應用于大型生態園的異構網架構

周心源

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應用于大型生態園的異構網架構

周心源

河海大學，江蘇 南京 210098

異構網架構是一種類型的網絡，是由不同制造商生產的網絡設備、計算機和系統組成的，大部分情況下運行在不同的協議上支持不同的功能或應用。把異構網架購運用于大型生態園的建設中，可以形成一個相互聯通的系統，使管理生態園變得比較簡單和方便，更有利于對生態園中管理人員的相互聯系和對生態園信息的采集和應用。

大型生態園；異構網；架構

生態旅游是以大型生態園為載體的集休閑娛樂、餐飲活動等項目于一身的新興旅游產業，同時也具有環境保護，優質農產品種植等功能[1]。隨著“互聯網+”概念的興起，傳統行業與互聯網的結合越來越緊密。為了更好地為游客服務和管理園區，需要一套完整且合適的通信體系保證園區內外人與人、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體驗，方便管理員對園區的管理。

現代通信技術的不斷進步，帶來了多種通信網絡的共存。無線局域網（Wi-Fi），無線個域網（Bluetooth）、無線傳感器網絡（ZigBee）、各種ISM頻段的自定義協議網絡等形成了異構網絡。它們運行工作在不同協議上，實現不同功能或應用。異構網絡的優勢就是通過現有的多種通信系統，充分利用不同網絡間的互補特性，通過系統間的有機融合，實現互聯互通，使多個系統間取長補短，降低通信成本，滿足未來移動通信業務。通過一種多模終端智能化的廣泛接入方式，使多種不同類型網絡共同為用戶提供各種通信接入服務，實現真正意義上的自適應、自組織并且實現具有端到端服務質量（QoS）保證的服務，從而構建一個豐富多彩的異構網絡世界。

由于園區環境復雜，需要通信的場景較多，所以為了兼顧通信距離、通信速度、上下行數據量、功耗、安全性、經費等多方面因素，就必須需要多種通信方式和協議。表1是常用的無限傳送協議的對比表。

所以，可以在園區搭建異構網絡解決如下問題：

（1）感知能力異構性。傳感器類型不同，數據感知的范圍不同。例如，紅外線感應傳感器的數據感知范圍大約為10～20?m，而超聲波傳感器的感測范圍卻只有6～600?cm。實際應用中，不同類型的傳感器節點所要求的采集頻率也不相同。

（2）節點能耗異構性。節點能耗異構性是普遍存在的，主要包括靜態初始能量異構和動態能量消耗異構[2]。首先，根據不同類型的傳感器，在網絡部署初期為節點配置不同的初始能量。第一，某些節點可能具備持續供電條件或帶有發電設施（如太陽能發電裝置），因此不必通過電池供電。第二，節點動態工作過程中，由于計算、存儲和通信能力的差異造成能量不均形成的異構網絡。第三，因無線通信鏈路短暫失效等原因，使節點無法均衡使用能量導致的能量異構。

表1 無限傳送協議的對比表

（3）通信能力異構性。通信能力異構性表現在三個方面：傳輸速率、通信路徑及通信范圍。第一，不同類型傳感器發送的數據包格式和大小不同。第二，信息傳輸的路由路徑不同。第三，節點硬件結構不同，接收和發射數據的通信距離也不相同。

為了方便運用好管理這些協議，將每種通信方案用到最適合的地方，就需要建立一個異構網絡模型來統一管理各種協議，從而使每一次通信能夠以最小的代價，達到理想的效果。

針對園區的應用場景，我們建立網絡拓撲結構如圖1所示。

利用多功能網關對各種有線、無線的通信方式進行兼容性連接，建立一個基于異構網絡的局域網。在此異構網絡中，將各種物理層和鏈路層不同的網絡連接到網關中，在網關中構建網絡層，完成整個異構網絡的虛擬化，即對上層應用屏蔽物理層和鏈路層的差異，給出一個統一的訪問方式。

在新的設備接入時，給設備分配一個唯一的ID，為上層設備提供統一的訪問接口[3]。也就是說，上層設備可以直接通過這個ID，運用特定的讀寫方式接收節點的信息或給節點發送信息，從而實現對節點的統一管理。此外，對于距離較遠的節點，可以采用橋接的方法，保證信息傳輸的可靠性[4]。此異構網絡拓撲結構如2圖所示。

通過此異構網絡的建立，我們可以很好地實現園區內人與人、人與物、物與物之間的互聯互通；同時，構建的這個應用于生態園區的異構通信網絡，解決了園區網絡的異構性所帶來的數據傳輸、管理和利用上的問題和不便，實現了園區內人與人、人與物、物與物之間的互聯互通；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，陳秋夏，金川，等.溫州生態園植被資源數據庫和信息管理系統的研制[J].浙江農業科學，2006（5）：541-543.

[2]陳芳.山地生態園道路系統構建方法初探——以《溫州生態園大羅山道路交通系統專項規劃》為例[J].科技創新與應用，2015（13）：129.

[3]張文靜，王學強，曹旻罡.基于JavaEE技術的生態園管理系統研制[J].北京農業職業學院學報，2013，27（2）：39-44.

[4]任周橋，呂曉男，陳曉佳，等.基于?GIS的生態園管理系統設計與實現[J].浙江農業學報，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