直接連接

現(xiàn)有的802.11技術(shù)包含的兩種網(wǎng)絡(luò)類型：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)，都有一些不足，其中基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)需要AP來管理和控制網(wǎng)絡(luò)；而Ad-Hoc雖不需要AP的支持，但是配置繁瑣，市場支持率低。這兩種網(wǎng)絡(luò)并不能很好的滿足這一需求。因此Wi-Fi聯(lián)盟提出了一種新的網(wǎng)絡(luò)模式：Wi-Fi Direct。

Wi-Fi Direct是一種新的Wi-Fi認(rèn)證商標(biāo)名稱，它對應(yīng)的技術(shù)規(guī)范是Wi-Fi Alliance Peer-to-Peer（P2P） Specification，符合該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備在無需AP的情況下，就可以方便地與其他設(shè)備實現(xiàn)直接連接，從而傳輸數(shù)據(jù)或共享應(yīng)用，這將極大的擴(kuò)大無線局域網(wǎng)的應(yīng)用范圍，并對未來的移動智能辦公和智能家居生活等消費電子領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因此研究把Wi-Fi Direct與投影技術(shù)結(jié)合起來，研究和設(shè)計了一種基于Wi-Fi Direct的無線投影網(wǎng)關(guān)，試圖把Wi-Fi Direct技術(shù)擴(kuò)展到投影領(lǐng)域，以擴(kuò)大Wi-Fi Direct的影響并使投影設(shè)備擺脫線纜的束縛。

直接連接Wi-Fi Direct簡介

（1）Wi-Fi Direct的架構(gòu)

Wi-Fi Direct旨在提供一種類似藍(lán)牙的P2P（個人對個人）網(wǎng)絡(luò)。它的基本單元是組，組內(nèi)包含兩類設(shè)備：GO（groupowner）和GC（groupclient）。GO提供傳統(tǒng)WLAN網(wǎng)絡(luò)中類似AP的功能，可為 P2P網(wǎng)絡(luò)中的其它客戶端提供分布式服務(wù)，并且它同時支持傳統(tǒng)WLAN網(wǎng)絡(luò)中的STA角色；GC則是連接到GO的、類似于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的STA的客戶端設(shè)備。

在P2P網(wǎng)絡(luò)的組中，GO與GC的連接可以是一對一，也可以是一對多的。因為GO可以同時充當(dāng)兩個角色，所以GO可以同時加入傳統(tǒng)wLAN網(wǎng)絡(luò)和P2P網(wǎng)絡(luò)，這種特性被稱為并發(fā)連接。對于傳統(tǒng)的不支持Wi—Fi Direct技術(shù)的STA，它可與GO的軟AP角色連接，也能加入到P2P組中，從而保持了良好的兼容性。圖1所示為Wi-Fi Direct的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?

（2）Wi-Fi Direct的特性

Wi—Fi Direct是基于802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范，它的主要特點有：

①使普通SAT支持軟AP的角色，從而提供了一種無需真實AP即可使多個終端建立P2P網(wǎng)絡(luò)進(jìn)而直接通信的方式，并且對不支持wi—Fi Direct的傳統(tǒng)WLAN的盯A保持了良好的兼容性；

②允許設(shè)備支持并發(fā)連接，即一個無線終端設(shè)備可以同時以多種身份(軟AP、SAT)加入多個無線網(wǎng)絡(luò)中；

③建立連接時采用的是WPS(Wi-Fi protectedsetup)，WPS是Wi—F-聯(lián)盟的一個認(rèn)證項目，主要目的

是為了簡化WLAN的安裝及安全性配置工作，使用該技術(shù)，用戶只用按下一個按鈕或輸人一個密碼就可以方便、快速的建立起安全的無線網(wǎng)絡(luò)；Wi—Fi Direct還允許建立連接的所有支持Wi-Fi Direct的設(shè)備在適當(dāng)?shù)臅r候都進(jìn)入休眠狀態(tài)，從而節(jié)約電量；

④Wi—Fi Direct還提供服務(wù)發(fā)現(xiàn)功能，即在設(shè)備建立連接之前就可獲得目標(biāo)設(shè)備所能提供的服務(wù)，如在與一個打印機(jī)連接之前就可知道這個打印機(jī)是否支持彩色打印。

（3）Wi-Fi Direct的關(guān)鍵技術(shù)

