无线传感器网络中协作通信的能耗优化方法
第32卷第6期电子与信息学报Vol.32No.6 2010年6月Journal of Electronics & Information Technology Jun. 2010
无线传感器网络中协作通信的能耗优化方法研究
江若宜季薇郑宝玉
(南京邮电大学信号处理与传输研究院南京 210003)
摘要：针对能量受限的无线传感器网络，该文综合考虑了协作节点数量和调制方式对系统能量有效性的影响，
提出一种能量最优的综合优化方法。文中首先给出了在Rayleigh衰落信道环境下，协作通信系统采用二相相移键
控(BPSK)和M进制正交幅度调制(MQAM)时误码率的闭式表达，同时对协作通信的系统能耗进行了分析。在此
基础上，根据能耗最小化原则对协作节点数量和调制方式进行了联合优化。仿真结果表明，与调制方式固定或协
作节点数固定的系统相比，该方案能进一步降低协作通信的系统能耗。
关键词：无线传感器网络；能量有效性；协作通信；调制方法
中图分类号：TP393 文献标识码： A 文章编号：1009-5896(2010)06-1475-05 DOI: 10.3724/SP.J.1146.2009.00521
Joint Optimization of Energy Consumption in
Cooperative Wireless Sensor Networks
Jiang Ruo-yi Ji Wei Zheng Bao-yu
(Institute of Signal Processing and Transmission, Nanjing University of Posts and Telecommunication,
Nanjin g 210003, China)
Abstract: In this paper, the optimum numbers of cooperative nodes and modulation methods are analyzed to minimize the total energy consumption in a cooperative wireless sensor networks, which is power-limited. An exact closed-form expression is derived for the average BER in Rayleigh-fading channels for both BPSK and MQAM modulations, and then the energy of cooperative system is analyzed. Finally a synthetic optimization of modulation and number of cooperative nodes is presented to minimize the total energy consumption.
Comparisons with the fix-rate or fix numbers of cooperative nodes systems demonstrate the significant energy saving of the synthetic optimization.
Key words: Wireless sensor networks; Energy efficiency; Cooperative communication; Modulation method
1引言
协作分集是空间分集的一种新形式，它通过多节点传输形成的虚拟多天线阵列实现空间分集，以此有效抵抗无线信道固有的衰落特性的影响。近年来，协作分集被广泛应用于无线传感器网络中[111]
?。在这类网络里，节点一般是由电池供电，而电池能量通常难以及时进行补充，因此能量有效性在该类网络中至关重要。协作分集一方面可以抵抗无线信道的衰落影响，在获得相同系统性能的条件下，有效降低传输能耗[1,2]；一方面解决了体积受限的传感器节点无法安装多天线以实现空间分集的难题，因
2009-04-10收到，2010-02-09改回
国家自然科学基金(60972039)，江苏省自然科学基金重点项目(BK2007729)，江苏省高校自然科学重大基础研究项目(06KJA51001)和江苏省高校自然科学研究项目(09KJB510012)资助课题
通信作者：江若宜 jiangruoyi@https://www.wendangku.net/doc/0b17079802.html, 此近年来受到广泛关注。
现有无线传感器网络中的协作分集能耗有效性研究涉及到各个方面。文献[1]中最早分析了在两个节点协作传输时的能耗问题，仿真表明当传输距离超过一定门限时，协作发送和接收可以极大节约系统能耗。文献[2]在文献[1]的基础上考虑了节点之间的信息传递和信道训练的能耗开销，提出了一个更为精确的能耗模型。文献[3]提出了基于分层空时编码V-BLAST的协作传输策略，由于该方案不需要先进行节点间的数据交换及再处理，比起Alamouti 编码方案节省了能量。文献[4,5]则研究了相应的压缩编码算法，消除节点间的数据冗余以进一步降低能耗。文献[6,7]研究了最优协作节点选择以及源节点与单协作节点之间的能量分配问题。文献[8,9]将单跳协作模型扩展到多跳协作模型，源节点的信息经过多次协作中继转发后到达目标节点，更加符合实际的网络状况；作者在此基础上进行联合跨层优
1476 电子与信息学报第32卷
化，仿真表明跨层优化能显著节约能耗。
然而，现有的研究大多是基于固定的协作节点个数或者固定的调制方式。例如：文献[1-7]都是以单个发送协作节点为背景进行的分析。文献[8,9]虽然扩展到多跳协作，但每跳的协作节点数仍是一个固定的数目。文献[10]中设定了一个信噪比门限值，随机抽取若干个信噪比超过该门限的节点进行协作传输，协作节点数目扩展到可变，但其重点在于研究空时分组码的维数对能耗的影响，没有计算电路能耗，也没有考虑多速率调制。文献[11]中假设在簇内所有能正确解码的节点都有转发的责任，通过调节簇的大小来调节协作节点的个数，但是也没有结合自适应速率调制。针对上述问题，本文在传统的分簇无线传感器网络下，寻找最优的簇成员参与协作，并将其与自适应速率调制相结合，实现了协作节点数和调制方式的联合最优化。
文章结构安排如下：第2节描述了系统模型。第3节基于虚拟MIMO结构分析并推导了带加性高斯白噪声的Rayleigh衰落信道下的BPSK和MQAM误码率闭式解。第4章分析了系统的总能耗，并基于能量有效性对协作节点个数和调制方式进行了优化，最后给出了具体的仿真并根据仿真结果讨论了各种参数对系统能耗的影响。第5节进行了总结。
2系统模型
本文考虑一个典型的分簇无线传感器网络，每个簇有一个簇头节点和若干个簇成员，如图1所示。当A簇的簇头节点发送信号到B簇时，A簇的簇成员也能够接收到来自簇头的信息，并将该信息进行解码，再编码转发。在该簇中的每个节点只有一根天线，但是它们之间可以相互协作形成虚拟多天线阵列从而实现空间分集。
值得注意的是，并不是所有正确接收到信号的簇成员都参与协作传输，而是根据本次传输的需要
图1 分簇无线传感器网络来进行协作节点数目的调节。目标节点会合并所有接收到的数据(包括来自簇头节点的信息)进行联合解码。
本文做出以下假设：(1)信道特性为带高斯白噪声的Rayleigh平坦衰落，并同时经历路径衰落。(2)由于簇间距离远大于簇内各节点之间的距离，可以假设一个簇内的各节点到另一个簇簇头节点的距离相等。
3协作系统误码率分析
假设有s N个协作节点参与通信，与源节点一起共同采用空时分组码来实现发送分集。为了简化模型，本文假定在各协作节点和源节点之间的发送能量相同。接收端将接收到的各路信号以最大合并信噪比准则进行组合，在已获得准确信道信息的情况下，可以实现信噪比最大化，这时接收端瞬时信噪比为[12]
2
(1)
F b
b
s
E
N N
γ=
+
H
(1)
这里，
N为加性高斯白噪声的单边功率谱密度，b E
是发送比特能量。2
F
H为系统信道转移矩阵H的Frobenius平方范数。
假设信道服从Rayleigh不相关平坦衰落，则2
F
H应该服从自由度为2(1)
s
N+的中心2(2s N
χ
2)
+分布。其概率分布函数为[12]
1
()
!
Ns x
s
f x x e
N
?
=(2) 则在Rayleigh不相关衰落信道下的平均误码率为
()()
22
PER PER()
b F F
f d
γ
∞
=∫H H (3)
采用BPSK调制方式时，AWAN信道中的瞬时误
码率PER=Q
,
2
()d
a
Q a z
∞??
=∫
代入式(3)可得平均误码率为
()
2
22
1
!
()F
Ns
F F
s
e d
N
?
?H
H H (4)
使用下述公式化简能够得到误码率的闭式解[13]为
()
()
21
212
22 0
1
1
22
1
(1)!
d11
2
211
n
x
n
k
n
k k
n k
k
n
x
x e x
C
β
β
β
+∞??
?
??
?
?+
=
??
???
?
???
?=?+
??
???
?
????
??
??
?++
??
??
