sACN协议支持下的舞台灯光控制网络的研究

2025-10-09 11:09:49 18阅读

ｚ０１ｚ年７月第３３卷第７期计算机工程与设计ＣＯＭＰＵＴＥＲＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡＮＤＤＥＳＩＧＮＪｕｌｙ２０１２Ｖ０１．３３Ｎｏ．７ｓＡＣＮ协议支持下的舞台灯光控制网络的研究李笳平１，卜方玲１，孟凡荣２，刘航１（１．武汉大学电子信息学院，湖北武汉４３００７９；２．中国科学院研究生院光电研究所，北京１００１９０）摘要：基于网络通信技术的新一代舞台灯光控制技术，如ＡＣＮ、ｓＡＣＮ协议，成为行业内研究的热点。对ｓＡＣＮ协议和数据传输时延进行了分析和研究，提出一种舞台灯光控制网络架构。为提高ｓＡＣＮ协议的资源利用率，使数据能在舞台灯光控制网络中可靠地传榆并反映设备工作的状态，设计了应答帧格式，在应答帧传输中为了避免网络高负载下导致的高冲突和高时延，提出顺序应答杌帝ｊ的冲突避免祝削。仿真实验结果表明，在提出的风络架构下，顺序应答机制比ＣＳＭＡ／ＣＤ机制的传输效率更高。关键词：舞台灯光；数字多路传输协议；流量结构控制网络；时延；顺序应答机制中图法分类号：ＴＰ３０９．０２文献标识号：Ａ文章编号：１０００－７０２４（２０１２）０７ —２５９６－０６ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｔａｇｅｌｉｇｈｔｓｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｎｅｔｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎｓＡＣＮｐｒｏｔｏｃｏｌＬＩＪｉａ－ｐｉｎ９１，ＰＵＦａｎｇ－ｌｉｎ９１，ＭＥＮＧＦａｎ－ｒｏｎｇｚ，ＬＩＵＨａｎ９１（１．ＣｏｌｉｅｇｅｏｆＳｃｈｏｏｌ０ｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ。ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７９，Ｃｈｉｎａ；２。ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｃａｄｅｍｙｏｆＯＰＴＯ－Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｅｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＮｅｗｓｔａｇｅｌｉｇｈｔｃｏｎｔｒｏｌｌｈａｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｂａｓｅｄｏｎｎｅｔｗｏｒｋｓｕｃｈａｓＡＣＮ（ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｎｅｔｗｏｒｋ），ｓＡＣＮ（ｓｔｒｅｆｌ－ｍｉｌｌｇＡＣＮ）ａｒｅｃｏｎｃｅｒｎｅｄｉｎｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｙ，ＢａｓｅｄＯｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｓＡＣＮａｎｄｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｉｍｅｄｅｌａｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．ａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｎｅｔｗｏｒｋｆｏｒｓｔａｇｅｌｉｇｈｔｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．ＴｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｒｅｓｏｕｒｃｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｓＡＣＮ，ａｒｅｐｌｙｆｒａｍｅｆｏｒｍａｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｒｅｐｏｒｔｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｒｅｃｅｉｖｉｎｇｄａｔａａｎｄｔｈｅｓｔａｔｅｏｆｅｎｄｄｅｖｉｃｅｓ．Ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ａｎｏｒｄｅｒｒｅｓｐｏｎｓｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔＯａｖｏｉｄｃｏｎｆｌｉｃｔａｎｄｔｉｍｅｄｅｌａｙｗｈｅｎｒｅｐｌｙｆｒａｍｅｉＳｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄｉｎｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｗｉｔｈｈｉｇｈｌｏａｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｌ－ｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｏｒｄｅｒｒｅｓｐｏｎｓｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｏｆｔｈｅｍｏｓｔｓｅｌｅｃｔｅｄｃｏｎｆｌｉｃｔａｖｏｉｄａｎｃｅｓｃｈｅｍｅ，ＣＳＭＡ／ＣＤ（ｃａｒｒｉｅｒｓｅｎｓｅｍｕｌｔｉｐｌｅａｃｃｅｓｓ／ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｄｅｔｅｃｔ），ｉｎｔｈｅｅｍｐｌｏｙｅｄｎｅｔｗｏｒｋ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔａｇｅｌｉｇｈｔｉｎｇ；ＤＭＸ５１２；ｓＡＣＮ；ｔｉｍｅｄｅｌａｙ；ｏｒｄｅｒｒｅｓｐｏｎｓｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ０引言２０世纪８０年代中期，美国剧场技术协会提出了只要一对线路就可以传输５１２路灯光亮度数据的ＤＭＸ５１２（ｄｉｇｉｔａｌｍｕｌｔｉｐｌｅｘｗｉｔｈ５１２ｐｉｅｃｅｓｏｆｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）协议标准【】Ｊ，图１是传统的ＤＭＸ５１２协议舞台灯光控制模型［２］。随着舞台灯光控制的规模不断扩大，而且为了追求更绚丽的效果而使用如换色器、烟雾器、吊挂器等其它类型设备，使得灯光控制系统需要提升规模和性能。以以太网为代表的网络技术不仅具有可扩展性、传输速度快、规模大等优点，而且网络配置简单Ｃａ－４］。因此基于网络的灯光控制协议如ＡＣＮ、ｓＡＣＮ正在被研究和发展睁“。本文在研究和实现ｓＡＣＮ协议的基础上，分析了共享介质以太网服务端发送ｓＡＣＮ数据包可支持的客户端规模。由于ｓＡＣＮ协议服务器端（ｓＡＣＮ灯光控制台）依靠连续不停的发送灯光数据以避免丢包，导致网络负载加重，不利于网络扩展，为了提高网络资源利用率，而且为了在舞台灯光控制中ｓＡＣＮ服务端能监测到ｓＡｃＮ客户端（接收灯光数据的调光模块）的数据收发状态和设备性能状态等有用信息，本文设计了一种ｓＡＣＮ舞台灯光应答帧格式，用于客户端在收到ｓＡＣＮ协议数据后回复应答帧给服务端。如果大量的客户端向服务端回复应答帧，在传统的共享介质以太网中，会产生信号冲突，ＱＭＡ／ＣＤ机制在网络负载重时会导致网络延时增大，不能满足舞台灯光控制的实时性要求Ｉｔ３，因此，本文提出了一种顺序应答机制的冲突避免机制．并设计了以交换机为中心节点的星型舞台灯光控制网络。达到在多客户收稿日期：２０１１－０７ —２７；修订日期：Ｚ０１１－１０－１０作者简介：李笳平（１９８６一），男，安徽淮北人，硕士，研究方向为无线传感器网络；ｂ方玲（１９６７一），女．湖北武汉人，博士．副教授，硕士生导师．研究方向为通信信号处理、认知无线电、无线传感器网络；盂凡荣（１９８７一）。男。湖北荆州人，硕士研究生。研究方向为信号与信息处理｝刘航（１９８８一），男，黑龙江大庆人，硕士研究生，研究方向为嵌入式系统架构。Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｌｐｕ＠ｗｈｕ．ｅｄｕｃＩＩ万方数据