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數字網絡技術論文范文第1篇

1.1Internet在電子商務中的應用

Internet作為計算機時代的象征，為電子商務的發展提供了平臺，從ipv4到ipv6的實施，以及個人計算機的擴張化，如手機、平板電腦的發明，使得網絡上的電子交易變得更加容易，個人計算機的大發展推動了電子商務的發展。

1.2web技術在電子商務中的應用

Web服務器已經在Internet上得到了巨大的普及，它通過http協議來傳遞和檢索html文件。Web瀏覽器通過Web服務器上獲取消費者以及賣家等的相關信息，經過相關處理后，以靜態和交互方式呈現在計算機用戶眼前。web頁面也可以通過動畫視頻嵌入方式進行優化，計算機語言的輕量化推動Web頁面數量和質量的發展。電子商務作為一種商務模式，在進行業務交易過程中，商家與客戶的磋商、簽約以及第三方等的認定都需要在Web瀏覽器上進行。

1.3數據庫在電子商務中的應用

數據庫具有巨大的儲存能力，可以將客戶、供應商、物流分配等信息儲存在數據庫中，并且對數據可以進行刪除、剪切、更新、保存等。使用者可以方便、高效的利用數據庫為他們服務，數據庫的數據共享、減少數據的冗余度、數據應用的獨立性、數據的一致性、可維護性以及數據集中控制等特點，給電子商務的發展提供了便利條件。

1.4電子支付技術在電子商務的應用

電子支付技術是利用計算機、互聯網以及相關軟件為收購商品進行付費的技術。它可以讓客戶足不出戶就可以完成支付業務，節省了交通等費用又方便快捷。電子支付方式分為三種類型分別為：電子貨幣、電子支票、以及電子信用卡等。

1.5信息安全技術在電子商務中的應用

計算機之間的網絡通信協議通常采用傳輸控制協議/因特網互聯協議（TCP/IP協議），網絡的服務器也多為Unix或Windows操作系統，又由于TCP/IP和Unix都是以開放性著稱的，因此存在很大的安全隱患。近些年，信息安全技術運用和發展為電子商務帶來了安全保障，蘋果公司的移動操作系統（IOS）由于采用全緩存技術，因此其安全性能較好，而現在普及的安卓系統則安全需要進一步優化。

1.6數據挖掘技術在電子商務中的應用

數據挖掘技術，將相關有效信息進行整理收集、處理、評估和表示等，然后對被分析的對象進行分類、聚類、分析關聯性、作出預測以及相關的偏差檢測等。隨著數據挖掘技術的不斷發展主要包括理論和技術發展如數據處理，模式發現和分析，客戶可以更加方便的在網絡上進行電子商務交易了。

2網絡技術在電子商務應用中的展望

網絡技術在電子商務中無處不在，消費者可以通過Internet檢索所需要的物品，供應商也可以查看檢索歷史，了解客戶的需求。隨著網絡的進一步的發展，如云計算的發展，高速寬帶的發明，以及先下的4G業務的開展，將極大的推動大數據量快速流動，進一步促進電子商務模式多樣化。

3結語

數字網絡技術論文范文第2篇

近些年來，已經占領電視傳播技術核心舞臺的信息傳輸工藝系把圖形和語音等相關信息依托模擬信號實施傳輸的操作過程。此類傳播模式很難保證傳輸質量的穩定，所以，此種原始的影像傳播技術已遠遠落后于現今時代人們對TV視覺效果的需求。網絡數字化技術是對信息化傳輸工藝的突破。電視影像播放所依賴的信號傳播一改由過去的模擬信號而轉換成了數字信號，大大地改善了信息資料的傳播模式，其能夠給電視觀眾帶來更好的功能服務，并且優化影像品質，增強顧客的多維立體聲感受?；谶@些，于現時階段，網絡數字型TV信息傳播工藝已開拓出了極大的運用空間，且越來越站穩了行業市場。此項工藝系把網絡功能當做運行平臺，其對TV信號實施數字型調控，并且依托數字型的獨特優勢使電視播放質量跨入了一個嶄新的時代。

2網絡數字型廣播TV的優越特征

2.1網絡數字型TV的獨特品質

（1）數字型的利用趨勢

依托信息工藝技術的持續創新，TV信息傳播技術亦從以往的模擬化模式轉向了數字化模式。數字型技術，其所依托的信息傳播方式和信息品質均存在著極大的強勢要素。它是科學技術高度發展的新型產物，其技術給電視播放帶來的高質量及高效果是當今時期人們所有目共睹的。數字型信號依托其獨到的品質而顯示出奇特的信號傳播穩定性，即指其對周邊事物和其他信號顯示出明顯的無關聯性。也就是說它對外界信號有很好的屏蔽作用。所以，本著滿足觀眾對優異品質、高傳播效率、精彩逼真TV影像渴望的目的,我們必須大力發展具有優秀品質和高超效能的數字型廣播電視工藝技術。

