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物联网组网技术论文篇一 无线组网技术在物联网方面的应用 摘 要：随着物联网技术的快速发展，为实现在物联网中对事物的智 能控制，无线组网技术就成为物联网技术的基础。文章通过对无线组网技术的研 究，并在物联网各个领域的应用例证，详细论证了无线组网技术在物联网领域的 重要作用。

关键词：物联网;无线通讯技术;自组网;无线网络 中图法分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：
2095-1302(2014)04-0054-03 0 引 言 物联网融合了新一代的互联网技术和移动通讯技术，通过把各种传感 器组成的终端嵌入到各种实体中，把实物组建成网络的形式，与目前的互联网整 合起来，利用传感器收集信息和互联网快速传递数据信息的功能，以及利用计算 机强大的数据处理信息能力，能够高效快速地管理实物，并充分实现资源信息的 共享，最终达到提高资源的利用率、提高生产水平的目的。

1 物联网技术 在物联网中，物体可以实时地被识别、定位和进行数据交互，这是形 成物联网的基本要求，物联网的功能决定了其大体上分为3个层状的网络结构， 图1所示是物联网的技术结构。

图1 物联网技术结构 物联网中的感知层由各种传感器网络和无线射频识别系统组成，用于 完成数据信息的采集和协同处理信息，主要涉及传感器、RFID、多媒体信息采集和实时定位等技术[1];
传输层也叫网络层，是由互联网、无线网络、移动通讯等组成的网络 结构，用来实现从信息采集到信息传输的功能[2];
应用层则通过上位机(PC机)、手机、智能控制系统等对收集到的数据 信息进行整合、分析、计算和管理，形成与业务需求相适应，并可实时更新的动 态数据资源库，为各类业务提供统一的信息资源服务，从而实现物联网各个行业 领域应用，主要体现的是对信息的智能处理能力[3]。

2 无线组网技术 2.1 无线组网的模型 无线通讯模块的实现不同于有线通讯，不能使用成熟的有线网络拓扑 结构，不过无线通讯由于摆脱了场地的限制，所以组成网络也有自身的特点，无 线网络总的来说一般分为3种情况：点对点、星状网络和网状网络，图2所示是3 种常见的组网结构。

图2 三种常见的组网结构 图2中从左到右依次为点对点结构、星型结构和网络结构，深色的节 点为协调器或者实现路由功能的节点，浅色节点为普通终端节点。

点对点通讯：适合连接物体不多的设备且需要相互之间传递数据信息 的情况，这种情况属于一种很特殊的网络，只不过网络节点是简单的包含终端和 数据中心两个方面;
星状网络：控制简单，任何的节点只需要和中心节点通讯，致使协议 也行对简单，易于网络的监控和管理;
网状网络：处于网络中，每两个节点之间可以直接或者间接的通讯， 而且有时候通讯路径也不唯一，这样的网络结构组成各种形状，网络内的各个节 点之间对资源的共享比较容易，能选择最佳路径，传输延时小但是建设网络的费 用高[4]。

2.2 无线组网通讯技术优势无线组网通讯技术有以下的优点：
实时查询：在网络中的每一个节点都能实时的传输信息，返回终端节 点的状态;
数据交流：能够和信息处理中心进行双向的数据信息传递和信息交 换;
数据处理：终端节点一般有简单提取和处理信息的能力，让信息以相 应的格式传送到信息处理中心;
组成网：虽然具体到每个节点都有不同的任务分工，但是每个节点都 有相同的功能就是和上下节点之间建立连接，宏观上面就是系统组成了一个无线 的局域网络;
低能耗：每个节点不管是终端设备、路由器还是协调器都是由微控制 器控制的低功耗芯片，一般的终端节点都使用纽扣电池或者太阳能电池供电就足 够了，所以整个网络的功耗低。

2.3 几种常见的无线组网技术 2.3.1 蓝牙组网 蓝牙技术是一种支持设备短距离通信(一般10 m内)的无线电技术。能 在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行 无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信， 也能够成功地简化设备与因特网之间的通信。

