有線傳輸技術論文范文

導語：如何才能寫好一篇有線傳輸技術論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

第一，傳輸信息量大，傳輸頻帶寬。在當前的光纖有線電視系統當中，使用的光譜波長1310~1550nm。第二，傳輸損耗非常低。1310nm單模光纖只有0.35dB/km的衰減，而1550nm單模光纖只有0.25dB/km的衰減。第三，光纖是由包層、纖芯、一次涂復和二次被復組成的，分為骨架式、層絞式、疊帶式以及中心束管式。光纖的保護措施能夠將絕大部分外界的破壞抵御掉。第四，在HFC網絡當中，作為有線電視干線網傳輸，不僅可以將饋電環節以及一連串的干線放大器節省，同時，由于其接頭較少，自然故障率就不會太高。第五，雷電干擾性能以及抗電磁干擾性能較好，電力沖擊以及雷擊不會對其產生威脅。第六，光纖不會懼怕銹蝕、高溫，具備核輻射抗性，其壽命較長，一般的使用年限都在20~30年之上。

2有線電視光纖傳輸維護技術

在日常的光纖線路維護中，工作量繁重。想要做好維護工作，就應該將竣工階段和每一次的定期檢查測試環節中收集的資料做好認真保管，尤其是各種設備的說明書以及實驗測試結果對比資料，這是進行光纖維護的最佳依據。在維護光纖線路時，OTDR是主要的測試設備，要確保其時時刻刻都能夠處于良好的工作狀態之下，作為維護技術人員，還應該對測試結果進行熟練地分析，將故障點判斷出來。考慮到光纖線路本身的特點，在維護方面，我們就應該考慮到以下幾個方面的工作：第一，雖然光纖線路發生故障的幾率較低，但是維護人員也不能夠忽視了光纖線路的維護工作。對于光纖線路的維護，主要目的在于控制故障的發生率，最高境界在于在發生故障之前，就能夠排查出隱患位置，及時地消除故障，避免故障對正常傳輸產生影響。所以，日常的維護技術對于光纖線路非常重要。所以，尋線員的合理設置，配合上日常的檢查，才可以消除潛在問題。另外，對于社會大眾，也需要做好光纖線路法律法規等相關知識的宣傳。第二，雖然光纖線路發生故障的幾率較低，但是并不是說故障就可以絕對的避免，所以，光纖搶修問題就是一個無法回避的問題。在光纖維護中，就應該針對搶修，建立出一支作風過硬、經驗豐富的搶修隊伍來應對光纖線路故障問題，只有如此才能夠確保光纖傳輸持續的進行下去。第三，如果信號中斷問題是因為光纖故障所引起的，就應該及時地消除故障。在進行維護的時候，必須將故障點準確地找出來。一旦出現問題，就應該根據故障的特點對于故障是發生在主干網還是在分配網，需要及時地判斷。如果懷疑是光鏈路出現了問題，就需要從光鏈路的兩端使用OTDR進行夾擊測試，這樣可以將故障的范圍大體確定出來，然后根據光纖長度數碼的編號，對故障的范圍進一步落實。比如：在一處縣城中，在農村有線電視二級光網發展中，發現一級光接收點光功率從原本+4dBm降至了-12dBm。對于這一個方向的光纖就可以使用OTDR進行測試，發現了光纖本身的損耗曲線呈現逐漸增大的斜率，猜想可能是因為超高車輛刮到或者是環境溫度引起了光纖出現了微彎的情況。通過OTDR的測試發現，在24km地方接續盒光纖束被抽，導致光纖本身被折成為了小彎，降低了光功率。此外，如果是某一個段落的光纖在接續點出現了反射峰，這樣就可以判斷出接續點的故障，或者是因為光纖的損壞或者進水，就需要將其剪斷進行重新的連接。如果在接續點沒有反射峰，那么就可能是光纖傳輸出現了斷裂。如果是架空光纖，就需要對過路光纖的損毀情況進行嚴格調查；對于地下埋設的光纖，就應該觀察其地面是否出現了破壞或者是被挖的痕跡。根據具體的維護經驗判斷，雖然光纖發生的故障本身具備一定的隱蔽性，但是并非是說明其無法加以判斷，通過科學的方法分析，絕大部分的光纖故障都可以確定出來。不過，在這里強調的是，維修工作不是急于恢復信號就可以完事的，更多的是要注重今后的巡視工作，才是保障的主要措施。

3結束語

篇2

關鍵詞：高校校園網，無線局域網，無線基站AP

 

0引言

隨著現代多媒體技術的發展,以及筆記本電腦、掌上型、膝上型電腦等便攜式終端設備的廣泛使用,學校師生對無線上網需求越來越高，希望利用移動式、便攜式的上網設備實現數據通信、信息資源檢索、遠程教學、移動辦公、移動會議、移動學習等活動,校園無線局域網為之提供了可能。因此,組建校園無線局域網能更有效的促進高校現代化教學。

1高校有線局域網現狀及問題分析

近年來,信息技術的發展日新月異,正以不可抗拒的力量改變著人們的生產方式、生活方式,同時也正在影響并改變著學校的管理模式、教學模式乃至師生的學習方式，校園網(有線局域網)在教學、科研和管理上發揮了巨大的作用。但是,有線網絡也存在一定的局限性:

(1)網絡組建受布線的限制。在校園有線網絡建設、運行和維護的實踐過程中,由于眾多高校的校園網大多是通過光纖、網線連接起來的“有線網”,有線網絡在某些場合要受到布線的限制,例如:已裝修好的住宅、圖書館、校園中具有歷史意義怕受破壞的古跡及年久失修的歷史建筑不適合鉆孔布線,不便施工的報告廳、操場、展覽會館等。

(2)不方便移動辦公。諸如很多學校只在部分區域接入有線網絡,而無法顧及所有區域，有線網絡的接入點比較固定,網中的各節點不可移動，而且接口數量也有限,布線、改線工程量大,線路容易損壞等等。因此,移動設備接入網絡很不方便,移動辦公受到很大限制。免費論文，高校校園網。

(3)難以滿足日益變化發展的校園格局。現階段高校有一個顯著的特點就是建立分校區,校本部與分校區之間的網絡傳輸媒介主要依賴銅纜或光纜構成有線局域網。當要把相離較遠的節點連接起來時,架設專用通信線路的布線施工難度大、費用高、耗時長,因此，對正在迅速擴大的聯網需求形成了嚴重的瓶頸阻塞。

2無線局域網概述

無線局域網是無線通信技術與網絡技術相結合的產物。從專業角度講,無線局域網就是通過無線信道來實現網絡設備之間的通信,并實現通信的移動化、個性化和寬帶化。通俗地講,無線局域網就是在不采用網線的情況下, 提供以太網互聯功能。無線網絡設備特點：

(1)無線網卡:無線局域網中無線網卡是操作系統與無線產品之間的接口,用來創建透明的網絡連接，其作用與有線網卡類似。無線網卡按照其接口類型的不同,主要有三種:PCMCIA無線網卡(適用于筆記本電腦,支持熱插拔)、PCI無線網卡(適用于臺式機)和USB無線網卡(適用于筆記本電腦和臺式機,支持熱插拔)，它們都用于短距離無線網絡設備之間的通信。

(2)無線基站AP(Access Point):無線接入AP 是一個無線子網的基站，它在無線局域網和有線網絡之間接收、緩沖、存儲和傳輸數據,是支持一組無線用戶入網的設備。免費論文，高校校園網。AP作為無線子網中的核心設備是必不可少的,同時也是WLAN 和LAN 之間的橋接設備，WLAN工作站也可漫游(Roaming)在不同的AP之間，無線訪問接入AP通常通過以太網線連接到有線網絡上,并通過天線與無線設備進行通信，其作用半徑取決于天線的方向和增益（若不加外接天線, AP的覆蓋范圍理論上在視野所及之處約230m，但若在半開放性空間,或有間隔的區域,則約20～30m左右，由于微波是直線傳播,所以微波都是小角度穿透幾面墻體, 墻體將減弱信號, 如果墻體為鋼筋混凝土,信號則會更弱。所以在實際情況下，尤其在室外還需要加上外接增益天線,使傳輸距離到達更遠、信號更強）。

(3)無線路由器(Wireless Router):無線路由器是典型的網絡層設備,是兩個局域網之間傳輸數據包的中介系統,負責完成網絡層中繼或第三層中繼任務。近年來,為了提高無線通信的能力和效率,不少無線路由設備整合了交換機和防火墻的功能。

(4)校園無線局域網可提供常規的Web服務、ftp服務、E-mail服務、撥號服務、服務、圖書館電子借閱等多種服務,還可以根據各高校特點,開通國際著名電子期刊瀏覽、移動辦公系統、移動BBS討論系統、移動答疑系統、移動新聞系統、移動教室管理系統、MIS等多種服務。學校應該進一步完善無線局域網軟硬件的建設,以此來進一步推進數字化校園建設。

3校園無線網絡終端配置

3.1無線接入器的配置

網絡的物理連接就是一根網線接入AP作為信息的入口,在無線上網的計算機上安裝好無線網卡,通過AP 和無線網卡之間的無線電信號接受信息,網絡物理連接后就是具體參數的設置,也就是無線網絡終端配置的關鍵。這主要涉及兩個方面:

(1)首先要設置一臺能配置AP參數的計算機,將一根網線一頭接入AP ,而將另一頭接入用于配置AP參數的計算機,同時還要保證這臺計算機的IP地址和需要設置的AP在同一網段,以保證直接通信;

(2)進入Web 配置界面后會看到AP的運行狀態、無線設置、TCP/IP設置、流量統計、軟件升級、保存加載設置和修改密碼等選項,因此只需要對TCP/IP的IP 地址、子網掩碼、默認網關和DHCP客戶端等參數進行設置,這些參數基本和有線網絡的設置一樣。若考慮到網絡安全性,就要在無線設置中選擇安全設置,使用WEP加密模式可以阻止無線網絡所有非經授權的訪問，AP經過這一序列設置后,就可把信號源的網線接入AP。

3.2無線網卡的配置

在安裝無線網卡的計算機或筆記本電腦上安裝好驅動程序后,就會出現和普通網卡一樣的網絡屬性，如果其網絡屬性和有線網絡狀況下不一樣,就可能是驅動程序安裝不正確造成的,就要檢查驅動程序是否正確，無線網卡的配置與當前網絡的參數和AP的DHCP 配置有關,即當AP的DHCP 設為Disabled時,無線網卡的IP地址、子網掩碼、默認網關和DNS都必須作相應設置。如AP設置為192.168.1.1,則無線網卡的IP 地址就為192.168.1.x（x為2-254 之間一個地址,但不能和網絡中已經分配的地址重復),子網掩碼就為255.255.255.0,默認網關就為192.168.1.1,DNS設置就為222.172.200.x(學校的DNS服務器)。

