無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與應(yīng)用研究論(編輯修改稿)
2025-02-04 08:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 基礎(chǔ) ： 目前，無線局域網(wǎng)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(diào)制方式，采用無線電 波作為傳輸媒體的無線局域網(wǎng)又可分為擴(kuò)頻方式與窄帶調(diào)制方式。 紅外線（ Infrared Rays， IR）局域網(wǎng) 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(shù)據(jù)速率，有較高的安全性，且設(shè)備相對便宜而且簡 4 計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 2022 級 計算機網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)的覆蓋范圍只限制在一間房屋內(nèi)。 擴(kuò)頻（ Spread Spectrum， SS）局域網(wǎng) 如果使用擴(kuò)頻技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)可以在 ISM（工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療）頻段內(nèi)運行。其理論依據(jù)是，通過擴(kuò)頻方式寬帶傳信息來換取信噪比的提高。擴(kuò)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(kuò)頻技術(shù)主要分為跳頻技術(shù)（ FHSS）和直接序列擴(kuò)頻（ DSSS）兩種方式。 所謂直接序列擴(kuò)頻，就是用高速率的擴(kuò)頻序列在發(fā)射端擴(kuò)展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展開的擴(kuò)頻信號還原成原來的信號。而跳頻技術(shù)與直序擴(kuò)頻技術(shù)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(dá)到每秒上萬跳。 窄帶微波局域網(wǎng) 這種局域網(wǎng)使用微波無線電頻帶來傳輸數(shù)據(jù)，其帶寬剛好能容納信號。但這種網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)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(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用： 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，無線傳感網(wǎng)絡(luò) (WSN， wireless sensor works)是當(dāng)前在國際上備受關(guān)注的、涉及多學(xué)科高交叉、知識高度集成的前沿?zé)狳c研究領(lǐng)域。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過各類集成化的微型傳感 器協(xié)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(wǎng)絡(luò)方式傳送到用戶終端，從而實現(xiàn)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(shè)備，采集數(shù)據(jù)，發(fā)送指令。若把 WSN 各個傳感器或執(zhí)行單元設(shè)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(jīng)過有限的“種植時間”，就可從某一?！岸棺印蹦抢锏玫狡渌魏巍岸棺印钡男畔ⅰＷ鳛闊o線自組雙向通信網(wǎng)絡(luò)，傳感網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)，同時具有一定的移動能力和動態(tài)調(diào)整能力。 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu) 如圖 4，傳感器網(wǎng)絡(luò)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(shù)轉(zhuǎn)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(wǎng)絡(luò)節(jié)點結(jié)構(gòu) 傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)，射置等方式，大量部署在被感知對象內(nèi)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(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作的方式實時無效功耗的最主要來源； 感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的信息，并通過多跳網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)經(jīng)由 sink 節(jié)點 (接收發(fā)送器 )鏈路將整個區(qū)域內(nèi)的信息傳送到遠(yuǎn)程控制管理中心反之，遠(yuǎn)程管理中心也可以對網(wǎng)絡(luò)節(jié)點進(jìn)行實時控制和操縱。整個網(wǎng)絡(luò)主要包括以下幾部分： 傳輸介質(zhì)（ Inter 網(wǎng)或通訊衛(wèi)星）。它是用戶與傳感網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)中的能量有限的節(jié)點上傳來的信息轉(zhuǎn)發(fā)到傳輸介質(zhì)上。傳感網(wǎng)絡(luò)，這是傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心，在感知區(qū)域中，大量的節(jié)點自組 成網(wǎng)，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(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議分層以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的集合，是對網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成 作者 : 標(biāo)題 5 功能的定義和描述．對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來說，其網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)不同于傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)由分層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、傳感器網(wǎng)絡(luò)管理以及應(yīng)用支撐技術(shù)三部分組成。分層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議結(jié)構(gòu)類似于 TCP／ IP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)；傳感器網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)主要是對傳感器節(jié)點自身的管理以及用戶對傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理；在分層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)的基礎(chǔ)上，支持了傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用支撐技術(shù)。結(jié)構(gòu)圖如圖 3 所示Ⅲ。在第三部分，我們將基于此結(jié)構(gòu)介 紹目前的研究重點和研究現(xiàn)狀。 [6] 線局域網(wǎng)在高校的應(yīng)用案例 —— 揚州大學(xué)圖書館無線局域網(wǎng)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(wǎng) (CEIl— NEW)國家網(wǎng)絡(luò)中心主任吳建平教授在上海交大共同宣布：包括清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等在內(nèi)的國內(nèi) 100 所一流大學(xué)將率先開始無線局域網(wǎng)的部署 _J。無線局域網(wǎng)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(xué)圖書館無線局域網(wǎng)系統(tǒng)組建為例，介紹一下新一代無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在數(shù)字化圖書館中的應(yīng)用。 圖 5 揚州大學(xué)圖書館無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇倛D 揚州大學(xué)圖書館無線局域網(wǎng)的需求與架構(gòu)揚州大學(xué)圖書館于 1998 年 9 月由揚州師范學(xué)院、江蘇農(nóng)學(xué)院、揚州工學(xué)院、揚州醫(yī)學(xué)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(wǎng)的應(yīng)用需求主要以對 5 個分館進(jìn)行整體覆蓋，實現(xiàn)各館的信息 圖書館無線
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