无线网络系统（精选12篇）
无线网络系统 篇1
1 Wi-Fi基础
1.1 Wi-Fi
Wi-Fi是IEEE (美国电气和电子工程师协会)定义的无线网技术,到2009年为止,IEEE官方定义802.11标准有a/b/g/n,区别如表1所示。
由于技术的成熟与芯片的普及,相关设备成本也随之降低。近年来,802.11n标准设备在酒店工程实际应用中已逐渐普及,越来越多的管理公司及建设单位均采纳将802.11n技术作为酒店无线网络覆盖的解决方案。
1.2 AP分类
较为通俗的叫法,AP有“胖”、“瘦”之分。简言之,“胖”AP可独立工作,“瘦”AP不能够独立工作,需要有AC配置才能完成相应功能。
“胖”A P能独立管理,而“瘦”AP只能集中管理;在应用环境方面,由于“瘦”AP通过控制器实现了智能化的高效控制,因此减少了人工管理维护的难度,可以在所有情景下代替“胖”AP。
由于技术的发展,目前几乎所有“瘦”AP均具备“胖”、“瘦”双重功能,通过拨码就可实现二者之间的切换,且产品造价逐渐接近;同时,由于控制、管理功能的需要,目前几乎所有大型工程中,尤其是新建工程均采用“瘦”AP+AC的方式实现无线网络的覆盖。
2 酒店无线覆盖需求
随着技术的发展,尤其是智能终端(如PAD、智能手机)的高普及率,无线网络接入已经成为了大众最基本的需求之一,与客房的住宿功能一样,几乎成为了酒店建设的必建内容。从经济型连锁酒店到国际最高端的连锁酒店,至少在酒店客房区域,无线网络几乎无处不在,甚至在我国的众多城市,已经开通了免费城市无线网络,与之相比,酒店的无线网络要求更高。
酒店的无线网络需求,尤其是特殊的要求,简言之,有覆盖强度高、覆盖区域广、酒店应用复杂等特点,具体体现在以下几个方面。
2.1 无线覆盖量化标准
无线网络已经成为酒店的必需内容,尤其是高星级的酒店,酒店与其他业态所不同的是,为了保证高质量地服务客人,高星级的酒店对无线网络的覆盖强度有着量化要求,即要保证酒店需要无线覆盖的区域,信号强度必须高于某个数值,否则可能导致酒店不能通过管理公司验收,从而影响到酒店开业。
近年来,国际酒店管理集团均提出了各自的酒店无线网络信号覆盖量化标准,均为-65dB。
2.2 无线覆盖实现方式
就酒店的无线覆盖方式来说,不论其量化指标如何,不同的管理公司对实现的方式也有不同的要求,大体来讲有AP直接覆盖与天馈覆盖两种形式。
2.3 无线覆盖应用
无线网络作为通信基础,其覆盖区域是为酒店客人、酒店管理服务,就目前的管理需求及客人需求讲,归纳有五种需求需要无线网络作为其传输基础:
(1)酒店客人无线上网的需求。
(2)酒店客人用PAD控制客房设备的需求。
(3)无线点菜的需求。
(4)用PAD控制音视频设备、灯光系统的需求。
(5) Wi-Fi电话通话需求。
2.4 无线覆盖区域
根据如上实际使用需求,无线覆盖主要涉及区域如下:
(1)酒店客人无线上网的需求——客房区域。
(2)酒店客人用PAD控制客房设备的需求——客房区域。
(3)无线点菜的需求——餐饮区域。
(4)用PAD控制音视频设备、灯光系统的需求——宴会、会议区域。
(5) Wi-Fi电话通话需求——酒店所有区域。
由于以上需求的不同,酒店无线网络覆盖区域可划分为三大类:公共区域、客房区域、后勤/室外区域,不同管理公司的不同需求导致覆盖区域不同。
上述可知,酒店无线覆盖有覆盖方式与覆盖区域的区别,根据笔者的工作经验,对不同酒店管理公司的需求做一下总结,见表2。
3 酒店无线覆盖设点
了解了不同酒店的不同需求后,根据如表2的要求,结合不同的覆盖方式及项目现场情况,接下来要对酒店做针对性的布点设计,可以参考如下步骤:
(1)影响无线信号覆盖的主要外界因素
布点之前,必须了解对无线信号影响最大的几种常见建筑材料、装修材料在实施过程中信号的衰减程度(经验值),见表3。
(2)覆盖方式与覆盖区域的参考对应关系
由于前端布点有AP与天馈两种方式,故在一个项目中就有三种选择可以实现特定的无线覆盖要求:全AP覆盖、全天馈覆盖、AP+天馈覆盖。
注:该表统计为经验值,与相关管理公司现行标准不一定完全吻合。
说明:空旷公共区域,如大堂、大堂吧等;非空旷公共区域,如餐厅包厢等。
因此,从总体工程设计、实施的性价比考虑,就有必要针对不同区域进行针对性选择的覆盖方式。根据笔者的经验,在酒店各个区域实现要求的无线信号覆盖,可以参考的覆盖方式与区域对应见表4。
(3)点位详细设置
为达到-65dB的覆盖要求,不同区域设置AP或天馈的数量是不一致的,根据笔者的经验,各个区域的详细设点总结如下:
空旷公共区域:15m直径设置1个AP。
非空旷公共区域:每个包房设置1个全向天线。
客房区域:每间客房设置1个全向天线。
后勤区域:每间办公室设置1个全向天线。
室外区域:由于各个项目的室外现场情况几乎完全不一致,因此需要根据现场实际情况选择全向、定向天线进行覆盖。
注1:室外区域走无线覆盖时,需要特别注意,一定要选择本身防水,接头防水、防潮性能较好的室外型AP,否则极易出现受潮导致的信号时通时断的问题。同时,由于设备安装在室外,必须落实设备的防雷接地措施,否则极易出现雷击受损的情况。
注2:由于酒店应用的特点,设置AP点位时,不仅要考虑无线信号覆盖的强度,在某些特定的区域,如宴会厅、会议室,还必须考虑现场接入终端数量对AP的影响。
(4) AP覆盖与天馈覆盖的关系
项目中,由于覆盖要求关系,结合现场的覆盖经验,故出现AP与天馈两种覆盖方式,二者之间的关系并非简单地将AP的天线更换为全向天线。使用天馈方式覆盖,无线AP与天馈天线之间的关系如图1所示。
4 无线系统配置
无线AP设置完毕后,需要进行相应的后续配置工作:
(1)为各个管理间设置的AP配置相应的有线网络接口。
(2)为无线系统配置容量合理的AC (无线控制器)。AC的容量不仅要满足目前AP配置的需要,还需要留有一定的余量,以满足在实际实施时的必要扩充,以及将来可能的容量扩展。
(3)为系统配置相应的管理软件及软件许可。
5 其他注意事项
由于天馈覆盖方式需要使用馈线,因此在施工过程中有如下难点需要注意:
(1)线缆施工:由于1/2英寸、7/8英寸馈线的外径较粗,直径分别为15.62mm、28mm,且线缆较硬,故该线缆的弯曲半径要求较大,最小弯曲半径分别为127mm、254mm;若桥架较小时(支线、干线桥架还有大量的其他线缆需要敷设),需要考虑该弯曲半径,否则可能导致信号衰减较大。
(2)设备放置:由于功率分配需要,工程中需要数量较多的功分器,由于常见的功分器的尺寸较大(长度近150mm),加上其功分的线缆的弯曲半径,该设备就有对放置空间的要求,至少有350mm以上平行空间供安装使用。
(3)线缆接头:由于无线信号覆盖一般都有强度要求,其覆盖强度与线缆接头的施工工艺有直接关系,功分器、耦合器与馈线的接头工艺要求要高于有线电视、摄像机的接头要求,因此需要有丰富的相关施工经验的人员进行施工,才能够保证该接头的施工工艺。
无线网络系统 篇2
1、右键点击“我的电脑”，选择“管理 ”。
2、选择“ 服务与应用程序”―“服务”，选择右边窗口中的 “Wireless Zero Configuration”按右键选“启动”。
3、出现启动服务的画面。
二、查看系统自带的无线网络配置选项
1、右键点击“网上邻居”，选择“属性”。
2、右键点击“无线网络连接”，选择“属性”。
如下图：
3、打开“无线网络配置” ，在首选网络中选择信号点击“属性”。
4、核对网络验证、数据加密、网络密钥设置是否和无线路由器中相同，如果是WEP加密，请确保密钥索引选择和路由器中选择相同。
无线网络系统 篇3
关键词：3G无线网络；视频监控；Opencv
中图分类号：TN919.8 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 09-0000-02
传统的视频监控系统必须依赖于有线环境，因此在一些需要临时布控有线网络或者干脆无法布控有线网络的应用场合如矿井油田，电力线路和交通工具等，传统有线视频监控系统是无法适用的。目前为了解决这一问题，监控领域研究的热点和重点已经转移到对无线视频监控系统的研究上来。虽然基于无线局域网的视频监控方案能够很好地解决有线视频监控携带不便的缺点，但依然摆脱不了在进行远程监控时有线网络覆盖和传输距离的限制。在对视频进行压缩方面，广泛使用的MPEG-4算法的压缩率仍然不能适应无线视频监控的要求。在这种情况下，笔者结合多年实际工程经验，提出一种基于3G无线网络是视频监控系统。使用Opencv采集视频数据，大大提高了系统稳定性和执行效率。通过采用具备更高压缩率的H.264算法对视频进行压缩，大大降低了视频帧的数据量，有效地解决了3G带宽资源有限的问题，具备显著的实际应用价值。在可覆盖性方面，采用3G无线网络比无线局域网效果更好。
一、监控系统的硬件设计
监控系统的硬件部分组成模块包括主控制板模块，视频采集模块和视频传输模块。USB摄像头构成系统的视频采集模块，根据控制指令对视频进行采集编码，然后将经过编码后的图像传输给主控制模块。系统主控制模块将从摄像头采集到的视频信息进行压缩编码处理，然后将视频流封装成RTP帧。系统3G传输模块负责传输封装好的视频数据。系统硬件架构如图1所示
为了提高系统的性价比和便携性，有别于一般视频监控系统采用的DPS&ARM架构，本系统采用高性能的ARM架构作为主控制模块。采用S3C6410作为主控制板模块的核心处理器。该处理器是三星公司在第二代ARM内核基础上开发的一个高性能处理器，广泛应用于多媒体信息处理，其运行频率高达667MHz。正是因为S3C6410具有如此优越的性能，使用该处理器可以高效地实现基于H.264算法的视频编解码，避免额外搭建用于视频编解码的硬件电路，因此大大降低了开发成本，提高了系统可靠性。
二、监控系统的软件设计
（一）搭建操作系统平台
