网络分布式控制平台

网络分布式控制平台（精选八篇）

网络分布式控制平台 篇1

关键词：软件定义,网络分布式控制平台,研究

1 综述软件定义网络及相关问题

SDN (软件定义网络) 是一种新兴的互联网体系结构, 其可以解耦控制层面和数据层面, 也就是从基础网络设备中剥离控制层面, 并将控制层面的工作转移给一个集中式、可编程的软件控制器, 从而简化了底层硬件的复杂程度。SDN统一了控制层面和数据层面接口, 抽象了底层硬件, 有效的屏蔽了底层硬件的区别。目前SDN已经被业界人士所认可, 并正在逐渐应用, 但其存在的不足依旧不能忽视。目前SDN存在的问题为集中式控制平台处理能力有限、数据层面到控制层面时延较大、全局视图信息的收集代价过大、底层硬件实现的限制等。

OPen Flow (网络交换模型) 是一种通信协议, 是SDN体系结构中控制层面与数据层面接口的一种。利用Open Flow协议部署设施层和控制层, 将两者连接起来, 可以使控制器通过此同意的接口操作硬件, 大大提高SDN应用性。但Open Flow作为SDN的一种, 其也面临SDN所存在的问题, 这使得Open Flow协议部署比较困难。

2 设计并实现软件定义网络仿真软件

仿真是使用OpenF low仿真软件对Open Flow系统进行评价, 得到的仿真结构可以充分的说明Open Flow系统存在的问题。以此为依据, 对Open Flow系统进行合理设计, 可以创造出可变架构Open Flow控制器, 优化SDN的应用性, 可以促使SDN更加有效应用。

2.1 SDN 的简化模型

SDN的简化模型的构建主要基于SDN的工作流程。而SDN工作流程为:1在数据报文到达交换机时, 交换会对流表进行查询, 得到与之相匹配流表, 将会进行转发;未得到与之相匹配的流表, 会把报文发送到控制器。2控制器接收到报文, 会根据其属性, 向交换机发流表。3交换机受到流表后将自动安装流表, 之后检查缓存, 并转发匹配的报文。基于以上SDN工作流程, 可以得到SDN简化模型 (如图1所示) 。

从以上SDN简化模型分析, 可以确定影响SDN性能的因素主要有:

1流表的大小。软件定义网络工作中交换机流表大小有限。所以, 一旦交换机中流表已满, 新安装的流表会替换已有流表, 这会导致交换机中流表与报文不匹配, 这会增加控制器负载。

2数据层面到控制层面宽带。由于交换机是数据层面与控制层面中间枢纽, 交换机的CPU宽带、CPU处理能力有限, 一旦超出符合, 将会影响应用效果, 对SDN应用效果有很大影响。

2.2 软件定义网络可扩展性仿真

由于仿真质量直接决定仿真效果的准确性, 为了尽可能的提高Open Flow系统仿真, 此次采用的仿真方法是真是流量仿真。因为软件定义网络的性能与流量特性息息相关。所以, 在具体仿真软件定义网络可拓展性过程中注意合理应用流量。

2.3 仿真软件模块结构

结合以上SDN的简化模型, 对Open Flow系统模块结构仿真, 主要是Controller模块、Switch模块、ReplO pen Flowy模块、Viewer模块、InterfO pen Flowce模块、Recorder模块 (如图2所示) 。

2.4 仿真模块的实现

1ReplO penF lowy模块。仿真的ReplO pen Flowy模块可以解析流量记录文件, 进而提取报文。按照报文内容、时间安排等, 将报完输入到交换机中, 可以根据报文类型, 对报文进行有效过滤。

2InterfO pen Flowce模块。此模块是用于模拟宽带和传输时延。由于此模块具有缓存报文的功能, 所以在利用此模块发送缓存报文的过程中, 可以掌握宽带应用情况, 明确报文传输时延。

3Switch模块。交换机模块是SDN工作流程中重要组成部分之一。在利用仿真Switch模块过程中, 将详细的模拟交换机运作过程, 了解交换机运作细节, 从而确定交换机运用存在的不足。

2.5 实际流量仿真结果分析

综合整个实际流量仿真过程, 可以确定的是SDN系统存在的问题有Open Flow交换机中流表大小满足不了实际需求;数据层面到控制层面宽带应用不够;交换机流表安装时间消耗大;匹配越多字段的应用消耗的资源也越多。

3 设计并实现可变架构 OPen Flow 控制器

实现软件定义网络分布式控制平台的关键在于实现可变架构OPenF low控制器。而可变架构OPen Flow控制器的主要内容是:

(1) 可变架构Open Flow控制器的模块结构

综合以上Open Flow系统存在的问题, 构建的可变架构Open Flow控制器一定要具有架构可变、架构对应用透明、充分利用单一控制器软件的特点。基于此点, 可变架构Open Flow控制器的模块结构的确定如图3所示。

(2) 可变架构Open Flow控制器的模块实现可变架构Open Flow控制器的模块具有以下模块:

1Controller Open Flowd模块。此模块可以有效的连接控制器软件和可变架构控制平台, 促使软件定义网络受可变构架控制平台的控制。所以, 此模块的应用内容是可以接收可变架构控制平台的控制指令;可以通过已有控制软件接收OpenF low PI控制指令。

2Controller Selector模块。此模块是按照一定的算法来合理选择可变架构控制器, 利用接口模块将控制指令传输给所选的控制器, 促使控制器充分发挥作用。目前此模块可以选择的算法有随机算法、最短路径算法。

3ForwO pen Flowrding模块。此模块主要用于传递模块之间或控制器之间信息。

4 结束语

软件定义网络分布式控制平台的研究与实现, 可以有效的控制软件定义网络, 促使其合理、有效的应用。相信随着科学技术的不断发展, 互联网技术不断的创新, 软件定义网络将会更加合理有效的应用。

参考文献

[1]孔祥欣.软件定义网络分布式控制平台的研究与实现[J].《清华大学》, 2013.

[2]王勇, 辜晓东, 赵静.对突破网络审查之技术及软件的总结与思考[A].全国计算机安全学术交流会论文集·第二十五卷[C].2010.

[3]张丹.定义恶意软件利于软件服务规范——访中国互联网协会行业自律委员会秘书长杨君佐[J].每周电脑报, 2006 (44) .

[4]邱奎宁, 杨晓波.一种开放的项目信息管理系统架构[A].工程三维模型与虚拟现实表现——第二届工程建设计算机应用创新论坛论文集[C].2009.

