无线数据传输技术（精选12篇）
无线数据传输技术 篇1
0 引 言
目前,移动通信服务正逐步由语音通信为主转向数据通信和语音通信并驾齐驱。以工业应用为目的的数据通信正在成为无线通信服务中非常重要和发展迅速的一个分支。因此,研究基于无线通信网络的遥测遥控终端设备及其组网技术,无论是对于增强已有测控系统的功能,还是拓展测控技术的应用领域,都具有重要的经济价值和实用意义。
1 GPRS无线通信系统基本原理
GPRS(通用无线分组业务)是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,提供端到端的、广域的无线IP连接。GPRS网络是在原有的GSM网络上,增加SGSN(GPRS服务支持节点)以及GGSN(网关GPRS支持节点)两种数据交换结点设备,使得用户在端到端分组方式下发送和接收数据,同时兼容电路型数据和分组交换数据,从而GPRS网络能够和因特网互相连接。其系统结构如图1所示。
GPRS提供了两种类型的服务:点到点服务(PTP)和点到多点服务(PTM)。相对原来的GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式,GPRS的分组交换技术具有实时在线、按量计费、高速传输等优点。
2 CDMA 1X系统基本原理
CDMA(码分多址)是扩频通信技术上发展起来的一种新的无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术,即将需传送的具有一定信号带宽信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩,以实现数据传输。
CDMA2000 1X的基本业务分为电信业务和承载业务。CDMA2000 1X网络主要有BTS、BSC和PCF、PDSN等节点组成。基于ANSI-41核心网的系统结构如图2所示。
3 远程无线数据采集与控制系统方案
要实现具体的群控任务,进行有效地现场控制,其组网技术方案有两种:
方案一:使用固定IP地址或向移动通信公司申请数据专线作为上位机(数据中心),实现点对点、点对多的数据传输,如图3所示。数据采集设备与GPRS终端通过RS232相连,GPRS终端自动拨号登陆GPRS网络,获得移动子网IP地址后,主动与接入Internet的上位机建立Socket连接并保持,然后将GPRS终端的ID号及子网IP地址通过TCP/IP协议发送至上位机。这样上位机在Socket连接保持的情况下,就可以实现与GPRS终端,也就是数据采集设备的通信。该方案具有组网简单,性能稳定,可靠性高,用户使用难度低,使用灵活性强等优点,适合集团用户使用。
方案二:该方案是通信终端通过使用域名解析(DNS)的方法获取上位机(数据中心)IP地址,从而与上位机(数据中心)建立连接并互相传输数据。该方案的优点在于其上位机(数据中心)不必拥有固定IP地址,而是通过域名解析服务提供商获取域名,GPRS终端通过域名解析得到上位机(数据中心)的IP地址,基于无线移动通信网络和Internet网络的远程数据采集与控制系统的设计从而与上位机建立连接。
系统通过CPU控制无线通信模块与远端PC机进行通信而组建的一个通信网络。具体工作原理是:
a) 上位机初始化:上位PC机建立网络连接,并设置好通信波特率和通信端口,分配好IP地址,然后展开网络侦听。
b) 下位机初始化:下位MCU完成初始化设置,将通信波特率与上位PC机同步,然后进行Modem拨号,将移动终端的类别设置为GPRS上网模式。
c) 网络协商:设置GPRS接入网关,附着至GPRS网,通过TCP/IP栈拨号并启动GPRS连接,建立与上位PC机的通信,进入数据输入状态。GGSN与Modem通信时遵循PPP协议,Modem拨号首先要与GGSN进行通信链路的协商,即进行点到点的各种通信链路的参数配置,协商过程遵循LCP、PAP、CHAP、IPCP等协议,其中LCP用于建立、构造、测试链路连接,PAP或CHAP用于处理密码验证部分;IPCP协议用于设置网络协议环境,并分配IP地址。Modem接收到IP后将其存入数据终端的配置地址域,数据终端向数据中心发送配置后的数据帧,告知其动态IP地址和IMSI号,数据中心存储收到的信息,作为下传数据的联络信息。
d) 数据传输过程:网络协商之后即可进行数据传送,GPRS网络支持TCP/IP协议,所以通过收发IP数据包来传送数据。此时,终端系统向GGSN发送的所有包含IP报文的PPP报文都会被传送给Internet网中相应的IP地址,从而完成终端系统向远程监控中心通过互联网传输数据的过程。
具体的通信方式为点对点、点对多CDMA 1X/GPRS (结合Internet)即时通信控制方式。CDMA 1X/GPRS与生俱有更多的优点:按流量收费、永远在线、传输速率相对较高。这些优点使得这项技术在诸如远程工业控制和遥测遥感、集群管理等工业领域具有更大的发展空间和潜力。
4 GPRS无线通信模块
GPRS模块采用HUWEI公司提供的GTM900C模块,该模块接口简单、使用方便且功能强大。模块只需要单一的电源(3.4 V～4.7 V)即可工作,电流最大峰值可达2 A。主要硬件如图4、图5所示。
GPRS 模块与数据采集模块间通过串行口进行通信,通信的最大速率可以达到15 200 bps。GTM900 集成了TCP/IP 协议,采用内部的扩展AT 指令,数据采集模块可以与 GPRS 模块通信,使其通过GPRS 网络把数据发送给PC上位机,具体步骤如下 :
a) 定义PDP上下文:AT+CGDCONT。使用设置命令,可为PDP上下文定义参数,该PDP上下文是由本地上下文标识参数
b) 初始化命令:AT%ETCPIP。该命令实现PDP激活和TCPIP的初始化,是使用TCPIP功能前必须完成的一步操作。
c) 打开一条TCP或者UDP链接命令:AT%IPOPEN。该命令用于打开一条TCP或者UDP链接命令。
d) 设置数据模式命令:AT%IOMODE。该命令主要用来选择发送的数据是否进行编码,也就是(HEX-ASCII)的转换。
e) 透传功能:AT%TPS。实现TCPIP上的直接数据传输,简化了发送数据阶段的操作步骤,并且提供了多种操作模式,以适应于不同的传输场景。
f) 关闭链接命令:AT%IPCLOSE。
由于 GPRS 是基于 IP 协议,数据包在主机与GPRS 服务器群中间,传输使用的是基于IP 的分组,这意味着所有的数据报文都要基于IP 包。数据传输的AT命令例子如下:
利用SocketTool调试软件可以监听到数据,如图6所示。
5 结束语
本文主要介绍了基于CDMA 1X/GPRS两种移动通信网络的远程无线数据采集与控制系统。无线移动数据传输系统应用广泛,特别是对于电力、电信、石油、水利、地质和交通行业中场所不固定的应用场合。由于有线网络的架设受到种种条件的限制,采用基于CDMA 1X/GPRS的无线网络技术,具有无可比拟的优势。除了支持传统的互联网应用,也可使无线终端支持各种电子商务、金融交易等应用。随着移动接入服务、娱乐媒体及数据服务越来越普及,无线通信网络性能的不断提升,为了满足无线多媒体和高速率数据传输,相关技术的应用和开发必将成为持续研发的热点。
参考文献
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无线数据传输技术 篇2
科技创新与时代发展共同催生了数字化、计算机、互联网等新型技术，现在它们已经应用在了生活的各个层面，而且产生了深远的影响，同时，也推动了广播电视技术的革新与发展。从目前的发展情况来看，传统与现代的融合是大趋势，行业分工出现细化、多元发展的形态，出现了资源的再次整合，总体来看，竞争与繁荣并存，发展与机遇同在。除了技术方面的进步以外，还应该注重于对技术的管理，比如，在当下对于无线传输发射事业方面的技术管理就非常值得研究。
一、解放思想、和谐发展
在市场经济与技术普遍革新的时代，应该进一步解放思想，提高对无线传输发射事业在当下的发展与改革的认知，注重技术性革命带来的促进与重大影响；另一方面，应该认识到和谐发展、促进其融合的必要性，这是因为，计算机与互联网技术为代表的信息技术再不断的冲击着传统的广电媒体，因此，应该做好融合事宜，坚持引入新技术。另外，应该以现代化的管理思维去思考管理方面的全面性，比如，对于技术的管理，也应该纳入其中；因为只有技术的功能性得到较好的管理，才能更优化，才能更好的将作用发挥到极致。在这些新思想的应用前，还应该注意到我国当下提倡的“以人为本”的发展理念与“和谐共生”的发展期望。
二、将事业与机制创新并举
从改革开放三十多年来的经验分析，机制创新在每一项事业中都起到了举足轻重的作用。从无线传输发射事业的发展方面看，近年来的变化是巨大的，比如在技术装备方面的更新、在技术手段方面的改善、在维护方式方面的便捷化以及队伍结构的优化与调整，加之环境建设的不断完善等，都可以很好的促进无线传输发射技术与无线传输发射事业共同发展，机制的改革创新与无线传输发射事业共同发展。以十年来的发展可以认识到，设备总功率的提升、传输总时间的增加、发射总时间的翻倍等。但是体制创新较为薄弱，传统的管理思维模式较为牢固，因此，应该加强反思能力，增加多样性，宽容差异性，正确对待个性化的发展与独立表达的风格。首先，应该使老旧传输发射业务与新的业务发展相结合，并且为其整合与融合提供便利条件；其次，应该以创新为主导，将发展作为第一要素加以认知，并积极去进行机制探索与创新；第三，应该以技术管理为中心，并对其各层面进行挖掘式探析，比如对于用人机制、激励机制、全台管理机制等方面的探索等；第四，应该做好检验机制的创新，从系统化的角度进行体系化的评估体系建设。
三、做好传统方式向现代方式的转型准备
首先，在电台技术管理方面，有四大基础环节，分别是技术运维、技术安全、技改大修、技术培训，传统的管理方式采用值班与检修相结合，并形成了应知应会加岗位责任制，而且还形成了预案技术运维管理；其次，新形势下的智能化发展等，体现了新技术要求适合于其身的管理方式；现代化的处理方式主要是利用网络信息与一体化、自动化完成值班、抄表、换频、检修等任务。因此，应该注重二者的差异与共同之处，充分的理解技术运维方式的重要价值，并对其重新进行定位分析，防止因盲目及操之过急而带来麻烦；还应该调动各方面积极性，解决好人员的重组问题，职能管理部门应该加强分类指导。总之，应该积极的促进传统向现代的逐步良好过渡，切勿操之过急。第三，具体来讲，应该更新设备，并做好技术应用方面的学习与研讨，重要的是通过对这些新技术的应用实现对其有效的管理，也就是说，把技术应用吃透、弄精，然后，在其基础上，加强技术管理，以此推动整体的转型。因为从整体上讲，技术与科学是推动人类社会向前发展的动力；此前，人们注重利用科学与应用技术，但现在，应该在技术应用的基础上，探讨管理问题，实质上，也是对技术的科学应用与合理配置，以及优化升级，比如德国工业4.0的出现，就是通过技术管理与优化实现的，所以，应该积极的抓好无线传输发射事业的技术管理，从而提升其整体的升级改造能力。
四、加强专业维护与系统维护
