MAC控制器（精选10篇）
MAC控制器 篇1
0 引言
日盲区紫外光 (200~280nm谱段) 通信具有不受太阳辐射干扰 (近地太阳背景辐射低于10-13W/m2) 、灵敏度高、地形适应性好、非视距通信、抗干扰能力强和隐蔽保密等优点, 因而备受各国军事和科研部门的重视。
紫外光网络中的移动终端一般利用电池来提供电源, 电池寿命有限, 能量利用问题十分突出。有效的功率控制一方面能降低节点的能量消耗, 延长网络寿命;另一方面能通过降低节点的发射功率来减少对邻近节点的干扰, 解决网络中隐藏和暴露终端问题, 提高信道空间复用度, 扩大网络容量[1]。
当前对功率控制技术的研究主要集中在网络层和数据链路层。网络层功率控制是通过改变节点发射功率来动态调整网络拓扑结构和路由, 最优化全网性能;链路层功率控制是通过MAC (媒体接入控制) 协议来完成的, 根据下一跳距离、信道状况等条件来动态调整发射功率[2]。本文提出了紫外光通信网络MAC层功率控制算法, 实现了紫外光通信平台上的MAC层功率控制, 该算法具有良好的可扩展性, 可在今后用于Ad Hoc (自组织) 网络中, 对相关领域的研究具有重要意义。
1 系统框图
以FPGA (现场可编程门阵列) 开发板、外围驱动电路和A/D (模/数) 采样电路作为试验平台, 紫外光LED (发光二极管) 和日盲区PMT (光电倍增管) 作为发光源和探测器, PC (个人计算机) 作为发送和接收端, 日盲区紫外光作为载波进行通信。通信流程如下:FPGA与PC通过RS-232串口进行通信, 数据在FPGA内进行FIFO (先入先出) 缓存、扰码、组帧和调制, 之后加载到紫外光LED发射到大气信道中;PMT将检测到的紫外光信号送入A/D采样电路处理, 随后在FPGA内部进行解调、拆帧、解扰和FIFO缓存等操作, 最终将还原出的数据通过RS-232串口传回PC。
图1所示为系统实现框图, 图中各模块功能如下:串口收发模块用于FPGA与PC间的通信;异步FIFO用于缓存数据;扰码解扰模块可消除数据中的长连“0”和长连“1”, 增加时钟信息, 有利于接收同步和保密通信;组帧拆帧模块将报文封装成数据链路层帧格式;调制解调模块采用OOK (开关键控) 、PPM (脉冲位置调制) 、DPPM (差分脉冲位置调制) 和DPIM (数字脉冲间隔调制) 4种方式以满足不同需求;控制报文收发模块用于实现MAC层握手协议;CRC (循环冗余校验) 模块进行循环冗余校验;TPC (发射功率控制) 指令相关模块进行功率控制。图中左侧虚线方框内是FPGA开发板相关模块, 右侧虚线方框内是外围驱动电路相关模块。
2 MAC层功率控制设计
2.1 MAC层双向通信协议流程
截至目前, 国内外报道的紫外光通信实验系统仅限于物理层上的通信实现, 对数据链路层的研究还几乎空白。本文以无线通信中已有的MAC层协议802.11DCF为基础[3], 设计了适合紫外光通信网络的简单、有效的MAC层功率控制协议。在MAC层的信道上使用RTS (请求发送) -CTS (允许发送) -DATA (数据) -ACK (确认) 流程来建立通信连接。对IEEE 802.11DCF定义的标准帧格式进行裁剪, 设计出图2所示的交互报文格式。
2.2 功率控制流程
在保证通信质量的前提下, 根据节点间距离和当前信道状况, 使用较大功率发送控制报文, 较小功率发送数据报文, 合理调整节点的发射功率, 可实现MAC层功率控制。
功率控制采用如下算法:源 (目的) 节点以Pmax发送RTS (CTS) , 当目的 (源) 节点以Pr接收RTS (CTS) 后, 计算最小所需传输功率Pdesired, 生成功控指令并填入CTS (DATA) 进行回传, 源 (目的) 节点使用接收到的CTS (DATA) 中包含的Pdesired值发送DATA (ACK) 。Pdesired的计算公式如下:
式中, Pmax为最大发射功率, Pr为RTS (CTS) 接收功率, RX_Thresh为最小接收信号功率门限, SIR_Thresh为最小信号干扰比门限, c为常数, α为冗余噪声系数, c和α均取1.1, Pnr为观测到的噪声功率总和, Nr为热噪声。∑l≠iGlrPtl是潜在干扰节点引起的附加噪声。在点对点通信链路中, Pnr=Nr。
3 MAC层功率控制的FPGA实现
3.1 控制报文发送模块
控制报文发送模块内部机制如下:以RTS的发送为例, 该模块初始化为空闲状态, 当源PC要发送一帧数据时, 先将数据经RS-232串口传入FPGA内部的异步FIFO进行缓存;当一帧数据全部存入FIFO中时, 激活控制报文发送模块, 生成RTS报文, 并以字节为单位送入扰码模块处理。与此同时, 置高等待CTS超时判决使能, 若等待CTS超时, 就会收到RTS报文重传使能来重传RTS;若连续尝试4次均未在规定时间内收到CTS, 则传输失败, 返回空闲状态。
CTS和ACK的发送机制与RTS的发送机制类似。不同之处在于:发送CTS时, 需要在CTS报文中填入功率控制指令;发送ACK之后不需要进行超时判决。
3.2 控制报文接收模块
控制报文接收模块内部机制如下:以CTS的接收为例, 该模块初始化为空闲状态, 发送RTS后转到等待接收CTS状态;若在规定时间内前一级解扰模块输出CTS报文, 则进行CTS的接收, 同时传送给功率控制指令生成模块以计算ACK的期望发射功率, 接收完成后置高数据发送使能, 并输出至帧控制模块, 将CTS中的Pdesired值输出至功控指令提取模块;若连续尝试4次均未在规定时间内收到CTS, 则说明传输失败, 返回空闲状态。
RTS和ACK的接收机制与CTS的接收机制类似。不同之处在于:接收RTS之前节点一直处于空闲状态;接收ACK时不需要将接收到的报文传送给功率控制指令生成模块。
3.3 功率控制指令生成模块
目的 (源) PC的功控指令生成模块对A/D采样电路输出的信号进行判决, 统计一帧RTS (CTS) 接收中的信号功率和噪声功率, 然后根据公式 (1) 计算出期望发射功率Pdesired并写入CTS (DATA) , 以调整源 (目的) PC发射DATA (ACK) 使用的功率。
3.4 MAC层功率控制流程与系统模块对应图
图3所示为MAC层功率控制流程与系统实现框图中模块的对应图。
4 仿真验证
用硬件仿真软件ModelSim SE PLUS 6.5进行仿真, 得到图4所示的仿真结果。从图中可以看出, 通过MAC层功率控制协议的实现, 节点的发射功率明显降低。
5 系统测试验证
采用嵌有Altera公司EP1C6Q240芯片的Cyclone II FPGA开发板和美国SET公司的M28型LED、日本滨松公司的C7950-01型PMT, 配合扩展电路作为系统硬件平台。将算法程序烧写到平台中进行实测, 图5和图6所示分别为实测过程中源和目的PC截图, MAC层功率控制的交互报文和其中包含的功率信息在两个图中均有显示, 实测结果表明本算法能够有效降低节点的发射功率, 达到节能预期。多次实测统计出通信速率为39.2kbit/s时, 系统误码为10-5量级。
6结束语
本文在完整的包括光电转换器件、信号处理部分、供电驱动部分以及信源信宿的紫外光通信系统实验平台的基础上, 对无线通信中已有的数据链路层协议进行裁剪, 设计了紫外光通信MAC层功率控制方案, 使用Verilog硬件语言完成了相关模块的开发和硬件仿真, 并在实验平台上进行了验证。通过MAC层的4次握手, 创新性地实现了适合紫外光通信的简单、有效的数据链路层功率控制协议, 为今后紫外光Ad hoc通信网络的搭建打下了坚实的基础。
参考文献
[1]El Batt T, Ephremides A.Joint Scheduling and Power Control for Wireless Ad Hoc Networks[J].IEEE Tran On Wireless Communications, 2004, 3 (1) :74-85.
[2]Kawadia V, Kumar P R.Principles and Protocols for Power Control in Wireless Ad Hoc Network[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2005, 23 (1) :76-88.
[3]Krunz M, Muqattashand A, Lee Sung-Ju.Transmission Power Control in Wireless Ad Hoc Networks:Challenges, Solutions, and Open Issuses[J].IEEE Network, 2004, (9/10) :8-14.
