无线通信网络的拓扑和协议研究
CN43-1258/T P ISSN1007-130X 计算机工程与科学
COM P U T ER EN GIN EERIN G&SCIEN CE
2008年第30卷第10期
Vo l 30,N o 10,2008
文章编号:1007-130X(2008)10-0129-02
无线通信网络的拓扑和协议研究*
A Study of the Communication Protocols and Topology for Wireless Transmission Communication Networks
吉振宇1,杨 嵘2
JI Zhen-yu1,YA NG Rong2
(1.天津大学电子信息工程学院,天津300072;2.天津师范大学计算机与信息工程学院,天津300387)
(1.School of Electronics and Information Engineering,Tianjin University,Tianjin300072;
2.School of C om puter and Information Engineering,Tianjin Normal University,Tianjin300387,China)
摘 要:本文对一种短距离无线通信网络的拓扑结构和通信协议进行了研究,并提出了一种嵌入式系统无线通信网络的实现方案;对协议进行了分析,并对实现的关键进行了说明。
Abstract:T he paper studies the t ransm ission pr oto co ls o f shor t-distance w ireless communication systems,pro po ses the realizat ion scheme of a wireless communicat ion netw or k based on embedded systems,analy zes the communication prot ocols, and explains the key to realizat ion.
关键词:无线通信网络;嵌入式系统;协议;拓扑
Key words:wireless communicat ion netw o rk;embedded system;pr oto co l;topolog y
中图分类号:T P393文献标识码:A
1 引言
随着数字通信和计算机技术的发展,短距离无线通信系统正在迅速地向我们日常生活的各个方面扩展,功能简单、携带方便的嵌入式无线产品正得到日益广泛的应用。但是,为了保证系统的稳定性和通信效率,必须采用一种可靠的无线传输协议进行无线数据的传输。
2 无线网络的通信方式
本文设计的无线通信系统的拓扑结构如图1所示,多个通信节点(手持终端,以下称终端)与一个通信主机(无线基站,以下称基站)连接成为星型拓扑,它们之间利用无线方式进行通信。基站可以向网络中的所有终端发送广播(Bro ad-cast)信号,也可以单独将数据发送给一个指定的终端。另一方面,所有的终端都可以单独向基站发送本机的数据。
对于一个点(基站)对多点(终端)的无线通信系统,由于信道的数量有限,可能出现多个终端同时竞争通信信道,同时向基站传送数据,从而导致各个终端发出的数据
相互
图1 无线通信系统拓扑结构
干扰,出现使基站不能正确地对数据进行识别的情况。这种情况就是通信终端之间的数据碰撞(干扰),因此需要选择一种防碰撞的方法来避免这个问题的出现。
要解决数据碰撞的问题,就必须选择一种多路存取方法来把不同终端的信号分开。常用的多路存取方式有时分多址(T DM A)、频分多址(F DM A)、码分多址(CDM A)等。
F DM A方式为每一路通信提供一个不同的频段,易于实现,但需要比较大的频段资源,而且抗干扰能力差;而CD-M A方式是采用不同的编码来区分不同的信道,抗干扰能力强,但传输开销非常大,而且实现也比较复杂。T DM A 在同一时间内只有一个信道可以通信,抗干扰能力较强,传
*收稿日期:2008-04-16;修订日期:2008-06-12
基金项目:天津师范大学校青年基金资助项目(52LE87)
作者简介:吉振宇(1972-),男,天津人,博士生,研究方向为无线通信网络。
通讯地址:300072天津市天津大学电子信息工程学院
Address:School of Electronics and Information En gineering,T ian jin U niver sity,Tianjin300072,P.R.Chin a
输开销较小,而且实现比较容易,虽然实时性较差。
T DM A 方式就是在同一个物理信道上,各个终端的信号按照一定的时间间隔进行传输,每个终端的信号在时域上是分割开的,各个数据终端在不同的时刻占用信道,同一时刻只有一个数据终端占用信道进行通信,这样就避免了各个终端之间的数据碰撞。T DM A 方式的原理可由图2
进行简单说明。
图2 T DM A 通信方式
本系统所传输的数据量并不是很大,对系统的实时性要求也并不是非常高,所以通信方式采用T DM A 。
3 通信协议的设计
3.1 数据通信方式
系统的通信方式为周期性的,在每个通信周期内,基站要完成对所有数据终端的访问,而每个通信周期又被分割为四个时段,包括同步时段、基站广播时段、数据下传时段、数据上传时段,对于这些时段的详细说明见下一小节。
考虑到系统通信的速度,每个通信周期不能太长。我们准备实现的通信周期时长为2.5秒~3秒,即在这个时间内基站要完成对全部网络中的终端的访问,这样就要求每个通信的数据包不能太长。
3.2 通信周期的时段划分
整个系统的通信过程是周期进行的,通信周期分为两种:长周期和短周期。其中,长周期对应着有大量数据下载的情况,而短周期对应着正常的通信情况。
每个通信短周期在时域上可以分为四个时段,分别为网络同步时段、基站广播时段、数据下传时段和数据上传时段;而每个通信长周期在时域上则可以分为五个时段,分别为网络同步时段、基站广播时段、数据下传时段、数据上传时段和文件下载时段,即通信长周期是在短周期的末尾添加一个大容量数据下载的时段。
无论是长周期还是短周期,其时间长度都是固定不变的,通信周期的时间固定,那么就允许不进行通信操作的终端进入睡眠方式来降低功耗。各个时段的功能说明如下:
(1)网络同步时段。同步时段是为了使基站和所有的终端都处于同一个时钟系统。因为基站和终端都有各自的定时器,所以可以利用定时器使两边的工作状态同步。但是,为了消除误差,每次通信开始时都需要系统同步,以进行系统时间的校准。
