应用于大型生态园的异构网架构

周心源



应用于大型生态园的异构网架构

周心源

河海大学，江苏 南京 210098

异构网架构是一种类型的网络，是由不同制造商生产的网络设备、计算机和系统组成的，大部分情况下运行在不同的协议上支持不同的功能或应用。把异构网架购运用于大型生态园的建设中，可以形成一个相互联通的系统，使管理生态园变得比较简单和方便，更有利于对生态园中管理人员的相互联系和对生态园信息的采集和应用。

大型生态园；异构网；架构

生态旅游是以大型生态园为载体的集休闲娱乐、餐饮活动等项目于一身的新兴旅游产业，同时也具有环境保护，优质农产品种植等功能[1]。随着“互联网+”概念的兴起，传统行业与互联网的结合越来越紧密。为了更好地为游客服务和管理园区，需要一套完整且合适的通信体系保证园区内外人与人、人与物、物与物之间的信息交换，从而给游客提供更好的服务体验，方便管理员对园区的管理。

现代通信技术的不断进步，带来了多种通信网络的共存。无线局域网（Wi-Fi），无线个域网（Bluetooth）、无线传感器网络（ZigBee）、各种ISM频段的自定义协议网络等形成了异构网络。它们运行工作在不同协议上，实现不同功能或应用。异构网络的优势就是通过现有的多种通信系统，充分利用不同网络间的互补特性，通过系统间的有机融合，实现互联互通，使多个系统间取长补短，降低通信成本，满足未来移动通信业务。通过一种多模终端智能化的广泛接入方式，使多种不同类型网络共同为用户提供各种通信接入服务，实现真正意义上的自适应、自组织并且实现具有端到端服务质量（QoS）保证的服务，从而构建一个丰富多彩的异构网络世界。

由于园区环境复杂，需要通信的场景较多，所以为了兼顾通信距离、通信速度、上下行数据量、功耗、安全性、经费等多方面因素，就必须需要多种通信方式和协议。表1是常用的无限传送协议的对比表。

所以，可以在园区搭建异构网络解决如下问题：

（1）感知能力异构性。传感器类型不同，数据感知的范围不同。例如，红外线感应传感器的数据感知范围大约为10～20 m，而超声波传感器的感测范围却只有6～600 cm。实际应用中，不同类型的传感器节点所要求的采集频率也不相同。

（2）节点能耗异构性。节点能耗异构性是普遍存在的，主要包括静态初始能量异构和动态能量消耗异构[2]。首先，根据不同类型的传感器，在网络部署初期为节点配置不同的初始能量。第一，某些节点可能具备持续供电条件或带有发电设施（如太阳能发电装置），因此不必通过电池供电。第二，节点动态工作过程中，由于计算、存储和通信能力的差异造成能量不均形成的异构网络。第三，因无线通信链路短暂失效等原因，使节点无法均衡使用能量导致的能量异构。

表1 无限传送协议的对比表

（3）通信能力异构性。通信能力异构性表现在三个方面：传输速率、通信路径及通信范围。第一，不同类型传感器发送的数据包格式和大小不同。第二，信息传输的路由路径不同。第三，节点硬件结构不同，接收和发射数据的通信距离也不相同。

为了方便运用好管理这些协议，将每种通信方案用到最适合的地方，就需要建立一个异构网络模型来统一管理各种协议，从而使每一次通信能够以最小的代价，达到理想的效果。

针对园区的应用场景，我们建立网络拓扑结构如图1所示。

利用多功能网关对各种有线、无线的通信方式进行兼容性连接，建立一个基于异构网络的局域网。在此异构网络中，将各种物理层和链路层不同的网络连接到网关中，在网关中构建网络层，完成整个异构网络的虚拟化，即对上层应用屏蔽物理层和链路层的差异，给出一个统一的访问方式。

在新的设备接入时，给设备分配一个唯一的ID，为上层设备提供统一的访问接口[3]。也就是说，上层设备可以直接通过这个ID，运用特定的读写方式接收节点的信息或给节点发送信息，从而实现对节点的统一管理。此外，对于距离较远的节点，可以采用桥接的方法，保证信息传输的可靠性[4]。此异构网络拓扑结构如2图所示。

通过此异构网络的建立，我们可以很好地实现园区内人与人、人与物、物与物之间的互联互通；同时，构建的这个应用于生态园区的异构通信网络，解决了园区网络的异构性所带来的数据传输、管理和利用上的问题和不便，实现了园区内人与人、人与物、物与物之间的互联互通；方便了信息的采集、管理、分析和利用，取得了较为理想的效果。

图1

[1]郑坚，陈秋夏，金川，等.温州生态园植被资源数据库和信息管理系统的研制[J].浙江农业科学，2006（5）：541-543.

[2]陈芳.山地生态园道路系统构建方法初探——以《温州生态园大罗山道路交通系统专项规划》为例[J].科技创新与应用，2015（13）：129.

[3]张文静，王学强，曹旻罡.基于JavaEE技术的生态园管理系统研制[J].北京农业职业学院学报，2013，27（2）：39-44.

[4]任周桥，吕晓男，陈晓佳，等.基于 GIS的生态园管理系统设计与实现[J].浙江农业学报，2007（4）：268-271.

Heterogeneous Network Architecture Applied to Large-Scale Ecological Parks

Zhou Xinyuan

Hehai University, Jiangsu Nanjing 210098

A heterogeneous network architecture is a type of network consisting of network equipment, computers, and systems produced by different manufacturers. In most cases, it runs on different protocols to support different functions or applications. The use of heterogeneousgrids for the purchase of large-scale ecological parks can form a system of mutual connectivity, making the management of ecological parks simpler and more convenient, and more conducive to the interaction between management personnel in ecological parks and ecological parks. Information collection and application.

large-scale ecological park; heterogeneous network; architecture

TN915.05

A

1009-6434（2017）12-0031-02