WiFi的相关技术资料-以及应用举例要点

WiFi 定义 Wi Fi WirelessFidelity 无线保真 技术与蓝牙技术一样 同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术 该技术使用 的使 2 4GHz 附近的频段 该频段目前尚属没用许可的无线频段 其目前可使用的标准有两个 分别是 IEEE802 11a 和 IEEE802 11b 该技术由于有着自身的优点 因此受到厂商的青 睐 WIFI 是 IEEE 定义的一个无线网络通信的工业标准 IEEE 802 11 也可以看作是 3G 技术的一种补充 WIFI 技术与蓝 牙技术一样 同属于在办公室和家庭中使用的无线局域网通信 技术 WIFI 是一种短程无线传输技术 能够在数百英尺范围内 支持互联网接入无线电信号 它的最大优点是传输速度较高 在信号较弱或有干扰的情况下 带宽可调整 有效地保障了网 络的稳定性和可靠性 但是随着无线局域网应用领域的不断拓 展 其安全问题也越来越受到重视 WIFI 技术简介技术简介 1 1 WIFI 技术技术 WIFI WireleSS Fidelity 俗称无线宽带 又叫 802 11b 标准 是 IEEE 定义的一个无线网络通信的工业标准 IEEE802 11b 标准是在 IEE E802 11 的基础上发展起来的 工作在 2 4 Hz 频段 最高传输率能够达到 11 Mbps 该技术是一种可以将个 人电脑 手持设备等终端以无线方式互相连接的一种技术 目 的是改善基于 IEEE802 1 标准的无限网络产品之间的互通性 WIFI 局域网本质的特点是不再使用通信电缆将计算机与网络 连接起来 而是通过无线的方式连接 从而使网络的构建和终 端的移动更加灵活 1 2 WIFI 技术的特点技术的特点 1 无线电波覆盖范围广 基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小 半径大约只有 15 m 而 Wi Fi 的半径可达 300 m 适合办公室及单位楼层内部使用 2 组网简便 无线局域网的组建在硬件设备上的要求与有线相比 更加简 洁方便 而且目前支持无线局域网的设备已经在市场上得到了 广泛的普及 不同品牌的接入点 AP 以及客户网络接口之间在 基本的服务层面上都是可以实现互操作的 WIAN 的规划可以 随着用户的增加而逐步扩展 在初期根据用户的需要布置少量 的点 当用户数量增加时 只需再增加几个 AP 设备 而不需 要重新布线 而全球统一的 WIFI 标准使其与蜂窝载波技术不 同 同一个 WIFI 用户可以在世界各个国家使用无线局域网服 务 3 业务可集成性 由于 WIFI 技术在结构上与以太网完全一致 所以能够将 WLAN 集成到已有的宽带网络中 也能将已有的宽带业务应用 到 WLAN 中 这样 就可以利用已有的宽带有线接入资源 迅 速地部署 WIAN 网络 形成无缝覆盖 4 完全开放的频率使用段 无线局域网使用的 ISM 是全球开放的频率使用段 使得用户 端无需任何许可就可以自由使用该频段上的服务 2 WIFI 的安全机制的安全机制 WIFI 安全性主要包括访问控制和加密两大部分 访问控制保 证只有授权用户能访问敏感数据 加密保证只有正确的接收方 才能理解数据 为了解决 WIFI 网络的安全问题 2003 年 WIFI 联盟推出了 WIFI 保护接入 Wi Fi Protected Access WPA 作为安全解决方案以满足日益增长的安全机制的 市场需求 2 1 WPA 技术技术 WPA 是无线应用协议 Wireless Application Protocol 的简称 是一种开放式的全球规范 有 WPA 和 WPA2 两个标准 是一 种保护无线电脑网络 Wi Fi 安全的系统 WPA 作为 IEEE802 11i 的一个子集 避开了 WEP 的众多弱点 可大大 增强现有以及未来无线局域网系统数据保护的访问控制水平 WPA 可保证 WIAN 用户的数据受到保护 并且只有授权用户 才可访问 WLAN 网络 Wifi 目前主要应用于会展 广告营销 监测检测会展 广告营销 监测检测 室内定位 室内定位 可移动设备 智能家居 工业和医疗 无线监控 工业控制 可移动设备 智能家居 工业和医疗 无线监控 工业控制 视频传输等视频传输等 应用举例 Wi Fi 热点变身定位雷达热点变身定位雷达 在室外露天厂商定位很容易 因为有 GPS 