蓝牙系统采用一种灵活的无基站的组网方式，使得一个蓝牙设备可同 时与7个其他的蓝牙设备相连接，蓝牙系统的网络结构的拓扑结构有两种形式：
微微网(piconet)和分布式网络(Scatternet)。

微微网是通过蓝牙技术以特定方式连接起来的一种微型网络，一个微 微网可以只是两台相连的设备，比如一台便携式电脑和一部移动电话，也可以是 8台连在一起的设备。在一个微微网中，所有设备的级别是相同的，具有相同的 权限。蓝牙采用自组式组网方式(Ad-hoc)，微微网由主设备(Master)单元(发起链 接的设备)和从设备(Slave)单元构成，有一个主设备单元和最多7个从设备单元。

主设备单元负责提供时钟同步信号和跳频序列，从设备单元一般是受控同步的设备单元，接受主设备单元的控制;
分布式网络是由多个独立的非同步的微微网组成的，以特定的方式连 接在一起。一个微微网中的主设备单元同时也可以作为另一个微微网中的从设备 单元，这种设备单元又称为复合设备单元。蓝牙独特的组网方式赋予了它无线接 入的强大生命力，同时可以有7个移动蓝牙用户通过一个网络节点与因特网相连。

它靠跳频顺序识别每个微微网。同一微微网所有用户都与这个跳频顺序同步[5]。

2.3.2 ZigBee协议组网 ZigBee是最近十年内出现的一项技术，经常应用于工业等相关领域， 一般会结合传感器技术和网络信息技术，ZigBee技术已经在全世界的范围内推广 开来，也逐渐向农业、医学等相关领域发展[6]。

在ZigBee网络中，分为几种功能不同的类型。如：每一个网络中只能 有一个协调器，协调器主要是负责整个网络的构建，同时它也可作为与其他类型 网络的通讯节点(网关)，但是网络中可以出现很多个路由器，终端的节点可以拥 有的更多，但也有数量限制，一般一个ZigBee网络最多可存在65000个终端节点。

ZigBee组网协议的特点：
(1)ZigBee网络的功耗都比较低，主要是因为该协议一般不支持高速的 数据传输，而且有相应的低功耗模式，在有限电量下可以工作很久的时间;
(2)该协议的容量比较大，在一个网络中可以最多的存在65 000个节点， 可以在星型网络中容纳不同的设备;
(3)组网形式灵活多变，连接的网络节点之间可以相互感知，数据流 通途径可以有多种方式;
(4)ZigBee协议体积小，一般在几KB到几十KB之间，也是属于面专利 费的协议，这样使用该协议的成本也会比较低;
(5)可靠性和安全性比较高，在协议的MAC层中使用了确认信息的数 据传输模式，发送的每一个数据都必须得到接收成功后，才能进行下一步传输动 作，而且还提供了循环冗余校验的功能，还提供了完善的加密算法，确保了信息 的安全传输。2.3.3 SimpicitiTI协议组网 SimpliciTI协议是德州仪器针对其生产芯片开发的，主要支持两种通 信结构，简单的点对点通信和星状的网络通信结构，在星状的网络结构中AP负 责大部分的任务，包括网络的构建以及维护，对各个节点低功耗的支持等，还提 供从正常模式到休眠模式的转变，并且拥有很快的唤醒体制，该协议组成的网络 比较稳定，数据的传输可靠性高，SimpliciTI协议对硬件资源需求不高，在满足 了基本的寄存器和较少的存储条件就可以运行[7]，图3所示是SimpliciTI组网协议 的构成图。

