河北石油职业技术学院.doc

《河北石油职业技术学院.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《河北石油职业技术学院.doc（19页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、 河北石油职业技术学院 毕业设计（论文） 题目 无线网络技术系统研究系部:_专业：_班级：_姓名:_ 二 年 月 日毕业设计（论文）任务书_级_系_专业设计（论文）题目_学生姓名_ 性别_年龄_班级_设计（论文）地点_时间：自_年_月_日至 _年_ 月_日指导教师_职称_系 主 任_专业教研室主任_教务处负责人_ 发任务书日期 年 月 日校外（实习）指导教师信息表姓名杨瑞晓性别女出生年月1990.05.07专业技术职务（最高）学历大专名称等级发证单位获取时间（年月）职业资格等级（最高）名称等级发证单位获取时间（年月）当前专职工作背景单位名称职务任职时间（年月）无线网络技术系统研究 摘要随着无线

2、技术的不断成熟和普及，无线网络在全球范围内的应用已经成为一种趋势, 信息时代的网络互联已不再是简单地将计算机以物理的方式连接起 来,取而代之的是合理地规划及设计整个网络体系,充分利用现有的各种资源,建立遵循标 准的高效可靠,同时具备扩充性的网络系统.无线网络的诸多特性,正好符合了这一需求, 一般而言,凡采用无线传输的计算机网络都可称为无线网.从 WLAN 到蓝牙,从红外 线到移动通信,所有的这一切都是无线网络的应用典范.就本文的主角WLAN 而言, 从其定义上可以看到,它是一种能让计算机在无线基站覆盖范围内的任何地点(包括户内户 外)发送,接收数据的局域网形式,说得通俗点,就是局域网的无线连接

3、形式,下面着重对无线网络技术系统研究。关键字：无线网 网络技术系统 局域网目 录第一章 前言 .1 1.1 无线网络的发展及应用 .1 1.1.1 无线网络的进化史 .1 1.1.2 无线网络的新契机 .2 1.1.3 无线网络的应用 .3第二章 无线网络的工作原理 .4第三章 无线网络技术系统分析 .4 3.1 红外（IR）系统 . 4 3.2 无线电波（RF） . 4 3.3 微波传输 . 5 第四章 无线网络的主要协议标准 .5 4.1 IEEE 802.11标准 .5 4.2 蓝牙（bluetooth）.6 4.2.1 蓝牙技术的浅析.6 4.2.2 蓝牙模块的选择.7 4.2.3 蓝

4、牙协议栈 .8 4.2.4基于ARM9的嵌入式无线蓝牙测控系统设计.9 4.3 红外线技术 .9 参考文献.10 谢辞.11 第一章 前 言1.1 无线网络的发展及应用无线网络，也就是利用无线电波而非线缆来实现与计算机设备位置无关的网络数据传送的系统，是现代数据通信系统发展的一大方向。目前，无线网络发展迅速，无线技术也越来越先进和完善。无线网络已经在众多领域得到很好的发挥和运用，包括制造、医疗、教育、企业等都有无线网络很好的案例存在。1.1.1 无线网络的进化史 计算机技术的突飞猛进让我们对现实应用有了更高千兆网络技术刚刚与我们会面，无线网络技术又悄悄地逼近。不可否认，性能与便捷性始终是IT技

5、术发展的两大方向标，而产品在便捷性的突破往往来得更加迟缓，需要攻克的技术难关更多，也因此而更加弥足珍贵。历史的脚印说到无线网络的历史起源，可能比各位想象得还要早。无线网络的初步应用，可以追朔到五十年前的第二次世界大战期间，当时美国陆军采用无线电信号做资料的传输。他们研发出了一套无线电传输科技，并且采用相当高强度的加密技术，得到美军和盟军的广泛使用。这项技术让许多学者得到了一些灵感，在1971年时，夏威夷大学的研究员创造了第一个基于封包式技术的无线电通讯网络。这被称作ALOHNET的网络，可以算是相当早期的无线局域网络（WLAN）。它包括了7台计算机，它们采用双向星型拓扑横跨四座夏威夷的岛屿，中