（2）網絡型的運用方向

網絡型IT技術在我國近幾年各個領域中獲取了極為普遍的運用，人們已經完全適應于網絡世界給他們生活、學習等各方面帶所來的舒適、快捷、高效的感受，不管是人手具備的移動通訊，還是汽車等交通工具的定位導航功能，無一不是網絡技術帶來的高科技成果。收看電視節目播放，它已成為人們精神生活的重要組成部分和主要生活方式。同時它還是人們獲取生存技術和其他相關資料的主要渠道。另外，它還擔負著充當政府口舌、宣傳黨和國家的重要方針政策、實施社會訊息大交流、開展信息共享等重要職能。所以，現在我們非常有必要把這一具有迅捷、平穩功能的網絡IT平臺運用到TV傳輸技術之中，把無處不在、無時不有的網絡系統當做TV信息傳輸的有力載體，它可以大力推動TV技術的拓展進程，進一步擴大TV節目的覆蓋面積。另外，網絡傳播平臺的有效運用，能夠給消費者帶來更優質的精彩節目信息，提升國民的生活品位。

2.2網絡數字型TV工藝技術的利用優勢

（1）信息資源的高效獲取和共同享用

網絡數字型TV工藝技術能夠完全依托網絡獨特優越功能，把最新的訊息憑借IT網絡傳遞，之后再依托TV影像、聲響工藝技術及時、清晰地轉傳給觀眾的視覺、聽覺感受之中。從而使觀眾收取到最新的價值信息，切實地實現社會信息的高效共享及廣泛的利用，體現了快捷高效的時代脈搏。

（2）信息資源的整合提煉

由于歷史的TV技術屬于憑借模擬信號實施傳播，此類傳播工藝較嚴重的先天性缺陷即為它的模擬信號強度無法通過人工實施合理的調控，沒有恰當的辦法對其進行剪裁。然而，數字型TV技術即可完全依托數字型控制。在實施TV節目播放以前，運用IT網絡工藝提取出所需要的相關訊息，爾后，依托數字型工藝技術對其實施整合及提煉，從而取得最有意義的資訊。再有，還能夠進行最大限度的整理已編輯的訊息，優化視頻品質，完善視頻效果。

3網絡數字型TV工藝技術的運用過程

該項先進的訊息數字型傳播過程，其基本是在依托網絡IT技術平臺的基礎上，對所收集到的各類相關訊息實施數字型整合、提煉處理，之后以數字型的模式進行網絡傳播，最終達到數字型TV的播放結果。詳細的操作過程為：于網絡服務器內部編制本身自有的服務器網點，再于網絡的站點中設置TV服務器，切實保證TV在實施網絡數字型運行時能夠在很大程度上改善傳播效果。而后再對TV服務器實施遠程設置，包括一些使用和娛樂需求。之后，依托體系檢測過程，實現信息的傳遞功能。另外，給每個需求設置出高效的鏈接，加大鏈接的速率。還可依托終端的軟件挑選對照所需放映需要，在傳播數字型訊息時，參照傳播幀速度實施恰當判別，周密考量傳輸的數字量。遠程服務器給對應需求以回應響應，把觀眾需要的訊息以數字化方式處理好后再優質地傳遞到終端TV中。

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數字網絡技術論文范文第3篇

1.1電子信息工程的準確性高

電子信息工程還具有信息處理的準確性高的特點。我們在利用電子信息工程處理信息時，通過設置處理結果檢查命令能夠很方便地對信息處理的過程和結果進行監控，實現信息的準確處理。而我們在運用人工進行信息處理時，處理結果一般錯誤較多、難以及時發現，并且在發現之后難以進行追蹤改正，準確性大幅下降，給信息的進一步利用造成了障礙。

1.2電子信息工程涵蓋面廣

電子信息工程的主要作用決定了其涵蓋面廣的特點。電子信息工程的主要目的是信息處理和應用，而信息處理和應用是各個行業都需要的，并且隨著社會發展的加速，信息資源也變得越來越重要，這也就意味著電子信息工程能夠在各行各業中發揮優勢，并且優勢作用會越來越明顯。

2計算機網絡技術在電子通信工程中的應用

隨著科技的不斷發展，我們能夠感到的是信息獲取越來越方便，時間越來越來短，效率越來越高，這離不開計算機網絡技術在電子通信工程中的應用。通過將計算機網絡技術應用于通信工程之中，我們能夠方便地實現信息的獲取、處理、傳播和交流等，在提高了信息處理質量的同時又縮短了信息獲取的時間，一舉兩得。同時，計算機網絡技術在電子通信工程中的應用能夠提高電子通信工程的安全性。

