CFDA无线自组网的工作原理

如题所述

第1个回答  2016-06-02

CFDA的设计及工作流程包括四个部分:网络规划、网络铺设施工、路由建立、数据采集传输,
6.1网络规划
首先,根据实际项目的具体需求,将网络划分为一个或若干个微蜂窝小区(Cellular),蜂窝小区的界定原则为:具有一定的自然区域性或行政辖区性。
为避免各个微蜂窝小区间的无线干扰,按照GSM数字蜂窝网的频率复用原则和编码原则,对各Cellular的CAC进行编码,如图上所示,并根据表1确定该Cellular的工作频率。
CFDA的工作频段为微功率免申请业余频段。CFDA提供工作频点分组,每个Cellular内设置一个CAC并分配一组频点。
CFDA平台规定:每个DAU均与其最近的唯一CAC所对应,受此CAC管理。在数据采集传输阶段,DAU将采集到的数据传递到其对应的CAC,由CAC收集其微蜂窝小区内所有DAU的数据并处理或上传。
每个CAC最多管理多个DAU。CAC标识(ID)和DAU的物理地址定义如下表
DAU物理地址 CAC 标识(ID) DAU单元地址 DAU的逻辑地址是指DAU所连接的用户设备终端的地址或者标号(如电表的表号、用户名等)。当DAU的物理地址确定后,其物理地址与其逻辑地址具有一一对应的关系,可以构成DAU地址映射表。每个CAC保存其管理的所有DAU的地址映射表。
6.2 网络铺设施工
根据网络规划图,将DAU与用户数据采集设备联通工作、将CAC与用户数据处理设备(计算机、应用软件)联通工作。
为方便与用户设备相联、构成无线数据采集传输接入的应用系统,CAC和DAU均设计有通用的RS-485或者UART接口。通过UART可将CAC(或者DAU)直接嵌入用户数据处理设备或用户数据采集设备,通过RS-485则可直接以“外挂”方式与用户设备相连。
网络铺设实施中的主要问题包括:“微蜂窝小区处理中心”和“微蜂窝小区内数据接入单元”的设计。
6.2.1 小区处理中心的设计
微蜂窝小区处理中心由CAC和用户数据处理设备构成。
CAC属于一个微功率的无线数据收发电台。该公司生产有嵌入式(型号:FC-201/JA)和外挂式(型号:FC-601/JA)两种型号。它们分别适用于相对简单的用户(固定/移动)数据处理器和固定的计算机用户数据处理器。如下图所示。
微蜂窝小区处理中心可以设计为两种类型:落地型和转发型。
n 落地型:是指信息的处理中心就在该小区,由该小区直接对采集的数据进行处理,如小区安防报警系统等。该系统的中心控制设备通常是一台电脑,其结构如下图所示。
(其中,FC-601/JA具有电源和RS-232、RS-485接口)
n 转发型:当Cellular 内没有数据处理能力时,可以构建转发型处理中心。转发型处理中心单元只具有定时数据采集、存储、转发等功能,如电力抄表系统的集中器。其结构如下图所示。
其设计过程与落地型基该相同。
6.2.2小区数据采集接入单元的设计
小区内数据接入单元由DAU和用户数据采集设备构成。 UART 嵌入式DAU
型号:FC-201/JB 用户数据采集设备 DAU 是一个微功率无线数传电台。该公司根据用户应用类型生产了嵌入式(DAU—FC-201/JB)和外接式(DAU—FC-601/JB)两种型号。它们的结构分别为图17和图18。
6.3 路由建立
在CFDA中采用了自组织网络的多跳数据传输技术。
每个DAU是终端数据的馈入点,同时又可以作为路由点,为相邻的DAU转发数据。这样就扩展了网络的覆盖范围,较好地解决了网络覆盖盲区问题。
考虑到CFDA在应用中,每个CAC和DAU一经铺设,其地理位置就固定不动。为提高系统效率和性能,我们采用了“表驱动式”的无线自组织网络路由算法。其主要思路是:为每个微蜂窝小区内的CAC,自动建立小区内每个DAU到此CAC的路由,并将建立的路由信息传递给相应的DAU。
当DAU传输数据时,均依据固定的路由发送数据包,当固定路由失效时,启用备用路由或者重建路由。
n路由建立的建立步骤如下:(略)
CFDA 建立路由的过程,是在一个蜂窝内形成CAC 与DAU 的全方位路由拓扑网络结构,有效地提升了CFDA 的覆盖范围。CFDA 的路由建立时间根据系统规模而不同,可分为四个地址段进行,每个地址段的建立时间为几分钟左右。
6.4数据采集传输
在CFDA的路由建立阶段,每个DAU确定了到该微蜂窝小区CAC的有效路由、完成了系统时钟同步并确定了其对应的发送时隙(同一微蜂窝小区内,每个DAU都被分配唯一确定的发送时隙,以避免DAU间的信号干扰)。
在DAU对应的发送时隙,DAU根据路由信息将数据发送给下一跳节点(CAC或者相邻的DAU)。此外,在CFDA的路由建立过程中,从DAU到CAC的路由可能有多条,当某条路由失效时,将启用备用路由,若无可用路由,则启动路由重建过程。
在CFDA的每个微蜂窝小区中,均分配了一定频差的两个频点。系统采用固定慢速跳频模式,以提高系统抗干扰能力,其工作方式如下:
1. 当CAC 和DAU在待机时,在频点之间跳转,若某频点接收到信号,则固定在该频点通信
2、若CAC在某一频点通信时,出现通信失败,则自动跳转到另一频点。
工程设计中的注意事项
综上所述,在CFDA的工程设计中应注意以下几点:
1、在网络规划设计阶段,首先,应根据实际应用环境的地域特征和行政区划设计微蜂窝小区;其次,微蜂窝小区内DAU的分布密度尽可能适中、分布尽可能均匀;第三,若在某一点或某一区域出现盲区,可在适当地区增加由FC-601/JB构成的路由点来实现覆盖。
2、在对微蜂窝小区内的DAU编写物理地址时,尽量集中分布在同一或相邻的地址段内,以减少路由建立的时间。例如当DAU数量小于默认节点时,应将他们集中在一个地址段内。
3、在网络铺设阶段,需根据具体应用要求对CAC进行编程,基该步骤如下:
n 将微蜂窝小区内的所有DAU的物理地址和逻辑地址映射表下载到CAC;
n 由控制中心向FC-601/JA发建立路由启动命令,建立路由;
n 路由建立完毕后,CAC和DAU即可进行通信。
编程中应注意的事项:
A、由于CFDA的路由时间限制,因此在编程时,要充分考虑路由时延;
B、可以通过定时重建路由的方式,提高系统稳定性;
C、CFDA 采用的是类似于神经网络的广泛性全集路由方式。若控制中心对某一逻辑地址进行操作时,第一条路由行不通,CFDA会自动提供第二条路由进行通信,若第二条也不行,则会提供第三条,若第三条不行,则会返回失败信息。控制中心在编程时应考虑到此点;

相似回答
大家正在搜