基本的嵌入式运行环境是由设备驱动程序，Linux内核以及U-boot引导程序构成的，视频的采集，编码还有传输由系统的应用层负责。系统总体软件结构如图2所示。
图2 软件层次结构
内核和根文件系统是嵌入式操作系统平台的主要组成部分。本系统采用Linux2.6.32作为内核，作为一种应用广泛的开源操作系统，Linux具备裁剪方便和可移植性强等优点。只需适当裁剪和配置源代码，然后创建镜像文件将其下载到硬件平台就可以了。本系统的根文件系统是cramfs，作为一种简单的，可压缩的只读文件系统，它能大大节省内存空间，还能通过挂载yaffs文件系统实现写操作。
（二）采集视频数据
V4L是大多数传统嵌入式视频采集的主要方式，V4L方式的可靠性和采集效率都不高，因此本系统采用Opencv方式采集视频数据。Opencv(Open Source Computer Vision Library)是一种跨平台的计算机视觉库，广泛应用于数字图像处理，经BSD许可证授权发行，由英特尔微处理器研究实验室开发。可移植性强，稳定性高，开源高效是该视觉库的显著特点。因此采用Opencv进行视频数据采集就能够大大提高系统可靠性，节约开发成本和缩短开发周期。本系统使用Opencv采集到的视频图像都是RGB格式的，需要将其进行YUV格式的转换，然后进行压缩编码。
（三）压缩视频数据
H.264视频压缩标准是由MPEG（国际化标准组织运动图像专家组）和VCEG（国际电信联合会ITU视频编码专家组）共同组合的JVT（联合视频组）联合制定的。和其他视频压缩标准相比，H.264具备更优秀的图像质量和更高的压缩效率，因此其应用前景异常广阔，具备巨大的研究价值，是目前最流行的视频处理协议。
目前主要存在几种基于H.264的开源解码軟件，分别是中国的T264，法国的编解码器x264和德国的测试软件JM。通过对这三种编码软件进行比较，发现x264具备更高的实用性，能够显著降低编码的重负计算复杂度而不致使编码性能显著降低，去除了H.264标准中的那些计算复杂度高但编码性能低的新特性。考虑到本系统的操作系统平台是嵌入式平台，因此选择高效轻巧的x264方案。
（四）视频传输
传输压缩后的视频数据是通过3G网络连接因特网实现的。实时传输网络视频数据对于时延和传输丢包的要求比较高，因此需要通过配合使用实时传输协议（RTP）和实时传输控制协议（RTCP），以期同时提供Qos和实时传输数据服务。RTP作为一种实时传输协议，位于UDP和TCP协议之上，具备提供端到端传输服务的能力，在通过点播和组播实现实时数据的传输方面具有无可比拟的优越性。视频传输模块的主要功能是封装经过H.264算法压缩的视频流为RPT数据包，并通过周期性地接受和发送RTCP包进行反馈控制。封装单独的NAL单元是本系统采用的封装方案。首先，将视频流封装成RTP数据包，接着继续封装成UDP数据包，最后一步再封装成IP数据包，以期实现在网络中的传输。然后通过3G网将IP数据包传送到接收端。IP数据包到达接收端之后，接收端提取IP数据包中的视频流数据和RTP报头，以RTP报头含有的序列号为依据，在接收端缓存中存入视频流数据，以供解码器进行解码输出。具体的传输步骤如图3所示。
本系统RTP/RTCP视频传输的实现依赖于JRTPLIB库，这是一个开源的面向对象的RTP/RTCP协议栈。视频数据的高速传输可以通过该库提供的相应借口实现，能够大大缩短开发周期。下载JRTPLIB3.4.0代码，然后将其移植到Linux上，即可编码实现PC机和ARM之间的视频数据传输。主要实现步骤为初始化，发送数据，接受数据。
三、性能分析
本文进行的实验是在三星公司的S3C6410开发板上进行的，将应用程序烧写进开发板并运行，开发监控终端测试是在远程PC机上的Visual C平台上完成的，程序运行结果良好。
在实际应用中，通过测试不同格式图像的实际传输帧速，结果如表1所示。由表1可以看出，即使使用经典的CIF分辨率，在3G网络环境一般的条件下其传输帧速也能达到19FPS上下，实验结果满足视频监控的实际应用需求。
四、结论
本文设计了一个基于3G无线网络的嵌入式视频监控系统，采用H.264编码标准。该系统使用高性能的ARM2代处理器为自己的核心，以对采集到的视频数据进行控制，实现H.264编码，最后在3G网络中采用RTP协议实现H.264视频流的稳定和实时传输。经过实验测试，该方案的可行性比较高，处理后的视频质量较好。该系统能适应森林防火监控，移动平台和电力线路等多个应用领域，市场前景广阔，具备较大应用价值。
参考文献：
[1]李霞,陈麟,龙太新,肖杨利.3G网络视频监控在黄河防凌防汛中的应用[J].计算机安全,2010,6
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[5]高成,周飞,周东翔,蔡宣平.基于3G网络的移动视频监控系统服务器端的设计[J].计算机工程与设计,2011,6
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[7]沈海军,顾豪,朱春颖.H.264标准在实时监控系统中的应用研究[J].青春岁月,2011,6
无线网络优化数据系统创建 篇4
1 无线网络优化数据系统功能分析
无线网络优化数据系统主要是服务于网络维护工作人员的数据采集和统计、整理系统, 因此其功能应当围绕无线网络的健康状况以及网络维护人员的信息获取为中心展开, 具体而言, 无线网络优化数据系统应当具备以下几方面的功能:
1) 自动获取有关数据
这是无线网络优化数据系统对现行无线通讯网络进行检测的必要条件, 无线网络优化数据系统作为对无线网络进行监管的系统, 首先要求能够自动从无线网络中自动获取数据。通常而言, 无线网络优化数据系统可以从各个基站自动获取运行情况的原始数据, 并且可以自动进行识别存入数据库中。
2) 支持数据的处理查询
无线网络优化数据系统应该能够根据获取的原始数据, 对各种无线通讯网络的常规指标进行自主的计算统计, 并以各种直观的形式加以显示, 方便网络维护人员读取。此外, 系统还应当支持以各种指定的查询条件进行指标查询。
3) 支持数据深入分析
无线网络优化数据系统还需要在简单的数据处理查询的基础上, 实现数据的深入分析。其中应当包括对无线通讯网络的测试以及对测试结果的比对分析;对CQT数据和网管以及路测数据的比对分析;多维数据分析、比较分析;如果有必要的话, 还应当具备网络模型, 对无线掉话率、网络覆盖效果、切换成功率等相关的专题进行分析。并且对所有的分析结果都应当可以存储保留, 甚至允许对分析结果进行一定的浅层面分析, 找出时间趋势, 方便网络维护人员对网络状况进行诊断管理。
2 无线网络优化数据系统的整体结构分析
从以上必须的功能分析中, 可以初步划定整个系统的功能模块为数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块、数据存储模块以及信息输出模块, 从结构上看如图1。
为了确保数据一致性, 无论是数据采集模块、数据处理模块还是数据分析模块都只能与数据存储模块进行数据交换, 而互相之间不能直接进行数据交换, 同时信息输出模块也不能直接与数据存储模块以外的模块进行数据交换。
具体而言, 这几个模块的功能意义在于:
1) 数据采集模块, 负责从基站参数表、OMC统计数据、路测数据、CQT数据等多方面采集原始资料, 并存入数据存储模块以备给其他模块提供原始数据加工处理。它需要主要从n个方面进行原始数据的采集。首先是OMC统计数据, 负责从设备的网管系统中采集各类统计数据, 在进行设计的时候需要注意与各类设备的网管输出接口相适应。其次是DT数据, 要求系统完成从路测软件返回的测试数据, 并且对不同的路测软件进行数据格式转化。再次是CQT数据采集工作, 要求系统能够从CQT测试汇总文件总采集搜索相关数据, 包括地理信息、楼宇信息、测试电平、通话质量等。最后是系统无线测量报告数据, 用于承担手机用户手机的无线测试报告, 需要与无线设备的网管以及交换网管进行数据交换沟通。此外, 在必要的情况下还应当注意用户投诉数据的收集。
2) 数据处理以及数据分析模块, 负责将数据采集模块整理好的数据进行处理分析。这两个模块从功能上相对近似, 但是对于客户诉求的受理方面有所差异。通常数据处理只是将原始数据进行整理并进行必要的处理, 使其更加具备可读性和逻辑性。而数据分析模块更多地市面对整个系统的查询诉求, 这种查询通常要求将整理好的数据进一步加工, 形成更为明晰的表格以及图表, 方便网络管理人员的阅读并作出进一步的判断。
3) 数据存储模块, 主要负责将各种来源以及各种形式的数据进行存储。在数据库方面, 通常采用SQL Server作为后台数据库。在对数据进行存储的过程中, 数据的冗余和安全是必须要考虑的问题, 鉴于无线网络优化数据系统本身通常规模并不是很大, 因此可以基于安全考虑在其他方面放宽要求, 同时注意数据的备份。此外, 还可以利用这一系统对无线通信系统中的重要数据进行实时备份, 防止意外发生。
4) 信息输出模块, 主要用于实现人与无线网络优化数据系统的交互。这一部分的设计, 需要在能够与整个系统保持稳定结合的情况下, 实现与用户的顺畅沟通, 对于查询、显示等方面的需求, 应当以实用为准。同时对于每一个类型的数据, 应当在交互界面上显示说明, 防止误用, 此外, 对于相关数据, 即便未涉及查询要求, 也可以进行选择性显示, 帮助无线网络人员进行决策。
无线网络优化数据系统需要在实践中长期不断改进, 才能适合目前使用的无线网络通讯体系, 在这个过程中, 只有由维护人员不断发现问题, 提出新的需求, 才能切实帮助实现系统自身的成长和完善。
参考文献
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[2]潘声勇, 邓闻韬.浅谈CDMA大话务情况下的优化方案[J].移动通信, 2004 (1) .
