WiFi的相關技術資料以及應用舉例要點

1、WiFi定義Wi-FiWirelessFidelity，無線保真 技術與藍牙技術一樣，同屬于在辦公室和家庭中使用的短距離無線技術。該技術使用的使2.4GHz附近的頻段，該頻段目前尚屬沒用許可的無線頻段。其目前可使用的標準有兩個，分別是IEEE802.11a和IEEE802.11b。該技術由于有著自身的優(yōu)點，因此受到廠商的青睞。WIFI是IEEE定義的一個無線網(wǎng)絡通信的工業(yè)標準(IEEE 80211)。也可以看作是3G技術的一種補充。WIFI技術與藍牙技術一樣，同屬于在辦公室和家庭中使用的無線局域網(wǎng)通信技術。WIFI是一種短程無線傳輸技術，能夠在數(shù)百英尺范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入無線電信號。它的最大優(yōu)

2、點是傳輸速度較高，在信號較弱或有干擾的情況下，帶寬可調(diào)整，有效地保障了網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和可靠性。但是隨著無線局域網(wǎng)應用領域的不斷拓展，其安全問題也越來越受到重視。 WIFI技術簡介11 WIFI技術    WIFI(WireleSS Fidelity)俗稱無線寬帶，又叫80211b標準，是IEEE定義的一個無線網(wǎng)絡通信的工業(yè)標準。IEEE80211b標準是在IEE E80211的基礎上發(fā)展起來的，工作在24 Hz頻段，最高傳輸率能夠達到11 Mbps。該技術是一種可以將個人電腦，手持設備等終端以無線方式互相連接的一種技術。目的是改善基于IEEE8021標準的無限網(wǎng)絡產(chǎn)

3、品之間的互通性。    WIFI局域網(wǎng)本質的特點是不再使用通信電纜將計算機與網(wǎng)絡連接起來，而是通過無線的方式連接，從而使網(wǎng)絡的構建和終端的移動更加靈活。12 WIFI技術的特點    1)無線電波覆蓋范圍廣    基于藍牙技術的電波覆蓋范圍非常小，半徑大約只有15 m，而WiFi的半徑可達300 m，適合辦公室及單位樓層內(nèi)部使用。    2)組網(wǎng)簡便    無線局域網(wǎng)的組建在硬件設備上的要求與有線相比，更加簡潔方便，而且目前支持無線局域網(wǎng)的設備已

4、經(jīng)在市場上得到了廣泛的普及，不同品牌的接入點AP以及客戶網(wǎng)絡接口之間在基本的服務層面上都是可以實現(xiàn)互操作的。WIAN的規(guī)劃可以隨著用戶的增加而逐步擴展，在初期根據(jù)用戶的需要布置少量的點。當用戶數(shù)量增加時，只需再增加幾個AP設備，而不需要重新布線。而全球統(tǒng)一的WIFI標準使其與蜂窩載波技術不同，同一個WIFI用戶可以在世界各個國家使用無線局域網(wǎng)服務。    3)業(yè)務可集成性    由于WIFI技術在結構上與以太網(wǎng)完全一致，所以能夠將WLAN集成到已有的寬帶網(wǎng)絡中，也能將已有的寬帶業(yè)務應用到WLAN中。這樣，就可以利用已有的寬帶有線接入資

5、源，迅速地部署WIAN網(wǎng)絡，形成無縫覆蓋。    4)完全開放的頻率使用段    無線局域網(wǎng)使用的ISM是全球開放的頻率使用段，使得用戶端無需任何許可就可以自由使用該頻段上的服務。2 WIFI的安全機制    WIFI安全性主要包括訪問控制和加密兩大部分，訪問控制保證只有授權用戶能訪問敏感數(shù)據(jù)，加密保證只有正確的接收方才能理解數(shù)據(jù)。為了解決WIFI網(wǎng)絡的安全問題，2003年WIFI聯(lián)盟推出了WIFI保護接入(WiFi Protected Access，WPA)作為安全解決方案以滿足日益增長的安全機制的市場