完美你的Mac电脑 篇2
来自美国的配件品牌Dexim目前应对MacBook Air用户的需求，推出了一款外型独特、高度集成的配件产品MHub Dock Station，不仅解决了MacBook Air USB接口紧张的问题，更为用户提供了紧凑的多合一解决方案，大幅减少了桌面线缆和外置设备的数量。
同时，专为Mac电脑而创立的Twelve South也正式在国内推出多款外形独特、精美实用的配件产品，包括BOOkArc MacBook／MacBook Pro桌面支架、BackPack jMac可调节型支架、BassJump Subwoofer低音喇、BookBook MacBook Pro专用皮套以及SurfacePad MacBook／MacBook Pro掌托保护贴。这些产品为用户提供便利的同时也带来意想不到的创意灵感，是追求优质生活品质、舒适体验感受的Mac用户的绝佳选择。
大陆用户非常熟悉的贝尔金更是以为苹果量身定做周边配件而闻名，simple电脑包，外观时尚、容量充分，适合年轻活力一族：分体式USB2.0集线器便于用户在办公室和外出分别携带。
MHub Dock station—MacBook Air的小拍档
笔记本电脑用户常常会为缺少足够的UsB接口而感到烦恼，例如MacBook Air就仅提供一个usB接口，无法满足同时连接多个外置设备的需求。Dexim推出的MHub Dock station能有效解决这个问题，其不仅集iPhone和iPod底座、USB Hub、读卡器功能于一身，而且外观设计讨巧，与轻薄至极的MacBook Air极度相衬。
MHub Dock station是一个完整的iPhone和iPod底座，兼顾充电和数据同步功能。同时，其还配备3个UsB接口，并带有SD／sDHC存储卡插槽，让用户可以得心应手地接驳外置硬盘、打印机、扫描仪、手写板、鼠标等扩展设备，或方便快捷地读取存储卡中的照片和数据。通过标配的充电线缆，MHub Dock station也可为BIacKBerrv和HTC等品牌的智能手机进行充电，并提供数据连接支持。
MHub Dock Stacion小巧精致，放在桌上任何位置都同样美观和便于使用。这个由Dexim精心设计的产品已获得Made for iPOd及Made for iDhone认证，是MacBook Air用户的绝佳选择。
BookArc—MacBook，MacBook Pro桌面支架
TwelVe south推出的BookArc MacBooK／MacBook Pro桌面支架能够让用户以极为优雅且简便的方式展示MacBook／MacBook Pro。并瞬间将笔记本电脑转变成为小型台式机。BookArc拥有出色的结构设计并由标准的高强度钢材制成，足以竖立支撑从MacBook Air到17英寸MacBook Pro之间所有尺寸的笔记本电脑。
BookArc还可以让MacBook／MacBook Pro的表现更佳。当MacBook／MacBook Pro被放置在BookArc上运行并使用外置屏幕时，Mac系统会自动将所有的视频内存供给外部显示使用。因此，在处理图像或运行Photoshop、Ape rture、iPhoto等图形相关的应用程序时，用户将会感受到明显的提速。
参考价格：528元
BackPack—iMac可调节型支架
TweIve South推出的BackPack iM8c可调节型支架是专为iM8c设计的一款时尚且牢固的迷你支架。精确的力学设计结合高品质的钢材令其能够完全支撑起移动硬盘甚至Mac mini主机，更可放置任何一款正在充电的IPod或iP—hone。同时，其也是iMac上一个展示玩具和小摆件的好地方。
BackPack iMac可调节型支架的高度可以自由调节，亦可安装多个一起使用。下层用来存放移动硬盘等体积较大的设备，而上层可放置iPod等小型装置。其能为iMac用户创建一个干净简洁的工作区，并为iMac提供充足的散热空间。
BassJump subwoofer一低音喇叭
对于追求高品质音效的用户而言，便携式的BassJumD低音喇叭与MacBook／MacBook Pr0和iMac是天造地设的对。其采用的铝质材料与MacBook Pro的外壳一样，而且体型小巧、易于携带，只需简单地通过USB接口连接，就能显著提升电脑的输出音效，真正做到高音甜、中音准、低音劲。
BassJump简单易用，下载并安装App Driver软件后即可使用。BassJump的DSP软件能够结合MacBook／MacBook Pro和iMac的扩音器及BassJump的低音频率，从而创造出更圆润的声效。该软件通过一个怀旧的UV仪表呈现音效设置，并可让用户针对不同的音乐类型进行调校。无论是用iTune播放喜爱的音乐及歌曲、玩电子游戏，或是收听网上电台，BassJump都能为用户带来完美的音响效果，并非常适合于会议演讲或出外时在酒店房间使用。
BookBook-MacBook Pro专用皮套
BookBook是一款独无二的MacBook Pro专用皮套，采用经典的黑色与鲜艳的红色搭配，可为MacBook Pro提供三重安全保护。其坚硬的皮制表面及牢固的书脊能在旅途中有效保护MacBook Pro不受撞击；古典的书本外形设计几乎可以乱真，使人不易察觉Mac-Book Pro的存在，防止遭人盗窃：此外，每本BookBook都是由工匠亲手制成，就如同用户的性格一样独一无二。
除了坚固的表面，BookBook柔软的内部同时也提供了加强的保护，确保MacBook Pro不会因受撞击而损环。BookBook的双重拉链设计及皮制拉手看起来酷似书签，实际使用时，可让正在使用MagSafe接口进行充电的MacBook Pro亦能得到保护。BookBook可提供13英寸及15英寸的MacBook Pro型号尺寸。
SurfacePad—MacBooIdMacBook Pro掌托保护贴
专为MacBook或13英寸及15英寸的MacBook Pro而设计的SurfacePad系列能为平凡枯燥的工作生活带来新趣味。缤纷的Su rfacePad coIors提供四种独特的颜色一蓝、橙、粉红及灰，其柔软及超薄的真皮材质(仅0.7mm厚)能与MacBook或13英寸MacBook Pro配合得天衣无缝。而尊贵的Luxury Leather真皮系列包括采用平滑设计的Smooth和具备独特压花工艺的Pattem两款不同风格，黑色的键盘按键及显示屏边缘搭配真皮的质感，更能突显用户的品味。
SurfacePad易于粘贴，而且不会在MacBook上留下任何难以去除的痕迹。其
不仅令外观更加个性化，柔软的真皮材质还能发挥手枕的功能，令用户在工作时倍感舒适。
BELKIN流线型散热底座
BELKIN升级上市的流线型散热底座，现代时尚的外观配以独特专利的波浪设计，从而产生的自然对流功能提高了散热性能，旋转风扇能够比普通散热底座更快速驱走笔记本电脑热量。它的底座采用UsB接口供电，保证低电力消耗量并减少适配器带来的不便。在应用设计上流线型散热底座贴心备至，缓和的倾斜设计(7度)，符合人体工程学，能够减少手腕紧张和疲劳度，不仅如此，还能抬高屏幕高度，有助于减少颈部疲劳。有了流线型散热底座，无论你是在沙发上，还是在床上，都可以轻松享用电脑带来的便利。如果你要带着本本外出，它的可折叠支架，便于携带或装入电脑袋中，随时随地为你的本本降温消暑。
Lounge光电鼠标
BELKlN该系列色泽靓丽。体型小巧，透出缤纷雅致气质的Lounge光电鼠标，黑灰、深蓝、深紫、玫红四色炫彩灵动，在炎热夏日给人以视觉上的舒爽感受，事实上，它也将让您体验到无限舒适的使用感受。相对于其它鼠标受限设计，其时尚型设计获得人体工程学专家的特别推荐，只需将收缩线的usB接口连接在电脑上，便可轻松使用；特别的伸缩式线缆设计。避免线缆缠绕，便于存放，同时它兼容各类笔记本电脑，便于携带，与设计精美的流线型散热底座一同工作，岂不是赏心悦目，让人忘记酷暑难耐。
贝尔金分体式USB 2.0 口集线器
还在为笔记本USB接口紧张而烦恼么?快来试试贝尔金推出的这款7口USB集线器吧。它由个3口底座式集线器和一个4口便携式集线器组合而成。在移动办公中，你可以拆下4口便携式集线器随身携带，它可以做180度旋转，所以不会影响到笔记本其他USB接口的使用。当你回到座位，就让它们来个台体，组台成一个具有7个USB接口的超级HUB。为了保证供电，这个USB合体“机器人”自带了电源适配器，通过指示灯来管理端口和电源。
其实固定底座不仅可以链接USB设备，还是一个储物盘，可以存放诸如u盘，曲别针、即时贴这样的桌面常用小玩意。
BlueLounge理线夹
专为苹果电脑打造的BIueLounge理线夹，有大中小三种型号，分别对应不同粗细的线材。比如说，小号的可以用来对付连接iPod的耳机线缆，而大号的可以用来整理粗壮的Macbook电源线。结构非常简单，就是一个两头开口的8字造型夹子，于是，再长的电线我们都可以将之绕成椭圆状整理起来，开口的内收设计将确保电线被紧紧“咬“住，不会弹出来而变得散乱。非常适合笔记本用户下班时收纳之用，有了它的话，电源线、鼠标线就再不会在电脑包里面绞成一团了。
