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1.1 色散
在光纖信號的傳輸過程中,不同成分的光源群在傳輸速度上存在一定的差異,這種差異會產(chǎn)生一定的時間延遲,從而形成色散。色散主要包括模式色散、色度色散以及偏振色散三種類型,其中色度色散又可以分為材料色散和波導(dǎo)色散兩種,色散問題在超長距離光纖通信中表現(xiàn)得尤為明顯。目前,傳統(tǒng)的方法是通過利用具有負(fù)色散系數(shù)性質(zhì)的DCF進(jìn)行色散補(bǔ)償,但是該方法存在十分顯著的非線性效應(yīng),會產(chǎn)生較大的損耗,而且這種損耗隨補(bǔ)償距離的增加而增大,在超長距離通信系統(tǒng)中采用該方案會產(chǎn)生極高的成本。針對傳統(tǒng)色散補(bǔ)償方法成本過高的問題,已經(jīng)有廠家開發(fā)出了FBG色散補(bǔ)償模塊,該模塊能夠利用光柵對不同波長的發(fā)射特性實(shí)現(xiàn)對色散的補(bǔ)償,其損耗值與補(bǔ)償距離無關(guān),有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)。
1.2 信噪比
在長距離通信系統(tǒng)中,光放大器在放大光信號的同時,會產(chǎn)生一定程度的自發(fā)輻射放大噪聲,由于線路的長度較長,因此會產(chǎn)生較大的損耗,信號衰減十分嚴(yán)重,在經(jīng)過放大器放大之后,這種放大噪聲很可能與信號能量非常接近,導(dǎo)致接收端無法正常的分辨信號,影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。針對這類問題,一般在前置放大器中加裝濾波器,這樣能夠過濾掉信號光周邊的部分噪聲信號,從而提高信噪比。
1.3 功率
在超長距離通信系統(tǒng)中,光纖信號在傳輸時,由于光波與傳播媒介之間的相互作用會導(dǎo)致光能發(fā)生一定程度的衰減,當(dāng)能量衰減到一定程度之后,接收端無法從噪聲中正確的辨識出光信號,限制正常的光通信。針對這些問題,一般通過功率補(bǔ)償?shù)姆绞絹斫档托盘査p所產(chǎn)生的損耗。目前在超長距離通信系統(tǒng)中采用的最主要手段是EDFA。EDFA分為功率放大器和前置放大器,其中功率放大器通常配置在傳輸系統(tǒng)的發(fā)射端后,以最大限度提升發(fā)射功率,前置放大器通常配置在接收端前,主要作用是提高接收靈敏度。當(dāng)通信線路的長度達(dá)到一定距離后,僅僅采用功率放大器和前置放大器很難保證接收端正常的接收信號,此時需要在該方法的基礎(chǔ)上對光源進(jìn)行附加調(diào)制或采用外接調(diào)制器進(jìn)行附加調(diào)相,從而增大入射光的譜寬。目前,該方法在國家電網(wǎng)以及南方電網(wǎng)的超高壓輸電公司中得到了較好的應(yīng)用。
二、超長距離通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用方案
我國的超長距離通信從2007年開始試驗(yàn),最初是由光迅科技與南方電網(wǎng)超高壓輸電公司進(jìn)行合作所進(jìn)行的長度為345km的2.5Gbit/s的超長距離無中繼通信工程,該段線路中配置了FEC、EDFA、RFA及光柵型DCM,系統(tǒng)保持了3個月的試運(yùn)行,其整個運(yùn)行過程的測試結(jié)果均十分良好。南方電網(wǎng)在“十一五”黔電送粵施秉——賢令山500kV輸電工程中,對上述技術(shù)進(jìn)行了廣泛的使用,在該輸電工程中,采用超長距離通信技術(shù)的線路跨度長達(dá)318km。系統(tǒng)從2008年7月開始運(yùn)行以來,一直保持十分穩(wěn)定的工作狀態(tài),此系統(tǒng)也是我國到目前為止唯一沒有設(shè)置中繼站而傳輸距離超過300km的實(shí)際工程。根據(jù)設(shè)計(jì)中的預(yù)算,相對于實(shí)際已建成的系統(tǒng)而言,采用中繼站將會增加約200萬元的成本。由此也可以看出,通過超長距無中繼通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用,能夠使電力通信系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性及運(yùn)行可靠性大大提升,同時也使得通信系統(tǒng)的維護(hù)難度大幅度降低。此后,該技術(shù)在多項(xiàng)電力通信工程中得到廣泛應(yīng)用。
三、結(jié)論
論文摘要:早在七十年代,人們開始研究無線電通信技術(shù)。無線電通信技術(shù)有線電通信相比,具有不用架設(shè)傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠(yuǎn)、通信靈活等優(yōu)點(diǎn),備受市場的青睞。無線電通信技術(shù)為人們的生產(chǎn)和生活帶來的影響無疑是巨大的,但它亦有不容忽視的缺點(diǎn),譬如聲音、文字、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等傳輸?shù)馁|(zhì)量不甚穩(wěn)定,由此造成的聲音失真、文字模糊、數(shù)據(jù)滯后、圖像和視頻失真都亟須改進(jìn)之處,還有信號容易受到干擾、容易被人截獲造成通信內(nèi)容保密性差[1],尤其在軍事和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域,再一次說明無線電通信技術(shù)通信方法的拓新勢在必行。本文就無線電的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析,探討其通信技術(shù)所需拓新之處,并提出建議。
1無線電通信技術(shù)的發(fā)展歷程
1895年5月7日俄國物理學(xué)家波波夫已“金屬屑與電振蕩的關(guān)系”的論文向全世界宣布無線電通信技術(shù)的誕生,并當(dāng)眾展示了他發(fā)明的無線電接收機(jī),那天俄國當(dāng)局定為“無線電發(fā)明日”。
1896年3月24日,波波夫?qū)o線電通信的通信距離延長到250米,做了用無線電傳送莫爾斯電碼的表演為無線電通信技術(shù)拉開新的序幕。
1898年,年輕的意大利青年馬可尼利用游艇證明了他的無線電電報(bào)能夠在20英里的海面暢通無阻地通信,第一次實(shí)際性地使用無線電通信技術(shù)。
1901年,他在相隔2700公里英國和紐芬蘭島之間成功地進(jìn)行了跨越大西洋的遠(yuǎn)距離無線電通信,從此人類進(jìn)入無線電波進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信的新時代。
隨后,無線電通信技術(shù)如雨后春筍其涌現(xiàn)出來。直到1946年,美國人羅斯.威瑪和日本人八本教授利用高靈敏度攝像管家用電視機(jī)接收天線問題,從此超短波轉(zhuǎn)播站一些國家相繼建立了,無線電通信技術(shù)迅速普及開來[2]。
隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展,信息超遠(yuǎn)控制技術(shù)為滿足遙控、遙測和遙感技術(shù)的需要,于人們生產(chǎn)與生活中被廣泛使用;后來微電子技術(shù)也推動了電子計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代,使電子計(jì)算機(jī)信息處理功能大大增加,日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。
信息技術(shù)是以微電子和光電技術(shù)為基礎(chǔ),以計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為支撐,以信息處理技術(shù)為主題的技術(shù)系統(tǒng)的總稱,是一門綜合性的技術(shù)。今天的信息化時代,就是電子計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)緊密結(jié)合的標(biāo)志。
無線電通信技術(shù)發(fā)展到今日,擁有無限潛力。軍事、氣象、生活、生產(chǎn)等各個領(lǐng)域都對其都有空前的需求。雖然無線電通信技術(shù)優(yōu)點(diǎn)雖然卓越,但其缺點(diǎn)至今給技術(shù)的發(fā)展帶來很大的障礙,都是我們亟須解決的難題。
2無線電通信技術(shù)的特點(diǎn)
近些年無線電通信技術(shù)領(lǐng)域引入無線接入技術(shù),是迅速發(fā)展起來的新技術(shù)領(lǐng)域,不需要傳輸媒質(zhì),部分接入網(wǎng)甚至入網(wǎng)的全部皆可直接采用無線傳播手段代替,無論是概念上還是技術(shù)含量上都產(chǎn)生了一個重大的飛躍,實(shí)現(xiàn)了降低成本、提高靈活性和擴(kuò)展傳輸距離的目的。其特點(diǎn)喜憂參半,優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在傳輸線路線、通信方式等方面,我們可以總結(jié)如下:
不受時空限制。大多數(shù)情況下,人們對通信運(yùn)用的時間、地點(diǎn)、容量需求無法預(yù)知,而無線電通信不受時空限制的優(yōu)點(diǎn)能夠采取靈活多樣的手段和方法,確保通信聯(lián)絡(luò)綜合高效,語音、數(shù)據(jù)、圖像的綜合傳輸暢通無阻,隨著近年來國內(nèi)各個經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和國際經(jīng)濟(jì)的來往,無線電通信技術(shù)不受時空限制方法為其打開方便之門,尤其通信與網(wǎng)絡(luò)的連接,通信技術(shù)踏上新的臺階。
具備高度的機(jī)動性及可用性。無線電通信技術(shù)傳輸數(shù)字化、功能多樣化、設(shè)備小型化、智能化及系統(tǒng)大容量化決定了其具備高度的機(jī)動性和可用性,尤其在軍事構(gòu)建地域通信網(wǎng)方面起到很大的作用。
可靠性高。無線電通信比起有線通信的一個卓越優(yōu)點(diǎn)在抵抗水淹、臺風(fēng)、地震等方面有較大的可靠性,一般情況下除非信號干擾都能保持通信的暢通,這也是無線架輸?shù)淖畲筇攸c(diǎn)。
無線電通信技術(shù)雖然解決了架設(shè)傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠(yuǎn)、通信靈活等的難題,但其信號容易受到干擾、影響,還有容易被截獲造成了該項(xiàng)技術(shù)的保密性極差。無線電通信技術(shù)的缺點(diǎn)幾百年來都是讓人頭疼的問題,目前全球化經(jīng)濟(jì)愈演愈熱,其信號的穩(wěn)定性與安全性上升為經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域里關(guān)注的焦點(diǎn),因此,無線電通信技術(shù)的通信方法拓新成為其發(fā)展的新話題。
