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车载通信的GSM与ZigBee网络的正交切换分析

时间:2014-06-01 17:29来源:未知 作者:admin 点击:
【摘要】 文章主要对软/硬正交切换的进行了分析,结果显示了在GPRS网络中,TCP和UDP连接下,平均的包延时分别为2.3s和1.5s,而在ZigBee网络约为6ms。通过使用包延时较小的ZigBee网络,我们能使用网络接口来想其他的移动台广播信息;而GPRS网络的优势是覆盖范

??【摘要】文章主要对软/硬正交切换的进行了分析,结果显示了在GPRS网络中,TCP和UDP连接下,平均的包延时分别为2.3s和1.5s,而在Z?i?g?B?e?e网络约为6m?s。通过使用包延时较小的Z?i?g?B?e?e网络,我们能使用网络接口来想其他的移动台广播信息;而GPRS网络的优势是覆盖范围打,但却存在较大的延时。文中首先对G?P?R?S与Z?i?g?B?e?e网络间的正交切换进行了较为详细的分析,在应用测试结果中得到:在G?P?R?S网络中,TCP和UDP连接下,平均的包延时分别为2.3s和1.5s,而在ZigBee网络约为6ms,GPRS网络的优势是覆盖范围打,但却存在较大的延时。这一研究对于汽车业的无线通信领域具有一定的实际意义。

?????【关键词】GPRS;ZigBee网络;正交切换;包延时

????一、引言

????近年来,随着汽车行业对无线技术的应用越来越广泛,其市场也得到了拓展。为了适应该行业的特殊需求,部分标准已经逐渐规范化了。如:专用短距离通信标准就对一百米距离以内的汽车通信协议进行了诠释;无线局域网基于I?E?E?E802.11p标准组又衍生出了新的标准(即I?E?E?E802.11),主要针对的是距离在三百米范围之内速度为100m?p?h的汽车通信。设计这些标准的目的就是为了实现汽车和基础设施之间的通讯。不过对于标准之间的正交切换的研究还是当前的重点。

????二、在GPRS与ZigBee网络间的正交切换软切换和硬切换是GPRS与ZigBee网络间的正交切换两种形式。对于软切换,首先创建一个新的连接,接着再将现有的连接切断,这个过程会形成不间断的数据流;但是硬切换刚好相反,它是先将现有的连接切断,再对新的连接进行创建,数据流不是连续的,有一个间断。可以硬切换和软切换配置在该网络切换算法中。这种切换算法只是针对接收信号强度。

????在配置过程中,正常状态下,车辆或者通信台通过T?C?P/I?P协议以G?P?R?S网络接口与数据服务器进行连接的。而通信基站分布范围较密集、广泛,故G?P?R?S设备能够在任何地方连接到数据源。在IEEE802.15.4ZigBee网络中,如果车辆进入到一个新的无线网覆盖的领域,其切换可以通过切换算法来确定。

????因为Z?i?g?B?e?e网络所覆盖区域比较小,所以它能通过车辆的移动而给出比较准确的当地信息。只要车辆一出Z?i?g?B?e?e网络所覆盖的范围,它就需要连接到GPRS网络,具体见下图。

????图1?通信互联

????在做相关性能测试评估实验时,在汽车上配置了两个模块:Z?i?g?B?e?e和G?P?R?S,目的是让汽车可以相连到服务器与基站。我们选择法国W?a?v?e?c?o?m公司生产的G?S?M器件作为G?S?M模块的组件,通过模块说明可以知道,Z?i?g?B?e?e模块可以提供了250kbps的速率,串口数据的速率范围在1200bps至250kbps。

????它们连接到设备端口是串口。

????通过设计软件对通信台以及服务器的数据包进行测试,X?b?e?e设备的数据包格式为客户端发送包与服务器应答包格式,下图是用户发送包的举例。客户端发送数据长度为98个字节,服务器响应包包含11个字节。

????图2?应用举例

????三、应用测试分析在性能测试实验中,笔记本与G?P?R?S和Z?i?g?B?e?e模块相连接,然后在不同的时间对整个系统的性能作出说明,因为GPRS并非GSM网络的首要服务,实验结果会因在测试时间点的不同而有差异。对于GPRS与ZigBee网络中根据相关协议往返连接超时:首先移动设备连接到GPRS网络,接着向ZigBee网络转移,最后又连接到G?P?R?S网络。通过分析结果可以知道,GPRS网络下的平均往返时延接近2.5秒,而向ZigBee网络转移后,平均往返时延大概是65毫秒。通过UDP协议进行测试情况为:GPRS网络下往返时延在1至2.5秒之间,其原因是UDP协议可靠性比较差。而ZigBee网络下的测试结果接近于TCP连接,大概是60毫秒。这就表明了UDP服务可靠性较差,而使GPRS网络下的往返时延可以达到8秒。

????若进行硬切换,通信台的连接需要一定的时间。G?P?R?S和ZigBee的切换要对连接初始化,其所需流程与API是不同的。

????在ZigBee网络中,采用的是较底层的API连接即将发送与接收数据。在GPRS网络中,由于GPRS服务并非GSM/GPRS网络的首要服务,因此网络连接需要一定的时间。由对T?C?P与U?D?P连接时的网络连接测试实验可知:T?C?P连接时,网络连接时间为8.2秒,UDP连接时的时间为7.6秒。

????以上重点分析了软切换与硬切换的相应情况,可以知道,相比较而言,在GPRS网络中,平均延时时间比在ZigBee网络中要长。那么通过使用Z?i?g?B?e?e网络,可以使用网络接口将相关信息传播给别的通信台;虽然相比之下G?P?R?S网络的延时比较长,但是它所覆盖的范围比较广泛。

????四、小结

????文章主要对软/硬正交切换的进行了分析,结果显示了在GPRS网络中,TCP和UDP连接下,平均的包延时分别为2.3s和1.5s,而在Z?i?g?B?e?e网络约为6m?s。通过使用包延时较小的Z?i?g?B?e?e网络,我们能使用网络接口来想其他的移动台广播信息;而GPRS网络的优势是覆盖范围打,但却存在较大的延时。

????参考文献:

????[1]田亚峰.?无线通信技术应用于移动设备中的研究[J].

????中小企业管理与科技(上旬刊),2012,08:287-288.

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