WiMAX宽带无线接入技术及其应用(2)
WiMAX宽带无线接入技术及其应用(2)
[编者按] 作为一种新兴的宽带无线接入技术，WiMAX近年来受到了业界的普遍关注。它的主要技术特点是传输速率高、覆盖范围大、支持移动性、提供QoS保证并采用基于全IP的网络架构，实现了数据分组化、接入宽带化和终端移动化三者合一，因而具有广泛的应用前景。本讲座分3期对该技术进行介绍：第1期介绍了WiMAX及
IEEE802.16系列协议的基本特点、协议结构和物理层基本特性及关键技术；本期讲述WiMAX技术的MAC层特性及其QoS机制；第3期将介绍WiMAX技术的网络架构、组网模式及其应用，并分析其未来发展趋势。
5 MAC层性能
IEEE802.16 媒体访问控制(MAC)层的核心是公共部分子层(CPS)，其最大特点是面向连接。该子层实现的操作包括系统接入控制、调度服务、带宽的请求与分配、连接的建立与维护、网络接入与初始化、初始测距与周期性测距等。为了支持移动性，802.16e在MAC层还引入了一些新的特性，例如切换支持、可节电的休眠模式和空闲模式等[1]。
5.1 网络拓扑
WiMAX定义了点对多点(PMP)和可选的网状网(Mesh)两种拓扑结构，分别如图5和图6所示[2]。两者的主要区别在于PMP模式下通信只能在用户站(SS)和基站(BS)之间进行，Mesh模式下通信可以直接在SS之间进行。目前
IEEE802.16 MAC层规范主要针对PMP方式定义，WiMAX 系统部署实施中也大多采用该方式。
5.2 媒体访问机制
与IEEE802.11的载波监听/冲突避免(CSMA/CA)策略不同，IEEE802.16采取的方式是在物理层将时间资源进行分片，通过时间区分上行和下行。每个物理帧的帧长度固定，由上行和下行两部分组成，上行和下行的切换点可以通过MAC层的控制自适应调整。在TDD模式下，每一帧由n 个时隙组成。下行是广播的，上行是SS发向BS的。下行在先，上行在后。以正交频分复用(OFDM)物理层的帧结构为例，每个下行子帧以用于物理层同步的前导开始，其后是帧控制头(FCH)。FCH之后的第一个下行突发中包含下行链路映射(DL-MAP)、上行链路映射(UL-MAP)以及下行链路信道描述
符(DCD)和上行链路信道描述符(UCD)等MAC层管理消息，用于说明其后的下行数据都属于哪个SS，调制编码方式如何；本帧的上行时间怎么分配，采用何种调制编码方式。通过这样的设计，不但杜绝了上行方向的竞争，还可以在BS 上对所有系统资源的调度和分配进行集中控制。
对于宽带无线接入系统而言，这种媒体访问机制兼顾了灵活性和公平性，每个SS都有机会发送数据，避免了长期竞争不到信道的现象出现；其次，每个SS都只在属于自己的发送时段内才发送数据，可以保证任何时刻，媒体上只有一个数据流传输；再次，这种机制便于进行QoS、业务优先级以及带宽等方面的控制[3]。
5.3 QoS保证机制
WiMAX是第一个提出在MAC层提供QoS保证的无线接入标准。众所周知，无线信道上多径、衰落等因素的影响会导致较高的误码率和丢包率，数据传输的可靠性和有效性难以得到保障。为满足高速多媒体业务对时延、带宽、丢失率等指标的更高要求，WiMAX的MAC层定义了一系列严格的QoS控制机制，可以在无线接入网部分为不同业务提供不同质量的服务。同时，这种服务是面向连接的。
WiMAX对QoS的要求包括以下几个方面[1]：
配置和注册功能，用于预先配置基于SS的QoS服务流
和业务参数；
信令交换功能，用于动态建立支持QoS的服务流和业务参数；
对上行服务流，使用MAC调度和QoS业务参数；
对下行服务流，使用QoS业务参数；
按服务流属性分类，以便上层实体和外部应用按照统一的方式请求具有某种QoS参数集的服务流。
5.3.1 连接和服务流
连接是WiMAX中一个最基本的概念，它定义的是一组正在传输的单向分组数据。特定服务汇聚子层(CS)对来自高层的数据包首先进行的操作就是分类，依据一定的规则将其映射到某个连接上。之后，数据的操作和调度都是以连接为单位来进行的。连接本身就体现着QoS的思想，MAC层针对每个连接可以分别设置不同的QoS参数，包括带宽、时延和时延抖动等，从而为该连接建立专门的QoS保证机制。不同优先级或QoS要求的数据在进入CS的分类器后，将被分配到不同的连接上。
每个连接通过一个16位的标识符(CID)来唯一标识。BS 管理着整个小区内的所有连接，16位CID决定了连接的最大个数是65 536。针对不同SS的连接可以由BS发起建立，也可以由SS发起建立。当需要改变或删除一个用户的业务时，连接可以被BS或SS删除。在SS入网初始化时，BS
与SS之间可能建立两对或三对管理连接，分别是基本管理连接、主管理连接和次管理连接。三对连接分别用于传送具有不同QoS级别的管理业务。其中，基本管理连接传送短的有实时性要求的控制消息；主管理连接传送长的能容忍一定时延的控制消息；次管理连接传送对时延不敏感的控制消息。
连接除了区分不同优先级的业务之外，还是IEEE802.16网络中寻址的重要信息。每个BS或SS都有一个48位的MAC地址，但是仅用于在SS初始测距的过程中建立管理连接，以及在认证过程中进行基站和终端间的互认证。之后，数据的传输都是通过MAC报头中的CID来标识。这种统一的寻址方式可以减轻很多MAC层的管理负担，甚至还能利用CID进行有效的净载荷头压缩，以减少V oIP等业务的传输开销[3]。
服务流是MAC层提供的一种单向分组传输服务，可以是上行的，也可以是下行的。一个服务流以一组QoS参数集为基本特征，例如时延、时延抖动、吞吐量等。与连接一样，BS负责管理所有服务流。IEEE 802.16中的服务流分为3类：预置服务流、已接纳服务流和激活的服务流。
所有的服务流都包括一个32位的服务流标识符(SFID)。被接纳或激活的服务流还有一个16位的CID，此时该服务流将与由CID唯一标识的连接建立映射关系。WiMAX提供
QoS的基本原则就是将经过MAC接口传递的分组数据与具有某一特定CID的服务流相关联。连接上承载的是服务流，SS和BS就是根据服务流所定义的QoS参数集来提供相应的QoS。
由此可以看出，服务流和连接是两个紧密相联的概念。服务流代表了MAC层面向上层业务数据所提供的服务类型，用于区分不同业务的QoS要求；连接则是MAC层内部工作时对数据进行管理和调度的单位，从而实现某种特定的QoS要求。通过服务流和连接的映射，需求和实现被联系在一起。
5.3.2 调度服务
所谓的发送调度是指选择数据在特定的帧/分配的带宽中发送。它在下行由BS实现，在上行由SS实现，调度时考虑的因素包括服务流指定的调度服务类型、服务流的QoS参数值、可以发送的数据、授权带宽大小等等。其中调度服务代表MAC调度器所支持的数据处理机制。每种调度服务都取决于一组QoS参数，这些参数决定了数据传输在各个方面的质量。每条连接与一种特定的调度服务相关联，使得数据包在调度之前就具有了相应的QoS要求。
针对上行的服务流，IEEE802.16d定义了4种类型的调度服务，分别为主动授权服务(UGS)、实时轮询服务(rtPS)、非实时轮询服务(nrtPS)和尽力而为服务(BE)。
(1) 主动授权服务
UGS用于支持传输周期性定长数据分组的实时服务流，例如T1/E1和无静默压缩的V oIP业务。在这种服务中，BS 周期性地为SS授予固定大小的带宽，该带宽应足够容纳与服务流关联的固定长度数据。这种主动授予方式避免了SS 发送请求所产生的开销和时延，并且能确保满足服务流的实时性要求。UGS必选的QoS参数包括最大持续业务速率、最大时延、可容忍时延抖动、上行授权调度类型以及请求/
传输策略。
(2) 实时轮询服务
rtPS用于支持传输周期性变长数据分组的实时服务流，例如MPEG视频流。该服务可以提供实时的周期性单播请求机会来满足服务流的实时要求，同时允许用户指定所需带宽的大小。与UGS相比，rtPS需要更大的请求开销，但是支持可变授权带宽，从而优化数据传输效率。
