江 南

（湖南大學物理與微電子學院，湖南 長沙 410000）

0 引言

信道作為一種動態(tài)化的信號傳輸媒介，主要應用于網(wǎng)絡通信或者電磁控制等行業(yè)中，搭配相應的處理技術，為人們的生產(chǎn)生活提供了極大的便利條件[1]。MAC層的信道在日常調(diào)度工作中與基礎信道存在一定的差異，MAC層通常屬于媒體介入的控制層，與OSI模型內(nèi)部的數(shù)據(jù)鏈路直接關聯(lián)，在一定程度上可以提升數(shù)據(jù)幀的傳輸速度和質(zhì)量，同時也可以形成一個定向的防護機制，在確保傳輸數(shù)據(jù)、信號安全的基礎上，形成循環(huán)調(diào)度網(wǎng)[2]。參考文獻[3]和文獻[4]為傳統(tǒng)隨機森林算法信道調(diào)度方法及傳統(tǒng)TCNNBiLSTM網(wǎng)絡信道調(diào)度方法，這一類方法在進行信道調(diào)度處理的過程中雖然具有速度快、覆蓋范圍廣的優(yōu)勢，但是常易受外部因素的影響，形成不同程度的調(diào)度誤差，無形中增加了信號傳輸過程中信道整體的壓力，對跳頻干擾、通信中斷等問題的處理效果也會降低，給信道調(diào)度工作造成阻礙[5]。

因此，該文對基于高性能同軸電纜接入網(wǎng)技術的MAC層信道調(diào)度方法進行了分析與研究。與基礎的電纜接入方式不同的是，同軸電纜接入可以更快更好地將所屬區(qū)域的信道緊密關聯(lián)在一起，形成一個動態(tài)化的執(zhí)行網(wǎng)絡，為日常信號的傳輸與接收提供便利，也進一步推動了相關行業(yè)技術的創(chuàng)新與發(fā)展，具有發(fā)展意義[3]。

1 構建MAC層信道同軸電纜接入調(diào)度方法

1.1 信道分集劃定

通常情況下，為提高日常工作的處理效率及質(zhì)量，電力站或者相關系統(tǒng)會設定多個信道進行信號的傳輸與接收，無形中擴大了標定的覆蓋區(qū)域，雖然可以為生產(chǎn)生活提供便利，但是一定程度上也增加了工作量。傳統(tǒng)的信道一般是以種類、地域、等級甚至傳輸距離等因素進行劃分的，可以完成預設的調(diào)度目標，但是較易出現(xiàn)偏差，且會形成較大的工作量，增加工作人員潛在壓力[6]。甚至存在一部分電網(wǎng)，在日常的調(diào)度任務及目標方面并未對其做出具體劃歸，導致在利用信道進行調(diào)度的過程中對電網(wǎng)造成了或多或少的損害，影響后續(xù)的調(diào)度工作。

所以可以對信道分集劃定，采用科學的方式確保其工作效率。根據(jù)信道傳輸信號的用途構建對應的服務等級，形成虛擬對稱信道，隨后計算出虛擬信道外的空閑幀，具體如公式（1）所示。

式中：F為虛擬信道外的空閑幀；φ為信道覆蓋區(qū)域；x1和x2分別為預設信號傳遞距離和實測信號傳遞距離；e為堆疊距離；i為運行頻率。

由此得出空閑幀，對虛擬信道內(nèi)側與外側的范圍等效劃分，構建分集源，標記信道為VC1、VC2以及VC3，對信道的運行狀態(tài)與用途進行設定。這部分需要注意的是，不同頻率的調(diào)度信道雖然處于同一穩(wěn)定的調(diào)度頻道上，但是相互之間仍然存在差異，為避免出現(xiàn)較大的調(diào)度偏差，需要在程序中安裝一個感應器，設定具體的感應標準，在合理的范圍之內(nèi)將VC1、VC2以及VC3這3個調(diào)度信道調(diào)整至同一覆蓋范圍，同時確保同一類的信道的頻率一致，下卸數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)源形成關聯(lián)，能在短時間內(nèi)對信道的數(shù)據(jù)信息做出處理，形成多信源的狀態(tài)，完成信道的分集劃定，為后續(xù)的信道調(diào)度處理奠定基礎[7]。

1.2 均衡負載信源獲取及調(diào)度節(jié)點布設

根據(jù)信道的分集劃定，設定VC1的信源周期，根據(jù)系統(tǒng)的運行規(guī)律，設定VC2、VC3的信源周期。但是后續(xù)2個信道由于信源的初始預設標準以及承接標準不一致，因此需要設定對應的調(diào)度間距，形成循環(huán)性的調(diào)度結構，將對應的調(diào)度程序及指令設定在體系中，針對實際的信道調(diào)度需求及標準進行基礎的信道指標參數(shù)的劃定，見表1。

