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家無線網路不均勻 2024-03-29 18:10:50

針對固定無線網路部署的是

發布時間: 2022-06-28 16:29:04

無線網路的傳輸方式,要具體,詳細的。每種傳輸的特點及作用。麻煩了~

無線傳輸分為:模擬微波傳輸和數字微波傳輸。

一、模擬微波傳輸

模擬微波傳輸系統原理圖
模擬微波傳輸就是把視頻信號直接調制在微波的信道上(微波發射機,HD-630),通過天線(HD-1300LXB)發射出去,監控中心通過天線接收微波信號,然後再通過微波接收機(Microsat 600AM)解調出原來的視頻信號。如果需要控制雲台鏡頭,就在監控中心加相應的指令控制發射機(HD-2050),監控前端配置相應的指令接收機(HD-2060),這種監控方式圖像非常清晰,沒有延時,沒有壓縮損耗,造價便宜,施工安裝調試簡單,適合一般監控點不是很多,需要中繼也不多的情況下使用。其弱點是:抗干擾能力較差,易受天氣、周圍環境的影響,傳輸距離有限。目前,已逐步被數字微波、COFDM、3G、CDMA等取代。

二、數字微波傳輸

數字微波傳輸系統原理圖
數字微波傳輸就是先把視頻編碼壓縮(HD-6001D),然後通過數字微波(HD-9500)信道調制,再通過天線發射出去,接收端則相反,天線接收信號,微波解擴,視頻解壓縮,最後還原模擬的視頻信號,也可微波解擴後通過電腦安裝相應的解碼軟體,用電腦軟解壓視頻,而且電腦還支持錄像,回放,管理,雲鏡控制,報警控制等功能;現在隨著數字存儲方式的普及,接收下的來的信號可以直接通過NVR存儲顯示或者直接進存儲伺服器,配合磁碟陣列存儲;這種監控方式圖像有720*576、352*288或更高的的解析度選擇,通過解碼的存儲方式,視頻有0.2-0.8秒左右的延時。數字視頻監控價根據實際情況差別很大,但也有一些模擬微波不可比的優點,如監控點比較多,環境比較復雜,需要加中繼的情況多,監控點比較集中它可集中傳輸多路視頻,抗干擾能力比模擬的要好一點,等等優點,適合監控點比較多,需要中繼也多的情況下使用,客觀地講,前期投資較高。
無線圖像傳輸系統從應用層面來說分為兩大類,一是固定點的圖像監控傳輸系統,二是移動視頻圖像傳輸系統。

1.固定點的圖像監控傳輸系統

固定點的無線圖像監控傳輸系統,主要應用在有線閉路監控不便實現的場合,比如港口碼頭的監控系統、河流水利的視頻和數據監控、森林防火監控系統、城市安全監控、建築工地等。下面按頻段由低到高對不同的圖像傳輸技術進行介紹。

1.1--2.4 GHz ISM頻段的多種圖像傳輸技術

2.4 GHz的圖像傳輸設備採用擴頻技術,有跳頻和直擴兩種工作方式。跳頻方式速率較低,吞吐速率在2 Mbit/s左右,抗干擾能力較強,還可採用不同的跳頻序列實現同址復用來增加容量。直擴方式有較高的吞吐速率,但抗干擾性能較差,且多套系統同址使用受限制。

2.4 GHz圖像傳輸可基於IEEE802.11b協議,傳輸速率為11 Mbit/s,去掉傳輸過程中的開銷,實際有效速率為5.5-6 Mbit/s左右。後來制訂的IEEE802.11g標准,速率上限達到54 Mbit/s,在特殊模式下可達108Mbps,該標准互通性高,點對點可傳輸幾路MPEG-4的壓縮圖像。

應用在2.4 GHz頻段的還有藍牙技術、HomeRF技術、MESH、微蜂窩技術等。隨著應用范圍的逐漸擴大,2.4 GHZ這個頻段處於滿負荷工作狀態,其速率問題、安全問題、干擾問題值得進一步研究。

1.2--3.5 GHz頻段的無線接入系統

3.5 GHz的無線接入系統是一種點對多點微波通信技術,採用FDD雙工方式,用16QAM、64QAM調制方式,基於DOCSOS協議。其工作頻段相對較低,電波自由空間損耗小,傳播雨衰性能好,接入速率足夠高,且設備成本相對較低。該系統具有相對良好的覆蓋能力,通常達到5 km~10 km,適合地縣市級單位低價位、較大面積覆蓋的應用場合;還可與WLAN、LMDS互為補充,形成覆蓋面積大小配合、用戶密度稀密配合的多層運行的有機互補模式。目前存在的問題是帶寬不足,只有上下行各30 MHz,難以大規模使用。

1.3--5.8 GHz WLAN產品

5.8 GHz的WLAN產品採用OFDM正交頻分復用技術,在此頻段的WLAN產品基於IEEE802.11a協議,傳輸速率可以達到54 Mbit/s,在特殊模式下可達108Mbps。根據WLAN的傳輸協議,在點對點應用的時候,有效速率為20 Mbit/s;點對六點的情況下,每一路圖像的有效傳輸速率為500 kbit/s左右,也就是說總的傳輸數據量為3 Mbit/s左右。對於無線圖像的傳輸而言,基本上解決了「高清晰度數字圖像在無線網路中的傳輸」問題,使得大范圍採用5.8 GHz頻段傳輸數字化圖像成為現實,尤其適用於城市安全監控系統。

ZWD-2422無線高清傳輸器

圖冊無線傳輸設備(10張)
的工作頻率4.9GHz-5.9GHz,當它收到其它RF設備或訊號干擾時能自動調整至適當的頻率,所以一般不在5G左右頻段的2.4G,3G不會干擾到ZWD-2422的無線高清傳輸。

WLAN傳輸監控圖像,目前比較成熟的是採用MPEG-4圖像壓縮技術。這種壓縮技術在500 kbit/s速率時,壓縮後的圖像清晰度可以達到1CIF(352×288像素)~2CIF。在2 Mbit/s的速率情況下,該技術可以傳輸4CIF(702×576像素,DVD清晰度)清晰度的圖像。採用MPEG-4壓縮以後的數字化圖像,經過無線信道傳輸,配合相應的軟體,很容易實現網路化、智能化的數字化城市安全監控系統。