∫
∑(5) 从而求得在Rayleigh信道下多节点协作BPSK误码率为
第6期 江若宜等：无线传感器网络中协作通信的能耗优化方法研究 1477
11201200(1)1PER(,)11 2(1) 211Ns s s b b k
Ns
s k k Ns k b k N N N E N N C +?+??+=??????+?????=
?+????????????
?
??????
+????????++???????????????
?
∑
(6)
同理，在AWGN 信道里，M 进制正交振幅调
制(MQAM)的瞬间误码率为
4PER 1Q b ??≈
??? (7) 其中2,2b M b =≥且为偶数；当b 为奇数，去掉式
(7)
中的(1?。
将式(7)代入式(3)，求得在Rayleigh 衰落信道下MQAM 的统计误码率
()1
21/2/221/20411PER(,,)11(+1)22 21(1)
(8)Ns s b b Ns
k
k k
Ns k k N E b b C ββ+???+=??????≈???????????++∑ 式中2
02(21)(1)3b s b
N N bE β??×?+???=???????，b 为偶数；当b 为奇数时，去掉式中的()/211/2b ?项。
4 协作系统能耗分析和优化
整个通信过程中能耗可以分为电路能耗和功放能耗，平均每传输一个比特所耗费的总能耗为
total PA ()/c s E P P bR =+ (9) 其中c P ，PA P 分别为电路功率和功放功率，s R 为符号速率，s bR 为比特速率，本文假设s R = 10 k symbol/s 。
电路功率由发送电路功率ct P 和接收电路功率cr P 组成。考虑整个协作通信过程，每次簇内通信伴
随源节点的发送和s N 个节点的接收，
簇间通信伴随着s N 个协作节点的发送和一个目标节点的接收。
因此
(1)()s c ct cr P N P P =++ (10)
ct P 约为98.2 mW ，cr P 约为112.5 mW [1]。
若综合考虑路径衰落及其它损耗，发送每比特所需要的功放能耗应修正为
PA PA /n s b E P bR GE d == (11) 在给定的误码率下，b E 可对式(6)，式(8)取反函数求得。G 是一个常数，取决于调制形式、电路补偿、天线功率增益等参数，8510G ≈×[1]。d 是发送节点到目标节点的距离。n 对于不同的传输环境取值不同，对于无线信道来说，一般取n 为2到4。对于
自由空间n 一般取2。如果考虑周围环境及天气情
况影响，通常n 取3，在本文中假设n 为3。
综上，每比特所消耗的总能量应为
total (1)()/n s ct cr s b E N P P bR GE d =+++ (12) 从式(6)，式(8)，(12)可以看出，在一定的误码率要求和给定的信道条件下，传输一个比特所耗费
的总能耗total E 和协作节点个数s N ，
调制参数M (当二进制调制时，2M =)以及传输距离d 相关。已经证明，误码率的改善程度与分集阶数成正比[12](本文中分集阶数等于参与协作的发送节点个数1s N +)；换言之，在给定的误码率要求下，功放能耗会随着协作节点个数的增多而下降。但是一味提高协作节点个数并非是最节能的方法，因为从式(12)可以看出，在提高协作节点个数的同时电路能耗也会增大。因此，对于一定的距离d ，存在最优的协作节点个数，使系统总能耗最小。除协作节点个数之外，自适应调制方式也是一种有效降低能耗的方式[1,2]。因此，本文将寻找最优的参数集(最优调制方式和协作节点个数)，从而最小化系统的总能耗。
4.1 固定速率BPSK 系统中的协作节点个数最优化
首先在固定速率BPSK 调制下寻找最优的协作节点个数，这时1b =。上文已经指出，电路能耗随着发送节点的增加而线性增加，而在发送距离d 固
定时，b E 会随着协作节点个数的增大而减小。
因此针对给定的误码率和距离，存在最优的协作节点个数。
假定误码率性能0.0001PER b P ==。
当协作节点个数改变时(0到4)，系统的总能耗情况如图2所示。
由图2可以看出，当误码率等于410?时，对于固定速率BPSK 调制，随着距离的增大，最优的协作节点数也在增大。例如在簇间距离为13 m 时，一个协作节点通信模式开始超过单节点传输模式；簇间距离为50 m 时，两个协作节点模式超过单节点协作模式。其后的交叉点分别发生在70 m, 100 m, 130 m 处。这说明针对不同的协作距离改变协作节点数目会是一种有效的节能方式。
图3与图2相比，误码率的要求降低为310?，其他参数不变。可以看出交叉点后移到30 m ，80 m ，90 m ，150 m ，180 m 处，这说明当系统对误码率的要求高时，多节点协作通信的优势要更显著。
图4画出了在两种不同的误码率要求下，不同的簇间距离对应的最优协作节点，这里只仿真了1到6个节点协作通信的情况(1个节点为非协作模式)。由图4可以看出，在误码性能要求较高的情况下，该阶梯型曲线左移，这说明最优协作节点个数
1478 电 子 与 信 息 学 报 第32卷
图2 协作节点不同时所对应的系统总 图 3 协作节点不同时所对应的系统总 图4 两种误码率要求所对 能耗，采用BPSK 调制方式，=10
b P ?4
能耗，采用BPSK 调制方式，=10
b P ?3
应的最优通信节点个数
会随着误码率的降低而增大，进一步验证了多点协作在高性能系统下的优越性。
4.2 可变速率MQAM 系统下的调制方式最优化
从式(12)容易看出，当协作节点个数s N 固定，增大调制系数b 时，平均每比特的电路能耗会线性降低。但是高进制调制会增大误码率，为保证系统
的误码率要求，势必要提高比特能量b E ，
从而功放能耗也会增大。因此一定可以找到一个最优的调制方式，使系统总能耗最小，这就是自适应速率调制的思路。
图5中给出了当传输距离d 为10 m ，衰落系数n 为3时，在不同的协作方式和误码率要求下，随着调制方式b 的变化系统总能耗的变化。
从图5，表1可以看出：(1)对于同样的误码率，增大协作节点数量，其最优的调制参数b 也会相应增大，这说明多协作节点的优势在高进制调制的时候会更加明显。(2)对于同样的协作节点数目，在b 小的时候，不同误码率的两条线几乎是重叠的，但
是随着b 的增大，
误码率小的所需能耗会更快回升，其最优调制参数b 要小于误码率大的最优调制参数。这是因为b 越大，误码率越大，要保证一定的误码率，付出的能耗代价也随着b 增大而越来越大，更快抵消了电路能耗。
可以验证，当10 m,3d n ==时，对于误码率0.001，调制参数b 为3的非协作方式能耗最小；对
表1 不同系统条件下最优的调制参数b
协作簇成员个数
误码率
0 2 4
0.001 3 7 8
0.0001 2 6 7
于误码率0.0001，调制参数b 为5的单节点协作方式能耗最小。
4.3 调制方式和协作节点数目的联合优化
下文综合自适应速率调制和自适应协作节点选择，在给定的误码率和距离下，寻找最优化的组合(,)s N b ，该问题为条件最值求解问题，即
total
max min s.t. PER(,,) 1,
s b b
s E N E b P b b N ≤≤≤≥
在这里，b P 是系统的误码率要求，max b 是传感器节点电池的功率峰值所对应的调制参数b 。
图6给出了相对不同的簇间距离，所得出的最优组合(,)s N b ，左轴为最优节点数量，右轴为最优调制方式。和图4相比，两图有显著差别。这说明这两个参数之间是相互影响的。
图7直观给出了各种传输模式下的总能耗。从图中可以看出，整个距离轴上，联合优化速率调制和节点个数可以进一步降低能耗。具体来说，当只有一个簇成员参与协作时，自适应速率调制方式和BPSK 只在23 m 之前有能量的差别，之后两线一直重叠。这说明在23 m 之后，对于单节点协作而言，最优的调制方式为BPSK 。从110 m 到140 m ，采用3簇成员协作， BPSK 调制的能耗曲线和综合最优化的能耗曲线相重合，这说明在这段距离中，最优的调制方式为BPSK ，最优的协作簇成员个数为3。
5 结束语
本文以分簇无线传感器网络为背景，推导了多节点协作通信中BPSK 和MQAM 的误码率闭式解
和系统能量表达式，在此基础上对系统总能耗进行
了优化。与以往的协作通信能量优化方式相比，本
第6期 江若宜等：无线传感器网络中协作通信的能耗优化方法研究 1479
图5 不同协作节点及误码率下， 图6 b P =0.001时不同距离所对应 图7 最优传输总能耗和 调制参数与总能耗的关系图 的最优协作节点和最优调制方式 其他传输方式总能耗的比较
文提出的方案对协作节点个数和调制方式进行了联合优化，进一步降低了系统的总能耗。
研究中仍存在许多可以改进的地方。首先，在本文中协作簇成员和簇头之间采用平均功率分配的方案，这并非是一种最优的功率分配策略。一方面，功率分配可由各自信道状况所决定，信道状况越好的节点承担越多的发送功率。另一方面，功率可以和协作节点数相关联，在一定的性能要求之下，如果簇头节点发送功率增大，则意味着所需的协作节点数可以降低，反之亦然。其次，本文没有考虑优化协作节点数目和调制方式所耗费的能耗。在后续工作中将继续对这两个方面进行研究。
参 考 文 献
[1]
Cui Shu-guang, Goldsmith A J, and Bahai A. Energy-efficiency of MIMO and cooperative MIMO techniques in sensor networks [J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications , 2004, 22(6): 1089-1098.
