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時(shí)間：2024-03-13 08:21:20
序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
目前，4G移動(dòng)通信技術(shù)得到了廣泛使用，具有通信速度快、通信容量大等優(yōu)點(diǎn)。而5G移動(dòng)通信是4G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，是4G 技術(shù)的不斷完善和創(chuàng)新的體現(xiàn)，是通信領(lǐng)域新的里程碑，引起了各運(yùn)營商的關(guān)注。5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)的出出，大大提高了數(shù)據(jù)信息傳輸速度，高達(dá)3Gb/s，在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中將會(huì)得到普及。
一、5G無線通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
5G技術(shù)作為一種新型的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要將多種無線接入技術(shù)與現(xiàn)有無線接入技術(shù)相結(jié)合，其服務(wù)對(duì)象面向大眾，具有靈活、智能、高效和開放等特點(diǎn)。
1.1 數(shù)據(jù)傳輸速率提升
5G 技術(shù)作為當(dāng)前最新的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它的一個(gè)明顯優(yōu)勢就是數(shù)據(jù)傳輸速度可達(dá)到每秒幾十GB，相對(duì)于4G技術(shù)來說，這是十分明顯的一個(gè)創(chuàng)新優(yōu)勢。根據(jù)當(dāng)前5G技術(shù)的應(yīng)用效果來看，已經(jīng)在28GHz 波段下成功的將傳輸速度達(dá)到了1Gbps，而傳統(tǒng)的4G技術(shù)的傳輸速率只有75Mbps，而且它也僅僅具有非對(duì)稱的超過2Mb/s 的數(shù)據(jù)傳輸能力。
1.2 兼容性好
從當(dāng)前5G技術(shù)的研究和發(fā)展現(xiàn)狀來看，它是一個(gè)包括2G、3G、4G 等所有網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體的新型無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的全通信平臺(tái)，此外，它還涉及到Wi-Fi、NFC以及BLUETOOTH等的無線技術(shù)，因此，它的兼容性很好，這是以往通信技術(shù)所不具備的，同時(shí)這種特性也可以大大提升支付方式的安全系數(shù)。
1.3 電池使用壽命延長
5G 無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中，會(huì)有很多小的任務(wù)需要應(yīng)用程序持續(xù)的運(yùn)行支持，而作為關(guān)鍵應(yīng)用的電子郵件程序就要不斷的向服務(wù)器發(fā)送各種請求信息，以保證電子郵件的實(shí)時(shí)更新。為在5G技術(shù)下，可以自動(dòng)的、快速的審核和確定出那些浪費(fèi)電池電量的應(yīng)用，并有效組織那些無用應(yīng)用程序所的各種信息，進(jìn)而減少電池電量的流失，并且也可以大大延長電池的充電周期，使其使用壽命得到進(jìn)一步的提高。
二、5G無線通信的關(guān)鍵技術(shù)
2.1 多用戶大規(guī)模MIMO技術(shù)
當(dāng)無線蜂窩通信技術(shù)對(duì)靈活性要求更高時(shí)，多端口輸入和多端口輸出的通信技術(shù)（MIMO）就 發(fā)揮了其應(yīng)用價(jià)值。MIMO 通過加大了對(duì)發(fā)射功率的復(fù)用和通信帶寬的復(fù)用讓無線通信系統(tǒng)的性能更為完善。為進(jìn)一步增加頻譜利用率和系統(tǒng)的覆蓋率，并且提高單位比特能耗利用率，一種新型的通信網(wǎng)絡(luò)――大規(guī)模MIMO通信網(wǎng)引起了人們的廣泛關(guān)注。
MIMO技術(shù)歷經(jīng)了單點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)的發(fā)展階段，以后會(huì)朝著多用戶MIMO方向發(fā)展，具體技術(shù)方案采用將多根天線置于發(fā)射端或者接收端實(shí)現(xiàn)，這種技術(shù)方案可以滿足現(xiàn)有時(shí)頻資源下，最大化空間的分集增益、空間的多路復(fù)用增益和空間陣列增益，從而對(duì)系統(tǒng)的容量和通信鏈路的可靠性進(jìn)行提升，最終的結(jié)果使得整個(gè)通信系統(tǒng)的總吞吐量最大化。
但隨著用戶對(duì)通信系統(tǒng)的通信容量需求的不斷提升，現(xiàn)有的MIMO通信技術(shù)還需要進(jìn)一步對(duì)容量和帶寬性能進(jìn)行提升，目前主要的提升方向?yàn)閮?yōu)化天線尺寸以及新型排布方式。而目前，集中式排布天線的方式是研究最多的，更有學(xué)者提出融合大規(guī)模MIMO和云無線接入網(wǎng)，得到一種新穎的分布式大規(guī)模MIMO系統(tǒng)。
2.2 D2D通信
隨著社交網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用的發(fā)展， 用戶的近距離數(shù)據(jù)通信需求與日俱增。但現(xiàn)有的蜂窩通信系統(tǒng)不夠靈活，對(duì)于用戶需求的實(shí)時(shí)性強(qiáng)和可靠性高的需求難以滿足。在5G移動(dòng)通信技術(shù)中，對(duì)D2D（device to device）通信技術(shù)的研究顯得非常重要。D2D通信技術(shù)是5G移動(dòng)通信的P鍵技術(shù)之一，其重要作用主要體現(xiàn)在對(duì)蜂窩通信系統(tǒng)進(jìn)行了支撐和補(bǔ)充，使得無線數(shù)據(jù)流量的大幅度增長，降低了調(diào)備功耗，提高了系統(tǒng)的可靠性。
D2D最大的優(yōu)勢在于可以對(duì)資源實(shí)現(xiàn)精簡，同時(shí)減少了外界干擾，傳輸效率進(jìn)行了提升，并最終降低了傳輸成本。目前，業(yè)內(nèi)人員主要研究精力集中在對(duì)D2D發(fā)送功率的控制和資源的分配等關(guān)鍵方面。對(duì)于現(xiàn)有的D2D技術(shù)，還需要進(jìn)一步完善問題如下：無線資源管理問題；通信的可靠性和實(shí)時(shí)性；如何抗干擾。
2.3 綠色通信
5G無線通信系統(tǒng)與其他通信系統(tǒng)相比的優(yōu)勢在于進(jìn)一步降低能耗，從而實(shí)現(xiàn)更加綠色的通信。 全世界的運(yùn)營商都希望能夠降低能耗，從源頭上對(duì)二氧化碳的排放量進(jìn)行降低。對(duì)于綠色通信的實(shí)現(xiàn)，研究者們首先想到的是減少單個(gè)基站的能耗；同時(shí)，考慮從網(wǎng)絡(luò)調(diào)度方面展開，讓網(wǎng)絡(luò)能夠隨著用戶上網(wǎng)業(yè)務(wù)需求的變化而動(dòng)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)資源調(diào)度和功率控制；還可以采用對(duì)網(wǎng)絡(luò)部署和網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面進(jìn)行優(yōu)化。
國內(nèi)外研究者提出了一些有效的綠色通信解決方案，如搞能效的空時(shí)資源配置 MIMO-OFDMA系統(tǒng)，基于CoMP的高能效譜效基站協(xié)作休眠方案；綠色共享通路保護(hù)算法；回程概念的提出等。這些方案中，由于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)部署的開展，5G綠色通信的瓶頸在于回程的功耗。
三、5G無線通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用
3.1 在安卓系統(tǒng)中的應(yīng)用
目前來說，大多數(shù)移動(dòng)智能終端采用的系統(tǒng)都是以安卓為主，它是一種以Linux為基礎(chǔ)的自由和開放源代碼的操作系統(tǒng)，在移動(dòng)設(shè)備中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。
安卓系統(tǒng)采用的是分層架構(gòu)，主要?jiǎng)澐譃樗膫€(gè)層次，從高到低依次是應(yīng)用程序?qū)?、?yīng)用程序框架層、系統(tǒng)運(yùn)行庫層以及系統(tǒng)內(nèi)核層。四個(gè)層次中，系統(tǒng)內(nèi)核層采用的是5G納米核心技術(shù)，以此來完成安卓基礎(chǔ)性文件和硬件驅(qū)動(dòng)的分離。
此外，安卓系統(tǒng)自身所具有的開放性特征使得其安全系數(shù)大大下降，5G納米技術(shù)所具有的保密性可以在量子密碼學(xué)的應(yīng)用下增強(qiáng)加密等級(jí)。
3.2 在光場相機(jī)中的應(yīng)用
光場相機(jī)是一種先拍照后對(duì)焦的照相設(shè)備，它的原理是在光場技術(shù)的作用下，在進(jìn)行拍照時(shí)只需要進(jìn)行構(gòu)圖就可以了，不再需要進(jìn)行對(duì)焦處理，這樣的一大好處就是可以對(duì)現(xiàn)有的相機(jī)拍照方式和習(xí)慣起到改善作用，它具有很好的抓拍優(yōu)勢，只要被照的物體在相機(jī)的焦距范圍內(nèi)，對(duì)焦點(diǎn)都可以在拍完之后進(jìn)行隨意的選擇，前提是在拍照時(shí)焦距范圍內(nèi)的所有光學(xué)信息都已經(jīng)被記錄起來，因此，它自身的容量會(huì)很大，存儲(chǔ)一張照片可能需要至少200M的空間，這在側(cè)面就需要有更快速的傳輸速度和儲(chǔ)存空間做保障，而5G技術(shù)自身所具備的優(yōu)勢特點(diǎn)正好可以滿足這一要求，此外，依據(jù)它的這一特性，它在安全防衛(wèi)監(jiān)控工作中的應(yīng)用具有良好的前景。
四、結(jié)語
總之，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在5G無線通信技術(shù)研究領(lǐng)域，將取了一定的成果。目前來說，5G網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)體系并不完善，但運(yùn)營商對(duì)其技術(shù)需求達(dá)成了一致，目前正從前期研究進(jìn)入至標(biāo)準(zhǔn)制定階段。與4G通信技術(shù)相比，5G具有高速度、低時(shí)延、低功耗的優(yōu)勢。相信在未來通信技術(shù)的發(fā)展過程中將會(huì)發(fā)揮著更大的作用。
網(wǎng)絡(luò)編碼作為一種新的技術(shù)在寬帶無線自組織網(wǎng)絡(luò)中有很好的應(yīng)用，通過網(wǎng)絡(luò)編碼，中間節(jié)點(diǎn)可以將接收信息進(jìn)行編碼并發(fā)送出去，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量和健壯性。為不對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的軟硬件設(shè)備和相應(yīng)的協(xié)議做很大的修改，可以選擇在高層實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線格狀網(wǎng)(Mesh)等無線自組織網(wǎng)絡(luò)都可以使用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)顯著提高多跳鏈路的傳輸性能。由此可見，網(wǎng)絡(luò)編碼的出現(xiàn)更迎合了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。
一.網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)原理
網(wǎng)絡(luò)編碼(Network coding)從廣義上來講，是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)將接收到的信息進(jìn)行編碼后再轉(zhuǎn)發(fā)出去的多點(diǎn)傳送(Multicast)技術(shù)。多點(diǎn)傳送(也稱組播)是網(wǎng)絡(luò)中的一種重要的通信方式。當(dāng)一個(gè)或幾個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向若干個(gè)其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，往往要借助其他節(jié)點(diǎn)的傳遞。
在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，作為中繼的節(jié)點(diǎn)只能對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行復(fù)制、放大和轉(zhuǎn)發(fā)，這對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源有時(shí)候是一種浪費(fèi)。網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)打破了這種限制，它允許中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的信息進(jìn)行編碼，并將接收到的多個(gè)數(shù)據(jù)包按照某種特定算法重新組合再發(fā)送出去。
二.網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
1、網(wǎng)絡(luò)編碼的概念
網(wǎng)絡(luò)編碼是一種融合了路由和編碼的信息交換技術(shù)，它的核心思想是在網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)上對(duì)各條信道上收到的信息進(jìn)行線性或者非線性的處理，然后轉(zhuǎn)發(fā)給下游節(jié)點(diǎn)，中間節(jié)點(diǎn)扮演著編碼器或信號(hào)處理器的角色。
2、網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢
網(wǎng)絡(luò)編碼融合了路由和編碼的概念，使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，還可以進(jìn)行編碼處理，已證明了使用線性網(wǎng)絡(luò)編碼已經(jīng)能足夠達(dá)到網(wǎng)絡(luò)多播容量。但網(wǎng)絡(luò)編碼的好處不止這些，尤其是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)編碼應(yīng)用于無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)。網(wǎng)絡(luò)編碼首先應(yīng)被應(yīng)用在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。無線網(wǎng)絡(luò)的特性是不可靠性和廣播特性，使網(wǎng)絡(luò)編碼非常適合應(yīng)用在無線網(wǎng)絡(luò)上，因?yàn)闊o線鏈路的不可靠性和物理層廣播特性非常適合使用編碼的方法。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼，可以解決傳統(tǒng)路由、跨層設(shè)計(jì)等技術(shù)無法解決的問題，提高網(wǎng)絡(luò)編碼在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。無線網(wǎng)絡(luò)的廣播特性使其非常適合使用網(wǎng)絡(luò)編碼，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)包給它的一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)時(shí)，它的其它鄰居節(jié)點(diǎn)也可以接收到這個(gè)數(shù)據(jù)包。因此，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)對(duì)不同的數(shù)據(jù)包感興趣時(shí)，可以將這些數(shù)據(jù)包編碼后再一起傳輸，這樣子可以使其所有的鄰居節(jié)點(diǎn)都收到感興趣的數(shù)據(jù)包并可以節(jié)約無線資源。
應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼，可以解決傳統(tǒng)路由、跨層設(shè)計(jì)等技術(shù)無法解決的問題，提高網(wǎng)絡(luò)性能。網(wǎng)絡(luò)編碼在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用可以提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，尤其是組播吞吐量。可以減少數(shù)據(jù)包的傳播次數(shù)，降低無線發(fā)送能耗。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)部分節(jié)點(diǎn)或鏈路失效時(shí)采用隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼，最終在目的節(jié)點(diǎn)仍然能恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)性和魯棒性。網(wǎng)絡(luò)編碼對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的性能改善主要體現(xiàn)在提高網(wǎng)絡(luò)編碼的吞吐量上，網(wǎng)絡(luò)編碼已經(jīng)被證明對(duì)于提高某些網(wǎng)絡(luò)的吞吐量有著很大的作用。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)編碼可以在很大程度上提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，但是同時(shí)會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。不少研究者在研究提高無線網(wǎng)絡(luò)的組播吞吐量的同時(shí)，研究如何降低因采用網(wǎng)絡(luò)編碼帶來的復(fù)雜性。在網(wǎng)絡(luò)狀況惡劣的條件下，網(wǎng)絡(luò)編碼和路由之間組播吞吐量的差別不大，網(wǎng)絡(luò)編碼的優(yōu)勢體現(xiàn)在降低網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性上；在網(wǎng)絡(luò)狀況較好的條件下，網(wǎng)絡(luò)編碼相對(duì)于路由方法，在很大程度上，提高了組播吞吐量。這為根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)編碼算法提供了可能。
3、網(wǎng)絡(luò)編碼如何提高無線網(wǎng)絡(luò)的安全性
網(wǎng)絡(luò)編碼在提高無線網(wǎng)絡(luò)的安全性研究方面亦取得了一定的成果。在無線網(wǎng)絡(luò)組播中，對(duì)于數(shù)據(jù)包的惡意修改的檢測，過去是使用基于消息認(rèn)證碼或者數(shù)字簽名的方法?；诰W(wǎng)絡(luò)編碼產(chǎn)生了一種基于數(shù)據(jù)包的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)編碼檢測策略，這種方法計(jì)算量小，而且檢測概率可以根據(jù)通信控制開銷、網(wǎng)絡(luò)編碼復(fù)雜程度和檢測時(shí)間這些因素進(jìn)行調(diào)控。但這種方法亦存在不足。這種方法要求接收節(jié)點(diǎn)需要預(yù)先獲得至少一個(gè)沒有被惡意修改過的數(shù)據(jù)包，并且數(shù)據(jù)包的內(nèi)容不能被攻擊者知曉，因此，這種方法對(duì)抗攻擊效果不好。
無線網(wǎng)絡(luò)廣播重傳處理中，多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)中的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)的丟包都要求源節(jié)點(diǎn)重傳數(shù)據(jù)包，需要廣播發(fā)送較多的重傳次數(shù).本文將隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)應(yīng)用在無線網(wǎng)絡(luò)廣播重傳中，提出一種新穎的廣播重傳方法(RLNCBR)。該方法中，源節(jié)點(diǎn)記錄多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)中丟包最多的接收節(jié)點(diǎn)丟包數(shù)，再按照隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼的方法編碼組合該丟包數(shù)個(gè)線性編碼包。源節(jié)點(diǎn)廣播重傳，接收節(jié)點(diǎn)采用運(yùn)算編碼線性組合的方法獲得信息包數(shù)據(jù)。數(shù)學(xué)分析表明，該方法能保證所有接收節(jié)點(diǎn)的編碼可解性，同時(shí)重傳次數(shù)可達(dá)到理論最優(yōu)性。模擬測試結(jié)果表明：與傳統(tǒng)重傳方法相比，RLNCBR有效地減少了信息包的平均傳輸次數(shù)，提高了傳輸效率。
三.網(wǎng)絡(luò)編碼在無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用發(fā)展方向
一、TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃流程
TD-LTE全稱為Time Division Long Term Evolution，意為分時(shí)長期演進(jìn)，是由阿爾卡特-朗訊、諾基亞西門子通信、華為技術(shù)以及中國移動(dòng)等業(yè)者共同努力開發(fā)出的第四代移動(dòng)通信技術(shù)。目前，TD-LTE已經(jīng)成功摘得移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)主流技術(shù)的桂冠，現(xiàn)已成功覆蓋中國電信行業(yè)，并完成了全面完備的外場測試。2010年，中國移動(dòng)于上海耗資專門建設(shè)了世博TD-LTE示范網(wǎng)，此網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)為后期TDLTE無線網(wǎng)絡(luò)的大范疇推廣奠定了基礎(chǔ)，且將TD-LTE的產(chǎn)業(yè)鏈的初步具備端到產(chǎn)品能力盡顯出來，目前我國工信部和通信運(yùn)營商已經(jīng)真正意識(shí)到此種產(chǎn)業(yè)鏈及終端產(chǎn)品能力，因而對(duì)TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行了更深層次的研究。
一般情況下，TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程分為前期準(zhǔn)備、預(yù)規(guī)劃和詳細(xì)規(guī)劃三個(gè)階段，細(xì)化之后可分為五個(gè)階段，需求分析階段，主要任務(wù)是明確建網(wǎng)策略、提出建網(wǎng)指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上做好TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的數(shù)據(jù)重要輸入；網(wǎng)絡(luò)規(guī)模估算核心目的在于通過實(shí)現(xiàn)預(yù)算了解實(shí)際需求；站址規(guī)劃則是依據(jù)鏈路預(yù)算的建議值結(jié)合實(shí)況進(jìn)行站址布局，確定站點(diǎn)初步布局后進(jìn)行站點(diǎn)可用性分析，確定目前覆蓋區(qū)域可用的共址站點(diǎn)和需新建的站點(diǎn)；站址規(guī)劃之后便可開展網(wǎng)絡(luò)仿真工作，模擬具體情狀來確定規(guī)劃方案的具體參數(shù)。
二、TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)
對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)工作來說，精細(xì)化的設(shè)計(jì)要求已經(jīng)不能單單滿足于對(duì)于宏基站的單層規(guī)劃設(shè)計(jì)，而要進(jìn)行對(duì)多層宏基站規(guī)劃設(shè)計(jì)的分析研究，使得宏基站展現(xiàn)出多層次的特點(diǎn)，滿足用戶的多樣化和個(gè)性化需求。在進(jìn)行多層宏基站的規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮到協(xié)調(diào)與宏站層的關(guān)系，因此，工作人員必須具備天線性能以及干擾解決方面的專業(yè)理論知識(shí)以及實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，在當(dāng)前，符合這種要求的專業(yè)化設(shè)計(jì)人員是數(shù)量較少，在人員配備上存在較大挑戰(zhàn)。而且，對(duì)于多層宏基站的場景規(guī)劃，已經(jīng)不能按照之前那種以行政區(qū)域?yàn)閯澐忠罁?jù)的方法來規(guī)劃，而應(yīng)該參考建筑物的坐落位置、建筑物高度、街道、小區(qū)等現(xiàn)實(shí)場景，進(jìn)行場景的劃分以及TD-LTE 無線網(wǎng)絡(luò)的容量覆蓋規(guī)劃。這種規(guī)劃方式與之前的劃分習(xí)慣完全不同，在進(jìn)行場景規(guī)劃時(shí)也存在著思路轉(zhuǎn)化的障礙，這也是TD-LTE 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)面臨的較大挑戰(zhàn)。
三、TD-LTE 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)特點(diǎn)
1、用戶的需求多種多樣，且隨著無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)的不斷發(fā)展，用戶的業(yè)務(wù)需求也呈現(xiàn)出日益增長且不斷變化的趨勢，話音向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變的網(wǎng)絡(luò)承載需求體現(xiàn)出用戶需求的發(fā)展方向，因此，當(dāng)前的無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)與之前的GSM 和TD-SCDMA形式相比，也存在著許多不同。在TD-LTE 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)產(chǎn)生之前，主要采用的是簡化無線資源的業(yè)務(wù)承載方法，主要以話音業(yè)務(wù)為主，這也是與之前話音業(yè)務(wù)較多而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)量較少的業(yè)務(wù)特點(diǎn)有關(guān)，而在當(dāng)下，主要的業(yè)務(wù)承載變成了以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，話音業(yè)務(wù)為主的業(yè)務(wù)形式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)形式的發(fā)展需要，因此需要對(duì)用戶的相關(guān)需求進(jìn)行感知，為小區(qū)的平均吞吐量以及邊緣速率提供有效保證，以保證用戶使用的容量、信道質(zhì)量都能夠?qū)崿F(xiàn)較佳的體驗(yàn)效果。
2、在采用TD-LTE 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)時(shí)，必須保證同一個(gè)小區(qū)內(nèi)的頻率帶寬相同，這樣便于有效提升小區(qū)內(nèi)對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)頻譜的利用率，這與GSM 的異頻組網(wǎng)和TDSCDMA的N 頻點(diǎn)組網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用也不相同。同頻組網(wǎng)的干擾信號(hào)相比異頻組網(wǎng)來說，其來源的距離位置也更近，干擾源的數(shù)量也更多，這就說明了干擾信號(hào)在傳播過程中不會(huì)受到高大建筑物的過多干擾，所以，若想減少TD-LTE 無線網(wǎng)絡(luò)受到的干擾，在對(duì)TD-LTE無線網(wǎng)絡(luò)的基站進(jìn)行布局時(shí)，要遵循“源頭為終點(diǎn)”的構(gòu)造原則。
3、TD-LTE在進(jìn)行小區(qū)投放時(shí)，應(yīng)該充分考慮到用戶的主要需求是以話音承載為主還是以數(shù)據(jù)承載為主，這樣便于TD-LTE的基站布局與用戶的主要需要相吻合，便于為用戶提供更加貼切的服務(wù)。TD-LTE的基站布局必須與公共參考信號(hào)實(shí)現(xiàn)高度密切配合，且與用戶的需求向吻合，為數(shù)據(jù)承載需求旺盛的用戶提供滿意的服務(wù)質(zhì)量，使得TD-LTE的數(shù)據(jù)速率能夠發(fā)揮其對(duì)數(shù)據(jù)承載需求的高度滿足。
四、總結(jié)
TD-LTE 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)在當(dāng)前的運(yùn)用范圍十分廣泛，這是基于其自身相比之前的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)所具備的強(qiáng)大優(yōu)勢，雖然TD-LTE 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢正旺盛，但是，其在發(fā)展過程中也是存在著諸多挑戰(zhàn)的，需要對(duì)TDLTE 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)進(jìn)行完善，使TD-LTE 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)能夠適應(yīng)更多用戶的多樣化需求，這樣才能實(shí)現(xiàn)TDLTE 無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃技術(shù)的長遠(yuǎn)發(fā)展。
