㈠ 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[25].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[811]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viP1,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(1p0)/,ln(1(p0+p))/.其中, =ln(SR2)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=500500m2,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,ij}.
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d122R,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=10e6),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. t0; //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 tt+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,vji;
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 500500m2
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500500m2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
㈡ 需要一個無線校園網路規劃和設計的參考方案~~用Cisco Packet Tracer做的~~最好是IP有分配~~也可以用OPNET
無線校園網建設方案
現狀
隨著信息時代的到來，各個學校意識到校內網路建設的重要性，只有實現高度的信息共享，建設完善的校園網路平台，才能夠發展成為一所現代化的學校。現在學校辦學條件的日趨完善，近年來實現了與Internet互聯，同時建成了校園網路，實現校內外信息的共享、傳遞，而網路信息的普及，以及計算機硬體設備價格的下降，越來越多的學生擁有了筆記本電腦，因此學生要求在校園內實現移動上網的呼聲越來越高，而校內的教學樓和宿舍樓因建成時間較早，沒有網路綜合布線設計，類似的原因制約了學校現代化辦學的指導思想，伴隨著IEEE802.11標準的出台，解決這一矛盾在無線技術發展成熟的今天已不是問題，同時，無線區域網(WLAN)還擁有傳統網路所不能比擬的擴容性和移動性，在校園內採用無線區域網技術實施校園網路工程，可適應在校學生移動性強、數量大等特點，最大限度地滿足學生上網需求，並且對於創建較早的學校來說，年代較久的教學樓不宜拉網布線，理想的解決方案就是布署無線區域網。
需求
在校園無線網路建設需求中，主要存在四種典型的應用：
l實現以地區教育局為中心的整個地區教育系統的無線網路連接;
l校園內的戶外公共區域覆蓋;
l局部開放的室內大環境，如典型公共教室、圖書閱覽室等無線覆蓋;
l用戶數量不多但分布較散的樓宇，如教學辦公樓、宿舍等的無線網路覆
應用方案
室內覆蓋：
在室內根據覆蓋需要，放置若干個無線區域網訪問點，用戶在移動時，系統會自動漫遊，在不同的訪問點之間進行信號的切換。這些訪問點連接到各樓的校園骨幹網。也就是將多個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幹網路相連，形成以有線網路為基礎，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接入網路，訪問整個網路資源。
方案採用高靈敏度的Orinda無線AP設備，配合吸頂天線，以一個AP配合一個天線，或一個AP配合多個天線，以保障高質量的無線信號能夠覆蓋更遠的距離，同時增強設備在干擾較大的頻率環境中使用的能力，從而完成室內區域的完全覆蓋要求。
側面圖俯視圖
室外覆蓋：
室外區域覆蓋一般包涵，體育場，校內花園，中心廣場，教學樓，實驗樓樓宇間等。根據需覆蓋的室外區域的實際情況，選擇不同。
(1)設備的選擇：AP、全向天線、定向天線。
(2)室外考慮因素：環境、天氣。
