前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇物聯網網絡技術范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發現更多的寫作思路和靈感。

物聯網網絡技術范文第1篇

關鍵詞：網絡編碼 MIMO 聯合編碼

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2011）12-0046-02

網絡編碼是指在網絡中繼節點處對網絡信息流進行存儲轉發的基礎上實行編碼操作，從而提高網絡吞吐量，節省網絡帶寬等[1]。在無線通信網中，網絡編碼作為關鍵技術之一，可以在一定程度上節省網絡資源消耗，提高頻譜資源利用率，并在有限的頻譜資源中盡可能多地傳輸數據，增加信道的傳輸容量。同時無線網絡自身一些不同于有線網絡的傳輸特性，也使網絡編碼帶來了新的效益，它可以改善網絡性能，結構和協議。

目前，大多數方案都是基于隨機線性網絡編碼，如何在多徑衰落這種不利條件下，設計網絡編碼方案，使其在無線網絡中同樣有效是一個具有挑戰性的問題。很多國內外學者以及科研機構都致力于對網絡編碼的研究，從最初的網絡信息流到分別與協作分集技術、MIMO技術相結合的現在。本文通過從物理層角度對無線網絡中網絡編碼與其他應用技術相聯合進行分析，如將其與MIMO等相結合，充分利用冗余度，提高系統吞吐量，并根據未來網絡的復雜環境闡述了其進一步的研究方向。

1、聯合網絡編碼

隨著研究的深入，網絡編碼的很多優點也逐漸體現出來，如能獲得很好的網絡吞吐量，均衡網絡負載、提升帶寬利用率等優勢。同時在無線網絡中應用網絡編碼也面臨著許多問題，如果將網絡編碼與其它應用技術相結合，則更能大大提升該應用系統的相關性能。

1.1 網絡編碼與信道編譯碼的聯合

網絡編碼同信道的編譯碼技術相結合的核心思想就是利用網絡編碼的冗余信息協助信道編碼，從而獲得好的抗噪性能，達到最大的信道容量；通過利用中繼傳輸的冗余度來獲得分集增益[1]。基于Turbo碼和LDPC碼的聯合編碼已經被廣泛研究，并在多址中繼信道、時分復用雙向中繼信道[2]和BSC中與傳統的網絡編碼方案進行了比較，充分顯示了聯合編碼在能量消耗、信道容量、誤碼率等方面的優勢，有效降低了編碼復雜度以及由信道噪聲帶來的失真。

1.2 網絡編碼與協作分集技術的聯合

協作分集技術，即在多用戶環境下，每個天線用戶在發送自身信息時也為其協作伙伴發送信息，通過節點間的協作，形成虛擬天線系統，以獲得較大的分集增益，克服無線信道衰落。另外，在協作分集的基礎上進行網絡編碼可以同時獲得分集增益和網絡編碼增益。在協作傳輸過程中，通過在信源節點和終端節點放置中繼可進一步提高數據傳輸速率，改善無線通信系統抗衰落性能，提高資源效率和系統容量[3]。

協作網絡編碼是當前無線移動通信系統的研究熱點之一，特別是基于物理層網絡編碼的無線協作通信系統，對于雙信源、雙信宿無線通信系統，假設信源和都要將各自的信息廣播到兩個信宿和。由于發射功率的限制，將超出的傳輸范圍，和將通過共享的中繼來實現傳輸范圍的擴大。在傳統協作中繼系統中由于要保證信號在正交信道上能夠傳輸，完成這一過程需要4個時隙，而采用無線網絡編碼后僅需要2個時隙。分別為：(1)將信號廣播至和；同時將其信號廣播至和；(2)對二者疊加信號進行物理層網絡編碼，并將編碼后的信號廣播至和。由于在第1個時隙已經接收到廣播的信息，因此，在第2個時隙結束時，可以從編碼后的信號中提取到的信息。

此方案充分利用了網絡資源和分集技術，可獲得相對較低的錯誤概率、中斷概率，以及較高的編碼增益。因此，采用物理層網絡編碼的協作中繼系統可以降低傳輸時間損耗，使數據在衰落信道中更好地傳輸。

1.3 網絡編碼與MIMO技術的聯合

MIMO技術利用在發射端和接收端均采用多天線、多通道來獲得高分集增益以改善信道的多徑衰落特性，以及提高系統容量、頻譜利用率和數據傳輸速率；通常情況下，多徑要引起衰落，致使數據包丟失。對于MIMO系統，多輸入多輸出技術通過利用空間分集來解決這一問題。因為多入多出是針對多徑無線信道來說的，傳輸信息流經過空時編碼形成M個信息子流，由M個天線發射出去，經空間信道后由N個接收天線接收。在接收端通過檢測譯碼，將接收到的符號矢量利用空時編碼處理，并解碼這些數據。

這兩種技術的最終目的都是從接收到的符號矢量中恢復出原始信息，為了能夠充分利用MIMO技術的分集特性和在傳統網絡編碼中并沒有利用到的冗余信息，將網絡編碼和MIMO技術相結合（MIMO_NC）。最大程度的將收到的信息傳遞給譯碼器，降低丟包率，完成檢測譯碼過程，獲得高信噪比增益。

MIMO_NC方案[4]的編碼過程：由信源發出的信息，經過信道編碼輸出信息單元，這些由每個節點生成的信息單元被存入緩存器中，然后對其進行網絡編碼，產生編碼包，并用Galois符號表示，最后經過轉換調制將相應波形通過無線信道傳輸出去。

譯碼過程：在接收端將收到的數據包進行信道估計，并從其頭部提取出網絡編碼系數，如果頭部損壞就丟棄；反之，則把所有數據包存在緩存器中，并更新網絡估計矩陣。為了在接收端正確獲得信源的發送信息，節點存儲器中至少要有等量的獨立的原始數據包，這樣才能解出編碼方程，若少于要求數，則終端正確恢復原始信息的概率會很低。所以當能夠進行譯碼時，節點開始檢測接收到的數據包數目，同時確定中繼節點數,最后通過軟譯碼方案恢復出原始信息。

同樣為了獲得高分集增益，在編碼階段可以在發送端采取用兩個網絡編碼器的方法，這樣就有兩個網絡編碼矩陣G1和G2，頭部存儲編碼系數，并且編碼相同的信息。此時的編碼增益會明顯提高，但是以傳輸速率的降低為代價，而在譯碼過程中采用自適MIMO-NC技術，就是為了改善傳輸速率，降低錯誤概率，但同時復雜度有所增加。具體的編譯碼流程如圖所示：

…指的是經信道編碼后的信息單元，為每個編碼包的頭部包含的編碼系數，{}指的是Galois符號所對應的調制后的矢量。指的是在不同時間接收端收到的來自不同信源的編碼包。

在傳統的網絡編碼中，每個數據包的解調過程和提取NC系數過程都是分開進行的，其在譯碼階段僅用來成功地接收數據包，因此限制了從不同節點接收相同信息的優勢。MIMO_NC會利用已破損的CP，將所有收到的信息傳遞給譯碼器，充分利用冗余信息，改善其性能。

2、進一步的研究方向

現在網絡編碼的研究已經走向多元化，實用化。在LTE-A中通過采用MIMO分集技術，來抑制多徑衰落，改善信道特性，提高系統性能。新一代無線通信網的網絡架構是復雜的、多變的，其不僅體現在網絡層次、基本構架方面，也體現在復雜的無線場景、傳播環境和混合的無線小區結構上等。如何能在這樣的環境下進一步滿足提高系統的吞吐量、信道容量，降低誤碼率等要求，是目前的研究熱點。