關(guān)鍵詞:
D2D；高用戶密度；功率控制；資源分配
1D2D通信的重要性
蜂窩通信經(jīng)歷了從第1代以話音業(yè)務(wù)為代表的模擬式移動(dòng)電話系統(tǒng),到正大規(guī)模商用的第4代(4G)以移動(dòng)數(shù)據(jù)、移動(dòng)計(jì)算及移動(dòng)多媒體為代表的無線寬帶系統(tǒng)的持續(xù)演進(jìn)。當(dāng)前階段,隨著智能終端的快速普及以及網(wǎng)絡(luò)通信容量的爆炸式增長,面向5G的無線通信技術(shù)的演進(jìn)需求也更加明確及迫切,開始受到業(yè)界極大的關(guān)注。在面向5G的無線通信技術(shù)的演進(jìn)中,一方面,傳統(tǒng)的無線通信性能指標(biāo),比如網(wǎng)絡(luò)容量、頻譜效率等需要持續(xù)提升以進(jìn)一步提高有限且日益緊張的無線頻譜利用率;另一方面,更豐富的通信模式以及由此帶來的終端用戶體驗(yàn)的提升以及蜂窩通信應(yīng)用的擴(kuò)展也是一個(gè)需要考慮的演進(jìn)方向。作為面向5G的關(guān)鍵候選技術(shù),D2D具有潛在的提高系統(tǒng)性能、提升用戶體驗(yàn)、擴(kuò)展蜂窩通信應(yīng)用的前景,受到廣泛關(guān)注[1-6]。
2D2D通信的原理及意義
2.1D2D通信原理
基于蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的D2D通信,或稱為鄰近服務(wù)(ProximityService,ProSe),是指用戶數(shù)據(jù)可不經(jīng)基站中轉(zhuǎn)而直接在終端之間傳輸。D2D通信與傳統(tǒng)的蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有顯著區(qū)別,如圖1所示。蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)引入D2D通信,基站只負(fù)責(zé)用戶之間的控制信令,極大地減輕基站側(cè)的傳輸負(fù)擔(dān),提升頻譜效率,降低終端發(fā)射功率,同時(shí)可以提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量,滿足用戶對(duì)高數(shù)據(jù)速率業(yè)務(wù)的需求[7-9]。當(dāng)移動(dòng)通信基礎(chǔ)設(shè)施受到損壞(如地震破壞、人為破壞等),或在蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū),終端通過D2D技術(shù)實(shí)現(xiàn)與其它終端的通信,甚至可以通過其它終端中繼接入蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)[10-11]。
2.2D2D通信的意義
(1)提高頻譜利用率。在D2D通信模式下,用戶數(shù)據(jù)直接在終端之間傳輸,避免了蜂窩通信中用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)傳輸,由此產(chǎn)生鏈路增益;其次,D2D用戶之間以及D2D與蜂窩之間的資源可以復(fù)用,由此可產(chǎn)生資源復(fù)用增益;通過鏈路增益和資源復(fù)用增益則可提高無線頻譜資源的效率,進(jìn)而提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。(2)提升用戶體驗(yàn)。隨著移動(dòng)通信服務(wù)和技術(shù)的發(fā)展,具有鄰近特性的用戶間近距離的數(shù)據(jù)共享、小范圍的社交和商業(yè)活動(dòng)以及面向本地特定用戶的特定業(yè)務(wù),都在成為當(dāng)前及下階段無線平臺(tái)中一個(gè)不可忽視的增長點(diǎn)?；卩徑脩舾兄腄2D技術(shù)的引入,有望提升上述業(yè)務(wù)模式下的用戶體驗(yàn)。(3)擴(kuò)展通信應(yīng)用。傳統(tǒng)無線通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)通信基礎(chǔ)設(shè)施的要求較高,核心網(wǎng)設(shè)施或接入網(wǎng)設(shè)備的損壞都可能導(dǎo)致通信系統(tǒng)的癱瘓。D2D通信的引入使得蜂窩通信終端建立AdHoc網(wǎng)絡(luò)成為可能。當(dāng)無線通信基礎(chǔ)設(shè)施損壞,或者在無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū),終端可借助D2D實(shí)現(xiàn)端到端通信甚至接入蜂窩網(wǎng)絡(luò),無線通信的應(yīng)用場景得到進(jìn)一步的擴(kuò)展。值得注意的是,D2D通信在3GPPLTE系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)從LTERelease-12版本開始討論。遺憾的是,LTERelease-12系統(tǒng)的D2D通信是一個(gè)只包括廣播通信模式的功能非常有限的版本。D2D的潛在增益及應(yīng)用場景需要在未來的5G系統(tǒng)中進(jìn)一步發(fā)掘。
3D2D通信研究現(xiàn)狀
D2D通信作為4G以及未來5G技術(shù)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),一直備受關(guān)注,3GPP組織從2013年4月的RAN1#72BIS會(huì)議開始,著重對(duì)D2D技術(shù)進(jìn)行研討,D2D技術(shù)日趨成熟。與物聯(lián)網(wǎng)中的M2M(Machine-to-Machine)概念類似,D2D旨在使一定距離范圍內(nèi)的用戶通信設(shè)備直接通信,以降低對(duì)服務(wù)基站的負(fù)荷。在D2D技術(shù)出現(xiàn)之前,已有類似通信技術(shù)出現(xiàn),如10幾年前的藍(lán)牙(短距離時(shí)分雙工通信),Wi-FiDirect(更快的傳輸速度和更遠(yuǎn)的傳輸距離)和高通提出的FlashLinQ技術(shù)(極大地提高了Wi-Fi的傳輸距離)。后兩種技術(shù)由于各種原因都沒能大范圍商用,而3GPP組織致力研究的D2D技術(shù)會(huì)在一定程度上彌補(bǔ)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的短板。對(duì)于其它不依靠基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的直通技術(shù)而言,D2D更加靈活。既可以在基站控制下進(jìn)行連接及資源分配,也可以在無網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的時(shí)候進(jìn)行信息交互。最近又提出一種中繼情況,處于無網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況下的用戶可以把處在網(wǎng)絡(luò)覆蓋中的用戶設(shè)備作為跳板,從而接入網(wǎng)絡(luò)。3GPP組織制定的Release12版本中,將D2D定義為LTEDevicetoDeviceProximityServices,并通過TR36.843技術(shù)報(bào)告不斷完善D2D的標(biāo)準(zhǔn)[12]。
4D2D通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢與關(guān)鍵技術(shù)
4.1高用戶密度下的D2D機(jī)制
未來無線通信的特點(diǎn)是高密度,大流量的無線網(wǎng)絡(luò)需求,而目前的無線網(wǎng)絡(luò)中,的基站大都由專有平臺(tái)開發(fā),運(yùn)營商很難實(shí)現(xiàn)大量基站的統(tǒng)一管理和維護(hù),需要大量專業(yè)人員來維護(hù)這些不兼容的平臺(tái),這將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營和維護(hù)成本又進(jìn)一步增加。因此未來5G技術(shù)已經(jīng)將新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)作為其關(guān)鍵技術(shù),而D2D技術(shù)在新型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架下的具體機(jī)制就成為一個(gè)有意義的研究方向。
4.2資源分配
由于共享無線信道資源是無線通信的特點(diǎn),而D2D與傳統(tǒng)的無線通信比較,其用戶的模式不僅有傳統(tǒng)的用戶到基站的通信方式,而且還有用戶之間直連的通信模式。再加上未來通信的特點(diǎn)是用戶密度高,業(yè)務(wù)流量大,用戶業(yè)務(wù)多樣的特點(diǎn),這就使得網(wǎng)絡(luò)中的資源分配更加復(fù)雜,因此研究這種情況下的無線資源分配就會(huì)成為一個(gè)有意義的研究方向。
4.3功率控制
隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展以及移動(dòng)設(shè)備成本的降低,移動(dòng)終端用戶的數(shù)量呈現(xiàn)迅速增加的狀態(tài),而這就會(huì)帶來終端之間的相互干擾,需要對(duì)終端進(jìn)行功率控制,一方面保證用戶能夠正常的通信,另一方面降低用戶之間的干擾。而應(yīng)用D2D以后,使得網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變得更加復(fù)雜,因此適應(yīng)該種環(huán)境的功率控制就成為一個(gè)有意義的研究方向。
5結(jié)語
未來的5G通信技術(shù)特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)密度大,業(yè)務(wù)類型繁雜,而D2D通信技術(shù)正是適應(yīng)了改應(yīng)用特點(diǎn),從而必將成為未來5G的關(guān)鍵技術(shù)之一,本文在介紹了D2D技術(shù)原理的基礎(chǔ)上對(duì)D2D技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析,得出該技術(shù)具有提高頻譜利用率、提高用戶體驗(yàn)和擴(kuò)展用戶應(yīng)用的特點(diǎn),并且結(jié)合未來5G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)提出高用戶密度特點(diǎn)下的D2D機(jī)制,以及功率控制和資源分配是未來D2D技術(shù)的重要發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn)：
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伴隨通信技術(shù)的升級(jí)與發(fā)展，無線移動(dòng)通信應(yīng)用日漸普遍。常規(guī)無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)基于已有固定基礎(chǔ)設(shè)施，移動(dòng)結(jié)點(diǎn)之間通信主要通過基站進(jìn)行；而傳統(tǒng)無線局域網(wǎng)同樣需要有線骨干網(wǎng)支撐，再次通過無線路由AP接入構(gòu)建而成。傳統(tǒng)無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的局限在于不適用那些不存在固定網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施或者無法在短時(shí)間內(nèi)構(gòu)建好所需基礎(chǔ)設(shè)施的情況下。面對(duì)上述問題，Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生，并以期便利性受到廣大用戶的歡迎，但由于技術(shù)上的不完善性，決定其還不能在大范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。了解、研究與改進(jìn)Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)是解決Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用局限性的關(guān)鍵。
1 Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)概述
Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，確切的說是由一組具有無線收發(fā)功能的裝置或者移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成，旨在實(shí)現(xiàn)多跳數(shù)據(jù)傳輸?shù)呐R時(shí)性自治系統(tǒng)。與常規(guī)無線移動(dòng)通信相比，整個(gè)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)不需要固定的基礎(chǔ)設(shè)施，更不需要固定的路由設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)均可移動(dòng)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也是隨著節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)不斷變化，各節(jié)點(diǎn)間可以以任何方式動(dòng)態(tài)的保持聯(lián)系。這種情況下，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都起到終端和路由的雙重功能，不僅要完成節(jié)點(diǎn)本身的數(shù)據(jù)發(fā)送、接收，還要完成維護(hù)到其他節(jié)點(diǎn)之間的路由功能；節(jié)點(diǎn)路由功能的正常發(fā)揮是Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵。
2 Ad Hoc無線路移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)
Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不能直接利用傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)或者基于有線骨干網(wǎng)的無線路由AP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)，是由其獨(dú)特的特點(diǎn)決定的。
2.1 動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由于節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)位置可能隨時(shí)發(fā)生變化，并且變化的方式、速度等也是難以預(yù)測的。
2.2 有限傳輸帶寬
Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信手段主要基于無線傳輸技術(shù)，相對(duì)于有線信道而言，無線通信信道的帶寬更低，傳輸速度有限。
