tag 标签: 通信网络

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    2022-12-8 10:44
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    导言 无线信号无处不在。无线网络为我们的移动设备,物联网(IoT),智能城市,自动驾驶汽车等提供动力。从基本视频流到整个公用电网的所有内容现在都依赖于可靠,高速和不间断的连接。这一新现实给频谱监测用户带来了越来越大的压力,并且正在改变频谱分析设备的要求。 传统的基于硬件的频谱分析仪不再能满足当今复杂,密集和不断发展的频谱环境的需求。用户需要能够将网络单元组合在一起以进行远程部署,可在车辆中部署的便携性以及嵌入式全球导航卫星系统(GNSS)功能(例如全球定位系统(GPS))来进行地理位置定位和直接查找应用。 为了满足这些需求,软件定义无线电(SDR)技术的进步带来了新型的频谱分析设备。软件定义的频谱分析平台是为分布式频谱监测而设计和构建的,根据应用和要求,可以将其部署在各种无线传感器网络(WSN)拓扑中。 本文将展示SDR技术,可联网性和嵌入式GPS功能如何组合在一起,从而创建出一种便携式,多功能且适用于各种部署方案的频谱分析仪,例如测向与定位,干扰搜寻,覆盖图,态势感知和无线公共安全。 不断变化的无线网络格局 TA的最新报告预测,到2025年,将有342亿台互联设备。其中超过210亿将是物联网设备,而智能手机,平板电脑和其他移动设备将占剩余的130亿。为了争夺有限的频谱资源,无论是恶意的还是无意的,干扰的风险都成为一项重大挑战。 同样,随着更多人连接,所需的数据量和带宽也在增加。如今,智能手机用户平均每月要消耗2.9 GB的数据。英特尔估计,一辆自动驾驶汽车每天将需要超过4,000 GB的数据。在此水平上,当前的信号标准和技术无法跟上。 为了满足这些对接入的需求,新的无线标准将利用频率比目前的频率高得多的信号。例如,正在24、28、32和42 GHz频段内测试5G无线,该频段远高于移动设备当前使用的2 GHz以下范围。 对于RF工程师,CTO和RF应用开发人员而言,这些趋势正在改变频谱监测设备的要求。监测不再是集中的,静态的和简单的。当今的监测是分布式,分散,连续和移动的。结果,频谱监测设备必须联网,便携式且GPS使得能够被广泛部署。笨重,昂贵且无法联网的传统频谱分析仪不适合这些类型的环境。下面几节内容将演示用户如何部署频谱分析仪以实现更大的覆盖范围并确定感兴趣信号的位置。 部署网络化接收机以扩大覆盖范围的四种架构 网络化频谱分析仪(接收机)为用户提供了跨广泛地域部署分析仪的无线传感器网络(WSN)的能力。根据应用的不同,多个单元可以部署在现场或车辆上,也可以部署在各种网络拓扑中。与传统的基于硬件的频谱分析仪相比,用户可以自由地设计和构建最能满足他们需求的架构,同时利用软件定义的频谱分析平台的紧凑性、可移植性和可联网性。 通过多个分析仪收集数据,用户可以看到信号环境的全貌和更完整的视图。网络部署还增加了捕获短时间、低功率或零星信号的可能性。 可以部署的WSN架构主要有四种。根据应用和用户需求,每种方法都有优点和缺点。 星型拓扑架构(hub and spoke) 在中心辐射型拓扑(见图1)(也称为星形拓扑)中,分布在网络中的所有频谱分析仪都连接回到单个公共站点。层次结构清晰,所有数据均流经此中央网关。分析仪之间不会共享数据,也无法将彼此用作集线器的中介。 图1. 星型拓扑架构(hub and spoke)网络配置 这种方法适用于较小的地理区域内进行就地监测,或者适用于需要将某些单元移动或部署在车辆上的监视应用程序。 hub和spoke体系结构的一些优点是易于部署和修复。数据被集中在一个位置进行更深入的分析。但是,它的可扩展性不如其他拓扑,特别是对于无线部署,中央网关必须位于所有单个分析仪的无线电传输范围内,从而限制了可以覆盖的地理区域。如果中央网关发生故障,则整个WSN也会发生故障,从而容易遭受故障的影响。 树形拓扑架构(Tree) 树形拓扑结构(参见图2),也称为级联星型,通过具有多个分别连接到多个分析仪的集线器,克服了与集线器和分支部署相关的一些挑战。这样,只需将新的分析仪连接到节点,即可轻松扩展网络。