首先，应该承认，近些年来的改革与发展，确实改变了诸多弊病，但是，以系统维护的角度分析，各方面还存在诸多不足，比如在思想认识、理论联系实践以及科学合的措施跟进方面一直略显不足，所以，应该积极的加强专业维护与系统维护两个方面。换句话讲在维护管理中，应该进行重点维护、系统维修相结合的管理理念。其次，应该做好人才的选拔与人才的培养，尽可能的向社会招贤纳士，在内部实行竞争激励制度，并利用一系列的资源，进行综合性治理，以专业化的技术性培训为主，以现代化的管理思维进行头脑训练，还可以进行一些“头脑风暴”之类的小桌会议等，不断的促进人才素质的提升，以此保证专业化人才的基础牢固化；第三，即是在人才培训与培育的基础上，进行团队建设，最好是以合作精神为主导，先进行一些理念方面的讲解与更新，转变思维，有一个整体上的认识方面的更新；第四，应该坚持现代化的科学管理理念，以技术管理、资源管理、财务管理等相结合，形成一种全面化的综合管理模式，如此，才能更好的为无线传输发射事业提供更为强劲的动力。
五、从结果管理到过程管理的转变
当前形势下的无线传输发射事业，需要加强技术管理，然而技术渗透于每个必要的细节之中，因此，就应该认真的去研究技术，并且对其各个细节进行记录与分型，利用经验积累，完成从设备机械的维护到设备维护机构的调整，通过全局运维管理，完成各方面的改造升级工作。另一方面，应该将过程化管理与产业发展结合起来，并利用管理上的进步与事业上的延伸融合，达到多元化发展的目的。另外，还应该注意对管理人才的培养，一方面加强对其专业知识与技能的训练工作，另一方面，应该对其组织性建设、团队建设添加一些新的力，从而将人才培养提升到一个新的阶段，以此与现代化的传播能力相适应。最后，还应该注重专家群体与一专多能相结合，避免出现顾此失彼的现象。
六、产业化经营发展之路
无线传输发射事业的技术管理是为了提升其事业，为其发展提供可靠保障。但是从当前市场经济环境与不断的改革深化背景看，将其产业化是重要的发展趋势之一。因而，应该在无线传输相关企业单位中进行一些产业化问题的研讨。首先，应该确保无线传输发射事业的绝对向好发展，并努力提升其管理水平，优化技术管理，做好它的转型与现代化改革，应用现代化的管理思维克服传统的管理思维带来的负面影响，最终做好这一事业的繁荣发展；其次，该事业的发展，有力于促进一种新的思维方式，比如，促进其向产业化方向发展，从而提升产业化经营的手段与战略部署，从而逐渐进行两者的协调共处，共同向前；第三，分析其中的原因可以认识到，市场经济环境下的人民需求与经济表现的形式更加多样、丰富，而且新技术的更新，新业务的扩展，投资、融资方面的多元渠道的开拓等，都有利的使单一的公益性服务受到了极大刺激，有利于形成多方向发展的产业化运营方式，并且由于多层需求的增加，广电产业化的发展趋向与发展之路也已开启。第四，应该构建起更为和谐的技术发展环境，换句话讲，即处理好技术与发展之间的矛盾，以技术促进发展，以加强技术管理推动整体发展向着环保、节约、和谐的方向发展。第五，在这方面的发展，应该以事业作为基础，以产业作为发展目标，坚持资源的有效利用以及发展方向的科学化，坚持以人为本，并利用创新思维进行一系更的事业、产业协调发展等。
七、结束语
总而言之，笔者认为在新的时代，就应该坚持与时俱进、因时制宜；所以，在无线传输发展事业方面，一方面应该加强技术的引入与研究，另一方面更应该加强在普遍的技术发展状况下的技术管理。尤其是应该坚持创新精神，进一步解放思想、转变理念，搞好队伍建设，增强新形势下的适应性，还应该以和谐发展、可持续发展为战略上的导向，以专业与系统的维护技术为保障，从而促进广电无线传输发射事业的全面发展。
参考文献:
无线传感器网络的数据分发技术 篇3
关键词：无线传感器网络；数据分发；能量有效；sink节点；方案
0引言
无线传感器网络是由许多具有感知、计算和通信能力的低成本低功耗的微型传感器组成，用于实时感知和采集网络覆盖区域内的感知对象的信息，常常由成百上千个传感器协同工作。这些传感器一般可分成两类：一是具有通信能力的传感器节点，称为源节点。源节点通过内置的一个或多个物理传感器，如温度传感器、光传感器等，可对观察范围内的感知对象产生原始数据。这些节点靠不能补充能量的电池供电，具有有限的能量。二是网关节点，也称为sink节点(或基站)，这些节点用于实现传感器网络与Internet的连接，往往个数有限，但能量能够得到补充。无线传感器网络的主要目的是从监测环境中收集用户感兴趣的数据，发送给sink节点。因此，数据分发是无线传感器网络的一个基本功能，而带宽和能量是传感器网络中最为缺乏的资源，为了延长网络的生存时间，设计能量有效的数据分发方案是至关重要的。
1数据分发的分类
在传感器网络中，数据分发的分类有三种。而一种是按照数据传输的方向，分为三类：
(1)源节点到sink节点的数据分发。源节点把探测到的感知数据发送给sink节点。
(2)源节点之间的数据分发。当源节点之间需要协作时，由请求源节点发送消息给需要合作的其他源节点。
(3)sink节点到源节点的数据分发。sink节点可以改变部分或全部传感器节点的操作模式，向网络中广播一条新的消息，激活或睡眠一个或多个源节点，向网络中发送查询等。
第二种是根据通信周期，分为三类：
(1)事件驱动(event-driven)数据分发。只有在感兴趣的事件发生时才构建路径，发送数据，从而减少了持续更新路径的费用。
(2)连续数据分发(confinuous dissemination)。每个源节点定期地发送数据给sink节点，需要定期重建路径。
(3)查询驱动数据分发。只有sink节点需要查询时，才构建数据分发路径，符合条件的源节点响应查询，并将感知数据发送给sink节点。
第三种是根据应用类型，也分为三类：
(1)固定源节点与固定sink节点间的数据分发。源节点与sink节点一旦配置好，它们的位置就不再改变，直到网络终止，这是使用最广泛的数据分发。
(2)固定源节点与移动sink节点间的数据分发。用户使用如PDA等移动设备在感知区域内移动，通过查询源节点来获取有关对象的当前状态或近来目标活动的概况。
(3)移动源节点与移动sink节点间的数据分发。可用于监测和跟踪移动目标的传感器网络。
2数据分发方案
无线传感器网络的主要功能是实现数据分发，而有效、可靠的数据分发关键在于建立数据传输路径。设计能量有效的数据分发方案可以优化数据传输路径，减少节点能量的消耗和网络拥塞，提高数据传输性能，有效延长网络寿命。近年来，许多研究者注意到了数据分发的重要性，并提出了许多数据分发方案，其中具有代表性的有以下几种。
2.1基于外部存储的数据分发方案(External Storage-baseddata dissemination scheme,ES)
这是使用最广泛的一种方案，它依赖于一个位于传感器网络外部的集中式基站，该基站用于收集和存储感知数据。这种方案必须把源节点的所有感知数据通过泛洪传送给基站，用户通过查询基站来获取数据。但当查询过多时，ES数据分发方案将非常低效。
2.2基于数据中心存储的数据分发方案(Data-Centric Stor-age-based data dissemination scheme,DCS)
当源节点监测到事件的感知数据时，源节点向它的相邻节点广播感知数据的描述信息，感兴趣的节点发送相应的请求给源节点，源节点才向请求者发送数据信息，接收到数据的节点再向它的相邻节点广播消息，如此重复，使所有节点都有机会接收到任何数据。因此，事件的感知数据可能被存储在网络中的部分或全部源节点上。但不管什么查询，数据都使用预定义的方式传送。这种方案缺乏适应性，并且在查询率较低时，可能会引起很多不必要的数据传输。
2.3基于本地存储的数据分发方案(Local Storage-baseddata dissemination scheme,LS)
源节点只有收到sink节点的查询时，才发送数据给sink节点，这样可以避免传输不必要的感知数据。这种方案需要建立一个sink-source的匹配机制，使sink节点容易找到持有所需数据的源节点，大多数采用的匹配机制遵循flood-response模式，需要在网络中泛洪某些控制消息。比如，在DirectedDiffusion(DD)中，sink节点把查询泛洪到整个网络中，沿途节点按需对各查询进行缓存，并根据查询计算梯度，使具有被请求数据的源节点知道把数据发送到什么位置。而在Two-TierData Dissemination(TTDD)中，由监测到某个事件发生的源节点以自身作为网格的一个分发节点构造一个网格，sink节点在本地发送泛洪查询请求到最近的分发节点，该节点再转发给邻近的分发节点，直到把查询请求发送到该源节点，数据再反向传送到sink节点。LS数据分发方案由于需要大范围的网络泛洪，可能会引起严重的网络阻塞和大量的能量消耗。
2.4多级数据分发方案(Multi-Resolution data dissemination scheme,MR)
这是综合LS和DCS数据分发技术的一种数据分发方案，其基本思想是在数据源中选择一个头节点，代表数据源中所有源节点在最近的注册节点上进行注册，sink节点把查询发送到所有注册节点上，从注册节点再把查询发送到所有匹配的头节点，当头节点收到查询后，使用局部节点选择算法在数据源内选择一组节点进行查询。由于sink节点的位置包含在它分派的查询中，查询节点可以直接把感知数据发送给sink节点，如图1所示。这种数据分发方案避免了查询泛洪，能有效减少能量消耗，而且通过减少冗余数据的分发进一步达到节省能量的作用。但是在数据源中只是基于感知范围参数来选择查询节点，没有考虑数据的分布情况。
2.5基于索引的数据分发方案(Index-based Data DisseminationScheme，IDDS)
为了克服以上几种数据分发方案存在的问题，提出了基于索引的数据分发方案。在这种方案中，负责监测某对象的源节点定期产生有关该监测对象的感知数据，并把感知数据存储到存储节点(storing nodes)3：，存储节点可能是该源节点，也可能是邻近的某个节点。同时，存储节点的位置信息，称为索引(Index)，要增加到与监测对象有关联的某些节点上，这些节点称为索引节点(Index nodes)，并在索引节点上进行维护。当被监测对象移动时，要改变相应的监测源节点。但是，新的监测节点仍然使用原来的存储节点保存感知数据，直到监测节点离存储节点很远时，才选择新的存储节点。当选择了一个新的存储节点时，原来的存储节点处理以前存储的数据，产生一个汇总数据，发送给新的存储节点。如果不汇总以前的数据，新的存储节点可以使用一个指针指向原来的存储节点，这样，从当前存储节点也可以访问以前的数据。并且，新的存储节点也应在与该监测对象有关的索引节点上注册它的索引。
当sink节点想查询某个监测对象的感知数据时，就发送一个查询消息给与监测对象有关的索引节点，索引节点收到该消息后转发该请求给相应的存储节点，由存储节点直接发送查询结果给sink节点，存储节点只有接收到sink节点的查询时，才发送数据给sink节点。其基本思想如图2所示。这种数据分发方案避免了发送不需要的感知数据，也不需要把控制信息泛洪到整个网络，改善了整个系统的性能，但是增加了维护索引节点的额外费用。
