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微波通信技术是利用微波进行信息传递的一项高科技,主要是利用1m~0.1mm的波长、频率为0.3~3000GHz的无线波进行信息传递。微波通信的工作系统主要是由发信机、收信机、用户设备和反馈线等若干个机械设备组成。微波通信中微波具有频率高、波长短的特点,因此,在应用过程中要通过抛物面天线来进行信息传递。另外,微波通信不受地形、距离和建筑物的阻碍和影响,可以准确传输信息。
2微波通信技术在广播电视中的应用
第一,在广播电视信号传输过程中,应用微波通信技术可以加快信号的传输速率,扩大信号传播的覆盖范围,降低设备维护的难度,进而减少信号传输工作的成本消耗。正因如此,在广播电视中应用微波通信技术可以轻易实现多通路的传输,同时满足多个用户的不同需求。第二,利用微波通信技术进行信号传输时需要先将信号传播到控制中心,再由控制中心向各个卫星进行发送。这种借助地面微波和卫星进行传播的方式对信号形式没有限制,所以微波通信技术可以实现对音频及视频等信号的采集、转换与传播。第三,由于微波通信技术是借助卫星与地面微波的形式进行传播,且传播速度快、覆盖面积广,所以广播电视行业可以利用微波通信技术进行大型现场直播。除此之外,微波通信技术还能为有线数据通信提供技术服务,或者作为电台网站的多路视频指标信号采集系统,为观众接收节目提供方便。第四,微波通信系统可以应用在干线光钎传输中,在干线光钎传输中做到备份和补充,当发生自然灾害或环境恶劣等情况时,微波通信系统利用点对点的SDH微波以及PDH微波等各种微波对传输过程中遭到破坏的部分及时修复,保证信息的正常传输。
3广播电视微波通信技术的优点
3.1图像传输画质良好
再生中继技术是微波通信技术的核心,该技术能够减少广播电视的微波信号在传输过程中受到的外界各种因素的干扰,降低干扰强度,从而保证图像画质良好。
3.2传输信息的安全性有保障
由于自然环境的影响或者人为因素的破坏,广播电视信号在传输过程中可能受到干扰或损害,从而无法正常传输。尤其是当前社会形势下,很多不法分子贪图利益或恶作剧心理作祟,蓄意破坏传输信号,导致广播电视节目无法正常播出。而微波通信技术可以有效避免此类问题发生,微波通信技术将图像、声音等信号转化为微波进行传输,因微波难以破解,使信号的稳定性与安全性有了保障,进而提升了广播电视节目的质量。
4广播电视微波通信技术应用注意事项
4.1信号源配备
为保证信号传输的安全性,在利用微波通信技术进行广播电视信号传输时,广播电视台的微波站内一定要配备两种或多种不同路由的信号源,每一个信号源都要根据需要配置相应的仪器设备。并且,为了使广播电视的设备管理端口与所有的信号处理设备相吻合,一定要严格控制应急人工跳线端口。除此之外,需要在微波首站内设置完善的监测系统,时刻监测信号码流的设置,从而保证微波信号传输系统涉及到的各项设备运行情况都在微波首站的监控范围之内,保证微波信号传输的稳定性。
4.2外接电源配备
为从根本上促使使用的方便性与快捷性,微波站需要接入两种不同的外接电源,并且在整个接收过程中,严格降低配电行业的基本标准与要求。微波播出符合供电主要采用独立低压的回路方式,为保障微波电路首站能够按照相应的配置进行电源自备,需要不间断运行,并且微波站的直流电源需要设置得比较冗余,还要保证蓄电池组的后备时间超过8h。
总而言之,微波通信技术在广播电视信号传输中具有传统信号传输技术无法比拟的优势,为保证微波通信技术能够在广播电视行业得到更加广泛的应用,并真正提高信号传输的质量和效率,相关工作人员必须严格遵守微波通信技术应用注意事项,正确配备并连接电源和信号源,避免发生传输故障。
作者:赵志强 单位:新疆广电局节传中心694台
参考文献:
微波传播理论是微波电路设计的理论基础。当微波在空中传播的时候,会受到地面和空气的影响,发生损耗和衰落,如果周围存在较为复杂的电磁环境,也会受到电磁干扰。因此,在微波电路设计的过程中,应当考虑到大气折射、地面反射、电磁干扰等情况,充分掌握和利用电磁兼容分析技术、微波视距传播预测技术、路径剖面分析技术。在我国相关的规定和标准中,这些技术和理论都有具体的规定。在微波中继通信电路的设计过程中,就是要对以上的理论基础和技术进行应用,结合当前的通信设备,建立其符合用户需求的经济、高效的通信电路。
2系统的建模与实现
2.1面向对象分析
面向对象分析的过程,实际上就是系统的建模过程,同时用类图来表示系统模型。在这一过程中,首先要对系统责任和问题域进行考察,将问题域当中的事物进行抽象分析,使其成为系统模型中的对面向对象技术在微波通信电路设计中的应用研究宋省伟刘琦姜雨丰王柯大连理工大学辽宁大连116024象,同时进行分类,从而得出类图的对象层。其次对事物的静态特征和动态行为进行考察,对其进行封装,使其成为对象类的属性和服务,从而得出类图的特征层。然后,分析并寻找出对象类之间的动态关系、静态关系、组成关系、分类关系等,并将这些关系分别利用消息连接、实例连接、整体部分结构、一般特殊结构等进行表示,从而得出类图的关系层。
2.2面向对象设计
在进行该系统的研究和开发过程中,所采用的软件工程思想不强调严格的阶段划分。其中,面向对象分析和面向对象设计之间是无缝衔接的。面向对象设计主要是结合系统具体实现中的图形用户接口GUI、所应用的编程语言、运行速度要求、资料存储、人机接口等因素,从而对面向对象分析进行细化、调整和修改,根据具体的要求和需要,对一些与实现有关的部分进行补充。2.3面向对象编程在完成了系统的面向对象分析和面向对象设计之后,就需要利用面向对象编程,将面向对象设计中的各个成分利用面向对象编程语言进行书写和体现。面向对象编程不同于传统编程的特点是,更加强调对模块的充分利用。在VC++6.0继承的基本函数类库MFC当中,基本类的数量十分庞大,这就为扩展、继承、重用类模块提供了便利。而要想事项从面向对象设计到面向对象编程的映像,首先要利用C++语言来实现对象类中的一般特殊结构。其次应当在整体对象类当中,对部分对象类进行嵌套定义,将部分对象类当作数据类型,对该部分对象在整体对象类中的属性进行声明。然后,要利用对象指针来进行实例连接。最后,由于该系统采取的是顺序执行,同时在一台计算机当中,分布着全部的对象,因此,只要采用简单的函数调用,就能够连接对象间的消息。
3面向对象技术在微波通信电路设计中的应用
通过上述工作方法和技术步骤,就产生了微波中继通信电路的设计软件,具有界面简洁、操作简便等优点。在软件的左边,会给出中继段的一些基本参数,例如天线高度、通信方位角、经纬度、收发台站的站名、等效地球半径系数k、收发频率、中继段表示等。软件右侧是绘图区,如果选择不同的等效地球半径系数k,右边的绘图区中就会分别绘制出当k等于∞、4/3、ke等不同值的时候,其具体的路径剖面图。在右侧绘图区的上方,会给出路径剖面分析的一些主要参数,例如第一菲涅尔区半径、路径余隙、障碍点、收发台站的站距和海拔等。对于收发天线的初始高度值,可以通过键盘进行输入,也可以利用鼠标拖动剖面两侧的垂直滑块来进行调节。当通过计算和研究得出天线的最佳高度之后,在剖面分析图中,和天线高度相关的部分将会重新被绘制。通过与剖面分析图中各项参数值的对比,能够证明路径剖面图中的绘制和分析,以及计算的天线最佳高度等信息均是正确有效的。对于电路中断率,要确保其处在不大于4.062e-6所需要的衰落储备为45.7dB。而设备只能提供36.2dB的电平余量,小于所需的衰落储备,因此无法满足具体的需求。而在中继段当中,实际中断率在2.38e-5左右,要比4.062e-6的中断率标准大,因此无法达到规定的标准,应对其采取分机接收等措施,以抵抗过大的衰落。而对于电磁兼容,站台总共受到-204.8dB电平的干扰,要比-89dB的干扰容限大。同时,在在站台周围,还有很多会受到该站台干扰的其他站台。由此可以看出,该站台对周围站台之间的电磁不能兼容,需要对发射频率进行调整。通过上述中断率估算和电磁兼容分析所得出的结果,和采用传统方法进行计算所得出的结果相比,在误差允许的范围内,是一致的。除此之外,还利用以上的方法对其它多个的中继段的功能进行了测试。经过多次测试的验证,证明了该软件的准确性、效率性、稳定性等都十分理想。可以在微波通信电路中取得良好的应用。
4结论
关键词 数字微波传输;AGC-自动增益控制;GaAsFET-砷化镓场效应晶体管
中图分类号TN92 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)82-0195-02
微波中继通信作为一种先进的通信方式,它是通过电波空间来传送各种信息的,而且还能够对所接收的信息进行再生中继。建立在微波通信和数字通信基础上的数字微波通信,同时具有数字通信和微波通信的优点,受到大家的广泛关注。由于微波的射频带宽很宽,一个微波信道允许同时传送若干毫不相关的信息,所以数字微波通信能够有效地进行大容量数字信息传送,并且与铺设电缆、光纤以及卫星等其他的通信手段相比具有投资省、见效快、抗干扰能力强、设备可靠稳定等诸多优点。随着新技术的不断推广应用(如SDH传输技术,IP微波技术),相信数字微波通信将进入重要的发展时期。
数字微波传输链路的组成形式可以是一条主干线,中间不间断地向四周辐射形成许多分支,也可以是一个枢纽站向各个方向分支。微波站的基本功能是传输数字信息,微波站的主要设备包括数字微波发信设备,数字微波收信设备,天线馈线,铁塔以及保障线路正常运行和无人维护所需的监控设备,电源设备等。下面仅对设置在微波站的数字微波收信和发信设备进行讨论。
发信设备是把处理过的数字信号对载波进行调制,变成该发射信道所要求频率的微波信号经功率放大并发送出去。微波发信设备通常有两种组成方案:1)微波直接调制发射机,它是把来自数字终端机的信码经过码型变换后直接对微波载频进行调制,然后经过微波功放和微波滤波器馈送到天线,由天线发射出去。这种方案的发射机结构简单,但当发射频率处在较高频率时,其关键设备微波功放比中频调制发射机的中频功放设备制作难度大,而且在一系列产品多种设备的场合下,这种发射机的通用性差;2)中频调制发射机,它是把经过码型变换处理过的数字信号在中频调制器中对中频载频进行调制,获得中频调制信号,再经过功率中放,把这个已调信号放大到上变频器要求的功率电平,跟本振信号进行混频把它变换为微波调制信号,再经微波功率放大器放大到所需的输出功率电平,最后经微波滤波器输出馈送到天线,由发射天线将此信号送出。可见,中频调制发射机与一般调频的模拟微波机相似,只要更换调制、解调单元,就可以利用现有的模拟微波信道传输数字信息。因此,在多波道传输时,在不同容量的数字微波中继设备系列中,更改传输容量一般只需要更换中频调制单元,微波发送单元可以保持通用。
收信设备是把天线接收到的微弱的微波信号经过馈线、微波滤波器、微波低噪声放大器和本振信号进行混频,变成中频信号,再经过中频放大器放大、滤波后送解调系统实现信码解调和再生。
福州鼓岭微波站作为中继站,担负着承上启下的接力任务。它的微波发信设备是中频调制发射机,所以这次数字化改造方案就是利用原来的微波机柜,采用高集成化的模块,发信机机箱内由电源转换模块,中频的自动电平控制器,混频器、本振、微波滤波器、微波高线性功放模块,监测告警模块组成;收信机机箱内由电源转换模块、中频放大器(带AGC)、混频器、本振、微波滤波器、微波低噪声放大器模块组成。该微波收发信机的功能是,将由调制机送来的1 000MHz中频信号上变频到微波频段,经微波功率放大器放大到额定电平之后由天馈线系统发射出去,下一站的收信机接收到的微波信号再下变频为1 000MHz的中频信号,经滤波放大后,送给电视解调机解出所需的视频和音频信号,并同时可将上述中频信号转送给发信机,再向下一站传输。该微波收发信机按其电路组成可分为收信机和发信机二部分,其电路组成框图如下所示:
1)收信机
收信机中的信号流程为:由前一微波站送来的多路宽带数字调制信号被本站高方向性接收天线接收后,通过极化分离器和馈线系统到达收信分路系统,由波导环形器和波导分路滤波器选择出本波道的射频信号,经同轴波导转换进入微波噪声放大器,对接收信号进行35dB的放大,以提高信号电平,改善收信机的信噪比,放大后的射频信号通过微波滤波器除带外杂波,然后进入收信混频器。采用无源混频器,具有大的动态范围和好的三阶特性。本振源采用介质振荡器加锁相环,具有很好的相位噪声和高的频率稳定度。收信混频器将接收信号和锁相环介质振荡器的本振信号进行混频,其变频损耗为10dB,所产生的1 000MHz的中频信号经中频放大器放大到+1dBm中频输出。中频放大器对信号进行可变增益放大,以补偿射频信号在大气中传输时,因地形、气候等因素而产生的不同程度的衰落,使该放大器的二个输出端口均维持一个恒定的输出电平。为此,该中频放大器具有一个自动增益控制能力为42dB的AGC电路。为了实时监测收信机的工作情况,面板的液晶显示有电源电压、电流、微波功率指示、中频功率指示、本振的失锁状态。
2)发信机
3)液晶监控系统
参考文献
[1]数字微波通信技术.国防工业出版社.
论文关键词:扩频通信原理特点发展应用
论文摘要:扩频通信是现代通信系统中新的通信方式,它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能,频谱利用率高。本文介绍了扩频通信的工作原理、特点、及其发展应用。
一、扩频通信的工作原理
在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。可见,一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。
二、扩频通信技术的特点
扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。
1.抗干扰性强
扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。
2.低截获性
扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。
3.抗多路径干扰性能好
多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。
4.保密性好
在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了.所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。
5.易于实现码分多址
在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。
三、扩频技术的发展与应用
在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事.近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展.通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代.从最佳通信系统的角度看扩频通信.最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机.几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机.因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景.从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代.扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用.接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的.现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网.由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM频段,包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段.在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜.而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用.
扩频微波主要应用在以下几个方面.语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(Internet)接入。
[论文摘要]随着现代科学技术的飞速发展,构建完善坚强可靠的电力通信网,显得越来越重要。文章结合电力通信的特点和需求及无线新技术的特性,分析无线通信技术在电网通信中的应用前景。
一、概述
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设,已经初具规模,通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展,无线通信系统的特性发生巨大的变化。鉴于采用无线通信网不依赖于电网网架,且抗自然灾害能力较强,同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点,非常适合弥补目前通信方式的单一化、覆盖面不全的缺陷。本文简单介绍一下无线通信传输体制的应用特点和优缺点,并分析其在电力系统的应用前景。
二、无线技术介绍
(一)无线通信技术的概念
目前,无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。
(二)无线通信技术的发展现状
无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术,即基于IEEE802.15的无线个域网(WPAN)、基于IEEE802.11的无线局域网(WLAN)、基于IEEE802.16的无线城域网(WMAN)及基于IEEE802.20的无线广域网(WWAN)。
总的来说,长距离无线接入技术的代表为:GSM、GPRS、3G;短距离无线接入技术的代表则包括:WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有:3.5GHz无线接入(MMDS)、本地多点分配业务(LMDS)、802.16d;移动无线接入技术主要包括:基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX;窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。
1.主流无线通信技术
从技术发展的趋势可以看出,以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有:B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术。
2.其他无线通信技术
除了上述主流的无线通信技术外,目前已存在的无线通信技术还包括:IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距离通信技术及LMDS、MMDS、点对点微波、卫星通信等长距离通信技术。
(1)IrDA:Infrared Data Association,是点对点的数据传输协议,通信距离一般在0~1m之间,传输速率最快可达16Mbps,通信介质为波长900纳米左右的近红外线。
(2)Bluetooth:Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段,使用跳频频谱扩展技术,通信介质为2.402GHz到2.480GHz的电磁波。
(3)RFID:Radio Frequency Identification,即射频识别,俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。
(4)UWB:Ultra Wideband,即超宽带技术。UWB通信又被称为是无载波的基带通信,几乎是全数字通信系统,所需要的射频和微波器件很少,因此可以减小系统的复杂性,降低成本。
三、无线技术优劣分析
(一)WLAN技术分析
Wi-Fi的技术和产品已经相当成熟,而且大批量生产。该技术适用于无线局域网,作为有线网络的延伸,对于特殊地点宽带应用,尽管Wi-Fi技术应用非常广泛,但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患,Wi-Fi采用的是射频(RF)技术,通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号,所以非常容易受到来自外界的攻击,黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。
(二)WiMax技术分析
WiMax是一个先进的技术,推出相对较晚,存在频率复用性小、利用率低的问题,但由于最近才完成标准化,该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看,该技术可以在较大范围内满足上网要求,覆盖可以包括室外和室内,可以进行大面积的信号覆盖,甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的先进性和超远的传输距离,一直被业界看好,是未来移动技术的发展方向,并提供优良的最后一公里网络接入服务。
(三)WMN技术分析
WMN是正在研究中的技术,在研究中不断地在不同方面结合各种技术的特点进行融合,而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看,WMN 这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间,在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集,并广泛应用到环境检测、工业、交通等领域。随着其他技术的不断更新完善,WMN 更好地与之相融合、互补,从而能够扬长避短,发挥出各自的优势。
(四)3G技术分析
