无线网络论文(收集5篇)

无线网络论文篇1

关键词：医院；网络安全；无线网络；安全建设

无线网络是采用无线通信技术实现的网络，它既包括允许用户建立远距离无线连接的语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术，与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。伴随着临床信息化，医院正逐步地实现无纸化、无胶片化和无线化，医院无线网络技术的不断成熟和普及。利用PDA、平板无线电脑和移动手推车随时随地进行生命体征数据采集、医护数据的查询与录入、医生查房、床边护理、呼叫通信、护理监控、药物配送、病人标识码识别等，充分发挥医疗信息系统的效能，突出数字化医院的技术优势，但同时医院无线网络也面临有较大的安全威胁。因此，全面实现医院无线网络安全建设是医院网络建设中较为重要的一个环节。

1无线网络安全建设措施

1.1安全策略集中控制

构建智能化无线网络构架，将无线网络安全控制策略全部集中到网络控制器上进行统一的控制和，包含有：无线电频率管理、无线入侵检测、病毒库、安全加密、入网行为控制等。将无线网络安全策略使用到网络管理上，防止由于无线网络数据被盗而产生的安全信息泄露。

1.2接入点零配置

在日常使用的普通无线网络中，黑客能够通过窃取无线网络接入点的方式获得密码从而进入到无线网络中。在无线网络控制器上对无线接入点进行智能控制，保证本地不保存无线网络接入点的任何数据，并将全部的数据存储到无线网络控制器，在无线网络接入点上实现零配置，这在很大程度上能够提升无线网络运行的安全性，较大程度的降低了黑客窃取无线网络信息的可能性，本地的接入工作量也得到了较大的简化。

1.3病毒入侵防护

首先是准入检查，当无线网络接收器尝试进入到无线网络时，在进行用户认证之前对无线网络系统中防病毒定义、防病毒软件、操作系统补丁等进行全面的检查，若检查未通过则其则禁止进入到无线网络中，也可以将无线网络用户重定到具体的某一台升级服务器上，只有其安装指定的防病毒软件、系统补丁之后才能接入到无线网络中。其次是数据检查，通过了第一步的准入检查之后，通过数据检查才能实现对无线网络数据的有效监控与检查，通过设置对应的策略，将所有用户的数据，进行全面的防病毒数据检查，若通过检查，则进行数据的传输，若不能通过检查，则将数据丢弃，从而全面的实现对无线网络终端的病毒防护。

1.4非法入侵检测

无线网络的访问接入点和有线网络集线器较为类似，为整个网络的中心，其为移动客户端接入到网络的中心节点，可以将其简洁方便的安装到墙壁或者天花板上，仅需要对无线AP能够覆盖的区域进行针对性的设置，就能够连接到无线网络中，这就导致非法的AP可通过设置进入到无线网络中，给无线网络造成较大的安全隐患，出现网络宽带安全和数据安全等相关的问题。例如，当非法的AP用户对合法的无线网络接入点进行侵扰时，常常被误认为AP运行不稳定或者无线电波信号不稳定等相关的情况，严重时会出现无线网络连接中断，而网络管理人员不能在第一时间内收到报警。通过在无线网络中设置非法入侵检测，利用无线网络架构技术，可以在无线网络中设置无线网络入侵模式库，可以将异常的无线网络数据检测出来，显示并记录无线网络入侵格式，自动的开启对应的警报和保护响应。

1.5安全准入控制

首先为身份认证，对无线网络的身份进行行为授权，避免非法授权终端的进入，通过无线网络用户硬盘ID的绑定及无线网络身份权限的授权，从而实现和无线网络安全设备的联动，拒绝未授权用户的访问。其次为设置安全策略，应对无线网络设置统一的安全策略。当无线网络终端接入到无线网络后，立刻进行多策略安全检查，例如进行注册表、进程检查，防病毒软件、补丁监测等。动态策略管理提供可定制、可扩展的安全策略，可分组织和角色灵活实施；提供多种安装策略并基于系统环境选择安装，及时、主动消除各种安全缺口；提供上网行为审计、USB移动存储设备、系统进程监控等安全策略，对用户违规行为进行审计和取证，帮助提高用户安全意识，保障IT资源的合理使用。系统自动收集终端软、硬件资产信息，跟踪资产变更，实现资产管理IT化，保障信息资产可控可管。

2医院无线网络安全建设应用实践

2.1无线网络拓扑结构

某三级甲等医院在医院内建设了无线网络，从而保证医院内无线网络的全覆盖，为医院内网络用户提供一个便捷安全的网络环境。

2.2无线网络设计与部署

无线网络控制采用有源以太网作为交换机，采用了大容量的无线AP，接入点采用智能零漫游无线接入。POE网络交换机采用了1000M以太网网络连接，数据传输采用了大容量无线AP，利用专用的超柔性馈线实现对功率分配器的连接，智能单元通过穿墙进入室内，从而实现医院内无线信号的全覆盖，室内的大容量无线AP可通过放装的方式较好的达到了医院开放式区域内部对无线信号覆盖的需求。

