时间：2022-08-19 05:08:24
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇无线通信论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
［论文摘要］随着现代科学技术的飞速发展，构建完善坚强可靠的电力通信网，显得越来越重要。文章结合电力通信的特点和需求及无线新技术的特性，分析无线通信技术在电网通信中的应用前景。
一、概述
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设，已经初具规模，通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展，无线通信系统的特性发生巨大的变化。鉴于采用无线通信网不依赖于电网网架，且抗自然灾害能力较强，同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点，非常适合弥补目前通信方式的单一化、覆盖面不全的缺陷。本文简单介绍一下无线通信传输体制的应用特点和优缺点，并分析其在电力系统的应用前景。
二、无线技术介绍
（一）无线通信技术的概念
目前，无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。
（二）无线通信技术的发展现状
无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术，即基于IEEE802.15的无线个域网（WPAN）、基于IEEE802.11的无线局域网（WLAN）、基于IEEE802.16的无线城域网（WMAN）及基于IEEE802.20的无线广域网（WWAN）。
总的来说，长距离无线接入技术的代表为：GSM、GPRS、3G；短距离无线接入技术的代表则包括：WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有：3.5GHz无线接入（MMDS）、本地多点分配业务（LMDS）、802.16d；移动无线接入技术主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。
1.主流无线通信技术
从技术发展的趋势可以看出，以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术。
2.其他无线通信技术
除了上述主流的无线通信技术外，目前已存在的无线通信技术还包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距离通信技术及LMDS、MMDS、点对点微波、卫星通信等长距离通信技术。
（1）IrDA：InfraredDataAssociation，是点对点的数据传输协议，通信距离一般在0～1m之间，传输速率最快可达16Mbps，通信介质为波长900纳米左右的近红外线。
（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段，使用跳频频谱扩展技术，通信介质为2.402GHz到2.480GHz的电磁波。
（3）RFID：RadioFrequencyIdentification，即射频识别，俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。
（4）UWB：UltraWideband，即超宽带技术。UWB通信又被称为是无载波的基带通信，几乎是全数字通信系统，所需要的射频和微波器件很少，因此可以减小系统的复杂性，降低成本。
三、无线技术优劣分析
（一）WLAN技术分析
Wi-Fi的技术和产品已经相当成熟，而且大批量生产。该技术适用于无线局域网，作为有线网络的延伸，对于特殊地点宽带应用，尽管Wi-Fi技术应用非常广泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患，Wi-Fi采用的是射频（RF）技术，通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号，所以非常容易受到来自外界的攻击，黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。
（二）WiMax技术分析
WiMax是一个先进的技术，推出相对较晚，存在频率复用性小、利用率低的问题，但由于最近才完成标准化，该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看，该技术可以在较大范围内满足上网要求，覆盖可以包括室外和室内，可以进行大面积的信号覆盖，甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的先进性和超远的传输距离，一直被业界看好，是未来移动技术的发展方向，并提供优良的最后一公里网络接入服务。
（三）WMN技术分析
WMN是正在研究中的技术，在研究中不断地在不同方面结合各种技术的特点进行融合，而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看，WMN这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间，在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集，并广泛应用到环境检测、工业、交通等领域。随着其他技术的不断更新完善，WMN更好地与之相融合、互补，从而能够扬长避短，发挥出各自的优势。
（四）3G技术分析
3G于1996年提出标准，2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。3G网络部署已具备相当的实践经验，有一成套建网的理论，包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。从商用前景看，目前，3G在部分地区已得到大规模的商业应用，比如欧洲很多国家、日本、韩国等都已经建设了3G的网络。3G技术已经进入可以实用的阶段，还有很多国家和地区正在建设或将要建设3G网络。
（五）LMDS技术分析
本地多点分布业务系统LMDS是一种提供点对多点通信的固定宽带无线接入技术，其工作频率在20GHZ以上，利用毫米波传输，可在一定的范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务，是一种非常好的宽带固定无线接入解决方案。在最优情况下，距离可达8公里；但是由于受降雨的原因，距离通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信息调制为射频信号发射出去，在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号，在无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆情况下，实现数据双向对称高带宽无线传输。
（六）MMDS技术分析
MMDS的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响，可用频带亦不够宽，最多不超过200MHz。其次，MMDS对传输路径要求非常严格。由于MMDS采用的调制技术主要是相移键控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度调制QAM调制技术，无法做到非视距传输，在目前复杂的城市环境下难以推广应用。另外，MMDS没有统一的国际标准，各厂家的设备存在兼容性问题。
（七）集群通信技术分析
数字集群系统具有很多优点，它的频谱利用率有很大提高，可进一步提高集群系统的用户容量；它提高了信号抗信道衰落的能力，使无线传输质量变好；由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术，所以对数字系统来说，保密性也有很大改善。
数字集群移动通信系统可提供多业务服务，也就是说除数字语音信号外，还可以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号，因此极大地提高了集群网的服务功能。
（八）点对点微波通信技术分析
微波传输的优势主要体现在以下几个方面：第一，可以降低运营商的运营成本。与租用线路相比，微波系统的投资只要一年左右即可收回。第二，微波传输系统部署简洁快速。与传统的传输手段相比，其快速部署的优势可以更快地满足新业务发展的需要。第三，目前的微波产品对未来的发展是有保障的，对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。未来，微波传输系统将升级到全IP的平台之上，可以全面支持运营商未来的发展。
（九）卫星通信技术分析
利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户，可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接入设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下，利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案，经济又可靠。
