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分布式通信

分布式通信（精选十篇）

分布式通信篇1

关键词：应急通信,分布式通信,对等通信,SIP协议0引言

从早期的小区蜂窝无线通信、小灵通、PBX(PrivateBrancheXchange,用户级交换机),到CDMA、IP

PBX、IAD(IntegratedAccessDevice,综合接入设备)以及WLAN、软交换等通信技术都从地面移植到了矿山井下应用[1,2,3]。中国的3G标准TD-SCDMA移动通信技术也在井下得到逐步应用[4]。现阶段无线

Mesh通信技术的发展为提高井下应急通信能力提供了新的技术手段,适用于矿井救灾通信[5]。然而,目前井下通信技术装备还存在以下实际问题:

(1)现有从地面直接移植到矿山井下应用的有线/无线通信系统都采用集中控制方式。突发情况下中心节点脱网或脱机后,即使井下通信网络大部分或局部依然有效,终端节点间仍无法正常通信,装备应急通信能力比较薄弱。

(2)在无中心节点情况下,通信终端目前是半双工对讲或广播通信方式,通信过程中往往出现主叫之间以及主被叫之间争抢对讲或广播信道现象,影响实际使用。

(3)无线Mesh网络技术能够快速重新部署自组织分布式局部IP通信网络[6],在一定程度上提供了井下基站脱网通信的方案,但目前仍没有很好地解决井下通信终端脱网通信的问题。

分布式通信技术因其分散对等、健壮性及扩展性强等优点,可有效克服网络在集中控制模式下存在的性能瓶颈和单点失效等问题。因此,本文从分布式通信技术在井下应用的要求出发,提出了一种基于SIP(Session

InitiationProtocol,会话初始协议)信令和全分布式P2P(PeertoPeer,对等)网络技术的井下分布式P2P通信技术方案,并在矿用通信终端上实现了该技术,可较好地弥补现有矿用通信系统在脱网通信情况下的不足。

1矿井分布式通信技术应用要求与设计原则

(1)支持与集中式调度通信的无缝集成。通过调度通信中心节点给终端节点提供信令代理与媒体交换等核心功能,集中式调度通信控制方式可有效保障对井下通信网络的集中监控与调度指挥,因此矿用通信网络正常运行情况下应采用集中式调度通信控制方式,井下分布式P2P通信方式应与集中式调度通信方式相协调。

(2)支持分布式P2P方式实现全双工呼叫与多媒体通信。终端节点间通过分布式通信完成原由中心节点提供的呼叫寻址功能,且仍可通过P2P网络进行SIP信令全双工并行呼叫,以及包括数据、语音、图像在内的多媒体通信。

(3)支持分布式通信大网下的多个小网划分与通信。终端节点在分布式P2P网络内仍具有完备的SIP通信交互与控制能力,并支持分布式P2P通信大网中多个小网的定义与通信控制,实现既能全网呼叫也可限制在小网中呼叫。

(4)提供井下局部通信与应急通信手段。通过各终端节点间自协商与处理,网络中的呼叫寻址与信令流程可以完全不依赖于某个中心或特定节点进行交互,且终端节点数量不受限制,以便为井下局部通信、应急救灾通信联络提供新技术手段。

2矿井分布式通信设计

2.1矿井分布式通信技术选型

目前分布式通信技术有集中式、全分布式、混合式和结构化4种网络模型[7,8,9]:

(1)集中式P2P网络需要1个中心目录服务器负责记录共享信息以及回答对这些信息的查询,只要关闭目录服务器,交换就停止,生命力十分脆弱。

(2)全分布式P2P网络中不存在中央服务器,所有的服务及其相关信息完全散布于各P2P节点中,其最显著的特点就是完全去中心化,采用了随机图的组织方式来形成一个松散的网络。

(3)混合式P2P网络由多个簇构成,每个簇由1个超级节点所代表,不同簇之间通过分布式P2P网络将超级节点连接起来,但超级节点本身的脆弱性可能导致其簇内的节点处于孤立状态。

(4)结构化P2P网络具有自组织和负载均衡等特点,通过采用DHT(DistributedHashTable,分布式哈希表)算法,网络中各节点并不需要维护整个网络的信息,只在节点中存储其邻近的后继节点信息,输入的信息将通过分布式哈希函数唯一地映射到某个节点上,然后通过一些特定的路由算法和该节点建立连接。目前基于DHT

的结构化P2P网络有Chord,Pastry,CAN,Kademlia等模型。4种P2P网络模型性能见表1。

煤矿井下通信网络是一个区域较大的局域网络,可利用组播或广播模式进行发现和寻址,从而充分发挥全分布式P2P网络模型的优势而规避其在广域网环境下网络直径不可控的劣势。

SIP信令协议具有控制灵活、可扩展性强、支持分布式等特点,能将蜂窝系统和互联网应用领域融合在一起,被定义为第三代移动通信系统用以提供IP多媒体服务的信令协议,是下一代网