2.3无线控制器冗余备份

在进行无线网络控制器设置时，采用了N+1冗余集群备份技术，将其中的一台控制器作为中心控制器，剩下的N台控制器作为辅助控制器。当进行无线网络的初始化时，仅仅主控制器能够进行AP注册请求，在主控制器内实现无线网络的协议配置和接入点控制，并将无线网络备份控制信息传输给每一个AP，然后每一个AP可以通过备份构建一条虚拟的WAP网络，当无线网络出现网络切换时，网络切换均在50mm之内，保证用户体验良好不会出现掉线情况。

2.4非法信号监测

无线网络利用智能无线AP，设置2种模式实现对非法电磁信号的监测，其一为对AP每隔一定的时间进行在线安全扫描；其二为将AP设置为连续监控的无线网络安全监控扫描模式。通过设置上述2种方式，智能无线AP按照预先的设置实现对周边环境中所有的MAC地址的检测，可实现对无线网络服务集标示、通道信息的全面安全检查。对未经授权的AP可实现自动识别和警告，从而更好的防止非法信号的侵扰。

2.5认证鉴别机制

为了更好的保证无线网络数据的安全性，需对无线网络的接入点进行准入认证设置，本次无线网络构建采用了Mac和Web认证方式，因为操作系统差异化，对不同类型的移动终端，采用了不同种类的操作系统，另外针对Web认证系统兼容性较为局限的特点，在进行Web认证鉴别时，通过将MAC地址绑定的方式进行了双重认证鉴别，从而在医院内实现了网络安全全部鉴别，当移动终端被授权之后，只有获得CA安全证书，并保证和MAC地址一致后才能进入到无线网络内，并通过设置双重认证鉴别的方式，来实现对无线网络安全身份的识别，拦阻了外来非法无线终端的接入。

3结论

综上分析，在医院内部增强自身的无线网络安全建设对于保证自身无线网络的正常使用有着非常重要的作用。因此，医院网络维护人员，应结合本院无线网络使用方式与特点，建立针对性的无线网络安全保护措施，使无线网络更好的为医院服务。

作者:柯传琪单位:福建中医药大学附属第二人民医院

参考文献:

[1]黄波.无线网络技术在医院信息化建设中的应用分析[J].电脑知识与技术，2015（9）：43-45.

[2]刘华.锐捷网络医院无线网络解决方案助力总参总医院移动医疗建设[J].中国数字医学，2012（1）：67.

无线网络论文篇2

一、B网络中的无线设备需要考虑单板级冗余配置

1、核心网设备单板级冗余

eCNS在软硬件设计上，通过分布式、冗余等措施保证硬件的可靠性。采用分布式的软硬件结构，通过功能的模块化设计实现分布式处理。各模块功能相对独立，并分别由不同的模块负责控制，一个模块的故障不会影响整个系统的正常运行。关键部件均采用多处理机冗余技术。

2、接入基站单板级冗余

eNodeB可通过基带板间冗余备份功能，实现故障小区跨板重建，避免当出现基带板整体故障或基带板部分处理资源故障时因资源限制无法实现板内动态重建故障小区，保证小区业务能够自动恢复，降低小区业务中断时间，提高可靠性。LTE无线网络设备通过单板级冗余配置，确保设备可靠及业务稳定运行。车载通信网络可靠性分析在车载通信网络中，为了保证通信稳定可靠，通过部署两个车载无线终端，业务终端与两个车载无线终端相连。如下图2所示，两TAU为主备模式，在正常情况下，主备之间有心跳检测机制。当备TAU检测到主TAU故障时，备TAU接替主TAU工作，备状态升级为主状态，并将原先主状态TAU重启。TAU切换时延满足300ms要求。多业务融合资源共享的可行性分析在LTE系统中，无线资源从时间和频率两个方面被划分为了多个物理资源块（PRB）。LTE系统的资源调度，主要就是对这些PRB进行动态控制、调度及分配的过程。根据资源分配方式的不同，LTE资源调度分为集中式分配和分布式分配，集中式分配适用于非实时分组业务，分布式分配则适用于突发特征不明显的实时性业务；按照业务类型的不同，常用分组数据业务采用分组调度，而针对VoIP等突发包频繁且包尺寸较小的业务，则采用半持续调度，LTE系统为VoIP业务提前预留特定部分的静态资源，从而确保了VoIP的话音质量。同时LTE系统可提供差异化的QoS管理机制，即能够根据业务不同的QoS要求，定义不同的资源分配、调度以及传输策略，通过有限的资源满足更多用户不同要求的服务，从而在系统容量与QoS之间达到最佳的平衡点。由上可知，LTE系统通过时频二维调度资源和差异化的QoS管理机制，较好的解决了多用户间、多业务间的竞争干扰问，实现了多业务的融合和无线资源共享。

