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[中圖分類號]C36 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158(2013)06-0103-01
一、無線通訊技術的現狀
就目前社會上無線通訊技術的發展來看,無線通訊技術主要可以分為四種:①移動通訊第三代3G技術,②寬帶固定無線接入技術,③藍牙技術,④寬帶無線技術的新產物-wimax。其他的較為廣泛應用的無線通訊技術還有:WIFI技術、ZIGBEE技術、WIMAX技術、IRDA技術、NFC技術等。
就移動通訊的3G技術來說,3G已經逐漸發展為全球移動網絡了。根據我國相關部門的調查,目前我國已超過86%的運營商提供了3G網絡服務,全球的3G用戶已達到11.6億的戶。
就寬帶固定無線接入技術來說,它在技術和應用上有其自身獨特的優勢。寬帶固定無線接入技術具有寬帶搞、接入方式靈活和建設速度快等優點。但是它還是存在著一些不利因素,其中最主要的就是目前大多數的寬帶固定無線接入技術沒有一個統一的標準。目前4種全球的寬帶固定無線接入技術分別是:MMDS,這是一種工作在低頻段的點對多點的微波通訊技術,可以工作在2.5GHZ、3.5GHZ、5.8GHZ等頻段。LMDS,這是一種微波寬帶技術,它是工作在28GHZ左右頻段。紅外光通訊,這是一種傳輸率高的無線通訊技術,它主要是提供2MB/S-22MB/S的搞數據傳輸工具。衛星寬帶接入技術,它的特點是數據包分發、IP組播、高速互聯網接人且接入穩定,一般在網吧、房地產、社區、教育業、出版社、金融證券等。
就藍牙技術而言,藍牙技術是一種語言通訊和無線數據的全球規范,它以成本低位基礎,可以為移動的或固定的終端設備提供接入服務。
最后一種是UWB技術,也就是超寬帶技術。UWB技術是一種無線載波技術,也就是它采用的不是正弦載波,而是采用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據。UWB技術的優點是發射信號功率譜密度低、低截獲能力、系統復雜度低、定位精度高和對信道衰落不敏感。
二、無線通訊的發展趨勢
1、無線通訊技術的創新
對無線通訊技術的創新我們可以通過以下幾個無線通訊技術的不足之處來進行改進創新。
第一是3G技術。3G技術是目前全球無線通訊技術中運用最多的,3G技術已經覆蓋到電腦和手機等多項通訊設備上。3G技術的優勢在于高效率的模擬仿真功能,它可以對相應的傳輸數據信息進行控制。
第二是WiMax技術。雖然這技術較晚在市場上推廣,但是它能正常使用的階段可以達到用戶的不同使用要求。超遠距離的信號傳輸是WiMax技術的最大優勢,但它的不足之處在于頻率利用率較低、復用性較小。
第三是MMDS技術。這種無線通信技術在目前是比較廣泛的應用的,但是它的缺點就是在正常使用情況下容易受到其他因素的干擾。除此之外,MMDS技術能夠運用的一般都是在200MHz之內的窄帶,這就給MMDS技術的創新提供了機會。
第四是集群技術。集群技術的優勢有:抗信道能力強、頻譜效率高等,集群技術能正確處理好通訊網絡傳輸的數據訊息,滿足了高速率通訊的要求。
2、實現未來無線網絡的融合
根據目前無線通訊技術的發展現狀,未來滿足不同用戶對無線通訊網絡的需求,未來無線通訊網絡的結構將向接互相融合的趨勢發展。目前,移動和無線通訊技術正處于高速發展的時期,其他各種無線通訊技術也在不斷的發展。在多種無線通訊網絡的崛起的趨勢下,促進3G、WLAM、WIMAX等各種無線通訊等各種無線通訊技術有機的融合。但是由于移動網絡寬帶技術不足和無線通訊的寬帶需求相互矛盾,不同技術的優勢和劣勢共存的矛盾,不同地域分布的用戶需求不同的矛盾,所以決定了的各種無線通訊技術需要互相融合。從全局和長遠的角度看,采取無線通訊大融合是共贏的。發揮不同技術的優勢,補給自身技術的不足,綜合布局,達到解決不同地域不同用戶的不同需求,達到強化無線通訊網絡的整體綜合能力。
3、提高無線通訊技術之間的互補
不同的通訊技術有不同的接人速度、不同的適用區域和不同的覆蓋范圍,而且不同的無線通信技術也有不同的優勢。比如3G、UWB和WLAN等都可以實現互補。比如3G適合強漫游的移動和廣域覆蓋的需求,UWB技術則適合實現近距離超高速的傳輸,而WLAN則適合中距離高速數據的數據接入。因此,在發展未來無線網絡通訊技術的時,應推進網絡的一體化進程,選擇多元化建網的接人手段,促進業務多元化和市場細分,實現移動通訊的均衡發展。
三、無線通訊的管理
社會經濟的不斷發展和科學技術的進步帶動了無線通訊技術的飛速發展,無線通訊技術在我們生活中有著日益重要的作用。所以我們對無線通訊的管理也要日益加強,這樣才能保證無線通訊的順利發展。為了實現對無線通訊的管理,我們可以通過以下幾種方式實現:
加強無線通訊網絡各種技術之間的互補性。根據不同技術間的優缺點進行有目的的互補,達到網絡多元化、網絡一體化,實現不同用戶的對通訊技術的不同要求。
轉變無線網絡的結構,實現無線通信網絡的綜合化和多樣化。從而推進新興通訊網絡與傳統網絡的有機結合,提升無線通訊網絡的利用率。
確定現代無線通訊網絡技術的發展方向。在目前信息化社會的發展情況下,寬帶化是啊現代通訊技術發展的重要方向,而且寬帶的應用也會隨著通訊技術的進步得到更充分的應用和發展。為了進一步發展數據交換技術和光纖傳輸技術,我們一定會目前有線網絡寬帶化的基礎上繼續發展無線網絡寬帶化,提高有線網絡和無線網絡的數據傳輸速度,使無線網絡寬帶得到更廣泛的應用。
現階段,為了滿足不同地域不同用戶對通訊網絡業務的需求,通訊技術面臨著新的發展趨勢。同時為了促進通訊網絡技術的發展和成熟,無線通訊網絡技術會逐漸趨向于實現網絡寬帶化、多樣化、互補化和綜合化發展,實現現代網絡的一體化滿足大眾需求。
參考文獻
[1]趙晗,現代無線通信技術的發展現狀及未來發展趨勢[J],企業技術開發,2011(16)
論文摘要:通過Bluetooth和UWB的技術對比及多角度的分析,證實了藍牙+UWB作為下一代高速無線通訊技術的可能。
隨著因特網、多媒體和無線通信技術的發展,人們與信息網絡已經密不可分。當今無線通信在人們的生活中扮演著越來越重要的角色,低功耗、微型化是用戶對當前無線通信產品尤其是便攜產品的強烈追求,作為無線通信技術一個重要分支的短距離無線通信技術正逐漸引起越來越廣泛的觀注。
1短距離無線通信技術簡介
近年來,由于數據通信需求的推動,加上半導體、計算機等相關電子技術領域的快速發展,短距離無線與移動通信技術也經歷了一個快速發展的階段,WLAN技術、藍牙技術、UWB技術,以及紫蜂(ZigBee)技術等取得了令人矚目的成就。短距離無線通信通常指的是100m以內的通信,分為高速短距離無線通信和低速短距離無線通信兩類。高速短距離無線通信最高數據速率>100Mbit/s,通信距離<10m,典型技術有高速UWB、WirelessUSB;低速短距離無線通信的最低數據速率<1Mbit/s,通信距離<100m,典型技術有藍牙、紫蜂和低速UWB。
2藍牙(Bluetooth)技術
“藍牙(Bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通信技術標準,也是目前國際上最新的一種公開的無線通信技術規范。它可以在較小的范圍內,通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網絡互聯,使得近距離內各種通信設備能夠實現無縫資源共享,也可以實現在各種數字設備之間的語音和數據通信。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中,因此特別適用于小型的移動通信設備,使設備去掉了連接電纜的不便,通過無線建立通信。