图3 SimpliciTI协议的组成结构 可以看出，SimpliciTI组网协议主要分为3个部分：
(1)应用层(Application Layer) 就是主应用程序，在程序中定义并实现了整个系统的各个功能，具体 的包括整个系统的初始化，网络的初始化以及网络维护，整个系统的数据流程等;
(2)网络层(Network Layer) 在网络层中主要负责信息的收发队列，由很多的网络层应用函数组成， 这些函数都是以端口号的形式作为自身的标志，协议中出现的端口其实和TCP/IP 中的端口相似，并且网络应用层也支持用户自己定义，在SimpliciTI协议的网络 层中，通过相互的API函数调用最终实现整个网络层的功能;
(3)硬件逻辑层(Lite Hardware Abstraction Layer) 又可细分为射频层Radio和应用板支持层BSP，负责实现网络的API接 口函数，主要包括涉及到射频模块的硬件结构的函数定义。

SimpliciTI组网协议的一般工作流程如下：
整个系统首先进行硬件底层的初始化，然后是上层网络的初始化，所 有的终端节点开始发送入网请求，这个时候AP节点检测是否有节点加入请求， 发现有入网的请求就开始响应终端节点，最终构建好整个网络框架。在网络建立 好了之后，可以调用协议中的API函数进行网络的控制，以及整个系统数据接收 发送的流程的控制。最后，设备之间通过调用协议接口函数建立好网络后，就可以进行端 到端的数据收发了，这样就实现了整个网络系统的数据传递功能。

2.3.4 其他常见的无线组网技术 Wi-Fi也是市场上很热门的通讯技术，正式的名称是IEEE802.11b，传 输的速度也很快，，在通讯的覆盖范围上Wi-Fi要比其他的短距离无线通讯方式 优秀很多，可以轻松地覆盖整个家庭、办公室，甚至是整装办公大楼。覆盖在网 络中的通讯终端都可以连接在一起，相互之间构成互联网通讯网络。

3 无线组网技术在物联网中的应用 伴随着物联网技术的快速发展，无线组网技术已经应用到了社会的各 个领域，结合传感器技术和计算机技术对每个应用领域都起到了很大的影响。

3.1 智能家庭 可以应用于家庭的照明、温度、安全、控制等，通过无线网络终端设 备可以收集家庭各种信息，传送到中央控制设备，或是通过遥控达到远程控制的 目的，提供家居生活自动化、网络化与智能化[9]。

3.2 工业应用 通过无线网络自动收集各种信息，并将信息回馈到系统进行数据处理 与分析，以利工厂整体信息之掌握，例如：火警的感测和通知、照明系统的感测、 生产机台的流程控制等，都可由组建的无线网络提供相关信息，以达到工业与环 境方面的控制管理。

3.3 物流应用 目前物流产业正在蓬勃发展，特别是在各种网上购物方面物流是其支 撑的很重要的一个方面，而在物流管理方面经常会出现货物的丢失等管理不当的 行为，这时候在每一个或者一批货物上面加载定位标签，使货物组建成为一个很 大的物流网络，不但能够提高货物的管理能力，也能大大提高生产运输效率。

3.4 无线货架标签电子货架标签系统是在计算机技术、移动通信技术和互联网技术快速 发展的基础上实现的，使用无线组网的方式统一管理商品信息，不但拥有便捷的 管理方式和快速的数据信息处理能力，还减少了资源的浪费，节省了大量人力 [10]。

3.5 农业应用 在农业逐步迈进现代化的时代，也对农业方面的管理提出了更高的要 求，比如对农业的自动化监管和控制管理等，这就需要使用物联网的组网技术结 合传感器技术，实时地传递农作物的空气、湿度、温度等相关信息，最终达到对 农业的智能控制。

4 结 语 物联网技术目前正处于壮大发展的的阶段，在不远的未来肯定有其广 阔的发展前景，物联网和无线网络通信就像不可分割的一个整体相互促进，在未 来，无线网络通讯技术将会是一个一体化的整合网络，各种无线通讯技术如Wi-Fi、 蓝牙、ZigBee和移动通讯(2G、3G或者更高的技术)等都将会融合到互联网中去， 组成一个稳定高速的信息数据网络，各种无线通讯技术相互补充完善，促使物联 网技术的日臻完善，届时将会给人们提供一种更便利高效的物联网服务。