BELKIN SIMPLE笔记本电脑包
MAC控制器 篇3
国家重点公路———荣成至乌海线新河(青潍界)至辛庄子段高速公路第八合同段,主线长9.4 km,设计速度为120 km/h,路基采用整体式断面,总宽度28 m,沥青路面结构为4层沥青混凝土,总厚度30 cm,其中大粒径沥青碎石柔性基层(12 cm)189 210 m2,下面层(8 cm)189 210 m2,中面层(6 cm)233 456 m2,上面层(4 cm)233 456 m2。
2 大粒径透水性沥青混合料路面结构
LSPM就是最大集料粒径大于26.5 mm,从级配上看主要是由较大粒径(26.5 mm～38 mm)的集料和一定量的细集料组成,形成的混合料是单粒径骨架连通孔隙结构,空隙率处于13%～18%之间,具有良好透水性和抗反射裂缝能力。LSPM的胶结料通过采用高粘度、高温性能好的改性沥青(如MAC,SBS沥青),从根本上改变了LSPM路面的结构受力模式,大幅度提高了路面的抗疲劳性能,延长了路面的使用寿命。
3 质量控制
3.1 原材料的质量控制
3.1.1 集料的控制
粗集料:来源于青州宇诚工贸有限公司,碎石采用反击式破碎机加工,并经过充分水洗、干燥,无风化石。料源经项目部和驻地监理处共同取样试验考察合格,并经总监处批准后开始进料,材料员料场蹲点及对每车验收的方法进行质量监控。
砂:采用机制砂,要求水洗洁净、干燥、无风化杂质。同时工地质检室重点抽检砂的含泥量,超标的坚决废弃。
填料(矿粉):石灰粉采用青州产的生石灰,在此次施工中不使用除尘回收粉。
3.1.2 MAC改性沥青的控制
LSPM-30柔性基层所需MAC-70号改性沥青,料源经项目部和监理处共同取样试验考察合格,并经总监代表处审批同意,每车均进行针入度、延度、软化点检验,经检验各项指标均符合规范及设计要求。
MAC改性沥青由淄博华瑞道路材料技术有限公司生产的MAC-70号改性沥青,罐装运输到工地,特别要求罐装的运输车有搅拌和加热功能。到工地后要对每车进行检测,检测时要求取样均匀,有代表性,对每份试样加热后一次浇满所需的试模,不重复加热使用,试验浇模的温度达到160℃以上。
3.2 MAC改性沥青混凝土配合比设计
在满足粗、细集料级配曲线必须符合规定要求的情况下进行配合比设计,工地试验室经反复试验确定LSPM-30柔性基层改性沥青油石比为3.2%。
3.3 MAC改性沥青混凝土生产过程质量控制
采用田中铁工TAP-4000LB型间歇式沥青拌合站,该套设备为进口全自动控制,性能稳定,确保了拌合质量。利用试验段总结出:1)因矿料级配的特殊性,11 mm～38 mm的骨料占72%,导致骨料在烘干滚筒内形成料帘不好,尾气温度过高(180℃～210℃),为保证正常生产可通过调整砂子的流量来降低尾气温度。2)LSPM-30最大粒径比较大、粗集料多,而且沥青用量少,为此必须延长拌合时间,一般至少45 s/拌以提高混合料的均匀性。3)每班作业完毕后,将沥青管路内的剩余沥青回抽入罐,确保下班作业时顺利计量沥青。4)温度控制:沥青加热温度175℃～185℃(储存160℃),矿料加热温度190℃～195℃,沥青混合物出厂温度175℃～185℃。
3.4 MAC改性沥青混凝土摊铺质量控制
根据拌合站的生产能力调整摊铺速度,两台摊铺机梯队作业时应保证摊铺厚度、振动频率一致。熨平板在摊铺前预先加热至100℃以上,防止离析、拖痕从而保证摊铺稳定性及路面平整度。摊铺机行走的钢丝线每根长度不大于150 m,拉力不小于800 N,支撑桩间距5 m～10 m,只有保证基准线准确无误,才能保证路面摊铺的平整度;运输车在给摊铺机上料时,应避免冲撞摊铺机;摊铺机在摊铺过程中应匀速行驶,保证铺料均匀;接头处应由专人进行处理,确保接头平整顺适。
摊铺混合料时,摊铺机必须调整到最佳工作状态,要注意摊铺机料斗的操作方法,减小粗集料的离析。在摊铺过程中产生离析、小油饼、纵缝明显等问题,处理办法是做细料筛,筛出一些细沥青混凝土料到手推车中,如发现离析处,立即用细料补上;发现小油饼,专人用小铲刀铲除,补上细料,纵缝隙凹处用混合料补上,用压路机碾压消除。应尽量降低摊铺机搅笼高度,加长摊铺机的螺旋布料器,并在摊铺机搅笼末端前部设挡板,尽量避免发生混合料的离析现象。
3.5 MAC改性沥青混凝土碾压质量控制
1)压实分初压、复压和终压3个阶段。初压:1台CC622双钢轮振动压路机,紧跟摊铺机碾压,不超过5 m,压实速度控制在3 km/h～4 km/h。压路机前进时静压,后退时振动碾压。复压:2台BM203AD-4双钢轮振动压路机前进后退均为振动碾压各两遍,压实速度为1.5 km/h～2 km/h(2挡),压路机宜采用高频高幅进行碾压,相邻碾压带重叠20 cm左右。洒水装置进行间断雾化洒水,只要保证不粘轮即可。终压:复压后立即用YZC12双钢轮振动压路机进行擀光1遍～2遍,速度控制在3 km/h～4 km/h,至消除轮迹为止。
2)碾压时要低速、匀速进行,以免对热料产生推移,影响平整度。碾压尽量在摊铺后较高温度下进行,初压温度170℃～180℃,复压温度130℃～145℃,碾压终了温度不低于90℃。碾压期间,遵循“紧跟、慢压、高频、高幅、少水、高温”的原则,以保证碾压效果。
3)混合料在冷却到110℃以下时用振动方式容易造成集料的过度压碎,因此在终压赶光及后续平整度处理时,最好在110℃以上进行,低于110℃不宜再用振动碾压。
4)压路机不得停留在温度高于70℃的已经压实的混合料上,以免路面变形,并防止油料、润滑脂、汽油或其他有机杂质在压路机操作或停放期间撒落在路面上。
5)碾压时专门制作初压、复压、终压3个指示牌,设专人专门负责碾压管理,并测量记录碾压温度,根据碾压情况及时摆放指示牌以提醒压路机注意操作,同时控制碾压遍数、碾压温度及平整度,防止漏压或过压,尤其注意施工接缝处的碾压平整度。
3.6 MAC改性沥青混凝土接缝质量控制
3.6.1 横向接缝
横向接缝应与中线垂直,每次摊铺完毕后支挡角钢(厚度等同压实厚度),碾压完成待料温冷却后将角钢起出,使用切割机将接茬切直,挖走废料,并用水冲洗接缝,保证接缝处干净。
3.6.2 纵向接缝
采用两台摊铺机梯队摊铺,一前一后距离一般在10 m～20 m之内,形成的热接缝压路机碾压时注意跨缝碾压,消除缝迹可避免纵向接缝。
4 结语
在MAC改性沥青LSPM-30混凝土施工中项目部始终抓住沥青混合料拌和、运输、摊铺和压实四大关键环节,采取了有效的技术措施,取得了良好的效果。
参考文献
[1]张坤,魏建明.具有柔性基层的沥青路面结构设计方法研究[J].山西建筑,2007,33(3):265-267.
[2]JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].
[3]JTG F80/1-2004,公路工程质量检验评定标准[S].
教你安装和卸载Mac软件 篇4
用软件安装包安装
首先，Windows下的exe是无法在Mac上使用的，所以我们需要下载针对Mac的版本。好在现在国内的软件厂商也开始重视Mac用户了，像QQ、虾米音乐等都有Mac版。
下载软件到Mac之后双击运行，这时候就会看到桌面上生成了一个新的硬盘图标。同时还会弹出一个新的安装窗口，如果没有出现这个窗口，我们就去双击那个硬盘图标。我们要做的就是将软件的图标拖动到旁边的文件夹图标中。
这样Mac软件就算是安装完成了，是不是很简单？不过别急，安装完成后最好还是打开Finder，在左侧找到那个新生成的硬盘，点击旁边的三角，这样就算是把硬盘弹出了。
那么怎样卸载Mac软件呢？同样是打开Finder，点击左侧的“应用程序”，然后把相应的软件直接拖到“废纸篓”中，这就算卸载了。
其实用习惯了就会觉得很方便了，不用去找专门的卸载程序，直接扔“废纸篓”就是卸载，直接拖“应用程序”文件夹就是安装。
用工具安装和卸载
当然现在在Windows上也很少有人下载单独的安装程序安装和卸载软件了，都是用的360和腾讯管家这样的工具，这个其实在Mac也有。
可能不少人都知道Mac系统有个“App Store”，在这里搜索想要的软件，只要点击“获取”就能够安装。
但是我们非常不推荐使用App Store，一来这里的国内软件收录量实在不怎么多，而且版本老旧；二来App Store的连接速度也很慢，经常连接不上。
所以我们还是推荐大家使用国内的360或是腾讯管家之类的。比如Mac版的腾讯电脑管家也可以安装软件，搜索到想要的软件，直接点击“一键安装”就会直接装到系统中，不需要我们再操作了。
同样的，卸载软件也是，只要在“应用卸载”中找到想要卸载的软件，点击“强力卸载”也能够快速地卸载掉软件。
好了，关于如何安装和卸载Mac软件我们就说到这里，希望对大家有所帮助，让刚使用Mac OS系统的人能够快速上手，让系统运作起来。
MAC控制器 篇5
