网络通信协作技术

时间:2023-08-04 07:50:49 其他范文 收藏本文 下载本文

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网络通信协作技术

篇1:网络通信协作技术

概述

无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)包含大量智能传感节点,分布在大范围地理区域内,近似实时地监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的数据,并对数据进行处理,获得详尽准确的信息传送给用户。

WSN以其监测精度高、布设灵活性强、造价低廉等特点,在军事侦察、工业控制、交通监管、环境监测等领域具有非常广阔的应用前景。

由于单个传感器节点的通信、处理和感知能力有限,无法处理大规模复杂问题,多数情况下不能获取网络全局信息,传感节点要求具有协同通信功能。

WSN的协同主要是指资源的协同、任务的协同、信号与信息的协同。

资源的协同和信号与信息的协同从根本上是为任务协同服务的。

本文通过对协作技术研究中的一些热点问题进行分析,展望无线传感器网络协作技术研究中一些很有前景的研究方向。

篇2:网络通信协作技术

[摘 要]无线传感器网络研究具有重大的科学意义及应用前景。

协作技术是其重要组成部分。

通过介绍无线传感器网络协作技术,对协作技术研究中的一些热点问题进行分析,展望无线传感器网络协作技术研究中一些很有前景的研究方向。

篇3:网络通信协作技术

(1)网络协作的任务

任务描述是任务协同的基础,任务描述能力直接影响任务分配系统的复杂性。

WSN的任务描述涉及两方面的内容,即对任务功能进行描述和对参与任务的节点进行描述。

根据WSN的特点,感知任务可以从面向应用和面向任务分配两个角度加以描述。

文献分析比较了当前具有代表性的几种无线传感器网络任务描述方式,如有向无环图、抽象任务图、基于角色的任务图、类SQL查询语言描述等。

目前并没有一种任务描述方式能同时从两个角度出发有效地对任务进行描述。

(2)协作时间同步

无线传感器网络的应用通常需要一个适应性比较好的时间同步服务,以保证数据的一致性和协调性。

时间同步是同步分布式数据感知和控制所必需的。

在无线传感器网络中协调、通信、安全、电源管理和分布式登陆等,都依赖于现有的全局时间。

文献提出了协作时间同步同步的概念。

协作同步原理如下:如果时间基准节点按照相等的时间间隔发出多个同步脉冲,其周围单跳节点接收后依据这一系列个脉冲的发送时刻估算出时间基准节点的下一个脉冲发送时刻,并在该时刻同时发出同步脉冲,此脉冲信号会扩散至周围单跳节点。

如此重复下去,最终网内所有节点都会同时发出同步脉冲,即达到了同步状态。

(3)协作信号处理

协作信号信息处理协作信号信息处理(collaborative s58,,d and informasion pmce,ssing,CSIP)技术。

文献描述了CSIP针对WSN网络的特点,在数据表达、存储、传输和处理等方面研究新的方法和算法来满足应用对信息精度、网络节能、低延迟、可扩展和高可靠的要求。

文献分析WSN的特点和CSIP的需求,讨论它的一般流程和主要处理模式,接着结合功能框架,归纳并总结目前已有的主要方法。

CSIP基于节点间的协商和合作,选择合适的传感节点参与协作,平衡节点个体和网络整体在协作过程中的信息收益和资源代价,解决网络信息处理中的驱动机制、节点选择、处理地点、时机和算法等问题。

(4)MAS协作

多Agent系统(Multi-agent System,MAS)是分布式人工智能的`重要研究领域,agent可以定义为具有目标、知识和能力的软件或硬件实体,能力包括感知、行动、推理、学习、通信和协作等。

