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目前在油田现场广泛应用的无线通讯技术主要有GPRS/CDMA、数传电台、扩频微波、无线网桥及卫星通信、短波通信技术等。
其中GPRS和CDMA技术中国移动和中国联通公司的主营数据传输业务,在数据传输方面有着很强的优势,即信号覆盖范围广。对于陆上油田生产区域基本完全覆盖。但由于海上油田地理位置特殊,远离陆地的基站,因此很多海上生产平台还无法为GPRS/CDMA信号完全覆盖。此外经过测试,GPRS的平均速率为20kbit/s~40kbit/s,CDMA的平均速率为80kbit/s~100kbit/s,可以满足传输小数据量的生产数据要求,但无法满足大数据量的信号(例如视频信号)远程无线传输。虽然有利用CDMA技术进行视频信号传输的案例,但效果并不理想。
数字电台用于点对点或点对多点的工作环境,能够提供标准RS-232接口,可直接与计算机、RTU、PLC等数据终端连接,实现透明传输。数传电台的传输速率从1200~19.2Kbit,传输距离20~50公里。具有抗干扰能力强、接收灵敏度高等特点。数传电台技术比较成熟,标准统一,一直以来广泛用于油田的数据遥测/数据采集与监控(SCADA)项目中。但随着GPRS/CDMA技术的日渐成熟,相应的设备价格的降低,使得在很多应用场合中数传电台被GPRS/CDMA所取代。但同时,数传电台的相关技术也在不断发展,智能化、网络化、高带宽的数传电台也不断涌现。结合数传电台误码率低、信道可靠的特点,数传电台必将成为海上油田通信技术应用的可靠选择。
扩频微波和无线网桥技术是近几年兴起的一门数据传输技术。扩频微波最大优点在于较强的抗干扰能力,以及保密、多址、组网、抗多径等,同时具有传输距离远、覆盖面广等特点,特别适合野外联网应用。而无线网桥是无线射频技术和传统的有线网桥技术相结合的产物。无线网桥是为使用无线(微波)进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。它是一种在链路层实现LAN互联的存储转发设备,可用于固定数字设备与其他固定数字设备之间的远距离(可达50km)、高速(可达百Mbps)无线组网。这两项技术都可以用来传输对带宽要求相当高的视频监控等大数据量信号传输业务。
例如,对于远离陆地且无法进行中继的海上平台,通讯链路只能通过卫星通信和短波通讯。其中卫星通信范围大,只要卫星发射的波束覆盖进行的范围均可进行通信。不易受陆地灾害影响,建设速度快,易于实现广播和多址通信等等优点。但其运行费用相对昂贵,且系统维护要求高。短波通讯以往只在军事通信、专业通信、业余通信中发挥着极为重要的作用,因其传输速率低、噪声大,电离层反射天波为主,通常不能稳定的使用固定频率工作等缺点,因此在其他领域已慢慢淡出人们的视线。尽管短波通信存在一些缺陷,但对于海上油田而言,短波通讯作为可靠性高、覆盖区域广的通信方式,用于海上平台的紧急通信及小数据量传输应该是一个比较好的选择。
3环境因素对技术应用的影响
偏远油区的环境因素以以海上油田最为特殊。海上油田除了考虑信道带宽,传输数率,传输距离,发射功率,天线要求等通信设备本身的技术参数外,在应用无线通讯技术的过程中,还必须全面地考虑海上平特的地理环境与地理条件对无线通信技术应用的影响。
3.1对信号传输的影响
可以通过选取性能好的设备或应用抗干扰措施以减少甚至避免干扰。但无线通信过程中的信号衰落问题则是普遍存在的,而且是不可避免的。由于海上油田远离陆地,与陆地之间的广阔的海域、多变的气候使得在陆上应用效果很好的技术在海上应用时没有了用武之地。