3G于1996年提出标准,2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。3G网络部署已具备相当的实践经验,有一成套建网的理论,包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。从商用前景看,目前,3G在部分地区已得到大规模的商业应用,比如欧洲很多国家、日本、韩国等都已经建设了3G的网络。3G技术已经进入可以实用的阶段,还有很多国家和地区正在建设或将要建设3G网络。
(五)LMDS技术分析
本地多点分布业务系统LMDS是一种提供点对多点通信的固定宽带无线接入技术,其工作频率在20GHZ以上,利用毫米波传输,可在一定的范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务,是一种非常好的宽带固定无线接入解决方案。在最优情况下,距离可达8公里;但是由于受降雨的原因,距离通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信息调制为射频信号发射出去,在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号,在无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆情况下,实现数据双向对称高带宽无线传输。
(六)MMDS技术分析
MMDS的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响,可用频带亦不够宽,最多不超过200MHz。其次,MMDS对传输路径要求非常严格。由于MMDS采用的调制技术主要是相移键控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度调制QAM调制技术,无法做到非视距传输,在目前复杂的城市环境下难以推广应用。另外,MMDS没有统一的国际标准,各厂家的设备存在兼容性问题。 (七)集群通信技术分析
数字集群系统具有很多优点,它的频谱利用率有很大提高,可进一步提高集群系统的用户容量;它提高了信号抗信道衰落的能力,使无线传输质量变好;由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术,所以对数字系统来说,保密性也有很大改善。
数字集群移动通信系统可提供多业务服务,也就是说除数字语音信号外,还可以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号,因此极大地提高了集群网的服务功能。
(八)点对点微波通信技术分析
微波传输的优势主要体现在以下几个方面:第一,可以降低运营商的运营成本。与租用线路相比,微波系统的投资只要一年左右即可收回。第二,微波传输系统部署简洁快速。与传统的传输手段相比,其快速部署的优势可以更快地满足新业务发展的需要。第三,目前的微波产品对未来的发展是有保障的,对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。未来,微波传输系统将升级到全IP的平台之上,可以全面支持运营商未来的发展。
(九)卫星通信技术分析
利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户,可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接入设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下,利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案,经济又可靠。
但是卫星通信毕竟是采用卫星作为通信平台,其地面站的建设、通信信道租用费用都需要花费大量资金,而且通信资源为卫星通信公司所有,受其带宽的限制,使得大量数据的传输需要付出非常大的代价。因此,作为日常生产、生活使用是极为不经济的;而将卫星通信作为应急通信、作战通信、海外通信等则比较适合。
四、无线技术综合比较
目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求,WLAN可解决中距离的较高速数据接入,而UWB可实现近距离的超高速无线接入。
首先,从标准化程度上看,本报告所涉及的技术中,仅仅WMN技术没有成熟的标准体系,LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准,只是没有统一的国际标准,其余的技术均已经完成标准化工作,并且都进行了试验网建设和商业网建设。
从频率上看,Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段,WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。
从覆盖范围上看,Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术,仅覆盖35m~100m;WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术,覆盖范围在1km~54km不等,而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术,通常用于通信主干组网建设。
从传输速率上看,点对点微波和卫星通信属于干线传输技术,不同的情况速率变化较大,而其余的技术均为接入技术,仅仅是3G技术接入速率最小,仅为384k,而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。
从调制技术上看,其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM,其余的技术均未采用OFDM调制技术。
从天线技术上看,仅仅3G和WiMax技术采用了MIMO技术,而其他技术均未采用MIMO技术;从传输环境上看,仅仅WiMax技术和3G技术支持非视距传输,其余技术均要求视距传输环境;从网络安全和QoS机制上看,WiMax技术和3G技术在这方面做得比较优秀、完善,其余的均存在较大的问题。
1、综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义;
2、研究的基本内容,拟解决的主要问题;
3、研究步骤、方法及措施;
4、研究工作进度;
5、主要参考文献。
二、开题报告的排版要求:
正文为小四号宋体,页边距为左3cm,右2.5cm,上下各2.5cm,行间距一般为固定值20磅,标准字符间距,页面统一采用A4纸。
三、开题报告的字数要求:
正文字数不得少于3000字。
开题报告模板(供参考)如下页所示
杭州电子科技大学信息工程学院
毕业设计(论文)开题报告
一、综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义
近年来随着无线通信的迅速发展,现代通讯系统对发射机的要求越来越高,射频功率放大器作为发射机的重要部件,对发射机系统的性能指标起着关键作用,功率放大器在整个无线通信系统中是非常重要的一环,因为它的输出功率决定了通信距离的长短,其效率决定了电池的消耗程度及使用时间,射频功率放大器在雷达、无线通信、导航、卫星通讯、电子对抗设备等系统中有着广泛的应用,是现代无线通信的关键设备。与传统的波放大器相比,射频固态功率放大器具有体积小、动态范围大、功耗低、寿命长等一系列优点;由于射频功率放大器在军事和个人通信系统中的地位非常重要,使得功率放大器的研制变得十分重要.所以设计性能指标良好的射频功率放大器有着非常重要的意义。
随着人类社会进入信息时代,无线通信技术有了飞速的发展,尤其是射频微波通信技术的产生和发展无疑对无线通信技术的发展起到了决定的作用。高频电磁波具有一些频率低端无法比拟或无法实现的特点和优点,如微波、毫米波能够穿透地球大气电离层,实现航天通信,所以开发射频微波通信具有现实意义。频率高端中的微波频段是目前研究与应用的热点,这导致了射频有源电路研制的繁荣。在几乎所有的射频微波系统中,都离不开对信号的放大,射频放大器在有源电路中占据了突出的位置。
射频功率放大器的应用领域比较广泛,比如在雷达、通信、导航、卫星地面站、电子对抗设备中都需要它。如在有源相控阵雷达中,射频功率放大器就扮演着重要的角色。有源相控阵雷达的重要组成部分是T/R组件,T/R组件是系统成本高低的决定性因素之一,其性能的好坏将影响相控阵雷达系统的发现能力、作用距离等战术指标。
在T/R组件的设计中一方面要求有高功率,同时还要求体积小、重量轻,可靠性高、成本低等。射频功率放大器作为T/R组件的重要组成部分,直接决定着上述技术参数:射频功率放大器还能制成固态发射机;在电子战中,射频功放可制成有源诱饵,避免飞机被导弹攻击:在通信中,射频功率放大器广泛用于小功率或低数据率终端,如射频功率放大器的效率就很大程度上决定着个人移动电话的通话和待机时间。总之,在需要对射频信号进行功率放大的设备中都离不开射频功率放大器。
二、研究的基本内容,拟解决的主要问题:
射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。在发射机的前级电路中,调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级,获得足够的射频功率以后,才能馈送到天线上辐射出去。为了获得足够大的射频输出功率,必须采用射频功率放大器。
射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。在发射系统中,射频功率放大器输出功率的范围可以小至MW,大至数KW,但是这是指末级功率放大器的输出功率。为了实现大功率输出,末前级就必须要有足够高的激励功率电平。
射频功率放大器电路设计需要对输出功率、激励电平、功耗、失真、效率、尺寸和重量等问题进行综合考虑。
射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率,是研究射频功率放大器的关键。而对功率晶体管的要求,主要是考虑击穿电压、最大集电极电流和最大管耗等参数。为了实现有效的能量传输,天线和放大器之间需要采用阻抗匹配网络。
效率是射频功率放大器极为重要的指标,特别是对于移动通信设备。定义功率放大器的效率,通常采用集电极效率和功率增加效率PAE两种方法。
三、研究步骤、方法及措施:
五、主要参考文献:
[1] 陈邦媛.射频通信电路[M].北京:科学出版社,2019.
[2] 刘长军,黄卡玛,闫丽萍.射频通信电路设计[M].北京:科学出版社, 2019.
[3] 黄智伟.射频电路设计[M].北京:电子工业出版社,2019.
[4] Li zhen Guo, etc., Study of Low-noise SiGe Bipolar Amplifiers Using Technology, Supporting Technology.2019.
[5] Mohamed Helaoui, Slim Boumaiza, Member, IEEE, Adel Ghazel, Senior Member, IEEE, and Fadhel M. Ghannouchi, Senior Member, IEEE. On the RF/DSP Design for Efficiency of OFDM Transmitters.2019.