設計建立多個無線覆蓋點，均採用Orinda電信級室外型AP2411E0，根據客戶要求每個覆蓋點覆蓋范圍半徑達到200米，信號強度在70dbm，速率達到54mbps，採用重疊交叉無線覆蓋的方式，完成區域的無縫無線覆蓋。配合室外大夾角定向天線或高增益全向天線，成功實現系統設計目標。使用戶在區域內任何角落都可以通過無線訪問校園網路。
室外覆蓋示意圖
㈢ 網路安全教育心得範文模板（匯總6篇）
即使是讀同一本書，不同的人都會不有不同的心得。先發表自己的意見或感想，然後引用讀過的文章來做印證。寫心得體會是我們在工作和學習中經常遇到的事情，心得體會可以幫助我們總結以往思想、工作和學習。在寫自己的心得體會時要注意些什麼呢？以下是我為大家收集的「網路安全教育心得範文模板（匯總6篇）」，歡迎您參考，希望對您有所助益！
網路安全教育心得範文模板（匯總6篇）(篇一)
為增強廣大師生的網路安全意識，提高網路安全防護技能，構建綠色校園網路，營造和諧校園環境，小學多項舉措扎實開展了以「網路安全為人民，網路安全靠人民」為主題的網路安全宣傳周活動：
1、製作、懸掛「共建網路安全，共享網滾春絡文明」的宣傳橫幅，營造濃厚的宣傳氛圍;
2、圍繞「綠色上網、文明上網、健康上網」等內容，組織開展「同上一堂網路安全公開課」活動;
3、充分利用展板、黑板報、櫥窗、手抄報等途徑為載體，緊緊圍繞活動主題，營造網路安全人人有責、人人參與的良好氛圍，引導廣大師生依法正確使用網路，提高網路道德觀和法制觀;
4、廣泛宣傳和普及網路安全教育的法律、法規和相關知識，強化師生對網路安全教育工作的參與意識和責任意識;
5、召開「共建網路安全，共享網路文明」主題班會，討論宣傳網路安大飢耐全知識，提高學生網路安全意識，增強識別和應對網路危險的力。
此次活動使全校師生對網路安全有了新的認識，增強了網路安全基本素質與防患能力，網路安全意識得到了明顯提高。
網路安全教育心得範文模板（匯總6篇）(篇二)
一個綜合設備維護員，講究的就是快速反應，堅強支撐。對於網路安全維護首先就是要增強網路安全意識。嚴格要求自己，不斷的提升個人的安全意識和維護素質。
按照部門一貫倡導的「維護就是經營」的大經營觀念，整個維護工作緊緊圍繞以效益中心，加強對客戶、對市場的支撐力度，全力作好後台支撐工作。
逐步建立了金銀牌大客戶電路資料台帳，並結合金牌大客戶使用數據電路的實際情況分別為其製作了客戶電路應急預案。為了實現大客戶等級化我中心安排對大客戶電路用不同顏色的插塞來進行識別；為了體現對大客戶單位的差異化服務，我班組定期對金牌大客戶進行巡檢，並按月製作大客戶單位的網路運行報告。
在日常的維護方面不要搞個人主義，團隊力量是無限大的。講究合作，高效。要加強網路設備安肢鋒全的綜合檢視，對於故障處理要規范化，准確化。這就要求個人有很強的`業務能力和維護素質。因此個人要加強學習不斷提高自己的業務水平和維護能力。
網路安全教育心得範文模板（匯總6篇）(篇三)
如今是「網羅」天下的時代。網路，你是普羅米修斯，偷走了宙斯的火焰，點燃了閃電，照亮了人類黎明前的黑暗，讓拂曉的風聲在耳畔回盪，世界因你而精彩。
網路，你這個盜火者，你偷來了光明，卻也帶來了黑暗。還我隱私。這是一個張揚個性的時代，卻也是個缺乏隱私的時代。人們被大數據一點點地剖析，肢解，百無一漏地暴露在公眾視野之中。網路，你偷走了人類的遮羞布，讓人成為赤裸裸的「透明人」!前不久爆出的「棱鏡事件」，折射出信息安全的隱憂。高科技竊取我們的信息於無形之中，令人不戰而栗。
不久前，一位名叫琪琪的女孩，因一條微博，被人在網上挖掘個人信息並無情地嘲諷而不堪重負，最後含恨自殺。每一個人的心中都有秘密，正如每一個花蕾都包含著心事，強行剝開花瓣必定會使花蕾凋亡，無情揭開個人隱私必將導致人間慘劇發生。還我距離。生活在網路時代，縱使相隔千里，也可以面對面交談，於是人與人之間的距離近了，而心的距離卻遠了。我曾無數次地回想起那個「烽火連三月，家書抵萬金」的時代，雖然戰亂不斷，天各一方，卻能「千里共嬋娟」，共話相思意。然而，在這個霓虹燈點綴了夜空，萬家燈火齊明的大數據時代，手機卻反客為主，儼然成了聚會的主角。當「一起來玩手機，順便吃個飯」成為年輕人的口頭禪時，我們不禁感嘆人情變了：沒有了朱自清的「咫尺天涯，叫我如何奈得」的感慨，卻有加拿大女作家的「世界上最遠的距離，不是你在天涯，我在海角，而是我在你面前，你卻不知道我想你」的無奈。網路，你偷走了距離，讓心的故鄉何處尋覓?還我詩情畫意的生活。怎能不嚮往、嚮往川端康成凌晨四點半看海棠花未眠，嚮往瓦爾登湖畔盧梭的小木屋，嚮往王爾德在陰溝里仰望星空，嚮往倉央嘉措通透風情踏雪尋梅。反觀當下，沒了詩情沒了畫意，處處是屏奴。當點贊、刷微博成了生活的主旋律，我們真正的生活又去了哪兒?
