無線 Mesh網路的標稱容量
網路容量是礦井應急救援無線 Mesh網路(WMN)的重要性能指標。網路容量分析對於合理規劃網路資源、提高網路套用性能具有重要作用。針對無線 Mesh網路的網路容量分析方法已有一些研究成果,其中大部分研究基於 Gup-tar和 Kumar提出的逼近容量 (AC)分析原理。該類研究側重於對無線 Mesh網路容量的理論極限分析,無法給出具體準確的網路容量量值。提出了一種標稱容量(NC)分析方法,研究了在實際網路套用場景中,單個數據源節點的平均流量上限。與 AC分析方法得出的理論極限值不同,NC分 析 得出的結果更貼近於實際容量值。
介紹
網路的標稱容量是指對於任意給定網路,其允許單個數據源節點產生的平均流量上限,用b表示。在 礦井帶狀應急救援 WMN中,端到端的數據流主要為 MAP與 MPP之間的數據流,其標稱容量為 MAP允許接入的最大流量。
標稱容量分析的基本原理可總結為基於對網路中鏈路流量的認知,定位網路的瓶頸衝突域,進而計算獲得網路允許的數據流的平均流量上限。
對 NC分析過程中涉及的幾個基本概念簡單介紹如下:
信道標稱容量:不包括協定開銷,無線網路MAC層傳輸實際能夠達到的最大吞吐量,記為B。
鏈路預期流量:對於任意鏈路 l,流經該鏈路的數據流量的總和,記為 Φ
衝突域:對於任意鏈路 l,其干擾區域內與其使用相同信道的鏈路的集合,定義為該鏈路的衝突域,記為 D
衝突域預期負載:對於任意衝突域 D,其包含的所有鏈路的預期流量的總和,定義為 D 的預期負載,記為Γ
瓶頸衝突域:網路中預期負載最大的衝突域為網路的瓶頸衝突域,其預期負載記為Γ
假設由每個 MAP產生的數據流流量為 b,則瓶頸區域的預 期 負 載 Γ可 以 表 示 為 b的 函 數,可用 F( b)表示。由於瓶頸衝突域的吞吐量不能超過使用信道的標稱容量 B,因此有
Γ F( b)≤B。 (1)
由此可求得網路標稱容量:
b BF (·), (2)
式中 F (·)為 F(·)的反函式。
模型分析與性能仿真
1、複雜度分析:
多射頻多信道無線 Mesh網路的標稱容量分析模型中,須要對每條鏈路進行鏈路預期流量、衝突域查找及 預期負載的相關計算。假設鏈路預期流量的計算量為O,鏈路衝突域的查找與預期負載的計算量為 O忽略 NC分析中的其他計算過程可知,對於一個主鏈長度為 N的礦井帶狀應急救援 WMN,其計算總量 為(N-1+N-1+N)(O+O)。
2、性能仿真:
基於所提出的礦井帶狀應急救援 WMN的NC模型,利用 Matlab仿真工具,仿真分析了礦井帶狀應急救援 WMN在不同射頻接口數目、信道分配策略、路由策略,以及不同的 MAP數目與主鏈長度下的標稱容量。
標稱放電電流和通流容量的檢驗方法
指出過電壓保護器(SPD)僅僅是一個保護元件,在建築物電子信息系統防雷保護 5 大技術措施中只起限壓作 用。將 SPD 的標稱放電電流( I)值定為 30 kA, 40 kA, 60 kA, 80 kA, 100 kA 完全是炒作所致。一般來說, SPD 的 I 值為 5 kA,10 kA,20 kA 是能滿足需要的。當 SPD 為 8/ 2 0 μs, 其 I 為 5 kA,10 kA,20 kA 對應的最大通流容量檢驗採用 8/ 20 μs,10 kA,20 kA ,40 kA 衝擊電流,衝擊次數為 4×5, 即分為 4 組, 每組 5次,每 2 次之間的時間間隔為 1 min,每 2 組之間的時間間隔為 25 ~ 30 m in。這樣既方便做到又能保證 SPD 有足夠的通流累積能量熱效應。
現行規範規定混亂
有些 《 規範》 的規定不統一,有的 《規範》 規定:第 1 級 SPD 用 10/ 350 μs 波形衝擊電流進行檢驗, 第 2 級 SPD 用 8/ 20 μs 波形衝擊電流進行檢驗。解釋這樣規定的理由是:10/350 μs 衝擊電流波從第 1 級行至第 2 級會衰減,所以第 2 級用8/ 20 μs。不知解釋者做過行波衰減試驗否 ? 據所知,行波在導線上傳播衰減是:波前陡度變緩,幅值衰減,波尾變長,不是變短(不會從 350 μs 變為 20 μs),除非在第 1 級至第 2 級之間絕緣發生 “介質破壞” 或 “破壞性放電”,產生 “截波”,否則是不可能的。
規定第 1 級 SPD 取 10/ 350 μs 波形、第 2 級 SPD取 8/20 μs 波形的解釋理由是不正確的。事實上, 10/350 μs 和 8/ 20 μs 波形衝擊電流都不是自然雷電流,都是人工衝擊電流。檢驗 SPD 通流容量, 關鍵是通流累積能量熱效應。一種人工衝擊電流波形,可以得到任意需要的通流累積能量熱效應(kJ)。
現行 《規範》 規定 SPD 通流容量用 10/ 350 μs和 8/ 20 μs 兩種波形的衝擊電流進行檢驗實屬沒有必要。10/ 350 μs 波形是外國一種技術 “壁壘”,同時因衝擊 1 ~ 2 次,通流累積能量熱效應不大,這是 SPD 時有損壞之因。採用高幅值電流衝擊,對MOV 邊緣釉要求高,致使 SPD 售價抬高。
一些建議
還是回到電工和電力兩行業用了 50多年的 8/ 20 μs 衝擊電流波形好。8/ 20 μs 波形在國際上通用。在國內廠家和試驗單位都能做到。最重要的是同樣能做到滿足要求的 SPD 通流容量(kJ)。
借鑑 IEC 60099-4 :2001 和 GB 1032 —2000《交流無間隙金屬氧化物避雷器(WGMOA)》 標準, 具體建議如下:
當 SPD 為 8/2 0 μs,其 I為 5 kA,10 kA,20kA 對應的最大通流容量檢驗採用 8/ 20 μs,10kA,20 kA, 40 kA 衝擊電流,衝擊次數為 4 ×5,即分為 4 組, 每組 5 次, 每 2 次之間的時間間隔為1 min,每 2 組之間的時間間隔為 25 ~ 30 min。