因此在以后的研究過程中我們可以考慮以下幾方面：

(1)網絡編碼是一種協作通信的模式[3]，與其他技術相結合可以優化網絡性能，在各種無線傳播環境下，充分結合多輸入多輸出天線技術，研究對網絡中數據流傳輸的影響。研究基于協作分集技術的物理層網絡編碼和信道編碼的聯合設計方案，以及基于網絡編碼的數據傳輸，研究低復雜度、低時延的網絡編碼算法。

(2)在實際無線通信網絡中，信道往往是頻率選擇性衰落的，這種環境下MIMO網絡編碼的性能分析也是很值得研究的。除了理論研究MIMO網絡編碼技術外，還需要考慮實際的場景，以解決應用過程中遇到的各種問題，如編譯碼復雜度、延時問題對系統性能的影響問題，系統效率、編碼效率和魯棒性的提高問題等。

3、結語

網絡編碼技術在無線網絡中起到了重要的作用，同時具有很廣闊的應用前景。由于無線通信網中信道的固有特性，在物理層進行網絡編碼并結合一些相關的檢測技術、糾錯編碼技術、MIMO技術，與傳統的網絡編碼方式相比，能獲得更好的系統性能。本文主要介紹了網絡編碼分別與協作分集技術和MIMO技術相聯合的方案及研究進展，并提出了有待進一步研究的方向。

參考文獻

[1]HoT,Koetter,Medard M,A Random Linear Network Coding Approach to Multicast.IEEE Trans.Inf.Theory,2006:4413～4430

[2]Hausl C,Hagenauer J,Iterative Network and Channel Decoding for the Two-Way Relay Channel／Proceedings 0f IEEE International Conference on Communications 2006：1568―1573．

[3]殷勤業,張瑩,丁樂.協作分集:一種新的空域分集技術,西安交通大學學報.2005.06．

[4]EFasoloFRossettoand MZorziNetwork Coding meet MIMOHongKongJan3-4 2008．

作者簡介

物聯網網絡技術范文第2篇

關鍵詞:中職；計算機網絡技術；物聯網技術；軟件技術；實訓教學

前言

物聯網技術作為信息產業發展的第三次革命，涉及的領域廣，其理念也日趨成熟。從整體來看，中國物聯網市場主要份額有智能工業、智能物流、智能交通、智能電網、智能醫療、智能農業和智能家居等行業。2009年8月，“感知中國”的講話把我國物聯網領域發展推向了，我國在無錫建立了“感知中國”研究中心，中國科學院、電信運營商和多所大學在無錫建立了物聯網研究機構，越來越多的行業和企業需要物聯網技術人才，加大物聯網工程技術各級人才培養力度，已經成為當前職業教育相關專業改革與發展的一項重要和緊迫任務，中職業學校的計算機網絡技術專業課程的設置應該著眼于社會的發展需要，增加在物聯網技術應用型人才培養，在課程設置、教學內容以及實訓上增加物聯網技術的知識與技能實訓，培養既掌握計算機專業的知識技能，又懂得物聯網技術的復合型技術人才，適應社會信息化產業新趨勢的發展。

1中職物聯網技術專業現狀

目前，全國大多數本科、高職院校都開設物聯網工程技術專業，并把該專業作為重點規劃和發展專業，學科知識體系及課程設置都在研究與探討，物聯網專業教學與實訓處在摸索、實踐階段，沒有成熟的體系、成功的經驗可以借鑒。中職學校也積極創造條件開設物聯網技術應用專業，但是物聯網技術是多個學科技術交叉融合的新興發展技術，主要涉及計算機網絡技術、計算機軟件開發和電子技術等綜合的學科應用，而大多數中職學校學科體系不夠完善、受學制，專業師資和教學實訓設備等因素限制，如何在學校現有師資、課程、實訓設備的基礎上，創建能滿足物聯網產業企業的需求、又具有本校特色的物聯網專業，是各個學校急需解決的問題。在物聯網技術專業的建設與人才培養上采用兩步走的方式來實現：第一步，各中職學校將結合學校學科專業體系的特點與優勢在電子技術應用、計算機網絡技術、計算機軟件技術專業增加物聯網技術方向的基礎課程和實訓課程，進行探索與實踐。第二步，整合相關專業教學實踐、教學資源，制定統一、完善的物聯網專業課程體系和人才培養方案，使之形成一個整體。

2物聯網技術的專業課程設置

目前，計算機網絡技術專業所開設的專業課程與教學實踐都是基于普通計算機之間互聯的網絡工程技術，而物聯網是物與物相連的互聯網，是互聯網的延伸，物聯網技術是多個學科技術交叉融合的新興發展綜合技術。主要涉及電子技術、網絡技術和軟件技術等綜合的學科應用技術，知識系統非常龐大，必須進行研究與梳理，依據人才培養的目標定位，考慮中職學制與學生學習能力，根據網絡專業的課程架構與知識體系，合理組織增加物聯網技術的知識，進行適時課程的設置調整，根據物聯網技術系統層次結構特點和關鍵技術，課程設置如圖1所示，使學生掌握新的知識與技術，從而擴大就業面，提升在就業中的優勢而計算機網絡技術專業標準課程設置中已經涵蓋了物聯網技術網絡層知識領域，只需要增加的主要是物聯網感知層和應用層的相關核心課程。具體是在專業基礎課增加《物聯網技術導論》，專業課上增加感知層《傳感技術與檢測》、《RFID技術與應用》、《傳感網組網技術》課程和《網站建設與管理》、《數據庫的應用技術》應用層課程。

3物聯網技術實訓體系設置

對于中職學生而言，物聯網技術應用的定位應體現在工程實踐性，學生需要有知識理論的學習，更要注重工程能力的實踐，根據物聯網工程的工作過程構建實踐體系，設計教學實訓內容，注重培養學生實際工程的應用技能，根據物聯網技術專業課程的設置，結合計算機網絡技術專業的實訓教學與設施情況，確定物聯網技術專業課程的實訓體系，確定實訓教學的內容。（見表1）

4物聯網技術教學實訓的實踐

中職計算機網絡技術專業受學制（三年）和學生學習能力、實訓條件、師資等因素限制，課程調整的空間較小，在明確專業人才培養定位，根據網絡專業的課程架構與知識體系，合理組織增加物聯網技術的知識教學與實訓，系統的增加物聯網技術的知識，適當調整專業課程，一方面將物聯網傳輸層新技術與知識“嵌入”到原有的課程教學中，比如：將傳感器技術和RFID技術知識作為電子技術基礎的內容，無線傳感網組網技術加入到網絡課程中，將數據庫技術知識融入網站建設與管理課程中。另一方面，進行適時課程的設置調整，在有限的學時上增加《物聯網技術應用》課程教學與實訓，進行典型的應用系統綜合實訓，如智能家居與智能安防監控綜合實訓。

5物聯網技術實訓室設計

計算機網絡技術專業建設有完善的網絡布線實訓室、網絡設備配置實訓室、系統搭建實訓室、網絡安全實訓室，能完成網絡工程的實踐教學實訓。物聯網技術實訓室可以對原有的網絡工程實訓室進行改造，規劃和購置物聯網實訓模塊設備，模擬物聯網應用工程環境和實際應用環境，構建“理實一體化”物聯網技術應用實訓室，拓展原有實訓室的功能，提供課程教學實訓從理論知識學習、講解到演示、基本技能訓練、工程項目實踐等多層次教學實踐。借鑒網絡技術的項目教學實踐體系，根據物聯網工程的工作過程構建實踐體系，設計教學實訓內容，注重培養學生實際工程的應用技能。因此，通過物聯網技術專業課程、實訓體系設置、實訓實踐及實訓室建設的研究和探索，我們可以在中職計算機網絡技術專業增加物聯網技術的知識與技能實訓，培養既掌握計算機網絡專業的知識技能，又懂得物聯網技術的復合型技術人才，擴寬計算機網絡專業的學生就業渠道，提高學生就業競爭力。

參考文獻:

[1]中華人民共和國教育.中等職業學校專業教學標準---信息技術類（第一輯）[M].高等教育出版社，2015.