rtPS必选的QoS参数包括最小预留业务速率、最大持续业务速率、最大时延、上行授权调度类型以及请求/传输策略。
(3) 非实时轮询服务
nrtPs用于支持有最小数据速率要求、数据分组长度可变且对时延不敏感的服务流，例如FTP业务。该服务也提供固定时间间隔的单播轮询，以保证即使在网络拥塞时服务流也可以获得带宽请求机会。通常BS会在数秒或更短的时间内
轮询一遍所有的nrtPs连接。nrtPS必选的QoS参数包括最小预留业务速率、最大持续业务速率、业务优先级、上行授权调度类型以及请求/传输策略。
(4) 尽力而为服务
BE用于支持无最小数据速率要求的服务流，例如Internet等业务。该类服务仅在空闲时才进行处理。
BE必选的QoS参数包括最大持续业务速率、业务优先级、上行授权调度类型以及请求/传输策略。
为了提高带宽使用效率，802.16e增加定义了扩展的实时轮询业务(ErtPS)类型，支持诸如带静默压缩的V oIP业务等。与UGS类似，此时BS将主动为SS分配带宽。不过UGS分配的带宽为固定长度，而ErtPS分配的带宽是动态和可变长度的。
5.3.3 带宽分配与请求机制
除UGS连接的带宽需求是固定的之外，其他所有服务在连接持续期间都可能会有增加或减少带宽的要求。因此，不同于传统移动通信系统的固定信道分配，IEEE 802.16采用了按需分配多址接入(DAMA) 方式。在连接有需求时，系统根据请求动态分配带宽，以便在满足QoS要求的前提下尽可能地提高资源的利用率。
按照协议规定，SS可以有多种方式向BS申请带宽。
(1) 请求
请求指的是SS直接向BS申请分配上行带宽的机制。请求信息可以通过一个独立的带宽请求(BR)消息发送，也可以在数据传输过程中捎带。请求的带宽可以是增量带宽或总量带宽，但是捎带请求只能是增量BR。
SS在入网、由空闲模式重新接入网络以及切换之后，使用增量BR之前必须先进行一次总量带宽请求。同时，带宽请求/授权协议的自校正特性要求SS周期性地根据服务的QoS特性和链路质量发出总量BR。
(2) 授权
虽然SS发出的BR总是基于单个连接，但是BS进行带宽授权时指向的将是SS的基本CID，而不是各个连接的CID。由于无法判断哪个请求被授权，因此当授权带宽比期望值小时，SS将根据从BS收到的最新信息和请求的状态，决定是进行退避后重发还是丢弃协议数据单元(SDU)。
(3) 轮询
轮询指的是BS专门为SS分配一定的带宽，用于SS发送BR。如果资源充足，这种分配可以针对当前未活动的每个SS单独进行，即单播轮询。当前具有活动UGS连接的SS 也可以通过设置UGS连接MAC包头中的PM位来申请加入单播轮询。如果没有足够的带宽进行单播轮询，可使用多播或广播的方式，为一组SS分配一个公共的带宽资源，用于发送BR。为了减少冲突，只有需要请求带宽的SS才会作出
响应，并根据协议中规定的竞争处理算法决定在哪一个时隙发出初始BR。
(4) 基于竞争的集中式带宽请求
此种机制用于OFDM物理层。SS可以在数据帧的注册项(REG)域内发送集中式的竞争请求消息，其实现方式是在由4个子载波组成的竞争信道上等概率选取8个竞争码中的一个发送。BS检测到该消息之后，将为该SS分配一定的带宽用于发送BR。
(5) 基于竞争的CDMA带宽请求
此种机制用于OFDMA物理层。OFDMA定义了一个测距子信道和3个伪随机测距码子集，分别用于带宽请求、初始测距和周期性测距。SS需要申请带宽时，可以从用于带宽请求的测距码子集中随机选择一个CDMA测距码通过测距子信道发送。BS检测到该消息之后，将为该SS分配一定的带宽用于发送BR。
5.3.4 自动重传请求
自动重传请求(ARQ)是与QoS相关的功能，在
IEEE802.16中作为可选项出现，但是不适用于采用单载波技术的物理层。与物理层的混合自动重传请求(H-ARQ)机制不同，ARQ是MAC层的一部分。H-ARQ只能基于每个终端来进行控制，ARQ则以连接为基础。在一个连接建立的过程中，可以指定或协商是否对该连接使用ARQ机制。一个连
接不能同时包含ARQ和非ARQ的流量。
系统定义了一个ARQ块的尺寸。如果采用ARQ机制的连接支持对MAC SDU的分片，那么每个分片的大小应该是ARQ块的整数倍。在分片的子帧头中记录着该分片第一个ARQ块的编号。接收机通过CRC-32来检测接收数据中可能存在的错误。如果出现错误，根据ARQ块的序列号可以定位到分片，之后ARQ机制将启动以分片为单位进行的重传。
ARQ反馈信息可以作为单独的MAC管理信息在SS的基本管理连接上发送，也可以在当前连接传输数据时捎带。
5.4 测距
测距指的是BS和SS之间为了保持射频通信链路质量进行的一系列处理过程，其中针对下行链路和上行链路的处理有所不同。
5.4.1 下行链路突发配置管理
突发配置是描述下行或上行链路传输属性的一个参数集，其中包括调制方式、纠错编码类型、前导长度、保护时间等参数。基站根据每个SS接收的信号质量决定所用的突发配置。为了减少上行链路传输开销，将由SS检测载干比(CINR)并与预定门限比较。如果接收的CINR超出了当前所用突发配置允许的范围，SS会使用基本CID发送测距请求消息RNG-REQ，要求转换到一个新的突发配置上去。BS响
应确认之后，SS将根据新的突发配置继续监听接收信号质量。
5.4.2 上行链路周期性测距
上行链路测距包括两种处理过程，一种为SS接入网络时进行的初始测距，将在下节介绍；另一种为初始化之后的周期性测距。SS借助周期性测距能及时根据传输环境的变化自适应地调整传输参数，以维持与BS的上行链路通信。
周期性测距的基本原理如下：
BS为每个SS保持一个T27定时器。定时器每次超时，BS将对SS进行上行带宽授权，以便SS发送数据或进行测距。BS每次对SS进行单播授权时，定时器被复位。因此，只要SS保持激活状态，BS就不需要专门为SS分配用于测距的带宽。
针对每次上行带宽授权后SS发送的信号，BS对接收信号的质量进行判定。如果信号质量低于BS可接受的门限，BS发送RNG-RSP(Continue)消息，其中可能包含校正信息；如果信号质量高于门限，BS发送RNG-RSP(Success)消息，其中也可能包含校正信息；如果发送多次校正信息之后SS 的信号质量仍然无法接受，BS发送RNG-RSP(Abort)消息并终止对相关SS的链路管理。
SS对收到的每条RNG-RSP消息进行处理：当消息状态为Continue时根据校正信息对物理层进行调整；当消息
状态为Abort时仲新初始化MAC层。如果无法进行校正，SS会在下一次数据授权或测距机会中发送RNG-REQ消息，报告异常状态。
基于OFDMA物理层的上行链路测距与上述处理过程有所不同。需要测距的SS从周期性测距码子集中随机选择一个测距码在测距子信道的一个时隙上发送测距请求。此时，控制测距周期的将是SS而不是BS。SS周期性地发送测距请求，并根据BS的响应进行相应的调整。
5.5 网络接入与初始化
按照协议规定，SS接入网络及初始化的过程分以下步骤进行：
(1) 扫描频率列表，搜索有效的下行信号，建立与BS
的物理层同步。
(2) 获取下行链路参数DL-MAP和DCD，实现MAC层的同步。然后等待BS周期性广播的UCD消息，获取可用上行链路的传输参数集，并确定一个合适的上行信道。
(3) 进行初始测距和自动调整。BS在每个上行子帧的开头提供了一个竞争周期，其中包含初始测距时间。SS通过扫描UL-MAP消息确定初始测距周期之后，以竞争的方式发送RNG-REQ请求。BS通过返回RNG-RSP消息为SS分配基本管理连接和主管理连接CID，同时提供定时偏移校正、频