2.4/5.8GHz 基於802.11n的產品,11n產品分為AN和GN分別工作於5.8GHz和2.4GHz,傳輸速率可達150、300、600Mbps,有效傳輸速率分別為60、160、300Mbps.隨著高清攝像機的發展,這種高帶寬的11N模式非常適合高清攝像機的傳輸。高清攝像機和高帶寬無線傳輸設備的配合會逐漸成為無線視頻監控的趨勢。

1.4--26 GHz頻段的寬頻固定無線接入系統

LMDS系統是典型的26 GHz無線接入系統,採用64QAM、16QAM和QPSK三種調制方式。LMDS具有更大的帶寬以及雙向數據傳輸能力,可提供多種寬頻互動式數據以及多媒體業務,解決了傳統本地環路的瓶頸問題,能夠滿足高速寬頻數據、圖像通信以及寬頻internet業務的需求。LMDS系統覆蓋范圍3公里~5公里,適用於城域網。由於世界各國對LMDS的工作頻段規劃不同,所以其兼容性較差、雨衰性能差,成本也較高。

2.移動視頻圖像傳輸系統

除了對固定點的圖像監控的需求外,移動圖像傳輸的需求也相當旺盛。移動視頻圖像傳輸,廣泛用於公安指揮車、交通事故勘探車、消防武警現場指揮車和海關、油田、礦山、水利、電力、金融、海事,以及其它的緊急、應急指揮系統,主要作用是將現場的實時圖像傳輸回指揮中心,使指揮中心的指揮決策人員如身臨其境,提高決策的准確性和及時性,提高工作效率。富士達就移動視頻圖像傳輸採用公網和專用技術兩種情況作相關介紹。

2.1 利用CDMA、GPRS、3G公眾移動網路傳輸圖像

CDMA無線網路的移動傳輸技術具有很多優點:保密性好、抗干擾能力強、抗多徑衰落、系統容量的配置靈活、建網成本低等。CDMA採用MPEG-4壓縮方式,用MPEG-4的CIF格式壓縮圖像,可以達到每秒2幀左右的速率;如果將圖像調整到QCIF格式,則可以達到每秒10幀以上。但是,對於安全防範系統來說,一般採用低傳輸幀率而保證傳輸的清晰度,因為只有CIF以上的圖像清晰度才可以滿足調查取證的需要。如果希望進一步提高現場圖像的實時傳輸速率,一個簡單的方案是採用多個CDMA網卡捆綁使用的方式,用來提高無線信道的傳輸速率。目前市場上有2~3個網卡捆綁方式的路由器,增加網卡的代價是增加設備成本和使用成本。隨著視頻壓縮技術的不斷發展,單個網卡上3~4幀/秒圖像傳輸速率是可以實現的,如果每秒鍾可以傳輸3~4幀CIF格式的圖像,可以滿足一般移動公共交通設施的安全監控的要求。

GPRS是一種基於GSM系統的無線分組交換技術,支持特定的點對點和點對多點服務,以「分組」的形式傳送數據。GPRS峰值速率超過100 kbit/s,網路容量只在所需時分配,這種發送方式稱為統計復用。GPRS最主要的優勢在於永遠在線和按流量計費,不用撥號即可隨時接入互聯網,隨時與網路保持聯系,資源利用率高。

3G技術目前已經取代GPRS和CDMA逐漸,目前可以實現的有效速率達384 kbit/s,在網路部署的城區,可以實時傳輸一路CIF圖像,每秒可達到20幀。但需要注意的是,即使速率提高了很多,也不要認為所有的移動交通設施可以同時將圖像傳輸回監控中心,因為同時概念對於公網圖像傳輸來說幾乎是不可能的。

2.2 用於應急突發事件的專用圖像傳輸技術

對於一些應急指揮中心的圖像傳輸系統,往往要求將突發事件現場的圖像傳輸回指揮中心。例如遇到重大自然災害,水災、火災現場,群眾的大型集會和重要安全保衛任務現場等。這類應急圖像傳輸系統不宜使用公眾網路傳輸,最好採用專業的移動圖像傳輸設備。但目前我國對此尚未專門規劃頻率。可用於移動視頻圖像傳輸的技術有以下幾種。

2.2.1 WiMAX

WiMAX是點對多點的寬頻無線接入技術,WiMAX採取了動態自適應調制、靈活的系統資源參數及多載波調制等一系列新技術,並兼具較高速率傳輸能力(可達70 Mbit/s~100 Mbit/s)及較好的QoS與安全控制。WiMAX802.16e覆蓋范圍可以達到1~3英里,主要定位在移動無線城域網環境。然而802.16e獲得足夠的全球統一頻率存在一定難度,且建設成本和設備價格較高。

2.2.2無線網格(MESH)技術

無線「網格(MESH)」技術,可以實現較近范圍內的高速數據通信。利用2.4 GHz頻段,有效帶寬可以達到6 Mbit/s,這種技術鏈路設計簡單、組網靈活、維護方便。支持MeshController集中方式管理,終端數據無需配置,自動生成解決方案。支持MeshController熱備份鏈路、自動漫遊切換等功能。支持MeshController用戶終端集中管理、多種驗證方式使系統更安全。支持MeshController用戶流量控制功能,可根據用戶類型自由分配流量,支持限速,限流量,限制上網時間等功能。

對於固定無線圖像傳輸可以採用成本較低的WLAN技術產品;對於移動視頻圖像傳輸可以採用公眾移動網路或專用無線圖像傳輸技術。希望有更多的同行能再進一步關注無線圖像傳輸問題,以促進該行業的發展。

傳輸方式

視頻基帶傳輸

是最為傳統的電視監控傳輸方式,對0~6MHz視頻基帶信號不作任何處理,通過同軸電纜(非平衡)直接傳輸模擬信號。其優點是:短距離傳輸圖像信號損失小,造價低廉,系統穩定。缺點:傳輸距離短,300米以上高頻分量衰減較大,無法保證圖像質量;一路視頻信號需布一根電纜,傳輸控制信號需另布電纜;其結構為星形結構,布線量大、維護困難、可擴展性差,適合小系統。

光纖傳輸

常見的有模擬光端機和數字光端機,是解決幾十甚至幾百公里電視監控傳輸的最佳解決方式,通過把視頻及控制信號轉換為激光信號在光纖中傳輸。其優點是:傳輸距離遠、衰減小,抗干擾性能好,適合遠距離傳輸。其缺點是:對於幾公里內監控信號傳輸不夠經濟;光熔接及維護需專業技術人員及設備操作處理,維護技術要求高,不易升級擴容。

