周心源

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應(yīng)用于大型生態(tài)園的異構(gòu)網(wǎng)架構(gòu)

周心源

河海大學(xué)，江蘇 南京 210098

異構(gòu)網(wǎng)架構(gòu)是一種類型的網(wǎng)絡(luò)，是由不同制造商生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計(jì)算機(jī)和系統(tǒng)組成的，大部分情況下運(yùn)行在不同的協(xié)議上支持不同的功能或應(yīng)用。把異構(gòu)網(wǎng)架購運(yùn)用于大型生態(tài)園的建設(shè)中，可以形成一個相互聯(lián)通的系統(tǒng)，使管理生態(tài)園變得比較簡單和方便，更有利于對生態(tài)園中管理人員的相互聯(lián)系和對生態(tài)園信息的采集和應(yīng)用。

大型生態(tài)園；異構(gòu)網(wǎng)；架構(gòu)

生態(tài)旅游是以大型生態(tài)園為載體的集休閑娛樂、餐飲活動等項(xiàng)目于一身的新興旅游產(chǎn)業(yè)，同時也具有環(huán)境保護(hù)，優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品種植等功能[1]。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”概念的興起，傳統(tǒng)行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合越來越緊密。為了更好地為游客服務(wù)和管理園區(qū)，需要一套完整且合適的通信體系保證園區(qū)內(nèi)外人與人、人與物、物與物之間的信息交換，從而給游客提供更好的服務(wù)體驗(yàn)，方便管理員對園區(qū)的管理。

現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，帶來了多種通信網(wǎng)絡(luò)的共存。無線局域網(wǎng)（Wi-Fi），無線個域網(wǎng)（Bluetooth）、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（ZigBee）、各種ISM頻段的自定義協(xié)議網(wǎng)絡(luò)等形成了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。它們運(yùn)行工作在不同協(xié)議上，實(shí)現(xiàn)不同功能或應(yīng)用。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢就是通過現(xiàn)有的多種通信系統(tǒng)，充分利用不同網(wǎng)絡(luò)間的互補(bǔ)特性，通過系統(tǒng)間的有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，使多個系統(tǒng)間取長補(bǔ)短，降低通信成本，滿足未來移動通信業(yè)務(wù)。通過一種多模終端智能化的廣泛接入方式，使多種不同類型網(wǎng)絡(luò)共同為用戶提供各種通信接入服務(wù)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的自適應(yīng)、自組織并且實(shí)現(xiàn)具有端到端服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證的服務(wù)，從而構(gòu)建一個豐富多彩的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)世界。

由于園區(qū)環(huán)境復(fù)雜，需要通信的場景較多，所以為了兼顧通信距離、通信速度、上下行數(shù)據(jù)量、功耗、安全性、經(jīng)費(fèi)等多方面因素，就必須需要多種通信方式和協(xié)議。表1是常用的無限傳送協(xié)議的對比表。

所以，可以在園區(qū)搭建異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)解決如下問題：

（1）感知能力異構(gòu)性。傳感器類型不同，數(shù)據(jù)感知的范圍不同。例如，紅外線感應(yīng)傳感器的數(shù)據(jù)感知范圍大約為10～20?m，而超聲波傳感器的感測范圍卻只有6～600?cm。實(shí)際應(yīng)用中，不同類型的傳感器節(jié)點(diǎn)所要求的采集頻率也不相同。

（2）節(jié)點(diǎn)能耗異構(gòu)性。節(jié)點(diǎn)能耗異構(gòu)性是普遍存在的，主要包括靜態(tài)初始能量異構(gòu)和動態(tài)能量消耗異構(gòu)[2]。首先，根據(jù)不同類型的傳感器，在網(wǎng)絡(luò)部署初期為節(jié)點(diǎn)配置不同的初始能量。第一，某些節(jié)點(diǎn)可能具備持續(xù)供電條件或帶有發(fā)電設(shè)施（如太陽能發(fā)電裝置），因此不必通過電池供電。第二，節(jié)點(diǎn)動態(tài)工作過程中，由于計(jì)算、存儲和通信能力的差異造成能量不均形成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。第三，因無線通信鏈路短暫失效等原因，使節(jié)點(diǎn)無法均衡使用能量導(dǎo)致的能量異構(gòu)。