二、抗干扰分析

1、城轨隧道相邻小区同频干扰分析

系统内干扰主要来自于同频邻区干扰，因而需要考虑同向隧道中前后同频邻区间的干扰及位于车站两侧双隧道的两个小区的相互干扰。下面分析两类同频干扰的严重性及抗干扰方案。a、车站两侧双隧道的两个小区的相互干扰按照下面室内的Keenan－Motley传播模型估算下车站两侧小区的同频隔离度：()()()PathlossdB=32.5+20×logf+20×logD1000+P×W(f为工作频率；D为手机到天线距离；P为墙壁损耗参考值，W为墙壁数目)位于车站处的车辆接收本小区信号、对面小区的路损计算如下：PL1＝32.5+20*log(1800)+20*log(2/1000)PL2＝32.5+20*log(1800)+20*log(15/1000)＋10其中距离天线即漏缆的距离D1按2米，无穿透损耗；D2按15米计算，P*W包含列车及屏蔽门穿透损耗，按10dB计算。两侧小区信号隔离度＝PL2－PL1＝27.5dB，满足下行的隔离度需求。上行不是极端的情况也可以满足要求。b、同向隧道中前后同频邻区间的干扰前后邻区同频，如果不采取抗同频干扰的措施，小区边缘的上下行干扰严重，影响车地无线通信的可靠性。TD-LTE系统通过调度算法、ICIC、IRC等来进行小区间的干扰控制和协调和消除。调度技术：下行可采用业务异频调度来满足小区边缘的告信噪比，保证小区边缘的业务速率。ICIC：通过频率规划，达到小区中心同频，相邻小区边缘异频配置，可以得到更大的小区中心吞吐量，同时保证小区边缘的较高信噪比，提高小区边缘速率。IRC：通过基带解调IRC(InterferenceRejectionCombining)算法，可以将单小区来自列车方向相反方向的干扰去除，适合地铁场景的列车分布情况，IRC算法在系统中用于上行干扰消除。

2、隧道内多径干扰分析

TD-LTE系统采用为OFDM符号增加CP（循环前缀）的方式对抗多径干扰，在信号的多径不大于CP长度的情况下，保证了在多径频选信道中各子载波间的正交性，减少了子载波间干扰。地铁隧道采用泄漏电缆完成覆盖，空中传播路径短，多径时延差很小，避免了多径干扰。无线小区无损切换分析单张LTE网内，当列车在不同小区间移动时，在列车前行的过程中，车载TAU会从一个RRU的覆盖范围移动到下一个RRU的覆盖范围，这时无线链路将发生切换，期间发生的无线链路切换操作是自动的。在TAU接入LTE网络后，由网络给TAU下发信号强度检测测量消息，由TAU进行信号强度检测。当信号强度满足网络侧要求时，TAU给网络上报测量报告消息，网络侧根据报告消息触发切换动作，让TAU从原先小区切换到信号强度较好的小区，如图3所示。因此TD-LTE系统的无损切换功能，完全可以保证TAU在两个基站间切换时不丢包。同时TD-LTE小区切换算法支持100ms的数据缓存，在切换时通过发送缓存数据，使无线切换过程的无缝平滑，确保PIS等业务在切换过程视频不出现雪花或停顿等影响用户体验的现象。

三、综述

无线网络论文篇3

无线网络系统方案的实施

在进行高校校园无线网络系统设计时，主要考虑两个问题：第一是无线网络覆盖区域的状况以及网络设备的选型；第二是用户的上网方式和计费方式。下面对这两个问题进行详细说明。

1无线网络覆盖区域和设备

通过对校园环境的实地调研、分析以及对学校教师和学生的调查，将校园分为室内和室外两种无线网络覆盖区域。室内无线网络覆盖区域包括会议室、图书馆、阅览室、自习室、阶梯教室和食堂等；室外无线网络覆盖区域包括广场、花园、操场、停车场以及宿舍前面的休息区等。对于网络设备的选择，从兼容性和配置统一的方面来考虑，所选购的无线网络设备都是与原校园网络设备相同的品牌。

所谓无线AP（AccessPoint），即无线接入点，是用于无线网络的无线交换机，也是无线网络的核心，是移动计算机用户进入有线网络的接入点。在本文设计的校园无线网络系统中，室外无线AP采用的是室外型大功率无线接入点产品，其工作频段为2．4GHz，支持IEEE802．11n标准，内置500mW的双向功率放大器。由于室外场所的环境有所不同，无线网络的覆盖要求也会有差异，室外无线AP可根据这些条件的不同，配合相应的外接天线，在室外覆盖良好的无线网络信号。

按照本次校园无线网络系统的规划与设计，室内AP，提供两路接入，共600Mbps，支持IEEE802．11n标准，可以为每个用户提供不低于10Mbps的无线连接速率，这样，不但能够满足现有校园网应用的带宽要求，同时，还能够为学校的视频、音频等多媒体资源的点播提供网络基础，满足高校未来信息化发展的要求。