4校園無線局域網的構建

4.1無線校園網構建方法

一是閥值法。通過調整AP的閥值設置,控制AP接入覆蓋范圍,從而在相同覆蓋面積條件下,通過增加AP數量,提高系統容量;

二是頻率復用。學校人群主要由管理人員、教師、科研人員和大量學生構成,以上人群工作和學習主要分布在以下區域:教學樓、圖書館、辦公樓、實驗研究樓、學生宿舍、運動場以及校內各類休閑活動場地(草坪、廣場等)。因此,在同一覆蓋范圍內的多個AP利用802.11g協議規定的13個可用信道中相互干擾最小信道進行設計,客戶端無線網卡根據各AP信號強度,選擇不同信道工作,從而提高系統容量。

4.2室內無線網

室內：指原先沒有安裝有線網絡的教室、會議室、臨時移動辦公室等。

設備的選擇:室內AP(WST-330)、全向天線、吸頂天線。免費論文，高校校園網。在室內部署WLAN的第一步是要確定AP的數量和位置，也就是要將多個AP形成的各自的無線信號覆蓋區域進行交叉覆蓋,各覆蓋區域之間無縫連接。所有AP通過雙絞線與有線骨干網絡相連,形成以有線網絡為基礎,無線覆蓋為延伸的大面積服務區域，所有無線終端通過就近的AP接入網絡,訪問整個網絡資源。免費論文，高校校園網。覆蓋區的間隙會導致在這些區域內無法連通，技術人員可以通過地點調查來確定AP的位置和數量。地點調查可以權衡實際環境（如教室的面積等）和用戶需求,考慮到教學環境對網絡帶寬、網絡速度的要求, 這包括覆蓋頻率、信道使用和吞吐量需求等。多個AP通過線纜連接在有線網絡上,使無線終端能夠訪問網絡的各個部分。免費論文，高校校園網。

通常情況下,一個AP最多可以支持多達80臺計算機的接入,數量為20～30臺時工作站的工作狀態最佳,AP的典型室內覆蓋范圍是30～100m,根據教室和會議廳的大小,可配置1個或多個無線接入器。針對不同區域無線校園網覆蓋方案有所不同:

①教學樓主要為教室,是學生和教師主要活動場所。教室的結構是完整的整體空間,在每個教室根據面積和容納人數設置一個或多個AP,從而使信號覆蓋教室各角落。

②圖書館內多為寬敞、高大空間,適于無線局域網實現網絡的覆蓋,使用設備少,覆蓋率高,可根據室內面積和估計容量布置AP。

③辦公樓、實驗研究樓和宿舍樓通常是在走廊放置若干AP,讓無線信號覆蓋各房間;也可通過室外無線覆蓋法,在樓外架設AP和增益天線,透過窗戶讓網絡覆蓋各宿舍,相對而言通過室外構建網絡成本較低,且可以兼顧宿舍周邊地帶無線上網需要。免費論文，高校校園網。室內拓撲結構如圖1所示：

 

圖1 室內WLAN拓撲結構

4.3室外無線網

室外：指校園操場及其他室外公共場所等。

設備的選擇:高功率無線AP(WST-400)、無線全向天線、無線定向天線。全向天線:在所有水平方位上信號的發射和接收都相等。定向天線:在一個方向上發射和接收大部分的信號。室外考慮因素與教室、會議室不同,在校園區室外配置無線接入點要復雜一些,要把各自成一個局域網而又有一定距離的各棟樓房連接起來。在網絡的每一端接入AP,并在距離遠或信號弱的地方同時外接高增益天線,就可以實現有效距離內兩個網段之間的互連。例如:在圖書館樓頂架設一個全向室外天線和一個室外定向天線。全向天線覆蓋校園各教學樓和操場;在教學樓上架設定向天線,將信號傳遞給理學樓A;理學樓A上也要架設定向天線,將信號傳遞給理學樓B;在理學樓B上架設全向天線可以將無線信號覆蓋草坪, 同時也可以將信號傳遞給理學樓C。其他實驗樓、體教樓依此類推。具體操作時,要根據實際情況(如各棟樓之間的實際距離以及障礙物等)來考慮選擇設備(如設備型號、是否要加用全向、定向天線, 以及增減設備數量等)。在樓房上架設無線網絡設備還需加裝避雷器、防潮箱等輔助設備,以防止無線網絡設備的損壞。

針對校園湖、體育場以及各類休閑區域一般多為室外空曠地帶,可使用室外型AP配合功率放大器和大功率天線,以取得大面積網絡覆蓋。由于目前802.11g無線局域網自身的局限性,建筑的布局和結構基本決定了每個AP的覆蓋范圍。因此,在進行無線網絡規劃時,必須先對每個建筑物進行詳細的信號強度測試,同時根據在AP間無線覆蓋縫隙最小的條件下,盡量擴大AP間距的設計原則定位每個AP的位置。室外網絡拓撲結構如圖2所示：

 

圖2 室外網絡拓撲結構

4.4校園無線局域網安全設計

在安全方面,由于無線局域網中數據是以廣播的形式傳播的,容易被非法用戶截獲,給無線局域網用戶帶來損失。因此,就必須使用無線加密功能,對傳輸的數據進行加密。在無線局域網安全設計上,WLAN 技術提供了與有線網絡等價的標準——專用(WEP)安全體系結構,并提供了128位的加密密鑰。Cisco1100或1240系列無線AP采用了基于IEEE802.11g標準的集中安全體系結構。這種新安全體系結構利用Cisco Secure Access Control Server 2000 EAP型RADIUS(遠程授權撥號接入用戶服務)服務器軟件,提供與網絡登錄集成的集中用戶認證，用戶提供學校授權的用戶名和密碼后,客戶機將通過AP與放置于網絡中心的RADIUS服務器交互確認信息，RADIUS 服務器對客戶機進行認證后,將密鑰發送給AP，借助這種基于標準的集中管理體系結構,無線網絡安全才能夠得到保證,并且可以滿足不同等級信息安全的要求。

5結束語

校園無線局域網具有靈活性、低成本、移動方便、易安裝等特點,隨著無線技術的快速發展，無線局域網在技術上已經日漸成熟,應用日趨廣泛,無線網絡雖然還不能完全脫離有線網絡,但無線網絡已經成功服務于某些高校,以它的高速傳輸能力和靈活性日益發揮重要的作用,但無線局域網也存在數據可靠性、安全性、網絡傳輸距離有限等問題,大學校園應大力進行校園無線局域網技術研究和實用化工作,有效彌補校園有線網絡的不足,應用無線局域網技術最大限度地擴展延伸校園有線網絡。

參考文獻

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論文摘要：水情自動測報系統通信方式的選擇對于水利工程有著非常主要的作用。文章介紹了我國當前經常使用的通信方式，探討了不同流域地區水情自動測報系統通信系統的選擇，并說明了其使用效果。 

 

水情自動測報系統是集通信、遙測和 計算 機等先進技術于一體，用來實現水文數據自動采集、傳輸、處理和預報的 現代 化自動實時數據采集處理系統。我國洪水災害頻繁，給國家和人民生命財產造成了重大損失。自20世紀70年代開始建設的水情自動測報系統，為提高水文預報的精度、增加洪水有效預見期、及時準確地為防汛和水利水電調度提供 科學 的依據，對充分發揮水利水電工程的防洪減災作用，合理開發水資源具有十分重要的意義。 

 

一、常用通信方式 

 

（一）短波通信 

短波是指波長在10～100m，頻率在3～30mhz的無線電波。短波通信包括通過電離層反射的天波傳播模式和沿地面傳播的地波模式2種傳輸模式。其中地波傳播模式中的地波信號隨著傳輸距離增長衰減很快，只適合通信距離短，中間障礙物少的地形。而水情自動測報系統一般位于多山或需要長距離通信的地區，因此一般選擇天波模式。 

采用短波方式的典型系統有甘肅碧口水電廠水情自測報系統和廣西麻石水電廠水情自動測報系統。這2個系統由于流域地形復雜，如果采用超短波則需要建設多級中繼，投資成本加大，維護困難，因此選擇了短波與超短波混合組網方式。碧口水情自動測報系統規模為1:8，其中6個遙測站為短波組網。麻石水電廠水情自動測報系統規模為1:16，其中只有壩上和壩下采用有線方式傳輸信號，其余均為短波方式傳輸信號。 

（二）超短波通信 

超短波是指波長在1～10m，頻率30～300mhz的無線電波。超短波通信方式是在水情自動測報系統中運用最為廣泛的一種通信方式，因為其技術成熟、故障處理簡單、運行成本低，在對系統進行通信方式選擇時備受重視。 

采用超短波方式的典型系統，如新疆伊犁恰甫其海水庫水情自動測報系統，規模為15:2:2，對六角尖中繼的依賴性很大，六角尖站承擔系統內鳳陽山中繼和其他測站的信號轉發功能，如果出現故障，則在中心站將無法收到任何測站數據。因此，在這種情況下，必須考慮采用雙中繼、熱備用或冷備用等方式提高系統的可靠性。 

目前，全國有90%以上的水情自動測報系統采用超短波方式，這種通信方式在流域面積不大、流域地形較好的地區是一種比較有優勢的組網方式。 

（三）有線通信 

目前采用有線通信方式組網的水情自動測報系統，基本上是利用電信部門提供的公用電話網（pstn）。 

采用有線方式的典型的系統如浙江珊溪水利樞紐和三峽水利樞紐水情自動測報系統，珊溪系統組網規模為12：3（12個遙測站、3個中心站），系統中心站與測站之間采用星形結構，可使遙測站單獨出現故障時不會影響其他測站通信。3個中心站之間采用鏈接形式，保證所有中心站內數據的唯一性。三峽水利樞紐水情自動測報共81個遙測站，其中56個遙測站選用pstn作為系統主要通信方式，實現pstn/inmarsat雙信道。平時正常工作采用pstn方式傳輸數據，在pstn無法傳遞數據時，測站自動啟動海事衛星（inmarsat）實現數據傳輸。 

（四）衛星通信 

衛星通信是20世紀90年代后期開始廣泛使用在水情自動測報系統的一種通信方式，頻率范圍在300～300ghz。衛星通信是指利用人造地球衛星作為中繼站轉發或反射無線電波，在2個或多個地面站之間進行的通信。目前運用在水情自動測報系統中的衛星主要inmarsat、vsat衛星系統和我國自行研制的北斗通信衛星。衛星通信最理想的工作頻率在4/6ghz波段附近，該頻段帶寬較大，工作頻率較高，天線尺寸也較小，有利于成熟的微波中繼通信技術。 