表1 無限傳送協(xié)議的對比表

（3）通信能力異構(gòu)性。通信能力異構(gòu)性表現(xiàn)在三個方面：傳輸速率、通信路徑及通信范圍。第一，不同類型傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)包格式和大小不同。第二，信息傳輸?shù)穆酚陕窂讲煌５谌?，?jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)不同，接收和發(fā)射數(shù)據(jù)的通信距離也不相同。

為了方便運(yùn)用好管理這些協(xié)議，將每種通信方案用到最適合的地方，就需要建立一個異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型來統(tǒng)一管理各種協(xié)議，從而使每一次通信能夠以最小的代價，達(dá)到理想的效果。

針對園區(qū)的應(yīng)用場景，我們建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

利用多功能網(wǎng)關(guān)對各種有線、無線的通信方式進(jìn)行兼容性連接，建立一個基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的局域網(wǎng)。在此異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，將各種物理層和鏈路層不同的網(wǎng)絡(luò)連接到網(wǎng)關(guān)中，在網(wǎng)關(guān)中構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)層，完成整個異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的虛擬化，即對上層應(yīng)用屏蔽物理層和鏈路層的差異，給出一個統(tǒng)一的訪問方式。

在新的設(shè)備接入時，給設(shè)備分配一個唯一的ID，為上層設(shè)備提供統(tǒng)一的訪問接口[3]。也就是說，上層設(shè)備可以直接通過這個ID，運(yùn)用特定的讀寫方式接收節(jié)點(diǎn)的信息或給節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，從而實(shí)現(xiàn)對節(jié)點(diǎn)的統(tǒng)一管理。此外，對于距離較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)，可以采用橋接的方法，保證信息傳輸?shù)目煽啃訹4]。此異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如2圖所示。

通過此異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的建立，我們可以很好地實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)人與人、人與物、物與物之間的互聯(lián)互通；同時，構(gòu)建的這個應(yīng)用于生態(tài)園區(qū)的異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)，解決了園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性所帶來的數(shù)據(jù)傳輸、管理和利用上的問題和不便，實(shí)現(xiàn)了園區(qū)內(nèi)人與人、人與物、物與物之間的互聯(lián)互通；方便了信息的采集、管理、分析和利用，取得了較為理想的效果。

圖1

[1]鄭堅(jiān)，陳秋夏，金川，等.溫州生態(tài)園植被資源數(shù)據(jù)庫和信息管理系統(tǒng)的研制[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006（5）：541-543.

[2]陳芳.山地生態(tài)園道路系統(tǒng)構(gòu)建方法初探——以《溫州生態(tài)園大羅山道路交通系統(tǒng)專項(xiàng)規(guī)劃》為例[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（13）：129.

[3]張文靜，王學(xué)強(qiáng)，曹旻罡.基于JavaEE技術(shù)的生態(tài)園管理系統(tǒng)研制[J].北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，27（2）：39-44.

[4]任周橋，呂曉男，陳曉佳，等.基于?GIS的生態(tài)園管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2007（4）：268-271.

Heterogeneous Network Architecture Applied to Large-Scale Ecological Parks

Zhou Xinyuan

Hehai University, Jiangsu Nanjing 210098

A heterogeneous network architecture is a type of network consisting of network equipment, computers, and systems produced by different manufacturers. In most cases, it runs on different protocols to support different functions or applications. The use of heterogeneousgrids for the purchase of large-scale ecological parks can form a system of mutual connectivity, making the management of ecological parks simpler and more convenient, and more conducive to the interaction between management personnel in ecological parks and ecological parks. Information collection and application.

large-scale ecological park; heterogeneous network; architecture

TN915.05

A

1009-6434（2017）12-0031-02