網路，當我再一次把你放在聚光燈下，細細端詳，終於窺見了你的真容。你原本只是高科技時代的一個工具，無關好與壞，功與過。合理利用，你可以使人們玩弄世界於股掌，傳遞信息，播散知識，造福人類。掌控不當，你也可以剝奪隱私，傳播謠言，色情暴力、高科技犯罪把人們推向萬劫不復的深淵。
利弊，黑白，兩極之間本無界定，然而物極必反，就看你如何掌控。網路，可以送你上天堂，也可以帶你下地獄。如何讓高科技為人類謀福祉，全在人類的智慧。
網路安全教育心得範文模板（匯總6篇）(篇四)
不可否認，網路是把雙刃劍。在當今社會，網路安全不得不引起了很多人的重視。網路對當今社會的影響還是很大的。
我們的生活跟隨社會的發展越來越美好，特別在農村表現更為明顯，有便利的交通及先進的網路通訊工具迅速發展及廣泛應用。比如電腦就闖入到了千家萬戶，它我們生活中，存在著許許多多的善美，雖然方便，同時它也是一個惡魔。看你怎樣對待？
網路的善美非常之多，比如說上網聊天，拉近朋友之間的距離，網上購物很方便，上網查閱資料，一點擊，就會有許多答案從屏幕上出來，讓你查也查不完，看也看不盡，可以看看新聞，了解國家大事，也可以聽聽音樂，使我們的心情舒暢，這樣可以從網上學到許多東西，而且還可以從網上吸取許多知識，讓你的學習不斷地進步，讓你的成績不斷提升。豐富我們的生活。
另外，由於我們青少年正處於成長時期，閱歷少，經驗不足，在網路這個繽繁世界游歷時，一定要注意樹立自我保護意識，在自己的頭腦里建立起「安全防火牆」，以抵禦不良信息對我們的影響。標明限制信息的，如果自己處在限制區域內，一定不能進入。
網路的世界是五彩繽紛的，我們要善於使用網路，要正確使用網路，學會拒絕網路中的種種不良誘惑，我們應做到「文明上網，上文明網」，讓網路在我們的生活中，幫助我們吧！
網路安全教育心得範文模板（匯總6篇）(篇五)
在第二屆國家網路安全宣傳周到來之際，網路安全知識進校園活動走進北京第五十四中，該校無線接入網wifi已經正式運行，為在校學生上網構築一道綠色屏障。
近年來，隨著科技的進步，電腦的普及，互聯網不僅成了人們學習知識、獲取信息、交流思想、休閑娛樂的重要平台。也成了「改變21世紀人類思維方式」的信息「高速公路」。各行各業「守規矩」的人，形形色色「任性」的人，都把自己的「車」開上了這條「快車道」。越來越多的青少年更是把QQ作為上網聊天的通信工具，即時與熟悉的親友或陌生的網友進行交流，探索現實和「虛擬」的世界。
網路世界錯綜復雜，好像一個「自由市場」：既有厚重的傳統文化、豐富的科學知識等信息，「按章行駛」，傳遞崇德揚善的正能量；也有無孔不入的暴力、色情和虛假詐騙等信息，「橫沖直闖」，傳遞任性妄為的負能量。由此可見，網路不可小覷：運用得好，方便、快捷，充實生活內容，提高工作效率；運用不好，就可能上當、中槍，成為受害者，甚至成為害人者。因此，維護正常的網路生態秩序，傳遞正能量，抵制負能量，已經成了全社會關注的「大問題」。
北京第五十四中針對「青少年辨別能力、選擇能力和自我控制能力較為薄弱，很容易在不知不覺中受到不良信息『污染』」的情況，建成校園無線接入wifi，從埠嚴格規范接入源，屏蔽廣告彈窗和低俗信息，讓老師更加方便的教學，讓學生更多接觸健康信息，為在校學生上網，「構築一道綠色屏障」，提供一個純凈健康的網路環境。無疑是給學生繫上網路「安全帶」，確保本校學生在網路高速路上行駛的「人身安全」。給我們提供了一條很好的經驗。