[2]黃永前，劉凌.中職計算機網絡技術專業物聯網技術課程設置探索[J].物聯網技術，2016.

[3]李翔宇，曾燕清，陳志德.基于崗位需求的物聯網工程專業實訓教學體系建設思考[J].福建電腦，2016.

物聯網網絡技術范文第3篇

當前，我國醫療資源分布不均及各地域發展水平不平衡的問題是近一段時期來我國醫療衛生部門面臨的一個突出問題，如何解決廣大人民群眾就醫公平，已成為一個重大課題。隨著物聯網、體域網等多種信息技術的快速發展，建立一種基于物聯網的遠程慢病防治監護平臺，即將醫療技術從醫院延伸到家庭，提供一套具有監護及防護功能的個人健康信息采集處理并提供遠程服務的系統是解決當前問題的一個重要步驟。  

2 物聯網及遠程監護（The internet of things， and

remote monitoring）

物聯網[1]是延伸和擴展的互聯網。它運用信息傳感技術，實時采集需要監控、連接、互動的物體生物信號及位置等各種需要信息，把任何物品與互聯網連接起來進行信息交換和通信。實現物與物、物與人、物與網絡的連接，方便管理、識別和控制。

在物聯網的眾多領域當中，遠程醫療是一個值得人們關注的熱點，遠程醫療[2]可縮小不同區域醫療水平的差距，減少病人及家屬的路途奔波時間，提高了醫療效率和質量。遠程監護是遠程醫療的一個重要組成部分，它在患者與醫院專家之間建立一座橋梁，能夠使患者在任何地點、任何時間接受來自遠端醫院專家的診斷，通過遠程監控數據，病人可以享受遠程專家的醫療服務[3]。它是計算機、通信網絡和現代醫療多種技術相結合的產物，它提供了一套全新的醫療服務共享體系。

3 慢病監護網絡系統功能概述（Slow disease

monitoring network system function overview）

基于物聯網的慢病監護系統是連接患者與醫院的紐帶，目標是能夠實現以下功能：①患者在非醫療區域就能享受到醫療機構的監測及護理指導；②患者在任何地方就能享受到急救服務；③通過社區監護系統數據庫建立居民的健康檔案資源庫；④醫護人員通過健康監護平臺能夠及時獲取患者疾病的信息；⑤醫院健康監護平臺收集各個社區醫療信息并進行診斷。

監護數據傳輸網絡系統工作原理：人體基本生理參數（血壓、心率、血氧）的采集，各路采集數據把各路收集到的基本數據經過控制器合并處理后形成同一路串口輸出數據；通過無線傳輸網絡把收集的人體生理參數存儲在本地醫療監護網關（客戶端）；由本地醫療監護網關來完成人體生理參數數據的解析、處理和顯示；遠端醫療監護端（服務器端）接收客戶端發來的人體生理數據，并對這些數據進行分析處理。服務器端和客戶端間的數據交換和網絡通信由兩端的ARM6410完成。

本監護網絡系統的設計實現通過以下五個模塊完成：患者生理數據采集傳感器模塊、數據處理控制器模塊、無線傳輸網絡模塊、本地及遠程醫療監護控制模塊。各個模塊之間的聯系框圖如圖1所示。

圖1 慢病遠程監護模塊框架圖

Fig.1 Slow disease remote monitoring module frame

以上不同模塊實現的功能為：①患者生理數據采集傳感器模塊：即人體生理參數OEM模塊，本模塊數據輸出為標準的串口數據，數據可直接和單片機STM32串口相連。②STM32處理模塊：即對從不同串口上讀取的患者基本數據進行合并處理并傳輸到無線模塊上。③無線傳輸網絡模塊：選擇一種合適的無線傳輸技術，將采集的患者生理數據通過無線傳輸發送，接收端接受數據并傳送給客戶端，即本地醫療監護網關模塊。④客戶端醫療監護控制模塊：采用三星ARM6410開發平臺，接受來自無線傳輸模塊上傳輸來的患者生理參數數據，實時顯示經過解析處理后的數據。⑤服務器端醫療監護模塊：同樣采用三星ARM6410開發平臺，利用Socket技術建立與客戶端醫療監護控制模塊的聯系。服務器端模塊可解析處理客戶端傳送來的患者生理數據，服務器端可實時對客戶端監護模塊進行控制。

4 短距離無線通信方案分析（Short distance wireless

communication scheme selection）

無線網絡通信技術是監護網絡系統的重要部分，本系統所監護的面向對象具有移動性并且監護范圍一般面向社區或家庭，監護區域比較小。而ZigBee技術是一種基于IEEE 802.15.4，它的主要優點是：網絡容量大，安全性高、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的短距離無線通信技術。并且它的通訊距離可自由擴展，從幾米到幾公里范圍都允許，它采用自組網的通信方式，經常把它應用于傳感控制、自動控制、工業控制、家居、醫療等領域。因此，根據對象的需求以及對短距離ZigBee無線通信優勢的分析，本系統無線通信方案選擇ZigBee作為無線傳輸。

5 嵌入式操作系統方案分析（The embedded

operating system scheme selection）

為實現慢病監控系統中各資源得到最有效的利用，選擇合適的嵌入式操作系統進行軟硬件資源及任務分配協調是非常必要的。

目前市場上流行的嵌入式操作系統較多，Android系統具有以下優點：①提供了從最底層內核到最高層應用程序的所有軟件，用戶還可以根據自己需求定制平臺，開發限制少。②所有的應用程序軟件完全平等，部分內置的組建也可根據需要被替換為符合個人需求的版本。③可移植性強，Android平臺上的程序都是基于java語言開發的，并在虛擬機Dalvik上執行，所以，程序可以很好地移植在ARM X86等不同架構上。④優質的圖形系統和音效。Android平臺自身內置了一些常用的標準視頻和音頻編解碼器，結合2D圖形庫和3D加速的OpenGL，可以得到很好畫質和音質效果。⑤系統管理應用程序穩定性好，Android平臺為不同程序之間兼容提供了良好的安全措施，各種應用程序的運行或關閉有條不紊地進行，系統穩定性得到很好保障。

基于以上的分析，Android系統符合監護系統的需要功能及要求，并且它可對監護網絡設備進行很好的性能優化，所以系統選擇Android作為客戶端及服務器端醫療監護的操作系統。

