無線網絡的發(fā)展與應用研究論(編輯修改稿)
2025-02-04 08:41 本頁面
【文章內容簡介】 基礎 ： 目前，無線局域網采用的傳輸媒體主要有兩種，即紅外線和無線電波。按照不同的調制方式，采用無線電 波作為傳輸媒體的無線局域網又可分為擴頻方式與窄帶調制方式。 紅外線（ Infrared Rays， IR）局域網 采用紅外線通信方式與無線電波方式相比，可以提供極高的數據速率，有較高的安全性，且設備相對便宜而且簡 4 計算機科學與技術專業(yè) 2022 級 計算機網絡課程論文 單。但由于紅外線對障礙物的透射和繞射能力很差，使得傳輸距離和覆蓋范圍都受到很大限制，通常 IR 局域網的覆蓋范圍只限制在一間房屋內。 擴頻（ Spread Spectrum， SS）局域網 如果使用擴頻技術，網絡可以在 ISM（工業(yè)、科學和醫(yī)療）頻段內運行。其理論依據是，通過擴頻方式寬帶傳信息來換取信噪比的提高。擴頻通信具有抗干擾能力和隱蔽性強、保密性好、多址通信能力強的特點。擴頻技術主要分為跳頻技術（ FHSS）和直接序列擴頻（ DSSS）兩種方式。 所謂直接序列擴頻，就是用高速率的擴頻序列在發(fā)射端擴展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴頻碼序列進行解擴，把展開的擴頻信號還原成原來的信號。而跳頻技術與直序擴頻技術不同，跳頻的載頻受一個偽隨機碼的控制，其頻率按隨機規(guī)律不斷改變。接收端的頻率也按隨機規(guī)律變化，并保持與發(fā)射端的變化規(guī)律一致。跳頻的高低直接反映跳頻系統(tǒng)的性能，跳頻越高，抗干擾性能越好，軍用的 跳頻系統(tǒng)可達到每秒上萬跳。 窄帶微波局域網 這種局域網使用微波無線電頻帶來傳輸數據，其帶寬剛好能容納信號。但這種網絡產品通常需要申請無線電頻譜執(zhí)照，其它方式則可使用無需執(zhí)照的 ISM 頻帶。 無線網絡的應用： 無線傳感器網絡技術，無線傳感網絡 (WSN， wireless sensor works)是當前在國際上備受關注的、涉及多學科高交叉、知識高度集成的前沿熱點研究領域。它綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等，能夠通過各類集成化的微型傳感 器協作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，這些信息通過無線方式被發(fā)送，并以自組多跳的網絡方式傳送到用戶終端，從而實現物理世界、計算世界以及人類社會三元世界的連通。 WSN 以最少的成本和最大的靈活性，連接任何有通信需求的終端設備，采集數據，發(fā)送指令。若把 WSN 各個傳感器或執(zhí)行單元設備視為“豆子”，將一把“豆子” (可能 100 粒，甚至上千粒 )任意拋撒開，經過有限的“種植時間”，就可從某一粒“豆子”那里得到其他任何“豆子”的信息。作為無線自組雙向通信網絡，傳感網絡能以最大的靈活性自動完成不規(guī)則分布的各種傳 感器與控制節(jié)點的組網，同時具有一定的移動能力和動態(tài)調整能力。 傳感器網絡節(jié)點結構 如圖 4，傳感器網絡節(jié)點的基本組成包括如下 4 個基本單元：傳感單元 (由傳感器和模數轉換功能模塊組成 )、處理單元 (包括 CPU、存儲器、嵌入式操作系統(tǒng)等 )、通信單元 (由無線通信模塊組成 )以及電源。此外，可以選擇的其他功能單元包括：定位系統(tǒng)、移動系統(tǒng)以及電源自供電系統(tǒng)等。 圖 4 傳感器網絡節(jié)點結構 傳感器網絡結構節(jié)點可以通過飛機布撒或人工布閑偵聽：節(jié)點不知道鄰居節(jié)點何時向自己發(fā)送數據，射置等方式，大量部署在被感知對象內部或者附近這些頻模塊必須一直處于接收狀態(tài)，消耗大量的能源。這是節(jié)點通過自組織方式構成無線網絡，以協作的方式實時無效功耗的最主要來源； 感知、采集和處理網絡覆蓋區(qū)域中的信息，并通過多跳網絡將數據經由 sink 節(jié)點 (接收發(fā)送器 )鏈路將整個區(qū)域內的信息傳送到遠程控制管理中心反之，遠程管理中心也可以對網絡節(jié)點進行實時控制和操縱。整個網絡主要包括以下幾部分： 傳輸介質（ Inter 網或通訊衛(wèi)星）。它是用戶與傳感網絡之間的橋梁和紐帶。 Sink 節(jié)點（接受發(fā)送器）。它擁有足夠的能量，可以將從傳感器網絡中的能量有限的節(jié)點上傳來的信息轉發(fā)到傳輸介質上。傳感網絡，這是傳感器網絡的核心，在感知區(qū)域中，大量的節(jié)點自組 成網，監(jiān)測、感知信息向 Sink 節(jié)點發(fā)送，或接收來自 Sink 節(jié)點的操作命令，改變自身的工作狀態(tài)。 傳感器網絡的體系結構。網絡體系結構是網絡的協議分層以及網絡協議的集合，是對網絡及其部件所應完成 作者 : 標題 5 功能的定義和描述．對無線傳感器網絡來說，其網絡體系結構不同于傳統(tǒng)的計算機網絡和通信網絡。網絡體系結構由分層的網絡通信協議、傳感器網絡管理以及應用支撐技術三部分組成。分層的網絡通信協議結構類似于 TCP／ IP協議體系結構；傳感器網絡管理技術主要是對傳感器節(jié)點自身的管理以及用戶對傳感器網絡的管理；在分層協議和網絡管理技術的基礎上，支持了傳感器網絡的應用支撐技術。結構圖如圖 3 所示Ⅲ。在第三部分，我們將基于此結構介 紹目前的研究重點和研究現狀。 [6] 線局域網在高校的應用案例 —— 揚州大學圖書館無線局域網系統(tǒng) ， 2022 年 10 月英特爾公司總裁兼首席運營官保羅歐德寧與中國教育和科研計算機網 (CEIl— NEW)國家網絡中心主任吳建平教授在上海交大共同宣布：包括清華大學、上海交通大學、復旦大學、同濟大學等在內的國內 100 所一流大學將率先開始無線局域網的部署 _J。無線局域網在高校中開始迅速發(fā)展起來。這里以筆者所在的揚州大學圖書館無線局域網系統(tǒng)組建為例，介紹一下新一代無線網絡技術在數字化圖書館中的應用。 圖 5 揚州大學圖書館無線網絡拓撲總圖 揚州大學圖書館無線局域網的需求與架構揚州大學圖書館于 1998 年 9 月由揚州師范學院、江蘇農學院、揚州工學院、揚州醫(yī)學院等 6 所高校圖書館合并 組建而成。館舍分布于六大校區(qū)。圖書館無線局域網的應用需求主要以對 5 個分館進行整體覆蓋，實現各館的信息 圖書館無線
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