微波在空间传播中将受到大气效应和地面效应的影响,导致接受机接受的电平随着时间的变化而不断起伏变化,我们把这种现象称为衰落。从衰落的物理因素来看,可以分成以下几类:吸收衰落、雨雾衰落、K型衰落、波导型衰落、闪烁衰落等等。在各种衰落因素中,吸收衰落、雨雾衰落及K型衰落对海上油田的无线通信应用影响较大。
3.2对技术应用的影响
各项通信技术在海上油田应用中还存在的另外一个问题就是其独特的现场环境。海上平台一般空间狭小,还要考虑海上多风,平台最高点一般较低的特点。
首先是对天线安装的限制。海上微波通信受地形地貌影响,相同的通信距离要求两端天线的高度更高。对于卫星通信、扩频微波、短波通信等天线体积较大的应用,由于海上风力较大,抗风性的要求也使得设备在小平台的安装变得十分困难。
此外,对于无人值守的平台,设备必须具有高可靠性、可自动维护、参数远程设置等功能。而对于卫星通信、短波通信等要求平台上配备专业管理操作人员进行设备的管理维护,这一特点也为技术的应用带来一定的限制。
4无线网桥技术在海上平台视频监控中的应用
在实际的现场应用中,我们选取了基于5.8G无线网桥设备进行了现场应用测试。测试地点为浅海油井,测试内容为4路视频监控图像的传输。该系统具体解决方案是利用摩托罗拉Canopy5.8G无线网桥建立通信链路。在平台一侧首先通过视频服务器将模拟视频信号转化为可在网络传输的IP数据流,之后由无线网桥将信号传输到陆地端。陆地端一侧通过无线网桥进行接收后由视频监控服务器处理后,对视频信号进行录像存储及Web。相关用户可依据相应权限在局域网内进行视频图像的浏览、录像等操作。
系统通讯链路建立后,可远端对设备参数进行设置,设备维护方便。监控视频图像清晰、连贯,满足监控要求。从系统的链路冗余可以看出本次测试的应用距离已接近5.8G无线网桥技术在海上应用的最远距离。从系统的稳定性出发,在更远一些的类似应用中应谨慎选择这项技术。
结论
无线通信技术在偏远油区的应用已逐渐成为各种监控系统的主要链路方式。在选取相关技术时除了要考虑包括传输距离、信号带宽、天线安装条件、发射功率、设备功耗、系统成本等各方面因素外,同时还要充分考虑环境对通信的影响。信号的衰弱会使很多通信技术达不到理论标定的距离,因此无法适应现场需要。面对大量的数据传输管理的需求,在选择无线通信技术手段方面还应统筹计划。特别是要对采用技术的先进性、可靠性及系统的可扩展性等多方面进行综合考虑。
参考文献
[1]王一平、肖景明.微波传播..北京:人民邮电出版社,1997
[2]许东.网络化的全数字图像监控系统.北京:有线电视技术,2002:27-56
[3]孙学康、张政.微波与卫星通信.北京:人民邮电出版社,2003
[4]刘富强.数字视频监控系统开发及应用.北京:机械工业出版社,2003:2-17
关键词:NFC技术;U盘;无线通讯
1 NFC技术的发展现状
自上世纪末以来,无线通信被广泛应用到人们生活的方方面面,低功耗微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈追求,因而短距离无线通信引起了大家的重视,目前使用普遍的短距离无线通讯技术有蓝牙(Bluetooth)、无线局域网802.11(WiFi)等。近场通讯技术(NFC)近些年发展比较迅速,且具有很大的发展潜力。
NFC是Near Field Communication缩写,即近无线通讯技术。由飞利浦公司和索尼公司共同开发的NFC是一种接触式识别和互联技术,可以在移动设备、消费类电子产品、PC和智能控件工具间进行近距离无线通信。NFC提供了一种简单、触控式的解决方案,可以让消费者简单直观地交换信息、访问内容与服务。
目前NFC的应用范围也不再局限于移动支付范畴,市场上支持NFC技术的设备也越来越多,包括OPPO、三星、谷歌、诺基亚和HTC等品牌手机,并且有很多其它电子设备也开始支持该技术。现在手机中NFC最常用的功能是将两台NFC手机靠近就可以轻松的实现数据传输。
