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1.1嵌入式體系
嵌入式體系是“節(jié)制、監(jiān)督或幫助裝配、機器和設(shè)備運行的設(shè)置裝備擺設(shè);嵌入式體系綜合了軟件和硬件,同時包涵機械等隸屬裝配。目前國普遍認可的定義是:應(yīng)用作為重點、計算機技術(shù)為根本、可裁剪軟件硬件、符合應(yīng)用系統(tǒng)對功效、可靠性、本金、體積、功耗嚴(yán)厲規(guī)范的專用計算機系統(tǒng)。
1.2嵌入式系統(tǒng)的特點
按照嵌入式系統(tǒng)的相關(guān)解釋,其具備3個基本特征,“嵌入性”、“專用性”和“計算機”。
(1)嵌入性。嵌入性經(jīng)由過程操作初期微型機時代的嵌入式計算機而來,專指計算機嵌入到對象體系中,實現(xiàn)對工具系統(tǒng)的智能把控。當(dāng)嵌入式體系逐漸能夠自身應(yīng)變時,嵌入性是指內(nèi)部嵌有微處理器或計算機。
(2)計算機。計算機是工具系統(tǒng)智能化節(jié)制的根本確保。由于單片機向MCU、SoC成長發(fā)展,片內(nèi)計算機電路、接口電路、節(jié)制單位逐步增加,“專用計算機系統(tǒng)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皟?nèi)含微處理器”的當(dāng)代電子體系。與傳統(tǒng)的電子體系進行對比,當(dāng)代電子系統(tǒng)因為自身具有內(nèi)含微處理器,能具備對工具系統(tǒng)的計算機智能化控制能力。
(3)專用性。專用性是指符合對象節(jié)制標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)情況下的軟硬件裁剪性。嵌入式體系的軟、硬件裝備安排必須按照嵌入對象的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尺度,計劃成專一的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。
2嵌入式實時網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)
2.1簡介嵌入式實時操作系統(tǒng)
遇到外界事件或數(shù)據(jù)發(fā)生,可以接管同時以足夠快的速度進行相關(guān)處置,處置結(jié)果又在計劃的時間之內(nèi)來節(jié)制生產(chǎn)過程或?qū)μ幚硐到y(tǒng)作出快速回應(yīng),并確保全部及時任務(wù)協(xié)調(diào)一致運行的嵌入式操作體系。
2.2嵌入式實時網(wǎng)絡(luò)
2.2.1嵌入式網(wǎng)絡(luò)的要求
(1)及時性:出產(chǎn)裝備內(nèi)部多個分布式子系統(tǒng)信息耦合大體上比較縝密,對及時性提出了高標(biāo)準(zhǔn),因此所用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必須具有肯定的實時性能,即最壞情況下的反映時間是肯定的;此外在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)比較多,或者有些節(jié)點對及時反應(yīng)提有高要求,相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議還應(yīng)撐持優(yōu)先級調(diào)劑,以增強時間緊急型任務(wù)的信息傳輸可確定性。
(2)可靠性:嵌入式網(wǎng)絡(luò)自身的可靠性對有用功率造成直接影響還有成品率和生產(chǎn)效率,網(wǎng)絡(luò)能夠動態(tài)增添/刪除節(jié)點;惡劣多變的電磁情況下嵌入式收集本身要具有抗干擾本事、檢錯和糾錯能力和快速恢復(fù)的本領(lǐng)。
(3)通信效力:嵌入式搜集通訊的子系統(tǒng)間具有頻繁的通訊,每次的長度很短,因而要求嵌入式收集協(xié)議采納短幀結(jié)構(gòu),且?guī)^和幀尾要短,從而提升通信效率和帶寬的利用效力。
(4)雙重混合撐持:工作環(huán)境的差異要求嵌入式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備靈活矯捷的介質(zhì)訪問協(xié)議,不但撐持多種介質(zhì)(雙絞線、同軸電纜、光纜),而且撐持夾雜拓撲結(jié)構(gòu)(星型、環(huán)型、總線型),有時大概要求同一個嵌入式網(wǎng)絡(luò)能同時利用多種介質(zhì)和多種網(wǎng)絡(luò)拓撲。
(5)實現(xiàn)難度和造價:嵌入式體系一般要按照實際請求舉行專門規(guī)劃和制造,其中的網(wǎng)絡(luò)體系軟硬件要便于運用實施,并和子系統(tǒng)控制部分集成,相關(guān)元器件商品化水平高,造價較低。
(6)開放性:嵌入式網(wǎng)絡(luò)必須具備杰出的開放性,一方面經(jīng)由過程企業(yè)Infranet連接到Intranet中,對企業(yè)生產(chǎn)管理的控制實現(xiàn)一體化;另外應(yīng)具有公然透明的開辟界面,資料完備,系統(tǒng)硬件、軟件的能夠自立開辟和集成。此外,嵌入式網(wǎng)絡(luò)體系必需設(shè)置裝備擺設(shè)矯捷、保護簡潔。一般來講,根據(jù)覆蓋范圍的區(qū)別,嵌入式收集隸屬于局域網(wǎng)。按照ISO/OSI的觀點,TCP/IP協(xié)議簇位于網(wǎng)絡(luò)層以上。TCP/IP協(xié)議簇明顯越過了嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的限定范圍。嵌入式收集含有ISO/OSI七層模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層可詳細劃分為兩個子層:介質(zhì)訪問節(jié)制子層(MAC子層)和邏輯鏈路節(jié)制子層(LLC子層)。MAC子層涵有物理層接口硬件和能夠?qū)橘|(zhì)訪問協(xié)議進行通訊的控制器;LLC子層主要是通過軟件實現(xiàn)(用戶自主開發(fā))。因此,如何選擇合適的介質(zhì)訪問協(xié)議是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中網(wǎng)絡(luò)通信的研究工作重點。
2.2.2介質(zhì)訪問協(xié)議的選擇
GPS技術(shù)與移動通信的融合,在很大程度上提高了移動通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量,下面列舉幾種比較常見的應(yīng)用模式:1)能夠有效的提高信號穩(wěn)定傳輸,抵擋一些不必要的外部信號干擾;2)能夠提高信息的覆蓋率,一些山區(qū)地區(qū)信號建設(shè)工作非常復(fù)雜,無論是地形勘探還是信息建設(shè)都需要浪費大量的人力物力資源,而引入了地理信息技術(shù),這一問題能夠得到妥善的處理;3)能夠?qū)崿F(xiàn)移動通信各個領(lǐng)域的有效結(jié)合。當(dāng)然,隨著地理信息技術(shù)的完善,以及人們對于地理信息技術(shù)與移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的探索和鉆研,該項技術(shù)一定會更好的服務(wù)于移動通信網(wǎng)絡(luò)。此外,還有一些比較常見的應(yīng)用模式,現(xiàn)詳細的進行介紹:
1.1在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的可視化應(yīng)用。因為地理信息技術(shù)能提供空間定位,它可以體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)整體的組織結(jié)構(gòu)和資源的分布配置情況,除此之外,它還可以利用操作專題數(shù)字地圖為背景,凸顯出整個移動通信網(wǎng)絡(luò)得到規(guī)劃和優(yōu)化后的數(shù)據(jù)情況,來表現(xiàn)出地理信息技術(shù)在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的可視化的應(yīng)用。
1.2在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的定位應(yīng)用。地理信息技術(shù)遍布于全球的衛(wèi)星是獲取信息的保障,而這些衛(wèi)星能夠提供全球任何一個地區(qū)的所有地理信息數(shù)據(jù),所以,簡單的經(jīng)度與緯度的定位,對于地理信息技術(shù)而言是比較容易操作的,而且定位數(shù)據(jù)十分精準(zhǔn)。將這項技術(shù)與通信網(wǎng)絡(luò)相互融合,人們就能夠?qū)ψ约旱奈恢眠M行快速定位,在此基礎(chǔ)上汽車導(dǎo)航和路線檢索也就可以順利實現(xiàn)了。
