時間：2023-03-13 11:23:37
序論：在您撰寫無線傳輸技術(shù)論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術(shù)都是將CDMA技術(shù)用于蜂窩系統(tǒng)，許多的思想都是源于CDMA系統(tǒng)，因此WCDMA和CDMA2000有許多相試之處：從雙工方式上看，WCDMA和CDMA2000屬于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都滿足IMT-2000提出的技術(shù)要求，支持高速多媒體業(yè)務(wù)、分組數(shù)據(jù)和IP接入等。但它們在技術(shù)實現(xiàn)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面都存在較大差異。
WCDMA和CDMA2000各有優(yōu)勢和缺點。WCDMA技術(shù)較成熟，能同廣泛使用的GSM系統(tǒng)兼容；相比第二代通信系統(tǒng)能提供更加靈活的服務(wù)；而且WCDMA能靈活處理不同速率的業(yè)務(wù)。其缺點是只能共用現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的核心網(wǎng)部分，無線側(cè)設(shè)備可以共用的很少。
CDMA2000的優(yōu)勢是可以和窄帶CDMA的基站設(shè)備很好地兼容，能夠從窄帶CDMA系統(tǒng)平滑升級，只需增加新的信道單元，升級成本較低，核心網(wǎng)和大部分的無線設(shè)備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍，手機待機時間也增加了兩倍。缺點是CDMA2000系統(tǒng)無法和GSM系統(tǒng)兼容。
1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術(shù)比較
WCDMA和CDMA2000物理層技術(shù)細(xì)節(jié)上有相似也有差異，由于考慮出發(fā)點不同，造成了不同的技術(shù)特點。WCDMA技術(shù)規(guī)范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統(tǒng)的互操作性和對GSM核心網(wǎng)的兼容性；CDMA2000的開發(fā)策略是對以IS-95標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本的窄帶CDMA的平滑升級。
（1）這兩個標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)相似點可以歸納為以下幾點：
①內(nèi)環(huán)均采用快速功率控制。CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)，因此為了提高系統(tǒng)容量，應(yīng)盡可能的降低系統(tǒng)的干擾。功率控制技術(shù)可以減少一系列的干擾，這意味著同一小區(qū)內(nèi)可容納更多的用戶數(shù)，即小區(qū)的容量增加。因此CDMA系統(tǒng)中引入功率控制技術(shù)是非常必要的。
②系統(tǒng)都支持開環(huán)發(fā)射分集，信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。
③系統(tǒng)均采用軟切換技術(shù)。所謂軟切換是指移動臺需要切換時，先與新的基站連通再與原基站切斷聯(lián)系，而不是先切斷與原基站的聯(lián)系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進(jìn)行，因此模擬系統(tǒng)、TDMA系統(tǒng)不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性，大大減少切換造成的掉話。
④WCDMA工作頻段：1900～2025MHz頻段分配給FDD上行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給FDD下行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給TDD雙工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900～2025MHz頻段(上行)，2110～2170MHz(下行)。
（2）兩個標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)差異可以歸納為以下幾點：
①擴頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據(jù)ITU關(guān)于5MHz信道基本帶寬的劃分規(guī)則，將基本碼片速率定為3.84Mcps。WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上，能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷。CDMA2000分兩個方案，即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個階段。CDMA2000系統(tǒng)可支持話音、分組數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，并且可實現(xiàn)QoS的協(xié)商。室內(nèi)最高數(shù)據(jù)速率達(dá)2Mbit/s，步行環(huán)境384kb/s，車載環(huán)境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在單載波上采用碼片速率1.2288Mcps的直接序列擴頻，射頻帶寬為1.25MHz。
②支持不同的核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。WCDMA要求實現(xiàn)與GSM網(wǎng)絡(luò)的兼容，所以它把GSMMAP協(xié)議作為上層核心網(wǎng)絡(luò)議；CDMA2000要求兼容窄帶CDMA，因此它把ANSI-41作為自己的核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
③WCDMA進(jìn)行功率控制的速度是CDMA2000的2倍，能保證更好的信號質(zhì)量，并支持多用戶。
④為了使支持基于GSM的GPRS業(yè)務(wù)而部署的所有業(yè)務(wù)也支持WCDMA業(yè)務(wù)，為了完善新的數(shù)據(jù)話音網(wǎng)絡(luò)，CDMA2000-1x需要添加額外的網(wǎng)元或進(jìn)行功能升級。
2.WCDMA與CDMA2000網(wǎng)絡(luò)接口的比較
3G標(biāo)準(zhǔn)的基本目標(biāo)是能在車載、步行和靜止各種不同環(huán)境下為多個用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數(shù)據(jù)速率。為多個用戶提供可變的無線接入數(shù)率是3G標(biāo)準(zhǔn)的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同，兩系統(tǒng)可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps，顯然WCDMA系統(tǒng)中低速率用戶或語音用戶的移動臺成本會大幅上升，在CDMA2000系統(tǒng)中則不會如此。
WCDMA的接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、制定嚴(yán)謹(jǐn)、組織嚴(yán)密，而CDMA2000的接口標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)謹(jǐn)性有待加強。IS-95廠家設(shè)備難以互通，給運營商設(shè)備選型帶來了較大問題；3G許諾的高速無線數(shù)據(jù)服務(wù)必須可以和話音一樣實現(xiàn)無縫的漫游，這是至關(guān)重要的。多媒體信息要漫游、視頻通話也要漫游，沒有這些基本要素，3G就不能稱其為3G。漫游涉及到的不僅僅是技術(shù)問題，更重要的是商業(yè)利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌，它支持全球漫游，全球移動用戶均有唯一標(biāo)識，而CDMA2000尚不能很好做到這一點。
3.WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的比較
（1）WCDMA的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)
現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數(shù)據(jù)服務(wù)。如果復(fù)用多個時隙就能升級為HSCSD（高速電路交換數(shù)據(jù)）方式；此后出現(xiàn)了GPRS（通用分組無線業(yè)務(wù)），首次在核心網(wǎng)中引入了分組交換的方式，可提供144kbit/s的數(shù)據(jù)速率。接著繼續(xù)升級采用8PSK調(diào)制，這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE；WCDMA的數(shù)據(jù)傳輸速率將高達(dá)2M/s。
（2）CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)
主要的CDMA2000運營商將來自現(xiàn)在的窄帶CDMA運營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數(shù)據(jù)傳輸速率為14.4kbit/s，為了提供更高的速率，1999年部分廠商開始采用IS-95B標(biāo)準(zhǔn)，理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進(jìn)一步使容量加倍，最后升級為CDMA2000。
窄帶CDMA系統(tǒng)向CDMA2000系統(tǒng)的演進(jìn)分為空中接口、網(wǎng)絡(luò)接口及核心網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面。
①目前窄帶CDMA系統(tǒng)的空中接口是基于IS295A，其支持的數(shù)據(jù)速率為14.4kbit/s，由IS295A升級到IS295B，可支持64kbit/s。
②窄帶CDMA網(wǎng)絡(luò)接口的演進(jìn)主要指窄帶CDMA系統(tǒng)A接口的升級和演進(jìn)。對于窄帶CDMA系統(tǒng)，以前其A接口不是規(guī)范接口(即不是開放接口)，窄帶CDMA和GSM的A接口的規(guī)范相比較，GSM是先有A接口標(biāo)準(zhǔn)，然后廠家依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)；窄帶CDMA是廠家各自開發(fā)，然后廣泛宣傳，最后憑借自身影響修改標(biāo)準(zhǔn)。
③窄帶CDMA的核心網(wǎng)在美國經(jīng)過多年發(fā)展后，從IS241A到IS241B到IS241C，我國CDMA試驗網(wǎng)和紅皮書以IS241C為基礎(chǔ)，IS241D規(guī)范在1999年底，目前IS241E規(guī)范還未正式。
二、WCDMA和CDMA2000在我國的前景
對3G標(biāo)準(zhǔn)的選擇不僅要看其技術(shù)原理及成熟程度，還要結(jié)合本國國情、市場運作狀況等因素進(jìn)行考慮。按目前的進(jìn)展來看，兩種標(biāo)準(zhǔn)最后不能融合成一種，但可以共存。
在我國，GSMMAP網(wǎng)絡(luò)已形成巨大的規(guī)模，歐洲標(biāo)準(zhǔn)的WCDMA在網(wǎng)絡(luò)上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性，在技術(shù)上也考慮了與GSM的雙模切換兼容，向WCDMA體制的第三代系統(tǒng)演進(jìn)，從一開始就解決了全網(wǎng)覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統(tǒng)，對GPS依賴較大；在小區(qū)站點同步方面，CDMA2000基站通過GPS實現(xiàn)同步，將造成室內(nèi)和城市小區(qū)部署的困難，而WCDMA設(shè)計可以使用異步基站，運營者獨立性強；對于電信設(shè)備制造行業(yè)，我國在GSM蜂窩移動通信方面發(fā)展成熟，而窄帶CDMA系統(tǒng)尚未形成規(guī)模和產(chǎn)業(yè)。
WCDMA采用全新的CDMA多址技術(shù)，并且使用新的頻段及話音編碼技術(shù)等。因此GSM網(wǎng)絡(luò)雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數(shù)據(jù)服務(wù)，卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設(shè)計是以IS-95系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗為依據(jù)的，因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進(jìn)無論從無線還是網(wǎng)絡(luò)部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板，并將系統(tǒng)軟件升級，即可將IS-95基站升級為CDMA2000基站。
由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長時間在我國共存，鹿死誰手？尚未分曉。
參考文獻(xiàn)：
［1］TeroOjanpera，RamjeePrasad.朱旭紅譯.寬帶CDMA：第三代移動通信技術(shù).北京：人民郵電出版社.