2.3 移動(dòng)終端局限性
Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)用戶終端，如：筆記本終端、智能手持終端、車載計(jì)算機(jī)終端等，有明顯的靈巧、便攜特點(diǎn)，但作為“路由”來工作的要求相對(duì)高了一些，為保證所有終端都能發(fā)揮路由作用，就要求路由協(xié)議設(shè)計(jì)要科學(xué)、高效。
2.4 分布式控制
Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，與常規(guī)無線移動(dòng)通信不同，它不存在“中心控制點(diǎn)”，所有終端地位平等，主要采用分布式控制方式控制與管理路由；該結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的魯棒性、抗毀性相對(duì)要低一些。
2.5 多跳式通信
一般情況下，傳統(tǒng)無線收發(fā)裝置的信號(hào)傳輸范圍較小，Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)則支持更大范圍的信號(hào)傳輸，源于其支持多跳式通信；但多跳式通信也給Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶來了終端隱藏、終端暴露和終端使用公平性問題。
2.6 安全性
Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)也屬于所謂無線網(wǎng)絡(luò)的一樣，同樣采用無線信道、有限電源和分布式控制方式，這就導(dǎo)致Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)同樣容易受到安全性威脅，如被竊聽、欺騙和拒絕服務(wù)攻擊等。
3 Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議比較分析
上述內(nèi)容從不同角度討論了Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，也闡述了Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信的關(guān)鍵在于路由協(xié)議的設(shè)計(jì)與使用。這就需要我們進(jìn)一步明析采用的無線移動(dòng)路由技術(shù)及相關(guān)問題。目前，提出與使用的Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議有兩種劃分依據(jù)，第一種，基于算法劃分，有Pro-active算法和On-demand算法兩類；第二種，基于結(jié)構(gòu)劃分，分為平面結(jié)構(gòu)和層次結(jié)構(gòu)。
3.1 依據(jù)算法劃分
（1）Pro-active算法。Pro-active算法的有線LAN或WAN路由協(xié)議，它是把移動(dòng)節(jié)點(diǎn)作為路由器使用，通過周期性的路由信息廣播實(shí)現(xiàn)路由更新；一般情況下網(wǎng)絡(luò)開銷都比較大，如：OLSR、DSDV。
（2）On-demand算法。On-demand算法路由協(xié)議，是依據(jù)具體的路由請求，當(dāng)有需求發(fā)生時(shí)進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)，相對(duì)來說通信控制開銷較小，如DSR、AODV、TORA。
3.2 依據(jù)結(jié)構(gòu)劃分
無線路由協(xié)議依據(jù)結(jié)構(gòu)來劃分，有平面結(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)兩種。平面結(jié)構(gòu)的無線路由協(xié)議較簡單；層次結(jié)構(gòu)的無線路由協(xié)議則較復(fù)雜，它是將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)分成多個(gè)層次，每層建立一個(gè)或多個(gè)組群，每個(gè)組群中有一個(gè)群首。網(wǎng)絡(luò)中所有結(jié)點(diǎn)歸屬于某個(gè)組群、層次，為實(shí)現(xiàn)層次間正常的路由通信，每層組群群首加入到上一層。
4 Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議未來發(fā)展
Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)可以作為獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，也可以作為已有固定設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的一種補(bǔ)充；由于其自身的便捷性，表現(xiàn)出了巨大的發(fā)展前景。Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)小組長期致力于無線路由算法研究與標(biāo)準(zhǔn)制定工作，工作艱巨、任務(wù)重大；其中首先要制定出Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其次要對(duì)每個(gè)路由協(xié)議模擬或者實(shí)驗(yàn)平臺(tái)式的分析與測試，旨在找出最佳、最優(yōu)的符合Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的路由協(xié)議。從上述關(guān)于Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)和路由協(xié)議分類的研究與闡述等，我們可以看出Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)要適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，而不同類型的路由協(xié)議也有其自身的優(yōu)缺點(diǎn)，那種期望有一種路由協(xié)議來解決所有Ad Hoc無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)路由問題是不現(xiàn)實(shí)的，針對(duì)不同環(huán)境、不同需求來研究、設(shè)計(jì)、完善路由協(xié)議才是最正確的做法。
參考文獻(xiàn)
[1]劉晶等.Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)安全路由協(xié)議形式化分析模型[J].理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（03）.
[2]劉晶，伏飛.一種新的移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)安全路由協(xié)議[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2007（10）.
作者簡介
中圖分類號(hào)：TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）01-0052-02
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種由傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崟r(shí)地協(xié)作地監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種檢測對(duì)象信息，提供海量的詳細(xì)測量數(shù)據(jù)，如燈光、溫度、濕度、噪音等，并對(duì)這些信息進(jìn)行處理，發(fā)送給觀察者。在軍事偵察、生物棲息、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域，無限傳感器網(wǎng)絡(luò)有著廣泛的應(yīng)用前景[1]。
1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器通過無線方式通信，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活，可以跟互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，通過無線通信方式形成一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。其核心是傳感器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)通常是一個(gè)微型的嵌入式系統(tǒng)，一般由數(shù)據(jù)采集模塊、處理控制模據(jù)G、無線通信模塊和能量供應(yīng)模塊4部分組成。
1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模非常大。傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性包括兩方面的含義：一方面是傳感器網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋很大的地理區(qū)域；另一方面，傳感器節(jié)點(diǎn)部署很密集，在面積較小的空間內(nèi)，密集部署了大量的傳感器節(jié)點(diǎn)。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織，自維護(hù)。傳感節(jié)點(diǎn)可以隨機(jī)分布并自行組成網(wǎng)絡(luò)，形成大面積的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。由于環(huán)境等條件的改變，傳感器的數(shù)量會(huì)有增減，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潆S時(shí)間動(dòng)態(tài)改變，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具備維護(hù)動(dòng)態(tài)路由的能力。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無中心。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，所有節(jié)點(diǎn)的位置都是平等的沒有預(yù)先制定的中心，是通過預(yù)先設(shè)定的算法來相互協(xié)調(diào)。由于具有無中心的特點(diǎn)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不會(huì)因?yàn)閱蝹€(gè)節(jié)點(diǎn)的脫離而受到損害。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)為中心，在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，能源消耗最大的過程是通信過程，受到能源有效性的限制，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由應(yīng)該在保證數(shù)據(jù)傳輸與穩(wěn)定性前提下盡量減少通信量。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作性強(qiáng)。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)單個(gè)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力有限，為了采集監(jiān)測范圍內(nèi)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作需要大量的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，信號(hào)協(xié)同和信號(hào)處理。這種方式可以有效克服處理和存儲(chǔ)能力不足的缺點(diǎn)，共同完成復(fù)雜任務(wù)的執(zhí)行。
1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
1.2.1 軍事領(lǐng)域
由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型，隨機(jī)分布，部署快速，可自組織，隱蔽性強(qiáng)且容錯(cuò)性高等諸多特點(diǎn)，使其非常適合用于復(fù)雜惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境。在軍事領(lǐng)域的主要應(yīng)用包括戰(zhàn)場敵情偵察，警戒地域監(jiān)視和預(yù)警，監(jiān)控?cái)澄译p方物資、情況，判斷敵軍進(jìn)攻動(dòng)向，戰(zhàn)場毀傷效能評(píng)估等。
1.2.2 醫(yī)療應(yīng)用
醫(yī)療是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以提供對(duì)醫(yī)院的藥物控制和藥品管理，輔助醫(yī)生診斷和監(jiān)控病人的狀態(tài)，跟蹤病人的狀態(tài)，監(jiān)控醫(yī)生、護(hù)士的服務(wù)，還可以遠(yuǎn)程監(jiān)視特殊人群的健康狀態(tài)，提供遠(yuǎn)程治療等諸多服務(wù)。
通過部署在患者家中的傳感器網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋患者的活動(dòng)區(qū)域，患者身上的可穿戴設(shè)備可以提供必要的生理指標(biāo)，通過這些節(jié)點(diǎn)可以對(duì)患者的重要身體指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。此類傳感器系統(tǒng)可以在本地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后傳輸至醫(yī)療服務(wù)機(jī)構(gòu)。
1.2.3 農(nóng)業(yè)領(lǐng)域
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以有效地降低傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中的人力消耗以及對(duì)農(nóng)田環(huán)境的影響，并獲取精確的環(huán)境和作物信息。通過傳感器獲取的氣候數(shù)據(jù)，可以分析得到農(nóng)作物產(chǎn)量與日照、溫度、濕度的關(guān)系，并對(duì)灌溉等措施作相應(yīng)調(diào)整。
1.2.4 環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用
海洋、冰川、火山和原始森林等地區(qū)自然條件艱苦，人跡罕至。無線傳感器部署簡單易行，以無人值守的方式長期工作，且在各種不同的環(huán)境中都具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。此外，通過傳感器收集數(shù)據(jù)還可以避免數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)境帶來的侵入式破壞[2]。
1.2.5 工業(yè)應(yīng)用