6、需求。21 WPA技術    WPA是無線應用協(xié)議(Wireless Application Protocol)的簡稱，是一種開放式的全球規(guī)范。有WPA和WPA2兩個標準，是一種保護無線電腦網(wǎng)絡(WiFi)安全的系統(tǒng)。WPA作為IEEE80211i的一個子集，避開了WEP的眾多弱點，可大大增強現(xiàn)有以及未來無線局域網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)保護的訪問控制水平。WPA可保證WIAN用戶的數(shù)據(jù)受到保護，并且只有授權用戶才可訪問WLAN網(wǎng)絡。Wifi目前主要應用于會展、廣告營銷、監(jiān)測檢測、室內(nèi)定位、可移動設備、智能家居、工業(yè)和醫(yī)療、無線監(jiān)控、工業(yè)控制、視頻傳輸?shù)葢门e例：Wi-Fi熱點變

7、身定位雷達在室外露天廠商定位很容易，因為有GPS衛(wèi)星和地上運營商的通信基站，但在GPS衛(wèi)星無法穿透的購物中心內(nèi)呢?“并不難因為國內(nèi)購物中心內(nèi)幾乎都遍布了Wi-Fi熱點?！苯赵谝粋€論壇上，導航軟件公司高德導航副總裁郄建軍向記者表示，目前機場、火車站、圖書館、政府辦公樓以及大型購物商城中遍布的Wi-Fi熱點，完全可以充當起“小雷達”的作用，對用戶進行室內(nèi)定位和導航。他表示，“利用Wi-Fi熱點進行室內(nèi)定位和導航，在技術層面已經(jīng)成熟?！睋?jù)了解，目前國內(nèi)各大商城中，不論是運營商、商城自身還是商城內(nèi)店鋪，幾乎都布置了數(shù)量龐大的Wi-Fi熱點。在廣州天河城星巴克，記者看到幾乎每一個用戶點餐后都習慣性地登

8、錄Wi-Fi。此外由于三大運營商都在天河城鋪設了大量熱點，因此不少用戶也在等候人的期間，登錄Wi-Fi上網(wǎng)。據(jù)郄建軍介紹，用戶一旦登錄Wi-Fi熱點，導航軟件理論上就可以透過用戶接入的那個Wi-Fi熱點，再配合上臨近三個或以上的Wi-Fi熱點，就可以確定用戶的位置。據(jù)了解，技術上這些Wi-Fi能將定位范圍縮小到5米左右，媲美室外的GPS衛(wèi)星。技術應用物管方面很重要盡管技術趨于成熟，但對于室內(nèi)導航技術的應用，郄建軍則表示短期內(nèi)不能過分樂觀?！皣庖话闶沁\營商對采取該技術不積極，但購物中心的商家因有商業(yè)利益而很積極;中國的情況卻恰恰相反，運營商和業(yè)界對于推動技術很積極，但大型購物中心卻不積極，甚至

9、設立門檻，向鋪設運營商收取昂貴的入場費，管理費。”他不無遺憾地表示，室內(nèi)導航最大的瓶頸并非技術本身，而且各大商場的物業(yè)管理。一些技術人員向記者表示，如果沒有物業(yè)管理的支持，室內(nèi)導航幾乎是不可能實現(xiàn)的。首先，要定位和導航，需要繪制室內(nèi)地圖。顯然，室內(nèi)的地圖比室外的變動更頻繁室外建筑物不論是外觀還是名字都不可能頻繁，但在室內(nèi)，店鋪外觀和名字的修改過于頻繁。此外，如果要透過Wi-Fi熱點進行定位，工程人員需要了解每一個Wi-Fi熱點的準確位置，甚至對每一個Wi-Fi信號強度進行測量，這些沒有物業(yè)管理配合幾乎不可能做到?！笆覂?nèi)導航不僅僅是為了讓男朋友找到女朋友然后幸福地擁抱這么簡單，其蘊藏著巨大的商業(yè)

