链路管理（精选10篇）
链路管理 篇1
无线数据链路管理作为蜂窝组网系统的重要工作流程,一直以来都是3GPP标准组的主要研究对象,现有3G/4G RRC[1,2]标准中给出无线链路管理流程包括建立,配置和释放都采用三次握手交互机制来完成。虽然三次握手机制能保障无线链路管理的可靠性,但也存在两个难于克服的问题:(1)繁琐的交互流程和状态转移机制,需要通过大量异常处理来完善;(2)一旦无线链路管理交互失败后数据将无法恢复,例如,无线链路在通道质量不佳的情况下无法建立,将直接导致数据无法传输;数据模块在传输过程出现状态失步也会导致数据无法传输。
为了取代以握手机制为基础的无线链路管理策略,本文结合互联网数据库技术[3]提出一种基于数据驱动的无线链路管理策略。本策略做了以下方面改变:(1)数据模块具备自主智能的功能[4],能从接收数据中预测工作状态;(2)在组网架构中添加记录数据模块状态的数据库;(3)主控模块在每次调整数据模块状态的时候都会更新数据库同时将状态信息周期性地推送给数据模块;(4)数据模块不仅能被动式获取状态信息而且也能主动式查询状态信息。由此可见,本策略在保障无线链路管理可靠性的前提下,也能很好地克服握手机制所面临的问题,提高异常处理能力。
1 研究现状
3G/4G蜂窝网采用基于握手机制的链路管理策略,具体工作流程和面临问题如下。
1.1 工作流程
图1给出了由UE发起的基于三次握手机制的链路管理正常交互流程,具体步骤如下:(1)当UE发现无线链路需要建立/调整/释放的时候,通过空口向EUTRAN发送链路管理请求信息(第一次握手),同时进入到等待应答状态并开启请求定时器(Treq);(2)EUTRAN接收到链路管理请求信息,进行相应的处理后会向UE发送链路管理应答信息(第二次握手),同时进入到等待确认状态并开启确认定时器(Tcomp);(3)UE接收到链路管理应答信息,根据信息内容对链路进行相应配置,同时为了同步EUTRAN的链路状态会向EUTRAN发送链路管理确认信息(第三次握手),调整状态并关闭Treq;(4)EUTRAN接收链路确认信息得知UE的链路状态已改变才会对链路进行配置,同时调整状态并关闭Tcomp。
图2给出了UE侧基于握手机制无线链路管理状态机,包含了在正常与异常情况下的状态转移。正常的状态转移流程已经在上一部分进行详细介绍。异常的状态流程包含:(1)等待定时器超时并且重发次数大于最大发送次数的时候,状态机都会直接退出;(2)在链路工作状态下,其中一个数据模块出现异常,都会让链路进入到异常状态(数据无法正常传输),如果数据模块有自我纠正功能,或许能从异常状态切换到正常工作状态。
1.2 存在问题
从图2可以发现基于握手机制的链路管理策略中存在许多问题。
(1)状态个数和空口交互次数较多,不仅提高了处理复杂度并且存在大量异常处理。
(2)异常处理效率低:RLC[5]接收数据落在接收窗外或PDCP[6]收发状态不一致的时候,需要经历一段时间才能恢复。
(3)异常处理可靠性低:(1)无线链路在通道质量不佳的情况下无法建立,将直接导致数据无法传输;(2)当UE发送链路建立确认信息或者发送链路释放请求信息,但EUTRAN接收不到的时候,都会使得UE的状态机进入到异常状态且无法恢复;(3)数据模块状态失步且无法自我纠正的时候,将导致数据传输中断且无法恢复。
2 基于数据驱动的链路管理策略
本节针对基于握手机制的链路管理策略中存在问题进行修改,结合互联网和自组织网思想提出一种基于数据驱动的链路管理策略,之所以称为数据驱动是因为数据模块能够从接收数据预测和查询出链路工作状态,从而迅速调整状态保证数据传输。
2.1 工作流程
基于数据驱动的链路管理策略首先对组网架构和网络工作单元进行了调整:首先在EUTRAN中增加了记录数据模块工作状态的数据库,目的是为各个数据模块提供查询数据传输状态的地址;其次各个数据模块具备自主智能和查询数据库的功能,一方面能及时地从接收数据中预测工作状态,另一方面能主动式查询数据工作状态信息。
图3给出了基于数据驱动的链路管理策略工作流程,具体步骤如下:(1)当UE发现无线链路需要建立/调整/释放的时候,向EUTRAN发送链路管理请求信息,进入到等待链路状态配置状态;(2)EU-TRAN接收到链路管理请求信息进行相应链路参数配置后,将链路状态封装到广播信息中周期性地推送给UE;(3)UE接收到链路状态配置信息后直接进入链路工作状态,开始进行数据传输;(4)数据传输过程,当数据模块从接收的数据中预测工作状态和当前工作状态不一致的时候,将会自动调整进行状态同步;(5)数据传输过程,当数据模块检测到接收的数据不适应当前工作状态的时候,UE将向EU-TRAN的数据库发起查询,并按照数据传输状态应答来更新状态;(6)EUTRAN每次调整数据模块状态的时候都会更新数据库并将状态信息周期性地推送给数据模块。
图4给出了UE侧基于数据驱动无线链路管理状态机与图2相比,不仅减少了状态还简化异常处理流程。在异常处理方面:(1)当UE没有接收到链路配置信息并且接收需要到发送数据的时候,等待一段时间继续向EUTRAN发送链路建立请求信息,之所以这样的目的是了防止数据包多引发的建立请求泛洪(类似于文献[7]的flooding攻击);(2)周期性推送UE链路配置信息,可以让数据模块快速地知道当前数据传输状态,进行状态的更新;(3)数据模块一方面能从接收的数据预测工作状态并进行状态同步,另一方面能检测接收的数据是否适应当前工作状态并进行状态查询,表1给出了几个重要数据模块在数据驱动方式的工作方式。
2.2 优势
从图4可以发现基于数据驱动的无线链路管理策略比起基于握手机制的无线链路管理策略存在优势。
(1)状态个数和空口交互次数减少,不仅降低了处理复杂度并且消除一些不必要的异常处理。
(2)异常处理效率高:RLC和PDCP在收发状态不一致的时候能快速恢复。
(3)异常处理可靠性强:(1)无线链路在通道质量不佳的情况下,虽然暂时无法得到配置,但经过一系列数据触发后还是能建立通道进行数据传输;(2)消除了UE和EUTRAN状态不同步的情况,例如当UE侧链路释放后又接收到EUTRAN的状态配置信息,就会继续发起链路释放请求;(3)消除了链路在异常状态下无法恢复到工作状态的情况。
3 分析模型
本节针对链路管理有效性和可靠性进行分析,并比较两种链路管理策略的性能。
3.1 有效性
数据链路管理的有效性在这里指的是数据模块在知道数据异常条件下调整恢复的时间。对于RLC的恢复效率是指数据落在接收窗外到重新被接收的恢复时间。基于握手机制的RLC平均恢复时间如公式(1)为等待时间的加权平均,其中Rwin是接收窗大小(为RLC数据序号最大值SN的一半),ti是需要接收i个数据的恢复时间,加权系统ai应满足公式(2)。基于数据驱动的RLC平均恢复时间也如公式(1),由于RLC接收到S-1个落在接收窗外的数据就会主动查询发端,所以RLC最快能在接收到第S个数据就能恢复传输,使得加权因子ai从S+1到Rwin变得非常地小。
图5给出两种策略下RLC恢复效率的比较,发现:(1)随着SN最大值的增加,两种策略的RLC恢复效率都随之增加,由于握手机制的RLC没有自我调整接收窗的能力所以呈现线性增加趋势,而数据驱动的RLC能及时调整接收窗进行自我调整,只要设置合理S值,无论SN值取多大恢复效率都趋近于稳定(即快速正确地恢复数据传输);(2)当SN大于一定数值的时候,握手机制的RLC平均恢复时间进入到百毫秒量级,而数据驱动的RLC始终保持在几十毫秒量级,因此数据驱动的RLC更适合传递实时性数据业务。
3.2 可靠性
数据链路管理的可靠性在这里指的是链路管理过程出现异常的概率,采用概率论中的条件概率来进行分析。
基于握手机制的无线链路管理策略出现异常情况包括:(1)无法正常建立链路的概率如式(3),其中pte是空口消息无法正确传输的概率(注:简化分析模型,认为请求,应答,确认等空口消息具有相同传输概率);(2)在链路正常工作的基础上,出现异常概率如式(4)分别为EUTRAN在链路配置上无法同步和数据传输中出现不可恢复的异常pur;(3)在链路正常工作的基础上,出现EUTRAN链路无法释放的异常如式(5)。
表2给出了两种无线链路管理策略下的可靠性对比,可以发现:(1)基于数据驱动的链路管理策略无论在任何条件下都能对异常进行处理,因此异常概率约为0;(2)由于pte的影响程度是pur的10倍,所以握手机制的异常概率主要取决于pte。
4 结论
本文提出的基于数据驱动的无线链路管理策略不仅克服了3G/4G提出的基于握手机制的链路管理策略所面临的问题,还增强了异常处理能力,最后通过数学分析模型验证了本策略异常处理的有效性和可靠性。因此本策略非常适合于未来无线通信网。
摘要：现有3G/4G蜂窝组网系统对于数据链路的建立、配置和释放都采用握手交互机制,存在问题:1流程繁琐且伴随大量异常处理;2当链路管理同步失败后数据将无法恢复。针对此问题,提出一种基于数据驱动的无线链路管理策略,一旦数据传输模块通过数据感知到工作状态不同步的时候,会主动向主控模块发起查询进行同步,恢复正常的数据传输。最后通过数学分析模式,验证本策略在数据链路管理上的有效性和可靠性。
关键词：蜂窝网,握手机制,数据驱动,无线链路管理
参考文献
[1] 3GPP TS 25.331 version 12.5.0.Radio resource control(RRC);protocol specification,2015:03