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基于无线传感网络的道路照明系统 篇5
杨兵
（徐州建筑职业技术学院，江苏 徐州 221116）
摘 要 ：为了实现道路科学照明、绿色照明的关键问题是能够测量和控制到每一盏路灯，无线传感网络是解决这一问题最好的技术之一。选择Freescale公司MC13213芯片，设计了一种嵌入式无线通信模块，使整条道路的每一盏路灯自主联网，接受控制中心的指令，反馈路灯的各种状态，根据环境光强度和时段自动调节照明亮度，在保证道路照明质量和视觉舒适的情况下，节约电能。
关键词 ：无线传感网络 ；道路照明；MC13213；ZigBee技术
中图分类号：TPXXX 文献标识码：A 文章编号：1234-567X(2010)一89—00XX—05
Road Lighting System Based on W ireless Sensor Networks
Yang Bing(Xuzhou Institute of Architectural Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116)Abstract：The ability to measure and control each street—lamp is the key issue to realize road scientific lighting and green lighting．W ireless sensor network is one of the best technologies to solve this problem．MC13213 chip is used to design an embedded wireless communication module in this paper．Each street lamp on the whole road could independent network，receive instruction from control center，send various states feedback of street lamps and automatically adjust lighting levels according to the ambient light intensity．This technology could ensure the quality of road lighting．visual comfort and save energy 20％～30％ ．
Key words：wireless sensor network；road lighting；MC13213；ZigBee technology
0 引言
随着城市经济和规模的发展，各种类型的道路越来越长，机动车数量迅速增加，夜间交通流量也越来越大，道路照明质量直接影响交通安全和城市发展[1-2]。如何提高道路照明质量、降低能耗、实现绿色照明已成为城市照明的关键问题。道路照明的首要任务是在节约公共能源的基础上，提供安全和舒适的照明亮度，达到减少交通事故、提升交通运输效率的目的。由于基础设施的条件有限，目前普遍缺少路灯级的通信链路，路灯控制方式一般只能对整条道路统一控制，无法控制到每一盏灯[3]。本文基于无线传感网络，设计了一种嵌入式无线通信模块，实现了每盏路灯的无线自主组网，使每一盏路灯都能遥测和遥控，并达到路灯的亮度(或照度)在 30％～100％无级可调，可根据环境光强度和时段，在保证道路照明质量、辨认可靠且视觉舒适的情况下，节约电能 20％～30％。系统结构
基于无线传感网络道路照明系统的结构如图 1所示，通过在每盏路灯嵌入一个无线通信模块，使它们自组网络，接受控制中心的命令并将路灯的状态反馈给控制中心；HG-2控制箱采用ZigBee技术与所管辖道路的所有路灯通信，采用GPRS与控制中心通信，根据控制中心的指令或时间和照亮度对每盏路灯发出控制命令[路灯开启、关闭、照明度(功率大小)等]，自动调节整条道路的功率平衡；控制中心由服务器、大屏显示、Center View中央控制系统软件平台等组成，Center View中央控制系统软件平台采用3D设计，通过缩放变换以俯视的角度观察和控制整个城市、一个街道、一条道路甚至一盏路灯的照明情况；移动计算工具(笔记本电脑、PDA、手机)和路灯维护车也能通过控制中心进行远程遥测和遥控。无线通信模块
无线通信模块的MCU为Freesclae公司MC13213，MC13213采用SiP技术在9mm×9ram的LGA封装内集成了MC9S08GT主控MCU和MC1320x射频收发器。MC13213拥有4kB的RAM、60kB的FLASH，具有1个串行外设接口SPI(Serial Peripheral Interface)、2个异步串行通信接口SCI(Serial Communications Interface)、1个键盘中断模KBI(Keyboard Interrupt)、2个定时器／脉宽调制模块TPM(Timer／PWM)、1个8通道10位的模数转换器ADC(Analog／Digital Converter)以及多达32个的GPIO口等，如图2所示。
无线通信模块采用ZigBee技术、IEEE 802．15．4协议，通信覆盖半径可达150m，能与在其覆盖范围内的任何路灯节点自组网络及进行通信。除了实现路灯的物物相联以外，还可调节电子镇流器的功率输出(30％～100％)，实现节能和绿色照明，检测供电线路的电流、电压、功率因数以及每一盏灯的工作状态，当发生故障(如灯具损坏、灯杆撞击、人为破坏)时实时向监控中心和相关部门报警等。无线通信模块还进行了防雨、防潮、防雷电、防电磁干扰设计，并充分考虑了安装方便、维护简单和可恢复性(接入两根线就实现了路灯级的无线控制，拆除两根线又恢复到原来的状态)，可以嵌入在路灯的不同位置(灯杆底部、灯杆内、灯罩内)。控制中心软件设计
控制中心的软件设计平台为Windows 2003，开发工具是微软Visual Studio6．0，数据库使用SQL Server 2005，与地理信息系统相结合，在获取了街道、建筑物以及路灯的位置、形状等特征信息后，设计以路灯为主体的3维虚拟城市，在控制中心大屏幕上动态显示道路的照明效果，并可以通过平移、放大、缩小等几何变换，观察整个城市、街道甚至每一盏路灯的照明情况。该软件主要有5个功能模块：系统设置、智能控制、电量核算、故障处理和紧急预案。系统设置中的区域设置有市、区、街道和电控箱4种；路灯设置有路灯的位置、型号、生产单位、施工单位、维护责任人、安装日期、清洗维护日期等；亮灯方式设置有全开、全关、单号路灯开、单号路灯关、双号路灯开、双号路灯关、1／3路灯开、1／3路灯关、1／4路灯开、1／4路灯关、智能控制等11种控制方式；时段设置可根据不同的城市不同的季节设置不同时段的亮灯方式。智能控制有两方面内容：①针对安装了电 子型路灯的路段，根据季节变化和天气状况，通过实时采样环境光强度，对路灯的照明亮度进行智能调节 ；② 在夜间，特别是深夜当检测到汽车和行人的流量十分稀少时，在不影响辨认可靠的情况下，适当降低道路的照明亮度，节约电耗。电量核算能对市、区、街道、电控箱甚至每盏路灯进行用电量的统计和核算。故障处理是对灯具损坏、断电、断相、过流、过压、三相不平衡以及人为破坏等情况，在第一时间向监控中心报警后迅速生成故障报告；故障处理的另一个功能是按路段和时段(年、季度、月)统计亮灯率、故障率、每次故障处理的效率
(平均修理时间)。紧急预案是对一些突发事件制定紧急预案，在特殊情况下，尽可能提供合适的道路照明，保证人民生命财产的安全。图3是控制中心软件的运行界面之一。实际应用
无线传感网络的道路照明系统自2009年5月以来在某国家级工业园区进行了安装和测试，安装环境为同一条道路两边的各100盏路灯，道路左边的100盏路灯采用无线传感智能控制，共增加成本8250．00元人民币，道路右边的100盏路灯采用常规的控制方式(半夜后单双号间隔开灯)，测试结果如附表所示。
从附表中可以看出，采用无线传感网络的智能控制，100盏路灯在9l天中节约电能4506度，在产品投人的半年内就可以收回全部投资。使电耗降低的因素有以下几个方面：① 开启关闭时间的调整，道路右边的路灯控制方式是根据季节设定开闭时问(定时控制)并且是全功率开全功率闭(深夜半功率)；道路左边的路灯控制方式是环境光强度和季节自动控制开闭时间，开启时，由于路面上尚有较强的环境光，路灯以补光的方式工作，逐渐增加照明强度，路灯关闭控制类似。② 由于深夜时居民用电负荷减少，低压电网电压升高，常规控制方式
下的路灯(道路右边)异常明亮、眩目，往往造成过度照明，不仅大大增加耗电，同时也导致灯具、电器实际使用寿命迅速下降，大量增加维护量和维护费用；深夜控制模式(道路左边)，采用降功率照明，不但降低耗电，还能改善道路照明质量和视觉舒适度，延长灯具、电器的实际使用寿命。③ 道路照明的智能控制，对学校、居民密集的小区、道路转弯处、事故多发地带等特殊路段，适当提高照明亮度，其余路段则适当降低照明亮度。结 论
先进的道路照明不但可以提升城市的形象、提高交通运输效率、减少交通事故，还能节约大量的公共电能消耗。但对于大多数城市来说，由于缺少必需的基础设施(路灯级的通信链路)，无法实现先进控制方法。无线传感网络(物联网)的出现和应用，有效地解决了以上问题。本文基于无线传感网络，选择Freescale公司的MC13213芯片，设计了一种嵌入式无线通信模块，使整条道路的每一盏路灯自主联网，实现了路灯的遥测、遥控，对节约公共资源，建设数字化和节约型城市有较高的实际应用价值。
参 考 文 献
无线网络系统 篇6
关键词语音识别；HMM；SPCE061A；ZigBee；CC2430
中图分类号TP文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)042-0108-03