基于分割时隙的多信道MAC协议能够有效解决分布式网络多信道接入中存在的多信道隐藏终端和多信道聋的问题, 因此得到了广泛的研究。在基于分割时隙的多信道MAC协议中, 节点在控制窗口中收发信道协商的控制帧, 其长度对协议的效率有重要的影响, 过短的控制窗口会导致无法完成足够多的协商以充分利用信道资源, 反之, 过长的控制窗口会引入较多的额外开销, 影响协议效率;数据窗口发送的是有效负载, 合理增加数据窗口长度可显著提高协议效率, 但是过长的数据窗口会导致信道空闲, 造成带宽浪费。
针对这些问题, 本文提出了基于最优窗口的自适应多信道MAC协议, 可以根据网络中竞争节点的数量和发送队列的情况自适应地调整控制窗口和数据窗口的长度, 既可以保证在控制窗口进行充分的协商, 又能提高数据窗口在整个时隙中的比重, 从而提高网络的吞吐量性能。
研究背景
在传统的IEEE 802.11单信道无线网络中, 由于载波侦听的距离有限, 可能出现隐藏终端问题, 我们称之为“单信道隐藏终端”问题。在多信道网络中, 如果节点只装备一个收发天线, 那么正在通信的节点就不能通过侦听信道获得其他子信道上的状态信息, 当节点切换到正在被使用的子信道上通信时, 就会发生碰撞问题。与单信道隐藏终端类似, 这种由于子信道的隔离产生的隐藏终端问题称为“多信道隐藏终端”问题;当一个节点工作在某一个子信道时, 就无法接收邻居节点在其他子信道发送的RTS帧, 即使处于互相的通信距离之内, 也像“聋子”一样接收不到RTS帧, 我们称这种现象为“多信道聋”问题。在Ad hoc网络中, 多信道隐藏终端和聋问题会引起严重的碰撞, 破坏网络拓扑的连通性, 对多信道MAC协议的设计提出了新的挑战。
解决上述问题的一个有效途径就是记忆存储信道的状态信息, 并将信道的状态信息广播给所有潜在的竞争节点, 竞争节点接收到广播信息更新子信道状态信息, 并选择使用空闲的子信道通信以避免碰撞。基于分割时隙的多信道MAC协议能够有效解决分布式网络多信道接入中潜在的多信道隐藏终端和多信道聋的问题, 得到了广泛的研究。
So和Vaidya最早对基于分割时隙的多信道MAC协议展开研究, 并在中提出了Multi-channel MAC (MMAC) 协议。借鉴802.11的节能机制, MMAC协议在时间轴上划分为交替的Ad hoc Traffic Indication Messages (ATIM) 窗口和数据窗口, 两个窗口的时间长度固定为20 ms和80 ms, MMAC需要全网同步以保证所有节点同时进入ATIM窗口进行信道协商。Ritesh等在中提出了Local Coordinationbased Multi-channel MAC (LCM MAC) 协议, 采用本地协作的方式解决全网同步的问题, 同时设置控制时隙中协商的次数不多于子信道的数量以减少控制时隙的开销。Qing W等在中针对协议在车联网 (VANET) 中的应用, 设计了可变控制窗口协议, 根据业务负载动态调整控制窗口的长度。Jeonghoon等在中建立了数学模型对基于分割时隙的多信道MAC协议的性能进行了研究, 分析了控制窗口和数据窗口的比值对协议性能的影响。
自适应控制窗口长度的多信道MAC协议
本节首先介绍自适应控制窗口长度的多信道MAC协议的基本流程, 然后重点介绍基于卡尔曼滤波器的控制窗口自适应算法。
1.协议概述
如图1所示, 基于分割时隙的多信道MAC协议将时间轴划分为交替的控制窗口和数据窗口, 节点在控制窗口将接口切换到一个默认的公共控制信道进行信道接入的协商, 在接下来的数据窗口切换到协商好的数据信道上收发数据帧。协议中通过为控制帧增加扩展域告知竞争节点当前数据子信道的预约使用情况, 竞争节点接收到广播的控制帧后, 更新扩展域并选择空闲子信道通信, 既实现简单, 又解决了多信道隐藏终端和多信道聋的问题。在控制窗口节点侦听公共信道以得到条件碰撞概率, 然后根据估计的下个控制窗口的条件碰撞概率计算最优的控制窗口长度, 首先协商信道的节点将该长度放入RTS帧广播, 其它节点根据该长度调整控制窗口。
2.基于卡尔曼滤波器的控制窗口自适应
在基于分割时隙的多信道MAC协议中, 控制窗口的长度对协议的性能有重要的影响。如果控制窗口过短, 就不足以完成足够多的协商, 数据窗口中就会出现空闲的信道, 造成带宽资源的浪费;相反, 如果控制窗口过长, 协议的额外开销就会增加, 系统的性能也会下降。本章提出了基于卡尔曼滤波器的控制窗口最优化算法, 节点首先根据先前周期中侦听得到的信道状态信息预测下一个周期中的碰撞概率, 然后采用模型分析的方法推导出网络中的竞争节点数和一次协商需要的时间, 最后计算得到最优的控制窗口长度, 并填充到RTS帧的控制窗口持续时间这个域上以自适应调整控制窗口长度。
文献[6, 7]提出了网络中的节点通过侦听信道状态测量条件碰撞概率p的方法, 并且通过仿真验证了该方法的精确性, 基本原理如下。因为p被定义为一个给定节点发送的帧失败的概率, 所以对p的测量需要每一个节点计算帧发送失败的次数并且除以总的尝试发送次数。但是考虑在所有信道忙状态下发送的帧都会失败, 节点可以通过侦听信道的状态测量出条件碰撞概率p。假设在虚拟时隙模型中信道出现空闲时隙、成功发送时隙和协商碰撞时隙的次数分别为Nidle、Ns和Nc, 则条件碰撞概率可以表示为:
使用这种方法, 在控制窗口每个节点通过侦听公共控制信道就可以测量得到当前周期中的条件碰撞概率p。
根据Bianchi的分析模型[7]可知, 竞争节点数与条件碰撞概率p的关系为:
其中n表示网络中的竞争节点数, W表示最小竞争窗口, m表示最大重传次数。
图2给出了在不同的最小退避窗口W和最大重传次数m的情况下, 竞争节点数与条件碰撞概率的关系曲线, 可以看出根据式由条件碰撞概率p推导竞争节点数n是比较精确的。所以在实际网络中我们可以通过估计出的条件碰撞概率反推出竞争节点数。
网络中的每个节点通过侦听公共控制信道可以测量每个周期中控制窗口阶段的条件碰撞概率。第k个控制窗口中真实的条件碰撞概率用kp表示, 称为状态变量, 节点测量的条件碰撞概率用观测变量zk表示。所以可将控制窗口对条件碰撞概率的测量建模如下:
其中随机变量kw和kv分别表示过程激励噪声和观测噪声。假设它们为互相独立、正态分布的高斯白噪声:
实际过程中, 过程激励噪声协方差Q和观测噪声协方差R会随着每次迭代计算而变化。由此, 卡尔曼滤波器的两组更新方程[8, 9]可以表示为:
时间更新方程:
测量更新方程:
其中, -表示先验状态估计;ˆ表示后验状态估计;Pk表示估计误差的协方差;Kk表示卡尔曼增益。计算完时间更新方程和测量更新方程, 重复上述过程, 上次计算得到的后验估计作为下一次计算的先验估计, 因此卡尔曼滤波器每次只根据先前的测量变量递归计算当前的状态估计。
对于Pk-1的初始值0P, 由于令ˆkp=0可能会使滤波器一直产生ˆkp=0的结果, 并且几乎任何0P≠0都会使滤波器最终收敛, 所以在这里我们取0P=1。激励噪声协方差Q反映了系统碰撞概率的波动性, 对于拓扑结构变化大的网络, 使用较大的Q能跟踪碰撞概率的剧烈变化;相反, 对于相对稳定的网络, 使用较小的Q可以起到很好的平滑作用。
根据估计得到的ˆkp, 公共控制信道上每一次成功的信道协商需要的平均时间, 即Tneg可以表示为:
其中, Tidle、sT和T分别表示空闲、成功发送和碰撞需要的时间, Pidle、sP和cP表示三个时间出现的概率, 以上参数均可由ˆkp推导得到[6]。
对于需要的协商次数Nneg, 考虑到实际系统中协商的次数受限于估计的竞争节点数ˆkn和网络中总的子信道数Nchannel, 也就是说Nneg≤nˆk要满足一下两个约束条件:1) Nneg≤nˆk, 即协商次数不可能多于竞争节点数;2) Nneg≤Nchannel, 即每个信道只能被预定一次。所以可以将Nneg简单地设定为:
到此, 主节点就计算得到了最优的控制窗口的长度。这里, Tneg和Nneg都与估计的条件碰撞概率ˆkp有关, 也就是说最优控制窗口的计算考虑了网络实时的拥塞程度, 既保证竞争节点能够进行充分的协商以使用子信道通信, 又避免了过长的控制窗口带来的带宽资源的浪费。
基于最优窗口的自适应多信道MAC协议的性能仿真
本文使用NS2仿真器, 比较所提出的多信道MAC协议与单信道MAC、MMAC和LCM MAC的吞吐量性能。每个子信道支持的发射速率均为r, 则系统总的发射速率为Nchannel⋅r, 假设控制帧和数
据帧的发送速率相等, 数据帧的净负载L为1024字节。节点的通信距离为250 m, 载波侦听距离为500 m, 50个竞争节点随机分布在100 M*100 M的范围内, 随机选择目的节点, 每个数据帧的净负载为1024字节, 每个子信道支持的发送速率均为1 Mbps。
