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物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)范文第1篇

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)編碼 MIMO 聯(lián)合編碼

中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2011）12-0046-02

網(wǎng)絡(luò)編碼是指在網(wǎng)絡(luò)中繼節(jié)點(diǎn)處對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息流進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)上實(shí)行編碼操作，從而提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬等[1]。在無(wú)線通信網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)編碼作為關(guān)鍵技術(shù)之一，可以在一定程度上節(jié)省網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)，增加信道的傳輸容量。同時(shí)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自身一些不同于有線網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性，也使網(wǎng)絡(luò)編碼帶來(lái)了新的效益，它可以改善網(wǎng)絡(luò)性能，結(jié)構(gòu)和協(xié)議。

目前，大多數(shù)方案都是基于隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼，如何在多徑衰落這種不利條件下，設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)編碼方案，使其在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中同樣有效是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題。很多國(guó)內(nèi)外學(xué)者以及科研機(jī)構(gòu)都致力于對(duì)網(wǎng)絡(luò)編碼的研究，從最初的網(wǎng)絡(luò)信息流到分別與協(xié)作分集技術(shù)、MIMO技術(shù)相結(jié)合的現(xiàn)在。本文通過(guò)從物理層角度對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)編碼與其他應(yīng)用技術(shù)相聯(lián)合進(jìn)行分析，如將其與MIMO等相結(jié)合，充分利用冗余度，提高系統(tǒng)吞吐量，并根據(jù)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜環(huán)境闡述了其進(jìn)一步的研究方向。

1、聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)編碼

隨著研究的深入，網(wǎng)絡(luò)編碼的很多優(yōu)點(diǎn)也逐漸體現(xiàn)出來(lái)，如能獲得很好的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、提升帶寬利用率等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)編碼也面臨著許多問題，如果將網(wǎng)絡(luò)編碼與其它應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，則更能大大提升該應(yīng)用系統(tǒng)的相關(guān)性能。

1.1 網(wǎng)絡(luò)編碼與信道編譯碼的聯(lián)合

網(wǎng)絡(luò)編碼同信道的編譯碼技術(shù)相結(jié)合的核心思想就是利用網(wǎng)絡(luò)編碼的冗余信息協(xié)助信道編碼，從而獲得好的抗噪性能，達(dá)到最大的信道容量；通過(guò)利用中繼傳輸?shù)娜哂喽葋?lái)獲得分集增益[1]?；赥urbo碼和LDPC碼的聯(lián)合編碼已經(jīng)被廣泛研究，并在多址中繼信道、時(shí)分復(fù)用雙向中繼信道[2]和BSC中與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編碼方案進(jìn)行了比較，充分顯示了聯(lián)合編碼在能量消耗、信道容量、誤碼率等方面的優(yōu)勢(shì)，有效降低了編碼復(fù)雜度以及由信道噪聲帶來(lái)的失真。

1.2 網(wǎng)絡(luò)編碼與協(xié)作分集技術(shù)的聯(lián)合

協(xié)作分集技術(shù)，即在多用戶環(huán)境下，每個(gè)天線用戶在發(fā)送自身信息時(shí)也為其協(xié)作伙伴發(fā)送信息，通過(guò)節(jié)點(diǎn)間的協(xié)作，形成虛擬天線系統(tǒng)，以獲得較大的分集增益，克服無(wú)線信道衰落。另外，在協(xié)作分集的基礎(chǔ)上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼可以同時(shí)獲得分集增益和網(wǎng)絡(luò)編碼增益。在協(xié)作傳輸過(guò)程中，通過(guò)在信源節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)放置中繼可進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)傳輸速率，改善無(wú)線通信系統(tǒng)抗衰落性能，提高資源效率和系統(tǒng)容量[3]。

協(xié)作網(wǎng)絡(luò)編碼是當(dāng)前無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)之一，特別是基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的無(wú)線協(xié)作通信系統(tǒng)，對(duì)于雙信源、雙信宿無(wú)線通信系統(tǒng)，假設(shè)信源和都要將各自的信息廣播到兩個(gè)信宿和。由于發(fā)射功率的限制，將超出的傳輸范圍，和將通過(guò)共享的中繼來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸范圍的擴(kuò)大。在傳統(tǒng)協(xié)作中繼系統(tǒng)中由于要保證信號(hào)在正交信道上能夠傳輸，完成這一過(guò)程需要4個(gè)時(shí)隙，而采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)編碼后僅需要2個(gè)時(shí)隙。分別為：(1)將信號(hào)廣播至和；同時(shí)將其信號(hào)廣播至和；(2)對(duì)二者疊加信號(hào)進(jìn)行物理層網(wǎng)絡(luò)編碼，并將編碼后的信號(hào)廣播至和。由于在第1個(gè)時(shí)隙已經(jīng)接收到廣播的信息，因此，在第2個(gè)時(shí)隙結(jié)束時(shí)，可以從編碼后的信號(hào)中提取到的信息。

此方案充分利用了網(wǎng)絡(luò)資源和分集技術(shù)，可獲得相對(duì)較低的錯(cuò)誤概率、中斷概率，以及較高的編碼增益。因此，采用物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的協(xié)作中繼系統(tǒng)可以降低傳輸時(shí)間損耗，使數(shù)據(jù)在衰落信道中更好地傳輸。

1.3 網(wǎng)絡(luò)編碼與MIMO技術(shù)的聯(lián)合

MIMO技術(shù)利用在發(fā)射端和接收端均采用多天線、多通道來(lái)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(tǒng)容量、頻譜利用率和數(shù)據(jù)傳輸速率；通常情況下，多徑要引起衰落，致使數(shù)據(jù)包丟失。對(duì)于MIMO系統(tǒng)，多輸入多輸出技術(shù)通過(guò)利用空間分集來(lái)解決這一問題。因?yàn)槎嗳攵喑鍪轻槍?duì)多徑無(wú)線信道來(lái)說(shuō)的，傳輸信息流經(jīng)過(guò)空時(shí)編碼形成M個(gè)信息子流，由M個(gè)天線發(fā)射出去，經(jīng)空間信道后由N個(gè)接收天線接收。在接收端通過(guò)檢測(cè)譯碼，將接收到的符號(hào)矢量利用空時(shí)編碼處理，并解碼這些數(shù)據(jù)。

這兩種技術(shù)的最終目的都是從接收到的符號(hào)矢量中恢復(fù)出原始信息，為了能夠充分利用MIMO技術(shù)的分集特性和在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)編碼中并沒有利用到的冗余信息，將網(wǎng)絡(luò)編碼和MIMO技術(shù)相結(jié)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(cè)譯碼過(guò)程，獲得高信噪比增益。

MIMO_NC方案[4]的編碼過(guò)程：由信源發(fā)出的信息，經(jīng)過(guò)信道編碼輸出信息單元，這些由每個(gè)節(jié)點(diǎn)生成的信息單元被存入緩存器中，然后對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼，產(chǎn)生編碼包，并用Galois符號(hào)表示，最后經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換調(diào)制將相應(yīng)波形通過(guò)無(wú)線信道傳輸出去。

譯碼過(guò)程：在接收端將收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行信道估計(jì)，并從其頭部提取出網(wǎng)絡(luò)編碼系數(shù)，如果頭部損壞就丟棄；反之，則把所有數(shù)據(jù)包存在緩存器中，并更新網(wǎng)絡(luò)估計(jì)矩陣。為了在接收端正確獲得信源的發(fā)送信息，節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)器中至少要有等量的獨(dú)立的原始數(shù)據(jù)包，這樣才能解出編碼方程，若少于要求數(shù)，則終端正確恢復(fù)原始信息的概率會(huì)很低。所以當(dāng)能夠進(jìn)行譯碼時(shí)，節(jié)點(diǎn)開始檢測(cè)接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)目，同時(shí)確定中繼節(jié)點(diǎn)數(shù),最后通過(guò)軟譯碼方案恢復(fù)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(fā)送端采取用兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)編碼器的方法，這樣就有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)編碼矩陣G1和G2，頭部存儲(chǔ)編碼系數(shù)，并且編碼相同的信息。此時(shí)的編碼增益會(huì)明顯提高，但是以傳輸速率的降低為代價(jià)，而在譯碼過(guò)程中采用自適MIMO-NC技術(shù)，就是為了改善傳輸速率，降低錯(cuò)誤概率，但同時(shí)復(fù)雜度有所增加。具體的編譯碼流程如圖所示：

…指的是經(jīng)信道編碼后的信息單元，為每個(gè)編碼包的頭部包含的編碼系數(shù)，{}指的是Galois符號(hào)所對(duì)應(yīng)的調(diào)制后的矢量。指的是在不同時(shí)間接收端收到的來(lái)自不同信源的編碼包。

在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編碼中，每個(gè)數(shù)據(jù)包的解調(diào)過(guò)程和提取NC系數(shù)過(guò)程都是分開進(jìn)行的，其在譯碼階段僅用來(lái)成功地接收數(shù)據(jù)包，因此限制了從不同節(jié)點(diǎn)接收相同信息的優(yōu)勢(shì)。MIMO_NC會(huì)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(jìn)一步的研究方向

現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)編碼的研究已經(jīng)走向多元化，實(shí)用化。在LTE-A中通過(guò)采用MIMO分集技術(shù)，來(lái)抑制多徑衰落，改善信道特性，提高系統(tǒng)性能。新一代無(wú)線通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是復(fù)雜的、多變的，其不僅體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)層次、基本構(gòu)架方面，也體現(xiàn)在復(fù)雜的無(wú)線場(chǎng)景、傳播環(huán)境和混合的無(wú)線小區(qū)結(jié)構(gòu)上等。如何能在這樣的環(huán)境下進(jìn)一步滿足提高系統(tǒng)的吞吐量、信道容量，降低誤碼率等要求，是目前的研究熱點(diǎn)。