［2］楊大成.CDMA2000-1X移動通信系統(tǒng).北京：機械工業(yè)出版社,2003.
［3］羅凌，焦元媛，陸冰.第三代移動通信技術(shù)與業(yè)務(wù).北京：人民郵電出版社，2005.
[論文摘要]3G的時代已經(jīng)來臨，其主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)WCDMA和CDMA2000誰優(yōu)誰劣自然引起了我們的關(guān)注。本文從各個方面對兩個技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做了全面的對比研究。
一、引言
上世紀(jì)70年代末，誕生了被稱為第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)的雙工FDMA模擬調(diào)頻系統(tǒng)，但由于模擬系統(tǒng)固有的先天缺陷，在90年代初被以TDMA為基礎(chǔ)的第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)所取代，相對FDMA系統(tǒng)有諸多優(yōu)點，如頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大、保密性好等。與此同時產(chǎn)生了以CDMA為基礎(chǔ)的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，相比TDMA系統(tǒng)具有低發(fā)射功率、信道容量大、軟容量、軟切換、采用多種分集技術(shù)等優(yōu)點。
隨著網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及，圖像、話音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的多媒體和高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)量大大增加，人們對通信業(yè)務(wù)多樣化的要求也與日俱增，而一代二代系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的這些需求，所以誕生了第三代移動通信技術(shù)，它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。國際上承認(rèn)的3G標(biāo)準(zhǔn)有三個：CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA，這里主要從各個方面做WCDMA和CDMA2000的對比研究。
二、WCDMA和CDMA2000的綜合比較
由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術(shù)都是將CDMA技術(shù)用于蜂窩系統(tǒng)，許多的思想都是源于CDMA系統(tǒng)，因此WCDMA和CDMA2000有許多相試之處：從雙工方式上看，WCDMA和CDMA2000屬于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都滿足IMT-2000提出的技術(shù)要求，支持高速多媒體業(yè)務(wù)、分組數(shù)據(jù)和IP接入等。但它們在技術(shù)實現(xiàn)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面都存在較大差異。
WCDMA和CDMA2000各有優(yōu)勢和缺點。WCDMA技術(shù)較成熟，能同廣泛使用的GSM系統(tǒng)兼容；相比第二代通信系統(tǒng)能提供更加靈活的服務(wù)；而且WCDMA能靈活處理不同速率的業(yè)務(wù)。其缺點是只能共用現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的核心網(wǎng)部分，無線側(cè)設(shè)備可以共用的很少。
CDMA2000的優(yōu)勢是可以和窄帶CDMA的基站設(shè)備很好地兼容，能夠從窄帶CDMA系統(tǒng)平滑升級，只需增加新的信道單元，升級成本較低，核心網(wǎng)和大部分的無線設(shè)備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍，手機待機時間也增加了兩倍。缺點是CDMA2000系統(tǒng)無法和GSM系統(tǒng)兼容。
1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術(shù)比較
WCDMA和CDMA2000物理層技術(shù)細(xì)節(jié)上有相似也有差異，由于考慮出發(fā)點不同，造成了不同的技術(shù)特點。WCDMA技術(shù)規(guī)范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統(tǒng)的互操作性和對GSM核心網(wǎng)的兼容性；CDMA2000的開發(fā)策略是對以IS-95標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本的窄帶CDMA的平滑升級。
（1）這兩個標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)相似點可以歸納為以下幾點：
①內(nèi)環(huán)均采用快速功率控制。CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)，因此為了提高系統(tǒng)容量，應(yīng)盡可能的降低系統(tǒng)的干擾。功率控制技術(shù)可以減少一系列的干擾，這意味著同一小區(qū)內(nèi)可容納更多的用戶數(shù)，即小區(qū)的容量增加。因此CDMA系統(tǒng)中引入功率控制技術(shù)是非常必要的。
②系統(tǒng)都支持開環(huán)發(fā)射分集，信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。
③系統(tǒng)均采用軟切換技術(shù)。所謂軟切換是指移動臺需要切換時，先與新的基站連通再與原基站切斷聯(lián)系，而不是先切斷與原基站的聯(lián)系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進(jìn)行，因此模擬系統(tǒng)、TDMA系統(tǒng)不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性，大大減少切換造成的掉話。
④WCDMA工作頻段：1900～2025MHz頻段分配給FDD上行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給FDD下行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給TDD雙工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900～2025MHz頻段(上行)，2110～2170MHz(下行)。
（2）兩個標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)差異可以歸納為以下幾點：
①擴頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據(jù)ITU關(guān)于5MHz信道基本帶寬的劃分規(guī)則，將基本碼片速率定為3.84Mcps。WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上，能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷。CDMA2000分兩個方案，即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個階段。CDMA2000系統(tǒng)可支持話音、分組數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)，并且可實現(xiàn)QoS的協(xié)商。室內(nèi)最高數(shù)據(jù)速率達(dá)2Mbit/s，步行環(huán)境384kb/s，車載環(huán)境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在單載波上采用碼片速率1.2288Mcps的直接序列擴頻，射頻帶寬為1.25MHz。
②支持不同的核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。WCDMA要求實現(xiàn)與GSM網(wǎng)絡(luò)的兼容，所以它把GSMMAP協(xié)議作為上層核心網(wǎng)絡(luò)議；CDMA2000要求兼容窄帶CDMA，因此它把ANSI-41作為自己的核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
③WCDMA進(jìn)行功率控制的速度是CDMA2000的2倍，能保證更好的信號質(zhì)量，并支持多用戶。
④為了使支持基于GSM的GPRS業(yè)務(wù)而部署的所有業(yè)務(wù)也支持WCDMA業(yè)務(wù)，為了完善新的數(shù)據(jù)話音網(wǎng)絡(luò)，CDMA2000-1x需要添加額外的網(wǎng)元或進(jìn)行功能升級。
2.WCDMA與CDMA2000網(wǎng)絡(luò)接口的比較
3G標(biāo)準(zhǔn)的基本目標(biāo)是能在車載、步行和靜止各種不同環(huán)境下為多個用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數(shù)據(jù)速率。為多個用戶提供可變的無線接入數(shù)率是3G標(biāo)準(zhǔn)的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同，兩系統(tǒng)可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps，顯然WCDMA系統(tǒng)中低速率用戶或語音用戶的移動臺成本會大幅上升，在CDMA2000系統(tǒng)中則不會如此。
WCDMA的接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、制定嚴(yán)謹(jǐn)、組織嚴(yán)密，而CDMA2000的接口標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)謹(jǐn)性有待加強。IS-95廠家設(shè)備難以互通，給運營商設(shè)備選型帶來了較大問題；3G許諾的高速無線數(shù)據(jù)服務(wù)必須可以和話音一樣實現(xiàn)無縫的漫游，這是至關(guān)重要的。多媒體信息要漫游、視頻通話也要漫游，沒有這些基本要素，3G就不能稱其為3G。漫游涉及到的不僅僅是技術(shù)問題，更重要的是商業(yè)利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌，它支持全球漫游，全球移動用戶均有唯一標(biāo)識，而CDMA2000尚不能很好做到這一點。