10、價值?！卑绞袌龆麻L張毅向記者表示，透過室內(nèi)導航，商家可以確定用戶進入到某個Wi-Fi熱點范圍，然后定點地推送促銷信息，最終提高營業(yè)額。室內(nèi)導航有何用?為什么國內(nèi)大型超市拒絕使用室內(nèi)導航?這或多或少是因為購物中心的管理方還沒有認識到室內(nèi)導航的重要意義。比如，當一個智能手機用戶需要購買名牌香薰，又或者用餐時想吃泰國菜，這在類似正佳廣場那樣龐大、復雜又容易迷路的購物中心，并不是易事。這時該用戶只需啟動室內(nèi)導航軟件，就可以順利找到需要的餐廳和商鋪。同樣，如果要在大型超市尋找走散的同伴，也并不復雜，同樣地采用室內(nèi)導航便可以完成。在導航的過程中，用戶通過手機屏幕，能看見的不僅僅是路線，而是各商家打折信

11、息和促銷推介。購物中心的商家可以在這個導航軟件中做廣告，宣傳自己的商品，直接促進消費購物。顯然，不論是地圖軟件商還是購物中心，這都是一筆不少的收入。視頻無線傳輸系統(tǒng)架構介紹11 系統(tǒng)組成    本系統(tǒng)大致可分為三個部分：無線移動終端、WiFi無線傳輸網(wǎng)絡和監(jiān)控平臺，采用CS架構。如圖1所示。    (1)無線移動終端。無線移動終端是一部類似于PDA的手持設備，使用靈活、方便。設備自帶攝像頭、WiFi通信模塊等。終端客戶端軟件主要功能包括：視頻信號的采集、預覽、傳輸、拍照；系統(tǒng)參數(shù)的設置(如時間、背光等)；攝像頭參數(shù)設置(如亮度、飽和度

12、等)。移動終端軟件涉及的功能比較多，實現(xiàn)難度比較大，是本文討論的重點。    (2)WiFi無線網(wǎng)絡。視頻信號采集后，經(jīng)過相應的視頻編碼技術處理，將數(shù)據(jù)通過WiFi無線網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺，實時顯示和播放。    (3)監(jiān)控平臺。該監(jiān)控平臺是一臺PC服務器。    通過安裝監(jiān)控軟件可以實時監(jiān)視移動終端傳過來的視頻畫面并保存。12 系統(tǒng)研究的技術基礎    (1)DirectShow技術。DirectShow是DircctX中的一員，它為Windows平臺上處理各種格式的媒體文件

13、播放、音視頻采集等高性能要求的多媒體應用提供了完整的解決方案。    在DirectShow的開發(fā)技術中，比較重要的一個概念就是過濾器(Filter)，過濾器處于DirectShow技術的核心地位，一個基于DirectShow的程序的核心功能都是由若干個過濾器實現(xiàn)的，過濾器大致分三種，分別是源過濾器(Source filter)、變換過濾器(Transform filter)、表現(xiàn)過濾器(Render filter)，在一個具體的應用中，這三種過濾器構成了一個過濾器圖(Filter graph)，由一個過濾器圖管理器(Filtcr grap hmanager)來管

14、理這個圖表中的所有過濾器，應用程序則通過事件和命令來和過濾器圖管理器打交道，從而控制所有的功能。DirectShow的體系框架如圖2所示。    (2)WiFi通信技術。WiFi無線傳輸技術優(yōu)勢體現(xiàn)在：    ·架設方便，免去了現(xiàn)場長工期的布線安裝工程。    ·覆蓋范圍廣，WiFi的半徑可達300feet左右，約合100m。一般只需安裝一個或多個AP設備，就可以解決現(xiàn)場的網(wǎng)絡通信問題，根據(jù)實際測得的經(jīng)驗，現(xiàn)場一般間隔30m安裝一個AP。    ·

15、;投資經(jīng)濟。有線網(wǎng)絡的固有缺點就是缺乏靈活性，在有線接入網(wǎng)規(guī)劃中，考慮到未來的發(fā)展，大量的超前投資往往會出現(xiàn)線路利用率低的情況。而WiFi的規(guī)劃就可以隨著用戶的增加而逐步擴展，而不需要重新布線，具有較強的經(jīng)濟性。    ·傳輸速度快，最高可達到54Mbits，完全滿足視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?#160;   (3)視頻編解碼技術。通過移動終端攝像頭采集的視頻圖像數(shù)據(jù)是相當龐大的，如不經(jīng)過壓縮處理，要想對一幀原始視頻圖像進行數(shù)字化傳輸?shù)脑?如本系統(tǒng)攝像頭輸出視頻像素格式為320×240，每個像素占用16bit，速度為每秒30幀)則