1．vsat衛星系統。vsat衛星通信技術是20世紀80年代興起的，我國主要是采用亞洲2號通信衛星收集水情信息。 

在我國使用vsat通信方式的系統并不多，典型系統如廣西柳州市水情測報系統和西藏尼洋河水情測報系統，其中柳州市水情測報系統為混合組網，系統規模為2:10:62（2個中心站、5個衛星中繼站、5個超短波中繼站、32個衛星遙測站、30個超短波遙測站）；西藏尼洋河水情自動測報系統規模為3:9（3個中心站、9個衛星遙測站），中心站采用 計算 機局域網方式聯網。 

2．海事衛星。海事衛星（inmarsat）屬于全球性系統，建設初期主要服務目的是海事遇難救險。隨著inmarsat—c投入使用后，水利部門也開始逐步采用該衛星提供的服務。inmarsat—c系統由4顆工作衛星和7顆備用衛星組成，可靠性非常高。 

目前許多已建的或將建的系統基本上采用inmarsat—c衛星。典型的系統如貴州烏江流域水情自動測報系統和吉林云峰水電廠水情自動測報系統，其中貴州烏江流域水情自動測報系統共有49個衛星遙測站，4個中心站，中心站之間采用vsat衛星組成局域網。云峰水電廠水情自動測報系統規模為1:12（1個中心站、12個遙測站）。 

3．北斗衛星通信。北斗衛星系統是我國自行研制、自主經營專為我國服務的衛星導航系統，由2顆工作衛星和1顆備用衛星組成，屬于區域性系統，2002年1月開始運行。 

利用該衛星的典型系統有陜南水利雨量監測速報系統和重慶江口水情測報系統。其中陜南水利雨量監測速報系統包括67個雨量站、14個中心站，特點是采用并行工作體制，將雨量數據同時發往14個中心站進行處理，減少中間環節，充分利用系統資源。重慶江口水情測報系統由17個雨量站、6個水位站和1個中心站組成。 

（五）移動通信 

1．短信息方式（sms）。短信息業務是gsm系統為用戶提供的一種使用手機或gsm模塊接收和發送文本消息的服務。每條短信息最多包含160字母或70個漢字。 

使用該方式的典型系統如浙江省防汛水情自動測報系統和江西萬安水電廠水情自動測報系統，其中浙江省水利廳在全省建立上百個基于gms短消息的水情遙測站，通過gms 網絡 建成全省統一的防汛水情自動測報系統。江西萬安水電廠在條件合適的位置建立gms短消息遙測站，規模不大，但是具有一定的 參考 價值，因為該系統集超短波、衛星和gms短消息為一體進行混合組網，系統規模較大（1:4:55）。 

2．gprs方式。gprs是gsm系統網絡中以分組技術為基礎的傳輸系統，它能為用戶提供高達160kbit/s的數據速率，目前基于gprs的水情自動測報系統并不多，但是應用前景比較好。 

使用該系統的典型系統有廈門市水文自動測報系統和廣州市三防遙測系統。其中廈門市水文自動測報系統由1個中心站、3個水位雨量站、2個水位站、18個雨量站組成，采用自報和中心站召測2種工作方式。廣州市三防遙測系統控制全廣州7435km范圍內的水文遙測任務，采用gprs方式實時傳輸水情信息。 

 

二、結語 

 

綜上所述，水情自動測報系統可用的通信方式較多，每一種通信方式各有其優缺點，在工程實際運用時，應充分利用各通信方式的優勢，揚長避短。同時，可根據需要設置短波通信作為關鍵水文站點的備用應急通信手段。對于中小型系統，可根據流域特點、地形條件，對上述各種通信方式進行綜合比較后選擇確定。 

 

參考 文獻  

[1]崔玉蘭，郭治清．我國水文自動測報系統建設評價[j]．水文，2002，（1）． 

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結合鐵路基礎設施健康監測的特點，從硬件和軟件兩個方面設計數據采集子系統；首先，分析振動傳感器的選用原則和輸出信號的特點，在此基礎上進行數據采集系統的硬件設計；然后，提出利用軟件進行數據采集的模擬，詳細論述各個模擬模塊的建立過程；最后利用所屬方法建立用于鐵路基礎設施檢測的數據采集子系統，系統的建立為鐵路基礎設施監測理論研究提供了方法，為同類型數據采集系統設計提供參考。

關鍵詞：

鐵路基礎設施；監測；振動傳感器；數據采集

0.引言

進入21世紀以來，我國鐵路建設發展迅猛，取得了良好的經濟與社會效益。隨著鐵路運輸速度的迅速提升，再加上其相對方便舒適的環境和價格上的優勢，勢必能吸引越來越多的人選擇鐵路作為他們旅行的交通工具，然而，伴隨著鐵路運輸的飛速發展給人們帶來的交通上的快捷與方便，車體與鐵軌的振動故障對公共財產及人身安全構成了前所未有的威脅。伴隨著我國鐵路立體跨越式的迅猛發展，輪軌間激擾力與激擾頻率隨著車輛行駛速度的不斷提高，逐漸增大，變寬，結果會造成電機等吊掛設備和車內設備的高頻高幅振動，引起車體設備振動能量的急速加劇。如果超過了鐵路各設備所允許的振動強度范圍，未來的工作性能指標及使用壽命將會受到過大的動態載荷和噪聲的嚴重影響，情況越發嚴重會導致零部件的早期失效。當前大量事實表明，在長期作用的情況下，鐵路振動故障可能會導致貨物破損，軌道破壞，列車脫軌等危險情況。為確保鐵路“安全、經濟、快捷、舒適”的特點和優勢，鐵路建設要不斷發展完善其各項功能，才能在越發激烈的市場競爭中取得優勢，因此，各國都加強了對鐵路振動的檢測及分析，也增加了對其的投入力度。今年我國對鐵路振動檢測領域的人力物力投入有明顯增加，并且研究范圍擴展到眾多方面。以往鐵路振動檢測系統只配備在一些重要單位或者要害部門，而在2000年以后，各個鐵路站段及各個振動檢測站點基本都已經涉及發展應用到。鐵路振動檢測系統的重要性越來越被人們所認可，近些年又不斷完善各項相應的標準和規范。為了保證鐵路的運輸安全、高效舒適的科學發展及以人為本的發展要求，確保鐵路的優勢和特點，如何準確檢測高速鐵路的振動并判斷故障是擺在鐵路工作者面前不容緩的實際問題。

1.數據采集系統設計方案

本論文用于鐵路基礎設施監測的振動傳感器數據采集系統主要由下位機系統和上位機節點兩個大的部分組成。系統設計方案的結構框圖下位機系統里包含了振動傳感器數據采集模塊、IIC實時數據傳輸模塊、微處理器模塊和電源模塊五個單元。振動傳感器把接收到的振動信號數字化，通過IIC數字傳輸方式，將數據發送給微處理器STM32F103ZET6。微處理器作為控制單元，用于接收振動傳感器數據并進行數據處理分析計算，通過RS-232串口通信，運用MAX3232電平轉換芯片及CH340RS-232串口轉USB芯片，實現了XYZ三軸振動數值發送到上位機進行控制顯示。因為目前個人電腦上已很少有串口，所以我們使用RS-232串口轉USB口芯片CH340G，數據可以從USB口進入PC上位機。由于每一個節點的檢測范圍有限，使用多個這樣的節點共同檢測則可以擴大系統的監測范圍，提高系統的整體工作性能。整個鐵路振動檢測系統是由多個下位機節點互相協作共同完成系統功能的。

2.系統硬件設計

2.1系統硬件設計思想

本論文的鐵路振動檢測系統是由振動傳感器數據采集模塊，IIC實時數據傳輸模塊，微處理器模塊以及RS-232有線通信模塊和電源模塊組成。振動傳感器數據采集模塊對鐵路振動的振動數據信號進行實時采集，將采集到的數據數字化，并通過IIC實時數據傳輸方式與單片機處理器通信，接著單片機處理器模塊將采集的數據進行數據處理分析，通過有線通信模塊上傳到上位機進行實時顯示及存儲，為鐵路振動故障的判斷提供合理依據。微處理器中有數據處理分析算法的設計，完成對采集到的實時振動信號進行數據處理分析，判斷當前得到的振動數據是否在鐵路設備所能產生的振動范圍之內并對數據進行干擾點剔除，去直流及多項式趨勢項和平滑處理，計算出與自然坐標系夾角的角度，使整個鐵路振動檢測系統的性能與數據準確性得到大幅度提高，很大程度上降低了系統的錯誤上報率。

2.2系統介紹

系統硬件部分可以分為五個部分：振動傳感器數據采集模塊、IIC實時數據傳輸模塊、微處理器模塊、RS-232有線通信模塊和電源模塊。數據采集模塊：由單片機處理器模塊發出相應的控制指令配置振動傳感器的控制寄存器，內部控制寄存器來決定信號的采集速度、通信方式、數據輸出格式與帶寬，振動傳感器根據內部控制寄存器的值按要求采集振動信號。實時數據傳輸模塊：振動傳感器采集的實時數據通過IIC傳輸方式，將數據發送給處理器，為之后的數據處理分析奠定了基礎。微處理器模塊：主要工作是通過系統軟件控制數據采集模塊完成振動數據信號的采集，并對數據進行處理分析，然后控制RS-232有線通信模塊將處理完成的數據上傳至PC上位機進行顯示及存儲。該模塊是振動傳感器數據采集模塊和RS-232有線通信模塊進行聯系的核心部分。RS-232有線通信模塊：將微處理器模塊處理完畢的數據，通過RS-232串口通信的方式傳遞給上位機，上位機會自動顯示及存儲數據，供振動故障的判斷使用。電源模塊：通過該模塊，將5V外部直流電源轉換成系統所使用的3.3V電源。

結論

本論文設計了一套鐵路振動檢測系統，該系統采用下位機整體檢測模塊PC上位機整體控制數據流向，并對上傳的檢測數據進行顯示保存。從與傳統檢測方法的比較來看，它能夠更加高效、深入、細致的對鐵路振動信號進行檢測、處理分析及顯示存儲，并為鐵路振動故障的判斷提供可靠依據。

作者：魯楠 唐嵐 廖若冰 朱加豪 單位：西華大學汽車與交通學院 西華大學西華學院

參考文獻

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論文摘要:光纖通信不僅可以應用在通信的主干線路中,還可以應用在電力通信控制系統中,進行工業監測、控制,而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。本文探討了光纖通信技術的主要特征及應用。

