IEEE（共11篇）
IEEE 篇1
技术性组织电气电子工程师协会(IEEE)宣布批准IEEE 802.11ac TM-2013,目的是在无线局域网(WLAN)上实现更高的多用户传输量。IEEE802.11ac规范增加了80 MHz和160 MHz两个信道带宽,其中包括适用于灵活信道配置的连续和非连续160 MHz信道。其增加了形式为256 正交幅度调制(QAM)的更高阶的调制,将数据速率提高了33%。数据速率的进一步倍增则是通过将空间流数量提高至最大(8 个)实现的。此IEEE802.11ac修订版还引了入新技术,可为多个并发下行链路传输提供支持,该技术被称为“多用户,多输入,多输出”(MUMIMO)。通过使用智能天线技术,MUMIMO技术能够更有效地使用频谱,提高系统容量,并借助支持多达4个同步用户传输减少延迟。
IEEE 篇2
1.Data 1)Storage
1)“MAC finite buffer impact on the performance of cluster-tree based WSNs”
ICC 2013 2)“In-network storage for virtual broker-based publish/subscribe in WSNs” PIMRC 2012 3)“An energy-efficient data storage scheme in wireless sensor networks”
NOMS 2012
4)“Energy-Efficient Distributed Data Storage for Wireless Sensor Networks Based on Compressed Sensing and Network Coding”
TWC 2013
2)Data Collection 1)“The design and implementation of a general WSN gateway for data collection” WCNC 2013 2)”Energy-efficient data collection in WSN: A sink-oriented dynamic backbone“
ICC 2012 3)”Distributed data collection and its capacity in asynchronous wireless sensor networks“
INFOCOM 2012 4)”Application-aware data collection in wireless sensor networks“
INFOCOM 2013 5)”Overall cost minimization for data aggregation in energy-constrained wireless sensor networks“
ICC 2013 6)”OWER-MDG: A novel energy replenishment and data gathering mechanism in wireless rechargeable sensor networks“
GLOBECOM 2012 7)”Low-latency SINR-based data gathering in wireless sensor networks“
INFOCOM 2013 8)”Compressed Data Aggregation: Energy-Efficient and High-Fidelity Data Collection“
TON 2013 9)”Mobile data gathering with wireless energy replenishment in rechargeable sensor networks“
INFOCOM 2013 10)”Snapshot/continuous data collection capacity for large-scale probabilistic wireless sensor networks“
INFOCOM 2012 11)”Information Theoretical Optimization Gains in Energy Adaptive Data Gathering and Relaying in Cognitive Radio Sensor Networks“
TWC 2012 12)”Minimizing data collection latency in wireless sensor network with multiple mobile elements“
INFOCOM 2012 13)”Capacity and Delay Analysis for Data Gathering with Compressive Sensing in Wireless Sensor Networks“
TWC 2013 14)”Distributed Data Collection in Large-Scale Asynchronous Wireless Sensor Networks Under the Generalized Physical Interference Model“
TON 2013 15)”A cross-layer approach for context-aware data gathering in wireless sensor networks“
GLOBECOM 2012 16)”Semi-structured and unstructured data aggregation scheduling in wireless sensor networks“
INFOCOM 2012 17)”Controlled data collection of mini-sinks for maximizing packet delivery ratio and throughput using multiple paths in wireless sensor networks“
PIMRC 2012 18)”Delay minimum data collection in the low-duty-cycle wireless sensor networks“
GLOBECOM 2012 19)”A Slepian-Wolf coding based energy-efficient clustering algorithm for data aggregation in wireless sensor networks“
ICC 2012 20)”A distributed optimal framework for mobile data gathering with concurrent data uploading in wireless sensor networks“
INFOCOM 2012 21)”Applying the Chinese Remainder Theorem to Data Aggregation in Wireless Sensor Networks“ CL 2013 22)”Maximizing Quality of Aggregation in Delay-Constrained Wireless Sensor Networks“
CL 2013 3)Communication 1)”Modeling and estimation of partially observed WLAN activity for cognitive WSNs“ WCNC 2012 2)”Cognitive transmission based on data priority classification in WSNs for smart grid“
GLOBECOM 2012 3)”Cooperative closed-loop techniques for optimized transmission applied to a WSN in a power substation“ ICSGC 2012 4)”SDTP+: Securing a distributed transport protocol for WSNs using Merkle trees and hash chains“
ICC 2013 5)”Dynamic flooding time synchronisation protocol for WSNs“
GLOBECOM 2012 6)”Algorithm Design for Data Communications in Duty-Cycled Wireless Sensor Networks: A Survey“
ICM 2013 7)”Energy-efficient packet forwarding through network partitioning in wireless sensor networks“
PIMRC 2012 8)”Secure Data Discovery and Dissemination based on Hash Tree for Wireless Sensor Networks“