[2] Jayaweera S K. Virtual MIMO-based cooperative communication for energy-constrained wireless sensor networks[J].
IEEE Transactions on Wireless
Communications , 2006, 5(5): 984-989.
[3] Jayaweera S K. Energy efficient virtual MIMO-based cooperative communications for wireless sensor networks[C]. Proceedings of International Conference on Intelligent Sensing and Information Processing, Chennai, India, January 4-7, 2005: 1-6.
[4] Ng C T K, Jindal N, Goldsmith A J, and Mitra U. Capacity gain from two-transmitter and two-receiver cooperation [J]. IEEE Transactions on Information Theory , 2007, 53(10):
3822-3827. [5]
Ng C T K, Jindal N, Goldsmith A J, and Mitra U. Power and bandwidth allocation in cooperative dirty paper coding[C]. Proceedings of International Conference on Communications, Beijing, China, May 19-23, 2008: 1018-1023. [6]
Simi L, Berber S M, and Sowerby K W. Partner choice and
power allocation for energy efficient cooperation in wireless sensor networks[C]. Proceedings of International Conference on Communications, Beijing, China, May 19-23, 2008: 4255-4260. [7]
Mahinthan V, Cai Lin, Mark J W, and Shen S. Partner selection based on optimal power allocation in cooperative-diversity systems [J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology , 2008, 57(1): 511-520.
[8] Cui Shu-guang and Goldsmith A J. Cross-layer optimization of sensor networks based on cooperative MIMO techniques with rate adaptation[C]. 2005 IEEE 6th Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications, New York City, USA, June 5-8, 2005: 960-964.
[9] Cui Shu-guang and Goldsmith A J. Cross-layer design of energy-constrained networks using cooperative MIMO techniques [J]. Signal Processing Journal , 2006, 86(8): 1804-1814.
[10] Sirkeci-Mergen B and Scaglione A. Randomized distributed
space-time coding for cooperative communication in self organized networks[C]. 2005 IEEE 6th Workshop on Signal Processing Advances for Wireless Communications, New York, USA, June 5-8, 2005: 500-504.
[11] Zhong Zhou and Cui Shu-guang. Energy-efficient
cooperative communication in a clustered wireless sensor network [J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology , 2008, 11(6): 3618-3628.
[12] Paulraj A, Nabar R, and Gore D. Introduction to
Space-Time Wireless Communications[M]. New York, USA, Cambridge University Press, 2003: 45,7-8,87.
[13] Chen Zhuo, Yuan Jinhong, and Vucetic B. Analysis of
transmit antenna selection maximal-ratio combining in Rayleigh fading channels[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology , 2005, 54(4): 1312-1321.
江若宜： 女，1986年生，硕士生，从事无线网络中的协作分集与
协作通信等方面的研究.
季 薇： 女，1979年生，讲师，从事无线网络中的协作分集与协
作通信等方面的研究.
郑宝玉： 男，1945年生，教授，博士生导师，从事智能信号处理、
通信信号处理和量子信号处理等方面的研究.
基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现
南京航空航天大学 硕士学位论文 基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现 姓名：耿长剑 申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：王成华 20090101
南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络，已成为当前无线通信领域研究的热点。 随着生活水平的提高，环境问题开始得到人们的重视。传统的环境监测系统由于传感器成本高，部署比较困难，并且维护成本高，因此很难应用。本文以环境温度和湿度监控为应用背景，实现了一种基于无线传感器网络的监测系统。 本系统将传感器节点部署在监测区域内，通过自组网的方式构成传感器网络，每个节点采集的数据经过多跳的方式路由到汇聚节点，汇聚节点将数据经过初步处理后存储到数据中心，远程用户可以通过网络访问采集的数据。基于CC2430无线单片机设计了无线传感器网络传感器节点，主要完成了温湿度传感器SHT10的软硬件设计和部分无线通讯程序的设计。以PXA270为处理器的汇聚节点，完成了嵌入式Linux系统的构建，将Linux2.6内核剪裁移植到平台上，并且实现了JFFS2根文件系统。为了方便调试和数据的传输，还开发了网络设备驱动程序。 测试表明，各个节点能够正确的采集温度和湿度信息，并且通信良好，信号稳定。本系统易于部署，降低了开发和维护成本，并且可以通过无线通信方式获取数据或进行远程控制，使用和维护方便。 关键词：无线传感器网络，环境监测，温湿度传感器，嵌入式Linux，设备驱动