为了保证比较的公平性, 在成功的协商后, 每个节点只能发送一个数据帧, 在MMAC协议[2]中, ATIM窗口和数据窗口的长度分别设置为固定的20 ms和80 ms, 但是在本文中, 将数据窗口的长度设置为完成一次DATA/ACK交互需要的时间。系统的总吞吐量随业务负载变化的曲线如图3所示, 可以看到三种多信道MAC协议的性能都优于802.11协议, 其中本文所提出的协议性能最好, 主要是因为该协议通过设置最优的控制窗口长度, 既能够保证进行足够多的协商, 又避免了控制窗口引入的额外开销, 协议效率最高;其次是LCM MAC, 该协议只根据上个周期中完成的协商数调整当前周期需要的协商数, 不能根据网络状态确定每次协商需要的时间, 还是会出现潜在的控制窗口过长或者额外开销较大的问题;MMAC协议中控制窗口长度固定, 不能根据网络负载调整, 性能最差。
本章小结
MAC控制器 篇6
在过去的几十年里, 尤其是近几年随着无线网络硬件技术的成熟, 学术界对无线传感网络MAC协议进行了大量的研究, 并出现了许多MAC层协议。无线网络MAC协议基本可以分为两大类:基于调度的MAC协议和基于竞争的MAC协议, 基于调度的MAC协议主要包括TDMA方式、CDMA方式和FDMA方式, 在这类MAC协议中, 相邻节点的传输不会发生冲突, 传输被安排在不同的时间、编码和频段上。但是在工业现场的无线网络中, 由于基于调度的MAC协议的硬件比较复杂而极少得到应用, 基于竞争的MAC协议在信道利用率、能量效率和可扩展性方面可以取得较好的性能, 因此也受到广泛的重视。下面简单介绍几种基于竞争的MAC协议。
(1) 基于CSMA方式的802.11MAC协议
802.11协议则主要是从最早的用于有线网络的CSMA方式发展而来, CSMA方式的基本工作原理是发送节点在发送之前现检测信道状态, 如果信道空闲则发送, 否则进行退避, 暂时不发送数据, 稍后再行检测信道并以同样的原则决定是否发送。退避的时候可以采取不同的策略。例如可以依概率退避, 即检测到信道忙之后随机选择是否退避。退避的时间一般是在一定范围内随机选择的, 以避免多个竞争节点总是同时醒来检测信道。发送节点发送数据时候继续检测信道, 如果检测到冲突 (标志是信道上的信号功率高出正常水平) , 则停止发送, 选择一个随机的时间继续竞争信道。
(2) S-MAC协议
该协议的主要设计目标是降低MAC协议的能量开销同时避免数据传输中的冲突并具有较好的扩展性。协议主要包含几个部分:节点的周期性信道监听和睡眠, 交换和调度维护, 冲突和闲听避免, 消息传递机制。S-MAC基本思想是让所有的节点进入低执勤周期的模式, 节点分成包括监听和休眠时间段的帧。网络以自适应的方式组织, 在大多数时间内节点保持休眠状态, 当监测到信息的时候就立即醒来。在休眠时关闭射频, 减少节点处于监听的时间, 从而降低因监听而造成的能量消耗。当节点处于监听状态时, 以类似于IEEE802.11中的DCF的竞争的方式接入媒体。
(3) T-MAC协议
T-MAC (timeout MAC) 协议是在S-MAC协议的基础上提出的。S-MAC协议的周期长度是固定不变的并受限于延迟要求和缓存大小, 活动时间主要依赖于消息速率。这样就存在一个问题:延迟要求和缓存大小通常是固定的, 而消息速率通常是变化的。针对这个问题, T-MAC协议在保持周期长度不变的基础上, 根据信息流量动态地调整活动时间, 用突发方式发送信息, 减少空闲监听时间。在T-MAC协议中, 发送数据时仍然采用RTS/CTS/DATA/ACK的通信过程, 节点周期性唤醒进行侦听, 如果在一个给定的时间TA内没有发生激活事件则活动结束, 节点进入睡眠。T-MAC协议用未来请求发送和满缓冲区优先两种方法来解决早睡问题。
(4) Sift MAC协议
Sift MAC协议是一个新颖而简单的不同于传统的基于窗口的MAC协议, 但对接受节点的空闲状态考虑较少, 需要节点间保持时钟同步, 因此适于在传感器网络的局部区域内使用。
2 目前国内外研究的研究现状
无线传感网络中的节点的能量问题是近年来无线网络的一个研究热点, 目前已经提出了多种提高能量效率的方法。增加移动节点的工作时间最直接和有效的方法就是采用高容量的电池, 但是近三十年来用于移动设备的电池技术都没有取得明显的改进, 因此如果电池技术没有突破性的进展, 能量问题的解决就只能从节点能量消耗方面着手。能量消耗问题涉及到网络的各个方面, 不仅仅包括物理层, 同时也涉及到了媒体接入控制层、逻辑链路控制层、网络层、传输层以及应用层。目前无线传感网络能量问题的研究主要是针对不同网络层次提出相应的解决方法。
目前学界公认为对能量问题影响最大的环节就是媒体接入控制层 (MAC层) 。MAC协议是无线传感网络协议中重要的组成部分, 它既要对无线信道进行信道划分、分配和能量控制, 又要负责向网络提供统一的服务, 屏蔽底层不同的信道控制方式, 实现拥塞控制、优先级排队、分组发送、确认、差错控制和流量控制等。它是报文分组在无线信道上发送和接收的直接控制者, 因此, MAC协议能否高效、公平地利用有限的无线资源, 对无线传感网络的性能起决定性作用。
3 SNS-MAC协议
在通过对目前大多数工业现场进行调研后发现, 90%以上的无线网络结构采用的是稳定性较好的星形结构 (如图1所示) 。而在星形拓扑中不存在点对点通信的复杂冲突, 这就说明了目前的几种基于竞争的MAC结构在实际应用中还可以变得更有针对性一些。另外, 一个活动睡眠周期大概在毫秒级别, 而实际应用中误差就算达到以秒为单位也完全能够满足要求, 那么基于竞争的MAC协议中的另一个难题延时和无法同步就可以暂时不考虑。目前流行的几种协议都是在能量的效率和时间的同步 (或消除延迟) 上面寻找平衡。参考以上的两个具体因素, 如果在时间的要求上放宽, 同时在冲突的解决上针对一种最常用的星形网络来设计, 那么就能找到一种更加节能的MAC协议。
SNS-MAC协议 (Starriness Net Special MAC协议) 包括以下机制:
(1) 周期性睡眠
要想保证对现场的实时监控又节省能量, 周期性睡眠是目前最好的选择。因为星形网络没有普通节点之间的通信, 所以可能由接受节点 (簇头节点) 发布一个调度表, 表中记录着活动睡眠周期, 每隔一段时间发布更新一次便于新节点的加入。
(2) 串音避免
采用802.11MAC协议类似的载波监听机制, 以及RTS/CTS的通告机制。在传送数据时, 每个分组都有一个域值表示剩余的通信时间, 除发送和接受节点外的邻居节点在侦听到这个分组的时候, 记录这个时间长度进入睡眠状态。剩余时间在不断地减少, 当减少至0的时候, 当节点处于侦听周期就会被唤醒, 否则会在下一个侦听周期内醒来重新参与竞争 (如图2所示) 。竞争失败的节点需要退避, 采用二进制退避算法 (BBA) 进入退避状态来避免发生碰撞。退避时间按下面的公式计算:
退避时间=Random ( ) ×时槽时间
Random () 是一个均匀分布的伪随机整数;时槽时间包括发射启动时间、媒体传播时延、检测信道的响应时间等。
(3) 消息传送
采用T-MAC动态调整活动/睡眠占空比的能量高效通信方式。发送数据时采用RTS/CTS/DATA/ACK的通信过程, 节点周期性唤醒进行侦听, 如果在一个给定的时间TA (time active) 内没有发生下面任何一个激活事件, 则活动结束。
①周期时间定时器溢出。
②在无线信道上收到数据。
③存在无线通信。
④通过侦听RTS/CTS分组, 确认邻居的数据交换已经结束。
整个信息传送过程如图3所示。
4 仿真分析
实验采用NS2来进行仿真验证。步骤如下:
(1) 往NS核中添加新的协议SNS-MAC, 这一步主要是添加协议的实现, 添加对应的分组和分组包头的类型。
(2) 添加相应的TCL内容, 以便被NS接收并能够在Tcl代码中使用。
(3) 重新编译NS核, 使得新加的协议被编译并连接到NS中。
(4) 最后对场景进行配置, 包括节点的数目、哪些节点会移动、数据流的生成、使用的路由协议等, 这些都是在Tcl脚本中实现。
(5) 运行Tcl脚本进行NS仿真, 得出数据文件 (trace文件) 。
最终得到的仿真结果如图4所示。
在0～400秒的时间内新的通信协议没有能量上的明显优势。
在400～600秒的时间内节能的优势开始体现.
在600～1000秒的时间内SNS-MAC协议的节能优势充分体现, 而且随着时间的增加, 节能的效果更加明显。
5 结束语
大量的研究文献表明, 节点处于休眠状态的时候其能量消耗非常小, 基于竞争机制的SNS-MAC协议正是利用了节点的这一特性, 在牺牲了部分延迟的情况下提升了能量的利用效率。分析和仿真结果表明, 该协议实现简单、节省能量, 可以有效地延长网络生存时间。
参考文献
[1]孙利民.无线传感网络[M].清华大学出版社, 2005, 2:59-70.
[2]赵力强.基于博弈沦论的无线网络优化MAC协议[J].计算机工程, 2009, 2:116-117.
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[5]秦耀文.Ad-hoc网络中MAC层协议的研究与改进[D].中南大学, 2007, 5.