3無線電通信技術(shù)之通信方法的拓新
21世紀(jì)無線電通信技術(shù)正處在關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折時期,尤其最近幾十年最為活躍。信息化的飛速發(fā)展和IP技術(shù)的興起,欲求無線電通信技術(shù)適應(yīng)未來社會生產(chǎn)和生活的需求。務(wù)必在通信方法上進(jìn)行一系列的拓新。針對以上無線電通信技術(shù)的缺陷,筆者認(rèn)為,我們可以從通信技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、軟件技術(shù)等方面進(jìn)行嘗試,主要可總結(jié)一下八點(diǎn):
3.1采用了數(shù)字通信技術(shù)
提高系統(tǒng)頻譜資源的利用率,維持信號上的穩(wěn)定,避免通信信號收到干擾,增大了系統(tǒng)通信容量,提供話音、圖像和數(shù)據(jù)等多種通信服務(wù),確保用戶信息安全保密。
3.2推廣通信信息技術(shù)寬帶化的發(fā)展
信息的寬帶化對于光纖傳輸技術(shù)和高通透量網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起到關(guān)鍵的推進(jìn)作用[3],尤其近年來世界范圍內(nèi)全面展開,無線通信技術(shù)正朝著無線接入寬帶化的方向演進(jìn),這個方向?qū)o線電通信信號源穩(wěn)定來說的確非常之重要。
3.3推廣個人信息化技術(shù)
個人信息化在全球個人通信已經(jīng)有著不爭的發(fā)展趨勢。個人信息話,能夠有效地減低傳輸路線的信息量堵塞,大幅度提高通信的傳播速度。
3.4拓新接入網(wǎng)絡(luò)的樣式
技術(shù)上融合實(shí)現(xiàn)固定和其他通信等不同業(yè)務(wù),在無線應(yīng)用協(xié)議(WAP)的出現(xiàn)以后,無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的開展得到大幅度的推動,促進(jìn)了信息網(wǎng)絡(luò)傳送多種業(yè)務(wù)信息的發(fā)展。隨著市場競爭的需要,傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)與新興的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)融合,尤其具備開發(fā)潛力接入網(wǎng)部分通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環(huán)路入等不同的接入設(shè)備,滿足了生活與生產(chǎn)地各種通信需求。3.5過渡電路交換網(wǎng)絡(luò)
關(guān)于過渡電路交換網(wǎng)絡(luò),IP網(wǎng)絡(luò)無疑是核心關(guān)鍵技術(shù),是最合適的選擇對象,處理數(shù)據(jù)的能力電路交換網(wǎng)絡(luò)大大提升,這一點(diǎn)對保持通信暢通方面解決了信號容易受到干擾的難題。
3.6使用Bluetooth技術(shù)作為信號傳感器
Bluetooth技術(shù)具有更高的安全性和適用性,利用藍(lán)牙做出來的傳感器隨時反映出用戶所需要的信號方向,一旦連接到Internet上的話,即可以實(shí)現(xiàn)更具備高度的機(jī)動性及可用性。
3.7推廣軟件無線電
軟件無線電通信偵察與對抗方面世人矚目,但它僅限于軍事通信領(lǐng)域,如果能夠推廣到市場,對于無線電通信技術(shù)的通信內(nèi)容保密性來說將是一大跨步的改革創(chuàng)新。
3.8提高無線通信網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)性
無線電通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如果沒有良好的配置和網(wǎng)絡(luò)部署,一旦受到安全威脅,其后果不堪設(shè)想。因此,無線電通信技術(shù)通信方法的拓新我們與必要提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能、優(yōu)化設(shè)備配置、冗余備份等等手段來保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性[4]。
結(jié)束語
回顧無線通信的發(fā)展歷程,無線電通信技術(shù)的傳輸路線、傳輸距離、通信靈活性、信號穩(wěn)定性、保密性等方面的需求將愈來愈突出。通信方法新技術(shù)的拓新將有愈來愈廣闊的活動舞臺及光明的發(fā)展前景。鑒于市場對經(jīng)濟(jì)的推進(jìn)作用,盡管我國的無線電通信技術(shù)發(fā)展速度飛快,但面對我國12億人口的通信需求,無線電通信技術(shù)普及率低的問題,面對我國12億人口,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和容量方面就變得蒼白無力了。同時,無線電通信技術(shù)愈來愈激烈競爭局面促使各無線電通信運(yùn)營企業(yè)積極拓新新的技術(shù)涵蓋面,提升自身的營業(yè)水平,為市場提供豐更加富的選擇,滿足用戶各個方面、各個層次的需求。因此,在無線電通信技術(shù)通信方法應(yīng)用開發(fā)的發(fā)展?jié)摿o窮,這要求我們積極加快無線領(lǐng)域的科技進(jìn)步,為無線電通信技術(shù)創(chuàng)新出謀劃策,為全球信息化及經(jīng)濟(jì)全球化的通信事業(yè)貢獻(xiàn)力量。
參考文獻(xiàn)
[1]《信號與系統(tǒng)(第二版)》A.V.Oppenheim西安交通大學(xué)出版社2000年.
[2]《數(shù)字與模擬通信系統(tǒng)》LeonW.Couch,II電子工業(yè)出版社.
論文摘要:光纖通信不僅可以應(yīng)用在通信的主干線路中,還可以應(yīng)用在電力通信控制系統(tǒng)中,進(jìn)行工業(yè)監(jiān)測、控制,而且在軍事領(lǐng)域的用途也越來越為廣泛。本文探討了光纖通信技術(shù)的主要特征及應(yīng)用。
1.光纖通信技術(shù)
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。在光纖通信系統(tǒng)中,作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多,而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或?qū)Рü艿膿p耗低得多,所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構(gòu)造的,它是電氣絕緣體,因而不需要擔(dān)心接地回路,光纖之間的串繞非常??;光波在光纖中傳輸,不會因?yàn)楣庑盘栃孤┒鴵?dān)心傳輸?shù)男畔⒈蝗烁`聽;光纖的芯很細(xì),由多芯組成光纜的直徑也很小,所以用光纜作為傳輸信道,使傳輸系統(tǒng)所占空間小,解決了地下管道擁擠的問題。
光纖通信在技術(shù)功能構(gòu)成上主要分為:(1)信號的發(fā)射;(2)信號的合波;(3)信號的傳輸和放大;(4)信號的分離;(5)信號的接收。
2.光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)
(1)頻帶極寬,通信容量大。光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬,光纖通信系統(tǒng)的于光源的調(diào)制特性、調(diào)制方式和光纖的色散特性。對于單波長光纖通信系統(tǒng),由于終端設(shè)備的電子瓶頸效應(yīng)而不能發(fā)揮光纖帶寬大的優(yōu)勢。通常采用各種復(fù)雜技術(shù)來增加傳輸?shù)娜萘浚貏e是現(xiàn)在的密集波分復(fù)用技術(shù)極大地增加了光纖的傳輸容量。目前,單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
(2)損耗低,中繼距離長。目前,商品石英光纖損耗可低于0~20dB/km,這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質(zhì)的損耗都低;若將來采用非石英系統(tǒng)極低損耗光纖,其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統(tǒng)可以跨越更大的無中繼距離;對于一個長途傳輸線路,由于中繼站數(shù)目的減少,系統(tǒng)成本和復(fù)雜性可大大降低。
(3)抗電磁干擾能力強(qiáng)。光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料,不易被腐蝕,而且絕緣性好。與之相聯(lián)系的一個重要特性是光波導(dǎo)對電磁干擾的免疫力,它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾,也不受人為釋放的電磁干擾,還可用它與高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜。這一點(diǎn)對于強(qiáng)電領(lǐng)域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統(tǒng)特別有利。由于能免除電磁脈沖效應(yīng),光纖傳輸系還特別適合于軍事應(yīng)用。
(4)無串音干擾,保密性好。在電波傳輸?shù)倪^程中,電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串?dāng)_,而容易被竊聽,保密性差。光波在光纖中傳輸,因?yàn)楣庑盘柋煌晟频叵拗圃诠獠▽?dǎo)結(jié)構(gòu)中,而任何泄漏的射線都被環(huán)繞光纖的不透明包皮所吸收,即使在轉(zhuǎn)彎處,漏出的光波也十分微弱,即使光纜內(nèi)光纖總數(shù)很多,相鄰信道也不會出現(xiàn)串音干擾,同時在光纜外面,也無法竊聽到光纖中傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>
除以上特點(diǎn)之外,還有光纖徑細(xì)、重量輕、柔軟、易于鋪設(shè);光纖的原材料資源豐富,成本低;溫度穩(wěn)定性好、壽命長。由于光纖通信具有以上的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),其不僅可以應(yīng)用在通信的主干線路中,還可以應(yīng)用在電力通信控制系統(tǒng)中,進(jìn)行工業(yè)監(jiān)測、控制,而且在軍事領(lǐng)域的用途也越來越為廣泛。