2.1計算機網絡技術在電子通信工程中的應用

縮短了信息獲取的時間和的時間，提高了信息質量通過計算機網絡技術我們能夠很方便地獲得其他網絡用戶的各種各樣的信息，并且能夠實現信息的處理和快速，實現信息利用效率的最大化。通過計算機網絡技術的引入，我們不僅提升了信息處理的速度，而且拓寬了信息的來源渠道，使得信息獲取量和獲取范圍更加地廣泛，處理效率更高，利用更加便捷等。

2.2計算機網絡技術在電子通信工程中的應用

能夠提高電子通信工程的安全性計算機網絡技術在電子通信工程中的應用一方面給電子通信工程帶來了風險，使得通信過程和通信能夠容易被監聽、竊取和修改等，但是，我們對計算機網絡技術進行有效地完善，卻能夠大幅度地提高電子通信工程的安全性。在互聯網的開放性環境下，電子通信工程容易遭到各種類型的攻擊，我們同樣地可以在開放的互聯網環境下提高計算機網絡安全防護技術例如開發高性能的防火墻技術等，對各電子通信主體實現保護，使得電子通信技術的安全性能能夠不斷地得到提高，最終實現電子通信工程安全性的整體提高。同時，通過在計算機網絡服務器上進行電子通信內容自主備份等，也能夠大幅提高電子通信工程的安全性。

3計算機網絡技術在電子信息工程中的應用

計算機網絡技術在電子信息設備的開發和設備聯網上的應用十分廣泛。計算機網絡技術能夠促進電子信息設備的開發和聯網功能的實現，這表現在電子信息設備在開發和應用方面對于互聯網的依賴。隨著計算機網絡技術在電子信息設備中應用的加強，絕大多數電子信息設備都具備聯網功能，而新的電子信息設備的開發也越來越注重聯網功能。在新電子信息設備開發過程中，按照互聯網的服務協議，數據傳輸標準以及分層方式等來進行設備設計，使得開發出來的電子信息設備能夠接入互聯網，并且能夠直接使用互聯網進行信息的快速高效處理以及信息的，使用戶獲得更好的信息處理體驗。計算機網絡技術在電子信息工程安全上的應用。計算機網絡技術不僅能夠通過設立防火墻對電子信息工程進行安全防護，還能夠及時發現電子信息工程安全上的漏洞，及時修護，更能夠對電子信息內容進行備份，避免數據被惡意篡改和數據丟失造成損失。

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數字網絡技術論文范文第4篇

關鍵詞：樓宇自動化控制網絡現場總線控制系統以太網樓宇自動化系統

目前日益流行的智能建筑(inteuigentbuidings)是建筑技術與計算機信息技術相結合的產物，是信息社會的需要，也是未來建筑發展的方向。智能建筑主要由樓宇自動化系統(buidingautomationsystem，縮寫為bas)、通信自動化系統(cas)和辦公自動化系統(oas)三大系統組成。其中，樓宇自動化系統是智能建筑中最基本和最重要的組成部分。樓宇自動化系統是利用計算機及其網絡技術、自動控制技術和通信技術構建的高度自動化的綜合管理和控制系統，將大樓內部各種設備連接到一個控制網絡上，通過網絡對其進行綜合的控制，這些設備包括空調、照明設備、電梯、消防設備、安防設備等等。它確保建筑物內的舒適和安全的辦公環境，同時實現高效節能的要求。

2現場控制系統fcs的出現以及在樓宇自控中的應用

上個世紀七八十年代，伴隨著計算機可靠性提高，價格大幅下降，出現了由多個計算機遞階構成的集中、分散相結合的分布式控制系統(distributedcontrolsystem，簡稱dcs)。dcs是利用計算機技術對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制的一種綜合控制系統。它的測量變送儀表一般是模擬儀表，因此它屬于一種模擬數字混合控制系統，這種系統較以前的各種控制系統有了較大的進步。dcs在工業自動化控制領域獲得了廣泛的應用，也開始應用到樓宇自動化控制領域。但是dcs存在如下一些缺點：

(1)安裝費用高。采用一臺儀表、一對傳輸線的接線方式，導致接線龐雜、工程周期長、安裝費用高、維護困難；

(2)可靠性差。模擬信號傳輸精度低，而且抗干擾性差；

(3)系統封閉。各廠家的產品自成系統，系統封閉、不開放，難以實現產品的互換與互操作以及組成更大范圍的網絡系統。

上個世紀90年代以來，隨著控制技術、計算機技術、通信技術的發展，出現了基于現場總線的控制系統(fcs)，fcs克服了dcs的缺點，它是一種全數字化的、全分散的、全開放、可互操作和開放式互連的新一代控制系統。目前，現場總線技術已經成為自動化技術中的一個熱點，備受國內外自動化設備制造商與用戶的關注。fcs極大地簡化了傳統控制系統繁瑣且技術含量較低的布線工作量，使其系統檢測和控制單元的分布更趨合理。與傳統的dcs(分布式控制系統)相比，fcs具有可靠性高、可維護性好、成本低、實時性好、實現了控制管理一體化的結構體系等優點?，F場總線的出現，為工業自動化帶來了一場深層次的革命，從而開創了工業自動控制的新紀元，被譽為自動化領域的計算機局域網。鑒于fcs的許多優點，控制專家們紛紛預言“fcs將取代dcs成為2l世紀控制系統的主流?！爆F在，fcs已經被應用到樓宇自動化控制領域。