根据校园无线网络系统的要求，所选用的无线AC设备可以高效地处理学生网络视频、音频和在线游戏、在线聊天等小包的数据流。同时，在校园网络系统的规划中，无线AP要提供双万兆的上联接口，为之后的无线应用扩展和升级预留带宽。

2上网方式

在高校校园无线网络系统中，服务的对象主要是教师、学生和学校领导、员工等，因此，校园无线网络具有覆盖范围广泛、使用者和使用时间不确定的特点。为防止非法使用者使用，更好地满足合法使用者的使用需求，本无线网络系统采用了基于SAM的Portal认证方式，只有向学校申请了无线网络服务的用户才能够使用。根据无线网络系统的设计，系统将根据使用时间对使用者进行收费，以时间计费。使用者在申请完成之后和使用之前，必须先交纳一定的费用，登录认证成功之后开始计费，下线的时候停止计费，可以精确到秒，当余额不足时会自动下线或者拒绝登录。

这种方式的具体操作方法是，首先在无线AC上建立无线VLAN，启动DHCP服务，汇聚层的交换机以Trunk方式与无线AP相连接。当访问者试图连接无线网络的时候，都需要通过portal发起认证请求，只有认证成功后才能够上网，在认证成功之后，系统开始计时，这样在方便无线网络系统管理和维护的同时也能够防止非法使用者使用无线网络，更好地为合法使用者提供无线网络服务。

由于是无线网络，使用者在使用过程中可能会存在移动位置的情况，为了让使用者在移动过程中实现无线漫游，在无线网络系统中，让集群中的多台无线控制器共享用户的数据库，从而实现用户在整个网络中不同区域之间进行移动和跨越过程中无缝漫游。无线上网的流程如图1所示。

无线网络的安全

在校园无线网络系统的规划与构建中，安全是重中之重，是系统成功与否的根本。因此，在系统中，要构建一个良好的安全体系，从而切实保护用户和系统自身的安全。

（1）802．1X认证。在部署无线网络的安全体系时，可以采用802．1X和网络准入相结合的方式。这两者的结合可以很好地保证校园无线网络系统的安全。具体的操作方法是，当合法用户连接上无线AP之后，要求输入AP的连接密码，在合法用户输入密码之后，分配GUESTVLAN的IP，在GUESTVLAN中暂时不能访问任何资源。

（2）网络准入。当用户被分配GUTSTVLANIP地址之后，用户暂时不能对资源进行访问，此时，系统中的用户接入服务器，即网络准入，会自动对客户端上的准入进行联动，对用户的系统进行扫描，查看用户是否符合准入策略的要求，如果符合准入策略的要求，则会重新分配一个校园无线网络内网地址给用户，这样用户就能够使用学校的无线网络了。如果合法用户的密码被泄露，非法用户得到密码后去连接无线AP，连接以后要求输入密码，虽然密码是正确的，但是当网络准入对用户系统进行扫描，会发现非法用户不符合网络准入检测，这样非法用户就会一直停留在GUESTVLAN中，有效地保护了校园无线网络内网不受非法用户的威胁。

（3）数据加密。校园无线网络系统中的认证机制和准入机制是构建安全体系的基础，数据加密也是安全体系中不可或缺的部分。在本次校园无线网络的构建中，所有AP与用户端之间的数据传输均采用的是AES－CCMP加密，AES－CCMP又称为WPA2，它支持AES加密算法，而AES能够为信息和数据提供128位的加密能力，这是WPA2与WPA最大的区别，所以AES－CCMP的安全性比起WPA有了很大的提升。正是因为如此，在设备中加入WPA2支持已经成为了很多服务商的选择，而Win－dowsXP系统的补丁SP2中也集成了WPA2的支持。

（4）身份认证。在校园无线网络系统的安全体系中，最重要的是身份认证，因为无线网络不同于有线网络，在无线网络中，攻击者不像有线网络中那么容易被发现。如果身份认证这个关卡被攻破，校园无线网络会被非法用户使用，甚至会被攻击者恶意攻击。为有效地保护校园无线网络免受攻击，也为保护合法用户的权益不受侵害，校园无线网络系统采用了EAP－FAST的身份验证方式来进行相互验证，同时为用户和进程提供动态加密密钥、物理地址和标准802．11验证机制。只有在身份验证时采用最安全的加密算法，才能有效保护用户输入的账号、密码不被抓包软件截获，也不会被黑客软件暴力破解。

（5）GUESTVLAN。用户在通过802．1X之前只能访问有限的网络资源。所谓GUESTVLAN，是用户在通过802．1X认证之前处于的VLAN，用户在访问GUESTVLAN内的资源不需要认证，但也只能访问极其有限的资源，比如从GUESTVLAN服务器上下载802．1X客户端软件、升级客户端、执行其它诸如杀毒软件、操作系统补丁程序等应用程序的升级，而不能访问其它的网络资源。

