网络传输技术论文范文

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1.1传感器节点的设计本系统中，传感器节点的主要任务是实时监测相关环境参数，并对其他节点转发来的数据进行存储和转发，使数据通过WSN传输到汇聚节点处，其处理能力、存储能力和通信能力要求不高，因此采用简单节约的设计方案。如图3所示，传感器节点由传感器模块、处理器模块、射频模块、电源模块和电路等部分组成。传感器模块负责对所需参数进行采集和模数转换。处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理传感器模块采集的以及射频模块发送过来的数据。射频模块负责与其他节点之间的通信，对数据进行发送或接收。电源模块负责为整个节点提供运行所需的能量，是决定节点寿命的关键因素之一。电路则包括声光电路、复位电路及接口电路等。（1）处理器模块。处理器模块是传感器节点的核心部分，本设计方案中，处理器选用德州仪器（TI）公司的16位超低功耗微控制器MSP430F135，该处理器采用1.8V-3.6V的低电压供电，可以在低电压下以超低功耗状态工作，非常适合应用在对功耗控制要求甚高的无线传感器网络。该处理器同时拥有较强的处理能力和较丰富的片内资源，拥有16kB闪存、512BRAM、2个16位的定时器、1个通用同步异步接口（USART）、12位的模数转换器（ADC）和6个8位并行接口。（2）射频模块。在无线传感器网络实际应用中，传感器节点既需要发射又需要接收数据，因此本设计方案中的射频模块采用收发一体的无线收发机。射频模块采用Chipcon公司推出的无线收发芯片CC2420，它的工作电压位于2.1~3.6V之间，收发电流不超过20mA，功耗低；其具有很高的集成度，只需要较少的电路就可工作，天线设计采用PCB天线，进一步减小模块体积。CC2420工作在2.4GHz频段上，支持IEEE802.15.4和Zig-Bee协议；采用O-QPSK调制方式，抗邻道干扰能力强；128B接收和128B发射用的数据缓存空间，数据传输速率高达250kb-ps。（3）传感器模块。传感器节点的数据采集部分根据实际需要选择相应的传感器，如温度、湿度、振动、光敏、压力等传感器。本文的研究重点不在传感器上，因此仅以温湿度传感器作为例子。本方案采用Sensirion公司的SHT15温湿度传感器，该传感器将传感元件和信号处理电路集成在一起，输出完全标定的数字信号[3]。其工作温度范围在-40℃-123.8℃之间，其在-20℃-70℃范围内，温度测量精度在±1℃以内；湿度范围在0%-100%之间，在10%-90%范围内，湿度测量精度在±2%以内。

1.2汇聚节点的设计在本系统中，汇聚节点的主要任务是接收传感器节点转发来的数据，进行存储和处理后传输到网关节点处，同时，接收来自网关节点的信息，向传感器节点监测任务。汇聚节点是连接WSN和外部网络的接口，实现两种协议间的转换，使用户能够访问、获取和配置WSN的资源，对其处理能力、存储能力和通信能力要求较高。而为了与传感器节点匹配，汇聚节点的硬件结构与传感器节点基本相似，如图4所示，汇聚节点没有传感器模块，增加了存储器模块和蓝牙通信模块。（1）处理器模块。同样的，处理器模块也是汇聚节点的核心部分，主要负责控制整个汇聚节点的操作，存储和处理来自射频模块或者蓝牙通信模块的数据，再将处理结果交给射频模块或者蓝牙通信模块发送出去。本设计方案中，处理器选用TI公司的16位超低功耗微控制器MSP430F1611，该处理器和MSP430F135一样，可以在1.8V~3.6V的低电压下以超低功耗状态工作，但其拥有更强的处理能力和更丰富的片内资源，48kB闪存和10KBRAM、2个16位定时器、1个快速12位ADC、双12位DAC、2个USART接口和6个8位并行I/O接口。（2）存储器模块。考虑到物流运输过程中环境多变，容易带来一些不确定因素，这些不确定因素可能引起处理器自带的存储器中的数据丢失，因此汇聚节点需要存储一些重要的数据。本设计方案中，汇聚节点的外部存储器芯片选用由Mi-crochip公司生产的24AA64，工作电压低至1.8V，它采用低功耗CMOS技术，工作时电流仅为1mA，而且可以在恶劣的环境下稳定工作。由于汇聚节点对存储容量要求不高，而且24AA64芯片的存储容量为64KB，擦写次数可达到百万次，因此一块芯片即可满足本系统的存储要求。（3）蓝牙通信模块。本系统采用智能手机作为后台系统和WSN之间的网关，来实现远距离的数据传输。为了使汇聚节点与智能手机能够进行通信，采用蓝牙通信协议。而在汇聚节点使用蓝牙通信方式需要增加一个蓝牙通信模块。本设计方案中，采用SparkFun公司的BlueSMiRF模块，其工作电压为3.3V-6V，工作电流最大为25mA，功耗较低；其最大传输距离为100m，通信速率最高可达115200bps；其天线为PCB天线，所需器件很少，故模块的体积很小，可以通过串行接口直接与处理器模块相连。