6、心计算机放置在瓦胡岛上。从这时开始，无线网络可说是正式诞生了。 虽然目前大多数的网络都仍旧是有线的架构，但是近年来无线网络的应用却日渐增加。在学术界、医疗界、制造业、仓储业等，无线网络扮演着越来越重要的角色。特别是当无线网络技术与Internet相结合时，其迸发出的能力是所有人都无法估计的。其实，我们也不能完全认为自己从来没有接触过无线网络。从概念上理解，红外线传输也可以认为是一种无线网络技术，只不过红外线只能进行数据传输，而不能组网罢了。此外，射频无线鼠标、WAP手机上网等都具有无线网络的特征。1.1.2 无线网络的新契机 目前，无线视频传输技术正在不断发展，尽管当前的效果不是很理想，但是其

7、前景无疑非常广阔，并且已经有了坚实的技术基础尽管3G牌照的发放还悬而未决，但这并不能阻碍运营商、内容提供商、手机厂商对3G时代的渴望。中国联通、西伯尔科技、LG三方近日共同在北京推出首个真正意义上的3G业务流媒体业务，此举着实让人眼前一亮.多媒体数据在传输前必须要先经过编码器有效地压缩成码流，以减少对网络资源的占用率。多媒体数据在传输前必须要先经过编码器有效地压缩成码流，以减少对网络资源的占用率。多媒体编码器所生成的码流只包含了解码该码流所必需的信息，它不包含媒体间的同步、随机访问等系统信息，因此编码后的多媒体数据还要被组织成为具有特定系统格式的多媒体文件用于流媒体传输或者是存入磁盘中。目前常

8、用的文件格式有MPEG-2系统，MP4，微软公司的ASF，Real的文件格式，QuickTime的文件格式以及用于3G无线服务的3GPP和3GPP2等。 当流媒体在实时应用中（如现场流媒体广播），根据当前的网络状况和用户的终端参数，多媒体数据是一边被编码一边被流媒体服务器传输给用户。而在其他的非实时应用中，多媒体数据可以被事先编码生成多媒体文件，存储在磁盘阵列中。当提供多媒体服务时，流媒体服务器直接读取这些文件传输给用户，这样服务方式对设备的要求较低。目前码流自适应模块主要采用的方法有：将多媒体文件中的视频码流转换为一个特定码率和图像尺寸的码流；或者把同一段视频内容编码生成多个具有不同码率和图

9、像尺寸的码流，然后自适应选择一个最合适的码流传输给用户。生成的码流还需要进一步打包成为特定网络传输协议的数据包，用于网络传输，由于现在许多网络并不能保证传输的数据及时并完全正确地被用户收到，传输的数据包可能需要加前向纠错编码（FEC）来保护，经过这些处理后多媒体数据就可以通过网络传输给用户，目前常用的传输协RTP/RTCP、HTTP和MMS。1.1.3 无线网络的应用 无线网络技术的发展最终需要在应用层面上得到用户的认可。时至今日，无线传输标准可谓百家争鸣，除了最容易想到的无线局域网，用户也将能在不同的领域应用这些新技术，包括硬件设备与软件两方面。目前有三种可能可供选择，红外线无线传输利用红外

10、线波段的电磁波来传输数据，通信距离较短，传输速率最快可达到16MbPs。目前广泛使用的电视机或VCD机等家电遥控器几乎都是采用红外线传输技术，只不过此时是窄带红外技术。蓝牙有着全球开放的自由频段2.4GHz，有效传输速度为721kb/s，数据传输为1M，2.0版本的蓝牙技术甚至可以达到3Mbps。第二章 无线网络的工作原理尽管各类无线网所遵循的标准和规范有所不同, 但就其传输方式来看则不外两种, 即无 线电波方式和红外线方式. 其中红外线传输方式是目前应用最广泛的一种无线网技术, 我们所使用的家电遥控器几乎都是采用红外线传输技术. 作为一种无线局域网的传输方式, 红外 线传输的最大优点是不受无

