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網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)作技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)作技術(shù)【1】
[摘 要]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究具有重大的科學(xué)意義及應(yīng)用前景。
協(xié)作技術(shù)是其重要組成部分。
通過介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)作技術(shù)，對(duì)協(xié)作技術(shù)研究中的一些熱點(diǎn)問題進(jìn)行分析，展望無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)作技術(shù)研究中一些很有前景的研究方向。
[關(guān)鍵詞]網(wǎng)絡(luò) 通信 協(xié)作 技術(shù)
概述
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)包含大量智能傳感節(jié)點(diǎn)，分布在大范圍地理區(qū)域內(nèi)，近似實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得詳盡準(zhǔn)確的信息傳送給用戶。
WSN以其監(jiān)測(cè)精度高、布設(shè)靈活性強(qiáng)、造價(jià)低廉等特點(diǎn)，在軍事偵察、工業(yè)控制、交通監(jiān)管、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
由于單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的通信、處理和感知能力有限，無法處理大規(guī)模復(fù)雜問題，多數(shù)情況下不能獲取網(wǎng)絡(luò)全局信息，傳感節(jié)點(diǎn)要求具有協(xié)同通信功能。
WSN的協(xié)同主要是指資源的協(xié)同、任務(wù)的協(xié)同、信號(hào)與信息的協(xié)同。
資源的協(xié)同和信號(hào)與信息的協(xié)同從根本上是為任務(wù)協(xié)同服務(wù)的。
本文通過對(duì)協(xié)作技術(shù)研究中的一些熱點(diǎn)問題進(jìn)行分析，展望無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)作技術(shù)研究中一些很有前景的研究方向。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)作技術(shù)
(1)網(wǎng)絡(luò)協(xié)作的任務(wù)
任務(wù)描述是任務(wù)協(xié)同的基礎(chǔ)，任務(wù)描述能力直接影響任務(wù)分配系統(tǒng)的復(fù)雜性。
WSN的任務(wù)描述涉及兩方面的內(nèi)容，即對(duì)任務(wù)功能進(jìn)行描述和對(duì)參與任務(wù)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行描述。
根據(jù)WSN的特點(diǎn)，感知任務(wù)可以從面向應(yīng)用和面向任務(wù)分配兩個(gè)角度加以描述。
文獻(xiàn)分析比較了當(dāng)前具有代表性的幾種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)任務(wù)描述方式，如有向無環(huán)圖、抽象任務(wù)圖、基于角色的任務(wù)圖、類SQL查詢語言描述等。
目前并沒有一種任務(wù)描述方式能同時(shí)從兩個(gè)角度出發(fā)有效地對(duì)任務(wù)進(jìn)行描述。
(2)協(xié)作時(shí)間同步
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用通常需要一個(gè)適應(yīng)性比較好的時(shí)間同步服務(wù)，以保證數(shù)據(jù)的一致性和協(xié)調(diào)性。
時(shí)間同步是同步分布式數(shù)據(jù)感知和控制所必需的。
在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)、通信、安全、電源管理和分布式登陸等，都依賴于現(xiàn)有的全局時(shí)間。
文獻(xiàn)提出了協(xié)作時(shí)間同步同步的概念。
協(xié)作同步原理如下：如果時(shí)間基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)按照相等的時(shí)間間隔發(fā)出多個(gè)同步脈沖，其周圍單跳節(jié)點(diǎn)接收后依據(jù)這一系列個(gè)脈沖的發(fā)送時(shí)刻估算出時(shí)間基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)脈沖發(fā)送時(shí)刻，并在該時(shí)刻同時(shí)發(fā)出同步脈沖，此脈沖信號(hào)會(huì)擴(kuò)散至周圍單跳節(jié)點(diǎn)。
如此重復(fù)下去，最終網(wǎng)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)都會(huì)同時(shí)發(fā)出同步脈沖，即達(dá)到了同步狀態(tài)。
(3)協(xié)作信號(hào)處理
協(xié)作信號(hào)信息處理協(xié)作信號(hào)信息處理(collaborative s58，，d and informasion pmce，ssing，CSIP)技術(shù)。