在同步时段由基站发送同步信号(同步数据包),每个终端都在此时唤醒。然后,所有的终端此时都处于接收状态,接收基站发送的同步信号,然后进行校准。只有接收到基站的同步信号,数据终端才能够开始进行数据通信。由于每个终端上电开机时间的差异,所以必须考虑首次上电的情况。如果手持终端重新上电开机(包括第一次),那么手持终端必须连续几个周期处于接收状态,接收基站的同步信号,使得该终端能够和某个基站同步。
(2)基站广播时段。在这个时段,如果基站需要广播的数据,那么就以广播的形式发送数据。而且,基站还可以向特定的终端发送数据,各个终端在此时段都处于接收状态,接收基站发送的数据,如果数据为广播数据,则终端不必应答;如果数据是发送给特定终端的,则需要该终端进行应答。
(3)数据下传时段。在这个时段,如果基站需要向某个终端发送数据,那么基站就直接向该终端发送数据;如果终端接收到数据,则发送应答。下传的数据一般是某个终端上传数据以后操作的处理结果,由于该终端没有接收到处
理结果,此时依旧处于等待状态,终端在接收到下传的数据之后进行相应的处理。
(4)数据上传时段。在这个时段,由终端发送需要发送的数据,终端按照某种方式进行排队,然后依次向基站发送数据。基站接收到数据以后进行处理和存储,然后向该终端发送应答。这个阶段的关键是排队算法。
(5)文件下载时段。这个时段为基站向一个或者多个终端发送大量数据的时段。该时段是可以屏蔽的,由基站在同步时指定,而终端的指定则是在数据下传时完成。如果需要广播下载,则需要在广播时段进行广播。
3.3 通信过程
图3所示为一个通信周期的通信过程示意图。系统周期性地进行上述过程,以完成系统的及时通信。实际上,根据分层操作的模型,上述过程为数据链路层的操作。通过上述操作,系统在基站和终端之间建立了一条稳定的数据链路。通过该数据链路,
基站和终端可以进行数据收发。
图3 一个通信周期的通信过程
3.4 实现的关键问题
本系统的一个点到点通信的物理流程如图4所示。其中,T i 为每个物理步骤的延迟时间。由于微处理器的处理速度非常快,所以这里没有考虑发射方的处理器和接收方的处理器的处理时间。所以,一个点到点的通信过程的时间T 为各个物理步骤的延迟时间的累加:
T =
T
i
(1)
模块内置的M CU 的处理延迟在波特率一定的情况下是固定的,并不随着发送数据的字节数增加而变化。而且,由于模块内置的M CU 包含一个通信缓冲FI FO ,上述点到点的通信过程实际上是一个存储转发的过程。这样,通信模块就是一个透明的传输模块,系统只需要考虑一次通信延迟时间,而剩下的是系统通信速度的影响。
为了提高系统的通信速度,可以提高系统的通信波特率或者需要尽量缩小每个
数据包的大小。
图4 点到点通信的物理流程(下转第142页)
案例 某广电网络公司拟新开展一项业务,业务涉及多个岗位和活动,该业务建模如图3所示。其中,T 1~T 7、G 1~G 5为业务活动,X 、Y 、Z 为活动的变量条件,也即语义层的规则。我们采用上述的W FC_Net 的畅通性分析方法进行模拟约减分析,以判断该业务是否可在实际环境中正
常运行。
图3 广电某拟建运维类业务建模
对广电某新建运维类业务建模文档的变量设计:对流程中业务文挡的变量设计:变量X 的类型是取集
合{1,2,3,4,5,6}中的值;变量Y 的类型是取集合{0,1,2,3}的值;变量Z 的类型是取集合[0,1]实数区间的值。
活动的初始约束条件表达式:
G 1:(E,E) ,G 2:(X >2,E) ,G 3:(X 2,E)G 4:(Y >2&&X >4,E) ,G 5:(Y 3,E)T 1:(E,(Z >0.5)),T 2:(E,(Y >2)),T 3:(E,(X >4))
T 4:(E,(Z <0.3&&Y =3)),T 5:(E,(X >4))
T 6:(E,(Z >0.2))
T 7:(E,E)
所有的库所约束条件都为(E ,E ),所有弧的约束条件为(E,E)。
按上述规则通过四步化简得到如图4
所示的结果。
图4 化简结果
G 1'=G 1+T 1''+G 5=(E,E)+(E,Z >0.3&&Y =3)+(Y =3,E)=(E,Z >0.3&&Y =3)+(Y =3,E)=(Z >0.3&&Y =3,E)
结论 加运算表示的是顺序连接,根据顺序结构,不死锁的条件是前驱活动1的p ost 1的取值必须在后续活动2的p re 2范围内,p ost 1与p re 2存在相同的变量,p r e 2的值域包含p os t 1,则不存在死锁。由上式可见,化简后的表达式表明,G 1+T 1''的后置条件中包含条件Y =3和G 5的前置条件Y =3,p ost 1和pr e 2是不矛盾的,满足顺序连接不死锁的条件。因此,该业务流程的语义层是畅通的,系统不存在矛盾。可见,该新建运维类业务经仿真验证后可以正式实施。
4 结束语
本文定义了工作流过程网WFC -N et,针对分层的工作流过程模型中语义网的复杂性,在我们的扩展同步器的同
步结构的基础上结合CPN 理论,使用基于扩展同步器结构的CPN 对工作流逻辑网和工作流语义网进行建模。网结构表示过程的逻辑结构,网表达式表示过程的语义规则,具有层次性好、易于建模、易于维护、可理解性强的优点。较之于原来的分层模型,由于使用网表达式代替了原来模型
中的C -N et 建模流转规则,使得模型显得更加紧凑、简洁,可理解性更好,建模容易,而且可以直接转化成工作流系统中的不同组件,便于系统实现。同时,对工作流过程网W FC -N et 建模分层工作流过程模型使用约束表达式化简的方法进行了语义层的语义验证。这为采用WF C -Net 的建模方法研究广电BO SS 系统中嵌入式工作流引擎的实现奠定了基础。
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(上接第130页)
4 结束语
本文提出了一种嵌入式无线通信系统的通信协议,基于该协议的无线通信系统已经用于天津国超软件技术有限公司开发的某仓储管理系统。该系统具有通信速度较快、通信效率较高、误码率较低、可靠性较高和安全性较强的特点,并在应用中取得了令人满意的效果。
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WLAN协议
