无线组网控制

无线组网控制（精选八篇）

无线组网控制篇1

WLAN(无线局域网)业务是基于IEEE 802.11系列技术标准(目前主要是802.11a/b/g)建设的WLAN网络,为用户提供无线宽带接入服务,用户使用具有WLAN无线模块的终端接入到WLAN网络,获得无线接入方式的互联网接入服务和数据通信服务。

1 网络建设方案的选择

目前,WLAN的网络建设主要有两种模式:传统的组网模式以及基于无线网络控制器组网模式。

传统的无线网络解决方案具有配置灵活、安装简单、适用性强、性价比高等优点,因而普遍受到企业

或者个人用户的追捧,随着802.11a/b/g无线适配器的不断普及,越来越多的运营商、事业单位、企业和个人都选择了使用传统的无线局域网的解决方案。然而,由于在传统的无线局域网中存在着设备单一、缺乏集中管理手段等先天不足,随着无线网络应用的不断发展和深入,已经暴露出越来越多的缺点。具体如下:

(1)缺乏智能的RF管理策略,在环境复杂的应用场景里难以部署。(2)AP独立工作,缺乏统一的管理手段。(3)漫游支持不足。(4)缺乏有效的接入和安全控制策略。

在这种情况下,基于无线控制器的“瘦”AP解决方案应运而生。

区别于传统的无线网络解决方案,目前这种基于无线网络控制器的解决方案包括无线网络控制器、“瘦”AP、无线传感器、AAA服务器等设备。所有这些设备联合在一起,在有线局域网络的基础上构成以“瘦”AP和传感器为边界、无线控制器为核心的无线网络。该网络具有支持统一管理、使移动和安全融为一体等先进特性。

一般来说,基于无线网络控制器的WLAN业务网络的总体逻辑结构如图1所示:

从上表不难看出,在以传统AP设备组织的网络里面,没有集中管理的控制器设备。所有的AP都通过交换机连接起来,每个AP分单独负担RF、通讯、身份验证、加密等工作,因此需要对每一个AP进行独立配置,难以实现全局的统一管理和集中的RF、接入和安全策略设置。

而在基于无线控制器的“瘦”AP设备组网解决方案中,无线控制器能够出色地解决这些问题。在该方案中,所有的AP都实现了减肥,每个AP只单独负责RF和通讯的工作。其作用就是一个简单的,基于硬件的RF底层传感设备,所有Fit AP接收到的RF信号,经过802.11的编码之后,随即通过不同厂商制定的加密隧道协议穿过以太网络并传送到无线控制器,进而由无线控制器集中对编码流进行加密、验证、安全控制等更高层次的工作。因此,基于“瘦”AP和无线控制器的无线网络解决方案,具有统一管理的特性,并能够出色地完成自动RF规划、接入和安全控制策略等工作。

2 常用组网方案

对于“瘦”AP+无线控制器的组网模式,无线控制器用来管理AP,接入控制器负责用户的认证接入。接入控制器可以采用两种方式获取:第一,可以是现网支持DHCP+WEB认证的BRAS,或者对现有BRAS进行部分改造,使其支持DHCP+WEB认证;第二,可以直接使用设备提供商的接入控制器。

一般来说,常用的组网方案有以下几种:

(1)无线控制器旁挂在接入控制器上的三层解决方案

该方案中,无线控制器旁挂接入控制器上,在接入控制器上对隧道VLAN不再启用认证,通过三层转发到无线控制器上。

此方案对现网的改动较小,“瘦”AP管理地址池可放在接入控制器或无线控制器上。此方案可以解决热点部署初期,用户量少且比较分散的问题。当WLAN网络规模扩大时,可以考虑下移无线控制器到汇聚层。热点中新增一台“瘦”AP,接入控制器不用做任何处理。新增一个热点,接入控制器只需增加配置终结相应的管理VLAN和用户VLAN即可。具体组网方案如图2所示:

(2)无线控制器旁挂在汇聚交换机的解决方案

对于规模较大,用户量较集中的热点,可以采取无线控制器布放在热点内部,或旁挂到汇聚交换机的组网方式。该方案也可以作为方案(1)中热点部署的后期方案(AP和用户数量较多时)。具体如图3所示:

(3)无线控制器直挂方案

无线控制器直挂接入控制器的方案,可以利用汇聚交换机和接入控制器之间的备用光纤,连接无线控制器。

无线流量通过无线控制器转发,有线流量直接到接入控制器处理。

相比前两种方案,此方案有线流量没有迂回,可以针对汇聚交换机下用户密度比较高的场景下。具体组网方案如图4所示:

3 案例分析

合肥市天地通讯商城位于美菱大道和芜湖路交叉口繁华地段,该建筑共六层,建筑面积约为4000平方米,一层和二层为手机经营专门卖场,人流量较大,三层至六层为办公场所。

(1)覆盖目的:

根据当地通信公司的统计资料表明,天地通讯商城内三层至六层有较大的宽带用户需求,相关单位对现场进行了详细的勘查。测试结果表明,由于天地通讯商城是一个典型的办公写字楼,且该楼为在用写字楼,不宜进行综合布线,故决定使用WLAN的方式进行覆盖,以满足用户的宽带需求。

(2)覆盖方式:

覆盖方案的确定:根据对天地通讯商城的现场实地勘测,考虑到今后智能化社区建设以及3G系统的扩容等情况,本方案采用无线控制器+“瘦”AP的方式对楼层进行信号覆盖,同时预留2G、3G信号接入口。无线控制器放置于附近的大钟楼数据机房中,用以传输数据信号的二层交换机放置于天地通讯商城的大楼弱电井内,同时从天地通讯商城布放一8芯光缆至大钟楼数据机房的汇聚交换机。

覆盖示意图如图5所示。

由于合肥市大钟楼附近区域是集中的商业及办公区,WLAN的潜在用户需求较大,故本期采用无线控制器直挂的方式来进行覆盖。新增的无线控制器放置于大钟楼数据机房,分别通过GE链路上联至大钟楼数据机房的汇聚层交换机以及核心机房的BRAS(宽带接入服务器)上。通过这种组网方式,有线流量没有迂回,网络不产生瓶颈,新增的无线控制器在满足本期业务需求的同时可以满足大钟楼机房附近所有的用户WLAN需求,实现了资源共享,大大降低了运营商的后期建设成本。

4 结束语

与有线网络相比,WLAN最主要的优势在于不需要布线,可以不受布线条件的限制,因此非常适合移动办公用户的需要,具有广阔市场前景。目前它已经从传统的医疗保健、库存控制和管理服务等特殊行业向更多行业拓展开去,甚至开始进入家庭以及教育机构等领域。以上提出的组网模式也在具体案例中获得肯定,为运营商以后的WLAN解决方案提供了参考。

摘要：由于技术的成熟,在全球范围内正在兴起无线局域网(WLAN)应用的高潮,而其网络的建设方案也成了行业的热点。传统的组网模式和基于无线网络控制器的组网模式各具特点,运营商在选择WLAN解决方案时可综合考虑,以便更适时的满足用户对上网的便利性、个人化的需求。

关键词：无线局域网(WLAN),无线控制器(AC),无线接入点(AP)

参考文献

[1]刘乃安.《无线局域网--WLAN原理技术与应用》.西安电子科技大学出版社,2007-01.

组网精讲无线AP之无线中继模式篇2

无线中继模式,顾名思义,即是无线AP在网络连接中起到中继的作用,能实现信号的中继和放大, 从而延伸无线网络的覆盖范围?无线分布式系统(WDS)的无线中继模式,就是在WDS上可以让无线AP之间通过无线信号进行桥接中继,在这同时并不影响其无线AP覆盖的功能,提供了全新的无线组网模式?无线中继技术就是利用AP的无线接力功能,将无线信号从一个中继点接力传递到下一个中继点,并形成新的无线覆盖区域,从而构成多个无线中继覆盖点接力模式,最终达到延伸无线网络的覆盖范围的目的?