电力线通信MAC层综述 篇7
电力线通信技术(Power Line Communication,PLC)以其成本低、见效快、与电网建设同步等优点在很多领域得到广泛应用[1]。完整的电力线通信收发器的体系结构是由物理层、介质访问控制(Medium Access Control,MAC)层、逻辑链路(Logical Link Control,LLC)层等构成。其中,对MAC层功能的进一步研究对降低电力线通信网络中数据冲突率、提高网络吞吐量,提高电力线通信网络的可靠性与稳定性有着重要意义[2,3,4]。
1 电力线通信标准背景介绍
2000年3月,由英特尔、惠普等13家公司发起的家庭插电联盟(HomePlug Powerline Alliance)正式成立,现已发展为90家公司的企业联盟,通过与美国电气和电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)等国际标准化组织的合作,致力于HomePlug技术在全球范围内推广。HomePlug规范目前有3类:面向家庭内宽带网1.0+AV规范、面向宽带电力线接入(Broadband over Power Lines,BPL)的规范以及面向较低带宽控制应用的家庭自动化C&C规范[5]。
IEEE P1901.1国际标准是以HomePlug AV技术规范为基础发展起来,主要目标是为电力线高速通信创建一套国际化的技术标准,将市场上的PLC设备整合为统一的技术框架,该标准主要关注高速宽带接入和高速室内互联的应用。
ITU-T G.hn是国际电信联盟在2010年日内瓦会议上批准的下一代家庭有线网络标准G.hn,该标准的目标是实现消费者能够通过家里的任何线路(同轴电缆、电力线和电话线)联网并分享内容,该标准主要应用在家庭内的高速PLC通信和低速低频窄带通信,ITU-T G.hn低速配置可扩展为支持多带宽,该技术支持低端设备和高端设备的无缝通信[6]。
电力线载波远程抄表(Powerline Intelligent Metering Evolution,PRIME)标准是2007年由西班牙Iberdrola电力公司组织有关PLC芯片、系统、电表等厂商,提出的一种新的窄带电力线载波远程抄表标准,是一个开放型的基于正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的PLC物理层和MAC层的自动抄表(Automatic Meter Reading,AMR)技术。
G3-PLC是专为智能电网通信而设计的全球电力线通信开放协议,由法国电力集团(Electricite De France,EDF)发起,Maxim和Sagem Communications共同开发的方案。G3-PLC属于窄带电力线载波通信标准,通常用于自动抄表、能源控制和电网监测等低速数据通信场合[7]。
IEEE P1901.2基于G3-PLC标准,与现有的PRIME和G3-PLC标准相互兼容。
2 OSI参考模型与PLC体系结构的关系
为了解决异构网络互联时所遇到的兼容性问题,帮助各厂商生产出可兼容的网络设备,国际标准化组织(International Organization for Standardization,ISO)于1984年提出开放系统互连参考模型(Open Systems International Reference Model,OSI/RM),很快成为计算机网络通信的基础模型[8]。OSI参考模型很重要的一个特性是采用分层体系结构,OSI参考模型共划分为七层。该模型最大优点是将服务、接口和协议这3个概念明确地区分开来。
OSI参考模型将数据链路层进一步划分为MAC和LLC共2个子层。PLC体系结构与OSI模型对应关系如图1所示。
MAC子层使用物理层提供的服务实现设备之间的数据帧传输。MAC子层提供2种服务:MAC层数据服务和MAC层管理服务(MAC Sublayer Management Entity,MLME)。前者保证MAC协议数据单元在物理层数据服务中的正确收发,后者维护一个存储MAC子层协议状态相关信息的数据库。
目前的PLC体系结构也都是以OSI/RM为基础,根据PLC网络的实际特点,构建其分层结构[9]。
3 标准MAC层介绍
3.1 HomePlug系列标准
为了提高与目前广泛部署的以太网兼容性,HomePlug1.0的MAC层采用了IEEE 802.3规定的帧结构,包括2种:长帧和短帧。长帧包括一个帧起始定界符、有效载荷和帧结束定界符。短帧由一个应答定界符组成,是自动请求重传(Automatic Repeat reQuest,ARQ)的一部分。
HomePlug AV的MAC层支持100 Mbit/s以上的速率。具有安全可靠的连接和内部服务质量(Quality of Service,QoS)保证,以确保广大用户体验到与其他家庭网络相比的价格竞争力。HomePlug AV兼容HomePlug 1.0。
HomePlug AV提供了面向连接的自由竞争服务,支持QoS需求(保证带宽、时延等),这个自由竞争服务基于时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA),分配足够的时间间隔支持QoS连接需求[10]。
在每个信标期开始时,中央协调器(Central Coordinator,CCo)会广播一个信标,使用信标在信标期内进行调度。CCo保证不会改变信标期的进度表,会连续广播信标以保证发送站在连续分配阶段能连续发送,即使中途有几个信标丢失,也能够保证其连续性。载波侦听多路访问(Carrier Sense Multiple Access,CSMA)也是连续的,即使中途有几个信标丢失,在CSMA区也能够连续发送流量。
MAC层在信标期的2个时期分别提供基于竞争(CSMA)的和自由竞争(Contention Free,CF)的服务。CCo管理连续的自由竞争期,使HomePlug AV能够向更高层的服务质量需求提供严格的保证。更高层使用连接说明书(Connection Spec,CSPEC)规定其服务质量需求。连接管理器(Connection Manager,CM)评估CSPEC,如果合适,便会通知CCo,让CCo分配一个自由竞争区。CSPEC中的QoS包括:保证带宽、准误差服务、固定时延、跳动控制。
HomePlug AV的MAC循环周期示意如图2所示。
信标期与交流线路周期同步。通过与交流线路的同步,HomePlug AV能够提供稳定的周期分配,能提供更好的信道适应同步干扰,从而提高吞吐量。信标帧会公告接下来的几个信标期连续通信。
HomePlug GP的MAC层基本上是HomePlug AV/P1901 MAC层的简化版本。HomePlug GP MAC层采用CSMA和HomePlug AV的优先级机制,但不支持基于时分多址机制。HomePlug GP的物理层不使用自适应比特分配。
HomePlug GP能够运行在专用于智能电网的异构网络,也可运行在由HomePlug GP和HomePlug AV/AV2设备组成的异构网络。
3.2 IEEE P1901标准
IEEE P1901的MAC层采用载波侦听多路访问/冲突避免(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,CSMA/CA)技术,基于信标的访问管理,提供基于优先级的机制保证服务质量。MAC循环周期针对3种不同的信道接入划分为3个时期,本地管理员设备通过在信标期内传输信标开始一个新的MAC循环周期,信标帧包含竞争期(Contention Period,CP)和自由竞争期(Contention Free Period,CFP)的起始时间。在竞争期内,数据通过CSMA/CA调回进程再访问信道,采用二进制指数退避(Binary Exponential Backoff,BEB)保证公平性和低时延性,然后进入带有TDMA机制的自由竞争期,其中,信标帧周期描述的是当前MAC循环周期。IEEE P1901的MAC循环周期示意如图3所示。
3.3 ITU-T G.hn标准
ITU-T G.hn的MAC层采用CSMA/CA和TDMA协议,基于媒体接入计划(Medium Access Plan,MAP)的访问管理。G.hn标准是通过一个MAP来描述MAC循环,域管理器(Domain Manager,DM)在一个MAC循环周期里至少发送一个MAP,在MAC循环周期中定义了传输机会(Transmission Opportunities,TXOP)。G.hn中MAP以TDMA的方式分配传输机会(TXOPs)。DM保留下一MAC循环的TXOPs,为下一循环广播MAP,MAP用于描述下一周期。ITU-T G.hn的MAC循环周期示意如图4所示。
对于基于竞争的访问,G.hn标准提供具有公享传输机会(Share Transmission Opportunities,STXOP)的竞争访问。在G.hn标准中,DM会选择一个单独的站或一组站,在STXOP中竞争信道。一个STXOP被分成3种时隙:自由竞争时隙(Contention Free Time Slot,CFTS)、竞争时隙(Contention Based Time Slot,CBTS)、注册竞争时隙(Registration CBTS,RCBTS)。一个STXOP可以只有CFTS,也可以只有CBTS,或者两者都有[11]。
3.4 PRIME标准
PRIME的MAC层采用CSMA/CA和TDM协议,并有ARQ(可选)机制,基于信标的访问管理。每一个PRIME的AMR网络是由一个基站节点和多个服务节点组成,基站节点和服务节点能够在共享竞争期(Shared Contention Period,SCP)或自由竞争期(Contention Free Period,CFP)访问信道[12]。
3.5 G3-PLC标准
G3-PLC的MAC层参考低速无线个人局域网(Low-Rate Wireless Personal Area Network,LR-WPAN)的IEEE 802.15.4标准制定[13,14]。G3-PLC的MAC层采用CSMA/CA和ARQ机制,这增强了误差检测和数据传输的可靠性。CSMA/CA和ARQ机制结合网状路由协议,可支持各种网络通用MAC层服务,在抄表应用中网状路由要优于PRIME的树状路由。此外,高级加密/解密(Advanced Encryption Standard,AES-128)的计数器模式及密码区块链信息认证码(Counter Mode with Cipherb l o c k C h a i n i n g M e s s a g e A u t h e n t i c a t i o n C o d e,CCM)可为通信提供安全和认证。G3-PLC的MAC层如图5所示。
由于使用额外安全机制需要占用有限的带宽资源,因此不适合电力线通信设备,而IEEE802.15.4在MAC层提供的AES安全机制又相对宽松,MAC CCM和支持身份隐藏协议(Extensible Authentication Protocol Pre-Sharedkey,EAP-PSK)的结合增强了数据传输安全性。