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远看，随着产品与市场的不断发展，它们将走向融合，而其中最有竞争力的就是蓝牙技术。 美国mobilian公司推出了兼具无线lan和蓝牙功能的 芯片组。这个由两个芯片构成的芯片组具备无线lan的标准方式ieee802.11b的无线收发功能和蓝牙功能。mobilian公司此次开发的芯片组中，通过采用消除电波干扰的方法，实现了两种规格数据通信的同时进行。 推进10m近距离无线通信技术标准化的ieee802.15委 员会日前采纳了可使蓝牙和ieee802.11b共存的技术提案。此次采纳的是美国mobiliancorp.和美国symboltechnologies,inc.以及美国nist等共同提出的方案。提案书预定于20xx年下半年公布。 intersil、siliconwave合作开发蓝牙和ieee802.11b 双模（dual-mode）wlan解决方案，使手提电脑及其它设备 能通过蓝牙无线通信方式连结公司的lan或其它类似组件。 intersil与siliconwave合作的目标是要开发出一系列双模解决方案，将兼容蓝牙的无线设备，与wecawi-Fi的ieee802.11b无线设备构建在同一平台上。估计初期将推出cardbus32与minipci两种平台，然后的 目标是通过动态交换技术，使两种设备都能使用一般普通天线。这种双模无线电设备将比以往的无线设备更小。 篇二：家庭无线网络协议和标准简介
常用路由协议的分析及比较
路由分为静态路由和动态路由，其相应的路由表称为静态路由表和动态路由表。静态路由表由网络管理员在系统安装时根据网络的配置情况预先设定，网络结构发生变化后由网络管理员手工修改路由表。动态路由随网络运行情况的变化而变化，路由器根据路由协议提供的功能自动计算数据传输的最佳路径，由此得到动态路由表。 根据路由算法 动态路由协议可分为距离向量路由协议（Distance V ector Routing Protocol）和链路状态路由协议（Link State Routing Protocol）。距离向量路由协议基于Bellman-Ford算法，主要有RIP、IGRP（IGRP为Cisco公司的私有协议）；链路状态路由协议基于图论中非常著名的Dijkstra 算法，即最短优先路径（Shortest Path First，SPF）算法，如OSPF。在距离向量路由协议中，路由器将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器；而在链路状态路由协议中，路由器将链路状态信息传递给在同一区域内的所有路由器。 根据路由器在自治系统（AS）中的位置 可将路由协议分为内部网关协议（Interior Gateway Protocol，IGP）和外部网关协议（External Gateway Protocol，EGP，也叫域间路由协议）。域间路由协议有两种：外部网关协议（EGP）和边界网关协议（BGP）。EGP是为一个简单的树型拓扑结构而设计的，在处理选路循环和设置选路策略时，具有明显的缺点，目前已被BGP代替。 EIGRP是Cisco公司的私有协议，是一种混合协议，它既有距离向量路由协议的特点，同时又继承了链路状态路由协议的优点。各种路由协议各有特点，适合不同类型的网络。下面分别加以阐述。 2 静态路由 静态路由表在开始选择路由之前就被网络管理员建立，并且只能由网络管理员更改，所以只适于网络传输状态比较简单的环境。静态路由具有以下特点： ·静态路由无需进行路由交换，因此节省网络的带宽、CPU的利用率和路由器的内存。 ·静态路由具有更高的安全性。在使用静态路由的网络中，所有要连到网络上的路由器都需在邻接路由器上设置其相应的路由。因此，在某种程度上提高了网络的安全性。 ·有的情况下必须使用静态路由，如DDR、使用NA T技术的网络环境。 静态路由具有以下缺点： ·管理者必须真正理解网络的拓扑并正确配置路由。 ·网络的扩展性能差。如果要在网络上增加一个网络，管理者必须在所有路由器上加一条路由。 ·配置烦琐，特别是当需要跨越几台路由器通信时，其路由配置更为复杂。 3 动态路由
WLAN标准协议
【WLAN从入门到精通-基础篇】第3期——WLAN标准协议 在WLAN的发展历程中，一度涌现了很多技术和协议，如IrDA、Blue Tooth和HyperLAN2等。但发展至今，在WLAN领域被大规模推广和商用的是IEEE 802.11系列标准协议，WLAN也被定义成基于IEEE 802.11标准协议的无线局域网。我们对802.11已不陌生，在购买支持WLAN功能的产品时都能看到802.11的影子。本期我们讲下802.11主要的具有里程碑意义的标准协议：802.11a、802.11b、802.11g、802.11n和802.11ac。虽然协议比较枯燥乏味，但了解了这些协议，有助于我们部 署WLAN，下面就跟随小编一起看下这几个主要协议吧. WLAN和有线局域网最大的区别就是“无线”，通过上期的学习我们知道WLAN通信媒介是射频，射频和有线局域网的媒介（电缆或光纤）相比具有完全不一样的物理特性，这就导致WLAN的物理层（PHY）和媒介访问控制层（MAC）不同于有线局域网。所以，802.11协议主要定义的就是WLAN的物理层和MAC层。 在20世纪90年代初为了满足人们对WLAN日益增长的需求，IEEE成立了专门的802.11工作组，专门研究和定制WLAN的标准协议，并在1997年6月推出了第一代WLAN协议——IEEE 802.11-1997，协议定义了物理层工作在ISM的2.4G频段，数据传输速率设计为2Mbps。该协议由于在速率和传输距离上的设计不能满足人们的需求，并未被大规模使用。 随后，IEEE在1999年推出了802.11a和802.11b。 802.11a工作在5GHz的ISM频段上，并且选择了正交频分复用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术，能有效降低多路径衰减的影响和提高频谱的利用率，使802.11a的物理层速率可达54Mbps。 802.11b则依然工作在2.4GHz的ISM频段，但在802.11的基础上进行了技术改进，使802.11b的通信速率达到11Mbps。 OFMD是一种多载波调制技术，主要是将指定信道分成若干子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波是并行传输，可以有效提高信道的频谱利用率。 虽然802.11b提供的接入速率比802.11a低，但当时5GHz芯片研制过慢，待芯片推出时802.11b已被广泛应用。由 于802.11a不能兼容802.11b，再加上5GHz芯片价格较高和地方规定的限制等原因，使得802.11a没有被广泛采用。 