Abstract Wireless Sensor Network, a new intelligent control and monitoring network combining sensor technology with computer and communication technology, has become a hot spot in the field of wireless communication. With the improvement of living standards, people pay more attention to environmental issues. Because of the high maintenance cost and complexity of dispose, traditional environmental monitoring system is restricted in several applications. In order to surveil the temperature and humidity of the environment, a new surveillance system based on WSN is implemented in this thesis. Sensor nodes are placed in the surveillance area casually and they construct ad hoc network automatieally. Sensor nodes send the collection data to the sink node via multi-hop routing, which is determined by a specific routing protocol. Then sink node reveives data and sends it to the remoted database server, remote users can access data through Internet. The wireless sensor network node is designed based on a wireless mcu CC2430, in which we mainly design the temperature and humidity sensors’ hardware and software as well as part of the wireless communications program. Sink node's processors is PXA270, in which we construct the sink node embedded Linux System. Port the Linux2.6 core to the platform, then implement the JFFS2 root file system. In order to facilitate debugging and data transmission, the thesis also develops the network device driver. Testing showed that each node can collect the right temperature and humidity information, and the communication is stable and good. The system is easy to deploy so the development and maintenance costs is reduced, it can be obtained data through wireless communication. It's easy to use and maintain. Key Words: Wireless Sensor Network, Environment Monitoring, Temperature and Humidity Sensor, Embedded Linux, Device Drivers
无线传感器网络的安全性研究
无线传感器网络的安全性研究 0 引言 无线传感器网络（WSN，Wireless Sensor Network）是一种自组织网络，由大量具有无线通信、数据采集和处理、协同合作等功能的节点协同组织构成。WSN在军事、环境、工控和交通等方面有着广阔的应用前景。由于大多数用户对WSN的安全性有较高要求，而WSN有着与传统的Ad hoc网络不同的特点，大多数传统的安全机制和安全协议难以直接应用于WSN，因此有必要设计适合WSN的安全性方案。 无线传感器网络与传统的ad hoc网络相比有如下独有的特点[1]： （1）传感器节点数量巨大，网络规模庞大； （2）节点密集分布在目标区域； （3）节点的能量、存储空间及计算能力受限，容易失效； （4）动态的网络拓扑结构； （5）通常节点不具有统一的身份（ID）。 1 WSN的安全性问题 WSN中，最小的资源消耗和最大的安全性能之间的矛盾，是传感器网络安全性的首要问题。通常两者之间的平衡需要考虑到有限的能量、有限的存储空间、有限的计算能力、有限的通信带宽和通信距离这五个方面的问题。 WSN在空间上的开放性，使得攻击者可以很容易地窃听、拦截、篡改、重播数据包。网络中的节点能量有限，使得WSN易受到资源消耗型攻击。而且由于节点部署区域的特殊性，攻击者可能捕获节点并对节点本身进行破坏或破解。 另外，WSN是以数据通信为中心的，将相邻节点采集到的相同或相近的数据发送至基站前要进行数据融合，中间节点要能访问数据包的内容，因此不适合使用传统端到端的安全机制。通常采用链路层的安全机制来满足WSN的要求。 2 常见的攻击和解决方案 在WSN协议栈的不同层次上，会受到不同的攻击，需要不同的防御措施和安全机制。 2．1 物理层 物理层完成频率选择、载波生成、信号检测和数据加密的功能。所受到的攻击通常有： 1）拥塞攻击：攻击节点在WSN的工作频段上不断的发送无用信号，可以使在攻击节点通信半径内的节点不能正常工作。如这种攻击节点达到一定的密度，整个网络将面临瘫痪。 拥塞攻击对单频点无线通信网络影响很大，采用扩频和跳频的方法可很好地解决它。 2）物理破坏：WSN节点分布在一个很大的区域内，很难保证每个节点都是物理安全的。攻击者可能俘获一些节点，对它进行物理上的分析和修改，并利用它干扰网络的正常功能。甚至可以通过分析其内部敏感信息和上层协议机制，破坏网络的安全性。 对抗物理破坏可在节点设计时采用抗窜改硬件，同时增加物理损害感知机制。另外，可对敏感信息采用轻量级的对称加密算法进行加密存储。 2．2 MAC层 MAC层为相邻节点提供可靠的通信通道。MAC协议分3类：确定性分配、竞争占用和随机访问。其中随机访问模式比较适合无线传感网络的节能要求。 随机访问模式中，节点通过载波监听的方式来确定自身是否能访问信道，因此易遭到拒绝服务攻击(Distributed Denial of Service，DOS)[2]。一旦信道发生冲突，节点使用二进指数倒退算法确定重发数据的时机。攻击者只需产生一个字节的冲突就可以破坏整个数据包的发送，这时接收者回送数据冲突的应答ACK，发送节点则倒退并重新选择发送时机。如此这般反复冲突，节点不断倒退，导致信道阻塞，且很快耗尽节点有限的能量。
无线网络优化工程师
无线网络优化工程师应该从最基础的学起：如果你还没有从事网优工作，建议多看一些网优类书籍，比如移动通信原理、GSM/CDMA/WCDMA网络优化指导书，还有一些网优类网站或者论坛，另外最好与一些网优工程师交流沟通了解这个行业，可以加QQ群46476034或者参考西安巨人培训中心网站；如果你已经从事无线网络优化则建议除了继续上面的以外，要从基层工作做起，不怕累不怕辛苦，努力学习基本功，测试、分析、解决方案、用户交流沟通等，最重要的是要尽量多的替你的领导分担更多的工作！相信你会做好的！ 要想知道从什么地方学，先应该知道无线网络优化工程师做些什么，然后有针对去学习 网络优化工程师主要干些什么工作2009-08-12 22:01无线网络优化是通过对现已运行的网络进行话务数据分析、现场测试数据采集、参数分析、硬件检查等手段，找出影响网络质量的原因，并且通过参数的修改、网络结构的调整、设备配置的调整和采取某些技术手段（采用MRP的规划办法等），确保系统高质量的运行，使现有网络资源获得最佳效益，以最经济的投入获得最大的收益。 二GSM无线网络优化的常规方法 网络优化的方法很多，在网络优化的初期，常通过对OMC-R(OMC-R（无线接入网网元管理系统）是无线接入网网元统一管理平台)数据的分析和路测的结果，制定网络调整的方案。在采用图1的流程经过几个循环后，网络质量有了大幅度的提高。但仅采用上述方法较难发现和解决问题，这时通常会结合用户投诉和CQT测试办法来发现问题，结合信令跟踪分析法、话务统计分析法及路测分析法，分析查找问题的根源。在实际优化中，尤其以分析OMC-R话务统计报告，并辅以七号信令仪表进行A接口或Abis接口跟踪分析，作为网络优化最常用的手段。网络优化最重要的一步是如何发现问题，下面就是几种常用的方法： 1．话务统计分析法：OMC话务统计是了解网络性能指标的一个重要途径，它反映了无线网络的实际运行状态。它是我们大多数网络优化基础数据的主要根据。通过对采集到的参数分类处理，形成便于分析网络质量的报告。通过话务统计报告中的各项指标(呼叫成功率、掉话率、切换成功率、每时隙话务量、无线信道可用率、话音信道阻塞率和信令信道的可用率、掉话率及阻塞率等)，可以了解到无线基站的话务分布及变化情况，从而发现异常，并结合其它手段，可分析出网络逻辑或物理参数设置的不合理、网络结构的不合理、话务量不均、频率干扰及硬件故障等问题。同时还可以针对不同地区，制定统一的参数模板，以便更快地发现问题，并且通过调整特定小区或整个网络的参数等措施，使系统各小区的各项指标得到提高，从而提高全网的系统指标。 2．DT （驱车测试）：在汽车以一定速度行驶的过程中,借助测试仪表、测试手机，对车内信号强度是否满足正常通话要求，是否存在拥塞、干扰、掉话等现象进行测试。通常在DT中根据需要设定每次呼叫的时长，分为长呼（时长不限,直到掉话为止）和短呼（一般取60秒左右,根据平均用户呼叫时长定）两种（可视情况调节时长），为保证测试的真实性，一般车速不应超过40公里/小时。路测分析法主要是分析空中接口的数据及测量覆盖，通过DT测试，可以了解：基站分布、覆盖情况，是否存在盲区；切换关系、切换次数、切换电平是否正常；下行链路是否有同频、邻频干扰；是否有小岛效应(孤岛效应