[2] 3GPP TS 36.331 version 12.5.0.Evolved universal terrestrial radio access(E-UTRA):radio resource control(RRC),2015:03
[3] Halder R,Cortesi A.Abstract interpretation of database query languages.Computer Languages Systems&Structures,2012;38(2):123 —157
[4] Alderso D,Willinger W.A contrasting look at self-organization in the internet and next-generation communication network.IEEE Communication Magazine,2005;43(7):94—100
[5] 3GPP TS 36.322 version 12.3.0.Evolved universal terrestrial radio access(E-UTRA):radio link control(RLC),2015:09
[6] 3GPP TS 36.323 version 12.3.0.Evolved universal terrestrial radio access(E-UTRA):packet data convergence protocol(PDCP),2015:03
[7] 宋春玉,廉龙颖,王艳涛,等.一种可抗TCP Flooding攻击的网络流量检测机制.计算机系统应用,2013;22(6):176—178Song C Y,Lian L Y,Wang Y T,et al.Network monitoring machine against TCP flooding attacks.Computer Systems&Application,2013;22(6):176—178
[8] 李小文,胡现岭.3G系统中PDCP子层ROHC的研究和实现.重庆邮电大学学报,2010;22(2):174—178Li X W,Hu X L.Research and realization of ROHC in PDCP sublayer in 3G system.Journal of Chongqing University of Posts and Telecommunications,2010;22(2):174—178
链路管理 篇2
双倍带宽的链路聚合
链路聚合是指将两条或多条物理以太网链路聚合成一条逻辑链路。所以，如果聚合两个1Gb/s端口，就能获得2GB/s的总聚合带宽（图1）。聚合带宽和物理带宽并不完全相同，它是通过一种负载均衡方式来实现的。在用户需要高性能局域网性能的时候很有帮助，而局域网内如果有NAS则更是如此。比如说我们在原本千兆（1Gb/s）网络下PC和NAS之间的数据传输速度只能达到100MB/s左右，在链路聚合的方式下多任务传输速度可以突破200MB/s，这其实是一个倍增。
链路聚合原本只是一种弹性网络，而不是改变了总的可用吞吐量。比如说如果你通过一条2Gb聚合链路将文件从一台PC传输到另一台PC，就会发现总的传输速率最高为1Gb/s。然而如果开始传输两个文件，会看到聚合带宽带来的好处。简而言之，链路聚合增加了带宽，但并不提升最高速度，但如果你在使用有多个以太网端口的NAS，NAS就能支持链路聚合，速度的提升是显而易见的。
目前家用的局域网环境不论是线缆还是网卡多数都停留在1Gb/s的水平，如果你想要真正的更高吞吐量改用更高的带宽比如10Gb/s网卡，但对于大多数家庭用户万兆网卡是不太可能的。就算我们使用普通单千兆网卡主板，通过安装外接网卡来增添一个网络端口就能实现效果。
链路聚合准备工作
首先你的PC要有两个以太网端口，想要连接的任何设备同样要有至少两个端口。除了双千兆（或一集成一独立）网卡的主板外，还需要一个支持链路聚合（LACP或802.1ad等）的路由器。遗憾的是很多家用路由器不支持链路聚合，选择时要注意路由器的具体参数，或者干脆选择一个支持链路聚合的交换机。
除了硬件方面的要求，还需要一款支持链路聚合的操作系统。我们目前广泛使用的Windows 7并没有内置的链路聚合功能，一般微软要求我们使用Windows Server，但其实Windows 8.1和Windows 10已经提供支持了。其实如果操作系统不支持，可以考虑使用厂商提供的具有链路聚合功能的驱动程序，比如英特尔PROSet工具。另外，操作系统Linux和OS X都有内置的链路聚合功能。
链路聚合网络配置
首先在测试中我们选用了一块双端口网卡，实际上如果用户的主板拥有双网卡可以省略这一步。由于部分品牌之间的独立网卡和普通主板中的单网卡可能会有一些网络之间的不兼容，如果想避免麻烦，可以直接选用这类双接口网卡。
之后就是设置交换机了，如果我们拥有一个支持链路聚合的路由器，直接去设置路由器即可。支持的标志是设备拥有管理功能，允许我们可以绑定单个端口。网件ProSafe XS708E随带的一个实用工具允许绑定特定端口，界面具体取决于使用什么样的路由器或者交换机。比如网件R8500以上级别的路由器自带链路聚合功能，界面采用WEB方式管理，链路汇聚的设置可以说是相当方便（图2、图3）。
链路聚合设置时分为静态和动态，分别是Static和LACP，简单解释，静态聚合就是由用户手工配置，不允许系统自动添加或删除汇聚成员中的端口。而动态聚合系统自动创建或删除，成员内端口的添加和删除是协议自动完成的。只要速率和双工属性相同、连接到同一个设备、有相同基本配置的端口，就能被动态汇聚在一起，之前我们说过尽量选用同一种网卡就是为了动态聚合的。
Windows设置过程
如果在Windows中设置，要注意家用版本只有从Windows 8.1开始到目前的Windows 10才支持网卡绑定功能，或者服务器版本Windows Server。以Windows 10专业版为例，在搜索中输入PowerShell，右键用管理员权限启动，打开一个DOS界面，使用“Get-BetAdapter”命令找到我们的网卡（图4），用“New-NetLbfoTeam”命令创建网卡组。不使用交换机完整的命令行（图5）是“New-NetLbfoTeam （自填网卡组名称）-teamingMode SwitchIndependent”，而使用有链路聚合功能交换机时后缀要改为“-teamingMode Static”或者“-teamingMode LACP”。确定之后根据系统提示输入两个网口的名称，在网络界面就可以看到创建的网卡组了（图6）。
Windows Server的设置方法完全不同，以Windows Server 2012 R2为例，打开服务器管理器单击上面的本地服务器，会看到一个名为“网卡绑定”NIC Teaming的选项（图7）。点击“禁用”选项你会看到绑定配置器，两个网卡接口都已显示在适配器和接口下面（图8）。现在选择这两个接口，右键选择绑定新接口，在弹出的窗口中你会看到一个字段，为新的逻辑接口命名，单击确定（图9）。为了获得最大的兼容性，选择绑定模式Teaming Mode下面的“与交换机无关”（Switch Independent）。一旦完成这步，在网络界面会看到刚命名的由两个物理接口组成的逻辑接口。如果一切正常，你的两路物理连接都会显示活动状态，你可以在下面看到传输细节。可以说Windows Server版本就是家用Windows中没有的图形窗口界面方式，比起家用版本的操作要直观得多（图10）。
OS X设置过程
在OS X中设置链路聚合要简单一点，不需要特殊工具或第三方驱动程序，功能被很好地内置到默认的网络偏好设置中。打开系统偏好设置进入网络选项，点击设置齿轮图标选择管理虚拟接口（Manage Virtual Interfaces）（图11），选择新建链路聚合（New Link Aggregate）（图12）。在弹出的物理接口列表中选择想要绑定的那些接口，勾选后命名并创建（图13）。
链路管理 篇3
1 系统开发环境
桌面地图应用系统在很多项目得到了广泛的应用, 其中MapInfo是目前国内使用较广泛的桌面GIS软件。MapX采用基于MapInfo Professional的相同的地图化技术, 可以实现MapInfo Professional具有的绝大部分地图编辑和空间分析功能的地图化组件。利用MapX能简单快速地在应用中嵌入地图化功能, 增强应用的空间分析能力。
2 系统功能结构分析
2.1 系统功能分析
(1) 查询线路资料。系统须能查询各线路资源的起止点、长度、线路类型、施工日期等属性信息, 为分析检测和维护提供依据。 (2) 查询设备资料。设备资料包括在营区安装的各种链路资源设备, 如交换机、路由器、变电器、分线盒等, 以及其分布位置、性能参数等, 系统需能查询这些设备的相关参数信息, 能够为工程改造和分析故障提供参数信息。 (3) 线路辅助设计。系统需能在新线路施工、改建和维护已有线路时, 可以通过系统分析地质、施工工作量以及与其他线路的干扰情况等要素, 选择最佳路线, 设计最佳施工方案。 (4) 故障定位分析。系统能够在某线路发生故障时, 通过对链路节点的分析, 根据各节点间关联性, 以及设备反馈信息, 定位故障的位置。
2.2 系统结构分析