表1 信源指標參數(shù)劃定表

結合表1的設定、信道的實際應用情況及執(zhí)行需求，對相關的指標項目進行設定、調(diào)整。此時，利用專業(yè)設備選擇一個數(shù)據(jù)包，利用布設的節(jié)點獲取相應的數(shù)據(jù)轉換比例，根據(jù)數(shù)據(jù)轉換范圍構建不同種類的數(shù)據(jù)傳輸模塊，與信道調(diào)度的模式相符合，在一定程度上可以減少信道調(diào)度過程中存在的誤差。與此同時，還需要將轉換的數(shù)據(jù)模塊根據(jù)特定的格式轉換為數(shù)據(jù)壓縮包，壓縮成信號并通過信道傳輸，測定出此時信道的負載值，如公式（2）所示。

式中：D為信道的負載值；?為VC1均值幀數(shù)；η為傳送幀數(shù)；?為堆疊區(qū)域為傳輸周期；R為單向傳輸距離。

結合得出的信道負載值和同軸電纜接入技術，測定出下行碼變動速率，具體如圖1所示。

圖1 信道下行碼變動速率圖示

從圖1可以了解到在不同的負載波動環(huán)境之下信道傳輸下行碼的變動速率，還需要根據(jù)變動情況進行調(diào)度節(jié)點的布設。此時可以采用高性能同軸電纜接入網(wǎng)技術，先在預設的信道覆蓋范圍之內(nèi)接入一個動態(tài)化的感應器，標記重點感應位置，進行節(jié)點的布設，再與路由器進行關聯(lián)，營造穩(wěn)定的信道傳輸環(huán)境，同時完成對節(jié)點的調(diào)整和布設[4]。

1.3 同軸電纜接入網(wǎng)MAC層信道調(diào)度模型設計

利用布設在信道內(nèi)的調(diào)度節(jié)點獲取實時信息之后，根據(jù)MAC層信道的執(zhí)行模式，對實際的單向傳輸頻率進行調(diào)節(jié)，接入認知無線電跳頻程序，將信道調(diào)度Agent和電磁環(huán)境相融合，形成動態(tài)化的交叉點[8]，根據(jù)實際電磁環(huán)境的變化調(diào)整此時調(diào)度節(jié)點的布設位置，形成多層級、多目標的接入結構，每個節(jié)點與信道相互交叉對應。再結合同軸電纜接入網(wǎng)技術，進一步完善信道的傳輸模式，優(yōu)化模型的結構，具體如下：可以先測定出與信道關聯(lián)的行為庫中的迭代數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)的種類及屬性做出劃分，形成多層級的信道調(diào)度任務或者目標，隨后采用特定的格式對數(shù)據(jù)及信息壓縮，完成之后保持信道處于運行狀態(tài)，進行數(shù)據(jù)包以及信息的傳輸，具體如圖2所示。

結合圖2模型的調(diào)度結構，可以獲取基礎的調(diào)度結果，接下來關聯(lián)行為庫，在不同的信道環(huán)境下，利用接入網(wǎng)技術測定出實際的反饋回報值，將其控制在0.25～0.55。但是這部分需要對信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行過濾和處理，結合實際得出的反饋回報值對信道內(nèi)部集中調(diào)度的空間進行標記與承接，形成一個循環(huán)式的調(diào)度流程。

圖2 同軸電纜接入網(wǎng)MAC層信道調(diào)度模型結構圖示

此時需要確保調(diào)度信道與同軸電纜的運行頻率一致，測算出單向的調(diào)度距離，促使信道處于穩(wěn)定的調(diào)度狀態(tài)。然后二次調(diào)整信道的運行頻率，轉換接入的信號，根據(jù)用途進行劃定，再根據(jù)同軸覆蓋區(qū)域實現(xiàn)階段式的調(diào)度，完成模型的設計與優(yōu)化。

1.4 同軸優(yōu)化處理實現(xiàn)調(diào)度

利用模型進行初期的通信信號的調(diào)度，設定自動化的調(diào)度周期，采用布設好的信道調(diào)度節(jié)點采集數(shù)據(jù)信息，使用高性能同軸電纜接入技術，對信道中傳輸?shù)耐ㄐ判盘栠M行追蹤標記，并逐漸形成循環(huán)式的調(diào)度結構，具體如圖3所示。

從圖3可以了解到循環(huán)式的調(diào)度原理。與此同時，根據(jù)信道傳輸范圍的變化，調(diào)整布設的節(jié)點，并重新搭接同軸電纜，進行位置的轉換標記，在不同的端口進行同軸電纜接入，構建動態(tài)化的調(diào)度模式，再結合調(diào)度模型測定出實際的單向調(diào)度頻率，針對MAC層分化調(diào)度，完成處理。