浅析LTE无线网络优化研究
浅析LTE无线网络优化研究 发表时间：2018-05-28T11:11:10.483Z 来源：《基层建设》2018年第6期作者：莫智毅 [导读] 摘要：当今信息时代的大背景下，LTE通信技术是未来无线通信业务发展的主要方向，受到了世界各国政府的普遍重视。 中国移动通信集团广东有限公司湛江分公司 524000 摘要：当今信息时代的大背景下，LTE通信技术是未来无线通信业务发展的主要方向，受到了世界各国政府的普遍重视。当前世界上主要的通信企业所掌握的LTE基础无线技术相差不大，如何改进现有的无线网络技术是保证企业核心竞争力的关键。 关键词：LET 无线网络优化研究 引言：LTE无线网络的建设速度较快，其与3G网络存在明显的不同，LTE网络需要建设更多的基站，其网络规模大，传播消耗大。LTE网络的结构属于扁平化形式，因此形成了多制式、多运营商、多层次的复杂局面。这种局面导致 LTE网络具有极高的敏感性，内部和外部干扰对其影响较大。因此对于 LTE无线网络来说，无形的无线网络在我们周围悄悄铺设着，为我们的生活带来更多的便利。我们每个人的工作、生活离不开的手机，也是通过无线网络来传递信息的。逐渐增加的手机用户，也使网络的压力也不断加大。那么无线网络优化 工作，就显得尤为重要了。 一、LTE无线网络优化介绍 1.1LTE是什么 LTE是Long Term Evolution的缩写，全称为3GPP Long Term Evolution，中文一般翻译为3GPP长期演进技术，为第三代合作伙伴计划（3GPP）标准，使用“正交频分复用”（OFDM）的射频接收技术，以及2×2和4×4 MIMO的分集天线技术规格。同时支援FDD和TDD。在每一个 5MHz 的蜂窝（cell）内，至少能容纳200个动态使用者。用户面单向传输时延低于5ms，控制面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms。2010年12月6日国际电信联盟把LTE正式称为4G。 1.2无线网络优化重要性 网络优化是一个改善全网质量、确保网络资源有效利用的过程。传统的网络在大批用户使用时候会造成网络拥堵，用户的感知差，最终网络用户的减少，导致运营商业品牌形象的降低。经过优化的无线网络网路会顺畅便捷，提高用户感知，提升运营商业品牌形象。保证和提高网络质量，提高企业的竞争能力和用户满意度，是业务发展的有力后盾。 二、当前我国LTE无线网络建设现状 依托于信息技术和网络技术的不断发展，我国的LTE网络技术和基站建设实现了跨越式发展，且在国家相关政策的扶持下正处于一个快速的建设时期，但是高速的发展速度之下难免暴露出诸多问题，一定程度上影响了我国通讯事业的发展。首先，与传统的2G或3G网络相比，4G网络技术需要使用的频段更高，能耗更大，需要建设更多的基站并提升能源供给才能最大限度的满足国民的通信需求，这无疑对当今的通信基站建设提供了更高的要求；其次，目前我国面临着多制式、多厂商和多层网络并存的局面，4G网络构架区域扁平化，且网络系统的抗干扰能力较差，容易收到外部电磁信号的影响，进而影响了通信质量；再者，由于LTE网络存在多网共存互操作的情况，相关参数设置和参数调整比较复杂，个性设置更趋于多样化，基站的建设和维护工作繁杂，甚至在一些偏远地区无法进行LTE基站建设；最后，为了进一步提升LTE网络建设质量，需要建立完善的用户感知评价系统，并准确的将用户的体验效果反馈给技术部门，进而实现LET网络建设思路的优化，但是该项工作规模大、难度高、周期长，且收效甚微。不过，虽然LTE网络建设中存在诸多问题，只要结合我国的基本国情进行分析，充分调动社会资源进行先进通信技术的研究和开发，仍然可以找到相应的优化方案，从而实现我国LTE通信技术的跨越式发展。 三、LTE无线网络优化特点 3.1覆盖和质量的估计参数不同 TD-LTE使用RSPP、RSRQ、SINR进行覆盖和质量的评估。 3.2影响覆盖问题的因素不同 工作频段的不同，导致覆盖范围的差异显著；需要考虑天线模式对覆盖的影响。 3.3影响接入指标的参数不同 除了需要考虑覆盖和干扰的影响外，PRACH的配置模式会对接入成功率指标带来影响。 3.4邻区优化的方法不同 TD-LTE系统中支持UE对指定频点的测量，从而没有配置邻区关系的邻区也可能触发测量事件的上报；TD-LTE中可以通过设置黑名单来进行领区的优化；邻区设置需要优先考虑优先级。 3.5业务速率质量优化时考虑的内容不同 与TD-SCDMA类似，需要考虑覆盖、干扰、UE能力、小区用户数的影响；需要考虑带宽配置对速率的影响；需要考虑天线模式对速率的影响；需要考虑时隙比例配置、特殊时隙配置对速率的影响；需要考虑功率配置对速率的影响；需要考虑下行控制信道占用OFDM符号数量对速度的影响。 3.6干扰问题分析时的重点和难点不同 TD-LTE系统会大量采用同频组网，小区间干扰将是分析的重点和难点；TD-LTE系统采用多种方式进行干扰的抑制和消除，算法参数的优化也将是后续工作的重点和难点。 3.7无线资源的管理算法更加复杂 TD-LTE系统增加了X2接口，并且采用了MIMO等关键技术，以及ICIC等算法，使得无线资源的管理更加复杂。 四、LTE无线网络优化思路分析策略 3.1 完善网络质量评估体系 完善的质量评估体系是保证LTE网络技术建设水平的关键，也是今后我国通信行部门重点研究的课题。网络质量评估体系需要对日常站点进行告警检查、信号传输质量检测和KPI监控与分析等工作，可以在第一时间内发现通讯系统中存在的问题并及时做出调整。首先需要对告警信息进行积累和总结，分析出哪些告警信息对网络性能有影响，影响范围有多大，并实现告警信息种类按照影响范围的分级。其
无线网络优化设计方案
无线网络优化设计方案 目录 目录 0 摘要 (1) 第一章GSM无线网络优化方法 (2) 1.1 简介 (2) 1.2产生原因 (2) 1.3实施方案 (3) 第二章网络优化常见问题及优化方案 (4) 2.1 网络常见问题 (4) 2.1.1 电话不通的现象 (4) 2.1.2 电话难打现象 (6) 2.1.3 掉话现象 (6) 2.1.4 局部区域话音质量较差 (7) 2.1.5 多径干扰 (8) 2.2 无线网络优化的目的 (9)
2.3 网络优化过程 (10) 2.4 无线网络优化分析工具 (14) 第三章RFID发射设备电磁兼容性研究情况 (15) 摘要 网络优化的工作流程具体包括五个方面：系统性能收集、数据分析及处理、制定网络优化方案、系统调整、重新制定网络优化目标。在网络优化时首先要通过OMC-R采集系统信息，还可通过用户申告、日常CQT测试和DT测试等信息完善问题的采集，了解用户对网络的意见及当前网络存在的缺陷，并对网络进行测试，收集网络运行的数据；然后对收集的数据进行分析及处理，找出问题发生的根源；根据数据分析处理的结果制定网络优化方案，并对网络进行系统调整。调整后再对系统进行信息收集，确定新的优化目标，周而复始直到问题解决，使网络进一步完善。 关键字：系统性能收集、数据分析及处理、制定网络优化方案、系统调整、重新制定网络优化目标
第一章GSM无线网络优化方法 1.1 简介 随着网络优化的深入进行，现阶段GSM无线网络优化的目标已越来越关注于用户对网络的满意程度，力争使网络更加稳定和通畅，使网络的系统指标进一步提高，网络质量进一步完善。 1.2 产生原因 通过前述的几种系统性收集的方法，一般均能发现问题的表象及大部分问题产生的原因。 数据分析与处理是指对系统收集的信息进行全面的分析与处理，主要对电测结果结合小区设计数据库资料，包括基站设计资料、天线资料、频率规划表等。通过对数据的分析，可以发现网络中存在的影响运行质量的问题。如频率干扰、软硬件故障、天线方向角和俯仰角存在问题、小区参数设置不合理、无线覆盖不好、环境干扰、系统忙等。数据分析与处理的结果直接影响到网络运行的质量和下一步将采