该系统是对营区内的链路资源进行信息化管理和监控, 包括资源数据录入、查询、修改、线路设计辅助决策和故障分析、分析结果输出等功能。系统的功能结构如图1所示。
3 系统设计
3.1 系统数据采集
资源数据包含表征空间位置及拓扑关系的空间数据信息, 以及记录具体内容及本质特征的属性信息。空间数据, 本系统所利用的资料为营区1:500地形图, 按照Maplnfo的数据分层组织方法, 将营区信息分为建筑物、空地、绿地、林地、道路、水系五层。属性数据, 本系统中属性数据库包括两类属性表。一类为可地图化的属性表, 用于存放这些地图实体的属性;另一类是不可地图化的属性表, 它不包含地理信息, 同常规的数据库文件基本一致, 主要用于链路资源的各种属性管理。
3.2 系统总体模块设计
该系统立足于为营区信息化管理, 应用范围是对各种资源设备 (包括架空线路、电缆、电缆附属设备、变压器、开闭所、电杆、光纤、网络交换机等) 的地理位置、设备参数、维修情况等信息的统计、分析和查询, 并为分管业务单位提供一定程度的决策数据。根据其功能需求分为若干个功能模块。
(1) 数据输入输出模块。系统中现有的地图数据能以AutoCAD等数据格式输出, 能接收AutoCAD, MapInfo等数据格式的数据。 (2) 链路资源查询模块。实现各种资源的模糊查询和组合查询, 查询结果采用报表工具进行输出。 (3) GIS管理模块。实现在系统平台上对链路资源的空间定位管理, 在地图上实现对各个不同资源子网络信息查询、地图缩放、可见图层的选择、活动图层的选择和设备或节点的故障快速定位等功能。 (4) 系统管理模块。营区的链路资源属于内部信息, 因此根据业务需求给不同用户授予了不同权限。 (5) 线路设计辅决策模块。在线路新建或者改建时候, 在图上先作用, 分析地质, 地质类型、选择好施工的方案, 计算施工的工作量 (挖土量) 。 (6) 专题地图制作。通过MapX创建范围值、等级符号、点密度、独立值、直方图和饼图等六种不同用途的专题地图。
4 结语与展望
本文主要探讨利用MapX地图化技术下拟实现了营区链路资源管理系统的设计方法, 并为建立基于B/S的部队区域性分布式链路资源管理系统提供了先行, 强化区域性链路管理的效益化、科学化。
参考文献
[1]屈志毅, 王戈, 徐蕊.基于GIS组件的通信网络资源管理系统[J].甘肃科技2008 (6) .
[2]郭星华, 华一新.基于GIS通信资源信息管理平台[J].测绘科技, 2007 (1) .
链路管理 篇4
关键词：OSPF路由协议；主干区域；虚拟链路
中图分类号：TP393.04
1 OSPF介绍
开放最短路径优先协议（OpenShortestPathFirst，OSPF）是在企业网络中应用最为广泛的链路状态内部网关路由协议。由于OSPF路由协议采用分层设计思想使它能够适应大型网络并有较好的可扩展性；另外由于OSFP路由协议的收敛速度很快使其广泛应用于各种网络中，并深受大家的青睐。
2 OSPF工作原理
所有OSPF网络都以area0（也称主干区域）开始。在扩展网络时，可以创建与area0相邻的其它非主干区域。可以为这些新建的非主干区域分配任何编号，编号最大值为2的32次方。每个区域中最多可以有50台路由器。OSPF采用分层设计。Area0位于顶层，而其他所有区域位于下一层。所有的非主干区域都必须直接连接到area0而且只能与area0之间进行数据交换。Area0和非主干区域共同组成OSPF自治系统（AS）。某区域内的OSPF路由器会向其邻居通告它们的链路状态信息。路由器使用名为链路状态通告（LSA）的消息通告此状态信息。将一个区域连接到主干区域的路由器叫区域边界路由器（ABR）。将某个区域连接到另一个路由协议（例如EIGRP）或将静态路由重分布到OSPF区域的路由器称为自治系统边界路由器（ASBR）。OSPF路由协议要求每个自治系统AS内必须有一个area0，自治系统AS内的其它非主干区域必须与area0进行连接，非主干区域只能和area0交换链路状态通告（LSA）。非主干区域之间进行数据交换时，首先将信息传递至area0，然后由area0将信息扩散到其它区域。
3 虚拟链路
在实际企业网络中，由于各种原因会存在主干区域不连续或者某一个区域与主干区域不相连的情况，分别如图1和图2所示。在这两种情况下网络管理人员只能通过设置虚拟链路Virtual-link来解决。虚拟链路是一条逻辑链路，设置在两个路由器之间这两个路由器都有一个端口与同一个非主干区域相连。Virtual-link被告认为是属于主干区域的，在OSPF路由协议看来，Virtual-link两端的两个路由器被一个点对点的链路连接起来。在OSPF路由协议中，通过Virtual-link的路由信息是作为域内路由来看待的。
4 OSPF虚拟链路的配置
在配置虚拟链路进采用的配置命令是areaarea-idvirtual-linkrouter-id，area-id是指转接区域的ID，router-id是指对方路由器的id。本文以不连续区域0虚拟链路的配置为例
R1（config）#routerospf1
R1（config-router）=network192.168.1.00.0.0.255area0
R2（config）#routerospf1
R2（config-router）=network192.168.1.00.0.0.255area0
R2（config-router）=network192.168.2.00.0.0.255area1
R2（config-router）=area1Virtual-link192.168.3.100
R3（config）#routerospf1
R3（config-router）=network192.168.2.00.0.0.255area1
R2（config-router）=network192.168.3.00.0.0.255area0
R2（config-router）=area1Virtual-link192.168.2.100
R4config）#routerospf1
R4（config-router）=network192.168.4.00.0.0.255area0
5 OSPF虚拟链路的验证
在R1上查看路由表
C192.168.1.0/24isdirectlyconnected，FastEthernet0/0
OIA192.168.2.0/24[110/2]via192.168.1.200，00：02：38，FastEthernet0/0
O192.168.3.0/24[110/3]via192.168.1.200，00：02：38，FastEthernet0/0
在R2上查看路由表
C192.168.1.0/24isdirectlyconnected，FastEthernet0/0
C192.168.2.0/24isdirectlyconnected，FastEthernet0/1
O192.168.3.0/24[110/2]via192.168.2.200，00：00：01，FastEthernet0/1
在R3上查看路由表
O192.168.1.0/24[110/2]via192.168.2.100，00：01：53，FastEthernet0/1
C192.168.2.0/24isdirectlyconnected，FastEthernet0/1
C192.168.3.0/24isdirectlyconnected，FastEthernet0/0
在R4上查看路由表
O192.168.1.0/24[110/3]via192.168.3.100，00：00：11，FastEthernet0/0
OIA192.168.2.0/24[110/2]via192.168.3.100，00：00：11，FastEthernet0/0
C192.168.3.0/24isdirectlyconnected，FastEthernet0/0
在R3上查虚拟链路由的状态信息
Router#showipospfvirtual-links
VirtualLinkOSPF_VL0torouter192.168.2.100isup
Runasdemandcircuit
Transitarea1，viainterfaceFastEthernet0/1，Costofusing1
TransmitDelayis1sec，StatePOINT_TO_POINT，
Timerintervalsconfigured，Hello10，Dead40，Wait40，Retransmit5
Helloduein00：00：04
AdjacencyStateFULL
Index1/2，retransmissionqueuelength0，numberofretransmission0
First0x0（0）/0x0（0）Next0x0（0）/0x0（0）
Lastretransmissionscanlengthis0，maximumis0
Lastretransmissionscantimeis0msec，maximumis0msec
6 结束语
OSPF虚拟链路能够有效解决主干区域不连续或者某一个区域与主干区域不相连的情况，但是在末节区域和完全末节区域等特殊类型的区域内，由于区域只有一个出口，不允许有多个ABR，所以不能在这些特殊区域内配置虚链路。
参考文献：
[1]梁广民，王隆杰.网络设备互联技术[M].北京：清华大学出版社，2006：169-171.