11、线电波的干扰, 而且红外线的使用也不会被国家无线电管理委员 会加以限制.然而,红外线传输方式的传输质量受距离的影响非常大,并且红外线对非透明 物体的穿透性也非常差, 这就直接导致了红外线传输技术与计算机无线网的主角地位无缘; 相比之下,无线电波传输方式的应用则广泛得多.基于本文的定位,在此笔者仅简单介绍无 线电波的调制方式。1.扩展频谱方式 扩展频谱方式在这种方式下, 数据信号的频谱被扩展成几倍甚至几十倍后再被发射出去. 这一做法固 然牺牲了频带带宽,但却提高了通信系统的抗干扰能力和安全性.采用扩展频谱方式的无线局域网一般选择的是 ISM 频段, 这里 ISM 分别取于 Industrial,

12、 Scientific 及 Medical 的第一个字母. 许多工业, 科研和医疗设备的发射频率均集中于该频段. 例如美国 ISM 频段由 902MHz928MHz,2.4GHz2.48GHz,5.725GHz5.850GHz 三个频段 组成.如果发射功率及带宽辐射满足美国联邦通信委员会(FCC)的要求,则无须向 FCC 提出 专门的申请即可使用 ISM 频段. 2.窄带调制方式 窄带调制方式顾名思义,在这种调制方式下,数据信号在不做任何扩展的情况下即被直接发射出去. 与扩展频谱方式相比,窄带调试方式占用频带少,频带利用率高.但采用窄带调制方式的无 线局域网要占用专用频段,因此需经过国家无线电

13、管理部门的批准方可使用.当然,用户也 可以直接选用 ISM 频段来免去频段申请.但所带来的问题是,当临近的仪器设备或通信设 备也在使用这一频段时,会严重影响通信质量,通信的可靠性无法得到保障. 第三章 无线网络技术系统分析3.1 红外（IR）系统红外线局域网采用小于1微米波长的红外线作为传输媒体，较强的方向性，它采用低于可见光的部分频谱作为传输介质，红外线辐射的电磁频率范围在可见光和微波之间，激光和微波激射都可以发出单色的红外线，这些是不可见的。但它们同无线电和微波一样，可以不需要空气介质就可以传播。而且使用不受无线电管理部门的限制。红外信号要求视距传输。并且窃听困难对邻近区域的类似系统也不会

14、产生干扰。红外无线lan是目前100mbit/s以上，性能价格比高的网络唯一的可行选择。3.2 无线电波（RF）采用无线电波作为无线局域网的传输介质是目前应用最多的这主要是因为无线电波的覆盖范围较广，应用较广泛，使用扩频方式通信时，特别是直接序列扩频调制方法因发射功率低于自然的背景噪声，具有很强的抗干扰噪声能力，抗衰弱能力，另一方面无线局域网使用的频段主要是s频段，即工业科学医疗预设，该频段属于工业自由辐射频段，不会对人体健康造成伤害，所以无线电波成为无线局域网最常用的无线传输媒体。3.3 微波传输微波具有短的波长和很高的频率，象其他电磁波一样，微波可以通过空间进行扩散和传播，在局域网应用中，

15、这些微波必须使用天线定向或引导才可以传输。由于微波的频率很高，所以它能用从发射机天线到接收机天线很窄的波束准确的定向。微波技术解决了红外线技术只能在可视距离内传输的问题，所提供的带宽超过红外线和扩频通信的带宽。由于具有很高的频率，因此能承载更多的信息。第四章 无线网络的主要协议标准4.1 IEEE 802.11标准IEEE 802.11 无线局域网标准的制定是无线网络技术发展的一个里程碑。IEEE 802.11 标准的颁布,使得无线局域网在各种有移动要求的环境中被广泛接受。它是无线局域网目前 最常用的传输协议。由于IEEE 802.11的传输速率最高只能达到2mbps。在传输速率上不能满 足人