1.光纖通信技術

光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。在光纖通信系統中,作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多,而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多,所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構造的,它是電氣絕緣體,因而不需要擔心接地回路,光纖之間的串繞非常小;光波在光纖中傳輸,不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽;光纖的芯很細,由多芯組成光纜的直徑也很小,所以用光纜作為傳輸信道,使傳輸系統所占空間小,解決了地下管道擁擠的問題。

光纖通信在技術功能構成上主要分為:(1)信號的發射;(2)信號的合波;(3)信號的傳輸和放大;(4)信號的分離;(5)信號的接收。

2.光纖通信技術的特點

(1)頻帶極寬,通信容量大。光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬,光纖通信系統的于光源的調制特性、調制方式和光纖的色散特性。對于單波長光纖通信系統,由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢。通常采用各種復雜技術來增加傳輸的容量,特別是現在的密集波分復用技術極大地增加了光纖的傳輸容量。目前,單波長光纖通信系統的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps。

(2)損耗低,中繼距離長。目前,商品石英光纖損耗可低于0~20dB/km,這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質的損耗都低;若將來采用非石英系統極低損耗光纖,其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統可以跨越更大的無中繼距離;對于一個長途傳輸線路,由于中繼站數目的減少,系統成本和復雜性可大大降低。

(3)抗電磁干擾能力強。光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料,不易被腐蝕,而且絕緣性好。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力,它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾,也不受人為釋放的電磁干擾,還可用它與高壓輸電線平行架設或與電力導體復合構成復合光纜。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。由于能免除電磁脈沖效應,光纖傳輸系還特別適合于軍事應用。

(4)無串音干擾,保密性好。在電波傳輸的過程中,電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串擾,而容易被竊聽,保密性差。光波在光纖中傳輸,因為光信號被完善地限制在光波導結構中,而任何泄漏的射線都被環繞光纖的不透明包皮所吸收,即使在轉彎處,漏出的光波也十分微弱,即使光纜內光纖總數很多,相鄰信道也不會出現串音干擾,同時在光纜外面,也無法竊聽到光纖中傳輸的信息。

除以上特點之外,還有光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設;光纖的原材料資源豐富,成本低;溫度穩定性好、壽命長。由于光纖通信具有以上的獨特優點,其不僅可以應用在通信的主干線路中,還可以應用在電力通信控制系統中,進行工業監測、控制,而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。

3.光纖通信技術在有線電視網絡中的應用

20世紀90年代以來,我國光通信產業發展極其迅速,特別是廣播電視網、電力通信網、電信干線傳輸網等的急速擴展,促使光纖光纜用量劇增。廣電綜合信息網規模的擴大和系統復雜程度的增加,全網的管理和維護,設備的故障判定和排除就變得越來越困難。可以采用SDH+光纖或ATM+光纖組成寬帶數字傳輸系統。該傳輸網可以采用帶有保護功能的環網傳輸系統,鏈路傳輸系統或者組成各種形式的復合網絡,可以滿足各種綜合信息傳輸。對于電視節目的廣播,采用的寬帶傳輸系統可以將主站到地方站的所需數字,通道設置成廣播方式,同樣的電視節目在各地都可以下載,也可以通過網絡管理平臺控制不同的站下載不同的電視節目。

有線電視網絡在全國各地已基本形成,在有線電視網絡現有的基礎上,比較容易地實現寬帶多媒體傳輸網絡,因此在目前的情況下,不應完全廢除現有的有線電視網,而用少量的投資來完善和改造它,滿足人們的目前需要。很多地區的CATV已經是光纖傳輸,到用戶端也是同軸電纜進入千萬家。但是現在建設的CATV大多是單向傳輸,上行信號不能在現有的有線電視網中傳送。可以通過電信網PSTN中語音通道或數據通道形成上行信號的傳送,也可以通過語音接入系統來完成。將電話接到各用戶,這樣各用戶間即可以打電話,也可以利用廣電自己的綜合信息網中的寬帶傳輸系統構成廣電網中自己的上行信號的傳送,組成了雙向應用的Internet網。

現在光通信網絡的容量雖然已經很大,但還有許多應用能力在閑置,今后隨著社會經濟的不斷發展,作為經濟發展先導的信息需求也必然不斷增長,一定會超過現有網絡能力,推動通信網絡的繼續發展。因此,光纖通信技術在應用需求的推動下,一定不斷會有新的發展。

參考文獻:

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[2]何淑貞,王曉梅.光通信技術的新飛躍[J].網絡電信,2004,(2)

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論文摘要:隨著計算機技術的廣泛普及與計算機遠程信息處理應用的發展,數據通信應運而生,它實現了計算機與計算機之間,計算機與終端之間的傳遞。由于不同業務需求的變化及通信技術的發展使得數據通信經過了不同的發展歷程。

數據通信是以“數據”為業務的通信系統,數據是預先約定好的具有某種含義的數字、字母或符號以及它們的組合。數據通信是20世紀50年代隨著計算機技術和通信技術的迅速發展,以及兩者之間的相互滲透與結合而興起的一種新的通信方式,它是計算機和通信相結合的產物。隨著計算機技術的廣泛普及與計算機遠程信息處理應用的發展,數據通信應運而生,它實現了計算機與計算機之間,計算機與終端之間的傳遞。由于不同業務需求的變化及通信技術的發展使得數據通信經過了不同的發展歷程。

1通信系統傳輸手段

電纜通信:雙絞線、同軸電纜等。市話和長途通信。調制方式:SSB/FDM。基于同軸的PCM時分多路數字基帶傳輸技術。光纖將逐漸取代同軸。

微波中繼通信:比較同軸,易架設、投資小、周期短。模擬電話微波通信主要采用SSB/FM/FDM調制,通信容量6000路/頻道。數字微波采用BPSK、QPSK及QAM調制技術。采用64QAM、256QAM等多電平調制技術提高微波通信容量,可在40M頻道內傳送1920~7680路PCM數字電話。

光纖通信:光纖通信是利用激光在光纖中長距離傳輸的特性進行的,具有通信容量大、通信距離長及抗干擾性強的特點。目前用于本地、長途、干線傳輸,并逐漸發展用戶光纖通信網。目前基于長波激光器和單模光纖,每路光纖通話路數超過萬門,光纖本身的通信纖力非常巨大。幾十年來,光纖通信技術發展迅速,并有各種設備應用,接入設備、光電轉換設備、傳輸設備、交換設備、網絡設備等。光纖通信設備有光電轉換單元和數字信號處理單元兩部分組成。

衛星通信:通信距離遠、傳輸容量大、覆蓋面積大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技術使用模擬調制、頻分多路及頻分多址。數字衛星通信采用數字調制、時分多路及時分多址。

移動通信:GSM、CDMA。數字移動通信關鍵技術:調制技術、糾錯編碼和數字話音編碼。

2數據通信的構成原理

數據終端(DTE)有分組型終端(PT)和非分組型終端(NPT)兩大類。分組型終端有計算機、數字傳真機、智能用戶電報終端(TeLetex)、用戶分組裝拆設備(PAD)、用戶分組交換機、專用電話交換機(PABX)、可視圖文接入設備(VAP)、局域網(LAN)等各種專用終端設備;非分組型終端有個人計算機終端、可視圖文終端、用戶電報終端等各種專用終端。數據電路由傳輸信道和數據電路終端設備(DCE)組成,如果傳輸信道為模擬信道,DCE通常就是調制解調器(MODEM),它的作用是進行模擬信號和數字信號的轉換;如果傳輸信道為數字信道,DCE的作用是實現信號碼型與電平的轉換,以及線路接續控制等。傳輸信道除有模擬和數字的區分外,還有有線信道與無線信道、專用線路與交換網線路之分。交換網線路要通過呼叫過程建立連接,通信結束后再拆除;專線連接由于是固定連接就無需上述的呼叫建立與拆線過程。計算機系統中的通信控制器用于管理與數據終端相連接的所有通信線路。中央處理器用來處理由數據終端設備輸入的數據。

3數據通信的分類

3.1有線數據通信

數字數據網(DDN)。數字數據網由用戶環路、DDN節點、數字信道和網絡控制管理中心組成。DDN是利用光纖或數字微波、衛星等數字信道和數字交叉復用設備組成的數字數據傳輸網。也可以說DDN是把數據通信技術、數字通信技術、光遷通信技術以及數字交叉連接技術結合在一起的數字通信網絡。數字信道應包括用戶到網絡的連接線路,即用戶環路的傳輸也應該是數字的,但實際上也有普通電纜和雙絞線,但傳輸質量不如前。

分組交換網。分組交換網(PSPDN)是以CCITTX.25建議為基礎的,所以又稱為X.25網。它是采用存儲——轉發方式,將用戶送來的報文分成具用一定長度的數據段,并在每個數據段上加上控制信息,構成一個帶有地址的分組組合群體,在網上傳輸。分組交換網最突出的優點是在一條電路上同時可開放多條虛通路,為多個用戶同時使用,網絡具有動態路由選擇功能和先進的誤碼檢錯功能,但網絡性能較差。

幀中繼網。幀中繼網絡通常由幀中繼存取設備、幀中繼交換設備和公共幀中繼服務網3部分組成。幀中繼網是從分組交換技術發展起來的。幀中繼技術是把不同長度的用戶數據組均包封在較大的幀中繼幀內,加上尋址和控制信息后在網上傳輸。

3.2無線數據通信

無線數據通信也稱移動數據通信,它是在有線數據通信的基礎上發展起來的。有線數據通信依賴于有線傳輸,因此只適合于固定終端與計算機或計算機之間的通信。而移動數據通信是通過無線電波的傳播來傳送數據的,因而有可能實現移動狀態下的移動通信。狹義地說,移動數據通信就是計算機間或計算機與人之間的無線通信。它通過與有線數據網互聯,把有線數據網路的應用擴展到移動和便攜用戶。4網絡及其協議

4.1計算機網絡

計算機網絡(ComputerNetwork),就是通過光纜、雙絞電話線或有、無線信道將兩臺以上計算機互聯的集合。通過網絡各用戶可實現網絡資源共享,如文檔、程序、打印機和調制解調器等。計算機網絡按地理位置劃分,可分為網際網、廣域網、城域網、和局域網四種。Internet是世界上最大的網際網;廣域網一般指連接一個國家內各個地區的網絡。廣域網一般分布距離在100-1000公里之間;城域網又稱為都市網,它的覆蓋范圍一般為一個城市,方圓不超過10-100公里;局域網的地理分布則相對較小,如一棟建筑物,或一個單位、一所學校,甚至一個大房間等。