(中文)基于无线传感器网络桥梁安全监测系统
基于无线传感器网络的桥梁安全检测系统 摘要 根据桥梁监测无线传感器网络技术的桥梁安全监测系统，以实现方案的安全参数的需要；对整个系统的结构和工作原理的节点集、分簇和关键技术，虽然近年来在无线传感器网络中，已经证明了其潜在的提供连续结构响应数据进行定量评估结构健康，许多重要的问题，包括网络寿命可靠性和稳定性、损伤检测技术，例如拥塞控制进行了讨论。 关键词：桥梁安全监测；无线传感器网络的总体结构；关键技术 1 阻断 随着交通运输业的不断发展，桥梁安全问题受到越来越多人的关注。对于桥梁的建设与运行规律，而特设的桥梁检测的工作情况，起到一定作用，但是一座桥的信息通常是一个孤立的片面性，这是由于主观和客观因素，一些桥梁安全参数复杂多变[1]。某些问题使用传统的监测方法难以发现桥梁存在的安全风险。因此长期实时监测，预报和评估桥梁的安全局势，目前在中国乃至全世界是一个亟待解决的重要问题。 桥梁安全监测系统的设计方案，即通过长期实时桥跨的压力、变形等参数及测试，分析结构的动力特性参数和结构的评价科关键控制安全性和可靠性，以及问题的发现并及时维修，从而确保了桥的安全和长期耐久性。 近年来，桥梁安全监测技术已成为一个多学科的应用，它是在结构工程的传感器技术、计算机技术、网络通讯技术以及道路交通等基础上引入现代科技手段，已成为这一领域中科学和技术研究的重点。 无线传感器网络技术，在桥梁的安全监测系统方案的实现上，具有一定的参考价值。 无线传感器网络（WSN）是一种新兴的网络科学技术是大量的传感器节点，通过自组织无线通信，信息的相互传输，对一个具体的完成特定功能的智能功能的协调的专用网络。它是传感器技术的一个结合，通过集成的嵌入式微传感器实时监控各类计算机技术、网络和无线通信技术、布式信息处理技术、传感以及无线发送收集到的环境或各种信息监测和多跳网络传输到用户终端[2]。在军事、工业和农业，环境监测，健康，智能交通，安全，以及空间探索等领域无线传感器网络具有广泛应用前景和巨大的价值。 一个典型的无线传感器网络，通常包括传感器节点，网关和服务器，如图1
无线传感器网络的应用及影响因素分析
无线传感器网络的应用与影响因素分析 摘要：无线传感器网络在信息传输、采集、处理方面的能力非常强。最初，由于军事方面的需要，无线传感网络不断发展，传感器网络技术不断进步，其应用的X围也日益广泛，已从军事防御领域扩展以及普及到社会生活的各个方面。本文全面描述了无线传感器网络的发展过程、研究领域的现状和影响传感器应用的若干因素。关键词：无线传感器网络；传感器节点；限制因素applications of wireless sensor networks and influencing factors analysis liu peng (college of puter science,yangtze university,jingzhou434023,china) abstract:wireless sensor networks in the transmission of informa- tion,collecting,processing capacity is very strong.initially,due to the needs of the military aspects of wireless sensor networks,the continuous development of sensor network technology continues to progress its increasingly wide range of applications,from military defense field to expand and spread to various aspects of social life.a prehensive description of the development process of the wireless sensor network,the status of the research areas and a number of factors affecting the application of the sensor. keywords:wireless sensor networks;sensor nodes;limiting factor 一、无线传感器网络的技术起源以及特点
移动通信技术与网络优化复习题
移动通信技术复习题 第一部分：移动通信技术 一、单项选择题 1.移动通信存在严重的多径问题，造成信号电平的起伏不定，因此，移动通信系统在设计的时候必须具有（） A、抗噪声能力 B、抗干扰能力 C、抗衰落能力 D、抗多径能力 2.下面不属于第一代移动通信系统的是（） A、AMPS B、TACS C、PDC D、NMT 3.下面不属于数字蜂窝移动通信系统结构中网络子系统的是（） A、EIR B、OSS C、AUC D、MSC 4.HLR中存储的用户数据主要包括用户信息和（） A、位置信息 B、鉴权信息 C、设备信息 D、通话记录
5.VLR服务于其控制区内的移动用户，它是一个（） A、静态用户数据库 B、动态用户数据库 C、混合态用户数据库 D、半动态用户数据库 6.基站子系统中，一个BSC可以控制（）BTS。 A、一个 B、两个 C、四个 D、多个 7.操作维护子系统的工作任务不包括（） A、网络监视 B、性能管理 C、用户鉴权 D、网络操作 8.主叫用户为呼叫移动用户所需要的拨叫号码是（） A、TMSI B、IMSI C、MSISDN D、LAI 9.移动用户的ISDN码中，我国的国家码是（） A、86 B、83 C、46 D、18 10.语音编码器有三种类型，不包括（） A、混合编码 B、波形编码 C、图像编码 D、
参量编码 11.信道编码主要应对由于噪声引起的（） A、随机误码 B、突发误码 C、冗余码元 D、群误码 12.交织用于应对误码中的（） A、随机误码 B、突发误码 C、冗余误码 D、打孔误码 13.均衡的意义在于利用均衡器产生（），解决传输中的差错。 A、信号波形 B、相干信号 C、信道模型 D、语音编码 14.移动通信的基本业务包括（） A、电话业务 B、短消息业务 C、传真 D、以上全部 15.按照覆盖范围从大到小，以下排列正确的是（） A、系统服务区，位置区，基站区，无线小区 B、位置区，系统服务区，基站区，无线小区
探析大数据在无线网络优化中的运用
探析大数据在无线网络优化中的运用 【摘要】随着科技的发展，计算机的处理能力不断 提高，基于计算机的新技术不断涌现。进入4G时代，无线 通信网的优化十分重要，并且是整个通信中最难解决的问题。大数据在无线网络优化中具有先进性，文章对大数据在无线网络优化中的具体应用进行了分析。 【关键词】大数据无线网络优化运用 4G已经逐渐发展成为主流通信?W络，并且与3G并存。这一时期，网络制式复杂，通信网面临的干扰和安全隐患多，因此如何建立高速的、安全的移动通信业务就成为运营商思考的问题。 无线网络是整个通信的支撑，保证无线通信网络的信号质量，降低干扰才能确保通信的运行。大数据时代，物联网技术、数字化技术的出现为无线网络优化提供了方便，基于大数据时代的无线通信网络优化与改革使必要的，下文我们就将其具体的优化过程进行分析。 一、大数据核心技术分析 1.1网络性能大数据存储 大数据存储技术是以单一数据进行采集和存储过程的 技术，对于移动通信网络优化而言，最根本的问题就是数据
采集。应用大数据技术，对用户的网络性能、话务量和掉话率进行收集，进而分析网络的运行状态。其中，用户性能数据是通信网的基本指标，包括有用户的位置、信号接收的效果以及用户接入载波频点等，还包括基站的位置和基站的基本性能。对其测试可以保证信息的正常传输，是确保移动通信安全的基础。信号测试数据包括DT数据与CQT数据。两 种数据分别显示不同的测试路线，其中前者是利用测试设备沿指定的路线移动，采用接入端呼叫和接收端呼叫方式来完成网络指标的测试过程。后者仅针对特定的地点进行测试，是确保点信息传输安全的主要方式。 1.2基于大数据技术的基站维护 电信公司建立了大量的基站，尤其是4G时代，通信业 务不断增多，基站的建设是不可避免的。作为运营商，必须对基站的性能和运行状态进行了解，但是随着基站的增多，传统的方法已经无法完成基站检测等工作，只能依靠大数据统计方式。不仅要具大数据存储功能，系统还必须具有大数据分析和处理功能。目前，完成这一过程主要依靠的虚拟技术。通过虚拟存储技术将实现自动分层和精简配置，支持隐藏细节和复杂性，提高了服务器的弹性与可扩展性。虚拟化存储功能强大，可以处理多种结构化数据和非结构数据，并且使所有数据能够整合在一起，保持数据的安全性和独立性。对于数据中心，虚拟化则通过改变其动态容量，来降低能耗，