網路傳輸

是解決城域間遠距離、點位極其分散的監控傳輸方式,採用MPEG2/4、H.264音視頻壓縮格式傳輸監控信號。其優點是:採用網路視頻伺服器作為監控信號上傳設備,只要有Internet網路的地方,安裝上遠程監控軟體就可監看和控制。其缺點是:受網路帶寬和速度的限制,目前的ADSL只能傳輸小畫面、低畫質的圖像;每秒只能傳輸幾到十幾幀圖像,動畫效果十分明顯並有延時,無法做到實時監控。

微波傳輸

是解決幾公里甚至幾十公里不易布線場所監控傳輸的解決方式之一。採用調頻調制或調幅調制的辦法,將圖像搭載到高頻載波上,轉換為高頻電磁波在空中傳輸。其優點是:綜合成本低,性能更穩定,省去布線及線纜維護費用;可動態實時傳輸廣播級圖像,圖像傳輸清晰度不錯,而且完全實時;組網靈活,可擴展性好,即插即用;維護費用低。其缺點是:由於採用微波傳輸,頻段在1GHz以上,常用的有L波段(1.0~2.0GHz)、S波段(2.0~3.0GHz)、Ku波段(10~12GHz),傳輸環境是開放的空間,如果在大城市使用,無線電波比較復雜,相對容易受外界電磁干擾;微波信號為直線傳輸,中間不能有山體、建築物遮擋;如果有障礙物,需要加中繼加以解決,Ku波段受天氣影響較為嚴重,尤其是雨雪天氣會有比較嚴重的雨衰現象。不過現在也有數字微波視頻傳輸產品,抗干擾能力和可擴展性都提高不少。

雙絞線傳輸

(平衡傳輸):也是視頻基帶傳輸的一種,將75Ω的非平衡模式轉換為平衡模式來傳輸的。是解決監控圖像1Km內傳輸,電磁環境相對復雜、場合比較好的解決方式,將監控圖像信號處理通過平衡對稱方式傳輸。其優點是:布線簡易、成本低廉、抗共模干憂性能強。其缺點是:只能解決1Km以內監控圖像傳輸,而且一根雙絞線只能傳輸一路圖像,不適合應用在大中型監控中;雙絞線質地脆弱抗老化能力差,不適於野外傳輸;雙絞線傳輸高頻分量衰減較大,圖像顏色會受到很大損失。

寬頻共纜傳輸

視頻採用調幅調制、伴音調頻搭載、FSK數據信號調制等技術,將數十路監控圖像、伴音、控制及報警信號集成到「一根」同軸電纜中雙向傳輸。其優點是:充分利用了同軸電纜的資源空間,三十路音視頻及控制信號在同一根電纜中雙向傳輸、實現 「一線通」;施工簡單、維護方便,大量節省材料成本及施工費用;頻分復用技術解決遠距傳輸點位分散,布線困難監控傳輸問題;射頻傳輸方式只衰減載波信號,圖像信號衰減比較小,亮度、色度傳輸同步嵌套,保證圖像質量達到4級左右;採用75Ω同軸非平衡方式傳輸使其具有很強抗干擾能力,電磁環境復雜場合仍能保證圖像質量。其缺點是:採用弱信號傳輸,系統調試技術要求高,必須使用專業儀器,如果幹線線路有一台設備有問題,可能導致整個系統沒圖像,另外寬頻調制端需外加AC220V交流電源供電(但目前大多監控點都具備AC220V交流電源這個條件)。

無線SmartAir傳輸

SmartAir技術是目前通信業界唯一的單天線模式千兆級無線高速傳輸技術。其採用多頻帶OFDM空口技術,TDMA的低延時調度技術,以及低密度奇偶校驗碼LDPC,自適應調制編碼AMC和混合自動重傳HARQ等高級無線通信技術,實現到達1Gbps的傳輸速率

優勢

1、 綜合成本低,性能更穩定。只需一次性投資,無須挖溝埋管,特別適合室外距離較遠及已裝修好的場合;在許多情況下,用戶往往由於受到地理環境和工作內容的限制,例如山地、港口和開闊地等特殊地理環境,對有線網路、有線傳輸的布線工程帶來極大的不便,採用有線的施工周期將很長,甚至根本無法實現。這時,採用無線監控可以擺脫線纜的束縛,有安裝周期短、維護方便、擴容能力強,迅速收回成本的優點。

2、組網靈活,可擴展性好,即插即用。管理人員可以迅速將新的無線監控點加入到現有網路中,不需要為新建傳輸鋪設網路、增加設備,輕而易舉地實現遠程無線監控。

3、 維護費用低。無線監控維護由網路提供商維護,前端設備是即插即用、免維護系統。

4、無線監控系統是監控和無線傳輸技術的結合,它可以將不同地點的現場信息實時通過無線通訊手段傳送到無線監控中心,並且自動形成視頻資料庫便於日後的檢索。

5、 在無線監控系統中,無線監控中心實時得到被監控點的視頻信息,並且該視頻信息是連續、清晰的。在無線監控點,通常使用攝像頭對現場情況進行實時採集,攝像頭通過無線視頻傳輸設備相連,並通過由無線電波將數據信號發送到監控中心。

❷ 無線感測器網路中的部署問題,200分!!追加!!