3.光纖通信技術(shù)在有線電視網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
20世紀(jì)90年代以來,我國光通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展極其迅速,特別是廣播電視網(wǎng)、電力通信網(wǎng)、電信干線傳輸網(wǎng)等的急速擴(kuò)展,促使光纖光纜用量劇增。廣電綜合信息網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大和系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加,全網(wǎng)的管理和維護(hù),設(shè)備的故障判定和排除就變得越來越困難??梢圆捎肧DH+光纖或ATM+光纖組成寬帶數(shù)字傳輸系統(tǒng)。該傳輸網(wǎng)可以采用帶有保護(hù)功能的環(huán)網(wǎng)傳輸系統(tǒng),鏈路傳輸系統(tǒng)或者組成各種形式的復(fù)合網(wǎng)絡(luò),可以滿足各種綜合信息傳輸。對于電視節(jié)目的廣播,采用的寬帶傳輸系統(tǒng)可以將主站到地方站的所需數(shù)字,通道設(shè)置成廣播方式,同樣的電視節(jié)目在各地都可以下載,也可以通過網(wǎng)絡(luò)管理平臺控制不同的站下載不同的電視節(jié)目
有線電視網(wǎng)絡(luò)在全國各地已基本形成,在有線電視網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的基礎(chǔ)上,比較容易地實(shí)現(xiàn)寬帶多媒體傳輸網(wǎng)絡(luò),因此在目前的情況下,不應(yīng)完全廢除現(xiàn)有的有線電視網(wǎng),而用少量的投資來完善和改造它,滿足人們的目前需要。很多地區(qū)的CATV已經(jīng)是光纖傳輸,到用戶端也是同軸電纜進(jìn)入千萬家。但是現(xiàn)在建設(shè)的CATV大多是單向傳輸,上行信號不能在現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)中傳送??梢酝ㄟ^電信網(wǎng)PSTN中語音通道或數(shù)據(jù)通道形成上行信號的傳送,也可以通過語音接入系統(tǒng)來完成。將電話接到各用戶,這樣各用戶間即可以打電話,也可以利用廣電自己的綜合信息網(wǎng)中的寬帶傳輸系統(tǒng)構(gòu)成廣電網(wǎng)中自己的上行信號的傳送,組成了雙向應(yīng)用的Internet網(wǎng)。
現(xiàn)在光通信網(wǎng)絡(luò)的容量雖然已經(jīng)很大,但還有許多應(yīng)用能力在閑置,今后隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展先導(dǎo)的信息需求也必然不斷增長,一定會超過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能力,推動通信網(wǎng)絡(luò)的繼續(xù)發(fā)展。因此,光纖通信技術(shù)在應(yīng)用需求的推動下,一定不斷會有新的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]王磊,裴麗.光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀和未來[J].中國科技信息,2006,(4)
[2]何淑貞,王曉梅.光通信技術(shù)的新飛躍[J].網(wǎng)絡(luò)電信,2004,(2)
論文摘要:早在七十年代,人們開始研究無線電通信技術(shù)。無線電通信技術(shù)有線電通信相比,具有不用架設(shè)傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠(yuǎn)、通信靈活等優(yōu)點(diǎn),備受市場的青睞。無線電通信技術(shù)為人們的生產(chǎn)和生活帶來的影響無疑是巨大的,但它亦有不容忽視的缺點(diǎn),譬如聲音、文字、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等傳輸?shù)馁|(zhì)量不甚穩(wěn)定,由此造成的聲音失真、文字模糊、數(shù)據(jù)滯后、圖像和視頻失真都亟須改進(jìn)之處,還有信號容易受到干擾、容易被人截獲造成通信內(nèi)容保密性差[1],尤其在軍事和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域,再一次說明無線電通信技術(shù)通信方法的拓新勢在必行。本文就無線電的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析,探討其通信技術(shù)所需拓新之處,并提出建議。
1無線電通信技術(shù)的發(fā)展歷程
1895年5月7日俄國物理學(xué)家波波夫已“金屬屑與電振蕩的關(guān)系”的論文向全世界宣布無線電通信技術(shù)的誕生,并當(dāng)眾展示了他發(fā)明的無線電接收機(jī),那天俄國當(dāng)局定為“無線電發(fā)明日”。
1896年3月24日,波波夫?qū)o線電通信的通信距離延長到250米,做了用無線電傳送莫爾斯電碼的表演為無線電通信技術(shù)拉開新的序幕。
1898年,年輕的意大利青年馬可尼利用游艇證明了他的無線電電報(bào)能夠在20英里的海面暢通無阻地通信,第一次實(shí)際性地使用無線電通信技術(shù)。
1901年,他在相隔2700公里英國和紐芬蘭島之間成功地進(jìn)行了跨越大西洋的遠(yuǎn)距離無線電通信,從此人類進(jìn)入無線電波進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信的新時代。
隨后,無線電通信技術(shù)如雨后春筍其涌現(xiàn)出來。直到1946年,美國人羅斯.威瑪和日本人八本教授利用高靈敏度攝像管家用電視機(jī)接收天線問題,從此超短波轉(zhuǎn)播站一些國家相繼建立了,無線電通信技術(shù)迅速普及開來[2]。
隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展,信息超遠(yuǎn)控制技術(shù)為滿足遙控、遙測和遙感技術(shù)的需要,于人們生產(chǎn)與生活中被廣泛使用;后來微電子技術(shù)也推動了電子計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代,使電子計(jì)算機(jī)信息處理功能大大增加,日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。
信息技術(shù)是以微電子和光電技術(shù)為基礎(chǔ),以計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為支撐,以信息處理技術(shù)為主題的技術(shù)系統(tǒng)的總稱,是一門綜合性的技術(shù)。今天的信息化時代,就是電子計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)緊密結(jié)合的標(biāo)志。
無線電通信技術(shù)發(fā)展到今日,擁有無限潛力。軍事、氣象、生活、生產(chǎn)等各個領(lǐng)域都對其都有空前的需求。雖然無線電通信技術(shù)優(yōu)點(diǎn)雖然卓越,但其缺點(diǎn)至今給技術(shù)的發(fā)展帶來很大的障礙,都是我們亟須解決的難題。
2無線電通信技術(shù)的特點(diǎn)
近些年無線電通信技術(shù)領(lǐng)域引入無線接入技術(shù),是迅速發(fā)展起來的新技術(shù)領(lǐng)域,不需要傳輸媒質(zhì),部分接入網(wǎng)甚至入網(wǎng)的全部皆可直接采用無線傳播手段代替,無論是概念上還是技術(shù)含量上都產(chǎn)生了一個重大的飛躍,實(shí)現(xiàn)了降低成本、提高靈活性和擴(kuò)展傳輸距離的目的。其特點(diǎn)喜憂參半,優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在傳輸線路線、通信方式等方面,我們可以總結(jié)如下:
不受時空限制。大多數(shù)情況下,人們對通信運(yùn)用的時間、地點(diǎn)、容量需求無法預(yù)知,而無線電通信不受時空限制的優(yōu)點(diǎn)能夠采取靈活多樣的手段和方法,確保通信聯(lián)絡(luò)綜合高效,語音、數(shù)據(jù)、圖像的綜合傳輸暢通無阻,隨著近年來國內(nèi)各個經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和國際經(jīng)濟(jì)的來往,無線電通信技術(shù)不受時空限制方法為其打開方便之門,尤其通信與網(wǎng)絡(luò)的連接,通信技術(shù)踏上新的臺階。
具備高度的機(jī)動性及可用性。無線電通信技術(shù)傳輸數(shù)字化、功能多樣化、設(shè)備小型化、智能化及系統(tǒng)大容量化決定了其具備高度的機(jī)動性和可用性,尤其在軍事構(gòu)建地域通信網(wǎng)方面起到很大的作用。
可靠性高。無線電通信比起有線通信的一個卓越優(yōu)點(diǎn)在抵抗水淹、臺風(fēng)、地震等方面有較大的可靠性,一般情況下除非信號干擾都能保持通信的暢通,這也是無線架輸?shù)淖畲筇攸c(diǎn)。
無線電通信技術(shù)雖然解決了架設(shè)傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠(yuǎn)、通信靈活等的難題,但其信號容易受到干擾、影響,還有容易被截獲造成了該項(xiàng)技術(shù)的保密性極差。無線電通信技術(shù)的缺點(diǎn)幾百年來都是讓人頭疼的問題,目前全球化經(jīng)濟(jì)愈演愈熱,其信號的穩(wěn)定性與安全性上升為經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域里關(guān)注的焦點(diǎn),因此,無線電通信技術(shù)的通信方法拓新成為其發(fā)展的新話題。
3無線電通信技術(shù)之通信方法的拓新
21世紀(jì)無線電通信技術(shù)正處在關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折時期,尤其最近幾十年最為活躍。信息化的飛速發(fā)展和IP技術(shù)的興起,欲求無線電通信技術(shù)適應(yīng)未來社會生產(chǎn)和生活的需求。務(wù)必在通信方法上進(jìn)行一系列的拓新。針對以上無線電通信技術(shù)的缺陷,筆者認(rèn)為,我們可以從通信技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、軟件技術(shù)等方面進(jìn)行嘗試,主要可總結(jié)一下八點(diǎn):
3.1采用了數(shù)字通信技術(shù)