文獻(xiàn)描述了CSIP針對(duì)WSN網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，在數(shù)據(jù)表達(dá)、存儲(chǔ)、傳輸和處理等方面研究新的方法和算法來滿足應(yīng)用對(duì)信息精度、網(wǎng)絡(luò)節(jié)能、低延遲、可擴(kuò)展和高可靠的要求。
文獻(xiàn)分析WSN的特點(diǎn)和CSIP的需求，討論它的一般流程和主要處理模式，接著結(jié)合功能框架，歸納并總結(jié)目前已有的主要方法。
CSIP基于節(jié)點(diǎn)間的協(xié)商和合作，選擇合適的傳感節(jié)點(diǎn)參與協(xié)作，平衡節(jié)點(diǎn)個(gè)體和網(wǎng)絡(luò)整體在協(xié)作過程中的信息收益和資源代價(jià)，解決網(wǎng)絡(luò)信息處理中的驅(qū)動(dòng)機(jī)制、節(jié)點(diǎn)選擇、處理地點(diǎn)、時(shí)機(jī)和算法等問題。
(4)MAS協(xié)作
多Agent系統(tǒng)(Multi-agent System,MAS)是分布式人工智能的重要研究領(lǐng)域，agent可以定義為具有目標(biāo)、知識(shí)和能力的軟件或硬件實(shí)體，能力包括感知、行動(dòng)、推理、學(xué)習(xí)、通信和協(xié)作等。
agent利用局部信息進(jìn)行自主規(guī)劃，通過規(guī)劃推理解決局部沖突以實(shí)現(xiàn)協(xié)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體目標(biāo)。
Agent體系結(jié)構(gòu)、交互語言、協(xié)商策略研究較為成熟，并且與WSN具有很多相似性。
因此，可以考慮在WSN協(xié)作中引入agent。
文獻(xiàn)提出了一種WSN中基于P2P的多agent數(shù)據(jù)傳輸和匯總系統(tǒng)架構(gòu)。
此構(gòu)架包括接口agent、查詢agent、路由agent及數(shù)據(jù)采集agent。
接口agent與用戶交互，路由agent負(fù)責(zé)能源效率的數(shù)據(jù)傳輸。
查詢agent為agent與路由agent之間的協(xié)作提供便利的接口，并負(fù)責(zé)建立優(yōu)化計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)其預(yù)定目標(biāo)。
接口agent和查詢agent放置在資源豐富的基站，因?yàn)樗鼈冃枰?jì)算密集操作。
數(shù)據(jù)采集agent負(fù)責(zé)采集，篩選和格式化傳感器的數(shù)據(jù)。
提供MAS架構(gòu)和設(shè)計(jì)，使它們?cè)赪SNs中能夠協(xié)調(diào)和溝通，彼此之間相互傳輸和匯總數(shù)據(jù)。
小結(jié)
隨著WSN商業(yè)應(yīng)用越來越廣泛，WSN研究面臨的挑戰(zhàn)也日益嚴(yán)峻。
單個(gè)的能源、功率、功能均受限的傳感器節(jié)點(diǎn)需要協(xié)作完成任務(wù)。
針對(duì)傳感器間的協(xié)作技術(shù)的研究也日益受到重視。
目前的協(xié)作研究?jī)H僅局限在一些具體問題上，尚未形成通用方法，本文分析WSN協(xié)作研究還是很有前景的。
網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)【2】
摘要：Internet采用的TCP/IP協(xié)議分為四個(gè)層次：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)互連層和主機(jī)到網(wǎng)絡(luò)層。
現(xiàn)在是TCP/IP通信協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代CAN總線兩種通信方式來傳輸數(shù)據(jù)的智能照明控制系統(tǒng)時(shí)代，應(yīng)用特別多。
通常上位機(jī)指的是PC，上位機(jī)屬于高層控制設(shè)備，管理人員直接操作計(jì)算機(jī);下位機(jī)屬于底層控制設(shè)備。
關(guān)鍵詞：TCP/IP協(xié)議;CAN總線;上位機(jī)
1引言
隨著社會(huì)的進(jìn)步和現(xiàn)代化的發(fā)展，城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，建筑物也要求多功能化、大型化、高層化。
現(xiàn)在照明舒適度的追求也越來越強(qiáng)烈，建筑物照明的管理水平，發(fā)展智能照明在今后成為重點(diǎn)。
2TCP/IP協(xié)議
TCP/IP模型與OSI模型區(qū)別如表1。
從表1可以看出來：TCP/IP模型和OSI模型區(qū)別是：不是結(jié)構(gòu)單一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
TCP/IP模型功能：第一層為鏈路層，作用是鏈接網(wǎng)絡(luò)接口層或者數(shù)據(jù)鏈路層;第二層是Internet層也叫網(wǎng)絡(luò)層，其主要作用是解決網(wǎng)絡(luò)中不同分組的活動(dòng)，選擇網(wǎng)絡(luò)中不同路徑和編址;第三層是傳輸層，主要作用是建立兩臺(tái)主機(jī)之間的連接;第四層是應(yīng)用層，作用是處理TCP/IP模型中的應(yīng)用程序。
數(shù)據(jù)庫(kù)是把數(shù)據(jù)文件集合起來。
數(shù)據(jù)庫(kù)分為：(1)非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù);(2)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)兩種。