参 考 文 献 [1]Cha J R， Kim J H. Dynamic framed slotted ALOHA algorithms using fast tag estimation method for RFID system[C]. Consumer Communications and Networking Conference， 2006. CCNC 2006. 3rd IEEE. IEEE， 2006(2)：
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西安电子科技大学， 2002. [4]Leong K S， Ng M L， Cole P H. The reader collision problem in RFID systems[C]. Microwave， Antenna， Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications， 2005. MAPE 2005. IEEE International Symposium on. IEEE， 2005(1)：
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浙江大学， 2008. [8]周祥. RFID 技术在物联网中应用的关键技术探讨 [D]. 镇江：
江 苏大学， 2005. [9]杜向党， 李淼， 张继红. 基于无线传感器网络和 GPRS 的无线 远程监控系统设计 [J]. 机械与电子， 2010， 2(20)：
72. [10]张帆， 张海鹏. 一种电子货架标签系统 (ESLS) 的设计[J]. 电讯 技术， 2010， 50(12)：
95-100. 物联网组网技术论文篇二 无线局域网的组网技术研究 摘 要：无线局域网结合了计算机网络和无线通信技术两者的特点， 摈弃了传统的电缆而采用新型的无线通信技术，但是仍然保留了有线局域网的功 能。本文介绍了无线局域网(WLAN)的概念及特点，本文先对无线局域网技术及 发展进行了介绍，探讨了无线局域网的组成以及应用。

关键词：无线局域网;组网方式 作为无线网络之一的无线局域网WLAN[1](Wireless Local Area Network)利用无线技术在空中传输数据、话音和视频信号，是以计算机网络与无 线通信技术相结合的产物，应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可以 互相通信和实现资源共享的网络体系。它采用无线传送方式提供传统有线局域网 的所有功能，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活，实现网络在WLAN系统 规划热点的无线延伸。

1 无线局域网的概念无线局域网是一种数据传输系统，利用了射频技术代替了过去比较麻 烦的双绞铜线所构成的局域网络，它以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有 线局域网LAN(Local Area Network)的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随 意的宽带网络接入。

2 无线局域网技术的发展 无线局域网的起源最早可以迫溯到第二次世界大战期间的军事应用。

1971年，美国夏威夷大学(University Hawaii) 的研究人员创造了第二个基于封包 式技术的无线电通信网络 ALOHNET，这被认为是最早的无线局域网络。

20世纪70年代至90年代，伴随着以太局域网的迅猛发展，无线局域网 以其无需架线、灵活性强等优点赢得了特定市场的认可，成为有线以太网的有效 补充。这一时期的无线局域网产品直接架构于IEEE802.3标准上，存在着易受其 他微波噪声干扰、传输速率低、各厂商产品互不兼容等弱点，从而限制了无线局 域网的进一步应用。

1990年11月，为了顺应无线局域网的发展需求，美国国际电子电机学 会(IEEE)成立了802.11委员会，开始制定无线局域网标准，迄今已推出了 IEEE802.11、IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n等多项标 准。目前，无线局域网产品所采用的技术标准主要有IEEE802.11系列、欧洲的 HiperLAN 系列等。

1999年，Wi―Fi联盟成立。它的主要目的是在全球范围内推行WLAN 产品的兼容认证，发展802.11技术。目前，该联盟成员单位超过200家，其中42% 的成员单位来自亚太地区，中国区会员也有5个。

3 无线局域网的组网方式 无线局域网主要由无线网卡、计算机、无线接入点以及相关的一些设 备组成。它采用了一种广泛使用的单元结构，从而使整个系统分成了许多个单元， 而一个基本服务组又服务一个单元。下面介绍介绍WLAN网络中两个关键的组成 部分：
⑴AP(Access Point：无线访问节点)是一个包含很广的名称，它不仅 包含单纯性无线接入点，也同样是无线路由器、无线网关等类设备的统称。AP 通过无线链路和终端进行通信，AP上行链路和AC通过有线链路连接。⑵AC(Access Controller：接入控制器)：在无线局域网和外网之间充 当网关功能，AC来自不同AP之间的数据进行汇聚，并与外网连接，AC支持用户 安全控制，业务控制，计费采集以及对网络进行监控。