语音识别技术是近年来十分热门的一个研究方向，被广泛应用于智能家居、工业控制、医疗卫生、家电、汽车等多个领域；无线网络控制系统组网灵活、使用便利、具有移动性等优势，已成为网路化测控系统研究的一个热点。本文把语音识别和无线网络控制系统结合起来，实现远距离的无线语音控制。本文通过对硬件，软件，语音算法和最终测试四个方面的介绍，概述了整个系统的搭建测试过程。
1系统硬件设计
本系统硬件结构可分为主节点、从节点，图1为总体硬件结构图。其中主节点由基于凌阳SPCE061A的语音识别模块和基于CC2430的ZigBee无线通信模块组成，从节点则由ZigBee通信模块与被控对象组成。语音识别模块实现对语音命令的识别，并将识别结果通过SPI发送至ZigBee模块；ZigBee模块根据不同的语音指令，发送指令到相应的的ZigBee从节点，控制相应的被控对象。本系统所采用的网络拓扑结构为星型，即一个主节点与多个从节点采用星型方式连接。
图1系统硬件结构
1）语音识别模块。语音识别模块主要以SPCE061A为核心，实现对语音信号进行采集和处理，以及输出识别结果。其中，SPCE061A是凌阳公司推出的一款性价比非常高的16位DSP，它的u'nSP指令系统还提供具有较高运算速度的16位×16位的乘法运算指令和内积运算指令，为其应用增添了DSP功能，在复杂的数字信号处理方面非常便利，而且比专用的DSP芯片便宜得多，因此，以μ’nSPTM为核心的SPCE061A微控制器是适用于数字语音识别应用领域产品的一种最经济的选择。
2）ZigBee通信模块。本系统中的无线部分包含一个发送节点（FFD）和多个接收节点（RFD），并自组建成星型网络。节点的基本硬件构架是ZigBee射频电路。ZigBee射频电路则以CC2430为核心。CC2430是TI公司推出的一款2.4GHz射频收发器，其MAC层和物理层协议都符合IEEE802.15.4标准，CC2430可通过4线SPI总线设置芯片的工作模式并实现读/写缓存数据、读/写状态寄存器等。语音识别模块的识别结果通过SPI总线与ZigBee射频电路相连。不同的语音指令传输到CC2430中，经分析将指令通过FFD传送给不同的RFD。
3）继电器控制模块。因为本实验所用到的CC2430的输出电压只有3.3V，为了控制直接接在220V上的被控对象，需要一个继电器，由于继电器线圈需要流过较大的电流（约50mA）才能使继电器吸合，一般的集成电路不能提供这样大的电流，因此必须加上驱动电路，实现低电压，低电流控制高电压，高电流。
2系统软件设计
本系统的软件设计为利用SPCE061A实现语音识别过程及利用CC2430实现无线传输协议。最终实现无线远距离语音识别，并可以独立运行。
2.1语音信号处理
语音识别模块采用SPCE061A芯片进行软件开发，以实现语音的识别、交互和控制功能。系统软件设计是在凌阳科技公司提供的集成开发环境IDE下进行的，它集程序的编辑、编译、链接、调试和仿真等功能为一体，使程序的设计工作更加方便、高效。本系统对代码进行了必要的整合和优化，以使其达到系统设计要求，整合后的整体软件流程如图2。
图2整体流程图
2.2ZigBee节点软件设计
ZigBee节点上的软件负责完成接收由语音识别模块发送的控制命令，并将命令无线传送到RFD节点，RFD节点通过解析数据帧中的地址码来判断是否接收。如果是则接收数据包，解析命令并产生相应的控制动作，送出信号给相应的被控对象。由于CC2430芯片提供了802.15.4的物理层和MAC层功能，我们只需完成如下工作：①上层协议。使用成熟的协议栈：Z-Sack。②用户程序。利用Microchip提供的API函数实现了Zigbee的全部功能。
3语音识别算法的设计与实现
3.1语音识别概述
语音识别的一般方法是预先对语音信号提取特征参数形成模板，然后将待识别的语音经特征提取后逐一与参考模式库中的各个模板按某种原则进行比较，来找出最相像的参考模板所对应的发音，其一般过程如图3所示。
图3语音识别系统的一般结构
系统中包括预处理、特征提取、模板库、模式匹配和后处理五大部分。针对本系统特点与实际需要，在进行语音处理的过程中，采用线性预测分析来进行语音特征参数提取、采用隐马尔科夫算法（HMM）法来进行语音识别。
3.2线性预测分析
线性预测的目的即是用过去的状态来预测现在或将来的某一状态。在随机信号谱分析中常把一个时间序列模型化为白噪声序列通过一个数字滤波器H(z)的输出。在一般情况下，取滤波器的全极点形式（Auto Regressive）AR 模型，即：
其中系数为ak，G即为模型参数。
当输入信号u(n)为零均值的随机信号时，系统的输出s(n)与输入之间的关系可以用相关函数或功率谱来表示：
RSS(z)=H(z)H(z-1)Ruu(z)
式中RSS(z)和Ruu(z)分别为信号的输出与输入的自相关序列的Z变换。在信号模型中，u(n)为零均值，方差为σ2u的白噪声序列，其自相关：
Ruu(z)=σ2uδ(n)
所以有：Rss(z)=H(z)H(z-1)Ruu(z)=Rss(z)=H(z)H(z-1)σ2u
写成功率谱的形式为：λ=(π,A,B)
上式假设σ2=1，这表明，信号s(n)的功率谱，完全可以由滤波器的幅度频率响应来决定，从这个意义上讲，系统H(z)确实可以用来模型化信号是s(n)。由此得出结论：在语音分析中，求出预测滤波器H(z)的参数，便可以将其用在语音识别与分类中。这种线性系统在离散时域可以表示成：
其中输入为e(n)（高斯白噪声），输出为x(n)，即在高斯白噪声的激励下，该系统输出为指定的语音信号。设定预测误差：
其中：
p为阶数，ak滤波器系数。当利用预测x(n+r)时，即求出使E最
小的情况下的{ak}。当时，可
以写成如下形式：（分别取n=1，2，…，L-1+p）
n=1
n=p
n=L-1-r
图4原始一帧语音信号的时域及256点频域图形
通过频域波形观察可以看出该预测误差滤波器基本上可以模拟出原语音信号。从而证实了线性预测系数的有效性。
图5通过训练得到的预测误差滤波器的频域模型
图6随机白噪声预测的原语音信号的时域及频域波形
3.3HMM语音识别算法
HMM可分为两部分，①Markov链，由π，A描述，其产生的输出为状态序列；②随机过程B，产生的输出是观测序列。T为观测时间长度。如图7所示。
图7HMM的组成示意图
1）HMM参数。HMM是状态隐藏的马尔可夫（Markov）数学模型．HMM包含一定数量的状态，每个状态会产生一个观察分布。其状态由两套概率分布描述：状态转移分布和观察量分布。除此之外，HMM的第三个概率分布是隐藏状态的初始分布，因此，HMM模型包含以下参数：
①隐藏状态集θ={θ1,θ2,…θN}，N为状态数，t时刻HMM所处的状态为θ的元素，即qi∈θ；
②状态转移概率分布A={aij}，其中aij=P[qt+1=θj]，1≤i，1≤j；
③观察量集合V={V1,V2,…VM}，M为每个状态中可观察量的数量，t时刻的观察值Ot∈V；
④观察值概率分布B={bj(k)}，其中 bj(k)=P[Oi=Vk|qt=θj]，1≤j≤N，1≤K≤M；
⑤初始状态概率分布π={πi}，其中πi=P[qi=θi]，表示各个状态在初始时刻发生的概率1≤i≤N以上是HMM的基本参数，在建模之前需根据识别类型确定常数N和M 的值，本方案选N=6，M=4。因此，HMM通常用三个参数的集合λ=(π,A,B)表示。
2）语音特征提取。本文语音信号采用8 kHz采样率，再通过预加重、分帧，最后将每帧语音转换成用20阶Mel倒谱系数表示的特征矢量，然后采用LBG算法将语音特征矢量转换为观察值序列θ={θ1,θ2,…θM}。
3）HMM模型训练。HMM模型训练的目的，就是在已知观察值序列Ο和初始模型λ=(π,A,B)的条件下，用迭代法估计HMM的参数值λ（包括π,A,B），使P（Ο | λ）收敛于一个最大的稳定值，具体算法为：
①前向概率；
②后向概率；
③观察值概率分布B的估计：
，
；
④状态转移概率分布A的估计：
，
；
⑤初始状态概率分布的估计：。
由上述公式每迭代一次，求得一组新参数，和，得到一个
新的模型，总有，重复该过程，逐步
改进模型参数，直到不再明显增大，此时的即为所求的模
型。模型训练结束后，将结果存储在HMM参数库中以备识别时调用。
4）HMM语音识别。以训练过程得到的HMM参数库为基础，再采用Viterbi 算法进行识别，待识别的语音信号转换为观察值序列后，按Viterbi算法与HMM参数库中的模型逐个进行匹配，Viterbi评分最高的亦即输出概率P(O|λ)最大的作为识别结果。
4系统测试与分析
4.1语音识别测试
无线智能开关控制主要针对小词汇量、特定人和特定的环境，本系统可以实现实时在线的模板训练。针对系统的特点，语音识别正确率的测试分别对“开始”、“开灯”、“关灯”三个孤立词进行测试。并控制灯光的开关，测试结果如表1所示。
4.2ZigBee通信模块测试
1）最远传输距离测试。测试条件：接收灵敏度为-94dBm，发送功率为0dBm（1mW），发射频率为2.4GHz。
测试结果：无线通信传输距离最远为70米。
结果分析：通信距离主要受几个因素影响：接收灵敏度，发射功率灵敏度，工作频率和传输损耗。
2）有障碍测试。有障碍的测试受障碍的环境条件影响较大，且与摆放位置有关系。在实验室中进行测试，相隔三堵墙直线传送距离约为20米。
3）系统功耗测试。分别对主节点和从节点在正常运行和休眠状态时进行测试。测试结果如表2所示。
结果分析：若采用1000mAh电池，则主节点可连续工作约40小时，待机约5000小时；从节点可连续工作约111小时，待机约5000小时。
通过分别对系统语音识别率以及ZigBee通信性能作了详细的测试，测试结果表明该系统完全可以达到实用目的。
5结语