1.3网关节点的设计本系统要求在后台系统和WSN部署点间进行双向通信，为了实现远距离的数据传输功能，有两种方案，一是汇聚节点增加移动通信模块，如GPRS模块[4]；二是采用智能手机作为后台系统和汇聚节点之间的网关。方案一对汇聚节点的要求进一步提高，不仅处理过程更加复杂，其能量消耗也大大提高；另一方面要实现物流过程的跟踪，还需有定位功能，一般采用GPS模块[5]，这样成本也将大大提高。相比之下，方案二优势明显，采用智能手机可以进行各种复杂的数据处理，进行大量数据的存储，使用移动通信网络与后台系统进行通信，使用内置的GPS定位功能，后台用户可以在紧急事件发生时直接联系货车司机等。因此，本系统采用智能手机作为网关节点。本设计方案中，采用中国移动M811手机作为测试对象，其支持4G/3G/GPRS等移动网络，可以方便地使用移动网络与后台系统进行通信；其具有GPS定位功能，可以实现货车定位；具有蓝牙通信功能，可与汇聚节点间采用蓝牙通信；使用An-droid4.0操作系统，拥有丰富的开源资源，方便软件的设计。

2系统软件部分设计

本系统使用WSN中的传感器节点检测物流过程中相关环境参数并发送到汇聚节点处，由其将数据通过蓝牙连接传输到智能手机，智能手机通过移动通信网络将加入GPS信息的数据传输到后台服务器。系统各部分的工作任务不一，硬件条件也有很大差别，因此系统的软件设计也十分关键。

2.1传感器节点程序设计传感器节点主要承担数据采集和发送的工作，由于其能量及处理资源有限，因此需要采取节能和减少数据处理的设计方案。本设计方案中，传感器节点采取按需求唤醒的工作方式，检测等待时间（等待时间可由后台设置）未到或者没有收到汇聚节点命令时节点处于休眠状态；当等待时间一到或者收到命令时，立刻开始工作，进行采集数据并发送，或者根据命令完成相应操作，完成后又进入休眠状态，等待下一次激活，其程序流程如图5所示。

2.2汇聚节点程序设计汇聚节点的主要任务是接收传感器节点转发来的数据，处理后通过蓝牙传输到网关节点处，同时接收来自网关的命令，完成相应的操作。相比于传感器节点，汇聚节点的工作更加复杂，而且其能量和处理资源也不多，因此采取与传感器节点相似的节能设计方案，将复杂的数据处理工作交予网关节点，其程序流程如图6所示。

2.3智能手机APP设计智能手机作为本系统的网关节点，承担协议转换、数据传输、数据处理等复杂工作，因此开发相应的应用程序（Applica-tionProgram，简称APP）来实现上述功能，其流程图如图7所示。该APP实现对智能手机内部蓝牙模块的调用，通过蓝牙连接与汇聚节点通信；利用智能手机的GPS模块获取位置信息，加入到接收到的传感器数据中，再通过移动通信网络传输到后台系统；接收后台系统的命令，完成相应的操作；同时通过智能手机对应的界面提供数据显示、告警提醒以及日志功能。

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OTN作为光层组织网络的传送网络，整体可划分为光通道层、光复用段层和光传送段层三大子层机构，三大子层有机构成一系统建构，组构OTN技术支撑。其中，光通道层又由两部分建构，OTUk和ODUk。OTUk即光通道传送单元，ODUk即光通道数据单元。光通道传送单元和光通道数据单元基本与SDH技术的段层和通道层两部分相对应。所以，从OTN技术本质上来讲，它打破了现存的SDHWDM的传统优势，是对传统的更进一步、提升效能的继承和创新，而且，OTN技术还扩展了对应业务传送需求的组网功能。

1.2OTN优势

OTN技术是对传统组网技术的继承、整合和创新，与已有的SDHWDM等传送组网技术比较，它具有多元优势：多种客户信号封装和透明传输。完美支持多种协议，大颗粒的带宽复用、交叉以及配置。容量的可扩展性较强、强大的开销和维护管理能力。FEC的纠错能力较强、增强了组网和保护能力。