但是卫星通信毕竟是采用卫星作为通信平台，其地面站的建设、通信信道租用费用都需要花费大量资金，而且通信资源为卫星通信公司所有，受其带宽的限制，使得大量数据的传输需要付出非常大的代价。因此，作为日常生产、生活使用是极为不经济的；而将卫星通信作为应急通信、作战通信、海外通信等则比较适合。
四、无线技术综合比较
目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求，WLAN可解决中距离的较高速数据接入，而UWB可实现近距离的超高速无线接入。
首先，从标准化程度上看，本报告所涉及的技术中，仅仅WMN技术没有成熟的标准体系，LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准，只是没有统一的国际标准，其余的技术均已经完成标准化工作，并且都进行了试验网建设和商业网建设。
从频率上看，Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段，WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。
从覆盖范围上看，Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术，仅覆盖35m～100m；WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术，覆盖范围在1km～54km不等，而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术，通常用于通信主干组网建设。
从传输速率上看，点对点微波和卫星通信属于干线传输技术，不同的情况速率变化较大，而其余的技术均为接入技术，仅仅是3G技术接入速率最小，仅为384k，而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。
从调制技术上看，其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM，其余的技术均未采用OFDM调制技术。
从天线技术上看，仅仅3G和WiMax技术采用了MIMO技术，而其他技术均未采用MIMO技术；从传输环境上看，仅仅WiMax技术和3G技术支持非视距传输，其余技术均要求视距传输环境；从网络安全和QoS机制上看，WiMax技术和3G技术在这方面做得比较优秀、完善，其余的均存在较大的问题。
一、无线通信技术应用于煤矿开采的重要意义
由于煤炭生产的施工环境比较复杂，井下人员较多，设备流动性也较大，在生产操作中，常常采用多工种联合流水作业的形式进行煤矿开采，这就要求需要大量的重型设备参与到煤矿生产中，无论是在设备运输中，还是在安装、调试中，其都有较高的要求，若不注重煤炭井上井下的协同生产，则容易发生瓦斯爆炸等事故。然而，随着移动通信技术的发展，建立基于4G通信技术的无线移动通信系统，并将其应用于煤矿生产中，其不仅可以确保煤矿生产顺利进行，还可以完成紧急事故的处理，因此，煤矿4G无线通信移动系统的实现，具有十分重要的意义。
二、基于4G通信技术的煤矿无线通信系统
（一）无线移动通信系统架构
针对当前煤矿生产对无线移动通信系统的需求，利用4G中的TD-LTE通信技术来实现高传输速率的宽带无线网络，建立信息化、自动化、智能化于一体的煤矿安全生产管理系统，打破当前煤矿系统安全生产局面，将煤矿井下传感器、视频等各类业务数据进行统一的网络部署，有效解决信息孤岛的问题，确保煤矿安全生产，从而提高煤矿的生产效率。因此，建立基于分时长期演进（TD-LTE）的宽带无线网络，由于基于4G通信技术的无线移动通信系统可以在频谱带宽20MHz下可以实现上行峰值速率和下行峰值速率分别为50Mb/s，100Mb/s，其接入时延可以小于100ms，如表1所示[3]，表示4G通信系统与3G无线通信系统的对比，因此，采用TD-LTE无线通信技术不仅可以满足语音和数据业务的实时传输，也可以有效避免数据丢包、延时等问题。下面对基于4G通信技术的无线移动通信系统进行对比分析：1.基于TD-LTE通信技术的系统架构。TD-TLE煤矿无线通信系统网络总体架构主要由基站、接入网关、BRAS及核心网通信构成，其中，核心网网元可以实现语音通信、数据传输及集群呼叫功能，其主要通过IMS+EPC+DSS集群模式来实现的[4]。2.建立基于TD-LTE通信技术的基站通信系统。将Femto/Pico基站应用于无线通信系统建设中，增强区域的覆盖范围，通过自身的传输网络统一接入到安全网关中，采用IPSEC的方式，以保证网络传输安全。当基站通过提供WLANAP来承载数据业务过程中[5]，其也可以通过PDG直接接入网络来承载数据业务，为了确保提高高质量、高传输速率的数据和语音业务，则可以通过直接接入3GPP核心网来满足不同的产品需求，实现统一的业务活动，建立以SmallCell为基站的网管系统，从而实现下层无线网络通信系统与上层网管系统的对接。3.建立基于IMS+EPC+DSS集群模式的核心网[6]。在系统中设置核心网，其主要作用是提供用户连接、系统管理、网络承载等功能，分析该系统的核心网系统AXUNiEPC-5[7]，其主要依托电信级EPC核心网的优势来实现网元MME、PGW等功能融为一体的模式，该核心网实现了移动办公、遥感业务、监视控制及电子商务等基本业务，其可以为用户提供安全可靠的LTE接入。另外，核心网系统还利应用了IMS系统，其是一种全新的多媒体业务形式，其不仅可以满足多样化的多媒体业务需求，还可以实现LTE语音业务系统，并且DSS核心网可以实现LTE的集群呼叫功能，DSS与EPC相比，其都采用了ATCA架构，并且都可以实现设备小型化的核心网。4.建立综合应用无线通信系统平台。利用分布式高性能计算机框架架构来建立一个安全、可靠、统一的综合应用系统平台，为了构建灵活、适用强的处理平台，应在软件处理平台基础上增加分析处理数据的专用支持工具，如支持LTE、Wi-Fi网络和终端的基站系统[8]，实现数据传输、视频及语音等各类业务，提供统一的数据存储及应用接口，从而实现自动化管理的应用系统。
（二）无线移动通信系统功能概述
1.调度功能。调度系统是煤矿生产的重要通信手段，生产调度员通过利用调度功能来统筹调度所有资源，并对煤矿生产中各种突发状况进行处理，以保证煤矿生产顺利进行。调度功能主要包括生产进程管理、煤矿生产流程整合及资源分配等功能。2.语音业务。其主要包括以下几种业务：第一，移动电话，其可以提供语音通信功能；第二，紧急呼叫业务，当煤矿井下的集群用户发起紧急呼叫，呼叫中心将会做出答复，其类似与电话业务，具有简单方便、快速的特点；第三，主叫号码识别显示业务，其主要功能是提供主叫用户号码给被叫用户。3.集群通信。为了实现用户之间的通信，利用无线集群通信系统来实现自动化的信息共享功能，与公众无线移动通信相比，无线集群通信系统不仅可以提供系统内部的全呼、组呼之外，还可以提高双向通话功能，通过建立优先等级呼叫和紧急呼叫功能，以满足煤矿生产安全部门指挥调度的需求。4.增殖数据服务。在增殖数据业务中，主要包括提供视频通话、物联网接入、手机终端定位、多种数据等业务，其中，对于视频通话，通过手机实时进行无线视频业务，以便于井上工作人员的判断和决策；数据网接入，通过利用3G通信技术来实现终端及无线传感器等接口的采集，并利用物联网提供终端接入；手机终端定位，即利用4G无线通信技术来实现语音通话及矿用无线通信手机终端定位，即通过操作人员携带的手机与基站之间的信号传输来获得操作人员在井下的信息，这样地面上的工作人员则可以通过计算机来了解井下工作人员的信息，其可以确保煤矿井下的安全生产，同时也可以提供实时信息；数据业务，为了满足煤矿井下多种业务对宽带的需求，实现高速分组无线数据业务，并通过智能手机绑定内部系统，实现信息、视频监控及安全生产实时监控等功能，将综合自动化系统应用于系统中，实现组态软件实时显示功能，当煤矿井下出现异常情况，系统将会提供自动报警提示功能。
三、结束语
建立基于4G无线通信技术的煤矿无线通信系统，利用TD-LTE无线通信技术来建立宽带无线网络，由于TD-LTE无线通信技术具有覆盖面积广、信号强、传输速率高的优点，将无线移动通信系统应用于煤矿生产中，不仅可以煤矿地面井下实时通信，也可以确保煤矿井下安全生产，因此，建立基于4G通信技术的煤矿无线移动通信系统具有十分重要的意义。
作者：朱赛虎 单位：天地（常州）自动化股份有限公司
1.1移动终端的硬件平台饱受威胁。当前，移动终端的硬件平台普遍缺乏验证机制与保护机制，以至于部分模块固件被不发入侵者肆意篡改，加之终端内部的通信接口未形成集聚完整性与机密性的保护机制，导致移动终端内传出的信息被黑客窃听，对其基本安全性造成极大威胁。
1.2由于4G无线系统包含着许多种类，但操作系统的安全性却相对匮乏，因而出现了许多漏洞，而且这些漏洞具有公开性特征。
1.34G无线系统的移动终端具备支持多种无线应用的功能，例如电子邮件、电子商务等。假使这些无线应用本身在程序方面存在着漏洞或安全隐患，同样会对4G无线通信的网络安全性造成极大威胁。
二、提升4G无线通信网络安全性的主要策略
由于有线网络和无线网络在基本特性方面存在着较大差异，因此在设计无线通信的网络安全方案时，应当充分考虑其兼容性、安全性以及效率性等因素，从而最大限度提升4G无线通信的网络安全性。