TWC 2013 9)”Data delivery scheme for wireless sensor network powered by RF energy harvesting“ WCNC 2013
10)”A privacy-aware communication scheme in advanced metering infrastructure(AMI)systems“
WCNC 2013 4)Data processing 1)”Data-centric programming environment for cooperative applications in WSN“ IM 2013
2)”PARED: A testbed with parallel reprogramming and multi-channel debugging for WSNs“ WCNC 2013 3)”Power-efficient hierarchical data aggregation using compressive sensing in WSNs“ ICC 2013 4)”Sensing, Compression, and Recovery for WSNs: Sparse Signal Modeling and Monitoring Framework“ TWC 2012 5)”Adaptive buffering scheme to reduce packet loss on densely connected WSN with mobile sink“
CCNC 2012 6)”Phenomena discovery in WSNs: A compressive sensing based approach“
ICC 2013 7)”RAID the WSN: Packet-based reliable cooperative diversity“ ICC 2012 8)”EasiPLED: Discriminating the causes of packet losses and errors in indoor WSNs“
GLOBECOM 2012 9)”On the benefit of using tight frames for robust data transmission and compressive data gathering in wireless sensor networks“
ICC 2012 10)”Harmonic quorum systems: Data management in 2D/3D wireless sensor networks with holes“
SECON 2012
11)”Compressive sensing based on local regional data in wireless sensor networks“
WCNC 2012
12)”An efficient data acquisition model for urban sensor networks“ NOMS 2012
13)”A Frechet Mean Approach for Compressive Sensing Date Acquisition and Reconstruction in Wireless Sensor Networks“
TWC 2012
14)”A novel reliable data dissemination protocol for real-time data in wireless sensor networks“
WCNC 2012
2.MAC 1)”A low energy consumption MAC protocol for WSN“ ICC 2012 2)”Performance evaluation of receiver based MAC using configurable framework in WSNs“
WCNC 2013 3)”E-MAC: An event-driven data aggregation MAC protocol for wireless sensor networks“
CCNC 2012 3.Service ”Aggregating user rating and service context for WSN service ranking“ GLOBECOM 2012
4.Routing 1)”Fast and power-efficient hardware implementation of a routing scheme for WSNs“ WCNC 2012 2)”HYMN: A Novel Hybrid Multi-Hop Routing Algorithm to Improve the Longevity of WSNs“
TWC 2012 3)”CEEC: Centralized energy efficient clustering a new routing protocol for WSNs“
SECON 2012
5.Energy 1)”Using hardware-based forward error correction to reduce the overall energy consumption of WSNs“ WCNC 2012 2)”Lifetime evaluation of cooperative OFDM WSNs“
WCNC 2012 3)”Extending the lifetime of a WSN by partial covers“
ICC 2013 4)”Energy-harvesting WSNs for structural health monitoring of underground train tunnels“
INFOCOM 2013 6.Security 1)”Improving reliability and efficiency of communications in WSNs under high traffic demand“
WCNC 2013
2)”Performance evaluation of security routing strategies to avoid DoS attacks in WSN“
GLOBECOM 2012
3)”Intruder tracking in WSNs using binary detection sensors and mobile sinks“
WCNC 2012
4)”Detecting DoS attacks in WSN based on clustering technique“ WCNC 2013 5)”PKC Based Broadcast Authentication using Signature Amortization for WSNs“ TWC 2012
7.Others 1)”System and application knowledge based scheduling of multiple applications in a WSN“ ICC 2012
2)”Cooperative task assignment for distributed deployment of applications in WSNs“ ICC 2013
3)”Towards a wireless sensor network platform for the internet of things sprouts WSN platform“
ICC 2012
4)”Fault tolerant target localization and tracking in binary WSNs using sensor health state estimation“
ICC 2013
5)”EDR2: A sink failure resilient approach for WSNs“
ICC 2012
6)”A high quality event capture scheme for WSN-based structural health monitoring“
GLOBECOM 2012
7)”Particle swarm optimization based approach to solve the multiple sink placement problem in WSNs“
ICC 2012
8)”ERCD: An energy-efficient clone detection protocol in WSNs“ INFOCOM 2013
9)”Fault tolerant complex event detection in WSNs: A case study in structural health monitoring“
INFOCOM 2013
10)”Impact of a sleep schedule on the AODV convergence time in WSNs“
IEEE 篇3
