[科普中國]-標(biāo)稱容量

無線 Mesh網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)稱容量

網(wǎng)絡(luò)容量是礦井應(yīng)急救援無線 Mesh網(wǎng)絡(luò)（WMN）的重要性能指標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)容量分析對于合理規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)資源、提高網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用性能具有重要作用。針對無線 Mesh網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)容量分析方法已有一些研究成果，其中大部分研究基于 Gup－tar和 Kumar提出的逼近容量 （AC）分析原理。該類研究側(cè)重于對無線 Mesh網(wǎng)絡(luò)容量的理論極限分析，無法給出具體準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)容量量值。提出了一種標(biāo)稱容量（NC）分析方法，研究了在實際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景中，單個數(shù)據(jù)源節(jié)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(jié)果更貼近于實際容量值。1

介紹網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)稱容量是指對于任意給定網(wǎng)絡(luò)，其允許單個數(shù)據(jù)源節(jié)點產(chǎn)生的平均流量上限，用bmax表示。在 礦井帶狀應(yīng)急救援 WMN中，端到端的數(shù)據(jù)流主要為 MAP與 MPP之間的數(shù)據(jù)流，其標(biāo)稱容量為 MAP允許接入的最大流量。

標(biāo)稱容量分析的基本原理可總結(jié)為基于對網(wǎng)絡(luò)中鏈路流量的認(rèn)知，定位網(wǎng)絡(luò)的瓶頸沖突域，進而計算獲得網(wǎng)絡(luò)允許的數(shù)據(jù)流的平均流量上限。1

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(biāo)稱容量：不包括協(xié)議開銷，無線網(wǎng)絡(luò)MAC層傳輸實際能夠達(dá)到的最大吞吐量，記為B。

鏈路預(yù)期流量：對于任意鏈路l，流經(jīng)該鏈路的數(shù)據(jù)流量的總和，記為 Φl。

沖突域：對于任意鏈路l，其干擾區(qū)域內(nèi)與其使用相同信道的鏈路的集合，定義為該鏈路的沖突域，記為 Dl。

沖突域預(yù)期負(fù)載：對于任意沖突域 Dl，其包含的所有鏈路的預(yù)期流量的總和，定義為 Dl 的預(yù)期負(fù)載，記為Γl。

瓶頸沖突域：網(wǎng)絡(luò)中預(yù)期負(fù)載最大的沖突域為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸沖突域，其預(yù)期負(fù)載記為Γmax。

假設(shè)由每個 MAP產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流流量為b，則瓶頸區(qū)域的預(yù) 期 負(fù) 載 Γmax可 以 表 示 為b的 函 數(shù)，可用 F（b）表示。由于瓶頸沖突域的吞吐量不能超過使用信道的標(biāo)稱容量 B，因此有

Γmax——F（b）≤B。 （1）

由此可求得網(wǎng)絡(luò)標(biāo)稱容量：

bmax——BF－1（·）， （2）

式中 F－1（·）為 F（·）的反函數(shù)。1

模型分析與性能仿真1、復(fù)雜度分析：

多射頻多信道無線 Mesh網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)稱容量分析模型中，須要對每條鏈路進行鏈路預(yù)期流量、沖突域查找及 預(yù)期負(fù)載的相關(guān)計算。假設(shè)鏈路預(yù)期流量的計算量為O1，鏈路沖突域的查找與預(yù)期負(fù)載的計算量為 OD。忽略 NC分析中的其他計算過程可知，對于一個主鏈長度為 N的礦井帶狀應(yīng)急救援 WMN，其計算總量 為（N－1+N－1+N）（O1+OD）。1

2、性能仿真：

基于所提出的礦井帶狀應(yīng)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(yīng)急救援 WMN在不同射頻接口數(shù)目、信道分配策略、路由策略，以及不同的 MAP數(shù)目與主鏈長度下的標(biāo)稱容量。1

標(biāo)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，在建筑物電子信息系統(tǒng)防雷保護 5 大技術(shù)措施中只起限壓作 用。將 SPD 的標(biāo)稱放電電流(In)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 In 值為 5 kA，10 kA，20 kA 是能滿足需要的。當(dāng) SPD 為 8/ 2 0 μs， 其 In 為 5 kA，10 kA，20 kA 對應(yīng)的最大通流容量檢驗采用 8/ 20 μs，10 kA，20 kA ，40 kA 沖擊電流，沖擊次數(shù)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(yīng)。2

現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定混亂有些 《 規(guī)范》 的規(guī)定不統(tǒng)一，有的 《規(guī)范》 規(guī)定：第 1 級 SPD 用 10/ 350 μs 波形沖擊電流進行檢驗， 第 2 級 SPD 用 8/ 20 μs 波形沖擊電流進行檢驗。解釋這樣規(guī)定的理由是：10/350 μs 沖擊電流波從第 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(jù)所知，行波在導(dǎo)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 350μs 變?yōu)?20 μs)，除非在第 1 級至第 2 級之間絕緣發(fā)生 “介質(zhì)破壞” 或 “破壞性放電”，產(chǎn)生 “截波”，否則是不可能的。

規(guī)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 波形沖擊電流都不是自然雷電流，都是人工沖擊電流。檢驗 SPD 通流容量， 關(guān)鍵是通流累積能量熱效應(yīng)。一種人工沖擊電流波形，可以得到任意需要的通流累積能量熱效應(yīng)(kJ)。

現(xiàn)行 《規(guī)范》 規(guī)定 SPD 通流容量用 10/ 350 μs和 8/ 20 μs 兩種波形的沖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(shù) “壁壘”，同時因沖擊 1 ～ 2 次，通流累積能量熱效應(yīng)不大，這是 SPD 時有損壞之因。采用高幅值電流沖擊，對MOV 邊緣釉要求高，致使 SPD 售價抬高。2

一些建議還是回到電工和電力兩行業(yè)用了 50多年的 8/ 20 μs 沖擊電流波形好。8/ 20 μs 波形在國際上通用。在國內(nèi)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)。

借鑒 IEC 60099-4 ：2001 和 GB 1032 —2000《交流無間隙金屬氧化物避雷器(WGMOA)》 標(biāo)準(zhǔn)， 具體建議如下：

當(dāng) SPD 為 8/2 0 μs，其 I n 為 5 kA，10 kA，20kA 對應(yīng)的最大通流容量檢驗采用 8/ 20 μs，10kA，20 kA， 40 kA 沖擊電流，沖擊次數(shù)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。2