率偏移校正和功率调整信息。之后，SS通过基本连接继续与BS进行测距请求/响应的交互，并相应地调整物理层参数，直至RNG-RSP返回Success状态。另外，如5.3.2节所述，基于OFDMA物理层的初始测距将不是在竞争周期内发送测距请求，而是通过专门的测距子信道进行。
(4) BS和SS相继进行基本能力协商、认证与密钥交换、SS向BS注册、建立IP连接、确立时间和日期、向SS传送运行参数、建立业务连接等处理。
5.6 切换
当移动用户站(MS)在运动中离开原BS的覆盖范围或者其他BS可以提供质量更好的服务时，需要执行切换(HO)流程。通过BS广播的网络拓扑消息，MS可以获得相邻小区的DCD/UCD信息。BS还能为MS分配扫描周期以对邻近的基站进行扫描和测距，评估其物理层信道质量，为可能进行的切换确定寻找潜在的目标BS。实际的切换流程可以由MS
发起也可以由BS发起，该切换属于硬切换。此外，IEEE 802.16e定义了两种可选的切换模式：宏分集切换(MDHO)
和快速BS切换(FBSS)。MDHO允许MS同时与多个BS通信，以获得分集增益，提高链路质量。在FBSS中，MS无需执行常规切换过程，就可以实现在一个BS集合中任意两个BS间的快速切换。
5.7 休眠模式和空闲模式
在移动环境下，为降低MS功率消耗和减少对BS空中接口资源的使用，IEEE802.16e协议增加了两种终端管理模式：即休眠模式和空闲模式。
休眠模式是MS在预先协商的指定时间内暂时中止当前BS服务的一种状态。支持休眠模式的MS状态分为可用周期和不可用周期。可用周期内，MS在下行链路上正常进行接收。不可用周期是MS所有业务连接休眠时间的交集，此时BS不向MS发送数据。MS可以关闭某些物理组件或执行其他无需与当前BS通信的操作，例如扫描相邻BS。对处于休眠模式的SS，BS可以缓存或丢弃发往该SS的数据包。
空闲模式允许无业务的MS只在离散的间隔内周期性地接收下行广播消息。此时，MS在穿越多个BS的移动过程中，不需要进行切换和其它常规操作，因此可以比休眠模式更为省电。在该模式中，多个BS构成一个寻呼组，划分的原则是大多数时候能保持MS在一个寻呼组内移动。如果某个MS处于空闲模式时有新的业务到达，寻呼组内的所有BS
都会发送寻呼广播消息，提示MS退出空闲模式，重新进入网络并接收数据。另外，BS也可以通过广播消息轮询或要求某个空闲模式下的MS更新位置信息。
(待续)
刘丹谱，北京邮电大学教授。博士毕业于北京邮电大学。主要研究方向包括宽带无线通信技术、MIMO/OFDM、超宽带无线通信系统物理层与MAC技术。发表论文三十余篇。
郝建军，北京邮电大学副教授。北京邮电大学在读博士。主要研究方向包括协同通信、认知无线电技术等。发表论文十余篇。
乐光新，北京邮电大学教授、博士生导师。主要研究方向包括宽带无线通信与无线IP网等。已发表论文百余篇。
CFD网格及其生成方法概述
CFD网格及其生成方法概述 作者：王福军 网格是CFD模型的几何表达形式，也是模拟与分析的载体。网格质量对CFD计算精度和计算效率有重要影响。对于复杂的CFD问题，网格生成极为耗时，且极易出错，生成网格所需时间常常大于实际CFD计算的时间。因此，有必要对网格生成方式给以足够的关注。 1 网格类型 网格（grid）分为结构网格和非结构网格两大类。结构网格即网格中节点排列有序、邻点间的关系明确，如图1所示。对一于复杂的儿何区域，结构网格是分块构造的，这就形成了块结构网格（block-structured grids）。图2是块结构网格实例。 图1 结构网格实例 图2 块结构网格实例 与结构网格不同，在非结构网格（unstructured grid）中，节点的位置无法用一个固定的法则予以有序地命名。图3是非结构网格示例。这种网格虽然生成过程比较复杂，但却有着极好的适应性，尤其对具有复杂边界的流场计算问题特别有效。非结构网格一般通过专门的
程序或软件来生成。 图3 非结构网格实例 2 网格单元的分类 单元（cell）是构成网格的基本元素。在结构网格中，常用的ZD网格单元是四边形单元，3D网格单元是六面体单元。而在非结构网格中，常用的2D网格单元还有三角形单元，3D 网格单元还有四面体单元和五面体单元，其中五面体单元还可分为棱锥形（或楔形）和金字塔形单元等。图4和图5分别示出了常用的2D和3D网格单元。 图4 常用的2D网格单元 图5 常用的3D网格单元
3 单连域与多连域网格 网格区域（cell zone）分为单连域和多连域两类。所谓单连域是指求解区域边界线内不包含有非求解区域的情形。单连域内的任何封闭曲线都能连续地收缩至点而不越过其边界。如果在求解区域内包含有非求解区域，则称该求解区域为多连域。所有的绕流流动，都属于典型的多连域问题，如机翼的绕流，水轮机或水泵内单个叶片或一组叶片的绕流等。图2及图3均是多连域的例子。 对于绕流问题的多连域内的网格，有O型和C型两种。O型网格像一个变形的圆，一圈一圈地包围着翼型，最外层网格线上可以取来流的条件，如图6所示。C型网格则像一个变形的C字，围在翼型的外面，如图7所示。这两种网格部属于结构网格。 图6 O型网格 图7 C型网格 4 生成网格的过程
网格生成技术
I 目录 1 概述 (1) 2 结构网格 (3) 2.1 贴体坐标法 (3) 2.2 块结构化网格 (11) 3 非结构网格 (16) 3.1 概述 (16) 3.2 阵面推进法 (16) 3.3 Delaunay三角划分 (19) 3.4 四叉树（2D）/八叉树（3D）方法 (21) 3.5 阵面推进法和Delaunay三角划分结合算法 (22) 4 其他网格生成技术 (23) 4.1 自适应网格 (23) 4.2 混合网格 (25) 4.3 动网格 (26) 4.4 曲面网格 (27) 4.5 重叠网格 (28) 5 网格生成软件 (29) 5.3 Gambit (29) 5.2 ICEM CFD (30) 5.1 TrueGrid (32) 5.2 Gridgen (34)
1 概述 计算流体力学作为计算机科学、流体力学、偏微分方程数学理论、计算几何、数值分析等学科的交叉融合，它的发展除依赖于这些学科的发展外，更直接表现于对网格生成技术、数值计算方法发展的依赖。 在计算流体力学中，按照一定规律分布于流场中的离散点的集合叫网格（Grid），分布这些网格节点的过程叫网格生成（Grid Generation）。网格生成是连接几何模型和数值算法的纽带，几何模型只有被划分成一定标准的网格才能对其进行数值求解，所以网格生成对CFD至关重要，直接关系到CFD计算问题的成败。一般而言，网格划分越密，得到的结果就越精确，但耗时也越多。1974年Thompson等提出采用求解椭圆型方程方法生成贴体网格，在网格生成技术的发展中起到了先河作用。随后Steger等又提出采用求解双曲型方程方法生成贴体网格。但直到20世纪80年代中期，相比于计算格式和方法的飞跃发展，网格生成技术未能与之保持同步。从这个时期开始，各国计算流体和工业界都十分重视网格生成技术的研究。上个世纪90年代以来迅速发展的非结构网格和自适应笛卡尔网格等方法，使复杂外形的网格生成技术呈现出了更加繁荣发展的局面。现在网格生成技术已经发展成为CFD的一个重要分支，它也是计算流体动力学近20年来一个取得较大进展的领域。也正是网格生成技术的迅速发展，才实现了流场解的高质量，使工业界能够将CFD的研究成果——求解Euler/NS方程方法应用于型号设计中。 随着CFD在实际工程设计中的深入应用，所面临的几何外形和流场变得越来越复杂，网格生成作为整个计算分析过程中的首要部分，也变得越来越困难，它所需的人力时间已达到一个计算任务全部人力时间的60%左右。在网格生成这一“瓶颈”没有消除之前，快速地对新外形进行流体力学分析，和对新模型的实验结果进行比较分析还无法实现。尽管现在已有一些比较先进的网格生成软件，如ICEM CFD、Gridgen、Gambit等，但是对一个复杂的新外形要生成一套比较合适的网格，需要的时间还是比较长，而对于设计新外形的工程人员来说，一两天是他们可以接受的对新外形进行一次分析的最大周期。要将CFD从专业的研究团体中脱离出来，并且能让工程设计人员应用到实际的设计中去，就必须首先解决网格生成的自动化和即时性问题，R.Consner等人在他们的一篇文章中，详细地讨论了这些方面的问题，并提出：CFD研究人员的关键问题是“你能把整个设计周期缩短多少天？”。而缩短设计周期的主要途径就是缩短网格生成时间和流场计算时间。因此，生成复杂外形网格的