16、们的需要。因此IEEE小组又相继推出了IEEE 802.11a 和IEEE 802.11b 两个新标准。 IEEE 802.11b 标准采用一种新的调制技术,传输速率最大可达到11mbps。而IEEE 802.11a 标准的传输速度可达25Mbps。4.2 蓝牙（bluetooth）蓝牙(IEEE 802.15)是一项最新标准。对于802.11来说,它的出现不是为了竞争而是相互 补充蓝牙”是一种极其先进的大容量近距离无线数字通信的技术标准。 其目标是实现最高 数据传输速度1Mbps（有效传输速率为72kbps)。最大传输距离10厘米-10米。通过增加发 射功率可达到100米.蓝牙比IEEE 8

17、02.11更具移动性。比如IEEE 802.11 限制在办公室和校 园内,而蓝牙却能把一个设备连接LAN(局域网),WAN(广域网)。甚至支持全球漫游。此外,蓝 牙成本低,体积小,可用于更多的设备。 ”蓝牙”最大的优势还在于,在更新网络骨干时,如果 搭配”蓝牙”架构进行。使用整体网路的成本肯定比铺设线缆低。4.2.1 蓝牙技术的浅析 随着无线通信技术的飞速发展，蓝牙技术逐渐被应用到分布式测控系统中。简要介绍了蓝牙技术的特点，CNBT蓝牙模块的结构，以此作为基础，设计了基于蓝牙通信的嵌入式测量系统，介绍了系统的硬件结构设计和软件实现。4.2.2 蓝牙模块的选择 我们采用的是CNBT 10米蓝牙模

18、块，该模块设计采用了CSR公司的AUDIOFLASH 蓝牙芯片，自带高效板载天线，支持BlueTooth V1.2协议，提供了USB口、RS232串行口、Audio模拟语音接口（SPK，MIC），SPI编程口，2路AIO 模拟量接口，9路数字PIO接口，可以实现串口数据传输、语音传输和蓝牙遥控等应用。4.2.3 蓝牙协议栈蓝牙协议栈的体系结构如下图。HCI接口以上部分通常用软件实现，以下部分由硬件实现，HCI为上下两层协议提供接口。Bluetooth RaidoBaseband&Link Controller(基带协议)LMP(链路管理协议)HCI(主机控制接口)L2CAP(逻辑链路控制与适配

19、协议)RFCOMM(串口仿真协议)TCSSDPPPPOBEXAT命令集ApplicationIP4.2.4基于ARM9的嵌入式无线蓝牙测控系统设计 我们用到的有ARM9开发板、51单片机、手机和蓝牙模块。首先，手机发送命令通过蓝牙发送到蓝牙模块，蓝牙模块将命令传送给ARM处理，然后将处理后的命令输入单片机，让单片机处理执行控制命令，最后被控设备执行命令（如下图）。手机蓝牙模块ARM单片机被控设备控制流程图为了加快数据处理的能力和日后功能的扩展，我们选用了SBC2410V6，它是一款基于ARM9、结构紧凑的嵌入式电脑平台。它基于SAMSUNG公司的ARM9 处理器S3C2410A， 采用6 层板

20、设计，具有高性能、低功耗、接口丰富和体积小等优良特性。在其基础上我们安装ARM-Linux操作系统，使用Qt在其上进行编程。我们采用的是AT89S52型单片机，它是MCS-51系列的兼容机，使用的是CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片内程序编程使用的是可读性和可移植性较强的C语言，用于控制被控设备。4.3 红外线技术 IEEE802. 11 标准有3 种物理层规范,其中之一是红外线局域网,其它两种是采用扩频 技术的局域网。 红外线系统采用低于可见光的频率来传输数据。 波长介于850 nm 和950 nm 之 间、不能穿透不透明