[2]AllanReidJimLorenzCherylSchmidt.中国思科网络技术学院[M].北京：人民邮电出版社，2009：159
[3]徐欣.OSPF虚链路的应用[J].信息与电脑，2013（1）：180.
作者简介：钟林（1983-），男，四川泸州，泸州职业技术学院信息工程系，助理实验师，计算机网络应用。
不寻常的光纤链路故障 篇5
故障发生
2008年12月, 某钢铁集团公司, 网络采用星型拓扑, 总部信息中心机房核心交换机连接到下属子公司的汇聚交换机, 然后通过约2.5km的单模光纤与子公司的操作室进行连接, 两端通过光电转化器传输数据。某日, 操作室人员告知不能上网。
初步排查
中心机房的网管人员立即用排查的方式检查二层链路, 汇聚交换机Ping核心交换机正常, 因此, 很有可能是外线的光纤链路出现了问题。分别看子公司和操作室的收发器指示灯信息, 子公司的光纤收发器RX (收光) 灯亮, TX (发光) 灯不亮, ACT灯偶尔闪, 操作室一侧的光纤收发器RX (收光) 灯不亮, TX (发光) 灯亮, ACT灯不亮, 表示操作室只有发信号没收信号。接下来, 在两端把收发光纤都互相交换, 现象是子公司RX灯不亮, TX灯亮, 操作室RX灯亮, TX灯不亮。因此, 初步判定有一芯光纤出现故障。
进一步排查
由于该段光缆走的是地下管道, 两端作引上, 人为损坏可能性不大, 因此, 判断两端光终端盒或尾纤出问题的可能性较大, 于是重新熔接尾纤, 做两端的终端盒。然后用红光笔测试, 两芯都能够收到光, 表示终端盒、尾纤、光缆均正常。接上光收发器后, 两端的光收发器的收光灯都不亮。用Fluke Networks公司的光源和光功率计测试两芯光纤也都不通, 这样的结果比较奇怪。因为一般来说, 红光笔能够测通, 光缆肯定没有问题, 而现在红光笔能够测通, 但光表却不通, 反复测试了几次, 结果依旧。为了解决这个故障, 借来了Fluke Networks公司的单/多模光纤故障分析仪, 采用OTDR (光时域反射器) 进行深度测试。结果是从子公司一端测试故障点在2.4km处, 从操作室用户端测, 故障点在50m处, 于是顺着光缆检查, 发现暗井中光缆引上的部分结有冰块, 敲开冰块后发现光缆有裂痕, 推测有水渗入光缆后冻成了冰, 冰把缆芯挤裂, 因为有冰, 红光笔发出的650nm的荧光可以穿过, 而光源和光功率计1310nm的激光被折射, 所以导致用红光笔可测通, 用光表却测不通的现象。
故障解决
将暗井内被挤裂的缆芯熔接上, 又经过了光功率计的测试, 光纤链路恢复了正常。
启示
气控链路结构的应用 篇6
完整的气压控制系统是由四部分组成: (1) 气源装置气源装置即压缩空气发生装置, 其主题部分是空气压缩机。它将机械能转换为空气的压力能并经净化, 除菌 (有特殊行业要求) , 过滤为各类启动设备提供洁净的压缩空气。 (2) 执行机构执行机构是系统的能量输出装置, 如气动角座阀, 气缸和马达, 它们将气体的压力能转换为机械能, 并输出到工作机构上去。 (3) 控制元件控制元件用以控制调节压缩空气的压力, 流量, 流动方向以及系统执行机构的工作程序的元件, 有气动逻辑是门, 与门, 或门, 非门, 禁门, 或非门, 与非门, 双稳和各种方向阀, 压力阀等。 (4) 辅助元件系统中除前三类外, 其余是辅助元件, 如各种油雾气, 消声器, 散热器, 传感器, 放大器及管件等。它们互相配合组成完整稳定和持久的气压控制链路。
1 工艺流程
在实验室或食品医药行业中, 生产工艺中不同的生产区域有不同洁净度, 从低级别的区域传递物品流向高级别时, 就需要消毒灭菌处理, 通常有酒精消毒、紫外线消毒和高压蒸汽灭菌, 干热灭菌等等。其中灭菌在医药行业中是必需的一项工艺, 那么灭菌设备门的控制在工艺控制流程中如何遵循行业GMP, 本论述基于气压控制流程做以探究, 工作流程见图1所示。
等待阶段做物料处理装载的前期准备, 此时装载区门与卸载区门互锁, 也就是说卸载区门是关闭密封的, 完成装载门的关闭动作等待启动;启动时系统自检, 通过各种数字量输入元件检测工艺所需各种条件, 如压缩空气、水, 蒸汽等等。符合条件后进行处理;处理失败返回重新启动, 若处理完后卸载门打开, 此时装载区门是关闭密封的, 同样互锁与装载门, 卸载完成后门关闭密封, 结束返回到等待状态。一个工艺过程就完成了。
2 气控链路结构设计
气控链路结构设计, 见图2所示, 可分为三个过程控制, (1) 机动控制就是把压缩空气的压力能转换为机械能, 实现输出轴的旋转运动并输出转矩, 驱动做旋转运动的执行机构。装载门控由压缩空气经两位三通电磁阀SV2进入分配两位五通阀SV6, 然后再进入双向定量马达M11, 压气迫使马达叶片转动, 因而产生转矩差, 在此转矩差的作用下, 叶片带动马达转子旋转, 实现关门动作, 若改变压缩空气的输入方向, 即两位三通电磁阀SV7改变转子的方向, 实现开门动作。那么卸载门控也是一样原理, 压缩空气经两位三通电磁阀SV1分配两位五通阀SV3, 然后进入双向定量马达M8, 压气迫使叶片带动马达旋转, 实现关门动作。两位三通电磁阀SV5改变转子方向实现开门动作。 (2) 气动逻辑控制它是在控制气压信号作用下, 通过元件内部的可动部分 (如, 膜片、阀芯等) 来改变气流方向, 从而实现各种逻辑功能。此图中只使用了一种或门逻辑气路, 或门型梭阀D15、D4工作使压缩空气进入分配两位五通阀, 实现卸、装载门开门的马达动作。 (3) 安全机构由于执行机构快速运动, 可能危及设备或操作人员的安全, 在装卸载开门过程中设置了两个单电控两位五通换向阀SV12、SV10, 保证了机动门开到位置后安全卸压。安全开关SV13、SV9使电控部分继续工作时, 紧急情况下使各气动执行机构停止进行, 保证了设备和人员安全。
3 扩展结构
扩展结构是对主要系统的完善和补充, 在流程图中可以看出, 装载门和卸载门是一对互锁关系, 那么就需要气控链路互锁, 两位三通电磁阀SV5、SV7是卸载装载门开门控制阀, 在气路连接时, 装载侧门两位三通电磁阀SV7的气源b连接卸载门的密封执行机构, 同样道理, 卸载侧门两位三通电磁阀SV5的气源a连接装载门的密封执行机构, 就实现了装卸载门的联动, 如果任何一侧门气密封没有完成时, 即使开门电信号指令工作, 门控气动机构也不会执行。因此在确定了门控安全的前提下, 再接入各个工艺单元, 处理过程也就完成了。
4 电气控制
电气控制是对整个工艺流程进行综合完整的执行描述, 通过不同的电气控制设备, 来实现气控链路中各工艺元件的动作。一般有可编程控制器 (PLC) , 单板机和微电脑等等自动化控制器, 对模拟量输入, 模拟量输出, 数字量输入, 数字量输出进行自动计算执行工作。
总而言之, 气压控制的广泛应用和快速发展, 使其优异性得到了充分的体现: (1) 采用空气作为介质, 来源方便取之不尽, 用后可以直接排入大气中, 不污染环境, 不需回收气管, 安装方便, 易维护, 使用成本低; (2) 气体的性质受温度影响小, 使用安全, 特别是在易燃、易爆、高尘埃、强磁、辐射及振动等恶劣环境中, 比液压、电气及电子控制都优越; (3) 空气在管道中流动时压力损耗小, 节能高效, 可集中供气远距离传送; (4) 气压传动反应速度快, 适用于实现系统自动化控制;可与电气、液压混合控制, 调节方便。相信在大力提倡节能减排的今天, 气压控制技术一定大有可为。