关键词：IEEE802.15.4；μC／OS-II；SIP；g.726
当前VoIP技术和无线通信技术的迅速发展为无线VoIP话机的实现创造了条件，也形成了一个研究热点。当前提出的设计方案有采用802.11协议6VLAr0实现VoIP无线化，虽然覆盖范围可达上百米，充足的带宽对语音压缩也没有过高要求，但作为移动便携设备，其成本和功耗成为了设计瓶颈。本设计主要从性能，成本，功耗等方面出发，提出了一种利用低速低功耗的无线个域网技术IEEE802.15.4来实现无线VoIP话机系统的方案，并在基于Freescale射频芯片MCl3192的硬件平台上成功实现了该方案。
无线VoIP话机系统方案
作为无线便携设备，功耗是首要考虑的一个因素，如果把网络协议栈，各个语音处理模块，无线通信都放在手持设备上，必然造成手持设备功能复杂，功耗过大。本设计考虑将嵌入式VoiP话机划分为两部分：无线语音网关和手持设备端。无线语音网关作为该系统的非移动端，以有线方式连接到互联网，主要处理网络及会话协议，各种语音压缩标准与g.726压缩标准之间的转换以及无线收发工作，而作为真正移动部分的手持设备端仅作简单的会话信令处理，g.726语音编解码和无线收发工作。在这种结构下，还可以增加手持设备的数量，实现多路无线通话，本设计成功实现了两个手持设备的无线语音通话。即两个手持设备可同时与互联网上其它用户建立语音通话。
无线语音网关同手持设备端之间的无线通信采用了低速低功耗的IEEES02.15.4协议，采用该协议虽然能极大地降低系统特别是手持设备的功耗，但仅仅250Kb／s的无线带宽对语音的传输却提出了挑战。为适应250Kb／s的无线传输速率同时保证语音质量，本设计采用了g.726压缩编解码将语音速率从64Kb／s降低到16Kb／s。另外根据该应用的特点：手持设备与语音网关间仅构成星型拓扑结构，删减了IEEE802.15.4协议部分功能，对其帧结构也作了一定修改以增加负载数据在帧中所占的比例。
SIP协议与无线网内部会话信令
VoIP目前有两大独立的信令标准：H.323协议和SIP协议。H.323主要参考了传统PSTN的呼叫控制和信令架构，便于与传统电话网相连。SIP协议是由IETF在1999年提出来的一个应用控制协议，它可用来创建、修改以及终结多个参与者参加的多媒体会话进程。SIP协议借鉴了Internet协议设计思想，具有简单，开放，可扩展等特点。本设计采用了SIP协议，并在实现时采用了源代码开放的SIP协议栈osip2／eXosip库。
无线网内部会话信令是本设计中无线语音网关与手持设备间进行通话所交互的信令。该信令集可以看成SIP信令在本无线网络中的扩展。由于SIP协议是放在无线语音网关上实现，而在会话过程中，部分SIP事件例如发起呼叫，需要由手持设备来响应或送出，所以需要无线语音网关将这部分消息发送给手持设备，同时需要将从手持设备接收到的消息转换成相应的SIP信息发送到互联网。无线网内部会话信令便在无线语音网关和手持设备间充当了信息传递的桥梁。
这里以无线手持设备发起呼叫为例介绍无线手持设备如何通过内部会话信令与其他VOIP电话建立会话。
当用户通过无线手持设备拨打一个号码时，无线手持设备将发送一个HtoG CALL_NEW的内部会话信令连同呼叫的号码给无线语音网关，无线语音网关收到该信令后，将根据该信令构造相应的SIP消息并发送到外部网络。当无线语音网关收到来自被叫方表示振铃信息的暂时应答RING-ING时，将发送一个GtoH_CALL_RINGING的内部会话信令给手持设备。当无线语音网关收到来自被叫方表示应答的信息ANSWERED时，语音网关将启动RTP线程并发送一个GtoH_CALL_ANSWERED的内部会话信令给手持设备以通知被叫方已应答。此时手持设备开启语音进程，与被叫方实现通话。
无线MAC设计和同步的实现
根据设计的特点，无线语音网关同手持设备间的无线网络采用星型拓扑结构，无线语音网关作为无线个域网的协调器同手持设备进行信息交互。IEEE802.15.4MAC层分为使用信标帧和不使用信标帧两种工作模式，本设计采用使用信标帧同步的超帧结构，由无线语音网关发送信标帧同步无线手持设备的数据传输。本设计中超帧长30ms，等分为16个时隙，每个时隙为1.875ms。信标帧在时隙1发送，时隙2到时隙8为竞争时隙，使用时隙CSMA-CA算法传输命令帧和应答帧。时隙9到时隙16固定分配给两个手持设备作为上下行语音数据通道。上下行各两个时隙的分配可以满足经g.726压缩后16Kb／s的语音数据传输带宽要求。
对于命令帧，采用应答和超时重发机制保证其可靠传输。对于语音数据，采用5／6分组FEC纠错算法改善语音质量。该纠错算法可以恢复五个连续语音数据包中任意丢失的一个，且实现简单，延迟较小。
由于所有信息传输都是在双方约定的时隙内进行，时隙的错位，抖动都将造成丢帧，而丢帧对语音质量的影响非常大，所以本设计的一个关键点是实现语音网关与手持设备间的精确同步，即手持设备在收到信标帧后保证随后15个时隙与语音网关的对应时隙对齐。本设计利用了射频芯片MCl3192的接收时间戳功能来实现精确同步。
时隙1开始后，语音网关需要TSTgs的时间将射频芯片从空闲状态转换为发送状态，当转换为发送状态后，预先存储在射频芯片发送RAM中的信标帧立即开始发送，手持设备上的射频芯片在收到六个字节TSPμs后自动锁存一个当前时间timestamp(时间戳)，这个值由手持设备在正确接收完信标帧后读取。根据这个值，手持设备可以设定MC13192定时器在(timestamp＋1875-TST-TSP)μs时刻产生中断，进入该中断服务程序的时刻即时隙2的起始时刻。在时隙2中使用MCU定时器设置随后14个时隙的定时中断产生时间，定时时间为18751μs。
IEEE 篇4
美国皮斯卡塔韦2013年11月26日电/美通社/--今日, 致力于技术发展和造福人类的世界最大专业技术协会IEEE发布了两份新的研究报告--《IEEE智能电网全球用户社会化》和《IEEE智能电网网络安全》, 同时推出了智能电网的通信和控制路线图。这四份文献是IEEE标准协会推出的“IEEE智能电网研究”资料库中最新增添的文件。“IEEE智能电网研究”是IEEE在智能电网发展愿景和研究报告的资料库, 这个正在逐步扩大的资料库关注包括电力、计算技术、通信、控制系统和车辆技术在内的领域。
《智能电网全球用户社会化》主要关注已经成功部署智能电网地区的用户。报告的内容包括智能电网给用户带来的益处、挑战以及参与方法, 以及用户对智能电网的认知、未来的期望和担忧。
世界最大专业技术协会IEEE发布两份新的研究报告《IEEE智能电网全球用户社会化》和《IEEE智能电网网络安全》, 同时推出了智能电网的通信和控制路线图。这四份文献是IEEE标准协会推出的“IEEE智能电网研究”资料库中最新增添的文件。
IEEE标准协会战略技术项目总监比尔·阿什说:“智能电网拥有无限的潜能和机会, 但智能电网的发展需要一个可以使不同的要素和谐运作的生态系统以充分发挥它的优势和益处。用户是智能电网最关键的环节之一, 所以我们需要加快教育和宣传让用户了解智能电网;对于电力行业来说, 他们也需要了解用户对电力行业以及对智能电网部署的影响。这份报告中的数据能够让行业利益相关者以更有意义、更积极的方式跟用户沟通交流, 并更好地确保了智能电网作为一个整体的长期成功发展。”
《智能电网全球用户社会化》在智能电网行业有关用户对智能电网技术和部署影响的报告中, 是最全面的报告之一。报告中根据用户不同的特征分成不同的部分, 如用户的需求和优先级;每一个部分都有大量的数据做支撑, 对用户的社会化周期进行了详尽的探索。报告中提出了用户使用智能电网时所遇到的问题, 并列出了电力公司、政府机构、监管机构和重点行业利益相关方在理解用户需求和宣传智能电网益处时所面临的挑战。报告还提出了关于大规模培养用户对智能电网认知度和接受度的建议, 以及在宣传智能电网时如何利用重要的社会化渠道缓解用户的担忧。
此外, 《智能电网全球用户社会化》中还包含了对美国、中国、德国、印度、日本和韩国六个国家的智能电网评估。旨在通过评估用户对可再生能源资源和智能电网的认知和态度来了解当前用户的理解程度。这份评估是基于一个对智能电网用户的调研, 87%的调研对象年龄在25-34岁之间且愿意尝试跟智能电网相关的服务, 他们对同龄人和年轻一代也有着举足轻重的影响。一些显著的调查结果包括:
●大部分受访者都熟悉智能电网和智能电表的概念及其带来的益处。但是, 还是需要额外的教育以纠正错误的信息和观念
●智能电网行业的利益相关者, 比如政府和电力公司, 需要继续跟目标媒体合作, 提高用户对智能电网的认知度
该报告还指出了智能电网在这六个国家的使用程度, 并根据用户的认知度、担忧和缓解措施来分析用户的社会化程度和用户社会化对智能电网部署的影响。
另一份发布的短期报告名为《IEEE智能电网网络安全》。这份报告在智能电网价值链范围内对网络安全漏洞进行了评估, 同时指出智能电网行业应该努力减轻安全漏洞带来的损失并采取额外的预防措施以防止侵害网络安全。除数据外, 这份报告还提供了关于技术和建筑的五步安全架构指导, 包括预防、检测、响应、恢复、通信以及智能电网网络安全投资分析。
IEEE 篇5
IEEE 1394应用于航空电子系统图像通信的研究