2 NFC技术的原理及特点
NFC设备或NFC标签中的信息是通过设备之间无线频率产生的电磁感应来传递的,传输范围仅有几到十几厘米。NFC设备或标签在进行有效的数据通讯前要先通过协商来确定当前的模式及传输速率。NFC的工作模式可以分为三种:卡模式、读写器和点对点传输,点对点模式:支持两个近场通信设备之间相互通讯,实现信息交换和文件共享。读卡器模式:使近场能讯设备能从海报或者展览信息电子标签上读取相关信息。卡模式:近场通信设备能像智能卡一样,允许用户支付零售购物和交通费用。
NFC技术有以下主要特点。第一,近距离感应。NFC设备之间的极短距离接触,主动通信为20cm,被动通讯为10cm,让信息能够在NFC设备之间点对点传输。第二,通讯的安全性。除了极短距离的传输保证了信息的安全外,也可以通过加/解密系统来确保移动装置间的安全通信。第三,处理信息的快速性。从NFC设备的检测认证到数据的存取,所花费的时间短。
3 现有U盘存在的不足
有些人在办公的时候急需把自己的手机里的文件打印出来,但自己又没有带两用U盘,一些文印店的电脑都不联网,所以只能用手机软件或者蓝牙把文件发送到电脑上,然后再传到U盘里面,整过程耗费大量的时间还有流量,而且传统的U盘长时间插拔USB接口,不仅麻烦而且长时间容易造成USB接口的损坏。因此,我们可以开发一个基于NFC近场传输技术的U盘,只要将两个设备靠近而不需要线缆接插,就可以实现相互间通讯,为文件的存储与传递提供了很大的方便。
4 新概念U盘介绍
为了解决传统U盘存在的问题,我们设计出一种新型U盘,它由大内存容量的NFC卡片制作而成。可以实现新的非接触式U盘数据传输方式,这种U盘可以实现将手机内的文档,视频,音频等通过NFC技术传输到U盘内,同时我们可以将这种新型的U盘和传统的U盘结合,使新概念U盘既可以通过NFC技术从手机向U盘传递数据,也可以通过USB接口将U盘中的数据传送到电脑当中。让我们做更大的设想,如果将来的设计一个NFC读写器能连接在电脑上或者电脑也具有NFC的读写功能,则可以将U盘中的内容直接送入电脑当中。
这款U盘的研发主要需要解决的问题有两个:第一,增加NFC芯片的内存容量。因为目前用户对U盘的使用来说对于存储容量的要求还是比较高的。第二,将NFC芯片的内存与传统的U盘的内存结合到一起。即实现既可以通过NFC方式进行数据读写,又可以通过USB口进行读写。另外,我们大胆设想如果在打印机中加入NFC读取的功能,则可以将U盘放到打印机NFC感应区时,直接由打印机读取U盘内文档并打印出来。
4 新概念U盘的市场前景
若未来这两个问题得到解决,这种新概念的U盘得到推广并投入市场,一定会对传统的U盘产业进行很大的革新。
5 结束语
综上所述,利用近场传输技术的原理,对现有的U盘进行技术上的革新改造,是一种新的研究方向。由于NFC技术的迅速发展,U盘之间利用NFC技术进行信息的传输是可能实现的。若将NFC卡的存储容量进行有效的扩展,使这种U盘的存储容量符合广大消费者的需求,这样才能使这种U盘发挥出自身的价值,早日应用于市场。
参考文献
[1]赵云雁 基于NFC技术的智能海报应用研究 郑州大学2012年硕士论文
[2]赵飞云 杨慰民 基于NFC技术的移动应用 中国新通信2008年01期
作者简介
论文摘要:分析了移动学习的对象、模式、特性、环境以及存在的不足,参考国内外移动学习的研究,对移动学习的发展前景进行了展望。
0前言