無線感測器網路是近幾年發展起來的一種新興技術,在條件惡劣和無人堅守的環境監測和事件跟蹤中顯示了很大的應用價值。節點部署是無線感測器網路工作的基礎,對網路的運行情況和壽命有很大的影響。部署問題涉及覆蓋、連接和節約能量消耗3個方面。該文重點討論了網路部署中的覆蓋問題,綜述了現有的研究成果,總結了今後的熱點研究方向,為以後的研究奠定了基礎。
基於虛擬勢場的有向感測器網路覆蓋增強演算法
摘 要: 首先從視頻感測器節點方向性感知特性出發,設計了一種方向可調感知模型,並以此為基礎對有向感測器網路覆蓋增強問題進行分析與定義;其次,提出了一種基於虛擬勢場的有向感測器網路覆蓋增強演算法PFCEA (potential field based coverage-enhancing algorithm).通過引入「質心」概念,將有向感測器網路覆蓋增強問題轉化為質心均勻分布問題,以質心點作圓周運動代替感測器節點感測方向的轉動.質心在虛擬力作用下作擴散運動,以消除網路中感知重疊區和盲區,進而增強整個有向感測器網路覆蓋.一系列模擬實驗驗證了該演算法的有效性.
關鍵詞: 有向感測器網路;有向感知模型;虛擬勢場;覆蓋增強
中圖法分類號: TP393 文獻標識碼: A
覆蓋作為感測器網路中的一個基本問題,反映了感測器網路所能提供的「感知」服務質量.優化感測器網路覆蓋對於合理分配網路的空間資源,更好地完成環境感知、信息獲取任務以及提高網路生存能力都具有重要的意義[1].目前,感測器網路的初期部署有兩種策略:一種是大規模的隨機部署;另一種是針對特定的用途進行計劃部署.由於感測器網路通常工作在復雜的環境下,而且網路中感測器節點眾多,因此大都採用隨機部署方式.然而,這種大規模隨機投放方式很難一次性地將數目眾多的感測器節點放置在適合的位置,極容易造成感測器網路覆蓋的不合理(比如,局部目標區域感測器節點分布過密或過疏),進而形成感知重疊區和盲區.因此,在感測器網路初始部署後,我們需要採用覆蓋增強策略以獲得理想的網路覆蓋性能.
目前,國內外學者相繼開展了相關覆蓋增強問題的研究,並取得了一定的進展[25].從目前可獲取的資料來看,絕大多數覆蓋問題研究都是針對基於全向感知模型(omni-directional sensing model)的感測器網路展開的[6],
即網路中節點的感知范圍是一個以節點為圓心、以其感知距離為半徑的圓形區域.通常採用休眠冗餘節點[2,7]、
重新調整節點分布[811]或添加新節點[11]等方法實現感測器網路覆蓋增強.
實際上,有向感知模型(directional sensing model)也是感測器網路中的一種典型的感知模型[12],即節點的感知范圍是一個以節點為圓心、半徑為其感知距離的扇形區域.由基於有向感知模型的感測器節點所構成的網路稱為有向感測器網路.視頻感測器網路是有向感測器網路的一個典型實例.感知模型的差異造成了現有基於全向感知模型的覆蓋研究成果不能直接應用於有向感測器網路,迫切需要設計出一系列新方法.
在早期的工作中[13],我們率先開展有向感測器網路中覆蓋問題的研究,設計一種基本的有向感知模型,用以刻畫視頻感測器節點的方向性感知特性,並研究有向感測器網路覆蓋完整性以及通信連通性問題.同時,考慮到有向感測器節點感測方嚮往往具有可調整特性(比如PTZ攝像頭的推拉搖移功能),我們進一步提出一種基於圖論和計算幾何的集中式覆蓋增強演算法[14],調整方案一經確定,網路中所有有向感測器節點並發地進行感測方向的一次性調整,以此獲得網路覆蓋性能的增強.但由於未能充分考慮到有向感測器節點局部位置及感測方向信息,因而,該演算法對有向感測器網路覆蓋增強的能力相對有限.
本文將基本的有向感知模型擴展為方向可調感知模型,研究有向感測器網路覆蓋增強問題.首先定義了方向可調感知模型,並分析隨機部署策略對有向感測器網路覆蓋率的影響.在此基礎上,分析了有向感測器網路覆蓋增強問題.本文通過引入「質心」概念,將待解決問題轉化為質心均勻分布問題,提出了一種基於虛擬勢場的有向感測器網路覆蓋增強演算法PFCEA(potential field based coverage-enhancing algorithm).質心在虛擬力作用下作擴散運動,逐步消除網路中感知重疊區和盲區,增強整個網路覆蓋性能.最後,一系列模擬實驗驗證了PFCEA演算法的有效性.
1 有向感測器網路覆蓋增強問題
本節旨在分析和定義有向感測器網路覆蓋增強問題.在此之前,我們對方向可調感知模型進行簡要介紹.
1.1 方向可調感知模型
不同於目前已有的全向感知模型,方向可調感知模型的感知區域受「視角」的限制,並非一個完整的圓形區域.在某時刻t,有向感測器節點具有方向性感知特性;隨著其感測方向的不斷調整(即旋轉),有向感測器節點有能力覆蓋到其感測距離內的所有圓形區域.由此,通過簡單的幾何抽象,我們可以得到有向感測器節點的方向可調感知模型,如圖1所示.
定義1. 方向可調感知模型可用一個四元組P,R, ,
表示.其中,P=(x,y)表示有向感測器節點的位置坐標;R表示節
點的最大感測范圍,即感測半徑;單位向量 = 為扇形感知區域的中軸線,即節點在某時刻t時的感測方向; 和 分別是單位向量 在X軸和Y軸方向上的投影分量;表示邊界距離感測向量 的感測夾角,2代表感測區域視角,記作FOV.
特別地,當=時,傳統的全向感知模型是方向可調感知模型的一個特例.
若點P1被有向感測器節點vi覆蓋成立,記為viP1,當且僅當滿足以下條件:
(1) ,其中, 代表點P1到該節點的歐氏距離;
(2) 與 間夾角取值屬於[,].
判別點P1是否被有向感測器節點覆蓋的一個簡單方法是:如果 且 ,那麼,點P1
被有向感測器節點覆蓋;否則,覆蓋不成立.另外,若區域A被有向感測節點覆蓋,當且僅當區域A中任何一個點都被有向感測節點覆蓋.除非特別說明,下文中出現的「節點」和「感測器節點」均滿足上述方向可調感知模型.
1.2 有向感測器網路覆蓋增強問題的分析與定義
在研究本文內容之前,我們需要作以下必要假設:
A1. 有向感測器網路中所有節點同構,即所有節點的感測半徑(R)、感測夾角()參數規格分別相同;
A2. 有向感測器網路中所有節點一經部署,則位置固定不變,但其感測方向可調;
A3. 有向感測器網路中各節點都了解自身位置及感測方向信息,且各節點對自身感測方向可控.
假設目標區域的面積為S,隨機部署的感測器節點位置滿足均勻分布模型,且目標區域內任意兩個感測器節點不在同一位置.感測器節點的感測方向在[0,2]上也滿足均勻分布模型.在不考慮感測器節點可能落入邊界區域造成有效覆蓋區域減小的情況下,由於每個感測器節點所監控的區域面積為R2,則每個感測器節點能監測整個目標區域的概率為R2/S.目標區域被N個感測器節點覆蓋的初始概率p0的計算公式為(具體推導過程參見文獻[14])
(1)
由公式(1)可知,當目標區域內網路覆蓋率至少達到p0時,需要部署的節點規模計算公式為
(2)
當網路覆蓋率分別為p0和p0+p時,所需部署的感測器節點數目分別為ln(1p0)/,ln(1(p0+p))/.其中, =ln(SR2)lnS.因此,感測器節點數目差異N由公式(3)可得,
(3)
當目標區域面積S、節點感測半徑R和感測夾角一定時,為一常數.此時,N與p0,p滿足關系如圖2所示(S=500500m2,R=60m,=45º).從圖中我們可以看出,當p0一定時,N隨著p的增加而增加;當p一定時,N隨著p0的增加而增加,且增加率越來越大.因此,當需要將覆蓋率增大p時,則需多部署N個節點(p0取值較大時(80%),p取值每增加1%,N就有數十、甚至數百的增加).如果採用一定的覆蓋增強策略,無須多部署節點,就可以使網路覆蓋率達到p0+p,大量節省了感測器網路部署成本.
設Si(t)表示節點vi在感測向量為 時所覆蓋的區域面積.運算操作Si(t)Sj(t)代表節點vi和節點vj所能覆蓋到的區域總面積.這樣,當網路中節點感測向量取值為 時,有向感測器網路覆蓋率可表
示如下:
(4)
因此,有向感測器網路覆蓋增強問題歸納如下:
問題:求解一組 ,使得對於初始的 ,有 取值
接近最大.