6 慢病網絡監護系統硬件設計方案（Slow disease

network monitoring system hardware design）

慢病監護系統硬件主要由以下部分組成：患者基礎生理參數采集設備、無線傳輸網絡、客戶端醫療監護網關和服務器端醫療監護網四個部分，框架流程如圖2所示。

圖2 慢病監護硬件框架圖

Fig.2 Slow disease monitoring hardware frame

6.1 患者 基礎生理參數采集及無線傳輸網絡

生理參數采集采用ARM Cortex-M3內核的STM32芯片并搭載三個生理醫療傳感器模塊。以STM32作為核心微控制器，因為它包含有豐富的外設接口，通過三路采集到的患者生理數據經STM32處理后合并為一路數據，數據通過無線傳輸模塊發送出去。選擇EWRF3065和CSR GL-6B作為無線傳輸設備，EWRF3065模塊由時鐘電路、電源電路、天線射頻電路、電平轉換電路等組成，GL-6B模塊由電源電路、電平轉換電路、天線射頻電路等組成。流程框圖如圖3所示。

圖3 患者生理參數采集及無線傳輸系統

Fig.3 Patients physiological parameters acquisition and

wireless transmission system

6.2 本地醫療監護網關子系統

客戶端監護平臺以Samsung S3C6410 ARM11微處理器作為主CPU，其優點是：ARM6410可以提供1GB SDRAM和1GB NANDFlash存儲空間，同時具備高速SD卡存儲設備、100MB網絡、USB Host、RS232、RS485和外擴GPIO界面等接口，另外配有800×600 7.0英寸高清TFT液晶觸摸屏，并提供寬電壓的電源輸入方式，能方便搭配不同環境下的電源使用。

客戶端醫療監護網關子系統工作主要原理是：患者數據采集系統通過無線網絡將患者基本生理數據傳送給該子系統，客戶端監護網關通過DM9000 AE設備的RJ-45網口將患者基本生理數據傳輸給服務器端監護子系統。本地醫療監護網關框圖如圖4所示。

圖4 本地醫療監護系統

Fig.4 Local medical care system

6.3 遠端醫療監護端子系統

服務器端監護系統以ARM 1176JZF-S為內核，處理器運行速度快，最高可在667MHz主頻上運行，平臺配備有豐富的內部資源，內置硬件加速器，集成了一個支持視頻編解碼MFC，因此它可廣泛應用在移動服務和通信處理等領域。另外，處理器支持多種NAND Flash和Mobile DDR存儲器，集成了CMOS攝像頭、USB HOST、以太網、SD卡、液晶屏觸摸等多種高端接口，這些接口為用戶實現高端設計提供良好的基本條件。

服務器端監控子系統工作情況是：通過DM9000AE的RJ-45接口接收來自客戶端醫療監護網關通過互聯網傳送過來的患者基本數據，并對這些數據進行解析處理。另外，它可以把服務端醫生或專家經過判斷處理后的結果及時地發到客戶端網關，實現實時監控。服務器端醫療監護系統框圖如圖5所示。

圖5 遠端醫療監護系統

Fig.5 Remote medical monitoring system

7 慢病監護系統軟件設計（Slow disease monitoring

system software design）

7.1 無線傳輸軟件設計

通過以上無線通訊方案的選擇，首先對它實現軟件設計，由于ZigBee網絡分別定義Coordinator（協調器）、Router（路由器）和End Device（終端設備）三種網絡角色。各角色之間的關系如圖6所示。

圖6 ZigBee數據傳輸網絡

Fig.6 ZigBee network data transmission

Coordinator負責網絡建立和網絡地址分配，Router負責尋找、建立、修復及傳送數據包，End Device加入網絡并可以傳送數據。通過分析不同角色的功能，因此在軟件設計過程中，分別以兩種傳輸方式實現數據傳輸。

①數據透明傳輸。該傳輸方式以可變的透明數據包的形式進行傳輸，如果數據傳輸的第一組不是0xFC、0xFD或0xFE，那么從端口接收的數據就自動發送給其他所有的節點，接收到的節點把數據自動發給Coordinator；如果兩個設備是通過串口連接，那么可用兩個ZigBee CC2530模塊通信來實現透明數據傳輸。

②點對點數據傳輸。ZigBee網絡中任意節點之間都可以通過格式：“0xFD+數據長度+目標地址+數據”傳送數據長度可變的數據包。

7.2 本地醫療監護軟件設計

客戶端監護軟件設計主要完成宿主機上Android開發環境和編譯環境的搭建，實現本地醫療監護軟件功能。軟件設計由以下兩個方面組成：

（1）搭建符合要求的編譯環境，安裝交叉編譯工具，對Android源碼進行編譯，把Android系統移植到客戶端ARM6410上，并做功能測試。

（2）配置Eclipse、Android SDK、JDK等開發環境，客戶端醫療監護軟件采用Java和C同步開發設計，底層Linux讀寫串口數據由C程序設計完成；高層部分的患者生理數據接收、UI界面繪制及顯示、客戶端和服務器端Socket通信等功能則由Java程序設計完成。

7.3 遠端醫療監護軟件設計

為了程序的兼容性，服務器端醫療監護軟件設計主機環境配置和客戶端監護軟件的配置采取一致的方法。即把客戶端編譯過的Android操作系統直接移植到服務器端醫療監護平臺上。服務器端醫療監護軟件中的數據接受、程序控制、UI界面繪制及顯示、客戶端與服務器端的Socket通信等功能采用Java語言開發。  

另外，為了提高程序運行效率，客戶端和服務器端監護軟件設計均采用多線程編程機制。

8 結論（Conclusion）

本文從分析慢病監護系統的功能需求入手，分不同的模塊設計框架來實現遠程慢病網絡監護系統，并從軟硬件環境的需求提出符合實現系統要求的方法。通過本系統的方案設計，為以后的方案實現提供明確的研究內容。

參考文獻（References）

[1] http：//baike.baidu.com/view/1136308.htm.

[2] http：//baike.baidu.com/view/1241145.htm.

[3] 白凈，張永紅.遠程醫療概論[M].北京：清華大學出版社，2000.

作者簡介：

物聯網網絡技術范文第4篇

關鍵詞：物聯網；人才培養目標；課程體系

作者簡介：張淑梅（1968-），女，山東萊州人，南京交通職業技術學院電子信息工程系，副教授。

基金項目：本文系中國交通教育研究會2012-2014年度教育科學研究課題“大交通背景下計算機網絡技術專業課程體系構建”（項目編號：交教研1202-83）、南京交通職業技術學院教改項目“大交通背景下計算機網絡技術專業課程體系構建研究”（項目編號：JX1128）、南京交通職業技術學院科學研究計劃項目重點項目“高職院校計算機類專業優化研究”（項目編號：JR1205）的研究成果。

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）14-0083-02

2009年8月，總理在無錫視察時提出了“感知中國”，物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一。 2009年11月12日，中科院、江蘇省政府在江蘇省無錫市共建中國“物聯網研究發展中心”，并初步形成以無錫市為核心，南京、蘇州為支撐的物聯網產業聚集區。有政府的大力支持，科研單位、運營商的大力推動，受需求和應用驅動，物聯網將廣泛應用于各行各業，物聯網的市場潛力給高職教育帶來了無窮的機會，這將為高職教育發展帶來新的機遇。高職院校應順應市場需要積極開辦相關專業，培養物聯網產業專業人才，滿足國家戰略性新興產業發展的迫切需求。

物聯網是個交叉學科，涉及到通信、傳感、計算機網絡以及RFID、嵌入式系統等多方面技術。高職院校與物聯網相關的計算機網絡技術專業如何更好地適應行業和區域產業發展的需求，在傳統計算機網絡技術專業的基礎上開設物聯網應用方向，調整專業人才培養方案、重構課程體系，主動適應地方經濟發展的需要，是我們需要認真思考并付諸于實踐的重要課題。