agent利用局部信息进行自主规划,通过规划推理解决局部冲突以实现协作,进而实现系统整体目标。

Agent体系结构、交互语言、协商策略研究较为成熟,并且与WSN具有很多相似性。

因此,可以考虑在WSN协作中引入agent。

文献提出了一种WSN中基于P2P的多agent数据传输和汇总系统架构。

此构架包括接口agent、查询agent、路由agent及数据采集agent。

接口agent与用户交互,路由agent负责能源效率的数据传输。

查询agent为agent与路由agent之间的协作提供便利的接口,并负责建立优化计划,以实现其预定目标。

接口agent和查询agent放置在资源丰富的基站,因为它们需要计算密集操作。

数据采集agent负责采集,筛选和格式化传感器的数据。

提供MAS架构和设计,使它们在WSNs中能够协调和沟通,彼此之间相互传输和汇总数据。

小结

随着WSN商业应用越来越广泛,WSN研究面临的挑战也日益严峻。

单个的能源、功率、功能均受限的传感器节点需要协作完成任务。

针对传感器间的协作技术的研究也日益受到重视。

目前的协作研究仅仅局限在一些具体问题上,尚未形成通用方法,本文分析WSN协作研究还是很有前景的。

篇4:网络通信协作技术

摘要:Internet采用的TCP/IP协议分为四个层次:应用层、传输层、网络互连层和主机到网络层。

现在是TCP/IP通信协议的互联网络和现代CAN总线两种通信方式来传输数据的智能照明控制系统时代,应用特别多。

通常上位机指的是PC,上位机属于高层控制设备,管理人员直接操作计算机;下位机属于底层控制设备。

关键词:TCP/IP协议;CAN总线;上位机

1引言

随着社会的进步和现代化的发展,城市规模的不断扩大,建筑物也要求多功能化、大型化、高层化。

现在照明舒适度的追求也越来越强烈,建筑物照明的管理水平,发展智能照明在今后成为重点。

2TCP/IP协议

TCP/IP模型与OSI模型区别如表1。

从表1可以看出来:TCP/IP模型和OSI模型区别是:不是结构单一的对应关系。

TCP/IP模型功能:第一层为链路层,作用是链接网络接口层或者数据链路层;第二层是Internet层也叫网络层,其主要作用是解决网络中不同分组的活动,选择网络中不同路径和编址;第三层是传输层,主要作用是建立两台主机之间的连接;第四层是应用层,作用是处理TCP/IP模型中的应用程序。

数据库是把数据文件集合起来。

数据库分为:(1)非关系型数据库;(2)关系型数据库两种。

主流数据库分:(1)IBM的DB2,DB2是美国IBM公司研发出一系列关系型数据库管理的系统;(2)Oracle主要应用于网络,它的作用是处理大量的数据;(3)SQL Server是大型关系型数据库系统,一般作为中型企业或单位的数据库;SQL Server平台功能全面、效率高;(4)Access主要是数据库程序,不作为数据库语言应用;Access特点是安全性强、界面清晰。

VS 作为数据库访问技术主要有以下5种:(1)ODBC;(2)MFC ODBC;(3)DAO;(4)OLE DB;(5)ADO。

数据种类主要分为工作模式包、校时包、数据包、心跳包、命令包。

不同类型的数据主要是根据每种数据包的帧尾的不同来区别的。

表2、表3为数据包发给不同的上位机解码器心跳响应的格式。

心跳包分类为:(1)不同一级解码器器发送给上位机;(2)上位机收到心跳包后反馈给不同一级解码器的应答响应。

这两个表是上位机灯具实际运行状态的数据分析。

照明工作模式分为:(1)自然光感应控制模式;(2)人体感应控制模式。

通过调用USB―CAN的动态链接库文件初始化CAN总线来调控上位机中央监控系统软件,和下位机通过CAN总线进行数据传输、关闭CAN总线等操作、复位CAN总线。

操作系统包括下边四个步骤:(1)初始化;(2)启动接收进程以便获取下位机发送的数据;(3)向下位机发送数据及接收下位机数据;(4)接收下位机数据、复位CAN总线、关闭USB转CAN适配器设备。

图1所示的数据库三层之间的结构关系图是指:计算机与使用者进行信息交互界面层的接口的界面层;阻止用户对数据库的非法操作,这个功能对数据库非常关键,对上位机数据库的数据起到安全地作用;及时对用户操作响应及处理,此操作是上位机软件进行操作,对使用者起到回馈作用;操作的执行结果进行显示,显示方式有:界面显示,表格显示,图片显示等等特殊方式显示。

上位机中央监控系统需要通过数据库进行保存的主要数据:自然光感应数据、系统方案数据、灯具参数数据、灯具坐标数据、人体感应数据、系统日志数据、上位机中央管理系统的账户数据、灯具运行状态数据。

3总结

网络通信技术现在主要通过TCP/IP协议进行网络通信,随着现代科技技术的发展,我们通信协议也在密切更新,我们通过上位机PC主要管理者――人,来实现一些动画界面,表格,图片的相互转化,实现互联网上的一些美观动画效果,使我们互联网现在越来越美观并且实用。

参考文献

[1]邓全良.WinSock网络程序设计[M].北京:中国铁道出版社,:8687.