分析仪仅与树上较高的节点通信,而彼此之间从不相互通信。 图2. 树形拓扑架构(Tree)网络配置 树形拓扑具有更高的可伸缩性,并且可以扩展地理区域,因为每个集线器都可以用作较高单元的中介。这使其适用于分析仪不在中央网关覆盖范围内的应用。但是,如果中央网关发生故障或连接断开,它仍然容易出现故障。 无线网状拓扑架构(Wireless Mesh) 在无线网状拓扑中(参见图3),多个分析仪都直接相互连接,并在彼此之间传递信息。由于每个分析仪都充当一个接入点,,并且不依赖于集中式集线器,所以可以通过使用附近的节点作为中介,将网状网络部署在更广阔的地理区域中。单元动态确定数据流动的最佳路径。 图3. 无线网状拓扑架构(Wireless Mesh)网络配置 网状拓扑结构通常在就地部署中效果最好,因为很难不断更新移动单元的位置,同时又要实时共享数据。它们通常更可靠,因为没有单点故障,并且可以扩展无线网状网络而不会破坏现有体系结构。但是,它们更加复杂,并且部署成本可能更高。 混合网络拓扑架构(Hybrid) 混合网络结合多种拓扑结构来满足用户的特定需求(参见图4)。例如,就地分析仪可以部署在网格拓扑结构上,而移动设备可以部署在集线器和分支上。其中只有一些分析仪与其他单元通信的部分网状网络也是混合网络的一个示例。 图4. 混合网络拓扑架构(Hybrid)网络配置 混合架构可以克服其他拓扑的挑战,但是也会变得更加复杂和难以部署。 连接多个单元进行更深入的分析 便携、紧凑和网络化的频谱分析仪允许用户在最适合其应用程序的配置中部署多个单元。通过远程、就地和移动分析仪的组合,用户可以检测射频干扰、绘制地图覆盖范围,并确保符合政府法规。下一节将展示这些功能与内置GPS功能的结合,如何使用户进行地理位置和测向分析以定位感兴趣的信号源。
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    2013-12-26 19:27
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    随着物联网在全球的加速推进,作为物联网急先锋的RFID技术更是得到了井喷式的发展。RFID的蓬勃发展也使得RFID标准的制定与竞争变得异常激烈。中国作为RFID产品的使用大国,得到了三大RFID标准巨鳄的格外重视,他们明白中国数以千万计的企业、机构、团体、商户如果使用他们的标准所能带来的丰厚回报,同时,如果能够得到中国市场,也会使自己的影响力更加显著,所谓得中国者得天下是行情。 另一方面,虽然我们国家在RFID标准的制定上并没有走在国际的前列,但出于对国家信息安全以及其他利益问题,我国也在加速建立自己的标准体系,以获得行业发展的掌控权。 标准的重要性以及意义我想是不言而喻的,全国各地的火车轨道的宽度采用统一的标准,火车就可以跑遍全国,各种电子产品采用USB接口就可以方便的和PC机连接在一起。同样,RFID要想获得更快的发展,标准的制定必须走在前面。 目前,全球RFID最有影响力的三大标准制定者分别是ISO/IEC、EPCglobal、UID。相信大家对于ISO/IEC,一定并不陌生,在我们日常接触的大部分产品包装上都会见到,作为全球历史最悠久、涉及领域最多的国际标准组织,它有着天然的公信力以及强大的推动能力。ISO/IEC也是制定RFID标准最早的组织,同时,它也是目前RFID各个频段都发布标准的组织。 EPCglobal是起源于欧美的联盟性标准组织,全球诸多零售巨鳄以及100多家欧美流通巨头都是其成员,更有IBM、微软和大名鼎鼎的Auto-ID实验室都为其提供技术支持。EPCglobal倡导物联网,以建立全球物品信息共享为目标。 目前,该组织在物联网RFID标准的制定方面位居全球第一。日本的UID标准体系不但要建立一个完整的编码体系,还比较强调信息的获取和分析,比较强调与互联网的结合,以期建立全球范围内物品的跟踪与信息共享,建立物与物的相连的通信网络。三大标准体系,各有优劣,目前是全球RFID产业标准制定的领头羊。由于我国具有巨大的市场潜力,因此得到各大标准巨头的青睐,但我国是否会采用这三种标准将由我国市场和政府共同决定。 标准的实质就是知识产权,能否参与到国际标准的制定中就决定了我们是否有行业发展的发言权。