IEEE 1394是一种新型的高速串行数据总线,它提供的等时数据传输模式可认为是目前比较理想的`解决数字视频图像通信的方案之一.阐述了1394的总体性能特点,从航空电子系统数据通信的需求出发,分析将1394应用到航空电子系统视频图像通信的可行性,并通过实验进行验证.实验结果表明,IEEE 1394能够满足新一代航电系统大容量数据实时传输的需求.
作 者：王苗苗 张春熹 史洁琴 Wang,Miaomiao Zhang,Chunxi Shi,Jieqin 作者单位：100083,北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院刊 名：微计算机信息 PKU英文刊名：CONTROL & AUTOMATION年，卷(期)：200622(10)分类号：V243.1关键词：IEEE 1394 数字视频图像通信 航空电子系统 高速串行数据总线
IEEE 篇6
无线网路已经在速度上接近甚至超越了千兆有线网络，在可预见的将来，如果不跑多路高清视频甚至是4K视频，那么这样的带宽完全可以满足绝大多数家庭用户的需要。相比之下，随着越来越多的物联网（IoT）设备接入网络、居住条件改善，无线网络的使用体验正在下降。Wi-Fi，或者更具体点IEEE 802.11技术发展之初并没有考虑到今天无线网络速度会如此之快，因此它采用了设备轮询的服务机制，即无论设备对网络性能的需求多高，它都被迫与接入同一网络的最低速度设备平分服务时长，其直接结果如同高性能跑车走羊肠小路上，前方还有独轮车不可超越。双频甚至三频技术的引入，首先就为解决类似问题而来。
MU-MIMO是谁的菜
IEEE 802.11ac技术已经进入市场一年多，但是受限于频段和设备资源，2015年市场主流的技术为第一代，即所谓Wave 1，而如今Wave 2产品已经开始规模进入市场，两者最主要的技术指标差异就是MU-MIMO支持与否。
此前，CHIP已经进行过多款三频路由器的测试（详见3期34页），通过载波聚合技术，IEEE 802.11ac技术已经可以为单设备提供最高4串流、2166Mb/s（1024 QAM、541Mb/s×4）的带宽。但是除了路由器本身之外，与之相连的设备必须也支持4串流，即配备4T4R的8条天线，并且也支持1024 QAM，除了特殊定制的设备，这一极速几乎是享用不到的。
回到前面所讲的双/三频设计问题，其根本目的是将不同速度等级及信号覆盖的设备人为地划分在不同频段中，三频产品上的两个5GHz频段相互独立，也用于划分设备。然而这种方法作用有限，需要用户自己对各频段内设备特性非常熟悉，否则划分与不划分并无差异，就好像平行开了多条路，如果不做限定，那么每条路都还是跑车和独轮车串行。在同一频段内，设备轮询导致效率降低的问题并未得到根本改善，甚至由于载波聚合特性的出现，同一时刻所有（最大4个）串流空间都被某设备占据，哪怕它并不支持MIMO或者高QAM值，该情况类似4车道的道路，无论车大车小，速度相同但不得并行。
MU-MIMO的出现，从根本上解决的就是多串流的分配问题，简单地说就是无线路由器可根据终端设备数量和性能，将4串流分配给它们，提高串流空间的利用率，即多辆大小车可以并排跑在4车道的马路上，大车至多占两道。所有串流保持433Mb/s、256 QAM规格。详见2015年1期32页内容。
为更多的设备提供都不错的体验是MU-MIMO技术的根本目标，如果你更追求极速，而且对应设备支持多串流，那么SU-MIMO（单用户MIMO）模式更适合你，1 866Mb/s甚至2 133Mb/s任你享用。
在IEEE 802.11ac Wave 2技术条件下，MU-MIMO至多支持8个空间串流（4上、4下），而在未来的Wave 3或IEEE 802.11ax技术下，更多的串流将推动无线速度登上10Gb/s量级，这些都是后话。
终端设备在哪里
QAM（Quadrature Amplitude Modulatio，正交振幅调制）是影响无线编码效率或者直接地说是实际网络传输能力的关键指标。IEEE 802.11n采用64 QAM，而IEEE 802.11ac则为256 QAM，64到256的提升，可提升编码效率1/3、计算复杂度为23=8倍，再加上信道的差异，两者单载波的速度分别为150Mb/s和433Mb/s。QAM从256提升至1024时，编码效率再提升1/4，而计算复杂度又是8倍，不仅对无线连接的两端芯片计算能力有着极高的要求，而且功耗也会大幅度提升，相对有限的性能提升，有些得不偿失，只有标榜顶级性能的产品才会支持。
此外，并非所有支持载波聚合技术的终端设备都能兼容MU-MIMO，如iPhone 6s/6s Plus就宣称支持866Mb/s（433Mb/s×2）的无线连接，但是苹果并未明确宣传其支持MU-MIMO。在实际测试中，iPhone 6s的确无法实现与无线路由器的MU-MIMO协作，好在iPhone的基带芯片主要供应商高通2015年就已经宣布，将在其从低到高的各个档次基带芯片上普及MU-MIMO技术，其中就包括提供给苹果的产品。考虑到以上因素，iPhone 6s/6s Plus的用户应在无线路由器上选用SU-MIMO模式。
针对本次3款IEEE 802.11ac Wave 2产品测试，CHIP选用了Linksys Max-Stream AC600 WUSB6100M USB无线网卡，该产品支持2.4GHz/5GHz双频、MU-MIMO技术、最高433Mb/s连接速度、USB2.0接口。由于路由器和终端之间，不会达到厂商们所宣称的541Mb/s串流速度或实现4载波聚合，所以极限速度不是本次测试的重点。
智能为先
Linksys品牌如今已经归于贝尔金（Belkin），其EA系列产品升级到EA9500，仍属于Max-Stream系列，三频方式使之速度达到5.3Gb/s（1000Mb/s+2166Mb/s×2），是Linksys旗下最高端的产品。
EA9500在国外推出已经有一段时间了，早期版本需要通过升级固件实现对MU-MIMO的支持，而国内版本推出伊始就已具备此功能。智能是Max-Stream系列速度之外的又一大延续特性，EA9500保持了使用Linksys Smart Wi-FiApp设置的特色，并且默认支持远程管理，用户在任何地方、通过任何设备均能实现操作。要使用远程管理功能，需要注册一个Linksys账号，账号验证通过后，就能将EA9500加入到管理列表中，这样只要在PC上登录https：//linksyssmartwifi.com网站，就能在浏览器中远程设置它了，无视其所处防火墙或网络状态。如果在EA9500 DHCP的内网中输入路由器IP的传统方式登录，那么登录界面略有不同，用户可以切换本地密码登录，广域网中断也能使用。
EA9500的智能体现在多个方面，如它可安装多款应用程序，实现标准系统以外的功能。目前Linksys提供了多媒体共享、内容控制等4个不同的App，既有免费的也有付费的，用户可根据需要自行下载安装。
此外，EA9500的网络配置十分智能，其两个5GHz频段可分别开启MU-MIMO功能，顶级的高性能设备可以使用SU-MIMO模式独占一个5GHz频段，以获得2166Mb/s的极速;支持MU-MIMO的设备可使用另一个5GHz频段，实现整体优化。升级固件后，EA9500的两个5GHz频段MU-MIMO功能默认都已开启，而此功能的开关设置页面是隐藏的，不仅远程根本无法访问，而且本地登录也需要直接输入网址http：//192.168.1.1/ui/1.0.99.175339/dynamic/advanced-wireless.html（固件版本1.1.7.175339）方可。借助特别的Smart Connect功能，可以让终端在均开启MU-MIMO功能的5.1GHz和5.8GHz等两个5GHz频段中根据网络负载、信号质量情况自由漫游。总体来说，作为一款高端产品，EA9500的设置并没有想像的那么复杂，项目不多，明显有别于企业级产品。
在Beamforming波束成形技术帮助下，EA9500具有为不同摆放位置的设备优化无线覆盖性能的能力。除了依靠外置8条天线的物理调整改善网络覆盖之外，波束成形与MU-MIMO搭配使用，链路分配和信号质量也均得到保证。
实际测试中，EA9500的2.4GHz频段被关闭，以防双频无线网卡WUSB6100M的2.4GHz模式联通。使用该无线网卡的双设备相差180°或3设备各相差120°的极限位置布置、距离无线路由器5m，EA9500能为所有设备提供稳定的433Mb/s链接速度，而网络吞吐速度可达到稳定的215Mb/s，即27MB/s以上，性能出色、波束成形技术优势突显。
无线性能之外，EA9500的有线网络性能同样出色，它罕见地带有8个千兆LAN接口，两个USB接口分别为2.0和3.0版本，无论是连接有线设备的数量还是性能，都是同级产品中绝无仅有的。EA9500综合性能表现优秀，同时也存在着高性能、高配置所带来的大体积和高功耗问题，而2 499元的价格也不在主流用户可接受的范围内。
主动无敌
2015年11月，CHIP已针对网件夜鹰X8 R8500（详见2015年11期48页）进行过详细介绍和测试，不过当时该产品仍为Wave 1状态，直到今年年初网件放出新版固件，这款顶级产品才真正进入了MU-MIMO时代。