3.WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的比較
（1）WCDMA的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)
現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數(shù)據(jù)服務(wù)。如果復(fù)用多個時隙就能升級為HSCSD（高速電路交換數(shù)據(jù)）方式；此后出現(xiàn)了GPRS（通用分組無線業(yè)務(wù)），首次在核心網(wǎng)中引入了分組交換的方式，可提供144kbit/s的數(shù)據(jù)速率。接著繼續(xù)升級采用8PSK調(diào)制，這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE；WCDMA的數(shù)據(jù)傳輸速率將高達(dá)2M/s。
（2）CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)
主要的CDMA2000運營商將來自現(xiàn)在的窄帶CDMA運營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數(shù)據(jù)傳輸速率為14.4kbit/s，為了提供更高的速率，1999年部分廠商開始采用IS-95B標(biāo)準(zhǔn)，理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進(jìn)一步使容量加倍，最后升級為CDMA2000。
窄帶CDMA系統(tǒng)向CDMA2000系統(tǒng)的演進(jìn)分為空中接口、網(wǎng)絡(luò)接口及核心網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面。
①目前窄帶CDMA系統(tǒng)的空中接口是基于IS295A，其支持的數(shù)據(jù)速率為14.4kbit/s，由IS295A升級到IS295B，可支持64kbit/s。
②窄帶CDMA網(wǎng)絡(luò)接口的演進(jìn)主要指窄帶CDMA系統(tǒng)A接口的升級和演進(jìn)。對于窄帶CDMA系統(tǒng)，以前其A接口不是規(guī)范接口(即不是開放接口)，窄帶CDMA和GSM的A接口的規(guī)范相比較，GSM是先有A接口標(biāo)準(zhǔn)，然后廠家依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)；窄帶CDMA是廠家各自開發(fā)，然后廣泛宣傳，最后憑借自身影響修改標(biāo)準(zhǔn)。
③窄帶CDMA的核心網(wǎng)在美國經(jīng)過多年發(fā)展后，從IS241A到IS241B到IS241C，我國CDMA試驗網(wǎng)和紅皮書以IS241C為基礎(chǔ)，IS241D規(guī)范在1999年底，目前IS241E規(guī)范還未正式。
三、WCDMA和CDMA2000在我國的前景
對3G標(biāo)準(zhǔn)的選擇不僅要看其技術(shù)原理及成熟程度，還要結(jié)合本國國情、市場運作狀況等因素進(jìn)行考慮。按目前的進(jìn)展來看，兩種標(biāo)準(zhǔn)最后不能融合成一種，但可以共存。
在我國，GSMMAP網(wǎng)絡(luò)已形成巨大的規(guī)模，歐洲標(biāo)準(zhǔn)的WCDMA在網(wǎng)絡(luò)上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性，在技術(shù)上也考慮了與GSM的雙模切換兼容，向WCDMA體制的第三代系統(tǒng)演進(jìn)，從一開始就解決了全網(wǎng)覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統(tǒng)，對GPS依賴較大；在小區(qū)站點同步方面，CDMA2000基站通過GPS實現(xiàn)同步，將造成室內(nèi)和城市小區(qū)部署的困難，而WCDMA設(shè)計可以使用異步基站，運營者獨立性強；對于電信設(shè)備制造行業(yè)，我國在GSM蜂窩移動通信方面發(fā)展成熟，而窄帶CDMA系統(tǒng)尚未形成規(guī)模和產(chǎn)業(yè)。
WCDMA采用全新的CDMA多址技術(shù)，并且使用新的頻段及話音編碼技術(shù)等。因此GSM網(wǎng)絡(luò)雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數(shù)據(jù)服務(wù)，卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設(shè)計是以IS-95系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗為依據(jù)的，因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進(jìn)無論從無線還是網(wǎng)絡(luò)部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板，并將系統(tǒng)軟件升級，即可將IS-95基站升級為CDMA2000基站。
由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長時間在我國共存，鹿死誰手？尚未分曉。
參考文獻(xiàn)：
［1］TeroOjanpera，RamjeePrasad.朱旭紅譯.寬帶CDMA：第三代移動通信技術(shù).北京：人民郵電出版社.
1.1無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)很受大眾的喜歡與它的高科技的發(fā)展是分不開的，而且許多國家也很重視它的發(fā)展，世界各國的工業(yè)界、高科技界和學(xué)術(shù)界對無線傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展展開了猛烈的攻勢，希望可以通過靠科技技術(shù)的結(jié)合實現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，許多國家還將無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)列入國家的重點研究技術(shù)，而且一些周刊和雜志對無線網(wǎng)絡(luò)的評價也很高，認(rèn)為無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是未來引領(lǐng)世界計算機進(jìn)步的主要技術(shù)。
1.2無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國的發(fā)展還很緩慢，這主要是由于無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國出現(xiàn)的時間比較晚，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國的研究方案中還處在初級階段，與西方一些發(fā)達(dá)國家相比，存在嚴(yán)重的滯后性，我國在無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上的研究主要局限在仿真計算和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等，在人們的生活和軍事中的應(yīng)用還很少，而且無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在已經(jīng)可以用來作環(huán)境監(jiān)測，我國卻沒有將無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到實處。
1.3目前，中國的未來技術(shù)研究方向中有幾項是專門針對無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行直接論述的，而且在一些重大會議的決策里面，也將無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)列為三大前沿信息技術(shù)，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的自發(fā)組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能感知技術(shù)都成為中國重點信息技術(shù)研究，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國如此重視的情況下一定會有所成就，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也成為社會信息技術(shù)發(fā)展的必然，在我國，信息技術(shù)領(lǐng)域廣泛地被應(yīng)用已經(jīng)成為不爭的事實，對人們的生活、工作和社會的發(fā)展帶來很深刻的影響。
2無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展
2.1無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)代社會，人類的生活水平在逐漸的提高，人們對于環(huán)境的探討也越來越重視，環(huán)境方面的應(yīng)用科學(xué)也越來越多，傳統(tǒng)的環(huán)境探索的模式已經(jīng)不能滿足人們對環(huán)境探索強烈的欲望，而且關(guān)于環(huán)境的采集數(shù)據(jù)的難度也越來越大。無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)及時地解決了環(huán)境探索方面的難關(guān)，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對戶外的野生動物的跟蹤、發(fā)現(xiàn)和保護(hù)做出了巨大的貢獻(xiàn)，通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人們能夠?qū)Ω鞣N野生動物的生存成長環(huán)境做監(jiān)測，比如說動物生存環(huán)境的氣象、洪澇災(zāi)害、地球的物理環(huán)境、環(huán)境的污染狀況、大氣的監(jiān)測等等，根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果采取必要的保護(hù)措施和改善措施。
