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7 无线传感器基站体系结构
分布式传感网络构建方案中，以图1中WiMAX核心网中虚线框内的CPE所提供的E1／T1接口以及TD信号端实现与CC1110无线传感模块基站的硬件对接，以MCU的时钟信号调节流控信号收发，以SIP(阶段信令控制协议)作为通信控制协议。硬件服务器基站采用嵌入式ARM平台，该ARM平台基于S3C2440A处理器、Fedora操作系统，以Web服务器和客户端浏览器为架构主体建立分布式现场的流控应用平台。无线传感基站的组成结构如图3所示。包括微处理器单元(MCU)、屯源模块、显示模块、复位模块、串口TCP／IP以太网模块、存储模块、CC1110无线射频模块和为了解决射频发送距离近而设计的PA功放模块。
如图3所示，微处理器采用三星公司的S3C2440A芯片，该微处理器基于ARM920T内核，它的杰出特点是16／32位RISC处理器，实现了MMU、AMBA BUS和Harvard高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的16 kB指令CACHE与16 kB数据CACHE，每个都由8 Byte长的行组成，通过提供一套完整的通用系统外设，S3C2440A芯片在实现高速率低功耗的同时减少总体系统成本以及无需配置额外的组件。图中S3C2440A芯片以SPI模式对传感器模块CC1110进行控制，共有6条信号，其中，SCLK为时钟信号，负责调整MCU与CC1110的信号同步；GD01为连续配置接口，负责数据输出；CSn作为连续配制接口字，负责芯片的选择；GD00是作为一般用途的数字输出脚，它的功能为测试信号、FIFO状态信号、时钟输出以及连续输入TX数据；它与GD02承担数字输出功能，与GD00作用相类似；SI是数字输入信号，作为连续配置接口承担接收数据输入的功能。CC1110装备了内置的状态机，可以用来在不同的操作状态之间切换。当CHIP_RDYn引脚拉低时，内部功率增加序列完成，在CSn拉低后，可选的电磁波激活功能(WOR)使CC1110周期性地从深度休眠状态激活，从而不需要S3C2440A的作用即能侦测到发送过来的数据包。在WOR启用的状态下，在SWOR命令滤波被送到SPI接口后，当CSn被释放后CC1110会进入体眠状态，在WOR滤波使用前RC振荡器必须启用。在定时器终止后，芯片上的定时器将使CC1110再次进入空闲状态。经过一段RX中的可控时间，芯片返回休眠状态，直至被WOR拉低唤醒。当TX开启时，芯片将保持TX状态直到当前数据包已被成功地发送。通过使用命令滤波，由MCSM1．TXOFF_MODE设置能自动地将CC1110从RX状态转变到TX状态，若通信控制装置当前处在发送状态且SRX滤波正在使用，则当前传输将被终止，且向RX转换。
8 CC1110无线数传数据字节分配
室外无线传感器网络的数据包格式如图4所示。前导是一个交互式的0、1序列，前导字节长度由MDMCF1．NU_PREAMBLE控制字可编程控制。当启用TX时，调制器开始传动前导，当控制字节的前导被传送完毕时，调制器开始发送设置于SYNC1与SYNC0寄存器中的同步词汇，该字节提供传入数据包的字节同步。接着发送由PKTCTRL0．LENGTH_CONFIG寄存器来设置，数据包长度应该定义为有效荷载数据，不包括长度字节和可选CRC校验，PKTLEN寄存器用来设置RX中允许的最大数据包长度，任何长度字节值大于PKTLEN的接收数据包将被丢弃。然后，MCU开始处理装置检查目的地址，当地职匹配时才继续进行接收。若自动CRC校验检查开启，则数据包处理装置计算CRC，并将它同附加CRC检验和相匹配。
鉴于以上对数字化校园室外网络的研究，无线传感器网络可以采用多个无线传感基站，采用重叠交叉无线覆盖的方式，完成区域的无缝无线覆盖。首先，选择网状网结构作为校园无线网络的拓扑结构，每个节点都工作在电磁波激活模式，使用多跳方式来续传其它节点的信息交流业务；其次，将整个校园室外无线网络划分成各个小区网络，每个小区都有自己的基站接入点服务；再次，采用无线与有线相结合的方式。将多模光纤连接到移动用户终端集中的场所中；最后，根据校园所在的环境特点，以室外的无线控制集中器为中心，使无线传感器网络向四周不同层次的交流空间扩散，促进信息的高速传播。无线传感网络的网络搜索路径采用基于最小跳数的信息转发协议，网络内任何节点向集中器发送的信息都将沿着最短路径传送。
9 结束语
实验采用校园内同一区域分别组网的方式来对比WLAN与本方案的网络性能指标，采用通用的Adhoc BSS组网模式，站点随机分布在200 m×200m的教学楼与校园花园内，通过对动态的RF环境进行检测，勘测整个RF环境是否存在影响无线传输性能的干扰，并且通过无线网络的信道吞吐量检测，考察无线AP的数据处理能力。监测无线网络流量情况并进行协议分析，分析WLAN与本方案内运行的协议种类，以及各种协议所占比例，查看是否有异常的协议和流量在运行。从而有效地量化用户的无线网络性能，为用户提供调整浣善整个无线网络的依据及方案。表1为本方案与WLAN通过校园组网实地测定后得出的参数对照表。从该表中可以清楚地分析出，对比WLAN组网，经过本方案Wimax与CC1110传感网络的校园组网数据延时更短，吞吐量更高，数据丢包率更小，性能指标更趋于优异。
WiMAX技术与无线传感网络技术是在宽带网络IP化、移动化、宽带化的进程中逐渐壮大的。从最初的无线传感器网络与WiFi相配合解决无线网络的信号覆盖问题到如今的无线传感网络与3G网络混合组网实现宽带城域网可以看出，WiMAX技术与无线传感网络技术凭借其技术优势，必将在未来有广阔的发展前景。从组网的角度看，校园整体性无线网络建设是一个相当复杂的系统工程，需要全局考虑、细致分工布局，这样才能建设成一个真正满足需求的、可运营、可管理的无线校园网络。 |
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