六、指导教师审核意见:
指导教师签字:
年月 日
七、教研室评议意见:
教研室主任签字:
年月日
八、开题小组评审意见:
开题小组负责人签字:
2019年2月 19 日
九、系领导审核意见:
1.通过; 2.完善后通过;3.未通过
论文摘要:光纤通信不仅可以应用在通信的主干线路中,还可以应用在电力通信控制系统中,进行工业监测、控制,而且在军事领域的用途也越来越为广泛。本文探讨了光纤通信技术的主要特征及应用。
1.光纤通信技术
光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的串绕非常小;光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听;光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。
光纤通信在技术功能构成上主要分为:(1)信号的发射;(2)信号的合波;(3)信号的传输和放大;(4)信号的分离;(5)信号的接收。
2.光纤通信技术的特点
(1)频带极宽,通信容量大。光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
(2)损耗低,中继距离长。目前,商品石英光纤损耗可低于0~20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低;若将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。
(3)抗电磁干扰能力强。光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。由于能免除电磁脉冲效应,光纤传输系还特别适合于军事应用。
(4)无串音干扰,保密性好。在电波传输的过程中,电磁波的泄漏会造成各传输通道的串扰,而容易被窃听,保密性差。光波在光纤中传输,因为光信号被完善地限制在光波导结构中,而任何泄漏的射线都被环绕光纤的不透明包皮所吸收,即使在转弯处,漏出的光波也十分微弱,即使光缆内光纤总数很多,相邻信道也不会出现串音干扰,同时在光缆外面,也无法窃听到光纤中传输的信息。
除以上特点之外,还有光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设;光纤的原材料资源丰富,成本低;温度稳定性好、寿命长。由于光纤通信具有以上的独特优点,其不仅可以应用在通信的主干线路中,还可以应用在电力通信控制系统中,进行工业监测、控制,而且在军事领域的用途也越来越为广泛。
3.光纤通信技术在有线电视网络中的应用
20世纪90年代以来,我国光通信产业发展极其迅速,特别是广播电视网、电力通信网、电信干线传输网等的急速扩展,促使光纤光缆用量剧增。广电综合信息网规模的扩大和系统复杂程度的增加,全网的管理和维护,设备的故障判定和排除就变得越来越困难。可以采用SDH+光纤或ATM+光纤组成宽带数字传输系统。该传输网可以采用带有保护功能的环网传输系统,链路传输系统或者组成各种形式的复合网络,可以满足各种综合信息传输。对于电视节目的广播,采用的宽带传输系统可以将主站到地方站的所需数字,通道设置成广播方式,同样的电视节目在各地都可以下载,也可以通过网络管理平台控制不同的站下载不同的电视节目
有线电视网络在全国各地已基本形成,在有线电视网络现有的基础上,比较容易地实现宽带多媒体传输网络,因此在目前的情况下,不应完全废除现有的有线电视网,而用少量的投资来完善和改造它,满足人们的目前需要。很多地区的CATV已经是光纤传输,到用户端也是同轴电缆进入千万家。但是现在建设的CATV大多是单向传输,上行信号不能在现有的有线电视网中传送。可以通过电信网PSTN中语音通道或数据通道形成上行信号的传送,也可以通过语音接入系统来完成。将电话接到各用户,这样各用户间即可以打电话,也可以利用广电自己的综合信息网中的宽带传输系统构成广电网中自己的上行信号的传送,组成了双向应用的Internet网。
现在光通信网络的容量虽然已经很大,但还有许多应用能力在闲置,今后随着社会经济的不断发展,作为经济发展先导的信息需求也必然不断增长,一定会超过现有网络能力,推动通信网络的继续发展。因此,光纤通信技术在应用需求的推动下,一定不断会有新的发展。
参考文献:
[1]王磊,裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息,2006,(4)
[2]何淑贞,王晓梅.光通信技术的新飞跃[J].网络电信,2004,(2)
论文摘要:扩频通信是现代通信系统中新的通信方式,它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能,频谱利用率高。本文介绍了扩频通信的工作原理、特点、及其发展应用。
一、扩频通信的工作原理
在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。可见,一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。
二、扩频通信技术的特点
扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。
1.抗干扰性强
扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。
2.低截获性
扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。
3.抗多路径干扰性能好
多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。
4.保密性好
在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了.所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。
5.易于实现码分多址
在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。
三、扩频技术的发展与应用
在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事.近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展.通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代.从最佳通信系统的角度看扩频通信.最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机.几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机.因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景.从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代.扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用.接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的.现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网.由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生.由于ISM(Industry Scientific Medica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM 频段,包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段.在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜.而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用 .
扩频微波主要应用在以下几个方面.语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(Internet)接入。
四、结语
扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向,是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点,使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中,它的易于实现码分多址的特点,使它能与第三代移动通信系统完美结合,发展前景极为广阔。
参考文献:
[1]曾兴雯等.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2004.
论文摘要:扩频通信是现代通信系统中新的通信方式,它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能,频谱利用率高。本文介绍了扩频通信的工作原理、特点、及其发展应用。
一、扩频通信的工作原理
在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。可见,一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。
二、扩频通信技术的特点
扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。
1.抗干扰性强
扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。
2.低截获性
扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。
3.抗多路径干扰性能好
多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。
4.保密性好
在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了.所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。
5.易于实现码分多址
在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。三、扩频技术的发展与应用
在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事.近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展.通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代.从最佳通信系统的角度看扩频通信.最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机.几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机.因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景.从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代.扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用.接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的.现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网.由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM频段,包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段.在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜.而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用.
扩频微波主要应用在以下几个方面.语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(Internet)接入。
四、结语
扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向,是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点,使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中,它的易于实现码分多址的特点,使它能与第三代移动通信系统完美结合,发展前景极为广阔。
参考文献:
[1]曾兴雯等.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.