卫星和地上运营 商的通信基站 但在 GPS 卫星无法穿透的购物中心内呢 并不 难 因为国内购物中心内几乎都遍布了 Wi Fi 热点 近日在 一个论坛上 导航软件公司高德导航副总裁郄建军向记者表示 目前机场 火车站 图书馆 政府办公楼以及大型购物商城中 遍布的 Wi Fi 热点 完全可以充当起 小雷达 的作用 对用户 进行室内定位和导航 他表示 利用 Wi Fi 热点进行室内定位 和导航 在技术层面已经成熟 据了解 目前国内各大商城中 不论是运营商 商城自身还 是商城内店铺 几乎都布置了数量庞大的 Wi Fi 热点 在广州 天河城星巴克 记者看到几乎每一个用户点餐后都习惯性地登 录 Wi Fi 此外由于三大运营商都在天河城铺设了大量热点 因此不少用户也在等候人的期间 登录 Wi Fi 上网 据郄建军介绍 用户一旦登录 Wi Fi 热点 导航软件理论上 就可以透过用户接入的那个 Wi Fi 热点 再配合上临近三个或 以上的 Wi Fi 热点 就可以确定用户的位置 据了解 技术上 这些 Wi Fi 能将定位范围缩小到 5 米左右 媲美室外的 GPS 卫 星 技术应用物管方面很重要技术应用物管方面很重要 尽管技术趋于成熟 但对于室内导航技术的应用 郄建军则 表示短期内不能过分乐观 国外一般是运营商对采取该技术不 积极 但购物中心的商家因有商业利益而很积极 中国的情况却 恰恰相反 运营商和业界对于推动技术很积极 但大型购物中 心却不积极 甚至设立门槛 向铺设运营商收取昂贵的 入场费 管理费 他不无遗憾地表示 室内导航最大的瓶颈并非技术 本身 而且各大商场的物业管理 一些技术人员向记者表示 如果没有物业管理的支持 室内 导航几乎是不可能实现的 首先 要定位和导航 需要绘制室 内地图 显然 室内的地图比室外的变动更频繁 室外建筑 物不论是外观还是名字都不可能频繁 但在室内 店铺外观和 名字的修改过于频繁 此外 如果要透过 Wi Fi 热点进行定位 工程人员需要了解每一个 Wi Fi 热点的准确位置 甚至对每一 个 Wi Fi 信号强度进行测量 这些没有物业管理配合几乎不可 能做到 室内导航不仅仅是为了让男朋友找到女朋友然后幸福地拥 抱这么简单 其蕴藏着巨大的商业价值 艾媒市场董事长张毅 向记者表示 透过室内导航 商家可以确定用户进入到某个 Wi Fi 热点范围 然后定点地推送促销信息 最终提高营业额 室内导航有何用室内导航有何用 为什么国内大型超市拒绝使用室内导航 这或多或少是因为 购物中心的管理方还没有认识到室内导航的重要意义 比如 当一个智能手机用户需要购买名牌香薰 又或者用餐时 想吃泰国菜 这在类似正佳广场那样庞大 复杂又容易迷路的 购物中心 并不是易事 这时该用户只需启动室内导航软件 就可以顺利找到需要的餐厅和商铺 同样 如果要在大型超市 寻找走散的同伴 也并不复杂 同样地采用室内导航便可以完 成 在导航的过程中 用户通过手机屏幕 能看见的不仅仅是 路线 而是各商家打折信息和促销推介 购物中心的商家可以 在这个导航软件中做广告 宣传自己的商品 直接促进消费购 物 显然 不论是地图软件商还是购物中心 这都是一笔不少 的收入 视频无线传输系统架构介绍视频无线传输系统架构介绍 1 1 系统组成系统组成 本系统大致可分为三个部分 无线移动终端 WiFi 无线传输 网络和监控平台 采用 C S 架构 如图 1 所示 1 无线移动终端 无线移动终端是一部类似于 PDA 的手持设 备 使用灵活 方便 设备自带摄像头 WiFi 通信模块等 终 端客户端软件主要功能包括 视频信号的采集 预览 传输 拍照 系统参数的设置 如时间 背光等 摄像头参数设置 如 亮度 饱和度等 移动终端软件涉及的功能比较多 实现难度 比较大 是本文讨论的重点 2 WiFi 无线网络 视频信号采集后 经过相应的视频编码技 术处理 将数据通过 WiFi 无线网络传输到监控平台 实时显示 和播放 3 监控平台 该监控平台是一台 PC 服务器 通过安装监控软件可以实时监视移动终端传过来的视频画面 并保存 1 2 系统研究的技术基础系统研究的技术基础 1 DirectShow 技术 DirectShow 是 DircctX 中的一员 它 为 Windows 平台上处理各种格式的媒体文件播放 音视频采集 等高性能要求的多媒体应用提供了完整的解决方案 在 DirectShow 的开发技术中 比较重要的一个概念就是过 滤器 Filter 过滤器处于 DirectShow 技术的核心地位 一个 