2．1應用于樓字自動化領域的幾種現場總線

由于誘人的市場商機和不同的應用領域的存在，世界一些大公司或公司聯盟紛紛提出自己的現場總線協議標準。據不完全統計，目前國際上有40種宣稱為開放型的現場總線標準。這些協議根據國際標準化組織(iso)的計算機網絡開放式互連系統的osi參考模型來制定的。大多數現場總線只是用其中的一、二和七層協議。于是現場總線呈現雜亂紛呈的局面。在這些現場總線中不乏優異的現場總線，如can、modbus、profibus、lonworks、bacnet、devicenet等等。其中lonworks、bacnet、can、eib等現場總線在樓宇自動化領域獲得了、較廣泛的應用。盡管基于現場總線的fcs克服了dcs的許多缺點，但還是有一些不如人意的地方，最明顯的缺點：多種現場總線并存而互不兼容，導致fcs的可互操作性只能在同一種現場總線系統中實現。后面將對fcs的缺點做進一步說明。

(1)lonworks

美國echelon公司1991年推出了lon(local0penationnetworks)技術，又稱lonworks技術。它得到了眾多計算機廠家、系統集成商、儀器儀表以及軟件公司的大力支持，已經在樓宇自動化、工業自動化、電力系統供配、消防監控、停車場管理等領域獲得廣泛應用。具體地說lonworks具有以下優點：

①網絡結構靈活、組網方便。它支持多種網絡拓撲形式，包括總線型、星型、樹型、自由拓撲型等，這樣可適應復雜的現場環境，方便現場布線；

②支持多種傳輸介質。包括雙絞線、同軸電纜、電力線、光纖、無線射頻等；兩種傳輸速率：78bps和1．25mbps，最大傳輸距離由網絡拓撲形式和傳輸介質決定，一般可從500m到2700m?？山尤说墓濣c最多為32385個；

③完善的玨發工具。提供完善的系統開發環境，采用開放的neuronc語言，它是ansic語言的擴展；

④無主的網絡系統。lonworks網絡中各節點的地位相同，網絡管理可設在任一節點處，并可安裝多個網絡管理器；

⑤開發lonworks網絡節點的時間較短，也易于維護。lonworks采用的lontalk協議固化在echelon公司的neuron芯片中，這樣可以節省開發lonworks網絡節點的時間，也方便維護。

同其它現場總線一樣，lonworks也有自身的缺點。首先，lonworks的實時性、處理大量數據的能力有些欠缺；其次，由于lonworks依賴于echelon公司的neuron芯片，所以它的完全開放性也受到一些質疑。盡管lonworks存在一些不足，但是lonworks的fcs還在樓宇自動化領域獲得了廣泛的應用。世界上有2萬多家oem廠商生產lonworks相關產品，其中種類已達3500多種。目前世界上已安裝有500多萬個lonworks節點，lont~k協議也被接納為歐洲centc247、centc205的一部分。自1996年以來，lonworks也開始在國內獲得大量的應用。在建設部的支持下，國內一些研究所和企業開始陸續開發出基于lonworks的樓宇自動化控制系統，并在一些新建智能大廈和建設部智能化小區試點工程中得到應用。

(2)bacnet

bacnet是作為世界上第一個樓宇自動控制網絡的數據通信協議。它代表了智能建筑發展的主流趨勢。bacnet不是軟件或硬件，也不是固件，嚴格地說，bacnet并不是現場總線，而是一種網絡協議，即通信規則。為不同商家產品的系統之間進行信息交流提供平臺和支持。bacnet詳細闡述了系統組成單元相互分享數據實現的途徑、使用的通信介質、可以使用的功能以及信息如何翻譯的全部規則。bacnet采用了etherent、arcnet、ms／tp、ptp、lontalk五種網絡技術進行通信?？筛鶕到y通信是和通信速度選擇不同的網絡技術。相對其它現場總線，bacnet標準最大的優點是可以與etherent、lonworks等網絡進行無縫集成。不過bacnet主要為解決不同廠家的樓宇自控系統相互間的通訊問題設計，并不太適用于智能傳感器、執行器等末端設備。bacnet標準已在全球得到了廣泛的應用，全球生產和經營樓宇設備和樓宇自控設備的主要廠商均支持bacnet標準。bacnet在不到10年的時間內就從一個行業學會標準迅速成為樓宇自控領域中唯一的iso標準。雖然我國是wto和iso成員國，但是bacnet在我國建筑領域中的應用范圍還是相對較小，而且在工程中采用的bacnet產品和技術也基本上全部是從國外引進的，還沒有真正意義上的國產化bacnet相關產品。