论文摘要:随着电力通信新技术的发展,电力通信网作为保持电力系统安全稳定运行的支柱之一,在我国发挥着不可忽视的作用。为了保证我国电力系统的安全与稳定,需要对电力通信行业的发展历程和现状有一个准确客观的认识,并提出发展方向和建议。本文从我国电力通信的发展历程、面临的现状和未来发展方向三个方面,对其做出了阐释。
在通信技术和电力技术飞速发展的今天,我国的电力通信行业,随着电力工业的发展,正不断扩展和完善。我国的电力通信网,是为保证我国电力系统的安全稳定优质运行而产生的,经历了从无到有,从简单到当今先进技术的运用,从单一到多种通信手段共用覆盖的发展过程。电力通信在为电网的自动化控制、商业化运营和自动化管理的过程中发挥着巨大的联通和服务作用。
1 我国电力通信系统的发展历程
我国的电力通信系统,经历了一个较快的发展时期,几十年内,经历了一个从纵横交换到程控交换、从明线和同轴电缆到光纤传输、从模拟网到数字通信网、从定点通信到移动通信以及从主要面向硬件到主要面向软件技术的发展阶段变化。
1.1 四十年代至五六十年代
电力通信的发展始终与电网的发展相同步,互相支持、互相配合。在我国,四十年代,主要以东北输电线为主,除城市外,其他地区都较为孤立,且明线电话在当时占主要地位,长距离调度所使用的载波机主要依靠日本机器。随着五六十年代我国用电量的明显剧增,东北电网又向华北地区扩散,建成了华北电网,但我国的公网通信仍然较为落后。此阶段我国使用的电力线载波机仍是国外进口,在向苏联进口的同时我国开始自行研发生产。
1.2 七十年代
七十年代初期开始,我国的电力通信系统开始在一些信息需求量大和重要部门采用微波通信;到末期,我国的电力通信系统又有了进一步发展,电力线载波通信占主导地位,其它有小容量(120路以下)FDM模拟微波、邮电多路载波、电缆及架空明线等,我国的电网已经扩大到拥有华北、东北和华东三大电网,部分地区开始形成自己的独立通信网络。此阶段我国电力通信以音频、载波、模拟微波等通信方式为主。不过全国范围内,大多地区十万千瓦以上的电网没有通信干线,且通信电路不太健全、自动化水平不高,部分地区还经常出现停电现象,通信系统的落后成为我国电力工作的薄弱环节之一,给我国的工农业生产带来了较大影响,与国外差距仍然较大。
1.3 八十年代
八十年代是我国电力通信的高速发展时期,随着大规模集成电路的发展,出现了数字微波、光纤通信和程控交换机等,大电站、大机组、超高压输电线路不断增加,电网规模越来越大。承接七十年代末的电力系统数字化网络的建设,八十年代,我国开始建设电力专用通信网。此阶段,数字微波、卫星通信、光纤通信、移动通信、对流层散射通信、特高频通信、数字程控交换机等得到了推广与运用。当然,电网的飞速发展也为电网的管理和技术提出了新的要求,我国紧跟时代脚步,自上而下成立了电力通信网建设和管理的专门机构,并逐步形成和完善了一套指导建设电力通信网的技术政策,制订了有关通信的规章制度和技术要求,培养出了一批熟悉通信设计、建设、运行、维护、管理的人才,在政策和制度方面加强了力量建设。
1.4 九十年代
九十年代,我国的电力通信系统发展较快,有了进一步提高,新技术和新设备的应用更快更灵活,在其他网络上,例如传输网和交换网等得到了进一步的完善,并开始引入一批高新网络技术,为现在的电力通信发展打下了良好基础。
2 我国电力通信的现状
2.1 电力通信网的主要业务形式
在我国,电力通信网是一种专业性极强的通信网,是电网的重要组成部分,在网络通信技术不断发展的今天,电力通信网的业务形式也在不断扩大和发展,其主要业务形式表现在以下几个方面:
2.1.1 电网安全监视和稳定控制方面
在我国各个城市中经常出现电力系统崩溃的现象,其中一个重要原因就是电力网络结构过于薄弱,而且使用极不合理。对此,许多地区在电网的安全监视和稳定性控制方面给予了不少投入。例如,购置了及时定位线路故障点的线路故障测距装置;对通信网络不稳定的地方设置了实时监控系统,监视通信网路的健康状况;通过全球卫星定位系统的实时相量测量,在电力系统中实施相量控制等手段,使得我国大部分地区的电力系统稳定运行成为了可能。
2.1.2 气象与新能源方面
电力通信系统目前在气象监测方面正发挥着日益增大的作用,例如:对于常年无人监守的户外水电站,可借助电力通信系统在水电站的上游选取合适位置安放监测台,对一年降水情况进行采集和网络分析,然后通过网络将信息传播,对数据进行全面具体的分析。同时,它在新能源方面的作用也正不断突出,对太阳能、风能、潮汐等新能源的发电技术研究正是今后国家电力进程的一个长期方向,因此电力通信系统对新能源的开发利用也是今后电力通信网络的业务方向之一。
2.1.3 环境保护方面
在环境保护力度不断加大的今天,对各个领域的各种排放物的监控要求正不断提高,目前,我国电力通信系统在对部分火电厂、核电站的废气、烟尘、放射线等的排放上已形成全面的监测系统。此系统综合利用GPS系统、地理信息系统(GIS)、遥感技术(RS)等先进技术,将采集到的数据和实物样本就地进行分析处理,并通过网络,传输到总部统一备案处理,大大提高了效率,对环境保护做出了巨大贡献。
2.1.4 电网商业化运营方面
电网商业化运营主要依托于全国的联网工程,在我国电力改革深入发展的今天,要求形成与国际互联网企业接轨的大的网络环境。电子商务系统安全性大、快捷方便,收益空间大,建立互动式电子商务平台,不仅能扩展业务范围,还能扩大信息交流。高速而又安全的电力通信网络,对电子商务的实时交易和电力网络环境的安全维护,发挥着越来越重要的作用。
2.2 我国电力通信的主要问题
2.2.1 电力通信网络管理标准不完善
我国的电力通信网络,其标准和体制虽然符合国家和国际标准,但在电力系统的特点和要求下,其通信网发展的标准和规范都极不完善,规划等制定和更新也不及时。这在新技术更新发展速度如此迅速的今天,电力通信网络的管理标准不完善对电力通信网的整体全面发展影响较大。
2.2.2 区域发展不平衡
在我国,各地受经济发展水平、政策贯彻落实程度和科技运用程度的差异,每个地区的电力通信发展水平极不平衡。部分地区和单位早已实现数字化和光纤化环网,该地区的电网及通信业务服务能力大大加强;而有些地区受地理和经济因素的共同制约,在发展速度上落后于发达地区,有的甚至偏远到变电站连成最基本的调度电话都难以保证,各地区发展极不平衡。
3 电力通信的发展方向
3.1 加快光纤传输网的设置,加大全面网络建设
我国部分地区的电力通信系统中,电力光纤通信网存在着纤芯容量不足、设备容量小的情况。因此很有必要加大投入在加快传输网的建设上。要对该地区主干光纤传输网加大改造和建设力度,吸引投资,以点带面,在工程建设上做好工作。而且,要在电力通信和动作流程中加大网络的全面、系统建设。例如,在通信网的非话业务方面和网内IP技术等方面要加大开拓和推广力度,努力扩大电力通信网络的覆盖面,在各交换机制的组网工作中做好相关完善工作,把信息交换网络朝着高速高效率、安全性强、稳定性高的方向建设。
3.2 加大科研力度和技术研究
我国的电力传输技术有待提高,要在维护已有的传统传输模式的基础上,加强改造和新技术的研发,增加业务管理力度和方面,在研究和建设电力通信网络的同时,要鼓励科技创新,将宽带IP等新技术的运用深入到现代通信网络的建设当中,多角度加大经费投入和科研技术的研究。
3.3 各地严抓电力通信电路的建设质量
在我国电力通信发展速度飞快的现状下,要努力减少通信电路误码率高、公务监控不力、监控系统不通等系列问题,杜绝电力通信网络工程中的低质量工程项目的出现。各个地区应避免“地方保护”、“门户观念”对工程选择和决定的不良影响。且在网络系统的建设过程中,加大科研力度和投入,其工程项目负责人还要实行责任制,做好检测和监管工作,及时验证工程指标是否合格,确保建设质量。
3.4 积极建设宽带多业务数字网络平台
在电力通信发展规划中,要积极地建设宽带多业务数字网络平台,在语音、图像、数据、媒体、新闻等各业务领域为现在和今后的发展打好基础,提供统一的多优先等级,确保业务质量。
3.5 致力于国内和国际市场的开发
关键词 通信行业 3G网络 通信运营商
中图分类号:E965 文献标识码:A 文章编号:
一、通信业的基本构成
通信业主要由通信服务业和通信制造业组成。通信服务业包括提供信息内容服务的信息提供业和提供通信网络服务的运营业两大方面。目前,在我国通信服务业中,信息提供业的主要企业是互联网信息内容提供商ICP。通信制造业可以按不同的制造产品,将其分为通信设备制造和通信产品制造。通信设备主要有:交换设备、传输设备、接入设备、数据通信设备、移动通信设备、微波通信设备、卫星通信设备七大类;通信产品主要有固定通信终端和移动通信终端。
二、通信企业行业特点
(一)不可触摸性
服务是无形的,消费者为减少这种不可触摸性所带来的不确定性,就应该对终端设备、沟通资料、价格等几个方面,作出服务质量的判断。所以,在消费者面前,通信运营商可通过多种渠道去展示自身服务特点,提升消费者对其服务的信任度。
(二)不可分离性
服务的生产与消费二者一般是同时进行的,在服务时顾客也在场,所以提供者和顾客会产生相互作用,服务的结果受提供者和顾客两者的影响。
(三)可变性
服务取决于由谁来提供以及在何时、何地提供。可以从以下两个步骤来对服务质量进行控制:
1、挑选优秀的工作人员并进行培训。有效开展对服务提供者的培训,使其对顾客出现的各种情况都能做出适当反应,从而减少服务的可变性;
2、充分利用顾客建议和投诉系统,了解顾客的满意情况,由此可以及时察觉出质量较差的服务并进行更正。
(四)易消失性
服务不具有可贮藏性,不可能事先生产出服务留待以后再消费。通信业的生产过程本身就是消费的过程,所以极易消失。此外,因服务性企业具有以上特点,所以在服务性企业中,顾客面对着服务质量不太稳定和较多变化的服务者,服务提供者及“不公开的 ”生产过程都将影响着服务结果。
三、通信行业的发展重点及趋势
(一)基础传输网光传输网建设是一个重点,适当发展和完善微波和卫星网,使其成为光缆传输补充、保护和应急手段。长途光缆传输网拟新建约20万公里国内长途光缆,网络光缆长度将达到50万公里以上,加大国际海光缆网的建设力度。在业务量大的地区建设新型光纤,积极采用DWDM技术,适时应用光节点设备(如OADM和OXC),并构架全光网络,形成适应通信发展需要的大容量、高可靠性和灵活的基础传输网。
大力发展接入网。以光纤尽量靠近用户为原则,采用光纤、铜缆、同轴电缆和无线等接入技术和手段发展用户接入网。在大中城市,还要不断加快宽带接入网的建设速度,逐步开放接入网的建设和经营。
(二)通信业务网
推动移动通信业的高速发展,尽快拆除模拟移动通信系统,使移动通信业务向多种类多速率的综合业务方向演变,方便用户。以IP为基础的多媒体网是通信网发展的重点。例如:在长途网络上组建宽带IP骨干网络;在城市范围内组建宽带IP城域网;大力发展信息化小区和商务楼,形成一个以IP为基础的宽带多媒体网络平台,提供更多种类业务。
(三)通信制造业
通信制造业发展的重点是:移动通信产品、光通信产品、接入网设备和IP网络设备与产品。在移动通信产品方面,主要是组织实施GSM数字移动通信产品国产化专项、CDMA技贸结合专项,将我国的自主品牌移动通信产品成为国内外市场上的主流产品。此外,还必须要加快第三代移动通信技术与产品的研究、开发与产业化。
在光通信产品方面,还要着力于密集波分复用设备、光同步数字系列设备等光通信产品的发展。同时,还要注重加大光层面产品的开发及产业化。
(四)3G运营
1、2G用户发展空间收窄,3G新增用户已经起到增长带动作用
用户是通信运营商的根本。目前,移动电话用户的增长驱动力体现在两个方面:一个是农村用户市场的增量开发;另一个是3G用户增长的带动作用。未来的主要看点为3G用户的增长,中国联通、中国电信由于3G网络制式有独特的技术优势,这将随着用户规模的增长而逐步得到体现。从3G增长角度来分析,我国移动电话用户仍有一定的发展空间。此外,我国3G处于发展初期,3G用户的逐渐增长还会带动起新增用户的增长。
2、3G产业链已逐渐成熟,网络、终端等条件基本完备
目前,我国3G网络已覆盖大部分区域。通过与日本3G的发展过程对比,可以看出低端机和面向业务的功能性手机(如音乐)对3G用户增长起到了及其重要的作用。对比国内的情况分析,智能手机的快速发展明显降低了业务用户界面的使用障碍,同时智能手机价格的降低和丰富的种类也为不同层面的用户提供了更多的消费选择。智能机加速亲民化对传统功能手机的替代显著提速,迅速扩大了移动互联网应用范围,并广泛涉猎到生活、社交、办公、游戏等众多领域。
目前,中国联通在千元智能手机市场方面制定了千元互联网手机的定义;中国电信则将终端计划定位于中低端智能手机,重点发展2000元内能够带来良好用户体验的智能终端。
3、流量消费渐行渐近
流量的增长只是一个表面现象,所体现的是消费模式的变更,从而影响到运营商的经营模式。流量增长还能产生一个更为深远的影响,也就是随着用户对于流量的需求,将3G网络带宽优势逐步体现出来。终端界面和网络条件决定了用户体验的两个方面,人们认为智能手机改善了用户的第一界面体验后,网络体验将成为用户选择运营商的重要标准之一。总之,中国联通和中国电信在网络能力方面的优势将得到市场重视。
四、参考文献
【1】张悦《信息通信业发展特征及趋势分析》,北京邮电大学2009年硕士论文。
你的天方夜谭,我来成全
23年前,34岁的谭立英在北京图书馆查阅资料,准备她的硕士毕业论文。查阅了上千篇资料后,有关卫星激光通信的数据让她眼前一亮――卫星与卫星间、卫星与地面间用“光”连接起来,可以形成空间的信息高速公路。要是能在浩瀚空间建立一个无线光网络,实时进行高速信息传输,这将是一件多么了不起的事情啊!