这样设置的目的是为防止一些暂时没有安装认证客户端或者客户端版本过低的合法用户无法认证成功。在用户连接网络的时候，接入设备会把这个端口加入到GUESTVLAN，当认证成功之后，端口离开GUESTVLAN，这样用户就能够访问其它的网络资源了。

安全管理体系

在构建校园无线网络系统时，不但要从技术方面建立安全体系，也要从管理方面进行安全体系的建设。主要从以下几个方面进行：

（1）对校园无线网络的管理人员进行培训和教育，建立健全相关管理制度。

（2）加强校园无线网络管理人员的安全意识和安全素养。

（3）加强对系统运行环境的安全管理，制定相关制度，进行严格管理。

（4）建立设备选型、采购、使用和维护的管理制度，对设备进行严格的审查和检测以及安全评估。（5）建立应急处理制度，对可能发主的突况制定应急处理方案。

无线网络论文篇4

1网络模型

1．1工业无线网络中的数据模型

如表1所示，EOAM算法面向两类典型的工业紧急数据:1)不可预测的紧急数据(TrafficCategory1，TC1)。TCI具有最高优先级，主要是指紧急安全动作要发送的数据，比如紧急关闭、紧急报警等，具有不可预测、重现率低等特点。2)普通紧急数据(TrafficCategory2，TC2)。TC2的优先级较TC1低，主要包括闭环管理控制、闭环监督控制、开环控制，该类数据具有重现率高等的特点。

1．2超帧模型

超帧(Superframe)由信道(Channel)和时隙(Timeslot)构成，如图1所示。所谓信道，是指无线射频信号发送的媒介，是频段的若干等份;所谓时隙，是指时间的若干等份，时隙大小取决于网络中数据的大小，时隙的数量决定超帧的长度。对于单信道网络，超帧中仅包括一条信道;对于多信道网络，超帧中包括多条信道。本文针对多信道网络，超帧中包括多条信道以及若干时隙。定义信道模型如下:1)将可用信道划分为一个控制信道(ControlChannel，CC)和多个数据信道(DataChannel，DC)。2)为了提高不可预测的紧急数据TC1的实时性和可靠性，本文在数据信道DC中设置一个特殊信道(SpecialChannel，SC)，属于TC1和广播数据(BroadcastData，BD)的专用传输信道;同时，采用指示退避机制，使得普通紧急数据TC2也可以选择使用该信道，避免资源浪费，保证信道资源的利用率。定义时隙模型如下。1)为了保证EOAM算法适用于广播通信，将SC的时隙长度T定义为节点发送一个TC1数据包的平均时间与发送一个BD数据包的平均时间的较大值，即T=max{tTC1，tBD}，其中:tTC1=tRTS+tCTS+tDATA+tACK，tA表示节点发送一个A包的平均时间，A为各类包的统称。2)为了使得TC1能够利用特殊信道进行实时可靠传输，本文将时隙划分为高优先级指示空间(HighPriorityIndicationSpace，HPIS)和非高优先级指示空间(NotHighPriorityIndicationSpace，NHPIS)，其中，HPIS由两个等长的子时隙t0和t1组成，分别用于待发送TC1数据包的节点发送RTS(RequestToSend)和接收CTS(ClearToSend)，如图2所示。

2EOAM算法

本章首先介绍适用于单播通信的EOAM算法步骤，并将其扩展到广播通信的情况。EOAM算法的总体思想主要包括3个方面:1)为了保证不可预测高优先级紧急数据的实时性，采用专门的特殊信道进行传输，特殊信道时隙的高优先级指示空间(HPIS)和非高优先级指示空间(NHPIS)，以保证紧急数据的优先传输。2)同时为了避免特殊信道时隙的浪费，采用指示机制，在保证不可预测紧急数据的目的节点快速切换信道的同时，使得选择使用特殊信道的普通数据在紧急数据占用信道时能够进行退避，不干扰紧急数据传输，而在特殊信道空闲时能充分利用信道资源。3)为了保证不可预测的紧急数据和广播数据的确定性传输，将特殊信道中时隙的长度设置为发送这两类数据所需平均时间的较大值，保证数据在该时隙长度内完整传输。