青少年涉世不深，好奇心強，又缺乏自我保護和隨機應變的處理能力，很容易被網路虛象迷惑，受到別有用心的人利用。避免青少年上網「行人」受到傷害，是實現網路安全的「重中之重」，不僅要制定規矩，要求講規矩。更需要採取強制措施，重點保護。我們都知道，在高速公路上行駛，既有隔離帶，還需繫上安全帶，進行「雙保險」，增加安全系數。同樣道理，在網路高速公路上行駛，也需要繫上網路「安全帶」。
在即將到來的6月1日至7日舉行的第二屆國家網路安全周，就是要突出青少年網路安全意識，知識與技能教育，引導青少年把注意力集中到學習和工作中，在上網交友中保持平常心態，避免沉迷於網路，難以自拔。
營造健康的網路環境，打造清朗的網路空間。是學校的責任，更是社會的責任。學校凈化上網環境，就是給學生繫上網路「安全帶」，學生上網安全了，學校就安全了；整個社會都加強了網路安全知識普及，到處都有網路安全帶，青少年上網就安全了；網路世界的「自由市場」有了規矩，就必將理順亂象，促進社會和諧，給力文明社會建設。
網路安全教育心得範文模板（匯總6篇）(篇六)
潘總在給我們作的兩個小時講座過程中通過詳細地講解使我們大致了解到網路信息安全的含義：
網路信息安全是一個關系國家安全和主權、社會穩定、民族文化繼承和發揚的重要問題；
其重要性，正隨著全球信息化步伐的加快越來越重要；
網路信息安全是一門涉及計算機科學，網路技術、通信技術、密碼技術、信息安全技術，應用數學、數論、資訊理論等多種學科的綜合性學科。
也正是潘總的詳細講解是我們了解到網路信息安全的重要性。他還詳細的講到了雲計算和雲安全：
但一到雲，這件事情就比較麻煩了，雲的牆不知道在什麼地方，你也不知道門在什麼地方。
所以這時候傳統的內外之分就不是那麼靠譜了，什麼是內什麼外是件說不清楚的事；
也許我們現在需要找找另一種思維模式；
談雲，就想跟自然界的雲做對比，這種計算模式一開始起名字確實非常好。並提到雲安全計劃是網路時代信息安全的最新體現，它融合了並行處理、網格計算、未知病毒行為判斷等新興技術和概念，通過網狀的大量客戶端對網路中軟體行為的異常監測，獲取互聯網中木馬、惡意程序的最新信息，傳送到server端進行自動分析和處理，再把病毒和木馬的解決方案分發到每一個客戶端
。他的這些生動講解使我們對雲這個概念有了一個初步印象。更為重要的是他還使我們了解了在上網過程中保護個人信息的重要性。
聽完潘總的講座後，我想為了很好的保護自己的信息安全，應該做到以下幾點：
第一在自己電腦上安裝能夠實時更新的殺毒軟體。最好是性能比較高的殺毒軟體，諸如卡巴斯基、瑞星之類的，雖然這類軟體會收取一定的使用費用，但考慮到我們電腦可能受到的潛在威脅，這些錢花的也是值得的。有了殺毒軟體之後一定要定期進行殺毒，而且上網時一定要保證殺毒軟體的開啟狀態，有些人在玩游戲或者使用大型軟體的時候為了避免佔用內存而把殺毒軟體關閉，如果不能及時開啟我們電腦還是可能受到威脅的。如果時間允許我認為還可以在安全模式下進行查殺處理，這樣有效殺出病毒的幾率會大大提高。有了殺毒軟體也不能肆無忌憚的上網，最好能夠上一些有一定聲譽、安全性高的網站。