1.3在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的定量分析應(yīng)用。利用地理信息技術(shù)的模擬預(yù)測的作用和專題數(shù)字地圖與相關(guān)的參數(shù)數(shù)據(jù)進行結(jié)合,可以對網(wǎng)絡(luò)的整體進行定量的總體分析,了解掌握網(wǎng)絡(luò)基本的情況。
1.4在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的智能診斷應(yīng)用。結(jié)合對移動通信網(wǎng)絡(luò)的檢測數(shù)據(jù)和地理信息技術(shù)的定量化分析的作用,可以了解網(wǎng)絡(luò)本身的情況和它在運行過程中出現(xiàn)的問題,從而對網(wǎng)絡(luò)進行規(guī)劃和優(yōu)化。
2基于地理信息技術(shù)在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的規(guī)劃和優(yōu)化
對于地理信息技術(shù)在移動通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化,主要考慮的是移動通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量和容量問題,因為這個兩個問題直接對運行效率和效益產(chǎn)生巨大的影響。由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜性和多變性等特點,網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和優(yōu)化工作對網(wǎng)絡(luò)運營商而言,是重要的工作內(nèi)容之一。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃主要是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢和在未來怎么發(fā)展做出預(yù)測,為以后建設(shè)網(wǎng)絡(luò)打下堅實的基礎(chǔ);網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化主要是提高網(wǎng)絡(luò)整體的運營效率效益,滿足不同用戶之間的需求。
2.1人機交互接口-地圖調(diào)用。地圖調(diào)用在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上加以發(fā)展運用,形成了智能化的專題數(shù)字地圖的查詢顯示。我們不僅可以查詢地理位置的地形、道路、分布特低等,還可以快捷的查出地表覆蓋率、海拔的高度、地理的經(jīng)緯度等,可根據(jù)自己的需求顯示出結(jié)果。這樣就使我們更加詳細的了解地理環(huán)境特點。
2.2網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃。利用地理信息技術(shù)在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的綜合運用,得出綜合結(jié)果,經(jīng)過精確的計算,可以計算出周圍環(huán)境網(wǎng)絡(luò)信號的強弱程度,用來對整個進行科學(xué)合理的規(guī)劃,不僅如此還可以幫助工作人員調(diào)整基站,為科學(xué)的選擇基站提供決策依據(jù)。
2.3小區(qū)的規(guī)劃。利用地圖調(diào)用的規(guī)劃軟件,顯示出小區(qū)地理環(huán)境的數(shù)據(jù),并對其進行空間分析,與此同時在對網(wǎng)絡(luò)覆蓋率進行預(yù)測的基礎(chǔ)上,分析小區(qū)網(wǎng)絡(luò)信號強弱程度,將兩者結(jié)果相結(jié)合,并計算出同頻干擾、鄰頻干擾,用來對小區(qū)進行有效科學(xué)的規(guī)劃。
網(wǎng)絡(luò)編碼實際上是將路由和編碼的信息進行相互交換的方式。傳統(tǒng)路由主要是實現(xiàn)信息的存儲和轉(zhuǎn)發(fā),網(wǎng)絡(luò)編碼則能夠接收到幾個不同的數(shù)據(jù)組,然后將其融合編碼信息,增大傳輸信息的數(shù)量,從而能大大提高網(wǎng)絡(luò)的利用效率,結(jié)束了傳統(tǒng)中認為獨立比特不可壓縮的理論。它的工作原理是利用有限域中的運算,將接收到的幾個不同的數(shù)據(jù)組,在網(wǎng)絡(luò)不同的結(jié)點中進行重新編碼組合,然后將編碼過的數(shù)據(jù)以多播的形式轉(zhuǎn)發(fā)給各個目的結(jié)點,并由目的結(jié)點對其解碼還原,得到原始數(shù)據(jù),這樣就實現(xiàn)了通信。網(wǎng)絡(luò)編碼的主要優(yōu)勢是提高了網(wǎng)絡(luò)通信的系統(tǒng)性能,提高通信效率,這是因為網(wǎng)絡(luò)編碼增大了每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量,減少了傳輸數(shù)據(jù)的次數(shù),從而能夠很好地提高網(wǎng)絡(luò)通信的性能,不僅增加了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的吞吐量,也提高了寬帶的利用效率,還能平衡各網(wǎng)絡(luò)目的結(jié)點之間的負載能力。在當(dāng)前人們越來越依賴無線通信技術(shù)的的背景下,網(wǎng)絡(luò)編碼對提高網(wǎng)絡(luò)安全、提高資源利用率等方面也有十分重要的作用。
2基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)通信技術(shù)研究
網(wǎng)絡(luò)編碼在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信中具有十分明顯的優(yōu)勢,其理論研究價值和應(yīng)用前景都是不言而喻的。世界上一些高等學(xué)府和科研機構(gòu)都展開了對網(wǎng)絡(luò)編碼的研究,并且在多個方面取得了不小的成果。
2.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)
當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)編碼研究中涉及到的主要部分還是在網(wǎng)絡(luò)層方面,特別是如何有效地將路由協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)編碼有機結(jié)合,是基于網(wǎng)絡(luò)編碼的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究的重要方面。有一部分研究已經(jīng)深入到網(wǎng)絡(luò)編碼如何有效結(jié)合協(xié)議結(jié)構(gòu)中其他協(xié)議層,例如網(wǎng)絡(luò)編碼與MAC層協(xié)議或者與傳送層TCP協(xié)議等等的結(jié)合問題。因為網(wǎng)絡(luò)編碼的特性與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的方式有很大的區(qū)別,所以為了不更改已普遍應(yīng)用的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,將網(wǎng)絡(luò)編碼與其融合將會遇到各種各樣新的問題,例如,它們之間的兼容性、網(wǎng)絡(luò)編碼對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)是否會產(chǎn)生不利的影響。這些問題都是后來研究者需要解決的問題,同時也為研究基于網(wǎng)絡(luò)編碼的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)提供了框架性借鑒,使得網(wǎng)絡(luò)編碼能夠與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有機融合,提高網(wǎng)絡(luò)通信性能。
2.2數(shù)據(jù)傳送模型
網(wǎng)絡(luò)編碼具有的最重要的功能之一就是將數(shù)據(jù)智能化處理,這主要是通過對編碼策略的設(shè)計來實現(xiàn),而碼構(gòu)造算法是編碼策略設(shè)計的基礎(chǔ)。碼構(gòu)造算法主要是針對網(wǎng)絡(luò)中間結(jié)點的編碼方式,它需要保證目的結(jié)點能夠有效識別出傳遞的編碼信息并進行正確解碼。所以碼構(gòu)造算法包含了編碼和解碼兩個內(nèi)容,并且要求其算法復(fù)雜程度低,易于實施應(yīng)用。碼構(gòu)造算法主要有三種:代數(shù)型、線性型、隨機型。線性網(wǎng)絡(luò)編碼能將中間結(jié)點接受的各路信息進行線性組合,這種編碼運算較簡單,所以得到了普遍應(yīng)用。
2.3路由協(xié)議