移动通信网络优化
什么是移动通信网络优化（扫盲篇） 西安巨人培训中心党军虎 注：转载请注明出处“西安巨人培训中心”，不得修改原文，否则追究相关责任！ 前言 当前咨询或参加我们培训的学员多次要求：希望能够给大家介绍什么是移动通信网络优化，甚至有人给我们感言“移动通信网络优化”这个行业了解的太晚了！更有甚至表示不是大家不想进入网优行业，而是大家根本就不了解这个行业甚至就没听过这个行业！尤其是那些还没毕业或者将要毕业的学生们反映强烈。。。。。。 在这里我可以告诉大家移动通信网络优化是什么，做什么，怎么做，怎么入行等。 移动通信网络优化的概念 移动通信网络优化与传统的互联网网络优化是有本质区别的！移动通信网络优化又称为无线通信网络优化，我们通常简称为无线网优或网优。主要是对大家所熟悉的移动、联通、电信等提供的移动业务进行维护和性能改善，包含核心网、传输网、无线网三部分的优化，但由于核心网、传输网网元相对较少，性能相对稳定，一般需求量和人员较少；相反的无线网网元数目繁多，无线环境复杂多变，加上用户的移动性，维护人员需求和性能提升压力较大，因此一般意义上的移动通信网络优化主要是指无线网络部分的优化，又简称为无线网络优化，从事该工作的工程师通常称为无线网优工程师。 无线网络优化主要是指改善空中接口的信号性能变化，比如我们用手机打电话碰到的通话中断（掉话）、听不清对方声音（杂音干扰）、回音、接不通、单通、双不通等网络故障就属于无线网络优化人员要从事的改善范畴。空中接口专业称为UM接口或UU接口，其中UM为2G网络叫法，UU为3G网络叫法，简单可以认为是手机和基站之间的接口。因此可以说，无线网络优化就是手机和基站之间的信号性能改善或提升。 无线网络优化的分类 目前无线网络优化可以分为2G无线网络优化和3G无线网络优化，2G主要包括GSM和CDMA两种制式，3G包括TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三种制式。目前中国移动运营GSM和TD-SCDMA；中国联通运营GSM和WCDMA；中国电信运营CDMA 和CDMA2000。2G和3G的区别主要在于无线网部分，传输和核心网可以通过升级等手段完成，因此严格意义上只有无线网可以说是“3G网络”。
基于无线传感器网络的智能交通系统的设计
一、课题研究目的 针对目前中国的交叉路口多，车流量大，交通混乱的现象研究一种控制交通信号灯的基于无线传感器的智能交通系统。 二、课题背景 随着经济的快速发展，生活方式变得更加快捷，城市的道路也逐渐变得纵横交错，快捷方便的交通在人们生活中占有及其重要的位置，而交通安全问题则是重中之重。据世界卫生组织统计，全世界每年死于道路交通事故的人数约有120 万，另有数100 万人受伤。中国拥有全世界1. 9 %的汽车，引发的交通事故占了全球的15 % ，已经成为交通事故最多发的国家。2000 年后全国每年的交通事故死亡人数约在10 万人，受伤人数约50万，其中60 %以上是行人、乘客和骑自行车者。中国每年由于汽车安全方面所受到的损失约为5180 亿(人民币)，死亡率为9 人/ 万·车，因此，有效地解决交通安全问题成为摆在人们面前一个棘手的问题。 在中国，城市的道路纵横交错，形成很多交叉口，相交道路的各种车辆和行人都要在交叉口处汇集通过。而目前的交通情况是人车混行现象严重，非机动车的数量较大，路口混乱。由于车辆和过街行人之间、车辆和车辆之间、特别是非机动车和机动车之间的干扰，不仅会阻滞交通，而且还容易发生交通事故。根据调查数据统计，我国发生在交叉口的交通事故约占道路交通事故的1/ 3，在所有交通事故类型中居首位，对交叉口交通安全影响最大的是冲突点问题，其在很大程度上是由于信号灯配时不合理(如黄灯时间太短,驾驶员来不及反应)，以及驾驶员不遵循交通信号灯，抢绿灯末或红灯头所引发交通流运行的不够稳定。随着我国经济的快速发展，私家车也越来越多，交通控制还是延续原有的定时控制，在车辆增加的基础上，这种控制弊端也越来越多的体现出来，造成了十字交叉路口的交通拥堵和秩序混乱，严重的影响了人们的出行。智能交通中的信号灯控制显示出了越来越多的重要性。国外已经率先开展了智能交通方面的研究。 美国VII系统(vehicle infrastructure integration)，利用车辆与车辆、车辆与路边装置的信息交流实现某些功能，从而提高交通的安全和效率。其功能主要有提供天气信息、路面状况、交叉口防碰撞、电子收费等。目前发展的重点主要集中在2个应用上: ①以车辆为基础; ②以路边装置为基础。欧洲主要是CVIS 系统(cooperative vehicle infrastructure system)。它有60 多个合作者，由布鲁塞尔的ERTICO 组织统筹，从2006 年2 月开始到2010年6月，工作期为4年。其目标是开发出集硬件和软件于一体的综合交流平台，这个平台能运用到车辆和路边装置提高交通管理效率，其中车辆不仅仅局限于私人小汽车，还包括公共交通和商业运输。日本主要的系统是UTMS 21 ( universal traffic management system for the 21st century , UTMS 21)。是以ITS 为基础的综合系统概念,由NPA (National Police Agency) 等5个相关部门和机构共同开发的，是继20 世纪90 年代初UTMS 系统以来的第2代交通管理系统，DSSS是UTMS21中保障安全的核心项目，用于提高车辆与过街行人的安全。因此，从国外的交通控制的发展趋势可以看出，现代的交通控制向着智能化的方向发展，大多采用计算机技术、自动化控制技术和无线传感器网络系统，使车辆行驶和道路导航实现智能化，从而缓解道路交通拥堵，减少交通事故，改善道路交通环境，节约交通能源，减轻驾驶疲劳等功能，最终实现安全、舒适、快速、经济的交通环境。
无线传感器网络练习题(1)
一、填空 1.无线传感器网络系统通常包含汇聚节点、传感器节点、管理节点。 2.传感器节点一般由通信模块、传感器模块、存储模块和电源模块 组成。 3.无线传感器节点的基本功能是：采集数据、数据处理、控制和通 信。 4.传感器节点通信模块的工作模式有发送、接收和空闲。 5.无线通信物理层的主要技术包括介质的选择、频段的选择、调制 技术和扩频技术。 6.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为四种：直接序列扩频、 跳频、跳时和宽带线性调频扩频。 7.目前无线传感器网络采用的主要传输介质包括无线电波、光纤、 红外线等。 8.无线传感器网络可以选择的频段有：868MHz、915MHz、和5GHz。 9.传感器网络的电源节能方法：休眠机制、数据融合。 10.根据对传感器数据的操作级别，可将数据融合技术分为一下三类： 决策级融合、特征级融合、数据级融合。 11.根据融合前后数据的信息含量分类（无损失融合和有损失融合） 12.根据数据融合与应用层数据语义的关系分类（依赖于应用的数据 融合、独立于应用的数据融合、结合以上两种技术的数据融合）13.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩散、梯度建立、路 径加强。
14.无线传感器网络的关键技术主要包括：时间同步机制、数据融合、 路由选择、定位技术、安全机制等。 15.无线传感器网络通信安全需求主要包括结点的安全保证、被动抵 御的入侵能力、主动反击入侵的能力。 16.标准用于无线局域网，标准用于低速无线个域网。 17.规定三种帧间间隔：SIFS、PIFS、DIFS。 18.标准为低速个域网制定了物理层和MAC子层协议。 19.ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支 持三种拓扑结构：网状网络、树形网络、星型网络。 20.传感器网络中常用的测距方法有：接收信号强度指示、到达时间 差、到达角。 21.ZigBee网络分4层分别为：物理层、网络层、应用层、数据链路 层。 22.与传统网络的路由协议相比，无线传感器网络的路由协议具有以 下特点：能量优先、基于局部拓扑、以数据为中心、应用相关。 23.数据融合的内容主要包括：目标探测、数据关联、跟踪与识别、 情况评估与预测。 24.无线传感器网络信息安全需求主要包括数据的机密性、数据鉴别、 数据的完整性、数据的实效性。 25.传感器结点的限制条件是电源能量有限、通信能力有限、计算和 存储能力有限。
教育学移动通信网络优化试题库