2.2無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)起于軍事領(lǐng)域，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在軍事上的應(yīng)用是它能夠在國家的邊疆上站崗放哨做警衛(wèi)，將無線傳感網(wǎng)絡(luò)器安置在國家的邊疆防線上，士兵可以直接通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對國家邊疆進(jìn)行防御，接受來自不同方向的信息并及時果斷地做出相應(yīng)的措施。無線傳感器在軍事上的另外一個應(yīng)用就是可以對目標(biāo)進(jìn)行定位，以及時地防范敵軍的可能的侵襲和進(jìn)攻，還可以通過無線傳感技術(shù)對無人駕駛的車輛進(jìn)行擺布，戰(zhàn)爭結(jié)束后，無線傳感網(wǎng)絡(luò)還能對戰(zhàn)場的破壞性和環(huán)境污染程度進(jìn)行監(jiān)測并且評估。
2.3無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在家庭生活中的應(yīng)用和發(fā)展無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)最貼近人的生活的應(yīng)用就是在家庭生活中的應(yīng)用，無線傳感網(wǎng)絡(luò)器可以為人民的生活提供很多方便，并且能夠使人們的生活環(huán)境更舒適，無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為人們的生活提供比較人性化智能家居，比如說像冰箱、真空吸塵器、錄像機和微波爐等，這樣用戶就可以在遠(yuǎn)處遙控這些家用產(chǎn)品，而且還能通過無線傳感技術(shù)在家里的主要房間安裝監(jiān)測器，以便隨時控制家里的安全。
2.4無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在健康護(hù)理人的方面的應(yīng)用主要是用來對患者和醫(yī)生的行為進(jìn)行監(jiān)測，人的身體里面有很多我們并不知道的生理和心理數(shù)據(jù)，將無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安裝在病人的身上就可以隨時觀察病人的病情，并得到及時的救治，無線網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)在不久的將來會更加的方便，用途也會更加的多，還能實現(xiàn)醫(yī)療的遠(yuǎn)程遙控。
3結(jié)束語
關(guān)鍵詞：無線通信低功耗移頻鍵控PIC16F73單片機芯片CC1000調(diào)制解調(diào)芯片
在工業(yè)、科學(xué)研究以及醫(yī)療設(shè)備中，目前出現(xiàn)了大量需要進(jìn)行通信的設(shè)備，這些設(shè)備通信距離較近、數(shù)據(jù)量較小、不適合布線。比如自動抄表系統(tǒng)、酒店點菜系統(tǒng)以及現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，其中有很多設(shè)備是可移動的，而且要求何種小便于攜帶。因此，要求其通過設(shè)備具有體積小、功耗低、成本低、使用方便等特點。基于這些需求，本文給出了一款超低功耗的無線數(shù)字傳輸模塊的設(shè)備及實現(xiàn)方法。
該模塊采用Chipcon公司的超低功耗FSK調(diào)制解調(diào)芯片CC1000和Microchip公司的低功耗單片機PIC16F73，從而保證了系統(tǒng)的超低功耗。同時，為了適應(yīng)電池供電系統(tǒng)的應(yīng)用，該模塊支持查詢方式的無線通信，可以使系統(tǒng)的平均工作電流低至10μA。該模塊具有8組信道，可以實現(xiàn)點對點、點對多點的半雙工通信，并且提供標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)接口，支持TTL、RS232和RS485通信接口，可以方便地與其它控制器或計算機連接。
圖1
1模塊硬件設(shè)計
模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
作為工作在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的底層通信設(shè)備，該系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的調(diào)制解調(diào)、假數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)組合、解碼數(shù)據(jù)幀、數(shù)據(jù)校驗等功能。在接收過程中完成數(shù)據(jù)由電信號向位流、由位流數(shù)據(jù)向字節(jié)，由字節(jié)向數(shù)據(jù)幀的變換，而在發(fā)送過程中則完成接收到的逆向過程。數(shù)據(jù)發(fā)送過程中數(shù)據(jù)流的變化如圖2所示。
調(diào)制解調(diào)由CC1000完成。系統(tǒng)采用頻移鍵控調(diào)制（FSK），載波頻率為434MHz，帶寬為64kHz，數(shù)據(jù)采用差分曼徹斯特編碼發(fā)送，空中發(fā)送數(shù)據(jù)速率可以根據(jù)需要設(shè)置，最高FSK數(shù)據(jù)速率為76.8kpbs。CC1000采用三線命令接口和兩線數(shù)據(jù)接口，可編程配置載波頻率和數(shù)據(jù)速率等內(nèi)容。有關(guān)CC1000的詳細(xì)內(nèi)容見參考文獻(xiàn)。
模塊控制器在發(fā)送時從用戶接口接數(shù)據(jù)和命令，并將用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)幀傳送給CC1000，控制CC1000進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。在接收時，控制器接收從CC1000傳送過來的數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，過濾噪聲，將數(shù)據(jù)由位流轉(zhuǎn)換為字節(jié)，進(jìn)行校驗并將用戶數(shù)據(jù)通過串行口傳送給用戶，使用戶可以實現(xiàn)所發(fā)即所收。
模塊是為低功耗系統(tǒng)而設(shè)計的，除了具有SLP引腳可以直接休眠模塊外，還有一些專門設(shè)計的命令來支持使用查詢方式的通信。PCMD、RX、TX三線組成模塊的三線接口，配置命令時PCMD必須為高電平。配置命令工作時序如圖3所示。
發(fā)送數(shù)據(jù)時PCMD應(yīng)置為低電平，通過串行口發(fā)送數(shù)據(jù)即可。模塊使用時間間隔區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀，如果有傳輸半個字節(jié)的時間沒有接收到數(shù)據(jù)，則認(rèn)為此前接收到的為一幀數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將編碼該幀數(shù)據(jù)并通過CC1000進(jìn)行調(diào)制和發(fā)送。因此，如果用戶數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)幀的格式發(fā)送的，用戶應(yīng)當(dāng)連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，以避免模塊將一幀數(shù)據(jù)分割為兩幀數(shù)據(jù)發(fā)送，從而降低發(fā)送效率。模塊只能進(jìn)行半雙工通信，沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時模塊處于接收狀態(tài)；有休眠信號時模塊進(jìn)入體眠狀態(tài)，此時模塊無法接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，只有將模塊喚醒后，才能發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。READY信號是模塊工作狀態(tài)指示信號。當(dāng)READY長時間處于低電平狀態(tài)時，可以使用RST將模塊復(fù)位，重新設(shè)置模塊的工作狀態(tài)，以避免模塊處于錯誤工作狀態(tài)。
2軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件采用專門為PIC單片機進(jìn)行了優(yōu)化，能夠為PIC系列單片機產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)高效的代碼，具體內(nèi)容參考文獻(xiàn)。系統(tǒng)控制器軟件設(shè)計是本系統(tǒng)的核心內(nèi)容，由于控制器要完成與用戶和CC1000雙方的通信及數(shù)據(jù)封裝，因此系統(tǒng)軟件借用Windows系統(tǒng)的消息循環(huán)機制設(shè)計，采用消息循環(huán)的體系結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使得程序結(jié)構(gòu)清晰、可擴展性強、可移植性強。經(jīng)過長時間的初中，證明這種結(jié)構(gòu)非常適合單片機系統(tǒng)軟件的開發(fā)。
圖4為程序初始化和主函數(shù)部分的結(jié)構(gòu)框圖。系統(tǒng)程序總線結(jié)構(gòu)采用消息驅(qū)動機制。在系統(tǒng)內(nèi)部寄存器和變量初始化完成后便可以進(jìn)入消息循環(huán)程序查詢系統(tǒng)消息。系統(tǒng)消息一般是CPU外部或內(nèi)部的事件通過CPU中斷系統(tǒng)激勵CPU運行的。為了能夠使系統(tǒng)產(chǎn)生和響應(yīng)消息，必須啟動CPU的中斷系統(tǒng)，因而在進(jìn)入消息循環(huán)前啟動CPU定時中斷、串行通信中斷、外部觸發(fā)中斷。程序初始化部分在CPU上電或復(fù)位后只執(zhí)行一次，CPU在正常工作時即將終都在消息循環(huán)中反復(fù)檢測消息是否存在，并根據(jù)消息的種類做不同的操作，最后清除相應(yīng)的消息標(biāo)志，再進(jìn)行循環(huán)檢測消息。本系統(tǒng)中消息共有三種，分別是程序節(jié)拍控制信號、與CC1000通信的信號以及與用戶通信的信號。程序節(jié)拍控制信號控制程序的運行過程，包括時間信號、外部中斷信號（休眠、喚醒）以及其它定時動作信號；與CC1000通信的信號包括CC1000狀態(tài)轉(zhuǎn)換信號、接收完成信號、發(fā)送開始信號以及發(fā)送完畢信號等，負(fù)責(zé)管理與CC1000的通信和控制工作；與用戶通信的信號包括接收用戶數(shù)據(jù)完畢信號、用戶數(shù)據(jù)發(fā)送完畢信號以及向用戶發(fā)送數(shù)據(jù)開始信號等，負(fù)責(zé)與用戶的通信管理。程序的消息循環(huán)結(jié)構(gòu)如圖5所示。