[2]黄超.Windows网络编程[M].北京:人民邮电出版社,:104113.

[3]郭瑞军,唐邦民等.Visual Basic数据库开发实例精粹[M].北京:电子工业出版社,:301311.

[4]姚巍.VisuaI Basic数据库开发从入门到精通[M].北京:人民邮电出版社,:178180.

[5]胡荣根.Visual Basic 6.0中文版数据库和Internet编程[M].北京:清华大学出版社,:215246.

[6]张莉,王强等.SQL Server数据库原理及应用教程[M].北京:清华大学出版社,2006:151155.

[7]王晓华.基于TCP/IP和数据库技术的远程监控系统的研究[M].杭州:浙江工业大学,:4451.

篇5:网络通信技术论文

网络通信技术论文

[关键词]通信论文

引言

车载网络通信电缆是机车(城市地铁、轻轨和铁路列车)网络通信的主要传输通道,其质量直接影响着机车的控制和信息传输精度。为了满足机车特殊环境对车载网络通信电缆提出的较高使用要求,本公司对车载网络通信电缆进行了自主开发和研制。

1车载网络通信电缆的性能要求

为了确保机车的安全控制和信息传输精度,车载网络通信电缆必须具有如下性能:a.具有一般网络电缆的传输性能;b.耐温等级达到100℃;c.低烟无卤阻燃;d.严格的外径限制;e.良好的柔软性;f.优秀的耐环境和耐臭氧、耐油性能。以上性能要求使得车载网络通信电缆的结构设计和生产工艺难度都大大增加。