在工業(yè)環(huán)境中，大范圍使用傳感器可以實(shí)施生產(chǎn)過程當(dāng)中的安全監(jiān)測，也能對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)量、降低能耗、提高競爭力。
2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的問題
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)部分通過電池提供能量，為了延長傳感器使用壽命，能耗控制特別重要，如何在保證無線傳感器網(wǎng)絡(luò)功能前提下控制能耗成為了一個(gè)重要問題。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布密集，數(shù)據(jù)有顯著的冗余性，對(duì)于采集到的海量數(shù)據(jù)信息量需要利用數(shù)據(jù)聚集，融合。同時(shí)，在目標(biāo)跟蹤、識(shí)別等新型使用場景下，傳感器需要更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。目前受限于功耗和體積，傳感器數(shù)據(jù)處理模塊性能較差，數(shù)據(jù)處理能力不足。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)仍然具有安全性問題。無線信道、有限的能量，分布式控制都使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)更容易受到攻擊。被動(dòng)竊聽、主動(dòng)入侵、拒絕服務(wù)是這些攻擊的常見方式。因其具有大量數(shù)據(jù)，安全性是傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的部分。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信同樣重要。在復(fù)雜的環(huán)境中，信號(hào)容易被障礙物或其他電子信號(hào)干擾。在傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)以及傳感器與上層網(wǎng)關(guān)通信過程中，如何保證傳輸?shù)乃俾室约胺€(wěn)定性是一個(gè)亟待解決的問題。
2.1 電子信息技術(shù)的發(fā)展
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，我國的移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展迅速，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)滲透到我國社會(huì)的各個(gè)層面，以WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心的無線通信網(wǎng)絡(luò)目前已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，人們對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的要求越來越高，以致越來越多人開始研究其優(yōu)化和發(fā)展，以使其能夠滿足用戶和市場發(fā)展的需求。WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是由3GPP依據(jù)GSM MAP核心網(wǎng)而制定的第三代無線通訊技術(shù)，其在現(xiàn)階段無線通信市場中占據(jù)非常重要的地位。
一、WCDMA的原理
1、WCDMA技術(shù)的概述
現(xiàn)階段，WCDMA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是我國也是全世界范圍內(nèi)應(yīng)用最為廣泛、擁有最豐富終端種類的3G標(biāo)準(zhǔn)，在3G通信市場中占有非常重要的地位，它首先是由第三代合作伙伴計(jì)劃組織提出的。WCDMA是由碼分多址（CDMA）演變而來的一種國際電信聯(lián)盟（ITU）標(biāo)準(zhǔn)，相比于其他通信技術(shù)，它具有容量高、功耗低、數(shù)據(jù)傳輸速度快、頻譜效率高和成本低等特點(diǎn)。WCDMA的碼片速率可達(dá)到3.84Mcps，載波帶寬為5MHz，它主要以直接序列擴(kuò)頻碼分多址、頻分雙工等方式為主。移動(dòng)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)、語音、圖像、以及視頻等通信過程都可以通過WCDMA得到實(shí)現(xiàn)，并且其速率在局域網(wǎng)內(nèi)可達(dá)到2Mb/s，在寬帶網(wǎng)內(nèi)能夠達(dá)到384Kb/s。
2、WCDMA技術(shù)的優(yōu)勢
（1）具有較大的系統(tǒng)容量。系統(tǒng)容量指的是系統(tǒng)能夠提供的能夠容納的最多用戶數(shù)量。相比通信市場其他技術(shù)，WCDMA具有較大的系統(tǒng)容量，這主要是由于其寬帶網(wǎng)絡(luò)的屬性以及抗衰落能力強(qiáng)、功率快等特點(diǎn)決定的。相比于傳統(tǒng)的2G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，系統(tǒng)容量的增大就意味著使用WCDMA網(wǎng)絡(luò)的成本大幅較低。
（2）具有多樣化的業(yè)務(wù)類型。相比傳統(tǒng)的移動(dòng)通訊技術(shù)，WCDMA技術(shù)的業(yè)務(wù)類型更加多樣化，這就決定了其為用戶提供的服務(wù)種類也同樣具有多樣化的特點(diǎn)。業(yè)務(wù)種類依據(jù)接入核心網(wǎng)絡(luò)的連接域的差異性可以分為CS域業(yè)務(wù)和PS域業(yè)務(wù)兩種類型?；菊Z音通話業(yè)務(wù)、CS域短信業(yè)務(wù)、CS域智能網(wǎng)業(yè)務(wù)都屬于CS域業(yè)務(wù)類型，而PS域短信業(yè)務(wù)、QQ聊天、視頻通話、游戲、電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽、視頻觀看等都屬于PS域業(yè)務(wù)類型。除此之外，WCDMA網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的兼容性，能夠?yàn)橛脩籼峁┒囗?xiàng)業(yè)務(wù)同時(shí)進(jìn)行的服務(wù)，如用戶可以同時(shí)使用語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
（3）具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)提供給人們的主要是語音業(yè)務(wù)和短信業(yè)務(wù)，作為輔助業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，其傳輸速率最大僅能達(dá)到384Kbps，而隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深入發(fā)展，人們對(duì)于移動(dòng)通信系統(tǒng)提出了更高的要求，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)用而生，WCDMA網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)使數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成為其主導(dǎo)業(yè)務(wù)，其傳輸速率最高可達(dá)2Mbps，同時(shí)它還支持?jǐn)?shù)據(jù)在快速或者緩慢的環(huán)境下傳輸，其傳輸速率分別能達(dá)到144Kpbs和384Kbps，并且數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)和語音通話業(yè)務(wù)等能夠同時(shí)進(jìn)行，在很大程度上滿足了人們對(duì)現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)的需求。
（4）具有較高的無線傳輸質(zhì)量。在無線傳輸過程中容易出現(xiàn)頻率選擇性衰落和多徑衰落的現(xiàn)象，導(dǎo)致無線傳輸質(zhì)量較差。而WCDMA通信技術(shù)的出現(xiàn)，在一定程度上避免了類似問題的發(fā)生，其利用分集技術(shù)進(jìn)行無線傳輸，提高了無線傳輸?shù)馁|(zhì)量。此外，WCDMA所擁有的5MHz的帶寬，使其多徑接受處理能力得到提升，滿足了接收機(jī)分離多徑分量的要求，有效避免了頻率選擇性衰落和多徑衰落現(xiàn)象的發(fā)展，從而使傳輸信號(hào)的質(zhì)量得到了保障。
二、WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題
相比國外許多國家，我國對(duì)WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)化的研究還處于初級(jí)階段，相對(duì)比較落后，在很大程度上阻礙了我國無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化軟件的發(fā)展?，F(xiàn)階段，隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的深入發(fā)展，我國已經(jīng)認(rèn)識(shí)到無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)化的重要意義，并開始加強(qiáng)研究力度，盡管取得了一些成果，但在優(yōu)化的過程中也暴露出了很多問題。
第一，自動(dòng)化程度較低。這是由于WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國的起步較晚，加之我國對(duì)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化理論的引入落后于國外一些國家，在使用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化軟件的過程中，缺乏經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)營的歷史數(shù)據(jù)，導(dǎo)致我國網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化軟件的使用多是人工控制。
第二，我國現(xiàn)階段對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化多是孤立進(jìn)行的，缺乏對(duì)其進(jìn)行全面整體的分析，導(dǎo)致優(yōu)化后的無線網(wǎng)絡(luò)功能較為單一，具有片面性。第三，分析數(shù)據(jù)的效率較低。這主要是因?yàn)槲覈F(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)較為落后，數(shù)據(jù)無法實(shí)現(xiàn)共享，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的重心存在于數(shù)據(jù)處理上，阻礙了我國無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)化的發(fā)展進(jìn)程。
三、WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的措施
依據(jù)近年來對(duì)WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其優(yōu)化研究的成果，提出了以下幾點(diǎn)具體的優(yōu)化措施：
1、系統(tǒng)界面有待簡單化
我國現(xiàn)存的系統(tǒng)優(yōu)化軟件的界面都比較復(fù)雜，界面查詢過程中的參數(shù)過于專業(yè)化，要進(jìn)行較多步驟才能最終得出查詢結(jié)果，一般用戶很難理解并進(jìn)行使用。針對(duì)這種現(xiàn)象，在進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的過程中，要將系統(tǒng)界面簡單化，方便用戶的操作和使用，使優(yōu)化的周期大大縮短，以確保無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
2、系統(tǒng)的穩(wěn)定性有待提高
無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性增強(qiáng)了，才能確保系統(tǒng)的查詢速度得到提升?，F(xiàn)階段，我國無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在查詢過程中的最小查詢時(shí)間粒度較短，這樣雖然使導(dǎo)入數(shù)據(jù)更加快捷方便，但是在很大程度上影響了整體的查詢速度。因此，在進(jìn)行WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的過程中，頻率高低時(shí)間粒度必須要以用戶的實(shí)際需求為依據(jù)進(jìn)行選擇，以縮短系統(tǒng)查詢的時(shí)間[4]。與此同時(shí)，要嚴(yán)格檢查和測試軟件的設(shè)計(jì)構(gòu)架，避免突發(fā)狀況的發(fā)生，即使產(chǎn)生突發(fā)狀況也能在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)問題進(jìn)行定位并解決，從根本上提升無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
3、覆蓋范圍有待拓寬
第一，室內(nèi)覆蓋有待于優(yōu)化。首先對(duì)室內(nèi)的實(shí)際覆蓋情況進(jìn)行分析，避免出現(xiàn)系統(tǒng)受干擾或者覆蓋受限制的情況；其次要加強(qiáng)對(duì)室內(nèi)的信號(hào)分布，尤其是室內(nèi)信號(hào)分布系統(tǒng)所使用的多種設(shè)備有待于加強(qiáng)，如可以使用微蜂窩天饋系統(tǒng)，以增加室內(nèi)的話務(wù)量、提高信號(hào)的質(zhì)量。第二，公路覆蓋有待于優(yōu)化。隨著無線通信技術(shù)的深入發(fā)展，用戶對(duì)無線通信系統(tǒng)提出了更高的要求，尤其是在無線覆蓋的范圍方面，為了滿足用戶的這一需求，就要不斷優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)的公路覆蓋，公路覆蓋的優(yōu)化可以通過使用智能天線或者新建覆蓋點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。
四、WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用前景