本文提出基于SPCE061A单片机语音识别系统的设计方案，采用ZigBee芯片作为通信模块处理器，并完成了两大模块的相关硬件和软件的设计。设计中，以语音语言学和数字信号处理以及ZigBee无线传感器技术为基础，涉及多学科领域。语音处理技术是系统设计的关键所在，重点阐述语音信号特征参数的提取方法以及语音识别的算法等。经测试，本系统语音识别率达到93%以上，具有较强的应用价值。
基金项目：江西省教育厅2010年科技项目（GJJ10480）。
参考文献
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作者简介
李佳（1985—），男，在读硕士研究生，主要研究方向：网络化控制。
何鹏举（1961—），男，教授，硕士生导师，主要研究方向：网络化测控传感器技术。
基于无线网络的定位系统设计 篇7
1 构建无线传感网络
(1)Zig Bee协议是建立于IEEE 802.15.4标准基础上的,通过定义了两种不同类型的物理设备来诠释网络中的设备点:全功能设备(Full Funetion Device,FFD)和简化功能设备(Redueed Funetion Deviee,RFD)。网络在逻辑上分为了三类设备,即终端设备、路由器和协调器。其中,协调器作为三类设备中最为复杂的一种,负责发送网络信标,建立和初始化Zig Bee网络,从而确定网络工作的信道以及16位网络地址的分配等;而路由器在接入网络后,自动获得一个16位网络地址,并允许在其通信范围内的其他节点加入或者离开网络,同时具有路由和转发数据的功能;终端设备可以由简化功能设备RFD或者全功能设备FFD构成,它只能与父节点进行通信,并从父节点处获得网络标识符和短地址等信息。
在实际测量时,在坑道适当位置每隔150米设置一个Zigbee网络模块(FFD,坑道中为路由器,出口为协调器),同时在其它需要定位人员身上配备一个Zigbee网络模块(RFD),该终端可由矿灯进行供电。Zigbee无线网络布局如图1所示。
(2)全功能设备(FFD)由CC24 30和CC2591组成,其中CC2591是一款高性能的低成本前端,适用于诸如Zig Bee网络、传感器、工业、消费类电子以及音频设备等所有2.4GHz无线系统。CC2430片上集成高性能8051内核、ADC、USART等,支持Zig Bee协议栈支持网络节点精确定位[2]。
(3)对自身网络终端的定位方法:信号强度测距法RSSI(Received Signal Strength Indicator)。在网络节点上设置好发射功率,通过对接收节点所收到的功率进行计算,考虑传播过程中的损耗,将最终值转化为距离数据。得到三个以上定位节点与移动节点之间的距离信息后,采用三边测量法可计算出未知节点的位置[3]。
CC2431是一种自带RSSI功能的芯片,定位精度可达到25cm。CC2431芯片的RSSI是一个8位的寄存器值,RSSI功率值在转换前由RSSI_VAL进行存储并且可以转化为与RF管脚相关的功率P。RSSI_OFFSET为一个能量修正值,在不同的环境下,通过测试可选择最优的参数,因此它的数值一般是随环境变化的,需要对射频模块进行测距实验进行测定。
2 485总线通信
RS-485总结具有传输速率高的特点,可达10Mbps,接口是采用差分总线的结构,能较好的增强抗共模干扰能力,即抗噪声干扰性好,因此本系统采用RS485总结连接Zigbee协调器和主控电脑[4]。
3 上位机监控软件
系统软件采用VC6.0实现后台模拟系统,如图2所示。人员的信息查找、进入特殊区域人员的统计查询等数据通过RS-485总线发送到监控主机后,软件进行实时的分析处理最终在计算机屏幕上实时显示。无线网络通过协调器将包含有定位信息的数据传送给上位,数据结构为:网关02 10 0501 00 14;参考节点A 02 10 18 0B CB 01 00 D2 15 00 04 2800 28 00 0A;参考节点B02 10 18 0B CB 3E 14 D2 15 00 0428 00 00 00 09;参考节点C:02 10 18 0B CB 7B 28 D2 15 0004 50 00 00 00 08;定位节点02 10 18 14 CB B8 3C D3 1400 0D 01 00 00 00 00 01 01 00 28 00 28 00 4E D6,其中每组数据的第四个字节用来区分节点类型,第六个和第七个字节用。
来确定节点的地址,第十二到第十五个字节为坐标,人机界面通过对特殊字节的分析,获取人员的定位信息,并能过VC6.0的MFC完成串口设置、人员查询、背景图更换和区域人员数量查询的功能,其相关的函数分别为:
(1)CCCOMTest Dlg::On Start();按钮响应函数主要包括对串口的初始化和打开串口,串口默认波特率为38400b/s;串口打开之后,PC机开始监测打开的串口。
(2)afx_msg LONG On Communication(WPARAM ch,LPARAM port)函数对串口中断进行响应,其中包括对接收数据的判断并将ID号和坐标通过文件保存。
(3)afx_msg void On Checkp Button()响应人员定位查询按键,当按键按下后通过文本框中ID号与保存数据的匹配来获得坐标位置并通过GDI函数进行点的显示。
(4)void On Select Button()函数来响应选择背景图片,并通过CFile Dialog来弹出一个打开对话框,选择一副位图。在显示图片按键的响应函数中通过strechblt函数将位图贴到设定的位置。
4 结论
本系统很好的完成了对被管理人群的定位监控,通过可靠的485总线将人员信息实时上传到中控室的电脑,能够迅速掌握人员所处的位置,方便正常工作时的调度,具有较强的实用进和先进性。
摘要：基于无线网络和VC6.0,构建了基于ZigBee协议的定位系统.网络由协调器、路由器和终端设备组成,通过建立网状无线网络,并通过总线上传至控制电脑,实现人员定位功能。Zigbee网络采用信号强度测距法来计算人员的准确位置,可以达到0.25m的测量分辨率。上位机采用VC6.0完成人机交互界面,方便实现人员的位置监控和交互操作。
关键词：无线网络,信号强度测距法,485总线
参考文献
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无线网络教务考勤定位系统研究 篇8
1 系统功能
当前由于手机信号进行定位的精度较低,不能满足室内定位和有大量应用人员的需求。而定位可以依托于现存的无线网络进行,同时可以达到较高的定位精度。因此,无线网络定位成为现阶段校园定位的重要手段之一。通过对校园内的客流人员定位,可以收集到大量的数据。合理地运用这些数据,进行数据的挖掘,可以获得很多有用的信息以供我们使用。同时,使用这些信息并开发出新的信息,有利于教务工作的开展。本平台需要基于无线网络设备运行,可以对接到整个校园无线网络系统,管理校园无线网络的节点,同时与安卓和IOS手机通讯协议对接,实现无线设备之间通讯无障碍[2]。
系统是一个完整的软件架构,服务器架构于机房内,有利于与机房其他设备互联互通,可以对登录的所有用户进行管理,如添加登录的人员信息、权限。同时可以对系统进行改变设置,如服务器显示界面、字体风格、样式等选项。
班级、教室、院系等硬件为学校固定资产,通过登记注册,工作人员通过班级、教室、院系管理模块来管理以上信息,包括班级、教室、院系等信息的添加、修改、删除等。在保存的时候要自动检查班级的编号是否重复,如果添加的编号有重复信息会对用户提示。在修改信息时,能根据用户选定的选项进行修改,即列出用户选定所有信息,在此基础上进行信息的修改和完善[3]。
学生和教室是使用教务系统的主要人员,此系统包含学生和教师的信息以及签到和课程信息。对于日常教务工作起到很大的作用,学生能迅速地了解课程和变更情况,工作人员通过此类模块来进行教室和学生的信息、签到的统计和管理,实现教学情况和质量的评估。
通过打印模块可以打印学生信息、选课表和班级表等,可以根据班级、学号、课程编号来打印学生成绩单,也可以查询教务所需要的各种信息。例如,教师信息查询提供包括姓名、年龄、工作入党时间等信息,可以输入多种查询条件或者它们的组合来进行查询。同时,在查询时还提供了模糊查询这个功能,这样更加方便了用户的查询管理工作的开展。综合查询模块包括学生、教师、班级、院系、签到、课程和成绩等各种功能查询,可以结合实际情况自由选择。
基于校园无线网络设备和移动端APP(安卓,IOS)对学生进行校内精确定位。亦可以用校园无线网络定位对教职工、学生上课进行签到统计。该功能实现了教职工的签到,学生上课的确定定位签到,也可以作为学校的教职工签到考勤系统。
师生可以下载安装APP,进行签到和签到信息查看。APP客户端包含丰富的功能供师生使用。如老师可以获得学生上传的学习心得,也可以师生生活情况等的交流,以提高师生之间的感情。学生可获得教师推送的与教学进度同步的学习辅导资源及同步练习习题,进行课前预习、课后复习以及成果检验评测。此平台还可以制定出有风格的应用。
2 系统使用优势
借助智能手机,安装快捷、操作简单,有效代替指纹机、打卡机实现日常签到功能。使用该系统可以有效节省运行成本,提升教务管理工作效率,提高学生上课签到率。管理好学校自己的固定资产,实现师生的良好交流。依托于校园无线网络部署,签到借助室内AP信号实现班级签到管理,不仅可以实现课程管理,还能通过手机无线定位功能进行定位签到,以及使教学资源得到更合理的应用等。
3 结语
使用基于校园无线网络的签到和教务管理系统,可以管理全校的教室、班级等资源和课程等教务,具有精确定位学生所在教室,提高学生上课出勤率,方便教师,易于评估教学成果等诸多优势。
参考文献
[1]马志亮,吴炜煌.实现建设领域信息化之路[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2]李庭春.管理信息系统开发特点及原则分析[J].现代计算机(专业版),2008(5):88-89.