移动学习作为数字化学习(E-learning)中的一个分支,是又一个新的学习模式,是教育技术领域研究的又一个新热点,对我国教育界已经不是一个陌生的概念。如今伴随着无线通讯技术的迅猛发展,人们逐渐看到、感觉到移动学习存在的巨大潜力,因此如何将无线通讯技术应用于教育和培训的话题又渐渐升温。正如基更先生所指出的“,不是技术本身所固有的教育特性造就了远程教育和开放大学的成功,而是公众普遍拥有的技术造就了这种成功。”AlexzanderDye等人在它们的题为《MobileEducation-aglanceatthefuture》的文章中对M-Learning(移动学习)给出了一个较具体的定义:移动学习是一种在移动计算设备帮助下的能够在任何时间、任何地点发生的学习,移动学习所使用的移动计算设备必须能够有效地呈现学习内容并且提供教师与学习者之间的双向交流。
1移动学习的对象
移动学习的对象不仅仅局限于学生的学习,还推广到公司员工、没有受过良好教育又渴望学习的人等等,唯一的条件是他们必须拥有移动通讯设备。它的理念是让学习“随时、随地、随身”地发生。
(1)学生:在无线通讯发展迅速的今天,大部分的学生都拥有了电脑、手机等电子通讯工具。这就为移动学习提供了一个很好的条件,我们可以充分利用这个优势来弥补课堂学习中的不足。
(2)公司员工:对于公司而言,移动设备的齐全及其高级功能,使“随需应变”的“移动学习”变得可行。公司面临的最大挑战是如何将相关的信息和材料在最恰当的时间提供给员工,保持员工的工作投入和竞争力。而移动学习也可以方便地借助他们现有的设备来解决存在的问题。
(3)没有受过良好教育又渴望学习的人:这些人要么工作环境差,甚至很无聊,又没有机会参加任何社会组织的培训。但是他们共有的是移动电话,用它来发短信、聊天、玩游戏。移动学习就要借助他们的移动电话来激发他们学习的热情,给他们学习的机会,教给他们学习技能,让他们更好地就业。
2移动学习的基本模式
以移动电话为支撑的短消息模式:这是最基本也最普遍的模式,是正在运用和开发潜力最大的模式。
以互联网为支持的连接技术模式:移动学习是移动通信、网络技术和现代教育三者结合的产物。所以互联网的技术支持是非常重要的,在短信息模式中,可以借助这一技术基础。其主要的技术支撑是:WAP(WirelessApplicationProtocol)无线应用协议“;蓝牙”(Bluetooth)技术,一种用于替代便携或固定电子设备上使用的电缆或连接线的短距离无线连接技术;GPRS(GeneralPacketRadioService)即通过无线分组业务、3G通信协议等,从而为我们提供在台式和笔记本电脑上才能实现的功能,如收发E-mail、网页浏览、流媒体、多媒体信息等。
3移动学习的特性
(1)数字化:移动学习主要借助的是移动通讯和网络技术,它的数字化特性是由其自身所借助的设备和支持技术决定的,也正是由于网络的迅速发展,才更能够加快移动学习发展的步伐。
(2)即时性:移动学习能够给学生提供一个最宽松的环境,使你随时都能够与他人交流新的想法,把你思想的闪光点与他人分享。移动学习的核心特征就是让学习者能够体验学习的愉悦,让学习者能够在最佳的时间和地点进行学习。
(3)随意性:移动学习可以利用零散时间学习,可以在回家、旅途、商场等任何时间、任何地点随时进行学习。而如遇到什么疑难问题也可以借助手机短信与老师和同学联系,获得解答。
(4)学习环境是移动的:不论是传统学习还是网络学习,他们的学习环境都是固定的。而移动学习的一个最突出的特点就是它的环境的移动性。这样学习不再局限于一个固定的环境,实现了学习真正意义上的自主性。
4移动学习的环境
移动学习能否得到很好的应用和发展,与其环境也有很大的关系。它的环境是移动的,教师、研究人员、技术人员和学生都是移动的,这是不同于传统学习环境的一个特性。但是移动学习主要借助的是移动公司的短信服务和网络公司支持的移动设备,所以这个环境是非常重要的。在整个的过程中我们必须与移动通信公司及网络公司达成协议,为我们的移动学习提供良好的环境。