并行网格生成技术
并行网格生成技术 分类 基于以下三种网格生成技术：Delaunay 网格前沿法，边细分法。 并行网格生成将原始网格生成问题划分成N个子问题来求解。 子问题的求解可分为以下三种形式： 紧耦合，部分耦合，无耦合。 并行网格生成中的难点在于 1.维持并行算法的稳定性，使得并行算法的结果正确。 2.代码重用：将原始算法移植为并行算法时不需要改动原始算法代码，并且能保证并行算法的正确性。 基于Delaunay的方法 空洞算法： 上述算法并行化后引发如下问题：
图(a)中两个空洞相交，使得产生的三角剖分边相交。 图(b)中两个空洞共享一条边，使得最终产生的剖分可能不满足德劳内空圆准则。 紧耦合算法： Parallel Optimistic Delaunay Meshing Method (PODM) PODM算法对子网格划分没有要求，这个算法通过重新划分子网格边界来保证算法稳定性。如下图(a)所示，空洞扩展到子区域之外时，将通过子区域之间的通信来保证算法的正确性。因此，这个算法是紧耦合的，不具备代码重用性。 图(a)是空洞扩展到子区域之外的情况。 图(b)是并行插入时的同步时间图。 无耦合算法： Parallel Projective Delaunay Meshing (PPDM) PPDM算法的基本思想是预先计算出Delaunay-admissible子区域边界。即，最终生成的Delaunay剖分将包括这个边界。
这样，每个子网格就可以完全独立的计算各自剖分。 因此，这个算法是无耦合并且是可完全代码复用的。 生成Delaunay-admissible子区域边界的基本思想如下: 先生成三维点集的一个凸壳。首先用Inertia Axis分割法将凸壳用平面II分成两个近似相等 的部分。然后搜索所有三角面(如上图)，使得存在一个空球，球心在平面II上，球面经过P,Q,R且球内不包含其它任何点。这样，这些三角面就构成了一个Delaunay-admissible边界。 部分耦合算法： Parralel Constrained Delaunay Meshing (PCDM) method
基于4G技术的移动无线通信系统 解决方案
基于3G/4G技术的移动无线通信解决方案 一、引言 3G是第三代移动通信技术的简称，是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术，3G服务能够同时传送声音及数据信息，随着3G在全世界范围的大规模商用，传输速率在支持静止状态下为2Mbit/s，步行慢速移动环境中为384kbit/s，高速移动下为144kbit/s，定位于多媒体IP业务。 4G是第四代移动通信及其技术的简称，4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力，是支持高速数据率（2～20Mb/s）连接的理想模式，上网速度从2Mb/s提高到100Mb/s，具有不同速率间的自动切换能力。第四代移动通信是多功能集成的宽带移动通信系统，可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网，能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外，第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统，也是宽带接入IP系统。 4G是多功能集成宽带移动通信系统，其技术特点主要有： 1)数据传输速率高，其系统传输带宽可在1.5~20 MHz 范围内灵活配置， 传输速率可达到20Mbps，峰值传输速率上行可达50 Mbps，下行达到100 Mbps。 2)真正的无缝漫游，能使各类媒体、通信终端及网络之间进行“无缝连接”。 3)采用智能技术，可以自适应的进行资源分配。采用的智能信号处理技术 对不同信道条件的各种复杂环境进行信号的正常收发，有很强的智能 型、适应性和灵活性。 4)达到用户共存，4G能够根据网络的状况和信道条件进行自适应处理，使 低、高速用户和各种设备并存与互通，从而满足多类型用户的需求。 5)具有业务上的多样性，4G能提供各种标准的通信业务，满足带宽和综合 多种业务需求。
宽带无线接入技术 论文
UMB系统物理层关键技术 荣华智 10950124 通信工程一班E-mail：1019584755@https://www.360docs.net/doc/ab14492912.html, 摘要：UMB（超移动宽带）是 CDMA2000 系列标准的演进升级版本，该技术能够带来更大的带宽、频段和波段选择范围，以及网络的可升级性和灵活性。UMB以正交频分复用接入（OFDMA）技术为基础，引入了复杂的控制与信令机制、有效的无线资源管理（RRM）、自适应反向链路（RL）干扰控制，以及包括多输入多输出（MIMO）、空分多址（SDMA）和波束赋形等先进的多天线技术，使系统可以在达到更高传输效率的同时经济有效地支持各类具有服务质量（QoS）要求的应用。本文简述UMB的技术背景，并介绍其物理层关键技术。 关键词：超移动宽带；超帧；正交频分复用接入；多输入多输出；功率控制中图分类号：TN929.5 移动通信 UMB system physical layer key technologies Ronghua Zhi 10950124 Communications engineering group one E-mail: 1019584755@https://www.360docs.net/doc/ab14492912.html, Abstract: UMB (Ultra Mobile Broadband) is the evolution of CDMA2000 family of standards upgraded version, the technology can bring greater bandwidth, frequency bands and band selection, and network scalability and flexibility. UMB orthogonal frequency division multiple access (OFDMA) technology, the introduction of complex control and signaling mechanism, efficient radio resource management (RRM), adaptive reverse link (RL) interference control, and including multiple-input multiple-output (MIMO), space division multiple access (SDMA) and beamforming other advanced multi-antenna technology, the system can achieve higher transmission efficiency while cost-effectively support a variety of Quality of Service (QoS) requirements application. This paper describes the technical background of UMB, and describes the physical layer of key technologies. Keywords: Ultra Mobile Broadband; superframe; Orthogonal Frequency Division Multiple Access; multi-input multi-output; power control CLC: TN929.5 Mobile Communications 1.