2．1单播通信

EOAM中单播通信分为TC2单播通信和TC1单播通信两种情况，分别如图3和图4所示。TC2单播通信过程包括以下步骤:1)当处于睡眠阶段的发送节点S有TC2数据要发送给接收节点R时，S首先开启其无线收发器，然后在CC上侦听。如果S侦听到指示(Indication，IND)，且IND中的目的节点地址为自身地址时，S立即切换到SC侦听。2)当R睡眠时间到达后，R通过在CC发送一个声明消息包(Announcement，ANC)来开始一个潜在的数据传输，该ANC中包含R选择的DC序号，例如i，然后R切换到DCi进行侦听。R采用一种基于概率的随机方法来进行信道选择，当R的睡眠时间到达时，它以概率p在所有DC中随机地选择一个DC，而以概率1－p继续睡眠以节省能量。p定义为平均可用DC数A与总DC数K之比;K可由协议设计确定;A=K－λ×(1/P)，其中:λ为报文到达速率，P为报文长度服从分布的参数，详细证明过程见文献［15］。如果R在发送ANC前侦听到IND，且IND中的目的节点地址为自身地址时，R立即切换到SC侦听。3)S在CC上收到R发送的ANC以后，S立即切换到DCi，首先检测信道状态，若空闲，则发送一个RTS控制包;若忙碌，则随机退避一段时间后发送一个RTS控制包。如果S在CC上侦听时间Tmax后仍然没有收到R发送的ANC，S主动在CC上发送一个ANC，以避免由于R在CC上等待S发送ANC而导致的死锁问题。4)当R收到RTS后，R发送一个CTS控制包来确认这次预约。当R切换到DC后，如果没有收到来自其他节点的RTS，R则根据自己的占空比切换回CC，然后进入睡眠阶段。5)当S收到CTS后，S利用DATA＆ACK的方式与R进行数据传输。当传输完毕后，它们切换回CC，然后进入睡眠阶段。TC1单播通信过程包括以下步骤:1)当处于睡眠阶段的发送节点S有TC1数据要发送给接收节点R时，S首先开启其无线收发器，然后在CC发送IND，之后切换到SC。2)如果R在CC上侦听到IND，立即切换到SC侦听。3)S在子时隙t0发送一个RTS控制包，若此时R在SC侦听到RTS，R在子时隙t1发送一个CTS控制包来确认这次预约。4)若S在子时隙t1收到R发来的CTS控制包，那么就在该时隙接下来的NHPIS利用DATA＆ACK的方式与R进行数据传输;若S在子时隙t1没有收到R发来的CTS控制包，那么就在该时隙接下来的NHPIS持续发送IND，然后在下一个时隙的子时隙t0重新发送一个RTS控制包，重复上述过程。

2．2广播通信

EOAM中采用SC发送BD，如图6所示，广播通信过程包括以下步骤:1)当处于睡眠阶段的发送节点S有BD要发送时，S首先切换到SC，然后开启其无线收发器检测SC信道状态。2)如果SC空闲，那么S在接下来的M个时隙内连续发送M个相同的数据包，其中，M可以根据不同WSN的性能需求进行动态地调整，本文为节点的平均邻居数。如果SC忙碌，那么S随机退避一段时间。3)每个节点(包括睡眠节点)在M－1个时隙内都切换到SC上来接收可能发送的BD包，从而S的每个邻居节点都可以在M个时隙内收到BD。

3实验结果与分析

本章从实时性、可靠性和能耗3个角度，与文献［13］所提出的分布式多信道控制算法(DCA)进行仿真比较。仿真环境设置为:将49个节点分布在7m×7m的网络中，节点随机地选择任一邻居节点进行单播通信，数据负载为32B，TC1数据流的个数为5，TC2数据流的个数为20。延迟时间定义为从数据包到达发送节点MAC层开始，直到被接收节点成功接收的时间。图7所示为平均延迟随着信道数的增加而变化的趋势。由于DCA中ClassⅥ为非紧急数据，所以在此不作比较。由图7可知，EOAM中TC1的平均延时一直低于DCA中数据类，这是由于EOAM针对TC1设计了特殊信道以及高优先级指示空间，专门用于TC1数据的紧急及时传输。当信道数较少时，EOAM中TC2的平均延时要略高于DCA中的ClassⅢ，这是由于EOAM是基于占空比机制和随机信道选择机制;然而随着信道数的增加，EOAM中TC2的平均延时逐渐小于DCA的延时结果，这是由于控制信道的饱和问题在DCA中愈加严重，而EOAM基于接收端开始的介质访问机制则在一定程度上避免了控制信道饱和问题。可靠性以包传输成功率表示，即成功传输的报文占总报文数的比例。由图8可知，EOAM能够满足TC1和TC2的可靠性要求;并且，随着信道数的增加，包成功传输率显著增大，最终都能达到0．95～1。能耗定义为成功传输一个字节所消耗的能量。由图9可知，随着信道数的增加，EOAM的能耗逐渐降低，且明显低于DCA的能耗。其中，能量消耗单位为10－7mW·h，这主要由于EOAM采用基于异步占空比的睡眠机制。

4结语

无线网络论文篇5

关键词WSN；车位控制；超声波传感器

1引言

无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术，在现实生活中得到了越来越广泛的应用。随着通信技术、嵌入式技术、传感器技术的发展，传感器正逐渐向智能化、微型化、无线网络化发展[1]。目前，国内外主要研究无线传感器网络节点的低功耗硬件平台设计拓扑控制和网络协议、定位技术等。这个设计以检测超声波强度的传感器为例，实现了一个无线传感器网络，根据传感器所检测的超声波强弱来决定开启或关闭车位指示灯，从而判断是否有车辆进入检测区域。这种传感器网络综合了嵌入式技术、传感器技术、短程无线通信技术，有着广泛的应用。该系统不需要对现场结构进行改动，不需要原先任何固定网络的支持，能够快速布置，方便调整，并且具有很好的可维护性和拓展性。