网络分布式控制平台 篇2

1.制造工厂取得成功的最重要途径是： 回答：正确

1.A 2.B 3.C 4.D 做好生产技术（工艺）与生产管理 做好生产技术（工艺）与生产流程 做好生产技术（工艺）与生产规划 做好生产技术（工艺）与生产指导

2.产销经营的基础环节一定会谈到： 回答：正确

1.A 2.B 3.C 4.D 规模控制 质量监控 资源调集 技术支撑

3.多阶结构的产品的排程方式设定方法有： 回答：正确

1.A 2.B 3.C 4.D 左推法和右推法 高推法和低推法 前推法和后推法 顺推法和逆推法

4.使 MRP 成功的关键要领是： 回答：正确

1.A 2.B 3.C 4.D 料账准确 设备运行良好

生产计划排程尽可能稳定 制程品质无错化

5.“一个流”生产的应有效益不包括： 回答：正确 1.A 2.B 3.C 4.D 缩短工作件制程周程期间 制程问题的快速响应

提升作业员质量意识与质量责任 减少配置作业人数

6.抑减制程不良的主要方向不包括： 回答：正确

1.A 2.B 3.C 4.D 工艺面 质量管理机制 工人培训 现场管理方法

7.JIT生产的基础是： 回答：正确

1.A 2.B 3.C 4.D 极小批量投产 极大批量投产 供应体系健康 生产指令下达迅速

8.现场作业的起点是： 回答：正确

1.A 2.B 3.C 4.D 材料采购 设备生产 工人作业 进度计划

9.下列属于计划型模块的是： 回答：正确

1.A 2.B MRP用料需求规划 制令（派工）管理 3.C 细部进度计划 4.D 制程进度管制

10.下列属于制程现场型模块的是： 回答：正确

1.A MRP用料需求规划 2.B 制令（派工）管理 3.C RCCP粗略产能规划 4.D MPS主排程生产计划

11.下列是存货型生产计划做产品时的依据之一的是：

1.A 普通订单 2.B 销售预测 3.C 生产规划 4.D 公司决策

12.MRP 法的特色是： 回答：正确

1.A 定时订购 2.B 定量订购

3.C 适品、适时、适量 4.D 及时生产

13.工作中心可动数因素不包括： 回答：正确

1.A 生产线 2.B 材料 3.C 机台 4.D 人力

回答：正确 14.下列属于工时成本类回馈数据的是： 回答：正确

1.A 2.B 3.C 4.D 制程移转—制程移转单 生产批制程工时记录 缴库—成品/半成品缴库单 制程不良记录

15.进度管制的基本要点不包括： 回答：正确

1.A 2.B 3.C 4.D 应完工日、时要进行先期提示和逾期警示 应完工日、时进行逾期警示

网络分布式控制平台 篇3

关键词：云平台,虚拟技术,分布式网络

随着以太网技术在互联网中的广泛应用, 在计算机网络技术专业的教学过程中, 为了能够达到较好的教学效果, 需要进行大量的实验实训。然而, 目前几乎所有高校在组建自己的网络实训室中都选择了最常见的路由器和交换机, 这些设备要么由于数量缺乏, 要么由于配置功能不够, 只能进行基础的路由和交换的单一实验。对综合实训内容不能完全支持。再加上学生们在做网络实训时需要进行大量的设备拔插以及网线的链接, 导致设备的损害以及上课秩序的混乱。所以很多院校网络工程专业只能开设验证性实验, 即主要进行相关查看命令观察运行结果。由于这种验证性实验较为抽象, 尤其仅靠几台网络设备更无法使学生建立一个网络工作整体印象, 导致效果不佳。

近两年来云平台IDC (互联网数据中心) 的发展, 通过互联网让资源实现了共享, 其突出优点是空间大, 带宽高, 有独立的IP。云服务器在处理能力与运行速度上要比传统的服务器快的多, 可以根据需要安装各种操作系统和应用软件。

本文提出一种方案, 通过在云平台上仿真大型局域网运行, 不仅改善了传统网络实验在综合大型实训方面的不足, 而且利用IDC的高速网络传输服务实现跨骨干网的分布式局域网络的实现, 可以给局域网用户提供高速接入的服务。

1 局域网络在云平台中的构建

云主机可以选择Windows或者Linux操作系统, 本方案中的局域网是在一个云主机内, 采用虚拟机软件 (Dynamips) 的形式构建。Dynamips是Cisco路由交换虚拟机平台, 采用虚拟化技术在云主机中建立多个虚拟路由器和交换机, 并且这些虚拟设备可以同时运行并且互联成局域网络。使用虚拟机技术而且可以运行思科官方的设备操作系统 (IOS) , 在虚拟出的网络平台上具备物理设备的所有功能。

1.1 局域网络的结构设计

本方案以一个跨越三个校区的大型校园网络为例, 采用的设计模式是:三个设计层次、以及树型与星型的连接方式。见图1网络设计模型。

在网络层次上可以分为核心层、汇聚层 (可选) 和用户接入层的网络结构。整个网络的核心是交换机设备, 构成网络通讯的一级骨干。骨干核心交换机要求具有高性能的交换处理能力, 灵活的可扩充性, 特别强调设备的高可靠性、高可用性要求。为保证可靠性采用两台设备构成双核心主干, 形成设备冗余, 实现流量的负载分担进一步提高性能。汇聚层需要承担起所连各个网络之间的子网路由工作, 同时对接入层数据进行分流和控制。接入层可以提供支持IEEE802.1q协议, 提高网络的控制能力。

1.2 分布式互联设计

本例中学校三个校区均采用图1的局域网络结构, 这些网络结构分别在三个云主机中部署, 每个云主机采用支持VPN的Cisco3845虚拟路由器通过云主干线路模拟Cernet接入到其他区域的云主机VPN节点, 该接入方式如图2所示。

2 实验过程

本实验的核心思想是在多个云平台下部署虚拟机, 主要过程要进行以下几个步骤:

1) 单个区域下局域网络的规划与设计, 主要内容是网络的拓扑结构的设计以及IP地址规划;

2) 对网络互联设备的选型, 处于云端的客户机的网络基础配置;

3) 对接入层交换机配置虚拟局域网, 进行安全和广播隔离。

4) 对核心层进行链路汇聚, 提高链路带宽和利用率;配置生成树防止链路环路;

5) 实现各个元平台下VPN配置并且实现云端互连;6

6) 对整个工程项目的调试。

3 VPN实现与互连

本案例中, router A代表西校区的连接路由。由于业务安全需要, 要求将三个校区之间建立不同的安全通道。每个安全通道要求进行数据加密和完整性验证, 校区两两之间实现IPSec VPN的访问。

1) 基本配置。

用Vmware Cloud部署三台服务器作为云平台, 其中router A (西校区) 、router B (本部) 和router C (南校区) 配置默认路由通往外部的internet。采用一台路由器分别连接到三个云平台代表internet, 不用配置到各个局域网络的路由, 所以各个校区的局域网络无法连通。

2) 配置IKE, 包括启用IKE策略和验证配置。

因为三个分布的网络需要建立VPN, 所以需要六对SA, 分别是router A<->router B (双向两对SA) 、rouer A<->rouer C (双向两对SA) 、rouer B<->rouer C (双向两对SA) 。其中SA的协商和建立是由IKE在isakmp体系框架内完成的。

在router A上配置IKE参数, 主要配置内容如下所示:

//创建一个isakmp策略, 每一个isakmp策略集合了IKE配置参数

router A (config) #crypto isakmp policy 100

//IKE报文加密形式为预共享密钥 (其他形式不再讨论) router A (config-isakmp) #authentication pre-share

router A (config-isakmp) #authentication pre-share

//IKE报文加密算法为3des算法

router A (config-isakmp) #encryption 3des

//IKE报文认证为md5算法

router A (config-isakmp) #hash md5

//密钥交换为Diffie-Hellman算法, group2代表该算法产生1024位素数,

//group1代表该算法产生768位素数

router A (config-isakmp) #group 2

//在路由器上配置预共享密钥和SA对等体, 每对对等体的密钥可以不同, 本案例均

//为cisco, router A的SA对等体分别为router B和router C

router A (config) #cryptoisakmpkey0ciscoaddress202.117.2.2

router A (config) #cryptoisakmpkey0ciscoaddress202.117.3.2

由于router A与router B互为安全关联对等实体, 所以router B中的IKE配置参数必须和router A中的一样

3) 配置IPSec

IKE建立的安全连接是为了进行IPSec安全关联的协商, 必须正确配置VPN的IPSec参数才能保证VPN正常工作。IP⁃Sec配置内容包括创建加密用的访问控制列表、定义交换集, 创建加密图 (crypto map) 条目, 并且在接口上应用加密图。

本案例中router A应该对所连接的私有网络:192.168.1.0/24进行加密, 同样, router B和router C也对所连接的私有网络进行加密, 这就需要在三个路由中配置加密ACL。

router A (config) #access-list 101 permit ip 192.168.1.00.0.0.255 192.168.2.0 0.0.0.255

router A (config) #access-list 102 permit ip 192.168.1.00.0.0.255 192.168.3.0 0.0.0.255

在发起SA协商之前, 两个对等端需要统一参数, 变换集就规定了SA协商所需的参数。

在router A上配置IPSec的变换集, 内容如下所示:

router A (config) #crypto ipsec transform-set set A-B esp-3des esp-md5-hmac

router A (cfg-crypto-trans) #mode tunnel

router A (cfg-crypto-trans) #exit

router A (config) #crypto ipsec transform-set set A-C esp-3des esp-md5-hmac

router A (cfg-crypto-trans) #mode tunnel

router A (cfg-crypto-trans) #exitrouter A (config) #crypto ipsec security-as

router A (config) #crypto ipsec security-association lifetime sec⁃onds 1800

4) 创建并应用安全策略组。

安全策略组是通过加密映射crypto map命令实现的, 安全策略组使本地的加密ACL生效, 并且定义如何建立和维护IP⁃Sec SA。安全策略组中的每条安全策略都有一个序列号和名字, 并且安全策略组需要在路由器接口上应用。

在上配置安全策略组, 主要配置内容如下所示:

最后, 将安全策略组应用到路由器相关接口

router A (config) #int s1/0

router A (config-if) #crypto map router A-map

步骤4:测试和验证IPSec。

在西校区所在的云平台中虚拟PC上使用ping命令测试到其他云平台的连通性, 测试通过, 表明IPSec协议配置成功。调试IPSec事件 (Debug crypto ipsec) 观察IPSec协议的保护。

4 结束语

本文提出基于云平台, 利用虚拟机技术对分布网络进行仿真, 具有使用方便、软件仿真和造价便宜的特点。云平台很好地模拟分布式局域网的连接, 在云平台上使用虚拟机技术构造了不同的局域网, 这种方案不仅锻炼了学生基础的路由交换技术, 而且直观地表现出了网络互连的工作过程。本文最后采用VPN中的Ip Sec技术进行分布网络互连, 也可采用IS-IS互连协议进行仿真, 解决了传统网络工程实验中大型互联实现困难。

参考文献

[1]唐俊勇, 郝海燕.基于IEEE8021.D的STP仿真实验的设计与实现[J].电子测试, 2013 (24) :295-298.