3数据分发方案的比较
根据上一节的说明和分析，表1对以上5种数据分发方案的特点进行了总结和比较。方案特点包括：是否建立最佳数据分发路径；是否存在影响数据分发的关键节点；是否支持sink节点移动；是事件驱动、查询驱动还是连续数据分发；数据分发所需的通信量、计算量和存储量。
4结束语
GPRS无线数据传输技术的研究 篇4
在移动通信技术的发展历史可以概括为三个阶段:
第一阶段的移动通信主要是用来模拟无线网络, 主要采用的是FDMA技术, 而该技术的频谱利用率非常低, 容量也很小小、保密性非常差, 并且不匹配数字化的固定电话网, 所以未能够满足日益增长的移动通信需求, 于是有了第二代移动通信系统, 该系统主要还是语音服务。GSM (global system for Mobile communication) 网络系统就是在第一代的基础上发展起来的第二代系统。GSM网络系统在克服了第一代系统的上述的需求缺陷的同时, 还提供了一部分数据业务功能。作为一种面向未来的系统, GSM系统实现了所谓的终端移动性和个人移动性, 所以在全球范围内该系统得到了广泛的应用。第三代系统主要是可提供移动宽带多媒体业务的移动通信系统。作为第二代GSM向第三代的过渡技术, GPRS技术是早在1993年由英国BT Cellent公司提出的一种基于GSM的移动分组数据业务, 是GSM Phase+2 (1997年) 规范之中要求实现的一项内容, 该种技术面向用户提供的是移动分组的IP或者采用.X25连接。
一、GPRS技术
GPRS (General packet Radio Service) , 其中文全称是通用分组无线业务。该种技术的核心是利用“包交换” (Packet-Switched) 的概念, 并以此衍生出的一套无线数据传输方式。GPRS技术采用了与第二代GSM相同的、频带宽度、频段、无线调制标准、突发结构、跳频规则, 并且与GSM网络系统的TDMA帧结构相同, 该种分组的数据信道与和当前的电路交换的话音业务的信道非常相似。
1、GPRS体系结构
GPRS的体系结构的组成方式主要是基于现有GSM网络, 增加能够兼容的GPRS服务支持节点SGSN (Serving GPRS Support Node) 以及网关支持节点GGSN (Gateway GPRS Support Node) 来实现, 从而使得用户还能够通过点到点分组方式来发送和接收数据。其体系结构如图1所示。
在图1中, MT表示移动终端;TE表示设备终端;MSC表示移动交换中心;VLR表示访问位置寄存器;GSMC表示短息业务的网关MSC;EIR表示设备标识寄存器;IWMSC表示短消息业务的网间MSC。
SGSN的主要功能和GSM系统的MSCV/LR (移动交换中心, Mobile Switch Center/拜访位置寄存器Visited Location Register) 的功能非常的相似, SGSN不仅能够处理好在分组交换中的信令传输, 而且与此同时还能够进行数据包的处理以及传送。通过GPRS骨干网传给GGSN, 或者是通过分组发送到同一服务区内的移动终端的方式, 还可以对移动终端进行移动性和鉴权管理, 从而建立一个移动终端到GGSN的传输通道, 专门用于接收来自BSS (Base Station System) 的移动终端的分组数据。SGSN还可以同时综合集成计费网关、边缘网关 (负责实现GPRS网络之间的互连) 以及防火墙的所有功能。
对于GGSN而言, 其在GPRS数据网中的主要的功能类似于传统GSM网络之中的GMSC (网关移动交换中心) 。该交换中心主要负责在产生数据业务的原始计费数据的业务。GGSN是外部数据网络连接GPRS网络的节点。通过将数据通过选择GPRS网内的传输通道, 传给相应的服务支持节点 (SGSN) , 或者接收传输终端的数据及路由并传送到Internet, 再通过SGSN就可以将数据通过基站系统, 然后传输给传输终端, 这样就完成了终端与中心的通信。此外, GGSN还可具有计费、地址分配、防火墙功能。
2、GPRS数据传输过程
GPRS网络是以现有GSM网络中增加GGSN和SGSN来实现的, 通过这种方式使得用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据, 而且不需要使用电路在交换模式下的其他的任何网络资源, 从而可以自主运营。
通过串行或无线方式, 用户设备就可以连接到GPRS终端上, 然后GPRS终端与GSM基站实现通信。但GPRS分组是从基站发送到GPRS服务支持节点 (SGSN) , 而不是通过移动交换中心 (MSC) 连接到语音网络上, 这是与电路交换式数据呼叫方式不同的地方。谈后, SGSN与GPRS网关所支持得节点 (GGSN) 进行通信, 接着GGSN将会对分组数据进行相应的处理, 然后将结论发送到目的网络, 比如Internet或X.25网络。这个传输的具体过程如下:
首先, 通过串行接口, GPRS终端从用户设备中读出用户所需数据;
然后, 将数据处理后, 数据将会以GPRS分组数据的形式发送给GSM基站BSS;
最后, 经SGSN封装分组数据后, 该封装数据将会发送到GPRSIP骨干网;如果分组数据是需要发送到另一个GPRS终端的话, 那么可以先发送到目的SGSN, 然后经过BSS再发送到另一个GPRS终端。
3、GPRS数据传输业务
GPRS其实就是一组新的GSM承载业务, 这种业务是以分组模式进行的, 主要在PLMN与外部网络互通的内部网上传输。在标准化网络协议的基础上, 如果能够有GPRS承载业务支持, 那么GPRS网络管理可以提供 (或支持) 一系列的交互式电信业务。
(1) 承载业务
GPRS支持在用户与网络接入点之间的数据传输的性能。提供点对点业务、点对多点业务两种承载业务。
I点对多点业务 (PTM)
点对多点业务是将单一信息传送到多个用户。GPRS PTM业务能够提供一个用户将数据发送给具有单一业务需求的多个用户的能力。可分为点对多点多信道广播业务 (PTM-M) 、点对多点群呼的业务 (PTM-G) 、XP广播业务 (IP-M) 。
II点对点业务 (PTP)
对于点对点业务而言, 主要是在两个用户之间能够提供一个或多个分组的传输。该业务是由业务请求者启动, 然后由被接收者接收。该种业务包括两种点到点业务:一种是PTP面向连接的网络业务 (PTP-CONS) , 该种业务支持基于面向连接网络协议 (CONS) , 支持突发事件处理和交互式应用业务, 例如说X.25协议支持的业务, 能够在无线接口, 利用确认方式提高可靠性;还有一种是PTP无连接网络业务 (PTP-CLNS) , 该种业务不需要端到端的呼叫建立, 主要支持突发非交互式应用业务, 并且支持基于IP的网络应用;PTP-CONS其实就属于虚电路型业务, 这种业务要求有建立连接、数据传送和连接释放工作程序。
(2) 用户终端业务
GPRS支持电信业务, 并且能够提供完全的通信业务能力, 包括提供完全的终端设备能力。
二、GPRS无线传输网络
GPRS的传输方式是:数据终端将数据首先通过GPRS内网传送到中心节点 (该种中心节点是已经申请了APN专网的, 该网的SIM卡与IP地址实现了绑定) , 由中心节点来保存其他数据终端的数据, 然后通过外部设备满足特定的用途, 也可以实现对DTU的反向控制。其结构图如图2所示:
GPRS的无线数据传输系统有以下的几种典型的组网结构:
1、点对点数据传输:满足两点之间数据传输要求。
该种结构是由APP向DTU发送数据, 然后经由移动数据网络传向另一个节点的DTU, 再由DTU将数据发送给APP。移动数据网中包括GPRS、CSD、SMS、USSD, 以及其他的数据组网方式。
2、点对多点数据传输:满足中心对多点的数据传输。
该种传输方式主要是由APP将数据传输给DTU, 再由DTU将数据发送到移动数据网, 由移动数据网将数据发送给用户业务数据中心的DSC, 交由APP进行分析后反馈给DSC, 再由移动数据网发送给另一个客户端的DTU, 最后由APP接收到数据。
3、多点网络数据传输:满足多点对多点之间的数据传输。
该种组网方式与点对多点数据传输方式基本相同, 不同的是用户业务数据中心的处理平台不止有一个DSC和APP, 而是由多个DSC及APP同时工作。
其中:
App (即application) :应用。
DSC (Data Service Center) :数据业务中心。
SMS (Short Message Service) :短消息业务。
CSD (Circuit Switched Data) :电路交换数据。
USSD (Unstructured Supplementary Service Data) :即非结构化补充数据业务, 是一种基于GSM网络的新型交互式数据业务, 它是在GSM的短消息系统技术基础上推出的新业务。
GPRS无线数据传输系统有很大的应用范围, 几乎所有中低速率的数据传输业务都可以应用, 特别适合点多分散的数据传输、跨地域的企业应用、条件差、野外的使用环境、中小数据通信量的数据传输、移动数据传输的应用 (移动车辆等) 、手持设备的应用。
摘要：文章着重介绍了无线数据传输技术GPRS技术的体系结构、传输过程和数据传输业务, 并简要的介绍了GPRS的无线传输网络, 以期能够达到简要了解GPRS的目的。
关键词：GPRS体系结构,传输过程,传输业务,传输网络
参考文献
[1]徐济仁:《GPRS技术与应用》, 《无线电工程》, 2002, 32 (10) :23-26。
[2]申力:《基于GPRS的数据传输应用》[学位论文].南京:南京理工大学, 2004年。
无线数据传输技术 篇5
相信不少朋友在家庭影院装修的时候都会为视听布线的问题烦恼过，既要考虑当前的器材连接需要，也要为将来可能进行的升级或者室内布局变动预留调整空间，同时线材的选购也是伤脑筋的事情。那么，为什么不考虑彻底抛开布线烦恼，来组建一个无线的家庭影院呢?下面，长沙云庭装饰就和大家共同来学习组建无线影院的基础知识，同时来关注了解一下目前无线传输技术在家庭影院中的应用和发展。
在无线家庭影院的组建中，目前主要有三种信号传输方式：红外线传输、蓝牙传输和Wi-Fi传输。红外线传输是一种短距离无线传输技术，发展历史可以追溯到1974年，它是利用人眼看不到的红外线波段的电磁波来传送数据的，通讯距离在0-4米之间，传输速率最快可达16Mbps，通讯介质为波长为900nm左右的近红外线。
无线数据传输技术 篇6
【关键词】家用电器；无线电能传输技术；研究
无线电能传输技术最早始于十九世纪，主要经历了微波无线电能传输、核磁共振式无线电能传输、感应耦合式无线电能传输三个发展阶段[1]。相对于导线传输电能，无线电能传输技术在用电安全、用电设备保护以及维护保养方面具有显著的优势特点。核磁共振式无线电能传输技术被广泛应用家用电器之中，较微波无线电能传输技术，其在使用安全性和防止应用副作用方面具有优异的性能；而较感应耦合式无线电能传输技术，其咋传输功率大小方面与家用电器使用功率正好吻合。下面着重以核磁共振式无线电能传输技术为例进行其结构原理、设计应用分析：