基于網(wǎng)絡(luò)編碼的路由協(xié)議的優(yōu)化設(shè)計能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳遞效率和性能,它是能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用到實際中的重要基礎(chǔ),而且將路由協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)編碼進行更高層次的融合是十分重要的研究課題,可以為以后開發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)提供借鑒和指導(dǎo)?;诰W(wǎng)絡(luò)編碼的路由協(xié)議研究主要有兩個方面:獨立路由協(xié)議和編碼感知的路由協(xié)議,它們主要的不同點是路由協(xié)議產(chǎn)生的過程中能否主動編碼,也就是說路由協(xié)議是否能夠提高編碼的利用效率。
2.4數(shù)據(jù)傳輸性能保障機制
實際應(yīng)用中,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜多變,數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐蝗恍院途W(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀況,例如造成數(shù)據(jù)丟失或者傳輸延遲等。所以基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的開發(fā)應(yīng)該結(jié)合實際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,研究出能確保數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)谋U蠙C制和編碼策略,尤其需要盡可能減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t時間和保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。所以,基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)通信中,利用QoS保證機制是當(dāng)前研究的重要課題之一。當(dāng)前已研究出來幾個解決方案,比如建立數(shù)據(jù)延遲時間的模型,從模型中找出延遲的解決方案;利用多速率編碼器來分析各路中傳輸速率不同的數(shù)據(jù),從而減小數(shù)據(jù)在編碼器中的傳輸時間。
3結(jié)語
1.重知識、輕能力。電子信息工程專業(yè)學(xué)生既要掌握廣泛的人文社會科學(xué)知識和扎實的數(shù)理基礎(chǔ)知識,掌握電路與電工學(xué)、信號與系統(tǒng)、計算機、電磁場與電磁波等專業(yè)基礎(chǔ)知識,掌握電子系統(tǒng)設(shè)計、軟件開發(fā)、信號與信息處理等專業(yè)方向知識,更要具備自學(xué)能力、信息獲取與表達能力、系統(tǒng)認知能力、創(chuàng)新思維能力、工程實踐能力、系統(tǒng)開發(fā)能力以及團隊協(xié)作能力。新時代對人才,特別是對創(chuàng)新型人才的要求,已經(jīng)從知識體系走向能力體系[2]。對于數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)課程來說,知識點多、更新快,因此,培養(yǎng)學(xué)生獲取知識、應(yīng)用知識的能力比單純傳授知識本身更重要。該課程傳統(tǒng)的開卷考核方式和閉卷的考核方式對課本的依賴程度較高,考試內(nèi)容側(cè)重于理論知識,忽視了對各種能力的考核。學(xué)生往往借助死記硬背的方法獲得較高的分數(shù),從而使學(xué)生養(yǎng)成了錯誤的學(xué)習(xí)觀念,不利于對學(xué)生創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。
2.形式單一。一門課程的考核應(yīng)該全面考核該課程涉及的各種知識以及應(yīng)用這些知識的能力,不同的知識或能力應(yīng)采取不同的考核形式。目前一般都是通過期末一張試卷考核,無論是采取開卷還是閉卷形式,都無法全面考核學(xué)生的真實知識和能力。閉卷考試比較死板,注重知識,弱化運用;開卷考試雖靈活,但輕基礎(chǔ)。由于受限于試卷篇幅和答題時間,單次考試無法兼顧知識和能力,只能側(cè)重于知識點的考核,導(dǎo)致學(xué)生緊抓書本,視野狹窄,缺乏綜合運用知識的能力和創(chuàng)新能力。考試期末“一錘定音”,只重結(jié)果、不重過程。通過一次考試決定學(xué)生一門課程的最終成績,存在極大的偶然性。必然導(dǎo)致學(xué)生平時不學(xué),考前突擊復(fù)習(xí),造成很多學(xué)生只注重考試期的臨陣磨槍,而忽視了平時的過程學(xué)習(xí)。必然出現(xiàn)學(xué)生纏著教師劃范圍、指重點,學(xué)生也只是簡單地復(fù)習(xí)重點內(nèi)容,無法把握知識體系,更談不上知識的應(yīng)用了。另外,僅考期末考試,大大削弱考試的反饋作用,不利于教師及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法,也不利于發(fā)揮考試對學(xué)生平時的激勵和引導(dǎo)作用。
二、考試改革的主要方法
1.全過程。所謂全過程就是考核持續(xù)在整個教學(xué)過程中完成,不是僅僅局限在期末考核。全過程的考核能夠更加真實地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,能夠更好地反饋教學(xué)效果,及時指導(dǎo)教師調(diào)整教學(xué)方法和手段,及時幫助學(xué)生重新分配時間和精力、調(diào)節(jié)側(cè)重點,更好地完成學(xué)業(yè)。除期末考試外,在每次教學(xué)過程中進行學(xué)風(fēng)考評,在每一章節(jié)的教學(xué)結(jié)束后進行知識點檢測,在每個專題進行中,培養(yǎng)和反饋學(xué)生綜合運用知識的能力。通過遍布整個教學(xué)過程中的考核,督促學(xué)生全面深入地掌握各門課程的內(nèi)涵與外延,給予學(xué)生展示學(xué)習(xí)狀況、心得體會和思考探討的機會,全面充分地評價學(xué)生的學(xué)業(yè),避免一次考試定終身的弊端,以提高考核的合理性、公平性和真實性。在數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)過程中,全過程考核主要涉及這樣幾個階段。①教學(xué)過程中,隨堂小測驗。可以在一節(jié)課結(jié)束時進行,檢查本節(jié)課的教學(xué)效果,也可以在一節(jié)課開始時進行,檢查前面學(xué)習(xí)過的內(nèi)容。②單元結(jié)束后,設(shè)置單元小考。單元小考不宜過于頻繁,一門課設(shè)置二三次即可。③自學(xué)環(huán)節(jié)的評價。在整門課程的教學(xué)過程中,安排一兩個章節(jié)由學(xué)生自學(xué),在課堂上師生共同評價自學(xué)效果。④期末考試,全面考核教學(xué)情況。各個階段的考核應(yīng)該合理調(diào)配,保證每兩次課有一次考核,要么單元測試,要么自學(xué)評價,要么隨堂小測驗,使得學(xué)生緊緊跟住教學(xué)活動,及時掌握相應(yīng)知識,培養(yǎng)相應(yīng)能力。
網(wǎng)絡(luò)編碼在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信中具有十分明顯的優(yōu)勢,其理論研究價值和應(yīng)用前景都是不言而喻的。世界上一些高等學(xué)府和科研機構(gòu)都展開了對網(wǎng)絡(luò)編碼的研究,并且在多個方面取得了不小的成果。
1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)編碼研究中涉及到的主要部分還是在網(wǎng)絡(luò)層方面,特別是如何有效地將路由協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)編碼有機結(jié)合,是基于網(wǎng)絡(luò)編碼的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究的重要方面。有一部分研究已經(jīng)深入到網(wǎng)絡(luò)編碼如何有效結(jié)合協(xié)議結(jié)構(gòu)中其他協(xié)議層,例如網(wǎng)絡(luò)編碼與MAC層協(xié)議或者與傳送層TCP協(xié)議等等的結(jié)合問題。因為網(wǎng)絡(luò)編碼的特性與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的方式有很大的區(qū)別,所以為了不更改已普遍應(yīng)用的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,將網(wǎng)絡(luò)編碼與其融合將會遇到各種各樣新的問題,例如,它們之間的兼容性、網(wǎng)絡(luò)編碼對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)是否會產(chǎn)生不利的影響。這些問題都是后來研究者需要解決的問題,同時也為研究基于網(wǎng)絡(luò)編碼的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)提供了框架性借鑒,使得網(wǎng)絡(luò)編碼能夠與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有機融合,提高網(wǎng)絡(luò)通信性能。