无线中继模式

无线分布系统(WDS)通过无线电接口在两个 AP 设备之间创建一个链路?此链路可以将来自一个不具有以太网连接的 AP 的通信量中继至另一具有以太网连接的AP?WDS最多允许在访问点之间配置四个点对点链路?一般情况,中心AP最多支持四个远端无线中继模式的AP接入?

无线中继模式虽然使无线覆盖变得更容易和灵活,但是却需要高档AP支持,而且如果中心AP出了问题,则整个WLAN将瘫痪,冗余性无法保障,所以在应用中最常见的是“无线漫游模式“,而这种“中继模式”则只用在没法进行网络布线的特殊情况下,可适用于那些场地开阔?不便于铺设以太网线的场所,像大型开放式办公区域?仓库?码头等?还有就两个网络隔离太远,网络信号无法传送到,就在中间设置一个中继AP,此AP只起中继的作用?

无线中继模式组图如下图:

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在此种模式下,中心AP也要提供对客户端的接入服务,所以选择“AP模式”即可,而充当中继器的AP不接入有线网络,只接电源,使用“中继模式(Repeater)“,并填入“远程AP的MAC地址(Remote AP MAC)”即可?

无线中继技术是针对于那些有线骨干网络布线成本很高,还有一些AP由于周边环境因素,无法进行有线骨干网络的连接的环境而提出的,利用无线中继与无线覆盖相结合的组网模式,可实现扩大无线覆盖范围,达到无线网络漫游?无线中继技术就是利用AP的无线接力功能,将无线信号从一个中继点接力传递到下一个中继点,并形成新的无线覆盖区域,从而构成多个无线中继覆盖点接力模式,最终达到延伸无线网络的覆盖范围的目的?

无线中继模式组网方法的用途极其广泛,在无线网络已经开始广泛使用的今天,很多地方会因为场地比较大或者有障碍物,而无线设备的覆盖范围就达不到我们所需要的距离或中途受到阻碍,这时候我们采用无线中继模式来连接无线网络,就能满足组网的要求?现在很多的无线AP产品桥接功能,在以前就只有通过无线网桥来实现无线连接,但以前的无线网桥只具有桥接功能,而不能达到无限覆盖的效果?

在如今的城市里,连接两个建筑物之间的网络,采用无线AP连接具有很大的便利性?然而如今城市里高楼林立,很容易造成无线信号受阻,这样就不能顺利的实现网络的连接?同时也会出现需要连接的网络相隔太远,就算中间没有什么其他的障碍物阻挡信号的传送与接收,但如今的网络技术及网络设备的覆盖范围还达不到这么远的距离,如此情况,我们就采用中继模式,以中继AP来实现信号的放大与延续传送?

楼宇之间的局域网需要互相连接;一个公司希望将其左近的生产厂房?车间?管理中心等所有的网络连接在一起,便于资源共享,统一管理,实现信息的最大化利用;在大学校园里,教学楼?学生宿舍与计算中心等部门中独立的内部局域网,也需要组建在一起,可以方便学生和教师接入校园网和Internet;等等?这些需要连接各个局域网,都可以采用无线分布系统技术来实现,当出现距离过远,信号较弱,中间有障碍物阻挡的时候,我们就需要应用无线分布系统中的无线中继模式来连接组建网络?

无线组网控制篇3

物联网的发展在现代家居中越来越智能化。所谓智能家居[1]是指利用微处理电子技术来集成或控制家中的电子电器产品或系统,例如照明灯、咖啡炉、电脑设备、保全系统、暖气及冷气系统、照明系统、视讯及音响系统等。但在智能家居中,开发的产品主要使用有线连接。如果在智能家居中使用无线接口,可以快速在现有家居中安装和投入使用,同时也方便维护和容易进入到普通家庭用户中。根据目前市场上的多种无线传输的技术方案,蓝牙技术日趋成熟,拥有良好的性价比和众多可供选择的解决方案,非常适合智能家居系统中的要求。本文所选主芯片LPC1768拥有丰富的片上外设,完全满足于现代智能家居的需要。从成本和性能上考虑,加上LCD显示、键盘和无线蓝牙模块的设计比较适合于快速、低成本智能家居安装和使用。

1 总体设计

如图 1所示,智能家居控制系统是以LPC1768微处理器为中心,这样,蓝牙无线模块采集的家庭信息经过处理后便通过蓝牙传输到微处理器芯 LPC1768上,处理数据后将家居环境信息直接输出到 LCD显示。同时,该智能家居控制系统带有GSM无线通讯模块,用户可以通过远程手机终端查询家居信息和控制家电等终端,异常的情况下能将信息发送到预先设置号码的手机卡上,能实现用户对于家居系统实现远程的检测与控制[2]。

家居各个功能模块主要有嵌入蓝牙模块与主芯片LPC1768的蓝牙模块通信,各个模块可以大致设置为以下几个方面:

1)家庭温、湿度、煤气监控。LPC1768定时通过蓝牙模块检测室内温度与湿度、煤气,通过设定阈值予以比较,以控制空调、暖气、加湿器、通风的开关,当超过阈值后通过GSM模块给用户发送警告信息,同时,用户也可以通过手机向中央控制器发送短信,查询和控制实时环境参数。

2)安防与窗帘等自动化系统。在门禁和窗户安装安防系统和窗帘控制系统,当发生警报时候通过GSM模块发警报信息到用户手机终端,同时可以通过手机控制窗帘开关。

3)智能化家电。其主要功能是检测电器的运行状态,首先通过电器所在的蓝牙模块与LPC1768控制中心的蓝牙模块交互通信,再通过 GSM通信模块与用户手机进行信息交互,接收中心控制器的蓝牙控制信号,以实现对家用电器的无线启、停控制。

2 硬件设计

2.1CPU简介

LPC1700 系列 Cortex—M3 微控制器用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用。它可提供系统增强型特性,例如,现代化调试特性和支持更高级别的块集成。LPC1700系列Cortex—M3 微控制器的操作频率可达100 MHz。ARM Cortex—M3 CPU具有3级流水线和哈佛结构。LPC1700 系列Cortex-M3 微控制器的外设组件包含高达 512 KB 的 Flash 存储器、64KB的数据存储器、4个UART、2个SSP控制器、SPI接口、3个I2C 接口、2输入和2输出的I2S接口、电机控制PWM、4个通用定时器等多达70个的通用I/O管脚[3]。

2.2LCD显示模块

LCD与LPC1768的接口如图2所示。带中文字库的128X64是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式,内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块;其显示分辨率为128×64,内置8 192个16×16点汉字,和128个16×8点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令,可构成全中文人机交互图形界面。LCD采用了串行接口电路图如图2所示。

2.3GSM模块

2.3.1 M23 GSM/GPRS模块

BENQ公司的M22/M23模块是目前市场上的主流GSM/GPRS模块之一。它可以应用于GSM短信息通信以及语音通信,利用短信息进行实时性要求不高,数据量不大的数据通信。M23还可以用于实时性要求较高,数据量相对较大,传输速度相对较快的数据通信领域[4]。M23主要由GSM基带控制器、射频模块、供电模块(VBAT)、闪存、ZIF连接器、音频、天线接口、常用接口等部分组成。该模块具有短消息服务、语音通话、数据传等功能,对外可提供天线接口、模拟音频接口、异步串接口、SIM卡接口等,给用户设计带来很大的方便。

M23模块配备了UART/RS—232接口,通过串口可以与LPC1768控制核心进行通信,在通讯的波特率上,M23是一个自适应的波特率,即M23支持从1 200 b/s到115 200 b/s的任何一个标称的波特率,而不必去另外用AT指令去设置波特率。当M23模块和MCU通信时,只需要将模块的RXD、TXD与MCU的RXD、TXD交叉相连就可以了。在这里,使用了串口0和GSM模块通信,串口接口的电路图如图3所示。