3模塊性能
3．1模塊功能
作為一款專門為低功耗系統(tǒng)而設(shè)計的無線數(shù)字傳輸模塊，該模塊具有低電平供電、低功耗的特點。供電電壓范圍為3V～12V。當(dāng)供電電壓為3V時，在接收狀態(tài)下，模塊電流為9.6mA；在發(fā)送狀態(tài)下，模塊電流為25.6mA；在休眠狀態(tài)下，模塊電流為2μA。通信系統(tǒng)使用查詢方式工作時，處于接收的工作電流計算公式如下，即若休眠時間為dsl，檢測信號時間為tdt，那么平均工作電流為（單位為μA
）：
Ip=(tsl×2+tdt×9600)/(tsl+tdt)
因此，如果一個系統(tǒng)的休眠時間為8s,檢測時間為13μA。這樣，5400mAh的鋰電流可以使用47年！當(dāng)然，實際使用中應(yīng)該計算模塊處于接收狀態(tài)時的電流，此時模塊的功耗就取決于模塊工作的情況和傳輸數(shù)據(jù)量的大小，但是其極低的待機功耗對于移動設(shè)備來說是十分重要的。
3．2通信可靠性
通信誤碼率可以使用如下近似公式計算：
Pe≈Ne/N
式中，N為傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元總線；Ne為被傳輸錯的碼元數(shù)，理論上應(yīng)有N∞。
在實際使用中，N足夠大時，才能夠把Pe近似為誤碼率。經(jīng)過對模塊的測試，在數(shù)據(jù)速率為2400bps、通信距離為100m(平原條件)時，通信誤碼率為10-3～10-5。在數(shù)據(jù)速率提高時，通信誤碼率會增加，但是通信模塊可采用多項技術(shù)來提高通信可靠性。在物理層，模塊采用差分曼徹斯特編碼技術(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)，從而保證通信中的同步問題；而在數(shù)據(jù)鏈路層，使用CRC（循環(huán)冗余編碼）進(jìn)行數(shù)據(jù)幀校驗，用以保證數(shù)據(jù)到達(dá)用戶應(yīng)用層以后的可靠性。當(dāng)然，用戶在應(yīng)用層還可以采取多種通信協(xié)議來進(jìn)一步提高通信的可靠性。
3.3通信距離
在無線通信中，通信距離與發(fā)射機發(fā)送信號的強度和接收機接收靈敏度有著直接關(guān)系。本模塊的發(fā)送功率為10dBm，而在數(shù)據(jù)速率為2400bps、帶寬為64kHz、通信二進(jìn)制誤碼率為10-3條件下，模塊的接收靈敏度為-110dBm。在天線高于地面3m的可視條件下，可告通信距離（誤碼率小于10-3）大于300m。在市區(qū)環(huán)境中，可靠通信距離在10m左右。
圖5
4模塊應(yīng)用
無線智能IC卡水表由負(fù)責(zé)顯示和讀寫IC卡的上位機和負(fù)責(zé)閥門控制的下位機組成，上位機和下位機之間的通信使用無線數(shù)字傳輸模塊完成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。上位機負(fù)責(zé)人機接口，包括顯示下位機狀態(tài)、顯示剩余水量、讀取IC卡以及與下位機通信等功能，下位機完成水脈沖計數(shù)并接收上位機的指令控制閥門開關(guān)狀態(tài)。由于本系統(tǒng)采用電池供電，所以要求系統(tǒng)的功耗必須非常低。水表的上位機和下位機均采用Microchip公司的低功耗單片機PIC16F73，下位機工作在查詢狀態(tài)。
關(guān)鍵詞：AT89C51串行口無線數(shù)字電臺串行通信
一般的數(shù)字采集系統(tǒng)，是通過傳感器將捕捉的現(xiàn)場信號轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC采樣、量化、編碼后，為成數(shù)字信號，存入數(shù)據(jù)存儲器，或送給微處理器，或通過無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端進(jìn)行處理。無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)就是樣一套利用無線手段，將采集的數(shù)據(jù)由測量站發(fā)送到主控站的設(shè)備。
1系統(tǒng)組成
系統(tǒng)組成如圖1、圖2所示。
系統(tǒng)由測量站和主控站兩部分組成。測量站主要完成對現(xiàn)場信號的采集、存儲，接收遙控指令并發(fā)送數(shù)據(jù)。主控站的主要工作是發(fā)送遙控指令、接收數(shù)據(jù)信息、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理、隨機顯示打印等。
2AT89C51與數(shù)字電臺的串行通信
Atmel公司的AT89C51單片機，是一種低功耗、高性能的、片內(nèi)含有4KBFlashROM的8位CMOS單片機，工作電壓范圍為2.7～6V（實際使用+5V供電），8位數(shù)據(jù)總線。它有一個可編程的全雙工串行通信接口，能同時進(jìn)行串行發(fā)送和執(zhí)著收。通過RXD引腳（串行數(shù)據(jù)接收端）和TXD引腳（串行數(shù)據(jù)發(fā)送端）與外界進(jìn)行通信。
2.1通信協(xié)議與波特率
數(shù)字電臺與單片機、終端主控機的通信協(xié)議為：
通信接口——標(biāo)準(zhǔn)串行RS232接口，9線制半雙工方式；
通信幀格式——1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位可編程數(shù)據(jù)位，1位停止位；
波特率——1200baud。
數(shù)字電臺選用Motorola公司的GM系列車載電臺，工作于VHF/UHF頻段，可進(jìn)行無線數(shù)傳（9線制標(biāo)準(zhǔn)串行RS232接口），也可進(jìn)行話音通信；采用二進(jìn)制移頻鍵控（2FSK）調(diào)制解調(diào)方式，符合國際電報電話咨詢委員會CCITT.23標(biāo)準(zhǔn)。在話帶內(nèi)進(jìn)行數(shù)字傳輸時，推薦在不高于1200b/s數(shù)據(jù)率時使用。實際使用時，電臺工作于220～240MHz頻率范圍，采用半雙工方式（執(zhí)行收、發(fā)操作，但不能同時進(jìn)行）即可滿足系統(tǒng)要求。
2.2AT89C51串行口工作方式
AT89C51串行口可設(shè)置四種工作方式，可有8位、10位和11位幀格式。本系統(tǒng)中，AT89C51串行口工作于方式3，即鳘幀11位的異步通信格式：1位起始位，8位數(shù)據(jù)位（低位在前），1位可編程數(shù)據(jù)位，1位停止位。
發(fā)送前，由軟件設(shè)置第9位數(shù)據(jù)（TB8）作奇偶校驗位，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入SBUF，啟動發(fā)送過程。串行口能自動把TB8取出，裝入到第9位數(shù)據(jù)的位置，再逐一發(fā)送出去。發(fā)送完畢，使TI=1。
接收時，置SCON中的REN為1，允許接收。當(dāng)檢測到RXD（P3.0端有“1”到“0”的跳變（起始位）時，開始接收9位數(shù)據(jù)，送入移位寄存器（9位）。當(dāng)滿足RI=0且SM2=0或接收到的9位數(shù)據(jù)為1時，前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，第9位數(shù)據(jù)送入SCON中的RB8，置RI為1；否則，這次接收無效，不置位RI。
串口方式3的波特率由定時器T1的溢出率與SMOD值同時決定：
方式3波特率=T1溢出率/n
當(dāng)SMOD=0時，n=32；SMOD=1時，n=16。T1溢出率取決于T1的計數(shù)速率（計數(shù)速率=fosc/12）和TI預(yù)置的初值。
定時器T1用作波特率發(fā)生器，工作于模式2（自動重裝初值）。設(shè)TH1和TL1定時計數(shù)初值為X，則每過“28-X”個機器周期，T1就會發(fā)生一次溢出。初值X確定如下：
X=256-fosc×(SMOD+1)/384×BTL
本系統(tǒng)中，SMOD=0，波行率BTL=1200，晶振fosc=6MHz，所以初值X=F3H。
2.3AT89C51與數(shù)字電臺的硬件連接
AT89C51與數(shù)字電臺的硬件連接如圖3所示。
系統(tǒng)采用異步串行通信方式傳輸測量數(shù)據(jù)。利用單片機串口與數(shù)字電臺RS232數(shù)據(jù)口相連。電臺常態(tài)為收狀態(tài)（PPT=0，收狀態(tài)；PPT=1，發(fā)狀態(tài)），單片機P3.5腳輸出高電平。單片機使用TTL電平，電臺使用RS232電平，由MAX232完成TTL電平與RS232電平之間的轉(zhuǎn)換。3片光電耦合器6N137實現(xiàn)單片機與電臺之間的電源隔離，增強系統(tǒng)抗干擾性能。
單片機通過帶控制端的三態(tài)緩沖門74HC125、非門74HC14控制電臺的收發(fā)轉(zhuǎn)換，以及指令的接收和數(shù)據(jù)發(fā)送。接收時，P3.5=1,c2=1，74HC125B截止；P3.5經(jīng)74HC14反相、光電隔離，使電臺PPT腳為低電平，將其置為接收狀態(tài)；同時c1=0，74HC125A導(dǎo)通，接收的指令由電臺的RXD端輸入，經(jīng)MAX232電平變換、光電隔離、74HC125A緩沖門，送入單片機RXD腳。發(fā)射時，P3.5=0，經(jīng)74HC14反相、光電隔離，使電臺PPT腳為高電平，將其置為發(fā)射狀態(tài)；同時c1=1，74HC125A截止，c2=0，74HC125B導(dǎo)通，數(shù)據(jù)由單片機TXD腳輸出，經(jīng)74HC125B緩沖門、光電隔離、MAX232電平變換，通過電臺TXD端口將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。
3通信軟件設(shè)計
通信軟件至關(guān)重要，一旦出現(xiàn)問題，整個系統(tǒng)就會癱瘓。采取差錯控制與容錯技術(shù)是非常重要的。
*主控站發(fā)送的指令中包含一定數(shù)量的同步符55H和3字節(jié)的密碼。測量站在連續(xù)收到5個同步符后進(jìn)行密碼驗證，驗證通過后正式接收指令字節(jié)；如未通過，則測量站發(fā)一信號讓主控站重發(fā)，三次驗證不過則停發(fā)該命令。測量站發(fā)/主控站收時，驗證方式與此相同。驗證通過后，測量站開始發(fā)送數(shù)據(jù)。
*一個指令由3字節(jié)構(gòu)成，第二字節(jié)等于第一字節(jié)加上35H，第3字節(jié)等于第二字節(jié)加上36H。如果收到的指令不符合此規(guī)則，則重發(fā)該命令，連續(xù)三次錯誤時停發(fā)。
*主控站每發(fā)一個指令，測量站都回送一個應(yīng)答信號。該應(yīng)答信號中包含原指令樣本。