一、无线电能传输系统结构
核磁式无线电能传输系统主要由整流桥、逆变器、耦合线圈以及负载四部分组成[2]，其中最为关键的组成部分为耦合线圈。核磁式无线电能传输过程：外部电网供电先进入整流桥内，转变为直流电后传输至逆变器中，逆变器将接收的直流电转变为几十kHz以上的交流电，耦合线圈接收到变化电流后激发出交变磁场，并产生频率相同的交流电，后再经整流器接收后转换为直流电供给负载使用。
二、无线电能传输原理分析
核磁式无线传输系统关键技术在于耦合线圈技术，常见的耦合线圈连接拓扑结构包括串联-串联、并联-并联、串联-并联、并联-串联四种。由于家用电器电源为相对稳定的直流电压，通常耦合线圈以电容和电感串联方式为主，主要通过串联-串联和串联-并联两种结构完成。对于耦合线圈串联-串联拓扑结构，当输入和输出线圈回路固有谐振频率相同时，输出电压与输入电压间相位差为90°；当输入和输出线圈回路固有谐振频率不同时，输入和输出电流与电压是同位的，且负载变为纯阻性负载。耦合线圈串联-并联拓扑结构，即在耦合线圈发射线圈上为电容与电感以串联方式连接，而接收线圈中电容与电感以并联方式连接。在耦合线圈串联-并联拓扑结构中，电容与电感间的相位差与线圈工作频率、谐振电容、接收线圈的性能参数以及负载有密切关联。
三、无线电能传输系统的设计
进行无线电能传输系统设计时，主要从设计要求、耦合线圈的设计和硬件电路的设计三方面分析，具体为[3]：
（一）设计要求
以核磁式无线电能传输原理进行设备设计，对家用电器进行无线供电，设计要求具体为：发射端线圈要求在40*50cm以内；接收端线圈要求在20cm以内，供电电源要求为308V直流稳压电源；设备工作频率要求低于200kHz；负载要求为300-700w阻性负载；电压输出有效值要求在220V±10%；设备传输效率要求最低值大于70%。
（二）耦合线圈设计
进行耦合线圈设计时，主要从确定导线、线圈绕制、耦合系数以及电容的确定四方面进行分析。
（1）在确定导线方面，受趋肤效益影响，导线截面积缩小使得电流传输过程中电阻增大。由于线圈电阻对整个无线电能传输系统传输效率有明显影响，因此对组成耦合线圈导线进行确定选择时，应充分考虑导线直径。根据本系统设计要求，该导线直径确定为1mm，且使用漆包处理。
（2）在线圈绕制方面，对于发射线圈既可以做成圆形，又可以做成方形，就本系统设计要求来说为避免出现磁通量为零情况发生，选择发射线圈为方形。并且咋绕制过程中，采用单边绕制方法，由外向内进行线圈绕制，且保证线圈与磁芯保持同侧。对于接收线圈来说，通常采用双线圈并联方法，可有效将线圈电阻值降低。
（3）在线圈耦合系数方面，通常情况下耦合系数随耦合线圈距离增大而减小，且对无线电能传输系统的传输效率有重要影响。一般使用高磁导率材料，增强线圈耦合度，以此增大耦合系数。线圈组合不同，其耦合系数也随之改变。此外，耦合系数也受接收线圈中加入磁芯影响，这是由于磁芯的加入，提高了接收线圈的电感值，进而使耦合系数增加。线圈的相对位置对耦合系数也有影响，接收线圈间距越小，耦合系数越大。
（4）在确定电容方面，电容对于无线电能传输系统的传输效率具有重要影响，对电容进行确定时，首先确保电容量承受的电流、电压变化率足够大；其次是电容具有优良的高频特性；再次是确保等效串联电阻要足够小。电容值的能否匹配合适，可通过将多个电容串并联完成，既有效的降低了电容所承受的负担，又可以增强其分流分压特性。
（三）硬件电路设计
对无线电能传输硬件电路进行设计时，主要从逆变器、驱动电路、电流采样和保护电路三方面进行，具体为：
（1）在逆变器设计方面，当供电输入端为直流电压时，逆变器通常采用单相电压型方波逆变器，主要包括全桥逆变电路和半桥逆变电路两种。根据本系统设计要求，在该系统中主要采用全桥逆变电路。
（2）在驱动电路设计方面，驱动电路功能是接受由控制器发出的控制信号，并对该信号进行放大用以产生功率，当功率足够大时即完成对开关器件的开关状态控制。驱动电路在接收到控制器输出的控制信号后，在驱动电路内经一级推挽电路后，将控制信号芯片所需求电平，后进入集成驱动芯片，经芯片放大功率，将功率提高至开关器件所需功率水平，以完成对开关器件开关状态的控制。
（3）在电流采样和保护电路方面，根据设计要求，控制器的功能主要产生控制信号和采样检测输入电流。通常情况下，输入电流设置量程为5A，当大于量程时，系统通过对输出信号进行切断处理，以此保护功率。传感器输出信号的稳定性，是由信号输出处理电路决定的。传感器输出信号处理电路主要包括三级：第一级主要对电路进行滤波和运算处理；第二级主要以参考电压为基准，对信号进行运算；第三级主要利用RC滤波电路对信号进行二次滤波。
四、小结
当前，无线电能技术的改进和发展，使其具有更加广泛的应用空间，特别是在家用电器方面。无线电能传输技术较导线电能传输在安全性、便捷性等方面都具有较明显优势。本文以核磁式无线电能傳输技术为例，对其结构构成、原理技术以及相关设计方面进行分析，为无线电能传输技术后期应用奠定了坚实的基础。
参考文献
[1]黄学良，谭林林等.无线电能传输技术研究与应用综述[J].电工技术学报，2013（10）：1-11.
[2]赵争鸣，张艺明等.磁耦合谐振式无线电能传输技术新进展[J].中国电机工程学报，2013年1月：83-87.
无线电力传输关键技术 篇7
关键词：无线电力,频率,中继,功率,认证
1 频率调整
1.1 根据元器件参数调整谐振频率
谐振电路[1,3]中, 当发射线圈的电感偏移时, 谐振电路的固有频率将发生偏移, 传输功率和效率会下降很多, 因此需要使发射装置的谐振频率能够跟随其元器件固有频率而变化, 即在发射装置的发射线圈和驱动电路之间设置反馈环节, 通过测量发射线圈回路的电流和电压, 确定二者之间的相位差, 如果匹配合适则发射电路已经达到谐振, 此时电路呈阻性, 如果偏离谐振则电路呈容抗性, 并据此通过PI控制器对驱动电路进行控制, 使得驱动电路改变输入到发射线圈中电能的频率。
1.2 接收装置跟踪发射装置谐振频率
只有接收装置的谐振频率与发射装置的谐振频率相同时, 即二者共振, 电能的传输效率最高;此外, 当接收装置能够跟踪发射装置的谐振频率时, 接收装置能够和任一发射装置进行电能传输, 即一对多, 增加了接收装置的适应性。
因此, 使得接收装置的谐振频率能够跟随发射装置的谐振频率是极其必要的, 即在接收回路中增加由选择开关、固定电容、固定电感组成的分段粗调节补偿电路和由可连续调节电容、可连续调节电感组成的细调节补偿电路, 并在接收回路和补偿电路之间设置反馈环节和控制电路, 将从接收回路测量得到的电气量反馈给控制电路, 控制电路判断该电气量是否达到其最大值, 进而根据判断结果对补偿电路进行切换, 实现接收装置对发射装置谐振频率的跟随。
1.3 发射装置谐振频率的调整
如果在供电范围内存在与发射装置谐振频率相同的寄生负载, 则在发射装置为期望的接收装置传输电力的同时, 该寄生负载同时也会从发送装置吸取电能;如果发射装置的谐振频率一直保持不变则寄生负载的温度将会跟随吸收电能的增加而上升, 导致其发生不必要的过热损坏。
因此, 应当在发射装置回路中增设由选择开关、固定电容、固定电感组成的分段调节补偿电路, 并设置温度感测单元或计时计数装置, 当温度感测单元检测到的温度高于预设温度, 或当计时计数单元计算得到的时间或数值大于预设时间或数值, 控制选择开关动作以接通不同的调节补偿电路, 改变发射装置的谐振频率使其中断对某个固定频率寄生负载的供电。
2 无线电力的中继转发
无线电力传输是有距离和方向限制的, 即将接收装置放置在某一距离以外或偏离某一方向时, 其将无法得到电力供应。因此需要在发射装置和接收装置之间建立中继。
中继具有接收部用于接收发射装置发送的电力, 具有发射部用于输出其接收的电力以为接收装置提供电力, 接收部的结构可以与接收装置一样, 如具有跟随发送装置谐振频率的部分, 发送部的结构可以与发射装置一样, 如具有改变发送部谐振频率的部分, 即中继可以以某一频率接收电力并以另一频率发射电力, 扩宽了无线电力传输的路径范围, 增加了接收装置的种类和数量。
是否开启中继, 开启哪一个或几个中继, 可以通过将接收装置的位置信息反馈给中继控制部来实现, 中继控制部根据接收装置的位置信息选择中继中的一个或几个来逐级接收发射装置发出的电力并转发给接收装置, 当接收装置与发射装置之间的距离较小时所有的中继都将处于休止状态, 最大可能地减少传输过程中损耗的电力。
3 传输功率控制
有线电力传输中, 负载通过适配器与交流干网连接, 以保证负载能够得到需要质量的电力供应, 同样, 无线电力传输中的接收装置也各自具有符合其自身要求的电力供应条件, 因此根据接收装置自身对供应电力的需求调整供应至其的电力是十分必要的。
可在每个接收装置中增设符合自身负载需求的适配装置, 但这无疑增加了成本;也可以建立发射装置和接收装置之间的通信通道, 如电力载波或无线, 接收装置通过通信通道将自身的电力需求情况传输给发射装置, 发射装置的通信部分接收该通信信号并根据其调整发射装置的输出电压。
当存在多个接收装置且其电力需求优先级不尽相同时, 每个接收装置可通过通信通道将自身的电力需求情况以及紧急程度传输给发射装置, 发射装置的通信部分接收这些信号并按照电力需求紧急程度为每个接收装置分配不同的电力, 将大部分电力首先供给电力需求优先级最高的接收装置, 根据接收装置实时电力需求情况分配电力供应。
4 接收装置认证
由于发射装置传输的电力在整个无线电力传输范围内都能被接受到, 因此如何避免没有被指定的接收装置无偿地从发射装置吸取电力, 避免发射装置过载过热等现象, 是需要注意的重要问题。
可加设接收装置认证体系, 只有经过发射装置认证的指定的接收装置才能够从发射装置汲取电力。认证方法有固定口令和动态口令, 发射装置可以选择定次或定时向接收装置询问口令。
发射装置可以定时改变自身的谐振频率, 并将改变顺序与周期通过加密通道发送给指定的接收装置, 即使有不被指定的接收装置偶尔通过了认证程序, 但当发射装置的谐振频率改变时没有被指定的接收装置接收到的电力将变得极小。
如果将发射装置自身谐振频率改变的周期设置的小于接收装置跟踪到正确的发射装置谐振频率所消耗的时间, 即使没有被指定的接收装置具有频率跟踪功能, 其也无法获得满足自身需求的电力供应, 从而保障了无线电力传输的安全性。
5 结语
我国无线电力传输工业正处于蓬勃发展阶段。本文根据笔者多年从事无线电力传输工作的相关经验, 提出了在应用无线电力传输时首先需要考虑的关键技术, 促进该项技术的产业化进程。
参考文献
[1]Joshua Le-Wei Li.Wireless Power Transmission:State-of-the-Arts in Technologies and Potential Applications[C].Proceedings of the Asia-Pacific Microwave Conference, 2011.