[2]管嫄.高校计算机开放实验室安全的研究思路构架[J].电子测试, 2016 (1) :63-64.

[3]林川, 刘胜永, 潘盛辉.基于Web的虚拟实验系统的设计[J].软件导刊, 2007 (1) :56-59.

[4]王海军, 张敏锐, 李凌云, 胡孔赞, 朱晓菊.网络虚拟实验系统实现技术的比较与分析[J].南京晓庄学院学报, 2006 (4) :98-100.

[5]黄慕雄.高校教学型虚拟实验室建设的现状与建议[J].电化教育研究, 2005 (9) :69-71.

[6]宋象军.虚拟实验室在高校实验教学中的应用前景[J].实验技术与管理, 2005 (1) :45-47.

[7]王辉, 范会敏, 唐俊勇.一种基于MSTP的负载均衡算法设计[J].电子设计工程, 2011 (9) :89-90.

[8]陈建锐, 何增颖.基于虚拟机的VPN实验环境构建[J].实验室研究与探索, 2010 (1) :32-35.

[9]何建新, 曾伟.网络虚拟实验室的设计与实现[J].微计算机应用, 2008 (7) :68-70.

[10]震宇, 马晓军, 蒋烈辉.STP协议与生成树设计优化[J].信息工程大学学报, 2003, 4 (1) :56-59.

网络分布式控制平台 篇4

随着网络技术的飞速发展, 网络规模不断扩大, 用于连接网络的互联设备得到了广泛的应用。网络互联联设设备备是是网网络络的的核核心心, , 其其性性能能的的好好坏坏直直接接影影响响网网络络规规模模、、网网络络稳稳定定性性以以及及可可靠靠性性。。因因此此, , 客客观观、、准准确确、、权权威的对网络互联设备的评价标准是尤为重要[]。

当前网络互联设备性能测试普遍使用的标准是Internet工程任务组 (IETF) 的RFC2544[1]。在国外已经有了比较成熟的产品, 如Smart Bits、Frame Scope以及IXIA等产品, 但是产品比较昂贵, 并且不利于密级比较高的部门使用[5]。本文利用开源硬件设计了一种分布式网络性能测试系统。

1 开源硬件平台

本文实现了分布式的网络性能测量系统, 测量探针采用了开源硬件的解决方案。测量探针部署在网络的各个关键链路, 每个探针是一个完整的网络测量仪, 具有测量和远程通信的功能。测量仪装有本地数据库, 可以对捕获的数据包进行缓存[4]。可以完成网络性能测试数据包的发送与接收、网络设备snmp、netflow数据采集器采用。综合以上考虑, 本文采用了性能强大、具有以太网接口的开源硬件Raspberry Pi解决方案。

Raspberry Pi (树莓派) 是一款基于Broadcom BCM2835芯片的开源硬件, 使用ARM11处理器设计, 具有轻量级、功能强大的指令集结构, 700M处理器, 512M内存, 具有丰富的接口资源支持ethernet、SD卡和GPIO (通用输入输出接口) 等。Raspberry Pi运行GUN/Linux开源操作系统, 采用开源编程语言python编程。

2 网络性能测量

网络性能测量就是通过一定的方法、技术和标准, 利用测量仪器等工具, 通过测试表征网络状态、服务质量等性能指标, 以了解网络运行状况的一系列活动[1]。

2.1 性能指标

要进行IP网络性能测量, 关键是要有能够反映IP网络性能的一系列参数。

连通性 (connectivity) :各网络组件间的互连通性, 是网络性能的基本指标, 反映了数据能否在各网络组件之间互相传送的属性[1]。

吞吐量 (throughput) :单位时间内传送通过网络中给定点的数据量。

带宽 (bandwidth) :单位时间内物理通路理论上所能传送的最大比特数。

时延 (delay) :数据包离开源点T1与到达目的点的时间T2的时间间隔, 即数据包在网路传输中能够的延时时间。

时延抖动 (delay variation) :数据流中不同数据包时延的变化。

丢包 (packet loss) :某一时间段内被测网络传输及处理中丢失或出错的数据包数量。

丢包率 (packet loss rate) :总丢包数与传输的总数据包数的比率。

2.2 体系结构

从网络测量系统的功能的角度, 网络测量的体系结构如图2所示:

数据采集层:通过网络接口通过主动或者被动的数据采集方式收集网络测量的相关数据。主动式数据采集方式向网络发送特定的探测包, 然后将测量节点采集到的探测包发送到数据管理层。被动数据采集方式通过旁路监听的模式, 使用采样方式采集网络中的流量数据, 可以了解各个时间段内网络的运行效率[1]。

数据管理层:数据管理层对数据接口层提交的数据进行预处理并将结果存入测量数据库。数据的预处理主要是对采集到的数据包进行分类、过滤、计数和归并, 完成数据的存储管理和数据的格式化[1]。

数据分析层:通过控制接口对数据管理层处理之后的数据进行统计分析, 通过各项指标的测量结果综合分析, 将分析结果写入分析数据库, 并根据用户的需求将分析结果通过应用接口层提交给数据表示层。数据分析主要包括基本统计功能、性能趋势预测、数据关联分析等[1]。

数据表示层:通过用户接口呈现网络测量的结果, 主要是两种方式统计报表显示和可视化图形显示。对于事件处理可以分为三种方式告警、分发和日志[1]。

2.3 网络测量拓扑结构

根据测量的目标不同可以分为单点测量、多点测量。根据系统内部数据共享方式不同, 可以分为集中式和分布式[1]。

2.3.1 单点测量

单点测量通常采用便携式测量仪表, 对网络中某个节点进行测量。通常用于故障维修检测、网络维护例行测试等场合[3]。优点是方便灵活, 缺点是覆盖面小, 不能充分体现网络整体性能。

2.3.2 多点测量

多点测量时对网络中多个节点同时测量, 按照控制方式可以分为集中式和分布式控制的测量。

2.3.2. 1 集中式多点测量

测量节点分布在不同的网络节点, 由一台中心计算机处理这些测量节点采集到的数据。在集中型服务器的控制下进行数据采集并将数据发回给测量中心服务器。

2.3.2. 2 分布式多点测量

在分布式测量体系中, 测量节点可以是完整的测量系统, 分布在多个地方。既可以独立的完成网络测量, 也可以将测量数据发送到测量中心。各个测量系统各自独立工作, 不受服务器控制。

2.4 网络测量方法

2.4.1 主动测量方法

主动测量方法通过主动向网络中注入经过特殊组合的探测数据包, 并收集、分析这些探测包在网络中传输后发生的变化, 计算要测量网络的网络性能参数。主动测量方法可以利用TCP/IP协议中的ICMP、TCP、UDP等协议来发送数据包进行测量。主动测量主要对网络性能的测量和网络硬故障的诊断[2]。

2.4.2 被动测量方法

被动测量在网络中的测量点处部署数据采集器, 收集流经该点的网络流量。被动测量的方法主要是基于SNMP协议、Net Stream以及Winpcap方法采集数据, 收集到的数据可以用来进行各种流量分析。被动测量的工作原理如下图所示:

被动测量可以通过服务器端测量、用户端测量和利用网络探针三种方式来实现。服务器端测量, 通过在服务器端安装测试代理, 实时检测服务器的性能、资源使用等状况;用户端测量, 将监测功能封装在客户应用中, 从特定用户的角度实时监测相关的业务性能;利用网络探针, 网络探针可以用于监测网络传输状态, 分析捕获的数据包, 以实现对网络及相关业务的测量。

3 分布式网络性能测量系统

3.1 体系结构

大型网络中的测量系统可分为三个层次:测量探针、采集节点与中心管理站。

测量探针:实现对链路数据的捕获, 安置在网络中的各个关键链路, 每个探针都是一个完整的网络测量仪, 具有测量与远程通信功能, 用来发送和接收探测包。测量仪装有本地数据库, 可以对捕获的数据包进行缓存。测量探针可以采集Snmp数据和Net Flow数据和流记录[3]。本文采用了开源硬件Raspberry Pi的解决方案。

采集节点:负责管理和采集一部分测量探针的数据, 并周期性的把数据发送到中心管理站。采集节点只负责临近节点的测量探针, 从而可以减少流量和带宽的开销。每个探针安装GPS或者北斗时钟同步设备, 这样才能保证测量探针的时钟同步。

中心管理站:中心管理站具有节点管理与数据分析的功能。中心管理站管理所有的采集节点, 通过采集节点控制测量探针的调用、分配、状态监控和升级, 可以将用户的操作命令发送给测量探针。

4 结束语

本文论述了网络性能测量参数指标以及获取方式, 设计了一种基于开源硬件的分布式网络性能测量系统。该系统分为三个层次, 测量探针采用了开源硬件实现的手持终端, 可以独立工作也可以作为分布式网络性能测量系统;采集节点用于收集附近测量探针的数据, 定时或者按照需求发送到中心管理站;中心管理站实现对整个分布式测量系统的管理, 完成数据分析功能和数据展示功能。

网络测量体系可以作为一个网络管理的基础平台, 在测量的基础上进行二次应用, 建立相应的上层应用程序, 如网络拓扑管理系统、网络性能监视系统、入侵检测系统、网路用户行为监测系统等。

关键词：Raspberry Pi,网络性能,分布式

参考文献

[1]唐红, 赵国锋, 张毅, 等.IP网络测量[M].北京:科学出版社, 2009:2740.

[2]徐波, 韦韬, 邹维, 等.RFC2544网络设备评测协议实现技术[J].计算机工程, 2003, 29 (10) :140141.

[3]李亮, 吴松, 等.便携式以太网测试仪设计[J].光通信技术, 2007, (6) :3132.

[4]Gray P, Betz A.Performance Evaluation of Copper-based Gigabit Ethernet Interfaces[C].Proc.of the 27th A manual IEEE Conference on Local Computer Networks[A].Tampa, Florida, U SA:IET E, 2002, 679690.

网络分布式控制平台 篇5

关键词：通信与信息系统,分布式无线网络平台,Linux,协议栈,802.11,驱动模块,AODV

0 引言

近来分布式无线网络平台的研究取得了长足进步,传统分布式无线网络包括无线传感器网络、无线Mesh网络和ad hoc网络都已经在物联网、智能电网、车联网等领域有了广泛应用。而当前快速发展的机会网络也正在从理论研究向实用网络平台的研发过渡,并且已经出现了许多实验性的网络平台,比较有代表性的有支持便携无线设备之间的机会通信的Hagg1e项目和车载机会网络carTel项目。

由于天然的对无线介质的公平访问特性和分布式协调特性,802.11网络接口被分布式网络平台的开发者作为首选的MAC层和物理层,并针对不同网络平台的需求来做出相应的修改。比如针对许多网络的低功耗的需求,对802.11网络接口实行更严格的功率控制,并尽量减少管理帧的发送。

在对802.11网络接口的众多修改需求中,最突出的就是对接收信号强度指示(RSSI)的提取。参考文献[1]中论述了使用RSSI改进的Ad Hoc网络,参考文献[2]阐述了基于RSSI的无线传感器网络定位算法,在参考文献[3]中,讨论了使用RSSI进行无线Mesh网络接入点选择的跨层方案,参考文献[4]使用RSSI对机会网络中的PROPHET路由算法进行了改进。通过提取RSSI并传递到上层协议栈来使用,可以提升多种分布式无线网络平台的性能需求,但当前对于具体平台上怎样提取RSSI并应用的阐述却很少。

本文首先介绍Linux下802.11驱动模块的设计,然后阐述分布式网络实验平台针对接收信号强度指示(RSSI)提取需要对驱动做的改进,并介绍了信号强度信息在改进的AODV路由协议下的应用。

1 分布式网络平台的一般结构和对信号强度信息的需求

当前,基于Linux的分布式无线网络平台的一般结构如图1所示。

在linux下,分布式无线网络平台的实现分为内核模块和用户空间进程两部分。根据不同的实现方法,有的网络平台可能只有内核模块而有的网络平台却只有用户空间进程,但是综合考虑运行效率和可扩展性,一般的实现结构都会由内核模块和用户空间进程两部分组成。其中内核模块实现特定网络平台需要的基本功能机制,由于这部分运行的频率最高,所以在内核空间作为模块实现,并与内核网络协议栈相结合,运行效率高。用户空间进程用来实现不同网络平台管理、维护和访问网络的策略,将策略部分在用户空间实现,便于扩展。

由图1可以看到,一般的分布式无线网络平台的内核模块可能会跨越网络层和传输层,这主要是由不同网络平台的功能和实现方式决定的。内核模块会使用802.11驱动提供的服务,然而802.11驱动提供的服务可能并不能满足某些分布式无线网络平台的需求,所以需要针对特定的需求进行改进。

2 Linux下802.11驱动的结构

2.1 802.11网卡分类

802.11无线网卡的软硬件结构如图2所示:

图2的最左侧是天线和收发器,用来从空中接收信号或将信号发向空中。中间部分的基带处理器(Baseband Processor)是数字和模拟组件之间的接口,它负责处理负载的扩频调制,检测物理载波,并且当接收到的电波能量超过一定的阈值时,会加以解调。MAC负责完成协议规定的部分介质访问控制功能,具体的功能随不同的硬件实现而不同,其他的介质访问功能由驱动模块实现。QoS是服务质量功能的实现模块。Security Engine实现硬件加解密功能。在不同的硬件实现中,QoS和Security Engine两个模块可能有也可能没有,如果没有,其对应的功能就由驱动模块实现。图3的左侧和中间部分是硬件实现部分,它们通过不同的总线接口和主机相连,这个接口可以使USB,也可以是PCI或其他总线接口。最右侧是主机的软件部分,底部驱动模块负责控制硬件,结合硬件的功能实现完整的MAC层功能。从硬件接收的帧在驱动模块中进行处理后将被传递到上层协议栈,上层协议栈传来的数据包将被驱动模块封装成帧后传给硬件。

从上面的讨论可以看出,802.11协议规定的功能可以由硬件实现,也可以交给驱动模块去实现,根据MAC层管理实体(MLME)的管理功能是由软件实现还是硬件实现,802.11网卡可分为三类:

FullMAC:MLME由硬件实现的网卡,当前只有很少的网卡是FullMAC类型的,Intel的iwmc3200是其中的代表。

SoftMAC:MLME由驱动软件实现的网卡,由于这种网卡允许通过软件对硬件进行更精细的调整,便于功能升级,所以现在大部分的网卡都是SoftMAC类型的,比如Ralink的RT2X00系列,Atheros的AR5xxx系列等。

HalfMAC:介于上面两者之间,MLME的一部分由硬件实现,另一部分由软件实现。

然而,即使同样是SoftMAC类型的网卡,不同厂家不同系列的网卡在软硬件之间的功能分配仍然会存在不同,所以针对不同系列的网卡,仍然需要不同的驱动模块。本文接下来讨论的内容将主要集中在SoftMAC类型的网卡上。

2.2 Linux下802.11协议栈结构

在Linux内核2.6.22及以后的版本下实现SoftMAC类型网卡的驱动比较简单,因为2.6.22及以后版本的内核中包含了802.11协议栈框架,这个协议栈实现了802.11不同模式下的MLME的功能和其他相关功能。协议栈结构如图3所示:

由于802.11协议栈在2.6.22版本加入内核,所以当前多种方式开发的网卡驱动模块并存于一个Linux内核里。一些旧的驱动程序(Old driver)使用Wireless Extension(wext)作为用户空间配置驱动的接口,这些旧的驱动程序可能自己实现MLME的功能(SoftMAC类型的网卡)也可能使用其驱动的网卡硬件提供的MLME的功能(FullMAC类型网卡)。

当前的802.11协议栈由两部分构成:cfg80211和mac80211。

cfg802.11负责管理网卡设备和网络接口的关联关系,并通过nl802.11接收用户空间对网卡的配置,同时,为了向后兼容,也支持使用Wireless Extension(wext)进行配置。对于FullMAC类型的网卡,可直接通过cfg80211提供的框架来编写驱动模块。

mac80211使用cfg80211提供的配置框架,为驱动开发者提供一个给SoftMAC/HalfMAC类型的网卡开发驱动模块的框架。驱动需要的MLME的功能由mac80211提供。

3 Linux下802.11驱动模块的总体设计流程

Linux内核代码由许多子系统模块组成,并且各个子系统之间可能会有依赖关系。各个子系统模块实现相应功能的通用操作流程,并提供定义好的结构体和函数指针,而与硬件或具体算法相关的数据信息和操作由开发者提供。内核开发者只需要按照子系统的要求实现相关函数,填写并向子系统注册相关结构体就可以实现具体的功能。例如要开发USB设备驱动程序,开发者需要根据具体的设备信息填写描述驱动程序信息的struct usb_driver结构体和描述驱动程序所支持的设备信息的struct usb_device_id结构体,并实现struct usb_driver结构体中规定的回调函数。至于这些函数如何实现,则由具体的设备和开发者设计的算法决定。

一个802.11网卡驱动的设计,需要Linux内核中多个子系统模块的支持,例如,一个使用USB总线的SoftMAC类型802.11网卡驱动模块与Linux内核中各子系统的依赖关系如图4所示:

在图4中,箭头由依赖模块指向被依赖模块。网卡驱动模块需要依赖usb子系统提供的功能来驱动总线和网卡通信,同时,为了完成802.11协议规定的功能,驱动模块需要使用相关的结构体向mac80211子系统注册自己,并实现mac80211规定的回调函数。mac80211依靠cfg80211子系统与用户空间通信,使用户空间能够对网卡进行配置。

综上所述,802.11网卡驱动的设计过程就是按照各子系统的规定,填写并注册结构体,设计子系统规定的函数的过程,设计流程如图5所示:

4 数据包信号强度信息的提取与向协议栈上层的传递

4.1 设计思路

为了满足一些分布式网络平台对于接收数据包的信号强度信息的需求,需要在接收每个数据包时,从硬件中提取能够指示接收这个包时的信号强度的数值,并与接收到的包对应存储,传递到协议栈的上层。

802.11协议中,在物理介质相关层(PMD)及以上各层使用接收信号强度指示(RSSI)来衡量接收到的当前物理帧的信号强度。对应到图2的软硬件结构中,就是由基带处理器(Baseband Processor)测量并生成。RSSI的取值范围为0至RSSI Max,802.11协议规定RSSI Max的值小于等于255。802.11协议规定的RSSI是一个相对值,它仅仅用来指示信号强度的相对大小,而其与dBm值之间的对应关系由网卡芯片厂商自己定义。RSSI值在网卡和驱动内部用来指示接收到的信号强度的大小,网卡和驱动借此来完成判断某个信道是否空闲,判断是否该切换接入点,控制传输功率等操作。由于RSSI值仅仅用在网卡和驱动内部,所以即使各个厂商的定义方法不同,只要驱动程序正确,并不影响兼容性。

RSSI值是在网卡和驱动内部使用的,不传到上层协议栈。为了使分布式网络平台的上层协议能够得到接收包的信号强度信息,需要在驱动模块里针对每一个接收到的数据包,提取RSSI值,并根据特定的网卡芯片将RSSI值转换成dBm值,与数据包对应存储,一并传递到协议栈上层。数据包在协议栈中的传输路径如图6所示:

一般而言,网卡芯片厂商都会选择将RSSI值与接收到的帧一并通过USB总线传递给主机,而负责驱动模块和USB子系统之间数据传递的是struct urb结构体,所以驱动模块可以从接收数据帧的struct urb结构体中得到RSSI值,具体的操作过程会因不同的网卡芯片而不同。

在Linux内核中,负责在协议栈各层之间传递数据包的结构体是struct sk_buff。驱动模块在得到数据帧和对应的RSSI值后,将RSSI值转换成dBm值,与数据帧一并存入struct sk_buff中,向协议栈的上层传递。这样分布式无线网络平台的相关协议在得到接收到的数据包的同时就可以得到接收这个包时的信号强度d Bm值。具体结构如图7所示:

4.2 应用:使用RSSI改进AODV路由协议性能

分布式无线网络平台可以根据自己的需要来使用数据包对应的信号强度信息。下面以笔者曾经使用过的瑞士乌普萨拉大学开发的AODV协议来说明信号强度信息的使用。

AODV路由协议会维护当前的邻居列表,并在需要传输数据时从邻居中选择一个作为下一跳节点。标准的AODV协议会选择最先响应路由请求信息的邻居节点作为下一跳节点,但这种方式在以802.11无线网络中却有可能造成选择的下一跳节点不理想的情况。这是因为802.11中节点是公平的竞争无线网络信道,这就会造成可能链路质量不高的邻居节点最先占用了信道,从而成为一个不理想的下一跳节点。这样的下一跳节点不仅使数据传输速率不高,而且容易使传输失败。

如果利用接收包的信号强度信息,只维护信号强度足够好的邻居节点,那么在路由请求时获得的链路质量就会比较高,网络会更加稳定,数据传输速率也有显著提高。具体的设计结构如图8所示:

AODV内核在过滤维护邻居列表的控制信息的时候,会过滤掉信号强度过低的控制信息,这样act_nb_list中都是链路质量足够好的邻居。AODV路由守护进程在路由请求过程中会参照邻居列表的信息选取下一跳节点。

4.3 测试结果

经过实际网络实验平台的测试,更改后的AODV在路由特别是多跳路由稳定性方面要提高很多,多跳路由的数据传输速率也有显著提高。具体测试环境如下表:

测试结果如下:

5 结论

网络分布式控制平台 篇6

关键词：网络控制,TrueTime平台,仿真

0 引言

早期的控制系统主要是基于点对点的通信方式, 这样的通信方式具有稳定、可靠、实时性强等优点。随着工业自动化的发展, 传统的通信方式逐渐显现出系统连接复杂、运行成本高以及控制系统空间位置局限性强等问题。为有效解决问题, 网络控制系统应运而生。网络控制系统 (Networked Control Systems) 将分布在不同空间的现场设备在公共网络平台上相连接, 使传感器、控制器、执行器通过共享的网络信道来传输控制和数据信号, 从而实现系统控制。

根据传输介质的不同, NCS可分为有线网络控制系统、无线网络控制系统及混合网络控制系统。无线网络控制系统 (WiNCS, Wireless Networked Control Systems) 具有实用、灵活、便捷的特点, 在控制领域中研究的比较多。对WiNCS的研究主要集中在网络诱导时延、数据丢包、干扰等不确定因素和网络调度策略、网络通信协议等方面。

在研究过程中, 需要用仿真工具对所提出的理论和方法进行验证。目前最常用的仿真工具是MATLAB中的TrueTime工具箱, 它是瑞典Lund 工学院DanHenriksson 和AntonCervin等学者开发出的一类Matlab 实时控制与网络控制仿真工具箱。本文使用该工具箱, 结合无线网络控制系统实例对影响系统性能的部分因素展开了仿真研究。

1 TrueTime平台介绍

TrueTime是MATLAB中的一个仿真工具箱, 它可以基于Matlab的Simulink工具箱进行联合仿真。TrueTime工具箱可以同时支持控制与实时调度, 使用其可以对网络诱导时延、数据丢包、外部干扰、系统控制方法、网络调度等方面进行综合仿真分析。系统仿真过程中使用了TrueTime1.5工具箱, 其中包含了实时内核模块、发送消息模块、接收消息模块、有线网络模块、无线网络模块和电池模块6个功能模块组成。