2.1研发与利用加固型操作系统
为了规避安全问题，在选择操作系统时，应选择满足TMP需求的操作系统，能够支持远程验证、区域隔离以及混合访问控制等操作。
2.2采取硬件物理保护措施
通过加大无线通信测试平台硬件的集成度，减少存在攻击威胁的接口数量，并适当增加电压、电流以及温度，以此方式达到检测电路的目标，以防采取物理检测措施时被攻击。此外，针对TPM和全球用户识别卡中的相关数据，还应当根据安全级别进行销毁处理。
2.3不断加固硬件平台
把中国移动互联网可信应用平台视作网络安全问题基本防护对象，除了对其进行全方位检测以及可信启动之外，还应予以存储保护等安全措施。同时，由于4G无线通信的核心网是TD-SCDMA，尽管不对称管制、起步晚以及备受怀疑等主客观因素对其发展产生了一定的影响，但TD-SCDMA的整体发展趋势十分明朗，同时还取得了较大成功。而随着TD-LTE的不断推行与普及，其发展事态已远远超过TD-SCDMA，全球范围内TD-LTE的商用网络总数已达到13个，其发展与应用必定会成为大势所趋。
2.4提升通信服务效率
由于无线通信的网络资源有限，为了提升网络资源的可靠性、安全性与有效性，首先应当控制安全协议的信息交互总数，确保安全信息的精准性与短小性。其次，控制移动终端的任务数量，针对4G无线通信的网络终端制定明确的标准，要求其计算能力具备明显的非对称性。最后，针对处于闲置状态的移动终端，必须加以有效利用，从而实现预计算、预认证的目标。
三、结束语
1.1城市4G无线通信接入网络的安全威胁
在接入网络中，用户可以在同一网络内和不同网络间任意地漫游和切换，已经完全控制某个系统的攻击者通过生成RRC（RadioResourceControl）信令的方法向ME发起重配置过程，制ME切换到安全性较弱的传统网络中，并且将ME引进攻击者已经控制的网络或系统中。比如当前EPON网络中OLT设备往往是多个逻辑OLT的集合，可选加上交换芯片，集成交换机或路由器的功能，与核心网络的接口称为SNI（系统网络接口）。ONU设备一般为单个逻辑ONU设备，提供UNI（用户网络接口），SNI、UNI口可以为以太口（数据）、POTS口（语音）、RF（视频）接口，可选和交换机、路由器、其他特定功能的网络终端集成。
2接入网技术在城市4G无线通信中的应用体系建立
2.1常见安全机制
采用临时身份或加密的永久身份信息实现用户的身份隐藏。通过使用数字签名技术可以实现信息的防抵赖性。通过数字管理技术、加密技术、消息摘要技术可以实现数据完整性。通过加密技术和安全信道可以实现数据的机密性。通过认证机制实现通信参与方在数据交换之前的身份鉴定过程。比如当前某某城市联通移动核心网新建的第一套4GHSS（用户归属服务器，是4G移动网的核心网元）顺利割接入网，经过近期运行观察，性能良好，各项话务指标都在正常范围。割接完成后，现有用户不换号就可以享受联通4GLTE网络，对整个4G网络建设进度具有里程碑式的意义。
2.2系统总体设计
对于开发下一代产品的验证平台，对于城市4G无线通信接入网络，强大的硬件运算能力和大容量存储以及高速的数据传输能力都是必须的，因此在器件选型的时候就选择了业界较为先进、处理能力高、集成度大、功耗低和工艺新的器件。比如TMS320DM8168多媒体处理器具有一颗CortexA8内核和一颗C674X系列的DSP，其中电源是整个电路能否正常稳定工作的核心，这个部分着重讲了验证平台所选取的电源芯片以及周边电路，同时分析了各个支路的电流和上电顺序，以确保电路能够正常稳定的工作。验证平台的PCB设计主要包括器件布局，层叠结构设计等。外设部分主要包含了存储系统和配置电路。存储系统为软件运行提供了足够的运行空间，配置电路为FPGA的程序下载提供了一条高速公路，减少了程序员的开发时间。接入网系统是芯片与芯片或者芯片与外设信息交换的桥梁，这部分主要介绍了验证板所使用的各种接入网方式同时分析了接入网系统的硬件性能。
2.3接入网系统设计
接入网系统是芯片与芯片之间以及验证平台与外设之间数据传输的系统，一个接入网系统的优劣直接决定了整个系统的数据传输能力以及性能。目前所用的系统间或者芯片间的接入网方式很多，例如UART、I2C、SPI等，这些都是速度比较低的接入网接口协议，而现代的多媒体时代需要更高速的接入网接口比如USB2.0、USB3.0、SATA、PCIe、SRI/O等。TMS320DM8168主板上的PCIExpressx2接口，每条串行线路的数据传输率最大可传输5Gbps的数据，该接口用于和外设进行高速数据传输。目前，中国移动已经启动了全国范围内4G网络技术的试点应用，正准备快速在全国范围内推广。“4G”TD-LTE的最大特点是高速数据传输服务，是现有3G网络的十倍。同时可以通过手机等各种终端获得无线高清视频体验，十分流畅清晰。4G无线网络的部署是在运营商的4G网络基础上对覆盖点进行网络的延伸，增加4G网络路由器通过无线方式与监控平台互联，通过运营商的宽带网络实现信息传输。在4G网络未覆盖到的区域可以通过3G网络作为补偿进行承载，可根据3G网络带宽情况灵活调整信号的方式和容量。其安装方便、灵活性强、性价比高等特性使得更多行业的监控系统采用无线监控方式。
3结语
如果能在单一架构下管理多个无线网络的实时数据,或者说在单一架构下管理统一后的单一无线网络的实时数据,应该是过程行业用户一致的要求,所以我们说多种无线通信技术标准的融合是一个大趋势,它可以提供远程操作的更高可靠性和更低成本。三大无线国际标准合作的技术基础原本是存在的,因为ISA100.11a、WirelessHART和WIA-PA的底层协议都是IEEE802.15.4,而提供芯片和通信协议栈的商家往往同时提供这几种技术的部件,即使是在ISA100.11a、WirelessHART和WIA-PA阵营内,还包括有很多相同的会员。作为ISA100的核心成员单位的尼维斯(Nivis)公司一向以其管理和优化网状网络的软件而闻名,同时在利用ISA100.11a、WirelessHART和6LoWPAN开发基于标准的无线网状通信堆栈方面拥有丰富的知识和能力。
尼维斯公司目前是我们所了解到的唯一同时提供ISA100.11a和WirelessHART两种流程行业无线产品供应商,比如其无线节点和路由器用在ISA100.11a和WirelessHART的型号是相同的,使用户能够在单一的硬件上运行任何一种标准。如VersaRouter910路由器既支持Nivis的ISA100.11a标准,也支持WirelessHART标准,拥有在同一平台上运行的软件,VersaRouter910是一个双启动硬件(Dualboothardware),是集全功能于一身,专门为客户准备好提供的无线解决方案设计的工业级无线路由器。中科博微公司是可同时提供WIA-PA、WirelessHART两种流程行业无线产品供应商,比如其无线网关既有属于WIA-PA无线网络的WIAPA-GW1498、WIAPA-GWS12002种型号的网关,又有属于WirelessHART无线网络的WHT-GW1250网关。北京天宇蓝翔科技发展有限公司也可提供WIA-PA、WirelessHART两种无线网络产品。在ISA100.11a和WirelessHART问世之初,在ISA名下成立过ISA100.12工作组,负责寻找将WirelessHART和ISA100.11a无线标准融合的技术途径。当时认定实现无线标准融合技术途径的唯一方法是提案申请,后有3个团队提出申请。
但最终这些团队没有解决以下核心问题:网络规范的定义能够取代ISA100.11a和WirelessHART及提供2个现有网络的反向兼容。代表ISA100.11a和WirelessHART供应商的两个团队都不能接受修改自己基础网络的要求,因此无法达成任何妥协协议。其原因非技术方面,而是集中在营销效应方面。因此在2013年,ISA100.12工作组已决定放弃在无线通信技术标准融合方面的努力。ISA100.12工作组中的最终用户曾建议的融合备选方案是供应商可提供同时对ISA100.11a和WirelessHART无线网络进行操作的产品,即“双启动”产品的解决方案。2010年初,德国测量与控制标准委员会NAMURPressRelease(公告),开始提出单一(融合)工业无线标准(仅过程自动化领域)的要求,建议三个标准合并为一个IEC标准。2010年8月在伦敦的Heathrow(希思罗)机场召开了工作组第一次会议,工作组即以希思罗命名。2011年3月底在瑞士的融合工作组会议形成备忘录决定成立技术工作组,重庆邮电大学是希思罗工作组的5名核心成员之一和技术工作组主要成员。
技术工作组首先完成“三个标准的异同”资料的编辑,然后达成分三步开展工作的共识,第一步是实现三标准共存,如图1所示,第二步完成渐进式融合,第三步以单一的OSI/ISO层过程仪表协议的现场设备、统一的接入点、统一的网关实现标准的最终融合,这里的现场设备、接入点、网关均以希思罗命名。2012年12月现场总线基金会(FF)宣布与国际自动化学会自动化标准委员会ISA100合作提出了一个通用的框架,允许多个工业通信协议通过共享无线集成架构在过程自动化系统中运行,使现场总线连接到远程的I/O和ISA100.11a、WirelessHART、有线H1协议集成到单一的标准化环境中,这称为基金会的远程操作管理ROM,这是通过第三方的开放融合,以便为用户提供更高的可靠性和更低成本的远程操作。这个框架保持了“基础设施”战略,而不是试图在无线设备水平方面竞争。