(3)can

can總線最初是德國bosch公司為汽車監控控制系統設計提出的，現在它已經成為一種國際標準，在電力、石化、空調、建筑等行業均有應用。can具有以下優點：

①采用8字節的短幀傳送，故傳輸時間短、抗干擾性強：

②具有多種錯誤校驗方式，形成強大的差錯控制能力。而且在嚴重錯誤的情況下，節點會自動離線，避免影響總線上其它節點；

③采用無損壞的仲裁技術；

4can芯片不但價格低而且供應商多。

can缺點是：can總線上最多可掛接110個節點，這不完全能滿足整個智能建筑的需要。不過可以通過利用中繼器進行擴展，相對其它一些現場總線，can總線技術比較簡單，can相關產品的開發費用也遠遠低于其它現場總線技術產品的開發費用。因此，很早國內就有一些企業推出了基于can總線的樓宇自控的相關產品。如獅島、索龍集團開發出了$2000樓宇自控系統。

(4)eib

eib是歐洲安裝總線(europeaninstallationbus)的縮寫。它在1990年被提出，經過十多年的發展，成為歐洲最有影響的建筑智能化現場總線標準，在歐洲得到了進300家廠商的支持。1999年eib被引進中國的智能化建筑領域，并在上海同濟大學建立了eib認證技術培訓中心。在短短的幾年里，國內的會展中心、博物館、辦公大樓、別墅等場所的燈光、窗簾、空調等控制和安防系統方面獲得了廣泛應用，如廈門國際會展中心、大連國貿中心、浙江人民大會堂等。國內的eib項目基本上被abb公司和simens公司所壟斷。

3以太網開始進入樓宇自控領域

以太網發展至今已有20年歷程，作為局域網組網的主要技術，以其簡單、價廉、高帶寬、維護方便以及不斷發展等優點一直在局域網領域中牢牢占據著統治地位。近年來，以太網技術獲得了快速地發展。交換型和全雙功以太網的出現，克服了傳統以太網的共享公共傳輸媒體和半雙功傳輸的弱點，實現了站點獨占傳輸媒體并同時收發數據，也減少了網絡上的數據碰撞。以太網的標準不斷更新和擴展，目前的以太網不僅在物理層(包括拓撲結構、傳輸速率、傳輸媒體)，并且在數據鏈路層與原來的傳統以太網標準有了很大的進步，以太網標準系列已擴展成20余個?，F在已太網不但由局域網向著接入網和城域網領域發展，同時開始進入工業控制和樓宇自控領域。新的ieee802．3af標準開始對以太網供電作出了規定，它消除了以太網技術進入現場控制領域的一個嚴重障礙。目前，3com、華為、dlink等公司開始提供符合ieee802．3af標準的交換機產品。另外，一些現場總線的協會或組織也開始提出基于其現場總線的開放式以太網標準，即工業以太網標準，如odva(開放devicenet供貨商協會)和ci(contolnet國際組織)的ethernet／ip標準、ff(現場總線基金會)的hse(hig}lspeedethemet，高速以太網)、profibus國際組織的profinet。支持這些工業以太網標準的交換機、網卡等產品也開始出現，如moxa公司的eds-508系列工業以太網交換機(支持ethernet／ip)、北京航天華輝自動化技術有限公司的anybus-sio／100m(支持ethemet／ip和modbus／tcp)等。美國vdc(venturedevelopmentcorp．)調查報告指出，ethemet在工業控制領域中的應用將越來越廣泛，市場占有率將從2000年的ll％增加到2005年的23％。

伴隨著以太網技術在工業控制領域的成功應用，以太網技術也必將越來越多地滲透到樓宇自控領域。目前，以太網多用于基于現場總線的樓宇自控網絡集成到智能建筑中的信息網(如圖l所示)，在一些新開發的樓宇自控系統中，以太網直接進入了控制層，如北京樓宇自動化中心開發的基于以太網的enc-2001ip智能建筑測控系統。enc-200lip控制系統的結構如圖2所示。一般的空調、照明等系統通過enc參量控制模塊集成到以太網上；帶有rs232或rs485接口的系統通過網關轉換模塊集成到以太網上；ip電話以及ip攝像機直接連接到以太網上。

在樓宇自控網絡中采用基于現場總線的fcs的優點是：

①可靠性、實時性好?，F場總線為工業控制設計

圖1樓宇自控網絡集成到信息網的，有屏蔽、接地與防爆等措施，同時其實時性也比采用csma／cd的以太網的時實性好；

②用戶的投資成本低?，F在，開放的現場總線技術已經比較成熟，有很多公司提供的相關產品可供選擇。其缺點是：實現現場總線無縫接人以太網復雜，當多種現場總線共存在一個系統中時，集成起來更復雜，系統的擴展性差。