1.2數(shù)據(jù)傳送模型網(wǎng)絡(luò)編碼具有的最重要的功能之一就是將數(shù)據(jù)智能化處理,這主要是通過對編碼策略的設(shè)計來實現(xiàn),而碼構(gòu)造算法是編碼策略設(shè)計的基礎(chǔ)。碼構(gòu)造算法主要是針對網(wǎng)絡(luò)中間結(jié)點的編碼方式,它需要保證目的結(jié)點能夠有效識別出傳遞的編碼信息并進行正確解碼。所以碼構(gòu)造算法包含了編碼和解碼兩個內(nèi)容,并且要求其算法復(fù)雜程度低,易于實施應(yīng)用。碼構(gòu)造算法主要有三種:代數(shù)型、線性型、隨機型。線性網(wǎng)絡(luò)編碼能將中間結(jié)點接受的各路信息進行線性組合,這種編碼運算較簡單,所以得到了普遍應(yīng)用。
1.3路由協(xié)議基于網(wǎng)絡(luò)編碼的路由協(xié)議的優(yōu)化設(shè)計能夠有效提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳遞效率和性能,它是能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用到實際中的重要基礎(chǔ),而且將路由協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)編碼進行更高層次的融合是十分重要的研究課題,可以為以后開發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)提供借鑒和指導(dǎo)?;诰W(wǎng)絡(luò)編碼的路由協(xié)議研究主要有兩個方面:獨立路由協(xié)議和編碼感知的路由協(xié)議,它們主要的不同點是路由協(xié)議產(chǎn)生的過程中能否主動編碼,也就是說路由協(xié)議是否能夠提高編碼的利用效率。
1.4數(shù)據(jù)傳輸性能保障機制實際應(yīng)用中,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜多變,數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐蝗恍院途W(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀況,例如造成數(shù)據(jù)丟失或者傳輸延遲等。所以基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的開發(fā)應(yīng)該結(jié)合實際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,研究出能確保數(shù)據(jù)正確傳輸?shù)谋U蠙C制和編碼策略,尤其需要盡可能減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t時間和保證數(shù)據(jù)可靠傳輸。所以,基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)通信中,利用QoS保證機制是當(dāng)前研究的重要課題之一。當(dāng)前已研究出來幾個解決方案,比如建立數(shù)據(jù)延遲時間的模型,從模型中找出延遲的解決方案;利用多速率編碼器來分析各路中傳輸速率不同的數(shù)據(jù),從而減小數(shù)據(jù)在編碼器中的傳輸時間。
2結(jié)語
關(guān)鍵字:車聯(lián)網(wǎng) IPV6 路由協(xié)議
中圖分類號:TP39 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)09(a)-0012-02
隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)通信的界限也在不斷擴張,1999年提出了物聯(lián)網(wǎng)概念,其主要核心是每一個物件都可以尋址,每個物件都可以控制,每一個物件都可以通信。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能交通領(lǐng)域的一種具體體現(xiàn),同時也是一個物聯(lián)網(wǎng)大有可為的重點領(lǐng)域之一。它的技術(shù)組成一般包括車輛之間的網(wǎng)絡(luò)鏈路、車輛與路邊通信結(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)鏈路、路邊結(jié)點之間的相互網(wǎng)絡(luò)鏈路、以及上述通信節(jié)點的集合等等網(wǎng)絡(luò)要素。
1 車聯(lián)網(wǎng)的特點和研究內(nèi)容
1.1 車聯(lián)網(wǎng)的特點
隨著國內(nèi)車輛和各地公路的智能化的發(fā)展,更多的車輛和公路邊的基礎(chǔ)設(shè)施都開始安裝各種數(shù)據(jù)通信設(shè)備。車聯(lián)網(wǎng)是自組織網(wǎng)絡(luò)的一個新的研究和應(yīng)用領(lǐng)域,已逐漸成為無線網(wǎng)絡(luò)以及智能交通領(lǐng)域熱門的研究課題。車聯(lián)網(wǎng)是一種特殊的自組織移動網(wǎng)絡(luò),除了具備普通物聯(lián)網(wǎng)的特點與問題,也有著自己的特點和問題:
(1)高動態(tài)特性:車聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點以車輛為主,車輛位置變化較快,導(dǎo)致拓撲變化更頻繁、鏈路存活的周期更短。
(2)網(wǎng)絡(luò)管理:由于網(wǎng)絡(luò)管理面較廣,需要適當(dāng)?shù)穆酚伤惴▉斫鉀Q節(jié)點定位和地址自動分配等問題。
(3)噪聲:車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的車輛之間的通信受到的干擾因素很多,其中包括天氣狀況、馬路邊各種構(gòu)造的建筑物、道路情況、車輛移動速度等。
(4)不可靠的網(wǎng)絡(luò)鏈路和間歇的網(wǎng)絡(luò)連接: 由于車輛高速運動原因,AdHoc網(wǎng)絡(luò)中的鏈路連接也是動態(tài)多變的。
1.2 研究內(nèi)容
該論文研究主要內(nèi)容分以下三部分:
(1)介紹車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本架構(gòu)原理,對其基于移動互聯(lián)的工作流程、動態(tài)車輛尋址定位等技術(shù)進行了分析,分析討論該論文的關(guān)健技術(shù)。
(2)探討車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的結(jié)點問題,提出了基于車載終端識別和地圖匹配的簡單交通狀態(tài)判別算法。
(3)討論車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,車聯(lián)網(wǎng)是一種全新的概念,目前還在繼續(xù)研究還探討 ,其具有廣闊的應(yīng)用前景和商業(yè)價值,會為社會的進步做出很大貢獻。
2 車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)健技術(shù)
2.1 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的尋址
IP協(xié)議是當(dāng)今因特網(wǎng)的核心協(xié)議,隨著Internet技術(shù)的飛速發(fā)展,IPv4技術(shù)已日漸成熟,然而IPv4協(xié)議技術(shù)也在隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的多樣化而面臨著許多難以解決的問題:IPv4地址空間即將耗盡、移動性差和配置復(fù)雜等特性。IPv6技術(shù)的提出能很好的解決上述問題。移動IPv6技術(shù)隨著IPv6技術(shù)的不斷研究而得到快速發(fā)展,移動互聯(lián)網(wǎng)已成為未來互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向之一。
由于車聯(lián)網(wǎng)是高速動態(tài)的移動網(wǎng)絡(luò),在研究的過程中必然要用到移動IP協(xié)議技術(shù)。移動IP是一種網(wǎng)絡(luò)層的移動解決方案,具有可擴展性、可靠性和安全性并能使節(jié)點在切換鏈路時仍能保持正在進行中的通信。移動IP提供了一種路由機制,使移動節(jié)點可以一個永久的IP地址連接到任何變化的鏈路上。