藍牙技術以低成本的近距離無線連接為基礎,采用高速跳頻(FrequencyHopping)和時分多址(TimeDivisionMulti-access—TDMA)等先進技術,為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接。藍牙技術使得一些便于攜帶的移動通信設備和計算機設備不必借助電纜就能聯網,并且能夠實現無線連接因特網,其實際應用范圍還可以拓展到各種家電產品、消費電子產品和汽車等信息家電,組成一個巨大的無線通信網絡。打印機、PDA、桌上型計算機、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數字設備都可以成為藍牙系統的一部分。目前藍牙的標準是IEEE802.15,工作在2.4GHz頻帶,通道帶寬為lMb/s,異步非對稱連接最高數據速率為723.2kb/s。藍牙速率亦擬進一步增強,新的藍牙標準2.0版支持高達10Mb/s以上速率(4、8及12~20Mb/s),這是適應未來愈來愈多寬帶多媒體業務需求的必然演進趨勢。
作為一個新興技術,藍牙技術的應用還存在許多問題和不足之處,如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無疑問,藍牙技術已成為近年應用最快的無線通信技術,它必將在不久的將來滲透到我們生活的各個方面。
3超寬帶(UWB)技術
超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術起源于20世紀50年代末,此前主要作為軍事技術在雷達等通信設備中使用。隨著無線通信的飛速發展,人們對高速無線通信提出了更高的要求,超寬帶技術又被重新提出,并倍受關注。UWB是指信號帶寬大于500MHz或者是信號帶寬與中心頻率之比大于25%的無線通信方案。與常見的使用連續載波通信方式不同,UWB采用極短的脈沖信號來傳送信息,通常每個脈沖持續的時間只有幾十皮秒到幾納秒的時間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達幾GHz,因此最大數據傳輸速率可以達到幾百分之一。在高速通信的同時,UWB設備的發射功率卻很小,僅僅是現有設備的幾百分之一,對于普通的非UWB接收機來說近似于噪聲,因此從理論上講,UWB可以與現有無線電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數據通信方式,它有望在無線通信領域得到廣泛的應用。UWB的特點如下(1)抗干擾性能強:UWB采用跳時擴頻信號,系統具有較大的處理增益,在發射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中,輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。
(2)傳輸速率高:UWB的數據速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s,有望高于藍牙100倍。
(3)帶寬極寬:UWB使用的帶寬在1GHz以上,高達幾個GHz。超寬帶系統容量大,并且可以和目前的窄帶通信系統同時工作而互不干擾。
(4)消耗電能少:通常情況下,無線通信系統在通信時需要連續發射載波,因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波,只是發出瞬間脈沖電波,也就是直接按0和1發送出去,并且在需要時才發送脈沖電波,所以消耗電能少。
(5)保密性好:UWB保密性表現在兩方面:一方面是采用跳時擴頻,接收機只有已知發送端擴頻碼時才能解出發射數據;另一方面是系統的發射功率譜密度極低,用傳統的接收機無法接收。
(6)發送功率非常小:UWB系統發射功率非常小,通信設備可以用小于1mW的發射功率就能實現通信。低發射功率大大延長了系統電源工作時間。
(7)成本低,適合于便攜型使用:由于UWB技術使用基帶傳輸,無需進行射頻調制和解調,所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉換器及本地振蕩器等復雜元件,系統結構簡化,成本大大降低,同時更容易集成到CMOS電路中。
參考文獻:
論文摘要:通過Bluetooth和UWB的技術對比及多角度的分析,證實了藍牙+UWB作為下一代高速無線通訊技術的可能。
隨著因特網、多媒體和無線通信技術的發展,人們與信息網絡已經密不可分。當今無線通信在人們的生活中扮演著越來越重要的角色,低功耗、微型化是用戶對當前無線通信產品尤其是便攜產品的強烈追求,作為無線通信技術一個重要分支的短距離無線通信技術正逐漸引起越來越廣泛的觀注。
1短距離無線通信技術簡介
近年來,由于數據通信需求的推動,加上半導體、計算機等相關電子技術領域的快速發展,短距離無線與移動通信技術也經歷了一個快速發展的階段,WLAN技術、藍牙技術、UWB技術,以及紫蜂(ZigBee)技術等取得了令人矚目的成就。短距離無線通信通常指的是100m以內的通信,分為高速短距離無線通信和低速短距離無線通信兩類。高速短距離無線通信最高數據速率>100Mbit/s,通信距離
2 藍牙(Bluetooth)技術
“藍牙(Bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通信技術標準,也是目前國際上最新的一種公開的無線通信技術規范。它可以在較小的范圍內,通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網絡互聯,使得近距離內各種通信設備能夠實現無縫資源共享,也可以實現在各種數字設備之間的語音和數據通信。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中,因此特別適用于小型的移動通信設備,使設備去掉了連接電纜的不便,通過無線建立通信。
藍牙技術以低成本的近距離無線連接為基礎,采用高速跳頻(Frequency Hopping)和時分多址(Time Division Multi-access—TDMA)等先進技術,為固定與移動設備通信環境建立一個特別連接。藍牙技術使得一些便于攜帶的移動通信設備和計算機設備不必借助電纜就能聯網,并且能夠實現無線連接因特網,其實際應用范圍還可以拓展到各種家電產品、消費電子產品和汽車等信息家電,組成一個巨大的無線通信網絡。打印機、PDA、桌上型計算機、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數字設備都可以成為藍牙系統的一部分。目前藍牙的標準是IEEE802.15,工作在2.4GHz頻帶,通道帶寬為lMb/s,異步非對稱連接最高數據速率為723.2kb/s。藍牙速率亦擬進一步增強,新的藍牙標準2.0版支持高達10Mb/s以上速率(4、8及12~20Mb/s),這是適應未來愈來愈多寬帶多媒體業務需求的必然演進趨勢。
作為一個新興技術,藍牙技術的應用還存在許多問題和不足之處,如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無疑問,藍牙技術已成為近年應用最快的無線通信技術,它必將在不久的將來滲透到我們生活的各個方面。
3 超寬帶(UWB)技術