无线网络系统 篇9
另外, 对于3G无线视频监控系统, 能够实时观察需要监控的对象, 尤其是河流, 同时针对需求, 布置监控地点, 还能在移动时候实施监控, 没有时间及地域的约束, 它是灵活而又有效的一种监控系统。
一、无线远程终端系统
1. 系统模块介绍
服务器、手机端WAP网站 (WAP Website) 以及计算机客户端 (MbPC) 三大模块组成该系统。对于服务器, 其进行数据库信息的监控, 在读到新操作指令的时候, 将指令发到计算机客户端以及手机端;对于手机端WAP网站, 其使用户运用手机WAP浏览器进行系统访问, 用户利用有关用户信息进行系统的登录之后, 有关的功能操作能进行, 同时将记录储存于数据库;对于计算机客户端, 其通过接收的指令, 做出处理, 把处理结果报告送到服务器, 在服务器收到其返回的处理结果之后, 随后自动记录到数据库中。
2. 系统实现介绍
服务器进行启动, 同时接到客户端的连接请求。“信息中转站”的服务器程序进行用户信息的监听, 进行事务请求信息的操作, 显现在线用户数量、登录的用户与用户操作命令是否成功。要是“隐藏”被选择, 该程序会自动到后台, 进行运行。要是“修改密码”被选择, 关于管理员的信息能被修改。进行服务器管理员密码的修改, 能对检测客户端在线状态的时间间隔度进行设置。
计算机客户端登录软件系统。对于客户端主界面, 其有四大块, 上部是存放操作的菜单栏, 左侧是便于用户运用的软件功能列表, 右侧为显现操作的有关界面, 在底部, 显现用户状态以及时间。用户经过合法的密码与用户名, 有关操作才能进行。
手机端登录软件系统。手机登录到WAPBrowser界面, 使用密码与用户名进行系统的直接登录。登录成功后, 在“用户操作面板”, 会有“发送操作”、“用户信息”以及“文件下载”功能选项的显示。
此系统的工作流程如下:
⑴手机端 (WAP Browser) 发出关机之类的操作指令, 这些指令保存于数据库 (MS SQL) 内。Mb Pc WorkStation检测出关机的新指令, 将其发到计算机客户端。
⑵计算机客户端接受操作指令, 进行分析处理, 执行关机的指令。随后将成功的执行结果返回MbPc WorkStation。
⑶MbPc WorkStation将收到的成功的结果存在MS SQL。WAP Browser手机端监控到成功的执行结果, 把显示出的结果告知用户。
二、3G无线视频监控系统
1. 系统的功能
对于该系统, 主要有录像与画面捕捉、情况视频监视、防护监视与告警及监视系统管理的这些功能。监视内容主要有监视设备的运行状况等。
2. 系统构成
视频采集端、传输网络以及监控端构成此系统。视频采集单元、视频编码器、无线传输单元以及云台控制单元构成视频采集端;视频服务器以及远程监视终端构成监控端。
视频采集单元:其就是彩色监视摄像机, 合理运用CCD成像原理, 把现场画面变为视频信号;
视频信号传输单元:它用以将摄像机输出的视频信号传输至视频编码模块, 将原视频流实施压缩编码, 随后经过3G无线传输模块接到互联网, 通过互联网传输到视频监控中心服务器;
视频编码单元:它是视频编码器, 将模拟视频信号转换为计算机网络能传送的数字压缩视频流。同时也接受远程监视终端输送的云台控制数据, 依据这些数据, 按照云台控制协议, 变换为云台控制指令, 通过串行通信, 把云台控制指令送至云台解码器;
云台控制部分包括云台控制解码器以及云台。前者经过串行接口与视频编码器进行通信, 接到云台控制指令。按照这些指令, 云台解码器进行对应的控制动作, 根据云台控制接口, 对云台进行控制, 产生对应动作;
视频服务器:可以使远程监视系统的控制、管理及维护得以完成。用户、站点以及摄像机管理、权限控制、参数配置以及系统维护的功能实现。其还支持分布式管理, 同时有着视频转发这一功能;
视频远程监视终端:它保证视频回放的实现。在视频远程监视系统内, 网络传输为压缩视频流, 为保证视频回放, 其一定要有视频解码这一功能。对于视频解码, 其能用硬件与软件解码的方式, 建议运用硬件解码方式。对于视频远程监视终端软件, 其在监视人员和视频监视系统之间, 人机交互界面, 操作人员能运用监视终端进行摄像机、监视点与控制云台的选择。
三、总结
确保手机对计算机进行的远程控制是无线远程终端系统的最大特点, 用户能够在任意地方以及任何时候运用此系统, 不受到空间与时间的约束。该软件系统对手机性能有着较低要求。同时该系统实现的功能也较为强大, 能够将手机作为“无线移动”的计算机终端运用, 既方便又廉价。对于3G无线视频监控系统, 其打破传统视频监控的局限性, 不仅可以进行实时监控, 还能于实际中, 表现出移动灵活的优点, 可以随时随地地实施监控。
参考文献
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校园内移动无线网络优化系统对策 篇10
随着无线网络技术的不断发展和提高, 无线网络在各个中职学校迅速发展, 通过一系列的合作和优惠活动, 使更多学生加入到无线网络的行列中, 大大增加了学校对无线网络的需求量, 但这也势必增加了对无线网络的容量和质量的要求。如何给广大师生一个更快更好更便宜好用的无线网络, 这就是我们网络优化人员的责任和义务。因此, 提出一个在现有设备基础上, 增加网络资源容量, 优化网络质量的方案是迫在眉睫的, 也是至关重要的。下面就校园内的无线网络进行具体分析。
2 校园内无线网络特性
2.1 校园覆盖特性
当今校园都有具体规划, 一般分为教学区和住宿区, 而且户外一般多绿化, 植被覆盖率高, 这就使得户外无线网络的使用较为通畅, 并没有大的问题。但在地下室, 楼梯或者地下停车场等密闭或者地下空间, 无线网络的表现就极为不佳, 主要因为这些区域信号难以抵达, 信号难以穿越多面墙体, 加上校园地面植被覆盖率极高, 导致信号的损耗也是极其巨大。因此, 要解决这些地域无线网络的优化问题, 需要通过在室内增加分布系统来解决, 扫除这些信号盲区。此外, 校园楼房密度大, 建筑间距小, 造就一些高深度区域, 类似一个通天地下室, 使得其网络覆盖差, 有较大的干扰和信号拥挤等。因此这类区域也是无线网络优化的重点。
2.2 校园网络业务特性
校园内无线网络用户主体为学生, 因其特有的生活规律和生活特点, 造就了校园无线网络的几个特性, 主要有以下3点:
(1) 学生经常用手机无线流量进行网络查询等, 造就了学校无线网络流量的巨大需求。
(2) 根据其生活特点, 造成话务量迁移现象, 白天话务量主要集中在教学区, 而晚上则主要集中在住宿区。
(3) 根据学生空闲时间特点, 造就了话务量集中问题, 话务量一般集中在晚上19点以后, 尤其是21点到23点之间, 话务量增量巨大, 成为校园内一天话务的高峰阶段。这些特点使得校园内无线网络有时候极其顺畅, 而有时候又极其滞慢, 在低峰阶段很少或无人使用, 而在高峰阶段出现堵塞, 拥挤等现象。
以上3点为当今校园无线网络的主要特性和存在的问题, 针对这些特性和问题进行具体的研究和分析, 并在现有设施的基础上, 对其进行合理的规划和优化, 是校园无线网络优化的重点和难点。
3 校园无线网络优化方案设计
根据校园的无线网络特性, 将其类似为高深度密集覆盖场景, 针对一般的高深度密集覆盖场景, 通常的解决方案都是实施小区内外的一体化解决方案, 因此, 对于校园无线网络, 也要进行一体化解决方案。在学校原有的无线设施的基础上, 增加无线通讯设备, 以“多天线共区域, 增而不减”为原则, 而且对增加的设备和原有的设施进行调整, 对其天线方向角和下倾角进行适当的调整, 并适当的增加某些区域天线的高度, 更换高增益的天线, 同时不减少原有设备, 避免信号外泄, 提高利用率, 以达到更加高的无线网络覆盖率和无线网络质量, 解决某些区域无法覆盖或者信号差的问题。对于某些面积不大的校园进行整体合并, 教学区和住宿区统一管理, 合并为同一小区, 利用多跟天线进行无死角覆盖, 实现教学区和住宿区资源间的互补和利用。对于宿舍楼的无线网络优化, 大多数宿舍楼对无线网络的需求量巨大, 是校园无线网络优化的又一重点解决问题, 因此, 对宿舍楼实施室内WLAN数据量分流处理。以下为校园无线网络优化的具体措施
3.1 信源选择
结合现在中职学校校区面积大的特点和分布式建站BBU+RRU (基带处理单元和射频拉远模块, 二者之间通过光纤连接可以很好地解决大型场馆的室内覆盖。) 的优势, 来解决宿舍楼的高覆盖, 高流量大信源功率的问题, 并且利用多RRU的建设特点来增加和扩大单小区覆盖能力。
3.2 小区的划分
根据上述分析的校园无线网络特性, 可以将校园大致划分为3个区域:教学区, 住宿区和公共区, 当然, 具体的学校还要有具体的划分。简单的划分之后, 就是对各个小区之间进行合理的覆盖, 并且设置合理的切换区, 此为小区间建设的重点, 不仅能提高小区间设备利用率, 而且还能避免信号的泄露。
3.3 封闭区域和楼层深处信号难以抵达区域的处理
对这些户外信号难以抵达的区域, 想要彻底解决其信号无法覆盖的问题必须进行户内系统分布处理, 通过室内的设备进行间接信号传输来达到信号覆盖的目的。
3.4 室外天线等设备的安装方案
在进行基站和天线等设备的安装前, 首先对其周围建筑进行楼宇信号测试, 并且根据不同基站的机械特性, 无线参数和网络参数进行合理的利用, 建立优秀的室外天馈系统, 在必要的时候, 还可以对基站的各种参数进行调整, 以减少切换频率, 提高用户通话质量。在进行室外设备的安装中, 要对旧设备进行合理的利用, 避免重复覆盖, 降低效率, 并且利旧的过程中降低用户对电磁辐射的担忧。在对新安装的设备, 可以进行适当的美化处理, 这样不仅可以美化环境而且减少用户对设备影响健康的问题的忧虑。对于天线型号的选择, 要根据不同型号天线的水平波瓣宽度和垂直波瓣宽度的不同, 加上对具体情况的分析, 选择具体的天线型号。对于天线下倾角和方向角的选择, 大致根据以下原则:对于高层建筑, 坚持从上往下, 使天线的方位角处于从上往下打的状态, 尤其是向楼的最底层打, 这样不仅覆盖地层并且对高层也进行了覆盖。对于中低层建筑, 采用旁瓣覆盖, 然后从校园选择合适的楼宇建设基站以覆盖整个校园外围。
4 案例分析与验证
4.1 具体案例分析
我校校园占地面积约18.2万平方米。如图1所示, 我校建在郊区外, 植被覆盖率极高, 有众多楼房, 且有明显的住宿区和教学区之分。
我校校园附近设有3个宏基站, 且每个基站相隔距离相对较近, 平均200-400米, 但是在对此校进行GSM无线网路测试后发现, 虽然我校基站多且密, 但是效果并不是很好, 大多数室内信号很差或者根本不能覆盖, 地下, 电梯等封闭区域更是没有信号覆盖, 属于无线网络覆盖的盲区。校园某些高楼例如宿舍楼之间也属于无信号覆盖地带。而且据学生们反应, 每到晚上网络就会变得相当差, 信号干扰严重, 有时候信号拥挤甚至没有流量。在对其进行的校园网络调查统计报告分析后了解到该校话务主要分布在每周工作日的晚上, 尤其是晚上19点到23点之间, 而在白天话务量相对较少, 双休日的话务量则相对较少, 而长假期的话务量更是大幅减少。而且我校也有业务迁移现象存在, 白天教学区话务量较高, 而晚上话务量主要集中在住宿区。对于我校的室内外信号分析覆盖如图二所示, 室外信号强度低于-90d Bm的地方相对较少, 主要存在于高楼层例如宿舍楼之间的深谷地带, 而室内信号则不容乐观, 有较多的室内信号达不到-90d Bm的标准, 尤其是地下室或者植被覆盖较好的地带。
4.2 优化方案分析及验证
在对我校进行分析后发现其主要问题存在于室内信号覆盖不足, 室外某些地段信号不好, 某些时段网络拥挤等。首先, 对于室内信号覆盖不足, 需要采取2种方案来进行解决。建立室外灯杆天线增加室内无线网络覆盖率或者建立室内网络系统进行更彻底的覆盖, 尤其是地下室等某些室外信号无法到达的封闭区域, 更是只能用此方法解决。对于室外网络覆盖, 在3个基站无法覆盖的地点设置天线, 尤其是在高层建筑上, 如图书馆, 不仅能增加图书馆网络覆盖率, 而且通过调整其下倾角使其信号自上往下打直至地面, 还可以消除此深沟区域的信号无覆盖问题, 在设备安装的问题上要注意设备的美化, 尽量降低学生对设备安全性的担忧, 并且还能美化校园, 达到一举多得的目的。在对校园的整体建设上, 要注意室内室外设备的相辅相成, 提高设备的利用率, 从而达到校园无线网络优化的目的。
5 结语
本文通过对校园无线网络的特性分析进而引出对校园实际问题的分析并提出各种解决方案, 并在最后举出实际案例和解决方案旨在提高我校的无线网络覆盖率和覆盖质量, 为我校无线网络的优化提出一些有用的建议。
参考文献
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[3]成林.无线网络优化WPM系统开发与实现[D].北京工业大学, 2012.