在2000年初，IEEE 802.11g工作组开始开发一项既能提供54Mbps速率，又能向下兼容802.11b的协议标准。并 在2001年11月提出了第一个IEEE 802.11g草案，该草案在2003年正式成为标准。802.11g兼容了802.11b，继续使 用2.4GHz频段。为了达到54Mbps的速率，802.11g借用了802.11a的成果，在2.4GHz频段采用了正交频分复用（OFDM）技术。IEEE 802.11g的推出，满足了当时人们对带宽的需求，对WLAN的发展起到了极大的推动作用。 大家可能会有疑问：为什么不在1999年制定802.11b标准时就直接采用和802.11a相同的OFDM技术，这样就可以更早的 在2.4GHz频段上取得54Mbps的速率了，而不必等到2001年底的802.11g的出现。事实上在1999年讨论802.11b的时 候，OFDM技术确实被提出应用到802.11b标准中，但当时美国联邦通信协会（FCC）禁止在2.4GHz频段使用OFDM，这条禁令直到2001年5月才被撤销，6个月后，采用OFDM技术的802.11g草案才得以顺利出台。 在急速发展的网络世界54Mbps的速率不会永远满用户需求。在2002年一个新的IEEE工作组——IEEE 802.11任务 组N即TGn（Task Group n）成立，开始研究一种更快的WLAN技术，目标是达到100Mbps的速率。该目标的实现一波三折，由于小组内两个阵营对协议标准的争论不休，新的协议直到2009年9月才被敲定并批准，这个协议就是802.11n。在长 达7年的制定过程中，802.11n的速率也从最初设计的100Mbps，完善到了最高可达600Mbps，802.11n采用了双频工作模式，支持2.4GHz和5GHz，且兼容802.11a/b/g。 802.11n标准刚刚尘埃落定后， IEEE就开始了下一代的WLAN标准协议——802.11ac的制定工作。并在2013年正式推出 了802.11ac标准协议，802.11ac工作在5GHz频段，向后兼容802.11n和802.11a，80.211ac沿用了802.11n的诸多技术并做了技术改进，使速率达到1.3Gbps。 通过下表有助于我们了解802.11各协议的主要参数。 华为产品在V200R003C00及之前版本支持802.11n、802.11g、802.11b和802.11a，从V200R005C00版本开始支 持802.11ac，并推出了支持802.11ac的AP：AP5030DN和AP5130DN。 华为产品在V200R003C00版本及之前版，需要使用配置命令配置射频的类型： radio-type ? [6605_v2r3_111-wlan-radio-prof-test] radio-type
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校园网方案设计拓扑图 导语：拓扑图是对面实体符号图形的简单化与规则化表示，并借此图形显示量化信息，图形大小一般与实体面积无关。以下本人为大家介绍校园网方案设计拓扑图文章，欢迎大家阅读参考! 校园网方案设计拓扑图随着计算机、通信和多媒体技术的发展，使得网络上的应用更加丰富。同时在多媒体教育和管理等方面的需求，对校园网络也提出进一步的要求。因此需要一个高速的、具有先进性的、可扩展的校园计算机网络以适应当前网络技术发展的趋势并满足学校各方面应用的需要。信息技术的普及教育已经越来越受到人们关注。学校领导、广大师生们已经充分认识到这一点，学校未来的教育方法和手段，将是构筑在教育信息化发展战略之上，通过加大信息网络教育的投入，开展网络化教学，开展教育信息服务和远程教育服务等将成为未来建设的具体内容。 学校有几栋建筑需纳入局域网，其中原有计算机教室将并入整个校园网络。根据校方要求，总的信息点将达到 3000个左右。信息节点的分布比较分散。将涉及到图书馆、实验楼、教学楼、宿舍楼、食堂等。主控室可设在教学楼的一层，图书馆、实验楼和教学楼为信息点密集区。 校园网最终必须是一个集计算机网络技术、多项信息管理、办公自动化和信息发布等功能于一体的综合信息平台，
并能够有效促进现有的管理体制和管理方法，提高学校办公质量和效率，以促进学校整体教学水平的提高。 根据校园网络项目，我们应该充分考虑学校的实际情况，注重设备选型的性能价格比，采用成熟可靠的技术，为学校设计成一个技术先进、灵活可用、性能优秀、可升级扩展的校园网络。考虑到学校的中长期发展规划，在网络结构、网络应用、网络管理、系统性能以及远程教学等各个方面能够适应未来的发展，最大程度地保护学校的投资。学校借助校园网的建设，可充分利用丰富的网上应用系统及教学资源，发挥网络资源共享、信息快捷、无地理限制等优势，真正把现代化管理、教育技术融入学校的日常教育与办公管理当中。学校校园网具体功能和特点如下： 采用千兆以太网技术，具有高带宽1000Mbps 速率的主干，100Mbps 到桌面，运行目前的各种应用系统绰绰有余，还可轻松应付将来一段时间内的应用要求，且易于升级和扩展，最大限度的保护用户投资； 网络设备选型为国际知名产品，性能稳定可靠、技术先进、产品系列全及完善的服务保证； 采用支持网络管理的交换设备，足不出户即可管理配置整个网络。 提供国际互联网ISDN 专线接入，实现与各公共网的连接；
无线传感器网络路由协议研究报告
无线传感器网络路由协议的研究 摘 要：对无线传感器网络及其特点进行了学习归纳，指出了无线传感网络 计算机网络设计说明书学院名称：计算机与信息工程学院 班级名称：12级网工(4)班 学生姓名： 学号： 题目：校园无线网络组网方案设计 指导教师 姓名： 起止日期：2014年6月9日-2014年6月16日 计算机网络课程设计任务书 一、选题背景 随着我国教育行业信息化工作的逐步深入，如何建设安全可靠、经济适用、可持续发展的校园网络，如何为未来数字化教育发展培养信息化人才，已经成为所有教育单位关注的焦点。随着校园网络信息化的普及，校园内越来越要求尽可能方便、快速、移动式的使用网络，同时，随着笔记本电脑的普及，越来越多网络访问将走出有线网络的场合，以及如室外广场、大型教室、礼堂、会议室、图书馆和体育场馆等场所，也同样要求能够访问校园网络，这对于校园网的管理者和建设者来说，是急需思考与解决的问题。这对于笔记本电脑用户数量颇为庞大的安徽某些高校来说，更是个迫在眉睫的课题。经过严格测试与甄选，最终“相中”了锐捷网络的STWN（安全可信无线网络）整体解决方案，成功构建了快速、高效、无盲区、高安全、易管理的无线校园网络。