2IEEE802.15.4标准

IEEE802.15.4标准[2]适用于低速率、低功耗、低复杂度和短距离数据传输的无线个域网(WPAN)。在网络内的无线传输过程中，采用带冲突避免的载波侦听多路访问机制(CSMA／CA)，支持超帧结构和时槽保障机制(GTS)。网络拓扑结构可以是星型网或点对点的对等网。该标准定义了3种数据传输频率，分别为868MHz、915MHz、2.4GHz。前两种传输频率采取BPSK的调制方式，后一种采取0-0PSK的调制方式。各种频率分别支持20kbit／s，40kbit／s和250kbit／s的无线数据传输速率，传输距离在0m～70m之间。本文中采用的是频率为2.4GHz的无线发射模块。

3无线传感器网络的实现

3.1网络平台组建

无线传感器网络平台由超声波传感器模块、微处理器模块、无线发射模块三个部分组成[3]，如图1所示。微处理器模块和无线发射模块集成在一块板子上，而超声波传感器模块通过接口与微处理器相连，这样可以通过更换不同的传感器模块来应用于各种场合。

3.1.1超声波传感器模块

由于超声波指向性强，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量，如测距仪和物位测量仪等都可以通过超声波来实现[4]。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。为了使汽车能自动避障行走，就必须装备测距系统，以使其及时获取距障碍物的距离信息(距离和方向)。本文所介绍的三方向(前、左、右)超声波测距系统，就是为后台工作人员了解其前方、左侧和右侧的环境而提供一个运动距离信息[5]。

图1无线传感器网络节点结构

图2无线传感器网络节点通信拓扑结构

SL-SRF-25超声波传感器，接上电源，可以单独作为超声波测距使用，由3位LED数码管显示障碍物距离，3位LED数码管采用积木式插装方式，便于调试检查及使用在不同场合。测量范围10cm-250cm，测距小于100cm时，误差是1～2cm.，大于100cm时，误差是4～5cm。SL-SRF-25超声波传感器，还可以指定从单片机I/O端口上输出分段距离检测信号。

3.1.2微处理器模块

处理器模块选择美国加州伯克利大学的Mica2模型节点。节点板上提供如下功能：433MHz中心频率的无线通信接口，通过编程可以定制多种功能：能够提供-20db~10db多种通信功率；能够在曼彻斯特编码方式下提供从0.3kbps~38.4kbps多种传输速率；能够在433M附近设置多种通信频率，频率间隔为76k。它高速和大容量RAM的特性，为处理数据包提供了便利。

3.1.3无线发射模块

无线发射模块采用桑锐电子科技公司的SRWF-501型微功率无线模块射频收发器。该芯片只需极少外部元器件，性能稳定且功耗极低。该收发器提供3个串口3种接口方式，COM1为TTL电平UART接口，COM2为标准的RS-232接口标准的RS-485接口；晶体稳频，内置数字锁相环，频点根据用户需要在300—1000MHz范围内可以灵活设置；自动过滤噪声，简化了用户接口的编程，做到与有线一样方便；“收”“发”自动切换，无需专用的收发控制线，不发数据时为常态“收”状态；发数据时自动转换为“发”状态，“发”完后自动回到“收”；微发射功率：最大发射功率10mW。SRWF-501的选择性和敏感性指数超过了IEEE802.15.4标准的要求，可确保短距离通信的有效性和可靠性。

3.2系统软件平台

选择美国加州伯克利大学开发的TinyOS系统开发环境。TinyDB是TinyOS的查询处理系统，它能够从无线网络中的sensor节点上提取数据和信息。TinyOS为TinyDB提供了一个可视化的JAVAAPI窗口，可以进行实时查询。

3.3组网类型

在本文中，无线传感器网络采取星型拓扑结构(如图2)，由一个网络协调器作为中心节点，可以跟任何一个普通节点通信。普通节点上含有超声波传感器对周围环境中的超声波信号强度参数进行测量、采样，将采集到的数据发往中心节点，并且可以对中心节点发来的数据、命令进行分析处理，完成相应的操作。若两个普通节点之间要传送数据则必须经过中心节点，由中心节点把数据传送到相应的节点上。