2、系统架构的创新
霍尼韦尔公司2004年推出工业无线变送器——基于ZigBee无线技术的XYR5000无线压力变送器,载频为902MHz~928MHz,以此为基础的无线网络系统构成如图2所示。作为网关设备的基站WBR与各种类型的XYR5000无线变送器可直接通信,最大数量为50台,最大距离610m。基站还可有线接入最多25个AO/DO组件,基站与控制系统的连接有RS485ModbusRTU接口,还可提供RS232到WMT无线管理工具上显示。随后IEC三大国际标准的早期无线网络系统的架构是由网关和无线现场设备组成,如横河电机无线系统的早期架构是YFGW710现场无线一体型网关和现场无线设备,一台网关可接入最多10台(刷新率1s)或50台(刷新率5s)现场无线设备,如图3所示。艾默生过程管理公司下属的罗斯蒙特公司真正针对流程行业无线网络系统的研究始于1998年,2006年推出的智能无线解决方案是采用900MHz,2007年以后在欧洲和亚洲则推出2.4GHz的解决方案。早期无线网络系统的架构也是由网关和无线现场设备组成,可能会包括适配器等设备,同时每一台无线现场设备还可作为路由器将其他无线现场设备的信息传送到网关,如图4所示。
2007年6月11日,霍尼韦尔公司推出基于ISA100.11a思路的OneWireless无线网络方案,采用了XYR6000变送器,载频为2.4GHz。推出OneWireless无线网络后,系统架构也在不断更新,较早的版本是2009年4月的120版,当时作为网关的是多功能节点;2011年9月200版的新功能包括无线变送器无路由功能改为路由功能可选、增加了现场设备接入点FDAP、增加了HART适配器等,2011年10月又引入了CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备、CiscoWLAN控制器;2013年4月210版的新功能包括在线
无线设备授权等新功能。AP节点设备被分为两类:网格接入点(MAP)和根接入点(RAP)。网格接入点是Mesh网络的远程接入点,它作为ISA100.11a无线现场设备网络和IEEE802.11a/b/g/nWi-Fi网络的接入点,这是所有接入点的默认角色。对下层ISA100.11a无线现场设备网络来说,每个网格接入点都可以发送和接收来自无线现场设备的消息,同时,它又作为一个路由器,为其相邻网格接入点以IEEE802.11a/b/g/nWi-Fi网络转发消息,从而在2层网络中为无线设备和主机应用之间实现数据传输,通过转发过程,数据可以找到通过中间网格接入点抵达目的地的最佳路径。 如果一个链路因为任何原因而出现故障,网络会自动通过其他路径安排数据传输,直到数据抵达网关为止。根接入点通过光纤、有线以太网或电缆连接器连接到有线网络或服务器,作为到有线网络的“根”或“网关”,它必须在接入点配置时设定为根接入点。通信时,网格接入点通过网格接入点之间的路径或直接传送到根接入点。在这种网络拓扑结构中,接入点之间有许多冗余路径连接,因而特别可靠。随着网络规模的增大和网格接入点数量的增加,有必要使用多台根接入点以保证无线网络所需的性能和吞吐量(如图5所示)。推荐根接入点对网格接入点比值为20,这意味着,最多20个网格接入点可以共享相同的一次和二次根接入点,由于每个网格接入点可接入数十台无线现场设备,每个根接入点可接入20个网格接入点,而根接入点又可以多个同时接入交换机,其应用规模可满足数百点到数千点的大型无线网络的要求。
艾默生过程管理公司在WirelessHART网络中也推出了CiscoAP节点设备作为构成回传网络节点的接入点,菲尼克斯公司在WirelessHART网络中也推出了可与该公司多台WirelessHART网关组成骨干网络的WLAN接入点,且都通过Wi-Fi传送采集的所有信息,同时,WirelessHART网络也可接收支持802.11Wi-Fi通信的无线设备的信息。随着工业无线网络将过程控制延伸到工厂现场的各个角落,其应用越来越普及,单个应用实例的规模也越来越大,已突破一个工序或一个车间的范围。在这种形势下,流程行业无线网络设备的制造厂家不失时机地推出可覆盖整个工厂的全集成式多用途无线网络。这样的网络中既包括简单的无线现场仪表网络,也覆盖多种无线应用的场合。创新的系统架构主要体现在接入点设备作为主干网络节点,比如OneWireless无线网络先后推出的现场设备接入点FDAP、CiscoAironet1552SOutdoorAP节点,横河电机ISA100.11a无线网络的YFGW510现场无线接入点,艾默生过程管理公司WirelessHART无线网络推出的781远程链路、CiscoAP节点设备和WLAN接入点,菲尼克斯公司WirelessHART无线网络的WLAN接入点。这些设备具有骨干路由器功能,可将众多的无线现场设备的信息通过底层网络采集后,尽快地通过骨干网络传送到无线网关。这种将网关功能分离为接入点和现场无线管理站以及将信息传送分为底层网络及骨干网络的分层架构,不仅扩大了网络的规模、提高了信息传送速度,还能更好地实现同时管理多个现场无线子网通信系统的要求。
1．1WiFi无线通信技术
WiFi无线通信技术采用OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）正交频分复用技术，其优势在于具有较高的数据带宽，低廉的设备成本，同时使用2．4GHz的公共频段，不需要复杂的审批手续。但WiFi技术不属于国际电信联盟ITU（InternationalTelecommunicationUnion）规定的移动语音通信标准，不具备规模组网通信的理论基础与技术标准，其定位就是短距异步宽带数据无线接入。由于WiFi采用的是短码扩频技术，只适合视距无遮挡点对点直线通信，而对矿井这种遮挡严重，多径反射剧烈，场强衰落快速变化的现场，将直接导致WiFi的通信距离大大缩短。WiFi通信技术所使用的通信体制、占用带宽、调制方式与目前煤矿井下人员定位系统的RFID和ZigBee完全相同或近似，使得系统之间会产生严重的电磁干扰，严重的还会使系统瘫痪。
1．2TD－SCDMA无线通信技术
TD－SCDMA技术是ITU的第三代移动通信空间接口技术规范之一。TD－SCDMA的特点是上下行同频段，通过时隙配置为上下行信道提供无线承载。TD－SCDMA可支持速率为8kbit／s～2Mbit／s的语音、互联网等所有的3G业务。TD－SCDMA系统采用时分双工模式，它的一个载波占用1．6MHz的带宽，仅能提供速率为2Mbit／s的3G数据业务。并且在产业链方面TD－SCDMA不够成熟，终端数量较少。目前，TD－SCDMA矿用通信系统采用BBU（BuildingBasebandUnit）＋RRU（RadioRemoteUnit）拉远方式，BBU部署在地面，RRU作为井下无线站点部署在井下，地面与井下采用私有的IR接口，必须使用裸光纤，无法直接使用井下工业以太环网，且当BBU出现故障时，会导致全网无法工作。某个中间RRU故障会导致整个链上的RRU无法工作，维护、扩容较为困难。
1．3WCDMA无线通信技术
WCDMA技术是ITU正式的第三代移动通信空间接口技术规范之一，是集CDMA、FDMA（FrequencyDivisionMultipleAccess，频分多址）技术优势于一体、系统容量大、抗干扰能力强的移动通信技术［4］。WCDMA发展空间较大，技术成熟性最佳，有较高的扩频增益，可支持速率为8kbit／s～5．76Mbit／s的语音、互联网等所有的3G业务。WCDMA作为产业链最为成熟、网络部署最为广泛、终端最为丰富的3G技术，其网络除能实现语音通信功能外，还可提供高速率数据和图像传输功能。但是，传统WCDMA系统总体造价相对较高，不利于大规模推广，而且井下巷道错综复杂，其无线信号的全矿井无缝覆盖困难大。
1．4Femtocell无线通信技术
1．4．1Femtocell技术简介Femtocell又可称为毫微微小区、家庭基站［5］，是近年来根据3G发展和移动宽带化趋势推出的低功率、超小型化移动基站。Femtocell使用IP协议，通过用户已有的ADSL、LAN等宽带电路连接，远端由专用网关实现从IP网到移动网的联通。它的大小与ADSL调制解调器相似，具有安装方便、自动配置、自动网规、即插即用的特点。1．4．2Femtocell技术优势（1）可覆盖宏小区不能覆盖的地方。（2）可以减少来自于宏小区基站的高功率开销并提高宏小区基站的性能。（3）辐射更低，手机电池也更耐用。（4）为固网与移动网融合提供了一个理想的解决方案。Femtocell的网络架构如图1所示。目前业界主流的设备商主要采用的是把NodeB和RNC（RadioNetworkController，无线网络控制器）功能集成于一个接入设备的扁平化架构，由Femtocell网关提供标准的Iu接口。更进一步的扁平化架构可以把SGSN（ServingGPRSSupportNode，GPRS服务支持节点）／GGSN（GatewayGPRSSupportNode，网关GPRS支持节点）等功能集成于Femtocell接入设备。扁平化架构的优势是它符合下一代移动网络的发展趋势。由于独立节点的减少，使得网络端到端时延大大降低（降低40％左右），从而大大增强用户在使用高速数据业务和实时业务时的体验。同时，节点的减少也大大提高了网络的可靠性。
2基于Femtocell的矿用