R8500最大的特点就是使用了主动天线，这对其网络覆盖能力的帮助非常明显。在5GHz频段下，距离超过10m网络信号质量劣化趋势明显，要想获得理想的性能，设备与终端间的距离不宜超过5m。而R8500完全不用在意这样的限制，其可全速达到10m。不过，如当时测试所说，其两个5GHz频段并非都用上了主动天线，反映在测试结果上就是两个5GHz频段的有效距离明显存在差异：10m和4m。此外，R8500的主动天线均布置在机身后方，而余下的4只5GHz天线则位于机身前侧，这样的不对称设计也影响了波束成形技术的发挥。该机所采用的芯片及波束成形技术与EA9500相同，都是来自Broadcom的Beamforming，但位于设备不同方位的终端性能差异明显。
双设备5m距离布局时，R8500正前和正后方设备链接速度分别为433Mb/s和335Mb/s，吞吐速度差异更大，分别为231Mb/s和167Mb/s。3设备测试中，情况更为复杂，最高连接性能有所降低，为220Mb/s左右，而下限速度变化不大。需要提醒的是，上行和下行性能均出现了如上波动，也侧面证实了R8500动态分配了发送或接收的天线。性能起伏，或者说不同设备获得的网络支持不同，恐怕是用户最不愿意见到的情况，因此用户自行管理显得更为重要。R8500同样支持分别开启两个5GHz频段的MU-MIMO功能，而剩下的问题就是谁来使用那组主动天线了，性能与覆盖之间的选择留给了用户。
商用境界
与消费类产品拼丰富而强大的功能不同，Ruckus（优科）ZoneFlexH510就显得非常低调。这款无线AP面向商业应用领域，采用PoE 48V（网线）供电，为楼宇无线覆盖而生。MU-MIMO在多用户环境中的价值更大，这正是H510大显身手的地方。
H510带有4（下）+1（后）个LAN接口、具有全交换功能，其中下方的LAN1和背部LAN接口具备PoE特性，后者也能进行级联使用，这是标注商用AP的设计。小巧、低功耗和无外置天线，是H510明显有别于其他两款产品的地方，这样的它更便于安装到吊顶等位置。它小巧的另一个原因就是内置天线采用2×2结构、支持双载波聚合，天线数量更少、空间占用更小，同时其BeamFlex+波束成形自适应天线技术优化终端信号覆盖能力。除天线增益外，BeamFlex+还支持高达4dB的信号增益和10dB的干扰抑制，进一步提高信号质量。
在实际测试中，没有外置大增益或主动天线设计的H510，信号质量丝毫不逊色于其他两款产品，当然这是在设置中将增益开到最大且接收天线灵敏度高达-99dBm的结果。在向下和水平两个主要安装方式下，管理员可通过设置调整其发射功率，达到合理的辐射和速度水平。由于H510不具备全向信号覆盖能力，CHIP的测试将终端设备全部移至其正面。双设备5m距离情况下，无线网络非常稳定地保持在433Mb/s连接速度，实际网络吞吐性能可达171Mb/s，间距增加到10m后，网络吞吐性能轻微下降到155Mb/s。3个设备同时连接时，其中两个共享串流，5m距离时网络吞吐能力为124Mb/s，而10m距离下降到109Mb/s，另一个设备性能基本不受影响。
除了显性的速度和功能之外，商用产品的可靠性和可管理性更为重要。根据Ruckus所提供的资料，H510支持多达100个客户端，是消费级产品30个左右实际客户端接入能力的3倍。CHIP测试中采用负载程序调用了超过10万个页面，H510保持了良好的性能稳定性，内置页面缓冲未出现异常。它支持多种形式部署，既单台设定或复制配置信息，也可使用Ruckus vSCG、SmartZone、ZoneDirector、Ruckus无线云或Ruckus FlexMaster等多种手段进行集成管理，还可进行二次开发集成到其他系统中。多SSID、VLAN、IP并发服务，这些商用高级特性一应俱全。
IEEE 篇7
通过BPL，只要把安装浏览器的计算机插入电插座即可上网。遵循1901的局域网据称能够支持500Mb/s以上的数据率，以及1500m的最初和最后一英里的范围。此技术方案允许数据以低于100MHz的频率，在任何电压的标准交流电线上传输。
美国联邦通信委员会(FCC)于2004年接受了BPL条例，激起业务无线电运营商激烈的反对。代表业余无线电的美国无线电中继联盟(ARRL)争辩说BPL干扰其运行以及短波和低频段VHF通信。
2006年FCC重申其条例，拒绝ARRL禁止BPL开展进一步研究的要求。BPL提起诉讼，2008年4月，一联邦法院指令FCC提供其以前编写的BPL辐射研究报告。这些文件以及一个进一步的条例制定通告于2009年7月17日公布。ARRL继续抗争。
ARRL代表若干团体中的成员投诉BPL提供商IBEC公司。ARRL辩称IBEC在新泽西利文斯顿和弗吉尼亚费尔菲尔德的印第安纳马丁菲尔德的BPL系统产生不间断的有害干扰，违反现行的FCC条例。
ARRL 2009年12月29日的文件表示：“ARRL殷切地要求FCC立即启动一个关于这些BPL系统的强制手段，促使他们停止运行，直到他们全都完全符合FCC的条例为止。”
FCC推动BPL，部分旨在帮助小和乡村社区使用高速因特网接入服务。弗吉尼亚的马纳萨斯，虽然并非乡村也非小地域，而是华盛顿特区繁华的近郊，也于2005年率先大规模推出BPL。10Mb/s服务只需25美元/月，但只有600左右住户和企业签约。市政官员去年4月份终止了服务。在向FCC提交的解释中，James Whedbee称BPL放弃马纳萨斯表明此技术是“过时的”。
IEEE发布五项智能电网新标准 篇8
(1) IEEE C37.118.1 (TM) -2011《电力系统同步相量测量》 (Synchrophasor Measurements for Power Systems) , 定义了变电站的同步相量和频率测量, 同时给出了静态和动态条件下验证电力系统分析和操作方法的手段和要求。
(2) IEEE C37.118.2 (TM) -2011《电力系统同步相量数据传送》 (Synchrophasor Data Transfer for Power Systems) , 详细规定了相量测量单元 (PMUs) 、相量数据集中器 (PDCs) 和其他电力系统应用之间实时通信的方法, 包括消息类型、使用、内容和数据格式等。
(3) IEEE C37.238 (TM) -2011使用《IEEE 1588电力系统应用中的精确时间协议》标准的标准轮廓 (Standard Profile) , 规定了利用以太网通信, 变电器内部以及不同地理区域变电器之间实现精确时间同步的方法。该标准将成熟的精确时间分配技术应用在如电力系统关键任务保护、控制、自动化和数据通信等方面。
(4) IEEE C37.232 (TM) -2011《时间序列数据文件命名通用格式》 (Common Format for Naming Time Sequence Data Files (COMNAME) ) , 定义了由数字保护和数字测量设备产生的时间序列数据 (TSD) 的命名。该标准得到了美国主要公共事业机构、独立系统运营商和制造商的支持。北美电力可靠性公司 (NERC) 和东北电力协调委员会 (NPCC) 建议使用该标准以解决大量文件报告、存储、交换、归档和检索等相关问题。
(5) IEEE 1020 (TM) -2011《小型水电站 (100 k VA to 5 MVA) 控制指南》, 该标准是对现有IEEE标准的修订, 体现了旧指南出版后, 技术发展对小型水电站的控制问题和监测提出的新要求。
IEEE 篇9
随着航空电子综合化技术的发展, 机载设备的智能化、自动化功能得到了很大增强。在航空机载视频系统中, 大容量的实时视频数据传输对系统数据码速率有了更高的要求[1]。IEEE-1394b总线作为一种标准的外部高速串行总线, 能够满足机载系统大容量数据实时传输的需求。本系统设计的目的旨在利用IEEE-1394b总线实时传输高速视频数据, 以期突破因老式低速率总线而导致机载系统实时传输能力不强的瓶颈, 提高系统的整体性能。
IEEE-1394b[2]高速串行总线为对等总线, 具有高传输速率、宽带宽、低延迟等特点。其拓朴结构分为底板环境和线缆环境。在1394协议中定义了三个协议层:事务层, 链路层和物理层, 用于在请求者和响应者之间的数据传输过程中完成相关服务。1394b总线支持异步传输模式和等时传输模式, 可以同时支持对实时性要求较高的高速大容量等时数据传输和对可靠性要求较高而对延迟不敏感的异步数据传输, 可热插拔, 使用方便灵活[3]。将IEEE-1394b总线的优越性能应用到机载电子统一网络中, 是比较理想的解决高速数据传输的手段。
2系统总体设计
为保证系统的可靠性, 本系统采用模块化设计。
各个模块的功能独立, 模块与模块之间采用标准接口。整个硬件系统分四个主要模块进行设计:①DSP (Digital Signal Processor) 模块, 负责等时数据传输信道和带宽申请。②FPGA (Field Programmable Gate Array) 模块, 负责接收来自SPI口的数据并将需要的数据送往SPI口输出、根据需要缓存数据、与1394接口进行通信和与DSP接口进行通信等。③视频采集模块, 负责视频图像的采集。④电源模块, 负责产生各芯片的工作电压。整个系统的框图如图1所示。
2.1DSP的数据和程序存储器扩展设计
本系统选用TI公司的C6000系列浮点DSP:TMS320C6713B。这款DSP的最高主频为300MHz。它采用了VelociTI甚长指令字 (VLIW) 结构, 每个指令字包括多个字段, 字段之间相互独立, 各自控制一个功能单元, 可以单周期发射多条指令, 有很高的指令级并行效率。在200MHz时钟下, 可达到1200MFLOPS的运算能力。