本文研究了无线网络控制系统, 工具箱中使用到了实时内核模块、无线网络模块和电池模块。在本系统中, 实时内核模块被用作网络控制系统的节点, 如传感器节点、控制器节点、执行器节点和干扰节点等。实时内核所包含的资源很全面, 其中包含AD和DA转换器接口、网络接口、外部中断和多任务调度以及监控输出接口, 这些资源可以按照用户定义任务工作, 用户任务通过编写代码函数来实现, 编程语言可以是MATLAB和C++。系统的通信网络通过无线网络模块实现, 使用无线网络模块只需要进行相应参数设置, 如传输速率、MAC、重传次数等。TrueTime1.5工具箱支持两种无线网络协议:WLAN (IEEE 802.11b/g) 和ZigBee (IEEE 802.15.4) 。为内核模块供给电源功率的是电池模块。

2 仿真系统的建立

本文建立的控制模型所选择的被控对象为直流伺服电机, 它的传递函数为:G (s) =800/ (s2+s) ;控制系统的参考输入为方波, 为了提高WiNCS的响应速度和系统稳定性, 控制器节点使用了比例微分 (PD) 控制算法:

undefined

其中undefined的含义是微分增益, K的含义是比例增益, T的含义是采样周期, Td的含义是微分常数。使用MATLAB中的TrueTime工具箱中的相应模块, 联合Simulink工具箱, 建立无线网络控制系统如图1所示。仿真参数设定如下:T=0.010, Kd=100 000, Td=0.035, K=1.5, 网络协议使用802.11b/g协议。

这个仿真系统里面含3个计算机节点和一个无线网络模块, 3个节点依次代表:传感器和执行器节点、控制器节点以及干扰节点。传感器和执行器节点为时间驱动, 它周期性地对运动过程进行采样, 同时将采样值经无线网络发送到控制器节点, 控制器节点采用事件驱动方式计算控制信号, 同时将控制结果由无线网络回传给传感器和执行器节点, 执行控制过程。干扰节点主要用来实施干扰, 以便研究干扰对系统的影响。

3 仿真研究

3.1 采样周期对WiNCS的影响

采样周期指的是传感器两次采样间的时间间隔, 采样周期的值可以在其初始化程序中修改。图2反映了采样周期不同时系统的性能曲线, 图中横坐标为仿真时间, 纵坐标为方波激励响应输出, r是方波参考值, 图中y1、y2、y3分别表示15ms、10ms和5ms时对应于给定方波输入的系统响应曲线。从图中可以看到, y1和y3的超调量和波动较大, 系统性能比较差, y2和给定方波较接近, 系统性能相对稳定。从三条曲线的对比中可以看出, 采样周期过大的时候, 由于很多有效信号没有被采集到, 所以系统的性能会变得很差;而在采样周期过小的时候, 网络的负载成倍增加, 直接导致系统性能变差。由此来看, 采样周期的选取应该在一个合适的范围, 不宜大也不宜小。

3.2 数据传输速率对WiNCS的影响

数据传输速率是控制系统性能的重要技术指标, 它主要和网络的网络协议、传输介质和布线方式有关。通过对网络模块数据传输速率的设置, 可以得到在各个传输速率下的系统响应曲线, 图3中的y1、y2、y3分别为数据传输速率在200kb/s、800kb/s、1 500kb/s时的方波激励系统响应输出曲线。从图中可以看到y3稳定性最好, y2次之, y1的稳定性最差, 这表明:在WiNCS中数据传输速率越大系统稳定性越好、控制性能越好。

3.3 干扰对WiNCS的影响

干扰时时刻刻都可能发生, 它具有不确定性与随机性, 并且对WiNCS的影响始终存在。为了研究干扰, 系统引入干扰节点, 并通过设定不同的干扰节点占用网络带宽 (Bwshare) 参数来逐渐反映干扰所产生的效果。仿真结果如图4, y1、y2、y3分别对应Bwshare为0、0.3和0.6时的方波激励系统响应曲线, 由此可见, y1的超调量及调节时间最小, y3稳定性最差。从仿真结果可以看出:伴随着干扰的加强, 系统的性能会越来越差, 直到彻底地失去稳定性。

3.4 网络时延对WiNCS的影响

在网络中, 多个用户同时在共同的线路上通信, 同时网络中的数据流量是不确定的, 所以网络控制系统的节点间通过网络进行数据交换时必然存在网络时延, 网络诱导时延与网络协议、节点驱动方式以及数据丢包等因素有关。网络诱导时延可能大于采样周期, 也可能小于采样周期, 根据不同的网络类型, 时延可能恒定、可能有界也可能随机。网络时延是在控制系统引入网络之后必然存在的, 它会降低网络性能, 甚至造成系统失稳。在这里通过设置不同的网络模块预设时延参数来观察网络时延对系统的影响。仿真结果如图5, y1、y2、y3分别对应预设时延为2 ms、4 ms和12 ms时的方波激励系统响应曲线, y1较平稳, y2有波动, y3发散, 从这里可以看出, 随着网络诱导时延的增加, 系统的稳定性越来越差, 直至完全失稳。

3.5 节点间距离对WiNCS的影响

在无线网络控制系统中, 路径损耗对系统性能的影响不容忽视, 无线网络在进行长距离通信时衰减明显。系统通过在网络模块中设置不同的节点距离来对系统输出进行仿真比较。在图6中, y1、y2、y3分别对应节点间距为20m、60m和90m时方波激励的系统响应曲线。从图中可以看出, 节点间距的增大会造成系统数据的丢失, 从而影响系统的稳定性, 当节点间距超过极限值时, 系统会失稳。

4 结束语

本文介绍了网络控制系统和MATLAB的TrueTime工具平台, 建立了无线网络控制仿真系统, 并基于所建系统分别对采样周期、网络时延、干扰、传输速率、节点间距离等会对系统性能造成影响的因素进行仿真分析, 得到了相应的结论。从仿真结果看出, TrueTime平台是研究网络控制系统的有效仿真工具, 能够较方便地研究网络控制系统的性能, 对深入研究网络控制系统能起到帮助作用, 有一定的实际应用意义。

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网络分布式控制平台 篇7

从限额以上批发零售企业的商品销售总额来看, 从2 0 0 7年开始, 上海就失去了始终保持的领先地位。2009年在全国各省市中仍低于北京, 位居第二。同北京相比相差3160亿元, 而在2007年这一差距仅为926亿元。上海商品销售总额在全国的占比也由2 0 0 7年的15.4%下降到2009年的11.7%。

从上海的商品出口额来看, 在全国也仅排位第三。不仅落后于广东, 也落后于江苏。上海商品出口额在全国的占比仅为11.8%。2004年同第二位江苏省的差距为16个百分点, 2009年则扩大为29个百分点。

以江浙沪三地来进行比较。2005年上海商品销售额在三地商品销售总额中的占比为44.4%, 2009年已下降为39.2%;2005年上海批发销售额在三地批发销售总额中的占比为46.3%, 2009年也已下降为40.8%。

上海批发交易市场的发展更为落后。批发交易市场的成交额在全国的占比仅为8%, 在江浙沪三地的占比也仅为19%, 而且其中差不多一半以上主要是钢铁及有色金属的交易, 消费品批发交易市场的发展更为薄弱。

这些数据反映了上海在大宗商品批发交易方面的优势地位正在逐步下降, 也就是说商贸的总体竞争力正在不断弱化, 这同上海想要确立国际贸易中心地位的战略目标无疑是相悖的。