超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術起源于20世紀50年代末,此前主要作為軍事技術在雷達等通信設備中使用。隨著無線通信的飛速發展,人們對高速無線通信提出了更高的要求,超寬帶技術又被重新提出,并倍受關注。UWB是指信號帶寬大于500MHz或者是信號帶寬與中心頻率之比大于25%的無線通信方案。與常見的使用連續載波通信方式不同,UWB采用極短的脈沖信號來傳送信息,通常每個脈沖持續的時間只有幾十皮秒到幾納秒的時間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達幾GHz,因此最大數據傳輸速率可以達到幾百分之一。在高速通信的同時,UWB設備的發射功率卻很小,僅僅是現有設備的幾百分之一,對于普通的非UWB接收機來說近似于噪聲,因此從理論上講,UWB可以與現有無線電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數據通信方式,它有望在無線通信領域得到廣泛的應用。UWB的特點如下:
(1)抗干擾性能強:UWB采用跳時擴頻信號,系統具有較大的處理增益,在發射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中,輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。
(2)傳輸速率高:UWB的數據速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s,有望高于藍牙100倍。
(3)帶寬極寬:UWB使用的帶寬在1GHz以上,高達幾個GHz。超寬帶系統容量大,并且可以和目前的窄帶通信系統同時工作而互不干擾。
(4)消耗電能少:通常情況下,無線通信系統在通信時需要連續發射載波,因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波,只是發出瞬間脈沖電波,也就是直接按0和1發送出去,并且在需要時才發送脈沖電波,所以消耗電能少。
(5)保密性好:UWB保密性表現在兩方面:一方面是采用跳時擴頻,接收機只有已知發送端擴頻碼時才能解出發射數據;另一方面是系統的發射功率譜密度極低,用傳統的接收機無法接收。
(6)發送功率非常小:UWB系統發射功率非常小,通信設備可以用小于1mW的發射功率就能實現通信。低發射功率大大延長了系統電源工作時間。
(7)成本低,適合于便攜型使用:由于UWB技術使用基帶傳輸,無需進行射頻調制和解調,所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉換器及本地振蕩器等復雜元件,系統結構簡化,成本大大降低,同時更容易集成到CMOS電路中。
參考文獻
【關鍵詞】無線通訊 遠程監控 應用分析
電子科學技術的飛速發展,使得人們的通訊方式變得越來越便捷。將無線通訊與遠程監管控制技術相融合,可以在人們生產工作中發揮極其重要的作用。尤其是在一些較為惡劣的生產環境中,人很難處于這種環境之下長期的工作。通過遠程的數據監控可以對生產中的設備實施更加精確的實時監控,一旦設備的某一環節在運行的過程中出現了問題,監控系統就會發出相應的預警信號。這樣人們就可以對出現問題的設備,采取相應的修理、調整舉措,以保證生產的正常進行。
1 無線通訊與遠程的數據監控技術的定義
1.1 無線的通訊技術
無線通信是一種以電磁波的信號為主要的傳輸媒介,在空間中實現自由傳輸的信息傳遞方式,無限的通訊技術主要包括衛星以及微波通信這兩種形式。在實際生產的過程中,無線的通訊可以取代大量的人力消耗。另外,相比較于有線通訊而言,無線的通訊技術具有整體施工時間短、成本造價低以及信息傳輸的安全和靈活性較高等特點。無線的通訊技術存在著諸多的優勢,在實際生產應用的過程中的使用范圍在逐漸的擴大。
1.2 遠程的數據監控
遠程的數據監控主要包括監管以及控制這兩大方面,監管主要是利用網絡媒介來獲取相應的信息,而控制則是利用網絡對計算機等相關電子信息設備進行遠距離操控的一種方法。遠程監控技術主要在視頻監控以及計算機相關領域得到廣泛的使用。遠程監控在生產過程中的應用較為簡單、具有強大的操作功能、同時使用的安全等級高,可以很好的滿足生產中的不同管理需要。
2 兩種技術融合以后在實際生產中的應用
2.1 通用分組無線服務技術的應用
通用分組無線服務技術是對全球移動通信系統服務功能上的一種延伸,是一種廣泛的應用于移動通信中的新型信息傳輸技術。通用分組無線服務技術主要是以封包的形式來實現數據信息的傳遞,因此,資料信息的傳輸價格較低是這種技術的一大優勢。通用分組無線服務技術可以實現大容量的數據文件的高速傳輸,在使用的同時省去了很多連接網絡的繁瑣步驟。而在訪問互聯網頁面的時候,僅需幾秒鐘的時間就可以利用通用分組無線服務執行訪問的請求。
與以往的全球移動通信系統不同的是,通用分組無線服務技術對于信息通訊的方式上做出了一定的優化,使得互聯網的連接更加的快速、便捷。這一無線通訊技術,在工業、煤礦及石油生產等工作危險系數較高的領域得到了廣泛的應用。由于這些領域需要對生產信息開展實時的監管,而通用分組無線服務技術的引入可以使遠程監管效果大大的提升。另外,在使用通用分組無線服務技術的時候使用者需要獲得網絡之間互連的協議的地址,才能連接到互聯網絡。因此,在與生產相關的內部網絡中可以設置固定的網絡之間互連的協議的地址,便于使用者接入互聯網。在通用分組無線服務技術網絡布線的時候,需要給中心服務器介入APN的專線,才能確保通用分組無線服務網絡的正常使用。對于一些煤炭生產人員來說,人員在平時工作中的流動性較大,這給通用分組無線服務網點數據的轉換帶來了一定的難度。可以根據礦田的實際情況,來建立互聯網的路由協議系統,以確保煤礦的安全運行。
2.2 數據傳輸單元模塊的具體應用
數據傳輸單元可以利用無線的通訊網絡來實現網絡之間互連的協議數據與串口數據間的轉換,并進行傳輸的一種無線的中斷設備。電源模塊、中央處理器控制模塊以及無線通訊模塊這三部分是構成數據傳輸單元硬件的主要模塊。數據傳輸單元在建設過程中的花費較低,網絡組建所消耗的時間較短??梢詷O大的增加互聯網的覆蓋使用范圍,更加適合使用于需要大面積監控及管理的工作。目前數據傳輸單元被廣泛的應用于地質勘探以及水利、氣象領域的監測上。
要想利用數據傳輸單元模塊實現遠端設備數據的無線傳輸功能,建立相對完備的數據傳輸系統是關鍵,主要是做好前端以及后臺的相關配合工作。前端部分首先要把數據傳輸單元與使用者的設備相連接,在開始運行以后再連接通用分組無線服務網絡,隨后再與后臺的套接字進行連接。在這樣一套數據傳輸系統建立以后,就可以實現信息數據的雙向傳輸功能了。數據傳輸單元在遠程監控過程中的穩定性問題,一直是被廣泛關注的,這與數據傳輸單元的選擇有很大的關系。因此,在選用數據傳輸單元時,結合實際的工作環境對數據傳輸單元的運行穩定性進行檢測是十分有必要的。不但可以保證后期數據傳輸單元模塊運行的穩定性,還可以提升遠程監控的實際使用效果,確保開展大面積遠程監控的質量。
3 結論
在實際生產的過程中,應該結合具體的生產環境以及遠程監控的需要,對無線通訊設備進行位置以及布線方面的規劃。同時根據不同行業的工作特點,對遠程的數據監督管控系統的軟件及硬件設施進行強化及調試。通過不斷的完善相關電子監管設備,來提高平時生產過程的安全性,在保證生產人員安全的前提之下,利用電子信息技術有效的提高生產效率。
參考文獻
[1]李秀忠,鐘造勝.基于遠程無線監控的太陽能和熱泵集中供熱水系統設計[J].節能,2015(04):62-66+3.
