許兆新

摘 要:光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)設(shè)計(jì)原則為在遵循OSI七層光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)體系前提下,以功能的不同劃分模塊,并保證光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的低功耗、高可靠性、高速度的特性。在此原則下我們有一些先例可供參考,如典型的LR-WPAN網(wǎng)絡(luò),它同樣具有低功耗特點(diǎn);在物理層使用了毫米波的載波,可以獲得很高的網(wǎng)絡(luò)帶寬;同時(shí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳⒋嬷切秃忘c(diǎn)對點(diǎn)模型的網(wǎng)絡(luò),可靠性從而得到保障。它是一個(gè)簡單,低消耗的信息網(wǎng)絡(luò),這個(gè)網(wǎng)絡(luò)允許應(yīng)用在有限功耗和任意吞吐量的需求下實(shí)現(xiàn)光纖通信連接。

關(guān)鍵詞:光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)點(diǎn)對點(diǎn)設(shè)計(jì)

中圖分類號:TP319.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)07(c)-0132-01

1 前言

系統(tǒng)的主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)易安裝、易傳輸、易操作的光纖通信網(wǎng)絡(luò)平臺,從而能夠更好的降低網(wǎng)絡(luò)通信成本,并且保證網(wǎng)絡(luò)信息能夠在安全環(huán)境下運(yùn)行。

2 光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)方法

2.1 新型組合式光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)

新型組合式光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)編隊(duì)數(shù)據(jù)處理或組合數(shù)據(jù)處理時(shí),若節(jié)點(diǎn)像地面設(shè)備那樣彼此一致,其功耗則基本相近,但是若有光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)控制組合式光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),這時(shí)其他的光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)節(jié)點(diǎn)可以只負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù),這樣可以限制或降低組合式光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的總體功耗,所以本項(xiàng)目采用了后一種方案,所以我們就會有兩種不同類型的設(shè)備節(jié)點(diǎn),這兩種節(jié)點(diǎn)類型各有利弊。比如FFD就可在兩種不同的模式下來工作,一種是PAN的協(xié)調(diào)器模式,一種是普通模式,它可以在運(yùn)行期間動(dòng)態(tài)自如地在這兩種模式之間進(jìn)行切換。PAN模式下FFD發(fā)揮它的全部功能,而在普通模式下其功能同RFD的一樣僅僅負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)。即此時(shí)它就是一臺RFD。所以在不同的地方,FFD和RFD發(fā)揮的功能是不同的。

2.2 光纖網(wǎng)絡(luò)通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

考慮到組合式光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)在編隊(duì)數(shù)據(jù)處理和組合數(shù)據(jù)處理的過程中相互位置無法像地面節(jié)點(diǎn)那樣保持固定,本項(xiàng)目設(shè)計(jì)了隨情況變化的動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),來保證組合式光纖通信器網(wǎng)絡(luò)的正常工作。例如在光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)運(yùn)行姿態(tài)良好的情況下可以組成星型和對等型結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟赃_(dá)到較高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量來提高網(wǎng)絡(luò)利用率,一旦某些光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)節(jié)點(diǎn)姿態(tài)出現(xiàn)問題,網(wǎng)絡(luò)部分中斷,則可以重新組網(wǎng);極端情況下可以完全變成點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)以保證正常的光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)節(jié)點(diǎn)的通信,而之后再等待時(shí)機(jī)將恢復(fù)正常的航天器節(jié)點(diǎn)加入組合式光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。

2.3 光纖通信網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計(jì)

在光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)中,正如我們在陸地上一樣,每一個(gè)設(shè)備必須有一個(gè)唯一的地址,這些地址在空間中一般是64bit大小,或者協(xié)調(diào)器也可為其分配一個(gè)長16bit的短地址作為通信的唯一地址。PAN的協(xié)調(diào)器在空間中起到至關(guān)重要的地位,由于它的特殊性,很多情況下它的能源供給都比較穩(wěn)定,而不是像其他終端用電池來供電。從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上來講,主要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜忘c(diǎn)對點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。這兩種網(wǎng)絡(luò)各有其優(yōu)缺點(diǎn),適用于不同的地方。比如星型網(wǎng)絡(luò),它主要由協(xié)調(diào)器來實(shí)現(xiàn)控制、轉(zhuǎn)發(fā)、協(xié)調(diào)的功能,協(xié)調(diào)器就像是一個(gè)中心的樞紐。而點(diǎn)對點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),主要保證兩個(gè)點(diǎn)之間的通信,不分主次,互相通過標(biāo)準(zhǔn)的定義來實(shí)現(xiàn)協(xié)作,多個(gè)這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起,就形成了大型的網(wǎng)絡(luò)。