[4]钱龙.基于用户感知的无线网络优化平台[J].中国科技信息, 2009 (04) :120-121.
无线网络系统 篇11
关键词：无线网络医院业务管理应用
1医院系统无线网络的应用需求
移动无线解决方案是一种全新的医疗行业解决方案。它允许用户在患者病榻旁即时地更新患者病历，从而可以确保数据完全地反应了患者最新的信息。这些解决方案有助于消除医疗差错、节省医疗保健专业人员的时间，以及降低数据录入成本。因此，同时移动无线解决方案在无线病房视频监控、人员与重要设备监控、移动和无线计算的推广应用都提供具有极其重要的意义。这些优势包括节省成本、消除数据重复录入、提高数据准确性，最根本的是改善了患者的医疗质量，有效提高医疗的服务水平和品牌效应。如下图-医院可以通过无线网络实现如：移动办公，电子查房，VOIP，手术直播，医疗图像转发，远程医疗教育等一系列功能；
1.1移动办公的需求移动的数据通讯平台可以为医院用户提供更为便捷的基于以太网的无线数据通讯方式，医护人员可以方便地在该平台上随时访问企业数据，收发电子邮件，播放教学视频等等。
1.2电子病历系统及RFID系统的建设目前医院的电子系统是从挂号的起始环节开始就取消了病例本，而换成带有条形码的病例袋。通过扫描呼叫病人就诊的同时医生就可以通过医生工作站调出患者的病历资料、化验单、以及各种影像检查资料。
处方单等也都由电脑打印出来并带有条码信息。在病人交费的时候，只要在排号机前扫瞄一下储存一个号，就可以等待被呼叫交费了，此时医生所开的药物或检查项目、费用明细也都已经显示在电脑屏幕上，自然就不用排队了。
在药房，收费完成之后配药单自动传到药房后台，准备药之后再扫瞄一下，就可以直接到窗口领药。药师扫描条形码核对处方，系统自动核检库存。这样就医者就不用排队了，药剂师通过整个过程的计算机管理。药师不需要敲一下键盘、鼠标，避免了发药时候可能出现的错误。
目前条码技术依靠的是有线网络的平台，而在住院区，由于医护人员是没有固定的工作位置的，一般是在病床旁边进行诊治，传统的有线网络不能满足这种移动的病床医疗的需求。借助无线网络，医护人员可以尽可能有效地与患者交流，以完善电子病历系统，从而获得更加高效的床边护理。
医护人员可以通过在医院的手推车上安装的计算机，无线接入EMR。临床医生可以推着一辆手推车探视患者，并从患者的床边，迅速地获取患者的住院信息、病史、化验结果、更新患者的病历、预约化验和开处方。所有信息都将通过无线网络，记录在医院的主数据库中。
支持无线的EMR为医护人员提供的移动能力非常重要，因为它不仅可以让医护人员更加方便和有效地进行床边探视，还可以提供对急诊，突发症状的应变能力，从患者的角度出发，更加可以提高探视的质量以达到比较好的治疗效果。
1.3即时药物和治疗配合在住院区里，以前很多医疗中心工作是基于有线网络的，非移动式的工作站信息系统对查房没有直接的帮助。主治医生查房后，还是必须要到办公室按照查房时的病历和处方记录在电脑旁边通过电子系统下配药清单，配药中心在得到医生电脑上开出的处方后才能给病人进行配药和治疗，显然，这大大影响了医生出发到配药的流程运行时间。病人必须等待到医生查房完毕，并在电脑前输入药物处方后，才能得到有效的治疗，无线网络则通过其移动可以非常简单地解决该问题，做到诊断和配药的快速衔接，大大提高了工作效率。
1.4监护数据的采集对护士来说也存在着同样的问题，护士的工作最要到病床前测体温、量血压。进行生命体征的数据采集，然后再将记录在纸上的数据输送到计算机里，反而增加了工作的复杂度。而且过去服务过程也没有记录，一般是转抄医嘱。实际上这种信息系统和病房的管理模式并没有实现信息衔接，等于从医生、护士办公室到病人床前这一段“路程”没有实现数字化。而无线系统解决了这些问题。护士可以通过手持终端，直接输入病人的测试数据，并可以随时查询。
1.5护士呼叫和患者床边服务由有线网络为基础的电子呼叫系统需要对病房进行改造对住院区的运行和病人的休息造成影响。无线网络的应用可以不必对楼宇进行施工改动就可以马上实现电子呼叫系统的升级和改造。直接把无线呼叫终端放置到病人旁边，病人可通过终端和网络直接和医护人员面对面地通话，还可以通过电子菜单使用预设的定制服务，极大地提高服务质量和工作效率。
1.6病人定位及追踪系统手持无线标识带的病人，主要针对儿童，老人和神智迷糊，不能自控的病人可以被无线网络体统识别和进行追行踪定位。这个功能对于医院对病人的看护非常重要，医护人员可以通过无线网络系统时刻监控病人的行为，以防止因为家属或者医护人员疏忽照顾，而造成病人走失或者延误治疗。
1.7手术实况传输在手术过程中似乎不适合使用有线的摄像机或者监听设备对手术过程的图像，声音等进行传输，因为这样做会影响手术医生的工作，容易导致医疗事故。通过无线摄录机或者监听设备和无线网络可以解决即时的现场图像和声音实时传送的问题，可以对手术现场进行监视，实现远程教学，专家远程会诊。
1.8医疗影像实时传输和手术实况传输一样，在放射科，同样需要对病人的×光照片，MR扫描影像，CT成像等图片实时传递其它地方，以方便医生诊断，会诊等需要。无线网络可以随时随地将高清的，大容量的数码文件传送到各个需要工作岗位上。或者直接传送到存储系统进行保存和备份，极大地提高工作效率、减轻了维护和管理的劳动时间。
2医院系统无线网络的拓扑
3医院系统无线网络的设备功能需求设计
医院无线管理网络应能够提供优良的硬件性能、高速处理能力，丰富的无线网络接入和管理特性，无线射频管理和优化、网络故障定位与排查、网络性能监测与优化、统一的网络安全策略和设备用户管理的网络管理能力。
3.1设备的性能设计应使用专用的ASIC芯片保证了特殊业务的高速处理和报文的并行处理能力，L2-L7层安全策略实现，控制和其它业务由CPU通用核心负责，支持802.11n WLAN和支持三层漫游(数据／语音／视频)，自动Qos业务流分类等实时业务的高速转发。
3.2集中式管理无线控制器和AP间应支持业界标准的CAp-WAP协议进行通讯，并由此实现对AP的集中管理和自动配置。
3.3图像化网管软件网管软件应能够提供方便的图形化管理功能，诸如包括自动拓扑发现、自动升级、批量配置、分级管理、分级告警等，实时性能数据查询等功能。
3.4实时射频管理应具有丰富的实时射频管理特性。可对射频功率和无线信道自动调整，有效解决无线网络中存在的射频盲区覆盖问题和无线信道干扰问题。
3.5网络负载均衡采用的无线网络系统应该具备网络负载均衡功能，在一个AP的覆盖范围内把无线用户或终端分散连接到附近的AP上，提高网络的性能和可靠性。
3.6无线漫游功能为确保无线客户端在移动中也能不中断网络服务，网络应可实现无线漫游功能，保证敏感性业务的连续性。
3,7网络安全管理性能基于医院业务运行的特点，无线网络应在用户安全、系统安全、数据安全等方面为医院网络提供多种无线接入的安全特性，充分满足医院网络的各种场所环境下的无线数据安全接入的需求。应支持目前各种用户认证的方式(802.1X、WEB认证、MAC、SSID、VPN等)，及AAA／Radius／LDAP／Windows AD功能。应支持基于应用层的完全控管，可基于应用类别，用户权限。带宽大小，时间段等执行控制策略。
3.8远程节点AP的安全连接支持基于互联网的远程节点或用户，管理通道基于VPN的安全加密，实施统一的认证策略和安全，集中的AP和用户管理，保证总部以太网络的资源访问的安全性和整体性。
专用无线采集网络系统设计 篇12
目前,石油物探地震数据采集技术正由有线向无线演进,同时传感器铺设的密度高、范围大成为趋势,因此为了确保所有采集数据迅速,可靠的传输到控制中心,建立一个覆盖范围广,高效独立,最小延迟以及经济的多跳无线数据传输网络将是必然的。而目前现有的技术,包括WLAN,WIMAX以及GSM网络技术虽然已经成熟,并得到广泛使用,但是由于它们要么需要网络基础设施,要么就是无线单跳网络,或多或少不适合我们需要的场合。因此需要独立的设计一个专用的多跳无线传输网络来达到我们的要求。针对这一应用,本文主要介绍一种基于TDMA/扩频的固定多跳无线传输网络系统的设计,设计的目标是本网络数据业务传输延迟小,无差错。
2 系统结构简介
1.1 系统网络结构,业务模型及设计要求
网络结构如图 1所示。