在构建移动学习的同时,还要注意在任何场所学习的可行性。人是环境中最重要的一个要素,这就要求学习者具备一定的自我控制能力和自主学习的能力。移动学习中的学习者在整个流程当中,要能够协调好与老师、同学、同事之间的关系,合理选择学习的方式,实现自己的有效学习。在这个环境中,物力、财力等因素也是要考虑的问题。移动学习毕竟需要的是手机和网络移动设备,这就提出了一个高于传统学习的条件。如今在大学中几乎实现了这样的条件,所以我们要能够利用便利的条件,发挥移动学习的作用,从而在实践中探索,达到移动学习的真正目的——随时随地随身地进行终身学习。
5移动学习存在的不足
(1)大多数研究者表示,PDA和WAP手机等移动设备只是目前在学习手段上的一种扩展,它们不能够替代现有的学习工具。更重要的是,并非所有的学习内容和学习活动都适合使用移动设备。
(2)网络学习中在线阅读时间过长,学习者的眼睛容易疲劳,也容易让学习者产生厌烦感。而利用手机来进行学习,其屏幕的大小、分辨率等对阅读也有很大的限制,并且如果在路途中,车子的晃动等外在条件也影响学习者学习的心情等。
(3)移动学习的运用时机也存在一定的问题,人在走路或在车上学习时,最好是运用收音机、随身听或MP3等进行语言的听力训练。这样也就不需要运用掌上电脑、手机等昂贵的移动设备,节约了学习成本。
(4)人文因素。在移动学习中我们经常考虑的是如何利用现有的设备进行有效的学习,而忽略了学习者的需求。如公司对员工进行培训时运用移动学习,不仅可以提高员工的工作效率,也节省了很多的成本。但是员工是否乐意学习,是否能达到培训的目的及产生一定的效果,这些问题都没有考虑过。
总而言之,移动学习的优势是有目共睹的,我们相信在利用各种设备的辅助之下开展的移动学习,也能够给我们的教育带来新的发展。但是,它的发展仍处在探索阶段,如何才能够发挥好它的内在优势,在解决技术、环境、物资财力等方面的基础上,更好地对学习者进行人文关怀,这都是我们应该关心的问题。因为教育的要旨是使全体学习者进行愉悦的、主动的学习,而不是被动的学习。这就需要我们在整个过程中进行有益的探索,真正实现移动学习随时随地随身”的终身学习目标。
参考文献:
关键词:通信工程;网络优化;GSM网络;方法
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
就目前来看,GSM通信网络作为通信工程的重要组成部分发展迅速,我国的GSM通讯用户越来越多,这就对GSM网络的运行提出了更高的要求。而从通讯运营商的角度来看,面对日益激烈的市场竞争,客户对于通信质量的要求的提高,数据量的不断扩大等问题,提高通讯网络的服务能力才是发展之本。
1、GSM通讯网络优化概述
所谓GSM通讯网络优化,指的是在对网络的日常维护与运营中,通过周期性地对网络的各类重要参数进行采集,并对采集到的相关数据进行分析与挖掘,从而抽取出对无线通讯网络质量造成影响的因素,在此基础上,结合相关参数的调整修改,辅之以一些必要的技术方法,使无线通讯网络重新恢复至较好的运行状态,从而将无线网络的收益率维持在最佳状态。GSM通讯网络优化最终可以达到以下目的:提升运营商的收益,降低运营成本,维持比较高的用户体验满意度,使网络系统合理配置,使网络资源得到尽可能大的利用。
2、GSM通讯网络的质量优化
2.1高话务密度区
我国的GSM通信用户和业务从十年前开始就已经迅猛发展,由于业务量和用户的双增长,导致一些地区话务量在某些时段高度集中,这就引发了一些基站载频配置超过一般标准,进而引发了频率分配的一些问题,而不合理的频率分配则影响到了系统用户容量,因此,高话务密度区的网络优化是一个亟待解决的问题。
2.1.1高话务密度区特点分析
一个通讯基站覆盖区域作为高话务密度区,便会呈现出用户容量与服务质量之间的矛盾,高话务密度区有着如下的一些特点:首先是宏蜂窝基站之间的距离偏小,尤其在一些二线、三线城市,随着城市网络的建设,基站越来越多,基站之间的距离往往仅有几百米,如此小的间距一方面增大了投入新站的难度,另一方面则由于频率复用而导致频间干扰效应明显,容易出现网络质量恶化的问题。