2.3.2 常用的AT指令

SMS短消息的编码方式主要有Block Mode、TextMode和PDU Mode三种模式。其中TextMode是纯文本方式,Text模式的短信息发送和接收比较简单,只能发送ASCII码信息,如不需要传中文则最好采用Text模式发送和接收短信息。这种模式对于智能家居远程控制而言已经足够。

GMS模块的通信全部采用Al+XXX的格式完成。与SMS相关的主要AT指令[5]如表1所示。

2.4蓝牙无线收发模块

该控制系统使用了蓝牙通信模块BF10—S。BF10—S具有高灵敏性接收,低成本,体积小巧,低功耗的优点,完全兼容蓝牙2.0规范Uart接口的蓝牙模块,同时支持1 200 bps—2 764 800 bps等多种波特率支持SPP协议最高可支持3M调制模式、外围IO口通信、内建8M Flash。主模式的蓝牙模块接口如图4所示。蓝牙模块通过Uart接口与LPC1768通信,由于蓝牙模块使用的是3.3V供电,故需要使用到逻辑电平转换。

主蓝牙模块与LPC1768接口,BF10—S模块可以通过PIO0引脚设置主从模式,LPC1768控制的蓝牙模块设置为主模式,其他的蓝牙模块都设置为从模式。

2.5远端家居传感器设计

智能家居远端的传感器是通过从蓝牙模块与主控制中心的主蓝牙模块实现通信的。首先把远端的蓝牙模块设置在从模式状态,即模块中PIO0引脚直接接地。远端蓝牙模块需要通过MCU控制,文中采用了C51系列单片机。当主模块读取室内温度时,在远端可通过C51系列芯片控制从蓝牙模块,其接口如图5所示。当C51的P0.1引脚变高电平时,表明该从蓝牙模块已经连接上主蓝牙模块,此时C51将控制从蓝牙模块向主蓝牙模块发送数据。例如,温度传感器DS18B20,这是一款单线数字温度传感器。C51系列芯片通过单线接口进行通信,读取实时温度数值,通过蓝牙模块无线传输到主控芯片,这样用户就可以实时监控室内的温度。其他的智能家居模块,例如湿度、煤气、光照度等传感器设计原理与温度传感器设计大致相同。

3 软件设计

本系统设计的重点在于LPC1768的编程。通过向M23写入不同的AT指令,能完成多种功能,如读取SIM卡上电话号码、发送SMS消息、接收SMS消息等。系统监测家居环境信息和读取了M23接收的信息后再进行信息分析处理,提取信息后判断执行,并将操作信息通过M23模块发送到拥护手机。在蓝牙通信模块中,LPC1768不断通过主蓝牙与从蓝牙建立连接通信,并通过无线端完成主芯片的读写操作。

3.1其主程序流程如图6所示。

3.2LCD采用了串行接口

初始化和发送程序如下:

3.3M23 GSM/GPRS模块的串口

初始化和发送程序如下。

3.4温度传感器程序

3.5调试结果

程序下载到目标开发板上进行测试,通过手机终端发送预先定义好的命令到目标板GSM模块上,目标板上LCD正常显示命令,并且手机终端收到正常数据。该项目对任何具备发送与接收短信功能的手机都适用。测试表明蓝牙模块和GSM模块工作正常,达到预期目的。

4 结论

蓝牙模块接入无线智能家居控制模块系统,主要由四部分组成: CPU、 LCD显示控制模块、GSM信息通信模块、蓝牙通信模块。在测试阶段,主要难点在于不断测试蓝牙模块与主机建立连接,交互数据和断开连接。提出的蓝牙技术与GSM智能家居控制结合,设计无线连接家居各个家用模块,使用和安装都非常方便、容易,同时安装成本较低。有利于推广到广大家庭智能家居使用。

摘要：介绍了智能家居控制模块的硬件系统控制原理,以及相关的软件程序。在该系统中,以LPC1768为中央处理单元,结合蓝牙通信模块组网实现对整个家居系统控制。配合LCD显示控制和GSM移动通信模块,实现家居系统的现场及远程控制。通过对系统进行调试,结果表明能够实现任意手机终端远程GSM通信,在各个蓝牙模块协作下,实现了远程控制智能家居。

关键词：物联网,智能家居,蓝牙技术,GSM模块

参考文献

[1]中国智能家居网.http://www.smarthomecn.com,2012

[2]余为清,熊国良,刘举平.智能家用远程控制仪的设计与实现.单片机开发与应用,2008;24(3):128—129

[3]周立功,王祖麟,陈明计,等.ARM嵌入式系统基础教材(第二版).北京:北京航空航天大学出版社,2008

[4]魏芬.GPRS模块M23在无线数据传输方面的应用设计.工业控制计算机,2009;22(5):5—6

无线组网控制篇4

无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)[1]是由分部在监测区域内的各种大量集成化微型传感器节点组成,通过无线多跳通信方式形成的一种自组织网络系统,协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中的兴趣对象信息,最后发送给基站和控制中心进行处理[2]。无线传感器网络应根据不同的应用为前提,不同的应用条件对应不同的网络拓扑结构和算法。无线传感器网络应用的关键是资源有限,并且节点可能因为意外破坏造成失效[3],而且最大化地延长网络生命周期一直是设计无线传感器网络路由算法的关键[4][5]。

本文提出了一种能量有效集中控制的分簇算法EEDC(energy-efficient distributed clustering hierarchy),根据林区特殊环境设计的可自适应,高效利用能源,均衡网络平均能量,有效延长网络生命周期。

2 分簇算法的比较研究

无线传感器网络的路由协议根据网络拓扑结构可为平面路由协议和分簇路由协议。在大范围的网络中,平面路由协议健壮性不好。分簇路由协议则可以把大量的节点分级,实现将大区域转化为小范围区域逐级进行数据传输,一旦某些节点失效,不会影响到整个网络。EEDC算法就在分簇路由协议[6]的基础上进行研究。

2.1 LEACH算法

LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy)[4]算法是一种自适应分簇拓扑算法,该算法的提出较早,是较为完整的传感器网络分簇路由协议,为后来分簇路由协议的研究奠定了基础。LEACH算法的思想是把网络中的节点组织成簇,每个簇内选举出一个簇头节点,其他节点将自己的数据发送给所在簇内的簇头节点,由簇头节点进行数据融合减少冗余数据,最后所有的簇头节点再将融合后的数据发送给汇聚节点。LEACH算法执行过程是周期性的,每轮循环分为簇建立阶段和稳定的数据通信阶段。在簇建立阶段,每个节点产生一个0-1之间的随机数,如果这个随机数小于阈值T(n),则该节点当选为簇头节点,T(n)也就是剩余节点当选簇头的概率。当选的簇头节点向外发送簇头广播信号,非簇头节点根据与哪个簇头的距离较近来决定加入到哪个簇,并发送加入请求。

在数据通信阶段,簇内节点按照TDMA时隙表把数据发送给簇头,簇头进行数据融合并把结果发送给汇聚节点。每隔一定时间间隔,整个网络重新进入到新一轮的组网。由于簇头需要完成数据融合、与汇聚节点通信等工作,所以能量消耗大。LEACH算法能够保证各节点等概率地担任簇头,尽可能将能耗均匀分配到各个节点上,来延长整个网络的寿命[6],使得网络中的节点相对均衡地消耗能量。

但由于节点是取随机值,因此通过上式实际得到的簇头个数可能与理论上最优的簇头个数不相等,只是近似最优。图1表示了两轮循环的簇头和簇内节点分布情况。

从图中可以看出,LEACH协议虽然是一个完全分布式的无线传感器网络协议,但由于簇头选举的随机性,簇头节点的分布完全随机,第一轮时,簇头节点比较接近簇的中心,但到了第11轮是,簇头节点集中于簇的边缘,而且簇内成员个数分布不均衡,没有考虑簇头节点的地理位置带来的缺陷,一旦所选簇头节点过于集中,使某一区域节点过早死亡,造成网络盲区,甚至使得网络无法通信造成瘫痪。另外簇头个数也只能近似等于最优值,不可能与最优值毫无偏差,这就造成了性能指标的下降。