[2]曾翔.无线电力传输技术研究[J].硅谷, 2010.
无线数据传输技术 篇8
依托CDMA1X强大的技术支持和高速数据传输及综合业务的优势, 电信运营商正在为不同行业领域的信息化建设提供强有力的支撑。随着我国电子政务与信息化的快速推行, 利用CDMA1X网络进行无线数据传输已成为众多行业构建移动信息网络的选择, 为满足行业信息化推进的需求, 已形成了较为完整的行业应用价值链, 整合了包括网络、终端产品、应用系统、解决方案在内的各项资源, 为行业应用建立了支撑平台, 提供安全、先进、高速、便利的业务服务。
1 CDMA1X技术概述
1.1 CDMA1X技术特点
CDMA1X原意是指CDMA2000的第一阶段, 是在IS-95网络的基础上进一步升级了无线接口, 使其支持高速补充业务信道, 目的是为CDMA用户提供分组形式的数据业务, 是一种新型的移动数据通信业务, 属于2.75代通信技术。电信运营商已经将所有95网络升级到CDMA2000-1x, 数据传输速率提高到153.6kbit/s, 实际应用平均速率达到80-100kbit/s (双向对称传输) , 远远超过目前普通电话拨号连接 (56kbit/s) 和GPRS (30-40kbit/s) 数据传输速率。
CDMA1X系统的无线IP网络接口采用成熟和开放的IETF协议, 支持基于IP的Internet/Intranet的接入方式, 可以在用户和数据网络之间提供一种连接, 能够提供快速、及时的高速TCP/IP连接, 可用于用户数据传输、远程监控、信息采集等应用。表1为CDMA1X技术的一些技术特点:
1.2 VPDN技术特点
VPDN是虚拟拨号专用网络 (Virtual Private Dialup Network) 的缩写, 定义为“采用拨号上网方式, 通过专用的网络加密和通信协议, 在公共网络上建立安全专用隧道的网络”。
对于VPDN业务, 一般采用隧道协议。目前, 隧道协议有两种, 一种是微软的PPTP (点到点隧道协议) 和微软的MPPE (微软点到点加密协议) , 这种方式的优点是无需客户端软件, 用户计算机只要采用Windows 95以上的操作系统就可以使用这种方式, 其加密强度可以是40位或128位。
另一种方式是采用思科的L2TP (第二层隧道协议) , 加密可以采用IPSec。这种方式的优点是运营商直接向企业提供VPDN服务, 认证和加密由用户自行控制, 灵活性好。
因此, CDMA1X VPDN网络与普通的VPDN不同之处在于, CDMA1X分组域的VPDN业务体现的是无线上网的概念, 是利用CDMA1X高速分组数据网络为无线用户构建虚拟专用网络, 从而使企业用户在任何地点都能够通过CDMA1X网络透明的到达企业网内部, 为职员和商业伙伴提供到企业网无缝和安全的连接, 真正做到“无限联通”到企业网。一句话, 它可以看作是企业专网的无线延伸。
2 具体应用案例——甘肃省交通管理部门信息管理系统CDMA1X VPDN网络建设方案
2.1 项目背景及需求分析
甘肃省作为西部欠发达省份, 交通运输起到带动经济向前发展的龙头作用。甘肃省交通管理部门的各级单位均已建成内部办公局域网络, 同时以专线为承载平台的广域网联网建设正在建设中。但作为有线联网电路的备份形式及移动办公所需的无线专用网络建设仍未建成, 因此建设一个以宽带无线接入技术为支撑的无线信息网络对高效快捷的收集、处理信息以及提供有线电路的备份通信手段而言是必须且非常重要的。
此项目我们结合交通管理部门系统的需求及电信运营商的CDMA1X网络资源优势, 以CDMA1X技术为手段, 为无线信息管理网络的建设提供一个技术领先、高速率接入、大覆盖、可移动、可漫游、完全专用的CDMA1X VPDN承载网络平台;与有线信息管理网络一道形成一个多元化、综合化、立体化的业务承载网络平台。
2.2 省交通管理部门CDMA1X VPDN网络整体描述
(1) 总体CDMA1X VPDN网络建设阐述
专用CDMA1X VPDN网络在网络结构上分为3个部分:无线接入层、汇聚认证层、核心认证接入层。
(1) 对于省局数据汇聚中心
由电信运营商兰州本地传输环网节点, 以光缆承载接入, 在省局机房安装光传输设备, 提供1条G.703接口的非信道化2M SDH专线电路, 作为省局侧网关LNS与电信运营商PDSN网络对接的广域网连接承载电路, 建立以L2TP协议支持的PDSN与LNS之间的隧道连接, 以确保数据传输的安全。实现以省局为全省所有无线接入点的VPDN鉴权、认证、接入中心, 即全省只投资建设1套VPDN网关。
(2) 对于各使用单位和移动办公用户
直接在各单位或给移动办公使用者配备CDMA1X无线网卡 (无线网卡有USB、PCMICA等多种接口类型) , 将无线网卡与PC进行物理连接, 安装网卡驱动成功后, 即可建立以CDMA1X网卡为拨号设备的拨号连接程序。使用时点击拨号连接程序, 输入由省局分配的账号、密码, 经过4次安全认证通过后, 由省局RADIUS分配给来访者合法的动态内网段IP地址, 即可进入信息管理网络平台进行下一步的办公和数据传送。
(3) 逻辑通道、业务流的建立过程如下:
a) 远程计算机通过CDMA1X终端拨号;
b) CDMA1X基站接受到终端拨号请求, 由后台第一次鉴权, 终端所分配的133号码是否为合法用户号码;
c) 判断为合法用户号码后, CDMA1X接入服务器, 将远程计算机的连接请求发往CDMA1X认证服务器;
d) CDMA1X认证服务器根据用户名后的域名, 判断是否为VPDN用户 (第2次认证) , 再将该终端133号码对应的唯一国际编号IMSI, 与事先设定的该VPDN域下合法的IMSI国际编号进行对照鉴权 (第3次认证) , 如果该呼叫卡的IMSI属于指定域申请的CDMA1X卡号组内, 则再通过专线将数据发往省局的VPDN接入路由器进行第4次认证;
e) 省局的VPDN接入路由器对由PDSN网关转来的真正用户名、密码, 进行本地或通过后台RADIUS进行鉴权认证;
f) 如用户名、密码认证通过, 网关将给远程计算机分配一个内部动态IP地址, 建立一条L2TP专用逻辑隧道。如果认证不通过, 省局的VPDN网关服务器拒绝远程计算机的连接;逻辑隧道建立过程示意如下:
g) 远程计算机通过与省局建立的专用逻辑通道, 进行数据传输。
2.3 网络建设要求
(1) 省局交通管理部门系统集成商;
(1) 路由器 (广域网接口类型为非信道化G.703或V.35端口, IOS要求支持VPDN功能) , 作为局中心LNS接入内网;
(2) RADIUS (也可利用路由器自带功能实现) :进行用户认证和内网动、静态地址分配;
(3) 广域网连接联调及LNS、RADIUS等配置
(2) 电信运营商:
(1) 广域网连接2M专线电路1条;
(2) 广域网连接数据规划、调测; (3) 协同交通管理部门规划各地无线网卡分配。
2.4 网络建设规划
(1) 广域网互联说明:
电信运营商已完成2M SDH电路接入施工, 其PDSN侧广域网端口类型为:非通道化的G.703接口模块。
(2) 电信运营商VPDN网络数据规划:
互联地址的分配:
电信运营商侧192.168.*.*255.255.255.252
省局交通管理部门侧192.168.*.*255.255.255.252
广域网协议:点对点的PPP链路数据传输协议
二层隧道协议:L2TP
VPDN域规划:****.133vpdn.gs (电信运营商侧根据此域名对用户时进行鉴权账号)
L2TP TUNNEL通道电信运营商LAC侧用户名:pdsn*
L2TP TUNNEL通道电信运营商LAC侧验证密码:VPN*
(3) 省局交通管理部门系统集成商数据规划:
L2TP TUNNEL通道LNS侧用户名:****;
L2TP TUNNEL通道LNS侧验证密码:****
RADIUS (LNS) 用户账号、密码分配:其中账号分配形式为****@*.133vpdn.gs。其中****为在用户侧RADIUS (LNS) 上所做的二次鉴权的账户, 所有账号对应的验证密码均自定义。
(4) LAC与LNS联调计划:
在省局交通管理部门系统集成商LNS、RADIUS到位后, 在2～3天内可完成调测工作。
3 其它行业的应用
(1) 电力无线数据业务
电力通信行业曾经选择过多种无线通信方式, 但是都由于建网费用、频点管理、传输质量、带宽限制、维护能力等诸多因素的影响, 没有得以长期使用和推广。而电信运营商的CDMA网, 正好可以扬长避短, 弥补电力通信专网中无线通信的缺憾。
CDMA1X无线数据传输系统以电信运营商CDMA网络为通信平台, 通过无线数据传输终端设备 (CDMA DTU) , 提供透明数据传输通道, 满足电力行业用户数据传输的应用需求。
PDSN (Packet Data Serving Node) 是分组数据服务节点, 作为接入网关, 提供Simple IP接入方式, 为cdma2000移动台提供访问Internet或Intranet的服务。PDSN与电力数据业务中心服务器采用L2TP安全隧道, 提供永远在线、透明数据传输的虚拟专用数据通信网络。系统方案满足数据链路传输方式、传输效率和稳定性的要求。
(2) 金融无线接入系统
电信运营商提供的CDMA1X网络可以为离所ATM机和POS机提供数据通信服务。在CDMA网络的覆盖区中, 离所ATM机可以架设在任何地点、无线POS机作为移动POS终端可以放置在任何地方。CDMA网络根据数据流量进行计费, 对于ATM机和POS机的小流量业务数据, 通信成本将大大降低。
银行系统的ATM机连接CDMA1X通信器, ATM机的数据经过通信器处理后, 转发到CDMA网络中。无线通信服务器与电信运营商的中心机房通过DDN专线连接, 无线通信服务器接收到CDMA1X通信器转发来的ATM机数据后, 进行处理并转发给银行的业务前置机。反向数据流则是由无线通信服务器进行处理, 再由CDMA1X通信器转发回ATM机。无线POS机可以由POS机和CDMA1X无线通信模块组成, 接入CDMA网络, 业务处理与ATM无线接入方式相类似。系统具有高安全性、高扩展性、高易用性和高可靠性等特点。
(3) 点对点数据传输业务
