地震资源勘探系统基于Wi-Fi的无线数据传输技术的研究(4)
数据速率/bps 1M 数百M以上 最高250k 11M或更高
通信范围/m <10 <10 10-75 25-100
功耗/mW 1-100 <1 <30 <100
节点成本/美元 20 20 10 50以上
网络容量/个 8 --------- 255 128
2 无线以太网通讯系统总体设计方案
2.1 基于无线传输的地震勘探系统总体架构
无线地震勘探系统一般由地震数据采集子系统（含组合检波器）、无线数据传输子系统、地震工作站以及震源组成，总体架构如图2.1所示。
图2.1 基于无线传输的地震勘探系统总体架构图
地震数据采集子系统包含组合检波器、数据采集器、微处理器单元和无线通讯单元，负责依据地震工作站的指令采集地震回波信号，并将采集的数据无线传输至地震工作站存储处理。无线数据传输子系统负责工作站指令与采集数据的无线传输。地震工作站控制整个地震勘探系统的运行，并负责采集数据的存储与处理。震源是产生地震波的专用装置。
地震勘探系统的工作流程为：震源产生地震波，向地下发射地震波；工作站通过无线网络将采集指令传送至各采集子系统，启动采集子系统采集由检波器接收的地震波回波信号；在微处理器单元的控制下，将采集的数据存储于子系统存储器中，并根据工作站指令将数据传输至工作站存储处理。由于数据采集技术相对成熟，而大数据量的高速可靠传输是目前制约地震勘探系统的瓶颈所在，因此，无线数据传输子系统在整个地震资源勘探系统中有着非常特殊的地位。
2.2 无线传输系统方案设计
无线数据传输系统由数据采集子系统无线通讯单元、无线 AP和地震工作站组成，数据采集子系统无线通讯单元是数据采集子系统的有机组成部分，承担地震工作站与采集系统的控制指令与数据的通讯，无线AP是网络的汇聚节点，其作用是将各采集节点的数据汇聚于此，然后再传输至地震工作站；或将地震工作站的指令下传至各采集节点，它是连接工作站与采集节点的桥梁。无线传输系统方案框图如图2.2所示。
图2.2 无线以太网通讯网络结构体系框图
无线数据传输系统的技术方案可以有多种，如第一章介绍的蓝牙技术、UWB技术、ZigBee技术和Wi-Fi技术。蓝牙技术、UWB技术的传输距离均在十米以内，不能满足本课题的需求，ZigBee技术虽然传输距离能够达到几十米，并可通过接力增大传输距离，但是它的传输速率只有250kbps，地震勘探采集的数据量大，要求高速传输，250kbps的传输速率远远满足不了本课题传输速率的要求。Wi-Fi技术是基于IEEE802.11无线通信协议的高保真传输，最高传输速率可达300Mbps，传输距离在野外无中继的情况下可达300米，如增加中继传输距离可达500米，完全可以满足本课题的无线传输要求，因此本课题采用Wi-Fi技术设计无线数据传输子系统。
无线传输子系统的核心硬件是Wi-Fi模块和无线 AP，关键在于控制软件的设计，工作流程如下：
（1）在初始化环节，地震工作站配置无线AP使之工作于AP模式，嵌入式微处理器配置Wi-Fi模块；
（2）工作站发出采集指令传输至各个采集子系统，启动数据采集，并存储数据；