2.2 車聯(lián)網(wǎng)中存在的結(jié)點
首先給大家介紹一種系統(tǒng)―網(wǎng)絡(luò)化物理系統(tǒng)(CPS),其在國際上是一種利用計算技術(shù)監(jiān)測和控制物理設(shè)備行為的深入嵌入式系統(tǒng)。CPS目前是當(dāng)今國內(nèi)外研究的一種熱點技術(shù),涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、和單片機等等各種學(xué)科,CPS結(jié)點就是物聯(lián)網(wǎng)中必要的一部分 。根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的具體使用環(huán)境和服務(wù)的需求,需要在車聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中主要通信設(shè)備主要選取有源CPS結(jié)點, 固定通信設(shè)施當(dāng)中的主要設(shè)備采用互聯(lián)網(wǎng)CPS結(jié)點。其中由于有源CPS結(jié)點的計算能力、存儲能力和聯(lián)網(wǎng)能力等方面均優(yōu)于無源CPS結(jié)點。另外,有源CPS結(jié)點能夠更好的支持快速移動性,具備主動感知等各種性能。互聯(lián)網(wǎng)CPS結(jié)點除了具備有源CPS結(jié)點的基本性能外,還有網(wǎng)絡(luò)控制和網(wǎng)絡(luò)管理接入等功能,安全性比較高,穩(wěn)定性強于有源CPS結(jié)點,所以在車聯(lián)網(wǎng)中一般作為固定基礎(chǔ)設(shè)施,例如電子警察、路燈等。
2.3 車聯(lián)網(wǎng)下的交通判別算法
車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所采集到的大量網(wǎng)絡(luò)中的車輛定位數(shù)據(jù),通過車輛終端識別技術(shù)可以對采集到的車輛各種信息進行數(shù)據(jù)的分類統(tǒng)計,并記錄大量車輛的平均速度和速度峰值。通過地圖匹配算法,對道路路網(wǎng)下的各個路段的交通情況分別進行判斷和監(jiān)控。其中地圖匹配技術(shù)與車載終端識別分別保證了數(shù)據(jù)來源的針對性和正確性,是大規(guī)模路網(wǎng)交通狀態(tài)判別實現(xiàn)的基礎(chǔ)。路網(wǎng)中不同區(qū)域所在路段存在的差異決定要使用不同的判別方法對整個路網(wǎng)的交通狀態(tài)進行判別。因此為了得出路網(wǎng)中的車輛速度峰值、車輛平均速度以及路口排隊數(shù)量與當(dāng)前交通狀態(tài)中存在的離散型關(guān)系,利用應(yīng)用最廣泛的解決離散型性問題的分類預(yù)測方法――決策樹學(xué)習(xí)ID3算法,對整個路網(wǎng)的交通狀態(tài)進行判別。
ID3算法是一種貪心算法,用來構(gòu)造決策樹。主要解決的問題是為樹的每個結(jié)點選取要測試的實例屬性,D3算法起源于概念學(xué)習(xí)系統(tǒng)(CLS),以信息熵的下降速度為選取測試屬性的標(biāo)準(zhǔn),即在每個節(jié)點選取還尚未被用來劃分的具有最高信息增益的屬性作為劃分標(biāo)準(zhǔn),然后繼續(xù)這個過程,直到生成的決策樹能完美分類訓(xùn)練樣例。
3 車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用
在國際上,日本的VICS和美國的IVHS等系統(tǒng)通過道路和車輛之間建立有效的網(wǎng)絡(luò)通信,基本已經(jīng)實現(xiàn)了車聯(lián)網(wǎng)。而RFID和Wi-Fi等無線技術(shù)近年來也在交通運輸領(lǐng)域智能化管理中越來越得到了廣泛應(yīng)用。在未來的車聯(lián)網(wǎng)時代,無線通信技術(shù)和傳感技術(shù)是是實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵,并且之間會是一種互補的關(guān)系,比如當(dāng)車輛處在轉(zhuǎn)角等傳感器不能識別的盲區(qū)時,無線通信技術(shù)就會發(fā)揮作用;而當(dāng)無線通信的信號丟失時,傳感器又派上了用場。作為眾多無線應(yīng)用的典型代表,車聯(lián)網(wǎng)時代的到來必將推動更多無線技術(shù)的應(yīng)用和普及,也會再一次看到了移動寬帶需求的迅猛增長。
4 結(jié)語
該文淺要探討了車聯(lián)網(wǎng)的概念、車聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的關(guān)鍵技術(shù)以及車聯(lián)網(wǎng)能夠提供的各項服務(wù)等內(nèi)容,以期能夠為將來車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進一步深入研究提供一些思路。與此同時也應(yīng)該意識到,車聯(lián)網(wǎng)涉及的技術(shù)學(xué)科眾多,車聯(lián)網(wǎng)的普及應(yīng)用還任重道遠,需要相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者們開展更深的研究工作,為車聯(lián)網(wǎng)的美好將來付出更多的努力。
參考文獻
[1] 王建強,吳辰文,李曉軍.車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究[J].微計算機信息,2011,27(4):156-158.
關(guān)鍵詞:西門子S7_PLC 冗余系統(tǒng) 石油化工
一、西門子S7_PLC冗余系統(tǒng)
1.西門子S7_PLC冗余系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展
1969年美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)在早期傳統(tǒng)的生產(chǎn)機械自動化控制裝置的基礎(chǔ)上研制出了世界上第一臺可編程邏輯控制器。伴隨著電子信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,可編程邏輯控制器已突破最初的邏輯控制和順序控制功能,實現(xiàn)了遠程通信控制的功能,從此,出現(xiàn)了可編程控制器(Programmable Controller),簡稱PC,為了區(qū)別于個人電腦PC,簡稱為PLC。
PLC是在計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,其內(nèi)在工作原理與計算機的工作原理有很大的相似之處,但在實際運用中,PLC有其自身的特殊性,表現(xiàn)在其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件組成和軟件結(jié)構(gòu)上,PLC在運行時間上占有明顯的優(yōu)勢。此外,隨著PLC功能的不斷完善,其開發(fā)簡易,操作起來方便安全,性能穩(wěn)定,具有較高的性價比。因此,不斷應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個部門,以進一步提高生產(chǎn)效率,促進工業(yè)的發(fā)展。在一些需要精密計算、要求苛刻的應(yīng)用中,PLC不能獨立完成,需要輔助于其他電子技術(shù)以進一步提高其系統(tǒng)內(nèi)部的可靠性,這就推動了廠家不斷提高自主創(chuàng)新能力,將冗余系統(tǒng)與PLC相結(jié)合,從而出現(xiàn)了西門子S7_PLC冗余系統(tǒng)。
2.西門子S7_PLC冗余系統(tǒng)的特點
2.1自測功能的全面性
西門子S7_PLC冗余系統(tǒng)的自測功能主要表現(xiàn)在CPU模塊、中央控制器之間的鏈接、處理器和存儲器等功能上,其內(nèi)部的子單元在每次啟動時都會自動完整的完成系統(tǒng)內(nèi)部的測試。當(dāng)自測出錯誤時,系統(tǒng)內(nèi)部會自動消除或抑制錯誤對軟件的損害。自測功能并不是一次性完成檢測,而是分成多次進行,從而在一定程度上減輕了CPU運行時的負擔(dān)。
2.2編程的可在線性
西門子S7_PLC冗余系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)一樣可以對編程進行在線修改,不同的是,S7_PLC冗余系統(tǒng)可以將修改后的編程直接下載到已連接的CPU中,從而傳輸?shù)搅硪粋€可用的CPU中。此外,S7_PLC冗余系統(tǒng)可以配置專用的硬件,從而進一步與其他接口連接而在線修改程序,如MPI、Ethernet等接口。
2.3可以修改系統(tǒng)參數(shù)以及添加或刪除硬件程序
西門子S7_PLC冗余系統(tǒng)在運行過程中具有明顯的優(yōu)勢,可以修改系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)以及添加或刪除硬件程序。如中央處理器內(nèi)存組態(tài)、藍色標(biāo)注的中央處理器參數(shù)可以進一步修改;CP、DP從站、模塊化DP從站中的模塊可以添加或刪除,以進一步完善S7_PLC冗余系統(tǒng)。