2.2 LEACH-C算法

在LEACH的基础上,提出了一种基站集中控制的路由协议LEACH-C(LEACH-centralized)[7],它包括集中式分簇和与LEACH协议相同的稳定通信阶段。在簇建立阶段,每个节点将自己的地理位置和当前能量值发送给基站,基站计算节点平均能量,低于平均能量的节点不能成为簇头,之后利用模拟退火算法[8]建立最优簇,并选出簇头。基站向所有节点广播簇头节点的ID,如果收到的簇头ID与自己的ID相符,这该节点成为簇头,非簇头节点根据自己簇内的TDMA时隙发送数据,之后进入“休眠”状态,一直到下一次数据传输。LEACH-C算法的通信阶段与LEACH算法的相同。

LEACH-C算法在基站计算最优簇头,实际上就是用模拟退火算法解决NP难问题,模拟退火只能用部分最优解来代替全局最优解,最终结果与迭代次数有关,次数越多,结果越接近最优。

与LEACH协议比较,LEACH-C算法能选举最优的簇头个数,并且选取簇内最优的簇头,因此,整个网络的性能较好。但由于LEACH-C算法是有基站来集中控制的,如果某个节点不能传输正确的自身信息到达基站,就使得整个选举过程存在误差。

3 能量有效集中控制的分簇算法EEDC

从前面的研究结果来看,LEACH算法和LEACH-C算法都有各自的优点和不足,如今的无线传感器网络组网算法还停在多种角度的研究阶段,不同的应用环境对应不同的算法,所以没有一种方法可以达到一劳永逸的效果。因此,我们以LEACH算法为基础,取其设计思想的精华之处,设计出适合某种应用条件的新的算法供日后研究。

3.1 EEDC算法介绍

新的组网算法设计原则:降低能耗、提高无线传感器网络的生命周期。

以LEACH算法为基础进行改进,具体思想如下:

(1)由于节点数目众多,为了适合大规模的网络,在首轮初始化时,与LEACH的方法相同,假设所有节点能量相等。

(2)采用拓扑发现机制,所有簇头节点作为骨干节点向汇聚节点发送初始所有节点剩余能量和位置(两点间距离),从基站开始遍历簇头,寻找最短路径。

(3)簇内节点实时监测数据,当数据大于发射器门限值(发送时隙周期未到)时发送数据。

(4)下一轮选举,基站计算全网平均剩余能量,自身剩余能量高于平均能量的节点有资格成为下一轮簇头,标记为QCH,QCH节点中离上一轮簇头节点最近的成为新一轮簇头。

(5)由于簇头失效未收到汇聚节点的全网平均剩余能量值的簇,离上一轮簇头节点最近的节点当选下一轮簇头。

其中需要几点前提条件:

(1)初始时,所有节点能量相等。

(2)定位算法若不能提供所有节点精确位置,则需要两点间的距离值。

(3)发送器根据以往的气象因子设计门限值。

首先,新算法是在LEACH算法基础之上进行的优化,从图1我们可以看到,LEACH算法在最初阶段的分簇情况比较好,簇头节点比较靠近簇内的中心,这是在假设所有节点初始能量相同的情况下,因为这种情况较易控制,新算法也在此假设基础上提出。

3.2 算法描述

新算法同LEACH算法一样分为两个阶段,簇建立阶段和数据通信阶段。

(1)初始时与LEACH算法一样,我们把这个阶段称作第0轮。每个节点产生一个0-1之间的随机数,如果这个随机数小于阈值T(n),则该节点当选为簇头节点。T(n)的计算公式为:

其中,P是每轮簇头节点在所有节点中所占的百分比(大约为总节点数的4%-5%左右),r为当前选举轮数,rmod(1/P)代表这一轮循环中当选过簇头的节点个数,G是这一轮循环中未当选过簇头节点的集合。

(2)簇头选举好之后向所有节点广播簇头信息。非簇头节点决定加入哪个簇,这个时候节点要根据信号强弱来决定和簇头与自己的距离两个条件来决定加入哪个簇,如果距离相等的情况,在根据信号的强弱来决定。当非簇头节点决定好加入哪个簇后向对应簇头节点发送加入请求,簇头节点接收到簇内成员节点的数据M=(Ep,P,ID),其中Ep为节点剩余能量,P为位置信息。簇头节点收到消息之后设定一个时隙表发送给成员节点,根据具体应用需要,时隙表的周期比LEACH协议长很多。首轮簇形成。

(3)簇建立好之后,非簇头节点向簇头发送监测数据,和自己当前的剩余能量值,簇头节点收到监测数据后进行数据融合,并将收到的簇内节点的剩余能量值累加并记录收到的个数,最后加上自己剩余能量,把监测数据和簇内剩余能量总和一起发送给汇聚节点,这个时候所有的簇头节点都向汇聚节点发送数据,在无线通信过程中,能量的消耗E与通信距离的关系为E=kdn,2≤n≤4,其中E表示能耗,k为系数常量,d是通信距离,n的值与很多因素有关,如果传感器节点贴近地面,障碍物较多干扰大,n值就越接近4。因此,距离汇聚节点远的簇头消耗能量较多,所以尽量减少远距离的簇头与汇聚节点的通信,就要采用簇头多跳的方式向汇聚节点传送数据。簇头节点和基站形成一个有向路径,基站是起始点,路径上的簇头节点称为“骨干节点”,从基站开始遍历簇头节点,寻找一条最短路径称为“骨干路径”,簇头融合后的数据就沿着这条“骨干路径”逐跳的发送给基站。基站将这些数据分为两部分,一部分是监测数据交给后台处理,另一部分是所有节点的剩余能量情况,基站利用收到的所有节点的剩余能量累加和和节点个数,计算出网络平均剩余能量值作为下一轮的新阈值,按照最短路径发送给各簇头,簇头节点再发送给簇内成员节点,然后进入到稳定的通信阶段。传感器节点具有实时监测的功能,为了达到节能的效果,在节点的设计上,我们采用实时监测,事件发送的方法,即在节点的发送器上设定一个门限值,节点在正常的发送周期里,如果采集到的数据没有超过这个门限值,则按周期发送,一旦在周期内,突然有较大的数据产生,则周期未完也要发送数据,这样可以延长数据发送的时隙周期,节省能耗。经过一段时间,进入到下一轮。这里还有另外一种情况,就是在簇头与基站通信的时候,如果发生簇头节点突然失效,使得簇头无法将数据发送给基站,或者基站无法将新阈值发送给簇头的时候,该失效簇头所在的簇叫做失效簇,失效簇在下一轮簇头选举的时候,选择与失效簇头最近的节点作为下一轮的簇头节点,因为该节点与簇头的距离较近,根据无线信号通信的能量消耗公式,能耗与距离有关,所以距离簇头较近的节点能量消耗最小,当然也不排除其他耗能的情况。

(4)新一轮簇头选举时,每个节点根据自己自身的剩余能量与新阈值ET(n)比较,剩余能量高于ET(n)的节点再与上一轮簇头的距离进行比较,距离近的节点当选本轮簇头。选举好簇头之后,进入到稳定的通信阶段,经过一定时间间隔,循环(2)的步骤形成簇。