因此在以后的研究過(guò)程中我們可以考慮以下幾方面：

(1)網(wǎng)絡(luò)編碼是一種協(xié)作通信的模式[3]，與其他技術(shù)相結(jié)合可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能，在各種無(wú)線傳播環(huán)境下，充分結(jié)合多輸入多輸出天線技術(shù)，研究對(duì)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流傳輸?shù)挠绊?。研究基于協(xié)作分集技術(shù)的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼和信道編碼的聯(lián)合設(shè)計(jì)方案，以及基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)傳輸，研究低復(fù)雜度、低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)編碼算法。

(2)在實(shí)際無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中，信道往往是頻率選擇性衰落的，這種環(huán)境下MIMO網(wǎng)絡(luò)編碼的性能分析也是很值得研究的。除了理論研究MIMO網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)外，還需要考慮實(shí)際的場(chǎng)景，以解決應(yīng)用過(guò)程中遇到的各種問題，如編譯碼復(fù)雜度、延時(shí)問題對(duì)系統(tǒng)性能的影響問題，系統(tǒng)效率、編碼效率和魯棒性的提高問題等。

3、結(jié)語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中起到了重要的作用，同時(shí)具有很廣闊的應(yīng)用前景。由于無(wú)線通信網(wǎng)中信道的固有特性，在物理層進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編碼并結(jié)合一些相關(guān)的檢測(cè)技術(shù)、糾錯(cuò)編碼技術(shù)、MIMO技術(shù)，與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編碼方式相比，能獲得更好的系統(tǒng)性能。本文主要介紹了網(wǎng)絡(luò)編碼分別與協(xié)作分集技術(shù)和MIMO技術(shù)相聯(lián)合的方案及研究進(jìn)展，并提出了有待進(jìn)一步研究的方向。

參考文獻(xiàn)

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

作者簡(jiǎn)介

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)范文第2篇

關(guān)鍵詞:中職；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；軟件技術(shù)；實(shí)訓(xùn)教學(xué)

前言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次革命，涉及的領(lǐng)域廣，其理念也日趨成熟。從整體來(lái)看，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)主要份額有智能工業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能醫(yī)療、智能農(nóng)業(yè)和智能家居等行業(yè)。2009年8月，“感知中國(guó)”的講話把我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展推向了，我國(guó)在無(wú)錫建立了“感知中國(guó)”研究中心，中國(guó)科學(xué)院、電信運(yùn)營(yíng)商和多所大學(xué)在無(wú)錫建立了物聯(lián)網(wǎng)研究機(jī)構(gòu)，越來(lái)越多的行業(yè)和企業(yè)需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才，加大物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)各級(jí)人才培養(yǎng)力度，已經(jīng)成為當(dāng)前職業(yè)教育相關(guān)專業(yè)改革與發(fā)展的一項(xiàng)重要和緊迫任務(wù)，中職業(yè)學(xué)校的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)課程的設(shè)置應(yīng)該著眼于社會(huì)的發(fā)展需要，增加在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)，在課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容以及實(shí)訓(xùn)上增加物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的知識(shí)與技能實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)既掌握計(jì)算機(jī)專業(yè)的知識(shí)技能，又懂得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的復(fù)合型技術(shù)人才，適應(yīng)社會(huì)信息化產(chǎn)業(yè)新趨勢(shì)的發(fā)展。

1中職物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)現(xiàn)狀

目前，全國(guó)大多數(shù)本科、高職院校都開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)專業(yè)，并把該專業(yè)作為重點(diǎn)規(guī)劃和發(fā)展專業(yè)，學(xué)科知識(shí)體系及課程設(shè)置都在研究與探討，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)與實(shí)訓(xùn)處在摸索、實(shí)踐階段，沒有成熟的體系、成功的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。中職學(xué)校也積極創(chuàng)造條件開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用專業(yè)，但是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是多個(gè)學(xué)科技術(shù)交叉融合的新興發(fā)展技術(shù)，主要涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和電子技術(shù)等綜合的學(xué)科應(yīng)用，而大多數(shù)中職學(xué)校學(xué)科體系不夠完善、受學(xué)制，專業(yè)師資和教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備等因素限制，如何在學(xué)?，F(xiàn)有師資、課程、實(shí)訓(xùn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建能滿足物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)企業(yè)的需求、又具有本校特色的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)，是各個(gè)學(xué)校急需解決的問題。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)的建設(shè)與人才培養(yǎng)上采用兩步走的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)：第一步，各中職學(xué)校將結(jié)合學(xué)校學(xué)科專業(yè)體系的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)在電子技術(shù)應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)專業(yè)增加物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方向的基礎(chǔ)課程和實(shí)訓(xùn)課程，進(jìn)行探索與實(shí)踐。第二步，整合相關(guān)專業(yè)教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)資源，制定統(tǒng)一、完善的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課程體系和人才培養(yǎng)方案，使之形成一個(gè)整體。

2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的專業(yè)課程設(shè)置

目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)所開設(shè)的專業(yè)課程與教學(xué)實(shí)踐都是基于普通計(jì)算機(jī)之間互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)，而物聯(lián)網(wǎng)是物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)，是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是多個(gè)學(xué)科技術(shù)交叉融合的新興發(fā)展綜合技術(shù)。主要涉及電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和軟件技術(shù)等綜合的學(xué)科應(yīng)用技術(shù)，知識(shí)系統(tǒng)非常龐大，必須進(jìn)行研究與梳理，依據(jù)人才培養(yǎng)的目標(biāo)定位，考慮中職學(xué)制與學(xué)生學(xué)習(xí)能力，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的課程架構(gòu)與知識(shí)體系，合理組織增加物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的知識(shí)，進(jìn)行適時(shí)課程的設(shè)置調(diào)整，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)，課程設(shè)置如圖1所示，使學(xué)生掌握新的知識(shí)與技術(shù)，從而擴(kuò)大就業(yè)面，提升在就業(yè)中的優(yōu)勢(shì)而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)課程設(shè)置中已經(jīng)涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)層知識(shí)領(lǐng)域，只需要增加的主要是物聯(lián)網(wǎng)感知層和應(yīng)用層的相關(guān)核心課程。具體是在專業(yè)基礎(chǔ)課增加《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)論》，專業(yè)課上增加感知層《傳感技術(shù)與檢測(cè)》、《RFID技術(shù)與應(yīng)用》、《傳感網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)》課程和《網(wǎng)站建設(shè)與管理》、《數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用技術(shù)》應(yīng)用層課程。

3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)訓(xùn)體系設(shè)置

對(duì)于中職學(xué)生而言，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的定位應(yīng)體現(xiàn)在工程實(shí)踐性，學(xué)生需要有知識(shí)理論的學(xué)習(xí)，更要注重工程能力的實(shí)踐，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程的工作過(guò)程構(gòu)建實(shí)踐體系，設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際工程的應(yīng)用技能，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)課程的設(shè)置，結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)與設(shè)施情況，確定物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)課程的實(shí)訓(xùn)體系，確定實(shí)訓(xùn)教學(xué)的內(nèi)容。（見表1）

4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)教學(xué)實(shí)訓(xùn)的實(shí)踐

中職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)受學(xué)制（三年）和學(xué)生學(xué)習(xí)能力、實(shí)訓(xùn)條件、師資等因素限制，課程調(diào)整的空間較小，在明確專業(yè)人才培養(yǎng)定位，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的課程架構(gòu)與知識(shí)體系，合理組織增加物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的知識(shí)教學(xué)與實(shí)訓(xùn)，系統(tǒng)的增加物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的知識(shí)，適當(dāng)調(diào)整專業(yè)課程，一方面將物聯(lián)網(wǎng)傳輸層新技術(shù)與知識(shí)“嵌入”到原有的課程教學(xué)中，比如：將傳感器技術(shù)和RFID技術(shù)知識(shí)作為電子技術(shù)基礎(chǔ)的內(nèi)容，無(wú)線傳感網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)加入到網(wǎng)絡(luò)課程中，將數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)知識(shí)融入網(wǎng)站建設(shè)與管理課程中。另一方面，進(jìn)行適時(shí)課程的設(shè)置調(diào)整，在有限的學(xué)時(shí)上增加《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用》課程教學(xué)與實(shí)訓(xùn)，進(jìn)行典型的應(yīng)用系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)，如智能家居與智能安防監(jiān)控綜合實(shí)訓(xùn)。

5物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)訓(xùn)室設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)建設(shè)有完善的網(wǎng)絡(luò)布線實(shí)訓(xùn)室、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置實(shí)訓(xùn)室、系統(tǒng)搭建實(shí)訓(xùn)室、網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)訓(xùn)室，能完成網(wǎng)絡(luò)工程的實(shí)踐教學(xué)實(shí)訓(xùn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)訓(xùn)室可以對(duì)原有的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行改造，規(guī)劃和購(gòu)置物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)模塊設(shè)備，模擬物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用工程環(huán)境和實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)建“理實(shí)一體化”物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室，拓展原有實(shí)訓(xùn)室的功能，提供課程教學(xué)實(shí)訓(xùn)從理論知識(shí)學(xué)習(xí)、講解到演示、基本技能訓(xùn)練、工程項(xiàng)目實(shí)踐等多層次教學(xué)實(shí)踐。借鑒網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的項(xiàng)目教學(xué)實(shí)踐體系，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程的工作過(guò)程構(gòu)建實(shí)踐體系，設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際工程的應(yīng)用技能。因此，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)課程、實(shí)訓(xùn)體系設(shè)置、實(shí)訓(xùn)實(shí)踐及實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的研究和探索，我們可以在中職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)增加物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的知識(shí)與技能實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)既掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的知識(shí)技能，又懂得物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的復(fù)合型技術(shù)人才，擴(kuò)寬計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的學(xué)生就業(yè)渠道，提高學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn):

[1]中華人民共和國(guó)教育.中等職業(yè)學(xué)校專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)---信息技術(shù)類（第一輯）[M].高等教育出版社，2015.

[2]黃永前，劉凌.中職計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)課程設(shè)置探索[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016.