2.1.2高话务密度区GSM通讯优化策略
经过分析高话务密度区特点,可知有两个方面的问题需要解决,一是对于单位区域内突然增长的话务量,二是为维持网络运行质量而降低基站配置。由此有以下的优化方案:
(1)引入微蜂窝系统
微蜂窝系统的特点在于发射功率比较小,系统占地面积不大,因此安装起来较为灵活,在一些话务量鞥张迅速的区域,通过配置一个微蜂窝层,能够有效均衡这些地区的话务量,如果将微蜂窝与宏蜂窝混合搭配使用,便能构成双层体系结构。然后通过对设备与网络的参数进行相关配置,把位置相对固定的系统用户保持于微蜂窝层,把移动速度较快的群体维持于宏蜂窝层。以这样的方案提供较好的服务质量。
(2)在室内设置独立信源
这种优化模式适用于一些信号弱、用户多的环境,例如地下室、电梯、大型商场等。在室内设置独立信源的方式,一方面能够使用户密度大的区域,包括地下室、电梯、大型商场覆盖增强,另一方面也能起到吸收话务量,分担负荷的作用。
(3)基站增加小区个数
当前,GSM通讯网络的基站基本配置为1个基站3个小区,而对于那些用户化物非常多的区域,这种方法会导致过大的小区配置,从而引发过多的频率干扰,影响到网络服务的质量。本文对在一些高配小区基站增加小区个数,先进行容量缩减,在对小区进行分裂。由于目前万维站间距较小,因此能够在1个基站之下,通过扩容小区的数量,并配置功率角适当的天线系统,一方面分流了用户话务,另一方面减少了系统干扰。
2.2高层楼宇区
我国高层建筑越来越多,GSM通讯信号的强度和所处的高度成正比,因此高度越大,通话质量越差。
2.2.1高层楼宇区特点分析
当前影响高层用户通话质量的因素包括:一是在高层建筑内容易同时收到几个基站的信号,导致通话质量差,经常掉话,干扰严重;二是高层位置信号电平往往较高,导致频繁的切换,影响服务质量;三是乘坐电梯容易发生小区重选,引起掉话。
2.2.2高层楼宇区GSM通讯优化策略
(1)重选和切换问题的优化
结合相关研究的测试数据,可以在高层楼宇构建主控小区。考虑到高层均配置有楼宇内信号覆盖系统,采用微蜂窝作为单独信源,因此,可以在室内覆盖强度上进行优化,使之通过增强室内信号来减低其他小区信号的干扰,从而维持用户服务质量。具体的方法例如加装室内定向天线等等。
(2)网络干扰问题的优化
只有高层建筑不被邻近小区所干扰,用户的通话质量才能得到保证。我们可以降低GSM通讯天线的倾角参数,并改良天线方向,达到强化本地基站覆盖的目的。此外,还可以在建筑内部引入E频点,减轻相邻宏蜂窝基站干扰的程度,维持用户服务质量。
(3)电梯覆盖问题的优化
在电梯设备的低层,将其覆盖信号设置为与楼宇低层相同,此种设置可以方便地使用户在进入电梯时,顺利地占用底层楼宇信号,避免掉话。而在设备高层,则将其覆盖信号设置为与楼宇高层相同,此种设置同样可以方便地使用户在离开电梯时,顺利地占用高层楼宇信号,避免掉话现象的发生。在高层与底层的重叠区域,还可以使底层信号逐步降低,而高层信号逐渐增强,通过信号的顺利切换维持用户服务质量。
2.3高等院校区
当前的各大无线网络运营商均将高校学生用户作为竞争的主要战场之一。高校学生用户处于校区之中,用户分布密度非常集中,由于学生的日常行为模式,也容易导致在课间以及晚间,话务突然激增,峰值话务量与数据流量往往回答道平均值的几十倍,这就为运营商的网络优化带来不小的挑战。
2.3.1高等院校区特点分析
结合笔者的运营维护经验,高等院校区往往由于以下的一些原因造成用户体验不佳,以及客户感知度下降:首先是现在的高校往往面积很大宿舍区和教学区紧凑分布,而各大楼宇又对无线通讯信号形成了不可忽视的屏蔽效应,导致一些楼宇之内信号较弱,影响了用户体验度。此外,校园内单位区域的业务使用者密度极大,忙时话务量远大于平均值,导致高校附近的无线设备承载能力偏低,影响了用户使用。