2.4切換的無擾動性
切換的無擾動性是指中央處理器在較短的切換時間內(nèi)能完好保存信息,無任何信息丟失。但是S7_PLC冗余系統(tǒng)的切換無擾動性存在于其內(nèi)部的兩個控制器保持同樣的用戶程序這樣的條件下,以在運行過程中接受同樣的數(shù)據(jù),最終實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部之間數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的交換。
二、西門子S7_PLC軟冗余系統(tǒng)的應(yīng)用
隨著現(xiàn)代電子計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展,西門子S7_PLC冗余系統(tǒng)逐漸應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個部門,以控制系統(tǒng)高效運行,降低故障帶來的經(jīng)濟損失,提高生產(chǎn)的效益性。在石油化工業(yè)的生產(chǎn)領(lǐng)域,冗余系統(tǒng)已逐步走進其中,通過設(shè)計兩組相互獨立運行的PLC冗余系統(tǒng),保證石油化工業(yè)提煉純度的可靠性和安全性。S7_PLC冗余系統(tǒng)在多數(shù)工業(yè)部門的應(yīng)用中都是采用軟冗余系統(tǒng),以降低生產(chǎn)的成本和運行的復(fù)雜程度。下面簡要分析冗余系統(tǒng)的構(gòu)成以及工作原理。
1.軟冗余系統(tǒng)的構(gòu)成
軟冗余系統(tǒng)是由多個部分簡單構(gòu)成的,主要包括:由總線連接的兩個中央處理器、冗余應(yīng)用程序、兩個DP主系統(tǒng)與帶有冗余DP從接口的ET200M分散I/O系統(tǒng)相連和軟冗余程序包模件等。
2.軟冗余系統(tǒng)的工作原理
軟冗余系統(tǒng)是西門子S7_PLC冗余系統(tǒng)的重要組成部分,主要采用同步方式更新數(shù)據(jù),以通信功能修改數(shù)據(jù),從而在操作系統(tǒng)內(nèi)部進行自動同步。一方面確保了數(shù)據(jù)的可靠性,另一方面減輕了CPU的運行負擔(dān)。這種自動同步方式在一定程度上實現(xiàn)了信息的無中斷丟失,有利于促進工業(yè)部門經(jīng)濟的發(fā)展。
三、西門子S7_PLC冗余系統(tǒng)在石油化工上的應(yīng)用
西門子S7_PLC冗余系統(tǒng)由軟冗余系統(tǒng)和硬冗余系統(tǒng)兩部分組成,目前軟冗余系統(tǒng)以其成本低、程序簡便的優(yōu)點廣泛應(yīng)用于石油化工生產(chǎn)部門,下面通過一個例子簡要分析S7_PLC冗余系統(tǒng)的應(yīng)用。
陜西鼓風(fēng)機廠于1989年設(shè)計重油催化氣壓機組,并于1991年正式投入某煉油廠使用。其中機組的運行、報警連鎖、報警指示等都是由氣壓機內(nèi)部的PLC控制并管理,但是該氣壓機由于使用多年,其有限的壽命使得氣壓機已無法完成本身的功能,出現(xiàn)許多問題,嚴(yán)重影響了廠商的經(jīng)濟效益。通過將西門子S7_PLC冗余系統(tǒng)作為其內(nèi)部控制系統(tǒng),簡化了氣壓機的工作原理,提高了氣壓機的工作效率,從而促進了廠商的經(jīng)濟發(fā)展。
視頻通信實質(zhì)上是多媒體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它通過多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的支持,為不同地域的人們提供了類似與面對面的交流方式,為身處異地的人們提供了一個相互討論問題并可協(xié)同工作的環(huán)境,它集計算機的交互性、通信的分布性,以及電視的真實性為一體,具有明顯的優(yōu)越性。
二、視頻通信的組成
(一)組成
一個視頻通信系統(tǒng)包括節(jié)點機和通信網(wǎng)絡(luò)兩部分。典型的會議節(jié)點機主要由音/視頻獲取設(shè)備、回放設(shè)備、媒體編解碼器、通信接口卡和會議功能模塊構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)部分主要指支持實時多點傳輸?shù)木W(wǎng)關(guān)和信道。完整的視頻會議系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)模型由六大模塊構(gòu)成:(1)人際交互模塊,即視頻會議系統(tǒng)的人機界面。(2)會議文檔部件,包括會議文檔的自動生成、管理和查詢等功能模塊以及與數(shù)據(jù)庫的接口模塊。(3)媒體處理部件,包括音、視頻信息的獲取、編碼、回放等處理模塊。(4)共享空間部件,包括共享空間管理模塊、電子白板及應(yīng)用過程共享功能模塊。(5)會議管理部件,包括會議的發(fā)起、與會人員的管理(加入/退出)、會話建立以及會議結(jié)束等處理模塊。
(二)軟硬件與網(wǎng)絡(luò)條件
要進行網(wǎng)絡(luò)視頻通信,需要一定的軟件和硬件設(shè)備作為支撐。
1.所需硬件環(huán)境。
要使用網(wǎng)絡(luò)視頻會議,除了要有一臺較高性能的多媒體計算機或顯示屏外,還需要配備攝像頭、麥克風(fēng)、音箱或耳機等外部設(shè)備,其中最主要的設(shè)備為攝像頭,它是用來進行視頻獲取的一個重要硬件,攝像頭分為模擬攝像頭和數(shù)字攝像頭兩大類,前者捕獲的為模擬視頻信號,需要將其輸入到視頻捕捉設(shè)備進行數(shù)字化后方可轉(zhuǎn)換到計算機中使用。而數(shù)字攝像頭可以直接捕捉影像,然后通過串、并口或者USB接口傳到計算機里。
2.所需軟件環(huán)境。
(1)操作系統(tǒng)軟件:目前絕大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻會議軟件都支持Windows98/Me/2000/XP/2003系統(tǒng),另外也可有一些視頻會議軟件支持在Linux等非Windows系統(tǒng)中運行。
(2)網(wǎng)絡(luò)視頻軟件:要進行網(wǎng)絡(luò)視頻會議,必須借助于網(wǎng)絡(luò)視頻會議軟件。網(wǎng)絡(luò)視頻會議軟件支持點到多點的視頻會議應(yīng)用,即可以在用戶之間,也可以實現(xiàn)多個用戶進行聯(lián)機視頻會議。
(3)其他軟件:音頻連接模塊、網(wǎng)絡(luò)交換機、多媒體加速軟件、多媒體編碼/解碼軟件等。
3.承載網(wǎng)絡(luò)。
要在網(wǎng)絡(luò)視頻通信系統(tǒng)中使用視頻,用戶必須具有可供視頻流暢傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)鏈路,也就是說用戶必須具有足夠帶寬的局域網(wǎng)環(huán)境和寬帶接入Internet的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
三、視頻通信系統(tǒng)的實現(xiàn)
NetMeeting作為一款免費網(wǎng)絡(luò)電話與協(xié)作辦公工具,它除了支持視頻、音頻的實時交流外,還提供了文檔與應(yīng)用程序共享、電子白板和遠程桌面共享等多種功能,是一款用于網(wǎng)絡(luò)視頻通信的優(yōu)秀軟件,使用它我們可以輕松的進行網(wǎng)上視頻通信。
(一)安裝視頻軟件
首先,檢查需要進行視頻通信的系統(tǒng)中是否安裝了視頻軟件,如果沒有安裝,可以通過填加組件的形式進行安裝。
(二)連接信息設(shè)置
確認NetMeeting已經(jīng)安裝在系統(tǒng)后,單擊“開始”>“程序”>“附件”>“通信”>“NetMeeting”命令,啟動程序。首次運行NetMeeting,軟件會出現(xiàn)一個向?qū)?,要求用戶信息進行簡單的設(shè)置,單擊“下一步”按鈕,輸入個人信息。接下來,向?qū)б笥脩粼O(shè)置網(wǎng)絡(luò)連接方式,可以根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)連接情況選擇ADSL、局域網(wǎng)等。單擊“下一步”按鈕跳過NetMeeting服務(wù)器設(shè)置,此時向?qū)髮τ嬎銠C聲卡和麥克風(fēng)進行測試。單擊“下一步”按鈕完成向?qū)е?,即可進入NetMeeting主界面。
(三)開始視頻通信
1.新建視頻通信。單擊“呼叫”“主持會議”命令新建一個視頻會議,在彈出的“主持會議”對話框中設(shè)置會議名稱(不能使用中文名)和密碼,然后,將“會議工具”中的“共享”、“聊天”、“白板”、“文件傳送”四個復(fù)選框全選上,單擊“確定”按鈕。
2.呼叫主機。建立會議后,與會的計算機即可呼叫主持會議的主機,方法是單擊“呼叫”“新呼叫”命令,或單擊NetMeeting面板中的“呼叫”按鈕,打開發(fā)出“呼叫”的對話框,輸入IP地址,并單擊“呼叫”按鈕即可對主機進行呼叫。