現(xiàn)階段，我國的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，科技不斷進(jìn)步，通信技術(shù)趨于向移動(dòng)化方向發(fā)展，并處于由單一語音業(yè)務(wù)向多種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換的過程中，以滿足人們對(duì)無線通信技術(shù)的需求。第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)一經(jīng)引入我國，就迅速得到廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，這是由它自身所具備的速率高、質(zhì)量好、業(yè)務(wù)多的特點(diǎn)所決定的。尤其是WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心，加之其良好的兼容性，使其逐漸成為近年來人們研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。為了確保WCDMA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的長期發(fā)展，為了滿足逐年遞增的用戶數(shù)量，為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜化，就必須要對(duì)第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)，尤其是WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，不斷提升無線通信的質(zhì)量和范圍，只有這樣才能跟得上無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的步伐。相信未來的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能有更加廣泛的應(yīng)用，無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作也必將取得更加顯著的成果。
參考文獻(xiàn)：
1.引言
近些年來，隨著智能無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐步發(fā)展，它在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛，其中在電廠應(yīng)用就是其中的一個(gè)重要代表，主要表現(xiàn)在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)上，無線的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)是一種結(jié)合了無線通信技術(shù)上發(fā)展起來的新型監(jiān)控系統(tǒng)，它是傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和無線通信技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，主要由監(jiān)控中心、無線通信網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場監(jiān)控單元組成的?，F(xiàn)代的電廠在生產(chǎn)過程中，像送風(fēng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和引風(fēng)機(jī)等電機(jī)是必不可少的設(shè)備，為了響應(yīng)我國提倡的節(jié)能理念我們會(huì)在熱電廠常用的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鍋爐設(shè)備等加上除塵和脫硫等設(shè)備，因?yàn)橹挥兴惋L(fēng)機(jī)的話就不可能有效地進(jìn)行排除煙氣。引風(fēng)機(jī)在不僅能夠促進(jìn)室內(nèi)的氧氣燃燒更加徹底，提高了燃燒效率，還會(huì)直接增加了鍋爐本體在室內(nèi)燃燒時(shí)需要的負(fù)壓。因此引風(fēng)機(jī)在電廠正常運(yùn)行時(shí)也起著十分重要的作用。但因?yàn)橐L(fēng)機(jī)的工作環(huán)境很惡劣，空氣中又有大量硫化物和粉塵的存在，這就直接就會(huì)導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)不能正常運(yùn)行。而對(duì)電廠的引風(fēng)機(jī)實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控方案，對(duì)引風(fēng)機(jī)在工作中的溫度、轉(zhuǎn)速和電流三種主要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效控制個(gè)參數(shù)在正常范圍內(nèi)，達(dá)到預(yù)防引風(fēng)機(jī)發(fā)生故障的目的。
2.智能無線網(wǎng)絡(luò)
現(xiàn)在我們說的智能無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通常泛指IEEE802.11協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。無線硬件主要由無線網(wǎng)卡1420和無線變送器兩部分組成，其中單個(gè)無線的設(shè)備它們之間的可見的距離能到228m，上位控制系統(tǒng)和無線網(wǎng)卡之間是有線的連接，主要的通訊方式有Modbus TCP/IP、OPC和Modbus 485。它主要有以下幾種特點(diǎn)：（1）移動(dòng)性和靈活性，相對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)可以將無線信號(hào)覆蓋到任何一個(gè)地點(diǎn)并接入網(wǎng)絡(luò)；（2）安裝便攜，無線網(wǎng)絡(luò)通過安裝一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)，這就可以大大減少了網(wǎng)絡(luò)布線方面的工作量；（3）方便調(diào)整和并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，因?yàn)橹匦虏季€會(huì)帶來很多的麻煩，它是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢的過程，無線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就可以避免了這些情況的發(fā)生；（4）容易進(jìn)行故障定位，無線網(wǎng)絡(luò)可以通過更換生產(chǎn)過程中的故障設(shè)備便可以恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)連接；（5）易于擴(kuò)展。
無線局域網(wǎng)包括802.11協(xié)議所規(guī)定的部件組成，它應(yīng)包括還一些用于滿足應(yīng)用的必備組件，如分布式系統(tǒng)、通信軟件、服務(wù)器等。無線網(wǎng)絡(luò)中的物理結(jié)構(gòu)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層、物理層、網(wǎng)絡(luò)層的功能，滿足局域、城域或廣域通信所需的功能。組網(wǎng)模式有自組網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)兩種模式，后者較為常用。
在自組網(wǎng)絡(luò)的模式下，終端之間可以互相通信，但是在沒有一臺(tái)終端向無線網(wǎng)絡(luò)提供路由服務(wù)的話，則終端不能連接到網(wǎng)絡(luò)外的網(wǎng)絡(luò)。使用此方式組建網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)方便，但是網(wǎng)絡(luò)功能有限。
使用基礎(chǔ)模式，就需要將專門的AP提供給無線網(wǎng)絡(luò)，AP以有線或無線的方式轉(zhuǎn)發(fā)局域內(nèi)所有報(bào)文，與外網(wǎng)通信，承擔(dān)著局域網(wǎng)與外網(wǎng)的通信工作。這種組網(wǎng)模式的優(yōu)點(diǎn)為靈活性很大。以基礎(chǔ)模式組建無線網(wǎng)絡(luò)來檢測引風(fēng)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖。
在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的情況下，只需在終端內(nèi)置802.11無線網(wǎng)卡，就可以與網(wǎng)絡(luò)通信。在上圖中，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)連接到無線路由器，無線路由器與服務(wù)器進(jìn)行通信，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到服務(wù)上器，并通過電腦實(shí)時(shí)顯示觀測引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
3.智能無線網(wǎng)絡(luò)在電廠中的應(yīng)用
隨著IEEE 802.11無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的制定與發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)變得更加趨于成熟和完善。它不僅能夠給用戶提供更加安全可靠網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方案，還可以帶來移動(dòng)、高效和遠(yuǎn)距離的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方案。無線網(wǎng)絡(luò)目前已經(jīng)能夠廣泛應(yīng)用于各種民用領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域。目前，高速無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)達(dá)到了54M的傳輸速率，完全可以滿足一般的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊螅渲邪曇?、傳輸文字和圖像等，甚至還可以進(jìn)行圖像并發(fā)和聲音的傳輸?shù)?。所以無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)淖畲缶嚯x可以達(dá)到幾十公里，甚至可能更遠(yuǎn)，無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域的面也越來越廣，他的性能、價(jià)格和距離完全可以和有線的網(wǎng)絡(luò)媲美，甚至超過了有線網(wǎng)絡(luò)。目前無線網(wǎng)絡(luò)在電廠應(yīng)用也比較廣泛，下面我們主要介紹下無線網(wǎng)絡(luò)在電廠的具體應(yīng)用：
目前，隨著電廠的自動(dòng)化水平的不斷提高，這就在很大程度上減少了人為操作的事故，也使無人值守的變成了可能，并已經(jīng)成為了電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。隨著電廠的無人值守的變電站技術(shù)的不斷發(fā)展，各個(gè)電廠開始也配備了變電運(yùn)行的管理系統(tǒng)及遠(yuǎn)程圖像的監(jiān)控系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)跟聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行、實(shí)時(shí)控制和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)等功能相關(guān)。由于很多老的電廠的重新部署的工作難度較大，但通過利用電廠的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，就可以很大程度上方便電廠變電站網(wǎng)絡(luò)的接入。在電廠引入無線網(wǎng)絡(luò)可以大大降低工程難度，也大大縮短了工期，并可以更靈活方便地對(duì)電廠進(jìn)行安裝部署。
4 結(jié)論
綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)在我國的高速發(fā)展，無線技術(shù)也得到了飛快的發(fā)展，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和電力系統(tǒng)保護(hù)等的不斷發(fā)展，智能無線網(wǎng)絡(luò)在電廠中的應(yīng)用范圍也越來越廣，無線網(wǎng)絡(luò)是有線聯(lián)網(wǎng)的重要延伸和補(bǔ)充，它在電廠等電力系統(tǒng)中發(fā)揮了其使用靈活等優(yōu)勢，并是將來電力信息網(wǎng)絡(luò)中十分重要的組成部分。有了艾默生智能無線技術(shù)哎上海石洞口第一電廠的應(yīng)用成功案例，我們相信，隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，從2G到3G，人們的目光終將會(huì)投入都無線技術(shù)中去。
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作者簡介：
姓名：王科，
性別：男，
出生年月：1975年2月11日，
單位：四川電力建設(shè)二公司（610051），
前言
隨著現(xiàn)代社會(huì)生活與工作節(jié)奏越來越快，普通建筑已經(jīng)難以適應(yīng)時(shí)展需求，這一點(diǎn)對(duì)于企業(yè)與工廠而言尤為突出，通過建筑智能化水平的提升，能夠有效節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。因此，針對(duì)智能化建筑系統(tǒng)的建立與應(yīng)用具有重要意義。智能化建筑系統(tǒng)的特點(diǎn)在于人性化、智能化與簡約化，系統(tǒng)由多個(gè)部分組成，各個(gè)系統(tǒng)之間相互連接，相互協(xié)作，共同完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，解決緊急事故問題，提高建筑管理水平。而無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)這些功能的關(guān)鍵，因此，針對(duì)智能樓宇中無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運(yùn)用的研究與發(fā)展具有十分重要的意義。
1智能樓宇與無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述
1.1智能樓宇
在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，人們的生活條件得到極大的改善，生活水平越來越高，對(duì)居住建筑提出的要求也不斷增長，普通建筑已經(jīng)難以適應(yīng)時(shí)展需求，必須進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新。其中，現(xiàn)代社會(huì)中智能化技術(shù)的發(fā)展十分迅猛，并在建筑中具有較高的應(yīng)用價(jià)值，由此也誕生出了智能樓宇。這種建筑能夠有效滿足人們的使用需求，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了人力與時(shí)間資源的節(jié)省，在未來建筑行業(yè)發(fā)展中具有巨大的潛力。所謂的智能樓宇，就是指在智能建筑系統(tǒng)的應(yīng)用下，使建筑管理得以實(shí)現(xiàn)的建筑物。智能建筑系統(tǒng)分為多個(gè)部分，這些局部系統(tǒng)之間與人類的神經(jīng)系統(tǒng)有著相似之處，通過合理連接，就可以使建筑內(nèi)部信息傳輸?shù)馁|(zhì)量與效率得到有效提升。根據(jù)智能樓宇發(fā)展現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，智能樓宇中的局部系統(tǒng)的連接就可以實(shí)現(xiàn)，因此，在系統(tǒng)連接中，通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮著十分重要的橋梁作用，能夠有效傳輸各種數(shù)據(jù)，例如畫面、視頻以及聲音等等。智能建筑系統(tǒng)的核心部分為自動(dòng)化系統(tǒng)，這一子系統(tǒng)能夠控制各個(gè)局部系統(tǒng)。在智能化技術(shù)的應(yīng)用下，智能樓宇系統(tǒng)的失控問題能夠被快速發(fā)現(xiàn)，建筑系統(tǒng)具有較高的維修與管理水平，能夠使不必要的浪費(fèi)與損失情況得到有效避免。