Fig.2 The relation among p0, p and N
圖2 p0,p和N三者之間的關系
2 基於虛擬勢場的覆蓋增強演算法
2.1 傳統虛擬勢場方法
虛擬勢場(virtual potential field)的概念最初應用於機器人的路徑規劃和障礙躲避.Howard等人[8]和Pori等人[9]先後將這一概念引入到感測器網路的覆蓋增強問題中來.其基本思想是把網路中每個感測器節點看作一個虛擬的電荷,各節點受到其他節點的虛擬力作用,向目標區域中的其他區域擴散,最終達到平衡狀態,即實現目標區域的充分覆蓋狀態.Zou等人[15]提出了一種虛擬力演算法(virtual force algorithm,簡稱VFA),初始節點隨機部署後自動完善網路覆蓋性能,以均勻網路覆蓋並保證網路覆蓋范圍最大化.在執行過程中,感測器節點並不移動,而是計算出隨機部署的感測器節點虛擬移動軌跡.一旦感測器節點位置確定後,則對相應節點進行一次移動操作.Li等人[10]為解決感測器網路布局優化,在文獻[15]的基礎上提出了涉及目標的虛擬力演算法(target involved virtual force algorithm,簡稱TIVFA),通過計算節點與目標、熱點區域、障礙物和其他感測器之間的虛擬力,為各節點尋找受力平衡點,並將其作為該感測器節點的新位置.
上述利用虛擬勢場方法優化感測器網路覆蓋的研究成果都是基於全向感知模型展開的.假定感測器節點間存在兩種虛擬力作用:一種是斥力,使感測器節點足夠稀疏,避免節點過於密集而形成感知重疊區域;另一種是引力,使感測器節點保持一定的分布密度,避免節點過於分離而形成感知盲區[15].最終利用感測器節點的位置移動來實現感測器網路覆蓋增強.
2.2 基於虛擬勢場的有向感測器網路覆蓋增強演算法
在實際應用中,考慮到感測器網路部署成本,所有部署的感測器節點都具有移動能力是不現實的.另外,感測器節點位置的移動極易引起部分感測器節點的失效,進而造成整個感測器網路拓撲發生變化.這些無疑都會增加網路維護成本.因而,本文的研究工作基於感測器節點位置不變、感測方向可調的假設.上述假設使得直接利用虛擬勢場方法解決有向感測器網路覆蓋增強問題遇到了麻煩.在傳統的虛擬勢場方法中,感測器節點在勢場力的作用下進行平動(如圖3(a)所示),而基於本文的假設,感測器節點表現為其扇形感知區域在勢場力的作用下以感測器節點為軸心進行旋轉(如圖3(b)所示).
為了簡化扇形感知區域的轉動模型,我們引入「質心(centroid)」的概念.質心是質點系中一個特定的點,它與物體的平衡、運動以及內力分布密切相關.感測器節點的位置不變,其感測方向的不斷調整可近似地看作是扇形感知區域的質心點繞感測器節點作圓周運動.如圖3(b)所示,一個均勻扇形感知區域的質心點位於其對稱軸上且與圓心距離為2Rsin/3.每個感測器節點有且僅有一個質心點與其對應.我們用c表示感測器節點v所對應的質心點.本文將有向感測器網路覆蓋增強問題轉化為利用傳統虛擬勢場方法可解的質心點均勻分布問題,如圖4所示.

Fig.3 Moving models of sensor node
圖3 感測器節點的運動模型

Fig.4 The issue description of coverage enhancement in directional sensor networks
圖4 有向感測器網路覆蓋增強問題描述
2.2.1 受力分析
利用虛擬勢場方法增強有向感測器網路覆蓋,可以近似等價於質心點-質心點(c-c)之間虛擬力作用問題.我們假設質心點-質心點之間存在斥力,在斥力作用下,相鄰質心點逐步擴散開來,在降低冗餘覆蓋的同時,逐漸實現整個監測區域的充分高效覆蓋,最終增強有向感測器網路的覆蓋性能.在虛擬勢場作用下,質心點受來自相鄰一個或多個質心點的斥力作用.下面給出質心點受力的計算方法.
如圖5所示,dij表示感測器節點vi與vj之間的歐氏距離.只有當dij小於感測器節點感測半徑(R)的2倍時,它們的感知區域才存在重疊的可能,故它們之間才存在產生斥力的作用,該斥力作用於感測器節點相應的質心點ci和cj上.
定義2. 有向感測器網路中,歐氏距離不大於節點感測半徑(R)2倍的一對節點互為鄰居節點.節點vi的鄰居節點集合記作i.即i={vj|Dis(vi,vj)2R,ij}.
我們定義質心點vj對質心點vi的斥力模型 ,見公式(5).
(5)
其中,Dij表示質心點ci和cj之間的歐氏距離;kR表示斥力系數(常數,本文取kR=1);ij為單位向量,指示斥力方向(由質心點cj指向ci).公式(5)表明,只有當感測器節點vi和vj互為鄰居節點時(即有可能形成冗餘覆蓋時),其相應的質心點ci和cj之間才存在斥力作用.質心點所受斥力大小與ci和cj之間的歐氏距離成反比,而質心點所受斥力方向由ci和cj之間的相互位置關系所決定.
質心點ci所受合力是其受到相鄰k個質心點排斥力的矢量和.公式(6)描述質心點ci所受合力模型 .
(6)
通過如圖6所示的實例,我們分析質心點的受力情況.圖中包括4個感測器節點:v1,v2,v3和v4,其相應的質心
點分別為c1,c2,c3和c4.以質心點c1為例,由於d122R,故 ,質心點c1僅受到來自質心點c3和c4的斥力,其所受合力 .感測器節點感測方向旋轉導致質心點的運動軌跡並不是任意的,而是固定繞感測器節點作圓周運動.因此,質心點的運動僅僅受合力沿圓周切線方向分量 的影響.