提高系統(tǒng)頻譜資源的利用率,維持信號上的穩(wěn)定,避免通信信號收到干擾,增大了系統(tǒng)通信容量,提供話音、圖像和數(shù)據(jù)等多種通信服務(wù),確保用戶信息安全保密。
3.2推廣通信信息技術(shù)寬帶化的發(fā)展
信息的寬帶化對于光纖傳輸技術(shù)和高通透量網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起到關(guān)鍵的推進(jìn)作用[3],尤其近年來世界范圍內(nèi)全面展開,無線通信技術(shù)正朝著無線接入寬帶化的方向演進(jìn),這個方向?qū)o線電通信信號源穩(wěn)定來說的確非常之重要。
3.3推廣個人信息化技術(shù)
個人信息化在全球個人通信已經(jīng)有著不爭的發(fā)展趨勢。個人信息話,能夠有效地減低傳輸路線的信息量堵塞,大幅度提高通信的傳播速度。
3.4拓新接入網(wǎng)絡(luò)的樣式
技術(shù)上融合實(shí)現(xiàn)固定和其他通信等不同業(yè)務(wù),在無線應(yīng)用協(xié)議(WAP)的出現(xiàn)以后,無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的開展得到大幅度的推動,促進(jìn)了信息網(wǎng)絡(luò)傳送多種業(yè)務(wù)信息的發(fā)展。隨著市場競爭的需要,傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)與新興的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)融合,尤其具備開發(fā)潛力接入網(wǎng)部分通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環(huán)路入等不同的接入設(shè)備,滿足了生活與生產(chǎn)地各種通信需求。
.5過渡電路交換網(wǎng)絡(luò)
關(guān)于過渡電路交換網(wǎng)絡(luò),IP網(wǎng)絡(luò)無疑是核心關(guān)鍵技術(shù),是最合適的選擇對象,處理數(shù)據(jù)的能力電路交換網(wǎng)絡(luò)大大提升,這一點(diǎn)對保持通信暢通方面解決了信號容易受到干擾的難題。
3.6使用Bluetooth技術(shù)作為信號傳感器
Bluetooth技術(shù)具有更高的安全性和適用性,利用藍(lán)牙做出來的傳感器隨時反映出用戶所需要的信號方向,一旦連接到Internet上的話,即可以實(shí)現(xiàn)更具備高度的機(jī)動性及可用性。
3.7推廣軟件無線電
軟件無線電通信偵察與對抗方面世人矚目,但它僅限于軍事通信領(lǐng)域,如果能夠推廣到市場,對于無線電通信技術(shù)的通信內(nèi)容保密性來說將是一大跨步的改革創(chuàng)新。
3.8提高無線通信網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)性
無線電通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如果沒有良好的配置和網(wǎng)絡(luò)部署,一旦受到安全威脅,其后果不堪設(shè)想。因此,無線電通信技術(shù)通信方法的拓新我們與必要提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能、優(yōu)化設(shè)備配置、冗余備份等等手段來保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性[4]。
結(jié)束語
回顧無線通信的發(fā)展歷程,無線電通信技術(shù)的傳輸路線、傳輸距離、通信靈活性、信號穩(wěn)定性、保密性等方面的需求將愈來愈突出。通信方法新技術(shù)的拓新將有愈來愈廣闊的活動舞臺及光明的發(fā)展前景。鑒于市場對經(jīng)濟(jì)的推進(jìn)作用,盡管我國的無線電通信技術(shù)發(fā)展速度飛快,但面對我國12億人口的通信需求,無線電通信技術(shù)普及率低的問題,面對我國12億人口,網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和容量方面就變得蒼白無力了。同時,無線電通信技術(shù)愈來愈激烈競爭局面促使各無線電通信運(yùn)營企業(yè)積極拓新新的技術(shù)涵蓋面,提升自身的營業(yè)水平,為市場提供豐更加富的選擇,滿足用戶各個方面、各個層次的需求。因此,在無線電通信技術(shù)通信方法應(yīng)用開發(fā)的發(fā)展?jié)摿o窮,這要求我們積極加快無線領(lǐng)域的科技進(jìn)步,為無線電通信技術(shù)創(chuàng)新出謀劃策,為全球信息化及經(jīng)濟(jì)全球化的通信事業(yè)貢獻(xiàn)力量。
參考文獻(xiàn)
[1]《信號與系統(tǒng)(第二版)》A.V.Oppenheim西安交通大學(xué)出版社2000年.
[2]《數(shù)字與模擬通信系統(tǒng)》LeonW.Couch,II電子工業(yè)出版社.
(1)計(jì)算機(jī)技術(shù)
計(jì)算機(jī)技術(shù)是當(dāng)代信息社會中的核心技術(shù),具有明顯的綜合特性,主要包括計(jì)算機(jī)硬件、軟件及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等技術(shù)。計(jì)算機(jī)作為一個完整系統(tǒng),運(yùn)用了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)管理、系統(tǒng)維護(hù)及系統(tǒng)應(yīng)用等方面的系統(tǒng)技術(shù),其部件技術(shù)則涵蓋了計(jì)算與控制、信息輸入輸出、信息儲存等關(guān)鍵技術(shù),計(jì)算機(jī)器件技術(shù)是計(jì)算機(jī)整個系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ),往往標(biāo)志著計(jì)算機(jī)技術(shù)的變革。計(jì)算機(jī)軟件主要包括系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展,系統(tǒng)軟件在網(wǎng)絡(luò)化、并行化及智能化等方向日趨成熟。軟件開發(fā)方法作為軟件開發(fā)技術(shù)研究的核心和基礎(chǔ),經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)化、面向?qū)ο蟮募夹g(shù)階段,目前發(fā)展到了基于構(gòu)件的新型軟件開發(fā)階段。計(jì)算機(jī)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)、金融、教育、醫(yī)療等各個領(lǐng)域,使我們的工作、學(xué)習(xí)和生活真正開始與數(shù)字化接軌,與信息化接軌。
(2)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的趨勢
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)目前采用的硬件體制與專門邏輯已不能適應(yīng)軟件日趨復(fù)雜的發(fā)展要求,客觀上迫切需要創(chuàng)造出服從于軟件發(fā)展的新體制。并行、聯(lián)想、專用功能化以及硬件、固件、軟件相復(fù)合,是新體制的重要研究方向。計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)主要呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)化、融合化、可信化、智能化、工程化、服務(wù)化的發(fā)展趨勢,軟件工程的研究熱點(diǎn)將主要集中在軟件重用、構(gòu)件技術(shù)、中間件、標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)等方面。納米計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)等高性能計(jì)算機(jī)的研究是計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的必然趨勢,它將使計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度提高數(shù)十億倍,大大增強(qiáng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算、邏輯操作、信息存儲及處理能力。計(jì)算機(jī)智能化與巨型化的結(jié)合也是未來計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢,智能化可以使計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代科學(xué)基礎(chǔ)之上模擬人的思維邏輯過程及人的感官行為,代替人們進(jìn)行日常的聽說讀寫想等行為過程;巨型化則主要突出巨型計(jì)算機(jī)的包容量大、運(yùn)算能力強(qiáng),功能強(qiáng)大等方面的特性。
2通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合
(1)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)
計(jì)算機(jī)通信技術(shù)不但具有較高的傳輸效率、較短的呼叫等待時間,還具有較強(qiáng)的抗干擾能力、很好的兼容性和多樣化的通信形式。當(dāng)計(jì)算機(jī)通信技術(shù)與大容量、高速率的通信網(wǎng)絡(luò)深入融合后,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,極大地推動了諸多領(lǐng)域的信息化水平,已廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)、軍事、生產(chǎn)、教育、科學(xué)技術(shù)及日常生活等各個領(lǐng)域。新世紀(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的重要特征是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化,它本質(zhì)上是一個以計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信為核心的信息時代,許多國家都正在致力于研究和制定本國信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃,這使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個新的歷史階段,其應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域正得到不斷拓展,對人類產(chǎn)生了極為深遠(yuǎn)的影響。