我们错过了前几次的信息技术革命,因此期待着在物联网技术到来时能够抓住这次机会,这也是我国重视物联网的发展的原因。 RFID标准的制定是促进我国RFID产业发发展基础性工作,从维护国家利益的角度出发,我国只有推出具有自主知识产权的RFID标准,才能掌握RFID发展的主动权。我国RFID标准的建立,可以避免国内技术开发和市场应用混乱的状况,有利于形成合力,增强竞争力。从市场方面出发,虽然我们目前使用相对成熟的国际标准能够取得较大市场,但从长远利益来说也是对市场不利的。 所以,我国的RFID标准体系也在紧锣密鼓的进行中,打造坚强自主的“中国芯”。 《电子技术设计》网站版权所有,谢绝转载
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    2013-10-18 10:12
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    大家好:我好久没回来写文章了,去了国外进修了2年,感觉沈阳变化好大 我从一个嵌入式的菜鸟渐渐变成一个国际嵌入式控制系统公司的开发主力,感受很深,我其实是一个很笨的人,做软件可以说是我唯一的兴趣,哈哈。希望大家以后都热爱这个行业,在技术研发上超英赶美。 首先,嵌入式什么是最难实现的?我个人认为是通信,通信看不到,没不见,也没有好的介质可以验证通信是否正常,所以,在处理通信协议的问题上,一定要先细化在明确,最后在发布,硬件上的电磁兼容问题,信号线,地线的处理学问很大,还有就是不要忽略滤波器。 目前我做的项目中我就负责通信的协议编写,用到了strstr函数,这个是我们中国人不总用的C语言固有函数,在C语言标准库中有这个函数的定义: 从字符串str1中查找是否有字符串str2,如果有,从str1中的str2位置起,返回str1中str2起始位置的指针,如果没有,返回null。 包含文件:string.h 函数名: strstr 函数原型:extern char *strstr(char *str1, char *str2); 返回值:返回该位置的 指针 ,如找不到,返回空指针。 用这个函数可以检索你要用的字符串,我们以前做通信发送/接收的数据都是简单的16进制数据,很多情况下如果设置的接收缓冲区过大,那么数据就会出现偏差,有时候接收到的数据就会窜数,不知道大家遇到没有,用这个函数可以有效的避免这个问题,因为可以发送一窜字符串来代替数字,这样无论哪个字符先到单片机都会完整的接收到这个命令 再用strncmp函数进行比较字符串的运算,就可以安全的接到数据 函数 名: strncmp 功 能: 串比较 用 法: int strncmp(char *str1, char *str2, int maxlen); 说明:此函数功能即比较 字符 串str1和str2的前maxlen个字符。如果前maxlen 字节 完全相等,返回值就=0;在前maxlen字节比较过程中,如果出现str1 与str2 不等,则返回(str1 -str2 ) 。   具体应用: char * strstr ( const char *s1, const char *s2) {   int n;   if (*s2)  {      while (*s1)     {      for (n=0; *(s1 + n) == *(s2 + n); n++)      {         if (!*(s2 + n + 1))           return ( char *)s1;      }      s1++;    }      return NULL;  }   else      return ( char *)s1; }         #include #include int main( void ) { char *buf1 = "aaabbb" , *buf2 = "bbbccc" , *buf3 = "ccc" ; int ptr; ptr = strncmp (buf2,buf1,3); if (ptr 0) printf ( "buffer 2 is greater than buffer 1\n" ); else if (ptr0) printf ( "buffer 2 is less than buffer 1\n" ); ptr = strncmp (buf2,buf3,3); if (ptr 0) printf ( "buffer 2 is greater than buffer 3\n" ); else if (ptr0) printf ( "buffer 2 is less than buffer 3\n" ); return (0); } 当然,觉得通信好坏的要素还有好多,我建议能用操作系统的绝对不裸奔, 能用NB晶振的就不用便宜的 PCB能走4层就不走2层 还要算好时间, 各个任务的调度也要精确, 我个人比较喜欢抢占方式的内核处理通信,这样比较安全 现在就谈这些吧        
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    2012-10-18 15:27
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    今天给大家介绍W5200应用笔记之如何在W5200中实现SNMP。首先简单介绍下SNMP。简单网络管理协议(SNMP)是一个“管理IP网络上的设备的网络标准协议”,通常支持SNMP的设备包括路由器、交换机、服务器、工作站、打印机、调制解调器等等。   SNMP对于任何程序员来说都是容易理解的。简而言之可以使系统更加简化。网络设备以后台程序的形式运行SNMP代理,该后台程序响应来自网络的请求。代理提供大量的对象标识符 (Object Identifiers ,OIDs)。一个OID是唯一的键值对。代理填充这些值并且使它们有效。SNMP管理(客户端)能够查询代理的键值对的具体信息。从编程的角度来看这与引进一堆的全局变量没什么区别。SNMP OIDs能够被读或写。向一个SNMP设备写信息是相当罕见的,这是一些管理应用程序控制设备(如交换机的管理GUI)的常用方法。在SNMP中存在一个基本的认证方法,允许管理者发送一个通用名称(认为明文密码)去认证OIDs的读或写。大多数设备使用不安全的通用名称“public”。SNMP使用UDP端口161和162通信。   该应用笔记展示了w5200E01-M3中的SNMP代理与PC中的SNMP管理如何进行通信。 该笔记的所有代码和文件都可在中文网站进行下载。   1. SNMP协议     SNMP消息格式指定在消息里包括哪些字段并按什么顺序。最终,该消息是由几层嵌套的字段组成。在最外面的一层,SNMP消息是Sequence类型的单独字段。完整的消息是一个序列的三个小的字段:SNMP Version(整型),SNMP Community String(8位字符串),和SNMP PDU(GetRequest,或SetRequest)。 SNMP Version和SNMP Community String是原始数据类型,他们不是从小的字段得到的(没有更多的层)。但是,PDU是一个复杂的数据类型,由一些小的字段组成(更多层次)。PDU由一个Request ID (整型)、Error (整型)、Error Index (整型)和一个Varbind List组成。Varbind或 Variable Binding是两个特定字段序列。第一个字段是一个OID,存放指定的参数。第二个字段包括该指定参数的值。在SetRequest中,参数值的数据类型必须与MIB中设置的参数类型一致。 在GetRequest中,参数值是空,长度是0×00。该空数据是Value数据的占位符,该Value数据是SNMP代理使用GetResponse PDU返回得到的。此外,顾名思义, Varbind List就是一个Varbinds Sequence。最后,当一个消息设置或获取一个单独的参数,Varbind List只允许有一个Varbind 。SNMP里每个字段的解释请看下表。 MIB树的SNMP相关分支在网络分支中,包括以下两种主要分支类型: n 公共分支(mgmt=2),由互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force ,IETF) RFCs定义,与所有的SNMP管理设备一样。 