在Wi—Fi Direct中，組的建立包含了3個過程：設(shè)備發(fā)現(xiàn)、GO協(xié)商、條件提供。設(shè)備發(fā)現(xiàn)過程促使兩個設(shè)備停駐到同一個信道并交換設(shè)備信息；而協(xié)商GO過程則由相互發(fā)現(xiàn)的設(shè)備協(xié)商由哪個設(shè)備作為GO；條件提供則是在GO與GC之間使用WPS來快速的建立安全的連接。

設(shè)備發(fā)現(xiàn)過程的目的是為了快速找到設(shè)備并決定要與哪個設(shè)備建立連接。該過程包含兩個階段：掃描和查找。掃描階段是為了收集設(shè)備周圍的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的信息，它采用的技術(shù)與802.1—2007標(biāo)準(zhǔn)中所用的掃描技術(shù)一樣，但是在發(fā)送的掃描幀中，加入了WPS信息元素和P2P信息元素。而查找階段則用來使兩個P2P設(shè)備到達(dá)同一信道進(jìn)而通信。查找階段是依靠P2P設(shè)備周期性的在監(jiān)聽狀態(tài)和搜索狀態(tài)切換來實現(xiàn)的，其中監(jiān)聽狀態(tài)在一個固定的信道上捕獲探詢請求幀，而搜索狀態(tài)則在一系列指定的信道上發(fā)送探詢請求幀。兩個設(shè)備能到達(dá)同一信道有賴于一種把監(jiān)聽狀態(tài)的周期隨機(jī)化的機(jī)制。

一旦發(fā)現(xiàn)P2P設(shè)備，兩者就可進(jìn)行GO協(xié)商，以確定哪一個設(shè)備作為GO，而判斷標(biāo)準(zhǔn)取決協(xié)商設(shè)備的意愿值及Tie Break位。往往是軟、硬件資源比較豐富的終端成為GO。

在相互發(fā)現(xiàn)的設(shè)備確定GO后，用戶只需要在設(shè)備上輸入密碼或按下WPS按鈕，即可自動觸發(fā)WPS過程，最終會形成受WPA2保護(hù)的P2P組了，并且SSD、臨時密鑰都是隨機(jī)生成的。無需用戶對設(shè)備設(shè)置進(jìn)行太多的干涉。

直接連接線投影網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)設(shè)計

數(shù)字技術(shù)迅猛發(fā)展，投影機(jī)已經(jīng)成為多媒體教室、家庭影院、多功能會議廳等演示場所的標(biāo)準(zhǔn)配置。但大多投影機(jī)傳輸數(shù)據(jù)還以線纜為媒介，這導(dǎo)致了諸多麻煩，如布線的更換，會場人員的頻繁移動等。因此在文中，設(shè)計了一種無線投影網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)使用Wi-Fi Direct技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，可做為普通投影儀的外接模塊，方便用戶連接，解決了上述問題。

（1）線投影網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

如圖2所示為無線投影網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。在該系統(tǒng)中，無線投影網(wǎng)關(guān)通過VGA或HDMI接口與投影儀連接，并使用Wi—Fi Direct與其它無線終端通信。并且無線投影網(wǎng)關(guān)充當(dāng)GO，它的軟AP角色與其它無線終端建立P2P網(wǎng)絡(luò)。而它的SAT角色則可與傳統(tǒng)wLAN網(wǎng)絡(luò)的AP建立連接，同時把無線投影網(wǎng)關(guān)的軟AP角色與STA角色橋接起來，這樣無線終端的桌面信息則會經(jīng)無線投影網(wǎng)關(guān)的軟AP角色傳遞給投影儀，而其它訪問互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)則可經(jīng)過無線投影網(wǎng)關(guān)的軟AP轉(zhuǎn)發(fā)給STA角色、并進(jìn)一步傳遞給實體AP，此時無線終端即可通過無線進(jìn)行投影又可通過無線訪問互聯(lián)網(wǎng)了。

（2）線投影網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計

無線投影網(wǎng)關(guān)的主要功能包含：完成無線信號的收發(fā)；處理無線終端發(fā)送過來的桌面數(shù)據(jù)；同時還要具備向投影儀輸出高分辨率及高刷新率的圖像的能力。這就需要提供對HDMI接口的支持，但是為了與只有vGA接口的設(shè)備保持良好的兼容性，還需要支持VGA接口。因此，在硬件選擇中，微處理器采用三星S5PV210，無線網(wǎng)卡芯片選擇Atheros的AR9374，VGA輸出芯片SDA7123。