關鍵詞:ZigBee;無線傳輸;系統
1系統結構設計
1.1整體設計方案
無線數據傳輸系統通過傳感器將捕捉的現場信號轉換為電信號,經模/數轉換器、ADC采樣、量化、編碼后成為數字信號,存入數據存儲器,或送給微處理器,或通過無線方式將數據發送給接收端進行處理。該系統采用基于802.15.4規范的ZigBee技術,其工作頻率是2.405~2.480GHz,采用直接序列擴頻的通信技術,數據傳輸速率為250Kbit/s.系統主要包括ZigBee節點和ZigBee基站節點,整體系統結構如圖1所示,其中ZigBee基站節點主要用于組合從各傳感器節點得到的數據以及負責與外界的通信,該節點基于嵌入式系統。
系統由多個自給供電的ZigBee節點組成,每個ZigBee節點都可以進行周圍環境數據的采集、簡單計算以及與其他節點及外界進行通信。ZigBee網絡這種多節點特性使得眾多的傳感器可以通過協同工作進行高質量的傳感,組成一個容錯性較好的采集系統。
系統采用部分網狀(PartialMesh)拓撲結構。在部分網狀里,不是所有的節點都和別的節點相連。采用部分網狀結構的主要好處是每個節點的范圍都被成倍地擴大了。而大部分短距離無線技術都有1個典型的最大范圍:10m或更短,但是部分網狀結構沒有最大通信距離的限制,因為它所有的節點都被用作中繼器或路由器。在圖1中,節點A通過以下路徑傳送信號到ZigBee基站節點:A-B-ZigBee基站節點,另一替代路徑為:A-D-C-ZigBee基站節點,也還有其他幾種冗余的路徑。
而要傳輸的數據被放在1個數據包里,數據包從一個節點跳躍到另一個節點,直到到達ZigBee基站節點。然后,數據由ZigBee基站節點匯總并發送到PC機、服務器、局域網或網絡終端進一步傳送。如果由于信號通道阻塞、壞節點或多重路徑衰減,一條路徑失敗了,信號還可找到一條或多條替代路徑。如果一個節點的電池沒電了,它會從網絡中退出來,其他節點卻能經由可供選擇的跳躍來轉接數據。
2系統軟件設計
2.1 ZigBee節點的軟件設計
(1)IEEE802.15.4部分。由RF芯片CC2420提供物理層和MAC層功能。
(2)上層協議。使用成熟的協議棧(可靠性和兼容性),如Z-Stack.
(3)用戶程序。根據ZigBee規范的規定,應用各廠商提供的API函數來實現ZigBee的全部功能,進行組網開發。
(4)TinyOS系統設計。
2.2 ZigBee協議棧設計實現
系統采用Microchip的開源ZigBee協議棧,該協議棧是ZigBee的精簡協議棧,實現了大部分功能。
IEEE802.15.4―2003標準定義了下面的2個層:物理層(PHY層)和媒介層(MAC層)。ZigBee聯盟在此基礎上建立了網絡層(NWK層)以及應用層(APL層)的框架。APL層又包括應用支持子層(APS),ZigBee的設備對象(ZDO)以及制造商定義的應用對象。Microchip協議棧根據ZigBee規范的定義將其邏輯分為多個層。實現每個層的代碼位于一個獨立的源文件中,而服務和應用程序接口(API)則在頭文件中定義。每個層為緊接著的上一層定義一組容易理解的函數。要實現抽象性和模塊性,頂層總是通過定義完善的API和緊接著的下一層進行交互。特定層的C頭文件(如zAPS.h)定義該層所支持的所有API.而用戶應用程序總是與應用編程支持層和應用層交互。由每層提供的很多API都是簡單的C語言宏,調用下一層中的函數。
2.3 ZigBee路由算法AODV
本系統結構為部分網狀拓撲接口,采用AODV進行路由算法。所謂AODV指的是一種在距離矢量基礎上的按需路由算法,對需要的路由進行保持,對于通信過程中沒有達到目的的路由不需要節點維持。與源節點路由不同,節點只需要對嚇一跳記住,不用記住整個路由。所以,該算法能夠實現網絡中各移動節點自啟動的、動態的逐跳路由。如果鏈路斷開,受到影響的節點會收到AODV的通知,系統可確認這些節點無效。對于AODV而言,其對移動節點響應鏈路的破損是允許的,并且對網絡拓撲可及時進行更新。
2.4 ZigBee基站節點及上位機軟件設計
基站節點軟件設計相對比較簡單,主要包含嵌入式系統TinyOS設計、硬件驅動設計及協議棧設計,其中協議軟件開發工具采用Z-StsckZigBee協議。作為控制中的核心設備,上位計算機必須要能夠實現數據處理、網絡喚醒及理由維護等功能,所以在進行上位機系統設計中,微軟的VisualBasic、DelPhi及C++Builder都可以作為系統開發的工具來應用。本系統中,采用DelPhi作為上位機軟件設計的開發工具。
總結:
ZigBee是一個針對傳感器網絡、建筑自動化等應用的短距離無線技術規范.ZigBee是近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術,主要適用于自動控制和遠程控制領域,是為滿足小型、廉價設備的無線聯網和控制而制定的.它按高度省電要求設計,因此低功耗和較低數據傳輸率意味著不會和Wi-Fi等其它無線技術競爭,而是作為傳感路網絡等應用的性價比較高的方案。
參考文獻:
【關鍵詞】無線通訊技術工業自動化應用發展
中圖分類號:F626.3 文獻標識碼: A 文章編號:
一、無線通訊技術在工業自動化領域中的應用
目前,在工業自動化領域中無線通訊技術協議主要有:對于可用于現場設備層的無線短程網,采用的主流協議是IEEE 802.15.4 (ZigBee);對于大數據容量的短程無線通信,則是IEEE 802.15.3;而對于適應較大傳輸覆蓋面和較大信息傳輸量的無線局域網,采用的是IEEE 802.11系列。其中應用較廣的是無線短程網和無線局域網。
1、無線短程網(傳感器網絡Sensor Networks)
現場設備層無線通信迅速進入工控領域,其中一個突破口就是現場總線和無線通信技術的結合。以Zigbee 網絡為例,其特點是:
(1)功耗低。由于工作周期較短、收發信息功耗較低且采用休眠模式;