21、的物体,支持12 Mbps 的数据速率,适于近距离通信。目前,红外线技 术已很少使用,扩频技术已成为WLAN 技术发展主流。参考文献1 Michael Palmer , RobertBruce Sinclair ,局域网与广域网设计与实现M . 清华大学出版社,2003 ,102 李少谦等,无线局域网:标准、应用与发展J . 电信技术,2003 . 103 娄绍明等,无线局域网标准与应用J . 移动通信,1999.044 毛玉明等,802. 11 无线局域网组网方式与移动性分析J . 电信技术,2003. 105美Jim Geier 著. 王群,李馥娟,叶清扬译. 无线局域网M . 人民邮电出

22、版社,20016 文光斌. 无线局域网的发展趋势及应用J . 互联网世界,2001谢 辞三年的美好的大学生活仿佛就要在这篇毕业论文最后的谢辞里缓缓落幕，青春散场，时光依然，有些怅然若失，却又收获满载。一切的一切都成为了过去，成为了以后人生旅途中的那份美好的回忆，在这里，想说的就两个字：谢谢，衷心的感谢每一位在大学三年中教导我的老师和同学，你们严谨致学的态度、高风亮节的品质是我人生路上的楷模和坐标；感谢和我一起共渡三年的兄弟姐妹，感谢你们在我脆弱无助时温暖的鼓励和真诚的帮助，你们的友情永远是我生命里最珍贵的财富；感谢校园里的一草一木，一亭一榭，你们陪伴着我历经了每一个壮丽的清晨和如血的残阳，你们

23、永远是我生命里最亮丽的那一道风景；感谢石油学院给予我的一切：知识、信任、勇气和力量，这一切凝聚成两个字，最珍贵的两个字：石油。这两个字，历经百年，走过风雨，它是在夹缝里不屈不挠的精神，它是在角落里默默耕耘的低调，它是同心砥砺，济世兴邦的同济之志。石油，这两个字已经在我的灵魂里打下了深深的烙印，无论明天石油是否能以我为荣，我都要告诉每一个人，我永远以石油为荣，永远。在这里我要特别感谢我的指导老师： 感谢您在整个毕业论文的创作过程对我的帮助和指导，感谢您在我懈怠散漫时的督促与教诲；感谢我的同学王立保，他在我遇到问题时总是及时的无私的帮助我一起分析，解决；感谢曾在我的毕业设计中予以我帮助的所有同学，

24、朋友。感谢他们陪我一起走过大学专科生涯的最后一段，使得我的论文能够如期顺利的完成。人的一生里能有几个四年，在同济大学的四年里，让我脱胎换骨，让我化蛹成蝶。这是我生命里最珍贵最美好的财富。写到这里，我的心里充满了希望与力量。未来的路还有很长很长，但我会一直坚定的走下去，向着我的理想，向着我的天堂，无论遇到怎样的困难与险阻，我都不会退缩，我会一直带着自己的执著，毅然前行。 最后感谢我的父母对我一直以来默默的支持！ 毕业设计进度：（1）毕业设计调研：（共 周）时间： 月 日至 月 日 地点：调研内容：（2）搜集资料和确定答案： 月 日至 月 日共 天（3设计计算： 月 日至 月 日共 天（4）绘图： 月 日至 月 日共 天（5便携设计说明书： 月 日至 月 日共 天（6）准备答辩： 月 日至 月 日共 天备注毕业设计（论文）成绩评定指导教师评语： 指导老师 年 月 日专业答辩委员会评语： 专业答辩委员会主任： 年 月 日毕业设计（论文）评为： 指导教师：（签字） 系 （章） 年 月 日 系主任（签字）