对于IP可达性的定义, IP Reacha bility Service (缩写为I R S) 就是使用已经鉴权通过的M S的I P地址更新归属网络的D N S服务器的能力。目前电信运营商C D M A网络提供的数据业务服务是基于S i m p l e I P v 4阶段业务, 对于I P可达性的业务暂时不支持。
为了实现Simple IPv4阶段的可达性业务, 须要归属的AAA和DNS服务器建立联系, AAA作为DNS的一个客户端, 把申请了IP可达性业务终端的IP地址发送到DNS服务器。在DNS服务器里增加一个A资源记录 (主机名和IP地址的映射关系对) , 归属AAA相当于DNS客户端的功能。
(4) 电子政务等其他行业无线数据应用
电子政务是运用信息技术, 推进政府部门的办公自动化、网络化和电子化, 全面实现信息共享, 在政府机关之间、政府与社会之间, 建立网络化、电子化的信息沟通渠道。是保证政府政令畅通, 保证社情、民情及社会热点信息及时上传的重要信息设施。利用电信运营商CDMA1X网络构建无线信息专网数据平台, 作为政务网 (有线网络) 的补充, 在保证一定安全等级与适用速度的前提下, 对政府低成本、高速度加快电子政务建设与应用系统的推动将起到积极的推进作用。
总之, 随着移动通信技术和计算机技术的快速发展, 很多企业越来越多的采用了CDMA1X移动通信技术来建立企业VPDN内部网络, 满足各个行业用户数据传输的应用需求。
在环保行业, 实现环境检测点的无线数据传输;基于GPS+1X的车辆定位系统、交通定位系统的无线数据传输;油田钻井的数据采集和传输;铁路火车运行数据的无线传输, 如轴温数据传输;气象观察数据采集、无线模块传输;水文站数据传输等方面也有无线数据的应用。
参考文献
[1]邱玲等.第三代移动通讯技术.北京:人民邮电出版社, 2003
[2]SteveAdrienDeLuca.蒋蕊, 王炎, 王磊等译.MicrosoftSQL Server7性能优化[M].北京:机械工业出版社, 2000
[3]闪四清.MicrosoftSQLServer2000实用教程[M].北京:人民邮电出版社, 2000
无线数据传输技术 篇9
以往设计的无线数据传输产品往往需要相当的无线电专业知识和价格高昂的专业设备, 传统的电路方案不是电路繁琐就是调试困难, 因而影响了用户的使用和新产品的开发。随着无线传输技术的发展, 由于采用了低发射功率以及高接收灵敏度的设计, 因而满足了大量无线传输的要求。这些无线数据传输系统可以广泛应用于遥控装置、工业控制、无线通信、电信终端、车辆安全、自动测试、家庭自动化、报警和安全系统等[1]。对于一些信息传输实时性要求比较高的自组织网络, 如何及时、准确地传输信息是提高系统性能的关键因素。本文即提出了一种有效解决数据传输冲突的无线语音传输系统设计方案。
2 无线语音传输系统体系结构
本文设计的无线语音传输系统采用三层结构:中央服务器层、工作站层和呼叫器层。无线数据传输主要在一台主机 (工作站) 和多台分机 (呼叫器) 之间, 通过射频收发模块完成。呼叫器层主要实现各种呼叫信息和数据的采集, 并通过工作站和后台中央服务器连接。后台中央服务器由普通PC机组成, 其功能是响应和处理各类呼叫信息。中央服务器和工作站之间采用通用以太网连接, 呼叫和处理的信息可以以电子文档形式存储在后台服务器中。
无线语音传输系统结构如图1所示。
本文主要对工作站和呼叫器层之间通信过程所涉及的数据传输问题做出讨论。
图2给出了无线呼叫系统工作站和呼叫器部分的硬件结构框图。系统的工作站与呼叫器的控制功能由微控制器实现, 射频收发模块主要由射频集成芯片构成。微控制器主要用来控制射频集成芯片的收发, 数据的识别和提取, 进行反碰撞处理。射频集成芯片选用Nordic公司的nRF401。该芯片集成了高频发射、高频接收、PLL合成、FSK调制、FSK解调、双频道切换等功能。nRF401接收机采用具有较强抗干扰能力的FSK频移键 (Frequency-Shift-Keying) 调制方式, 改善了噪声环境下的系统性能;采用DSS+PLL频率合成技术, 工作频率稳定可靠。与ASK幅移键控 (Amplitude-Shift-Keying) 和OOK开关键控 (On-Off Keying) 方式相比, 这种方式的通信范围更广, 特别是在附近有类似设备工作的场合。
3 数据传输防碰撞技术研究
3.1 防碰撞问题的提出
无线语音传输系统在遥控装置、工业控制、无线通信、电信终端、车辆安全、自动测试、家庭自动化、报警和安全系统等都有广泛应用。以服务行业的营业场所中较为常见的呼叫系统为例。顾客需要服务人员能够提供准确、及时的服务, 要求所设计的系统要有较好的实时性和可靠性。一方面, 顾客提出的申请能够很快地得到响应, 使顾客感觉不到时间的浪费;另一方面, 中央服务器不能由于接收到的是错误信息, 使服务员打扰并未提出服务申请的顾客。针对系统的要求, 可以得出导致服务中出现错误的原因有二:一是由于无线信道的复杂性, 信息在无线信道的传输过程极易受到干扰而产生错误, 接收方无法接收到正确的信息;其二是由于多个呼叫器同时竞争通信信道向中央服务器发出呼叫, 各个呼叫器发出的数据相互干扰, 使中央服务器不能正确地辨别出是哪一台呼叫器发出的申请。这两种错误可能使没有发出呼叫申请的顾客得到了不需要的服务, 而有服务要求的顾客又得不到满足, 反而降低了服务的效率和准确度, 起不到服务行业中需要的无线呼叫系统的作用[2]。对于前一种情况可以采用适当的校验和纠错方式, 降低中央服务器向服务员提供错误呼叫信息的概率, 无需本文详细讨论。而对后一种情况, 需要找到一种合适的反碰撞方法, 这正是本文要解决的问题。
在分机请求发送数据的同时, 另一台分机请求发送数据, 或一台分机在发送数据的过程中, 另一台分机请求发送数据, 都会造成通讯冲突。为了防止因通讯冲突而造成的数据传输错误, 本系统参考CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access /Collision Detect) 技术。CSMA/CD即载波监听多路访问/冲突检测[3], 它的工作原理可用8个字来表示:“先听后说, 边听边说”。呼叫分机在发送数据前, 先检测信道是否空闲, 若空闲, 则发送数据。在发送数据的同时, 仍继续监听信道, 以检测是否存在冲突。一旦检测到冲突, 就立即停止发送, 并向总线上发一串阻塞信号, 通知总线上其他各有关站点停止数据传输。这样, 通道容量就不致因白白传送已受损的帧而浪费[4]。
本次设计的语音传输系统对于信息传输的实时性及抗干扰性要求较高。要解决这个问题, 必须尽可能避免重复冲突现象的发生。即要求如果发生多台通讯冲突现象, 各分机的“等待时间”应不同。延时等待算法和冲突等待算法有“错时等待”的特点, 能有效地解决重复冲突问题。
3.2 监听信道忙延时等待
系统采用“先听后说”的工作方式, 分机在发送呼叫信息前, 先监听信道状态。如果信道忙, 说明有其他分机正在占用信道传输数据。根据前述数据帧格式, 一帧数据共128位, 一台分机传输数据所需的时间为:T=128 bit/波特率。
因此, 本次数据传输还需占用0到T的信道时间。为了避免同时监听到信道空闲而发生的冲突现象, 各分机采用下列延时等待公式决定延时监听时间:
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上式中, ti为第i台分机的延时时间, n是分机的总台数, E是应急呼叫设置位 (若为应急呼叫, 则设置E为1) 。如果某些分机相对其他所有分机优先级别较高可由系统呼叫主机设定设置为应急状态。
分机i以ti的间隔时间监听信道, 当监听到信道处于空闲状态时, 即可进行到工作流程的下一步。
3.3 通讯冲突延时等待
尽管系统采用“先听后说”的工作方式, 但也可能发生两个站点因同时监听到信道空闲而同时发送数据的现象, 即发生通讯冲突。检测通讯冲突的方法是:发送数据的呼叫分机将接收到的信息与原来发送的信息逐个比特位进行比较, 如果两者一致, 说明没有冲突;如果两者不一致, 则说明发生了冲突。
造成这种通讯冲突的原因与信号在信道上的传播时延有关。传播时延是信号由信道上的一个站点传播到另一个站点的时间, 信息传播时延可由式 (2) 计算:
undefined
设A、B是系统中的两台呼叫分机, 它们之间的传播时延是tpab。分机A检测到信道空闲后, 就发送数据;分机B在分机A开始发送数据的 (0, tpab) 的时间内检测信道, 由于信号还没有传播到分机B, 因此分机B检测到信道状态仍处于空闲状态, 分机B也发送数据, 造成通讯冲突。分机检测到通讯冲突后, 立即停止发送, 并向总线上发一串阻塞信号, 用以通知总线上其他各有关站点等待。冲突等待时延采用式 (3) 计算:
tj=tpmax (j+1-E*j) (3)
上式中, tj为第j台分机时延检测时间, tpmax为任意两个站之间的最大传播时延, 由公式 (2) 计算得到。E的含义同式 (1) 。
无论是 (1) 式还是 (3) 式, i (j) 值小的分机先检测信道, 在数据传输比较繁忙的时段, i (j) 值大的分机总是要持续一个较长的时延才能检测信道, 这就会造成系统中各分机竞争不均衡的现象。为了避免这种现象, 我们将i (j) 设置为分机检测总线的优先级别, 并把系统设置成优先级循环的工作方式。初始状态, i (j) 的值为分机编号, 优先级分别为1、2、……、n。当优先级为k的分机传输数据后, 系统主机将原来优先级为k+1至n的分机的优先级分别设置为1至n-k, 将原优先级为1至k的分机的优先级设置为n-k+1至n。
基于防碰撞技术的数据传输系统的软件流程图如图3所示。
4 小结
参考CSMA/CD构建载波监听多路访问/冲突检测工作原理, 设计基于“错时等待”策略的监听信道忙延时等待算法和通讯冲突延时等待算法, 有效地降低信道争用的冲突问题。特别是处理信道争用二次冲突方面, 与一般的CSMA/CD退避算法[5]比较, 有着明显的优势, 从而大大提高了信息传输的实时性。
参考文献
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无线数据传输技术 篇10
1远程数据传输方案
1.1 GPRS数据传输基础