局域網是目前使用最多的計算機網絡,一個單位可使用多個局域網,如財務部門使用局域網來管理財務帳目,勞動人事部門使用局域網來管理人事檔案、各種人才信息等等。

4.2網絡協議

網絡協議是兩臺計算機之間進行網絡對話所使用的語言,網絡協議很多,有面向字符的協議、面向比特的協議,還有面向字節計數的協議,但最常用的是TCP/IP協議。它適用于由許多LAN組成的大型網絡和不需要路由選擇的小型網絡。TCP/IP協議的特點是具有開放體系結構,并且非常容易管理。

TCP/IP實際上是一種標準網絡協議,是有關協議的集合,它包括傳輸控制協議(TransportControlProtocol)和因特網協議(InternetProtocol)。TCP協議用于在應用程序之間傳送數據,IP協議用于在程序與主機之間傳送數據。由于TCP/IP具有跨平臺性,現已成為Internet的標準連接協議。網絡協議分為如下四層:網絡接口層:負責接收和發送物理幀;網絡層:負責相鄰節點之間的通信;傳輸層:負責起點到終端的通信;應用層:提供諸如文件傳輸、電子郵件等應用程序要把數據以TCP/IP協議方式從一臺計算機傳送到另一臺計算機,數據需經過上述四層通信軟件的處理才能在物理網絡中傳輸。

目前的IP協議是由32位二進制數組成的,如202.0.96.133就表示連接到因特網上的計算機使用的IP地址,在整個因特網上IP地址是唯一的。

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論文關鍵詞:無線局域網;校園網;IEEE802.11;AP;子網設計

隨著網絡應用日益豐富，傳統局域網絡已經不能滿足師生對移動網絡的要求，無線局域網作為有線網絡的補充手段，被更多的師生所認同和接受。眾多師生開始在無線局域網中開展各種應用業務，教學、科研、管理、生活正在悄悄地改變。雖然如今無線局域網還不能完全脫離有線網絡，但近年來，隨著無線局域網技術業趨向成熟，無線局域網與有線網絡的無縫連接，無線局域網正在以它的較高傳輸能力和很好的靈活性在高校各項應用中發揮日益重要的作用。

1 無線局域網基礎知識與架構

1.1 無線局域網

無線局域網(Wireless Local Area Network，WLAN)是指以無線信道作為傳輸媒介的計算機局域網絡，是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物，它以無線多址信道作為傳輸媒介，提供傳統有線局域網的功能，能夠使用戶真正實現隨時、隨地、隨意的寬帶網絡接入。

1.2 無線局域網的技術標準

無線局域網是利用射頻技術實現無線通信的局域網絡。該技術產生于20世紀80年代，WLAN主要是作為傳統布線LAN的延展和替代，它能支持較高數據速率(1～300Mbit/s)、采用微蜂窩、微微蜂窩結構的，自主管理的計算機局部網絡。還可以采用無線電或紅外線作為傳輸媒質，采用擴展頻譜技術，移動的終端可通過無線接人點來實現對Internet的訪問。無線局域網有以下常用標準:

1)IEEE802.11b

802.11b(通常又稱Wireless Fidelity，WI-FI)，是現在最普及的無線標準之一。設備工作在2.4GHz的范圍內，帶寬可以達到11Mbps。

2)IEEE802.11a

802.11a標準是一個獲得正式批準的無線以太網標準。它工作在5GHz頻段上，使用正交頻分復用技術，將5GHz分為多個重疊的頻率，在每個子信道上進行窄帶調制和傳輸，以減少信道之間的相互干擾，使帶寬可以達到54Mbps。

3)IEEE802.11g

802.11g是一種混合標準，能向下兼容傳統的802.11b標準。IEEE802.11g的54Mbps高數據吞吐量比802.11b快出5倍，將改善已有的應用性能，使高帶寬數據應用成為可能。802.11品可以在同一個網絡中與802.11b產品結合使用。

4)IEEE802.11n

IEEE802.11n將WLAN的傳輸速率從802.11a和802.11g的54Mbps增加至108Mbps以上，最高速率可達320Mbps。與以往的802.11標準不同，802.11n協議為雙頻工作模式(包含2.4GHz和5GHz兩個工作頻段)。這樣11n保障了以往的802.11a、b、g標準兼容。另外，天線技術及傳輸技術使無線局域網的傳輸距離大大增加，可以達到幾公里(并且能夠保障100Mbps的傳輸速度)。

2 校園無線網絡應用與優勢

無線局域網以其靈活布設、高帶寬和無線接人的優勢，可以突破有線網絡節點限制、實現多人同時上網的問題，大大地增加了校園網絡信息點，方便在校師生獲取信息，進一步提升學校的信息化水平。

2.1 無線局域網的優點

1) 安裝維護方便無線局域網的安裝簡單，無需破墻、掘地、穿線架管，這樣避免對建筑物及周邊環境影響，減少網絡布線工作量，一般只要安裝一個或多個接入點AP設備，就可建成覆蓋整個建筑或地區的局域網絡。一旦發生事故，不必尋找損壞路線，只要檢查信號發送端與接收端的信號是否正常即可。

2) 易于擴展

無線局域網技術有對等模式、中心模式、中繼組網模式等多種配置方式，能夠根據需要靈活選擇。

3) 經濟節約

由于有線網絡缺少靈活性，這就要求網絡規劃者盡可能地考慮未來發展的需要，這就往往導致預設大量利用律較低的信息點。而一旦網絡的發展超出了設計規劃，又要花費較多費用進行網絡改造。而無線局域網可以避免或減少以上情況的發生。

4) 使用靈活在有線網絡中，網絡設備的安放位置受網絡信息點位置的限制。而一旦無線局域網建成后，在無線網的信號覆蓋區域內任何一個位置都可以接入網絡。

5) 傳輸速率高

無線局域網技術能夠提供高速數據帶寬，其中IEEE802.11g能提供的數據傳輸速率現在已經能夠達到54Mbit/s。可以滿足用戶上網的實際需要。

2.2 無線校園網的網絡應用

1)電子網絡課堂教學。可以通過無線網絡進行教學，拓展了知識空間。

2)移動教學。上課不用再聚集于教室，打破了空間的限制，拓展了地域空間。

3)隨時互動輔導。師生不必在課堂上直接對話，拓展了教學空間。

4)科研與教學。校園師生可以隨時、隨地地從網上獲取學術信息，獲取無限的網絡資源。

5)無線多媒體業務。無線活動教室;虛擬現實的學習環境;無線視頻監控;校園語音電話及網上視頻點播。

3 校園無線網絡的規劃與設計

3.1 網絡需求分析

本文所討論的無線校園網的規劃是以江陰職業技術學院為對象，本學院地處江陰市南郊，占地500畝。校園內共有大小建筑27幢，師生員工9000余人，地理環境簡單，考慮滿足以下幾個方面的需求:

1)建設一個滿足教學和工作需要的安全可靠的無線校園網絡;

2)無線與有線的統一:高校網絡一般已經建設了有線網絡，無線網絡建設必須在原有的有線網絡上進行，并實現網絡互聯、認證計費、安全防御等方面與有線網絡進行良好的兼容和互補。這就要求校園有線網絡的架構不需要任何改變，只需用原有的網管、認證、計費系統就可以對無線網絡進行管理和統一認證。

3)所有教學樓及實訓實驗大樓:各層走廊和教室均要求信號覆蓋;所有學生宿舍樓:鑒于各宿舍都有有線接通，盡量覆蓋各宿舍(不做要求);籃球場及足球場:信號要求完全覆蓋;室內體育館:信號要求完全覆蓋;各建筑周圍的草坪和場所:信號要求完全覆蓋;行政樓:要求信號完全覆蓋;學生食堂:要求信號完全覆蓋;教師宿舍樓:要求信號完全覆蓋;要求能提供1000并發用戶能力;

4)各信號輸出點信號強度10-15dbm;將按照2.4G工作頻段2.412～2.462GHz(FCC)分為channel1、channel6、channel11三個完全不干擾頻段設計;要求室內容許最大覆蓋距離為35—100米，室外容許最大距離100—400米。

5)校園無線網絡在支持數據轉發的同時支持數據、語音等多種業務，網絡應該具有其它智能業務擴展的能力，滿足學院的多功能發展需求;

6)現在建設高校無線網絡，除了要考慮對現有IPv4網絡終端的無線接入，還要支持高性能的IPv6的用戶接入，以適應網絡發展趨勢，并保護網絡投資。

3.2 無線校園網的設計

3.2.1 校園無線網絡拓撲結構設計

對于局部無線網絡，主要采用的是以AP或者無線交換機等為中心結點的星型結構，其目的是為了滿足多用戶的需求。而如果建設全局無線校園網，可將網絡劃分為核心層、分布層、接入層進行設計，在整體上一般采用以樹型和星型混合的拓撲結構。

3.2.2 校園無線網絡物理結構設計

本校已經建成了“千兆主干，百兆交換到桌面”，信息點覆蓋教學、辦公、圖書和實驗等大樓主要部分的校園網，在目前的校園網環境下，借助于輕型AP模式架構，可以在現有校園有線網絡的基礎上建立邏輯獨立的無線網絡。

通常模式下所有無線數據及控制流量均交由無線控制器來處理，所以我們采用現有校園網的交換機/路由器組成集中控制管理的“覆蓋式”(Overlay)無線網絡設計，如圖1所示。

修改現有校園網交換機的VLAN參數設置、路由設置，使得AP盡量不與一般有線網絡設備混合在同一個VLAN中，避免有線設備的異常流量阻斷AP和無線控制器之間的通訊;將連接在同一交換機端口下的所有AP放置在一個受保護的VLAN中，設計時統一分配給這些AP靜態IP地址，以便于管理;采用核心交換機搭配無線控制模塊的方式，進一步減小AP和無線控制器的AP-Manager之間端到端環回延遲，保證AP能夠順利連接在現有的校園網接入交換機上。

3.2.3 無線校園網的構建方法

校園無線網絡構建的兩種方法。第一，閥值法。通過調整AP的閥值設置，控制AP接入覆蓋范圍，從而在相同覆蓋面積條件下，通過增加AP數量，提高系統容量。第二種，頻率復用。學校人群主要由管理人員、教師、科研人員和大量學生構成，以上人群工作和學習生活分布在以下區域:圖書館、教學樓、辦公樓、實驗研究樓、學生宿舍、運動場以及各類休閑場地(草坪廣場等)。

因此，在同一覆蓋范圍內的多個AP利用802.11g規定的13個可用信道中相互干擾最小信道1、6、11三個信道進行設計，客戶端無線網卡根據各AP信號強度，選擇不同信道工作，從而提高系統容量。