2OTN传输技术在移动网络中的应用

2.1网络组网架构

OTN组网总体网络架构在移动网络建设中存在不同的方式，当前整体分为省际干传送线网、省内干传送线网以及城域传送网3大建构板块。通过3大板块的组网构建，OTN作为一种透明的信息网络传送平台，能够实现多元业务平台提供的多元业务的统一传送。

2.2OTN组网模型

2.2.1省与省之间的干线传送网的组建模式

（1）网络组建的拓扑模式

省级干线能够传送到省际干线传送网旁边的部分省份，光缆网络传输的出口方向只有2个，通过对比得知其它省份光缆网传输的出口方向3个以上，可以根据光缆网络拓扑采用网状式的结构组建OTN传输网，外省的业务接入点通过环网来实现。

（2）网络传输的波道规划

如果一个节点需要担任多方位传输的任务，那么在规划它传输方向的波道时要根据它的业务流量和流向来确定，如果同一条线路使用了两个不同方向的波道要将它们规划到同一个交叉单元中，这样可以有效地避免在外部跳纤来实现通道的连接。

2.2.2省内干线传送网OTN组网

（1）组网拓扑

组网的业务特点：将省会城市的网络节点作为中心，担任汇聚和收集各地市业务节点。光缆网的业务特点：各地市的节点以省会城市的节点作为中心，且分布在各个环线之上。

（2）网络波道规划

ONT网络组织的环形结构有以下特点：省会的城市节点呈现多维状态，而一般的地市级节点只能支持两维。

2.2.3城域传送网OTN组网

城域传送网OTN网络结构不同的组建方式是根据网络规模的大小来确定的，主要分为大规模形式的城域传送网和中小规模形式的城域传送网，下面举例说明。

（1）组网模式的拓扑

从城域传送网的整体来看，它的规模相对较大且核心的节点数量也比较多，整个网络的业务量也大。在这种传输网络中核心层是专门负责提供核心节点之间的中继电路，同时也负责各种业务的调度，且能够实现业务的大容量调度和多业务同时传送的功能。

（2）网络波道规划

核心层和汇聚层可以组建独立的网络，在业务的初期可以根据实际情况只在核心层组建ONT传输网络，在组织网络结构的时候要充分地考虑光缆网络的连通程度和业务的流量和流向，汇聚层采用环形组建形式，每个环可以接到两个核心的节点之上。

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通过上面的分析，可见待执行器的无线传感器网络与普通无线传感器网络相比，既有优势也有缺点。优势为系统具有突出的实时性。因为系统在完成工作时直接利用执行器节点对无线传感器网络的数据进行分析与决策，事件消息无需传递至中心节点，只需临近执行器节点就可完成动作；其次可以帮助传感器节点降低能耗，因为信息传递的跳数相比普通的无线传感器网络大幅降低，其节点数据的通信能量消耗也就随之降低；第三传感器网络流量相对小，减少了通信网络的资源冲突。信息传递主要集中在执行器节点周围，因此不同的事件所引发信息交叉传递的冲突减少；最后，减少了中心节点的运行负担，中心节点主要负责信息的记录与网络性能的调整，不需要针对单个事件处理各种数据并作出决策。

带执行器节点网络的结构和应用

从本质上看执行器网络就是带有执行器的无线传感器网络，传感器负责从环境获得信息，而执行器节点负责对环境加以改变。传感器和执行器节点之间以无线链路的模式连接。

传感器节点感知和报告环境信息而执行器节点负责对信息进行处理并行动，作用于环境。待执行器节点的无线传感器网络的结构因为信息传递的模式而存在差异，研究的方向也不尽相同。下面以星形拓扑为例进行分析，在研究中带执行器节点的无线传感器网络构成一个星形拓扑，其BS充当网络控制器和与上层网络连接的网关。BS包括了有线总线和无线接口。其MAC层利用时分多址技术。每个传感器集成到执行器中，形成一个传感器+执行器的模块化结构。这些模块可以进行单跳无线通信到达BS。利用传感器和执行器之间的时隙和频隙差异，可以避免传感器和执行器之间的信息冲突。在WSAN的应用中，必须保证实时通信和已经定义的时序行为，所以星形拓扑结构是一种按照实时性的有效结构方案。

在应用方面，WSAN的应用较为广泛，如在畜牧业农场控制公牛的攻击行为，即在公牛的繁殖期限内，公牛的攻击性较强会带来对自身的伤害。在饲养过程中可以利用带执行器的无线传感器网络对此行为进行控制，方法就是在公牛的项圈上安装传感器和执行器，以此检测公牛的行为模式。硬件平台作为中心控制系统，集成大量的传感器和执行器，其利用处理器和闪存构成。无线电收发设备和硬件平台作为执行器的集成刺激面板，安装在项圈内的特殊设计可以在执行器的激发下工作。集成传感器可以根据位置和速度采集公牛的运动形态，如果公牛出现类似攻击的行为，则执行器接收指令对公牛进行刺激，抑制其攻击。