主流數(shù)據(jù)庫(kù)分：(1)IBM的DB2，DB2是美國(guó)IBM公司研發(fā)出一系列關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理的系統(tǒng);(2)Oracle主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)，它的作用是處理大量的數(shù)據(jù);(3)SQL Server是大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，一般作為中型企業(yè)或單位的數(shù)據(jù)庫(kù);SQL Server平臺(tái)功能全面、效率高;(4)Access主要是數(shù)據(jù)庫(kù)程序，不作為數(shù)據(jù)庫(kù)語言應(yīng)用;Access特點(diǎn)是安全性強(qiáng)、界面清晰。
VS 2010作為數(shù)據(jù)庫(kù)訪問技術(shù)主要有以下5種：(1)ODBC;(2)MFC ODBC;(3)DAO;(4)OLE DB;(5)ADO。
數(shù)據(jù)種類主要分為工作模式包、校時(shí)包、數(shù)據(jù)包、心跳包、命令包。
不同類型的數(shù)據(jù)主要是根據(jù)每種數(shù)據(jù)包的幀尾的不同來區(qū)別的。
表2、表3為數(shù)據(jù)包發(fā)給不同的上位機(jī)解碼器心跳響應(yīng)的格式。
心跳包分類為：(1)不同一級(jí)解碼器器發(fā)送給上位機(jī);(2)上位機(jī)收到心跳包后反饋給不同一級(jí)解碼器的應(yīng)答響應(yīng)。
這兩個(gè)表是上位機(jī)燈具實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)分析。
照明工作模式分為：(1)自然光感應(yīng)控制模式;(2)人體感應(yīng)控制模式。
通過調(diào)用USB―CAN的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件初始化CAN總線來調(diào)控上位機(jī)中央監(jiān)控系統(tǒng)軟件，和下位機(jī)通過CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、關(guān)閉CAN總線等操作、復(fù)位CAN總線。
操作系統(tǒng)包括下邊四個(gè)步驟：(1)初始化;(2)啟動(dòng)接收進(jìn)程以便獲取下位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù);(3)向下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)及接收下位機(jī)數(shù)據(jù);(4)接收下位機(jī)數(shù)據(jù)、復(fù)位CAN總線、關(guān)閉USB轉(zhuǎn)CAN適配器設(shè)備。
圖1所示的數(shù)據(jù)庫(kù)三層之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系圖是指：計(jì)算機(jī)與使用者進(jìn)行信息交互界面層的接口的界面層;阻止用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的非法操作，這個(gè)功能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)非常關(guān)鍵，對(duì)上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)起到安全地作用;及時(shí)對(duì)用戶操作響應(yīng)及處理，此操作是上位機(jī)軟件進(jìn)行操作，對(duì)使用者起到回饋?zhàn)饔?操作的執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行顯示，顯示方式有：界面顯示，表格顯示，圖片顯示等等特殊方式顯示。
上位機(jī)中央監(jiān)控系統(tǒng)需要通過數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行保存的主要數(shù)據(jù)：自然光感應(yīng)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)方案數(shù)據(jù)、燈具參數(shù)數(shù)據(jù)、燈具坐標(biāo)數(shù)據(jù)、人體感應(yīng)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)、上位機(jī)中央管理系統(tǒng)的賬戶數(shù)據(jù)、燈具運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)。
3總結(jié)
網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)現(xiàn)在主要通過TCP/IP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的發(fā)展，我們通信協(xié)議也在密切更新，我們通過上位機(jī)PC主要管理者――人，來實(shí)現(xiàn)一些動(dòng)畫界面，表格，圖片的相互轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上的一些美觀動(dòng)畫效果，使我們互聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在越來越美觀并且實(shí)用。
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