第二在安裝從網上下載下來的軟體時一定要一步步看清楚各個選項。現在很多軟體為了自身盈利的需要而夾雜了流氓軟體，流氓軟體安裝之後又是極不容易卸載的。這些流氓軟體可能會修改你的瀏覽器主頁，定期打開某一網頁等等，造成了我們使用電腦時的極大不便，這些軟體還會記錄下我們上網偏好，隨時向我們發垃圾廣告。所以下載安裝軟體一定要慎重。
第三慎用U盤、移動硬碟之類的存儲設備。某些破壞性的病毒可能導致移動存儲設備損壞。我們在使用U盤之類的存儲設備時也要小心謹慎，打開U盤時盡量不要雙擊打開，這樣很可能會激活存在於裡面的木馬，使用打開前最好能夠先殺一遍毒，甚至我們可以專門去網上搜取U盤木馬專殺來預防電腦再次被感染。
第四盡量不要在互聯網上公布個人信息。除非是萬不得已，否則不要公布自己任何詳細的信息，以防被不良分子利用。另外在網上不要隨意公布自己的郵箱，因為郵箱是一個十分便利的切入口來搜取你的個人信息，我們在各個網站注冊時一般都會被要求留下郵箱，這樣在這個過程中或多或少我們都會偷漏一些個人信息，如果通過搜取郵箱的方法獲得你在各個網站上公布的個人信息經過綜合整理很可能是自己更多的信息被公布出來。更多的我們考慮的自身安全問題，公布照片不僅是我們信息安全得不到保護，甚至現實中我們人身安全也可能因為一張照片而受到威脅。
在互聯網日益普及的今天，我想，作為一名學生，在我們學習信息安全相關知識的同時還一定要在上網時提高個人信息保護意識。
㈣ 網路控制的網路控制簡述
網路控制是針對網路自身的控制，主要是對通信網路的網路路由、網路流量等的調度與控制；基於網路的控制是對被控系統的控制，網路只是作為一種傳輸通道。
網路控制的設計主要針對對象是物理設備，而不是網路的性能和穩定性。
但是網路的性能和穩定性在網路控制中也是相當重要的，例如在設計一個網路控制系統時，控制的約束必須適應通信網路的帶寬限制。從傳送控制信號的角度看，一個網路的有效帶寬是為單位時間內所傳送有意義的數據量的最大值，排除幀頭、填充位等。這和傳統的網路帶寬定義相比較，顯然更側重於單位時間內傳送的原始位元組的數量。
影響網路帶寬應用和實施的4個主要因素是： 不同設備通過網路發送信息的采樣頻率不同。 要求同步操作的元件數不同。 表示信息的數據或消息的大小不同。 控制信息傳輸的機器自動控制MAC的子層協議不同。 為了滿足網路控制系統的時間限制和保證其性能，必須分析網路傳輸的最優演算法和設備連接控制的設計。
網路控制系統的思想就是應用—系列通信網路去交換分布系統中不同物理元件之間的系統信息與控制信號。標準的串列通信適合構建網路控制系統、如菊花鏈H5—232標7k、多點R5485標PS、乙太網、IEEE802.11無線通信標准。現在已開發應用的專用網路協議，有工業自動化應用系統的控制器區域網(CAN)協議，具有載波多路偵聽/沖突檢測(CSMA/CA)的乙太網協議和現場匯流排協議等等。
由於網路的特性，傳統的控制理論諸如同步控制、非延時觸發和制動控制等，在應用於網路控制系統之前必須要做相應的修正．
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