3.3 新算法的工作过程如下

step.1初始时,节点产生一个0-1的随机数,如果随机数小于,则成为簇头节点。

step.2非簇头节点向簇头节点发送自身信息M=(Ep,P,ID),其中Ep为节点剩余能量,P为位置信息。簇头节点收到消息,设定时隙表周期T发送给簇内成员,累加节点剩余能量值Ep,并记录个数。

step.3基站遍历簇头节点,找到最短有向路径,该路径上簇头节点称为“骨干节点”,该路径称为“骨干路径”,簇头节点根据“骨干路径”转发所有节点情况。

step.4稳定的数据通信阶段。非簇头节点实时采集数据,并与门限值α进行比较,如果数据小于α,则等待时隙周期T到来时发送数据;如果数据大于α,则立即向簇头发送数据。

step.5簇头节点接收到数据之后沿“骨干路径”将监测数据和此时收到各节点的M值发送给基站。

step.6基站处理监测数据,根据收到的所有节点的M值,计算全网平均能量,将ET(n)值沿原路经返回给各簇头节点,簇头节点将ET(n)值发送给簇内节点。时间到,进行下一轮簇头选举。

step.7如果节点接收到ET(n)值,将自己的剩余能量值和ET(n)进行比较,如果自己的剩余能量值大于ET(n),则设置为QCH。所有的QCH中与上一轮簇头最近的节点成为新一轮的CH,并建立簇。转到step9。

step.8如果节点没有收到ET(n)值,则与上一轮簇头距离最近的节点成为CH。转到step9。

step.9簇建立之后进行稳定的数据通信。每隔一定时间进行新的簇头选举,循环step2-step9。

3.4 新算法的优点

我们看到,新算法在首轮建立簇的时候借鉴了LEACH算法的选簇方法,在初始时,公式中的r为0,所以T(n)=P,也就是簇头所占的百分比,根据前面可知,期望的簇头个数在实际的算法里无法达到最优值,但我们在最初的时候可以设置这个期望的簇头个数,而且每轮选举时都选举离上一轮簇头最近的节点作为下一轮的簇头,这样就可以保证每轮的簇头个数都是这个期望值,而且利用平均剩余能量作为选举簇头的标准,延长了网络的生命周期,避免了随机性造成的簇头不是最优的而是网络性能下降的问题,并且适用于大规模的网络中。

新算法还借鉴了LEACH-C算法集中控制的优点,利用基站的特殊性,但不完全受基站的控制,避免了由于无法与基站通信造成的网络部分失效问题,而且与基站建立最小有向路径,多跳的通信方式,减少的簇头节点的能耗,达到全网的能量平衡。同时新算法是一种事件驱动算法,节点实时监测,在有监测数据大于门限值时发送数据。

新算法本身具有自适应机制,采用小范围自治选举簇头的方法,解决了通信盲区无法完成分簇的问题。

4 算法的性能分析

我们从网络生存时间与存活数量比较关系,节点剩余能量两个方面来比较各算法的性能。图2表示的是LEACH算法、LEACH-C算法和EEDC算法的活动节点比较图。从图中可以看出,LEACH-C算法的第一个死亡节点出现时间比较早,但图像的总体斜率较小,说明死亡节点出现的较慢,即网络在工作时活动节点个数不会突然下降。相比较起来,LEACH算法前段时间活动,节点下降率比较低,但到后半段,活动节点个数下降比较快,造成网络快速失效[9]。EEDC算法总体比前两种算法的斜率小,并且网络存活时间较长,性能优于前两种算法。

再从网络内所有节点的剩余能量总和来比较,如图3。LEACH-C算法能量消耗较快,存活时间较短。LEACH稍优于LEACH-C算法。EEDC算法总体变化缓慢,能量消耗较均匀,网络工作时间比前两者长。

E E D C算法从总体性能上比较优于L E A C H算法和LEACH-C算法,采用集中式的控制方法,保证了簇头的分布均衡,比较好的平衡全网负载,算法也考虑到了网络空洞的问题,有效的解决了节点失效问题。但算法还存在很多问题,如算法过程较复杂,会消耗过多能量,为了解决空洞问题,节点必须保存上一轮的工作状态数据,也会消耗能量。因此,没有一种算法可以一劳永逸,用在任何一种实际应用场景中,我们所做的工作也是为了可以更好的设计出优化的算法来进行研究的。

5 结束语

本文通过研究经典分簇算法LEACH和它的衍生算法LEACH-C,分析各自的优缺点,找到适合在林场实时监测气象因子所需的网络模型与应用条件,设计出可以平衡网络负载,权衡簇内能量,并有效解决网络盲区的问题,使得分簇式无线传感器网络组网算法更适合实际应用要求。

但本算法也只作为今后的研究奠定基础,还存在很多缺陷有待完善。算法在编码实施部分较LEACH复杂,会产生不必要的能源浪费。组网算法一直是无线传感器网络比较热门的研究对象,还存在很大的发展空间,希望本文可以为此做出贡献。

摘要：为了实时监测森林气象因子,查找火灾隐患,将无线传感器网络更有效地应用到实际领域中,本文提出了一种可以有效延长网络生命周期,自组织成簇,自适应变化的网络拓扑结构的能量有效集中控制分簇算法EEDC(energy-efficient distributed clustering hierarchy)。该算法高效利用有限能源,均衡全网能量,使负载平衡,防止节点失效。

关键词：无限传感器网络,网络生命周期,LEACH算法

参考文献

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[2]任丰原,黄海宁,林闯.无线传感器网络[J].软件学报,2003,14(7):1289-1291.

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[7]HEINZELMAN W B,CHANDRAKASAN A P,BALAKRISHNAM H.An Application-Specific Protocol Archi-tecture for Wireless Microsensor Network[J].IEEE Transactions on Wireless Communications,2002,I(4):660-670.

[8]T.MURATA and H.ISHIBUCHI,Performance evaluation of genetic algorithms for flowshop scheduling problems[C].Proc.1^st IEEE Conf.Evolutionary Computation,1994(2):812-817.

无线局域网组网技术篇5

无线局域网的主流技术有三种:蓝牙、红外线与扩展频谱。其中红外线和扩展频谱技术被国际电工无线委员会IEEE选为无线局域网的标准, 称为IEEE802.11。它定义了三种物理介质:

⑴数据传输速率最大为8Mbps, 波长在850~950mm之间的红外线。

⑵运行在2.4GHz日ISM (工业、科学和医学) 频带上的直接序列扩展频谱DSSS微波, 最大传输速率为2Mbps。

⑶运行在2.4GHz日ISM (工业、科学和医学) 频带上的频率跳动扩展频谱FHSS微波, 最大传输速率为2Mbps。

2006年1月, IEEE在美国通过802.11n标准的草案, 新的802.11n标准, 可以提供更高的连接速度, 理论传输速度达到100Mbps, 峰值速度达到140Mbps, 并且未来会提升到600Mbps。

2 无线组网设备

2.1 无线网卡

无线网卡是无线局域网中最基本的硬件设备, 也是用户计算机进行网络连接必不可少的设备。无线网卡主要有四种类型, 即迅驰笔记本电脑内建的无线网卡、笔记本使用的PCMCIA无线网卡、台式机专用的PCI无线网卡和笔记本与台式电脑都可以使用的USB无线网卡。目前大部分中、高档笔记本电脑自带无线网卡, 无需再添加外部无线网卡。

2.2 无线接入点

无线接入点 (Wireless Network Access Point) 简称无线AP, 其功能类似于有线网络中的集线器。目前无线AP产品的功能都得到了扩展, 许多产品都能实现无线网桥或无线路由器的功能。

无线AP的作用主要有两个:一是作为无线局域网的中心点, 供其它装有无线网卡的计算机通过它接入该无线局域网;二是通过对有线局域网络提供长距离无线连接, 或为小型无线局域网提供长距离有线连接, 从而达到延伸网络范围的目的。

3 无线局域网的结构

3.1 无线局域网的拓扑结构

3.1.1 网桥连接型

这种结构用于将两个独立的局域网互联。不同的局域网互联时, 由于物理上的原因, 如果采取有线连接方式不方便, 则可利用无线网桥的方式实现两者的点对点连接。无线网桥不仅提供两者之间的物理与数据链路层的连接, 还为两个网的用户提供较高层的路由于协议转换。

3.1.2 Hub接入型

利用无线Hub组建星型结构的无线局域网, 具有与有线Hub组网方式相类似的优点。在该结构基础上的无线局域网, 可采用类似于交换型以太网的工作方式, 但要求无线Hub具有简单的网内交换功能。