WCDMA无线通信系统传统的矿用CDMA－2000，TDS－CDMA以及WCDMA系统总体造价相对较高，不利于大规模推广，而且井下巷道错综复杂，其无线信号的全矿井无缝覆盖困难极大；但随着Femtocell技术的应用，使得WCDMA无线技术应用到煤矿井下变得简单。针对煤矿井下的环境特点，提出了一种基于Femtocell的矿用WCDMA无线通信系统，系统结构如图2所示。从图2可看出，基于Femtocell的矿用WCDMA无线通信系统采用现有的IP网络传输，Femtocell通过工业以太网与地面主系统相连，井下通信的网络架构可采用标准的Femto网络架构，实现井下、井上通信的结合，传输使用矿区已经部署的井下工业以太环网。Femtocell基站集成了NodeB（即移动基站，一般由控制子系统、传输子系统、射频子系统、中频／基带子系统、天馈子系统等部分组成）和RNC的功能，它通过SIP（SessionInitiationProtocol，会话初始协议）／IMS（IPMultimediaSubsystem，IP多媒体系统）连接到地面核心网络（核心网包括移动交换中心MSC和用户归属位置寄存器HLR等），核心网络采用WCDMA专网的自建核心网。
2．1系统的关键技术
2．1．1即插即用Femtocell所扮演的角色类似于终端设备，因此，其使用方法必须简单明确，安装好Femtocell基站后，只要接通电源和网络就可以使用。Femtocell和服务器之间必须能自动完成IP连接和IP分配，能够进行远程的自动软件升级、自动网络规划（包括最小干扰频点的选择、扰码的自动分配、邻区列表的自动创建及发射功率的自动调整）。2．1．2接入控制接入控制主要有3个层面：①接入层的UE（UserExperience）接入鉴权。用户必须可以设置Femtocell的接入模式，如是否允许所有用户接入、能否设置不同的接入用户、Femtocell信号是否可以独享等。因此，Femtocell必须设置一个白名单编辑功能，以满足对Femtocell接入终端的控制。②Femtocell基站设备的接入控制。服务器要能够监控Femtocell基站的使用，并控制其IP接入。目前主要采用在Femtocell基站内置一张类似于SIM卡的信息鉴权设备，运营商可以在SIM卡上烧制相应的鉴权信息。③核心网3GPP标准的UE接入鉴权。Femtocell对用户的接入必须满足3GPP对3G的各项标准规定［6］。2．1．3IP传输网络质量要求因为Femtocell是完全通过IP网络实现与核心网的连接，因此，如何保证业务的QoS服务等级，特别是语音业务的QoS要求非常关键。因此，对于IP传输网络需要有一定的性能要求，如对满足语音业务、满足视频电话及PS384K业务在时延、抖动、丢包率、带宽等方面的指标均有最低要求。2．1．4时钟同步技术Femtocell基站主要通过接收周围宏基站信号来提取同步时钟信号，如果Femtocell完全处于孤岛环境，就需要通过自身的时钟振荡器来获取时钟。
2．2系统优势分析
综合了Femtocell技术与WCDMA技术的特点，基于Femtocell的矿用WCDMA无线通信系统主要有以下优势。（1）组网灵活。由于系统采用Femtocell技术和小型化设备，且可即插即用，系统安装维护方便，组网更加灵活。（2）稳定可靠。系统内设备采用电信级标准设计，确保系统可靠性。无线资源池共享技术的应用使得系统稳定性和可靠性大大提高，且满足突况下设备的资源需求；在正常情况下，设备运行负荷均衡，工作状态稳定。（3）业务丰富。系统不仅支持基本的高质量语音通信和短信业务，而且基于WCDMA的高带宽特性，可灵活承载移动办公、无线监控、生产巡检等各种数据业务。另外，可根据数字化矿山的特点，灵活定制适应于矿山安全生产的多种移动业务。（4）兼容性高。基于Femtocell的矿用WCDMA矿用无线通信系统设备采用国际通用通信标准设计，设备可以和不同制造商生产的公网模式的WCDMA制式终端兼容；可以和多家主流设备制造商生产的用户级交换机和局用交换机互通。
3结语
1方案设计
PBS表示主基站(PrimaryBaseStation)，通过光缆可以将各类监测数据、感知数据、计量数据等业务数据传输到变电站内的各种应用系统子站，也可以根据需要将数据通过电力骨干网络(SDH等)传输到省电力公司内的系统主站，CBS表示认知基站(CognitiveBaseStation)，通过光缆与主基站连接进行信息交互，通过无线方式与次用户通信，PU表示主用户即授权用户(PrimaryUser)，SU表示次用户即认知用户(SecondaryUser)，这里的用户在实际应用场景中泛指各种无线通信终端，本文为与认知无线电的各种概念保存一致，也称为用户，各类业务数据通过授权用户或次用户将数据传输到基站，SB表示频谱经纪人(SpectrumBroker)，通过光缆或者网线形式与认知基站进行信息交互。认知基站负责认知用户的控制和管理，主要包括对认知用户的感知结果进行融合、空闲信道资源分配、接入及切换管理。频谱使用区域分授权频段区域和非授权频段区域，在授权频段区域，认知基站与主基站进行信息交互，降低感知目标频段的盲目性，认知用户根据认知基站的交互信息，感知授权用户的授权频段的空闲情况并利用。在非授权频段区域，认知用户感知非授权频段的使用情况并进行竞争利用，能够及时规避干扰频段，使用动态分配的频谱资源，在该区域中频谱经纪人充当协调者角色，负责不同认知网络之间的频谱资源协调管理。为提高频谱感知效率，缩短系统接入时间，提升频谱切换性能，本文设计两张用于认知基站内维护的信息表，一张是可用频率资源列表，一张是交互信息列表。“频带范围”表示认知用户可以使用的频段的范围，“频带历史使用信息”表示该段空闲频段的历史使用情况，包括数据传输平均占用时长和空闲率，由此可以计算频段的大致可用时长;“频带带宽”表示可用的频带宽度;“干扰水平”表示历史干扰水平和当前干扰水平，干扰水平是指空闲频谱所遭受的干扰程度和强度，包括无线环境下的路径损耗等干扰和电力设施运行时的电磁干扰，以功率形式量化，结合相关系数，可以计算信道最大容量;“可用状态”表示频率资源的利用方式，包括共享式和独享式，共享式是指认知用户与授权用户共享频率资源，但不会对授权用户造成干扰，或者是由多个认知用户之间进行共享使用空闲授权频率资源或空闲非授权频率资源，独享式是指空闲频率资源无其他用户使用，由单个认知用户单独享用。综合以上信息，认知基站能够根据认知用户的需求情况快速找到匹配资源进行分配，提高了分配效率、缩短了分配时间，根据业务特性，有选择地选取特定频谱实现与业务需求的匹配。
2频率分配方法
本文假设频谱感知由物理层来完成，而且能够获得准确的感知结果，MAC层在获取感知结果的基础上主要负责频谱资源的动态管理。其中频谱分配和频谱干扰规避是频谱资源管理的重要部分，也是电力行业应用下需要解决的重要问题。在分配阶段，提出基于迫切性和公平性的频谱资源分配方法，不仅考虑认知用户的接入的迫切程度，同时也需考虑用户接入的公平性。迫切性和公平性是影响资源分配的重要参考内容，影响迫切性主要参数包括:业务优先级、等待时间，影响公平性主要参数包括:用户不良信用记录、用户接入成功率，其中，业务优先级是指业务的重要程度，等待时间是指用户数据的有效期，超过一定时间，数据的传输就无意义，在电力行业下，这一参数尤其重要，用户不良信用记录是指用户分配到频率资源但没有利用的信用记录，接入成功率是指用户请求分配且获得分配的概率，为公平起见，接入成功率越低的用户分配的可能性就越大。
3频率切换方法
由于认知用户使用授权用户暂时未使用的授权频段，一旦授权用户出现，认知用户需要立即采取相应措施以免对授权用户的使用造成干扰，或者当认知用户使用的非授权频段的频谱环境恶化，也需采取措施来防止业务受到重大影响，另外，电力系统中复杂的电磁干扰进一步加剧了无线环境的复杂度，带来了更大的干扰，影响频谱资源的使用，在此条件下，除共享频率之外，频率切换也是有效解决措施之一，设计合理的目标频段切换机制对切换性能有着十分重要的影响。本文在此基础上提出一种基于加权的多参量目标频段切换算法，认知基站根据认知用户的业务特性和需求进行计算选取目标切换频段并分配，这样就有利于进一步降低认知用户的复杂度，综合考虑多种选择因素，弥补单一属性选择的不足。
4结束语
电力通信是支撑智能电网发展的重要技术，无线通信作为其中的一部分，发挥了重要作用，但由于无线通信频率资源和电力行业的限制性因素，需结合新的技术来解决无线频段资源短缺以及无线传输可靠性等问题。本文将认知无线电技术引入电力无线通信，提出了理论上的频率资源管理算法，旨在提高电力无线通信系统的性能。下一步将开展具体的仿真实验工作，对理论研究算法效果进行验证和优化。
作者:姚继明黄莉田文锋黄凤朱亮单位:中国电力科学研究院
1、多种无线通信技术标准的融合
