无线卫星总线技术应用与研究(2)
时间:2013-09-22 14:23 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:张庆林 点击次数:
如何设计适用于卫星内部通信的无线网络MAC协议,是无线卫星总线的关键问题。通信可靠性、带宽利用率、可扩展性、数据延时将作为MAC协议设计时的关键指标。结合星内通信的高可靠性、高实时性、分系统的多样性以及即插即用等特点及要求,本文提出了一种基于时分复用TDMA的无线卫星总线协议(TDMA-basedWirelessSatelliteBus,TWSB)。
3.1无线卫星总线协议(SWAN)
3.1.1SWAN的总体设计
在文献[2]中,作者提出了一种适用于无线卫星总线的网络协议(SatelliteWirelessNetwork,SWAN),并做出原型设计,验证了该协议的可实现性。
SWAN是一种基于TDMA的MAC协议。SWAN协议的链路控制的基本思想是,首先卫星内部的所有设备都具有唯一的ID(1,2,3,..,N),每个节点按照ID号由小到达的顺序先后访问信道,每个时隙的占用时间为ΔT,一个通信周期则为NΔT,如图2所示。
3.1.2SWAN存在的一些缺点
(1)SWAN中所有节点在一个周期中所能使用的时隙都为1,并且只能按照ID从小到大的顺序来访问信道。由于不同的单机执行不同的任务,所需要的时隙数也不相同,即使对于某个特定的单机系统,其在不同的工作状态,所需要的通信带宽也并不相同。比如,某些设备只需要一些控制命令和工作状态的交互,而某些设备则需要大量的数据交换,显然SWAN中并不具备灵活处理的特点。其固定的访问方式,虽然保证了公平性,却严重影响了信道利用率。
(2)SWAN中定义的一个通信周期为N*ΔT,其中N为卫星内部所有设备的数目,并且为恒定的,也就是说,一旦卫星设备数目确定,通信周期也就随之确定。但是在卫星内部,所有在线的设备数目也随着执行任务的不同而发生变化。比如,卫星总共有20个设备(N=20),在某种工作状态下,ID为7,9,11的设备处于休眠(退网)状态,不参与任何通信,那么此处3个时隙则被浪费。因此在灵活配置的小卫星中,对于即插即用的支持显得尤为重要。
3.2基于时分复用的无线卫星总线协议TWSB
针对SWAN的局限性,本文提出了一种基于中心调度的MAC协议,TWSB,相对于SWAN,TWSB具有时隙动态分配,通信周期动态调整,以及支持节点即插即用的特点。
3.2.1TWSB总体设计
如图3所示,在TWSB中,存在中央控制节点(BaseStation,BS),以及分系统节点(Substation,SS)。其中,中央控制节点BS是整个网络的核心,负责整个通信系统的时隙资源分配、时帧结构、以及监控各个节点的状态,一般和卫星的中控系统连接在一起。分系统节点SS,指各个分系统单机上的通信节点,比如实时的传递测控信号给BS,载荷系统将数据传递给数传模块等等。
由于各分系统的多样性,SS在无线总线上传输的信息量也不相同,比如测控信号一般只是包含了一些传感器数据,通信量小,实时性较高;而载荷系统产生的图像数据则需要占用大量的带宽。但在SWAN中忽略了这点,由于每个节点的时隙数量相同,并且按照ID从小到大的方式轮流传输,无法满足分系统对于总线多样性的需求。
3.2.2TWSB的时隙分类
- 论文部落提供核心期刊、国家级期刊、省级期刊、SCI期刊和EI期刊等咨询服务。
- 论文部落拥有一支经验丰富、高端专业的编辑团队,可帮助您指导各领域学术文章,您只需提出详细的论文写作要求和相关资料。
-
- 论文投稿客服QQ:
2863358778、
2316118108
-
- 论文投稿电话:15380085870
-
- 论文投稿邮箱:lunwenbuluo@126.com