3.1.3 无中心结构

无中心结构要求网中任意两个终端用户均可直接通信, 通过无线网卡组成一个无中心点的对等网。

3.2 无线网络解决方案

3.2.1 基站模式

基站 (Infrastructure) 模式使用Hub接入型结构, 通过多块无线网卡及一台无线AP, 实现无线网内部及无线网与有线网之间的互联。本方案适合一般的无线办公网络。对于家庭或无线办公之中的带宽共享应用来说, 这种方式组网成本会相应提高, 但网络安全性会相对更好。

3.2.2 点对点模式

点对点 (Ad-Hoc) 模式使用无中心结构, 通过多台装有无线网卡的台式机或笔记本电脑自成网络。不使用无线AP组成一种临时性的松散的网络组织方式, 实现点对点与点对多点连接。需要注意的是, 采用这种方式的无线网将不能连接到外部网络。

4 无线局域网组网技术

4.1 组建无线对等网

组建无线对等网采用无中心结构, 在需要联网的计算机安装无线网卡后, 即可设置网络选项, 然后直接将两台或者多台计算机连接成无线网络, 从而实现资源共享。

由于无线对等网没有使用无线AP, 信号的强弱将会直接影响到文件传输速度, 因此组建对等无线网时, 各计算机之间的距离和摆放位置应调整好。

4.2 用无线AP组网

通过无线网卡组建无线网络有一个缺点, 就是不能与现有的有线网络连接和共享Internet。如果在这种无线网络中添加一个无线AP, 上述问题自然就可以得到解决。

目前, 国内的许多大中城市都在推广无线移动上网服务, 如在城市的部分场所已经建成无线网络, 人们只要在自己的笔记本电脑上插入一块PCMCIA无线网卡, 即可上网查阅信息及收发邮件。这一应用实际上就是依靠无线AP的无线Hub功能实现的, 当然这也仅仅是无线AP应用的一个方面。

现在也有许多单位和公司都组建了有线局域网, 并且多数都接入了Internet, 但是在会议室往往预留的RJ-45以太网接口不够, 这时就可在会议室建立无线网络来拓展有线网络。在会议室安装一个无线AP, 进行配置使其正常工作, 然后利用其无线HUB功能, 将会议室中与会者的笔记本电脑连接到公司的有线网络中, 从而实现无线网络与有线网络的资源共享和Internet共享。

参考文献

[1]赵家俊, 局域网组建与管理教程, 清华大学出版社, 2011

[2]姜波, 计算机网络基础与局域网构建, 高等教育出版社, 2009

无线组网控制篇6

同频双向无线数字传输技术(TDD)是当今通信领域中新兴的通信技术,融合了射频收发单元阵列、LDMOSFET匹配、OFDM调制解调、误码纠错、深度交织、TDD工作模式等多项国际先进技术,并结合数字差值补偿、图像压缩等多媒体网络传输技术,在非视距、高速移动环境下,利用V/U频段及跨频段无线通信系统来实现视频、语音、数据等宽带多媒体业务的实时、双向同步、一点到多点,点到点和集团分组的灵活组网传播。由于它在节约有限的频率资源、传输高数据量信息和智能型组网运行等方面都凸显了极大的优势,代表了当今无线数字传输技术领域的主流发展和应用趋势。

同频双向无线数字传输技术的工作原理是采用中心机与远端机对等结构,使同频时分双工下的数字软件无线电无中心网络系统完成基于窄带宽无线电资源下的宽带高速多媒体通讯信息传输,由于系统基于OFDM构建,解决了在移动当中的通讯稳定性问题。基于同频双向无线数字传输技术建设的网络机动性强,具备IP网络对外扩展快速复用功能,扩展数据加密功能,超强的环境通讯电波绕射能力,保证了超短波频段多种环境中图像语音同步不失真。该技术相对其他制式占用无线电资源带宽较窄,多机可用相同的频率及带宽进行多点间的网络模式通讯,在相同地域的环境中允许多套相同的产品在一定程度上公用频率资源进行独立组的通讯,稳定性强,可靠性高。

同频双向无线数字传输系统的特点在于将发送的数据通过串并变换,降低速率,增大码元周期,削弱多径干扰的影响;通过正交技术,使各子载波上的频谱相互重叠,频谱利用率高,对均衡器要求低;而且每个子载频可以自适应传输介质上通信特性及变化,具备高速数据传输能力和抗窄带干扰的能力。该系统的优势在于通过时分复用技术多用户双向传输多路图像、数据和语音,与IP技术结合数据传输率高,频带分配灵活,抗多径衰落能力、抗码间干扰能力、抗多普勒频移能力,抗衰落性能、高速移动性能,保证视频传输在复杂环境中的穿透力。

目前国内市场已有FM脉冲调制的同频双工通信机,可用于远距离双向通话,但仅相当于高级无线对讲机的功能。有些厂家研制出了适用于车、船、飞机固定点的CwnVideo1200系列无线图像传输设备,配合全向天线,可远距离传输高清晰图像,也可用作远距离图像中继,但仅有两路音频通道和单工状态下的RS-232数据通道。以上两类产品均无法同时实现音、视频和数据的双向高速传输。同频双向无线数字传输技术具备同频双工多终端复用和实时双向高清影音传输功能,以及远距离下的非视距通讯和无中心自动组网的网状网建设能力,解决了在有限无线电资源共享,大信息传递的矛盾壁垒和路由无线智能交换技术的难题。

同频双向无线数字传输技术在数字化多媒体传输、数字网络载波变换调制器、视频服务器、变频器、环路器、超线性功率放大器、限幅低噪声放大器、时分双工切换开关和时分双工旁路开关制造方面技术先进,加上配套的生产工艺,生产出品质优良的同频双向无线数字多媒体传输设备。现有成型的产品主要包括:无线数字语音、视频、数据传输系统设备,无线数字现场转播车,无线数字电视设备。这些设备不但可担负城市综合治理、社会应急机制建设、新闻采访、交通事故处置、消防执勤、远程医疗监护、自然灾害现场监控等机动危险重要任务的远程现场多媒体信息实时、动态传输调度指挥的重要任务,还可在恶劣的地理条件、危险的环境及大批人员不能到达的场所,以车载、机载或背负的形式随人员或移动物体到达现场并实时传输双向图像、语音和以太网IP协议数据,机动灵活,安装运输方便。

此次评审会的评审团主要由来中国工程院、国家广电总局等专业机构的15名资深专家组成,他们对于同频双向无线组网技术的评定是以翔实的研制报告和大量的监测数据做支撑的,对包括工作频率、发射功率、数据传输速率、供电方式在内的所有技术指标进行了全面审核。

评审会专家组一致认为由浙江圣蛛通信科技有限公司开发的无线数字组网技术符合我国数字无线通讯技术发展的方向,具有广阔的应用前景。事实上,圣蛛“无线数字视频、语音、数据多路传输系统”和“无线数字现场转播装置”等技术,已获得了国家发明专利,并通过了实验室样机研发和中试阶段,在广电、公安、环保等十七个行业中广泛使用,产品的稳定性、实用性和先进性得到充分的肯定。2010年10月28日,该技术通过了由安徽省信息产业厅、科技厅、中国科学院、中国科技大学、安徽大学和东南大学国家重点通信工程实验室等专家组成的产业化评审,与会专家一致认为该项目技术难度大,起点高,应用面广,型号齐全,符合国家产业化政策,满足广播电视、公安消防、环保疾控等行业市场需求,建议圣蛛科技尽快将其产业化。此次由中国新闻技术工作者联合会主办的“同频双向无线组网”技术评审会将掀开圣蛛科技产业化的一个序幕,推动同频双向无线数字组网技术的商用和民用进入一个新阶段。