引言： 从 2006 年初 3GPP2 征集候选技术开始，UMB方案的制定和完善历时一年半多。作为CDMA2000 的演进技术，UMB可升级至 20MHz 的带宽，可在现有或新分配的频段中部署[1]- [3]。UMB系统中基站之间可以不保持同步，但是通常来说，同一个基站内的各个扇区是同步的。一个基站可以同时服务多个移动台，并且一个移动台也可同时由多个基站提供服务，当几个基站同时为一个移动台服务时，移动台与各个基站间都有独立的协议栈。基站可以同时处于单播、广播和多播的模式下。通过加密和信息完整性的保护，空中链路具有很高的安全性[4]。UMB系统架构如图 1 所示：
有限元网格剖分方法概述
有限元网格剖分方法概述 在采用有限元法进行结构分析时，首先必须对结构进行离散，形成有限元网格，并给出与此网格相应的各种信息，如单元信息、节点坐标、材料信息、约束信息和荷载信息等等，是一项十分复杂、艰巨的工作。如果采用人工方法离散对象和处理计算结果，势必费力、费时且极易出错，尤其当分析模型复杂时，采用人工方法甚至很难进行，这将严重影响高级有限元分析程序的推广和使用。因此，开展自动离散对象及结果的计算机可视化显示的研究是一项重要而紧迫的任务。 有限元网格生成技术发展到现在, 已经出现了大量的不同实现方法，列举如下： 映射法 映射法是一种半自动网格生成方法，根据映射函数的不同，主要可分为超限映射和等参映射。因前一种映射在几何逼近精度上比后一种高，故被广泛采用。映射法的基本思想是：在简单区域内采用某种映射函数构造简单区域的边界点和内点，并按某种规则连接结点构成网格单元。也就是根据形体边界的参数方程，利用映射函数，把参数空间内单元正方形或单元三角形(对于三维问题是单元立方体或单元四面体)的网格映射到欧氏空间，从而生成实际的网格。这种方法的主要步骤是，首先人为地把分析域分成一个个简单可映射的子域，每个子域为三角形或四边形，然后根据网格密度的需要，定义每个子域边界上的节点数，再根据这些信息，利用映射函数划分网格。 这种网格控制机理有以下几个缺点： （1）它不是完全面向几何特征的，很难完成自动化，尤其是对于3D区域。 （2）它是通过低维点来生成高维单元。例如，在2D问题中，先定义映射边界上的点数，然后形成平面单元。这对于单元的定位，尤其是对于远离映射边界的单元的定位，是十分困难的，使得对局部的控制能力下降。 （3）各映射块之间的网格密度相互影响程度很大。也就是说，改变某一映射块的网格密度，其它各映射块的网格都要做相应的调整。 其优点是：由于概念明确，方法简单，单元性能较好，对规则均一的区域，适用性很强，因此得到了较大的发展，并在一些商用软件如ANSYS等得到应用。 2 。拓扑分解法 拓扑分解法较其它方法发展较晚, 它首先是由Wordenwaber提出来的。该方法假设最后网格顶点全部由目标边界顶点组成, 那么可以用一种三角化算法将目标用尽量少的三角形完全分割覆盖。这些三角形主要是由目标的拓扑结构决定, 这样目标的复杂拓扑结构被分解成简单的三角形拓扑结构。该方法生成的网格一般相当粗糙, 必须与其它方法相结合, 通过网格加密等过程, 才能生成合适的网格。该方法后来被发展为普遍使用的目标初始三角化算法, 用来实现从实体表述到初始三角化表述的自动化转换。 单一的拓扑分解法因只依赖于几何体的拓扑结构使网格剖分不理想，有时甚至很差。 3．连接节点法 这类方法一般包括二步：区域内布点及其三角化。早期的方法通常是先在区域内布点, 然后再将它们联成三角形或四面体, 在三角化过程中, 对所生成的单元形状难于控制。随着Delaunay三角化(简称为DT ) 方法的出现, 该类方法已成为目前三大最流行的全自动网格生成方法之一。 DT法的基本原理：任意给定N个平面点Pi(i=1,2,…,N)构成的点集为S，称满足下列条件的点集Vi为Voronoi多边形。其中，Vi满足下列条件： Vi ={ X：|X- Pi|(|X- Pj|,X(R2,i(j,j=1,2,…,N }Vi为凸多边形，称{ Vi}mi=1为Dirichlet Tesselation
宽带无线接入技术
宽带无线接入技术 、应用与发展 标准、 －标准 江苏科技大学计算机科学与工程学院
主要内容 宽带无线接入技术简介 几种主要技术标准 无线局域网技术(WLAN) 无线人域网技术(WPAN) 固定宽带无线接入技术(FBWA) 移动宽带无线接入技术(MBWA) 结束语
100Base-T T-1 10Base-T Bluetooth 802.11b Broadband Dial-Up Lo Hi Hi 带宽优化 未来: 高移动性和大带宽 True Mobile Multimedia Edge WCDMA cdma2000 L e a d i n g T h e E d g e 无线通信的未来: 百花齐放–百家争鸣 TD-SCDMA GPRS 带宽 移动性 802.11a/HiperLAN2 宽带无线接入技术是无线通信技术重要分支
宽带无线接入技术简介 宽带无线接入技术是无线通信技术重要分支 Packet WLAN Short New IP based Services and type Cellular Short Range Wireline other Digital Interface IMT-2000 2nd gen. Range Connectivity xDSL entities Broadcast download channel Radio Interface based Core Network applications
宽带无线接入技术简介(续) 宽带无线接入技术通过无线通信的方式实现对核心网络的接入 具有与有线接入技术相当的速率和质量 与蜂窝移动通信系统相比 速率更高：最大可达几百Mbps 对用户终端的移动性支持有限：最大十几Km/h 应用广泛 高速Internet接入、移动办公 家庭信息家电联网 军事、救灾、探险 ……
《无线宽带接入技术》教学大纲
《无线宽带接入技术》教学大纲 一、课程类型 职业教育课程 二、学分与学时 2学分，32学时 三、适用专业 楼宇智能化工程技术专业 四、课程的性质和目的 《无线宽带接入技术》是楼宇智能化工程技术专业职业教育必修课程，通过本课程的学习，学生能够了解宽带无线接入的概念、关键技术、应用领域等，学会配置小型无线局域网，为今后从事智能楼宇工程技术在物联网、智能家居等方面的应用打下基础，以适应智能建筑的发展趋势。 五、本课程与其它课程的联系 本课程开设于第四学期，以《计算机网络》、《交换技术及应用》等课程内容为基础，后续课程为《毕业顶岗实习》等。 六、课程的教学内容及基本要求 （一）通信技术基础 基本内容： 1．通信系统的基本概念 2．通信系统的模型及特点 3．通信系统的关键技术 4．常见的通信网络 基本要求： 1．掌握通信系统的基本概念 2．掌握通信系统的模型及特点 3．了解常见的通信网络及关键技术 教学重点及难点： 1．通信系统的概念及模型 2．常见的通信网络及关键技术