2车载网络通信电缆的结构设计

2.1初步结构设计

2.1.1导体设计为了适应机车的特殊使用环境,车载网络通信电缆必须柔软性好,因此其导体采用了软绞合导体。根据GB/T3956《电缆的导体》规定,其中5类和6类导体均能满足车载网络通信电缆柔软性的要求。但如果采用该两类导体,则导体的圆整度和外表光滑度都无法满足通信电缆传输性能要求。这是因为网络用通信电缆的传输频率较高,最高可达20MHz,信号主要沿导体表面传输,为防止信号在传输过程发生波动和反射,导体必须圆整光滑。因此,车载网络通信电缆导体采用了正规绞合方式,这也是目前国内外网络通信电缆生产厂商基本采用的导体绞合方式,虽不符合GB/T3956标准对导体的要求,但导体性能却能够满足网络通信要求。另外,为了满足车载网络通信电缆使用的恶劣环境要求,导体采用了镀锡绞合导体。综上所述,车载网络通信电缆导体采用正规绞合的镀锡绞合导体,导体的结构尽量接近GB/T3956标准规定的5类导体要求。2.1.2绝缘设计目前,一般网络用通信电缆绝缘大多采用皮-泡-皮聚乙烯(PE)绝缘结构,这种绝缘结构的电缆具有优良的电气传输性能,可以很好地满足网络通信电缆的需求。但对于机车上使用的车载网络通信电缆,由于车体上特殊的环境温度,电缆绝缘层的耐温等级必须达到规定的要求。根据目前铁路电缆相关规定,电缆耐温等级低于100℃时是不允许上车的,这就要求车载网络通信电缆绝缘必须比一般通信电缆绝缘达到更高的耐温等级。通过对国内现有绝缘材料分析、筛选,制定并验证了以下几种设计方案:a.使用氟塑料发泡绝缘。虽然这种绝缘的耐温等级可达到200℃,且氟塑料的介电常数小,可很好地满足车载网络通信电缆的传输要求,但经过试验后发现,氟塑料发泡绝缘工艺控制难度较大,生产工艺不稳定,生产过程中浪费较大,且氟塑料的价格昂贵,这给生产和销售带来了一定的困难。b.使用交联PE(XLPE)绝缘。虽然这种绝缘方式可使电缆耐温等级提高到105℃,但由于XLPE绝缘料的介电常数相对较大,如果要保证产品电气性能达到要求,则绝缘外径尺寸必须加大,使得整个电缆的外径增大,满足不了机车电缆对外径的严格要求。c.采用辐照交联皮-泡-皮PE绝缘。通过咨询材料厂家并研究了相关资料后,认为理论上可通过交联的方式来提高皮-泡-皮PE绝缘层的耐温等级,但这种方式目前国内外还从未曾使用过,缺乏相关经验参考。为了了解发泡结构PE绝缘层辐照时的辐照剂量以及辐照后性能能否达到理想效果,选取了大量皮-泡-皮PE绝缘单线样品进行辐照交联试验。在辐照交联试验时,先对采用不同辐照剂量辐照后的皮-泡-皮PE绝缘单线样品的辐照交联效果进行验证,然后选择辐照交联效果理想的皮-泡-皮PE绝缘单线样品进行老化试验,同时选取未经辐照的皮-泡-皮PE绝缘单线进行对比试验。老化试验是在同一个恒温炉中进行的,试验温度为158℃,试验时间为168h。老化试验结束后发现,未经辐照的皮-泡-皮PE绝缘单线的绝缘层已经熔化,绝缘发泡层严重收缩,绝缘材料粘在挂钩上,并有明显的滴流痕迹;而经过辐照交联的皮-泡-皮PE绝缘单线的绝缘形状和外观基本保持完好,挂钩上未粘有绝缘材料。这初步证明了经过辐照交联后皮-泡-皮PE绝缘结构的耐温等级有了大幅提高。为了进一步验证辐照交联后皮-泡-皮PE绝缘的耐热性,采用电铬铁对辐照交联皮-泡-皮PE绝缘单线和未经辐照的皮-泡-皮PE绝缘单线进行了直观的耐热对比。当温度约为300℃的电铬铁轻放在绝缘表面3s后,未经辐照的皮-泡-皮PE绝缘层很快熔化,而辐照交联皮-泡-皮PE绝缘层则只有轻微的烫伤痕迹。通过该耐热试验进一步证明了辐照交联皮-泡-皮PE绝缘的耐热承受能力大大优于普通皮-泡-皮PE绝缘。因此,车载网络通信电缆的绝缘最终采用了辐照交联皮-泡-皮PE绝缘结构。2.1.3线对及缆芯设计车载网络通信电缆的线对和缆芯的绞合与计算机数据网络通信电缆基本相同,只是在选取包带时应充分考虑其使用环境的特殊性。目前缆芯包带有很多种,如玻璃纸(PT)包带、聚丙烯(PP)包带、PE包带、玻璃丝包带、无纺布包带、云母带等。其中PT包带和无纺布包带燃烧时发烟量大,不满足低烟要求;PE包带虽然发烟量低,但耐温等级只有70℃,达不到机车电缆的耐温等级要求;玻璃丝包带和云母带的耐温等级较高,且燃烧时的发烟量低,能够满足使用要求,但这两种包带的厚度太厚,会增加电缆外径;而PP包带的熔化温度为270℃,在150℃时仍然保持较好的状态,可满足机车电缆耐温等级要求,同时PP包带的相对介电常数小(约为2.0,小于PE包带的介电常数),燃烧时基本不发烟,这些性能都能很好满足机车电缆的要求。因此,车载网络通信电缆最终选取PP包带作为缆芯包带。另外,车载网络通信电缆的线对和缆芯的绞合节距在确保电缆性能的'前提下应尽可能设计小些,以保证电缆的柔软性和串音、阻抗等电气参数的稳定性。2.1.4屏蔽层设计车载网络通信电缆必须具有良好的屏蔽性能,防止电磁干扰,同时还必须满足柔软性要求,以适应于机车内部安装敷设。由此,借鉴了同轴电缆的屏蔽方式,即屏蔽层采用0.04mm单面铝箔纵包(防电磁辐射)+0.15mm镀锡铜线编织屏蔽(防磁场辐射)结构,铝箔搭盖宽度不小于3mm,编织密度不小于85%。该屏蔽结构可使外界电磁辐射及磁场辐射直接入地而对内层导体不干扰,既保证电缆有良好的屏蔽性能,又满足了电缆的柔软性。2.1.5护套料的选取由于车载网络通信电缆的特殊使用环境,因此其外护套应具有低烟无卤阻燃性能、优良的耐高低温性能(耐高温等级最低为105℃,耐低温等级为-25℃或-40℃)、优良的耐环境性能和耐臭氧性能,有的场所还需要其具有耐燃料油和矿物油等性能。目前,应用较多的低烟无卤阻燃护套材料有低烟无卤阻燃辐照交联聚烯烃护套料、阻燃低卤的改性氯磺化PE护套料等。通过对国内现有低烟无卤阻燃护套材料分析、筛选后,车载网络通信电缆选用125℃低烟无卤阻燃辐照交联耐油聚烯烃护套料,该材料耐温等级为125℃,具有优秀的耐环境和耐油性能,且工艺比较成熟,价格相对便宜,性能稳定。