上海的商贸竞争力为何会下降?究其根本, 是在于缺乏对国内外商贸网络的控制能力, 即缺乏对商贸流通的上游资源与下游顾客的控制能力。无论是一个城市还是一个企业, 要想成为某一产业或多个产业的贸易中心, 必须具有这种网络控制能力。恩格斯早在分析英国如何成为当时的国际经济中心和贸易中心时就曾指出:“在美洲发现之前, 各个国家, 甚至欧洲, 彼此还很少来往。整个来说, 贸易所占的地位很不显著。只是在找到通往东印度的新航线之后, 和在美洲开辟了对欧洲商业民族有利的广阔活动场所之后, 英国才开始越来越把贸易集中在自己的手里, 这就使得其它欧洲国家不得不日益紧密地向其靠拢。”产业营销学方面的著名学者E.R.柯力也曾指出:“分销渠道代表着一种重要的公司义务的承诺, 同时也代表着构成这种基本组织的一系列政策和实践活动的承诺。这些政策和实践编织成了一个巨大的长期关系网。”这种分销网络“…是一种关键性的外部资源。它的建立通常需要若干年, 并且不是轻易可以改变的。它的重要性不亚于其他关键性的内部资源。”这都说明了一个城市或一个企业要想成为市场商贸活动的中心, 就必须具有对市场商贸网络的控制能力, 成为大规模市场交易活动的核心与结点。上海在历史上无疑是具有这方面的能力的。首先是由于其特定区位条件, 位居长江出海口和中国海岸线的中部, 在以实物贸易为主的时代, 这种区位优势使其客观上具备了贸易中心的先天条件。计划经济时代, 上海又是计划商品供应的主要货源基地和我国的主要商品进出口岸, 其贸易中心的地位得到了进一步的强化。而如今这些优势正在逐步消失。交易方式的变化和交通条件的变化, 使得地理上的区位条件已不再那么重要。全国各省市工业化程度的不断提高, 使上海的货源基地优势不复存在。而上海并未根据市场环境和商贸条件的变化及时改变自己对市场网络的控制方式, 对国内外商贸网络的控制能力逐步下降, 其商贸竞争力必然也就会逐步下降。

上海为什么缺乏对市场网络的控制能力, 从表象上看, 主要有以下一些原因:

首先, 上海缺乏对货源和市场 (特别是区域市场乃至全国市场) 具有强大控制能力的商贸主体。就以上海最大的百货经营企业为例, 自行采购和经销的自营类商品只占了全部销售额的5.5%, 而欧美和日本百货经营企业的自营比重一般都在60%以上, 个别企业 (如西尔斯) 的自营比例甚至高达90%以上。原因是我们的百货企业缺乏经验丰富和熟悉市场的采购人员和买手, 所以就根本谈不上对优质货源的控制能力。上海最大的百货经营企业在市外的网点数只有5、6家, 也根本谈不上对市场网络的控制能力。上海缺乏诸如沃尔玛、家乐福、国美、苏宁以及阿里巴巴等对货源和市场网络控制能力较强的商贸主体。就是北京的王府井百货也在全国各主要城市成功开设了20家大型门店, 相比之下, 上海商贸主体对商品资源和市场网络的控制能力相形见绌。缺乏强有力的商贸主体是上海难以确立贸易中心地位的重要原因。

其次, 上海缺乏具有强大集聚与扩散能力的核心交易市场。如前所述, 上海在批发交易市场的发展上是比较落后的, 特别是在消费品的交易市场发展上更为落后。虽然期货交易所、黄金交易所等都在上海, 但并未真正在这些产品上发挥了核心交易市场的作用, 不具备对行业内交易的强大的集聚与扩散能力。一些发展时间较长, 具有一定规模的批发交易市场, 如曹安轻纺市场、豫园小商品市场、七浦路服装市场、九亭综合批发交易市场等则一直未得到认真地扶持与发展, 至今仍停留在初级交易市场的水平。缺乏在某些产品或行业方面的交易集聚、价格发现、信息发布的核心交易平台, 也就难以形成真正意义上的贸易中心。

再次, 上海缺乏能及时搜集发布各类贸易信息的商务信息提供商。在世界上一些能成为国际贸易中心的城市, 大多集聚了一些具有强大的商贸信息搜集、加工、发布能力的商务信息提供商, 如纽约的彭博通讯社、伦敦的路透通讯社、东京的日经通讯社等。他们对于全球商务信息及时权威的发布和提供, 使这些城市自然地成为全世界商务人士关注的焦点, 从而也就促使这些城市能成为名符其实的国际贸易中心。而上海目前尚未形成这种类型的商务信息提供商, 从而也就不具备对于全国乃至全球商贸和商务信息的集聚、整理和发布的能力。不能成为商贸和商务信息集聚的中心就很难成为真正意义上的贸易中心。

从最简单的道理上讲, 一个城市要能够成为国际贸易中心, 关键在于能否对进入市场的买方和卖方形成强大的吸引力, 使他们都能关注你, 并愿意集聚于此开展交易。而对于买方的吸引力来自于能获得所需的商品资源, 而对卖方的吸引力来自于能找到大量的市场。此外对双方共同的吸引力则是相对较低的商务成本。由此构成了对贸易中心城市最为基本的要求 (如图) , 也是提高城市商贸竞争力之关键。

从更深的层次去分析, 上海之所以缺乏控制力强的商贸主体, 集聚力强的交易平台, 权威性强的商务信息提供商, 主要是在体制和观念上存在着一些障碍, 表现为以下几点:

1、由于体制和商务成本的原因, 阻碍了具有强大网络控制能力的商贸主体集聚上海。从体制的角度讲, 我国的政策对于批发行业的对外开放始终是持谨慎的态度的, 上海是在2001年才成立第一家中外合资的批发企业的, 至今为止, 外资主要的批发型企业基本上也未进驻上海。对内而言, 商贸企业的体制性重组也仅限于本区域范围之内, 跨地区的联合与重组也从未真正实现过。从而就使得上海难以集聚实力强大的商贸主体, 更难形成向内和向外两方面的辐射能力。另一方面, 由于商务成本过高, 外地一些民营的商贸机构也难以落户上海。没有大量经营能力和网络控制能力强的商贸主体集聚上海, 上海对海内外市场网络的控制能力自然就很弱。

2、上海主要的商贸企业对于建立全国市场网络的意识和能力都不是很强, 从而在全国市场拓展中屡屡受挫。上海在计划经济时期曾拥有覆盖全国广大地区商品流通渠道和网络, 在计划经济解体后对于这些渠道和网络的控制能力自然消失。然而, 要争取成为国际贸易中心又必须能重新建立起覆盖面广泛的市场网络体系, 当然不可能再靠计划和政策来保证对于这种网络的建设与控制能力, 而只能依靠上海主要商贸企业自身的努力去实现。然而在较长的一个时期中, 上海主要商贸企业在向全国拓展, 建立覆盖面广的市场网络体系的意识并不强烈, 而将主要精力放在了上海零售业的更新与发展上。在对全国市场拓展方面缺乏总体战略和具体规划, 随意性较强, 更缺乏必要的干部与人才储备。从而在全国拓展中屡屡失败, 至今未能建立起覆盖全国的市场网络体系, 更谈不上对全国市场网络的控制能力。

3、对上海批发交易市场的发展认识混乱, 缺乏通过发展市场来建立和控制市场网络的主动性和积极性。在我国现阶段, 有形市场对于买卖双方的集聚, 乃至稳定的市场网络的建设与控制还是发挥着重要作用的, 江浙闽粤的市场发展历程已充分说明了这一点。然而上海各级政府部门对于批发交易市场的建设与发展热情好像都不很高, 总有一些人认为上海不应当发展这样一些初级市场性质的批发交易市场, 甚至对已有的批发交易市场纷纷提出迁移、关停的政策与方案。更不用说对一些已具规模, 并维系庞大的市场网络的批发交易市场进行扶持、改造和提升了。所以上海除了钢铁交易市场之外, 尚未有真正具有网络集聚和市场影响能力的核心交易市场和交易平台。且不知, 取消和关停了一个具有规模的批发交易市场, 实际上就是放弃了一个以其为纽带的庞大的市场网络, 这与上海发展国际贸易中心的战略思想实际上是相悖的。

4、因政府管理部门的权力分割, 使上海的商流、物流、信息流一体化整合能力较差, 难以形成合力。商贸活动是一个完整的系统, 需要商流、物流、信息流的协调配合。“三流”整合得越好, 流通的成本就越低。上海在这三方面各别优势都是很明显的, 但是由于商流、物流、信息流的管理分属于商务委、经信委等四、五个政府主管部门在管理, 缺乏一种整体协调的机制与平台, 从而各自的优势就很难得到发挥, 从而导致上海在商贸活动方面的整体优势也会随之下降。

因此, 上海要真正确立国际贸易中心的地位, 形成集聚海内外客商, 引领国内外贸易的强大能力, 就必须进一步进行体制与机制的改革, 观念与政策的更新, 资源与能力的整合, 达到对市场交易网络有效控制, 对市场交易活动积极影响之目标。具体而言, 应当着重推进以下几方面的工作。