如果能在单一架构下管理多个无线网络的实时数据，或者说在单一架构下管理统一后的单一无线网络的实时数据，应该是过程行业用户一致的要求，所以我们说多种无线通信技术标准的融合是一个大趋势，它可以提供远程操作的更高可靠性和更低成本。三大无线国际标准合作的技术基础原本是存在的，因为ISA100.11a、WirelessHART和WIA-PA的底层协议都是IEEE802.15.4，而提供芯片和通信协议栈的商家往往同时提供这几种技术的部件，即使是在ISA100.11a、WirelessHART和WIA-PA阵营内，还包括有很多相同的会员。作为ISA100的核心成员单位的尼维斯（Nivis）公司一向以其管理和优化网状网络的软件而闻名，同时在利用ISA100.11a、WirelessHART和6LoWPAN开发基于标准的无线网状通信堆栈方面拥有丰富的知识和能力。尼维斯公司目前是我们所了解到的唯一同时提供ISA100.11a和WirelessHART两种流程行业无线产品供应商，比如其无线节点和路由器用在ISA100.11a和WirelessHART的型号是相同的，使用户能够在单一的硬件上运行任何一种标准。如VersaRouter910路由器既支持Nivis的ISA100.11a标准，也支持WirelessHART标准，拥有在同一平台上运行的软件，VersaRouter910是一个双启动硬件（Dualboothardware），是集全功能于一身，专门为客户准备好提供的无线解决方案设计的工业级无线路由器。中科博微公司是可同时提供WIA-PA、WirelessHART两种流程行业无线产品供应商，比如其无线网关既有属于WIA-PA无线网络的WIAPA-GW1498、WIAPA-GWS12002种型号的网关，又有属于WirelessHART无线网络的WHT-GW1250网关。北京天宇蓝翔科技发展有限公司也可提供WIA-PA、WirelessHART两种无线网络产品。在ISA100.11a和WirelessHART问世之初，在ISA名下成立过ISA100.12工作组，负责寻找将WirelessHART和ISA100.11a无线标准融合的技术途径。当时认定实现无线标准融合技术途径的唯一方法是提案申请，后有3个团队提出申请。但最终这些团队没有解决以下核心问题：网络规范的定义能够取代ISA100.11a和WirelessHART及提供2个现有网络的反向兼容。代表ISA100.11a和WirelessHART供应商的两个团队都不能接受修改自己基础网络的要求，因此无法达成任何妥协协议。其原因非技术方面，而是集中在营销效应方面。因此在2013年，ISA100.12工作组已决定放弃在无线通信技术标准融合方面的努力。ISA100.12工作组中的最终用户曾建议的融合备选方案是供应商可提供同时对ISA100.11a和WirelessHART无线网络进行操作的产品，即“双启动”产品的解决方案。2010年初，德国测量与控制标准委员会NAMURPressRelease（公告），开始提出单一（融合）工业无线标准（仅过程自动化领域）的要求，建议三个标准合并为一个IEC标准。2010年8月在伦敦的Heathrow（希思罗）机场召开了工作组第一次会议，工作组即以希思罗命名。2011年3月底在瑞士的融合工作组会议形成备忘录决定成立技术工作组，重庆邮电大学是希思罗工作组的5名核心成员之一和技术工作组主要成员。技术工作组首先完成“三个标准的异同”资料的编辑，然后达成分三步开展工作的共识，第一步是实现三标准共存，如图1所示，第二步完成渐进式融合，第三步以单一的OSI/ISO层过程仪表协议的现场设备、统一的接入点、统一的网关实现标准的最终融合，这里的现场设备、接入点、网关均以希思罗命名。2012年12月现场总线基金会（FF）宣布与国际自动化学会自动化标准委员会ISA100合作提出了一个通用的框架，允许多个工业通信协议通过共享无线集成架构在过程自动化系统中运行，使现场总线连接到远程的I/O和ISA100.11a、WirelessHART、有线H1协议集成到单一的标准化环境中，这称为基金会的远程操作管理ROM，这是通过第三方的开放融合，以便为用户提供更高的可靠性和更低成本的远程操作。这个框架保持了“基础设施”战略，而不是试图在无线设备水平方面竞争。
2、系统架构的创新
霍尼韦尔公司2004年推出工业无线变送器——基于ZigBee无线技术的XYR5000无线压力变送器，载频为902MHz~928MHz，以此为基础的无线网络系统构成如图2所示。作为网关设备的基站WBR与各种类型的XYR5000无线变送器可直接通信，最大数量为50台，最大距离610m。基站还可有线接入最多25个AO/DO组件，基站与控制系统的连接有RS485ModbusRTU接口，还可提供RS232到WMT无线管理工具上显示。随后IEC三大国际标准的早期无线网络系统的架构是由网关和无线现场设备组成，如横河电机无线系统的早期架构是YFGW710现场无线一体型网关和现场无线设备，一台网关可接入最多10台（刷新率1s）或50台（刷新率5s）现场无线设备，如图3所示。艾默生过程管理公司下属的罗斯蒙特公司真正针对流程行业无线网络系统的研究始于1998年，2006年推出的智能无线解决方案是采用900MHz，2007年以后在欧洲和亚洲则推出2.4GHz的解决方案。早期无线网络系统的架构也是由网关和无线现场设备组成，可能会包括适配器等设备，同时每一台无线现场设备还可作为路由器将其他无线现场设备的信息传送到网关，如图4所示。2007年6月11日，霍尼韦尔公司推出基于ISA100.11a思路的OneWireless无线网络方案，采用了XYR6000变送器，载频为2.4GHz。推出OneWireless无线网络后，系统架构也在不断更新，较早的版本是2009年4月的120版，当时作为网关的是多功能节点；2011年9月200版的新功能包括无线变送器无路由功能改为路由功能可选、增加了现场设备接入点FDAP、增加了HART适配器等，2011年10月又引入了CiscoAironet1552SOutdoorAP节点设备、CiscoWLAN控制器；2013年4月210版的新功能包括在线无线设备授权等新功能。AP节点设备被分为两类：网格接入点（MAP）和根接入点（RAP）。网格接入点是Mesh网络的远程接入点，它作为ISA100.11a无线现场设备网络和IEEE802.11a/b/g/nWi-Fi网络的接入点，这是所有接入点的默认角色。对下层ISA100.11a无线现场设备网络来说，每个网格接入点都可以发送和接收来自无线现场设备的消息，同时，它又作为一个路由器，为其相邻网格接入点以IEEE802.11a/b/g/nWi-Fi网络转发消息，从而在2层网络中为无线设备和主机应用之间实现数据传输，通过转发过程，数据可以找到通过中间网格接入点抵达目的地的最佳路径。如果一个链路因为任何原因而出现故障，网络会自动通过其他路径安排数据传输，直到数据抵达网关为止。根接入点通过光纤、有线以太网或电缆连接器连接到有线网络或服务器，作为到有线网络的“根”或“网关”，它必须在接入点配置时设定为根接入点。通信时，网格接入点通过网格接入点之间的路径或直接传送到根接入点。在这种网络拓扑结构中，接入点之间有许多冗余路径连接，因而特别可靠。随着网络规模的增大和网格接入点数量的增加，有必要使用多台根接入点以保证无线网络所需的性能和吞吐量（如图5所示）。推荐根接入点对网格接入点比值为20，这意味着，最多20个网格接入点可以共享相同的一次和二次根接入点，由于每个网格接入点可接入数十台无线现场设备，每个根接入点可接入20个网格接入点，而根接入点又可以多个同时接入交换机，其应用规模可满足数百点到数千点的大型无线网络的要求。艾默生过程管理公司在WirelessHART网络中也推出了CiscoAP节点设备作为构成回传网络节点的接入点，菲尼克斯公司在WirelessHART网络中也推出了可与该公司多台WirelessHART网关组成骨干网络的WLAN接入点，且都通过Wi-Fi传送采集的所有信息，同时，WirelessHART网络也可接收支持802.11Wi-Fi通信的无线设备的信息。随着工业无线网络将过程控制延伸到工厂现场的各个角落，其应用越来越普及，单个应用实例的规模也越来越大，已突破一个工序或一个车间的范围。在这种形势下，流程行业无线网络设备的制造厂家不失时机地推出可覆盖整个工厂的全集成式多用途无线网络。这样的网络中既包括简单的无线现场仪表网络，也覆盖多种无线应用的场合。创新的系统架构主要体现在接入点设备作为主干网络节点，比如OneWireless无线网络先后推出的现场设备接入点FDAP、CiscoAironet1552SOutdoorAP节点，横河电机ISA100.11a无线网络的YFGW510现场无线接入点，艾默生过程管理公司WirelessHART无线网络推出的781远程链路、CiscoAP节点设备和WLAN接入点，菲尼克斯公司WirelessHART无线网络的WLAN接入点。这些设备具有骨干路由器功能，可将众多的无线现场设备的信息通过底层网络采集后，尽快地通过骨干网络传送到无线网关。这种将网关功能分离为接入点和现场无线管理站以及将信息传送分为底层网络及骨干网络的分层架构，不仅扩大了网络的规模、提高了信息传送速度，还能更好地实现同时管理多个现场无线子网通信系统的要求。
3、引入无线行业领军厂家的技术和产品