摘要：气动技术的应用使能量传递方式的一次革命, 它对于实现生产过程的自动控制、改善劳动条件、减轻劳动强度、降低成本、提高产品质量发挥了很大的作用。特别是压缩空气的可储存性随时取用, 不受温度、湿度波动的影响, 没有爆炸或着火的危险, 洁净空气亦不会污染原料物体, 可获得很高的工作速度, 气动机构与工作部件无过载的危险等等一系列优点, 使其在各个行业中广泛被应用。
关键词：压缩空气,气压传动,链路互锁,电磁阀
参考文献
[1]陈立定, 吴玉香, 苏开才, 等.电气控制与可编程控制器[M].广州:华南理工大学出版社, 2001.4.
[2]袁承讯.液压与气压传动[M].北京:机械工业出版社, 2000.7.
155M链路的综合利用 篇7
长途干线链路带宽资源较为宝贵, 如何充分利用带宽资源以发挥其最大效率是各单位较为关心的通信问题。本单位有一条155M的城域网传输链路用来传输网络数据。在出口路由器上使用POS接口与光传输设备互连, 通过中间复杂的各级传输设备最终与对方连接。
经过一段时间的端口流量统计后, 我们发现整条链路的峰值流量不到100M, 平时平均流量不足70M, 由于两地之间又有新的业务传输需求, 我们决定在这条宽带城域网链路上做做文章。经过多次试验和验证, 我们找到了合适的解决办法, 下面将我们的做法思路简单介绍一下。
二、在传输设备上分流
由于干线的传输是通过光传输设备得以实现, 为了不让网络层的数据产生混合, 我们将注意力放在传输层面上, 具体而言就是利用传输设备实现流量的拆分[1]。根据前面的流量统计以及光传输通道的拆分特点, 我们决定将以前的整条155M (VC-4/STM-1) 通道拆分, 拆分的方法有两种, 一种是将1个VC-4 (155M) 拆分成3个VC-3 (34M) , 两个VC-3合并起来作为原来的传输通道, 剩下一个满足新的传输需求, 但是这样就不满足峰值带宽的传输需求;另一种就是将1个VC-4拆分成63个VC12 (2M) , 根据传输流量需求将50个VC12通道合并, 这样可以得到更灵活的通道带宽组合方式。
拆分之后带来了新的问题, 就是出口路由器上无法使用普通POS接口与光传输设备互连。解决这个问题的办法有两个, 一是如果出口路由器支持CPOS接口的话, 可以通过CPOS模块与光传输设备进行互连, 这样能继续使用光信号进行通信, 所谓CPOS接口是指支持通道化的POS接口 (Channelized POS) 。它充分利用SDH体制的特点, 提供对带宽精细划分的能力, 可减少组网过程中对路由器低速物理端口的数量要求, 增强路由器的低速端口汇聚能力, 并提高路由器的专线接入能力。当有多路低速信号需要传送时, 通道化方式可以更有效地利用带宽。
另外一个办法就是利用光传输设备本身以太网接口, 在光传输设备网管平台上, 根据具体带宽拆分方案将通道业务下线到不同以太网接口上, 再与对应的路由器的网络接口互连, 这样就使用电信号进行通信。
该思路的优点在于新业务和老业务的传输通道相互独立, 网络数据通信在网络层不会混合, 天然分开;其缺点在于带宽的分配较为固定, 而且需要设备硬件的支持。
三、在网络设备上分流
从网络拓扑结构上看, 两边的出口路由器通过城域网链路互连, 对带宽的利用上也可以通过路由器后端来实现。该实现也有两种方案。
方案一:将新业务设备直接与路由器互连, 为此需要在新业务设备的路由器与原路由器上各配置互指路由, 由于两个业务系统的地址集合不同, 为了不相互影响, 在两个直连路由上通过路由策略限制路由信息的进一步发布。在出口路由器上通过Qo S策略限制新业务的可用带宽以确保带宽资源的有效分配。这个方案配置较为复杂, 需要对4个路由器进行较为复杂和精确的配置修改, 但是基本上不需要添置硬件设备。
方案二:在两边的出口路由器后端接入支持NAT的VPN设备, 利用该设备实现将新业务的流量无痕接入, 两个业务网的设备都不需要更改配置, 对于旧的业务系统而言, 只是增加了两个流量发生节点, 对新业务系统而言仅仅是局外路由发生了变化, 这样能在一定程度上隔离两个不同的业务。只是需要增加采购VPN设备的经费。
四、结束语
本文提出的几种方法在工作实际中都曾经试验过, 经过连续48小时测试, 丢包率和时延抖动要求完全满足要求。从技术原理分析, 光传输链路可以工作在计算机网络的传输层或者网络层, 结合不同业务的传输需求以及单位自身的经费预算等具体情况, 可以参考本文的思路用对应的方法解决问题。
参考文献
卫星地球站传输链路计算 篇8
1 卫星链路计算的任务
卫星链路计算的任务主要是根据传输系统功能和要求, 并通过计算信息速率、字符率求出基带信号占用带宽, 确定向卫星公司租用转发器的使用带宽;通过转发器及地球站的参数, 计算地球站能得到的载噪比以及相应的发射EIRP;通过转发器及接收机的基本参数, 确定地球站的天线尺寸、发射功率等。 一般链路计算中主要是对地球站天线尺寸、发射功放、占用的卫星功率及链路可用度进行优化设计。
2 链路计算相关参数
2.1 天线增益
卫星通信中, 一般使用定向天线, 它把电磁能量聚集在某一方向辐射。
天线的增益定义为:
undefined
对于喇叭天线, 抛物面天线等面天线其增益的计算公式为:
undefined
式中:A——天线的口面面积;
λ——工作波长, m;
η——天线效率。
2.2 自由空间传输损耗
卫星通信的一个显著特点是电磁波传输的距离非常远。电磁波在传播过程中受到极大的衰减, 传输损耗非常大。当采用C波段传输, 上下行频率分别是6GHz及4GHz时, 自由空间的传输损耗约分别为200dB及196.5dB。通信距离方程表示电波在自由空间以球面波的形式传播, 电磁能量扩散在球面上, 而接收点只能接收到其中一小部分, Lf就是此含义。对于C波段来说:
undefined
2.3 全向辐射功率
卫星传输中用有效全向辐射功率EIRP来代表地球站或卫星发射系统的发射能力。EIRP是天线所发射的功率Pt与该天线增益的乘积:
EIRP=Pt×Gt
它表明了定向天线在最大辐射方向实际所辐射的功率, 它比全向天线辐射时在该方向大了Gt倍。
2.4 损耗
电磁波在空间传输时除自由空间损耗外, 还有其他损耗。这些损耗包括:大气损耗, 大气的折射影响, 天线跟踪误差损耗, 极化误差损耗, 电离层闪烁。在链路计算中, 主要考虑的是大气损耗中的降雨损耗 (对于Ku频段的卫星尤其重要) , 天线的跟踪误差。
3 计算
详细的链路设计主要根据卫星地球站计划租用卫星的参数、节目传送方式和系统要求, 并依据发射点和落地点的相关参数进行的。下面是以甘肃卫星地球站为例进行链路的相关计算。
3.1 计算参数
以中星6B卫星S10转发器为例, 卫星轨道位置为东经115.5度, 上行频率6135MHz, 下行频率3910MHz, 转发器带宽36 MHz。卫星等效全向辐射功率EIRPs为36～44.5dBW, 在兰州约为41 dBW, 饱和功率通量密度SFD为-70到-95 dBw /m2 , 卫星接收天线增益和噪声温度比G/T=-5dB/K。
发射点有关参数。甘肃卫星地球站为例, 发射点地址为东经103.75°, 北纬36.07°.使用卫星转发器为C波段.天线口径为9M, 其天线增益为53.1dB.GENⅣ功率放大器功率P为3kW, 其输出饱和功率为64dBW, 对于QPSK调制信号传输, 要求功放工作在线性区, 至少需要回退1～2dB.高功放输出波导开 关及馈线系统损耗约2dB。
接收端有关参数。接收端地点以兰州为例, 天线口径选用1.8M, 2M二种。
3.2 基带信号