(2)信息技術(shù)
信息技術(shù)作為現(xiàn)代化高科技的先導(dǎo)性技術(shù)和關(guān)鍵性技術(shù),其核心還是計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)。知識和信息資源通過計(jì)算機(jī)的收集、整理、加工,轉(zhuǎn)換為新經(jīng)濟(jì)時代的新商品———知識產(chǎn)品,因此我們形象地將計(jì)算機(jī)比喻成知識產(chǎn)品的“加工廠”。如果說計(jì)算機(jī)是現(xiàn)代社會中的一個個“神經(jīng)元”細(xì)胞,那么由程控交換機(jī)、光纖網(wǎng)、通信衛(wèi)星及其他現(xiàn)代化通信設(shè)備構(gòu)成的覆蓋全球的通信網(wǎng)絡(luò)就是現(xiàn)代社會的“神經(jīng)系統(tǒng)”。隨著新經(jīng)濟(jì)時代信息化日臻成熟,云計(jì)算、移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用,信息的增長速度越來越快,信息類型越來越豐富,做為重要的戰(zhàn)略資源,信息的價(jià)值日漸凸顯,因此許多科學(xué)家將傳遞信息的通信技術(shù)稱作知識經(jīng)濟(jì)的生命線。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展,已擴(kuò)大了人類信息流動的范圍,縮短了信息傳遞的時間。
(3)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合發(fā)展趨勢
隨著通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,二者融合的速度必將不斷加快。現(xiàn)代通信網(wǎng)技術(shù)正朝著寬頻帶、大容量、遠(yuǎn)距離、多用戶、高效率、高保密性、高可靠性、高靈活性的寬帶化、個人化、智能化和綜合化的方向發(fā)展,要求能夠支持各類窄帶和寬帶、實(shí)時和非實(shí)時、恒定速率和可變速率的業(yè)務(wù),尤其是支持多媒體業(yè)務(wù)。這些需求必然依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)強(qiáng)大的運(yùn)算能力、處理分析能力和信息存儲能力。反過來,計(jì)算機(jī)技術(shù)正朝著開放、集成、高性能和智能化的方向發(fā)展,要充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)技術(shù)在高端科學(xué)計(jì)算方面、大數(shù)據(jù)處理、云計(jì)算方面的作用,促進(jìn)科學(xué)研究取得新的突破,使人類的工作、生活更加高效,必須依賴于光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)、無線寬帶網(wǎng)絡(luò)等通信技術(shù)的進(jìn)步。因此,計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相互依存、相互促進(jìn),二者的融合發(fā)展是必然趨勢。
3結(jié)束語
科技的發(fā)展在一定程度上推動了國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,因此科技水平已經(jīng)成為了當(dāng)前國際綜合能力競爭的主要依據(jù)。特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來,電子通信技術(shù)發(fā)展迅速,已然成為了信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,因此創(chuàng)新電子通信技術(shù)對社會的發(fā)展具有重要意義。對于企業(yè)來說,電子通信技術(shù)可以有效降低企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營成本,企業(yè)管理者可以透過電子通信技術(shù)快速掌握市場信息,并及時根據(jù)相關(guān)信息做出企業(yè)發(fā)展決策,從而加快企業(yè)的發(fā)展。對于人們的生活來說,電子通信技術(shù)為人們提供了便捷的溝通方式,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程溝通和交流。對資源利用來說,電子通信技術(shù)有效提高了信息共享的效率,在一定程度上節(jié)約了能源,同時利用通信技術(shù)對生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)度,可以有效提高生產(chǎn)效率。對于國家的發(fā)展來說,電子通信技術(shù)的水平在一定程度上代表了國家的科技發(fā)展水平,體現(xiàn)了國家的綜合發(fā)展水平,特別是對國家軍隊(duì)建設(shè)也具有重要意義。除此之外,電子通信技術(shù)的發(fā)展對于新聞的傳播也有重要影響。電子通信技術(shù)的創(chuàng)新在很大程度上促進(jìn)了世界范圍內(nèi)的信息交流,實(shí)現(xiàn)了信息的共享,這為國家的發(fā)展帶來了重要的機(jī)遇。就我國現(xiàn)階段的電子通信技術(shù)發(fā)展來看,電子通信技術(shù)的創(chuàng)新已經(jīng)取得了一定的進(jìn)步,但是在創(chuàng)新的過程中還是存在一定的不足,因此在進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新時還需要各方面的配合輔助,這樣才可以加快電子通信技術(shù)創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)電子通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
2.電子通信技術(shù)創(chuàng)新中存在的問題
近幾年我國的電子通信產(chǎn)業(yè)已經(jīng)取得了一定的發(fā)展,但是在電子通信技術(shù)的創(chuàng)新方面仍存在一定的不足。主要是核心技術(shù)的創(chuàng)新存在缺漏,地區(qū)發(fā)展沒能達(dá)到統(tǒng)一,出現(xiàn)了不均衡的問題,同時技術(shù)創(chuàng)新人才的缺乏也在一定程度上阻礙了電子通信技術(shù)的創(chuàng)新。
2.1核心技術(shù)的創(chuàng)新不足。我國電子通信產(chǎn)業(yè)起步比較晚,基礎(chǔ)并不牢固,與發(fā)達(dá)國家相比,在核心技術(shù)的創(chuàng)新方面存在很大的差距。由于我國在電子通信設(shè)備的基礎(chǔ)技術(shù)和核心技術(shù)始終缺乏自主創(chuàng)新能力,特別是在芯片、系統(tǒng)等方面都缺乏必須的技術(shù)創(chuàng)新能力,這在一定程度上降低了我國電子通信產(chǎn)業(yè)的競爭力,導(dǎo)致我國的電子通信技術(shù)始終停滯不前。
2.2電子通信技術(shù)的地區(qū)發(fā)展不均衡。由于我國各地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同,電子通信技術(shù)發(fā)展水平也有很大差異,在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū),電子通信技術(shù)的發(fā)展也相對較快,一些企業(yè)已經(jīng)具備了一定的技術(shù)和科研能力,因此在電子通信技術(shù)的創(chuàng)新上也取得了一定的發(fā)展。由于經(jīng)濟(jì)水平的不同,電子通信技術(shù)的創(chuàng)新能力也就存在不均衡的問題。
2.3在電子通信技術(shù)的科技研發(fā)投入不足。隨著我國對電子通信產(chǎn)業(yè)的愈加重視,在電子通信技術(shù)的科技研發(fā)投入也不斷增加,但是與發(fā)達(dá)國家相比,我國在電子通信技術(shù)的創(chuàng)新投入上仍然比較少。科技研發(fā)的投入不足直接影響力了企業(yè)電子通信核心技術(shù)的創(chuàng)新能力,這在一定程度上制約了國家通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。相關(guān)企業(yè)需要進(jìn)一步加強(qiáng)電子通信技術(shù)的科技研發(fā),增加在電子通信技術(shù)科技研發(fā)上的投入,這樣才可張永亮哈工大深圳研究生院電子與信息工程學(xué)院深圳518000以促進(jìn)我國電子通信技術(shù)的發(fā)展。
2.4缺乏技術(shù)創(chuàng)新人才。電子通信技術(shù)的創(chuàng)新離不開人才,可以說人才是技術(shù)創(chuàng)新的核心,是電子通信技術(shù)發(fā)展的動力源泉,但是就我國現(xiàn)階段的電子通信產(chǎn)業(yè)情況來看,我國從事電子通信技術(shù)創(chuàng)新的人才仍然比較匱乏,特別是在軟件和集成電路方面,技術(shù)創(chuàng)新人才過少,導(dǎo)致我國在電子通信技術(shù)的創(chuàng)新方面始終處于被動,這在很大程度上制約了我國電子通信技術(shù)的發(fā)展。
3.電子通信技術(shù)創(chuàng)新的措施
3.1加強(qiáng)核心技術(shù)創(chuàng)新。電子通信技術(shù)的創(chuàng)新需要從產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的方向發(fā)展,只有加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)創(chuàng)新,才可以促進(jìn)電子通信技術(shù)的創(chuàng)新,從而提高企業(yè)的競爭力。核心技術(shù)是電子通信技術(shù)的重要組成部分,為了實(shí)現(xiàn)電子通信技術(shù)的創(chuàng)新,勢必要對電子通信的核心技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新。相關(guān)部門需要加大對核心技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)的資金投入,對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)研究,并督促企業(yè)對電子通信技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的創(chuàng)新研發(fā)。實(shí)際上,電子通信技術(shù)主要包括基礎(chǔ)技術(shù)和核心技術(shù),而核心技術(shù)的創(chuàng)新主要集中在電子通信設(shè)備的創(chuàng)新以及電子通信的軟件系統(tǒng)創(chuàng)新,這兩方面的創(chuàng)新都包含了電子通信產(chǎn)業(yè)中的產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新,因此在進(jìn)行電子通信核心技術(shù)的創(chuàng)新時,需要加大電子通信產(chǎn)業(yè)中的產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)的投入,這樣才可以進(jìn)一步提高電子通信技術(shù)的水平,提高企業(yè)在市場的競爭力。