n 私有分支(private=4),由互联网号码分配局(IANA)分配,这些分支的分配由一些公司和组织定义。 下图展示了SNMP MIB树的结构。MIB树的深度和宽度没有限制。 MIB树的树根是国际标准化组织(iso),它的下面是组织(org)分支,再下面是国防部(dod),再下面是互联网(internet)。管理(mgmt),主要的公共分支,定义所有供应商设备通用的网络管理参数。在管理分支的下面是MIB-II (mib-2),在其下面是通用管理功能分支,如系统管理,打印机,主机资源和接口。 MIB的私有分支包括一些大的组织,这些组织在企业分支的下面。每个组织在该对象下面都有一个根分支节点。每个组织创建它自己的MIB分支和对象子网,这必须符合称为结构管理信息(SMI)的定义。SMI定义了MIB对象允许的数据类型。   2. SNMP Get/Set/Trap演示     用来演示。 (Net-SNMP是一套使用和调度SNMP协议的软件。它包括一个通用的客户端程序库、一套命令行代码、一个高度可扩展的SNMP代理、perl模块和python模块)。   在用Microsoft Visual Studio建立工程后,可以获取所有的net-snmp示例可执行文件。在所有的net-snmp示例可执行文件中,使用snmpget.ex,snmpset.exe,snmpwalk.exe和snmptrapd.exe。   2.1 Trap 演示 首先,如下所示启动net-snmp包中的snmptrapd.exe。   重启 模块。   然后,可以看见PC中的snmp trap数据包,如下所示。   2.2 Get Request演示(系统MIB)   2.3 Set Request演示(私有MIB), LED On/Off测试 如果发出以下命令, 的LED将会熄灭。 snmpset -v 1 -c public 192.168.11.251 .1.3.6.1.4.1.0.2.0 i 0 如果发出以下命令, 的LED将会点亮。 snmpset -v 1 -c public 192.168.11.251 .1.3.6.1.4.1.0.2.0 i 1   2.4 Walk演示   3. 使用SNMP Library示例    
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    2010-12-31 11:53
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    TCP/IP网络是如何通讯的 在使用TCP/IP协议通信的网络中,可以形象地理解为有两个信封,TCP和IP就是信封。待传递的信息被划分成若干段,每一段塞入一个TCP信封,并在该信封面上记录有分段号的信息,再将 TCP信封塞入IP大信封,发送上网。在接收端,一个TCP软件包接收信封,抽出数据,按发送前的顺序将信息还原,并加以校验,若发现差错,TCP将会要求重发。因此,TCP/IP在网络中几乎可以无差错地传送数据。 但是这些信是如何到达目的地的呢? 我们来打个比方:以下图为例,小K住在村1的H1中,村里有个邮局H0。现在小K有两封信分别要给住在村1的H3和村2的H1中的人。 操作的步骤如下: 小K首先在信封上都标注收信人的地址。第一封信的地址是:村1.H3;第二封信的地址是:村2.H2。 然后,小K比较了一下第一封的地址和自己的地址,发现第一封信的收信人和自己在一个村,所以最简单和经济的办法就是自己送去。 接下来,小K比较了一下第二封的地址和自己的地址,发现第二封信的收信人和自己不在一个村,甚至自己也不知道如何到达那里,所以小K只好把信送到邮局,由邮局来送这封信。 信总算送出去了。现在我们来总结一下这个过程需要哪些要素。 首先需要一个地址,这个地址包括两部分:一是你是哪个村的,二是你住在村里的哪个屋子里。 其次需要邮局来送的不是同一个村的信,因为同一个村的信是不需要通过邮局的。 在使用TCP/IP协议通信的网络中,这个地址就是“IP地址”,IP地址分为网络号和主机号两部分,由四段1-255的数字组成。网络号就相当于地址中标明是哪个村的部分,一个村的网络号是相同的,一个网络号代表一个“子网”。主机号就相当于地址中标明是哪座房子的部分。