2.3.2高等院校区GSM通讯优化策略
经过分析高等院校区的网络和用户特点,笔者推荐以下的优化方案:
(1)对现有的高校周边基站进行扩容
这种优化模式可以在短时间内解决一部分问题,然而由于基站本身的配置问题,难以大幅度地提升用户容量,并且随着扩容,会直接影响到基站的覆盖能力。因此优势在于成本不高,劣势在于改善有限。
(2)在高等院校里配置宏蜂窝基站
这种优化模式可以明显改善高校用户服务质量,也能同时兼顾基站用户容量与基站覆盖的问题,然而其缺点也是显而易见的,即需要一定时间进行设计与建设,且一些院校并不愿意在校园之内设置基站,成本偏高。
(3)引入智能GSM动态分配模式
这种模式使用了GSM通讯智能控制技术,通过结合可控功分器的功能设置,在高等院校附近的无线通讯基站内,在话务量忙的小区与话务量闲的小区天线上配置一套功分器,实现对高等院校GSM通讯基站的调整,这种方式也可以有效进行GSM通讯资源的实时、智能分配,起到改善高等院校用户体验的目的。
3、结束语
随着GSM用户的持续增加和无线通讯业务的层出不穷,我国的GSM通讯网络规模必将不停增加,在网络的运营与维护之中,必将面临更多的网络优化内容,本文所涉及的GSM网络优化经验和成果,可以为运营商在日常维护工作中提供一定的借鉴,为GSM通信服务的提升起到积极作用。
参考文献:
[1]何浩.网络优化技术及其在阜新移动GSM网的应用:[硕士学位论文].北京:北京邮电大学,2012,18-21.
关键词 单片机;无线传感器;WiFi
中图分类号TP212 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)45-0213-02
1 基于WiFi的无线传感器网络
1.1 无线传感器网络概述
无线传感器网络(WSN)技术是指将传感器技术、自动控制技术、数据网络传输、储存、处理与分析技术集成的现代信息技术。无线传感器网络是由大量分布式传感器节点组成的面向任务型的自组织网络,主要由存储器、处理器、传感器、无线通讯和电池等硬件组成。
1.2WiFi无线传感器网络
WiFi(Wireless Fidelity)是类似Zigbee的一种WLAN的技术标准,是一种短程无线传输技术,能够在数百米范围内支持互联网接入的无线电信号。
事实上WiFi是比Zigbee更早出现的一种技术标准,技术比较成熟,覆盖范围广于Zigbee。另外Zigbee传输速率通常在250Kbps以下,而WiFi速率则可达11Mbps,这是WiFi功耗更大需要外接电源的原因,从而限制了其发展。但是近年来这一缺点利用休眠-唤醒或是能量捕获技术得到了有效解决,所以基于WiFi技术的无线传感器网络正在重新快速发展起来。
2 基于WiFi的无线传感器网络的构建
无线传感器网络的构建主要是指无线网络传感器节点的构建,传感器部分主要负责信息的采集并将其他信号转变为电信号并送给微控制器;微控制器需要接受传感器的信号并进行相应的处理;射频模块负责发送数据,电源模块则为系统的工作提供稳定可靠的能源。
基于单片机的无线传感器产品最大特点即是将微处理模块和RF收发模块集成,一般可通过内部的单片机实现无线射频传输。比如GainSpan公司的GS1010芯片,它内部集成了两块ARM,其中一片用于数据处理,另外一片用于无线传输。GS1010 的APP CPU 对采集到的数据进行处理,随后再将数据进行打包,再通过WLAN CPU 将数据打包成符合IEEE802.11 协议的数据无线发送出去;接收端用符合IEEE802.11b/g 协议的接入点接收无线载波发送过来的数据。
3 基于单片机技术的WiFi产品
