基于WiMAX技術(shù)的校園網(wǎng)絡(luò )平臺設計與實(shí)現

如圖3所示，微處理器采用三星公司的S3C2440A芯片，該微處理器基于ARM920T內核，它的杰出特點(diǎn)是16／32位RISC處理器，實(shí)現了MMU、AMBA BUS和Harvard高速緩沖體系結構。這一結構具有獨立的16 kB指令CACHE與16 kB數據CACHE，每個(gè)都由8 Byte長(cháng)的行組成，通過(guò)提供一套完整的通用系統外設，S3C2440A芯片在實(shí)現高速率低功耗的同時(shí)減少總體系統成本以及無(wú)需配置額外的組件。圖中S3C2440A芯片以SPI模式對傳感器模塊CC1110進(jìn)行控制，共有6條信號，其中，SCLK為時(shí)鐘信號，負責調整MCU與CC1110的信號同步；GD01為連續配置接口，負責數據輸出；CSn作為連續配制接口字，負責芯片的選擇；GD00是作為一般用途的數字輸出腳，它的功能為測試信號、FIFO狀態(tài)信號、時(shí)鐘輸出以及連續輸入TX數據；它與GD02承擔數字輸出功能，與GD00作用相類(lèi)似；SI是數字輸入信號，作為連續配置接口承擔接收數據輸入的功能。CC1110裝備了內置的狀態(tài)機，可以用來(lái)在不同的操作狀態(tài)之間切換。當CHIP_RDYn引腳拉低時(shí)，內部功率增加序列完成，在CSn拉低后，可選的電磁波激活功能(WOR)使CC1110周期性地從深度休眠狀態(tài)激活，從而不需要S3C2440A的作用即能偵測到發(fā)送過(guò)來(lái)的數據包。在WOR啟用的狀態(tài)下，在SWOR命令濾波被送到SPI接口后，當CSn被釋放后CC1110會(huì )進(jìn)入體眠狀態(tài)，在WOR濾波使用前RC振蕩器必須啟用。在定時(shí)器終止后，芯片上的定時(shí)器將使CC1110再次進(jìn)入空閑狀態(tài)。經(jīng)過(guò)一段RX中的可控時(shí)間，芯片返回休眠狀態(tài)，直至被WOR拉低喚醒。當TX開(kāi)啟時(shí)，芯片將保持TX狀態(tài)直到當前數據包已被成功地發(fā)送。通過(guò)使用命令濾波，由MCSM1．TXOFF_MODE設置能自動(dòng)地將CC1110從RX狀態(tài)轉變到TX狀態(tài)，若通信控制裝置當前處在發(fā)送狀態(tài)且SRX濾波正在使用，則當前傳輸將被終止，且向RX轉換。

8 CC1110無(wú)線(xiàn)數傳數據字節分配
室外無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的數據包格式如圖4所示。前導是一個(gè)交互式的0、1序列，前導字節長(cháng)度由MDMCF1．NU_PREAMBLE控制字可編程控制。當啟用TX時(shí)，調制器開(kāi)始傳動(dòng)前導，當控制字節的前導被傳送完畢時(shí)，調制器開(kāi)始發(fā)送設置于SYNC1與SYNC0寄存器中的同步詞匯，該字節提供傳入數據包的字節同步。接著(zhù)發(fā)送由PKTCTRL0．LENGTH_CONFIG寄存器來(lái)設置，數據包長(cháng)度應該定義為有效荷載數據，不包括長(cháng)度字節和可選CRC校驗，PKTLEN寄存器用來(lái)設置RX中允許的最大數據包長(cháng)度，任何長(cháng)度字節值大于PKTLEN的接收數據包將被丟棄。然后，MCU開(kāi)始處理裝置檢查目的地址，當地職匹配時(shí)才繼續進(jìn)行接收。若自動(dòng)CRC校驗檢查開(kāi)啟，則數據包處理裝置計算CRC，并將它同附加CRC檢驗和相匹配。

鑒于以上對數字化校園室外網(wǎng)絡(luò )的研究，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )可以采用多個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感基站，采用重疊交叉無(wú)線(xiàn)覆蓋的方式，完成區域的無(wú)縫無(wú)線(xiàn)覆蓋。首先，選擇網(wǎng)狀網(wǎng)結構作為校園無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構，每個(gè)節點(diǎn)都工作在電磁波激活模式，使用多跳方式來(lái)續傳其它節點(diǎn)的信息交流業(yè)務(wù)；其次，將整個(gè)校園室外無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )劃分成各個(gè)小區網(wǎng)絡(luò )，每個(gè)小區都有自己的基站接入點(diǎn)服務(wù)；再次，采用無(wú)線(xiàn)與有線(xiàn)相結合的方式。將多模光纖連接到移動(dòng)用戶(hù)終端集中的場(chǎng)所中；最后，根據校園所在的環(huán)境特點(diǎn)，以室外的無(wú)線(xiàn)控制集中器為中心，使無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )向四周不同層次的交流空間擴散，促進(jìn)信息的高速傳播。無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )搜索路徑采用基于最小跳數的信息轉發(fā)協(xié)議，網(wǎng)絡(luò )內任何節點(diǎn)向集中器發(fā)送的信息都將沿著(zhù)最短路徑傳送。

9 結束語(yǔ)
實(shí)驗采用校園內同一區域分別組網(wǎng)的方式來(lái)對比WLAN與本方案的網(wǎng)絡(luò )性能指標，采用通用的Adhoc BSS組網(wǎng)模式，站點(diǎn)隨機分布在200 m×200m的教學(xué)樓與校園花園內，通過(guò)對動(dòng)態(tài)的RF環(huán)境進(jìn)行檢測，勘測整個(gè)RF環(huán)境是否存在影響無(wú)線(xiàn)傳輸性能的干擾，并且通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的信道吞吐量檢測，考察無(wú)線(xiàn)AP的數據處理能力。監測無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )流量情況并進(jìn)行協(xié)議分析，分析WLAN與本方案內運行的協(xié)議種類(lèi)，以及各種協(xié)議所占比例，查看是否有異常的協(xié)議和流量在運行。從而有效地量化用戶(hù)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )性能，為用戶(hù)提供調整浣善整個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的依據及方案。表1為本方案與WLAN通過(guò)校園組網(wǎng)實(shí)地測定后得出的參數對照表。從該表中可以清楚地分析出，對比WLAN組網(wǎng)，經(jīng)過(guò)本方案Wimax與CC1110傳感網(wǎng)絡(luò )的校園組網(wǎng)數據延時(shí)更短，吞吐量更高，數據丟包率更小，性能指標更趨于優(yōu)異。

WiMAX技術(shù)與無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )技術(shù)是在寬帶網(wǎng)絡(luò )IP化、移動(dòng)化、寬帶化的進(jìn)程中逐漸壯大的。從最初的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )與WiFi相配合解決無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的信號覆蓋問(wèn)題到如今的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )與3G網(wǎng)絡(luò )混合組網(wǎng)實(shí)現寬帶城域網(wǎng)可以看出，WiMAX技術(shù)與無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )技術(shù)憑借其技術(shù)優(yōu)勢，必將在未來(lái)有廣闊的發(fā)展前景。從組網(wǎng)的角度看，校園整體性無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )建設是一個(gè)相當復雜的系統工程，需要全局考慮、細致分工布局，這樣才能建設成一個(gè)真正滿(mǎn)足需求的、可運營(yíng)、可管理的無(wú)線(xiàn)校園網(wǎng)絡(luò )。