TMS320C6713B内带64KB的RAM, 但是远不够处理超大信息量的应用, 必须外接RAM作为数据存储区, 而应用SDRAM是最佳选择。SDRAM的结构和操作比其他类型的RAM更复杂。它以接受外部命令的形式工作, 包括:激活和刷新。而且TI的C6000系列DSP[4]都集成了SDRAM控制器, 不需用户过多干预, 应用非常方便, 成本比使用SRAM低很多。
本系统使用一片128Mbit (4M×32bit) 的SDRAM-HY57V283220-55, 其时钟频率最高可达183MHz。TMS320C6713B与HY57V283220的接口如图2所示。
此处DSP的EA15和EA14作为HY57V283220-55的块选择信号, 每一块大小为1M×32bit, 可存储13幅640×480的灰度图像, 一片HY57V283220共可存储52幅图像, 足够进行图像处理。
TMS320C6713B不自带FlashRom, 需外加一片FLASH来存储DSP程序, 使DSP在Boot-Load时能将程序加载到内部RAM中, 提高运行速度。C6713B的EMIF接口支持8位、16位和32位宽度的ROM访问模式, 这个模式通过设置EMIF-CE控制寄存器的MTYPE域实现。在读取窄数据宽度的存储器时, EMIF会自动根据宽度读取若干次, 并将数据拼成32位, 方便用户使用, 具体操作如下:
1.读操作每次读取32位, 但是只是留下有效的8位或16位 (ROM宽度) , 如果宽度是8位, DSP自动读取4次, 然后组织成32位数据。
2.地址自动移出, 如读取16位时地址自动移1位, 读取8位时自动移2位。
3.写操作时, 和写32位一样, 地址不会自动调整。
本系统使用一片AMD公司的FLASH:AM29LV800, 存储空间为128K×16bit, 足以存放DSP程序。FLASH 与DSP的接法如图3所示。
2.2FPGA芯片的配置模式
本系统的FPGA选用ALTERA公司的EP20K600EBC652-2X[5]。它采用全铜互联技术, 基于LUT (查找表) 结构, 典型可用门数为60万门。外接了IS61LV51216和EPCS4芯片作为数据和程序存储器的扩展。
ALTERA公司的APEX20K系列FPGA有多种配置模式:使用配置器件;PS被动串行下载;PPS被动并行同步下载;PPA被动并行异步;PSA被动串行异步;JTAG方式。
本系统可提供两种配置模式:使用处理器的PS方式和使用Byte Blaster并口下载电缆下载的JTAG方式。这样设计的好处是在调试时, 可以使用JTAG方式下载配置文件, 方便快捷。而脱机时, 则可以使用微处理器来配置。考虑到以后的功能扩展, 配置电路以可重构性为设计导向。使用处理器的PS方式配置APEX器件的电路框图如图4所示。
2.3视频采集模块设计
视频图像采集是系统传输和处理的源头。本系统的视频采集选用Philips公司的SAA7111A彩色视频输入处理器。它是Philips公司推出的一片应用广泛的彩色视频输入处理器。在本设计中, 采用自动控制增益方式, 输出数字视频格式采用YUV4:2:2 (16-bit) 格式, 对SAA7111A的配置和启动通过操作其I2C总线实现, DSP通过该控制器将指令写入SAA7111A中。
2.4电源模块设计
1394规范中允许节点由线缆或本地电源供电。不管本地是否有电源, 节点必须能够转发电源和事务。因此, 线缆必须能够提供足够大的功率对所有的节点供电。在本设计中要用到三种电压:5V、3.3V和1.8V。系统从IEEE-1394总线上获取电源。而IEEE-1394协议规定节点向外供电的电压范围为8-40V (一般为12V) 。设计一个好的电源模块, 应该做到输出功率大, 电压纹波小, 转换效率高, 对其它部件不会造成有害干扰等。目前流行的电源设计有两种方案:使用线性稳压器和使用DC-DC电压变换器。这里采用两种设计相结合的方法, 使用DC-DC来提高转换效率, 再加一级LDO (LOW-DROPOUT VOLTAGE REGULATORS) 减少电源噪声。电源模块如图5所示。
3链路层芯片与DSP、FPGA的接口互连
设计1394芯片的著名公司有TI公司、RICOH公司和VIA公司等。本系统的1394套片选用TI公司的链路层芯片TSB12LV32[6]和物理层芯片TSB41AB3[7], 可实现异步和等时传输, 支持100Mb/s、200Mb/s、400Mb/s传输速率。链路层控制芯片TSB12LV32提供主机接口和物理层接口, 实现CRC校验以及同步服务。在芯片中集成了中断寄存器、传送/接收FIFO和DMA通道。TSB12LV32芯片完成1394总线协议中的物理层功能, 实现仲裁机制, 对收发信号进行编码/解码。链路层芯片与DSP、FPGA的接口互连框图如图6所示。
4链路层芯片与物理层芯片的连接设计
链路层控制芯片TSB12LV32提供主机接口和物理层接口, 实现CRC校验以及同步服务。在芯片中集成了中断寄存器、传送/接收FIFO。TSB12LV32芯片完成1394总线协议中的物理层功能, 实现仲裁机制。TSB12LV32链路层芯片和TSB41AB3物理层芯片之间的连接关系如图7所示。
5系统的数据传输
在本系统中, 等时数据收发和异步数据收发均采用FIFO方式。数据传输主要有两个方向。一是从1394总线到SPI接口的数据流方向。在这个过程中, 首先DSP接收来自1394MCU接口的数据包, 将数据包发往FPGA内部RAM。然后SPI发送电路根据FIFO的情况取出数据发送至相应端口。二是从SPI接口到1394总线数据流方向。在这个过程中, SPI接口将接收的数据存到FPGA内部的RAM。读写仲裁电路进行读写仲裁, 在合适的时隙内把写FIFO中的数据存到SRAM中。接着读写仲裁电路根据检测到的读FIFO的状态, 在合适的时隙内从SRAM中取出数据放到读FIFO中。接口转换电路在DSP的EMIF (外部存储接口) 和链路层的MCU接口之间建立连接关系, DSP接收来自主机的读请求包并做包解析, 响应读请求指示1394等时接口控制电路做数据传输。1394等时接口控制电路检测读FIFO的状态, 指示DSP做等时传输工作, DSP完成等时信道和带宽申请、插入包头操作后, 指示FPGA开始等时数据传输。系统的数据流程如图8所示。
6结束语
IEEE-1394b作为一种新型的串行通信协议标准, 以其传输速度高、兼容性好、可靠性高等特点在未来航空航天领域的发展前景十分乐观。本文从航空电子系统大容量信息传输的需求出发, 设计了基于IEEE-1394b串行总线标准的机载高速视频传输系统。本系统设计具有如下特点:①遵循IEEE-1394b协议规范, 因此通用性好;②DSP实现1394芯片配置及控制, 编程灵活, 易于调试;③数据传输由FPGA来完成, 实现了较高的传输速率。
参考文献
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[2] IEEE standard 1394-1995 IEEE Standard for a high performance Serial Bus美国电气和电子工程师协会, 1995.
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[6] Texas Instruments Inc.TSB12LV32-EP, IEEE 1394-1995 and P1394a Compliant General-Purpose Link-Layer Controller, October 2004.
IEEE 篇10
微电子机械制造技术、无线通信和传感器技术的进步, 极大地推进了无线传感器网络[1,2]的发展。无线传感器网络是一种特定的Ad hoc网络, 是由大量的有感知、数据处理及能量供应模块集成的微型传感器节点, 并通过无线方式形成的一个自组织网络。WSNs在战场侦察、智能家居和生物医疗等领域都有广阔的应用前景。
IEEE802.15.4[3,4]是IEEE针对低速率无线个域网 (Low-Rate Wireless Personal Area Networks, LR-WPANs) 而制定的低功耗、低速率传输和低成本的无线通信标准。该标准中所规定的物理层和媒体接入控制层因其典型地满足了无线传感器网络的要求而被很多研究机构和公司认为是目前最适合无线传感器网络的通信协议。
1 IEEE802.15.4简介
1.1 网络设备
在IEEE802.15.4网络中, 存在2种网络功能设备:全功能设备 (FFD) 和部分功能设备 (RFD) 。FFD可以支持WPAN的PAN协调器 (PAN coordinator) 、协调器和设备3种操作模式。FFD支持与网络中任意设备通信。RFD的功能相对简单, 没有必要传送大量的数据, 只与FFD通信, RFD能够使用最小限度的资源。每个LR-WPAN至少要拥有1个FFD设备作为PAN的协调器, 以为网络提供总体同步服务和管理其他的FFD和RFD。
1.2 网络拓扑
根据网络应用要求, 在IEEE802.15.4网络中规定了星形拓扑结构和端到端拓扑结构。在星型拓扑结构中, 采取集中式通信方式, 网络通信是建立在PAN协调器与其他设备之间的, PAN协调器作为一个简单的中心控制器, 具有启动、终止网络通信和管理路由等功能;在端到端的拓扑结构中, 采取分散化的通信方式, 任何设备只要在其传输范围内都能与其他设备进行通信, 端到端的拓扑结构允许构成更复杂的网络结构, 解决了星形结构中PAN协调器能量受限问题。