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物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)范文第3篇

當(dāng)前，我國(guó)醫(yī)療資源分布不均及各地域發(fā)展水平不平衡的問題是近一段時(shí)期來(lái)我國(guó)醫(yī)療衛(wèi)生部門面臨的一個(gè)突出問題，如何解決廣大人民群眾就醫(yī)公平，已成為一個(gè)重大課題。隨著物聯(lián)網(wǎng)、體域網(wǎng)等多種信息技術(shù)的快速發(fā)展，建立一種基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程慢病防治監(jiān)護(hù)平臺(tái)，即將醫(yī)療技術(shù)從醫(yī)院延伸到家庭，提供一套具有監(jiān)護(hù)及防護(hù)功能的個(gè)人健康信息采集處理并提供遠(yuǎn)程服務(wù)的系統(tǒng)是解決當(dāng)前問題的一個(gè)重要步驟。  

2 物聯(lián)網(wǎng)及遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)（The internet of things， and

remote monitoring）

物聯(lián)網(wǎng)[1]是延伸和擴(kuò)展的互聯(lián)網(wǎng)。它運(yùn)用信息傳感技術(shù)，實(shí)時(shí)采集需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體生物信號(hào)及位置等各種需要信息，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)進(jìn)行信息交換和通信。實(shí)現(xiàn)物與物、物與人、物與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便管理、識(shí)別和控制。

在物聯(lián)網(wǎng)的眾多領(lǐng)域當(dāng)中，遠(yuǎn)程醫(yī)療是一個(gè)值得人們關(guān)注的熱點(diǎn)，遠(yuǎn)程醫(yī)療[2]可縮小不同區(qū)域醫(yī)療水平的差距，減少病人及家屬的路途奔波時(shí)間，提高了醫(yī)療效率和質(zhì)量。遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)是遠(yuǎn)程醫(yī)療的一個(gè)重要組成部分，它在患者與醫(yī)院專家之間建立一座橋梁，能夠使患者在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間接受來(lái)自遠(yuǎn)端醫(yī)院專家的診斷，通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，病人可以享受遠(yuǎn)程專家的醫(yī)療服務(wù)[3]。它是計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代醫(yī)療多種技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它提供了一套全新的醫(yī)療服務(wù)共享體系。

3 慢病監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能概述（Slow disease

monitoring network system function overview）

基于物聯(lián)網(wǎng)的慢病監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是連接患者與醫(yī)院的紐帶，目標(biāo)是能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：①患者在非醫(yī)療區(qū)域就能享受到醫(yī)療機(jī)構(gòu)的監(jiān)測(cè)及護(hù)理指導(dǎo)；②患者在任何地方就能享受到急救服務(wù)；③通過(guò)社區(qū)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)建立居民的健康檔案資源庫(kù)；④醫(yī)護(hù)人員通過(guò)健康監(jiān)護(hù)平臺(tái)能夠及時(shí)獲取患者疾病的信息；⑤醫(yī)院健康監(jiān)護(hù)平臺(tái)收集各個(gè)社區(qū)醫(yī)療信息并進(jìn)行診斷。

監(jiān)護(hù)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作原理：人體基本生理參數(shù)（血壓、心率、血氧）的采集，各路采集數(shù)據(jù)把各路收集到的基本數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)控制器合并處理后形成同一路串口輸出數(shù)據(jù)；通過(guò)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)把收集的人體生理參數(shù)存儲(chǔ)在本地醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)關(guān)（客戶端）；由本地醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)關(guān)來(lái)完成人體生理參數(shù)數(shù)據(jù)的解析、處理和顯示；遠(yuǎn)端醫(yī)療監(jiān)護(hù)端（服務(wù)器端）接收客戶端發(fā)來(lái)的人體生理數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。服務(wù)器端和客戶端間的數(shù)據(jù)交換和網(wǎng)絡(luò)通信由兩端的ARM6410完成。

本監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)通過(guò)以下五個(gè)模塊完成：患者生理數(shù)據(jù)采集傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理控制器模塊、無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)模塊、本地及遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)控制模塊。各個(gè)模塊之間的聯(lián)系框圖如圖1所示。

圖1 慢病遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)模塊框架圖

Fig.1 Slow disease remote monitoring module frame

以上不同模塊實(shí)現(xiàn)的功能為：①患者生理數(shù)據(jù)采集傳感器模塊：即人體生理參數(shù)OEM模塊，本模塊數(shù)據(jù)輸出為標(biāo)準(zhǔn)的串口數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可直接和單片機(jī)STM32串口相連。②STM32處理模塊：即對(duì)從不同串口上讀取的患者基本數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理并傳輸?shù)綗o(wú)線模塊上。③無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)模塊：選擇一種合適的無(wú)線傳輸技術(shù)，將采集的患者生理數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸發(fā)送，接收端接受數(shù)據(jù)并傳送給客戶端，即本地醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)關(guān)模塊。④客戶端醫(yī)療監(jiān)護(hù)控制模塊：采用三星ARM6410開發(fā)平臺(tái)，接受來(lái)自無(wú)線傳輸模塊上傳輸來(lái)的患者生理參數(shù)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示經(jīng)過(guò)解析處理后的數(shù)據(jù)。⑤服務(wù)器端醫(yī)療監(jiān)護(hù)模塊：同樣采用三星ARM6410開發(fā)平臺(tái)，利用Socket技術(shù)建立與客戶端醫(yī)療監(jiān)護(hù)控制模塊的聯(lián)系。服務(wù)器端模塊可解析處理客戶端傳送來(lái)的患者生理數(shù)據(jù)，服務(wù)器端可實(shí)時(shí)對(duì)客戶端監(jiān)護(hù)模塊進(jìn)行控制。

4 短距離無(wú)線通信方案分析（Short distance wireless

communication scheme selection）

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要部分，本系統(tǒng)所監(jiān)護(hù)的面向?qū)ο缶哂幸苿?dòng)性并且監(jiān)護(hù)范圍一般面向社區(qū)或家庭，監(jiān)護(hù)區(qū)域比較小。而ZigBee技術(shù)是一種基于IEEE 802.15.4，它的主要優(yōu)點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)容量大，安全性高、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的短距離無(wú)線通信技術(shù)。并且它的通訊距離可自由擴(kuò)展，從幾米到幾公里范圍都允許，它采用自組網(wǎng)的通信方式，經(jīng)常把它應(yīng)用于傳感控制、自動(dòng)控制、工業(yè)控制、家居、醫(yī)療等領(lǐng)域。因此，根據(jù)對(duì)象的需求以及對(duì)短距離ZigBee無(wú)線通信優(yōu)勢(shì)的分析，本系統(tǒng)無(wú)線通信方案選擇ZigBee作為無(wú)線傳輸。

5 嵌入式操作系統(tǒng)方案分析（The embedded

operating system scheme selection）

為實(shí)現(xiàn)慢病監(jiān)控系統(tǒng)中各資源得到最有效的利用，選擇合適的嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件資源及任務(wù)分配協(xié)調(diào)是非常必要的。

目前市場(chǎng)上流行的嵌入式操作系統(tǒng)較多，Android系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①提供了從最底層內(nèi)核到最高層應(yīng)用程序的所有軟件，用戶還可以根據(jù)自己需求定制平臺(tái)，開發(fā)限制少。②所有的應(yīng)用程序軟件完全平等，部分內(nèi)置的組建也可根據(jù)需要被替換為符合個(gè)人需求的版本。③可移植性強(qiáng)，Android平臺(tái)上的程序都是基于java語(yǔ)言開發(fā)的，并在虛擬機(jī)Dalvik上執(zhí)行，所以，程序可以很好地移植在ARM X86等不同架構(gòu)上。④優(yōu)質(zhì)的圖形系統(tǒng)和音效。Android平臺(tái)自身內(nèi)置了一些常用的標(biāo)準(zhǔn)視頻和音頻編解碼器，結(jié)合2D圖形庫(kù)和3D加速的OpenGL，可以得到很好畫質(zhì)和音質(zhì)效果。⑤系統(tǒng)管理應(yīng)用程序穩(wěn)定性好，Android平臺(tái)為不同程序之間兼容提供了良好的安全措施，各種應(yīng)用程序的運(yùn)行或關(guān)閉有條不紊地進(jìn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定性得到很好保障。

基于以上的分析，Android系統(tǒng)符合監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的需要功能及要求，并且它可對(duì)監(jiān)護(hù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行很好的性能優(yōu)化，所以系統(tǒng)選擇Android作為客戶端及服務(wù)器端醫(yī)療監(jiān)護(hù)的操作系統(tǒng)。

6 慢病網(wǎng)絡(luò)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案（Slow disease

network monitoring system hardware design）

慢病監(jiān)護(hù)系統(tǒng)硬件主要由以下部分組成：患者基礎(chǔ)生理參數(shù)采集設(shè)備、無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)、客戶端醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器端醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)四個(gè)部分，框架流程如圖2所示。

圖2 慢病監(jiān)護(hù)硬件框架圖

Fig.2 Slow disease monitoring hardware frame

6.1 患者 基礎(chǔ)生理參數(shù)采集及無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)

生理參數(shù)采集采用ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32芯片并搭載三個(gè)生理醫(yī)療傳感器模塊。以STM32作為核心微控制器，因?yàn)樗胸S富的外設(shè)接口，通過(guò)三路采集到的患者生理數(shù)據(jù)經(jīng)STM32處理后合并為一路數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸模塊發(fā)送出去。選擇EWRF3065和CSR GL-6B作為無(wú)線傳輸設(shè)備，EWRF3065模塊由時(shí)鐘電路、電源電路、天線射頻電路、電平轉(zhuǎn)換電路等組成，GL-6B模塊由電源電路、電平轉(zhuǎn)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(shù)采集及無(wú)線傳輸系統(tǒng)

Fig.3 Patients physiological parameters acquisition and

wireless transmission system

6.2 本地醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)

客戶端監(jiān)護(hù)平臺(tái)以Samsung S3C6410 ARM11微處理器作為主CPU，其優(yōu)點(diǎn)是：ARM6410可以提供1GB SDRAM和1GB NANDFlash存儲(chǔ)空間，同時(shí)具備高速SD卡存儲(chǔ)設(shè)備、100MB網(wǎng)絡(luò)、USB Host、RS232、RS485和外擴(kuò)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(huán)境下的電源使用。