2 方法測試

該測試主要是對基于高性能同軸電纜接入網(wǎng)技術的MAC層信道調(diào)度方法的實際應用效果進行分析與研究。考慮最終測試結果的真實可靠，選擇A電力站作為測試的主要目標對象，參考文獻[3]和文獻[4]，設定傳統(tǒng)隨機森林算法信道調(diào)度方法測試組、傳統(tǒng)TCNN-BiLSTM網(wǎng)絡信道調(diào)度測試組以及該文所設計的高性能同軸電纜接入網(wǎng)信道調(diào)度測試組。測試以對比的形式進行分析，比照分析得出的測試結果后，結合信道調(diào)度的實際需求及標準搭建相應的測試環(huán)境。

2.1 測試準備

結合信道的執(zhí)行傳輸需求及標準搭建測試環(huán)境。選擇A電力站的Simulink平臺進行測定，設定標準的單向調(diào)度耗時為1.55 s，應答干擾頻率變動比為0.37，設置超快跳頻調(diào)度程序綜合跳速為1×15 hop/s，信道共標定4條，采用多模式多目標的傳輸方式，且設定為雙向傳輸，調(diào)度傳輸速率為1.5 Mbit/s，信號轉換調(diào)制方式為2FSK。根據(jù)上述獲取設定的數(shù)據(jù)信息，測算出調(diào)度跳頻，如公式（3）所示。

式中：E為調(diào)度跳頻；σ為取信噪比；?為干擾跟蹤頻率；γ為調(diào)制差。

結合得出的調(diào)度跳頻，在信道對應的位置設置一定數(shù)量的調(diào)度節(jié)點，確保各個信道之間的間隔為1.2 MHz，此時的干擾跟蹤概率為98%。

針對同軸電纜接入網(wǎng)技術的融合后干擾跟蹤概率需要達到100%，設定接入輔助的方式為同步接入，運行頻率為5.75 MHz，信道傳輸信號的單向執(zhí)行耗時為0.45 s。完成測試環(huán)境的搭建之后，根據(jù)實際的調(diào)度要求進行具體的測定驗證。

2.2 測試過程及結果分析

根據(jù)上述搭建的測試環(huán)境進行實際的測試分析?？梢韵壤貌荚O的節(jié)點獲取基礎性數(shù)據(jù)和信息，將平臺中的6組數(shù)據(jù)采用特定的格式轉換為數(shù)據(jù)包的形式。此時，利用控制系統(tǒng)對MAC層的信道下達執(zhí)行傳輸?shù)闹噶?，將?shù)據(jù)包根據(jù)屬性和用途分別設定在標記的對應信道中，利用構建的同軸電纜接入網(wǎng)MAC層信道調(diào)度模型，將3組數(shù)據(jù)包二次轉換為信號，利用信道傳輸至對應的位置之上，測定出傳輸耗時。如果均保持在1.5 s以內(nèi)，表明傳輸?shù)姆较蛞约奥窂綔蚀_，隨后進行二次傳輸。但需要注意的是，在信道中設定干擾標記點，測定信道的傳輸速度與質(zhì)量，測算出最終的誤比特率，如公式（4）所示。

式中：W為誤比特率；為傳輸距離；O為單向調(diào)度頻率；π1和π2分別為定向干擾范圍和動態(tài)化干擾范圍。

對最終得出的測試結果進行比照分析，見表2。

結合表2可以完成對測試結果的驗證：和設定傳統(tǒng)隨機森林算法信道調(diào)度方法測試組、傳統(tǒng)TCNN-BiLSTM網(wǎng)絡信道調(diào)度測試組相比，該文所設計的高性能同軸電纜接入網(wǎng)信道調(diào)度測試組最終得出的誤比特率均控制在10%以下，表明在實際的信道調(diào)度過程中，該方法調(diào)度誤差小、速度快且針對性強，具有實際的應用價值。

表2 測試結果對比分析表

3 結語

綜上，該文對基于高性能同軸電纜接入網(wǎng)技術的MAC層信道調(diào)度方法進行了設計與分析?？紤]最終測試結果的真實可靠，結合同軸電纜接入技術，對信道進行了深層次地設計與調(diào)度處理。在復雜的電力環(huán)境下，可以結合信道的傳輸規(guī)律及無線電跳頻執(zhí)行耗時情況調(diào)整信號的頻率，對信道中異常的位置快速定位，獲取相應的數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)的調(diào)度工作提供參考依據(jù)。與此同時，該文還針對同軸電纜的接入現(xiàn)狀，測定出其等效覆蓋范圍，與所對接的信道形成搭接之后，實現(xiàn)信號的傳輸及信道調(diào)度，整體提升了信道的使用質(zhì)量和效率。