點(diǎn)對點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)不需要協(xié)調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)信息,所以可以為協(xié)調(diào)器減輕了負(fù)擔(dān),更容易在大型網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用,它可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自我的建立、調(diào)整、組織等等。點(diǎn)對點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)的任意一個(gè)設(shè)備都可以自由的向它可以覆蓋的范圍內(nèi)的設(shè)備發(fā)送信息而不用經(jīng)過協(xié)調(diào)器,但在這種網(wǎng)絡(luò)中,可以指定協(xié)調(diào)器,用以實(shí)現(xiàn)更大網(wǎng)絡(luò)的組織工作。依照應(yīng)用需求,光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)也許會選擇星型結(jié)構(gòu)和對等結(jié)構(gòu)的兩個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之一。任何一個(gè)獨(dú)立的PAN協(xié)調(diào)器都選擇一個(gè)唯一的標(biāo)識符。這個(gè)PAN標(biāo)識符允許通信在設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)使用短地址并且使設(shè)備間傳輸經(jīng)過獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)成為可能。如何選擇這個(gè)標(biāo)識符的機(jī)制也已經(jīng)超過本光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的范圍。

3 光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護(hù)協(xié)議設(shè)計(jì)

3.1 網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)識設(shè)備設(shè)計(jì)

在FFD被激活后,它能夠建立他自己的網(wǎng)絡(luò)并成為PAN協(xié)調(diào)器。所有的星型網(wǎng)絡(luò)都是獨(dú)立的,這必須選擇一個(gè)PAN標(biāo)識符,這個(gè)標(biāo)識符沒有被任何一個(gè)覆蓋范圍內(nèi)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)所應(yīng)用。一旦PAN標(biāo)識符被選中,協(xié)調(diào)器就允許其他的潛在的FFD和RFD的設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)。點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在一個(gè)對等的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,每一個(gè)設(shè)備都可以跟任何一個(gè)在它光纖通信作用范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行通信。當(dāng)要把一個(gè)設(shè)備提名為PAN協(xié)調(diào)器時(shí)可以有各種原因,比如,由于它是第一個(gè)在信道上通信的設(shè)備等。在對等結(jié)構(gòu)之外更多的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被建立起來,強(qiáng)加于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞墓苤剖潜匾摹?/p>

物理層(PHY)提供兩個(gè)服務(wù):物理層數(shù)據(jù)服務(wù)和物理層管理服務(wù),物理層管理服務(wù)跟物理層管理實(shí)體(PLME)服務(wù)接入點(diǎn)(SAP)有接口(PLME-SAP)。物理層數(shù)據(jù)服務(wù)可以讓物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元通過物理無線信道進(jìn)行發(fā)送和接收。物理層功能有無線收發(fā)器、ED、LQI、信道選擇、信道評估的激活和鈍化,和通過物理媒介傳輸接收包。物理層運(yùn)行在59.9～60.1GHz上。本協(xié)議主要任務(wù)是設(shè)計(jì)MAC層,所以此物理層內(nèi)容不再深入討論。

MAC子層提供了兩個(gè)服務(wù):MAC數(shù)據(jù)服務(wù)和MAC管理服務(wù)并對MAC子層管理實(shí)體(MLME)服務(wù)接入點(diǎn)(SAP)有接口(也就是MLME-SAP)。MAC層數(shù)據(jù)服務(wù)可以讓MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元通過物理數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行發(fā)送和接收。MAC子層的功能有信標(biāo)管理、信道接入、GTS管理、幀驗(yàn)證、確認(rèn)幀傳輸、連接和斷開連接。并且,MAC子層提供了適當(dāng)?shù)幕诎踩珯C(jī)制考量的實(shí)現(xiàn)。

3.2 光纖通信簇樹網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

簇樹網(wǎng)絡(luò)也使用對等通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。簇樹網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)特殊的點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所有的設(shè)備都是FFD的。RFD作為一個(gè)簇樹的葉子節(jié)點(diǎn),這是因?yàn)镽FD不允許其他設(shè)備來連接。任何一感碚仔? 鯢FD都可以作為一個(gè)協(xié)調(diào)器,對其他協(xié)調(diào)器提供同步服務(wù)。只有一個(gè)協(xié)調(diào)器可以作為總體上的PAN協(xié)調(diào)器,它可以比其他的設(shè)備有更多的計(jì)算資源。PAN協(xié)調(diào)器通過選擇一個(gè)未經(jīng)使用的PAN標(biāo)識符來形成第一個(gè)簇,并且對鄰近的設(shè)備廣播信標(biāo)幀。單獨(dú)的簇樹網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)最簡單的簇樹網(wǎng)絡(luò),但是形成一個(gè)多鄰居的MESH網(wǎng)以后就可以形成更大的網(wǎng)絡(luò)。一旦預(yù)定的應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)的需求相符,第一個(gè)PAN協(xié)調(diào)器會指導(dǎo)一個(gè)設(shè)備成為一個(gè)原來簇的鄰近的新簇的PAN 協(xié)調(diào)器。其他設(shè)備逐漸的連接形成一個(gè)多簇的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。父子關(guān)系而不是通信流程。多簇架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是他的覆蓋面積,缺點(diǎn)是增加了通信的時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

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