客戶端醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)關(guān)子系統(tǒng)工作主要原理是：患者數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將患者基本生理數(shù)據(jù)傳送給該子系統(tǒng)，客戶端監(jiān)護(hù)網(wǎng)關(guān)通過(guò)DM9000 AE設(shè)備的RJ-45網(wǎng)口將患者基本生理數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)器端監(jiān)護(hù)子系統(tǒng)。本地醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)關(guān)框圖如圖4所示。

圖4 本地醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

Fig.4 Local medical care system

6.3 遠(yuǎn)端醫(yī)療監(jiān)護(hù)端子系統(tǒng)

服務(wù)器端監(jiān)護(hù)系統(tǒng)以ARM 1176JZF-S為內(nèi)核，處理器運(yùn)行速度快，最高可在667MHz主頻上運(yùn)行，平臺(tái)配備有豐富的內(nèi)部資源，內(nèi)置硬件加速器，集成了一個(gè)支持視頻編解碼MFC，因此它可廣泛應(yīng)用在移動(dòng)服務(wù)和通信處理等領(lǐng)域。另外，處理器支持多種NAND Flash和Mobile DDR存儲(chǔ)器，集成了CMOS攝像頭、USB HOST、以太網(wǎng)、SD卡、液晶屏觸摸等多種高端接口，這些接口為用戶實(shí)現(xiàn)高端設(shè)計(jì)提供良好的基本條件。

服務(wù)器端監(jiān)控子系統(tǒng)工作情況是：通過(guò)DM9000AE的RJ-45接口接收來(lái)自客戶端醫(yī)療監(jiān)護(hù)網(wǎng)關(guān)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳送過(guò)來(lái)的患者基本數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行解析處理。另外，它可以把服務(wù)端醫(yī)生或?qū)＜医?jīng)過(guò)判斷處理后的結(jié)果及時(shí)地發(fā)到客戶端網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。服務(wù)器端醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)框圖如圖5所示。

圖5 遠(yuǎn)端醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

Fig.5 Remote medical monitoring system

7 慢病監(jiān)護(hù)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（Slow disease monitoring

system software design）

7.1 無(wú)線傳輸軟件設(shè)計(jì)

通過(guò)以上無(wú)線通訊方案的選擇，首先對(duì)它實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)，由于ZigBee網(wǎng)絡(luò)分別定義Coordinator（協(xié)調(diào)器）、Router（路由器）和End Device（終端設(shè)備）三種網(wǎng)絡(luò)角色。各角色之間的關(guān)系如圖6所示。

圖6 ZigBee數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)

Fig.6 ZigBee network data transmission

Coordinator負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)建立和網(wǎng)絡(luò)地址分配，Router負(fù)責(zé)尋找、建立、修復(fù)及傳送數(shù)據(jù)包，End Device加入網(wǎng)絡(luò)并可以傳送數(shù)據(jù)。通過(guò)分析不同角色的功能，因此在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，分別以兩種傳輸方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

①數(shù)據(jù)透明傳輸。該傳輸方式以可變的透明數(shù)據(jù)包的形式進(jìn)行傳輸，如果數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝唤M不是0xFC、0xFD或0xFE，那么從端口接收的數(shù)據(jù)就自動(dòng)發(fā)送給其他所有的節(jié)點(diǎn)，接收到的節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)自動(dòng)發(fā)給Coordinator；如果兩個(gè)設(shè)備是通過(guò)串口連接，那么可用兩個(gè)ZigBee CC2530模塊通信來(lái)實(shí)現(xiàn)透明數(shù)據(jù)傳輸。

②點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸。ZigBee網(wǎng)絡(luò)中任意節(jié)點(diǎn)之間都可以通過(guò)格式：“0xFD+數(shù)據(jù)長(zhǎng)度+目標(biāo)地址+數(shù)據(jù)”傳送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可變的數(shù)據(jù)包。

7.2 本地醫(yī)療監(jiān)護(hù)軟件設(shè)計(jì)

客戶端監(jiān)護(hù)軟件設(shè)計(jì)主要完成宿主機(jī)上Android開發(fā)環(huán)境和編譯環(huán)境的搭建，實(shí)現(xiàn)本地醫(yī)療監(jiān)護(hù)軟件功能。軟件設(shè)計(jì)由以下兩個(gè)方面組成：

（1）搭建符合要求的編譯環(huán)境，安裝交叉編譯工具，對(duì)Android源碼進(jìn)行編譯，把Android系統(tǒng)移植到客戶端ARM6410上，并做功能測(cè)試。

（2）配置Eclipse、Android SDK、JDK等開發(fā)環(huán)境，客戶端醫(yī)療監(jiān)護(hù)軟件采用Java和C同步開發(fā)設(shè)計(jì)，底層Linux讀寫串口數(shù)據(jù)由C程序設(shè)計(jì)完成；高層部分的患者生理數(shù)據(jù)接收、UI界面繪制及顯示、客戶端和服務(wù)器端Socket通信等功能則由Java程序設(shè)計(jì)完成。

7.3 遠(yuǎn)端醫(yī)療監(jiān)護(hù)軟件設(shè)計(jì)

為了程序的兼容性，服務(wù)器端醫(yī)療監(jiān)護(hù)軟件設(shè)計(jì)主機(jī)環(huán)境配置和客戶端監(jiān)護(hù)軟件的配置采取一致的方法。即把客戶端編譯過(guò)的Android操作系統(tǒng)直接移植到服務(wù)器端醫(yī)療監(jiān)護(hù)平臺(tái)上。服務(wù)器端醫(yī)療監(jiān)護(hù)軟件中的數(shù)據(jù)接受、程序控制、UI界面繪制及顯示、客戶端與服務(wù)器端的Socket通信等功能采用Java語(yǔ)言開發(fā)。  

另外，為了提高程序運(yùn)行效率，客戶端和服務(wù)器端監(jiān)護(hù)軟件設(shè)計(jì)均采用多線程編程機(jī)制。

8 結(jié)論（Conclusion）

本文從分析慢病監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的功能需求入手，分不同的模塊設(shè)計(jì)框架來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程慢病網(wǎng)絡(luò)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，并從軟硬件環(huán)境的需求提出符合實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的方法。通過(guò)本系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，為以后的方案實(shí)現(xiàn)提供明確的研究?jī)?nèi)容。

參考文獻(xiàn)（References）

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[3] 白凈，張永紅.遠(yuǎn)程醫(yī)療概論[M].北京：清華大學(xué)出版社，2000.

作者簡(jiǎn)介：

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)范文第4篇

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；人才培養(yǎng)目標(biāo)；課程體系

作者簡(jiǎn)介：張淑梅（1968-），女，山東萊州人，南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系，副教授。

基金項(xiàng)目：本文系中國(guó)交通教育研究會(huì)2012-2014年度教育科學(xué)研究課題“大交通背景下計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)課程體系構(gòu)建”（項(xiàng)目編號(hào)：交教研1202-83）、南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院教改項(xiàng)目“大交通背景下計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)課程體系構(gòu)建研究”（項(xiàng)目編號(hào)：JX1128）、南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目重點(diǎn)項(xiàng)目“高職院校計(jì)算機(jī)類專業(yè)優(yōu)化研究”（項(xiàng)目編號(hào)：JR1205）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）14-0083-02

2009年8月，總理在無(wú)錫視察時(shí)提出了“感知中國(guó)”，物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國(guó)家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。 2009年11月12日，中科院、江蘇省政府在江蘇省無(wú)錫市共建中國(guó)“物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心”，并初步形成以無(wú)錫市為核心，南京、蘇州為支撐的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。有政府的大力支持，科研單位、運(yùn)營(yíng)商的大力推動(dòng)，受需求和應(yīng)用驅(qū)動(dòng)，物聯(lián)網(wǎng)將廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)潛力給高職教育帶來(lái)了無(wú)窮的機(jī)會(huì)，這將為高職教育發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇。高職院校應(yīng)順應(yīng)市場(chǎng)需要積極開辦相關(guān)專業(yè)，培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)專業(yè)人才，滿足國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求。

物聯(lián)網(wǎng)是個(gè)交叉學(xué)科，涉及到通信、傳感、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及RFID、嵌入式系統(tǒng)等多方面技術(shù)。高職院校與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)如何更好地適應(yīng)行業(yè)和區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)上開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方向，調(diào)整專業(yè)人才培養(yǎng)方案、重構(gòu)課程體系，主動(dòng)適應(yīng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，是我們需要認(rèn)真思考并付諸于實(shí)踐的重要課題。

一、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方向人才培養(yǎng)目標(biāo)的確立

專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)準(zhǔn)確定位是構(gòu)建合理課程體系的前提。高職教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)人才素質(zhì)的要求是否一致，是檢驗(yàn)高職教育能否滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求的重要指標(biāo)。以職業(yè)能力培養(yǎng)為核心的培養(yǎng)目標(biāo)是現(xiàn)代社會(huì)對(duì)職業(yè)教育提出的新要求。為了體現(xiàn)高職教育以就業(yè)為導(dǎo)向，以職業(yè)能力培養(yǎng)為核心，增強(qiáng)學(xué)生社會(huì)適應(yīng)能力及可持續(xù)發(fā)展能力，制定一個(gè)科學(xué)合理的人才培養(yǎng)目標(biāo)時(shí)應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：

一是高職教育的目的，即“培養(yǎng)什么樣的人”；二是行業(yè)背景與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，也就是要適應(yīng)行業(yè)和區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求，為本地區(qū)培養(yǎng)高級(jí)技術(shù)技能人才；三是社會(huì)需求下的能力構(gòu)成，這需要對(duì)高職物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的學(xué)生畢業(yè)后所從事的職業(yè)崗位進(jìn)行分析；四是行業(yè)專家意見。