以下功能实体是GPRS网在GSM电话网的基础之上增加的内容:PTMSC, 是指以点对多点的服务中心;移动台采用新的GPRS;管理程序增加新发移动性;服务GPRS支持节点的SGSN;网关GPRS支持节点的GGSN;骨干网互联通过路由器实现;GSM网络系统定期要软件更新, GPRS信令和MAP信令要增加新内容。关于GPRS骨干网的逻辑结构如图1:
在计算机通信网络与移动终端的路由器之间提供分组业务是GPRS的基本功能。核心网络和无线接入是GPRS网络的两部分内容。在基站子系统与移动台之间传输数据是无线接入部分的主要职能;核心网络部分在整个网络传输过程中起关键作用。它在标准通信网络和BSS边缘的路由器之间继续传递数据。服务GPR支持节点是SGSN, 记录用户移动台的当前位置和是否登录GPRS, 同时将数据封好装订为传输协议传输给GGSN。网关GPRS支持节点是GGSN, 路由和网关是其主要功能, 当接收到GPRS分组数据以后, GGSN将数据包通过协议转换, 传输给远端的X.25协议网络或TCP/IP。
GPRS的主要特点: (1) 定义四种业务不同的功能:点对多点多播业务, 点对点多播业务, 点对点面向连接业务, 点对点无连接业务。 (2) GPRS无线信道有了新的定义。具有比较灵活的非配方式, 可安置1~8个无线接口时隙在每TDMA帧, 时隙的链路分配是独立的, 具有共享性, 能为动态用户使用。 (3) 可以支持突发性间歇性数据传输, 偶尔大量数据传输也能被支持, 能支持四种不一样的Qo S级别, 可以在0.5秒至1秒之间恢复数据的再次传输。 (4) 为了实现使现有网络与GPRS的紧密链接, 采取分组交换技术, 以IP技术作为核心层使用技术。
1.2远程数据传输方案
1.2.1系统结构
一个监控中心、多个远端数据采样移动单元组成系统。该系统采用89C52单片机, 通过RS一232C接口与GSM/GPRS模块PIML900/1800相连相连接, 并将具备“动感地带”业务功能的中国移动卡SIM连接GPRS网络。一个移动单元与一台计算机组成监控中心。其中, 这台计算机必须是连接公用网的设备。随时呼叫和处理远程移动单元、增加或减少移动单元、收发数据、对移动单元级别进行设定、远程报警或唤醒、能更改手机号码等多项功能是应用软件必须具备的基本功能, 这是其在实际编写的网络系统中必备的应用设施。其中, 按照RS一232C标准连接是处于监控中心的计算机和移动单元正确的连接方式。
1.2.2数据传输
远程单元唤醒与监控和GPRS网络支持部分共同组成传输方案。远程单元唤醒与监控部分主要是负责对各个远程移动单元进行管理。在每个远端移动单元的设置中都会有一个类似人类脉搏跳动的功能信号。在进行远程活动中, 如果某一单元没能定时发送信号至监控中心, 那么系统就要求重新启动设备, 登录到GPRS网络。为了确保每个移动单元都能在网上注册, 此单元设有自动重新登录GPRS网络功能, 获得动态的IP地址。
当GPRS网络端口接入远端数据采集移动单元时, 动态IP地址会自动进入移动单元。远端数据发送方式可通过以下路径:一种是不需要通过计算机公网, 直接用PPP形式把数据发送到指定的移动接收单元, 另一种是将数据以数据包的形式发布到计算机网络上, 同时将计算机连接公网, 即可进行数据交换。
摘要：随着计算机与通信技术的快速发展, 网络的远程数据传输功能也迅速发展。GPRS作为一种新型的GSM数据传输服务, 在网络通信行业中越来越受到广泛关注。本文将提出一个基于GPRS网络的远程数据传输方案, 通过对此方案进行案例分析, 总结。
关键词：GPRS,无线传输,远程监控
参考文献
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无线数据传输技术 篇11
关键词：GSM车载无线数据传输系统；系统结构
中图分类号：TP274.2 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01
随着我国铁路运输的飞速发展和运行速度的不断提高，实现稳定、有序、可控、安全的运输越发重要，为此必须建立起完善的系统确保能将机车运行状态的重要参数实时传输给运输指挥及管理部门，也能及时将行车调度信息及时传达给机车乘务员。以往我国铁路运输部门都是通过无线电语音向运行列车传达调度命令，这种方法在及时性、可靠性、安全性等方面存在着很大缺陷，容易造成混乱。
一、国内列车调度系统发展现状
车辆调度系统起源于20世纪70年代，它是现代计算机技术与通信技术在交通运输作业中的一项重要成果。车辆管理系统已由当初单一的类型发展到现在的多种类型，大致可以分为四种类型：有线通信系统、无线电通信系统、无线数字通信系统和GPS调度系统。有线通信系统由于自身局限导致应用范围比较宅，其他三种应用范围比较广泛。国内车辆调度系统发展相对国外比较落后，在应用开发方面尚处于初级阶段，1990年由多所院校联合的课题组取得了可喜的成果，成功的开发出南芬铁矿生产调度计算机辅助系统。1994年霍林矿务局与煤科总院西安分校、中国矿业大学合作又取得了突破性的进展，开发完成计算机控制自动化车辆调度系统。据相关调查显示，车辆调度系统在投资是用两年后便开始盈利，并且在不增加其他设备情况下可以将产量提高5%-6%。
二、采用GSM车载无线数据传输系统的可行性分析
随着我国铁路运输的发展与列车运输速度的不断提高，铁路通信对无线数据通信的要求更加迫切。如果铁路部门专门建立自己的无线通信网将会花上很长时间，也就无法满足现在的要求。从我国现在移动通信网的发展现状来看采用GSM无线通信公众网络作为数据传输的中间环节倒是可行的方案。
首先，该方案可在短时间内完成，以满足铁路通信对无线数据通信的迫切要求，而且该方案投资少，无需庞大的设施建设。其次，我国移动通信网覆盖范围广泛，基本覆盖了我国铁路所在地区，利用GSM网究成数掇信息的传输在技术基本可以满足要求。利用我国移动通信作为列车与地面之间的数据传输平台可以解决系统协调及宽带问题，通过预算，所需费用与自己建立网络平台相比是可以接受的。综上所述，利用GSM无线通信公众网络作为传输平台，开发研制车载无线数据传输系统实现列车与地面数据传输是一项非常可行的办法。
三、车载无线数据传输系统设计说明
本系统采用的通信方式是半双工，即每一台主机在特定的某一段时间内只能接受或作为发送方。倘若有一台机子正在发送数据，它就不能响应其他的机子的联机请求，如法炮制，一台机子在接收数据，它也不能相应其他机子的连接请求。简而言之就是说在某段时间内数据收发控制只能运行一个，具体是哪一个运行可以根据IsDeaIAThread和IsDeaISThread来进行判断。
当接收到数据，数据由哪个线程来处理是通过pcomRevDataThread传递给线程函数的参数来确定，假如传递的参数为1，就由接受控制线程来处理，如若是2，那么就由发送控制线程来处理。然而在SocketThread中，则通过设置传递消息的wParam参数来决定由m_CSocket还是m RSSocket接受，在这里，主要是通过设置一个变化的参数leix来决定是由pDealAcceptDataThread还是由pDealSendDataThread来处理。但是当我们要发送数据时，具体由哪个线程来发送，这又得由帧的地址信息和路由的信息来判断，这里不妨举一列加以说明，假如你要发送的数据是pSocketThread，则是通过变量IsCorSSocket来加以识别，如果是2就由m-RSSocket来发送，而假如是1则由mLCSocket发送。
四、车载无线数据传输系统各模块功能的实现
（一）有线数据收发模块的实现。数据收发模块功能实际上就是收发网络上的数据，实现信息的交换。该模块主要采用Winsock方式与多线程技术来实现客户端与服务器间的网络连接。1.客户端的功现。客户端的功能主要是请求连接与数据的读写功能。是通过类COlientSocket来实现的。2.服务器端的功能。由于服务器端主要功能是监听来自客户端请求的连接并完成数据的接受与发送。利用MFC中的CAsyncSocket与CSocket类及多线程来实现。（二）无线收发模块功能的实现。无线数据收发主要功能是完成无线数据的收发，包括数据的接受与数据的发送线程。由于数据的发送是采用滑动窗口的方式，同时考虑到存储转发，而数据的发送由其它的程序来控制，这样它必须能够接受其他程序发送的消息来发送数据。（三）数据收发控制模块的功能实现。数据的收发控制模块主要包括数据的发送控制模块与数据的接受控制模块，分别对应数据发送控制线程与数据接受控制线程。（四）呼叫控制模块的功能实现。呼叫控制模块主要包括无线与有线监测以及连接建立与连接释放模块。（五）数据分析模块。出于线程pDealSendDataThread与线程DDealAcceptDtaThread要根据接受的数据中包含的信息来控制数据的发送与接受。（六）数据处理模块。该模块主要对要发送的文件或字符串进行分段、成帧以及对接受的数据进行处理等功能。
五、车载无线数据传输系统的特点
车载无线数据传输系统中的短消息的发送模式一般采用存储转发方式，消息发送后经过短消息中心进行存储然后再发送到对方。如果接收消息方在盲区无法接收消息时，该模式会自动保存信息，待接收方到达服务区后再发送消息。此特点能有效避免列车在盲区无法接收消息的弊端。但该模式也存在一定的缺陷，例如发送的消息格式单一局限性很大。另外系统软件采用模块性化设计，各模块低耦合高内聚，这就方便系统以后的升级与维护。
六、结束语
随着应用者对移动通信要求的提高，GSM系统也将会不断发展以适应人们的需求，基于GSM的车载无线数据传输系统也将不断完善。这也必然有助于改善与加强各部门对车辆进行安垒、可靠、有效的管理。
参考文献：
无线传感网数据聚集技术分析 篇12
1 无线传感网数据聚集技术及其分类
通常情况下, 一个无线传感器网络中都要部署大量的传感器节点, 节点对环境进行感测并把数据传送到汇聚节点, 在汇聚节点中对数据进行融合。如果在数据到达汇聚节点之前进行融合, 就可以大大减少网络中传送的数据包的数量, 有利于节约传感节点的能量消耗。这种技术被称为数据聚集技术。Elena Fosolo等人[1]这样定义数据聚集技术:“数据聚集是指在一个多跳的网络中, 采集并路由数据的过程, 其中的数据处理由中间节点进行, 目的在于减少资源的消耗 (尤其是能量) , 从而延长网络的生命周期”。