下面給出單片機串行口與電臺的基本通信程序。
初始化程序：
BTLEQU2FH；波特率放在內(nèi)部RAM的2FH單元
MOVTMOD，#21H；T0方式1，16位計數(shù)器，T1方式2，串口用
SETBTR0；啟動T0
MOVBTL，#0F3H；波特率設(shè)定為1200
MOVSCON，#0C0H；串口方式3，9位數(shù)據(jù)，禁止接收
接收及驗證程序：
NUMEQU2BH；同步符個數(shù)值存放在內(nèi)部RAM的2BH單元
TEMPEQU2CH
ROM-CH：DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H
DB55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H，55H；20字節(jié)同步符
MIMDB''''WSC''''：3字節(jié)密碼“WSC”
SETBP3.5；置電臺收狀態(tài)
SETBREN；允許串口接收
A1：MOVNUM，#0；記錄連續(xù)到同步符55H的個數(shù)
A2：JBRI，A2；串口有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)A3
A3：CLRRI；清接收中斷標(biāo)志
MOVA，SBUF；讀串口數(shù)據(jù)
CJNEA，#55H，A1；不是同步符轉(zhuǎn)A1
INCNUM；收到的同步符個數(shù)加1
MOVA，NUM；取收到的同步符個數(shù)
CJNEA，#5，A2；未收夠連續(xù)5個55H轉(zhuǎn)A2
A4:MOVNUM,#0;密碼驗證，記錄收到密碼字節(jié)數(shù)
A5：MOVDPTR，#MIM；密碼字符首址
MOVA，NUM
MOVCA，@A+DPTR；查表取密碼
MOVTEMP，A；保存密碼
JBRI，A6；串口收完一個字節(jié)轉(zhuǎn)A6
…
A6：CLRRI；清接收中斷標(biāo)志
MOVA，SBUF；讀串口數(shù)據(jù)
CJNEA，TEMP，A4；與密碼不符轉(zhuǎn)A4
INCNUM；收到的密碼個數(shù)加1
MOVA，NUM；取已收到的密碼字節(jié)數(shù)
CJNEA，#3，A5；密碼未收完轉(zhuǎn)A5
發(fā)送程序：
CLRP3.5；置電臺發(fā)狀態(tài)
MOVB，#23
MOVDPTR，#ROM-CH
B1：CLRA
MOVCA，@A+DPTR；查表發(fā)送同步符和密碼共24字節(jié)
INCDPTR
LCALLSEND-CH；調(diào)發(fā)送單字節(jié)子程序
DJNZB，B1
…
CLRA
MOVDPTR，#7000H；外部RAM數(shù)據(jù)首址，發(fā)送外部RAM中的數(shù)據(jù)到電臺
B2：CJNER4，#0，B3
CJNER3，#0，B3；R4R3=發(fā)送字節(jié)數(shù)
B3：MOVXA，@DPTR；取數(shù)據(jù)
INCDPTR
LCALLSEND-CH
CJNER3，#0，B4
CJNER4，#0，B5
B4：DECR3
LJMPB2
DECR3
DECR4
LJMPB2
…
SEND-CH：SETBTB8
MOVSBUF，A
DB0，0，0，0，0，0，0，0
JNBTI，$；延時4μs
CLRTI
RET
[論文摘要]3G的時代已經(jīng)來臨,其主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)WCDMA和CDMA2000誰優(yōu)誰劣自然引起了我們的關(guān)注。本文從各個方面對兩個技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)做了全面的對比研究。
一、引言
上世紀(jì)70年代末,誕生了被稱為第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)的雙工FDMA模擬調(diào)頻系統(tǒng),但由于模擬系統(tǒng)固有的先天缺陷,在90年代初被以TDMA為基礎(chǔ)的第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)所取代,相對FDMA系統(tǒng)有諸多優(yōu)點,如頻譜利用率高,系統(tǒng)容量大、保密性好等。與此同時產(chǎn)生了以CDMA為基礎(chǔ)的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng),相比TDMA系統(tǒng)具有低發(fā)射功率、信道容量大、軟容量、軟切換、采用多種分集技術(shù)等優(yōu)點。
隨著網(wǎng)絡(luò)的廣泛普及,圖像、話音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的多媒體和高速率數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的業(yè)務(wù)量大大增加,人們對通信業(yè)務(wù)多樣化的要求也與日俱增,而一代二代系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的這些需求,所以誕生了第三代移動通信技術(shù),它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式,提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)。國際上承認(rèn)的3G標(biāo)準(zhǔn)有三個:CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA,這里主要從各個方面做WCDMA和CDMA2000的對比研究。
二、WCDMA和CDMA2000的綜合比較
由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術(shù)都是將CDMA技術(shù)用于蜂窩系統(tǒng),許多的思想都是源于CDMA系統(tǒng),因此WCDMA和CDMA2000有許多相試之處:從雙工方式上看,WCDMA和CDMA2000屬于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都滿足IMT-2000提出的技術(shù)要求,支持高速多媒體業(yè)務(wù)、分組數(shù)據(jù)和IP接入等。但它們在技術(shù)實現(xiàn)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面都存在較大差異。
WCDMA和CDMA2000各有優(yōu)勢和缺點。WCDMA技術(shù)較成熟,能同廣泛使用的GSM系統(tǒng)兼容;相比第二代通信系統(tǒng)能提供更加靈活的服務(wù);而且WCDMA能靈活處理不同速率的業(yè)務(wù)。其缺點是只能共用現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的核心網(wǎng)部分,無線側(cè)設(shè)備可以共用的很少。
CDMA2000的優(yōu)勢是可以和窄帶CDMA的基站設(shè)備很好地兼容,能夠從窄帶CDMA系統(tǒng)平滑升級,只需增加新的信道單元,升級成本較低,核心網(wǎng)和大部分的無線設(shè)備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍,手機待機時間也增加了兩倍。缺點是CDMA2000系統(tǒng)無法和GSM系統(tǒng)兼容。
1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術(shù)比較
WCDMA和CDMA2000物理層技術(shù)細(xì)節(jié)上有相似也有差異,由于考慮出發(fā)點不同,造成了不同的技術(shù)特點。WCDMA技術(shù)規(guī)范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統(tǒng)的互操作性和對GSM核心網(wǎng)的兼容性;CDMA2000的開發(fā)策略是對以IS-95標(biāo)準(zhǔn)為藍(lán)本的窄帶CDMA的平滑升級。
(1)這兩個標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)相似點可以歸納為以下幾點:
①內(nèi)環(huán)均采用快速功率控制。CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng),因此為了提高系統(tǒng)容量,應(yīng)盡可能的降低系統(tǒng)的干擾。功率控制技術(shù)可以減少一系列的干擾,這意味著同一小區(qū)內(nèi)可容納更多的用戶數(shù),即小區(qū)的容量增加。因此CDMA系統(tǒng)中引入功率控制技術(shù)是非常必要的。
②系統(tǒng)都支持開環(huán)發(fā)射分集,信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。
③系統(tǒng)均采用軟切換技術(shù)。所謂軟切換是指移動臺需要切換時,先與新的基站連通再與原基站切斷聯(lián)系,而不是先切斷與原基站的聯(lián)系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進(jìn)行,因此模擬系統(tǒng)、TDMA系統(tǒng)不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性,大大減少切換造成的掉話。
④WCDMA工作頻段:1900~2025MHz頻段分配給FDD上行鏈路使用,2110~2170MHz頻段分配給FDD下行鏈路使用,2110~2170MHz頻段分配給TDD雙工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900~2025MHz頻段(上行),2110~2170MHz(下行)。
(2)兩個標(biāo)準(zhǔn)的物理層技術(shù)差異可以歸納為以下幾點:
①擴頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據(jù)ITU關(guān)于5MHz信道基本帶寬的劃分規(guī)則,將基本碼片速率定為3.84Mcps。WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上,能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷。CDMA2000分兩個方案,即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個階段。CDMA2000系統(tǒng)可支持話音、分組數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù),并且可實現(xiàn)QoS的協(xié)商。室內(nèi)最高數(shù)據(jù)速率達(dá)2Mbit/s,步行環(huán)境384kb/s,車載環(huán)境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在單載波上采用碼片速率1.2288Mcps的直接序列擴頻,射頻帶寬為1.25MHz。