3.接入驗證。此時,被呼叫方的計算機中會出現(xiàn)是否應(yīng)接呼叫的對話框,單擊“接受”按鈕。然后,撥入方計算機即可登錄會議,如果在“主持會議”對話框中設(shè)置了會議密碼,此時還會彈出一個對話框要求用戶提交驗證密碼。
4.進行視頻通信。各個不同地方的參與視頻通信的人員,只需要單擊主界面中的“開始視頻”按鈕,即可發(fā)送視頻流。將發(fā)言請求發(fā)送到中心站的服務(wù)器上,由主會場主持人來確定允許還是否定發(fā)言請求,一旦確定可以發(fā)言,即可實現(xiàn)通話。
(四)其他功能
NetMeeting界面下方有四個按鈕,分別對應(yīng)了“共享”、“聊天”、“白板”和“文件傳送”四項主要功能(這四項功能需要在會議屬性中啟用,否則在非會議中處于不可用狀態(tài)):
1.“共享”功能。通過共享功能可以便于同其他會議參加者在獲得授權(quán)后控制本地主機上的應(yīng)用軟件進行演示與操作。
2.“聊天”功能。單擊“聊天”按鈕,NetMeeting會彈出一個聊天對話框,可以對所有或某一與會者發(fā)送聊天信息。
3.電子白板。系統(tǒng)提供多塊白板,與會人員都可通過白板進行繪制矢量圖,可以進行文字輸入、粘貼圖片等。在主控模式,主持可以禁止其他人使用白板。
4.傳送文件?!皞魉臀募惫δ苡脕碓谂c會者之間傳送與接收文件。使用方法比較簡單,只需單擊“文件傳送”按鈕并選擇需要傳送的文件即可。
四、結(jié)束語
隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和視頻通信技術(shù)的進一步完善,視頻通信技術(shù)將越來越多地被人們利用到工作及生活中,甚至改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鞣绞?。人們根?jù)自身對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量需求的不同,自由選擇傳輸方式及終端設(shè)備,更多的行業(yè)、企業(yè)、個人都將享受到視頻通信所帶來的便利。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:無線傳感網(wǎng)絡(luò) 無線傳輸技術(shù) 802.11 ZigBee 藍牙
中圖分類號:TN923 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2014)02-0023-02
1 論文研究背景及意義
步入21世紀(jì),隨著計算機技術(shù)、自動化技術(shù)、電子技術(shù)、傳感器技術(shù)以及無線通信技術(shù)的快速發(fā)展,嵌入式技術(shù)飛速發(fā)展時期已經(jīng)到來,標(biāo)志著計算機技術(shù)已經(jīng)進入了后PC時代和網(wǎng)絡(luò)時代。無線傳感網(wǎng)絡(luò)(Wiress Sensor Networks)由大量的無線傳感器節(jié)點組成,這些節(jié)點的功能可相同或不同,每個無線傳感器節(jié)點由核心數(shù)據(jù)處理模塊和控制模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、無線通信模塊和電源模塊等組成。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)依靠各種類型的傳感器來完成采集對象信息實時采集,并將采集信息通過無線網(wǎng)絡(luò)進行傳輸,并送到數(shù)據(jù)處理中心進行數(shù)據(jù)處理[1]。
在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,我們有時需要一種短距離通信技術(shù)、硬件軟件復(fù)雜度低、數(shù)據(jù)傳輸速率低、能耗小、成本低的新興無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),來完成傳感器網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù)的傳輸。
2 國內(nèi)外無線傳感技術(shù)研究現(xiàn)狀
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)誕生于20世紀(jì)90年代末,開始于美國軍方用于戰(zhàn)場檢測技術(shù)。作為新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò),當(dāng)前國內(nèi)外都很重視無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究,IEEE協(xié)會,歐美很多著名的大學(xué)都大力進行傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究與應(yīng)用開發(fā)。在中國頒布的我國今后20年重要研究課題的157個技術(shù)課題中有7項是直接關(guān)系到傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。國內(nèi)從事無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的大企業(yè)目前為數(shù)不多,小企業(yè)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的勢頭。北京鼎天軟件有限公司主要從事城市公共安全應(yīng)急指揮系統(tǒng)的建設(shè)。上海電器科學(xué)研究院主要從事智能交通方面的研究。西安華凡科技有限公司,作為無線傳感網(wǎng)絡(luò)解決方案的專業(yè)提供商,為ZigBee技術(shù)在國內(nèi)的推廣做出了不懈的努力。沈陽東軟、北大青鳥、億陽信通等企業(yè)也在無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方面有所涉及。
3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器節(jié)點組成,另外,根據(jù)應(yīng)用需求,還可以加上衛(wèi)星定位系統(tǒng)、移動通信模塊和可充電電源模塊等,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要特征如下[2]。
(1)可組建規(guī)模很大無線通信網(wǎng)絡(luò)。為了采集到精確的數(shù)據(jù)信息,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集區(qū)域一般都要設(shè)置大量的無線傳感器節(jié)點,數(shù)量有時甚至可達成千上萬,甚至多得多。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過大量的傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點采集到大量的信息,有效降低了對單個傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點的數(shù)據(jù)采集精度標(biāo)準(zhǔn);整個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于存在大量的冗余節(jié)點,增強了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的容錯能力;網(wǎng)絡(luò)節(jié)點容量大,覆蓋面積廣,有利于降低信號檢測盲點。(2)網(wǎng)絡(luò)自組織。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點建設(shè)成本低,不需要基站等實施。節(jié)點的位置也不需要預(yù)先設(shè)置,節(jié)點的位置也不可能固定,是可根據(jù)需要可移動的;鄰居節(jié)點之間相互關(guān)系也不能預(yù)先知道,甚至?xí)S機變化。所以要求無線傳感器節(jié)點能夠自動進行網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)配置,能夠進行網(wǎng)絡(luò)自組織,根據(jù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)控制機制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自主形成能夠轉(zhuǎn)發(fā)采集檢測數(shù)據(jù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。(3)網(wǎng)絡(luò)具有動態(tài)性。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不是一個固定的網(wǎng)絡(luò)動態(tài)的網(wǎng)絡(luò),節(jié)點根據(jù)需求可以不固定;如果節(jié)點出現(xiàn)異常故障,傳感器節(jié)點就會自動退出傳感器網(wǎng)絡(luò);也可以接受新的節(jié)點加入到網(wǎng)絡(luò)。