数据聚集技术在很大程度上受网络拓扑结构的影响。因此, 可以按网络结构的类型把数据聚集技术分成平面型与层次型两大类, 如图1所示。层次型数据聚集技术又可以进一步分成基于簇、基于链、基于树、基于网格等类型。
2 平面型数据聚集技术
在平面网络中, 每一个传感节点在网络中的作用是相同的, 数据聚集是由以数据为中心的路由完成的。汇聚节点以某种路由协议向传感节点发出一个查询消息, 拥有与该查询相匹配数据的节点就把响应消息发送回汇聚节点。
常见的平面型路由协议有:
泛洪协议Flooding和Gossiping协议;
信息协商传感协议SPIN;
定向扩散协议Directed Diffusion;
谣传路由Rumor routing;
基于梯度的路由Gradient-Based Routing。
平面型数据聚集技术对汇聚节点的通信与运算负担导致能量的过快消耗。一旦汇聚节点能量耗尽而死亡, 传感网络的功能就遭到破坏。平面型数据聚集技术只适用于小型网络。
为提高网络的规模性和能量有效性, 人们提出了各种层次型的数据聚集技术。
3 层次性数据汇聚技术
3.1 基于簇的数据汇聚技术
在这种层次型网络中, 网络节点被划分为簇, 每个簇都有一个特殊的节点称为簇首, 簇首节点负责聚集本簇节点的数据并把数据发送到汇聚节点, 这里介绍3种基于簇的数据汇聚协议:
1) LEACH (Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)
LEACH[2]协议是第一个基于簇的数据汇聚协议, LEACH在运行过程中不断的执行簇的重构过程, 每个簇的重构过程可以用回合来描述, 每个回合可以分成两个阶段, 簇的建立阶段和传输数据的稳定阶段。在簇建立阶段, 进行簇的划分和簇首的挑选。选出的簇首向所有节点广播自己成为簇首的消息, 其他节点根据收到的消息强度决定加入哪个簇, 并告知相应的簇首, 完成簇的建立过程。
在稳定阶段, 传感器节点将数据传送到簇首节点, 簇首对采集的数据进行数据融合后再将消息传送到汇聚节点。
稳定阶段持续一段时间后, 网络将重新进入簇的建立阶段, 进行下一轮的簇的重建, 如此不断循环。
2) CAG (Clustered Aggregation Technique)
CAG[3]根据用户查询误差阈值和节点数据的空间相关性进行分簇, 从而减少传送的数据量, 满足查询的精度要求。CAG以两种模式工作:交互模式和流模式。在交互模式下, CAG对每一个查询产生一个响应;在流模式下, 对一个查询CAG生成周期性的响应。CAG的交互模式只是利用了数据的空间相关性, 数据传送的路径与查询传播的路径正好相反。在交互模式下, 每次用户需要新的数据都需要广播一个查询。
在流模式下, CAG同时利用了数据的空间相关性和时间相关性, 在流模式下只要把查询一次性注入到网络中, CAG会每隔设定的时间间隔就产生一次对该查询的响应。
3) EECDA (Energy Efficient Clustering and Data Aggregation)
EECDA[4]结合了基于簇的能量有效性的路由和数据聚集功能, 以增强网络的寿命和稳定性, 它主要用于异构的无线传感器网路。EECDA平衡了能量的消耗, 延长了网络生命周期, 与LEACH相比, 它使网络生命周期延长了51%。
3.2 基于链的数据聚集技术
在基于簇的网络中, 如果簇首节点离汇聚节点较远, 则与汇聚节点的通信会消耗更多的能量, 而在基于链的数据聚集技术中, 数据只传送给最近的邻居节点。
1) PEGASIS (Power Efficient GAthering in Sensor Information System)
PEGASIS[5]是对LEACH协议的改进, 在PEGASIS中没有簇的建立与簇首节点的选取, 每个节点用信号强度来判断到其邻居节点的距离, 然后调节自己发送信号的强度, 使只有最临近的节点才能接受到信号, 采集到的数据以点对点的方式传递、融合并最终被送到汇聚结点。传感节点与汇聚结点的通信是轮流进行的, 从而使能量消耗均衡分布在每个节点上。
2) COSEN (Chain Oriented Sensor Network for Efficient Data Collection)
COSEN[6]是基于链的两层结构的路由方案。与PEGASIS相比, 它减少了传送延迟和能量消耗。它将传感器节点按地理位置划分为多个低层的链, 对每一个低层链, 具有最多剩余能量的节点被选作链首。高层的链及其链首在低层链的基础上形成, 在数据通信时, 所有的普通节点与PEGASIS中的节点一样传送融合的数据, 通过低层链首和高层链首把数据发送到汇聚节点。COSEN引入了冗余的传送路程, 特别是在最靠近汇聚节点的地方。
3) Enhanced PEGASIS
该方法将整个传感网区域以汇聚节点为中心分成多个同心扇环, 对每个同心扇环, 用基于PEGASIS的贪心算法建立一个节点链。在数据通信时普通节点与PEGASIS中一样传送数据, 然后从最外层的扇环向内层的扇环, 进行一个多跳的, 链首对链首的数据传输过程。
3.3 基于树的数据聚集技术
在基于树的数据聚集技术中, 节点以树状结构进行组织, 汇聚结点就是树的根节点, 其他节点把数据聚集并传送到根节点, 能量有效的树的构建是这类技术的关键。
1) TREEPSI (Tree-based Efficient Protocol for Sensor Information)
在传送数据之前, 首先在所有节点中选择根节点, 并构建树。构建树的方法有两种, 第一种方法是由汇聚节点, 计算出路径, 并广播到全网络;第二种方法是在每个节点内建一个算法, 所有节点分布式构建相同的树。
在初始阶段, 根节点使用标准的树遍历算法向其子节点发送控制包来建立数据收集过程。在数据传输阶段, 所有的叶节点传送数据到它们的父节点, 父节点收到数据后与它们自己的数据融合后再发送到它们的父节点, 这一过程不断重复直到根节点收到数据。最后由根节点直接发送到汇聚节点。路径建立后可进行多轮的通信, 直到根节点耗尽能量死亡, 再构建一个新的树状路径。
2) TCDGP (Tree-Clustered Data Gathering Protocol)
TCDGP[8]协议结合了簇与树两种结构, 它把数据采集的过程分成三个阶段:第一阶段, 建立簇的阶段;第二阶段构建基于簇的树;第三阶段数据聚集阶段。
第一阶段, 由汇聚结点建立簇并选择簇首。汇聚节点按照节点的位置选取簇首, 簇首必须位于一个簇的中心位置。第二阶段以各个簇首为根节点在簇内构建最小生成树。
在数据聚集阶段, 节点传送数据到高层的节点, 高层的节点对数据融合后发送到更高层的节点, 这一过程反复进行直到数据聚集到根节点。
3.4 基于网格的数据聚集技术
在基于网格的数据聚集技术中, 每个网格中数据聚集节点是固定的, 它负责收集网格中所有节点的数据, 而网格中的传感节点之间并不相互通信, 网格中的任一个传感节点都可以轮流充当数据聚集节点, 直到最后一个节点死亡为止, 这种技术尤其适用于军事监控和气象预测等。
1) GROUP
GROUP[9]协议是一种能量有效的基于簇的路由协议, 节点被分成多个的簇, 每个簇选出一个节点作为簇首, 所有的簇首组成一个虚拟的簇网格。汇聚节点发出的查询经由簇首传送到每个节点, 节点中与查询相匹配的数据再通过簇首路由回汇聚节点。
GROUP动态地选择簇首, 数据的传送包括三个过程:簇网格的构建过程、查询的传递和数据的传递。
簇网格构造阶段, 在网络中的所有的汇聚节点中选择一个汇聚节点作为主汇聚节点, 由主汇聚节点根据节点的位置初始化簇网格的构建, 主汇聚节点比其他汇聚节点更靠近网络的中心, 从而保证在最短的时间内构建网格。
查询传送阶段, 查询分别通过有限广播和单播传送, 汇聚节点发送两类查询:位置感知的查询、位置不知的查询。位置不知的查询由汇聚节点发送至邻近的簇首节点。位置感知的查询发送到离目的区域最近的下游簇首。
在数据传输阶段, 传感节点从簇首接收到查询后, 检查收集的数据, 如果数据与查询相匹配, 就发送到簇首, 数据由簇首逐级传递到它的上游簇首, 直到抵达发出查询的汇聚节点为止。在GROUP中, 数据聚集由簇首承担, 以减少数据传输量。
2) ATCBG (Aggregation Tree Construction Based On Grid)
ATCBG在GROUP基础上有所改进。在ATCBG中, 以汇聚节点为网格的中心来构建聚集树。整个网络划分成网格, 每个网格就是一个簇, 簇首节点的选取是综合考虑节点的剩余能量、到网格中心的距离等因素来确定。数据的聚集由簇首承担, 所有的簇首节点构成树状结构。汇聚节点初始化聚集树的构建。
由于簇首节点接收与融合数据, 消耗的能量较多, 必须定期更换。当簇首节点的剩余能量低于阈值时, 它会发出更换簇首的消息。
在数据传输时, 传感节点首先把收集的数据发送到簇首节点, 簇首把从簇成员节点, 以及子节点处收到的数据进行融合后, 发送到它的父节点, 这一过程不断进行, 直到数据传递到汇聚节点。
4 结束语
数据聚集技术通过减少无线传感网络中传输的数据量, 提高了网络的能效, 延长了网络的生命周期。数据聚集技术与网络结构密切相关, 文章基于网络的拓扑结构, 分析了无线传感网中的数据聚集技术。这些技术关注于提高网络性能, 如数据延迟、数据精度、能量消耗等。目前这些工作主要集中在数据聚集的路由机制方面, 而对异构性以及诸如单跳、多跳等通信模式对数据聚集的影响等方面的研究还不够多。这些将是今后研究的方向之一。此外, 与数据聚集相关的安全性, 数据延迟等方面还有很多的工作值得进一步的研究。
摘要：无线传感网通常包含大量的低成本传感器节点, 传感节点的感测、能量、计算、通信能力都受到严格限制。重要的是最小化网络中的数据传输量, 从而延长网络生命周期, 提高信道利用率。数据聚集技术被认为是一种有效的方法, 它能减少数据传输量, 降低能量消耗。文章基于网络拓扑结构分析了主要的数据聚集技术, 并基于目前的研究提出了今后的研究方向。
关键词：无线传感网,数据聚集,能量有效
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