1.3 IEEE802.15.4物理层
IEEE802.15.4标准定义了物理层和媒体接入控制层。在物理层中, 定义了网络的物理信道、扩频方式和调制方式等, 其功能是激活和关闭无线发送器、能量检测、链路质量指示、选择信道、空闲信道评估以及通过物理信道发送和接收数据帧。
1.4 IEEE802.15.4媒体接入控制层
IEEE802.15.4的媒体接入控制层提供了物理层和更高层之间的接口。
1.4.1 运行模式
IEEE802.15.4的MAC协议支持信标使能模式 (Beacon Mode) 和非信标使能模式 (non-Beacon Mode) 2种模式。 (1) 非信标使能模式:主要为非实时数据提供公平的无线信道的接入, 设备采用无时隙CSMA/CA协议简单的传输数据。在该模式下不使用超帧结构; (2) 信标使能模式:信标是由协调器周期性地形成, 用于同步连接设备和确认该PAN。该模式下提供2种信道访问方式:基于竞争的时隙CSMA/CA协议和确保传输时隙的GTS机制。时隙CSMA/CA采用载波监听多址接入/冲突避免方式, 适用于业务传输实时性要求较低的应用场合;保障时隙 (Guaranteed Time Slot, GTS) 机制具有较小的数据传输延迟, 适用于业务传输实时性要求较高的应用场合。
1.4.2 超帧结构
在信标使能模式下, 使用超帧结构来加强和管理节点之间的通信。超帧结构由2个信标所界定, 包含在一个信标间隔 (BI) 里, 分为一个活跃期和一个非活跃期, 如图1所示。超帧的工作周期 (Duty Cycle, DC) 定义为:DC=SD/BI。
超帧结构由2个参数确定:信标参数 (Beacon Order, BO) 和超帧参数 (Superframe Order, SO) , BO决定超帧的长度, SO决定一帧中活跃期的长度, BO和SO满足0≤SO≤BO≤14。超帧长度BI和超帧活跃期长度SD由以下公式确定:
如果SO=BO→SD=BI, 那么超帧总是活跃的。若BO=15, 那么超帧结构将不存在并且网络进入非信标使能模式。这种情况下SO的值将被忽略。
超帧的活跃期划分为3个时段, 进一步分为16个等大小的时隙。
(1) 信标发送时段:信标从第0个时隙开始, 传输不需要使用CSMA; (2) 竞争访问时段 (Contention Access Period, CAP) :在CAP期间, 所有节点采用时隙CSMA/CA机制接入信道, CSMA/CA算法是基于退避时段; (3) 非竞争访问时段 (Contention Free Period, CFP) :所有可能被协调器分配的GTS分布在CFP期间并且必须占据相邻的信道, CFP期间的传输是自由竞争的, 因此不需要使用CSMA/CA协议传输, 而采用GTS机制传输。
在非活跃期内, 整个PAN中的设备为了节约能耗而进入一种睡眠模式。
1.5 GTS机制
GTS是超帧结构的一部分, 允许相关的设备不在CFP里竞争而接入媒体。GTS是WPANs里的一种资源保留。
GTS仅由PAN协调器分配, 用于协调器和设备之间的通信, 对于GTS的分配, 减少CAP的长度不能少于a Min CAPLength长度。一个GTS可以占据超过一个时隙。在同一时段里, PAN协调器最多可分配7个GTS。在GTS期间, 可以向协调器传输。
数据帧也可以从协调器接收数据帧。对于已分配了GTS的设备也可以在CAP期间进行数据传输。
1.6 CSMA/CA协议
IEEE802.15.4标准定义了2种CSMA/CA协议:无时隙CSMA/CA协议和时隙CSMA/CA协议。2种算法都是基于退避时段。
1.6.1 时隙CSMA/CA原理
在信标网中, 节点在CAP时段中的通信一般采取时隙CSMA/CA信道接入协议。节点需要使用3个变量 (NB、CW和BE) 来接入媒介。NB为退避次数, 其初始值为0;CW为竞争窗口长度, 其初始值为2;BE为退避指数, 决定节点需退避的时间。IEEE802.15.4标准中规定了CCA操作, 即节点在发送分组之前, 需等待下一个退避时隙的边界, 在0~ (2BE-1) 间随机选择退避时间, 在退避一段时间后侦听信道当前状态。如果信道空闲, 则CW的值减1, 并在下一个退避时隙的边界重新开始CCA操作;如果信道仍然处于空闲状态, 则节点将发送相应分组。若检测到信道忙, 则NB和BE均进行增量操作, 且CW值重新置为2。如果NB超出门限值, 那么节点将丢弃该帧, CSMA过程失败。否则, 节点将重新选择随机退避时间, 执行CCA操作过程。当采用时隙CSMA/CA信道接入机制时, 如果电池寿命扩展字段被置为1, 那么退避窗口长度将被限定在更短的范围内, 其目的是为了减少节点空闲侦听的能量损耗。
1.6.2 无时隙的CSMA/CA原理
无时隙CSMA/CA协议与时隙CSMA/CA协议相似。此时, 节点不需要维护CW变量, 只需要执行一次CCA操作即可。退避起始时刻可以在任何时间点上进行, 判断信道空闲则可以立即发送分组。
2 节能算法的研究现状
从2003年IEEE802.15.4协议提出后, 许多国内外相关研究机构就立即对该协议进行了较为全面的研究。
低能耗是IEEE802.15.4标准的重要特点, 因此对于标准低能耗的研究受到了广泛关注。IEEE802.15.4标准采用静态方案设置活跃期和不活跃期的持续时间, 当网络传输业务量动态变化时, 原标准中采用的静态预设方案将不再是最佳的节能方法。针对这些问题, 在节能算法的研究方面, 目前学术界已经提出了较多的协议和算法。文献[5]最早提出自适应工作周期调整的BOAA算法 (Beacon Order Adaptation Algorithm) , BOAA算法采用节点设备接收的消息数目来估计网络负荷, 以实现对业务量的动态估计, 达到工作周期的动态调整。Jeon提出了DCA算法 (Duty Cycle Algorithm) , 算法中采用传输队列占用比和端-端时延用于动态工作周期的计算。提出了针对业务负荷, 动态改变工作周期的AMPE算法。中针对SMAC协议提出了动态改变睡眠期的RL-MAC协议。这些研究都在一定程度上解决了降低能耗的问题。
超帧的工作周期越小, 协议的能耗越小, 但是由于节点的资源限制, 较小的DC会造成节点缓存的溢出和传输时延的增加;工作周期越大, 能耗就越大, 但较大的DC允许节点传输更多的数据帧并降低传输时延。因此针对网络业务量的动态变化, 动态改变IEEE802.15.4的超帧工作周期, 实现最低能耗与网络可靠性之间的最佳平衡, 是标准中亟待解决的问题, 也是今后的研究方向。
3 GTS调度算法的研究
GTS是用于保障业务数据的实时传输。在IEEE802.15.4标准中, PAN协调器对各节点的GTS请求采用的是先进先服务调度算法, 这就导致标准的GTS分配不能很好地满足各传输业务的Qo S需求。另外, 采用先进先服务的方式不能满足一些特定业务的时延要求。目前学术界出现了一些改进先进先服务的GTS调度算法。例如在文献[9]中, 提出了采用自适应GTS分配的AGA (Adaptive GTS Allocation scheme) 算法, 算法针对节点近期的GTS使用情况, PAN协调器为节点分配不同的优先级来进行资源调度。在文献[10]中, 提出了一种i-GAME (implicit GTS Allocation Mechanism) 算法, 实现了多个节点共享GTS, 同时提高了带宽利用率。为了满足工业应用的低时延要求, 文献[11]提出了EDD算法 (Earliest Due Date scheduling algorithm) 来分配GTS。在文献[12]中, 提出了一个简单且高效的16-m TS算法, 在该算法中, CFP期间被划分为16个微时隙, 该算法优先为时间敏感的应用提供GTS分配。这些算法的提出弥补或改善了原有协议里的GTS机制不足, 对日后的研究和发展起到了承前启后的作用。
在未来的传感器网络中, 空间上各节点对网络带宽的需求在发生动态变化;时间上节点本身对网络的需求也在呈现动态变化。因此, 针对网络实际应用和传输业务类型, 改进先进先服务的GTS调度算法, 提高网络的带宽利用率, 保障特定业务的时延要求, 也是标准中需要进一步研究解决的问题。
4 时隙CSMA/CA协议的研究
无线传感器网络的节点众多, 而在1个超帧结构里最多只能为7个传感器网络节点提供服务, 远远不能满足所有的实时服务需求, 而在IEEE802.15.4标准的信标使能模式中采用的时隙CSMA/CA协议不对实时业务传输提供Qo S保障。改进时隙CSMA/CA协议来为实时业务提供Qo S保障已成为一个研究热点。采用先进先出队列 (FI-FOQ) 和采用优先级队列 (PQ) 的CSMA/CA算法在文献[13]中被加以比较, 计算机仿真结果说明, 合理设置参数和排队机制, CSMA/CA协议的实时传输性能得到很大提高。在文献[14]中, 改进了时隙CSMA/CA协议, 采用priority toning strategy确保紧急情况下高优先级数据帧的快速传输。在文献[15]中提出了基于队列长度的CSMA/CA算法Q-CSMA, 较大地提高了CSMA/CA协议的时延性能和网络吞吐量, 但算法较为复杂, 难以在资源有限的节点上实现。文献[16]为实时异常事件监控提出了一种基于加权公平队列算法 (FQ-CSMA/CA) 改进的CSMA/CA协议, 实验表明, 该算法在数据帧的发送、平均队列延迟和能量消耗上比现有算法具有更好的性能。基于应用的多样性和特点, 相关的研究进一步推进了IEEE802.15.4标准的改进和完善。