同时,G3-PLC还与窄带通信标准IEEE P1901.2和ITU G.hnem具有互操作性,极大地满足了智能电网快速发展的需求。
3.6 IEEE P1901.2标准
IEEE P1901.2的MAC层通过CSMA/CA访问,采用IEEE 802.15.4的无线MAC,采用BEB算法,带有优先级机制保证服务质量。该标准即将制定完成[15]。
目前,各电力线通信标准的主要技术特点见表1所列。
4 MAC层技术展望
目前,各标准的MAC层有共同点,也有异同点。根据带宽和速率在不同场合的要求,MAC层的运行机制也都有适当调整。大都采用CSMA/CA技术,基于信标的访问管理,带有ARQ和优先级机制保证服务质量等。上述各种技术和机制的有机结合,使MAC层的服务和效率得到较好保证,且有进一步提升的空间。对电力线通信MAC层协议的研究,国内外专家也给出了很多建议,如根据电力线信道的噪声状况,自适应的调整传输速率[16];划分更合理的优先级,设计信道在线评估机制,实时在线估计电力线网络中的活跃节点数[17];设计更加合理的退避算法[18],选择更加合适的竞争窗口参数值[19];通过调整速率和竞争窗口值提高吞吐量[20]等。
5 结语
文章给出了几个典型的MAC循环,分析了各自的循环特点和运行机制,并展望了未来的研究方向和发展趋势。电力线通信标准的制定正处于快速发展阶段,各项标准还很难在兼容性上做出直接比较。其MAC层的设计有各自的特点和运行机制,但也有相通之处,如竞争机制、传输模式、服务质量等。因此,这些标准中的通用性将会有效促进通用模式的实现,帮助解决设备间的互联。
工程项目MAC模式应用探讨 篇8
MAC (Main Automation Contractor主自控承包商, 以下简称MAC) 是随着现代工程管理而逐步发展起来针对自控系统和现场仪表的一种新型管理模式。在MAC模式下, 用户将项目自动化部分整体交给一个有经验并有工程实力的自动化供应商执行。从项目早期, MAC协助用户和项目管理总包方提供技术、工程执行、项目管理等支持, 参与项目众多供应商产品 (现场仪表、专利商控制系统、仪表信息接口、生产管理系统合辅助公用工程等) 的设计配合和工程实施配合, 从而保证复杂大型工程的自控系统的高效集成。
通常而言, MAC不仅是工业控制系统的制造商和仪表的制造商, 而且具有大型工程项目建设经验, 应该是集制造商、集成商、工程公司于一身[1], 随着现代工程管理对成本、进度等要求的不断提高, MAC方式将逐渐流行, 特别是对于涉及多种控制技术和数量、类型较多的大型工程项目自控系统尤为适用。
在工程管理实际应用中, 除MAC模式以外, 还包括MIV (Main Instrumentation Vendor主仪表设备供货商) 、MICC (Main Instrument and Controls Contractor, 主仪表和控制承包商) , 三者主要区别在于供货范围和承包商的职责不同, MAC模式因更适合大型工程项目用户需求而为更多的用户所接受, 本文主要对MAC模式应用进行探讨。
一、MAC的工作范围
MAC通常由自动控制领域专家级公司承担, 为用户提供包括FEED (Front End Engineering&Design) 、详细设计、工程调试和试运行、培训以及全生命周期的全部自动控制系统解决方案的服务。MAC作为项目战略伙伴, 提前为项目定义未来的工厂操作和全系列的仪控设备, 包括工程项目投入运营以后的维护、操作及其他服务。大型工程项目MAC的工作范围通常包括:定义、咨询与规划服务、控制要求、系统配置、分散型控制系统、操作数据管理系统、资产管理系统、物流移动自动化系统、紧急停车系统、火气检测系统、操作员培训仿真系统、现场分析仪管理和数据采集系统、先进控制、先进安全生产管理系统、闭路电视系统、生产层信息数据管理系统、第三方接口、智能仪表、安装/试车指导、全集成与协调、运行维护指导等。
二、为什么要选择MAC模式
项目的自动化工程整体由MAC负责, 用户可以减少集成一体化大项目的管理成本与风险, 以及设备总采购成本, 同时获得核心技术来源及有实力的MAC供应商更全面的支持。
该模式下项目问题可以在早期MAC介入阶段充分讨论, 项目执行过程涉及到供货范围的问题大量减少, 并使控制功能、协议、系统配置实现最佳化。
2.1进度加快
传统工程项目中, 自控系统往往由多个控制系统及现场仪表供货商供货, 承包商或供货商根据合同约定提供设备或者服务, 介入项目的时间比较晚, 工作内容和职责也由合同相关条款确定。
MAC模式下, MAC往往在项目前期就参与到工程之中, 这是因为尽管控制系统占工程项目投资比例仅为3-5%, 但成功工程项目自动控制系统的实施, 对生产运营的稳定、可靠影响巨大, MAC的早期介入, 符合用户对高效的设计、缩短项目周期, 减少投资的需求。同时, 自控系统的安装调试是项目机械完工调试投产的关键影响因素, 更早、充分地借助自控承包商的专家团队的力量开展设计, 缩短项目周期, 加快项目进度, 提高项目管理效率, 使项目尽早投产而获得效益, 其经济性是显而易见的 (如图1) 。
2.2风险降低
在M A C模式下, 用户自行选择主自控承包商M A C, M A C直接与用户签订合同, 但为E P C (Engineering, Procurement and Construction工程设计、采购、施工总承包) 工作。
MAC模式下, 用户选择一个自动化供应商与之合作, 面对的是一个而不是多个公司提供的产品。MAC负责用户、EPC以及MAC之间的界面协调和管理, 集成众多供应商产品并考虑技术结合的方方面面, 从而规避和减少传统模式下多自控承包商之间, 以及自控承包商和EPC之间的接口和界面灰色区域风险, 节省用户在工程结合实施方面的考虑和复杂协调, 提高项目的工作效率。
2.3技术先进
用户在项目早期与MAC共同建立统一的控制系统设计规范, 整个工厂控制系统设计规范一旦明确批准实施, 就可以应用到所有在建装置, 使集成一体化项目的多个工作面具有工程标准的一致性, 使得许多过程具备更多的移植性、互换性和可维护性。
M A C模式下, 用户可以根据项目需要, 在项目资金预算范围内合理配置控制系统, 由于没有恶性竞争, 又有单价约束, 使得控制系统真正能够根据生产装置控制特点和需要进行合理配置, 仪表供应商发挥更大的积极性, MAC站在用户角度, 更合理考虑整个系统的结构和信息流以及设备间的连接而不是仅考虑供应商的利益。进一步增强了自控系统技术的先进性、可靠性。
2.4成本降低
2.4.1建设期项目成本更易于控制
MAC项目最大的好处是系统的标准化、减少不必要的系统互连技术障碍、工程计划和工程执行实时得到控制, MAC模式通常可节约项目在自控方面的投资约20-30%, 并更易于用户对建设期项目成本的控制。
MAC模式下, 用户有条件对整个项目问题在早期阶段组织充分讨论, 项目执行过程涉及到供货范围的问题会很少, 所以用户可相对客观地对项目自控投资进行估算。
MAC对项目的控制系统整体负责, 基于前期合理技术统一要求, 保证了订货、供货的规范操作, 减少执行过程中供货商产品间的协调、争执和产品更改。即使发生设计变更导致的供货范围的改变, 相关MAC成本可以由框架的单价进行约束, 从而更好控制了整个项目的成本。
2.4.2运营成本更低
由于系统可以合理配置, 使得开车后停机少, 运行阶段整体维护成本降到最小。大项目中产品的一致性和MAC强大的技术支持和备件储备支持, 可以使用户在开车后的系统维护方面, 备件、新部件的储存方面节省更多的时间和费用。
三、如何选择MAC
3.1 MAC选择步骤
根据国际MAC项目执行经验, 通常MAC与FEED几乎同时确定, 也可根据项目的实际情况, 在FEED执行阶段的早期确定, MAC参与FEED工作的仪表部分设计。MAC选择步骤如下:
1) 用户提出项目明确的采购需求和自控承包商工作范围。
2) 用户组织设计单位编写MAC招标文件, 明确统一标准、I/O汇总表、项目配置要求、解决方案要求、项目进度、工程概述等。
3) 工程招标, 根据各MAC商的技术方案、总报价和产品单价, 厂商行业经验及在该领域业绩, 项目执行的风险控制进行综合评价, 可以迅速根据项目投资需求选定合适的MAC商。
4) 确定MAC, 根据MAC硬/软件单价, FEED设计单价、工程单价、现场服务单价等, 结合3.2节内容确定MAC。
5) 用户与MAC签框架协议, 对项目所需产品、工程范围、服务内容等进行明确, 签订供货协议, 明确有效期限。
6) 合同约束:用户与MAC根据合同约束, 按计划和工作范围开展工作, 支付工程费用。
7) MAC商开始进入FEED相关设计及后续工作。
3.2 MAC选择注意事项
MAC的选择关系到工程项目自控系统设计、选型、安装、调试, 以及项目投运以后运行维护等一系列活动, 对项目成败的关系巨大。在MAC的选择上, 用户必须做到慎重、全面、严谨。通常需要重点注意事项包括:
1) MAC产品和服务市场占有及服务站点分布, MAC所能够提供的自控系统、现场仪表的市场占有率等, 在一定程度上反映了MAC的技术能力和工程服务水平。MAC其供货及服务站点在全球范围内的分布, 将影响对其设备、服务提供的效率和可靠性。
2) MAC的类似工程项目经验, 选择具有类似工程项目经验, 其行业经验及熟悉程度较好, 技术和管理人员的经验和能力较高的MAC, 便于设置灵活的MAC服务项目组织机构, 便于大型项目特别是国际型大项目自控系统全过程的驾驭和管理。
3) MAC总部的协调的强力支持, MAC总部提供强有力的技术、人员支持, 能够有效应对项目实施过程中重大、突发问题, 是MAC模式有效实施的基本保证。
4) MAC必须具有高效的沟通协调能力, MAC需要与PMC、EPC的进行密切合作, 必须具备良好的沟通与协调能力, 能够透彻了解PMC/用户的要求与期望。
5) MAC具有标准化的技术规范和标准的工作流程, 可是项目全过程管理的规范、有序、高效。
6) 对于国际型项目, 应考虑项目所在国是否受到经济、技术制裁对MAC选择的影响。
7) 对MAC的以往工程业绩进行调研, 了解MAC在工程项目从建设到运营的全生命周期综合服务水平和能力。
四、结论
本文论述了现代工程逐渐流行的MAC模式基本概念和工作范围, 并从进度、成本、风险以及技术可靠性等方面, 将MAC模式与传统自控承包商服务模式进行比较, 进而提出选择MAC的建设性意见和建议, 可作为大型项目特别是国际型项目选择MAC模式的操作参考。MAC模式的逐步推广应用, 必将推动先进自控控制技术和先进的现场控制仪表通过MAC进行集成优化, 提高工程项目自控技术水平, 增强项目竞争力。
参考文献
MAC控制器 篇9
不久前，卡巴斯基实验室在全球范围发布消息称，“全球金融危机将使得网络犯罪更加猖狂和专业化，网络犯罪分子之间的竞争将迫使他们将目标转向Windows以外的系统平台”; 并预计，“最先受到威胁的会是Mac系统和移动通讯平台。”
这条消息被认为是“故意制造恐慌”。外界纷纷猜测: 在推出手机版安全软件后，卡巴斯基实验室是否将要推出苹果版产品？