一、物聯網應用方向人才培養目標的確立

專業的人才培養目標準確定位是構建合理課程體系的前提。高職教育的人才培養目標與社會經濟發展對人才素質的要求是否一致，是檢驗高職教育能否滿足社會經濟發展需求的重要指標。以職業能力培養為核心的培養目標是現代社會對職業教育提出的新要求。為了體現高職教育以就業為導向，以職業能力培養為核心，增強學生社會適應能力及可持續發展能力，制定一個科學合理的人才培養目標時應從以下幾個方面考慮：

一是高職教育的目的，即“培養什么樣的人”；二是行業背景與區域經濟發展，也就是要適應行業和區域產業發展的需求，為本地區培養高級技術技能人才；三是社會需求下的能力構成，這需要對高職物聯網應用技術專業的學生畢業后所從事的職業崗位進行分析；四是行業專家意見。

物聯網主要由感知層、傳輸層和應用層組成，物聯網產業主要包括圍繞整個產業鏈的硬件、軟件、系統集成和運營服務四大領域。通過對無錫物聯網產業研究院、中科怡海科技有限公司、無錫萬博信息技術公司、上海億道電子有限公司等多家物聯網產業鏈的相關企業進行人才需求調研，調研結果顯示，物聯網企業對高職層次人才需求主要為：物聯網工程項目技術員、物聯網軟件程序員、物聯網軟件測試員、網絡維護技術員、物聯網系統管理員、物聯網設備營銷與技術支持人員等。

按照專業人才培養方案的開發要求，對江蘇長三角地區物聯網產業發展現狀及物聯網產業人才進行需求分析、企業調研、專家研討，明確了物聯網應用技術專業主要面向物聯網產業鏈的系統集成、運營服務領域，歸納出主要面向的職業崗位：物聯網工程項目技術員、物聯網系統管理員、物聯網應用系統管理員等3個核心職業崗位，以及每個崗位的典型工作任務，從而確定南京交通職業技術學院計算機網絡技術專業（物聯網應用方向）培養目標為：本專業主要面向物聯網產業，針對物聯網在智能交通、平安家居等領域的研究和應用，服務區域與地方經濟發展，培養具有扎實的專業基礎理論知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力，具有可持續發展與創新能力，掌握物聯網應用技術，具備物聯網工程項目的規劃與施工管理、物聯網設備安裝與調試、物聯網應用平臺設計與開發、物聯網管理與維護，物聯網嵌入式軟件開發以及物聯網設備營銷與技術支持等職業能力和素質的高端技術技能型人才。

二、物聯網應用方向課程體系的構建

人才培養目標需要通過課程體系來實現。培養目標發生了改變，課程體系就需要重構。為了使人才培養既達到就業崗位職業要求，又具備一定的技術消化、吸收、改良、反求、創新能力的需求，課程體系的構建必須遵循“理論與實踐相互交融”的課程體系設計思想。一個是培養學生可持續發展能力的基礎知識的設計，一個是培養學生實踐動手能力和創新能力的專業技能及素質能力的設計，理論與實踐相互融合、交叉使用，形成完整的切實可行的課程體系。實踐動手能力和創新能力培養，要將實驗、實訓、仿真實訓到最后的頂崗實習整個實踐教學過程系統化設計，這就要求加大實踐課程的占比，教材也要隨之配套建設。

1.構建“項目主導、模塊遞進”的課程體系

本課程體系構建采用“項目主導、模塊遞進”的課程體系構建模型。所謂的“項目主導、模塊遞進”的課程體系，是根據產業行業企業特點，明確本專業主要就業崗位，依據就業崗位歸納典型工作任務，確定完成職業崗位的典型工作任務所需職業核心能力，按基本能力、專業能力、綜合能力三個依次遞進的模塊構建課程體系。

依據專業調研結果，明確了專業面向的主要工作崗位，對應物聯網應用技術專業職業崗位的典型工作任務主要有：物聯網項目方案擬定；物聯網工程施工管理及實施；物聯網設備配置與調試；物聯網系統的管理與維護；物聯網應用系統設計與開發、管理與維護；物聯網設備營銷、物聯網項目售后服務、技術支持等。完成職業崗位的典型工作任務，需具備以下職業核心能力：具備物聯網組網方案擬定、物聯網工程施工組織及實施能力；具備熟練配置和使用網絡設備的能力；具有較強的物聯網管理與維護、保障網絡系統安全運行的能力；具備較強的物聯網應用系統維護、數據庫管理、物聯網技術應用等能力；具備熟練使用網絡管理軟件、網絡編程工具、網頁設計軟件完成物聯網應用軟件設計、調試和維護的能力；具備從事網絡設備營銷與技術支持工作的能力；具有較強的團隊協作能力、協調溝通能力、創業能力、就業能力及創新精神。

在分析本專業面向的主要就業崗位、就業崗位的典型工作任務、完成就業崗位的典型工作任務所需職業核心能力的基礎上，構建了以項目為主導，按“基本素質模塊、職業基本能力模塊、職業核心能力模塊、職業拓展能力模塊、職業綜合能力模塊”五個相對銜接、交替上升的模塊課程體系，整個課程體系按照從簡單到復雜、從單一到綜合、從低級到高級的知識進階規律，綜合培養學生的職業能力，為學生職業生涯打下堅實的基礎。本課程體系結構如圖1所示。

（1）基本素質模塊。這一模塊用于提高和培養學生的政治思想素質和職業道德，培養學生的辯證思維能力和外語應用能力，為創新思維和創新能力提供廣闊的發展空間。該模塊主要開設“德育基礎”、“政治思想概論”、“軍事理論”、“計算機應用基礎”、“實用英語”、“高等數學”、“體育”、“就業指導”、“大學生心理健康”等課程，同時還開設“藝術鑒賞”、“美術鑒賞”、“音樂欣賞”等公共藝術課程。

（2）職業基本能力模塊。職業基本能力模塊涵蓋該專業對應職業崗位群所需要的最基本的知識、技能、技術和素養，為職業核心能力模塊服務。該模塊主要開設“計算機硬件組裝維護”、“計算機網絡技術”、“局域網組建與管理”、“數據庫技術及應用”、“物聯網安全技術”、“射頻識別技術（RFID）與應用”、“無線傳感網絡技術”、“初級程序設計（C#）”、“網頁設計與制作”、“工程制圖”等課程。

（3）職業核心能力模塊。本模塊突出“一專”，針對主要就業崗位方向。所有課程均安排一周到二周單項技能實訓，該模塊課程授課教師應具備相應職業資格證書和職業能力，即“雙師型”教師，同時引入企業一線能工巧匠擔任實踐課程教學。這一模塊主要開設“物聯網組網技術”、“Linux操作系統”、“物聯網綜合布線”、“傳感器與自動檢測技術”、“嵌入式系統設計”、“企業網站開發”等課程。

（4）職業拓展能力模塊。職業拓展能力模塊對應“多能”，體現學生今后就業方向拓展，職業遷移能力。這一模塊主要開設“C++程序設計”、“圖像處理”、“GIF與GPS技術應用”等專業選修課作為職業能力拓展課程。根據各個學校的特點及優勢，可以在此模塊中調整不需要的培養方向或培養內容。