在樓宇自控網絡中采用以太網的優點是：實現了從管理層(信息網)到現場設備控制層(控制網)的“一網到底”，即實現人們期望的通信協議的兼容和統一；這樣系統擴展起來也比較方便；與智能建筑中其它系統(信息網通信自動化系統和辦公自動化系統)集成起來更加容易。其缺點是：首先，目前開發基于以太網的控制系統產品的難度較大，開發費用和成本相對還是較高，用戶可以選擇的廠商也很有限，壟斷利潤較高，研發成本還沒有被消化，這些都導致產品價格過高。其次，以太網的實時性、可靠性等方面還有待進一步完善。

4結束語

就目前而言，不管是應用在樓宇自控網絡中的基于現場總線的fcs還是以太網，都有其優點和缺點。隨著時間的推移和技術的進步，它們也必將會被進一步完善。據統計，我國目前有從事樓宇自動化業務的企業3000家以上，產品供應商約3000家。另外，隨著我國紹濟的快速發展和人們生活水平的不斷提高，建筑和社區的數字化建設正在興起，fcs和以太網都必將在樓宇自控領域中獲得更廣泛的應用，在今后相當長的時間內，兩者在競爭的同時也將繼續并存。

參考文獻

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3李光輝．繆希仁．現場總線技術及在低壓電器領域中的應用．電工技術雜志，2002

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7董春橋．bacnet標準在我國推廣和應用的思考．《智能建筑與城市信息>。2003

數字網絡技術論文范文第5篇

關鍵詞ZigBee協議；網絡；IEEE802.15.4；路由算法；Tree路由；Z-AODV路由

1概述

ZigBee技術是由英國Invensys公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司以及荷蘭飛利浦等公司在2002年10月共同提出設計研究開發的具有低成本、體積小、能量消耗小和傳輸速率低的無線通信技術。

2000年12月，IEEE802無線個域網（WPAN，WirelessPersonalAreaNetwork）小組成立，致力于WPAN無線傳輸協議的建立。2003年12月，IEEE正式了該技術物理層和MAC層所采用的標準協議，即IEEE802.15.4協議標準，作為ZigBee技術的網絡層和媒體接入層的標準協議。2004年12月，ZigBee聯盟在IEEE802.15.4定義的物理層（PHY）和媒體接入層（MAC）的基礎上定義了網絡層和應用層，正式了基于IEEE802.15.4的ZigBee標準協議。

2網絡層的研究

ZigBee技術的體系結構主要由物理層（PHY）、媒體接入層（MAC）、網絡/安全層以及應用框架層組成，各層之間的分布如圖1所示。

圖1ZigBee技術協議組成

PHY層的特征是啟動和關閉無線收發器、能量檢測、鏈路質量、信道選擇、清除信道評估（CCA）以及通過物理媒體對數據包進行發送和接收。MAC層可以實現信標管理、信道接入、時隙管理、發送確認幀、發送連接及斷開連接請求，還為應用合適的安全機制提供一些方法。它包含具有時間同步信標的可選超幀結構，采用免碰撞的載波偵聽多址訪問（CSMA-CA）。安全層主要實現密鑰管理、存取等功能。網絡層主要用于ZigBee的LR-WPAN網的組網連接、數據管理等。應用框架層主要負責向用戶提供簡單的應用軟件接口（API），包括應用子層支持APS（ApplicationSub-layerSupport）、ZigBee設備對象ZDO（ZigBeeDeviceObject）等，實現應用層對設備的管理，為ZigBee技術的實際應用提供一些應用框架模型等，以便對ZigBee技術的開發應用。

網絡層的定義包括網絡拓撲、網絡建立、網絡維護、路由及路由的維護。

2.1ZigBee的網絡拓撲結構

ZigBee定義了三種拓撲結構：星型拓撲結構（Star），主要為一個節點與多個節點的簡單通信設計；樹型拓撲結構（Tree），使用分等級的樹型路由機制；網格型拓撲結構（Mesh），將Z-AODV和分等級的樹型（Tree）路由相結合的混合路由方法。三種拓撲結構如圖2所示。

圖2網絡的三種拓撲結構

ZigBee定義了三種設備類型：ZigBee協調器（ZigBeeCoordinator，ZC），用于初始化網絡信息，每個網絡只有一個ZC；ZigBee路由器（ZigBeeRouter，ZR），它起監視或控制作用，但它也是用跳頻方式傳遞信息的路由器或中繼器；ZigBee終端設備（ZigBeeEndDevice，ZED），它只有監視或控制功能，不能做路由或中繼之用。

在IEEE標準中，ZED被稱為精簡功能設備（Reduced-FunctionDevice，RFD），ZC和ZR被稱作全功能設備（Full-FunctionDevice，FFD）。