（二）无线宽带接入技术概述 基本内容： 1．无线通信技术的发展 2．无线宽带接入概述 3．无线宽带接入的技术分类 基本要求： 1．了解无线通信技术的发展历程 2．掌握无线宽带接入技术基本概念、特点和常用术语3．了解无线宽带接入技术的分类 4．了解BWA技术的发展状况 教学重点及难点： 1．无线宽带接入技术的概念及特点 2．移动宽带接入和固定宽带接入技术 （三） WLAN技术 基本内容： 1．WLAN的概念及特点 2．WLAN标准体系结构 3．WLAN关键技术 4．WLAN的协议标准 5．WLAN移动性管理 6．WLAN应用场景 基本要求： 1．掌握WLAN概念及特点 2．理解WLAN物理层和MAC层的关键技术 3．了解WLAN的协议标准 4．掌握WLAN的移动性管理技术 5．了解WLAN的工作场景 教学重点及难点： 1．WLAN物理层和MAC层的关键技术 2．WLAN的安全系统、漫游与切换 （四） WLAN的组建与维护
宽带无线接入技术WiMax
宽带无线接入技术——WiMax 摘要：首先介绍了IEEE802.16系列标准和WiMax,对WiMax宽带无线接入的技术特点以及优势进行分析，并以此为依据对其应用模式、业务应用、市场定位进行了初步的探讨，最后对WiMax发展所面临的挑战和发展前景进行展望。 关键词：WiMax、802.16(d/e)、宽带无线接入、应用模式、业务应用、市场定位、挑战、前景 一、WiMax技术及其发展 1、概述 随着移动通信技术和宽带技术的发展，WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波接入互操作性）已经成为全球电信运营商和设备制造商的关注热点问题之一。技术的发展使得越来越多的多媒体应用进入到人们的生活，运营商提供的服务也随之变化。但是从现网的实践来看，大量的多媒体应用给现有移动网络资源造成巨大消耗，远远超过了相关收入的增加。所以解决如何在保证服务质量的前提下，有效的降低每比特成本以更好的满足用户需求对运营商意义重大。WiMax 正是这样一种极具潜力的应用。 2、IEEE 802.16标准 IEEE 802.11系列标准在无线LAN领域获得巨大成功之后，IEEE进而希望将这种成功的应用模式推向更广阔无线城域网(WMAN)的领域。1999年，IEEE专门成立了IEEE802.16工作组，其主要任务是，开发工作于2-66GHz频带的无线接入系统空中接口物理层(PHY)和媒质接入控制层(MAC)规范，同时还有与空中接口协议相关的一致性测试以及不同无线接入系统之间的共存规范。 IEEE 802.16规定的无线系统主要应用于城域网。 根据是否支持移动特性，IEEE 802.16标准可以分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准，其中802.16、802.16a、802.16d属于固定无线接入空中接口标准，而802.16e属于移动宽带无线接入空中标准。 3、WiMax空中接口特性 在IEEE 802.16活动中，主要的工作都围绕空中接口展开。 802.16d是固定无线接入的标准，可以应用于2-llGHz非视距(NLOS)传输和10-66GHz视距(LOS)传输。802.16d标准已经通过并将正式颁布。
宽带无线接入技术
宽带无线接入技术是目前非常流行的一种接入技术，宽带无线接入技术代表了宽带接入技术一种新的发展趋势，不但建网开通快、维护简单、用户较密时成本低，而且改变了本地电信业务的传统观念。宽带无线接入技术一般包含无线个人域网（WPAN）、无线局域网（WLAN）、无线城域网（WMAN）、无线广域网（WWAN）四个大类，它们共同组成宽带无线接入技术的网络架构。 一、无线个人域网 1．概述 在网络构成上，WPAN位于整个网络链的末端，用于解决同一地点的终端与终端之间的连接，即点到点的短距离连接，如手机和蓝牙耳机之间的无线连接。WPAN工作在个人操作环境，需要相互通信的装臵构成一个网络，而无需任何中央管理装臵，可以动态组网，从而实现各个设备间的无线动态连接和实时信息交换。WPAN在2.4GHz频段，其新的标准将可以支持最高达55Mbit/s的多媒体通信。目前承担WPAN标准化任务的国际组织主要是IEEE802.15工作组。
2．标准化进程 1998年3月，在IEEE802.11无线局域网工作组内成立了一个WPAN研究组。1999年3月，该研究组扩充为一个专门的工作组，即现在所说的IEEE802.15。IEEE802.15负责制订WPAN标准，又分为4个任务组（TG）。 TG1也就是IEEE802.15.1，该任务组负责在蓝牙技术1.1版的基础上制订WPAN标准。IEEE802.15.1于2002年6发布了IEEEstd.802.15.1--2002版。 TG2是解决WPAN与WLAN等其他无线网络之间共存问题的任务组。目标是使WPAN和WLAN在同时运行的过程中相互干扰最小，保证两者正常运作。 TG3是高速率任务组，为在WPAN实现20Mbit/s以上的传输速率制定相应的标准和规则。TG4，也就是IEEE802.15.4，负责低速WPAN标准的制定。 二、无线局域网 1．概述 WLAN是目前在全球重点应用的宽带无线接入技术之一，用于点对多点的无线连接，解决
网格生成技术概述
§9网格生成技术概述 所谓网格划分就是把空间上连续的计算区域划分成许多子区域，并确定每个子区域中的节点。网格划分的实质就是用一组有限个离散的点来代替原来连续的空间。 网格生成技术是计算传热学（NHT）和计算流体力学（CFD）的重要组成部分，在目前的CFD&NHT工作周期中，网格生成所需人力时间约占一个计算任务全部人力时间的60%左右，网格质量的好坏直接影响数值结果的精度，甚至影响数值计算的成败。可见网格生成技术是CFD&NHT作为工程应用的有效工具需要解决的关键技术之一。 最初，因为主要从事理论研究，求解的方程通常是比较简单的模型方程。对于二维问题，常在比较规则的区域内研究问题，此时针对具体的问题可用较简单的代数方法生成网格，并做简单的自适应，网格问题并不突出。但是对于有实际应用价值背景的问题，如航空航天飞行中的高超声速流动、跨音速流动以及其它多介质、高温高压系统的计算流体力学问题。这些问题所涉及的流场十分复杂，会出现各种形式的间断，必须采用非常密的网格才能对间断有较高的分辨，从而达到需要的计算精度。事实上，计算流体力学的发展除了依赖于计算机和数值计算方法的发展以外，还在很大程度上依赖于网格技术的发展。因此，近几十年来网格生成技术己受到越来越多的计算数学家、计算流体力学家的重视，并己经成为计算流体力学发展的一个重要分支。 1. 网格单元的分类 单元（cell）是构成网格的基本元素。在结构网格中，常用的2D网格单元是四边形单元，3D网格单元是六面体单元。而在非结构网格中，常用的2D网格单元还有三角形单元，3D网格单元还有四面体单元和五面体单元，其中五面体单元还可分为棱锥形（或楔形）和金字塔形单元等。图1和图2分别示出了常用的2D和3D网格单元。
Flow Simulation 网格划分技术简介
Flow Simulation的网格技术 Flow Simulation是以SolidWorks作为平台的CFD分析软件，它与其他主流的CFD分析软件一样，采用有限体积法。即将计算区域划分为一系列不重复的控制体积，并使每个网格点周围有一个控制体积；将待解的建立在流体动力学现象的微分方程对每一个控制体积积分，便得出一组离散方程。这个控制体积可以简单的理解为网格。划分网格是CDF分析中比较关键的一步，它关系到分析结果的精度。这就值得我们去讨论Flow Simulation的网格技术了。 一网格的要求和选择 我们在做任何CFD分析，都要对计算区域进行离散，即划分网格。网格是CFD 模型的几何表达形式，也是模拟与分析的载体。网格质量对CFD计算精度和计算效率有很大的影响。因此，我们对网格的划分要有足够的关注。 1 网格排列 网格分为结构网格和非结构网格两大类。结构网格即网格中节点排列有序、邻点间的关系明确，如图1所示。 图1 结构网格 与结构网格不同，在非结构网格中，节点的位置无法用一个固定的法则予以有序地命名。图2是非结构网格示例。这种网格虽然生成过程比较复杂，但却有着极好的适应性，尤其对具有复杂边界的流场计算问题特别有效。非结构网格一般通过专门的程序或软件来生成。另外，在某一区域内结构化网格与其它结构化网格以某种方式结合的网格，这种网格成为部分非结构化网格。