1)采用胖AP(FAT AP)组网：所谓胖AP是指AP本身集成了WLAN的物 理层，用户数据加密、认证、漫游、网络管理等功能集于一身。目前接触最多的 就是家庭用户的无线路由器组网。使用胖AP组网有其局限性。胖AP适用于小型 无线网络部署，不适用于大规模网络部署;每台胖AP都只支持单独进行配置，组 建大、中型无线网络时，配置工作量大;对网络中的胖AP进行软件升级时，需要 手工逐台进行升级，维护工作量大;胖AP上保存着备配置信息，当设备失窃时造 成配置信息泄漏;胖AP难于实现自动无线盲区修补、流氓AP检测等功能;此外，胖 AP一般都不支持三层漫游。

2)采用瘦AP(FIT AP)组网：所谓瘦AP是指将用户鉴权，加密，漫游控 制等功能全部上移至AC，AP只提供接入功能，这里可以把瘦AP看做一个天线来 对待。这种方式一般用作运营商的网络组网。瘦AP只负责用户无线通道的接入， 其余用户的鉴权，漫游，网络管理等功能全部上移AC负责，这样，整个网络的 可控性大大增强，作为宽带有线接入网的延伸和补充。

4 无线局域网的应用 根据无线局域网的特点，它主要应用于室内和室外。通常在室内，无 线局域网与有线局域网是一种共存的状态，并且是有线局域网的一种补充。而在 室外，无线局域网的应用就非常多了。

4.1 在办公场所的无线局域网部署 确定AP的位置和数量是在室内部署无线局域网的第一步。有一点需 要注意的是，虽然AP在理论上的覆盖值是250米，但有时候因为空间的封闭或者 是墙壁等一些障碍物会减少AP的覆盖值。同时，在正常工作的情况下，一个AP 支持的同时上网的用户数也是有限的，即使理论上一个AP最多可支持多达80台 计算机的接入。虽然理论上是这样的，但是当应用到实际的生活中时，二十台左 右是一种合理的安排，网络的宽带以及上网的速度都是在布线时所要考虑的因素， 一个服务区相对应一个网络接入点。对于校园中的大多数场合，如教学楼、网书 馆、办公室、实验楼、宿舍楼等，在原本的布置上就已经存在了校园网，只需要让它在有线的布线基础上实现移动上网的能力，可以以一个AP为中心建立一个 无线局域网的服务区，这样就可以使各个端口都会连接到一起。这样一个中心点 周围就会有许多个支点，可以把将网络都连接起来。在校外的布线中，无线网桥 起到了很重要的作用，让网络路由进行选择和协议的转换，对于这种方式比较适 合两个局域网的远距离连接。

4.2 室外场所的无线局城网部署 与室内网的布局相比，室外与室内相比无线接入点要复杂一些，在具 体的设计上以无线站作为一种中心，考虑到布线以及周围的建筑物，都要使用无 缝隙式的覆盖。例如，在学校的网络主干线作为联网的主要接入点，考虑到操场， 广场，宿舍，教学楼，草坪，使得有线局域网对于这些建筑都要无缝覆盖。在距 离较远的一些学校内的建筑来说，布线可能都不太方便，这样就可以增加一些 AP的数量来增加网络的连接，因为距离远信号会相对的比较弱一些，对于其他 的室外空间也要注意覆盖，通过无线网桥和中心连接在端口的无线接入点，这样 就可以增高天线的使用益度。

5 结束语 无线局域网有许多优势，在诸多领域得到广泛的应用。目前，越来越 多的无线局域网产品投放市场，价格越来越低、覆盖范围也不断增大。无线局域 网已作为一种宽带网络解决方案得到了应用，可以预见，随着网上多媒体技术的 日益发展，传输速率更高的无线网络设备将会不断涌现。所以，对无线局域网设 备和服务投资的前景非常乐观。