3.2.4 室內網絡組建

室內的范圍主要包括所有的教室、實驗室、辦公室等，在這些場合中主要需要解決兩大問題，即AP的覆蓋范圍和AP的容量問題。由于AP是通過微波來進行數據傳輸的，室內要考慮的首要問題就是信號覆蓋的問題。由于辦公室、教室、實驗室被各種墻面分割，這對信號的衰減影響很大，因此在室內構建無線局域網時必須對建筑物的信號強度進行詳細測試。在合理地分析各個AP的容量與覆蓋面后，還需考慮信號衰減因素，適當地增加AP個數來減少數據盲區。室內組建簡圖見圖2。

兩個AP的放置要保證AP覆蓋區域無間隙并且AP重疊區域最小。相鄰AP工作在不同頻道，以1、6、11三個頻道實現全方位的覆蓋。根據經驗值，當相鄰AP設定相同頻點時，要求間隔25米以上;當相鄰AP設定相鄰頻點時，要求AP間隔16米以上;當AP設定相隔頻點時，要求間隔12米以上。

對于房間多、用戶數量不多但分布較分散的樓宇，如教學樓等，用戶主要為學生、教師，因此應用肯定會比較頻繁，由于樓長、墻體結構厚、房間多等特點，所以在該環境下覆蓋AP安裝在樓道內，通過內置天線覆蓋樓道兩側房間，微波通過房間的門窗傳輸到室內，實現了比較細膩的覆蓋環境，AP通過有線接入到樓層交換機。

3.2.5 室外無線網絡組建

室外設備的AP使用數量基本也遵循室內的條件，但室外AP的放置和設計又有它自己的特點。由于室外環境的特殊性和不確定性，我們放置的設備必須是在密封盒內的，天線布置應該增加避雷器防止雷擊，不提供本地供電的場所選用遠程供電設備。我們通過室外無線接入點外接增益天線的方式覆蓋室外區域，體現覆蓋范圍最大化的覆蓋原則來保證無線用戶需求。

從整體上對學院室外部分進行規劃，通過室外建設WLAN射頻基站對室外和室內用戶進行無線覆蓋。室外射頻基站由室外型AP、外接天線(全向、扇區)以及配套避雷設備組成。根據復雜的室外建筑結構，外接天線的選擇更加尤為重要。選擇天線型號時應根據現場環境考慮增益、水平波束寬度、垂直波束寬度、極化方式、視覺效果(尺寸、外形、重量)等因素。

學校體育場、足球場、教學樓宇間公共區域等，一般是學校需要實現無線覆蓋的室外公共區域。根據需覆蓋的室外區域的實際情況，可以設計建立多個無線覆蓋基站，采用重疊交叉無線覆蓋的方式，完成區域的無縫無線覆蓋。選用室外型無線路由器，在空曠地方，信號傳輸距可以達到300M~600M左右，視空間大小可以使用多個，或者使用室外無線AP，配合室外大夾角定向天線，成功實現系統設計目標。簡單設計如圖3所示。

4 無線校園網的網絡安全設計

當一個無線局域網組建成功后，用戶最關心的是無線局域網的安全問題。為了保證網絡安全，我們可以從以下幾個方面考慮:

1)用戶接入認證控制:原有線校園網絡已經部署了用戶認證系統，建成后的無線網絡必須完全融合進該認證系統中。

2)基于用戶的訪問策略:不同的用戶可能有不同的上網行為，包括HTTP、FTP、語音等，針對不同的應用，應加以配置不同的行為控制權限，保障不同用戶的網絡互訪的安全性。

3)受保護的無線數據傳輸:無線網絡安全事件往往會發生在數據傳輸階段。因此，建成的無線網絡必須能夠滿足合法的無線用戶與無線接入點數據傳輸的安全性，以及無線接入點與上行網絡之間數據傳輸的安全性。

篇8

關鍵詞：可調諧變頻；可調諧變頻芯片；有線電視網絡寬帶接入；雙向改造；三網融合

ABSTRACT：A novel solution for broadband access over cable is presented in this paper, which based on tunable frequency converter RF chip. This solution comprises of two kinds of device: head-end device and user device, the head-end device supports multiple communication channels operating simultaneously and the user device could tune its working frequency to access one of the available channels freely. This technology could be deployed extensively on the cable TV network for high speed broadband access. Comparing with other existing solutions, it could sufficiently utilize the spectrum advantage of cable network much more, and freely select any applicable channel. If necessary, operator could extend applicable channels or communication bandwidth easily. This paper would describe the idea of tunable frequency-shift communication, the tunable frequency-shift RF component and typical deploying scenario in detail.

Key words：tunable frequency converter；tunable frequency converter RF-IC；broadband access over cable；bidirectional transformation；triple-network convergence

1 引言

光纖同軸混合網（HFC）是我國有線廣播電視網絡的普遍架構，即骨干網采用光纖傳輸，接入分配網采用同軸電纜。隨著光纖通信技術的發展，光纖骨干網已基本可以滿足三網融合以及下一代廣播電視網（NGB）建設的需要，但同軸接入網卻還是純粹的單向廣播網，無法實現雙向寬帶通信，這嚴重阻礙了廣電網絡的發展，因為許多融合性新業務都必須依賴雙向寬帶通信網才能實現。

于是，多種同軸電纜寬帶接入技術紛紛涌現，比如DOCSIS、 HomeplugAV、 HomeplugBPL、基帶EOC、MOCA、降頻WIFI以及HPNA等等，見參考文獻[1][2][3][4]。這些技術方案中用戶端設備通常都工作在一個固定的頻點上，擴展性和靈活性比較差，無法充分利用廣電同軸電纜的頻譜優勢。

基于上述現實，四聯微電子公司提出一種基于可調諧變頻芯片的有線網絡寬帶接入技術方案。利用這種技術方案，局端設備可同時提供一個或多個通信信道；用戶端設備可隨時切換到不同的工作頻率，與局端設備進行通信。該方案比現有的EOC（Ethernet Over Cable）技術方案[5]具備更好的靈活性、抗干擾性，提供更高的傳輸能力，充分體現出同軸電纜的頻譜優勢。本項技術已經獲得國家知識產權總局授權的發明專利[6]。

下面將對本技術方案的可調諧變頻通信方案、可調諧變頻芯片和典型應用三個方面進行詳細介紹。

2 可調諧變頻通信方案

根據國家有線電視頻譜標準[7]以及廣電總局三網融合技術指導文件[8]中的規劃，同軸電纜中5-65MHz和862MHz以上頻段可用于雙向數據通信。我國有線電視網絡目前普遍使用的是750MHz、860MHz或550MHz同軸分配網絡。同時，根據參考文獻[9]的研究，在對當前國內普遍存在的同軸電纜網絡進行部分現場測試后，發現1.2GHz以下頻段都可以用于雙向寬帶數據通信。可見，有線電視同軸電纜中實際蘊藏著大量頻譜資源，完全可以用于雙向數據通信。如能充分利用這段約400MHz的頻譜，將其分為多個頻分復用通信信道，將為有線電視網絡的寬帶接入提供潛力巨大的通信信道。

近年來，市場上涌現出了各種EOC雙向改造方案.，雖然它們各有特色，但是都沒有充分挖掘出同軸電纜的頻譜潛力，信道的擴展性以及工作頻率的靈活性都沒有體現出來。本文介紹的工作頻率可調諧的有線網絡寬帶接入技術方案，將能很好地彌補這一缺憾。

2.1 工作頻率可調諧的有線同軸網絡

可調諧變頻通信系統，包含由多個通信模塊構成的局端設備和許多個工作頻率可自由調諧的用戶端設備，它們分別處于同軸電纜分配網的兩側：局端側和用戶側，不論同軸電纜網拓撲結構是星型還是樹型，都能適用。每個局端模塊既可工作在預先設定的工作頻率，也可根據需要切換到不同的頻率；這樣，由多個通信模塊構成的局端設備就可形成多個雙向通信信道，各個信道工作在不同的頻點，既可自由跳頻，但又互不干涉。用戶端設備分布在同軸電纜的用戶端，數量比較多；每個終端設備的工作頻率都可調諧，可根據需要隨時切換到局端設備提供的多個通信信道中的任意一個，從而構成可調諧的有線網絡雙向通信鏈路。而至于各個用戶終端設備應該接入到當前哪個信道上則由系統管理單元（通常為局端設備中的一個模塊）根據需要來確定，或者由終端設備根據預先設置的調諧策略確定。

由于上述頻率調諧功能是在通信系統的物理層實現的，故在理論上可適用于各種通信協議。

圖1是可調諧有線網絡示意圖。

2.2 可調諧變頻通信技術方案

作為可調諧變頻通信概念的一個特例，本技術方案采用WIFI協議，利用成熟的WIFI產業鏈，將標準的2.4GHz射頻信號變頻到符合同軸電纜特性的頻率后在有線電纜網絡上傳輸，再結合工作頻率可調諧的功能，最終以最便宜的價格、最簡單的方法實現有線電視同軸網絡可調諧變頻通信方案。

WiFi標準屬于美國電氣電子工程師協會（IEEE）頒布的802系列標準之一：802.11。它最早于1997年推出，2年后被802.11b取代，接著又繼續演進到802.11a、c、d、e等等。2003年802.11g獲得批準，它采用正交頻分復用（OFDM）調制方式，工作在2.4GHz ISM（Industrial,Scientific,Medical）免費頻段，物理層速率高達54Mbps，從而得到了市場的青睞并大量部署。隨后，802.11n標準在2009年獲得批準，它采用OFDM調制，利用一個40MHz頻寬的信道在單入單出的工作模式下物理層即可達到150Mbps的速率，對應到MAC層速率為100Mbps左右。

這里，同軸網可調諧變頻通信方案充分利用了成熟的WiFi通信標準、協議和龐大的產業鏈，從而給有線網絡寬帶通信提供一個成熟的、可靠的物理層和MAC層，最重要的是可以選用已經大量出貨的WIFI芯片。圖2是變頻通信示意圖。

本方案正是采用最新的802.11n標準：OFDM調制、40MHz頻寬和時分復用（TDD）半雙工模式，將2.4GHz的射頻信號變換到800~1200MHz信號，從而在有線電視同軸電纜分配網上傳輸，實現高速寬帶數據通信。圖3為可調諧變頻通信設備示意圖。

隨著IEEE802.11系列標準的不斷演進，本方案可隨之持續發展。據參考文獻[10][11]的消息更高速率的802.11ac標準正在制定中，預計將于2012年正式頒布。到那時，本方案將可在80MHz甚至160MHz的頻寬上實現1Gbps左右的物理層傳輸速率。