基于 DirectShow 的程序的核心功能都是由若干个过滤器实现的 过滤器大致分三种 分别是源过滤器 Source filter 变换过滤 器 Transform filter 表现过滤器 Render filter 在一个具体 的应用中 这三种过滤器构成了一个过滤器图 Filter graph 由一个过滤器图管理器 Filtcr grap hmanager 来管理这个图表 中的所有过滤器 应用程序则通过事件和命令来和过滤器图管 理器打交道 从而控制所有的功能 DirectShow 的体系框架如 图 2 所示 2 WiFi 通信技术 WiFi 无线传输技术优势体现在 架设方便 免去了现场长工期的布线安装工程 覆盖范围广 WiFi 的半径可达 300feet 左右 约合 100m 一般只需安装一个或多个 AP 设备 就可以解决现场的网络通 信问题 根据实际测得的经验 现场一般间隔 30m 安装一个 AP 投资经济 有线网络的固有缺点就是缺乏灵活性 在有线接 入网规划中 考虑到未来的发展 大量的超前投资往往会出现 线路利用率低的情况 而 WiFi 的规划就可以随着用户的增加而 逐步扩展 而不需要重新布线 具有较强的经济性 传输速度快 最高可达到 54Mbit s 完全满足视频数据传 输的要求 3 视频编解码技术 通过移动终端摄像头采集的视频图像数 据是相当庞大的 如不经过压缩处理 要想对一帧原始视频图 像进行数字化传输的话 如本系统摄像头输出视频像素格式为 320 240 每个像素占用 16bit 速度为每秒 30 帧 则要求传输 能力要达到 320 240 16 30 35 16Mbit s 所以未压缩的 视频在一般的通信网络上传输的是无法想象的 所谓视频编码技术就是指通过特定的压缩技术 将原始的视 频流转换成另一种视频流的方式 目前视频流传输中最为重要 的编解码标准有 ITU 的 H 263 H 264 ISO 运动图像专家 组的 MPEG 系列标准 此外在互联网上被广泛应用的还有 Real Networks 的 Real Video 微软公司的 WMV 以及 Apple 公司的 QuickTime 等 2 系统实现系统实现 2 1 无线移动终端无线移动终端 2 1 1 硬件设计硬件设计 移动终端采用 Wince 操作系统 硬件平台基于 TI 的 OMAP3530 嵌入式高端 CPU 主频可达 600MHz 系统硬件 架构如图 3 所示 2 1 2 客户端软件设计客户端软件设计 客户端软件设计是无线视频系统最重要的部分 也是实现的 难点 软件采用 MFC 编写工具 基于 DirectShow 框架的实现 方式 主要包括以下几个功能 1 系统参数设置模块实现方法 系统背光调节 系统的背光调节功能主要由 Wince 系统的电 源管理模块以及背光驱动程序相互作用实现的 提供如设置背 光的亮度 无人机交互情况下何时自动关闭背光等 视频文件存放路径 考虑到实际工作环境下 视频实时保存 的路径可能是 flash 路径或者是 SD 卡路径 这就涉及到文件路 径的设置 实现方式为 默认情况下为 flash 的存储路径 ResidentFlash 如果 flash 的空间很小且有 SD 卡的情况下 建议设置为 SD 卡路径 Storage Card 下次开机后显示为上 次保存的路径 系统时间设置 系统时间的显示和设置是通过调用 wince 系 统自带的时间设置程序 2 视频控制模块实现方法 构建正确的 Filter Graph 是基于 DirectShow 软件开发成功 的关键 构建好 Graph 之后 接下来就利用 DirectShow 组件 提供的相关接口函数把图中所有的 Filter 都加入进去 连接相 连 Filter 的 Pin Pin 是 DirectShow 中多媒体信息藉以流经的单 元 数据在 Graph 中流动是通过各个 Fil ter 导出的 Pin 来支持 的 最后启动 Graph 视频数据实时传输 移动终端摄像头采集的原始视频数据经 过 H264 编码压缩后 通过 TCP IP 网络传输到远方监控平台 构建如下 Fil ter Graph 视频数据本地实时预览 工作人员不仅要将现场捕获的视频 图像实时传送到指挥中心 还需要本地可以实时显示当前的画 面 从而保证图像的一致性 建构如下 Filter Graph 即时拍照功能 现场的情况错综复杂 环境也千差万别 可 能由于在夜间施工 光线太暗 导致视频质量不佳 或者需要 对现场