这个想法令谭立英兴奋不已,可当她着手去做这件事情时,难度大于想象。彼时,她是哈尔滨工业大学物理系的教师,一个5岁孩子的妈妈,每天一边上课,一边做硕士论文,还要照顾孩子。丈夫加同事马晶远在日内瓦深造。在当时那个年代,卫星微波通信还不成熟,更不要说是卫星激光通信,几乎所有的人都认为谭立英的想法是天方夜谭,包括谭立英当时的导师。
导师劝她:“方向虽好,但难度太大了,难以毕业。你要坚持做这个,硕士论文所需的研究费用还要你自己解决。”谭立英点点头,说:“会想到办法的。”其实,她一点办法都没有,她只是怕丝毫犹豫都会让心中燃烧的激情之火熄灭。她34岁了,不想在这个能有所成就的年纪里,提前老气横秋。
谭立英没有想到,为了她的项目,丈夫提前回国。他把家里所有存款取出来,一共不到2万元,对她说:“没经费,我们就用家里的钱,我陪着你一起干。”
久别重逢,夫妻俩的卿卿我我就是通宵地讨论那片科学的空白之地。5岁的女儿听得厌烦了,嫉妒地对爸爸说:“你都有一年多没看到我了,我还是没有你们的课题重要,我真想变成天上的卫星,让你们天天研究研究我。”女儿的话,把夫妻俩逗笑了。谭立英亲亲女儿,牵牵丈夫的手,看看窗外的夜空,想想自己即将要做的连结天与地的事情,她的幸福神圣而隐秘。
连接天地的幸福,神圣隐秘
创业之初的日子无比艰难。他们的实验室设在一间地下室里,潮气重,所有的纸质材料因浸入了潮气而变得绵软,难以翻阅。马晶放了一个除湿机,每天都能抽出三箱水来。
家里的积蓄和微薄的工资是全部科研经费,谭立英不得不算计着花。为了节省费用,谭立英出门能步行绝不坐公交,坐火车也只买硬座,餐桌上长年是白菜土豆。女儿三番两次抗议后,每周的土豆炖白菜里可以出现几片肥瘦相间的肉,算是改善了伙食。以至于女儿说:“在咱们家,实验是亲生的,我是马路上捡来的。”
尽管如此,困难依然接踵而至。建立理论模型需要实验测试验证,没有经费就没有最基本的实验设备,初步的原理验证无法进行。一天,马晶略带得意地安慰妻子:“咱们的仪器有了。”他卖起关子说,这是个秘密。
两天后,马晶神秘地把妻子带到实验室。拉开实验室门的一刹那,谭立英惊呆了――地上摆了一堆破烂。马晶如数家珍:“这是教学实验室报废的仪器,有些修一修兴许能用。”谭立英半信半疑。之后的几天,夫妻俩在实验室忙活开了。他们首先将这些破烂整理归类,凑成了几件“整尸”,然后“解剖”“移植”“再造”“重组”,它们重新变成了实验设备。七天之后,实验设备开始集体工作,半个月后,他们完成了测试验证。谭立英获得了有效的发射测试数据,完成了她的毕业论文。
论文写下最后一个句号时,谭立英不得不为当天的晚餐发愁――研究已经花光了家中全部的积蓄,晚餐在哪里都成了问题。为了安慰女儿,马晶对女儿说:“妈妈的论文完成了,这是个非常值得祝贺的日子,按照行规,今天得吃白水煮面,意味着万事顺顺利利。”一家三口用开水干杯,以白水煮面条充饥。
当晚,女儿睡后,马晶对谭立英说:“研究卫星激光通信是一个从无到有的工作,以后还会有更多的困难,你要做好思想准备。你只要记住一条,我一直在你身边,你不是一个人。”
谭立英看看熟睡的女儿,满心愧疚。马晶拍拍她的肩膀,说:“她会理解的,你应该想到这个过程本身对她就是一种富养。”
有种浪漫,身心相伴
1995年,“弹尽粮绝”的秋天,谭立英带着硕士论文和几十袋方便面住进了北京阜成路8号航天部招待所。倔强的她要给这个研究项目跑出一笔经费来。
跑经费的日子也是谭立英哭得最多的日子。碰壁是常有的事情,冷言冷语也是常听的,很多时候谭立英转身出门时,泪水就滴在了衣襟上。作为一个知识分子,她的自尊不允许她在别人面前以眼泪获得支持。每一次,当眼泪于人前夺眶而出时,她都借口去卫生间,哭够了,再回来继续陈述她的研究。
没有任何门路的谭立英完全是用研究热情打动了航天部的工作人员。几乎每一个看了她论文的人都会惊奇地问:“是谁支持你做卫星激光通信研究的?”“我丈夫。我们没有项目经费支持,是拿自己家里钱做的。”
陈芳允院士――中国卫星测量、控制技术的奠基人之一,“两弹一星功勋奖章”获得者,863计划的倡导者之一,读了谭立英的毕业论文,了解了他们所做的工作之后,激动地说:“你们做得非常好!国家需要卫星激光通信,也一定会支持你们的研究工作。希望你们能继续做下去,不要有任何顾虑。”此后,马晶和谭立英陆续获得了来自哈尔滨工业大学和航天五院的科研基金,建立了团队,研究工作也逐步进入正轨。
试验进入收尾阶段时,由于估计不足,科研经费又一次出现了短缺。大家自带行李,挤进了租来的简易房。马晶、谭立英把家里的电视机、窗帘、大米、土豆等一股脑地搬进了这个“新家”。所有研究人员每天中午只吃6元的盒饭。到了晚上,谭立英又变身为厨师,她拿出科研精神钻研厨艺,每天不重样地为大家做上一顿像样的饭菜。
2011年10月25日,让谭立英夫妇铭记一生的日子,那是中国首次星地激光链路双向捕获跟踪试验成功的日子。试验现场的大屏幕上,“海洋二号”卫星以时速2万余千米的速度疾驰而来,它经过试验区域的时间只有几分钟。卫星光信号与地面光信号准确对准,实现了快速双向捕获、链接并跟踪。
11秒!地面终端就成功捕获到星上终端发出的光信号。这一刻,谭立英期盼了太久。马晶说,20年,比他想象的时间还要短些,他甚至做好了打30年或者50年持久战的准备。
这次试验的成功是中国卫星通信技术发展史上的一个里程碑。它标志着中国在空间高速信息传输这一航天高技术尖端领域走在了世界发展前列。这也是世界上首次星地直接探测高速激光通信链路新技术试验取得圆满成功。这为在空中搭建无线光网做好了准备。
关键词:光纤通信技术优势接入技术
近年来随着传输技术和交换技术的不断进步,核心网已经基本实现了光纤化、数字化和宽带化。同时,随着业务的迅速增长和多媒体业务的日益丰富,使得用户住宅网的业务需求也不只局限于原来的语音业务,数据和多媒体业务的需求已经成为不可阻挡的趋势,现有的语音业务接入网越来越成为制约信息高速公路建设的瓶颈,成为发展宽带综合业务数字网的障碍。
一、光纤通信技术定义
光纤通信是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信力式。论文百事通在光纤通信系统中,作为载波的光波频率比电波的频率高得多,而作为传输介质的光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,所以说光纤通信的容量要比微波通信大几十倍。光纤是用玻璃材料构造的,它是电气绝缘体,因而不需要担心接地回路,光纤之间的中绕非常小,光波在光纤中传输,不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听,光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,所以用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题。
二、光纤通信技术优势