②支持不同的核心網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。WCDMA要求實現(xiàn)與GSM網(wǎng)絡(luò)的兼容,所以它把GSMMAP協(xié)議作為上層核心網(wǎng)絡(luò)議;CDMA2000要求兼容窄帶CDMA,因此它把ANSI-41作為自己的核心網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
③WCDMA進(jìn)行功率控制的速度是CDMA2000的2倍,能保證更好的信號質(zhì)量,并支持多用戶。
④為了使支持基于GSM的GPRS業(yè)務(wù)而部署的所有業(yè)務(wù)也支持WCDMA業(yè)務(wù),為了完善新的數(shù)據(jù)話音網(wǎng)絡(luò),CDMA2000-1x需要添加額外的網(wǎng)元或進(jìn)行功能升級。
2.WCDMA與CDMA2000網(wǎng)絡(luò)接口的比較
3G標(biāo)準(zhǔn)的基本目標(biāo)是能在車載、步行和靜止各種不同環(huán)境下為多個用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數(shù)據(jù)速率。為多個用戶提供可變的無線接入數(shù)率是3G標(biāo)準(zhǔn)的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同,兩系統(tǒng)可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps,顯然WCDMA系統(tǒng)中低速率用戶或語音用戶的移動臺成本會大幅上升,在CDMA2000系統(tǒng)中則不會如此。
WCDMA的接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、制定嚴(yán)謹(jǐn)、組織嚴(yán)密,而CDMA2000的接口標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)謹(jǐn)性有待加強。IS-95廠家設(shè)備難以互通,給運營商設(shè)備選型帶來了較大問題;3G許諾的高速無線數(shù)據(jù)服務(wù)必須可以和話音一樣實現(xiàn)無縫的漫游,這是至關(guān)重要的。多媒體信息要漫游、視頻通話也要漫游,沒有這些基本要素,3G就不能稱其為3G。漫游涉及到的不僅僅是技術(shù)問題,更重要的是商業(yè)利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌,它支持全球漫游,全球移動用戶均有唯一標(biāo)識,而CDMA2000尚不能很好做到這一點。
3.WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的比較
(1)WCDMA的網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)
現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數(shù)據(jù)服務(wù)。如果復(fù)用多個時隙就能升級為HSCSD(高速電路交換數(shù)據(jù))方式;此后出現(xiàn)了GPRS(通用分組無線業(yè)務(wù)),首次在核心網(wǎng)中引入了分組交換的方式,可提供144kbit/s的數(shù)據(jù)速率。接著繼續(xù)升級采用8PSK調(diào)制,這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE;WCDMA的數(shù)據(jù)傳輸速率將高達(dá)2M/s。
(2)CDMA2000網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)技術(shù)
主要的CDMA2000運營商將來自現(xiàn)在的窄帶CDMA運營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數(shù)據(jù)傳輸速率為14.4kbit/s,為了提供更高的速率,1999年部分廠商開始采用IS-95B標(biāo)準(zhǔn),理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進(jìn)一步使容量加倍,最后升級為CDMA2000。
窄帶CDMA系統(tǒng)向CDMA2000系統(tǒng)的演進(jìn)分為空中接口、網(wǎng)絡(luò)接口及核心網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)等方面。
①目前窄帶CDMA系統(tǒng)的空中接口是基于IS295A,其支持的數(shù)據(jù)速率為14.4kbit/s,由IS295A升級到IS295B,可支持64kbit/s。
②窄帶CDMA網(wǎng)絡(luò)接口的演進(jìn)主要指窄帶CDMA系統(tǒng)A接口的升級和演進(jìn)。對于窄帶CDMA系統(tǒng),以前其A接口不是規(guī)范接口(即不是開放接口),窄帶CDMA和GSM的A接口的規(guī)范相比較,GSM是先有A接口標(biāo)準(zhǔn),然后廠家依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā);窄帶CDMA是廠家各自開發(fā),然后廣泛宣傳,最后憑借自身影響修改標(biāo)準(zhǔn)。
③窄帶CDMA的核心網(wǎng)在美國經(jīng)過多年發(fā)展后,從IS241A到IS241B到IS241C,我國CDMA試驗網(wǎng)和紅皮書以IS241C為基礎(chǔ),IS241D規(guī)范在1999年底,目前IS241E規(guī)范還未正式。
三、WCDMA和CDMA2000在我國的前景
對3G標(biāo)準(zhǔn)的選擇不僅要看其技術(shù)原理及成熟程度,還要結(jié)合本國國情、市場運作狀況等因素進(jìn)行考慮。按目前的進(jìn)展來看,兩種標(biāo)準(zhǔn)最后不能融合成一種,但可以共存。
在我國,GSMMAP網(wǎng)絡(luò)已形成巨大的規(guī)模,歐洲標(biāo)準(zhǔn)的WCDMA在網(wǎng)絡(luò)上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性,在技術(shù)上也考慮了與GSM的雙模切換兼容,向WCDMA體制的第三代系統(tǒng)演進(jìn),從一開始就解決了全網(wǎng)覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統(tǒng),對GPS依賴較大;在小區(qū)站點同步方面,CDMA2000基站通過GPS實現(xiàn)同步,將造成室內(nèi)和城市小區(qū)部署的困難,而WCDMA設(shè)計可以使用異步基站,運營者獨立性強;對于電信設(shè)備制造行業(yè),我國在GSM蜂窩移動通信方面發(fā)展成熟,而窄帶CDMA系統(tǒng)尚未形成規(guī)模和產(chǎn)業(yè)。
WCDMA采用全新的CDMA多址技術(shù),并且使用新的頻段及話音編碼技術(shù)等。因此GSM網(wǎng)絡(luò)雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數(shù)據(jù)服務(wù),卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設(shè)計是以IS-95系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗為依據(jù)的,因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進(jìn)無論從無線還是網(wǎng)絡(luò)部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板,并將系統(tǒng)軟件升級,即可將IS-95基站升級為CDMA2000基站。
由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長時間在我國共存,鹿死誰手?尚未分曉。
參考文獻(xiàn):
[1]TeroOjanpera,RamjeePrasad.朱旭紅譯.寬帶CDMA:第三代移動通信技術(shù).北京:人民郵電出版社.
本文以常用的車載物流過程為研究對象，在貨柜中部署傳感器節(jié)點，來實時監(jiān)測貨物運輸過程的相關(guān)環(huán)境參數(shù)，WSN中的匯聚節(jié)點通過藍(lán)牙傳輸協(xié)議將數(shù)據(jù)傳給作為網(wǎng)關(guān)的智能手機，智能手機通過GPS衛(wèi)星定位將位置信息加入到參數(shù)數(shù)據(jù)中，再通過移動通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)中。本論文研究主體為車載部分，其架構(gòu)如圖2所示。
1.1傳感器節(jié)點的設(shè)計本系統(tǒng)中，傳感器節(jié)點的主要任務(wù)是實時監(jiān)測相關(guān)環(huán)境參數(shù)，并對其他節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和轉(zhuǎn)發(fā)，使數(shù)據(jù)通過WSN傳輸?shù)絽R聚節(jié)點處，其處理能力、存儲能力和通信能力要求不高，因此采用簡單節(jié)約的設(shè)計方案。如圖3所示，傳感器節(jié)點由傳感器模塊、處理器模塊、射頻模塊、電源模塊和電路等部分組成。傳感器模塊負(fù)責(zé)對所需參數(shù)進(jìn)行采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換。處理器模塊負(fù)責(zé)控制整個傳感器節(jié)點的操作，存儲和處理傳感器模塊采集的以及射頻模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。射頻模塊負(fù)責(zé)與其他節(jié)點之間的通信，對數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送或接收。電源模塊負(fù)責(zé)為整個節(jié)點提供運行所需的能量，是決定節(jié)點壽命的關(guān)鍵因素之一。電路則包括聲光電路、復(fù)位電路及接口電路等。（1）處理器模塊。處理器模塊是傳感器節(jié)點的核心部分，本設(shè)計方案中，處理器選用德州儀器（TI）公司的16位超低功耗微控制器MSP430F135，該處理器采用1.8V-3.6V的低電壓供電，可以在低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作，非常適合應(yīng)用在對功耗控制要求甚高的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。