评审会专家组认为该技术拥有多类接口,可用于广电网、互联网和专用网络,其双向传输特性符合我国“十二五”信息服务公共体系的建设思路,是我国信息产业发展的趋势之一。圣蛛无线传输系统不但可以满足广播电视等专业媒体高质量音视频信号的传输需要,也可与因特网和局域网随时联通,能广泛运用于公安、交通、环保、人防、疾控中心、医疗卫生、教育、保险等行业用户和移动电视、因特网、手机等多个新兴媒体。

在广电行业,湖南电视台卫视新闻中心、娱乐频道、湘电影频道、长沙电视台政法频道、女性频道、湖南教育电视台、江苏广播电视台少儿频道、黄山电视台,以及滁州广播电视局、株洲广播电视局、醴陵广播电视局和湖南人民广播电台、安徽人民广播电台等单位,经过试用后都明确表示有使用意向。2006年11月10日,圣蛛科技参与了第十届中国黄山国际旅游节《同一首歌走进黄山》大型歌会的全程直播,获得了用户的高度评价,用户认为:“圣蛛无线数字电视现场转播车使用便捷,传输系统全向发射接收,连通迅速,抗干扰和绕射能力强,视频信号清晰、连贯、同步、无中断,音频信号同步、无失真,设备安全性好,特别适合于市、县级电视台进行现场直播。”

圣蛛无线产品在互联网行业的运用主要表现在网络直播室、场外互动和直播户外节目三方面。2006年9月圣蛛科技应湖南省广电局金鹰网站的邀请,配合湖南卫视对2006年超级女声决赛之夜进行网络直播。此次直播包括歌迷入场、演播厅决赛、媒体答谢会和前三甲媒体见面会,转播时长长达8小时,转播地点跨越户外、演播厅和酒店,网络点击突破8000万。圣蛛的无中断的杰出服务,为2006年超女活动划上了圆满的句号。圣蛛无线产品凭借其杰出的移动性和“手提袋中的移动直播室”的准确市场定位,吸引了很多大型网站的目光,目前与中安在线、腾讯、TOM、新华网、南方新闻网、红网等网站的合作正在进行中。在和互联网站进行各种形式合作的同时,圣蛛也在联合相关资源方组织打造“圣蛛中国实时视频网”,力争在两年内建成为领军中国的实时视频门户网站。

评审专家组认为,在自然灾害,城市应急等方面,该技术可建立即时、高效、移动的应急通讯平台,提供高标准要求的信息服务。当今多数生产无线通讯传输设备的厂家采用的传输技术多为微波传输、数字电台、GPRS、CDMA、无线网和卫星等,以上技术在实时移动传输领域或多或少地存在着一些缺陷,这些缺陷主要表现在:无法实现高速移动实时传输高品质的多媒体数据,以及使用便捷、性价比等方面不能做到尽如人意,特别是随着社会的发展,科技的进步,城市应急联动系统所涉及的机构,包括公安、武警、消防、环保、疾控等相关单位,以及三网融合等方面对实时移动无线数字传输需求日益迫切,高速宽带无线数字传输设备及移动图像传输系统成为信息产业最急需的设备之一。经过众多用户的使用和广泛的市场调研,圣蛛无线数字技术的目标市场定位在广播电视、互联网站、城市应急和军事等领域。

圣蛛是最早接触到城市应急系统的公司之一,早在2004年,圣蛛的产品就在合肥市公安局和芜湖市公安局进行了全面的展示,圣蛛应芜湖市局的要求设计的圣蛛移动警务信息支持系统得到了市局领导的好评。2007年7月国务院在北京召开首届全国应急管理工作会议,全国31个省、市成立了省级应急联动指挥中心,未来5年内,全国县级以上城市都要建设城市应急中心。浙江圣蛛通信科技有限公司研发的无线同频双向多媒体传输设备可多台设备使用同一频率,可以组网传输,建立一个无线基站传输网平台为多个应急工作部门提供服务而互不干扰,确保各自的信息安全,这样既节约了频率资源又避免了重复投资,可以解决公用通讯网络数据传输量有限,公用通讯网使用量骤增造成的网络拥堵等问题,将成为城市应急中心的核心系统。

2010年圣蛛公司通过和安徽军工控股集团的深度合作进入军事领域。在时下国家对高精尖军品研发投入大幅提高,军品需求持续增长的背景下,军品业务有望快速增长。圣蛛公司和安徽军工集团合作后,在无人侦查机、战场通讯指挥车等方面有着极大的产品优势,而且军工产品利润率高于一般高科技产品。圣蛛还将和中科院在技术、人才、资金、市场和政策等方面进行深度合作,共同拓展双方产品在气象和环境监测领域的市场份额。

最后评审专家组指出,该技术具有一定的创新性和先进性,应在国内选择合适地区作为示范基地,加快推广应用。在广电行业,圣蛛主要通过设备买卖、招商租赁、实时广告运营合作、农村无线数字电视运营四种方式进行拓展,根据专业机构预测,以上四个领域总体市场规模约在800亿人民币左右,圣蛛公司的在良性发展的前提下,如能占领1%的市场份额,预期产值就高达8亿人民币。未来圣蛛将以设备出资投入和各地市级媒体合作的方式切入到运营领域,预计2-3年后能够形成一定产业规模,并获取丰厚利润。

由浙江圣蛛通信科技有限公司自主研发的同频双向无线组网技术对于三网融合基础能力的建设同样具有重要意义。电信网、互联网和广电网三网融合形成的全数字化网络设施以及它们支持的包括数据、话音和视像在内的所有通信业务已经覆盖了中国的主要大中城市,下一步三网融合将扩大下一代广播电视网试点,加快无线通讯数字化,重点覆盖广大农村和无人地区,同频双向无线数字组网技术为突破这些地区的信息屏障提供了一项技术保障。可以说,同频双向无线数字传输技术增强了三网融合基于核心网、协议网和接入网的基础技术建设能力,将该技术设备组合进数字电视前端,使前端和用户端组成双向传输网,进行无线多媒体双向传输,将催生三网融合产业新的价值链。

浙江圣蛛通信科技有限公司对于同频双线无线组网技术的进一步开发将缩小我国无线数字通信领域与国际领先技术之间的差距,弥补我国三网融合基础能力的不足。而圣蛛系列无线数字产品的上市将有利于开拓数字电视地面广播技术在国内特殊领域的应用,奠定国内地面数字电视在特殊领域应用的技术基础,推动国内地面数字电视技术标准体系的完善和相关产业的发展。

在自然灾害,城市应急等方面,该技术可建立即时、高效、移动的应急通讯平台,提供高标准要求的信息服务。

该技术具有一定的创新性和先进性,应在国内选择合适地区作为示范基地,加快推广应用。

无线组网控制篇7

1 2G/3G组网干扰分析

WCDMA和GSM共站的干扰，主要需要考虑GSM1800基站发射对WCDMA基站接收的干扰。GSM900的频段和WCDMA的频段相差很远，正常工程中要求满足的水平隔离很容易满足GSM900和WCDMA共站的隔离度要求。同样，WCDMA基站发射对GSM1800基站接收的干扰，由于频段的间隔较大，隔离度要求并不高，正常工程的水平隔离也比较容易满足。

从理论上分析，两者存在以下干扰:加性噪声干扰和交调干扰。要解决WCDMA和GSM基站之间干扰常用的方案有两种:

1.1 天线空间隔离

所谓空间隔离度，就是令干扰系统的发射天线与被干扰系统的接收天线保证一定的物理空间距离，使得发射天线的电波经空间衰减后满足到达接收天线口的恶化电平程度。天线空间隔离方法可分为水平、垂直和T型隔离三种。

1.2 加装隔离滤波器

对解决加性噪声干扰和接收机阻塞以及交调干扰都是有效的，隔离的大小取决于各个干扰需要的最大隔离离度：对于加性噪声干扰，可以在发射机端增加滤波器，抑制杂、噪底以及发射交调产物，降低干扰;对于接收机阻塞、交调干扰，可以在被干扰系统端增加滤波器，抑制带外强信号的功率，降低干扰;对于接收机交调干扰，可以通过网络优化，避免三阶交调产物落入有用信号的工作频段。