2.1频带极宽,通信容量大光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,光纤通信系统的于光源的调制特性、调制方式和光纤的色散特性。散波长窗口,单模光纤具有几十GHz?km的宽带。对于单波长光纤通信系统,由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势。通常采用各种复杂技术来增加传输的容量,特别是现在的密集波分复用技术极大地增加了光纤的传输容量。采用密集波分复术可以扩大光纤的传输容量至几倍到几十倍。目前,单波长光纤通信系统的传输速率一般在2.5Gbps到1OGbps,采用密集波分复术实现的多波长传输系统的传输速率已经达到单波长传输系统的数百倍。巨大的带宽潜力使单模光纤成为宽带综合业务网的首选介质。
2.2损耗低,中继距离长目前,实用的光纤通信系统使用的光纤多为石英光纤,此类光纤损耗可低于0.20dB/km,这样的传输损耗比其它任何传输介质的损耗都低,因此,由其组成的光纤通信系统的中继距离也较其他介质构成的系统长得多。如果将来采用非石英系统极低损耗光纤,其理论分析损耗可下降的更低。这意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离;对于一个长途传输线路,由于中继站数目的减少,系统成本和复杂性可大大降低。目前,由石英光纤组成的光纤通信系统最大中继距离可达200多km,由非石英系极低损耗光纤组成的通信系至数公里,这对于降低通信系统的成本、提高可靠性和稳定性具有特别重要的意义。
2.3抗电磁干扰能力强我们知道光纤原材料是由石英制成的绝缘体材料,不易被腐蚀,而且绝缘性好。与之相联系的一个重要特性是光波导对电磁干扰的免疫力,它不受自然界的雷电干扰、电离层的变化和太阳黑子活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,还可用它与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆。它是一种非导电的介质,交变电磁波在其中不会产生感生电动势,即不会产生与信号无关的噪声。这样,就是把它平行铺设到高压电线和电气铁路附近,也不会受到电磁干扰。这一点对于强电领域(如电力传输线路和电气化铁道)的通信系统特别有利。
2.4光纤径细、重量轻、柔软、易于铺设光纤的芯径很细,约为0.1mm,由多芯光纤组成光缆的直径也很小,8芯光缆的横截面直径约为10mm,而标准同轴电缆为47mm。这样采用光缆作为传输信道,使传输系统所占空间小,解决了地下管道拥挤的问题,节约了地下管道建设投资。此外,光纤的重量轻,柔韧性好,光缆的重量要比电缆轻得多,在飞机、宇宙飞船和人造卫星上使用光纤通信可以减轻飞机、轮船、飞船的重量,显得更有意义。还有,光纤柔软可绕,容易成束,能得到直径小的高密度光缆。
2.5保密性能好对通信系统的重要要求之一是保密性好。然而,随着科学技术的发展,电通信方式很容易被人窃听,只要在明线或电缆附近设置一个特别的接收装置,就可以获取明线或电缆中传送的信息,更不用去说无线通信方式。光纤通信与电通信不同,由于光纤的特殊设计,光纤中传送的光波被限制在光纤的纤芯和包层附近传送,很少会跑到光纤之外。即使在弯曲半径很小的位置,泄漏功率也是十分微弱的。并且成缆以后光纤在外面包有金属做的防潮层和橡胶材料的护套,这些均是不透光的,因此,泄漏到光缆外的光几乎没有。更何况长途光缆和中继光缆一般均埋于地下。所以光纤的保密性能好。此外,由于光纤中的光信号一般不会泄漏,因此电通信中常见的线路之间的串话现象也可忽略。
三、光纤接入技术
随着通信业务量的不断增加,业务种类也更加丰富,人们不仅需要语音业务,高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已经得到了更多用户的青睐。光纤接入网可分为有源光网络A(ON)和无源光网络((PON。)采用SDH技术、ATM技术、以太网技术在光接入网系统中称为有源光网络。若光配线网(ODN全)部由无源器件组成,不包括任何有源节点,则这种光接入网就是无源光网络。
现阶段,无源光网络P(ON)技术是实现FT-Tx的主流技术。典型的PON系统由局侧OLT光(线路终端)、用户侧ONUO/NT(光网络单元)以及ODN-OrgnizationDevelopmentNetwork(光分配网络)组成。PON技术可节省主干光纤资源和网络层次,在长距离传输条件夏可提供双向高带宽能力,接入业务种类丰富,运维成本大幅降低,适合于用户区域较分散而每一区域内用户又相对集中的小面积密集用户地区。
为实现信息传输的高速化,满足大众的需求,不仅要有宽带的主干传输网络,用户接入部分更是关键,光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中,由于光纤到达置的不同,有FTB、FTTC,FTTCab和FTTH等不同的应用,统称FTTx。
FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纤的宽带特性,为用户提供所需要的不受限制的带宽,充分满足宽带接入的需求。我国从2003年起,在“863”项目的推动下,开始了FTTH的应用和推广工作。迄今已经在30多个城市建立了试验网和试商用网,包括居民用户、企业用户、网吧等多种应用类型,也包括运营商主导、驻地网运营商主导、企业主导、房地产开发商主导和政府主导等多种模式,发展势头良好。不少城市制定了FTTH的技术标准和建设标准,有的城市还制门了相应的优惠政策,这此都为FTTH在我国的发展创造了良好的条件。
在FTTH应用中,主要采用两种技术,即点到点的P2P技术和点到多点的xPON技术,亦可称为光纤有源接入技术和光纤无源接入技术。P2P技术主要采用通常所说的MC(媒介转换器)实现用户和局端的自接连接,它可以为用户提供高带宽的接入。目前,国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽,对大中型企业用户来说,是比较理想的接入方式。
关键词:移动雷达;应急通信;卫星通信
Thesatellitecommunicationofmobilemeteorologicalradarsystem
DouYiwen(BeijingmeteorologicalBureau,Beijing100089)
Abstract:Inordertotranslatemobileradar'sdatatoserverofBeijingmeteorologicalBureau.Thistextcomparedadvantagesanddisadvantagesofwirelesscommunication'smethod.Theaboveanalysisnaturallyleadsustothesystemofthesatellitecommunicationcreated.Theresultsshows:thesystemcansatisfythecommunicationrequirementofmobileradar.Thesystemhasagoodexampleforcreatingemergencycommunication.