(2)數據傳輸可靠性高。采用了碰撞避免機制,同時為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙,避免了發送數據時的競爭和沖突;
(3 )網絡容量大。一個Zigbee 網絡可以容納最多65536個從設備和一個主設備,一個區域內可以同時存在最多100個Zigbee 網絡;
(4 )時延小。針對時延敏感的應用做了優化,通信時延和休眠狀態激活的時延都非常短。設備搜索時延典型值為30ms,休眠激活時延典型值為15ms,活動設備信道接入時延為15ms;
(5 )兼容性。與現有的控制網絡標準無縫集成,通過網絡協調器自動建立網絡,采用CSMA-CA方式進行信道存取,為了可靠傳遞,提供全握手協議;
( 6 ) 安全性。Zigbee 提供了數據完整性檢查和鑒權功能,加密算法采用AES-128,同時各個應用可以靈活確定其安全屬性;
(7)實現成本低。模塊的初始成本較低。典型的產品和應用為:2004年Honeywell推出的基于ZigBee 無線傳輸協議的無線變送器XYR 5000 系列;OMRON的無線鏈接DeviceNet現場總線主站WD30-ME和從站WD30-SE;德國schild knecht 公司推出的無線Profibus-DP產品DE 3000 系列;ABB在瑞典的Boliden加工廠利用Ember的無線技術進行的無線通信評估試驗。
2、無線局域網(Wireless LAN )
自從1977年第一個民用網系統ARCnet投入運行以來,有線局域網以其廣泛的適用性和技術價格方面的優勢,獲得了成功并得到了迅速發展。然而,在工業現場,一些工業環境禁止、限制使用電纜或很難使用電纜,有線局域網很難發揮作用,因此無線局域網技術得到了發展和應用。隨著微電子技術的不斷發展,無線局域網技術將在工業控制網絡中發揮越來越大的作用。在工業自動化領域,有許許多多的感應器、檢測器、計算機、PLC、讀卡器等設備,需要互相連接形成一個控制網絡,通常這些設備提供的通信接口是RS-232 或RS-485。無線局域網設備使用隔離型信號轉換器,將工業設備的RS-232串口信號與無線局域網及以太網絡信號相互轉換,符合無線局域網IEEE 802.11b 和以太網絡IEEE 802.3 標準,支持標準的TCP/IP網絡通信協議,有效地擴展了工業設備的聯網通信能力。
無線網通信協議可采用IEEE802.3來實現點對點傳輸方式或采用IEEE802.11實現一點對多點傳輸方式,也可以在普通局域網基礎上通過無線Hub、無線接入站、無線網橋、無線Modem及無線網卡等來實現,其中現場以無線網卡使用最為普遍。
利用無線局域網組建自動化工業網絡,相比之下具有有線固定網絡無法比擬的優勢:
(1)無線網絡拓撲更適合工業網絡應用。支持RS-232 工業設備點到點的連接。支持廣播的拓撲,多個RS-232工業設備可組成對等網絡,相互通信。(RS-232通信協議無法支持多點通信)??蛻魴C/服務器的拓撲,每個RS-232 工業設備都可以方便、快捷的接入無線網絡中,極大的提高了信息處理能力。
(2)無需布線,省去了施工的麻煩。無線局域網利用無線電波傳輸數據信號,適合于難于布線的環境中搭建數據傳輸網絡。在工業現場,鋪設的線纜容易受到頻繁的觸碰損壞,無線網絡則保證了網絡的安全性。
(3)覆蓋范圍廣。無線局域網在開放空間覆蓋半徑達550m,室內一般覆蓋半徑為300~400m,通過室外無線設備傳輸距離可以達到幾十公里。無線局域網現主要應用在遠程視頻傳輸、門禁/ 考勤管理系統、安防管理系統、生產設備聯網自動化、電信/ 光纖網絡監控、醫療/ 實驗儀器聯網自動化、工業/ 流程聯網控制管理等領域。
3、藍牙技術(Bluetooth)
藍牙是由東芝、愛立信、IBM、Intel和諾基亞于1998年5月共同提出的近距離無線數字通信的技術標準。自從提出該技術以來,藍牙技術的發展異常迅速。藍牙Bluetooth作為一種新的短距離無線通信技術標準,得到全世界越來越多工業界生產廠家和研究機構的廣泛關注。世界藍牙組織采用技術標準公開的策略來推廣藍牙技術,現已發展成為一個相當大的工業界高新技術標準化組織,全球支持藍牙技術的2000 多家設備制造商都已經成為它的會員,一項公開的、全球統一的技術規范得到了工業界如此廣泛的關注和支持在以往是罕見的。
近年來,世界上一些權威的標準化組織,也都在關注藍牙技術標準的制定和發展。例如,IEEE的標準化機構,也已經成立了802.15工作組,專門關注有關藍牙技術標準的兼容和未來的發展等問題。IEEE802.15.2 TG2 是探討藍牙技術如何與IEEE 802.11b 無線局域網技術共存的問題;而IEEE 802.15.3 TG3 則是研究未來藍牙技術向更高速率(如10~20Mbits/s)發展的問題。國內的一些生產廠家與研究部門也準備開始組織藍牙技術產品的開發。
藍牙是取代數據電纜的短距離無線通信技術,可以支持設備與設備之間的通信,工作頻段是全球開放的2.4GHz頻段,可以同時進行數據和語音傳輸,傳輸速率可達到10Mb/s,使得在其范圍內的各種信息化設備都能實現無縫資源共享。藍牙技術的應用非常廣泛而且極具潛力。它可以應用于無線設備(如PDA、手機、智能電話、無繩電話)、圖像處理設備(照相機、打印機、掃描儀)、安全產品(智能卡、身份識別、票據管理、安全檢查)、消費娛樂(耳機、MP3、游戲)、汽車產品(GPS、ABS、動力系統、安全氣袋)、家用電器(電視機、電冰箱、電烤箱、微波爐、音響、錄像機)、醫療健身、建筑、玩具等領域。
二、無線通訊技術在工業自動化領域中的發展趨勢
當前無線局域網重要的發展方向是通信協議的標準化。如無線系統與現有系統的共存性,不同廠家設備的相互可操作性以及系統之間的相互協作性,這些都有賴于制定能被普遍接受的無線通信協議。
無線局域網今后的研究方向主要集中在安全性、可靠性、能耗性、移動漫游、網絡管理以及與其它移動通信系統之間的關系等問題上。其發展方向有:更高的通訊速率;研發智能天線進一步提高頻譜利用率,增加覆蓋范圍;與Wimax(微波存取全球互通Worldwide Interoperability for Microwave Access )融合,支持高速、移動接入。