《移动通信网络优化》试题库 一、选择题： 1．移动通信按多址方式可分为。 A、FDMA B、TDMA C、CDMA D、WDM 2．蜂窝式组网将服务区分成许多以（）为基本几何图形的覆盖区域。 A、正六边形 B、正三角形 C、正方形 D、圆 3．GSM采用（）和（）相结合的多址方式。 A、FDMA B、CDMA C、WMA D、TDMA 4．我国的信令网结构分（）三层。 A、高级信令转接点（HSTP） B、初级信令转接点（LSTP） C、信令点（SP） D、信令链（SL） 5．在移动通信系统中，影响传播的三种最基本的传播机制是（）。 A、直射 B、反射 C、绕射 D、散射 6．1W=（）dBm。 A、30 B、 33 C、 27 D、10 7．天线中半波振子天线长度L与波长λ的关系为（）。 A、L=λ B、L=λ/2 C、L=λ/4 D、L=2λ 8．0dBd=（）dBi。 A．1、14 B、 2.14 C、 3.14 D、 4.14 9．移动通信中分集技术主要用于解决（）问题。 A、干扰 B、衰落 C、覆盖 D、切换 10．天线下倾实现方式有（）。 A、机械下倾 B、电下倾 C、铁塔下倾 D、抱杆下倾 11．GSM900的上行频率是（）。 A、 890~915MHz B、 935~960MHz C、 870~890MHz D、 825~845MHz 12．GSM系统中时间提前量（TA）的一个单位对应空间传播的距离接近（）米。 A、 450
B、 500 C、 550 D、 600 13．GSM采用的数字调制方式是（）。 A、 GMSK B、 QPSK C、 ASK D、 QAM 14．在GSM系统中跳频的作用是（）。 A、克服瑞利衰落 B、降低干扰 C、提高频率复用 D、提高覆盖范围15．GSM系统中控制信道（CCH）可分为（）。 A、广播信道（BCH） B、公共控制信道（CCCH） C、专用控制信道（DCCH） D、业务信道 16．GSM系统中位置区识别码（LAI）由哪些参数组成（）。 A、MCC（移动国家号） B、 MNC（移动网号） C、 LAC（位置区码） D、CC 17．路测软件中RXQUAL代表( )。 A、手机发射功率 B、手机接收信号电平大小 C、手机接收信号质量 D、基站接收信号质量 18．室外型直放站的分类有（）。 A、无线宽带射频式直放站 B、无线载波选频式直放站 C、光纤直放站 D、拉远直放站 19．对选频直放站，下面说法正确的是（）。 A、直放站的频点要与施主小区一致 B、直放站的频点要与施主小区不一样 C、施主小区频点改变后直放站要相应调整 D、施主小区频点改变后直放站不需调整20．路测时，采样长度通常设为（）个波长。 A、20 B、30 C、40 D、50 21．移动通信按工作方式可分为（）。 A、单工制 B、半双工制 C、双工制 D、蜂窝制 22．GSM系统中时间提前量（TA）的2个单位对应空间传播的距离接近（）km。 A、0.9 B、1.1 C、0.5 D、0.8 23．GSM没有采用的多址方式是（）。 A、CDMA B、WDM C、FDMA D、TDMA 24．全波振子天线长度L与波长λ的关系是（）。 A、L=λ B、L=λ/2 C、L=λ/4 D、L=2λ 25．SAGEM路测手机数据业务的手机速率是( )。 A、4800 B、9600 C、57600 D、115200 26．GSM系统中基站识别码（BSIC）由哪些参数组成（）。 A、 MCC（移动国家号） B、 NCC（国家色码） C、 BCC（基站色码） D、MNC（移动网
浅谈移动通信网络优化
浅谈移动通信网络优化 发表时间：2016-09-28T09:02:19.383Z 来源：《基层建设》2016年12期作者：钟龙发[导读] 摘要：网络优化工作本着立足于网络服务于市场的原则，为市场经营的业务发展供应坚实的技术支撑与保证，为用户供应高效、优质的通信服务，并最后完成网络优化工作的真正意义。本文首先对网络优化的目标、移动通信网络的优化方向实施分析之后针对硬件与软件两个部分来叙述现实中移动通信网络容易发生的问题和解决方法。 广东南方电信规划咨询设计院有限公司 518000 摘要：网络优化工作本着立足于网络服务于市场的原则，为市场经营的业务发展供应坚实的技术支撑与保证，为用户供应高效、优质的通信服务，并最后完成网络优化工作的真正意义。本文首先对网络优化的目标、移动通信网络的优化方向实施分析之后针对硬件与软件两个部分来叙述现实中移动通信网络容易发生的问题和解决方法。 关键词：移动通信网络；网络运行引言 这些年来，随着移动网络信息技术的迅速发展，我国移动通信事业获得了迅速、综合的发展。移动网络不管是规模还是数量都在大幅度的提高。然而，相对于移动通信网络增加的服务量，其需求客户的数量和需求量多在成倍增长。巨幅增长客户的数量，让中国的移动通信网络运营商面对着巨大的供求压力。所以，网络优化工作不容疏忽，它的位置与作用对网络的运行维护、网络规划和项目建设愈来愈关键，并具备积极的指导意义。 1、网络优化的目标 1.1 容量扩充 在移动通信网络故障中，相对常见的就是发生接入失败或者切换失败，其中频率资源紧缺和硬件信道资源约束是其中最关键的因素之一。所以在网络规划初期，要对网络的服务区域和这区域内的用户数量作出相对理想的估算，这是为了避免发生阻塞情况最好方法。所以在移动通信网络规划的优化经过中，对扇区的服务面积进行确定，凭借先进的模拟预测软件实施有关路测工作，把话务密度分布图做出，对服务范围内的话务容量实施解析和量化。在有些状况下，基站服务区划分并不是非常合理，相同范围容易发生重叠覆盖，比如有的服务扇区太忙，而有的服务扇区太闲。针对这样的问题，能够改变基站信号的水平辐射角与方位角，或者对发送功率进行改变和调整时延参数与导频搜索窗参数等。在完成调整后，要及时实施路测工作，来检验服务区内的信号强度和覆盖状况，如果调整结果不理想，依据实测数据再实施针对调整，直到网络服务容量满足要求。 1.2 覆盖范围增加 我们在网络优化中覆盖需要重点考虑的原因，覆盖不理想，将会对系统很多方面导致不良影响。优化中控制覆盖最为关键的，因此移动通信网络要提供尽可能大的覆盖区域。要完成对覆盖区域的控制，能够经过硬件与软件2方面的调整来完成。在硬件方面，能够经过对天线方位角进行调整，俯仰角和小区功率大小，选取最佳站址，载频配置的调整，均衡话务分布，完善网络质量。在软件方面能够经过对部分小区参数如：准许接入参数、选择小区参数、功率控制参数、切换参数的修改来得到最好的覆盖效果。 1.3 提供好的网络服务 移动通信的网络传播确定了在覆盖区内没办法是100%覆盖，我们只可以期望在覆盖区内死角愈少愈好。取决于信号电平和干扰电平的话音质量。有时信号非常强，但质量不好，就是因为干扰问题。掉话的因素非常多，和信号的电平、干扰的电平、切换电平等都相关。要达到这些目标，花非常多钱可以办到，但一个好的网络要是在可以满足上述要求的同时，花钱最少，这就需要精心地规划与设计，科学应用频率与设备。 2、移动通信网络的优化方向 2.1目标实现全面化 移动通信网络优化经过中，最为基本的要求是保证网络的高性价比。其更是3G移动通信无线网络优化的最后发展目标。因此，移动通信网络的优化前提就是要满足覆盖率和容量需求，而且，在这些前提条件完成的基础上，对建设成本实施优化，便于把运营成本降低，提升运营商的现实效益。虽然目前移动通信网络在持续地优化中，但是，网络业务种类不统一和网络技术要求偏高等问题依然是存在的。所以，在优化的经过中，要把系统的运营质量作为优化的关键方向。 2.2执行日常化 网络规划工作在网络发展高峰时段的发展核心是网络建设。随着移动通信网络的迅速发展，人们渐渐对网络的运营质量提升了更多、更高的服务要求。为了更优质地让运营商和客户的服务需求得到满足，需要对网络实施持续的优化，并且，要在日常的工作中加以展现优化工作。其实，日常的优化工作关键展现于：网络日常维护工作的改进和完善等。其中，提升用户的投诉解决效率和提高功能指标的实用结果等都是日常优化的关键内容。网络优化的时间务必要做到及时，一旦发现存在的问题要及时地实施掌握，分析形成的因素，并研究相关的优化方法，以防止产生不必要的经济损失。 3、硬件和软件优化 3.1硬件优化 3.1.1一个基站天线能够覆盖理论上的全部区域，但在现实中有可能因为建筑物、树木与广告牌等影响容易发生部分信号盲区。这种状况在大城市相对广泛，其因素有非常多种，关键因素也许会是城市建设引发的。这种问题的解决方法能够经过分析OMC报表和现场实时监测，得到数据后，调整覆盖范围内基站的天线水平角度和俯仰角度，来有效覆盖范围内的盲区。另外一种有效办法是使天线的有效高度增加和信号强度增加，这样能够让单位面积的信号覆盖度增加。以上这些方法实在不可以处理的话，能够迁移基站，经过规划，把基站迁移到有利的部位。 3.1.2网络优化的总体目标是网络功能指标不能低于全国的平均水平。因此为了达到全国的网络功能指标，能够对天线的方向与倾角进行调整，调整功率控制参数与切换参数。为了确认调整以后的的结果，还要在实施一次网络数据的收集和分析，知道网络功能有所改善而且持续地稳定下来。移动网络通信优化经过要通过一次次的调整，直到网络功能有所改善满足有关的要求。 3.2软件优化