借助网络解决方案供应商的技术迅速提高产品档次，霍尼韦尔公司2012年直接采用支持标准的思科（Cisco）公司组态和拓扑结构性统一无线网络技术，这包括使用冗余交换机、冗余的无线局域网控制器以及多重网格接入点MAP和根接入点RAP，实现一个强大的高可用性的网络。如使用CiscoAironet1552SAP节点设备构建OneWireless工业无线网络，同时还采用CiscoWLAN控制器用于管理CiscoAironet1552SAP节点设备，在单一的架构下为Wi-Fi应用和ISA100.11a现场仪表提供无线覆盖，从而有效降低总体拥有成本。CiscoAironet1552SAP节点设备的功能与原有的多功能节点完全一样，但天线数量增加，速度更快，带宽更宽。艾默生过程管理公司早在2007年就已经同思科公司建立了合作伙伴关系，如在异构系统的无线通信方面双方就进行了合作，最近又引入了CiscoAP节点设备。罗克韦尔自动化收购了vMonitor，将划入罗克韦尔自动化控制产品和解决方案营运部门。vMonitor是全球范围内数字油田实施及远程运营领域的先驱，早在2005年1月，它就在壳牌公司的支持下，进行了Kanbode8口油井无线传感器网络的试验，为井口和上游应用提供了创新的监控解决方案，创造性地将最尖端的无线仪表和通信与可视化软件结合在一起，帮助客户制定更明智的决策并改善生产状况。vMonitor的技术涵盖井口传感器与变送器、远程终端单元、网关和调制解调器的全无线产品组合，以及交钥匙监控系统和服务。这些产品覆盖范围广，适合从油气井、管道、泵站和升液站到炼油厂以及油库的各类应用。
作者：方原柏 单位：昆明有色冶金设计研究院
1.1泄露电缆方式
传统覆盖中，使用泄漏电缆进行隧道覆盖。电磁波在泄漏电缆中纵向传输的同时通过槽孔向外界辐射电磁波，外界的电磁场也可通过槽孔感应到泄漏电缆内部并传送到接收端。但是，泄漏电缆的传输损耗大，仅适用于覆盖要求高而均匀的场景。这种方法的优点为，可减小信号阴影和遮挡，在复杂的隧道中采用泄漏电缆，信号波动范围减少，与其它天线系统相比，隧道内信号覆盖均匀，可对多种服务同时提供覆盖，泄漏电缆本质上是宽带系统，多种不同的无线系统可以共享同一泄漏电缆，考虑到在隧道中经常使用某些无线系统（寻呼系统、告警系统、广播等），采用共享一条泄漏电缆的方法，可省去架设多个天线的工程。其缺点在于，由于整个是一个串联系统，在隧道比较长的情况下，放大器需要串联使用，系统噪声比较高，降低了信号的可靠性。如果泄露电缆长度较长，其信号衰减明显，使用成本大幅上升，而且成本相对较高，系统结构相对复杂。适用于无源系统安装受限的环境
1.23G微蜂窝方式
本方案由3G移动通信微蜂窝基站、3G专用核心网共同组成。针对隧道通信的专用场景，本方案将采用微蜂窝联合组网的方式进行覆盖。微蜂窝基站通过以太链路和固定网络进行连接，同时，有线网络连接核心网设备，构成完整的接入侧网络，如图1。本系统提供标准的3G移动通信功能，同时兼容WCDMA、TD-SCDMA两种模式基站组网。基站侧提供WCDMA、TD-SCDMA两种版本的设备，可以提供标准商用终端的接入使用。支持基站间切换功能，保障移动场景下的业务畅通。网络支持语音、视频、短消息以及PS域数据业务。同时实现和SIP网络以及IMS实体的互联互通。考虑到专用通信场景的需要，系统同时支持强插、强拆、分组会议、广播、群呼、监听、录音等调度业务。组网时规划将按照场景实地的无线环境进行评估，重点区域如闭塞位置、屏蔽位置将重点部署基站设备，利用微蜂窝基站的低成本、灵活配置的特点实现目标全域的信号覆盖。核心网将部署安装在网络中控机房，同时提供友好的配置使用界面，快速配置和调整网络设备和组网规模。
1.3WLAN覆盖方式
电力隧道无线专网覆盖方案可采用WLAN覆盖方式。WLAN无线局域网（WirelessLocalAreaNetworks）利用无线技术在空中传输数据、话音和视频信号。能够方便地联网，因为WLAN可以便捷、迅速地接纳新加入的雇员，而不必对网络的用户管理配置进行过多的变动；WLAN在有线网络布线困难的地方比较容易实施，使用WLAN方案，则不必再实施打孔敷线作业，因而不会对建筑设施造成任何损害。如在电力隧道中采用该方案，需采用500mW的合路型AP，AP采用直放+吸顶天线覆盖方式。从POE交换机通过网线与AP连接，AP再接天线，对目标隧道进行全面、无缝的覆盖。本方案边缘场强根据AP及无线终端接收天线灵敏度确定，同时根据现场无线环境、干扰源情况、系统容量、数据流量、系统信噪比等因素，本系统设定边缘场强≥-75dBm，
2方案对比
为了直观比较三个方案的优缺点，综合成本、配置、管理等多方面因素。综合上述分析，采用WLAN技术进行无线网络覆盖是较可行的方案。
3结语
进入21世纪以来，社会经济飞速发展，在智能家居网络系统中应用无线通信传输，已经成为了大势所趋。目前，物联网已经大规模应用到了智能家电设备信息交互之中，系统中的重要信息作为记录实时用电量的基础资料，可以让用户明确了解电费使用情况，并根据实际合理的安排用电计划，减少开销。与此同时，用户侧电量和电能质量信息也是智能电网和城市配电网负荷侧最基础的数据资料，有助于帮助人们统计季度性和地区性用电情况，从而决定电能交互系统的最终运行模式。据调查了解到，我国各城市配网系统通过新技术已经使高带宽光纤实现了稳定通信，只有AMI还无法使网络系统得以全面延伸，用户侧应用环境不利于实现可靠通信。建立物联网无线通信传输层动态通道，并对其加以有效保障，是解决上述问题，实现高质量通信、提高AMI数据完整传输的有效措施。该文就结合实际，采用多技术在传输层动态建立附加通道，对大批量数据进行有效分摊，从而减少传输延时时间，提高物联网传输的高效性。
1无线通信传输层协议研究的现实情况
与以往的通信方式相比，无线通信在快速部署和便捷接入上具有很大的优势，但是其主要阻碍在于信道的可靠性较低，在某些特殊场景中具有较高的延迟率和丢包率，利用无线网络传输层协议能够实现数据传输的可靠性。节点会以相对较低的速度进行转移，一旦检测到有数据丢失现象，它还会对数据进行备份。其在传输过程中，中间节点还会为接收到的报文进行缓存处理，通过多次重复手段成功接受报文，即RBC协议具有多重ACK机制。据此可以证明，上述两协议适用于两节点之间直接相连的传输情况，从智能终端到户内网关和数据融合中实现有效接入。因此，我们可以针对自组织结构对无线通信网络进行设计，并实现协议的高效传输。为无线传感器网络专门设计的TCP协议的应用是基于SACK报文依照传输路径回溯给源节点的主要手段。它能够对回溯传播路径的节点做检查，但是它会延长数据的传送时长，并造成流量的增多，导致无线网络传输负载过重的问题，造成网络的拥堵，引起连接吞吐量的急剧下降。对此，我们一定要提高数据的完整性，不断提高系统传输的实效性，对传输层动态机制设置保障。
2动态附加传输通道保障机制的描述
物联网无线通信传输机制会出现传输层数据堵塞的现象，进而导致丢包加速递增。如果当前的数据传输连接通道为S（V0，VDAPi），V0作为数据的源节点，那么VDAPi则是汇聚目的的节点，它可以通过任意一个DAP汇聚点与AMI系统接入。一旦to传输时刻出现拥堵现象，那么其节点也会通过自检手段发现源数据，使其逐步累积，并开始丢弃，直到拥堵点后向节点在未拆除区域同源数据的消失为止。此时，节点Vi和Vj就可以对连接通道堵塞的情况进行单独分析，从而快速启动多动态附加通道保障制度。物联网无线通信传输层动态通道保障机制主要采用的是漂白技术，节点Vi和Vj会沿着以往的传输通道回溯到向源和目的节点之中，S（V0，Vi）以红色着色，S（Vj，VDAPi）则为蓝色，并将其定义为永久色，不会出现褪色现象。然后，Ag-Red再从Vi出发，Ag-blu则从另一端出发，沿着自身的复合量数据进行探究，选取最佳的附加通道。想要实现通道传输的高质量特性，避免出现抖动，使其性能达到最佳，器在整个传送的过程中一定要保证好复合量度，并由残余带宽进行接收，将具体公式运算到其中：物联网无线通信传输层动态通道保障机制还运用了二类器，使其与二类通道成功建立了保证DSTC算法较高成功率的手段，并进一步分析了该算法的时间复杂情况。通过两级嵌套过程的建立，避免节点出现多次访问现象。
3系统结构分析和数学模型的建立
物联网无线通信传输层动态通道保障机制的有效保证一定要以系统结构的精准分析和数学模型的建立为基础，与传统的电力系统相比，智能电网能够实现可再生资源的合理利用，也是解决能源危机的有效对策。如果AMI系统延伸到用户侧，系统会对通信组网提出更高的要求。具体而言，包括对大规模组网要求的提升以及AMI数据抄收、负荷控制、信息等的高要求。物联网无线通信传输层动态通信保障机制的运用不是简单地过程，构建能量测系统网络框架，对智能家居电能实施监测、控制智能电表和DAPS中断，组成系统图形就成为了必然之举。它能够实现智能电网高级测量，使无线通信长度持续延伸，直到“最后一公里”。根据上述模型，我们也不难发现具有通信功能的智能家电可以实施抽象化，将其转化为物联网中的数据源节点，利用多极化结构将用户所需的信息传送至相应的系统。此外，还能够构建新的结构模型，周期监测数据，找到建筑阻隔和节点通信能力的不同，实现通信模式的异构。4结束语总而言之，电能交换系统的运行状态和电网运营模式最终是由用户侧用电需求以及实时用电量的质量决定的，必须保证其接入的可靠性。以无线通信传输多址接入技术为基础的物联网体系，能够有效提升接入效率，实现智能终端灵活接入AMI系统。但是，其在通信量出现负载情况的时候则较为容易出现中断现象，丢包和重传率都会有所增多，成为技术难点所在。对此，该文就采用多器协同技术对动态附加传输通道实施保障，找到器工作的最佳方案，完成附加通道的更换建立，并做好仿真验证工作，从传输层面提高物联网通信信息的完整性。
作者:陈家迁 单位:广西建设职业技术学院
1.1微处理器选择S3C2440是三星公司开发一款16/32位RISC微处理器，基于ARM920T内核，ARM920T实现了MMU，AMBA总线和哈佛结构高速缓冲体系结构，这个结构具有独立的16kB指令高速缓存和16kB数据高速缓存，工作频率可以达到400MHz。芯片内部NAND控制器，通用串行接口，2个USBhost，1个USB设备，摄像头和MMC接口。S3C2440具有130个通用I/O接口以及24个外部中断，支持快速中断[3]。S3C2440体积小，功耗低，丰富的接口资源、存储方式等为实现电梯检验设备提供了低功耗和高性能的小型芯片微控制器的解决方案。