Keywords:Mobileradar;Emergencycommunication;Satellitecommunication
1引言
随着气象信息自动采集的不断发展,自动采集数据越来越成为气象信息采集的主流。新一代天气雷达系统,可以进行较大范围降水的定量估测,获取降水和降水云体的风场信息等,在短时灾害性天气预报和应急服务中发挥巨大的作用,特别是对风害和冰雹相伴随的灾害性天气的监测和预警[1]。为了把移动雷达实时数据传输到北京市气象局,通信方式的选择成为信息采集的重要环节,目前气象应用通信方式有很多种。如CDMA/GPRS/3G、北斗卫星、无线局域网(WLAN)、专线等,还有下面要讨论的基于亚洲卫星通信线路。移动雷达对通信的主要需求是网络质量可靠;带宽至少要达到双向2Mbps;移动雷达采集数据地点不固定。如何满足移动雷达的要求是本系统需要解决的问题。
2通信方案的设计
2.1气象信息传输通信方式对比分析
目前气象应用通信方式有很多种,如CDMA/GPRS/3G、北斗卫星、无线局域网(WLAN)、专线等。由于天气雷达数据量大,要求网络质量高,固定地点天气雷达的数据传输一般都是利用专线传输。表1是常用无线通信方式传输气象数据的对比。无线局域网传输距离短,安全性差,一般只能作为数据的传输中继;北斗卫星是我国自主研制的卫星导航定位系统,安全性高,用于传输字节少如自动站等的数据比较适合;CDMA/GPRS,运行成本低,但是其通信速率要求低,不能满足雷达数据传输要求;3G下行速率理论值是2.8Mbps,实际传输效果没有达到此值,而且网络质量与基站覆盖有很大关系。天气雷达如果地点固定,而且在市内或县城内,使用专线较好,有充足的时间建立专线的话,应用2Mbps专线传输雷达数据是一种好的选择。卫星通信作为天气雷达数据的备份是一种最佳选择,因为它的网络带宽、移动性、实时性、开通周期等方面都能满足要求。
2.2卫星通信特点分析
卫星通信是以人造通信卫星作为中继的一种微波通信方式。卫星通信的优点:通信距离远,建设成本与通信距离无关;不受地理环境影响;广播方式,卫星覆盖区域内的任何点可实现通信;通信容量大;可自发自收。卫星通信的缺点:信号极弱(毫微微瓦级),对技术和设备的要求较高;时延;多址问题;存在单一故障点;雨衰。
3卫星通信的应用
综合考虑雷达数据传输的速率在2Mbps以上,支持视频、移动、应急等方面的要求,选择亚洲卫星通信是本系统的最佳选择。本系统采用等效口径为0.95m的偏馈型椭圆抛物面天线,天线面使用四片碳化纤维面板组成。天线系统工作在Ku频段。天线控制系统内置高性能信标接收机,可在5分钟内自动对星,通过对中卫一号、亚洲二号、亚洲三号、亚洲四号四个卫星两种极化方式的上百次测试,寻星准确率100%,配置40W功放时具备传输速率大于等于3Mbps,保证传输速率大于等于2.048Mbps,完全具备传输多路话音、2路视频图像、2路数据的业务能力。图1就是本系统建立的移动雷达卫星网络结构图。从图中可以看到移动雷达系统采集数据到数据处理服务器(192.168.3.5/24)或模拟语音经过语音网关,通过网络交换机和IP加速器(192.168.3.3/24),由调制设备(192.168.3.2/24)调制信号传输到卫星,再由卫星接收站传送到地面,通过调制解调器(192.168.3.10/24)和IP加速器(192.168.3.11/24)指向路由器(192.168.3.1/24,192.168.2.1/24),由路由器转发到防火墙(192.168.1.1/24),在防火墙上作语音网关和数据服务器NAT地址转换。最后在服务器(192.168.2.254/24)上可以看到雷达系统上传的数据,在电话终端上可以进行语音通话。这个网络是双向的,不仅数据可以双向传输,而且在北京市气象局可以监控到卫星通信系统的状态。本系统因为经费有限,建立了电话通信模式,并留有视频接口。
图1移动雷达卫星网络结构图
4结论
本系统采用的亚洲卫星通信系统具有一键对星功能,天线能够自动展开/收藏,自动定位、自动捕获和自动跟踪卫星,5分钟内完成寻星任务并建立卫星通讯链路。在传输速率、网络安全、天线对星时间、网络接口、应急通信等方面都能满足实时雷达传输数据的要求。
致谢:国家气象信息中心网络室和视频与卫星室、西安瑞兴通信有限公司、北京市人工影响天气办公室、北京市气象信息中心、北京市大气探测技术保障中心在系统建设中给予的大力支持。
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这就是位于宜兴这片充满生机与活力的创业热土上,有着 “530”创业导师头衔的俊知集团。
时刻立在3G发展的潮头
2007年3月,新加坡俊知集团独资创办了江苏俊知技术有限公司,着重研发移动通信天馈系统及周边产品的核心技术,仅注册资本就高达3000万美元,是宜兴市当年引进的重大外资项目之一。在俊知创立之初,就科学确立了“集俊以知,共赢3G”的发展战略。企业专注于发展移动通信天馈系统及周边产品的核心技术,凭借自有知识产权和强大的研发平台,成功开发射频电缆系列产品、漏泄电缆系列产品、机房用电缆系统产品、电子元件系列产品、移动通信交换系统产品等,其用途遍及通信、微波通信、雷达、导航、遥控、遥测、仪表、能源、高速铁路等领域,满足CDMA、GSM、PHS、TD等电信公共网络和专用网的全频段、高指标要求,尤其适用于3G。
领航人钱利荣常说:“如果没创新的胆略,那么企业的发展永远不能领先于人。”第三代移动通信技术的3G产业是蒙着美丽“面纱”的新兴产业,2007年时全国范围内也只有屈指可数的几家顶尖线缆企业在谋划3G。“一步领先,步步领先”的俊知在完成一期和二期项目投产后根据行业发展形势,提前启动了三期3G通信用RF同轴电缆扩能建设,正好衔接上国家3G建设的机遇。凭借着核心技术,俊知刚刚诞生就立在了3G发展的潮头。手中掌握的3G通信用电缆方面的国家知识产权局实用新型专利就有9项、江苏省高新技术产品认证5项,开发出的3G用铝管射频电缆、功分器、耦合器等新产品50多项。在其后发展的两年中,俊知就将3G技术广泛应用于当时全国许多仍然使用2G技术的基站建设中。2009年,企业以优秀的研发实力、产品性能获得“2009无线通信馈线供应商”第一名。12月,企业又荣获了“2009-2010年通信产业技术创新奖”。省委常委、时任无锡市委书记杨卫泽的二次专题调研企业,对俊知在短的时间内取得的发展成绩表示赞赏。
俊知在创新创业中走出了一条具有企业个性特色的“俊知之路”。如今俊知已在中国三大运营商的3G通信用RF同轴电缆采购中占得三分天下。在成立当年,企业只用了短短三百多天的时间,就实现了“当年引进、当年开工、当年投产”的目标,刷新了宜兴地区规模外资项目建设速度的新纪录。企业今年争取实现销售收入十亿元,这意味着,两年多时间里将实现从零到十亿元的完美跨越。三年坐上行业头把交椅,五年产能规模将达百亿。
在车间内,其主打产品RF同轴电缆,是以空心铜体为芯,外裹二氧化碳发泡材料,再由环状铜导体及保护性材料包裹。这个有着共同“虚拟轴”的构造相互支撑作用,实现了通信数据的清晰传输。RF同轴电缆在国际市场上价格远高于同行同类产品,但受青睐程度同样远高于同行。
用超前的战略眼光“感知”市场,是俊知企业的一大“法宝”。俊知成为国内同行业中最响亮名字时,也逐渐向国外传开。以俊知为主的国内一批企业,以发展中国自己的3G技术为目标,将曾经试图垄断中国市场的美、德两家跨国企业挤出了中国市场,挺起了民族工业的脊梁,信心满怀地跨出了海外扩张的步伐。
员工是企业的创新元素
“软硬兼施”的科技策略指引俊知企业高度重视自主创新和技术人才,建立起江苏信息传输工程技术研究中心。俊知认为员工是最大的财富。中心除了聘请国内权威专家之外,还吸收了不少青年才俊。在成立不到3年的时间内,先后引进、培育了8名高层次人才和66名各类专业技术人才,储备了丰富的人才库。2009年,俊知还成立了无锡地区首家通讯工程研发中心,加速了成果转化与产业化的效率,大大提高了技术人员的创新积极性。
打破传统的用人制度,俊知企业采取工程师分级评估制度,通过笔试、论文答辩、面试等环节对个人的科研成果和技术能力进行评估,来定级定酬,充分发挥个人的技术“能量”。在硬件方面,企业投入巨资从奥地利罗森泰,美国哈挺、安捷伦,德国罗森伯格、费希尔和日本安立、津上等世界知名企业,引进了国际一流的生产和检测设备,拥有了先进的技术装备,为彰显科技之光奠定了坚实的物质基础。
在俊知的创新发展中,员工就是企业的创新元素,是企业发展的依靠力量。俊知提出了“给员工一个家”的目标,处处把员工利益放在第一位,不惜重金打造良好的生活环境,同时,通过广大党员在企业与员工间架起了沟通的桥梁,为员工营造了一个温馨的“大家庭”环境。为了让企业的创新元素活跃起来,俊知还有一套专门针对普通员工的创新激励举措。企业经常性开展技能比武和技能培训。通过车间管理看板等推广改进措施,提升员工创新意识。通过“员工定级考评办法”、“员工岗位职称”等制度将创新与薪酬和晋升挂钩,并出台了获得专利及等的奖励制度,其中员工获得国家专利的,每件一次性便可获得0.5-2万元的奖励。
企业文化与群体活动是俊知的发展基础。从专职人员管理的图书馆,到每月开展一次技能竞赛和文体活动,丰富了企业员工的精神生活。公司的图书馆与当地新华书店联网,只要相关书籍到货,就及时购进。图书馆每天开放到晚上10时,员工下班后有充裕的时间去看书。公司每月开展一次技能竞赛和文体活动,体现创新元素的比赛成绩与薪酬、晋升挂钩。俊知多次积极参与慈善事业,为金秋助学和贫困助学捐献出了一份力量。