然而,在IP地址中并没有明确规定哪个部分是网络号,哪个部分是主机号,还需要“子网掩码”来进行区分。网络中的每台计算机都有自己的IP地址,这个地址不能重复。 邮局就是实现路由功能的路由器,它知道如何把数据发送到其他子网上。路由器和网络上的其他计算机一样有自己的IP地址。当计算机发现要发送数据的目的地和自己不在同一个子网内时,就把数据发到路由器。为了使同一个子网内的计算机识别出路由器,需要在计算机上配置一下,告诉计算机路由器的IP地址,这个地址在操作系统中称为“GateWay(网关)”。 TCP/IP 的分层结构: TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)已成为一个事实上的工业标准。 TCP/IP是一组协议的代名词,它还包括许多协议,组成了TCP/IP协议簇。TCP/IP协议簇分为四层,IP位于协议簇的第二层(对应OSI的第三层),TCP位于协议簇的第三层(对应OSI的第四层)。TCP和IP是TCP/IP协议簇的中间两层,是整个协议簇的核心,起到了承上启下的作用。 1、接口层 TCP/IP的最低层是接口层,常见的接口层协议有:Ethernet 802.3、Token Ring 802.5、X.25、Frame reley、HDLC、PPP等。 2、网络层 网络层包括:IP(Internet Protocol)协议、ICMP(Internet Control Message Protocol)控制报文协议、ARP(Address Resolution Protocol)地址转换协议、RARP(Reverse ARP)反向地址转换协议。 IP是网络层的核心,通过路由选择将下一跳IP封装后交给接口层。IP数据报是无连接服务。 ICMP是网络层的补充,可以回送报文。用来检测网络是否通畅。Ping命令就是发送ICMP的echo包,通过回送的echo relay进行网络测试。 ARP是正向地址解析协议,通过已知的IP,寻找对应主机的MAC地址。 RARP是反向地址解析协议,通过MAC地址确定IP地址。比如无盘工作站和DHCP服务。 3、传输层 传输层协议主要是:传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)和用户数据报协议UDP(User Datagram rotocol)。 TCP是面向连接的通信协议,通过三次握手建立连接,通讯时完成时要拆除连接,由于TCP是面向连接的所以只能用于点对点的通讯。TCP提供的是一种可靠的数据流服务,采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制,所谓窗口实际表示接收能力,用以限制发送方的发送速度。 UDP是面向无连接的通讯协议,UDP数据包括目的端口号和源端口号信息,由于通讯不需要连接,所以可以实现广播发送。UDP通讯时不需要接收方确认,属于不可靠的传输,可能会出丢包现象,实际应用中要求在程序员编程验证。 4、应用层 应用层一般是面向用户的服务。如FTP、TELNET、DNS、SMTP、POP3。 FTP(File Transmision Protocol)是文件传输协议,一般上传下载用FTP服务,数据端口是20H,控制端口是21H。 Telnet服务是用户远程登录服务,使用23H端口,使用明码传送,保密性差、简单方便。 DNS(Domain Name Service)是域名解析服务,提供域名到IP地址之间的转换。 SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)是简单邮件传输协议,用来控制信件的发送、中转。 POP3(Post Office Protocol 3)是邮局协议第3版本,用于接收邮件。 数据格式: 数据帧:帧头+IP数据包+帧尾 (帧头包括源和目标主机MAC地址及类型,帧尾是校验字) IP数据包:IP头部+TCP数据信息 (IP头包括源和目标主机IP地址、类型、生存期等) TCP数据信息:TCP头部+实际数据 (TCP头包括源和目标主机端口号、顺序号、确认号、校验字等)
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