物聯(lián)網(wǎng)主要由感知層、傳輸層和應(yīng)用層組成，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)主要包括圍繞整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的硬件、軟件、系統(tǒng)集成和運(yùn)營(yíng)服務(wù)四大領(lǐng)域。通過(guò)對(duì)無(wú)錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院、中科怡海科技有限公司、無(wú)錫萬(wàn)博信息技術(shù)公司、上海億道電子有限公司等多家物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)企業(yè)進(jìn)行人才需求調(diào)研，調(diào)研結(jié)果顯示，物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)對(duì)高職層次人才需求主要為：物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目技術(shù)員、物聯(lián)網(wǎng)軟件程序員、物聯(lián)網(wǎng)軟件測(cè)試員、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)技術(shù)員、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理員、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備營(yíng)銷與技術(shù)支持人員等。

按照專業(yè)人才培養(yǎng)方案的開發(fā)要求，對(duì)江蘇長(zhǎng)三角地區(qū)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)人才進(jìn)行需求分析、企業(yè)調(diào)研、專家研討，明確了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)主要面向物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的系統(tǒng)集成、運(yùn)營(yíng)服務(wù)領(lǐng)域，歸納出主要面向的職業(yè)崗位：物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目技術(shù)員、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)管理員、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)管理員等3個(gè)核心職業(yè)崗位，以及每個(gè)崗位的典型工作任務(wù)，從而確定南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)（物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方向）培養(yǎng)目標(biāo)為：本專業(yè)主要面向物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)在智能交通、平安家居等領(lǐng)域的研究和應(yīng)用，服務(wù)區(qū)域與地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，培養(yǎng)具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐能力、良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，具有可持續(xù)發(fā)展與創(chuàng)新能力，掌握物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，具備物聯(lián)網(wǎng)工程項(xiàng)目的規(guī)劃與施工管理、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安裝與調(diào)試、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)與開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)管理與維護(hù)，物聯(lián)網(wǎng)嵌入式軟件開發(fā)以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備營(yíng)銷與技術(shù)支持等職業(yè)能力和素質(zhì)的高端技術(shù)技能型人才。

二、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方向課程體系的構(gòu)建

人才培養(yǎng)目標(biāo)需要通過(guò)課程體系來(lái)實(shí)現(xiàn)。培養(yǎng)目標(biāo)發(fā)生了改變，課程體系就需要重構(gòu)。為了使人才培養(yǎng)既達(dá)到就業(yè)崗位職業(yè)要求，又具備一定的技術(shù)消化、吸收、改良、反求、創(chuàng)新能力的需求，課程體系的構(gòu)建必須遵循“理論與實(shí)踐相互交融”的課程體系設(shè)計(jì)思想。一個(gè)是培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力的基礎(chǔ)知識(shí)的設(shè)計(jì)，一個(gè)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的專業(yè)技能及素質(zhì)能力的設(shè)計(jì)，理論與實(shí)踐相互融合、交叉使用，形成完整的切實(shí)可行的課程體系。實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)，要將實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、仿真實(shí)訓(xùn)到最后的頂崗實(shí)習(xí)整個(gè)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，這就要求加大實(shí)踐課程的占比，教材也要隨之配套建設(shè)。

1.構(gòu)建“項(xiàng)目主導(dǎo)、模塊遞進(jìn)”的課程體系

本課程體系構(gòu)建采用“項(xiàng)目主導(dǎo)、模塊遞進(jìn)”的課程體系構(gòu)建模型。所謂的“項(xiàng)目主導(dǎo)、模塊遞進(jìn)”的課程體系，是根據(jù)產(chǎn)業(yè)行業(yè)企業(yè)特點(diǎn)，明確本專業(yè)主要就業(yè)崗位，依據(jù)就業(yè)崗位歸納典型工作任務(wù)，確定完成職業(yè)崗位的典型工作任務(wù)所需職業(yè)核心能力，按基本能力、專業(yè)能力、綜合能力三個(gè)依次遞進(jìn)的模塊構(gòu)建課程體系。

依據(jù)專業(yè)調(diào)研結(jié)果，明確了專業(yè)面向的主要工作崗位，對(duì)應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)職業(yè)崗位的典型工作任務(wù)主要有：物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目方案擬定；物聯(lián)網(wǎng)工程施工管理及實(shí)施；物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備配置與調(diào)試；物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的管理與維護(hù)；物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)、管理與維護(hù)；物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備營(yíng)銷、物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目售后服務(wù)、技術(shù)支持等。完成職業(yè)崗位的典型工作任務(wù)，需具備以下職業(yè)核心能力：具備物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)方案擬定、物聯(lián)網(wǎng)工程施工組織及實(shí)施能力；具備熟練配置和使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能力；具有較強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)管理與維護(hù)、保障網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全運(yùn)行的能力；具備較強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)維護(hù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用等能力；具備熟練使用網(wǎng)絡(luò)管理軟件、網(wǎng)絡(luò)編程工具、網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)軟件完成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)的能力；具備從事網(wǎng)絡(luò)設(shè)備營(yíng)銷與技術(shù)支持工作的能力；具有較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、協(xié)調(diào)溝通能力、創(chuàng)業(yè)能力、就業(yè)能力及創(chuàng)新精神。

在分析本專業(yè)面向的主要就業(yè)崗位、就業(yè)崗位的典型工作任務(wù)、完成就業(yè)崗位的典型工作任務(wù)所需職業(yè)核心能力的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了以項(xiàng)目為主導(dǎo)，按“基本素質(zhì)模塊、職業(yè)基本能力模塊、職業(yè)核心能力模塊、職業(yè)拓展能力模塊、職業(yè)綜合能力模塊”五個(gè)相對(duì)銜接、交替上升的模塊課程體系，整個(gè)課程體系按照從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從單一到綜合、從低級(jí)到高級(jí)的知識(shí)進(jìn)階規(guī)律，綜合培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力，為學(xué)生職業(yè)生涯打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課程體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（1）基本素質(zhì)模塊。這一模塊用于提高和培養(yǎng)學(xué)生的政治思想素質(zhì)和職業(yè)道德，培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維能力和外語(yǔ)應(yīng)用能力，為創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力提供廣闊的發(fā)展空間。該模塊主要開設(shè)“德育基礎(chǔ)”、“政治思想概論”、“軍事理論”、“計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)”、“實(shí)用英語(yǔ)”、“高等數(shù)學(xué)”、“體育”、“就業(yè)指導(dǎo)”、“大學(xué)生心理健康”等課程，同時(shí)還開設(shè)“藝術(shù)鑒賞”、“美術(shù)鑒賞”、“音樂欣賞”等公共藝術(shù)課程。

（2）職業(yè)基本能力模塊。職業(yè)基本能力模塊涵蓋該專業(yè)對(duì)應(yīng)職業(yè)崗位群所需要的最基本的知識(shí)、技能、技術(shù)和素養(yǎng)，為職業(yè)核心能力模塊服務(wù)。該模塊主要開設(shè)“計(jì)算機(jī)硬件組裝維護(hù)”、“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”、“局域網(wǎng)組建與管理”、“數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及應(yīng)用”、“物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)”、“射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）與應(yīng)用”、“無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”、“初級(jí)程序設(shè)計(jì)（C#）”、“網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)與制作”、“工程制圖”等課程。

（3）職業(yè)核心能力模塊。本模塊突出“一?！保槍?duì)主要就業(yè)崗位方向。所有課程均安排一周到二周單項(xiàng)技能實(shí)訓(xùn)，該模塊課程授課教師應(yīng)具備相應(yīng)職業(yè)資格證書和職業(yè)能力，即“雙師型”教師，同時(shí)引入企業(yè)一線能工巧匠擔(dān)任實(shí)踐課程教學(xué)。這一模塊主要開設(shè)“物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)”、“Linux操作系統(tǒng)”、“物聯(lián)網(wǎng)綜合布線”、“傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)”、“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“企業(yè)網(wǎng)站開發(fā)”等課程。

（4）職業(yè)拓展能力模塊。職業(yè)拓展能力模塊對(duì)應(yīng)“多能”，體現(xiàn)學(xué)生今后就業(yè)方向拓展，職業(yè)遷移能力。這一模塊主要開設(shè)“C++程序設(shè)計(jì)”、“圖像處理”、“GIF與GPS技術(shù)應(yīng)用”等專業(yè)選修課作為職業(yè)能力拓展課程。根據(jù)各個(gè)學(xué)校的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，可以在此模塊中調(diào)整不需要的培養(yǎng)方向或培養(yǎng)內(nèi)容。

（5）職業(yè)綜合能力模塊。本模塊主要體現(xiàn)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，保證學(xué)生獲得較系統(tǒng)的職業(yè)技能、技術(shù)訓(xùn)練，為學(xué)生的就業(yè)和創(chuàng)業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。這一模塊包括課程整周單項(xiàng)技能實(shí)訓(xùn)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)、專業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)、考證實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、頂崗實(shí)習(xí)等，做到校內(nèi)學(xué)習(xí)與實(shí)際工作融通，頂崗實(shí)習(xí)與校外學(xué)習(xí)結(jié)合，校內(nèi)考核與校外考核結(jié)合，實(shí)現(xiàn)課堂學(xué)習(xí)與實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)地點(diǎn)“一體化”教學(xué)，體現(xiàn)“學(xué)中做、做中學(xué)”的實(shí)踐教學(xué)理念。

基于各個(gè)學(xué)院的特色，將課程體系構(gòu)建與特定人才培養(yǎng)及就業(yè)需求結(jié)合起來(lái)，有利于學(xué)生在社會(huì)中生存和發(fā)展，為學(xué)生邁向成功的職業(yè)生涯打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該課程體系有利于培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德、職業(yè)技能和就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力，著力激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力和對(duì)未來(lái)職業(yè)的憧憬，增強(qiáng)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展能力。