网络的构成:它由一个固定中心控制站(Central Station 简称CS)和若干固定采集终端(Terminal Station 简称TS)以分布式多跳拓扑结构组成。采集站通过多跳和中心站通信,整个网络内采集站与中心站以及采集站之间采用同频半双工方式通信,无线传输技术采用直接序列扩频(DSSS)。业务模型:每个采集站在固定相同的一段时间内产生一定数量的采集数据流,例如 8s内连续产生19.2Mbits采集数据量。本网络设计要求:在特定的条件下,本无线采集网络的数据业务的传输延迟小且无差错。
1.2 中心站和采集站的功能结构
中心站的功能结构如图 2左所示,中心站通过无线调度全网数据传输并汇聚所有采集站采集数据,再将所有采集数据通过以太网接口发送给PC保存和处理。中心站主要由无线通讯模块,控制模块,有线通讯模块组成。采集站的功能结构如图2右所示,采集站是一个具有信息收集,处理以及将收集的信息通过无线多跳传送到中心站的微系统。采集站主要由传感器模块,控制模块,无线通讯模块组成。
3 网络系统的互联结构体系
系统有关通信的各部分功能对应的OSI/RM互联结构如图 3所示。
注:箭头方向表示采集数据帧流向图。
PC机与中心站之间有线通信的通信协议栈:(1)MAC/PHY:采用IEEE 802.3[1]以太网协议标准。(2)LLC:完成差错控制功能,采用CRC/ARQ机制。
中心站和采集站之间无线通信的通信协议栈(采集站与采集站之间类似):(1)R PHY:采用IEEE 802.11b(11Mbit/s)[2],这是一种先进的直接序列扩频技术,具有抗多径,抗干扰,低功耗等优点
(2)R MAC:采用IEEE 802.16d[3]基于TDMA为基础的集中调度机制,由中心站统一集中调度。基于TDMA为基础的集中调度机制优点:完全的冲突避免,严格的时间同步(TDMA);所有采集点(包括中心站)可以共同维护一张全网链路状态表;无明确协商,支持广播传输的调度,适用于网络配置消息。(3)R LLC:完成差错控制功能,采用CRC/ARQ机制。(4)R NET:高效的支持多跳的路由协议。
4 系统应用实验
为了验证本无线多跳采集网络系统设计思路的可行性,为此搭建了一个系统实验平台。实验平台的组成:由1个中心控制站(Central Station 简称CS)和3个数据采集站(Terminal station 简称TS)构成,TS可以通过单跳或多跳与CS通信。业务模型:每个TS在8s内同时产生19.2Mbits的采集数据,全网3个TS在8s内一共产生57.6Mbits(19.2*3)数据量。
设计要求:设计一个网络平台,使得所有TS可以在规定的时间内(单跳:14s;多跳:30s注:包括采集数据的8s时间)将采集数据业务正确无误的传输到CS,并通过CS的以太网接口发送到PC机上保存和处理。实验结果表明上述方案可行,并且保持一定的冗余度。下面讨论本实验系统的硬件和软件实现方案:
4.1 中心控制站和数据采集站的硬件实现
中心站和采集站的通用硬件结构图如图 4所示。
中心站和采集站采用基本相同的硬件平台,共有的模块包括射频与基带处理模块,OMAP处理模块,CPLD模块,GPS精确同步模块,存储器模块(FLASH,SDARAM)。不同的模块为Sensor模块(采集站专有模块)和以太网通信模块(中心站专有模块)。下面分别介绍,(1) 射频与基带处理模块:这部分采用RFMD公司的支持IEEE 802.11b(11Mbit/s)[2]的物理层芯片组(3002,2958)[4]。射频部分采用RF2958作为前端的发射和接收,工作频率为2.4GHz;基带处理部分采用RF3002对发送或接收的信号进行调制或解调。(2) OMAP处理模块:OMAP5912[5]负责控制和处理发送与接收的采集数据流。OMAP是一个由DSP和ARM组成的双核芯片,其中DSP部分主要实现无线通信协议栈的R_MAC,R_LLC,R_NET层;ARM部分负责整个系统及外设控制,以及中心站有线通信部分的LLC层和采集站的SPI通信接口。(3)CPLD模块:MAC帧头地址过滤和CRC校验,支持OMAP和射频与基带处理芯片之间控制信号和数据管道的时序匹配,支持OMAP芯片的管脚复用。(4) GPS精确同步模块:可以为采集站和中心站提供精确的同步(纳秒级),支持R_MAC部分的TDMA传输方式以及确保全网所有采集站的采集时间同步,通过UART接口和OMAP通信。(5)存储器模块(FLASH ,SDARAM):FLASH模块主要用于长期存储程序代码,SDARAM模块主要用于运行程序代码和临时存储采集数据帧。(6) Sensor模块:这是采集站特有的模块,主要是完成信息数据的采集,通过SPI接口和OMAP通信。(7)以太网通信模块:这是中心站特有的模块,主要采用了SMSC的LAN91C96芯片,支持IEEE 802.3[1]以太网协议标准,支持速率最高可以达到10Mbit/s。
4.2 中心控制站和采集站的软件部分实现
主要涉及无线通信协议栈的R_MAC,R_LLC,R_NET层的协议设计和在OMAP的DSP/BIOS[6]平台上C语言编程实现。在此主要概述一下整个设计思想和流程,相关业务流程图如图 5所示。
网络状态图如图 5.1所示,基于时间轴的网络数据业务流程如图 5.2所示,它们由网络维护期,网络维护期To数据传输期,数据传输期循环构成。(1)网络维护期:各节点主要建立与维护自己的局部数据结构(单跳内邻居节点的MAC地址);各采集站将自己的局部数据结构定期向中心站报告;中心站借此保存了全网的所有采集站的局部数据结构。(2) 网络维护期To数据传输期:中心站利用所有采集站的局部数据结构计算出全网络树形拓扑结构图;中心站利用全网络树形拓扑结构图计算出全网所有采集站到中心站的最佳路由路径和全网所有采集站在数据传输期时隙分配信息;中心站最终将上述信息(全网所有采集站到中心站路由路径,时隙分配等)广播给所有采集站。(3)数据传输期(基于TDMA):数据传输期开始的时间点一定要全网精确同步,这可以通过中心站预先广播一个时间起始点,采集站收到后通过GPS精确计时;数据传输期是由一个个超帧构成,每个超帧是由连续的一个个时隙构成,一个时隙持续1ms;一个超帧由上行数据帧传输时隙和下行控制帧传输时隙组成;一个时隙只被分配给一个采集站传输数据帧且只能传输一数据帧。数据传输期超帧结构图如图 5.3所示。
5 应用前景
针对不同的覆盖范围和设计要求可以采用不同的设计方法。例如针对高数据速率要求和大覆盖范围(10km*10km或更广的覆盖范围)而需要做到改进的方面:(1)无线物理层的改进:目前无线物理层采用基于IEEE 802.11b[2]的CCK扩频调制机制,该机制支持的峰值传输速率为11Mbit/s;如果采用基于OFDM的调制机制,则可以将支持的峰值传输速率提高到54Mbit/s;如果再采用MIMO,将会把峰值传输速率提高到108Mbit/s甚至更高。(2)MAC层与网络层的改进:设计出高效的MAC层调度算法和网络层路由算法将会极大的提高网络的效率 。(3)网络体系结构的改进 :可以考虑将网络系统分成两层网络,上层网络由无线基站之间组成无线骨干MESH传输网[3];下层网络由一个中心基站与许多无线传感器组成无线蜂窝网络。目前该方案有待深入细致的研究。具体可见图 6所示。
6 结束语
本文主要对基于扩频的专用无线采集传感器系统的网络结构,协议设计进行了讨论。通过实践验证,该网络系统方案具备应用可行性,能适应一定的规模的需求,为未来大规模全无线物探地震数据采集传感器系统奠定技术和基础。
摘要：本文主要讨论了一种基于TDMA/扩频的固定多跳无线传感器采集网络系统,文章就系统的网络结构,功能框图,部分硬件结构,系统的协议体系以及基于TDMA的信道访问方式等作了简要介绍,列举了系统的优越性,搭建了一个实验平台验证了方案的可行性,并且展望了未来的应用前景以及提出了相应的技术升级方案。
关键词：固定多跳无线传输,直接序列扩频,时分复用,路由协议
参考文献
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[4]The Reference of RFMD wireless Lan IEEE 802.11bChipset:RF3002(Baseband Processor),RF2958(Transceiver)[Z].
[5]OMAP5912OSK Target Module Hardware ReferenceGuide TI 2004.10[Z].