根据系统功能和要求, 并通过计算信息速率、字符率求出基带信号占用带宽, 以向卫星公司租用转发器的使用带宽。
3.2.1 信息速率
一路视频5Mbps, 一路立体声电视伴音0.256Mbps, 三路立体声广播3×0.256=0.768Mbps, 一路图文电视0.338Mbps, 一路低速业务数 据通道0.0192Mbps, 一路高速数据1.5Mbps.总信息速5+0.256+0.768+0.0.338+0.01922+1.5=7.88Mbps。取开销为总信息速率 的2% , 则有效传输比特率为7.88× (1+0.02) =8.03Mbps。
3.2.2 传输速率
因前向纠错率FEC为3/4, RS纠错编码为 (188, 204) , 故有传输速率为R=8.03×4/3×204/188=11.6Mbps。
3.2.3 字符率
QPSK调制时, 有11.6/2=5.8Mbps。
3.2.4 占用带宽B
当滚降系数取0.35时, 载波带宽为5.8× (1 +0.35) =7.83MHz, 加0.16MHz保护带宽后, 则占用带宽B=7.83+0.16=8MHz。
可见, 根据计算结果, 租用转发器带宽至少要8MHz。
3.3 卫星下行EIRPs的计算
卫星公司提供的技术资料表明, 转发器用SCPC方式多载波时, 为减少失真, 则转发器的总输出功率回退 (OPBP) 需3dB, 甘肃卫视占用带宽8而言, 输出功率还需回 退101g (36/8) dB, 故卫星下行等效全向辐射功率即:EIRPs=41-[3+101g (36/8) ]=41-9.5=31.5 (dBW) 。
3.4 卫星上行EIRPe的计算
由于上行EIRPe与上行频率和传播损耗有关, 因此, 必须首先求出自由空间电波的传播损耗 Lf上=201g (4πd / λ) , Lf又与卫星到发射点的距离d有 关, d=6378/44.7-13.22cosξcosφ=6378/44.7-13.22cos36.07cos (115.5-103.75) =37380km。
式中:ξ 是发射点纬度;φ是发射点与卫星经度差.知 道了 后, 就可方便地求出Lf =201g (4×3.14×37380×10×6.135/3) =199.65 (dB) ;另考虑到上行大气吸收和雨衰的原因, 取0.5 dB左右, 则上行链路总损耗为Lu=200.15 dB, 因此, S10B转发器推至饱和所需上行EIRPes可根据公式求得:
EIRPes=SFD-10lg4π/λ2+[Lf]+[Ls]
即:EIRPes=-87-37.2+200.15+0.7=76.65 (dBW) , 卫星公司提供的技术资料, 转发器用 于SCPC方式多载波传送时, 为减少失真, 转发器输 入回退需要6dB, 则: EIRPe=EIRPes-IPBO=76.65-6 =70.65 (dBW) 。
3.5 高功放输出功率
要求高功放输出功率, 首先要求得天线发射端口功率P天, 因为P天=EIRPe-[G]=70.65-53.1=17.55 (dBW) , 考虑到高功放到天 线的馈线损耗约为2.4dB, 因此, 高功放输 出功率应为19.95dBW。因功放最大输出设定为60dBm, 即30 dBW, 那么上行功率储备 P备=30-19.95=10.05 dBW。
3.6 下行接收计算
3.6.1 接收天线增益
取2M, 1.8M天线的效率均为0.65 , 下 行频率3910MHZ, 则根据天线增益计算公式
G=20lgπd/λ+10lgη
得2M天线增益G2=201g (3.14×2/0.0767) +101g0.65 =201g81.8+101g0.65=20×1.91-1.87=36.33 (dB)
1.8M天线增益 G1.8=201g (3.14×1.8/0.0767) +101g0.65=201g73.68+ (-1.87) = 20×1.87-1.87=35.53 (dB)
3.6.2 卫星接收机的输入电平
卫星接收机的输入电平应该在接收机规定的范围之内, 若输入信号过强则在接收机内部产生较大的失真。
而输入信号过弱, 接收机内部噪声的影响就会很严重。目前市场上的数字卫星接收机输入电平范围的典型数值是-60～-30dBm。
卫星接收机输入功率电平Pi=EIRP-L0+Gr+GLNB-Lcable-Ls, 其中为L0自由空间损耗, Gr为接收天线增益, GLNB高频头增益, Lcable为电缆损耗, Ls为功分器损耗。若使用2M天线接收甘肃卫视, 高频头的增益为60, 第一中频电缆长50M。采用SYKY-75-9-7型电缆, 采用十二路无源功分, 则接收机的输入功率电平Pi=41-195.7+36.3+60-8.3-14=-80.3dBw=-50.3dBm这样的输入电平对目前市场上见到的数字卫星接收机来说很合适的。
4 结束语
在进行计算时一般遵循以下三个原则: 功带平衡的原则, 上、下行降雨不同时考虑的原则, 适度保守的原则, 这样的计算结果才有可靠性。
摘要：利用卫星转发广播电视信号, 转发的质量如何, 接收站的设备如何配置, 都需要涉及传输链路的计算, 它是设计地球站或接收站时进行的信号传输质量和各种技术参数的定量分析计算。以甘肃地球站为例, 对卫星租用带宽、上行功率、天线接收系统等的计算作了全面的阐述。
关键词：卫星,广播电视,传输链路,计算
参考文献
链路管理 篇9
关键词：链路；端到端的时延；时钟同步
中图分类号：TP311 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 11-0000-02
Time Synchronization Technology Research of Link Distributed Data Acquisition System
Li Dawei1,Liu Haiping1,Zhang Yuhan2
(1.91245 Forces,Jinzhou121007,China;2.Huludao Longgang Electric Power Bureau,Huludao125000,China)
Abstract:In the high-speed data transfer,distributed data acquisition system,between the various component units of the clock synchronization is the key to ensure the system work.This delay is measured by the modified linear programming algorithm to measure the use of forward and reverse measurement can be estimated two-way transceiver clock frequency difference and eliminate the initial bias of the end to end delay.Made in the use of Sue B.Moon,based on the method to improve the transmitting and receiving clock synchronization technology to improve the test precision and accuracy.