16、要求傳輸能力要達到320×240×16×30= 3516Mbits。所以未壓縮的視頻在一般的通信網(wǎng)絡上傳輸?shù)氖菬o法想象的。    所謂視頻編碼技術就是指通過特定的壓縮技術，將原始的視頻流轉換成另一種視頻流的方式。目前視頻流傳輸中最為重要的編解碼標準有ITU的H263、H264，ISO運動圖像專家組的MPEG系列標準，此外在互聯(lián)網(wǎng)上被廣泛應用的還有Real-Networks的Real Video、微軟公司的WMV以及Apple公司的QuickTime等。2 系統(tǒng)實現(xiàn)21 無線移動終端211 硬件設計   

17、移動終端采用Wince操作系統(tǒng)，硬件平臺基于TI的OMAP3530嵌入式高端CPU，主頻可達600MHz。系統(tǒng)硬件架構如圖3所示。2. 12 客戶端軟件設計    客戶端軟件設計是無線視頻系統(tǒng)最重要的部分，也是實現(xiàn)的難點。軟件采用MFC編寫工具，基于DirectShow框架的實現(xiàn)方式，主要包括以下幾個功能：    (1)系統(tǒng)參數(shù)設置模塊實現(xiàn)方法。    ·系統(tǒng)背光調(diào)節(jié)。系統(tǒng)的背光調(diào)節(jié)功能主要由Wince系統(tǒng)的電源管理模塊以及背光驅動程序相互作用實現(xiàn)的。提供如設置背光的亮度、無人機交互情況下何時自

18、動關閉背光等。    ·視頻文件存放路徑?？紤]到實際工作環(huán)境下，視頻實時保存的路徑可能是flash路徑或者是SD卡路徑，這就涉及到文件路徑的設置。實現(xiàn)方式為：默認情況下為flash的存儲路徑(ResidentFlash)，如果flash的空間很小且有SD卡的情況下，建議設置為SD卡路徑(Storage Card)。下次開機后顯示為上次保存的路徑。    ·系統(tǒng)時間設置。系統(tǒng)時間的顯示和設置是通過調(diào)用wince系統(tǒng)自帶的時間設置程序。    (2)視頻控制模塊實現(xiàn)方法。 

19、60;  構建正確的Filter Graph是基于DirectShow軟件開發(fā)成功的關鍵。構建好Graph之后，接下來就利用DirectShow組件提供的相關接口函數(shù)把圖中所有的Filter都加入進去，連接相連Filter的Pin(Pin是DirectShow中多媒體信息藉以流經(jīng)的單元，數(shù)據(jù)在Graph中流動是通過各個Fil ter導出的Pin來支持的)，最后啟動Graph。    ·視頻數(shù)據(jù)實時傳輸。移動終端攝像頭采集的原始視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過H264編碼壓縮后，通過TCPIP網(wǎng)絡傳輸?shù)竭h方監(jiān)控平臺。構建如下Fil ter Graph：     ·視頻數(shù)據(jù)本地實時預覽。工作人員不僅要將現(xiàn)場捕獲的視頻圖像實時傳送到指揮中心，還需要本地可以實時顯示當前的畫面，從而保證圖像的一致性。建構如下Filter Graph：    ·即時拍照功能。現(xiàn)場的情況錯綜復雜，環(huán)境也千差萬別，可能由于在夜間施工，光線太暗，導致視頻質量不佳；或者需要對現(xiàn)場某一故障設備進行詳細觀察，這時就需要拍照功能。移動終端采用高分辨率攝像頭(OV3640，像素300萬，帶有閃光燈)，拍下來的畫面非常清晰，完全滿足使用要求。Filter Graph構建如下：