3 可調諧變頻芯片

雙向寬帶可調諧變頻芯片是本方案中最關鍵的射頻部件。

3.1 可調諧變頻電路

可調諧變頻電路主要由兩個單向電路和一個本振電路組成，一端為固定頻率Ff的中頻端口，用于連接802.11n2.4GHz射頻端口；另一端為可變頻率Ft射頻端口，用于連接有線電視同軸電纜網絡。由于系統采用時分復用（TDD）雙工模式，兩個單向電路可共用同一個本振源（LO），分別輸入兩個混頻器中實現上下行通信鏈路的混頻、變頻；通過調節本振頻率Fo可同時切換上下行通信電路中RF端口的工作頻率。本電路既可采用高本振也可采用低本振，若本振頻率Fo 高于固定頻率Ff，則 Ft = Fo-Ff，反之則 Ft = Ff -Fo。為了獲得良好的帶外抑制，在保證射頻信號線性度的前提下，還可根據需要在中頻端口、射頻端口和混頻后設置相應的帶通濾波器，以實現該端口的較好的帶通特性。

其功能示意圖如圖4所示。

3.2 可調諧射頻芯片

基于本技術方案，四聯微電子公司正在研發實現上述電路的射頻集成電路，以提高性能指標，降低局端設備、終端設備的研發調試難度，預計不久將推向市場，為我國有線網絡寬帶通信建設提供新的選擇。

此芯片高集成度、高線性度，采用成熟的CMOS RF 0.18um工藝。特征如下：

集成PA和LNA，最少器件。

低功耗，支持多種功率管理模式。

RX接收鏈路支持自動增益控制，且具備高動態范圍、良好的線性度和噪聲系數。

TX發射鏈路帶功率檢測，并集成可調增益PA。

集成VCO/PLL頻率綜合器 ，支持小數分頻

集成2個混頻器，LO頻率可步進調節

利用本射頻集成電路芯片，可將2.4GHz頻段的射頻信號變換到710~1200MHz頻段的任意一個通信頻道；它包括射頻信號接收和發射兩個鏈路的雙向頻率變換，這里的射頻信號采用OFDM調制，遵循802.11n標準協議，信道頻寬40MHz。

應用時，此芯片的2.4GHz中頻端口（IF端口）與單通道802.11n SOC（System On Chip）芯片的射頻端口相連，SOC芯片通過SPI控制接口對本集成電路進行配置管理，變頻后的另一側（簡稱RF端口）連接有線網絡同軸電纜。

4 系統應用方案

當前，國內有線電視網絡普遍采用光纖+同軸電纜混合的HFC網絡架構，隨著光纖通信技術的發展，“光進銅退”已成為長期的發展趨勢。國內很多廣電網絡已經計劃或正在將光纖推進到小區、樓棟、甚至樓道。由于入戶布線的復雜性等綜合因素，最后一段同軸電纜必將在相當長一段時間內存在。利用現有同軸網絡解決最后300米、100米、甚至50米的高速寬帶接入問題已成為廣電網絡的普遍共識。

2010年國務院發文，促進三網融合發展。同時，國家廣電總局的NGB計劃，也明確提出廣電網絡要達到30Mbps、甚至100Mbps的入戶數據帶寬。如何以最低的投入，利用同軸電纜網達到、甚至超過上述要求呢？

基于可調諧變頻芯片的有線寬帶接入技術方案可以很好的解決這個問題。它主要由位于光節點處的局端設備和位于用戶端的終端設備組成。根據具體同軸電纜網頻譜使用情況，局端設備可有選擇地靈活開通多個適用的寬帶接入信道，而用戶端設備可根據相應的帶寬、業務需要調整工作頻率接入到合適的通信信道，從而充分利用同軸電纜中可用的頻譜，按需擴展網絡帶寬，終端自由接入相應信道，給運營商和用戶帶來全新的寬帶體驗和業務潛力。

4.1 系統接入帶寬

基于本方案的寬帶接入系統，完全可以滿足NGB建設和未來三網融合的需要。考慮到同軸電纜網的特性和有線電視頻率配置，我們在同軸電纜上710-1200MHz頻段上劃分出12個獨立的信道。遵循單信道802.11n傳輸能力，每個信道頻寬40MHz，物理層速率150Mbps，MAC層 速率可達100Mbps；如果按照隔頻傳輸，則在一根同軸電纜上即可以同時使用6個通信信道，相應速率為：

物理層： 6*150Mbps=900Mbps

鏈路層： 6*100Mbps=600Mbps

而目前國內有線電視網絡光節點處的光接收機通常都是配4路同軸電纜輸出，最少也有2路；覆蓋大約50到200用戶不等。應用本技術方案，一個光節點處的寬帶接入帶寬可達：

物理層：4*900Mbps=3.6Gbps

鏈路層：4*600Mbps=2.4Gbps

如果未來升級到802.11ac，僅用一根同軸電纜鏈路層帶寬即有望達到4*400Mbps=1.6Gbps，可參考文獻[11][12]，則一個普通光節點處局端設備MAC層接入帶寬將高達6.4Gbps。此時，即使與光纖入戶FTTH相比，有線同軸電纜寬帶接入的通信帶寬也毫不遜色！

可見，基于可調諧變頻芯片的有線網絡寬帶接入技術方案完全可滿足NGB和三網融合的要求。隨著光纖到樓（FTTB）的發展，每個光節點下覆蓋用戶數將會減少到50-100戶左右，利用本方案實現戶均100Mbps帶寬將變成現實。

4.2 應用方案

FTTB光纖到樓是本技術方案最典型的應用場景，即采用G/EPON或10G EPON技術將數據通信信號送到樓棟交接箱，光纖由ONU（Optical Network Unit）和光接收機終結在樓棟，并被分別轉換為以太網信號和同軸電纜信號。局端設備透過同軸電纜分配網和用戶端的終端接入設備，比如普通用戶終端MODEM、家庭網關、雙向機頂盒等建立寬帶通信鏈路，實現高速數據通信，如圖5所示。

通常光纖到樓FTTB后的同軸電纜分配網基本都是無源分配網，不需要有線電視放大器。但是，在光纖只到小區的情況下，同軸分配網中很可能存在著放大器，如果只有一級放大器，那可通過無源跨接器跨接輕松解決；如果存在著多級放大器，則需要根據信號狀況，使用中繼設備解決。但隨著光進銅退，這種情況將逐漸減少。

5 結論

針對現有技術存在的缺陷和問題，本文提出了基于可調諧變頻芯片的有線網絡寬帶接入技術方案，并從可調諧變頻通信的方法、可調諧變頻芯片技術、系統應用方案等三個方面重點做了介紹。本方案基于自主研發的可調諧變頻芯片，是擁有完全自主知識產權的專利技術；它結合成熟的802.11產業鏈，是面向NGB、可滿足三網融合需要的高性能有線網絡寬帶接入技術。該方案可以充分發揮廣電同軸網絡的頻譜資源優勢，靈活利用空閑頻譜資源，以最低的成本實現有線網絡高速寬帶接入。隨著可調諧變頻芯片的問世、本技術方案的應用推廣，必將對我國新一代廣電信息網絡建設、三網融合新業態的發展，發揮重要作用。

參考文獻

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[3]王英來；基于Homeplug AV技術的EOC在新疆廣電雙向網改造中的應用；《中國有線電視》2009年第7期。

[4]任伶俐，查瀾；基于EoC的HFC接入網絡雙向改造技術及應用；《信息通信技術》2010年第3期。

[5]唐明光；有線電視網絡雙向改造中的EOC技術；《中國有線電視》2009年第10期。

[6]中華人民共和國國家知識產權局專利公開號：CN101599822A，工作頻率可調諧的有線網絡接入系統及方法。

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[9]劉華平，趙玉萍， 李紅濱；HINOC信道的測量與數據處理方法研究；高性能同軸電纜接入技術研究與實現論文集；2011年3月。

[10]en.省略/wiki/IEEE_802.11ac.

[11]Park, Min-young; IEEE 802.11ac: Dynamic Bandwidth Channel Access; Communications （ICC）, 2011 IEEE International Conference; Jul-2011.

[12]Van Nee, R.; Breaking the Gigabit-per-second barrier with 802.11AC; Wireless Communications, IEEE; Volume: 18, Issue: 2; 2011.

作者簡介

篇9

關鍵詞：無線溫度測量系統溫度計量環境監測應用

在眾多的物理量中，溫度應用是最為常見的，在科學實驗、醫療衛生、培育種苗、工業生產等各行各業中，都有溫度監控的應用，在產品質量、工藝流程的保障等方面，溫度監測起到了極為重要的作用。對比傳統的有線通信而言，如下的優勢是無線通信技術所具備的：首先，以電磁波作為傳輸介質，光纖以及電纜不需要被架設起來，使得傳統運輸中固定的周期長、高成本等問題得以避免；其次，是有線通信構成的單片機多機通信系統，總線上掛接的收發器的數量受接地址編碼，收發器的數量不受限制；第三，成本、功耗都比較低、體積小、電路簡單等優勢。同時在無線通信系統中，其還采用了多字節的方式。在無線遙控系統、工業數據采集系統等方面，極為適用[1]。伴隨著物聯網、電子信息技術的快速發展，出現了許多無線溫度測量系統，它們具備了許多完善的功能，同時使用上也極為便捷。同時在PC機上，它們還能夠進行保存、顯示、統計等操作，甚至還可以實現遠程控制以及警報功能。布線成本由此得以減少，同時有限傳感器存在的一些問題也得以解決。

1 無線射頻溫度測量系統的組成[2]

結合功能來對無線射頻溫度測量系統進行劃分，主要可以劃分為如下兩大部分：首先是無線測控終端，具體包括了如下模塊：溫度采集、處理以及發送模塊，另外部分設備為具備程序運行功能的，如數據的接受、處理模塊、PC機以及串口通訊模塊等。兩大部分的聯系主要結合無線數據通訊來實現，可以實現數據的實時存儲、接收，還可以實現綜合分析、計算。以射頻技術為基礎的此套系統，具備了如下的工作過程：無線數據采集方面，對環境溫度的采集，交由數字溫度傳感器來實現，并向數據處理部分直接傳送；數據處理，數字信號被接收之后，會向對應值轉換。隨后結合特定的協議格式，來打包數據，向無線收發模塊發送緩沖區寫入，在天線的幫助下，經由無線收發模塊來傳輸數據，無線主機方面，接收數據仍然由無線收發模塊來實現，數據由處理模塊處理，再結合串口，向PC機傳輸；此外，無線收發模塊中的數據，數據處理模塊還將對數據進行處理，結合相應的協議格式，來解析數據，結合獲取到的指令值開展相應的處理，進而實現控制采集端的目標。

