許兆新

摘 要:光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護設(shè)計原則為在遵循OSI七層光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護體系前提下,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;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;同時網(wǎng)絡(luò)拓撲并存著星型和點對點模型的網(wǎng)絡(luò),可靠性從而得到保障。它是一個簡單,低消耗的信息網(wǎng)絡(luò),這個網(wǎng)絡(luò)允許應(yīng)用在有限功耗和任意吞吐量的需求下實現(xiàn)光纖通信連接。

關(guān)鍵詞:光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護點對點設(shè)計

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

1 前言

系統(tǒng)的主要目標是設(shè)計一個易安裝、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)境下運行。

2 光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護方法

2.1 新型組合式光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護

新型組合式光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護編隊數(shù)據(jù)處理或組合數(shù)據(jù)處理時,若節(jié)點像地面設(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)保護節(jié)點負責(zé)控制組合式光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和拓撲結(jié)構(gòu),這時其他的光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護節(jié)點可以只負責(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)保護的總體功耗,所以本項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,這兩種節(jié)點類型各有利弊。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,它可以在運行期間動態(tài)自如地在這兩種模式之間進行切換。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的一樣僅僅負責(zé)傳輸數(shù)據(jù)。即此時它就是一臺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)通信拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計

考慮到組合式光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護在編隊數(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)點那樣保持固定,本項目設(shè)計了隨情況變化的動態(tài)拓撲結(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)保護運行姿態(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)拓撲以達到較高的網(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)保護節(jié)點姿態(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對點網(wǎng)絡(luò)以保證正常的光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護節(jié)點的通信,而之后再等待時機將恢復(fù)正常的航天器節(jié)點加入組合式光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護網(wǎng)絡(luò)。

2.3 光纖通信網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)計

在光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護的光纖通信網(wǎng)絡(luò)中,正如我們在陸地上一樣,每一個設(shè)備必須有一個唯一的地址,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。從拓撲結(jié)構(gòu)上來講,主要的拓撲結(jié)構(gòu)可分為星型網(wǎng)絡(luò)拓撲和點對點的網(wǎng)絡(luò)。這兩種網(wǎng)絡(luò)各有其優(yōu)缺點,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)器就像是一個中心的樞紐。而點對點的拓撲結(jié)構(gòu),主要保證兩個點之間的通信,不分主次,互相通過標準的定義來實現(xiàn)協(xié)作,多個這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起,就形成了大型的網(wǎng)絡(luò)。

點對點的網(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)器減輕了負擔,更容易在大型網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用,它可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自我的建立、調(diào)整、組織等等。點對點的網(wǎng)絡(luò)的任意一個設(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)保護也許會選擇星型結(jié)構(gòu)和對等結(jié)構(gòu)的兩個拓撲結(jié)構(gòu)之一。任何一個獨立的PAN協(xié)調(diào)器都選擇一個唯一的標識符。這個PAN標識符允許通信在設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)使用短地址并且使設(shè)備間傳輸經(jīng)過獨立網(wǎng)絡(luò)成為可能。如何選擇這個標識符的機制也已經(jīng)超過本光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護的范圍。

3 光纖通信網(wǎng)絡(luò)保護協(xié)議設(shè)計

3.1 網(wǎng)絡(luò)通信標識設(shè)備設(shè)計

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)都是獨立的,這必須選擇一個PAN標識符,這個標識符沒有被任何一個覆蓋范圍內(nèi)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)所應(yīng)用。一旦PAN標識符被選中,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)。點對點網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在一個對等的拓撲結(jié)構(gòu)中,每一個設(shè)備都可以跟任何一個在它光纖通信作用范圍內(nèi)的設(shè)備進行通信。當要把一個設(shè)備提名為PAN協(xié)調(diào)器時可以有各種原因,比如,由于它是第一個在信道上通信的設(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,強加于網(wǎng)絡(luò)拓撲的管制是必要的。

物理層(PHY)提供兩個服務(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)跟物理層管理實體(PLME)服務(wù)接入點(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。物理層運行在59.9～60.1GHz上。本協(xié)議主要任務(wù)是設(shè)計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子層管理實體(MLME)服務(wù)接入點(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)進行發(fā)送和接收。MAC子層的功能有信標管理、信道接入、GTS管理、幀驗證、確認幀傳輸、連接和斷開連接。并且,MAC子層提供了適當?shù)幕诎踩珯C制考量的實現(xiàn)。

3.2 光纖通信簇樹網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

簇樹網(wǎng)絡(luò)也使用對等通信拓撲結(jié)構(gòu)。簇樹網(wǎng)絡(luò)是一個特殊的點對點網(wǎng)絡(luò),在這個網(wǎng)絡(luò)中所有的設(shè)備都是FFD的。RFD作為一個簇樹的葉子節(jié)點,這是因為RFD不允許其他設(shè)備來連接。任何一感碚仔? 鯢FD都可以作為一個協(xié)調(diào)器,對其他協(xié)調(diào)器提供同步服務(wù)。只有一個協(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)備有更多的計算資源。PAN協(xié)調(diào)器通過選擇一個未經(jīng)使用的PAN標識符來形成第一個簇,并且對鄰近的設(shè)備廣播信標幀。單獨的簇樹網(wǎng)絡(luò)是一個最簡單的簇樹網(wǎng)絡(luò),但是形成一個多鄰居的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PAN協(xié)調(diào)器會指導(dǎo)一個設(shè)備成為一個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)點是他的覆蓋面積,缺點是增加了通信的時間。

參考文獻

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