1.2無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
所謂的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，就是指對(duì)無線電波加以利用，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N技術(shù)。就無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀而言，可以得知無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的組成主要分為無線網(wǎng)絡(luò)與無線局域網(wǎng)兩個(gè)部分。其中，無線網(wǎng)絡(luò)屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的靈敏性，能夠在無線射頻技術(shù)的應(yīng)用下，使使數(shù)據(jù)傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)，進(jìn)而使電線的使用量得以減少。相較于有線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)的不同在于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)被無線電替代，計(jì)算機(jī)的位置限制問題得到解決。無線局域網(wǎng)則是對(duì)無線數(shù)據(jù)加以利用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，無線局域網(wǎng)將無線通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有機(jī)結(jié)合到一起，通過無線局域網(wǎng)的形式，數(shù)據(jù)傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)。
2無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能樓宇中的應(yīng)用
就結(jié)構(gòu)組成而言，智能樓宇集成了不同種類的系統(tǒng)，因此，智能樓宇中集成系統(tǒng)運(yùn)行過程對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性提出了較高的要求。在無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用模式下，由于電纜線連接可靠性不足而造成的網(wǎng)絡(luò)故障得到有效避免，因此能夠使智能樓宇的通信需求得到滿足。此外，在無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，有線網(wǎng)絡(luò)通信也被取代，其中對(duì)電纜線的使用也得以減少，進(jìn)而使智能樓宇的建設(shè)成本得到有效降低，在經(jīng)濟(jì)方面體現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢。關(guān)于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能樓宇中的應(yīng)用，具體闡述如下。
2.1智能樓宇中應(yīng)用的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述
智能樓宇能夠使用無線局域網(wǎng)技術(shù)，使建筑的管理水平得到有效提升。而在應(yīng)用實(shí)踐中：①需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)IP地址進(jìn)行合理規(guī)劃。具體而言，就是指對(duì)靜態(tài)手工配置的方法加以運(yùn)用，配置AC的IP的地質(zhì)，并對(duì)DHCP的動(dòng)態(tài)分配方式加以利用，配置好AP地質(zhì)。在配置過程中，如果沒有嚴(yán)格按照規(guī)定，采用正確的配置方法，換言之就是通過靜態(tài)分配方式來分配AP地質(zhì)，那么就會(huì)由于數(shù)量龐大的AP而導(dǎo)致有地址沖突問題出現(xiàn)在設(shè)計(jì)與應(yīng)用中。②SSID/VLAN的規(guī)劃也具有十分重要的意義。在智能樓宇中，根據(jù)業(yè)務(wù)類型與用戶群體的不同，需要對(duì)VLAN加以利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)二者的合理區(qū)分。在WLAN中，SSID也發(fā)揮著相同的作用。因此，在設(shè)計(jì)智能樓宇的過程中，應(yīng)從多個(gè)方面，綜合考量SSID與VLAN之間的映射關(guān)系，并以此為依據(jù)，與實(shí)際需求結(jié)合到一起，使VLAN與SSID的1：1、1：N、N：N的多種匹配映射得以實(shí)現(xiàn)。再者，射頻管理規(guī)劃也是需要考慮的內(nèi)容，在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要對(duì)無線局域網(wǎng)信號(hào)進(jìn)行合理分配，使無線局域網(wǎng)通信道的應(yīng)用效果得到改善。通過射頻管理的合理規(guī)劃，能夠有效調(diào)整局域網(wǎng)信道，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)AP獲得信道的最優(yōu)化，進(jìn)而有效提升網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)目煽啃?。在智能樓宇中?yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，還需要對(duì)智能樓宇信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性與快速性要求予以重視，并采取有效的技術(shù)手段，滿足實(shí)際需求。在智能樓宇系統(tǒng)的現(xiàn)場執(zhí)行層中，也可以對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加以應(yīng)用。具體而言，也就是將Infrastruc-ture組網(wǎng)模式與BACnet通信協(xié)議運(yùn)用到智能樓宇中，以此使數(shù)據(jù)信息的交換與傳遞得以實(shí)現(xiàn)。因此，還需要在BACnet通信協(xié)議的應(yīng)用下，對(duì)設(shè)備相互操作、信息服務(wù)原語以及抽象數(shù)據(jù)共享對(duì)象模型進(jìn)行正確定義。而通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)映射方式的應(yīng)用，BACnet通信協(xié)議能夠不同地層協(xié)議向BACnet子網(wǎng)進(jìn)行映射，進(jìn)而使不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)，同時(shí)也可以有效支持多鏈路層與物理層的通信。由此可見，一般情況下，在智能樓宇現(xiàn)場執(zhí)行層中，BACnet無線傳感器網(wǎng)模式具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
2.2無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能樓宇中的具體應(yīng)用
根據(jù)智能樓宇無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀可知，在一些智能樓宇中，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)趨于廣泛與成熟，例如一些智能展館與智能大廈等等。例如智能展館中對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，為了保證建筑的數(shù)據(jù)通信功能得到所有參展商的使用，可以將一個(gè)無線站點(diǎn)設(shè)置在每個(gè)展位上。對(duì)于開闊的室外環(huán)境而言，無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以覆蓋到200~3000m的范圍。而對(duì)于室內(nèi)環(huán)境而言，無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備覆蓋范圍卻只有35~50m。因此，需要對(duì)展館環(huán)境的復(fù)雜性以及無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力進(jìn)行綜合考慮，同時(shí)還要合理設(shè)置每個(gè)AP設(shè)備的覆蓋半徑，通常以15m為宜，如此可以為對(duì)50%冗余的考慮提供便利?；诖?，可以以展館展會(huì)現(xiàn)場的實(shí)際情況為依據(jù)，合理選擇并確定AP設(shè)備的安裝位置，然后對(duì)千兆以上的以太網(wǎng)加以應(yīng)用，以此作為無線網(wǎng)絡(luò)骨干，在這一模式下，展館的辦公面積可達(dá)到2.5萬m2，高度達(dá)到10~25m，能夠很好的滿足大部分需求。通過對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用效果的分析與研究，不難看出，在建筑通信中該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用能夠使相關(guān)需求得到很好的滿足，同時(shí)也能夠避免電纜線破壞展覽環(huán)境的情況，對(duì)于展館環(huán)境的美化而言有著十分積極的影響與作用。
2.3智能樓宇中無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用需要注意的問題
無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能樓宇的應(yīng)用過程中，需要對(duì)技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)進(jìn)行考慮與掌握。換言之，就是需要對(duì)建筑工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致分析，并考慮無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)采取有效的管理措施，如此才能夠使無線通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)效果得到保障。因此，在建設(shè)過程中，應(yīng)對(duì)智能樓宇的結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行了解與分析，并選擇相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)類型。如果應(yīng)用對(duì)象處于移動(dòng)狀態(tài)，如果想要避免電纜線傳輸位置對(duì)應(yīng)用對(duì)象產(chǎn)生影響，那么無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用就具有較強(qiáng)的適用性。其次，在智能樓宇通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用必須制定相關(guān)基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)保護(hù)措施。例如盡量采用金屬畫作為建筑外墻，如果建筑內(nèi)墻的裝飾材料為金屬，那么就要對(duì)金屬材料與地面的接觸情況予以考慮。此外，窗戶也盡可能使用金屬材料，包皮材料可以采用銅制品或其他金屬材料。通過采取相應(yīng)措施，能夠有效保護(hù)無線網(wǎng)絡(luò)密碼，同時(shí)也可以使相關(guān)因素對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)造成的影響得以避免，進(jìn)而有效控制網(wǎng)絡(luò)故障率。由此可見，智能樓宇無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用中還需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理小組加以建設(shè)，如此才能夠使對(duì)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)測得以實(shí)現(xiàn)，并據(jù)此有效調(diào)整網(wǎng)絡(luò)。最后，還需要對(duì)智能樓宇內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，據(jù)此檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案的合理性，使無線網(wǎng)絡(luò)中信號(hào)流失問題得以避免。
3結(jié)束語
總而言之，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，建筑也逐漸朝著智能化的方向發(fā)展，城市建設(shè)中也涌現(xiàn)出越來越多的智能樓宇。而在智能樓宇中，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)揮著重要的作用，通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以有效提高智能樓宇的管理水平，減少資源損耗。因此，針對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能樓宇中的應(yīng)用的研究具有重要意義。我們必須針對(duì)智能樓宇中無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的不足進(jìn)行分析，并提出有效的完善對(duì)策，以此提高技術(shù)應(yīng)用水平，為推動(dòng)智能樓宇的發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持。
參考文獻(xiàn)
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[2]高波.無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能樓宇中的應(yīng)用探索[J].無線互聯(lián)科技，2016（22）：17~18.