其从网络设计、规划、实施的整个过程，对于国内高校建设无线校园网络有很好的借鉴意义,然而无线网络为校园网建设提出了新的可行的思路。无线局域网标准、b 能够与现有的计算机网络进行平滑无缝的连接，并能与现有的计算机网络和终端设备互联，与有线网络资源具有良好的兼容性和整合性。 二、方案设计 概述 WLAN（Wireless Local Area Network，无线局域网）是通信行业的一个时髦词语，而且可以肯定它是一种人人都想使用的技术。WLAN 变得如此流行的原因是易于安装和使用。通过WLAN 系统，用户无须考虑复杂的线路连接和布置问题。可是WLAN系统也不是完全的“无线”，因为只有客户端是可移动的，而服务器或者说接入设备是固定的。 使用WLAN 解决方案，网络服务商和企业能给他们的客户提供无线局域网服务，这些服务包括： (1)使用带有WLAN 功能的设备组建一个无线网络。这个网络可以成为接入固网或者Internet 的入口。 (2)配置了无线PCI 网卡的客户端可以与无线网络建立连接并访问固网或Internet。 (3)WLAN 客户端与传统的局域网的互连。 (4)通过不同的加密和认证方式实现安全的访问。 (5)WLAN 功能使用户能够安全的访问网络并且能在同一移动区域内进行快速漫游。 2.校园各子网设计 相遇信息估算概率的机会网络路由协议 引言 机会网络是一种不需要在源节点和目标节点之间存在完整路径,利用节点移动带来的相遇机会实现通信的，具有时延和分裂可容忍的自组织网络。它是移动自组织网络的一种演化，其概念源于早期的延迟容忍网络(delay tolerant net?work，简称 DTN)，是延迟容忍网络的一个分支。机会网络中，节点之间不存在完整的路径，节点的通信机会是间断的，网络中通过存储-携带-转发模式传输信息实现节点间的通信，因此机会网络能在网络链路断开和分裂的情况下完成通信任务。这些特性，使得机会网络能满足恶劣条件下的通信需要，能应用于缺乏通信基础设施、网络环境恶劣的场景。比如，野生动物监控，偏远地区网络连接等。 1 相关研究 在机会网络中，由于节点移动不可预测、能量和存储受限等因素导致网络拓扑出现割裂，使源和目标节点位于不同的连通域，导致传统网路由协议无法有效运行，因此设计高效的路由转发协议成为机会网络中关键和研究的热点之一。近几年来，国内外研究人员提出了较多的路由协议，其中较经典的如传染转发(epidemic forward?ing)、Spray and wait、PROPHET。文献[6]根据转发策略的不同将目前的机会网络路由协议主要分为 4 类:基于冗余机制、基于效用机制、冗余效用混合机制和基于主动运动机制。 1.1 Epidemic Forwarding 传染转发通过洪泛的方式将消息转发给所有相遇的节点，以期望能有更多的节点参与消息的转发，最终以较高的成功传达率到达目的节点。其主要思想是2个相遇的节点交换对方没有的信息,节点将消息副本传递给它所遇到的节点。该协议中由于洪泛而使网络中存在大量的消息副本数，会大量消耗网络的资源，且扩展性差。 1.2 Spray and wait Spray and wait 协议(以下简称SW)是一种基于受限洪泛的路由协议。该协议分为喷射(Spray)阶段和等待(Wait)阶段。在Spray阶段，源节点使用交换机制将部分报文扩散到邻居节点;Wait 阶段，若Spray 阶段没有发现目的节点，那么包含报文的节点通过直接传输(direct deliv?ery)方式把报文传送到目的节点。该协议提供了 2 种转发策略，Binary 模式和非 Binary 模式。在Binary模式下k=L/2(L 为消息的副本数)，即将一半的副本数交由中继节点转发。当携带数据包的节点中的转发副本数降为 1 时，节点转到Wait阶段，在此阶段下，节点采用和直接传输协议相同的策略等待与目标节点的相遇机会。 2 相遇信息估算概率的路由协议 在PROPHET和SW协议的基础上，本文提出一种基于相遇信息的路由协议 BPAS(based onprophet and spray and wait)，以节点间的相遇频率、网络连接时间和断连时间作为依据，计算节点的转发概率，将消息由概率值低的节点向概率值高的节点转发，并采用类似于SW CSMA／CA的MAC(多址接入)部分又可以分为两类：基本方案和RTS／CTS (Request To Send／Clear To Send)方案。下面讨论RTS／CTS方案。 当采用RTS／CTS方案时，如果一个节点有数据需要发射，首先检测信道是否空闲： (1)如果信道空闲且空闲持续时间的长度达到DIFS(分布式的帧间间隔)，节点则首先发射一个RTS分组来预约信道，然后目标接收节点应答一个CTS组。 (2)如果信道非空闲，或空闲持续时间小于DIFS，则节点进入冲突避免(CA)状态。当节点接收到CTS 分组后，开始发射DATA分组，最后目标接收节点再应答一个ACK分组。由于RTS分组(长度为44字节)之间的冲突对网络性能造成的损害要远远小于DATA分组(长度为2346字节)之间的冲突所造成的损害，因此，采用RTS／CTS方案可以提高网络的性能。但是，当DA TA分组的长度较小时，就需要考虑发射RTS ／CTS所造成的开销。 CSMA／CA的CS(载波检测)部分包括物理层的载波检测和MAC层的虚拟载波检测。前者主要是检测其他节点造成的信道物理状态的变化。后者则通过使每个节点都各自维持一个NA V(网络分配矢量)参数来实现。当一个节点(如A)收到其他节点发射的RTS、CTS和DATA分组时，从这些分组的头部提取出该数据交换序列剩余的持续时间来更新A自己的NA V。根据NA V的值，A的MAC层就能够知道当前的数据传送活动将在什么时候结束。因此，采用虚拟载波检测的主要目的是为了在多跳Ad hoc网络中防止出现隐终端问题。此外，在许多节省能量消耗的方案中，虚拟载波检测机制对于确定节点应该何时从“睡眠"状态“醒来"而进入到“活跃”状态也是非常重要的。 CSMA／CA中的CA(冲突避免)部分比较简单：当节点接收到新的数据发送任务时，首先检查载波检测的结果，如果信道空闲且持续时间超过DIFS时间，则立即发送该分组；如果信道非空闲或空闲持续时间小于DIFS时间，则随机选择一个退避时间之后执行随机退避；在退避的过程中如果信道非空闲则暂停随机退避过程，而当信道转为空闲且持续时间超过DIFS时间之后再恢复随机退避过程，并在随机退避计数器的数值递减为O时立即发送RTS分组。