带执行器无线传感网络的协议设计

1通信协议的设计

为了在网络中充分利用执行器的计算和通信能力，带执行器节点的无线传感器网络的通信协议往往要复杂于普通的无线传感器网络。其除了包括传感器之间的通信协议外还需要具备执行器与传感器之间的协议，以及执行器节点之间的协议内容共同组成。下面就这三个不同的协议内容进行分析：

（1）传感器节点的之间的通信协议。在某个特殊环境下，传感器节点的信号都是以单跳的模式向周围的执行器节点传递，这种结构对于待执行器节点的无线传感器网络而言较为常见，对于需要传感器之间进行通信的系统而言，可以使用普通传感器网络中的协议完成通信，在模拟环境中，传感器节点可以直接将信息传递给执行器节点，而不需要传感器节点间的通信协议来支持；

（2）执行器节点与传感器节点的协议。在执行器决策算法的支持下，这个协议仅仅需要在传感器检测到事件发生的时候，将事件消息和自身标示传递给最近执行器即可实现功能。这样的设计思路可以提高通信消息中有效消息的占比，从而提高节能效果；

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1.2结构化P2P：民间与官方话语权交互制衡结构化的P2P技术克服了混合式P2P存在的单个一级节点失效的问题，增强了网络的扩展性，提高了搜索信息的效率。通过对信息资源搜索进行数据库的运用，对其搜索规律进行保存，有序地组织节点对应相关信息资源，有效避免了大量信息的重复查询。其核心理念即“对等交互”，节点之间承载均衡的信息资源，对相应信息的保存使得搜索行为更加效率化和针对性。

2P2P技术对网络传播的影响

2.1P2P技术对网络传播方式的改变P2P技术的开发与应用意味着对于信息共享与利用方式的革新，信息利用的广度和深度增加。P2P技术对于网络传播模式的改变也是深刻的，由传统网络主流媒介点对面式垄断性、线性传播到自媒体点对点式的交互性传播，由信息的海洋到定位的搜索信息算法的推广，由主流话语权到多元话语重构格局的转变，由线上信息应用到线下产品的开发，网络传播的样态发生了质的转变。P2P技术模糊了受传者的界限，从内容到技术层面上极大地突破了传统传播模式的桎梏。

2.2P2P技术线下的信息产品应用的开发P2P技术一开始的分众理念到大众的市场化运作，再到重新部落化的分众应用产品的推广，通过不同P2P网络应用间的交叉联动，催生话语权此消彼长的态势，对于网络传播结构的建构网络社区如“豆瓣”、“贴吧”，创立了独具坊间特色的社区媒介文化，并能在一段时间内引发全民讨论的话题。而在泛市场化的过程中，微博、微信平台，淘宝、支付宝客户端等的联手将线上线下信息产品的市场化运作发挥到极致。媒介融合的态势也越发明显，其存在的商业力量的较量是不容小觑的。值得探索的是，在政治层面，P2P技术的确在重构话语权方面已成为一股不容忽视的政治力量，对于官方层面的冲击是巨大的，而政府方面对于P2P技术在制度上的介入也需引起重视。

3大数据时代的P2P网贷行业的发展

3.1大数据时代互联网金融的机遇与挑战2014年主题为“大数据时代互联网金融的机遇与挑战”论坛上指出，信息化不断加速的直接结果是移动电子商务定制模式的几何式增长。从线上到线下，手机在每个人手里的作用等同于身份证、银行卡和安全设备，因此移动电子商务成为P2P技术在互联网金融中的关键节点。从P2P纯技术框架中脱出的商务业态、金融业态和服务业态等等，从信息的到产品的支付，完成数据所创造的闭环过程。

3.2利用大数据对P2P行业的探索以P2P行业中的领军者网贷行业为例，作为爆炸式增长的P2P网贷业，正是互联网数据化和金融化的结合。P2P网贷行业本质上是为解决用户之间的信息不对称问题。作为中间技术服务商，网贷行业的首要是建构并维护闭环的数据。要实现数据的闭环过程需要两个关键因素：一是数据做到及时更新，即数据是鲜活的；二是平台本身对用户有约束力。未来P2P的核心竞争力与其说是风控能力，不如说是数据的积累和数据的处理能力。大数据时代的数据互通成为必然。