中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）09-0033-02
1 概況
徐州中心醫(yī)院是淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)模最大、實(shí)力最強(qiáng)的三級(jí)甲等綜合性醫(yī)院，醫(yī)院為全國改革創(chuàng)新醫(yī)院、全國百姓放心示范醫(yī)院、江蘇省“十佳醫(yī)院”、江蘇省基本現(xiàn)代化醫(yī)院、徐州市首屆人民滿意醫(yī)院。作為蘇北地區(qū)醫(yī)院的排頭兵，我院的信息化建設(shè)也一直走在全省前列，2010年我院率先在蘇北地區(qū)完成了HIS系統(tǒng)的更新建設(shè)，并逐步開通了“96120健康呼叫中心”、“網(wǎng)上掛號(hào)預(yù)約”以及“就醫(yī)地圖”等方便患者就醫(yī)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
信息科作為醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)的“神經(jīng)中樞”，控制著全院信息化系統(tǒng)的運(yùn)行，同時(shí)也為醫(yī)院信息化發(fā)展方向的決策提供著重要的依據(jù)，所以作為信息科的負(fù)責(zé)人，我一直要求所有科員對(duì)新興技術(shù)保持關(guān)注，并對(duì)已有的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)進(jìn)行深度挖掘，發(fā)揮更大的功效和作用。我院的HIS、PACS、EMR、LIS系統(tǒng)完成部署后，大大提高了醫(yī)生和護(hù)士的工作效率，也將我院的信息化建設(shè)提升了一個(gè)臺(tái)階，但從各個(gè)科室的實(shí)際使用情況來看，這些只運(yùn)行有線網(wǎng)絡(luò)上的系統(tǒng)并未發(fā)揮它們最大的效能。在各個(gè)科室每天的例行查房過程中，醫(yī)生的遺囑仍然通過口述、筆記的方式進(jìn)行記錄，查房結(jié)束后再到辦公室錄入到系統(tǒng)中，醫(yī)院的信息化系統(tǒng)建設(shè)并未改變這樣古老而又有風(fēng)險(xiǎn)的查房流程。如何通過現(xiàn)有的醫(yī)療信息化系統(tǒng)改變這種傳統(tǒng)的查房方式、如何發(fā)揮已有系統(tǒng)的最大功效曾長期困擾著我。
2 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)探索
多年來，我就一直關(guān)注無線網(wǎng)絡(luò)在一些酒店和學(xué)校的部署，并作為有線網(wǎng)絡(luò)的延伸承載著以往只運(yùn)行在有線網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)，而這種特性讓我得到了啟發(fā)，何不在各個(gè)科室部署無線網(wǎng)絡(luò)，讓醫(yī)生拋開病歷夾使用移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行查房？有了這樣的思路以后我就開始收集各類無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)資料，安排科員學(xué)習(xí)并進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備。
無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包含藍(lán)牙、3G、WIFI、WIMAX等多種技術(shù)，選擇何種技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療無線網(wǎng)絡(luò)是信息科首先面臨的問題。經(jīng)過一段時(shí)間的研究，我們掌握了各種無線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，通過下表的對(duì)比我們可以直觀的看出它們的差別（表1）：
通過上表的對(duì)比，WIFI的高速率可以滿足PACS影像傳輸?shù)囊?，建設(shè)成本適中；同時(shí)，支持WIFI技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的終端非常多，手持PDA、平板電腦、筆記本電腦甚至智能手機(jī)都可以很好的支持WIFI，這也讓以后的醫(yī)療技術(shù)應(yīng)用方式多了無限的遐想空間。
WIFI技術(shù)的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了醫(yī)療無線網(wǎng)絡(luò)的使用需求，但WIFI設(shè)備發(fā)射的電磁波影響到我院的各類醫(yī)療設(shè)備正常使用呢？2006年受衛(wèi)生部醫(yī)院管理研究所和中國醫(yī)院協(xié)會(huì)信息專業(yè)委員會(huì)的委托，北京中日友好醫(yī)院和思科公司合作，對(duì)25種醫(yī)院常見的對(duì)電磁干擾相對(duì)敏感的醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行了測試，研究結(jié)果未發(fā)現(xiàn)無線局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)于醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生不良干擾。ii
3 無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)
醫(yī)療無線網(wǎng)絡(luò)與其他領(lǐng)域的無線網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)有非常大的區(qū)別，直接關(guān)系著患者的健康和生命安全；醫(yī)療無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)方案必須要解決幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)：漫游切換、抗干擾、網(wǎng)絡(luò)自愈、控制器熱備。
3.1 漫游切換
我院開放3000多張床位，每個(gè)科室的面積都比較大，所以每個(gè)科室都需要有多臺(tái)AP（無線接入點(diǎn)）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋，這樣就會(huì)導(dǎo)致醫(yī)護(hù)人員在不同病房使用PDA、筆記本電腦時(shí)從一個(gè)AP的覆蓋區(qū)域移動(dòng)到另外一個(gè)AP的覆蓋區(qū)域，在這個(gè)移動(dòng)過程中很容易出現(xiàn)丟包問題。我院的EMR系統(tǒng)采用的是B/S架構(gòu)，在PDA、筆記本電腦漫游過程中會(huì)導(dǎo)致醫(yī)護(hù)人員的賬號(hào)頻繁掉線，終端和服務(wù)器會(huì)話中斷，這樣的使用效果是一線醫(yī)護(hù)人員無法接受的。因此，我院在設(shè)定無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，對(duì)漫游切換的要求是不高于50ms。
3.2 抗干擾
為了方便患者根據(jù)的飲食，我院的住院部各個(gè)病區(qū)內(nèi)都有共有的微波爐提供給患者使用，這樣的措施給患者帶來了很大的便利，卻給信息科帶來了很大的困擾。微波爐開啟時(shí)會(huì)對(duì)周圍的AP工作帶來很大的干擾，影響AP的工作狀態(tài)，導(dǎo)致重傳率、誤碼率大幅提高。另一方面，病區(qū)內(nèi)還有運(yùn)營商的WIFI信號(hào)，讓本來就很狹窄的頻譜資源更加擁擠，加大了部署無線網(wǎng)絡(luò)的難度。在設(shè)定無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，抗干擾也是我院重點(diǎn)考量的技術(shù)點(diǎn)。
3.3 網(wǎng)絡(luò)自愈
我院在進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)測試時(shí)，多個(gè)廠家的AP的有效覆蓋半徑都在10-15m之間，多臺(tái)AP共同作用完成整個(gè)病區(qū)的覆蓋。在這樣的覆蓋方式中，一旦其中一臺(tái)AP不工作將會(huì)在病區(qū)內(nèi)出現(xiàn)一片信號(hào)盲區(qū)，在盲區(qū)內(nèi)醫(yī)護(hù)人員的PDA、筆記本都無法有效的連入網(wǎng)絡(luò)，影響正常的醫(yī)療活動(dòng)。在設(shè)定無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，我院要求無線網(wǎng)絡(luò)能夠有效的應(yīng)對(duì)上述的問題。
3.4 控制器熱備
控制器是無線網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，集中控制、管理著所有AP，一旦控制器出現(xiàn)故障宕機(jī)將會(huì)導(dǎo)致無線網(wǎng)絡(luò)癱瘓，因此控制器熱備功能也是我院建設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)的必選功能。在研究無線網(wǎng)絡(luò)資料時(shí)，我留意到存在“VRRP、雙CAPWAP”兩種熱備技術(shù)，選擇何種熱備技術(shù)更合適呢？
VRRP全稱是“虛擬路由冗余協(xié)議”，兩臺(tái)無線控制器使用組成虛擬無線控制器，使用1個(gè)IP地址。它可以把一個(gè)無線控制器的責(zé)任動(dòng)態(tài)分配到兩臺(tái)無線控制器中的一臺(tái)，這臺(tái)無線控制器稱為主控制器；所有AP與主控制器建立CAPWAP隧道連接。當(dāng)主控制器故障時(shí)，從控制器使用該IP地址與所有AP建立CAPWAP隧道連接。
雙CAPWAP備份技術(shù)是讓AP同時(shí)與兩臺(tái)無線控制器建立CAPWAP隧道，當(dāng)主控制器出現(xiàn)故障時(shí)從控制器理解接管主控制器的功能，與AP保持連接。
在使用VRRP技術(shù)時(shí)，主控制器故障以后所有的AP均需要重新與從控制器建立CAPWAP隧道，當(dāng)AP的數(shù)量有數(shù)百個(gè)時(shí)，建立CAPWAP隧道的時(shí)間可能就需要數(shù)分鐘，所以主從控制器切換時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于雙CAPWAP。因此，在設(shè)定無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，我們要求控制器具備“雙CAPWAP”熱備功能。
4 無線網(wǎng)絡(luò)部署實(shí)踐
根據(jù)我院設(shè)定的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合“醫(yī)院無線局域網(wǎng)布署規(guī)程”中的技術(shù)要求iii，我院組織了多家無線AP廠家進(jìn)行了技術(shù)測試，最終我院選擇了在測試過程中表現(xiàn)優(yōu)異蘇州漢明進(jìn)行合作，漢明在提供我們提出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)上還額外支持HAP功能，可擴(kuò)展的資產(chǎn)、人員定位功能。
2012年9月，我院開始在新醫(yī)技大樓建設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)，計(jì)劃在大樓內(nèi)部署135臺(tái)無線AP覆蓋4-12層的病房區(qū)域。在建設(shè)新醫(yī)技大樓無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，我院對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)提出了比較高的要求，病區(qū)內(nèi)95%的區(qū)域信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到-65dbm，滿足PDA等手持終端的使用要求。為了達(dá)到這一要求，蘇州漢明和我們信息科的技術(shù)人員煞費(fèi)苦心，對(duì)AP的部署方案做了多次調(diào)整，從最開始的所有AP放在走廊內(nèi)到所有的AP放在病房內(nèi)，再到兩者相結(jié)合的方式，最終在信號(hào)強(qiáng)度、部署難度之間找到了一個(gè)最佳平衡點(diǎn)。經(jīng)過2年多的技術(shù)儲(chǔ)備、近1年的技術(shù)選型和產(chǎn)品測試和2個(gè)多月的工程實(shí)施，凝結(jié)著信息科技術(shù)人員心血的無線網(wǎng)絡(luò)最終呱呱落地，開始履行移動(dòng)醫(yī)療的網(wǎng)絡(luò)使命。
我院無線網(wǎng)絡(luò)完成部署以后，完成了病區(qū)內(nèi)的“最后1米“網(wǎng)絡(luò)部署，讓醫(yī)療信息化建設(shè)的觸角真正延伸到了患者的床頭，讓已有的PACS、EMR、LIS等系統(tǒng)發(fā)揮出了最大功效，無線網(wǎng)絡(luò)騎到了力量倍增器的作用。我院目已經(jīng)開始全面推行移動(dòng)查房、移動(dòng)護(hù)理，通過改進(jìn)醫(yī)護(hù)流程提高醫(yī)護(hù)人員的工作效率，降低醫(yī)療事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。
5 結(jié)語
醫(yī)院信息化建設(shè)已經(jīng)推行了很長時(shí)間，三甲醫(yī)院的HIS、PACS、LIS、EMR等很多系統(tǒng)都已經(jīng)完成部署，但這些信息化建設(shè)不能停留在簡單的系統(tǒng)堆砌階段，而是要通過新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加以整合，發(fā)揮出這些系統(tǒng)的最大功效。只有緊緊跟隨網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的方向，把醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工作作為一項(xiàng)艱巨且長期的工作，要求網(wǎng)絡(luò)管理人員結(jié)合醫(yī)院的實(shí)際情況，全方位、多角度地進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備，遵循合理利用現(xiàn)有資源的原則，制定出正確的醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)發(fā)展規(guī)劃，才能真正做到醫(yī)院信息化體系安全、穩(wěn)定、健康、高效地運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