Fig.6 The force on centroid
圖6 質心點受力
2.2.2 控制規則(control law)
本文基於一個虛擬物理世界研究質心點運動問題,其中作用力、質心點等都是虛擬的.該虛擬物理世界的構建是建立在求解問題特徵的基礎上的.在此,我們定義控制規則,即規定質心點受力與運動之間的關系,以達到質心點的均勻分布.
質心點在 作用下運動,受到運動學和動力學的雙重約束,具體表現如下:
(1) 運動學約束
在傳統感測器網路中利用虛擬勢場方法移動感測器節點的情況下,由於感測器節點向任意方向運動的概率是等同的,我們大都忽略其所受的運動學約束[8].而在轉動模型中,質心點的運動不是任意方向的,受合力沿圓
周切線方向分量 的影響,只能繞其感測器節點作圓周運動.
質心點在運動過程中受到的虛擬力是變化的,但對感測器網路系統來說,感測器節點之間每時每刻都交換鄰居節點位置及感測方向信息是不現實的.因此,我們設定鄰居節點間每隔時間步長t交換一次位置及感測方向信息,根據交換信息計算當前時間步長質心點所受合力,得出轉動方向及弧長.同時,問題求解的目的在於將節點的感測方向調整至一個合適的位置.在此,我們不考慮速度和加速度與轉動弧長之間的關系.
(2) 動力學約束
動力學約束研究受力與運動之間的關系.本運動模型中的動力學約束主要包含兩方面內容:
• 每個時間步長t內,質心點所受合力與轉動方向及弧長之間的關系;
• 質心點運動的靜止條件.
在傳統感測器網路中利用虛擬勢場方法移動感測器節點的情況下,在每個時間步長內,感測器節點的運動速度受限於最大運動速度vmax,而不是隨感測器節點受力無止境地增加.通過此舉保證微調方法的快速收斂.在本轉動模型中,我們同樣假設質心點每次固定以較小的轉動角度進行轉動,通過多次微調方法逐步趨向最優解,即在每個時間步長t內,質心點轉動的方向沿所受合力在圓周切線方向分量,轉動大小不是任意的,而是具有固定轉動角度.採用上述方法的原因有兩個:
• 運動過程中,質心點受力不斷變化,且變化規律很難用簡單的函數進行表示,加之上述運動學約束和問題特徵等因素影響,我們很難得出一個簡明而合理的質心點所受合力與轉動弧長之間的關系.
• 運動過程中,質心點按固定角度進行轉動,有利於簡化計算過程,減少節點的計算負擔.同時,我們通過分析模擬實驗數據發現,該方法具有較為理想的收斂性(具體討論參見第3.2節).
固定轉動角度取值不同對PFCEA演算法性能具有較大的影響,這在第3.3節中將加以詳細的分析和說明.
當質心點所受合力沿圓周切線方向分量為0時,其到達理想位置轉動停止.如圖7所示,我們假定質心點在圓周上O點處合力切向分量為0.由於質心點按固定轉動角度進行轉動,因此,它
未必會剛好轉動到O點處.當質心點處於圖7中弧 或 時,會
因合力切向分量不為0而導致質心點圍繞O點附近往復振動.因此,為避免出現振動現象,加速質心點達到穩定狀態,我們需要進一步限定質心點運動的停止條件.
當質心點圍繞O點附近往復振動時,其受合力的切向分量很
小.因此,我們設定受力門限,當 (本文取=10e6),即可認
定質心點已達到穩定狀態,無須再運動.經過數個時間步長t後,當網路中所有質心點達到穩定狀態時,整個感測器網路即達到穩定狀態,此時對應的一組 ,該
組解通常為本文覆蓋增強的較優解.
2.3 演算法描述
基於上述分析,本文提出了基於虛擬勢場的網路覆蓋增強演算法(PFCEA),該演算法是一個分布式演算法,在每個感測器節點上並發執行.PFCEA演算法描述如下:
輸入:節點vi及其鄰居節點的位置和感測方向信息.
輸出:節點vi最終的感測方向信息 .
1. t0; //初始化時間步長計數器
2. 計算節點vi相應質心點ci初始位置 ;
3. 計算節點vi鄰居節點集合i,M表示鄰居節點集合中元素數目;
4. While (1)
4.1 tt+1;
4.2 ;
4.3 For (j=0; j<M; j++)
4.3.1 計算質心點cj對ci的當前斥力 ,其中,vji;
4.3.2 ;
4.4 計算質心點ci當前所受合力 沿圓周切線分量 ;
4.5 確定質心點ci運動方向;
4.6 If ( ) Then
4.6.1 質心點ci沿 方向轉動固定角度;
4.6.2 調整質心點ci至新位置 ;
4.6.3 計算節點vj指向當前質心點ci向量並單位化,得到節點vi最終的感測方向信息 ;
4.7 Sleep (t);
5. End.
3 演算法模擬與性能分析
我們利用VC6.0自行開發了適用於感測器網路部署及覆蓋研究的模擬軟體Senetest2.0,並利用該軟體進行了大量模擬實驗,以驗證PFCEA演算法的有效性.實驗中參數的取值見表1.為簡化實驗,假設目標區域中所有感測器節點同構,即所有節點的感測半徑及感測夾角規格分別相同.
Table 1 Experimental parameters
表1 實驗參數
Parameter Variation
Target area S 500500m2
Area coverage p 0~1
Sensor number N 0~250
Sensing radius Rs 0~100m
Sensing offset angel  0º~90º
3.1 實例研究
在本節中,我們通過一個具體實例說明PFCEA演算法對有向感測器網路覆蓋增強.在500500m2的目標區域內,我們部署感測半徑R=60m、感測夾角=45º的感測器節點完成場景監測.若達到預期的網路覆蓋率p=70%, 通過公式(1),我們可預先估算出所需部署的感測器節點數目,
.
針對上述實例,我們記錄了PFCEA演算法運行不同時間步長時有向感測器網路覆蓋增強情況,如圖8所示.