图2 非结构网格 2 网格单元的分类 单元是构成网格的基本元素。在结构网格中，常用的2D网格单元是四边形单元，3D网格单元是六面体单元。而在非结构网格中，常用的2D网格单元还有三角形单元，3D网格单元还有四面体单元和五面体单元，其中五面体单元还可分为棱锥形（或楔形）和金字塔形单元等。图3和图4分别示出了常用的2D和3D网格单元。 图3 常用的2D网格单元 图4常用的3D网格单元 另外，立方体形式的六面体网格，其网格面与笛卡儿坐标系中的X、Y、Z 轴
网格划分技术简介
网格划分技术简介 复杂几何模型的系列网格划分技术 众所周知，对于有限元分析来说，网格划分是其中最关键的一个步骤，网格划分的好坏直接影响到解算的精度和速度。在ANSYS中，大家知道，网格划分有三个步骤：定义单元属性（包括实常数）、在几何模型上定义网格属性、划分网格。在这里，我们仅对网格划分这个步骤所涉及到的一些问题，尤其是与复杂模型相关的一些问题作简要阐述。 一、自由网格划分 自由网格划分是自动化程度最高的网格划分技术之一，它在面上（平面、曲面）可以自动生成三角形或四边形网格，在体上自动生成四面体网格。通常情况下，可利用ANSYS的智能尺寸控制技术（SMARTSIZE命令）来自动控制网格的大小和疏密分布，也可进行人工设置网格的大小（AESIZE、LESIZE、KESIZE、ESIZE等系列命令）并控制疏密分布以及选择分网算法等（MOPT命令）。对于复杂几何模型而言，这种分网方法省时省力，但缺点是单元数量通常会很大，计算效率降低。同时，由于这种方法对于三维复杂模型只能生成四面体单元，为了获得较好的计算精度，建议采用二次四面体单元（92号单元）。如果选用的是六面体单元，则此方法自动将六面体单元退化为阶次一致的四面体单元，因此，最好不要选用线性的六面体单元（没有中间节点，比如45号单元），因为该单元退化后为线性的四面体单元，具有过刚的刚度，计算精度较差；如果选用二次的六面体单元（比如95号单元），由于其是退化形式，节点数与其六面体原型单元一致，只是有多个节点在同一位置而已，因此，可以利用TCHG命令将模型中的退化形式的四面体单元变化为非退化的四面体单元，减少每个单元的节点数量，提高求解效率。在有些情况下，必须要用六面体单元的退化形式来进行自由网格划分，比如，在进行混合网格划分（后面详述）时，只有用六面体单元才能形成金字塔过渡单元。对于计算流体力学和考虑集肤效应的电磁场分析而言，自由网格划分中的层网格功能（由LESIZE命令的LAYER1和LAYER2域控制）是非常有用的。 二、映射网格划分 映射网格划分是对规整模型的一种规整网格划分方法，其原始概念是：对于面，只能是四边形面，网格划分数需在对边上保持一致，形成的单元全部为四边形；对于体，只能是六面体，对应线和面的网格划分数保持一致；形成的单元全部为六面体。在ANSYS中，这些条件有了很大的放宽，包括： 1 面可以是三角形、四边形、或其它任意多边形。对于四边以上的多边形，必须用LCCAT命令将某些边联成一条边，以使得对于网格划分而言，仍然是三角形或四边形；或者用AMAP命令定义3到4个顶点（程序自动将两个顶点之间的所有线段联成一条）来进行映射划分。 2 面上对边的网格划分数可以不同，但有一些限制条件。 3 面上可以形成全三角形的映射网格。 4 体可以是四面体、五面体、六面体或其它任意多面体。对于六面以上的多面体，必须用ACCAT命令将某些面联成一个面，以使得对于网格划分而言，仍然是四、五或六面体。 5 体上对应线和面的网格划分数可以不同，但有一些限制条件。 对于三维复杂几何模型而言，通常的做法是利用ANSYS布尔运算功能，将其切割成一系列四、五或六面体，然后对这些切割好的体进行映射网格划分。当然，这
无线接入技术概述
无线接入技术概述 前言 伴随着通信的飞速发展和电话普及率的日益提高，在人口密集的城市或位置偏远的山区安装电话，在铺设最后一段用户线的时候面临着一系列难以解决的问题：铜线和双绞线的长度在4－5公里的时候出现高环阻问题，通信质量难以保证：山区、岛屿以及城市用户密度较大而管线紧张的地区用户线架设困难而导致耗时、费力、成本居高不下。为了解决这个所谓的“最后一英（公）里”的问题，达到安装迅速、价格低廉的目的，作为接入网技术中的一个重要部分――无线接入技术便应运而生了。 无线接入系统的结构及功能 无线接入是指从交换节点到用户终端之间，部分或全部采用了无线手段。典型的无线接入系统主要由控制器、操作维护中心、基站、固定用户单元和移动终端等几个部分组成。各部分所完成的功能如下。 。 1．控制器 控制器通过其提供的与交换机、基站和操作维护中心的接口与这些功能实体相连接。控制器的主要功能是处理用户的呼叫（包括呼叫建立、拆线等）、对基站进行管理，通过基站进行无线信道控制、基站监测和对固定用户单元及移动终端进行监视和管理。 2．操作维护中心 操作维护中心负责整个无线接入系统的操作和维护，其主要功能是对整个系统进行配置管理，对各个网络单元的软件及各种配置数据进行操作：在系统运转过程中对系统的各个部分进行监测和数据采集；对系统运行中出现的故障进行记录并告警。除此之外，还可以对系统的性能进行测试。3．基站 基站通过无钱收发信机提供与固定终接设备和移动终端之间的无线信道，并通过无线信道完成话音呼叫和数据的传递。控制器通过基站对无线信道进行管理。基站与固定终接设备和移动终端之间的无线接口可以使用不同技术，并决定整个系统的特点，包括所使用的无线频率及其一定的适用范围。 4．固定终接设备 固定终接设备为用户提供电话、传真、数据调制解调器等用户终端的标准接口――Z接口。它与基站通过无线接口相接。并向终端用户透明地传送交换机所能提供的业务和功能。固定终接设备可以采用定向天线或无方向性天线，采用定向天线直接指向基站方向可以提高无线接口中信号的传输质量、增加基站的覆盖范围。根据所能连接的用户终端数量的多少；固定终接设备可分为单用户单元和多用户单元。单用户单元（SSU）只能连接一个用户终端；适用于用户密度低、用户之间距离较远的情况；多用户单元则可以支持多个用户终端，一般较常见的有支持4个、8个、16个和32个用户的多用户单元，多用户单元在用户之间距离很近的情况下（比如一个楼上的用户）比较经济。 5．移动终端 移动终端从功能上可以看作是将固定终接设备和用户终端合并构成的一个物理实体。由于它具备一定的移动性，因此支持移动终端的无线接入系统除了应具备固定无线接入系统所具有的功能外，还要具备一定的移动性管理等蜂窝移动通信系统所具有的功能。如果在价格上有所突破，移动终端会更受用户及运营商的欢迎。 无线接入系统的接口 无线接入系统中的各个功能实体通过一系列接口相互连接，并通过标准的接口与本地交换机和用户终端相互连接。在无线接入系统中最重要的两个接口是控制器与交换机之间的接口和基站与固
流体机械CFD中的网格生成方法进展
