隨機散佈的無線區域網安全通訊節點集成了資料處理單元，下面是小編蒐集整理的一篇探究無線區域網通訊安全檢測系統設計的論文範文，歡迎閱讀參考。
摘 要:無線區域網安全通訊網路是片上系統(System On Chip,SOC)、微機電系統(Micro-Electro-Mechanism System,MEMS)與無線通訊技術高度整合並能夠獲取和處理資訊的一種新型系統。它將幾百、幾千以及更多數量的無線區域網安全通訊節點隨機散佈在監測區域內,並能通過自由組織方式在無線區域網安全通訊各個節點之間形成一個可以相互通訊的無線網路。
關鍵詞:無線區域網 網路通訊 安全措施
不同的無線區域網安全通訊可以檢測監測區域中的聲納、紅外、熱、地震與雷達等訊號,還可以對光強度、噪聲、壓力、溼度、土壤成分、溫度、移動物體速度、大小、方向等進行探測。無線區域網安全通訊網路中無線區域網安全通訊節點即可作為資訊採集的發出者,也可作為資料資訊路由者,它將採集到的資訊經過多跳路由傳輸到閘道器。作為特殊節點的閘道器,具有與行動通訊網路、網際網路、衛星等載體和監控中心通訊的功能。
1、無線區域網通訊安全檢測系統設計
1.1 隨機節點設計
無線區域網安全通訊節點隨機散佈在被監測的整個區域裡面,並能夠通過自組網方式構建網路。無線區域網安全通訊節點將探測資訊,再處理所檢測到的資料資訊,然後將資訊處理結果採用多跳中繼方式傳輸給匯聚節點。所有無線區域網安全通訊節點都可以實現資料資訊的採集與處理,還可以和其他無線區域網安全通訊節點之間進行資料儲存、管理、融合等工作,以及協同其它節點實現相關任務。另外,無線區域網安全通訊探測節點可以視為一個嵌入式系統,但受制於價格、電量、大小等因素,因而通訊距離有限、處理能力較弱,對於超出通訊範圍內的節點將採用多跳路由方式傳輸到匯聚節點。
1.2 安全通信匯聚節點設計
匯聚節點主要有三個功能:處理功能、通訊功能與儲存功能。該節點擁有豐富的記憶體資源和較強的計算能力,還提供較多的能量,可以看作帶有無線通訊介面的特殊閘道器裝置。該節點連線無線區域網安全通訊網路與外部網路,實現無線區域網安全通訊網路和管理節點間的通訊,通過通訊協議轉換,將收集到的資料資訊傳輸到外部網路中。
最後,通過網際網路、地球衛星或行動通訊網路等相關載體,傳輸到管理節點的相關資訊可供使用者終端監控。同時,終端使用者可以完成對無線區域網安全通訊網路的配置、無線區域網安全通訊節點的管理、釋出監測任務、收集回傳資料等功能。感測單元實現對外界資訊的採集,包括溼度、溫度、壓力等,並將採集到的資訊通過模數轉換,變換成能被處理單遠接收的電訊號。處理單元實現資料的處理,並存儲來自其它節點的資料,完成節點的監管和協調工作。
2、安全控制資料資訊系統設計
2.1 無線收發安全資料資訊系統設計
無線收發單元實現對控制資訊的交換、收發所採集的資料,並完成同其它無線區域網安全通訊節點之間的通訊。電源為無線區域網安全通訊節點提供能源,一般無線區域網安全通訊節點採用微型電池電源。網路通訊協議主要包含物理層、資料鏈路層、網路層、傳輸層與應用層,實現無線區域網安全通訊網路的無線通訊。網路管理平臺主要包含能量管理、拓撲控制、移動管理、服務質量管理、網路管理與安全管理等,實現使用者對無線區域網安全通訊網路的管理與對無線區域網安全通訊節點自身的管理。
2.2 應用平臺設計
應用支撐平臺主要包含定位、時間同步、網路管理介面、應用服務介面,實現對使用者提供各種應用的支撐。它基於網路通訊協議與網路管理技術並採用應用服務介面與網路管理介面,從而設計有一系列的應用層軟體。其中,“定位”是確定無線區域網安全通訊節點的正確位置,“時間同步”是完成節點之間協調工作而保持時間同步(無線區域網安全通訊節點通過時鐘同步方式進行休眠與喚醒),“網路管理介面”是完成採用無線區域網安全通訊管理協議將資料傳輸到應用層,“應用服務介面”是完成不同應用場合所要採用的應用層協議。
無線高保真(Wireless Fidelity,Wi-Fi)是基於1977年提出的IEE802.11規範的無線通訊技術。Wi-Fi的誕生主要是解決WLAN的接入,所使用的工作頻率為2.4GHz頻段。現階段,Wi-Fi技術是WLAN的技術標準,工業界還沒有廣泛接受IEE802.11標準技術。IEE802.11各個版本採用的傳輸速率也不同,在版本中有a的表示工作頻率在5.8GHz頻段,傳輸速率為54Mbps;在版本中有b的表示工作頻率在2.4GHz頻段,傳輸速率為11Mbps;在版本中有g的.表示工作頻率在2.4GHz頻段,傳輸速率為22Mbps。IEE802.11標準的複雜性增加了對無線平臺的標準化難度。Wi-Fi協議棧規包含了物理(PHY)層、媒體訪問控制層、網路層,其網路層採用了TCP/IP,具有較大的頻寬但是功耗較高,主要應用在工業場合。
2.3 紅外傳輸安全系統設計
紅外線資料協會(Infrared Data Associ ation,IrDA)實現的是傳輸媒體相互間進行點對點的無線通訊,是一種使用紅外線(波長小於1um)的通訊技術。IrAD技術是採用電磁波紅外波段,不在無線電管理部門的管理範圍內。由於日光、照明與背景噪聲會干擾紅外訊號,因此在對資料傳輸時需要嚴格控制傳輸方向與傳輸距離。它採用點對點通訊方式,僅限兩臺裝置之間通訊,傳輸速率為10Mbps。IrDA具有比較成熟的軟硬體技術,且功耗低、體積較小,可應用於PDA、手機等。
2.4 資料鏈路層安全設計
資料鏈路層主要實現控制資訊和資料幀在兩個相鄰節點正確通訊,資訊資料是以幀為單位進行傳輸的。資料鏈路層分為邏輯鏈路控制層(Logical Link Control,LLC)與MAC層。LLC層負責控制資料流的差錯問題,對於正在資料傳輸的情況,如果在接收節點中檢測到錯誤資料,則將通知傳送節點重發該幀;當接收節點準確收到該幀資料則LLC層的檢測工作完成。MAC層負責為無線區域網安全通訊節點分配公平有效的通訊資源,採用確定性分配、競爭佔用與隨機訪問來實現;還負責對網路基礎結構的建立,在感測區域擁有密集的無線區域網安全通訊節點,為了資料傳輸,MAC層將建立通訊連線,將通訊基礎結構形成無線多跳,以保證無線區域網安全通訊網路自動組建網路成功。
參考文獻
[1] 黃愛國,葉穎.與影象有關的無線通訊標準[J].影像技術,2006(3).