Keywords:Link;End to end delay;Clock synchronization
一、引言
随着网络技术的发展，分布式数据采集系统广泛应用于许多采集数据多、实时性要求高的大型系统中。同步采集时是这类分布式数据采集系统中的一个重要要求。由于大量的链路指标，如端到端单向延迟、延迟抖动、单向丢包率等需要采集系统之间协同完成，采集系统之间协同需要端系统间的时钟同步。
Sue B.Moon等人在文献[1]中提出的方法，消除了源主机和目的主机之间时钟的频率差，但没有解决初始相位差引起的时间偏移的问题。利用前向和反向两个单向测量可以估计出消除收发时钟频差和初始偏差的端到端的时延，所以本文在采用Sue B.Moon的方法[2]基础上进行改进实现收发时钟的同步，消除收发时钟的频率差和初始相位差，解决时间偏移的问题。
二、时间同步的解决
设发送端主机的初始相位为tb，此时的真实时间为b0，发送端的频率为 ，发送时的标准时间为ts，所以发送主机的时钟函数Tb（t）可以写成
Tb（ts）=tb+（1-1）
同理，接收端的时钟函数可以写成
Te（td）=te0+（1-2）
可见，此时时延的真实值为即为result=td-ts，则测量得到的值为
Measure=Tb（td）-Te（ts）=Tb-Te（1-3）
如果以发送端的时钟为参考，假设 =1，b0=tb=0，则可以把式（1-3）整理得到
result=（1/ ）measure- Tb+ te+（1-4）
其中 =1-1/ ， =e0-te
对应的反向时延值：
result=measure’+ Te’- te- （1-5）
端到端时延实际上是由节点时延和链路时延组成的，具体分为四个部分：数据包在链路上的传播时延tg、传输时延tt、在节点上的处理时延tp以及在缓冲区中的排除时延tq，则端到端的时延为result=Tc+ M+Tq，其中Tc=Tg+Tp，近似为常量， =1/b（b为该段链路的带宽值），M为分组长度。
由（1-4）、（1-5）两式可以看出，要确定出单向时延就必须估计出参数 和 ，Sue B.Moon等人的研究表明，从计算复杂度、稳健性和有效性等方面考虑，线性规划的方法具有明显的优越性。Sun B.Moon的方法能估计出两个时钟的频差，但是消除不了两个时钟的初始相位差，这里对该方法做了进一步的发展。利用前向和反向两个单向测量可以估计出消除收发时钟频差和初始偏差的端到端的时延。对于前向链路：
优化目标为：
（1-6）
约束条件为：
0， ， ，0 （1-7）
其中，n为发送的第n个数据包，
对于反向链路的优化目标为：
（1-8）
约束条件为
0（1-9）
其中， ，带“ ”为对应的反向链路的值。
这属于多目标的优化问题，采用理想点法算法，则优化目标可以写为：
（1-10）
其中：
（1-11）
（1-12）
和 分别为以（1-6）式和（1-8）式为目标函数所构成的单目标问题的最优解，约束条件见（1-7）式和（1-9）式。
给定初值，采用工程最优化设计中的序列二次规划方法进行优化搜索，获得最优结果后。假设被测链路往返方向的传播和处理时延和相等，则 。设发送端初始相位设为0（如在计算机开机时计为初始时刻0），则 。那么由此得到的 、 、 便可计算出 和 。代入（1-4）、（1-5）两式便能可以求出前向和反向时延值。
三、仿真分析
本实验根据发送IP探测包所得到的时间戳之差得到端到端的时延的测量值。如图1所示，采用UDP协议，发送了10000个100个字节长的数据包，时间间隔为100毫秒，横轴为发送的分组序列，纵轴为测得的时延（单位为微秒）。时延值为接收主机收到分组的时刻减去分组离开发送主机的时刻，收发时钟未同步。
采用MATLAB软件进行仿真结果处理，可见测量结果有一个斜向上的近似线性的趋势，这个趋势是由于收发时钟固有频差以及初始相位差造成的结果。
图1.端到端时延的原始测量结果图2.经过时钟同步后的时延结果
图2为采用与图1相同的测试条件下，经过优化后得出的端到端时延值。对比图1和图2可以看出，在图1中，由于时钟不同步的影响，网络的单向时延呈现出了一个线性的增长趋势；在图2中，消除了时钟不同步带来的影响后，时延的变化趋于了平稳。
从图2可以看出，根据测得的结果，用算法估计的软件方法对测量结果进行处理后，获得端到端时延的相对真实值。实例测量结果表明该方法提高了测试结果的精度，可以应用于网络中的端到端时延测量。
参考文献：
[1]朱畅华.IP网络测量和性能研究[D].西安电子科技大学博士学位论文,2004,25-66
[2]Moon S B,Skelly P,Towsley D.Estimation and removal of clock skew from network delay measurements[J].Proceedings of 1999 IEEE INFOCOM,New York,NY,1999
[3]谈杰,李星.网络测量综述[J].计算机应用研究,2006,2:6-7
[作者简介]
LTE链路预算与覆盖规划 篇10
为了应对快速增长的无线网络数据业务的需求以及其他无线技术的竞争, 3GPP于2004年启动了无线接口的长期演进LTE的研究, LTE是3G与4G技术之间的一个过渡, 是3.9G的全球标准, 它改进并增强了3G的空中接入技术, 采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。LTE协议定义了6种带宽, R8版本中在20MHz的无线带宽支持下行100Mbps/上行50Mbps的传输速率。目前LTE的产业链已经成熟并实现商用。
对于移动通信网络运营商, 进行网络建设应首先进行网络规划, 网络规划分为覆盖规划和容量规划, 而覆盖规划中链路预算的准确关系到LTE网络的覆盖效果和网络建设成本。链路预算中参数设置和无线环境、设备参数和技术性能都有很大的关系, 所以, LTE网络链路预算是网络部署过程中复杂又关键的问题。图1为覆盖规划的基本流程。本文详细分析LTE覆盖规划的基本流程和参数说明并通过LTE无线网络规划中覆盖规划链路预算来说明链路预算的实际应用。
1、LTE链路预算分析
无线传播模型在链路预算中扮演着关键角色, 链路预算是通信系统用来评估网络覆盖的主要手段。链路预算通过对收发信机之间的设备参数、系统参数及各种余量进行处理, 得到满足系统性能要求时允许的最大允许路径损耗。覆盖规划就是利用链路预算得出的最大路径损耗, 并通过相应的传播模型计算出特定区域下的覆盖半径, 从而初步估算出网络规模。
最大允许路径损耗是链路预算最关键的步骤, 计算方法如下:
Mapl=EIRP-最小接收电平+其他增益-其他损耗-其他余量
图2和图3为LTE系统下行和上行链路预算模型。
按上述的链路预算模型, 链路预算参数分为系统参数、发射端参数、接收端参数和增益损耗余量参数4个部分, 下面将分别介绍。由于参数取值类型较多, 在本文实例中将根据具体指导意见选定适合参数。
1.1、系统参数
系统参数主要包含工作频段、带宽、双工方式、场景等参数。
(1) 工作频段:LTE协议支持700MHz到2.6GHz的频段。本文实例采用1.8GHz频段 (上行1755-1785MHZ/下行1850-1880MHz) 。
(2) 带宽:LTE支持1.4M、3M、5M、10M和20M共6种带宽。LTE使用OFDMA多址方式, 其子载波带宽为15KHz, 每12个连续的子载波组成一个资源块RB, 表1给出了LTE各种带宽下对应的RB数量和子载波数量。图4为5MHz系统带宽下无线信道结构图。其中活动资源块表示已经分配给用户, 用于数据传送的资源块。本文实例采用20M带宽。
(3) 双方方式:LTE双工方式分为时分双工和频分双工方式。本文实例采用频分双工FDD方式。
(4) 覆盖场景:网络规划中常考虑4种典型的场景对应典型的信道模型。场景的设置影响计算小区半径时使用的传播模型, 同时也影响穿透损耗等的参数取值。不同的信道模型将采用不同的解调门限, 从而计算得出不同的小区半径。各种场景对应的信道模型如表2所示。本文实例采用城区和密集城区场景两种场景考虑。
1.2、发射端相关参数
发射端相关参数用于计算发射端全向有效辐射功率EIRP, 主要包括天馈参数、发射功率、损耗。发射端EIRP的计算方法如下:
发射端EIRP=最大发射功率+增益–损耗
(1) 天馈参数:主要包括波瓣宽度、增益、挂高等, 需要针对特定的频段、覆盖场景和要求选择合适的天线增益和高度, 对于3扇区站点通常选择65度波瓣角天线。表3给出了天线增益及高度的取值参考。本文实例采用18d Bi天线增益。
(2) 发射功率:e Node B发射功分为20W、40W和60W;UE最大发射功率定义为200m W, 即23d Bm。本文实例e Node B采用20W, 43d Bm。
(3) 损耗:主要包含合路器、塔放等器件插损以及馈线损耗。表4给出了馈线损耗取值参考。本文实例采用7/8"馈线, 参考损耗取值:
1.3、接收端相关参数
接收端相关参数主要用于计算最小接收电平, 主要包括接收灵敏度、噪声系数、解调门限、天线增益、线缆损耗、人体损耗等。
最小接收电平=接收灵敏度–总增益+总接收损耗
(1) 接收灵敏度:输入端无外界噪声或干扰条件下, 在所分配的资源带宽内满足业务质量要求的最小接收信号功率。其计算方法为:
接收灵敏度=每子载波接收灵敏度+10*lg (需要的子载波数)
=背景噪声密度+10×lg (子载波间隔) +噪声系数+解调门限+10×lg (需要的子载波数)
其中, 背景噪声密度即热噪声功率谱密度, 等于波尔兹曼常数k与绝对温度T的乘积, 为-174d Bm/Hz。子载波间隔为15KHz, 接收机噪声系数取值参考表5。本文实例采用此参考值。
(2) 解调门限:是指信号与干扰和噪声比SINR门限, 是设备性能和功能算法的综合体现。在LTE系统中, 解调门限与频段、信道类型、移动速度、MIMO方式、MCS方式、BLER等因素相关。图5举例给出了在BLER、MCS和SINR关系的仿真结果。本文实例综合各主流厂家的的SINR仿真值, 综合取定。
(3) 接收增益:包括天线增益, 塔放增益等。参考表4
(4) 接收损耗:包括馈线损耗、人体损耗等。参考表4
1.4、其他增益、损耗、余量
其他增益损耗余量主要包括MIMO增益、时隙绑定增益、IRC增益、穿透损耗、阴影衰落余量、干扰余量, 其中MIMO增益、时隙绑定增益、IRC增益体现在解调门限中。LTE只支持硬切换, 硬切换可以降低边缘接收信号的强度要求, 给系统覆盖带来增益, 一般取值为2~5d B。下表给出了不同覆盖场景对应的阴影衰落余量和穿透损耗取值参考。
1.5、LTE速率计算
速率计算的基本原理是在一定的时长和带宽组成的无线资源中, 扣除公共信道 (参考信号、PDCCH等) 的开销, 得出可用于数据传输的无线资源数 (RE数) , 再考虑调制编码效率, 计算出该段时长内承载的bit数量, 即速率。下行参考信号及PDCCH分布、上行RS分布分别如图6 (a) 和图6 (b) 所示。
下行速率:业务速率+C R C= (1 6 8–3 6–12) × (编码速率×编码比特) ×NRB×C
其中, 当天线模式为2T2R_MCW时, C等于2;当天线模式为其他模式时, C等于1。
上行速率计算:业务速率+CRC= (168–24) × (编码速率×编码比特) ×NRB
其中, CRC为24比特;MCS效率为编码速率与编码比特的乘积;业务速率指经过层2处理, 尚未加CRC而到层1的传输速率。可见, LTE的速率与资源数量 (RB数) 与MCS效率 (信号质量确定) 相关。因素与速率成正比关系。表7给出了上下行业务速率的计算示例。本文实例采用上行256kps, 下行4096kps考虑。
2、LTE覆盖规划分析
2.1、LTE传播模型选择
无线传播模型在覆盖规划中扮演着关键角色, 常见的空口传播模型包括自由空间模型、Cost231-Hata模型、标准传播模型 (SPM) 、OkumuraHata模型和ITU室内模型。本文实例使用的传播模型为标准传播模型。
SPM模型必须在CW测试结果的基础上予以校正, 做为本地实际可采用的传播模型。本文实例采用实际工作中校正后的SPM模型。
2.2、LTE覆盖估算
LTE网络的覆盖估算主要包括需求分析、链路预算、单站覆盖面积三个部分, 其中需求分析部分的主要指标包括目标业务速率、业务质量及通信概率要求;链路预算部分则是根据需求分析的结果, 结合不同的参数和场景计算出无线信号在空中传播时最大允许路径损耗, 并根据相应的传播模型估算出小区的覆盖半径;单站覆盖面积的计算是基于链路预算所得出的小区覆盖半径估算出单站覆盖面积, 从而可以得到规划区域内所需要的e Node B数量, 模型如图7所示。本文实例全按定向站考虑。
3、LTE覆盖估算实例
覆盖估算中链路预算是为了计算出最大路径损耗, 最大路径损耗通常在小区覆盖边缘处出现;若按维持通信的最差信号来定义, 是业务速率下降到一定程度时用户所处的位置。本文根据业务速率进行链路预算示例, 为业务信道链路预算。LTE链路预算需要考虑下列方面:
(1) 对通用设置首先确定参考取值:在参数分析中已说明取值标准
(2) 所期望的小区边缘速率:取下行4096kbps/上行256kbps。
(3) 小区边缘用户所分配的RB数量:由于小区边缘用户SINR很低, 编码效率相对较低, 因此小区边缘UE每个RB的传送效率很低, 如果为小区边缘UE分配过多的RB, 会影响整个小区所能提供的吞吐量。在实际网络中, 不同设备厂商的设备在RB分配方面有不同的算法, 可调整RB分配算法中的相关参数来平衡小区边缘用户吞吐率和小区吞吐率性能。在本例中, 根据指导意见要求小区边缘UE所能分配的上下行最大RB数分贝为2RB和100RB。
(4) 确定所需的MCS:3GPP规范TS 36.213中规定了100和2个RB在不同的MCS等级下所对应的TBS, 为了满足下行4096kbps/上行256kbps的边缘速率, 需要的下行和上行的TBS分别为4584和296, 分别对应的MCS等级为9和3, 调制方式为QPSK。
(5) 确定所需的SINR:所需的下行/上行SINR分别为4.38d B和2.59d B。
(6) 接收机灵敏度:根据链路预算分析中计算所得
4、总结
LTE链路预算是对系统覆盖规划进行评估的重要指标, 尤其是覆盖性能决定了是否可以带给用户稳定、可靠的业务感知。本文论述了LTE系统的链路预算关键参数取值, 并通过实例阐述了如何基于链路预算得到的最大允许路径损耗来估算小区的覆盖半径和单站覆盖面积。当然覆盖规划还需要结合网络中的设备对小区边缘用户分配的RB数量进行确定, 同时还要考虑边缘用户吞吐量和小区吞吐量之间的平衡;同时实际网络中的无线设备在调度及收发性能方面不尽相同, 在链路预算中需要根据实际情况来确定SINR、RB数量分配、及MCS编码效率等参数。
本文的实例为实际LTE无线网络覆盖规划内容, 说明该链路预算模型可为LTE网络规划部署提供重要支撑。
摘要：链路预算是无线网络规划覆盖规划的重要组成部分, 通过对系统中上下行信号传播途径中各种因素进行分析, 对系统的覆盖能力进行估计, 获得保持一定通信质量下链路所允许的最大传播损耗, 从而结合传播模型确定小区覆盖范围及站间距, 从而初步估算覆盖范围的站点规模。结合作者的实际情况, 本文给出LTE覆盖规划的链路预算具体参数加以分析, 并可将该参数用于实际LTE网络规划和设计。
关键词：链路预算,传播模型,最大允许路径损耗,网络规划,覆盖规划
参考文献
[1]3GPP TS 36.104 v9.3.0.Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) , Base Station (BS) radio transmission and reception.
[2]3GPP TS 36.213 v9.3.0.E-UTRA, Physical layer procedures.
[3]3GPP TS 36.101 va.0.0.E-UTRA, UE radio transmission and reception.
[4]程鸿雁等.LTE FDD网络规划与设计[M].北京:人民邮电出版社, 2013.
[5]郭省力.LTE FDD链路预算及覆盖估算方法研究[J].邮电设计技术, 2012年07期
[6]LTE无线网络规划概述华为技术有限公司
[7]肖清华, 汪丁鼎.LTE系统能力分析[J].通信技术文摘2012年2月第1期