3.2加強(qiáng)電子通信產(chǎn)品的推廣。電子通信技術(shù)創(chuàng)新的有效途徑在于加強(qiáng)電子通信產(chǎn)品的推廣,電子通信技術(shù)的創(chuàng)新是電子通信產(chǎn)品推廣的前提,但同時電子通信產(chǎn)品的推廣也在一定程度上為電子通信技術(shù)的創(chuàng)新提供了經(jīng)濟(jì)支持,因此這兩者也存在一定相輔相成的關(guān)系。提高電子通信技術(shù)創(chuàng)新能力需要電子通信產(chǎn)品的輔助,因此相關(guān)部門需要進(jìn)一步促進(jìn)電子通信產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈的形成,這樣才可以促使電子通信產(chǎn)品的進(jìn)一步推廣,從而促進(jìn)電子通信技術(shù)創(chuàng)新能力的提高。我國的電子通信產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展的初階段,因此只有通過電子通信產(chǎn)品的推廣輔助,才可以促使電子通信技術(shù)開發(fā)商與電子通訊業(yè)務(wù)商合作,良好的發(fā)展模式會為電子通信技術(shù)的創(chuàng)新提供經(jīng)濟(jì)輔助,從而有效提高電子通信技術(shù)創(chuàng)新的能力,加速我國電子通信技術(shù)的發(fā)展。
無限代的信號通過點(diǎn)測產(chǎn)把數(shù)據(jù)傳送出去,從概念上來講,類似于條碼掃描,從結(jié)構(gòu)上來看,無線射頻通信技術(shù)僅包括兩個基本器件,具有快速掃描、體積小、耐久性強(qiáng)、無屏障閱讀以及數(shù)據(jù)容量大等的優(yōu)點(diǎn)。為利用無線射頻通信技術(shù)的數(shù)據(jù)采取,系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要包括集端和顯示端兩部分,采集端通過相關(guān)傳感器采集數(shù)據(jù),位于檢測位置,其中傳感器主要是指溫度傳感器、濕度傳感器以及噪音傳感器和粉塵傳感器等,依照日后的需求,在傳感器方面還可以進(jìn)行增加,傳感器的輸出系統(tǒng)在經(jīng)過MSP430F169處理后通過發(fā)射端輸出信息,在顯示端則是先由nRF905發(fā)射端接受來自發(fā)射端的顯現(xiàn)信號,再經(jīng)過MSP430F169單片機(jī)的處理處理在顯示器上顯示。
2基于無線射頻通信技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
無線通信模塊設(shè)計(jì)中采集數(shù)據(jù)的傳輸主要是通過無線射頻通信技術(shù),在前文提到通信模塊nRF905,具有單個工作頻段,本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中為設(shè)計(jì)簡單,采用的是433MHz頻段,為使nRF905能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳播,在設(shè)計(jì)中采用了VLSIShockBrust技術(shù),在設(shè)計(jì)中無需采取單片機(jī)處理數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的處理速率也可以依照需要進(jìn)行設(shè)定。芯片在ShockBrust工作模式下可以自動產(chǎn)生導(dǎo)碼和CRC。在本設(shè)計(jì)中nRF905模塊采用SPI接口通信,這樣的設(shè)計(jì)一方面簡化了設(shè)計(jì)同時也能解決成本。nRF905發(fā)射端功耗小,在發(fā)射功率為-10dBm時,接受電流和發(fā)射電流僅僅為12.5mA和11mA,非常節(jié)能省電。nRF905整體設(shè)計(jì)降低了成本,同時也極大地節(jié)省了能源。在微處理器模塊設(shè)計(jì)中,模塊主要是由LCD12864液晶顯示器、DS1302時鐘和MSP430F149單片機(jī)構(gòu)成,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集顯示和時間同步。設(shè)計(jì)中采用的是TI公司生產(chǎn)的16位總線的MSP430F169單片機(jī),此單片機(jī)內(nèi)部置有12位AD轉(zhuǎn)換器,把采集到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,此單片機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)是低功耗,方便長期使用。設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的hiLCD2864液晶顯示器實(shí)現(xiàn)計(jì)時,具有耗能低性能高的優(yōu)點(diǎn),可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整。傳感器模塊為實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)氣象數(shù)據(jù)的采集,依照高性能、低能耗以及低成本的原則采用了不同類型傳感器,如DS18B20、BMP085以及DHT21等,依照實(shí)際的需求也可增減相應(yīng)的傳感器。DS18B20具有體積小抗干擾的優(yōu)點(diǎn),測量溫度范圍在-55℃~125℃,采取單線接口方式,在硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)中都十分方便。DHT21是測量濕度變化的傳感器,同樣也是采取單線串行輸出,節(jié)省I0口,適合于自然環(huán)境濕度的測量。BMP085是一種非常常用的壓力傳感器,內(nèi)部含有AD,單片機(jī)通過IIC總線連接,使用簡單。DSM501A是一個粉塵測量傳感器,能夠檢測1μm以上微塵,在設(shè)計(jì)中并不能反映出PM2.5的值,但是能夠比較清晰的反映出空氣粉塵含量,滿足日常需要。在設(shè)計(jì)中,還采用了噪音強(qiáng)度傳感器,模塊中采用了LM386設(shè)計(jì)的放大電路,輸出的模擬信號通過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。
3軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)軟件程度設(shè)計(jì)主要分為發(fā)送接受程序、數(shù)據(jù)處理顯示程序和各傳感器測試程序。nRF905發(fā)送接收程序包括發(fā)送和接受兩部分,需要先設(shè)置RF配置寄存器,需要注意兩部分的配置寄存器必須統(tǒng)一,如設(shè)置頻段、地址庫研讀、輸出功率以及CRC模式等都需要相同,系統(tǒng)有效數(shù)據(jù)長度取10字節(jié),發(fā)送程序?yàn)殚_始寄存器初始化寫發(fā)送數(shù)據(jù)TRX-CETX-EEN置高發(fā)送完成TRX-CE置低結(jié)束,接收程序?yàn)殚_始寄存器初始化TRX-CETX-EEN置高數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒DR為高TRX-CE置低MCU讀數(shù)據(jù)DR、AM置低結(jié)束。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用了多種傳感器,在傳感器信息采集中,單片機(jī)對傳感器進(jìn)行掃描控制,把所有數(shù)字信號依照順序存取起來,在依照各傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的真實(shí)測量數(shù)據(jù),具體過程為采集個傳感器原始信號模擬信號AD轉(zhuǎn)化多組數(shù)字信號統(tǒng)一編碼nRF905發(fā)送nRF905接受編碼信號轉(zhuǎn)化為實(shí)測數(shù)據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)液晶顯示。
4測試結(jié)果
1.1時變多徑信道模型在礦井巷道環(huán)境下,障礙物對電磁波進(jìn)行反射、散射和折射,使電磁波在巷道內(nèi)形成復(fù)雜的多徑傳播,同時,工作人員及設(shè)備的移動作業(yè),導(dǎo)致產(chǎn)生多普勒頻移,使巷道內(nèi)的多徑信道具有時變性。因此,礦井巷道信道是具有時變特性的復(fù)雜多徑信道。因此,將相位分量視為常數(shù)是不夠準(zhǔn)確的[10]。本文將相位分量建模為時間的變量,將信道沖激響應(yīng)定義為。
1.2仿真分析采用MATLAB仿真工具,對礦井巷道時變多徑信道模型自相關(guān)函數(shù)仿真。圖1描述了傳統(tǒng)信道模型,帶寬為500Hz和1000Hz的時變多徑信道模型下接收信號的自相關(guān)譜,其中,橫坐標(biāo)表示延時,縱坐標(biāo)表示自相關(guān)函數(shù)。分析發(fā)現(xiàn),時變多徑信道模型與實(shí)際接收信號自相關(guān)譜較為符合,此信道模型適合礦井無線通信。
2系統(tǒng)性能分析
根據(jù)多徑時變信道模型,假設(shè)接收天線總功率與發(fā)射總功率相等,且等于Pe,信道噪聲是加性白高斯噪聲,每根接收天線的噪聲功率為σ2,則信噪比SNR:ξ=Pe/σ2。