（3）線投影網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的軟件設(shè)計

整個無線投影網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的軟件設(shè)計包含兩個部分：投影網(wǎng)關(guān)端和客戶端。其中投影網(wǎng)關(guān)端的軟件燒錄在嵌入式無線投影網(wǎng)關(guān)硬件中，客戶端則安裝在要投影的無線終端中，如PC機(jī)、智能手機(jī)等。如圖3所示為系統(tǒng)的軟件設(shè)計。

投影儀在很多場合的應(yīng)用，都涉及到用戶切換的問題。如在圓桌會議中，一個演講者做完演講，就需要把訪問投影儀的權(quán)限釋放給下一個演講者。在本文中，采用多進(jìn)程、多端口的設(shè)計方法來有效解決這一問題?？蛻舳撕蜔o線投影網(wǎng)關(guān)端的一個進(jìn)程A在端口50001負(fù)責(zé)傳輸H.264流，另一個進(jìn)程B在端口50002負(fù)責(zé)傳輸用戶切換的控制數(shù)據(jù)。多進(jìn)程、多端口的方法可以有效的識別H．264數(shù)據(jù)流和控制信息，避免在如何區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)流和控制信息上占用太多的MCU資源，從而使得H.264數(shù)據(jù)流得到及時的處理，進(jìn)而保證屏幕顯示的實時性。

直接連接研究結(jié)論

Wi—Fi Direct作為一項新近誕生的技術(shù)規(guī)范，解決了人們在無AP時進(jìn)行直接連接的需求，必將成為無線局域網(wǎng)下一個發(fā)展熱點。本文在研究Wi—Fi Direct特性的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種無線投影網(wǎng)關(guān)，該網(wǎng)關(guān)可以作為外接模塊用在已經(jīng)面市的投影儀上，也可作為內(nèi)嵌模塊接入到正在研究的產(chǎn)品中，方便用戶通過無線與投影儀直接連接，滿足了人們對無線辦公的需求。但在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜的條件下，性能會有一些下降，因此需要在下一步的工作中加強(qiáng)對RTP協(xié)議的研究。

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的飛速發(fā)展，各地區(qū)的高層建筑不斷涌現(xiàn)。對于高層建筑的供熱系統(tǒng)，常采用以下幾種形式：

①為高層建筑的高區(qū)部分單獨設(shè)一臺鍋爐或換熱器以及相應(yīng)的管道，也就是把高區(qū)供熱系統(tǒng)與低區(qū)供熱系統(tǒng)隔絕，形成兩個獨立的供熱系統(tǒng)，這種方法安全、可靠，但是造價太高，運行成本也高。

②使用雙水箱系統(tǒng)，即在高層建筑中設(shè)立兩個保溫水箱及兩個專門的水箱設(shè)備間，不僅增加工程造價，而且高位水箱是開式的，使循環(huán)水中的溶解氧大大增加，加劇供熱系統(tǒng)的氧腐蝕。循環(huán)水在兩個水箱中多次流進(jìn)流出，熱損失很大。

③使用專用的高低區(qū)直接連接供熱設(shè)備，這雖然保證了低區(qū)的安全運行，消除了高低區(qū)供熱不平衡的現(xiàn)象，提高了供熱質(zhì)量，但是這些設(shè)備一般結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不易維護(hù)，對運行人員的素質(zhì)要求較高，造價也偏高。介紹一種采用自力式壓差控制閥與電磁切斷閥等裝置，實現(xiàn)高低區(qū)供熱系統(tǒng)的直接連接供熱方案。這種方案主要涉及到下列設(shè)備：自力式壓差控制閥、流量控制閥、電磁切斷閥、自動安全閥、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵。下面通過典型小區(qū)的設(shè)計實例，對這種方案進(jìn)行介紹。

直接連接工程概況

某小區(qū)為24層的高層住宅，充水高度為76 m。供熱系統(tǒng)在第12、13層之間豎向分為高區(qū)和低區(qū)，其中高區(qū)的供熱面積為11426 m²，低區(qū)的供熱面積為20474 m²，高低區(qū)均采用上供下回式分戶供熱系統(tǒng)。室外管網(wǎng)設(shè)計供、回水溫度為80、 60℃。