2.2網絡層路由算法的分析

網絡層支持Tree、Z-AODV、Tree+Z-AODV等多種路由算法。

2.2.1AODV路由協議

DSDV（destination-sequenceddistance-vector）協議是一個基于傳統的BellmanFord路由機制的表驅動算法，被認為是最早的無線自組網絡路由協議。DSDV在傳統的distance-vector算法的基礎上采用了序列號機制，用于區分路由的新舊程度，防止distance-vector算法可能產生的路由環路。DSDV采用時間驅動和事件驅動技術控制路由表的傳送，即每個移動節點在本地都保留一張路由表，其中包括所有有效目的節點、路由跳數、目的節點路由序列號等信息，目的節點路由序列號用于區別有效和過期的路由信息以避免環路的產生。

DSR（dynamicsourcerouting）協議是最早采用按需路由思想的路由協議，包括路由發現和維護兩個過程。它的主要特點是使用了源路由機制進行數據包轉發。

AODV(ad-hocon-demanddistancevector)協議在DSDV協議的逐跳路由、序列號、定期廣播機制基礎上，加入了DSR的按需路由發現和維護機制。

AODV在每個中間節點隱式保存了路由請求和應答的結果，并利用擴展環搜索（expandingringresearch）的辦法限制搜索發現目的節點的范圍。AODV支持組播功能，支持QoS，而且AODV使用IP地址，便于同Internet連接。但AODV基于雙向信道的假設，路由應答數據包直接沿著路由請求的反方向回溯到源節點，因而不支持單向信道。與DSDV保存完整的路由表不同的是，AODV通過建立按需路由來減少路由廣播的次數，這是AODV對DSDV的重要改進。與DSR相比，AODV的好處在于源路由并不需要包括在每一個數據包中，這樣會降低路由協議的開銷。AODV是一個純粹的按需路由協議，那些不在路徑內的節點不保存路由信息，也不參與路由表的交換。

2.2.2Z-AODV能量平衡路由

在ZigBee路由規范中沒有過多的考慮能量控制，但是對于adhoc無線網絡來說，能量控制非常重要。因此提出了能量控制策略來改進ZigBee路由。它將使節點避免用盡所有能量以至于過早的失去作用。當節點想要選擇路徑時，它將考慮路徑上的節點的剩余能量。

Z-AODV算法是針對AODV（Adhoc按需距離矢量路由協議）算法的改進，AODV是基于序列號的路由，它總是選擇最新的路由。Z-AODV是基于路徑的能量消耗的路由，考慮到節能、應用方便性等因素，簡化了AODV的一些特點，但仍保持AODV的原始功能。

在路由選擇和路由維護時，ZigBee的路由算法使用了路由成本的度量方法來比較路由的好壞。假定一個長度為L的路由P，則它的路由成本為：為：

其中，表示從節點Di到節點Di+1的鏈路成本。對于鏈路l，鏈路成本可按照下面的表達式計算：

其中，pl為鏈路l中發送數據包的概率。

在ZigBee規范中沒有涉及到pl的具體計算方法。pl可通過實際計算收到的信標和數據幀來進行估計，即通過觀察幀的響應序列號來檢測丟失的幀，這就通常被認為最準確地測量接收概率的方法。但是，對于所有的方法來說，最直接和有效的方法就是基于IEEE802.15.4的MAC層和PHY層所提供的每一幀的LQI通過平均所計算的值。即使使用其他方法，最初的成本估計值也是基于平均的LQI值。可以根據驅動函數表來映射平均LQI值與C﹛l﹜值的關系（見表1）。

表1LQI值與鏈路成本的關系

能量平衡運算要考慮許多因素來選擇路由。這些因素包括臨近節點的能量、節點自身的能量和鏈路質量。剩余能量Elocal可以在每一個ZigBee幀中的保留域發送，這樣每個節點都能得到它的鄰居節點最新的能量分配﹛E1，E2…En﹜。

2.2.3樹型（Tree）路由

樹型路由機制包括配置樹型地址和樹型地址的路由。當協調器建立一個新的網絡，它將給自己分配網絡地址0，網絡深度Depth0=0。如果節點（i）想要加入網絡，并且與節點（k）連接，那么節點（k）將稱為節點（i）的父節點。根據自身的地址Ak和網絡深度Depthk，節點（k）將為節點（i）分配網

絡地址Ai和網絡深度Depthi=Depthk+1。網絡深度表示僅僅采用父子關系的網絡中，一個傳送幀傳送到ZigBee協調器所傳遞的最小跳數。ZigBee協調器自身深度為0，而它的子設備深度為1。

圖3為ZigBee樹型結構。參數nwkMaxChildren(Cm)表示路由器或協調器在網絡中允許擁有子設備數量的最大值。參數nwkMaxRouters(Rm)表示子節點中路由器的最大個數，而剩下的設備數為終端設備數。

