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車載通信的GSM與ZigBee網絡的正交切換分析

時間:2014-06-01 17:29來源:未知 作者:admin 點擊:
【摘要】 文章主要對軟/硬正交切換的進行了分析,結果顯示了在GPRS網絡中,TCP和UDP連接下,平均的包延時分別為2.3s和1.5s,而在ZigBee網絡約為6ms。通過使用包延時較小的ZigBee網絡,我們能使用網絡接口來想其他的移動臺廣播信息;而GPRS網絡的優勢是覆蓋范

  【摘要】文章主要對軟/硬正交切換的進行了分析,結果顯示了在GPRS網絡中,TCP和UDP連接下,平均的包延時分別為2.3s和1.5s,而在Z i g B e e網絡約為6m s。通過使用包延時較小的Z i g B e e網絡,我們能使用網絡接口來想其他的移動臺廣播信息;而GPRS網絡的優勢是覆蓋范圍打,但卻存在較大的延時。文中首先對G P R S與Z i g B e e網絡間的正交切換進行了較為詳細的分析,在應用測試結果中得到:在G P R S網絡中,TCP和UDP連接下,平均的包延時分別為2.3s和1.5s,而在ZigBee網絡約為6ms,GPRS網絡的優勢是覆蓋范圍打,但卻存在較大的延時。這一研究對于汽車業的無線通信領域具有一定的實際意義。

     【關鍵詞】GPRS;ZigBee網絡;正交切換;包延時

    一、引言

    近年來,隨著汽車行業對無線技術的應用越來越廣泛,其市場也得到了拓展。為了適應該行業的特殊需求,部分標準已經逐漸規范化了。如:專用短距離通信標準就對一百米距離以內的汽車通信協議進行了詮釋;無線局域網基于I E E E802.11p標準組又衍生出了新的標準(即I E E E802.11),主要針對的是距離在三百米范圍之內速度為100m p h的汽車通信。設計這些標準的目的就是為了實現汽車和基礎設施之間的通訊。不過對于標準之間的正交切換的研究還是當前的重點。

    二、在GPRS與ZigBee網絡間的正交切換軟切換和硬切換是GPRS與ZigBee網絡間的正交切換兩種形式。對于軟切換,首先創建一個新的連接,接著再將現有的連接切斷,這個過程會形成不間斷的數據流;但是硬切換剛好相反,它是先將現有的連接切斷,再對新的連接進行創建,數據流不是連續的,有一個間斷。可以硬切換和軟切換配置在該網絡切換算法中。這種切換算法只是針對接收信號強度。

    在配置過程中,正常狀態下,車輛或者通信臺通過T C P/I P協議以G P R S網絡接口與數據服務器進行連接的。而通信基站分布范圍較密集、廣泛,故G P R S設備能夠在任何地方連接到數據源。在IEEE802.15.4ZigBee網絡中,如果車輛進入到一個新的無線網覆蓋的領域,其切換可以通過切換算法來確定。

    因為Z i g B e e網絡所覆蓋區域比較小,所以它能通過車輛的移動而給出比較準確的當地信息。只要車輛一出Z i g B e e網絡所覆蓋的范圍,它就需要連接到GPRS網絡,具體見下圖。

    圖1 通信互聯

    在做相關性能測試評估實驗時,在汽車上配置了兩個模塊:Z i g B e e和G P R S,目的是讓汽車可以相連到服務器與基站。我們選擇法國W a v e c o m公司生產的G S M器件作為G S M模塊的組件,通過模塊說明可以知道,Z i g B e e模塊可以提供了250kbps的速率,串口數據的速率范圍在1200bps至250kbps。

    它們連接到設備端口是串口。

    通過設計軟件對通信臺以及服務器的數據包進行測試,X b e e設備的數據包格式為客戶端發送包與服務器應答包格式,下圖是用戶發送包的舉例。客戶端發送數據長度為98個字節,服務器響應包包含11個字節。

    圖2 應用舉例

    三、應用測試分析在性能測試實驗中,筆記本與G P R S和Z i g B e e模塊相連接,然后在不同的時間對整個系統的性能作出說明,因為GPRS并非GSM網絡的首要服務,實驗結果會因在測試時間點的不同而有差異。對于GPRS與ZigBee網絡中根據相關協議往返連接超時:首先移動設備連接到GPRS網絡,接著向ZigBee網絡轉移,最后又連接到G P R S網絡。通過分析結果可以知道,GPRS網絡下的平均往返時延接近2.5秒,而向ZigBee網絡轉移后,平均往返時延大概是65毫秒。通過UDP協議進行測試情況為:GPRS網絡下往返時延在1至2.5秒之間,其原因是UDP協議可靠性比較差。而ZigBee網絡下的測試結果接近于TCP連接,大概是60毫秒。這就表明了UDP服務可靠性較差,而使GPRS網絡下的往返時延可以達到8秒。

    若進行硬切換,通信臺的連接需要一定的時間。G P R S和ZigBee的切換要對連接初始化,其所需流程與API是不同的。

    在ZigBee網絡中,采用的是較底層的API連接即將發送與接收數據。在GPRS網絡中,由于GPRS服務并非GSM/GPRS網絡的首要服務,因此網絡連接需要一定的時間。由對T C P與U D P連接時的網絡連接測試實驗可知:T C P連接時,網絡連接時間為8.2秒,UDP連接時的時間為7.6秒。

    以上重點分析了軟切換與硬切換的相應情況,可以知道,相比較而言,在GPRS網絡中,平均延時時間比在ZigBee網絡中要長。那么通過使用Z i g B e e網絡,可以使用網絡接口將相關信息傳播給別的通信臺;雖然相比之下G P R S網絡的延時比較長,但是它所覆蓋的范圍比較廣泛。

    四、小結

    文章主要對軟/硬正交切換的進行了分析,結果顯示了在GPRS網絡中,TCP和UDP連接下,平均的包延時分別為2.3s和1.5s,而在Z i g B e e網絡約為6m s。通過使用包延時較小的Z i g B e e網絡,我們能使用網絡接口來想其他的移動臺廣播信息;而GPRS網絡的優勢是覆蓋范圍打,但卻存在較大的延時。

    參考文獻:

    [1]田亞峰. 無線通信技術應用于移動設備中的研究[J].

    中小企業管理與科技(上旬刊),2012,08:287-288.

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