(a) Initial coverage, p0=65.74%
(a) 初始覆蓋,p0=65.74% (b) The 10th time step, p10=76.03%
(b) 第10個時間步長,p10=76.03%

(c) The 20th time step, p20=80.20%
(c) 第20個時間步長,p20=80.20% (d) The 30th time step, p30=81.45%
(d) 第30個時間步長,p30=81.45%
Fig.8 Coverage enhancement using PFCEA algorithm
圖8 PFCEA演算法實現覆蓋增強
直觀看來,質心點在虛擬斥力作用下進行擴散運動,逐步消除網路中感知重疊區和盲區,最終實現有向感測器網路覆蓋增強.此例中,網路感測器節點分別經過30個時間步長的調整,網路覆蓋率由最初的65.74%提高到81.45%,網路覆蓋增強達15.71個百分點.
圖9顯示了逐個時間步長調整所帶來的網路覆蓋增強.我們發現,隨著時間步長的增加,網路覆蓋率也不斷增加,且近似滿足指數關系.當時間步長達到30次以後,網路中絕大多數節點的感測方向出現振動現象,直觀表現為網路覆蓋率在81.20%附近在允許的范圍振盪.此時,我們認定有向感測器網路覆蓋性能近似增強至最優.
網路覆蓋性能可以顯著地降低網路部署成本.實例通過節點感測方向的自調整,在僅僅部署105個感測器節點的情況下,最終獲得81.45%的網路覆蓋率.若預期的網路覆蓋率為81.45%,通過公式(1)的計算可知,我們至少需要部署148個感測器節點.由此可見,利用PFCEA演算法實現網路覆蓋增強的直接效果是可以節省近43個感測器節點,極大地降低了網路部署成本.
3.2 收斂性分析
為了討論本文演算法的收斂性,我們針對4種不同的網路節點規模進行多組實驗.我們針對各網路節點規模隨機生成10個拓撲結構,分別計算演算法收斂次數,並取平均值,實驗數據見表2.其他實驗參數為R=60m,=45º, =5º.
Table 2 Experimental data for convergence analysis
表2 實驗數據收斂性分析

(%)
(%)

1 50 41.28 52.73 24
2 70 52.74 64.98 21
3 90 60.76 73.24 28
4 110 65.58 78.02 27
分析上述實驗數據,我們可以得出,PFCEA演算法的收斂性即調整的次數,並不隨感測器網路節點規模的變化而發生顯著的改變,其取值一般維持在[20,30]范圍內.由此可見,本文PFCEA演算法具有較好的收斂性,可以在較短的時間步長內完成有向感測器網路的覆蓋增強過程.
3.3 模擬分析
在本節中,我們通過一系列模擬實驗來說明4個主要參數對本文PFCEA演算法性能的影響.它們分別是:節點規模N、感測半徑R、感測夾角和(質心點)轉動角度.針對前3個參數,我們與以往研究的一種集中式覆蓋增強演算法[14]進行性能分析和比較.
A. 節點規模N、感測半徑R以及感測角度
我們分別取不同節點規模進行模擬實驗.從圖10(a)變化曲線可以看出,當R和一定時,N取值較小導致網路初始覆蓋率較小.此時,隨著N的增大,p取值呈現持續上升趨勢.當N=200時,網路覆蓋率增強可達14.40個百分點.此後,p取值有所下降.這是由於當節點規模N增加導致網路初始覆蓋率較高時(如60%),相鄰多感測器節點間形成覆蓋盲區的概率大為降低,無疑削弱了PFCEA演算法的性能.另外,部分感測器節點落入邊界區域,也會間接起到削弱PFCEA演算法性能的作用.
另外,感測半徑、感測角度對PFCEA演算法性能的影響與此類似.當節點規模一定時,節點感測半徑或感測角度取值越小,單個節點的覆蓋區域越小,各相鄰節點間形成感知重疊區域的可能性也就越小.此時,PFCEA演算法對網路覆蓋性能改善並不顯著.隨著感測半徑或感測角度的增加,p不斷增加.當R=70m且=45º時,網路覆蓋率最高可提升15.91%.但隨著感測半徑或感測角度取值的不斷增加,PFCEA演算法帶來的網路覆蓋效果降低,如圖10(b)、圖10(c)所示.

(c) The effect of sensing offset angle , other parameters meet N=100, R=40m, =5º
(c) 感測角度的影響,其他實驗參數滿足:N=100,R=40m,=5º

❸ 無線網路部署

什麼地方要部署無線網路呢,還有多大規模?這個要確定,不同的場景和規模,無線網路部署方式都不一樣。最多的就是在室內直接放裝部署無線網路,在大型會場、普通樓宇內都適用;另外還有室內分布式無線網路部署,這種基本都是我們運營商優先選擇的無線網路部署方式,它能和3G、2G信號合在一起,但是性能比較低,人稍微多了就不好使了;而對於小區樓和酒店,又有牆裝小AP(86面板盒大小的)和WOC(利用有線電視線傳輸WLAN的信號)新的方式部署方式;更房間更密集的地方如學校的宿舍和醫院的病房,這個就復雜了,目前市場上無線網路部署做的比較好就很少了,上次銳捷來交流過他們的專利無線網路部署方式智分,也拖到一個學校去測試過,效果還可以,但是最終效果怎麼樣,就不太清楚了。基本上就是這些了,哦,對了還有室外無線網路部署的,一般就是那種大功率的AP覆蓋就行了,沒什麼特殊的。擦,手工碼了這么多字,辛苦自己了。。哈哈