圖3ZigBee樹型結構

一個新的RFD節點（i），它沒有路由能力，它與協調器連接作為協調器的第n個子節點。根據它的深度d，父節點（k）將為子節點（i）分配網絡地址：

Ai=Ak+Cskip（d）·Rm+n其中1≤n≤（Cm-Rm）

如果是新的子節點FFD，它有路由能力，父節點（k）將給它分配網絡地址：

Ai=Ak+1+Cskip（d）·（n-1）

其中，

否則，參數nwkMaxDepth(Lm)表示網絡的最大深度。

假設一個路由器向網絡地址為D的目的地址發送數據包，路由器的網絡地址為A，網絡深度為d。路由器將首先通過表達式：

A＜D＜A+Cskip(d-1)

判斷該目的節點是否為自己的子節點。如果目的節點是自己的子節點，則下一跳節點的地址為：

否則，下一跳節點是該路由器的父節點。

2.2.4Tree+Z-AODV路由算法的分析

根據上文對Tree和Z-AODV兩種路由算法的分析，在我們的ZigBee網絡中將二者結合，使用Z-AODV和分等級的樹型（Tree）路由相結合的混合路由方法，構成網格型拓撲結構（Mesh）的網絡。

具體實現方法是在數據幀幀頭的DiscoverRouter域指定路由。該域可以是如下三種值：

⑴抑制路由發現：它使用已經存在的路由表。當路由表中沒有相應的目的節點的地址時，參數nwkUseTreeRouting的值為TRUE，網絡將使用樹型路由。

⑵使能路由發現：如果在路由表中有路由地址，將按照該路由表進行路由。否則，路由器將使用Z-AODV路由算法初始路由發現。如果該節點沒有初始路由發現的能力，它將使用樹型路由。

⑶強制路由發現：不管是否有相應的路由表，節點都強制使用Z-AODV路由算法初始化路由發現。

在ZigBee規范中提出了將AODV和Tree路由混合的路由機制。但在ZigBee規范中并沒有說明如何配置參數來選擇路由策略，沒有使兩者平衡的設計方法。根據上面Tree路由和Z-AODV的分析，我們提出了基于數據特性的路由方法，即在兩種路由算法構成的網格型網絡中，根據節點間傳輸數據特性的不同，通過設置數據幀幀頭的DiscoverRouter域，選擇不同的路由方法。對于捆綁型的連續數據，ZigBee應用層應選擇使用使能路由的方法。即采用Z-AODV路由首先建立路由發現，然后選擇跳數少的路由，成為最佳路徑；對于爆發型的不連續數據則使用抑制路由發現的方法，即在路由表中沒有響應的目的節點的地址時，采用Tree路由方法。因為這種路由不需要建立路由表，因此對傳輸的數據響應較快。

圖4為節點接收到上層或其他節點發送的數據包時，網絡層處理程序的流程圖。

圖4路由算法流程圖

2.3總結

Tree路由是一種由網絡協調器展開生成樹狀網絡的拓撲結構，適合于節點靜止或者移動較少的場合，屬于靜態路由，不需要存儲路由表。樹型路由對傳輸數據包的響應較快，因為樹型路由不需要建立路由表。其缺點是所選擇的路由并非是最佳的路由，不能獲得最小路由。樹型路由適用于爆發型的數據傳輸。

Z-AODV需要首先建立路由發現，然后選擇跳數少的路由，成為最佳路徑。Z-AODV適用于連續的數據傳輸。

在ZigBee規范中，設計了Z-AODV和Tree路由混合的路由策略，這里我們提出了基于數據服務的ZigBee路由選擇策略。根據上述分析可以看出，這種路由選擇機制在網絡性能和低功耗方面有明顯的優勢；并且根據能量控制機制，可以有效地平衡節點能量，避免節點耗盡能量而過早地失去作用。

3ZigBee模塊硬件設計

模塊集無線收發器、微處理器、存儲器和用戶API等軟硬件于一體，可實現1.0版ZigBee協議棧的功能。

圖5ZigBee模塊框圖

圖5是模塊的硬件框圖，射頻芯片采用Chipcon公司生產的符合IEEE802.15.4標準的模塊CC2420；控制射頻芯片的微處理器可以根據需要選擇Atmel公司的AVR系列單片機或者SiliconLabs公司的8051內核單片機。單片機與射頻芯片之間通過SPI通信。單片機與外部設備之間通過串口通信，單片機自帶若干ADC或者溫度傳感器，可以實現簡單的模數轉換或者溫度監控。為了方便代碼移植到不同的硬件平臺，模塊固件采用標準C語言編寫代碼實現。

參考文獻

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[2]ZigBeeSpecification.ZigBeeAlliance[R]，2006

[3]IEEE.IEEEstandards8021.15.4[R]；2003