2.2结构设计验证

2.2.1样品试制根据车载网络通信电缆的初步结构设计方案,在2015年试制了一根1000m长规格为2×2×0.5mm2的车载网络通信电缆(结构如图1所示),要求电缆的外径不大于9.5mm,1MHz时的特性阻抗为(120±10)Ω,电缆的耐温等级为-40~100℃。该车载网络通信电缆的试制方案如下:导体采用19×0.18mm的正规绞合导体,导体为镀锡导体,为满足高频线路传输要求,导体绞合过程进行了轻微的紧压,以保证导体外表的光滑度和圆整度;绝缘采用物理发泡皮-泡-皮PE绝缘结构,绝缘单线经过辐照交联(辐照剂量的控制为工艺关键);线对绞合和缆芯绞合与数据电缆相同,包带为PP包带;屏蔽层采用铝箔+镀锡铜线编织,编织密度不小于85%;护套采用125℃低烟无卤阻燃辐照交联耐油聚烯烃护套料(护套具有耐燃料油和矿物油性能)。2.2.2性能检测对试制的1000m长2×2×0.5mm2车载网络通信电缆样品进行了电气性能测试,测试结果如表1所示。首先进行了第一次电气性能测试,各项性能测试结果均满足了设计要求;随后选取一圈100m的电缆整体放入恒温老化箱中进行老化试验,试验温度为158℃,试验时间为168h,老化试验完成后将电缆从老化箱中取出,放置24h后进行第二次电气性能测试,各项性能测试结果与老化试验前的第一次性能测试结果基本一致,也均满足了设计要求;再将该圈100m的电缆样品放入老化箱中做耐温试验,试验温度为105℃,试验时间为24h,耐温试验后立即进行第三次电气性能测试,各项性能指标测试结果与老化试验前的第一次性能测试结果基本一致,只有衰减下降较多,但将105℃衰减值换算到20℃时(衰减的温度系数为0.002dB(100m)-1℃-1),该衰减值也能满足要求。经检测,该2×2×0.5mm2车载网络通信电缆样品的护套厚度为0.6mm,外径为9.3mm,电缆的弯曲性能及物理机械性能也都满足了设计要求。之后,对该电缆取样依据GB/T19666进行成束燃烧试验,试验结果满足标准中B类指标,同时其无卤、低烟指标均符合标准规定。这表明车载网络通信电缆初步结构设计方案完全可行且合理。

3车载网络通信电缆的现场检验

在车载网络通信电缆产品首件测试合格后,对车载网络通信电缆进行了批量的验证,各项指标均符合要求,且性能稳定。本公司将自行设计和生产的首批车载网络通信电缆委托交大思诺科技有限公司使用,进行现场验证。经过近两年使用后,该批车载网络通信电缆运行效果良好,并取得了用户使用报告。随后该公司和其它一些设备、车辆厂家陆续订购了本公司的该类电缆,使用后非常满意。

4结束语

本文车载网络通信电缆的设计方案是在实践基础上总结出来的,该电缆结构设计的难点是绝缘层结构设计,它既要满足通信电缆的传输性能要求,又要具有较高的耐温等级要求。另外,该电缆产品为系列规格,今后会对整个系列进行研发和完善。

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