3.4组网流程

无线传感器网络是一个自组织的网络，如果一个全功能节点被激活，它就可能建立一个网络并把自己设为网络协调器，其它的普通节点可以申请加入该网络[6]。这样就可以建成一个具有星型拓扑结构的无线传感器网络。本文中的无线传感器网络支持超帧结构，网络协调器经过能量扫描、主动信道扫描后，按照设定的参数周期性的发送信标帧。普通节点首先经过能量扫描和被动信道扫描后，获取信标帧中包含网络特征的参数，如信标序号、超帧序号和网络标号等。通过同步请求与网络协调器同步，再通过匹配请求与网络协调器关联。在与网络协调器关联的过程中，网络协调器为每个请求关联的普通节点分配16位的短地址[7]。这样在以后的数据传送中就可以用短地址进行通信，提高通信效率、降低发射中的能量消耗，从而延长网络的使用寿命。

3.5数据传输机制

3.5.1数据格式

在IEEE802.15.4标准中定义了四种帧，分别是信标帧、数据帧、命令帧、确认帧[2]。

(1)信标帧：用以网络协调器在支持超帧结构的第一个时槽向其临近节点广播信标，当附近的节点接受到信标帧后就可以申请加入该网络。

由于本文中的无线传感器网络系统采用相对简单的星型拓扑结构，在信标帧的结构上与IEEE802.15.4标准有所不同：在信标帧的地址域中仅包含源节点的网络标号和短地址，不包含目的节点信息(因为采用广播方式发送)。

(2)数据帧：用来传送含有超声波度信息的数据。

在地址域中包含源节点和目的节点的网络标号和短地址。由于数据帧的传送方向有两种：从普通节点传向中心节点和从中心节点发送给普通节点。

(3)命令帧：用于组建无线传感器网络、传输同步数据等。命令帧在格式上和其它类型的帧没有太多的区别。

(4)确认帧：用以确认目标节点成功接收到数据帧或命令帧。当目标节点成功接收到数据帧或命令帧后，就发送一个确认帧给发送方。发送方接收到这个确认帧说明发送成功。若在规定的时间内没有接收到确认帧，则重发该数据帧或命令帧。

在帧控制域中定义了帧的类型为确认帧。确认帧的序列号要与被确认帧相同，并且负载长度为零。确认帧紧接着被确认帧发送，不需要使用CSMA-CA机制竞争信道[8]。

3.5.2传输流程

在整个无线传感器网络中，采取的是普通节点定时读取其传感器上的超声波数据，并将超声波数据发送给中心节点。中心节点对接受到的数据进行处理后传送给相应的节点用以控制其上的车位置位标志。首先，网络协调器对接收到的数据帧进行检验，图2中的"中心节点判断"是判断是否为指定节点的传感器数据。若接收的数据是指定节点上的数据，则将该数据与一个超声波度阈值进行比较来设定控制变量(用来控制车位的开关状态)[9]。反之，则不进行发送操作。然后，判断带有空闲的节点是否加入网络。若在网络中找到带有空闲的节点，则中心节点将控制变量作为数据帧负载发送给它。反之，则不发送带有控制变量的数据帧。

4结束语

在我们设计的无线传感器网络车位控制系统中，普通节点将它采集的超声波数据发送给网络协调器，网络协调器将含有控制变量的数据帧发送给带有车位占空标志接点的同时，还可以通过串口将超声波度数据传送给计算机。通过计算机上的后台软件，可以监控超声波度信号的变化。从超声波传感器可以判断车位的占用情况。

本文从无线传输协议的制定、传输过程控制等几个方面对设计实现无线传感器网络进行了论述。在实际运用中，只要对具体的传感器进行更换，就可以适用于各种各样的传感器网络。由于无线传感器系统组网灵活，采用模块化的设计，故具有很好的移植性和扩展性，随着人们生活水平的提高，此系统在未来交通监控领域有着广阔的应用前景。在未来交通监控领域[10]、智能家电、家庭环境的智能调节上有着广阔的前景。

参考文献

[1]孙利民，李建中，陈渝，等.无线传感器网络[M].北京：清华大学出版社，2005：3216

[2]PatKinneyetal.，TemplateforIEEE802.15.4LR-WPAN，URL：http：///15/pub/TG4

[3]孙永进，孙雨耕，房朝晖.无线传感器网络的连通与覆盖[J].天津大学学报，2005，38(1)：14217

[4]GJPottie，WJKaiser.Wirelessintegratednetworksensor[C].In：communicationsoftheACM，2000；43(5)：51-5

[5]李建中，李金宝，石胜飞.传感器网络及其数据管理的概念、问题与进展.软件学报，2003，14(10)：1717～1727

[6]任丰原，黄海宁，林闯.无线传感器网络[J].软件学报2003；14(7)：1282-1291

[7]AlanMainwaring，JosephPolastre，RobertSzewczyk，DAVCullerandJohnAnderson.WirelessSensorNetworksforHabitMonitoring[C].In：FirstACMInternationalWorkshoponWirlessSensorNetworksandApplications，Atlanta，Georgia，USANewYork，NY，USA：ACMPress，2002：88~975

[8]YOUNISO，FAHMYS.HEED：ahybrid，energyefficiendistributedclusteringapproachforAdHocsensornetwork[J].IEEETransactionsonMobileComputing，2004，3(4)3662379