2.以職業(yè)能力培養(yǎng)為核心，改革教學(xué)方法

任何課程內(nèi)容都要通過(guò)一定的教學(xué)活動(dòng)才能轉(zhuǎn)化為學(xué)生的知識(shí)、技能、技術(shù)和素質(zhì)，以職業(yè)能力為核心的培養(yǎng)目標(biāo)要求以學(xué)生為主體組織教學(xué)活動(dòng)。在教學(xué)方法上改變傳統(tǒng)的教師唱主角的教學(xué)方法，而是采用案例法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、問題引導(dǎo)法、項(xiàng)目模仿法、小組學(xué)習(xí)法等方法。這種方法有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力和提高專業(yè)技能，同時(shí)工作能力、創(chuàng)新能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力等均得到了全面的訓(xùn)練和提高。以職業(yè)能力培養(yǎng)為核心，改變了傳統(tǒng)教學(xué)中教師與學(xué)生的地位，在教學(xué)過(guò)程中教師是指導(dǎo)者與咨詢者；學(xué)生主動(dòng)性和積極性得到了充分的發(fā)揮，由被動(dòng)接受者變?yōu)橹鲃?dòng)獲取者。

3.圍繞課程體系建設(shè)開發(fā)并編寫項(xiàng)目化教材

教材是課程體系建設(shè)一個(gè)重要的內(nèi)容載體，通過(guò)開發(fā)和使用好的教材，一方面可以使學(xué)生的學(xué)習(xí)有章可循，另一方面可以更好地貫徹根據(jù)崗位需求培養(yǎng)人才的目標(biāo)。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)是一個(gè)新興的專業(yè)，目前市場(chǎng)上還沒有與課程體系相匹配的優(yōu)秀教材。因此，建設(shè)在課程體系的同時(shí)，應(yīng)積極推行項(xiàng)目化教材的開發(fā)與建設(shè)，在教材內(nèi)容上，既突出理論體系創(chuàng)新，又體現(xiàn)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，使課程建設(shè)與教材建設(shè)統(tǒng)籌規(guī)劃，協(xié)調(diào)發(fā)展。

三、結(jié)束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)作為新興的技術(shù)，受到各行業(yè)的廣泛關(guān)注，未來(lái)必將得到極大的應(yīng)用和擴(kuò)展，然而高職院校要開辦一個(gè)新專業(yè)，必須要進(jìn)行謹(jǐn)慎的調(diào)研和論證，需要進(jìn)行完善的課程體系開發(fā)和設(shè)計(jì)，配備相應(yīng)的師資和教學(xué)設(shè)備。南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院通過(guò)謹(jǐn)慎理性思考后選擇了改造傳統(tǒng)專業(yè)，積極開展課程改革、修訂人才培養(yǎng)方案和課程標(biāo)準(zhǔn)，在專業(yè)課程設(shè)置時(shí)嵌入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的課程，使專業(yè)建設(shè)跟上技能進(jìn)步的腳步，提升了專業(yè)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的吻合度。

參考文獻(xiàn)：

[1]張淑梅.高職院校軟件技術(shù)專業(yè)創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)課程體系的構(gòu)建[J].職教論壇，2011，（27）.

[2]朱群梅.高職院校開設(shè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的探討[J].科技致富向?qū)В?012，（12）.

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物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)范文第5篇

關(guān)鍵詞： 無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)； 同步； 時(shí)隙利用； 數(shù)據(jù)包連發(fā)

中圖分類號(hào)： TN711?34； TP393.04 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種多跳網(wǎng)狀的寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，具有覆蓋范圍廣、帶寬高、魯棒性強(qiáng)等特點(diǎn)，在機(jī)動(dòng)指揮與應(yīng)急通信方面有著廣闊的應(yīng)用前景。

無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)多采用異步組網(wǎng)技術(shù)[1?12]。該網(wǎng)絡(luò)在節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)較少并且節(jié)點(diǎn)之間距離較近時(shí)的性能比較理想，但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大時(shí)，所有節(jié)點(diǎn)因競(jìng)爭(zhēng)信道導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)吞吐量急劇下降，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高速的端到端無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量也就難以保證。

目前出現(xiàn)了一種基于多方向天線陣列的同步無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)（以下簡(jiǎn)稱為同步無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)）[13]。該網(wǎng)絡(luò)除通過(guò)定向天線實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)之間的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸外，還采用了同步組網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)精準(zhǔn)的時(shí)隙劃分，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的通信都被安排在合適的時(shí)隙中，避免了節(jié)點(diǎn)因競(jìng)爭(zhēng)信道而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量的急劇下降，通過(guò)高效的時(shí)隙分配策略則進(jìn)一步提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。另外，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間具有一定的父子關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)管理也變得更加簡(jiǎn)單。

現(xiàn)有同步無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)采用了一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)隙（以下簡(jiǎn)稱為基本時(shí)隙或時(shí)隙）內(nèi)單一數(shù)據(jù)包的收發(fā)機(jī)制，即每個(gè)節(jié)點(diǎn)在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)只發(fā)送或接收一個(gè)數(shù)據(jù)包，當(dāng)?shù)讓诱{(diào)制速率較低時(shí)，該數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度較短，其收發(fā)時(shí)間會(huì)占滿整個(gè)時(shí)隙，即時(shí)隙的利用率較高；而當(dāng)?shù)讓诱{(diào)制速率較高時(shí)，該數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度受到底層無(wú)線接口最大傳輸單元長(zhǎng)度（MTU）的限制，其收發(fā)時(shí)間不能占滿整個(gè)時(shí)隙，因而時(shí)隙內(nèi)會(huì)有很大的浪費(fèi)。

為在底層高調(diào)制速率下提高時(shí)隙利用率，本文對(duì)同步無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)下的數(shù)據(jù)包連發(fā)技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了設(shè)計(jì)方案并對(duì)性能進(jìn)行了對(duì)比分析。

1 同步無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包連發(fā)技術(shù)

數(shù)據(jù)包連發(fā)技術(shù)涉及到時(shí)間幀結(jié)構(gòu)、包類型、單時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)包連發(fā)技術(shù)與多時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)包連發(fā)技術(shù)。

1.1 時(shí)間幀結(jié)構(gòu)

時(shí)隙浪費(fèi)與時(shí)隙長(zhǎng)度有關(guān)。當(dāng)時(shí)隙較長(zhǎng)時(shí)，高調(diào)制速率下會(huì)產(chǎn)生時(shí)隙內(nèi)的時(shí)間浪費(fèi)；當(dāng)時(shí)隙長(zhǎng)度設(shè)計(jì)得過(guò)小時(shí)，由于協(xié)議控制包的開銷而導(dǎo)致時(shí)隙內(nèi)數(shù)據(jù)收發(fā)利用率下降，另外，也給底層同步平臺(tái)設(shè)計(jì)帶來(lái)難度，系統(tǒng)資源消耗也因此增加。因此，時(shí)隙長(zhǎng)度應(yīng)主要參考系統(tǒng)在實(shí)際使用時(shí)最大可能出現(xiàn)的底層調(diào)制速率值，同時(shí)保證底層同步平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)，而系統(tǒng)資源消耗也能夠接受。

時(shí)間幀結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 時(shí)間幀結(jié)構(gòu)

時(shí)間幀結(jié)構(gòu)中具有以下兩種類型的時(shí)隙：

（1） Hello時(shí)隙。Hello時(shí)隙的時(shí)間長(zhǎng)度為1個(gè)基本時(shí)隙長(zhǎng)度，用于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)向未入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)提供接入服務(wù)。

（2） 數(shù)據(jù)時(shí)隙。數(shù)據(jù)時(shí)隙內(nèi)的每個(gè)基本時(shí)隙用于實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸。

時(shí)間幀結(jié)構(gòu)是同步無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)工作的基礎(chǔ)。

1.2 包類型

節(jié)點(diǎn)在每個(gè)時(shí)隙內(nèi)的通信都會(huì)涉及各種包的交互，數(shù)據(jù)通信則與以下包相關(guān)：

1.2.1 輪詢包

該包用于父節(jié)點(diǎn)調(diào)度子節(jié)點(diǎn)，該包還可以進(jìn)一步細(xì)分為如下兩類：

（1） 父子輪詢包

當(dāng)父節(jié)點(diǎn)向子節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，父節(jié)點(diǎn)會(huì)在時(shí)隙開始時(shí)首先向子節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)父子輪詢包，該包發(fā)完后，父節(jié)點(diǎn)再接著向子節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包。

該包中含有父節(jié)點(diǎn)本次即將連發(fā)數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)與父節(jié)點(diǎn)規(guī)定的時(shí)隙合并的個(gè)數(shù)。

（2） 子父輪詢包

當(dāng)父節(jié)點(diǎn)接收子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)時(shí)，父節(jié)點(diǎn)會(huì)在時(shí)隙開始時(shí)首先向子節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)子父輪詢包，該包發(fā)完后，父節(jié)點(diǎn)將等待接收子節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包。

該包中含有父節(jié)點(diǎn)規(guī)定的時(shí)隙合并的個(gè)數(shù)。

1.2.2 確認(rèn)包

當(dāng)數(shù)據(jù)包為需確認(rèn)數(shù)據(jù)時(shí)，接收完數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)將立即向?qū)Χ税l(fā)送一個(gè)確認(rèn)包，否則接收完數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)將結(jié)束該時(shí)隙內(nèi)的收發(fā)動(dòng)作。

1.2.3 數(shù)據(jù)包

數(shù)據(jù)包格式如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)包格式

第一層包頭的內(nèi)容與節(jié)點(diǎn)之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)基本通信相關(guān)，如基本數(shù)據(jù)包類型、目的節(jié)點(diǎn)地址、源節(jié)點(diǎn)地址、序列號(hào)、后續(xù)數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)等。

第二層包頭，由同步無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中不同的功能模塊所定義，如模塊類型、該模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)包類型、數(shù)據(jù)凈荷長(zhǎng)度、QoS標(biāo)記。

數(shù)據(jù)凈荷為以太網(wǎng)幀。

校驗(yàn)在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)由無(wú)線網(wǎng)卡添加。

1.3 單時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)包連發(fā)技術(shù)

