无线通信技术应用于移动设备中的研究

无线通信技术应用于移动设备中的研究

本文研究了用GSM/GPRS模块作为移动电话网接口和ZigBee网络作为短距离网络接口的可能性和性能，并展望了中国无线通信技术的应用前景。

标签：正交切换ZigBee GSM 车载网络车间通信性能

目前，在无线局域网（WLAN）与第三的网络（3G）的切换上我们需要对正交切换的研究的当做一部分重要工作来做。最近我们的重点工作是讨论包括了基于IPv4和IPv6协议的不同网络接口的下一代网络（NGN）中的正交切换。

移动通信网络中的频率复用必然带来频率切换问题，切换成功率是网络服务质量的重要考核指标。这种正交切换主要可以分成软切换和硬切换两种。软切换就是在切换时先连接新的基站，在断开原先的基站。硬切换是先断开后连接。

在GPRS和ZigBee网络切换算法中，根据情况，我们可以配置硬切换或者是软切换。该切换算法只基于接收信号强度（RSS）。

1 评估实验

从图一中我们可以看出，正常情况下，汽车或移动台在GPRS网络接口的协助下，通过TCP/IP协议连接数据服务器。因为移动基站比较多，这样就不会使GPRS设备发生连接不到数据源的情况。

从图二中我们可以看出：在IEEE802.15.4ZigBee网络中，当汽车驶进新的有无线网的基站范围内时，可通过切换算法进行切换。

因为ZigBee网络的覆盖面积不大，因此通过汽车的运动状况，就能够得到精确的本地信息。当汽车驶出ZigBee网络覆盖的范围后，要连接GPRS网络，如图三所示。

在进行评估实验时，汽车需要携带ZigBee和GPRS两个模块，这样能够更好地保障汽车与服务器和基站相连。在GSM模块中，运用的是Wavecom公司的GSM器件，ZigBee通信选用DigiXbee Pro2，从模块手册中我们得出，这一模块的数据速率超过了250kbps，串口数据速率在1200bps～250kbps之间。

2 实验的结果

在实验过程中，我们将GPRS和ZigBee模块连接于笔记本上。我们分别于不同的时间点评价系统性能，由于GPRS是GSM网络的次要服务，测试的差异性决定着实验结果的不同。

图四向我们展示的是GPRS和ZigBee网络中用的TCP协议连接时的包往返延时。移动设备的连接顺序遵循的是从GPRS网络连接到ZigBee网络，最后再返回到GPRS网络。此图显示的是，在GPRS网络中平均包往返时延约为2.3s，在ZigBee网络中，平均往返时延约为66ms。

图五显示了在用的UDP协议的不同结果。在GPRS网络中，包往返时延约为1～2.5s，出现这种结果是因为UDP协议从本质上讲就是一种不可靠的服务。在ZigBee网络中的结果与用TCP连接差不多，约为60ms。Fig.12向我们展示的是一天内与UDP协议连接的测试结果。从图中可以看出，在GPRS网络中，因为UDP服务的不可靠性，致使其时延达8s。

在硬切换的情况下，移动台需要花一些时间来连接。表一向我们展示的是TCP或者是UDP连接时的网络连接时间。我们从中能得出，TCP连接的网络连接时间为8.2s和UDP连接的网络连接时间为7.6s。

3 应用展望

综上所述，通过这个实验展示了软/硬正交切换的性能指标，结果告诉我们在GPRS网络中，TCP连接下的平均包延时是2.3s，在UDP连接下的平均包延时是1.5s，而在ZigBee网络约为6ms。如果包延时的ZigBee网络不大，我们可以用网络接口来向其他的移动台广播信息；而GPRS网络的优势是覆盖范围打，但却存在较大的延时。

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