当RTS-CTS握手失败或DA TA-ACK握手失败时，发射节点则认为发生了分组接收冲突事件，进而执行冲突解决：增大随机退避窗口的数值，随机选择退避时间并执行随机退避过程。如果RTS-CTS连续握手失败的次数达到一定的数值，则认为目标节点已不可达，此时发射节点丢弃分组并向路由层报告链路失效。 基于位置的Ad hoc网络路由协议研究 【摘要】基于位置的ad hoc网络路由协议利用节点地理位置信息指导数据包的转发，具有可扩展性强，路由效率高等优点。分析了ad hoc网络中基于位置的路由协议以及位置信息服务，对几种协议进行了分析比较，并指出了基于位置的路由协议的研究重点。 【关键词】ad hoc网络；路由；协议；位置 【abstract 】ilocation-based unicast routing protocol uses geographical location information of nodes to direct the forward of data package, superior to scalability and high efficiency in routing. in this paper, we introduced location-based unicast routing protocols and location information services for ad hoc network. analysed and pared several protocols, we pointed at the research emphasis on location-based unicast routing protocol. 【keywords 】ad hoc network;routing;protocol;location 1 引言 ad hoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的多跳临时自治系统。路由协议一直是ad hoc网络研究的重点。根据不同的路由策略，ad hoc网络的路由协议可以分为基于拓扑的路由协议和基于位置的路由协议。与传统的基于拓扑的路由协议相比，基于位置的路由协议利用节点的位置信息来指导包的转发，其基本思想是利用节点的位置信息来选择下一跳，将包向目的节点的方向上进行 校园网络拓扑结构设计 班级：机升本14-1 学号：1407980111 姓名：刘庆伟 指导教师：张志杰 实验日期：2014年12月18日 1 目录 摘要 (4) 1前言 (1) 1.1概述 (1) 1.2校园网建设的必要性 (1) 第2章校园网络需求分析 (2) 2.1用户需求分析 (2) 2.2校园网建网需求 (3) 2.3设计原则 (3) 2.3.1 网络设计的基本原则 (4) 2.3.2 模块化、层次化的设计原则 (4) 2.3.3 校园网的设计原则 (5) 第3章解决方案 (5) 3.1网络拓扑图 (5) 3.2方案说明 (5) 3.2.1 用户上网方案 (6) 3.3IP地址规划和路由设计 (6) 3.3.1 IP 地址规划 (7) 3.3.2 路由设计 (7) 3.3.3 安全与流量控制 (8) 3.3.4 流量监控与控制： (9) 3.4方案特点 (9) 3.4.1 高带宽、高性能 (9) 3.4.2 完善的安全机制 (9) 第4章综合布线 (9) 4.1概述 (9) 4.2布线系统概述 (10) 2 4.2.1布线系统结构组成 (10) 4.3办公场地布线系统设计 (11) 第5章设备选型 (11) 5.1核心层：DCRS-7600系列插槽IP V6万兆路由交换机 (11) 5.2汇聚层：DCRS-5950系列盒式万兆IP V6路由交换机 (13) 5.3接入层：DCRS-5200系列安全路由接入交换机 (13) 结论 (14) 参考文献 (15) 3 摘要 校园网是为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络。首先，校园网应为学校教学、科研提供先进的信息化教学环境。这就要求：校园网是一个宽带、具有交互功能和专业性很强的局域网络。多媒体教学软件开发平台、多媒体演示教室、教师备课系统、电子阅览室以及教学、考试资料库等，都可以在该网络上运行。如果一所学校包括多个专业学科(或多个系)，也可以形成多个局域网络，并通过有线或无线方式连接起来。其次，校园网应具有教务、行政和总务管理功能。 关键词：校园网;多媒体教学;局域网络 4 无线传感器网络路由协议研究毕业论文 目录 前言................................................................... I 第1章无线局域网技术. (2) 1.1 引言 (2) 1.2 无线局域网的组成及工作原理 (2) 1.2.1 无线网卡 (2) 1.2.2 无线接入点 (2) 1.3 无线局域网的主要特征 (2) 1.3.1 网络拓扑结构 (2) 1.3.2 传输媒质及传输方式 (2) 第2章无线局域网的分析与发展 (3) 2.1 引言 (3) 2.2 无线局域网的现状 (3) 2.4 无线局域网的发展前景 (4) 第3章无线传感器网络路由协议分析 (5) 3.1 引言 (6) 3.2 无线传感器网络简介 (7) 3.3 无线传感器路由协议的特点 (10) 3.3 无线传感器网络路由协议分类 (17) 3.3.1 基于梯度的路由协议 (12) 3.3.2 基于等级的路由协议 (14) 3.3.3 基于平面的路由协议 (2) 3.3.4基于位置的路由协议 (2) 第4章无线传感器路由协议比较研究与趋势 (15) 4.1 引言 (16) 4.2 路由协议的比较研究 (17) 4.2.1 泛洪方式【Flooding】 (12) 4.2.2 集群方式(Clustering) (14) 4.2.3 地理信息方式(Geographic) (2) 4.3.1 基于服务质量方式 (12) 4.3 无线传感器路由协议的发展方向 (17) 注释 (26) 致谢 (27) 参考文献 (28) 附录一 (30) 附录二 (31) 摘要 计算机网络是一种地理上分散的，具有独立功能的计算机通过通信设备和线路连接起来，在配有相应的网络软件的情况下使各个计算机系统能相互自由通信，实现资源共享的系统。计算机网络如按网络的组建规模和延伸范围来划分的话，可分为局域网(Local Area Network,LAN)、城域网(Metropolitan Area Network,MAN)、广域网(Wide Area Network,WAN)。