（5）職業綜合能力模塊。本模塊主要體現實踐性教學環節，保證學生獲得較系統的職業技能、技術訓練，為學生的就業和創業打下良好的基礎。這一模塊包括課程整周單項技能實訓、物聯網技術應用實訓、專業綜合實訓、考證實訓、畢業設計、頂崗實習等，做到校內學習與實際工作融通，頂崗實習與校外學習結合，校內考核與校外考核結合，實現課堂學習與實訓實習地點“一體化”教學，體現“學中做、做中學”的實踐教學理念。

基于各個學院的特色，將課程體系構建與特定人才培養及就業需求結合起來，有利于學生在社會中生存和發展，為學生邁向成功的職業生涯打下堅實基礎。該課程體系有利于培養學生的職業道德、職業技能和就業創業能力，著力激發學生的創新能力和對未來職業的憧憬，增強學生的可持續發展能力。

2.以職業能力培養為核心，改革教學方法

任何課程內容都要通過一定的教學活動才能轉化為學生的知識、技能、技術和素質，以職業能力為核心的培養目標要求以學生為主體組織教學活動。在教學方法上改變傳統的教師唱主角的教學方法，而是采用案例法、任務驅動法、問題引導法、項目模仿法、小組學習法等方法。這種方法有利于培養學生獨立學習的能力和提高專業技能，同時工作能力、創新能力、團結協作能力等均得到了全面的訓練和提高。以職業能力培養為核心，改變了傳統教學中教師與學生的地位，在教學過程中教師是指導者與咨詢者；學生主動性和積極性得到了充分的發揮，由被動接受者變為主動獲取者。

3.圍繞課程體系建設開發并編寫項目化教材

教材是課程體系建設一個重要的內容載體，通過開發和使用好的教材，一方面可以使學生的學習有章可循，另一方面可以更好地貫徹根據崗位需求培養人才的目標。物聯網應用技術專業是一個新興的專業，目前市場上還沒有與課程體系相匹配的優秀教材。因此，建設在課程體系的同時，應積極推行項目化教材的開發與建設，在教材內容上，既突出理論體系創新，又體現實踐能力的培養，使課程建設與教材建設統籌規劃，協調發展。

三、結束語

物聯網作為新興的技術，受到各行業的廣泛關注，未來必將得到極大的應用和擴展，然而高職院校要開辦一個新專業，必須要進行謹慎的調研和論證，需要進行完善的課程體系開發和設計，配備相應的師資和教學設備。南京交通職業技術學院通過謹慎理性思考后選擇了改造傳統專業，積極開展課程改革、修訂人才培養方案和課程標準，在專業課程設置時嵌入物聯網技術相關的課程，使專業建設跟上技能進步的腳步，提升了專業與產業發展的吻合度。

參考文獻：

[1]張淑梅.高職院校軟件技術專業創業型人才培養課程體系的構建[J].職教論壇，2011，（27）.

[2]朱群梅.高職院校開設物聯網專業的探討[J].科技致富向導，2012，（12）.

[3]關勇.物聯網行業發展分析[D].北京：北京郵電大學，2010.

物聯網網絡技術范文第5篇

關鍵詞： 無線Mesh網絡； 同步； 時隙利用； 數據包連發

中圖分類號： TN711?34； TP393.04 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）15?0049?06

Research on data packet continuous transmission technology

in synchronization wireless Mesh networks

LI Qian1， LIU Jing?wei1， L? Ren?jian1， 2， HAN Zhong?hua1

（1. North China Institute of Computing Technology， Beijing 100083， China； 2. Beijing University of Posts and Telecommunication， Beijing 100876， China）

Abstract： Only one data packet is sent in a time?slot in synchronization wireless Mesh network based on the existing multi?directional antenna array， which will decrease the slot utilization rate when data packets are sent in high modulation rate at transmitting node. To solve this problem， the technology of data packet continuous ransmission in this network environment is studied. The detailed design scheme of the number of maximum data packet continuous ransmission， calculation opportunity， sequence number， acknowledgment mechanism， parameters and node processing flow is offered in this paper. The technology was fully tested in actual hardware environment. The comparison result shows， when data packets are sent in high modulation rate at transmitting node， the technology of the data packet continuous ransmission can improve time?slot utilization， and the performance of the network can be improved obviously.

Keywords： wireless Mesh network； synchronization； time?slot utilization； data packet continuous ransmission

0 引 言

無線Mesh網絡是一種多跳網狀的寬帶無線網絡，具有覆蓋范圍廣、帶寬高、魯棒性強等特點，在機動指揮與應急通信方面有著廣闊的應用前景。

無線Mesh網絡多采用異步組網技術[1?12]。該網絡在節點個數較少并且節點之間距離較近時的性能比較理想，但當網絡規模擴大時，所有節點因競爭信道導致了網絡吞吐量急劇下降，無法實現高速的端到端無線數據傳輸，業務的服務質量也就難以保證。

目前出現了一種基于多方向天線陣列的同步無線Mesh網絡（以下簡稱為同步無線Mesh網絡）[13]。該網絡除通過定向天線實現了節點之間的遠距離數據傳輸外，還采用了同步組網技術，通過精準的時隙劃分，網絡內所有節點的通信都被安排在合適的時隙中，避免了節點因競爭信道而導致網絡吞吐量的急劇下降，通過高效的時隙分配策略則進一步提高了網絡的吞吐量。另外，網絡中節點之間具有一定的父子關系，網絡管理也變得更加簡單。

現有同步無線Mesh網絡采用了一個數據時隙（以下簡稱為基本時隙或時隙）內單一數據包的收發機制，即每個節點在一個時隙內只發送或接收一個數據包，當底層調制速率較低時，該數據包的長度較短，其收發時間會占滿整個時隙，即時隙的利用率較高；而當底層調制速率較高時，該數據包的長度受到底層無線接口最大傳輸單元長度（MTU）的限制，其收發時間不能占滿整個時隙，因而時隙內會有很大的浪費。

為在底層高調制速率下提高時隙利用率，本文對同步無線Mesh網絡下的數據包連發技術進行了研究，提出了設計方案并對性能進行了對比分析。

1 同步無線Mesh網絡數據包連發技術

數據包連發技術涉及到時間幀結構、包類型、單時隙內的數據包連發技術與多時隙內的數據包連發技術。

1.1 時間幀結構

時隙浪費與時隙長度有關。當時隙較長時，高調制速率下會產生時隙內的時間浪費；當時隙長度設計得過小時，由于協議控制包的開銷而導致時隙內數據收發利用率下降，另外，也給底層同步平臺設計帶來難度，系統資源消耗也因此增加。因此，時隙長度應主要參考系統在實際使用時最大可能出現的底層調制速率值，同時保證底層同步平臺能夠實現，而系統資源消耗也能夠接受。