2.1系統(tǒng)容量分析實(shí)際的無線信道是時變的,受到衰落的影響。對于單天線系統(tǒng),即單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)的信道容量可用下式計(jì)算。圖2給出了單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)和多輸入單輸出(MISO)系統(tǒng)的信道容量與發(fā)射天線數(shù)目之間關(guān)系的仿真結(jié)果,橫坐標(biāo)表示信道容量,縱坐標(biāo)表示概率。其中,仿真參數(shù)設(shè)定為信噪比10dB,迭代次數(shù)為1000,接收天線為1,發(fā)射天線數(shù)目分別為1,2,3。仿真結(jié)果表明,SISO系統(tǒng)信道容量最小,發(fā)射天線數(shù)目從1依次增加時,信道容量也依次增加。圖3給出了MIMO系統(tǒng)的信道容量與發(fā)射天線數(shù)目之間關(guān)系的仿真結(jié)果,橫坐標(biāo)表示信道容量,縱坐標(biāo)表示概率。其中,仿真參數(shù)的設(shè)定同上,發(fā)射天線數(shù)目分別為2,3,4,接收天線對應(yīng)為2,3,4。從仿真結(jié)果可以看出,MIMO系統(tǒng)信道容量隨著收發(fā)天線數(shù)目的增加而增加。對比圖2與圖3發(fā)現(xiàn),MIMO系統(tǒng)的信道容量顯然比SISO系統(tǒng)的信道容量有了較大增加。
2.2誤碼率分析令xm(l)表示第m根天線的第l個子載波上的發(fā)射信號(l=0,…,L-1),經(jīng)歷時變多徑衰落信道傳輸和FFT變換后,在t時刻第n根接收天線的第l個子載波上得到的信號yn(t)可由下式得到。采用MATLAB對MIMO-OFDM系統(tǒng)在不同天線數(shù)目下進(jìn)行誤碼率性能對比,具體實(shí)驗(yàn)流程如下:1)初始化過程。給定發(fā)射信號及時變多徑衰落信道的沖激響應(yīng)初始值。接收端采用最小均方誤差(MMSE)檢測算法。2)確定接收信號過程。輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過串/并轉(zhuǎn)換、空時編碼、IFFT變換并添加循環(huán)前綴后經(jīng)時變多徑衰落信道到達(dá)接收方,根據(jù)式(5)確定接收信號形式。3)對接收信號去除循環(huán)前綴、FFT變換、空時譯碼及并/串變換后,計(jì)算MMSE檢測加權(quán)矩陣,并進(jìn)一步得到MMSE判決數(shù)據(jù)。4)誤碼率計(jì)算過程。根據(jù)數(shù)據(jù)檢測與判決結(jié)果,與初始輸入數(shù)據(jù)對比,計(jì)算系統(tǒng)誤碼率?;谏鲜龇治雠c描述,設(shè)置的仿真參數(shù)如表1所示。仿真在收發(fā)天線數(shù)目相等的情況下進(jìn)行,天線數(shù)目分別為1,2,3,多徑數(shù)目假設(shè)為2,接收端采用MMSE檢測。圖4給出了收發(fā)天線數(shù)目相等,不同天線數(shù)目情況下的MIMO-OFDM系統(tǒng)的誤碼率性能,其中,橫坐標(biāo)表示信噪比,縱坐標(biāo)表示誤碼率。從仿真結(jié)果可以看出,隨著收發(fā)天線數(shù)目的依次遞增,從1增加到3,在BER為0.02處,天線數(shù)目選取3相對于選取數(shù)目2和1分別有4dB和9.6dB的增益,系統(tǒng)的誤碼率依次下降且抗多徑衰落的能力依次增強(qiáng)。圖5反映的是多徑對MIMO-OFDM系統(tǒng)性能的影響。圖中,橫坐標(biāo)表示信噪比,縱坐標(biāo)表示誤碼率。這里假設(shè)發(fā)射天線數(shù)目為2,接收天線數(shù)目為2,接收端采用MMSE檢測,多徑數(shù)目取2,4,6。分析發(fā)現(xiàn),隨著多徑數(shù)目的遞增,在BER為0.02處,多徑數(shù)目選取6相對于選取數(shù)目4和2分別有4.3dB和9.7dB的增益,給定一定的信噪比值,誤碼率隨著多徑數(shù)目的遞增而遞減,此結(jié)果與MIMO-OFDM技術(shù)對抗多徑衰落相符,是一種更適合于礦井巷道通信的無線技術(shù)。
3結(jié)束語
2網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)化、分組化
2.1無線數(shù)據(jù)——生機(jī)無限當(dāng)前移動數(shù)據(jù)通信發(fā)展迅速,被認(rèn)為是移動通信發(fā)展的一個主要方向。近年來出現(xiàn)的移動數(shù)據(jù)通信主要有兩種,一種是電路交換型的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),如TACS、AMPS和GSM中的承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及GSM系統(tǒng)的HSCSD;另外一種是分組交換型的移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),如摩托羅拉的DataTAC、愛立信的Mobitex和GSM系統(tǒng)的GPRS。
目前,無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)只占GSM網(wǎng)絡(luò)全部業(yè)務(wù)量中的很小一部分,但是在未來的兩年中這種狀況將開始扭轉(zhuǎn),并大大改變。1999年以后,隨著HSCSD、GPRS等新的高速數(shù)據(jù)解決方案顯露崢嶸,并成為數(shù)據(jù)應(yīng)用的新焦點(diǎn),無線數(shù)據(jù)將成為運(yùn)營商經(jīng)營計(jì)劃中越來越重要的部分,它預(yù)示著未來大量的商業(yè)機(jī)遇。
(1)應(yīng)用驅(qū)動市場
無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主要驅(qū)動力在于用戶的應(yīng)用。話音是單一的、易于被大眾所接受的業(yè)務(wù),然而無線數(shù)據(jù)則不同,無線數(shù)據(jù)最初的應(yīng)用重點(diǎn)放在運(yùn)輸管理這樣的專業(yè)市場。近期無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的目標(biāo)市場是銷售人員或現(xiàn)場工程師這樣的用戶群。從這些先發(fā)目標(biāo)的應(yīng)用中積累無線數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn),并從中受益。
在過去的十年里,傳統(tǒng)的生活方式已經(jīng)在迅速改變,人們更經(jīng)常性地移動,職業(yè)和個人生活之間的分界變得模糊,人們需要不分時間、地點(diǎn)訪問很重要的信息。發(fā)生在用戶身上的這種生活方式的改變將成為驅(qū)動無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的重要因素。
(2)因特網(wǎng)的影響
和通信的其他領(lǐng)域一樣,無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的一個最重要的驅(qū)動力來自Internet。根據(jù)最近的研究,未來兩年歐洲的因特網(wǎng)用戶數(shù)量將翻一番。在我國,因特網(wǎng)用戶的年增長率將高達(dá)300%,顯然用戶在運(yùn)動中接入因特網(wǎng)的需求將會增長。
為了滿足接入因特網(wǎng)的需求,一個全球性的開放協(xié)議——無線應(yīng)用協(xié)議(WAP)應(yīng)運(yùn)而生。WAP為將Internet的信息內(nèi)容以及增值業(yè)務(wù)傳送到移動終端提供了一種開放的通用標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)了IP與GSM網(wǎng)絡(luò)的橋接,是一個為廠商提供加速市場增長、避免網(wǎng)絡(luò)割接、保護(hù)運(yùn)營商投資的標(biāo)準(zhǔn),WAP確保任何與WAP兼容的GSM手機(jī)都能工作。
(3)數(shù)據(jù)速率的發(fā)展
GSM承載業(yè)務(wù)所提供的GSM數(shù)據(jù)速率最高只能達(dá)到9.6kbit/s。國際上1998年引入的高速電路交換數(shù)據(jù)(HSCSD)技術(shù)將實(shí)現(xiàn)57kbit/s的數(shù)據(jù)速率,對要求連續(xù)比特率和傳輸時延小的應(yīng)用是理想的,如會議電視、電子郵件、遠(yuǎn)程接入企業(yè)的局域網(wǎng)和無線圖像。1999年商用化的GPRS是第一個GSM分組數(shù)據(jù)應(yīng)用,將實(shí)現(xiàn)超過100kbit/s的數(shù)據(jù)速率。對較短的“突發(fā)”類型業(yè)務(wù)是理想的,如信用卡認(rèn)證、遠(yuǎn)程測量和遠(yuǎn)程事務(wù)處理。EDGE(增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率GSM改進(jìn)模式)使用修改過的GSM調(diào)制方式來實(shí)現(xiàn)超過300kbit/s的數(shù)據(jù)速率。EDGE會讓GSM運(yùn)營商特別受益,他們不但可以贏得第三代移動通信的經(jīng)營執(zhí)照,還可以提供有競爭力的寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
2.2個人多媒體通信——網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的方向
對隨時隨地話音通信的追求使早期移動通信走向成功。移動通信的商業(yè)價(jià)值和用戶市場得到了證明,全球移動市場以超凡的速度增長。移動通信演進(jìn)的下一階段是向無線數(shù)據(jù)乃至個人移動多媒體轉(zhuǎn)移,這一進(jìn)展已經(jīng)開始,并將成為未來重要的增長點(diǎn)。個人移動多媒體將根據(jù)地點(diǎn)為人們提供無法想像的、完善的個人業(yè)務(wù)和無線信息,將對人們工作和生活的各個方面產(chǎn)生影響。在個人多媒體世界里,話音郵件和電子郵件被傳送到移動多媒體信箱中;短信將成為帶有照片和視頻內(nèi)容的電子明信片;話音呼叫將與實(shí)時圖像相結(jié)合,產(chǎn)生大量的可視移動電話,還將實(shí)現(xiàn)移動因特網(wǎng)和萬維網(wǎng)瀏覽。像無線會議電視這樣的應(yīng)用將隨處可見,電子商務(wù)將蓬勃開展。對于運(yùn)動中的用戶還有隨時隨地的各種信箱和娛樂服務(wù)。
3網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的寬帶化
在電信業(yè)歷史上,移動通信可能是技術(shù)和市場發(fā)展最快的領(lǐng)域。業(yè)務(wù)、技術(shù)、市場三者之間是一種互動的關(guān)系,伴隨著用戶對數(shù)據(jù)、多媒體業(yè)務(wù)需求的增加,網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)向數(shù)據(jù)化、分組化發(fā)展,移動網(wǎng)絡(luò)必然走向?qū)拵Щ?/p>