直接連接熱力站工藝流程

熱力站的工藝流程見圖4。高低兩區(qū)回水管道進(jìn)入熱力站后，高區(qū)二級回水首先經(jīng)過站內(nèi)除污設(shè)備，再經(jīng)過流量控制閥、自力式壓差控制閥等裝置，對高區(qū)二級回水的流量和壓力進(jìn)行調(diào)整后，與低區(qū)二級回水共同匯入站內(nèi)回水總管進(jìn)入換熱器換熱，然后由供水管道輸送到各自的循環(huán)泵進(jìn)行供熱。為避免出現(xiàn)高低區(qū)搶水的現(xiàn)象，在高區(qū)進(jìn)站回水管道上安裝自力式流量控制閥，通過自力式流量控制閥對高區(qū)供熱系統(tǒng)的流量進(jìn)行控制，保證了高區(qū)循環(huán)泵不對低區(qū)產(chǎn)生搶水現(xiàn)象。在高區(qū)二級回水管道上安裝常開式電磁切斷閥，以備供熱期間熱力站突然停電時能夠迅速隔斷高低區(qū)供熱系統(tǒng)。這樣，在自力式壓差控制閥、流量控制閥、電磁切斷閥等設(shè)備的共同協(xié)作下，形成了高層建筑高區(qū)與與低區(qū)供熱系統(tǒng)直接連接的供熱形式。

直接連接設(shè)備選型

循環(huán)泵分為高區(qū)循環(huán)泵和低區(qū)循環(huán)泵，其中高區(qū)循環(huán)泵的額定流量為45 m³/h，揚(yáng)程為32 m；低區(qū)循環(huán)泵的額定流量為80 m³/h，揚(yáng)程為32 m。為保證所有熱用戶系統(tǒng)不出現(xiàn)倒空現(xiàn)象，高區(qū)靜水壓線高度應(yīng)定在80 m(充水高度76 m，加上4 m的安全裕量)；低區(qū)靜水壓線高度約45 m。熱力站僅設(shè)高區(qū)補(bǔ)水泵，補(bǔ)水泵的額定流量為5.5 m³/h，揚(yáng)程為80 m。

若不在高低區(qū)之間設(shè)置減壓裝置，高低區(qū)之間不但發(fā)生搶水現(xiàn)象，而且將會使高層建筑底層用戶的供暖設(shè)施出現(xiàn)超壓危險。因此，為保證高區(qū)與低區(qū)供熱系統(tǒng)直接連接供熱，必須滿足以下要求：高區(qū)和低區(qū)供熱系統(tǒng)無論在運行狀態(tài)還是在停運狀態(tài)，高區(qū)的壓力不能傳遞到低區(qū)，影響低區(qū)的安全，造成低區(qū)供暖設(shè)施超壓。高區(qū)循環(huán)泵只能給高區(qū)提供適當(dāng)?shù)牧髁亢瓦m當(dāng)?shù)膲侯^，不能過量，不得發(fā)生對低區(qū)的搶水現(xiàn)象。高區(qū)熱用戶供暖系統(tǒng)內(nèi)要充滿水，不能有空氣。

為滿足以上要求，合理選擇自力式壓差控制閥是關(guān)鍵。自力式壓差控制閥是應(yīng)用最多、最廣泛的水力平衡閥門之一，其主要功能是控制熱網(wǎng)中某條支線或某個用戶的供回水壓差，保持其基本恒定，從而使用戶主動變流量運行的熱網(wǎng)保持水力平衡。在運行過程中，自力式壓差控制閥自身消耗的壓差則是變化的，是通過調(diào)整自身的相對開度，實現(xiàn)被控對象的壓差恒定。

該熱力站正是利用自力式壓差控制閥的這種功能，在高區(qū)二級回水管道適當(dāng)位置安裝自力式壓差控制閥，對高區(qū)的高壓回水進(jìn)行減壓，以實現(xiàn)系統(tǒng)運行過程中，自力式壓差控制閥前后的壓差可保持基本恒定。在系統(tǒng)停止運行時，整個管網(wǎng)的靜壓水頭有達(dá)到一致的趨勢，而自力式壓差控制閥則通過減小開度竭力維持原有的壓差基本不變，直至關(guān)閉。

直接連接是指設(shè)備（如通信設(shè)備、電路設(shè)備、供熱系統(tǒng)等）間的連接方式。如高層居住建筑高低區(qū)供熱系統(tǒng)的直接連接供熱，在不改變原來供熱系統(tǒng)的運行方式、運行參數(shù)和運行工況的情況下，只增加幾種水力平衡閥門配合使用，就可以實現(xiàn)高低區(qū)的壓力隔絕，運行起來互不影響，與以往的其他形式相比，此種方案具有簡單、經(jīng)濟(jì)、實用的特點。