1.3.1 功能說(shuō)明

為提高時(shí)隙利用率，發(fā)送節(jié)點(diǎn)應(yīng)在每個(gè)時(shí)隙內(nèi)盡可能多地發(fā)送數(shù)據(jù)包。

每個(gè)時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)包連發(fā)如圖3所示。

圖3 單時(shí)隙內(nèi)數(shù)據(jù)包連發(fā)

1.3.2 最多連發(fā)的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)與計(jì)算時(shí)機(jī)

（1） 單時(shí)隙內(nèi)數(shù)據(jù)包最多連發(fā)個(gè)數(shù)

發(fā)送節(jié)點(diǎn)通過(guò)計(jì)算后應(yīng)在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)盡可能多地發(fā)送數(shù)據(jù)包，但需要規(guī)定最多發(fā)包個(gè)數(shù)，規(guī)定最多連發(fā)數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)不超過(guò)16個(gè)，一個(gè)時(shí)隙內(nèi)連發(fā)數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)一般為2或3。

（2） 輪詢包與確認(rèn)包的發(fā)送時(shí)間

輪詢包與確認(rèn)包的發(fā)送時(shí)間（單位：μs）為固定值，可按式（1）計(jì)算：

[t=數(shù)據(jù)包長(zhǎng)×8+B+NwNDBPS×4+20] （1）

各值的含義如下：

包長(zhǎng)為無(wú)線接口數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，單位為字節(jié)；[B]為PLCP頭部中服務(wù)類型的比特?cái)?shù)；[Nw]為尾比特?cái)?shù)；[NDBPS]為一個(gè)OFDM符號(hào)含有的比特?cái)?shù)，6 Mb/s時(shí)的值為24，9 Mb/s時(shí)為36，12 Mb/s時(shí)為48，18 Mb/s時(shí)為72，24 Mb/s時(shí)為96，36 Mb/s時(shí)為144，48 Mb/s時(shí)為192，54 Mb/s時(shí)為216。

（3） 每個(gè)數(shù)據(jù)包的發(fā)送時(shí)間

每個(gè)數(shù)據(jù)包的發(fā)送時(shí)間在數(shù)據(jù)包被加入到數(shù)據(jù)發(fā)送隊(duì)列時(shí)便已計(jì)算好，仍按公式（1）計(jì)算。

（4） 單時(shí)隙內(nèi)數(shù)據(jù)包最多連發(fā)個(gè)數(shù)的計(jì)算時(shí)機(jī)

發(fā)送節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)隙開始時(shí)計(jì)算該時(shí)隙內(nèi)最多能夠發(fā)送多少個(gè)數(shù)據(jù)包。

1.3.3 序列號(hào)與確認(rèn)機(jī)制

為所有數(shù)據(jù)包安排序列號(hào)并加入確認(rèn)機(jī)制。接收節(jié)點(diǎn)根據(jù)發(fā)送節(jié)點(diǎn)所指示的數(shù)據(jù)包連發(fā)個(gè)數(shù)進(jìn)行接收、檢驗(yàn)序列號(hào)連續(xù)性并對(duì)實(shí)際收到的最后一個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行確認(rèn)。

接收節(jié)點(diǎn)剛剛收到的數(shù)據(jù)包中的序列號(hào)如果與收到的上一個(gè)數(shù)據(jù)包的序列號(hào)不連續(xù)，則丟棄剛剛收到的數(shù)據(jù)包。

接收節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)隙的后兩個(gè)基本時(shí)隙單位開始時(shí)刻設(shè)定確認(rèn)包等待定時(shí)器，該定時(shí)器設(shè)定在該處可以保證接收節(jié)點(diǎn)能夠在25 km距離條件下將確認(rèn)包發(fā)送給發(fā)送節(jié)點(diǎn)。接收節(jié)點(diǎn)如果在當(dāng)前時(shí)隙內(nèi)收到了發(fā)送節(jié)點(diǎn)的所有應(yīng)發(fā)數(shù)據(jù)包后，則立即向發(fā)送節(jié)點(diǎn)回復(fù)一個(gè)確認(rèn)包，并取消確認(rèn)包超時(shí)定時(shí)器；否則，接收節(jié)點(diǎn)在確認(rèn)包等待定時(shí)器超時(shí)后再向發(fā)送節(jié)點(diǎn)回復(fù)一個(gè)確認(rèn)包。

1.3.4 涉及到的參量

數(shù)據(jù)包連發(fā)過(guò)程中涉及到以下參量：

數(shù)據(jù)包最大連發(fā)個(gè)數(shù)。一個(gè)時(shí)隙內(nèi)所發(fā)送的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)與多個(gè)連續(xù)時(shí)隙所發(fā)送的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)都不應(yīng)超過(guò)該值，數(shù)據(jù)包連發(fā)個(gè)數(shù)過(guò)多，失敗重傳的次數(shù)也會(huì)增加，網(wǎng)絡(luò)性能反而下降。

最大時(shí)隙合并個(gè)數(shù)。該值表示某個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)與某個(gè)接收節(jié)點(diǎn)之間共享的連續(xù)時(shí)隙數(shù)，在連續(xù)時(shí)隙里可以持續(xù)收發(fā)數(shù)據(jù)包。

發(fā)送節(jié)點(diǎn)應(yīng)發(fā)數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)。發(fā)送節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)隙內(nèi)計(jì)算出能夠發(fā)送的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)。

發(fā)送節(jié)點(diǎn)實(shí)發(fā)數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)。發(fā)送節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)隙內(nèi)實(shí)際發(fā)送的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)，在正常情況下，發(fā)送節(jié)點(diǎn)實(shí)發(fā)數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)與發(fā)送節(jié)點(diǎn)應(yīng)發(fā)數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)相等。

接收節(jié)點(diǎn)應(yīng)收數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)。接收節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)隙內(nèi)應(yīng)該接收到的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)。

接收節(jié)點(diǎn)實(shí)收數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)。接收節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)隙內(nèi)實(shí)際接收到的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)。

發(fā)送序列號(hào)。發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)在每個(gè)數(shù)據(jù)包中添加的序列號(hào)，該序列號(hào)按模遞增。

接收序列號(hào)。接收節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)時(shí)從每個(gè)數(shù)據(jù)包中獲得的序列號(hào)，在正常情況下，接收序列號(hào)應(yīng)等于發(fā)送序列號(hào)，即接收序列號(hào)也是按模遞增。

1.3.5 父節(jié)點(diǎn)流程

父節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)隙內(nèi)的處理流程如圖4所示。

（1） 父節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)隙中斷到來(lái)時(shí)開始確定是發(fā)送數(shù)據(jù)還是接收數(shù)據(jù)，即確定父子節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳遞的上下行關(guān)系。

（2） 當(dāng)父節(jié)點(diǎn)向子節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，父節(jié)點(diǎn)根據(jù)1.3.2節(jié)中的各種時(shí)間值計(jì)算出當(dāng)前時(shí)隙內(nèi)能夠發(fā)送的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)并將該值填到父子輪詢包中。另外，時(shí)隙合并個(gè)數(shù)設(shè)為1，表示僅在當(dāng)前一個(gè)時(shí)隙內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)包連發(fā)。

（3） 父節(jié)點(diǎn)向子節(jié)點(diǎn)發(fā)送父子輪詢包，在父子輪詢包發(fā)送成功后，父節(jié)點(diǎn)繼續(xù)向子節(jié)點(diǎn)連續(xù)發(fā)送所有數(shù)據(jù)包。

（4） 父節(jié)點(diǎn)會(huì)在所有數(shù)據(jù)包發(fā)送完畢后等待接收子節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)包，等待接收確認(rèn)定時(shí)器的超時(shí)時(shí)間設(shè)在當(dāng)前時(shí)隙結(jié)束時(shí)。

（5） 父節(jié)點(diǎn)如果收到了子節(jié)點(diǎn)發(fā)送的確認(rèn)包后，根據(jù)確認(rèn)包中的確認(rèn)序列號(hào)判斷出已經(jīng)被子節(jié)點(diǎn)成功接收的數(shù)據(jù)包，將這些數(shù)據(jù)包從發(fā)送隊(duì)列中刪除并釋放內(nèi)存。

（6） 父節(jié)點(diǎn)在等待確認(rèn)定時(shí)器超時(shí)后仍沒有收到子節(jié)點(diǎn)發(fā)送的確認(rèn)包時(shí)，根據(jù)已發(fā)送數(shù)據(jù)包的發(fā)送次數(shù)決定在后續(xù)時(shí)隙中是否重發(fā)，如果這些數(shù)據(jù)包已經(jīng)達(dá)到最大發(fā)送次數(shù)，則將這些數(shù)據(jù)包從發(fā)送隊(duì)列中刪除并釋放內(nèi)存，否則在后續(xù)時(shí)隙中繼續(xù)重發(fā)。

（7） 當(dāng)父節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備接收子節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包時(shí)，父節(jié)點(diǎn)將時(shí)隙合并個(gè)數(shù)設(shè)為1，并將該值填到子父輪詢包中。

（8） 父節(jié)點(diǎn)向子節(jié)點(diǎn)發(fā)送子父輪詢包，在子父輪詢包發(fā)送成功后，父節(jié)點(diǎn)等待從子節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)包。

（9） 父節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)包如果序列號(hào)不正確，父節(jié)點(diǎn)則將這些數(shù)據(jù)包從接收隊(duì)列中刪除并釋放內(nèi)存，否則，父節(jié)點(diǎn)將在發(fā)送確認(rèn)定時(shí)器超時(shí)前接收完子節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所有數(shù)據(jù)包。

（10） 當(dāng)發(fā)送確認(rèn)定時(shí)器超時(shí)后，父節(jié)點(diǎn)針對(duì)已收到的最后一個(gè)數(shù)據(jù)包向子節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)包。

1.3.6 子節(jié)點(diǎn)流程

子節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)隙內(nèi)的處理流程如圖5所示。

（1） 子節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)隙中斷到來(lái)時(shí)等待接收父節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的輪詢包。