答案果然是肯定的。时隔两年，再次来到中国的卡巴斯基实验室创始人兼CEO尤金•卡巴斯基日前在接受记者独家采访时确认了苹果版安全软件的存在，并表示该产品将在今年年底前上市。
实际上，卡巴斯基实验室早已计划为Mac系统设计安全软件。与众多软件或设备厂商的成功合作已经证明，其反病毒引擎拥有足够的灵活性，推出跨平台产品并不存在技术壁垒。但早些年间，由于用户稀少，黑客对Mac系统没有兴趣，这使得苹果看起来很安全。
两年前，尤金•卡巴斯基曾公开表示，Vista糟糕的表现将造成Windows用户的流失。如今，Mac在全球PC市场的占有率已经从2%迅速提升到10%，情况大有改观。这意味着先前发布的那条消息并非耸人听闻，一旦网络犯罪分子转移目标，Mac系统无疑是众矢之的，原先表面上的免疫力将不复存在。
糟糕的是，Mac系统本身也是“漏洞百出”。安全研究人员Charlie Miller在Pwn2Own黑客竞赛中利用Safari浏览器的安全漏洞，仅用７秒时间就入侵了Mac系统，并借此创造了世界纪录。而IBM安全研究与开发小组X-Force在两个月前发布了一份年度报告称，Mac是最为脆弱的系统。
由此可见，Mac系统迫切需要成熟的安全软件以解决潜在的安全问题，尽管Norton捷足先登，F-Secure和AVG也正虎视眈眈，但这仍是一片蓝海。
系统网络端MAC层测试研究 篇10
基于3GPP的核心规范, LTE一致性测试规范和TTCN测试代码的编辑工作陆续展开, 引导着终端认证和互操作测试工作, 推动着TD-LTE产品的实现和功能性能的完善[1]。所以在研制时分-长期演进无线终端综合测试仪的过程中从越来越多的通信测试软件中找到一种方便且精准的协议一致性测试方法显得尤为重要。
文章从网络端媒体接入控制 (MAC) 协议实现入手, 着重介绍一种竞争随机接入测试系统。采用TelelogicTau集成软件, 首先编写规范描述语言, 再编写树表结合表示法, 最后使用协仿真来检测实现的系统与协议规范的一致性。
1 网络端MAC协议的实现
根据协议规范, 设计实现网络端MAC状态迁移4个大状态。如图1所示分别是NULL、IDLE、ACC和CON状态, 它们之间通过定义原语触发状态跳转。根据状态转移图可以帮助用C编程语言对协议进行开发并在测试过程中发现问题。
1.1 竞争随机接入过程
根据协议规范设计出了如图2所示竞争随机接入过程流程。第一步随机接入前导序列接收:UE (终端) 通过发送随机接入前导码序列发起随机接入。网络端的物理层在PRACH信道上接收随机接入前导, 并将接收到的前导上报给MAC层。第二步随机接入响应的发送:当eNB (演进型NodeB) 检测到UE发送的前导序列, 就会在DL-SCH (下行共享信道) 上发送一个响应。如果UE没有收到任何RAR消息, 或者RAR消息中的前导序列索引与自己的不符, 则认为此次的随机接入失败[2]。
第三步消息3的接收:Msg3中传输的是RRC-ConnectionRequest。UE在发完Msg3消息后就立刻启动竞争消除定时器mac-ContentionResolution-Timer, 而且随后的每一次重传Msg3都要重启这个定时器, UE需要在定时器时间内监听eNodeB返回给自己的冲突解决消息, 其中最大重传次数为max-HARQ-Msg3Rx。
第四步竞争解决:如果UE接收到eNodeB返回的ContentionResolution消息中携带的UE ID与自己在MSG3中上报给eNodeB的相符, 那么则认为UE随机接入成功。否则的话, UE认为此次接入失败。
2 一致性测试的实现
对网络端MAC层竞争随机接入过程进行流程验证使用的测试软件是TelelogicTau4.0。利用TAU工具的强大图形化建模能力, 可以对系统进行设计和建模, 并可验证系统行为, 确保设计按照正确的方向进行。TelelogicTau集开发、测试和仿真于一身的软件, 包括SDL、TTCN和UML。
2.1 SDL流程
SDL作为一种描述系统行为的语言, 越来越多地被应用于标准的有效测试。系统与环境之间可以通过交换信号来通信。在SDL中进程接收信号处理的归一化, 一个状态所能够接收的信号的处理集中化。系统行为由系统内所有进程实例对应的有限状态机协同工作以及与环境的信息交互来实现[4]。
SDL系统分为多个层次, 每个层次下有多个功能块, 功能块之间也用信道相连, 每个功能块有多个进程, 进程实例是基本单位。在对TD-LTE无线终端综测仪MAC竞争随机接入实现的过程中, 设计了如图3所示的SDL进程。当在IDLE状态下网络端MAC从与物理层接口接收到原语PHY_RAC-H_RECE_IND, 随后指示物理层发送RAR和开启接收Msg3定时器并进入ACC状态。
在ACC状态下的进程中可接收多条原语并触发MAC实体不同的动作, 包括对原语进行分析、发送原语给环境以及状态的跃迁。当竞争随机接入完成后, MAC跃迁至CON状态。
2.2 TTCN设计
TTCN是一个现代的且灵活的语言, 通过广泛的接口用于描述许多类型的系统测试。TCCN的平台独立性和其特殊的测试能力使得被被广泛应用于定义通信系统的正式测试集。
TTCN Suite由5部分组成 (总览部分、声明部分、约束部分、动态部分和模板部分) [5]。在测试例中所有构建的数据类型、数据结构以及原语都必须与被测的C代码中所定义的完全一致。在创建上下观测点也必须和SDL图中的服务节点一致。创建约束部分在测试例中用适配值‘*’来表示不关心的成员 (比如本文测试例中Timing_Advance、rese-rved等) , 对关心的成员 (比如本文测试例中RNTI) 进行数值约束。模板部分是方便简捷地较为复杂的测试例而编写的, 它把需要重复几步的工作定义为一步从而直接在测试例中调用。对TD-LTE无线网络端MAC进行测试时, 我们定义PHYMAC_SAP下观测点 (LT) 用来对MAC软件实现信息交互。
构造第一个随机接入拒绝试例中, 首先由环境通过PHY与MAC之间的接口向被测实体发送原语, 表示网络端收到随机接入消息1;随后网络端MAC通过原语PHY_DL_TASK_REQ要求物理层给UE回消息2;PHYMAC_SAP下观测点发送PHY_UL_RECE_IND通知MAC消息3已经收到并要求MAC做出回应, 在cs_PHY_UL_RECE_IND约束条件中置crc_flag为零, 表示物理层crc解码失败来触发被测实体拒绝消息3的接收;TTCN环境继续通过发送约束crc_flag为0的原语PHY_UL_RECE_IND重复5次。由于在C代码中maxHARQ_Msg3Rx为5, 这是达到了消息3的最大接收次数, 检查环境是否能从PHY与MAC之间接口收到原语PHY_REDECODE_REQ (通知PHY表示UE随机接入失败) ;RRC对MAC和PHY进行IDLE配置, 在测试例的最后一步在Verdict加上pass。如果对测试例进行编译没有错提示, 则该测试例构造完成。
在第二个随机接入拒绝测试例中, 测试的开始和第一个测试例的开始是一样的, 首先MAC由ILDE状态跃迁到ACC状态;网络端MAC要求物理层给UE回消息2时开启20ms的延时, 延时在TTCN Test Step部分定义为测试步Wait_20ms, 相对应的在SDL中定义了接收消息3 (MAC层收到PHY_UL_RECE_IND) 定时器10msT;由于环境等了20ms没有对测试实体发送原语, 超过了流程设计的10ms, 所以随机接入过程也以失败而告终。
在构造竞争随机接入成功TTCN测试例时, 设计步骤如下:第1步, 环境通过PHY与MAC之间的接口向被测实体发送PHY_RACH_RECE_IND原语, RRC随后得到CMAC_ACC_IND应与MAC都跃迁到ACC状态。第2步, MAC向PHY与MAC之间的接口发送原语PHY_DL_TASK_REQ。第3步, 与上述第2个拒绝测试例中不同的是在cs_PHY_UL_RECE_IND约束条件中置crc_flag为1并且没有延时。最后按照如图2所示过程仿照前几步进行后续约束和设计。在编写过程中特别要注意行为描述前一步和后一步的先后顺序的位置, 以及约束各数据成员的意义和正确性。若编译没有错误, 则可以进行TTCN整体代码的生成。
3 测试仿真过程
网络端各层处于空闲状态, UE使用RA-RNTI为65加扰发起竞争随机接入过程, 网络端被触发进行相关进程;用TTCN和SDL协仿真模拟环境和提供被测实体平台来验证设计的正确性, 包括接入成功和失败等多种环境;如果出现异常情况, 网络端可通过链路建立失败原语通知随机接入过程取消并附相应的原因值。
3.1 验证步骤
与开发代码和设计流程相结合, 按照如图4所示步骤进行操作, 建立起完整的测试系统。在测试时, 需要检查测试例是否正常运行, 当测试例出现异常时需要定位错误。一般有以下几种途径来检查: (1) 检查test case运行的情况, 查看TTCN的log; (2) sdl simulator UI界面上是否出现异常; (3) 检查跟踪的msc图; (4) 检查trace.txt文件;发现问题需反复调试直到测试例正确通过。
3.2 仿真结果
网络端MAC实体开机运行直接进入初始状态。在图5中右边的MSC图是通过约束crc_flag为0, 消息3重发五次后随机接入失败;在图5左边的MSC图开始是网络端MAC在接受消息3定时器内没有收到消息3, MAC回到IDLE状态, 紧接着是随机接入成功的MSC图, MAC进入CON状态。通过MSC图、TTCN测试例和图3设计流程的对比, 三者之间设计和仿真完全符合MAC协议规范。
4 结论
结合其他各层代码用RealView编译软件在ARM上运行, 通过比对交互的数据和网络端MAC状态验证了文章提出的测试方案的准确性, 同时也验证无线综测仪开发中网络端MAC协议实现的正确性。文中主要对竞争随机接入正常和拒绝的测试研究和仿真, 对以后相关的工作有着重要的意义。
摘要：协议一致性测试方式的选择对MAC协议实现过程是非常重要的, 在设计TD-LTE (时分-长期演进) MAC层协议实现的基础上运用了一种SDL (规范描述语言) +TTCN (树表结合表示法) 的测试方式对其随机接入过程多种情况进行测试, 最后用ARM芯片集成项目代码对测试的结果进行了正确验证。
关键词：一致性测试,演进型分组系统媒体接入控制,随机接入,规范描述语言,树表结合表示法
参考文献
[1]陈珺, 王海燕等.TD-LTE终端一致性测试标准化进展.电信网技术, 2011, (7) :34
[2] 3GPP TS 36.523-1 V9.0.0.Evolved universal terrestrial radio access (E-UTRA) and evolved packet core (EPC) ;User equipment (UE) confor-mance specification, 2010
[3] 3GPP TS 36.331V9.1.0.Evolved universal terrestrial radio access (E-UTRA) radio resoure control (RRC) orotocol specification, 2009
[4]宋茂强.通信软件设计基础.第二版.北京:北京邮电大学出版社, 2008