現場總線的無線傳輸的可行性正在評估,無線通訊技術將會和現場總線技術更加緊密結合。
無線傳輸目前尚處在發展的早期階段。無線技術首先會在樓宇自動化、自動抄表、事故響應、設備監控等領域得到應用。當前較適宜應用的行業有汽車制造、食品加工、制藥和設備資產跟蹤等。
由于工廠無線技術種類較多,技術特征差異比較大,無線通信只是現有有線通信系統的一種發展和重要補充,決非一種替代,工業控制網絡將向有線和無線相結合方向發展。
近年來,以太網、互聯網等網絡架構已越來越廣泛地應用于自動化工業領域,取代傳統的串口通信將成為自動化系統通信的主流。無線局域網技術在工業控制中的應用,主要包括數據采集、視頻監控等,幫助用戶實現移動設備與固定網絡的通訊或移動設備之間的通訊,且堅固、可靠、安全。它適用于各種工業環境,即使在極惡劣的情況下也能夠保證網絡的可靠性和安全性。在設備層則將現場感應器、檢測器、PLC、讀卡器或其他設備,互相連接形成一個無線傳感器控制網絡,作為信息系統內管理收集數據的工具。現在最終用戶和系統集成商都對無線傳感器網絡技術表現出了越發濃郁的興趣。工廠無線通訊的發展前景看好,國內業界應該更加緊密地關注該項技術。
參考文獻:
【關鍵詞】無線電子 通訊技術 使用安全
隨著無線寬帶技術的不斷發展,其在市場中的占有量增加,成為了網絡行業中的重要內容之一。使用網絡和移動通訊的用戶數量正在增加,通信技術在使用的過程中進行更新和融合,新的網絡技術也如雨后春筍般的出現,3G,4G技術的發展也更加成熟。在眾多的技術中,無線網絡技術有著十分重要的地位,其網絡化、無線化的形式漸漸形成,實現了人們對于移動性和便攜性以及逐漸擴大的容量、業務的設想。
一、無線網絡通訊技術的分類
(一)無線藍牙技術
在目前使用的通訊技術中,藍牙是其中使用最為廣泛的一種。藍牙技術主要是根據一點多址的技術,能夠穿透障礙物,實現數據的全方位傳輸。藍牙的產生主要是由于無線局域網的標準時較市場滯后,使得無線局域網難以實行。雖然其采用的標準為國際公認的技術標準,但由于其在市場中所占的份額較小,因此就采用了網線局域網使用的波段。在藍牙技術的發展過程中,無線局域網和藍牙之間的頻段也漸漸分開。如果使用的設備活動范圍較大,需要和多種設備進行連接,采用藍牙和局域網會具有十分顯著的連接和信息傳輸效果,例如:移動電腦、手機等各種移動設備。
(二)Zigbee技術
Zigbee無線網絡通信技術中的一種,其和藍牙的性質相似,在使用過程中主要是在協議的基礎上實現短距離和低能耗的通信技術。在使用中,其最大的優點在于:操作的步驟較簡單、能夠進行自我組織、數據速率和成本較低。在自動控制和遠程控制中較長使用,能夠在各種設備中進行使用。在Zigbee的使用過程中,通常將獨立的工作節點作為依托,利用無線通信形成面積較小的網絡形式,在使用中不同的節點發揮的功能各不相同。為了有效控制使用成本,將節點設置為子節點的形式,在組網通信中,子節點和節點儀器對通信和產生的數據進行匯集和,實現功能設備的作用。
(三)無線局域網技術
無線局域網的產生使得有線網絡在使用中產生的問題得到了有效東風解決。在使用過程中,用戶可以通過局域網對有線網絡進行擴展和延伸使用。無線設備的使用時在有線網絡中使用無線接入器或無線網卡等設備進行使用,實現設備的無線網絡連接。如果在網絡連接中不使用有線的連接方式而進行有線網絡的使用。在使用過程中能夠根據用戶的使用要求對網絡進行擴展,實現網絡的移動應用。無線局域網在使用過程中主要具有以下特點:首先是較強的靈活性,在使用中不受線纜的限制,可以對工作站進行隨意設置。其次是成本較低,在使用中不需要進行工程布線,有效的節省了線路安裝和維護使用的費用。最后是安裝過程較方便。無線網絡的使用不受空間的限制,網絡覆蓋面積較大,在室外傳輸的過程中可以達到幾十公里。
二、無線通訊技術的安全風險防范
(一)保證網絡構架的安全性
在使用的過程中利用端口訪問技術對訪問權限進行限制對于未授權的使用者拒絕訪問。該技術主要是在端口中進行地址認證的方式,將IP和地址進行綁定設置,保證用戶在使用過程中的安全性,用戶在使用時,只需要輸入相對應的密碼就能夠通過認證,對網絡進行使用。
在進行一些安全性等級較高的網絡使用VPN的形式進行網絡連接,其主要應用于局域網絡和遠程網絡的連接。其使用的安全技術主要是采用對IP進行加密的方式提高數據使用的安全性。在一些對安全使用性能要求較高的用戶中,將VPN和安全使用技術有效結合,能夠顯著提高局域網絡的使用安全性。
(二)加強安全認證
加強用戶使用過程中的安全認證能夠有效阻止未進行注冊的用戶使用網絡。在用戶對網絡進行使用的過程中,根據其身份建立起相應的訪問特權,采用加密的方式對認證的過程進行加密能夠提高認證的安全性。在對無線網絡的部署中,選擇正確的認證方式對于保證網絡的使用安全性有著十分重要的作用。在使用的過程中要對無線網絡進行定期的檢測,保證其安全使用機制的有效性和設備使用過程中各環節的正常運轉。
(三)采用安全內核和如入侵檢測技術
在操作系統中增強其安全性能,主要是對操作系統的內核部分進行刪減和改造,對于內核中可能造成安全隱患的部分進行刪除,提高系統內部性能的安全性可對于外部的攻擊能力。在網絡中使用安全漏洞掃描和修復,計算機中的軟件和硬件對于系統的安全性能有著重要的影響,同時使用中的系統的安全程度主要是由設備的使用狀況決定的。在系統的使用過程中,產生的工作參數會對于系統的安全性產生影響。系統中產生漏洞就容易遭到病毒的入侵,而漏洞的產生具有較高的頻率,因此就需要定期對系統進行安全掃描,對其中產生的問題進行及時發現。
三、結束語
隨著無線網絡的不斷發展,使用的安全性仍是其中重要的問題之一,仍需要充分結合新的技術進行解決,從而保證網絡的正常使用和不斷進步。同時也要重點對對無線網絡的安全問題進行解決的方法和技術進行研究,逐漸完善使用制度和管理制度,使無線網絡的使用得到有效地推廣。
參考文獻:
[1]田兆東、杜明.無線網絡安全探討田[J].信息與電腦,2010(03).