該處理器同時擁有較強的處理能力和較豐富的片內(nèi)資源，擁有16kB閃存、512BRAM、2個16位的定時器、1個通用同步異步接口（USART）、12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和6個8位并行接口。（2）射頻模塊。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實際應(yīng)用中，傳感器節(jié)點既需要發(fā)射又需要接收數(shù)據(jù)，因此本設(shè)計方案中的射頻模塊采用收發(fā)一體的無線收發(fā)機。射頻模塊采用Chipcon公司推出的無線收發(fā)芯片CC2420，它的工作電壓位于2.1~3.6V之間，收發(fā)電流不超過20mA，功耗低；其具有很高的集成度，只需要較少的電路就可工作，天線設(shè)計采用PCB天線，進(jìn)一步減小模塊體積。CC2420工作在2.4GHz頻段上，支持IEEE802.15.4和Zig-Bee協(xié)議；采用O-QPSK調(diào)制方式，抗鄰道干擾能力強；128B接收和128B發(fā)射用的數(shù)據(jù)緩存空間，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)250kb-ps。（3）傳感器模塊。傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)采集部分根據(jù)實際需要選擇相應(yīng)的傳感器，如溫度、濕度、振動、光敏、壓力等傳感器。本文的研究重點不在傳感器上，因此僅以溫濕度傳感器作為例子。本方案采用Sensirion公司的SHT15溫濕度傳感器，該傳感器將傳感元件和信號處理電路集成在一起，輸出完全標(biāo)定的數(shù)字信號[3]。其工作溫度范圍在-40℃-123.8℃之間，其在-20℃-70℃范圍內(nèi)，溫度測量精度在±1℃以內(nèi)；濕度范圍在0%-100%之間，在10%-90%范圍內(nèi)，濕度測量精度在±2%以內(nèi)。
1.2匯聚節(jié)點的設(shè)計在本系統(tǒng)中，匯聚節(jié)點的主要任務(wù)是接收傳感器節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲和處理后傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)節(jié)點處，同時，接收來自網(wǎng)關(guān)節(jié)點的信息，向傳感器節(jié)點監(jiān)測任務(wù)。匯聚節(jié)點是連接WSN和外部網(wǎng)絡(luò)的接口，實現(xiàn)兩種協(xié)議間的轉(zhuǎn)換，使用戶能夠訪問、獲取和配置WSN的資源，對其處理能力、存儲能力和通信能力要求較高。而為了與傳感器節(jié)點匹配，匯聚節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)與傳感器節(jié)點基本相似，如圖4所示，匯聚節(jié)點沒有傳感器模塊，增加了存儲器模塊和藍(lán)牙通信模塊。（1）處理器模塊。同樣的，處理器模塊也是匯聚節(jié)點的核心部分，主要負(fù)責(zé)控制整個匯聚節(jié)點的操作，存儲和處理來自射頻模塊或者藍(lán)牙通信模塊的數(shù)據(jù)，再將處理結(jié)果交給射頻模塊或者藍(lán)牙通信模塊發(fā)送出去。本設(shè)計方案中，處理器選用TI公司的16位超低功耗微控制器MSP430F1611，該處理器和MSP430F135一樣，可以在1.8V~3.6V的低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作，但其擁有更強的處理能力和更豐富的片內(nèi)資源，48kB閃存和10KBRAM、2個16位定時器、1個快速12位ADC、雙12位DAC、2個USART接口和6個8位并行I/O接口。（2）存儲器模塊?？紤]到物流運輸過程中環(huán)境多變，容易帶來一些不確定因素，這些不確定因素可能引起處理器自帶的存儲器中的數(shù)據(jù)丟失，因此匯聚節(jié)點需要存儲一些重要的數(shù)據(jù)。本設(shè)計方案中，匯聚節(jié)點的外部存儲器芯片選用由Mi-crochip公司生產(chǎn)的24AA64，工作電壓低至1.8V，它采用低功耗CMOS技術(shù)，工作時電流僅為1mA，而且可以在惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定工作。由于匯聚節(jié)點對存儲容量要求不高，而且24AA64芯片的存儲容量為64KB，擦寫次數(shù)可達(dá)到百萬次，因此一塊芯片即可滿足本系統(tǒng)的存儲要求。（3）藍(lán)牙通信模塊。本系統(tǒng)采用智能手機作為后臺系統(tǒng)和WSN之間的網(wǎng)關(guān)，來實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。為了使匯聚節(jié)點與智能手機能夠進(jìn)行通信，采用藍(lán)牙通信協(xié)議。而在匯聚節(jié)點使用藍(lán)牙通信方式需要增加一個藍(lán)牙通信模塊。本設(shè)計方案中，采用SparkFun公司的BlueSMiRF模塊，其工作電壓為3.3V-6V，工作電流最大為25mA，功耗較低；其最大傳輸距離為100m，通信速率最高可達(dá)115200bps；其天線為PCB天線，所需器件很少，故模塊的體積很小，可以通過串行接口直接與處理器模塊相連。
1.3網(wǎng)關(guān)節(jié)點的設(shè)計本系統(tǒng)要求在后臺系統(tǒng)和WSN部署點間進(jìn)行雙向通信，為了實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸功能，有兩種方案，一是匯聚節(jié)點增加移動通信模塊，如GPRS模塊[4]；二是采用智能手機作為后臺系統(tǒng)和匯聚節(jié)點之間的網(wǎng)關(guān)。方案一對匯聚節(jié)點的要求進(jìn)一步提高，不僅處理過程更加復(fù)雜，其能量消耗也大大提高；另一方面要實現(xiàn)物流過程的跟蹤，還需有定位功能，一般采用GPS模塊[5]，這樣成本也將大大提高。相比之下，方案二優(yōu)勢明顯，采用智能手機可以進(jìn)行各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的存儲，使用移動通信網(wǎng)絡(luò)與后臺系統(tǒng)進(jìn)行通信，使用內(nèi)置的GPS定位功能，后臺用戶可以在緊急事件發(fā)生時直接聯(lián)系貨車司機等。因此，本系統(tǒng)采用智能手機作為網(wǎng)關(guān)節(jié)點。本設(shè)計方案中，采用中國移動M811手機作為測試對象，其支持4G/3G/GPRS等移動網(wǎng)絡(luò)，可以方便地使用移動網(wǎng)絡(luò)與后臺系統(tǒng)進(jìn)行通信；其具有GPS定位功能，可以實現(xiàn)貨車定位；具有藍(lán)牙通信功能，可與匯聚節(jié)點間采用藍(lán)牙通信；使用An-droid4.0操作系統(tǒng)，擁有豐富的開源資源，方便軟件的設(shè)計。
2系統(tǒng)軟件部分設(shè)計
本系統(tǒng)使用WSN中的傳感器節(jié)點檢測物流過程中相關(guān)環(huán)境參數(shù)并發(fā)送到匯聚節(jié)點處，由其將數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙連接傳輸?shù)街悄苁謾C，智能手機通過移動通信網(wǎng)絡(luò)將加入GPS信息的數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器。系統(tǒng)各部分的工作任務(wù)不一，硬件條件也有很大差別，因此系統(tǒng)的軟件設(shè)計也十分關(guān)鍵。
2.1傳感器節(jié)點程序設(shè)計傳感器節(jié)點主要承擔(dān)數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的工作，由于其能量及處理資源有限，因此需要采取節(jié)能和減少數(shù)據(jù)處理的設(shè)計方案。本設(shè)計方案中，傳感器節(jié)點采取按需求喚醒的工作方式，檢測等待時間（等待時間可由后臺設(shè)置）未到或者沒有收到匯聚節(jié)點命令時節(jié)點處于休眠狀態(tài)；當(dāng)?shù)却龝r間一到或者收到命令時，立刻開始工作，進(jìn)行采集數(shù)據(jù)并發(fā)送，或者根據(jù)命令完成相應(yīng)操作，完成后又進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下一次激活，其程序流程如圖5所示。
2.2匯聚節(jié)點程序設(shè)計匯聚節(jié)點的主要任務(wù)是接收傳感器節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)，處理后通過藍(lán)牙傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)節(jié)點處，同時接收來自網(wǎng)關(guān)的命令，完成相應(yīng)的操作。相比于傳感器節(jié)點，匯聚節(jié)點的工作更加復(fù)雜，而且其能量和處理資源也不多，因此采取與傳感器節(jié)點相似的節(jié)能設(shè)計方案，將復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作交予網(wǎng)關(guān)節(jié)點，其程序流程如圖6所示。
2.3智能手機APP設(shè)計智能手機作為本系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點，承擔(dān)協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理等復(fù)雜工作，因此開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序（Applica-tionProgram，簡稱APP）來實現(xiàn)上述功能，其流程圖如圖7所示。該APP實現(xiàn)對智能手機內(nèi)部藍(lán)牙模塊的調(diào)用，通過藍(lán)牙連接與匯聚節(jié)點通信；利用智能手機的GPS模塊獲取位置信息，加入到接收到的傳感器數(shù)據(jù)中，再通過移動通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)；接收后臺系統(tǒng)的命令，完成相應(yīng)的操作；同時通過智能手機對應(yīng)的界面提供數(shù)據(jù)顯示、告警提醒以及日志功能。
3結(jié)語