我们经常用到的因特网(Internet)属于广域网，校园网属局域网。未来的网络技术将向着使用简单、高速快捷、多网合一、安全保密方向发展。而校园网是各种类型网络中一大分支，有着非常广泛的应用。 校园网络的建设是学校向信息化发展的必然选择，校园网网络系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化教学、综合信息管理和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使信息能及时、准确地传送给各个系统。而校园网工程建设中主要应用了网络技术中的重要分支局域网技术来建设与管理的，因此本主要以校园局域网络建设过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为校园网的建设进行理论依据探索。 关键词：局域网 Internet 计算机网络网络协议校园网络 目录 摘要 (1) 引言 (4) 1 局域网概述 (5) 1.1 局域网介绍 (5) 1.2 局域网网络类型 (5) 1.3 局域网的工作模式 (6) 1.4 局域网拓扑类型 (7) 2校园网的建设规划 (8) 2.1 校园网的概述 (8) 2.2 校园网的建设原则 (8) 2.3 网络设备及服务器选取 (9) 2.3.1 结构化布线 (9) 2.3.2 网络设备选型 (10) 2.3.3 服务器 (14) 2.3.4 Internet接入技术 (15) 2.3.5 网络操作系统 (15) 3系统详细设计 (16) 3.1 系统组成与拓扑结构 (16) 3.2 VLAN及IP地址规划 (16) 3.3 交换模块设计 (17) 3.4 访问层交换服务的实现－配置访问层交换机 (17) 3.4.1 配置访问层交换机XingZhengLou的基本参数 (17) 3.4.2 设置交换机的加密使能口令 (17) 3.4.3 设置登录虚拟终端线时的口令 (18) 3.4.4 设置终端线超时时间 (18) 3.4.5 设置禁用IP地址解析特性 (18) 3.5 配置访问层交换机XingZhengLou的管理IP、默认网关 (18) 3.6 配置访问层交换机XingZhengLou的VLAN及VTP (19) 3.7 配置访问层交换机XingZhengLou端口基本参数 (19) 3.7.1 端口双工配置 (19) 3.7.2 端口速度 (19) 3.8 配置访问层交换机XingZhengLou的访问端口 (20) 常用无线通信协议 目前使用较广泛的近距无线通信技术有蓝牙(Bluetooth),无线局域网802.11(Wi-Fi)和红外线数据传输(IrDA).此外，还有一些具有发展潜力的近距无线技术标准，分别是ZigBee,超宽频,短距通信,WiMedia,GPS,DECT,无线1394和专用无线系统等。 蓝牙(Bluetooth)技术 蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术。它是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，它以低成本的短距离无线连接为基础，可为固定的或移动的终端设备提供廉价的接入服务。蓝牙技术的实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距无线接口，将通信技术与计算机技术进一步结合起来，使各种设备在没有电线或电缆相互连接的情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。其传输频段为全球公众通用的2.4GHzISM频段，提供1Mbps的传输速率和10m的传输距离。 优势：⑴全性高。蓝牙设备在通信时，工作的频率是不停地同步变化的，也就是跳频通信。双方的信息很难被抓获，防止被破解或恶意插入欺骗信息。⑵于使用。蓝牙技术是一项即时技术，不要求固定的基础设施，且易于安装和设置。 不足：⑴通信速度不高。蓝牙设备的通信速度较慢，有很多的应用需求不能得到满足。⑵传输距离短。蓝牙规范最初为近距离通信 而设计，所以他的通信距离比较短，一般不超过10m。 优势：Wi-Fi 不足： IrDA 优势： 不足：IrDA ZigBee 优势： 单，欧)不足： UWB（UWB 有可能在 特点： NFC 特点：NFC 音。NFC通过在单一设备上组合所有的身份识别应用和服务，帮助解决记忆多个密码的麻烦，同时也保证了数据的安全保护。此外NFC还可以将其它类型无线通讯(如Wi-Fi和蓝牙)“加速”，实现更快和更远距离的数据传输。 第33卷第4期湖南科技学院学报V ol.33 No.4 2012年4月 Journal of Hunan University of Science and Engineering Apr.2012 无线传感网络路由协议研究新动向 梁小芝李玲香 (湖南科技学院 计算机与通信工程系，湖南 永州 425100) 摘 要：无线传感器网络因其明显的性能优势和巨大的应用前景而受到学术界和工业界越来越广泛的重视。在无线传感器体系结构中，网络层路由协议是无线传感网络的核心问题。文章阐述了无线传感器网络的特点，路由协议的要求，并对重要的路由协议工作原理进行了技术分析，从协议性能的角度比较了各个路由协议的特点，最后在文中对WSN路由协议的研究仍存在的问题和挑战进行了论述，指出了未来无线传感器网络路由协议的研究方向。 关键词：无线传感器网络；路由协议；数据融合；QoS；安全机制 中图分类号：TP79文献标识码：A 文章编号：1673-2219（2012）04-0073-05 0 引 言 无线通信技术、数字信号处理以及传感器技术的高速发展和日益成熟，为以信息获取、信息处理和传输为基础的无线传感器网络[1]（Wireless Sensor Networks，WSNs）提供了有力的支持。无线传感器网络在军事国防、环境监测、生物医疗、抢险救灾以及商业应用等领域具有广阔的应用前景。 与无线传感器网络最为相似的移动自组织网络（mobile Ad Hoc networks，MANET），尽管两者都是无线自组织多条网络，但差异很大：节点数量极大，节点不一定具有全球唯一的标识；分布密度远远超过以往ad hoc网络中的节点数；大部分节点不像MANET节点一样快速移动；节点出现故障的可能性明显大于MANE网络；节点的存储能力、计算能力和电能极其有限；节点主要采用广播方式通信，而MANET网络大都采用点对点方式通信； 这些差异使得MANETs 路由协议不适合直接运用到WSNs中，需要结合WSNs的特点对其进行改进，或提出新的路由协议。 