當今社會計算機網絡技術處于迅速發展的階段,在21世紀,無線通信技術已經成為人們工作生活必不可缺的一部分,它是促進人類科技發展的一項重要技術。無線通信技術也使人們的生活越來越便捷,它作為現代科學技術發展的一個關鍵領域推動了社會各個方面的發展。
【關鍵詞】
無線通信技術;發展;思考
隨著社會經濟和科技的迅速發展,無線通信技術也有了較大的突破。無線通信技術完成了從模擬通信到數字通信的轉變,使用功能也更加廣泛?,F在的無線通信技術已經能夠實現數字、語音、數據、傳真和圖像等的傳遞。無線通信技術的轉變促進了社會經濟和科技的發展,社會經濟和科技的迅速發展又對無線通信技術提出了更高的要求,本文對無線通信技術的發展前景進行了探究。
1無線通信技術的探究
無線通信技術使用范圍廣泛,具有成本低、靈活性高、實用性強、設備維修便捷的優點。無線通信技術比較于有線通信技術具有無法比擬的優勢,現在無線通信技術仍在處于高速發展階段,技術也在不斷的進行更新。想要研究無線通信技術的發展前景必須了解發展無線通信技術所依據的幾種技術。
1.1超寬帶通信技術
超寬帶通信技術指超寬帶脈沖無線電,它的發射功率特別低,能和其他的無線通信設備共同使用。通過使用超寬帶脈沖無線技術可以有效的解決無線頻譜資源短缺的問題。超寬帶技術具有支持高數據速率和系統容量的能力,還具有能夠進行高精度定位和探測、成像的優點。超寬帶保密性強、抗干擾能力強,而且使用的成本較低,功耗也低。主要應用有無線USB,高速WLAN等方面。
1.2NFC技術
NFC技術又叫做距離無線通信技術,它使用距離較短,是一種高頻無線通信技術。使用NFC技術可以在不同的電子設備之間進行非接觸式的數據傳輸。NFC技術是由飛利浦、諾基亞和索尼在免接觸式射頻識別的技術基礎上共同研制開發的。NFC技術發展至今已經逐漸趨于成熟.現在NFC技術主要運用在移動電話中,移動終端和移動式消費電子產品中也有運用。
1.3RFID技術
RFID技術是指射頻識別技術,也是一種非接觸式的識別技術。它是通過射頻信號識別目標從而獲取相關信息。RFID技術是由射頻卡、閱讀器和天線三部分組成。FRID技術可以自動進行識別不用人工進行參與,而且抗干擾能力比較強。RFID技術在很多領域都有應用,例如身份證、煙草公司、物流公司、奧運門票等。
1.4TD-LTE-Advanced技術
TD-LTE-Advanced技術是我國自主產權的技術。它是在3D標準TD-SCDMA的技術基礎上發展起來的,是我國無信通信技術發展的顯著科研成果。它相比于3G技術傳遞信息的速率方面有了很大的提高,移動性能也有所提高,而且質量得到了優化,也大大降低了維修成本。
1.54G技術
4G技術是3G技術的延伸,是指第四代無線通信技術。4G技術能夠傳輸較高質量的視屏圖像,與3G技術相比具有更加快速的上網速度。在現階段無線通信技術的發展中4G技術基本上可以滿足所有用戶的使用需求。
2無線通信技術的發展
社會經濟的發展擴大了人們對于無信通信技術的需求,促使無線通信技術必須不斷的進行技術更新和系統優化。在分析了無線通信技術發展所依據的幾個關鍵技術之后對無線通信技術的發展進行了下面的探究。
2.1無線通信技術使用范圍
隨著科學技術的快速發展,人們的工作生活越來越離不開無線網絡技術,無線通信技術的使用范圍必定會擴大。以后任何人在任何地方任何時間都可以通過終端設備進行網絡接入,從而獲取網絡服務,網絡技術在人們生活中所占的比重也會越來越大。人們通過使用無線網絡技術會使生活更加便捷。
2.2無線網絡的融合性增強
經濟全球化的發展也會使人們的生活越來越多樣化,未來的無線通信網絡也會趨于多元化。未來必須增強無線網絡的融合性,就目前網絡使用范圍來說,要想重新構建一個完整的網絡系統,需要花費的成本太高。所以為了未來無線通信技術全面覆蓋的目標需要把各處的網絡進行融合形成一個巨大的網絡系統。
2.3增強網絡安全性
無信通信技術的快速發展在給人們的生活帶來便利的同時,也給人們的生活帶來了一定的威脅。無線網絡的使用給一些違法犯罪人員帶來了可乘之機,現在網絡詐騙猖獗,利用網上銀行進行的支付安全性也不夠高,人們利用無線網絡系統輸入的個人信息也沒有更好的保密機制,安全性不高。無線網絡是在自由空間中信息傳播的載體,使用這個載體的人極易暴露自己的個人信息,這也是無線通信網絡發展過程中需要解決的最重要的問題。所以增強無線網絡的安全性成為無線網絡的一大發展趨勢。
2.4接入網絡的方式更加多樣化
增強無線網絡融合性,構建一體的網絡系統要求終端接入網絡的方式也更應該多樣化。無線網絡的分組化和寬帶化為這一目標的實現提供了條件。由于網絡的綜合化和網絡管制的逐漸放松,在無線網絡市場競爭的高壓力之下必將會推動傳統網絡技術與新型電子計算機的技術融合。接入網絡方式的多樣化是實現傳統網絡融合和新型計算機融合的有效途徑。而且隨著無線應用協議的發展和無線數據業務的發展,加快了移動業務和IP業務的融合。
3結語
現在,我國無線通信技術處于高速發展的階段,為了滿足人們的需求,無線通信技術必須加快發展的腳步,在這一過程中無線通信技術面臨很大的挑戰。要想在挑戰中謀求發展,就必須采用科學有效的方式來應對。本文通過對影響無線通信技術的幾個關鍵技術進行分析,提出未來無線通信技術的發展趨勢是無線網絡使用范圍的擴大,融合性增強,安全性的增強和核心網絡技術的綜合化和接入網絡方式的多樣化。
作者:姜銀山 單位:中國聯合網絡通信有限公司周口市分公司
參考文獻:
[1]王冠中.無線通信技術發展思考[J].無線互聯科技,2015(14):27~28.