如果同时采用以上两种方案会达到更好的效果。

2 2G/3G互操作

在利用2G和3G系统间互操作功能来保证转网用户和新增3G用户业务的连续性和可获得性的方案中，从实际的网络建设和维护的角度出发，应遵循以下原则：应尽量避免对现网2G/2.5G的升级;应尽量减少系统间切换发生的次数;应尽量让3G用户享受3G网络的服务;应充分利用2G网络拓展3G覆盖，保护3G用户语音业务的连续性。

在说明2G和3G互操作时，我们主要考虑的是用户迁移策略、漫游策略和切换与重选。

2.1 用户迁移策略

对于网络而言，要实现2G用户向3G用户的平滑转移，就是要完成2G网络用户成为3G用户时仍可保留2G用户网络的电话号码，即号码携带功能，这将涉及到HLR设备的如何建设问题。根据目前各3G设备厂商的功能情况，通过升级2GHLR或者新建3GHLR均可实现号码携带。

2.2 漫游策略

WCDMA系统的漫游从原理上讲与GSM系统一样，双模终端在这两个网络中都可以登记。

2.3 切换与重选

对于2G和3G的网络切换，存在用户终端在空间模式下的网络重选和连接状态下网络切换两种情况。通过选择不同的网络重选方案和网络切换方案，2G和3G网络的互操作方式可有三种策略：第一，仅进行3G到2G的网络重选和切换，不要求支持2G到3G的切换，此方案无需升级2G网络，但是在用户返回3G覆盖区域时，重选3G网络的迟滞时间长，大概6分钟。第二，进行3G和2G之间的网络双向重选，仅进行3G到2G单向切换，此方案要对2G网络进行软件升级，但可能对2G网络的正常运行造成一定的影响。第三，3G和2G网络完全双向重选和切换，从2G到3G的切换，GSMMSC和GSMBSS均需要作较大的升级。此方案主要在2G网络发展到一定规模后，需要在两网之间通过切换来取得负荷的平衡时采用。

3 结语

GSM与WCDMA间的共同组网不但牵涉到以上所谈到的基站共址的可行性、相互之间的干扰、互操作性的问题，还涉及到覆盖策略、容量负荷分担、2G系统改造等诸多问题，我们在归划和实现过程中要依据各复杂的情况，展开进一步的研究和实践，以期在运作3G网络时最大限度的利用2G资源。

摘要：在未来的3G时代, 2G和3G共同组网是移动运营商的基本策略。因此研究2G和3G的共同组网问题成了一个热点。文章以GSM和WCDMA为例浅析了基站共址的可行性分析, 相互干扰和所采取的一些解决措施, 以及相互操作所涉及到几个问题。

关键词：网络,基站,干扰,互操作

参考文献

[1]沈平林, 徐筱等.CDMA与GSM系统间的干扰分析[J].解放军理工大学学报, 2001.

[2]王兆石, 刁兆坤.WCDMA与其他网络的共同规划探讨.电信工程技术与标准化, 2004.

无线自组网网络安全现状研究篇8

无线自组织网是一种新型的移动多跳无线网络, 它不依赖于任何固定的基础设施和管理中心, 而是通过传输范围有限的移动节点间的互相协作和自我组织来保持网络连接和实现数据的传递。无线自组织网络独特的结构, 从而产生下列一些突出的特点, 包括:网络的自组织性、动态的网络拓扑结构、多跳的通信路由、有限的无线通信带宽、有限的节点能源、有限的数据计算、处理能力、网络的分布式特性等[1]。

2 无线自组网安全弱点分析

无线网络的以上特点决定了它具有以下安全弱点, 主要表现在以下5方面[2]:

2.1 无线信道方面:

无线自组织网采用无线信号作为传输媒介, 其信息在空中传播, 任何人都可以接收, 所以容易被对方窃听、干扰。通过分析可能会破获通信频率、调制方式、编码规则、加密方式、报文信息。

2.2 移动节点方面:

因为节点是自主移动的, 不像固定网络节点可以放在安全的房间内, 特别是当无线自组网网络布置于战场时, 其节点本身的安全性是十分脆弱的。节点移动时可能落入敌手而为敌所用, 节点内的密钥、报文格式等信息都会被破获, 敌人掌控的节点或相关设备以正常状态加入网络, 用来获取秘密和破坏网络的正常功能。因此无线自组织网络不仅要防范外部的入侵, 而且要对付内部投降节点的攻击。

2.3 动态的拓扑:

无线自组织网络节点的位置是不固定的, 可随时移动, 造成网络的拓扑不断变化。一条正确的路由可能由于目的节点移动到通信范围之外而不可达, 也可能由于中间转发节点的移动而中断。因此难于区别一条错误路由是因为节点移动造成的, 还是由于虚假路由信息形成的。由于节点的移动性, 某处被识别的恶意节点移动到新的节点, 改变标示后, 它可重新加入网络。另外由于动态的拓扑, 网络没有边界, 防火墙也无法应用。

2.4 安全机制方面:

在传统的公钥密码体制中, 用户采用加密、数字签名、消息认证码等技术来实现信息的机密性、完整性、不可抵赖性等安全服务。然而它需要一个信任的认证中心来提供密钥管理服务。但在无线自组织网络中不允许存在单一的认证中心, 否则不仅单个认证中心的崩溃会导致整个网络无法获得认证, 而且更为严重的是, 被攻破认证中心的私钥可能会泄露给攻击者, 攻击者可以使用私钥来签发错误的证书, 假冒网络中的任意一个移动节点或废除所有合法的证书, 致使网络完全失去了安全性。

2.5 路由协议方面:

路由协议的实现也是一个安全的弱点, 路由这就影响整个网络的性能。更可怕是投降节点和参与到网络中的恶意节点专门广播假路由信息, 或大量散发无用数据包, 从而导致整个网络的崩溃。

3 针对无线自组网的攻击形式

综上所述, 无线自组织网络的攻击可能来自网络外部恶意节点或者网络内部授权节点的攻击。这些攻击可以有如下6种形式:

3.1 窃听:

当一个节点通过无线传输媒介发送消息时, 该节点无线传输范围内任何一个拥有适当无线电收发器的节点都可以对消息解码并获取敏感信息, 且发送节点、接收节点无法探测传输是否被窃听。防止这类攻击, 可在物理层使用定向天线并对发射功率进行控制, 使窃听者监听不到。也可在链路层采用加密方案来保护传输的数据, 这就要求网络具备有效的密钥分发策略以便进行加密的密钥能够分发到网络中的所有节点。

3.2 通信流量分析:

对手发动此类攻击的目标是提取有关通信特征信息, 包括传输的数据量、通信节点的身份以及通信节点的位置等。组织此类攻击可以采用某些路由协议, 加大攻击者获取特性信息的难度。

3.3 拒绝服务攻击:

无线网络很容易遭受拒绝服务攻击, 大量的分发通信覆盖通信频率, 使得合法的通信无法到达接收节点。拒绝服务攻击可能出现在网络物理层、MAC层、网络层、网络应用层。

3.4 位置暴露:

位置暴露攻击会泄露节点的位置信息以及网络的结构信息。通过位置暴露攻击, 攻击着可获得与目标节点的其它节点信息甚至位置信息。

3.5 睡眠攻击:

针对无线自组网网络中网络用户节点的电池电量有限的特性, 此网络中的节点总是在绝对必要的情况下才进行传输以节省电量。睡眠剥夺攻击, 就是恶意节点为了消耗某个节点的电量故意与之不断交互。如不断进行路由询问, 不断转发无用数据包。或通过扰乱路由, 将大量的通信信息路由到该节点。

3.6 路由攻击:

对路由协议或路由表进行攻击。路由攻击主要由以下几种方式[3]:

(1) 黑洞攻击 (2) 欺骗 (3) 篡改路由包 (4) 包丢弃 (5) 自私节点。

4 结束语