文章编号: 1005 0329(2010)04 0032 06 技术进展 流体机械CFD中的网格生成方法进展 刘厚林,董 亮,王 勇,王 凯,路明臻 (江苏大学,江苏镇江 212013) 摘 要: 网格生成技术是流体机械内部流动数值模拟中的关键技术之一,直接影响数值计算的收敛性,决定着数值计算结果最终的精度及计算过程的效率;本文在分析大量文献的基础上,首先,对流体机械CFD中的网格生成方法即结构化网格、非结构化网格、混合网格进行了比较全面的总结,系统地分析这些网格划分方法的机理、特点及其适用范围;其次,对特殊的网格生成技术,如曲面网格生成技术、动网格技术、重叠网格生成技术、自适应网格技术进行了阐述;再次,指出了良好的网格生成方法应具备的特点;最后提出了网格生成技术的发展趋势。 关键词: 流体机械;网格生成;计算流体动力学;动网格;自适应网格 中图分类号: TH311 文献标识码: A do:i10.3969/.j i ssn.1005-0329.2010.04.008 Overvie w onM esh Generati o n M et hods i n CF D of F lui d M achinery L IU H ou-lin,DONG L iang,W ANG Y ong,W ANG K a,i LU M i ng-zhen (Jiangsu U n i v ers it y,Zhenji ang212013,Ch i na) Abstrac t: M esh genera ti on techno logy i s one of the cr iti ca l technology f o r fl u i d m ach i nery fl ow nume rica l s i m u l at-i on,and d-i rectly i nfl uence t he astr i ngency o f nume rical si m u l a ti on,wh ich has an i m portan t e ffect on the nu m er ica l s i m u l a tion results,fi na l precision and the effi c i ency o f compu tati onal process.O n the bas i s o f analyzi ng a great dea l litera t ures,firstl y,m esh genera ti on m ethods and t heory of fluid m ach i nery are comprehens i ve l y su mm ar i zed such as structured mesh,unstructured mesh,hybrid gr i d and respecti ve re lati ve m erits and the pr i nciple,charac teristcs and scopes of t hese m ethods we re sy stema ti ca lly ana l ysed.Second-ly,Spec i a lm esh generation m ethod w ere su mm ar i zed,such as surface m eshi ng,m ov ing gr i d,adapti ve gr i d and especiall y i ntro-duced the pr i nci p le and app licati on areao f adapti ve g ri d.T h irdly,the character i sti c o f m esh g enerati on m e t hod w ere pion ted out. F i na lly,t he trends of mesh generati on are presen ted,and the tre m endous d ifference i s analyzed i n mesh au t om atic gene ra tion at a-broad and the necessary o f exp l o iti ng CFD soft w are and resea rchi ng the m esh auto m atic gene ration techn i que i n our country are put forwa rd. K ey word s: fl uids m achi nery;m esh g enerati on;co m puta ti ona l fl u i d dyna m ics;mov i ng gr i d;adaptive gr i d 1 前言 计算流体动力学(CFD)中,按一定规律分布于流场中的离散点的集合叫网格,产生这些节点的过程叫网格生成。网格生成是连接几何模型和数值算法的纽带,几何模型只有被划分成一定标准的网格时才能对其进行数值求解,一般而言,网格划分越密,得到的结果就越精确,但耗时也越多。数值计算结果的精度及效率主要取决于网格及划分时所采用的算法[1],它和控制方程的求解是数值模拟中最重要的两个环节。网格生成技术已经发展成为流体机械CFD的一个重要分支。现有的网格生成方法主要分为结构化网格、非结构化网格和混合网格三大类。 收稿日期: 2009 11 04 基金项目: 国家杰出青年基金(50825902);国家 863 计划(2006AA05Z250)
网格生成技术之无限插值法
¤Grid Generation Series¤ 网格生成???适体坐标系???代数方法???无限插值法 Copyright ? 2007 https://www.360docs.net/doc/ab14492912.html, 版权所有
目录 1. 概述 (1) 1.1前序 (1) 1.2名词解释 (1) 1.3映射关系 (1) 2. 二维无限插值法生成网格 (2) 2.1模型公式 (2) 2.2操作步骤 (3) 2.3编程实例 (3) 3. 三维无限插值法生成网格 (9) 3.1计算公式 (9) 3.2编程实例 (11) 4. 参考文献 (16) 5. 版权声明 (17)
1. 概述 1.1前序 网格生成技术的编程实现与应用曾是笔者感觉深奥而有趣的事情。因对这方面并不熟悉，2006年夏初，笔者决定做网格生成方面的努力。查看了若干资料后，虽对其数学原理未有涉足，但还是有幸获得或推出了生成二维网格和三维网格生成的TFI实现公式，并编写了测试程序进行验证，如封面图片的网格就是当时笔者用TFI方法编程生成的。 后来忙别的事情，就一直落在“纸堆”里。2007年夏初，有网友询问TFI，又想起来，于是四处找了找，看着笔记，发现一年前的清晰思路都模糊了。当时在图书馆借过一本书对我的帮助也很大，但书名已记不起来了，无法在后面的参考文献中列出。现在决定用休息时间把笔记整理一下，以供需要的朋友查阅。 无限插值法（TFI）是结构化网格生成技术中属于适体坐标系的代数方法。其优点是算法简单、生成网格速度很快，对于较规则区域，TFI法得到的网格效果也令人满意。 对于没有把握的复杂区域，笔者认为最好采用TFI方法生成初始网格场，然后采用PDE(偏微分网格生成技术)进行网格场优化。 1.2名词解释 （1）网格生成技术：对给定区域进行离散以生成计算网格的方法。 （2）结构化网格：排列有序、相邻节点位置关系明确的网格。 （3）适体坐标系：坐标轴与计算区域的边界一致的坐标系，又称贴体坐标系、附体坐标系。（4）代数方法：通过代数关系式创建物理平面上的区域与计算平面上的区域的映射方法。（5）无限插值法：把边界上规定的对应关系连续插值到区域内部，插值的点数是无限的，因而称为无限插值（transfinite interpolation，TFI）。 （6）物理空间：真实的求解区域。通常不规则，不易进行网格节点剖分计算。 （7）计算空间：进行网格节点剖分的区域。规则，最常见的为矩形区域或长方体，网格节点定位计算简单。 1.3映射关系 在计算空间内剖分得到的节点需要映射回物理空间，以便于进行物理求解。适体坐标的网格生成方法的核心就在于，给出从计算空间到物理空间，节点位置的数学映射关系。