關鍵詞:SC2262;SC2272;智能手機;無線尋呼
靜脈輸液是目前疾病治療的主要手段。然而因我國人口眾多,醫療資源不充足,經常出現醫院病床緊張的情況,因此,醫院設立了輸液大廳,類似于門診治輸液方式,其存在患者眾多,人員流動性大,醫護人員分配少的特點。輸液人數眾多護士工作強度大,無法定期查看患者輸液進行狀況。患者一但輸液結束,沒有及時換藥或撥針將出現血液回流等不良狀況,必然會增加醫療事故發生的概率。針對上述現狀,為了緩解護士的工作壓力,為患者提供可靠優質的治療服務,國內外部分廠家相繼研制了有線尋呼系統,因其存在布線施工復雜、成本高、維護難的不足,已不能很好的用于輸液大廳這種場合[1]?;谏鲜霰尘?,本文順應物聯網理念的發展潮流,本著低成本,高可靠性、穩定性的原則,將WIFI技術、無線射頻技術、智能手機技術相結合,設計了一款低成本、移動性好、多種模式無線主機接收,可靈活組網進行無線擴展的輸液無線尋呼系統。
1 系統總體結構設計
系統總體框圖如圖1所示,由呼叫終端、接收主機、護士站PC機及智能手機終端構成。在實際使用中,呼叫終端由病人手持或安放在輸液椅子邊上,(注意:椅子的編號與呼收終端地址相對應)。當輸液結束時,病人按下呼叫終端上的按鍵,通過無線射頻發射呼叫信息幀到接收主機,接收主機收到有效信息后通過WIFI模塊以WIFI網絡通信技術,轉發到護士站的PC機進行語音報號,同時還可轉發到護士的智能手機上。接收主機也可以通過無線路由擴大網絡覆蓋范圍。
2 硬件設計
2.1 呼叫終端模塊
呼叫終端分別由射頻發射模塊、電源電路、編碼電路組成。射頻發射模塊選用XY-FST射頻發射模塊。編碼電路選取SC2262,通過查閱其用戶手冊中的引腳定義[2],設計的終端模塊電路如圖2所示,R6用于調節編碼振蕩器的頻率;SC2262的第17為串行輸出發送引腳,與射頻模塊的數據引腳相接。10、11、12、13為數據編碼,可設為0或1;1---8為三態地址引腳,設置時必須與主機的解碼接收模塊SC2272相同。其中J11、J12在設計PCB時做編碼狀態設置跳線,以便于對不同模塊對應的輸液座位進行對應編號設置。其工作流程是:當按鍵S4沒有按下時,模塊不通電,所以不耗電,為電池供電提供了較好的可能性。當按鍵按下時模塊得電立即傳送已設好的編碼數據。
2.2 接收主機模塊
2.2.1 超外差接收射頻模塊
超外差接收射頻模塊由解碼模塊與XY-FST射頻接收模塊構成。接收終端的呼叫號碼,通過SC2272解碼后,將結果輸出單片機的P10~P13口線。通過查閱SC2272的用戶手冊可知[3],接在15、16腳間的電阻值選取很關鍵,要與SC2262的對應。同時其地址也要與2262設置相同。正確解碼后17腳會輸出由0到1的脈沖信號,將其連接到單片機的P14口線用于通知單片機讀取數據。
2.2.2 處理器模塊及WIFI模塊
處理器模塊的主要任務是通過I/O口讀取SC2272接收到的終端呼叫號,然后通過串口控制WIFI模塊,將數據上傳到WIFI網絡,WIFI終端接收。因處理器不需要做復雜運算處理,因此選用成本較低,通用性好的AT89S51單片機來實現。
為了降低開發的難度,縮短開發的周期,近而降低開發成本,綜合考慮成本高低、技術支持是否良好等多方面的因素,最終選用了濟南有人物聯網技術有限公司的串口轉WIFI模塊USR-WIFI232。USR-WIFI232系列產品具有超小體積、支持無線工作在STA/AP/AP+STA/WDS(WDS即無線漫由功能)模式等特點,能夠使本文設計的尋呼系統便于實現靈活的組網模式,組成一個覆蓋范圍較廣的WIFI網絡,進而提高了系統的通用性。模塊的接口定義及管腳說明詳見參考文獻[4]。
3 軟件設計
3.1 接收主機軟件設計
單片機上電后,首先完成串口初始化,接著進入主循環,通過P14口線不斷檢測解碼模塊SC2272的第17腳是否有0到1的信號跳變,以確定是否有終端呼叫。如果有就讀取呼叫值,然后按特定的數據幀格式通過串口發送到WIFI模塊,WIFI模塊不對數據做任何處理直接傳輸到整個WIFI網絡,供護士站PC主機接收和安卓智能手機接收。
3.2 護士站PC軟件設計
基于VB6.0平臺開發的顯示界面如圖3所示,包括當前呼叫號碼顯示區域,網絡連接設置與狀態顯示區及語音調節區域。對于網絡的連接編程選用WinSock控件能通過TCP協議(數據傳輸協議)連接到接收主機的WIFI網絡。同步號碼語音播報是通過在VB環境中添加Win32 speech API中的對象庫來完成。可根據PC操作系統中已安裝的語音庫設為中英文男女音四種模式。
4 結論與討論
本系統整體調試通過,調試顯示如圖3所示。經過多次測試,本系統能夠很好的實現對終端呼叫信號的接收、顯示、播報及轉發。接收范圍也能滿足應用要求。本方法設計的系統克服了有線系統的缺陷,具有成本低、移動性好、多種模式無線主機接收,可靈活組網進行無線擴展的優勢。
[參考文獻]
[1]于沛.基于無線傳感器網絡輸液監測系統設計[D].碩士論文,黑龍江大學,2012,1-5.
[2]拓迪電子有限公司.SC2262數據手冊.佛山市拓迪電子有限公司,2010,1-30.
[3]拓迪電子有限公司.SC2272數據手冊.佛山市拓迪電子有限公司,2010,1-28.
[4]有人科技有限公司.USR-WIFI232芯片技術手冊.濟南有人科技有限公司,2012,1-26.