1 无线传感网络路由协议特点和设计要求 1.1 无线传感网络路由协议的特点 和传统的路由协议相比，无线传感器的路由协议有以下 收稿日期：2012－03－30 基金项目：湖南省科技计划项目（项目编号2010FJ30 42）。 作者简介：梁小芝 (1963－)，女，湖南湘潭人，副教授, 高级实验师，研究方向为计算机应用技术，智能信息处理与物联网技术。特点： (1) 能量有限。由于传感器节点能量的限制，无线传感器网络的路由协议设计要以节能作为首要考虑因素，减少节点能耗和延长网络的生存时间是协议设计要考虑的首要问题。 (2) 基于局部拓扑信息。无线传感器网络为了节省通信能量，通常采用多跳的通信模式，而节点有限的存储资源和计算资源，使得节点不能存储大量的路由信息，不能进行太复杂的路由计算。在节点只能获取局部拓扑信息和资源有限的情况下，如何实现简单高效的路由机制是无线传感器网络的一个基本问题。 (3) 无线传感器网络路由协议是以数据为中心进行路由的，它只提取某个区域的某个指标的值，而不会去关注某个具体节点的感知数据。 (4) 应用相关。无线传感器网络的应用环境千差万别，不同的应用需要设计不同的路由协议与之相适应。 1.2 无线传感器网络协议的设计要求 针对无线传感器网络路由协议的上述特点，在设计路由协议时需要满足下列要求： (1) 能量高效。由于无线传感器网络节点能量有限，所以路由设计将能量高效放在首位，即要求路由算法尽可能简单，信息传输尽可能高效节能。 (2) 容错性。传感器节点容易因为能量或环境影响而失效，这要求路由协议具有移动的容错能力。 (3) 鲁棒性。路由算法应具备一定的自适应能力和容错能力，不能因为由于部分节点的失效而影响整个网络的工作，而且无需人为的干预就可自行适应各种不同的应用环 73 中国移动通信企业标准 QB-D-026-2008 中国移动W L A N 业务P O R T A L 协 议规范 版本号：2.0.0 中国移动通信有限公司 发布 2008-4-2发布 2008-4-2实施 C M C C W L A N S e r v i c e P o r t a l S p e c i f i c a t i o n 目录 1. 范围 (1) 2. 规范性引用文件 (1) 3. 术语、定义和缩略语 (2) 4. Portal协议 (2) 4.1. WLAN用户类型及用户标识定义 (2) 4.1.1. WLAN用户类型 (2) 4.1.2. 用户标识定义 (3) 4.2. 功能定义 (3) 4.2.1. 认证功能 (3) 4.2.2. 下线功能 (4) 4.2.3. 自服务功能 (4) 4.3. 系统结构 (4) 5. 流程 (5) 5.1. 用户上线认证流程 (5) 5.2. 用户下线流程 (8) 5.3. 动态密码申请流程 (9) 5.4. 管理员配置个性化页面流程 (9) 5.5. 用户自服务功能流程 (10) 5.5.1. 静态密码修改流程 (10) 5.5.2. 预付费卡用户帐户转帐流程 (12) 5.5.3. 套餐信息查询流程 (13) 5.5.4. 历史使用记录查询流程 (14) 6. 协议 (14) 6.1. 协议栈 (14) 6.2. Portal与AC间的协议 (15) 6.2.1. 报文格式 (15) 6.2.2. 报文字段说明 (15) 6.2.3. 参数 (19) 6.3. Portal与Radius间的协议 (21) 6.3.1. 报文格式 (21) 6.3.2. 报文字段说明及参数 (21) 7. 编制历史 (22) 附录A详细修订历史 (22) 校园网拓扑详细设计 主干网： 核心冗余方案 校园网设置2台核心交换机，借助2条10 Gbps链路相互连接。所有的汇聚层交换机和堆叠交换机以1000 Mbps链路，分别连接至2台核心交换机。当2台核心交换机都能正常工作时，分担所有汇聚设备的接入和数据通信，实现网络接入的负载均衡。当其中一台核心设备发生故障时，由另一台核心设备迅速承担全部交换任务，以保证网络的稳定运行。 采用核心冗余方案，任何一台核心交换机、任何一条网络链路故障，都不会影响整个网络的正常运行和网络服务的提供，从而确保网络的稳定、高速和安全。 主干网络设备之间采用光线通信，确保通信不受干扰，当然还需要设计链路冗余方案，所有的汇聚层交换机和堆叠交换机以2条1000 Mbps链路，连接至核心交换机的不同业务插板，实现骨干链路的冗余备份。当核心交换机的某个业务板、汇聚层交换机的某个模块或某条骨干链路发生故障时，另一条骨干链路及时由备份状态改变为激活状态，从而保证网络骨干的稳定连接。 核心的交换机，将选用Cisco Catalyst 6500-E系列，作为重要的智能、多层模块化Cisco交换机，Catalyst 6500-E系列提供了安全、融合的端到端服务，范围涵盖配线间、核心网络、数据中心和WAN 边缘，提供了前所未有的投资保护，并在几种机箱配置和LAN、WAN 及城域网（MAN）接口上提供了出色的可扩展性能和端口密度。 Cisco Catalyst 6500-E系列交换机提供3插槽、6插槽、9插槽和13插槽的机箱，以及多种集成式服务模块，包括数千兆位网络安全性、内容交换、语音和网络分析模块。Catalyst 6500-E系列中的所有型号都使用了统一的模块和操作系统软件，形成了能够适应未来发展的体系结构，由于能提供操作一致性，因而能提高IT基础设施的利用率，并增加投资回报。从48端口到576端口的10/100/1000以太网布线室，到能够支持192个1 Gbps，或者32个10 Gbps骨干端口，提供每秒数亿个数据包处理能力的网络核心，Cisco Catalyst 6500-E 系列能够借助冗余路由与转发引擎之间的故障切换功能，提高网络正常运行时间。 根据楼宇内的计算机数量，以及子网规模和应用需求，决定应当选择汇聚层交换机的类型。对于较大规模的子网（如图书馆、计算机系、学生公寓、办公大楼等）而言，应当选择拥有较高性能的模块化三层交换机（如Cisco Catalyst 4500-E系列或锐捷RG―S6800-E系列）；而对于较小规模的子网（如实验楼、阶梯教室楼等），则选择拥有2~4个10 Gbps上行链路，和24~48个1 000 Mbps端口的固定端口三层交换机（如Cisco Catalyst 3750-E系列或锐捷EG-S5750系列）校园无线网组网课程设计
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