通過使用電話交換技術(shù)和蜂窩無線電技術(shù),70年代末誕生了第一代模擬移動電話。AMPS(北美蜂窩系統(tǒng))、NMT(北歐移動電話)和TACS(全向通信系統(tǒng))是三種主要的窄帶模擬標(biāo)準(zhǔn)。第一代無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一大成就就是去掉了將電話連接到網(wǎng)絡(luò)的用戶線。用戶第一次能夠在他們所在的任何地方無線接收和撥打電話。
第二代系統(tǒng)引入了數(shù)字無線電技術(shù),它提供更高的網(wǎng)絡(luò)容量,改善了話音質(zhì)量和保密性,并為用戶引入了無縫的國際漫游。今天世界市場的第二代數(shù)字無線標(biāo)準(zhǔn),包括GSM、MMPS、PDC(日本數(shù)字蜂窩系統(tǒng))和IS95CDMA等,均仍為窄帶系統(tǒng)。
第三代移動系統(tǒng),即IMT-2000,是一種真正的寬帶多媒體系統(tǒng),它能夠提供高質(zhì)量寬帶綜合業(yè)務(wù)并實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋。2000年以后,窄帶移動電話業(yè)務(wù)需求將依然很大,但隨著Internet等高速數(shù)據(jù)通信及多媒體通信需求的驅(qū)動,寬帶多媒體綜合業(yè)務(wù)將逐步增長,而且就未來信息高速公路建設(shè)的無縫覆蓋而言,寬帶移動通信作為整個移動市場份額的子集將顯得愈來愈重要。
第三代系統(tǒng)預(yù)計(jì)在2002年投入商用。
從第二代到第三代系統(tǒng)的變化并不像從第一代模擬網(wǎng)絡(luò)到第二代數(shù)字網(wǎng)絡(luò)那樣存在重大的技術(shù)變遷。從目前的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢來講,第二代系統(tǒng)將逐步子滑過渡到第三代系統(tǒng),在此演進(jìn)過程中,移動網(wǎng)絡(luò)所能實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)速率逐步升級:GSM承載業(yè)務(wù)所能提供的數(shù)據(jù)速率為9.6kbit/s,1998年商用的HSCSD技術(shù)實(shí)現(xiàn)了57kbit/s的數(shù)據(jù)速率,1999年引入的GPRS將實(shí)現(xiàn)超過100kbit/s的數(shù)據(jù)速率,將在2000年引入的EDGE技術(shù)可實(shí)現(xiàn)超過300kbit/s的數(shù)據(jù)速率。2001年后投入商用的第三代系統(tǒng)將能夠在廣域網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)384kbit/s的數(shù)據(jù)速率,在辦公室和家中還可以達(dá)到2Mbit/s。
4網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化
移動通信需求的不斷增長以及新技術(shù)在移動通信中的廣泛應(yīng)用,促使移動網(wǎng)絡(luò)得到了迅速發(fā)展。移動網(wǎng)絡(luò)由單純地傳遞和交換信息,逐步向存儲和處理信息的智能化發(fā)展,移動智能網(wǎng)由此而生。移動智能網(wǎng)是在移動網(wǎng)絡(luò)中引人智能網(wǎng)功能實(shí)體,以完成對移動呼叫的智能控制的一種網(wǎng)絡(luò),是一種開放性的智能平臺,它使電信業(yè)務(wù)經(jīng)營者能夠方便、快速、經(jīng)濟(jì)、有效地提供客戶所需的各類電信新業(yè)務(wù),使客戶對網(wǎng)絡(luò)有更強(qiáng)的控制功能,能夠方便靈活地獲取所需的信息。移動智能網(wǎng)通過把交換與業(yè)務(wù)分離,建立集中的業(yè)務(wù)控制點(diǎn)和數(shù)據(jù)庫,進(jìn)而進(jìn)一步建立集中的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)和業(yè)務(wù)生成環(huán)境來達(dá)到上述目標(biāo)。通過智能網(wǎng),運(yùn)營公司可以最優(yōu)地利用其網(wǎng)絡(luò),加快新業(yè)務(wù)的生成;可以根據(jù)客戶的需要來設(shè)計(jì)業(yè)務(wù),向其他業(yè)務(wù)提供者開放網(wǎng)絡(luò),增加收益。
關(guān)于移動智能網(wǎng)的研究,早在1995年就已開始,剛開始并沒有具體的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議出現(xiàn),各廠商各自制定了自己的標(biāo)準(zhǔn),并且據(jù)此進(jìn)行了不少的研究工作,如Alcatel、Nortel、Ericsson等都先后推出了自己的初期產(chǎn)品。這些工作為最終移動智能網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的形成積累了經(jīng)驗(yàn)。
1997年末,美國蜂窩電信工業(yè)協(xié)會(CTIA)制定了移動智能網(wǎng)的第一個標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議——IS-41D協(xié)議。1998年1月,歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)研究所(ETSI)在GSMphase2+階段引入了CAMEL協(xié)議(移動通信高級邏輯的客戶化應(yīng)用程序),當(dāng)時的版本是Phase1。1998年4月,ITU-T在新推出的智能網(wǎng)能力集一2標(biāo)準(zhǔn)中描述了移動接入的功能實(shí)體,稱為CAMELphase2標(biāo)準(zhǔn)。
伴隨著移動網(wǎng)絡(luò)向第三代系統(tǒng)的演進(jìn),網(wǎng)絡(luò)的智能化程度也在不斷地提升。智能網(wǎng)及其智能業(yè)務(wù)是構(gòu)成未來個人通信的基本條件。
5更高的頻段
從第一代的模擬移動電話,到第二代的數(shù)字移動網(wǎng)絡(luò),再到將來的第三代移動通信系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)使用的無線頻段遵循一種由低到高的發(fā)展趨勢。1981年誕生的第一個具有國際漫游功能的模擬系統(tǒng)NMT的使用頻段為450MHz,1986年NMT變遷到900MHz頻段。我國目前的模擬TACS系統(tǒng)的使用頻段也為900MHz。在第二代網(wǎng)絡(luò)中,GSM系統(tǒng)的開始使用頻段為900MHz,IS-95CDMA系統(tǒng)為800MHz。為了從根本上提高GSM系統(tǒng)的容量,1997年出現(xiàn)了1800MHz系統(tǒng),GSM900/1800雙頻網(wǎng)絡(luò)迅速普及。2002年將投入商用的第三代系統(tǒng)IMT-2000則定位在2GHz頻段。
6更有效利用頻率
無線電頻率是一種寶貴資源。隨著移動通信的飛速發(fā)展,頻譜資源有限和移動用戶急劇增加的矛盾越來越尖銳,出現(xiàn)了“頻率嚴(yán)重短缺”的現(xiàn)象。解決頻率擁擠問題的出路是采用各種頻率有效利用技術(shù)和開發(fā)新頻段。
模擬制的早期蜂窩移動通信系統(tǒng)采用頻分多址方式,主要通過多信道共用、頻率復(fù)用和波道窄帶化等技術(shù)實(shí)現(xiàn)頻率的有效利用。隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展,模擬系統(tǒng)已遠(yuǎn)不能滿足用戶發(fā)展的需求。數(shù)字移動通信比模擬移動通信具有更大的容量。同樣的頻分多址技術(shù),數(shù)字系統(tǒng)要求的載干比較小,因而頻率復(fù)用距離可以小一些,系統(tǒng)的容量可以大一些。而且,數(shù)字移動通信還可采用時分多址或碼分多址技術(shù),它比模擬的頻分多址制在系統(tǒng)容量上大4-20倍。
GSM作為最具代表性和最為成熟的數(shù)字移動通信系統(tǒng),其發(fā)展歷程就是一部頻率有效利用技術(shù)的演進(jìn)史。GSM采用時分多址制式,其對頻率的有效利用主要是通過頻率復(fù)用技術(shù)的不斷升級實(shí)現(xiàn)的。從傳統(tǒng)的4×3方式,到3×3、1×3、MRP、2×6等新的復(fù)用技術(shù),頻率復(fù)用的密集度逐步提升,頻譜效率快速提高,GSM系統(tǒng)的容量得到逐步釋放。1995年開始投入商用的IS-95CDMA(窄帶)系統(tǒng),以無線技術(shù)的先進(jìn)性和大容量等特點(diǎn)著稱。它以擴(kuò)頻技術(shù)為基礎(chǔ),不同用戶的信號靠不同的編碼序列來區(qū)分,如果從頻域或時域來觀察,多個CDMA信號是相互重疊的,故理論上CDMA系統(tǒng)的頻譜利用率比GSM系統(tǒng)更高,網(wǎng)絡(luò)容量更大。同時CDMA系統(tǒng)具有一定的過載能力,即系統(tǒng)具備軟容量。作為未來第三代移動通信系統(tǒng)主流無線接入技術(shù)的WCDMA(寬帶碼分多址)能夠更高效地利用無線電頻率。它利用分層小區(qū)結(jié)構(gòu)、自適應(yīng)天線陣和相干解調(diào)(雙向)等技術(shù),網(wǎng)絡(luò)容量可得到大幅提高,可以更好地滿足未來移動通信的發(fā)展要求。
7網(wǎng)絡(luò)趨于融合,走向統(tǒng)一
7.1第三代移動通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
第三代系統(tǒng)的主要目標(biāo)是將包括衛(wèi)星在內(nèi)的所有網(wǎng)絡(luò)融合為可以替代眾多網(wǎng)絡(luò)功能的統(tǒng)一系統(tǒng),它能夠提供寬帶業(yè)務(wù)并實(shí)現(xiàn)全球無縫覆蓋。為了保護(hù)運(yùn)營公司在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)施上的投資,第二代系統(tǒng)向第三代系統(tǒng)的演進(jìn)遵循平滑過渡的原則,現(xiàn)有的GSM、D-AMPSIS-136等第二代系統(tǒng)均將演變成為第三代系統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò),從而形成一個核心網(wǎng)家族,核心網(wǎng)家族的不同成員之間通過NNI接口聯(lián)結(jié)起來,成為一個整體,從而實(shí)現(xiàn)全球漫游。在核心網(wǎng)絡(luò)家族的,形成一個龐大的無線接入家族,現(xiàn)有的幾乎所有的無線接入技術(shù)以及WCDMA等第三代無線接入技術(shù)均將成為其成員。