在IEEE802.15.4标准中, 采用GTS调度机制来保障实时业务的传输, 在一个超帧内最多只能为7个传感器节点提供服务。因此, 针对网络中实时业务量较大的情况, 改进时隙CSMA/CA协议来为实时业务提供Qo S保障, 确保数据传输的实时性和可靠性, 也是未来标准中需要进一步深入研究解决的课题。
5 结束语
近年来对基于IEEE802.15.4无线传感器网络MAC协议进行了大量卓有成效的研究。主要介绍了目前较为热门的节约能耗、GTS机制以及CSMA/CA协议的算法。从目前的研究情况来看, 大多都是作为相对孤立的研究对象, 在保证与现有IEEE802.15.4标准兼容的前提下, 综合考虑节约能耗、GTS机制以及CSMA/CA协议间的协同设计, 是未来该领域的研究方向。
摘要：无线传感器网络 (Wireless Sensor Networks, WSNs) 是一门新兴的无线网络技术。IEEE802.15.4标准作为一种新兴的无线通信协议, 以其低功耗、低速率传输和低成本的设计宗旨为无线传感器网络提供了一种很好的解决方案。对IEEE802.15.4标准的相关规定和特点进行了简要介绍, 在该标准的基础上针对当前关于能量消耗、GTS调度机制和CSMA/CA协议等方面的研究现状进行了介绍, 并做了总结。
IEEE 篇11
1997年IEEE802.11标准的制定是无线局域网发展的里程碑, 它是由大量的局域网以及计算机专家审定通过的标准。IEEE802.11标准定义了单一的MAC层和多样的物理层, 其物理层标准主要IEEE802.11b, IEEE802.11a和IEEE802.11g。
1.1 IEEE802.11b
1999年9月正式通过的IEEE802.11b标准是IEEE802.11协议标准的扩展。它可以支持最高11Mbps的数据速率, 运行在2.4GHz的ISM频段上, 采用的调制技术是CCK。但是随着用户不断增长的对数据速率的要求, 最高速率11Mbps (实际值为550~600KB/s) 已经不能满足用户的需求。而且CCK调制方式就不再是一种合适的方法了。因为对于直接序列扩频技术来说, 为了取得较高的数据速率, 并达到扩频的目的, 选取的码片的速率就要更高, 这对于现有的码片来说比较困难;对于接收端的RAKE接收机来说, 在高速数据速率的情况下, 为了达到良好的时间分集效果, 要求RAKE接收机有更复杂的结构, 在硬件上不易实现。
1.2 IEEE802.11a
为了满足人们对数据速率的要求, 随后IEEE委员会又推出了IEEE802.11a。IEEE802.11a工作5GHz频段上, 使用OFDM调制技术可支持54Mbps的传输速率。IEEE802.11a工作频段是5GHz, 而IEEE802.11b工频段是2.4GHz。因此, 在同一个网络中, 这两个是互不兼容的。另外由于在日常生活中, 许多电子设备都是基于2.4GHz频段工作的, 这样IEEE802.11a工作频段的5GHz就比IEEE802.11b工频段是2.4GHz有很好的抗干扰优势, 但这同时也预示了802.11a的灭亡。由于频段较高, 使得802.11a的传输距离大打折扣。
1.3 IEEE802.11g
为了解决上述问题, 为了进一步推动无线局域网的发展, 2003年7月802.11工作组批准了802.11g标准, 新的标准终于浮出水面成为人们对无线局域网关注的焦点。IEEE802.11工作组开始定义新的物理层标准。
1.4 IEEE802.11n
IEEE已经成立802.11n工作小组, 以制定一项新的高速无线局域网标准802.11n。802.11n工作小组是由高吞吐量研究小组发展而来的, 该工作小组计划在2003年9月召开首次会议。
IEEE802.11n计划采用MIMO与OFDM相结合, 使传输速率成倍提高。另外, 天线技术及传输技术, 使得无线局域网的传输距离大大增加, 可以达到几公里 (并且能够保障100Mbps的传输速率) 。IEEE802.11n标准全面改进了802.11标准, 不仅涉及物理层标准, 同时也采用新的高性能无线传输技术提升MAC层的性能, 优化数据帧结构, 提高网络的吞吐量性能。
2 IEEE802.11无线局域网拓扑结构
IEEE802.11无线局域网有两种主要的拓扑结构, 即自组织网络 (也就是对等网络, 即人们常称的Ad-Hoc网络) 和基础结构网络 (Infrastructure Network) 。
2.1 自组织网络
自组织型WLAN是一种对等模型的网络, 它的建立是为了满足暂时需求的服务。自组织网络是由一组有无线接口卡的无线终端, 特别是移动电脑组成。这些无线终端以相同的工作组名、扩展服务集标识号 (ESSID) 和密码等对等的方式相互直连, 在WLAN的覆盖范围之内, 进行点对点, 或点对多点之间的通信, 如图1所示。
组建自组织网络不需要增添任何网络基础设施, 仅需要移动节点及配置一种普通的协议。在这种拓扑结构中, 不需要有中央控制器的协调。因此, 自组织网络使用非集中式的MAC协议, 例如CSMA/CA。但由于该协议所有节点具有相同的功能性, 因此实施复杂并且造价昂贵。
2.2 基础结构网络
基础结构型WLAN利用了高速的有线或无线骨干传输网络。在这种拓扑结构中, 移动节点在基站 (BS--Base Station) 的协调下接入到无线信道, 如图2所示。
基站的另一个作用是将移动节点与现有的有线网络连接起来。当基站执行这项任务时, 它被称为接入点 (AP) 。基础结构网络虽然也会使用非集中式MAC协议, 如基于竞争的802.11协议可以用于基础结构的拓扑结构中, 但大多数基础结构网络都使用集中式MAC协议, 如轮询机制。由于大多数的协议过程都由接入点执行, 移动节点只需要执行一小部分的功能, 所以其复杂性大大降低。
在基础结构网路中, 存在许多基站及基站覆盖范围下的移动节点形成的蜂窝小区。基站在小区内可以实现全网覆盖。在目前的实际应用中, 大部分无线WLAN都是基于基础结构网络。
3 IEEE802.11无线局域安全技术
在无线局域网被广泛采用之前, 最需要解决的就是网络安全问题。为了解决无线局域网中的网络安全问题, 为此IEEE802.11主要应用了三项安全技术来保障无线局域网中数据传输的安全。
3.1 SSID (Service Set Identifier) 技术。
该技术可以将一个无线局域网分为几个需要不同身份验证的子网络, 每一个子网络都需要独立的身份验证, 只有通过身份验证的用户才可以进入相应的子网络, 防止未被授权的用户进入本网络。
3.2 MAC (Media Access Control) 技术。
应用这项技术, 可在无线局域网的每一个接入点 (AP———Access Point) 下设置一个许可接入的用户的MAC地址清单, MAC地址不在清单中的用户, 接入点 (Access Point) 将拒绝其接入请求;
3.3 WEP (Wired Equivalent Privacy) 加密技术。
因为无线局域网络是通过电波进行数据传输的, 存在电波泄露导致数据被截听的风险。WEP安全技术源自于名为RC4的RSA数据加密技术, 以满足用户更高层次的网络安全需求。
同时, 为了满足更高安全性的需要, 随后又推出了端口访问控制技术 (IEEE802.1x) 和可扩展认证协议 (EAP) 。在2003年又发展出来了WPA (Wi Fi Protected Access) 技术。另外IEEE802.11工作组又开发了新的安全标准的IEEE802.11i, IEEE 802.11i将为无线局域网的安全提供可信的标准支持。
3 IEEE802.11无线局域网应用
无线局域网的应用范围非常广泛, 如果其应用划分为室内和室外的话, 室内应用包括大型办公室、车间、智能仓库、临时办公室、会议室、证券市场;室外应用包括城市建筑群间通信、学校校园网络、工矿企业厂区自动化控制与管理网络、银行金融证券城区网、矿山、水利、油田、港口、码头、江河湖坝区、野外勘测实验、军事流动网、公安流动网等。
总之, 随着人们对自由的渴望, 对无线的需求, 在可预见的未来, 无线技术将会有更好的发展。
摘要：无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它利用射频 (RF) 技术, 取代旧式的双绞铜线构成局域网络, 提供传统有线局域网的所有功能, 网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙里, 能够随需要的移动而移动。这些年来, 无线网在全世界将有较大的发展。无线局域网应用越来越多, 它将扩展有线局域网或在某些情况下取而代之。可以预期, 在未来信息无所不在的时代, 无线网将依靠其无法比拟的灵活性, 可移动性和极强的可扩容性, 使人们真正享受到简单、方便、快捷的连接。
关键词：802.11,无线局域网,移动性,网络拓扑结构
参考文献
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