所以無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有動態(tài)變化性[3]。(4)多跳無線路由。在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中,傳感器節(jié)點之間的距離大都在幾十到幾百米,一般節(jié)點只和相鄰網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通信。如距離較遠,則要用路由節(jié)點進行轉(zhuǎn)發(fā)[4]。(5)面向應(yīng)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點一般用來用來采集物理外界多種多樣的信息。而不同的應(yīng)用,對環(huán)境而言要采集不同的環(huán)境信息,所以需要有多種多樣的傳感器,如溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)檢測信息是緊密結(jié)合應(yīng)用需求的,因此,傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置有著明確的應(yīng)用目的[5]。(6)以數(shù)據(jù)采集為核心。傳感器節(jié)點是采集數(shù)據(jù)的終端節(jié)點,沒有數(shù)據(jù)的采集,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就失去存在的價值,所以說無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個以數(shù)據(jù)采集為主的網(wǎng)絡(luò)。
4 幾種短距離無線通信技術(shù)應(yīng)用分析
短距離無線通信和長距離無線通信相比,主要特點如下:
(1)通信距離在幾厘米到幾百米;(2)主要應(yīng)用于室內(nèi);(3)無線發(fā)射功率在幾uW到100uW;(4)不需申請無線頻道牌照;(5)高頻操作;(6)使用全向天線和線路板天線;(7)無線發(fā)射器和無線接收器由電池供電。
隨著無線的發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化要求逐漸出現(xiàn)在人們的面前。因此各種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)紛紛被制訂出來。ZigBee、無線局域網(wǎng)(Wi-Fi)、超寬頻(Ultra Wide Band)、近距離無線傳輸(NFC)、藍牙(Bluetooth)和紅外線數(shù)據(jù)通信IrDA等。
4.1 ZigBee技術(shù)
ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),主要應(yīng)用于近距離無線連接。ZigBee是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò),通信范圍從幾十米到幾百米,甚至到幾千米km,還可以進行延伸。ZigBee節(jié)點容量有65000個,每個相鄰Zigbee節(jié)點之間可實現(xiàn)相互數(shù)據(jù)傳輸[6]。ZigBee有自己的標(biāo)準(zhǔn),在很多個無線傳感器之間相互通信,這些無線傳感器只需很小的能量,通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳輸?shù)搅硪粋€傳感器。
ZigBee是以IEEE 802.15.4為基礎(chǔ),即無線個人區(qū)域網(wǎng)(PAN,Personal Area Nerwork),IEEE 802.15.4是IEEE確定的低速無線個域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層(physical layer,PHY)和介質(zhì)訪問層(medium access control layer,MAC)。ZigBee可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915MHz(美國流行)3個頻段上,分別具有最高250Kbit/s、20Kbit/s和40Kbit/s的傳輸速率。
4.2 Wi-Fi(IEEE802.11)
Wireless Fidelity的縮寫Wi-Fi,即無線高保真。與藍牙技術(shù)相似,主要用在辦公室和家庭中使用的近距離無線通訊技術(shù),它為用戶提供了無線的寬帶互聯(lián)網(wǎng)訪問。Wi-Fi可為用戶提供戶電子郵件訪問、Web和流式媒體訪問。Wi-Fi在2.4Ghz頻段工作,所支持的速度最高達54Mbps。另外還有兩種802.11空間的協(xié)議,包括802.11a和802.11b。它們也是公開使用的,但802.11G在世界上最為常用。
Wi-Fi技術(shù)主要有以下優(yōu)勢:
(1)覆蓋范圍廣。藍牙技術(shù)的覆蓋半徑大約只有10米左右,Wi-Fi可達100米。目前最新的Wi-Fi交換機能夠把覆蓋范圍從100米擴大到6.5公里。(2)通信速度塊。Wi-Fi無線數(shù)據(jù)通信質(zhì)量不是很高,有待進一步改進。安全性較差,但數(shù)據(jù)傳輸速度快,可達54Mbps。(3)進入Wi-Fi技術(shù)領(lǐng)域的要求不高。只需要在商場、車站、酒店、機場等人員集中地設(shè)置接入"熱點",就可使熱點覆蓋范圍的移動通信設(shè)備接入因特網(wǎng)。
4.3 超寬帶通信UWB
超寬帶無線技術(shù)UWB(ultra wideband)使用1GHz以上帶寬的無線通信技術(shù)。它的通信速度達幾百Mbit/s。UWB脈沖寬度在1ns以下,因此可達到幾百M~1Gbit/s以上的通信速度。美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)已把3.1G~10.6GHz頻帶向UWB通信開放。IEEE802委員會也把UWB列為PAN基礎(chǔ)技術(shù)進行重點研究。
4.4 近場通信(NFC)
近場通信(Near Field Communication,NFC)作為短距離的高頻無線通信技術(shù)的一種,它可以實現(xiàn)電子設(shè)備之間在在十厘米內(nèi)傳輸信息。它的應(yīng)用對象主要在于各種便攜式手持設(shè)備中。安全性系數(shù)相對較高,NFC技術(shù)電子支付領(lǐng)域有很廣闊的發(fā)展空間[7]。
4.5 藍牙
藍牙技術(shù)起源于1994年,當(dāng)時瑞典愛立信公司的移動通信部研究制定了一個利用無線電射頻技術(shù)對移動電話與周邊部件進行無線互連的技術(shù)規(guī)范草案。1998年2月,愛立信聯(lián)合IBM、英特爾、諾基亞、東芝等共五家計算機及通信公司創(chuàng)建了藍牙特殊利益集團(SIG,Special Interest Group),負責(zé)藍牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂、產(chǎn)品的測試以及協(xié)調(diào)各國藍牙使用頻段的一致性。隨后,微軟、3COM、郎訊、微軟和摩托羅拉等公司相繼加入SIG,共同構(gòu)成了SIG的九個發(fā)起者和領(lǐng)導(dǎo)成員。藍牙(Blue Tooth)主要支持10m內(nèi)短距離通信的無線通信技術(shù),藍牙工作在2.4GHzISM頻段,采用時分雙工傳輸方式,數(shù)據(jù)傳輸速率可達1Mbps??稍谑謾C、無線耳機、PDA、筆記本電腦等設(shè)備之間進行無線數(shù)據(jù)信息交換。
4.6 紅外線數(shù)據(jù)通信IrDA
IrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術(shù),是由紅外線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(Infrared Data Association)制定的一種無線協(xié)議,紅外信號要求視距傳輸,方向性強,對鄰近區(qū)域的類似系統(tǒng)也不會產(chǎn)生干擾,并且竊聽困難。IrDA主要應(yīng)用于在計算機外設(shè)、筆記本電腦、便攜式設(shè)備等領(lǐng)域。盡管IrDA技術(shù)免去了線纜,使用起來仍然有許多不便,實際應(yīng)用中由于紅外線具有很高的背景噪聲,受日光、環(huán)境照明等影響較大,一般要求的發(fā)射功率較高。IrDA設(shè)備的核心部件紅外線LED是一種不耐用的器件,頻繁使用會令其使用壽命大大縮短。但當(dāng)前使用IrDA技術(shù)應(yīng)用場合還很多,成本低廉,數(shù)據(jù)傳輸速度較快,因此,在未來一段時間里還將存在[8]。
5 幾種短距離無線通信技術(shù)比較
通過應(yīng)用分析測試,對上面提到的幾種短距離無線通信技術(shù)進行了比較,見表1所示。
參考文獻
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