這一系統具備的功能如下：（1）以移動設備為基礎，可以實現現場的檢測、分析；（2）對檢測信號的傳輸為無線形式，檢測終端可以同時、多個連接；（3）移動設備、探頭等之間的連接形式為無線，檢測人員可以不必身處現場，盡量避免因為自身的呼吸、活動，而影響測試結果，另外對于這部分人員的人身安全也可以得到保證。

2 無線射頻溫度測量系統的特殊應用

國內中國安防提供了SmartNodeWTS01無線溫度傳感器，測溫范圍：-50～+150℃，主要應用于環境監測、溫度采集以及食品、醫藥行業溫度監測等；上海搜博實業有限公司SLWT1-1系列ZIGBEE無線溫度傳感器，測溫范圍：-25～+125℃，實現低成本溫度狀態在線監測方案的實用型無線組網傳感器模塊，可廣泛應用于實時溫度數據采集監測的各種場合。

本文具體進行如下歸納，不論是在房間、醫院，或是在實驗室、倉庫，亦或是運輸進程中，無線測溫儀都可用來對溫濕度進行監控。接下來將具體討論，起在日常監測中，還能夠解決哪些有線傳感器解決不了的問題，比如說下列較為特殊的環境試驗設備。

（1）高壓密封。比如說壓力蒸汽滅菌器，如果檢測工具為有線傳感器，一旦溫度上升，會出現極為嚴重的漏氣問題，導致壓力無法達到目標，在面對滅菌設備時，也無法實現法蘭密封。

（2）真空設備。比如說熱壓真空罐等，因為使用這部分設備時，都必須要對真空進行抽取，而使用有線傳感器時，無法達到真空度要求。

（3）低溫設備、大空間。比如說大養護池等。如果使用的傳感器是有線的，會導致較長的布線，這和普通溫度記錄采集儀的使用環境溫度范圍不符，如果長期處于異常環境中，會導致儀器不工作，另外儀器供電難等問題也時有發生。

（4）環境惡劣，如噪聲、粉塵污染較為嚴重時，普通設備、人員無法長期停留，要想解決這一問題，就必須要運用無線溫度測量儀。

（5）自動化設備，如帶式輸送機，不論是經濟效益，還是生產效率，都必須要以持續的運行為基礎，檢測過程中開展有線傳感器的布線工作并不現實。設備具有較好的密封性，且不存在測試孔，將對有線傳感器產生影響，所以無線傳感器開展測量將是最佳選擇。

3 無線射頻溫度測量系統的優勢與不足

在進行日常溫度校準時，布線是一項極為繁重的工作，如果布線時間較長，將會對穩定的環境產生影響，要想檢測溫度濕度等，在必須要在環境再次穩定后進行，工作效率受到影響，并且檢測進程中，傳感器受到破壞的紀律較高。上述諸多問題，如果能夠采用無線溫度測量儀，必將得以解決。在其他方面，這一設備也存在較為顯著的優勢：如存儲記錄、傳感器的一體化；距離不會對傳輸產生影響；電源方面因為使用了內置電池，所以不會存在限制；儀器設備如果可以由有線溫度測量儀去測量，那么必然也可以應用無線溫度測量儀；和上位機通訊時，具備了如下功能，能夠自動對數據進行采集、處理、判定結果等。

但仍然有一些問題存在：就當前的技術水平來說，其溫度記錄的范圍并不廣。要想具備較高的準確定、同時還要具備穩定的性能，就需要對一些價格昂貴的進口測量系統進行購買。內置電池雖然減少了電源方面的限制，但是生命有限，需要經常更換。紅外輻射等設備不可應用該測量設備，如果設備為微波加熱，同樣也不可應用，因為不易散熱的金屬外殼，會導致爆炸問題的出現。

4 結語

目前，無線溫度測量儀還存在一些不足，比較常見的溫度記錄范圍在-40℃～+135℃，高溫段的技術問題難以解決，需要進一步的研究探索，以便推廣使用。

參考文獻

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[2]李余慶，張華，劉繼忠.基于DS1820的無線溫度采集系統的設計[J].計算機信息，2009（26）：187-189.

[2]JJF1366-2012.溫度數據采集儀校準規范[S].

篇10

[論文摘要]對無線局域網的安全研究進行分析，首先對安全性的問題作出簡介，并在接下來的內容中描述其研究的進展和研究的必要性。最后給對無線局域網的安全缺陷和相應的保障策略進行分析。

一、簡介

無線局域網[1]是在有線網絡上發展起來的，是無線傳輸技術在局域網技術上的運用，而其大部分應用也是有線局域網的體現。由于無線局域網在諸多領域體現出的巨大優勢，因此對無線局域網絡技術的研究成為了廣大學者研究的熱點。無線局域網具有組網靈活、接入簡便和適用范圍廣泛的特點，但由于其基于無線路徑進行傳播，因此傳播方式的開放性特性給無線局域網的安全設計和實現帶來了很大的問題。目前無線局域網的主流標準為IEEE802.11，但其存在設計缺陷，缺少密鑰管理，存在很多安全漏洞。本文針對IEEE802.11的安全性缺陷問題進行分析，并在此基礎上對無線局域網的安全研究做出分析。

二、無線局域網安全研究的發展與研究必要性

無線局域網在帶來巨大應用便利的同時，也存在許多安全上的問題。由于局域網通過開放性的無線傳輸線路傳輸高速數據，很多有線網絡中的安全策略在無線方式下不再適用，在無線發射裝置功率覆蓋的范圍內任何接入用戶均可接收到數據信息，而將發射功率對準某一特定用戶在實際中難以實現。這種開放性的數據傳輸方式在帶來靈便的同時也帶來了安全性方面的新的挑戰[3]。

IEEE標準化組織在802.11標準之后，也已經意識到其固有的安全性缺陷，并針對性的提出了加密協議（如WEP）來實現對數據的加密和完整性保護。通過此協議保證數據的保密性、完整性和提供對無線局域網的接入控制。但隨后的研究表明，WEP協議同樣存在致命性的弱點。為了解決802.11中安全機制存在的嚴重缺陷，IEEE802.11工作組提出了新的安全體系，并開發了新的安全標準IEEE802.11i，其針對WEP機密機制的各種缺陷作了多方面的改進，并定義了RSN（Robust Security Network）的概念，增強了無線局域網的數據加密和認證性能。IEEE802.11i建立了新的認證機制，重新規定了基于802.1x的認證機制，主要包括TKIP（Temporal Key Integri

ty Protoco1），CCMP（Counter CBCMAC Protoco1）和WRAP（Wireless RobustAuthenticated Protoco1）等3種加密機制，同時引入了新的密鑰管理機制，也提供了密鑰緩存、預認證機制來支持用戶的漫游功能，從而大幅度提升了網絡的安全性。

三、無線局域網的安全現狀及安全性缺陷

由于無線局域網采用公共的電磁波作為載體，傳輸信息的覆蓋范圍不好控制，因此對越權存取和竊聽的行為也更不容易防備。具體分析，無線局域網存在如下兩種主要的安全性缺陷[3]：

（一）靜態密鑰的缺陷

靜態分配的WEP密鑰一般保存在適配卡的非易失性存儲器中，因此當適配卡丟失或者被盜用后，非法用戶都可以利用此卡非法訪問網絡。除非用戶及時告知管理員，否則將產生嚴重的安全問題。及時的更新共同使用的密鑰并重新新的密鑰可以避免此問題，但當用戶少時，管理員可以定期更新這個靜態配置的密鑰，而且工作量也不大。但是在用戶數量可觀時，即便可以通過某些方法對所有AP（接入點）上的密鑰一起更新以減輕管理員的配置任務，管理員及時更新這些密鑰的工作量也是難以想像的。

（二）訪問控制機制的安全缺陷

1．封閉網絡訪問控制機制：幾個管理消息中都包括網絡名稱或SSID，并且這些消息被接入點和用戶在網絡中廣播，并不受到任何阻礙。結果是攻擊者可以很容易地嗅探到網絡名稱，獲得共享密鑰，從而連接到“受保護”的網絡上。

2．以太網MAC地址訪問控制表：MAC地址很容易的就會被攻擊者嗅探到，如激活了WEP，MAC地址也必須暴露在外；而且大多數的無線網卡可以用軟件來改變MAC地址。因此，攻擊者可以竊聽到有效的MAC地址，然后進行編程將有效地址寫到無線網卡中，從而偽裝一個有效地址，越過訪問控制。

四、無線局域網安全保障策略

（一）SSID訪問控制

通過對多個無線接人點AP設置不同的SSID，并要求無線工作站出示正確的SSID才能訪問AP，這樣就可以允許不同群組的用戶接人，并對資源訪問的權限進行區別限制。 轉貼于

（二）MAC地址過濾

每個無線客戶端網卡都有唯一的一個物理地址，因此可以通過手工的方式在在AP中設置一組允許訪問的MAC地址列表，實現物理地址過濾。

（三）使用移動管理器

使用移動管理器可以用來增強無線局域網的安全性能，實現接入點的安全特性。移動管理器可以提高無線網絡的清晰度，當網絡出現問題時，它能產生告警信號通知網絡管理員，使其能迅速確定受到攻擊的接入點的位置。而且其降低接入點受到DOS攻擊和竊聽的危險，網絡管理員設置一個網絡行為的門限，這個門限在很大程度上減小了DOS攻擊的影響。通過控制接入點的配置，可以防止入侵者通過改變接入點配置而連接到網絡上。

（四）運用VPN技術

VPN技術的運用可以為無線網絡的安全性能提供保障。VPN技術通過三級安全保障：用戶認證、加密和數據認證來實現無線網絡的安全性保證。用戶認證確保只有已被授權的用戶才能夠進行無線網絡連接、發送和接收數據。加密確保即使攻擊者攔截竊聽到傳輸信號，沒有充足的時間和精力他也不能將這些信息解密。數據認證確保在無線網絡上傳輸的數據的完整性，保證所有業務流都是來自已經得到認證的設備。

五、結論

從本文的分析來看，在無線局域網的未來發展中，安全問題仍將是一個最重要的、迫切需要解決的問題。但這并不能限制無線局域網的迅猛發展。針對無線局域網的安全性研究仍將是一個熱點。我們有理由相信，隨著技術的成熟和無線網絡應用商業化進程的加快，工業界和研究者都將對無線局域網安全投入更多的關注，為用戶提供速率更快、安全性更高、應用更方便的無線局域網技術標準。

參考文獻：

[1]王慕東、宋承志，無線局域網的發展現狀及應用[J].中國現代教育裝備，2002，(12).

[2]陳鶴、曹科，無線局域網技術研究與安全管理[J].現代機械， 2006，(04).

[3]萬泉、冉春玉、祁明龍、陳建軍，無線局域網技術[J].國外建材科技，2002，(03).