時間幀結構如圖1所示。

圖1 時間幀結構

時間幀結構中具有以下兩種類型的時隙：

（1） Hello時隙。Hello時隙的時間長度為1個基本時隙長度，用于網絡內節點向未入網節點提供接入服務。

（2） 數據時隙。數據時隙內的每個基本時隙用于實際數據傳輸。

時間幀結構是同步無線Mesh網絡內各節點協調工作的基礎。

1.2 包類型

節點在每個時隙內的通信都會涉及各種包的交互，數據通信則與以下包相關：

1.2.1 輪詢包

該包用于父節點調度子節點，該包還可以進一步細分為如下兩類：

（1） 父子輪詢包

當父節點向子節點發送數據時，父節點會在時隙開始時首先向子節點發送一個父子輪詢包，該包發完后，父節點再接著向子節點發送數據包。

該包中含有父節點本次即將連發數據包的個數與父節點規定的時隙合并的個數。

（2） 子父輪詢包

當父節點接收子節點的數據時，父節點會在時隙開始時首先向子節點發送一個子父輪詢包，該包發完后，父節點將等待接收子節點發送的數據包。

該包中含有父節點規定的時隙合并的個數。

1.2.2 確認包

當數據包為需確認數據時，接收完數據的節點將立即向對端發送一個確認包，否則接收完數據的節點將結束該時隙內的收發動作。

1.2.3 數據包

數據包格式如圖2所示。

圖2 數據包格式

第一層包頭的內容與節點之間點對點基本通信相關，如基本數據包類型、目的節點地址、源節點地址、序列號、后續數據包個數等。

第二層包頭，由同步無線Mesh網絡協議中不同的功能模塊所定義，如模塊類型、該模塊內的數據包類型、數據凈荷長度、QoS標記。

數據凈荷為以太網幀。

校驗在數據發送時由無線網卡添加。

1.3 單時隙內的數據包連發技術

1.3.1 功能說明

為提高時隙利用率，發送節點應在每個時隙內盡可能多地發送數據包。

每個時隙內的數據包連發如圖3所示。

圖3 單時隙內數據包連發

1.3.2 最多連發的數據包個數與計算時機

（1） 單時隙內數據包最多連發個數

發送節點通過計算后應在一個時隙內盡可能多地發送數據包，但需要規定最多發包個數，規定最多連發數據包的個數不超過16個，一個時隙內連發數據包的個數一般為2或3。

（2） 輪詢包與確認包的發送時間

輪詢包與確認包的發送時間（單位：μs）為固定值，可按式（1）計算：

[t=數據包長×8+B+NwNDBPS×4+20] （1）

各值的含義如下：

包長為無線接口數據長度，單位為字節；[B]為PLCP頭部中服務類型的比特數；[Nw]為尾比特數；[NDBPS]為一個OFDM符號含有的比特數，6 Mb/s時的值為24，9 Mb/s時為36，12 Mb/s時為48，18 Mb/s時為72，24 Mb/s時為96，36 Mb/s時為144，48 Mb/s時為192，54 Mb/s時為216。

（3） 每個數據包的發送時間

每個數據包的發送時間在數據包被加入到數據發送隊列時便已計算好，仍按公式（1）計算。

（4） 單時隙內數據包最多連發個數的計算時機

發送節點在當前時隙開始時計算該時隙內最多能夠發送多少個數據包。

1.3.3 序列號與確認機制

為所有數據包安排序列號并加入確認機制。接收節點根據發送節點所指示的數據包連發個數進行接收、檢驗序列號連續性并對實際收到的最后一個數據包進行確認。

接收節點剛剛收到的數據包中的序列號如果與收到的上一個數據包的序列號不連續，則丟棄剛剛收到的數據包。

接收節點在當前時隙的后兩個基本時隙單位開始時刻設定確認包等待定時器，該定時器設定在該處可以保證接收節點能夠在25 km距離條件下將確認包發送給發送節點。接收節點如果在當前時隙內收到了發送節點的所有應發數據包后，則立即向發送節點回復一個確認包，并取消確認包超時定時器；否則，接收節點在確認包等待定時器超時后再向發送節點回復一個確認包。

1.3.4 涉及到的參量

數據包連發過程中涉及到以下參量：

數據包最大連發個數。一個時隙內所發送的數據包個數與多個連續時隙所發送的數據包個數都不應超過該值，數據包連發個數過多，失敗重傳的次數也會增加，網絡性能反而下降。

最大時隙合并個數。該值表示某個發送節點與某個接收節點之間共享的連續時隙數，在連續時隙里可以持續收發數據包。

發送節點應發數據包個數。發送節點在當前時隙內計算出能夠發送的數據包個數。

發送節點實發數據包個數。發送節點在當前時隙內實際發送的數據包個數，在正常情況下，發送節點實發數據包個數與發送節點應發數據包個數相等。

接收節點應收數據包個數。接收節點在當前時隙內應該接收到的數據包個數。

接收節點實收數據包個數。接收節點在當前時隙內實際接收到的數據包個數。

發送序列號。發送節點發送數據時在每個數據包中添加的序列號，該序列號按模遞增。

接收序列號。接收節點接收數據時從每個數據包中獲得的序列號，在正常情況下，接收序列號應等于發送序列號，即接收序列號也是按模遞增。

1.3.5 父節點流程

父節點在當前時隙內的處理流程如圖4所示。

（1） 父節點在當前時隙中斷到來時開始確定是發送數據還是接收數據，即確定父子節點之間數據傳遞的上下行關系。

（2） 當父節點向子節點發送數據時，父節點根據1.3.2節中的各種時間值計算出當前時隙內能夠發送的數據包個數并將該值填到父子輪詢包中。另外，時隙合并個數設為1，表示僅在當前一個時隙內進行數據包連發。

（3） 父節點向子節點發送父子輪詢包，在父子輪詢包發送成功后，父節點繼續向子節點連續發送所有數據包。

（4） 父節點會在所有數據包發送完畢后等待接收子節點的確認包，等待接收確認定時器的超時時間設在當前時隙結束時。

（5） 父節點如果收到了子節點發送的確認包后，根據確認包中的確認序列號判斷出已經被子節點成功接收的數據包，將這些數據包從發送隊列中刪除并釋放內存。

（6） 父節點在等待確認定時器超時后仍沒有收到子節點發送的確認包時，根據已發送數據包的發送次數決定在后續時隙中是否重發，如果這些數據包已經達到最大發送次數，則將這些數據包從發送隊列中刪除并釋放內存，否則在后續時隙中繼續重發。

（7） 當父節點準備接收子節點發送的數據包時，父節點將時隙合并個數設為1，并將該值填到子父輪詢包中。

（8） 父節點向子節點發送子父輪詢包，在子父輪詢包發送成功后，父節點等待從子節點接收數據包。

（9） 父節點接收的數據包如果序列號不正確，父節點則將這些數據包從接收隊列中刪除并釋放內存，否則，父節點將在發送確認定時器超時前接收完子節點發送的所有數據包。

（10） 當發送確認定時器超時后，父節點針對已收到的最后一個數據包向子節點發送確認包。

1.3.6 子節點流程

子節點在當前時隙內的處理流程如圖5所示。

（1） 子節點在當前時隙中斷到來時等待接收父節點發來的輪詢包。

（2） 子節點如果收到的是子父輪詢包，子節點則記錄時隙合并個數，并計算出當前時隙內能夠發送的數據包個數。

（3） 子節點向父節點連續發送所有數據包。

（4） 子節點會在所有數據包發送完畢后等待接收父節點的確認包，等待接收確認定時器的超時時間設在當前時隙結束時。

（5） 子節點如果收到了父節點發送的確認包后，根據確認包中的確認序列號判斷出已經被父節點成功接收的數據包，將這些數據包從發送隊列中刪除并釋放內存。

（6） 子節點在等待確認定時器超時后仍沒有收到父節點發送的確認包時，根據已發送數據包的發送次數決定在后續時隙中是否重發，如果這些數據包已經達到最大發送次數，則將這些數據包從發送隊列中刪除并釋放內存，否則在后續時隙中繼續重發。