嵌入式WiFi产品形式各异,基于单片机设计的WiFi无线产品主要有NPE公司的 WiFi-IT!,GainSpan公司的GS1010,RFM公司的WSN802G等。下面我们将选择这几个具有代表性的产品进行介绍,并对部分产品进行性能测试。
3.1 GS1010芯片简介
3.1.1 GS1010结构
GS1010是一个高度集成、超低功耗WiFi无线片上系统,它包含一个802.11射频前端、媒体控制器(MAC)和基带处理器,片上FLASH 和片上SRAM,两个ARM7 处理器,和丰富的IO 外设。
3.1.2 产品的主要特点
1)体积小:所有资源都集中在一个体积是10mm×10mm×0.85mm的芯片内,极大的节约了PCB的面积;
2)极低功耗:采用休眠-唤醒技术极大降低了传输功耗;
3)高传输速率:数据最高传输速率可达11Mbps;
4)开发简单:使得从有线到无线的技术过渡中,将不再需要重新学习和熟悉ARM单片机的结构/指令系统/编译开发工具和实时操作系统。
3.1.3 GEPS
GS1010所特有的开发环境GEPS使得第三方公司或是用户能够更加系统地开发自己需要实现的功能,为了帮助客户缩短开 发周期, GainSpan还提供了一整套包括SDK、评估平台、开发平台在内的软硬件工具。其软件栈包括了各种I/O驱动和WLAN固件、RTOS、网络栈、系统服务、WLAN和I/O服务模块、各种应用编程接口以及应用软件。GS1010的SDK能够帮助工程师节省大量的时间。 而硬件开发平台则能够支持温度、湿度、光敏、压力、加速度等各种传感器,并预留了客户自选的传感器接口和调试以及程序烧录接口。
3.2 NPE WiFi-IT!
WiFi-IT! 802.11 WLAN module具有自己的开发语言WiFi-IT! Basic,这一开发语言是基于其他基础语言而专门为无线通讯设计的。另外与之配套的开发环境IDE类似于其他普通单片机的开发环境,安装过程简单,用户自己可通过创建工程、编写代码、编译程序和下载调试程序等过程完成软件的设计。
3.3 RFM WSN802G
WSN802G 是由RFM公司在采用GainSpan公司GS1010系列芯片的基础上开发的功能比较具有针对性的产品。其仅有两个可以采集信号的输入接口DIN0和DIN1,一个主要是用于测试,另外一个可供用户直接测量信号。下文将使用DIN1来测试环境温度,用户需要做的即是将温度传感器输出的信号数字化后送入DIN1中,通过本产品自带测试软件WSNConfig.exe配置好无线路由以及芯片的IP地址即可实现测试。
本产品的不足之处是所能同时采集的信号种类较少,因其仅有两个输入接口,另外内部集成的两个ARM并没有物尽其用,因为用户不能自主地开发这一功能。被产品适用对象较为固定,一般不适合欲重新开发更多功能的研发者使用,主要适用于如检测某几个特定环境中的温度变化等比较直观的信息。
4 WSN802G测温系统测试
本设计购买RFM公司的WSN802G芯片,自行设计出一套环境测温系统,本系统利用温度传感器测量温度,传输给WSN802G芯片,经过处理再无线传输至上位机系统。上位机我们是用支持WiFi无线传输的PC机实现的,只要加入无线路由器,动态地给下位机和上位机配置好IP地址,即可实现二者之间的通讯。
我们将传感器置于室温下,测量系统和PC机距离10m左右时得到测试结果如下图所示:
进一步将测试距离增大,或者是经过障碍物,在产品给定条件下测试结果仍然比较精确。
5结论及展望
伴随着关于WiFi技术的一些问题的解解决,基于WiFi的嵌入式微处理器片上系统今年来发展蒸蒸日上,本文在分析构建无线传感器网络主要技术要点之上,详细介绍了几款国外应用较为广泛具有代表性的产品,对比了各类产品要点,并对部分产品进行了性能测试,能够为开发者开发新产品提供一定的依据。
参考文献
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