1.2GPRS硬件模块MC35i是SIEMENS（西门子）公司推出的GSM/GPRS双模模块，主要为语音传输、短消息和GPRS数据业务提供无线接口，具有很高的可靠性和易用性，适合开发一些基于GSM/GPRS的如监控、调度、车载、遥控、远程测量、定位等无线应用产品[4]。该模块集成了完整的GSM射频模块和GSM的基带处理器，基带处理器作为MC35i的核心，主要处理GSM终端内的语音、数据信号，并涵盖了蜂窝射频设备中的所有的模拟和数字功能。
1.3时钟和存储模块S3C2440只需要外部的一个12MHz到20MHz的时钟信号就可以通过内部的PLL模块产生需要的时钟信号，本文设计时采用了一个12MHz的无源晶振作为S3C2440的外部时钟。S3C2440是一个32位的嵌入式处理器，本文选用两片16位SDRAM芯片组成32位数据总线。应用bank6作为SDRAM的寻址空间，采用了nGCS6作为SDRAM的片选。S3C2440的内部有4KB左右的存储空间。同时，S3C2440集成了FLASH控制器和SD接口。依据设计，本文采用了128MB的SDRAM、1GB的NandFlash以及SD卡的外扩存储器方案。NANDFlash存储器是一种不易失且可重写的存储器，即使在系统掉电后也不会丢失信息，一般用于存放程序代码、用户数据等。S3C2440集成了8位/16位的NANDFlash控制器，支持512/1024/2048个字节的NANDFlash页面大小。NANDFlash采用非标准总线形式的地址和数据传输方式，需要专门的NANDFlash控制器来完成对其寻址和数据读写[5]，具体电路连接如图4所示。
2系统软件设计
电梯检验设备系统软件主要包括GPRS模块控制程序、电梯检验设备主程序两部分。系统启动后自动运行软件程序，完成通过GPRS无线通信从数据中心下载电梯检验任务、完成检验任务、使用GPRS模块无线通信实时上传检验结果数据到数据中心。
2.1GPRS模块软件设计电梯检验设备中使用的GPRS模块为西门子公司生产的MC35i，该设备支持AT指令控制，处理器通过串口与MC35i模块进行数据传输。该模块软件主要包括模块初始化、指令和数据发送、数据接收处理，这3部分操作都通过串口与MC35i数据通信完成。串口数据发送和接收调用串口模块的通用接口函数即可实现，这部分编程不详细介绍，本文重点介绍MC35i控制编程。电梯检验设备进行GPRS无线通信，首先需要与服务器建立GPRS连接，即实现GPRS登陆。在登陆前需要使用AT指令对无线通信模块MC35i进行初始化设置，设置内容包括连接方式、服务类型、接入点名称、服务器地址及端口。初始化完成后即可开启网络服务，模块会自动登录到服务器的相应端口上，登陆完成后就可以进行数据通信了。MC35i模块初始化程序流程图如图5所示。
2.2电梯检验设备主程序设计S3C2440处理器通过RS232串口和GPRS无线模块进行通信。首先处理器通过串口向MC35i模块发送指令从数据中心下载检验任务，然后通过串口接收MC35i无线模块发送过来的数据，获取电梯检验任务并显示在显示屏上，电梯检验结束后经过数据分析处理器将检验结果通过串口发送给MC35i无线模块，最后由MC35i无线模块将检验结果发送给数据中心，电梯检验设备软件设计流程图如图6所示。
3系统运行结果
基于MC35i的电梯检验设备应用效果测试工作是对整个电梯检验管理系统运行情况的彻底检查，主要目的是测试电梯检验设备应用到检验工作的效果。测试工作制定了测试方案，对测试的范围、流程、方法及要求作出了具体的规定。测试工作包括了从检验任务受理开始，一直到检验报告生成等系统涉及的所有环节。测试工作选取了6个检验小组，12名检验人员（其中有检验师6名）分别采用传统检验管理系统和基于GPRS无线通信的检验设备对226台电梯设备进行了检验。通过测试，统计分析了检验信息输入的时间及准确性[6]，检验记录及检验报告处理时间及信息的准确性等要素。具体测试结果如下：
4结束语
无线通信网络和有线网络由于具有一定的共性，所以也无可避免的会面临不少相同的安全问题，比如病毒攻击、黑客入侵等。不过由于无线网络本身开放性、移动性、传输信道的不稳定性等特点，所以会具有一些有线通信网络不一样的问题：首先，与有线网络的私密性不同，无线网络相对比较开源开放。如有线网络具有明确的实体边界，电力自动化无线通信网络却没有确定的物理边界，比如WLAN，它的接入点的信号由于发向天空，在没有控制措施的情况下，无线覆盖范围之内具有一样接收频率的使用者就可以获取发送的信息，甚至可以经由接入点访问上一级的网络。所以无线通信网络的开放性，可能会引起非法信息接收和违法信息服务等相关的安全问题。第二，无线通信网络的传输信道比有线网络不稳定，容易变化。电力自动化无线网络由于传输环境是不确定的，随着用户的移动而产生变化，会受到多种外界因素的干扰影响，引起信号质量的起伏不定，以致通信中断的情况出现。所以，无线网络由于传输信道的不稳定会造成通信质量的不稳定，进而影响其安全性。由于以上无线通信网络的固有性特点，决定了它的安全问题主要体现在如下五个方面：
（1）监听攻击：空中的通信信号被截取，信息被非法获取并被计算机系统分析。
（2）插入攻击：利用监听获得用户身份信息等，伪装成合法用户，借助无线通信的信道进入系统，再控制系统。
（3）无线网络干扰：指发射较大功率的相同频率信号干扰无线信道的运作。
（4）未授权信息服务：部分用户在未经授权的前提下使用系统信息资源。
（5）移动IP安全：终端用户在一定区域内漫游的情况下，管理信息以及用户信息可能存在安全泄露威胁。
二、无线通信网络安全问题的解决策略
对于以上五个方面的问题，我们一一进行分析，并提出一定的对策。
1反监听攻击
为了预防以及遏制监听攻击的问题，首先要避免空中信号被拦截情况的发生。可以采用不易被侦测到的信号加密技术，如直接序列扩频调制或跳频扩频调制的方式。在该技术的前提下，加强对重要信息的保密处理，也就是万一空中信号被非法截取后，必须要一定的分析计算工具才能破解相应信息，比如用户系统的ID等。
2放插入入侵
如果非法用户采取窃听获取了用户的信息，他也就可以伪装成正规用户，借助无线信道传输信息系统、进而掌握系统的指挥权。为了预防这种情况的出现，应采取接入控制技术。身份认证是接入控制技术的关键，用户想进入系统必须通过身份编码识别系统的认证才行。目前，与无线网络的身份认证有关的协议主要有RADIUS协议、IEEE802.1x协议、扩展认证协议（extensibleauthenticationprotocol，EAP，包括EAP-TLS、EAP-SIM、EAP-MD5、EAP-OTP）等。申请者、认证者、和认证服务器三个部分组成了一个典型的接入控制系统。图1主要体现了WALN的接入和控制结构。申请者表示为用户站点（STA），认证者是接入控制器部分（AC），包括认证服务器（authenticationserver，AS）。
3预防未授权信息服务
虽然用户可以获得合法的授权，并享受相应的信息资源的服务，并不代表就能查阅任意资源的，系统将分权限管理。如果用户想要获得访问权限，必须要提交身份认证，并在系统的检查通过的情况下，才能获得访问权限，该方法可以充分阻止未授权信息服务。但是结合无线通信网络开放性的特点，仅仅通过检查用户权限，并不能全面预防未授权信息服务，必须有条件的接收用户。接入点发射出来的无线信号会被加密，接收机没有正确的密码将无法正确的打开信息。
4移动IP安全
移动IP用户可能会受到多种攻击和干扰，但最主要的便是拒绝服务（DOS）、窃听等。某个破坏者尝试阻止一个用户的正常无线网络通信，让该用户的信息无法传递，既可以成为拒绝服务。DOS主要分两种情况：第一种是破坏者破坏用户传输到节点的数据包；第二种是破坏者用大量垃圾信息包干扰用户主机。DOS攻击经常发生在破坏者利用假注册对特定移动节点的破坏上，这种情况会引起合法用户的移动节点无法传输，甚至合法用户传向移动节点的数据包被破坏者截取。破坏者窃移动节点与家乡之间的信息交换称为被动监听。破坏者可能通过物理终端接口进入网络。在这个共用的网络环境下，合法用户的信息都可能暴露在破坏者的监听下。窃听者同无线信号设备接收信息，因此将变得无迹可寻。所以这种窃听防不胜防，最合理的办法便是采用点对点加密技术。破坏者的主动行为主要变现为插入攻击，通过窃听移动节点与家乡之间的信息交流经过，阻止以及中断移动节点的通信并且插入和家乡的传输过程。端到端信息加密是解决这个问题的最好方法，一般会采取虚拟专用网（VPN）的方法来实现，这样就算信息被截取，破坏者只会得到虚假的资料。
5无线干扰
根据相关的数据显示，无线干扰问题不仅发生次数较多，而且可以造成很大的破坏。一旦破坏者采用发射较大功率的相近信号破坏无线信道的正常运行，这种攻击一般是故意而为的。对于此问题的应对方法，不仅可以通过无线电管理及时查找干扰源、排除干扰源的方法，来解决无线干扰以外，还可以采取应用载波检测—跳频通信技术。通过发射机对信道载波使用情况进行实时的监测与判定，一旦出现频道被非法占用的情况，立即变换通信所用的频道。跳频通信不仅可以通过随机的方式更换频道，也可以改变图形运行，结合纠错编码，能够阻止一定条件下的恶意破坏。
三、结语
