光纖通信網絡保護方法分析

許兆新

摘 要:光纖通信網絡保護設計原則為在遵循OSI七層光纖通信網絡保護體系前提下,以功能的不同劃分模塊,并保證光纖通信網絡保護的低功耗、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網絡,它同樣具有低功耗特點;在物理層使用了毫米波的載波,可以獲得很高的網絡帶寬;同時網絡拓撲并存著星型和點對點模型的網絡,可靠性從而得到保障。它是一個簡單,低消耗的信息網絡,這個網絡允許應用在有限功耗和任意吞吐量的需求下實現光纖通信連接。

關鍵詞:光纖通信網絡保護點對點設計

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

系統的主要目標是設計一個易安裝、易傳輸、易操作的光纖通信網絡平臺,從而能夠更好的降低網絡通信成本,并且保證網絡信息能夠在安全環境下運行。

2 光纖通信網絡保護方法

2.1 新型組合式光纖通信網絡保護

新型組合式光纖通信網絡保護編隊數據處理或組合數據處理時,若節點像地面設備那樣彼此一致,其功耗則基本相近,但是若有光纖通信網絡保護節點負責控制組合式光纖通信網絡保護中的網絡數據和拓撲結構,這時其他的光纖通信網絡保護節點可以只負責傳輸數據,這樣可以限制或降低組合式光纖通信網絡保護的總體功耗,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備節點,這兩種節點類型各有利弊。比如FFD就可在兩種不同的模式下來工作,一種是PAN的協調器模式,一種是普通模式,它可以在運行期間動態自如地在這兩種模式之間進行切換。PAN模式下FFD發揮它的全部功能,而在普通模式下其功能同RFD的一樣僅僅負責傳輸數據。即此時它就是一臺RFD。所以在不同的地方,FFD和RFD發揮的功能是不同的。

2.2 光纖網絡通信拓撲結構設計

考慮到組合式光纖通信網絡保護在編隊數據處理和組合數據處理的過程中相互位置無法像地面節點那樣保持固定,本項目設計了隨情況變化的動態拓撲結構,來保證組合式光纖通信器網絡的正常工作。例如在光纖通信網絡保護運行姿態良好的情況下可以組成星型和對等型結合的網絡拓撲以達到較高的網絡吞吐量來提高網絡利用率,一旦某些光纖通信網絡保護節點姿態出現問題,網絡部分中斷,則可以重新組網;極端情況下可以完全變成點對點網絡以保證正常的光纖通信網絡保護節點的通信,而之后再等待時機將恢復正常的航天器節點加入組合式光纖通信網絡保護網絡。

2.3 光纖通信網絡地址設計

在光纖通信網絡保護的光纖通信網絡中,正如我們在陸地上一樣,每一個設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,或者協調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的協調器在空間中起到至關重要的地位,由于它的特殊性,很多情況下它的能源供給都比較穩定,而不是像其他終端用電池來供電。從拓撲結構上來講,主要的拓撲結構可分為星型網絡拓撲和點對點的網絡。這兩種網絡各有其優缺點,適用于不同的地方。比如星型網絡,它主要由協調器來實現控制、轉發、協調的功能,協調器就像是一個中心的樞紐。而點對點的拓撲結構,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協作,多個這樣的網絡結合在一起,就形成了大型的網絡。

點對點的網絡不需要協調器轉發信息,所以可以為協調器減輕了負擔,更容易在大型網絡中應用,它可以實現網絡自我的建立、調整、組織等等。點對點的網絡的任意一個設備都可以自由的向它可以覆蓋的范圍內的設備發送信息而不用經過協調器,但在這種網絡中,可以指定協調器,用以實現更大網絡的組織工作。依照應用需求,光纖通信網絡保護也許會選擇星型結構和對等結構的兩個拓撲結構之一。任何一個獨立的PAN協調器都選擇一個唯一的標識符。這個PAN標識符允許通信在設備間網絡使用短地址并且使設備間傳輸經過獨立網絡成為可能。如何選擇這個標識符的機制也已經超過本光纖通信網絡保護的范圍。

3 光纖通信網絡保護協議設計

3.1 網絡通信標識設備設計

在FFD被激活后,它能夠建立他自己的網絡并成為PAN協調器。所有的星型網絡都是獨立的,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的光纖通信網絡所應用。一旦PAN標識符被選中,協調器就允許其他的潛在的FFD和RFD的設備加入網絡。點對點網絡結構在一個對等的拓撲結構中,每一個設備都可以跟任何一個在它光纖通信作用范圍內的設備進行通信。當要把一個設備提名為PAN協調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備等。在對等結構之外更多的網絡結構被建立起來,強加于網絡拓撲的管制是必要的。

物理層(PHY)提供兩個服務:物理層數據服務和物理層管理服務,物理層管理服務跟物理層管理實體(PLME)服務接入點(SAP)有接口(PLME-SAP)。物理層數據服務可以讓物理層協議數據單元通過物理無線信道進行發送和接收。物理層功能有無線收發器、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。本協議主要任務是設計MAC層,所以此物理層內容不再深入討論。

MAC子層提供了兩個服務:MAC數據服務和MAC管理服務并對MAC子層管理實體(MLME)服務接入點(SAP)有接口(也就是MLME-SAP)。MAC層數據服務可以讓MAC協議數據單元通過物理數據服務進行發送和接收。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子層提供了適當的基于安全機制考量的實現。

3.2 光纖通信簇樹網絡設計

簇樹網絡也使用對等通信拓撲結構。簇樹網絡是一個特殊的點對點網絡,在這個網絡中所有的設備都是FFD的。RFD作為一個簇樹的葉子節點,這是因為RFD不允許其他設備來連接。任何一感碚仔? 鯢FD都可以作為一個協調器,對其他協調器提供同步服務。只有一個協調器可以作為總體上的PAN協調器,它可以比其他的設備有更多的計算資源。PAN協調器通過選擇一個未經使用的PAN標識符來形成第一個簇,并且對鄰近的設備廣播信標幀。單獨的簇樹網絡是一個最簡單的簇樹網絡,但是形成一個多鄰居的MESH網以后就可以形成更大的網絡。一旦預定的應用和網絡的需求相符,第一個PAN協調器會指導一個設備成為一個原來簇的鄰近的新簇的PAN 協調器。其他設備逐漸的連接形成一個多簇的網絡架構。父子關系而不是通信流程。多簇架構的優點是他的覆蓋面積,缺點是增加了通信的時間。

參考文獻

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