摘 要:无线局域网安全通信网络是片上系统(System On Chip,SOC)、微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System,MEMS)与无线通信技术高度集成并能够获取和处理信息的一种新型系统。它将几百、几千以及更多数量的无线局域网安全通信节点随机散布在监测区域内,并能通过自由组织方式在无线局域网安全通信各个节点之间形成一个可以相互通信的无线网络。

　　关键词:无线局域网 网络通信 安全措施

　　不同的无线局域网安全通信可以检测监测区域中的声纳、红外、热、地震与雷达等信号,还可以对光强度、噪声、压力、湿度、土壤成分、温度、移动物体速度、大小、方向等进行探测。无线局域网安全通信网络中无线局域网安全通信节点即可作为信息采集的发出者,也可作为数据信息路由者,它将采集到的信息经过多跳路由传输到网关。作为特殊节点的网关,具有与移动通信网络、互联网、卫星等载体和监控中心通信的功能。

　　1、无线局域网通信安全检测系统设计

　　1.1 随机节点设计

　　无线局域网安全通信节点随机散布在被监测的整个区域里面,并能够通过自组网方式构建网络。无线局域网安全通信节点将探测信息,再处理所检测到的数据信息,然后将信息处理结果采用多跳中继方式传输给汇聚节点。所有无线局域网安全通信节点都可以实现数据信息的采集与处理,还可以和其他无线局域网安全通信节点之间进行数据存储、管理、融合等工作,以及协同其它节点实现相关任务。另外,无线局域网安全通信探测节点可以视为一个嵌入式系统,但受制于价格、电量、大小等因素,因而通信距离有限、处理能力较弱,对于超出通信范围内的节点将采用多跳路由方式传输到汇聚节点。

　　1.2 安全通信汇聚节点设计

　　汇聚节点主要有三个功能:处理功能、通信功能与存储功能。该节点拥有丰富的内存资源和较强的计算能力,还提供较多的能量,可以看作带有无线通讯接口的特殊网关设备。该节点连接无线局域网安全通信网络与外部网络,实现无线局域网安全通信网络和管理节点间的通信,通过通信协议转换,将收集到的数据信息传输到外部网络中。

　　最后,通过互联网、地球卫星或移动通信网络等相关载体,传输到管理节点的相关信息可供用户终端监控。同时,终端用户可以完成对无线局域网安全通信网络的配置、无线局域网安全通信节点的管理、发布监测任务、收集回传数据等功能。传感单元实现对外界信息的采集,包括湿度、温度、压力等,并将采集到的信息通过模数转换,变换成能被处理单远接收的电信号。处理单元实现数据的处理,并存储来自其它节点的数据,完成节点的监管和协调工作。

　　2、安全控制数据信息系统设计

　　2.1 无线收发安全数据信息系统设计

　　无线收发单元实现对控制信息的交换、收发所采集的数据,并完成同其它无线局域网安全通信节点之间的通信。电源为无线局域网安全通信节点提供能源,一般无线局域网安全通信节点采用微型电池电源。网络通讯协议主要包含物理层、数据链路层、网络层、传输层与应用层,实现无线局域网安全通信网络的无线通讯。网络管理平台主要包含能量管理、拓扑控制、移动管理、服务质量管理、网络管理与安全管理等,实现用户对无线局域网安全通信网络的管理与对无线局域网安全通信节点自身的管理。

　　2.2 应用平台设计

　　应用支撑平台主要包含定位、时间同步、网络管理接口、应用服务接口,实现对用户提供各种应用的支撑。它基于网络通信协议与网络管理技术并采用应用服务接口与网络管理接口,从而设计有一系列的应用层软件。其中,“定位”是确定无线局域网安全通信节点的正确位置,“时间同步”是完成节点之间协调工作而保持时间同步(无线局域网安全通信节点通过时钟同步方式进行休眠与唤醒),“网络管理接口”是完成采用无线局域网安全通信管理协议将数据传输到应用层,“应用服务接口”是完成不同应用场合所要采用的应用层协议。

　　无线高保真(Wireless Fidelity,Wi-Fi)是基于1977年提出的IEE802.11规范的无线通讯技术。Wi-Fi的诞生主要是解决WLAN的接入,所使用的工作频率为2.4GHz频段。现阶段,Wi-Fi技术是WLAN的技术标准,工业界还没有广泛接受IEE802.11标准技术。IEE802.11各个版本采用的传输速率也不同,在版本中有a的表示工作频率在5.8GHz频段,传输速率为54Mbps;在版本中有b的表示工作频率在2.4GHz频段,传输速率为11Mbps;在版本中有g的表示工作频率在2.4GHz频段,传输速率为22Mbps。IEE802.11标准的复杂性增加了对无线平台的标准化难度。Wi-Fi协议栈规包含了物理(PHY)层、媒体访问控制层、网络层,其网络层采用了TCP/IP,具有较大的带宽但是功耗较高,主要应用在工业场合。

　　2.3 红外传输安全系统设计

　　红外线数据协会(Infrared Data Associ ation,IrDA)实现的是传输媒体相互间进行点对点的无线通讯,是一种使用红外线(波长小于1um)的通讯技术。IrAD技术是采用电磁波红外波段,不在无线电管理部门的管理范围内。由于日光、照明与背景噪声会干扰红外信号,因此在对数据传输时需要严格控制传输方向与传输距离。它采用点对点通讯方式,仅限两台设备之间通讯,传输速率为10Mbps。IrDA具有比较成熟的软硬件技术,且功耗低、体积较小,可应用于PDA、手机等。

　　2.4 数据链路层安全设计

　　数据链路层主要实现控制信息和数据帧在两个相邻节点正确通信,信息数据是以帧为单位进行传输的。数据链路层分为逻辑链路控制层(Logical Link Control,LLC)与MAC层。LLC层负责控制数据流的差错问题,对于正在数据传输的情况,如果在接收节点中检测到错误数据,则将通知发送节点重发该帧;当接收节点准确收到该帧数据则LLC层的检测工作完成。MAC层负责为无线局域网安全通信节点分配公平有效的通信资源,采用确定性分配、竞争占用与随机访问来实现;还负责对网络基础结构的创建,在传感区域拥有密集的无线局域网安全通信节点,为了数据传输,MAC层将建立通信连接,将通信基础结构形成无线多跳,以保证无线局域网安全通信网络自动组建网络成功。

　　参考文献

　　[1] 黄爱国,叶颖.与图像有关的无线通信标准[J].影像技术,2006(3).