（2） 子節(jié)點(diǎn)如果收到的是子父輪詢包，子節(jié)點(diǎn)則記錄時(shí)隙合并個(gè)數(shù)，并計(jì)算出當(dāng)前時(shí)隙內(nèi)能夠發(fā)送的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)。

（3） 子節(jié)點(diǎn)向父節(jié)點(diǎn)連續(xù)發(fā)送所有數(shù)據(jù)包。

（4） 子節(jié)點(diǎn)會(huì)在所有數(shù)據(jù)包發(fā)送完畢后等待接收父節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)包，等待接收確認(rèn)定時(shí)器的超時(shí)時(shí)間設(shè)在當(dāng)前時(shí)隙結(jié)束時(shí)。

（5） 子節(jié)點(diǎn)如果收到了父節(jié)點(diǎn)發(fā)送的確認(rèn)包后，根據(jù)確認(rèn)包中的確認(rèn)序列號(hào)判斷出已經(jīng)被父節(jié)點(diǎn)成功接收的數(shù)據(jù)包，將這些數(shù)據(jù)包從發(fā)送隊(duì)列中刪除并釋放內(nèi)存。

（6） 子節(jié)點(diǎn)在等待確認(rèn)定時(shí)器超時(shí)后仍沒有收到父節(jié)點(diǎn)發(fā)送的確認(rèn)包時(shí)，根據(jù)已發(fā)送數(shù)據(jù)包的發(fā)送次數(shù)決定在后續(xù)時(shí)隙中是否重發(fā)，如果這些數(shù)據(jù)包已經(jīng)達(dá)到最大發(fā)送次數(shù)，則將這些數(shù)據(jù)包從發(fā)送隊(duì)列中刪除并釋放內(nèi)存，否則在后續(xù)時(shí)隙中繼續(xù)重發(fā)。

（7） 子節(jié)點(diǎn)如果收到的是父子輪詢包，子節(jié)點(diǎn)準(zhǔn)備接收父節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所有數(shù)據(jù)包。

（8） 子節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)包如果序列號(hào)不正確，子節(jié)點(diǎn)則將這些數(shù)據(jù)包從接收隊(duì)列中刪除并釋放內(nèi)存，否則，子節(jié)點(diǎn)將在發(fā)送確認(rèn)定時(shí)器超時(shí)前接收完成父節(jié)點(diǎn)發(fā)送的所有數(shù)據(jù)包。

（9） 當(dāng)發(fā)送確認(rèn)定時(shí)器超時(shí)后，子節(jié)點(diǎn)針對(duì)已收到的最后一個(gè)數(shù)據(jù)包向父節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)包。

（10） 如果子節(jié)點(diǎn)沒有收到父節(jié)點(diǎn)的輪詢包，則子節(jié)點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)隙內(nèi)什么也不做。

1.4 多時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)包連發(fā)技術(shù)

多時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)包連發(fā)技術(shù)，又稱時(shí)隙合并技術(shù)，該技術(shù)是對(duì)單時(shí)隙內(nèi)數(shù)據(jù)包連發(fā)技術(shù)基礎(chǔ)上做出的功能提升，發(fā)送節(jié)點(diǎn)通過(guò)在多個(gè)連續(xù)時(shí)隙內(nèi)連發(fā)數(shù)據(jù)包，減少了中間時(shí)隙內(nèi)的輪詢包與確認(rèn)包的個(gè)數(shù)，從而進(jìn)一步提高時(shí)隙利用率。多時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)包連發(fā)示意如圖6所示。

圖6 多時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)包連發(fā)示意

多時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)包連發(fā)技術(shù)中的最多連發(fā)的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)與計(jì)算時(shí)機(jī)、序列號(hào)與確認(rèn)機(jī)制、涉及到的常量與變量、父子節(jié)點(diǎn)的處理流程與單時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)包連發(fā)技術(shù)均相同，這里不再贅述。它們的不同之處在于：

（1） 父子節(jié)點(diǎn)需要計(jì)算多個(gè)連續(xù)時(shí)隙內(nèi)最多能夠發(fā)送多少個(gè)數(shù)據(jù)包。

（2） 父子節(jié)點(diǎn)將多個(gè)連續(xù)時(shí)隙中除第一個(gè)時(shí)隙以外的后續(xù)所有時(shí)隙中的狀態(tài)機(jī)取消，僅執(zhí)行第一個(gè)時(shí)隙中的狀態(tài)機(jī)。

2 理論性能對(duì)比

現(xiàn)分別對(duì)單跳網(wǎng)絡(luò)在使用單時(shí)隙內(nèi)的數(shù)據(jù)包連發(fā)技術(shù)前后的理論性能進(jìn)行對(duì)比：

2.1 約束條件

（1） 每個(gè)時(shí)間幀內(nèi)有980個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)隙，即時(shí)間幀使用效率為98%。

（2） 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)或近距離條件下進(jìn)行對(duì)比，忽略傳播時(shí)延，忽略實(shí)際平臺(tái)所帶來(lái)的各種時(shí)延。

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

（4） 發(fā)送節(jié)點(diǎn)分別以6～54 Mb/s調(diào)制速率發(fā)送數(shù)據(jù)包。

（5） 不使用組包功能，但使用分段功能。

（6） 同步無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)包凈荷為以太網(wǎng)幀，而以太網(wǎng)幀最大長(zhǎng)度為1 518 B，因此發(fā)送節(jié)點(diǎn)能夠發(fā)送的最大數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度為1 518+40+4=1 562 B。

2.2 理論性能對(duì)比

理論性能對(duì)比情況分別見表1～表7。

表1 發(fā)送節(jié)點(diǎn)以9 Mb/s發(fā)送數(shù)據(jù)包

[＼&單時(shí)隙內(nèi)單包＼&單時(shí)隙內(nèi)多包＼&數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)＼&1＼&1＼&數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度 /B＼&991＼&991＼&時(shí)隙使用效率 /%＼&90.4＼&90.4＼&帶寬 /（Mb/s）＼&7.8＼&7.8＼&]

表2 發(fā)送節(jié)點(diǎn)以12 Mb/s發(fā)送數(shù)據(jù)包

[＼&單時(shí)隙內(nèi)單包＼&單時(shí)隙內(nèi)多包＼&數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)＼&1＼&1＼&數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度 /B＼&1 323＼&1 323＼&時(shí)隙使用效率 /%＼&90.4＼&90.4＼&帶寬 /（Mb/s）＼&10.4＼&10.4＼&]

表3 發(fā)送節(jié)點(diǎn)以18 Mb/s發(fā)送數(shù)據(jù)包

[＼&單時(shí)隙內(nèi)單包＼&單時(shí)隙內(nèi)多包＼&數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)＼&1＼&2＼&數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度 /B＼&1 562＼&1 562，384＼&時(shí)隙使用效率 /%＼&71.2＼&90.4＼&帶寬 /（Mb/s）＼&12.2＼&15.3＼&]

表4 發(fā)送節(jié)點(diǎn)以24 Mb/s發(fā)送數(shù)據(jù)包

[＼&單時(shí)隙內(nèi)單包＼&單時(shí)隙內(nèi)多包＼&數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)＼&1＼&2＼&數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度 /B＼&1 562＼&1 562，1 029＼&時(shí)隙使用效率 /%＼&54＼&90.4＼&帶寬 /（Mb/s）＼&12.2＼&20.3＼&]

表5 發(fā)送節(jié)點(diǎn)以36 Mb/s發(fā)送數(shù)據(jù)包

[＼&單時(shí)隙內(nèi)單包＼&單時(shí)隙內(nèi)多包＼&數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)＼&1＼&3＼&數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度 /B＼&1 562＼&1 562，1 562，1 167＼&時(shí)隙使用效率 /%＼&36＼&90.4＼&帶寬 /（Mb/s）＼&12.2＼&33.6＼&]

2.3 結(jié) 論

（1） 在6～12 Mb/s調(diào)制速率下，一個(gè)時(shí)隙內(nèi)只能發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，因此單時(shí)隙內(nèi)單包發(fā)送與單時(shí)隙內(nèi)多包發(fā)送的性能相同。

（2） 在達(dá)到18 Mb/s調(diào)制速率或以上時(shí)，采用單時(shí)隙內(nèi)多包發(fā)送的時(shí)隙使用效率仍為90.4%，其性能明顯高于單時(shí)隙內(nèi)單包發(fā)送的性能。

表6 發(fā)送節(jié)點(diǎn)以48 Mb/s發(fā)送數(shù)據(jù)包

[＼&單時(shí)隙內(nèi)單包＼&單時(shí)隙內(nèi)多包＼&數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)＼&1＼&4＼&數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度 /B＼&1 562＼&1 562，1 562，1 562，261＼&時(shí)隙使用效率 /%＼&28＼&90.4＼&帶寬 /（Mb/s）＼&12.2＼&38.8＼&]

表7 發(fā)送節(jié)點(diǎn)以54 Mb/s發(fā)送數(shù)據(jù)包

[＼&單時(shí)隙內(nèi)單包＼&單時(shí)隙內(nèi)多包＼&數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)＼&1＼&4＼&數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度 /B＼&1 562＼&1 562，1 562，1 562，942＼&時(shí)隙使用效率 /%＼&24.8＼&90.4＼&帶寬 /（Mb/s）＼&12.2＼&44.1＼&]

3 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)基于多方向天線陣列的同步無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)下的數(shù)據(jù)包連發(fā)技術(shù)進(jìn)行了研究，給出了最多可連發(fā)的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)與計(jì)算時(shí)機(jī)、序列號(hào)與確認(rèn)機(jī)制、涉及到的參量、父子節(jié)點(diǎn)處理流程的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。理論性能對(duì)比結(jié)果表明，在發(fā)送節(jié)點(diǎn)采用高調(diào)制速率發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，在該網(wǎng)絡(luò)下采用數(shù)據(jù)包連發(fā)技術(shù)能夠大幅度提高時(shí)隙利用率，網(wǎng)絡(luò)性能明顯提升。

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