第一, 积极培育和引进具有资源及网络控制能力的核心商贸主体。如上所述, 要确立国际贸易中心的地位关键要形成对商品资源和市场网络的控制能力, 这样才能形成对买方和买方的吸引力。而这种控制能力必须体现在商贸经营主体的身上。所以上海必须加强对强势商贸主体的培育与引进。对于上海现有的主要商贸企业应当促使他们改变经营理念, 把发展和建设跨区域的市场流通网络作为他们主要的战略目标和任务, 认真规划, 扎实推进, 形成对国内外市场网络的控制能力。同时要改变观念, 消除障碍, 创造条件, 积极引进国内外具有资源和网络控制能力的商贸主体进入上海, 真正形成万商云集之势。

第二, 积极扶持具有网络集聚能力的交易平台 (包括优势明显的有形交易市场和网上交易平台) 稳步发展。对上海目前具有较大规模的有形交易市场不要轻易迁移和关停, 而应当进行全面的梳理。对于确有稳定的客户资源和市场网络, 并具有良好的发展前景的有形市场, 要积极扶持其健康发展。相关政府部门甚至应当划出一定的土地, 提升和改善市场的硬件建设, 增加市场的综合功能, 使其成为在某些行业中拥有市场影响力和价格形成机制的核心交易平台。充分利用上海现有资源优势, 重点培育和扶植一批高水准的专业产品中心交易市场。如在钢材、汽车、黄金珠宝、工艺品、时装以及医疗设备等上海具有优势的行业产品方面最有可能形成对全国具有影响的中心交易市场。同时要积极培育和发展功能强大的网上交易平台, 形成网上网下联动的市场交易网络, 这也是上海确立国际贸易中心地位的必由之路。

第三, 积极培育发展具有强大贸易信息搜集、加工和发布能力的商务信息集成商和提供商。这样的商务信息集成商的存在, 是上海能够成为国内外商家为之瞩目的贸易中心的重要条件之一。因此, 上海应该努力塑造一、二个独立的, 跨媒体、跨地区、跨部门, 多元投资, 市场化运作的商务信息集成商和提供商。从国外的经验来看, 这样的商务信息提供商大多是由新闻媒体为主体发展起来的。所以上海也应当首先依托三大主要传媒集团组成联合筹备机构开始运作, 并获得统计局、经信委、商务委、金融办、财政局等部门配合与支持。同时要争取国家相关部门的参与和支持, 加强同国外有关机构和部门的联络。以努力塑造一个具有国际水准的商务信息提供商, 为上海成为真正意义上的国际贸易中心创造条件。

嵌入式网络控制器软件平台研究 篇8

1 以太网接口芯片RTL8019AS

RTL8019AS是一种高度集成的以太网控制芯片, 能简单地实现Plug and Play并兼容NE2000、掉电等特性。在全双工模式下, 如果是连接到一个同样是全双工的交换机或集线器, 就可实现同时接收和发送。这个特性虽然不能把传输速率从I0Mbps提高到20Mbps, 但是在执行以太网CSMA/CD协议时, 可以避免更多的冲突的发生。RTL8019AS芯片内部集成了DMA控制器、ISA总线控制器和集成16KSRAM、网络PHY收发器。用户可以通过DMA方式把需要传送的数据写入片内SRAM中, 让芯片自动将数据发送出去;而芯片在接收到数据后, 用户也可以通过DMA方式将其读出。

2 主程序模块设计方案

软件平台主要由初始化模块、网络通信模块、串口通信模块等构成。初始化模块完成对硬件模块的初始设置, 包括RTL8019AS初始化Ethernet.c () 、串行通信初始化ser_init () 等。网络通信模块实现RTL8019AS的控制软件并在单片机中实现嵌入精简的TCP/IP协议, 从而使网络仪器接入Internet;而串口通信模块实现单片机与PC机的现场通信。

主程序模块主要是进行程序的初始化和相应硬件接口的设置。初始化完毕主程序只是扫描, 在扫描过程中处理各种中断。相应硬件接口的设置包括设置电路板IP、设置IP掩码、设置UDP本地端口、设置UDP远端端口和设置电脑的IP。要注意的是在主程序的设计中, 需要一个无限循环, 以使嵌入式系统能够一直运行下去。

3 子程序模块设计方案

子程序作为模块单独封装, 有的可以为主程序调用, 有的可以被其他模块调用。如延时子程序利用空操作来达到延时的效果, 可全局调用。网络通信模块使网络仪器接入Internet;而串口通信模块实现单片机与PC机的数据传输。

3.1 网络通信协议模块

单片机通过以太网控制芯片RTL8019AS接入以太网, 通过编写程序来控制RTL8019AS实现以太网帧的发送与接收。单片机要实现嵌入TCP/IP协议, 就要对TCP/IP协议进行裁减。

在嵌入式网络通信设计方案中, 单片机通过以太网接入Internet, 而由于单片机的处理能力有限以及存储资源的不足, 经过分析后, 在单片机中嵌入ARP协议、IP协议和UDP协议即可实现接入Internet, 单片机完成对发送数据的协议打包和接收来的网络数据的拆包。

IP协议规定了以太网上传输的数据的确切格式, 定义了以太网上数据传输所用的基本单元。IP协议所提供的服务大致可归纳为两项:IP封包的传送、IP封包的分割与重组。

3.2 RTL8019AS芯片控制软件

芯片控制程序主要包括初始化、发送和接收程序。

(1) 芯片初始化。

在对RTL8019AS复位完成后, 就需要对RTL8019AS各个寄存器参数设置, 使RTL8019AS开始正常工作。对于RTL8019AS来说, 需要设置的寄存器如下:

CR寄存器设置为0x21。表示选择0页寄存器, 不进行DMA操作, RTL8019AS停止运行。

数据配置寄存器 (DCR) 配置为0xC8。

接收配置寄存器 (CRC) 设置为0xCC。表示使用接收缓冲区, 仅接收自己地址的数据包 (以及广播地址数据包) 和多点广播地址包。

发送配置寄存器 (TCR) 设置为0xE0。表示启用CRC自动生成和自动校验。

RTL8019AS有16K字节的RAM, 地址为0x4000-0x7fff (网卡工作用到的存储器) 。其中RAM的一部分用来存放接收的网络数据包, 一部分用来存储待发送的数据包。

TPSR设置为0x40。发送起始页地址初始化时设置为第一个发送缓冲区的页。

中断屏蔽寄存器 (IMR) 设置成0x00。屏蔽所有中断, 设置为0xff为允许所有中断。

CR寄存器设置0x22, 即启动RTL8019AS开始工作。

(2) 发包子程序。

发送一个数据包, 长度最小为60字节, 不足60字节的补零, 最大1514字节, 发送时先由微控制器写入发送缓冲区, 然后启动本地DMA进行发送, 发送完成后要释放内存空间。

(3) 收包子程序。

PSTART、PSTOP两个寄存器限定了循环队列的开始和结束页, CURR为写入指针, 受芯片控制, BNRY为读出指针, 由主机程序控制。根据CURR==BNRY+1可以判断是否收到新的数据包, 当CURR==BNRY时芯片停止接收数据包。

3.3串行模块

软件平台要求能够通过微机发送数据给单片机, 单片机也能够发送数据到微机。在此, 现场通信用的是串口通信, 通信用方式1, 每帧传送8位数据, 利用第九位数据来判定是否停止一帧的传送。发送或接收数据既可采用中断方式又可采用查询方式, 本文的串行中断处理模块, 采取的中断方式处理数据块帧, 其中断处理程序如下:

4 结语

本文完成了基于Internet嵌入式网络控制器软件平台的研究与设计工作, 取得一定的研究成绩。嵌入式控制器实现了单台嵌入式网络终端接入Internet, 可与远端的PC机进行数据的交换, 也实现了嵌入式控制器与上位机的串口通信。

摘要：本文是基于Internet嵌入式网络控制器软件平台的研究, 结合了嵌入式技术、MCU固件设计技术和网络化技术进行深入研究。

关键词：网络控制器,Internet,主控制器

参考文献

[1]王朋, 李智.51单片机边沿触发中断响应时刻的测量[J].桂林电子科技大学, 2006 (10) .