（7） 子節點如果收到的是父子輪詢包，子節點準備接收父節點發送的所有數據包。

（8） 子節點接收的數據包如果序列號不正確，子節點則將這些數據包從接收隊列中刪除并釋放內存，否則，子節點將在發送確認定時器超時前接收完成父節點發送的所有數據包。

（9） 當發送確認定時器超時后，子節點針對已收到的最后一個數據包向父節點發送確認包。

（10） 如果子節點沒有收到父節點的輪詢包，則子節點在當前時隙內什么也不做。

1.4 多時隙內的數據包連發技術

多時隙內的數據包連發技術，又稱時隙合并技術，該技術是對單時隙內數據包連發技術基礎上做出的功能提升，發送節點通過在多個連續時隙內連發數據包，減少了中間時隙內的輪詢包與確認包的個數，從而進一步提高時隙利用率。多時隙內的數據包連發示意如圖6所示。

圖6 多時隙內的數據包連發示意

多時隙內的數據包連發技術中的最多連發的數據包個數與計算時機、序列號與確認機制、涉及到的常量與變量、父子節點的處理流程與單時隙內的數據包連發技術均相同，這里不再贅述。它們的不同之處在于：

（1） 父子節點需要計算多個連續時隙內最多能夠發送多少個數據包。

（2） 父子節點將多個連續時隙中除第一個時隙以外的后續所有時隙中的狀態機取消，僅執行第一個時隙中的狀態機。

2 理論性能對比

現分別對單跳網絡在使用單時隙內的數據包連發技術前后的理論性能進行對比：

2.1 約束條件

（1） 每個時間幀內有980個數據時隙，即時間幀使用效率為98%。

（2） 在實驗室內或近距離條件下進行對比，忽略傳播時延，忽略實際平臺所帶來的各種時延。

（3） 輪詢包與確認包均始終以6 Mb/s的調制速率發送，按公式（1）可算出它們的發送時間均為48 μs。

（4） 發送節點分別以6～54 Mb/s調制速率發送數據包。

（5） 不使用組包功能，但使用分段功能。

（6） 同步無線Mesh網絡協議數據包凈荷為以太網幀，而以太網幀最大長度為1 518 B，因此發送節點能夠發送的最大數據包長度為1 518+40+4=1 562 B。

2.2 理論性能對比

理論性能對比情況分別見表1～表7。

表1 發送節點以9 Mb/s發送數據包

[＼&單時隙內單包＼&單時隙內多包＼&數據包個數＼&1＼&1＼&數據包長度 /B＼&991＼&991＼&時隙使用效率 /%＼&90.4＼&90.4＼&帶寬 /（Mb/s）＼&7.8＼&7.8＼&]

表2 發送節點以12 Mb/s發送數據包

[＼&單時隙內單包＼&單時隙內多包＼&數據包個數＼&1＼&1＼&數據包長度 /B＼&1 323＼&1 323＼&時隙使用效率 /%＼&90.4＼&90.4＼&帶寬 /（Mb/s）＼&10.4＼&10.4＼&]

表3 發送節點以18 Mb/s發送數據包

[＼&單時隙內單包＼&單時隙內多包＼&數據包個數＼&1＼&2＼&數據包長度 /B＼&1 562＼&1 562，384＼&時隙使用效率 /%＼&71.2＼&90.4＼&帶寬 /（Mb/s）＼&12.2＼&15.3＼&]

表4 發送節點以24 Mb/s發送數據包

[＼&單時隙內單包＼&單時隙內多包＼&數據包個數＼&1＼&2＼&數據包長度 /B＼&1 562＼&1 562，1 029＼&時隙使用效率 /%＼&54＼&90.4＼&帶寬 /（Mb/s）＼&12.2＼&20.3＼&]

表5 發送節點以36 Mb/s發送數據包

[＼&單時隙內單包＼&單時隙內多包＼&數據包個數＼&1＼&3＼&數據包長度 /B＼&1 562＼&1 562，1 562，1 167＼&時隙使用效率 /%＼&36＼&90.4＼&帶寬 /（Mb/s）＼&12.2＼&33.6＼&]

2.3 結 論

（1） 在6～12 Mb/s調制速率下，一個時隙內只能發送一個數據包，因此單時隙內單包發送與單時隙內多包發送的性能相同。

（2） 在達到18 Mb/s調制速率或以上時，采用單時隙內多包發送的時隙使用效率仍為90.4%，其性能明顯高于單時隙內單包發送的性能。

表6 發送節點以48 Mb/s發送數據包

[＼&單時隙內單包＼&單時隙內多包＼&數據包個數＼&1＼&4＼&數據包長度 /B＼&1 562＼&1 562，1 562，1 562，261＼&時隙使用效率 /%＼&28＼&90.4＼&帶寬 /（Mb/s）＼&12.2＼&38.8＼&]

表7 發送節點以54 Mb/s發送數據包

[＼&單時隙內單包＼&單時隙內多包＼&數據包個數＼&1＼&4＼&數據包長度 /B＼&1 562＼&1 562，1 562，1 562，942＼&時隙使用效率 /%＼&24.8＼&90.4＼&帶寬 /（Mb/s）＼&12.2＼&44.1＼&]

3 結 語

對基于多方向天線陣列的同步無線Mesh網絡下的數據包連發技術進行了研究，給出了最多可連發的數據包個數與計算時機、序列號與確認機制、涉及到的參量、父子節點處理流程的詳細設計方案。理論性能對比結果表明，在發送節點采用高調制速率發送數據包時，在該網絡下采用數據包連發技術能夠大幅度提高時隙利用率，網絡性能明顯提升。

參考文獻

[1] VASUDEVAN S， KUROSE J， TOWSLEY D. On neighbor discovery in wireless networks with directional antennas [C]// INFOCOM 2005 24th Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies. [S.l.]： IEEE， 2005， 4： 2502?2512.

[2] CHARBONNEAU Terrance Wayne. Scan synchronous directional antennas for time division multiple access in multi?hop Ad Hoc wireless networks [D]. USA： Purdue University， 2005.

[3] 李佳，周杰.無線Mesh網絡集中式信道分配算法設計[J].無線電工程，2009，39（12）：3235?3237.

[4] 韓冬，鄢楚平，王志泉，等.基于NDIS的無線Mesh網絡協議的研究和實現[J].計算機工程與設計，2011，32（3）：784?787.

[5] 蘇家勇，許磊，周國.無線Mesh網絡中的信道分配問題研究[J].無線電通信技術，2009，33（5）：4?6.

[6] 張克非，楊壽保，胡云，等.基于多QoS參數約束的無線Mesh網絡路由機制研究[J].計算機應用研究，2009，26（3）：994?996.

[7] 秦瑩瑩.無線Mesh網絡路由協議研究[J].軟件導刊，2012，11（2）：99?101.

[8] 劉賀，張陸勇，陳明剛，等.無線Mesh網絡集中式信道分配算法設計[J].無線電工程，2011，41（5）：4?6.

[9] 謝桂芳，段盛，羅玉玲.無線Mesh網絡信道分配研究[J].計算機工程與應用，2011，47（18）：85?87.

[10] 邱振謀，姚國祥，官全龍，等.多信道無線Mesh網絡的多播信道分配算法[J].計算機工程，2011，37（6）：107?109.

[11] 何萍實，徐子平.無線Mesh網絡中使用雙收發器的多信道MAC協議研究[J].計算機應用研究，2010，27（1）：327?329.