❹ 求無線網路部署方案

如果資金充足的話,可以選擇華三的AC+AP,AP的數量需要建築物的面積來決定,

如何固定住鏈接一個無線網路啊

無線連接:
1、需要創建無線網路鏈接,進入桌面左下角處的Win7開始菜單,點擊「控制面板」
2、點擊「網路和Internet
3、接下來打開「網路和共享中心」,這里是Win7電腦聯網所必須用到的功能,不管是連接無線網路還是寬頻網路都需要打開此功能進行設置。這里還有快捷鍵,只需要點擊桌面右下角的像窗口的快捷鍵就可以打開。
4、點擊「設置新的連接或網路」
5、選擇「連接到Internet
6、win7會自動搜索到相應的的無線網路,點其中信號最好的網路「連接」後輸入密碼,如果該wifi沒有設置密碼。直接連接就可以上網了。
「無線連接」指允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數據網路,也包括為近距離無線連接進行優化的紅外線技術及射頻技術

❻ 無線區域網有哪兩種組網模式各有什麼特點

無線區域網有兩種組網模式,Ad-hoc模式(點對點無線網路)和Infrastructure模式(集中控制式網路)。

1、Ad-hoc模式(點對點無線網路)

點對點無線網路是一種點對點的對等式移動網路,沒有有線基礎設施的支持,網路中的節點均由移動主機構成。網路中不存在無線AP(無線接入點),通過多張無線網卡自由的組網實現通信。

2、Infrastructure模式(集中控制式網路)

集中控制式模式網路,是一種整合有線與無線區域網架構的應用模式。在這種模式中,無線網卡與無線AP進行無線連接,再通過無線AP與有線網路建立連接。實際上Infrastructure模式網路還可以分為兩種模式:一種是無線路由器+無線網卡建立連接的模式;一種是無線AP+無線網卡建立連接的模式。


(6)針對固定無線網路部署的是擴展閱讀:

WLAN的實現協議有很多,其中最為著名也是應用最為廣泛的當屬無線保真技術——Wi-Fi,它實際上提供了一種能夠將各種終端都使用無線進行互聯的技術,為用戶屏蔽了各種終端之間的差異性。

在實際應用中,WLAN的接入方式很簡單,以家庭WLAN為例,只需一個無線接入設備-路由器,一個具備無線功能的計算機或終端(手機或PAD),沒有無線功能的計算機只需外插一個無線網卡即可。

有了以上設備後,具體操作如下:使用路由器將熱點(其他已組建好且在接收范圍的無線網路)或有線網路接入家庭,按照網路服務商提供的說明書進行路由配置,

配置好後在家中覆蓋范圍內(WLAN穩定的覆蓋范圍大概在20 m~50 m之間)放置接收終端,打開終端的無線功能,輸入服務商給定的用戶名和密碼即可接入WLAN。

❼ 企業如何部署Wi

在忙碌的工作中,在也不用受到有線網路的限制,另工作輕松愉快。Wi-Fi無線網路部署為更多的企業帶來幫助,讓工作環境得到改善。下文將為您詳細介紹如何在企業中組建Wi-Fi無線網路。 首先,Wi-Fi無線網路部署本身最大的特點就是淘汰了傳統有線網路中復雜的布線,並且無需對環境布置進行嚴格安排。其次,無線網路靈活的移動特性也受到信號傳播距離和電源的限制,在很多廣告所設計的場景中,在咖啡屋之類的地方,都不能解決電源問題,而在辦公環境下,這一點不用耽心。第三,Wi-Fi本身的區域網特性支持更多的電腦互聯互通,家庭用戶則無法充分發揮這一特點。 當然,我們也不能把責任怪罪於廠商的宣傳內容。無線網路傾向於個人市場的現狀也是商務用戶對網路要求過高,對安全性問題一直不能釋懷所引起的結果。各大網路廠商在不斷完善產品的同時,不得不先對要求偏低的個人用戶「下手」,這其中,英特爾起到了不可磨滅的貢獻。 現在,很多公司已經在新技術的幫助下,成功部署了無線區域網,從此我們再也看不到滿天飛舞的網線,會議室里也一下子整潔了很多。特別是在會議進程中,與會人員可以隨時查閱需要的資料,而不必再為尋找網線而煩惱。 當然,Wi-Fi無線網路部署還會帶來很多意想不到的好處。比如網管不必再為一個又一個交換機的故障而著急;行政部門也可以為公司設計一個更富想像力的辦公室隔局;還有就是我們可能利用已有的無線網路,領會到Wi-Fi相機、Wi-Fi手機、Wi-Fi投影機等設備所帶來的方便與快捷。 這一切應用顯然要比原來廣告里的無線產品更具吸引力。但是如何才能在辦公室里部署一套可靠安全而且穩定的無線網路呢,是不是和家裡布無線網一樣呢,我們今天就來解決一下這個問題。 網路基礎篇: 辦公室的無線網路和家用無線網路肯定不同,作為整個辦公網路的基礎,接入部分我們還要按照傳統方式,以有線網路的方式進行配置。一般來說,隨著專線租用費用的逐年下降,越來越多的公司開始向電信運營商租用專線,這樣做不但穩定性大幅提高,而且安全性也可以得到進一步保障。 專線接入後,一般我們會在路由器後面實現兩種應用,即對外網站和內部共享。由於專線的IP為固定IP,在需求不大的情況下,用戶可以通過使用這一條專線的資源分配給內部網路和WEB伺服器。當然,對於要求更高的用戶來說,在這樣的架構下,部署防火牆等安全設備也是必要的項目。 在區域網內部,除了一般的辦公終端,有時還會有一些文件伺服器等需要進行大量數據交換的設備。而無線網路受傳輸速率的影響,會對這些設備的性能發揮產生不良影響,因此我們建議用戶,對於這些這備還應當以有線的方式進行連接。

❽ 無線網路可以用windows部署服務嗎

讓windows配置無線網路的方法如下:
打開電腦,在開始面板里找到「控制面板」 。單擊打開。
找到「網路和共享中心」單擊打開。
在打開後的窗口中,去左側的窗格中找到「管理無線網路」,再單擊打開。
找到「添加」的選項,打開。
在這里,要連接的是固定的無線路由,所以選擇第一個。
接下來連接路由器,輸入你的路由器上設置的網路名,加密密鑰
這樣就添加了一個無線網路了。下面進行設置。點擊「更改連接設置」進入。
如果你周圍有多個網路的話,而且網路不穩定的話,最好把第二項取消選擇。
至此,一個無線網路就連接上了。之後在使用中,別忘了選擇一個合適的網路位置,以便讓windows防火牆更好得工作。