无线通信论文范文10篇

时间:2023-04-01 23:02:05

无线通信论文

无线通信论文范文篇1

[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:InfraredDataAssociation,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:RadioFrequencyIdentification,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:UltraWideband,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。公务员之家

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。

无线通信论文范文篇2

[论文摘要]雷雨频繁季节,防雷成为无线通信台站的一项重要任务,认真做好系统接地工作在无线通信设备防雷避雷中具有重要意义。针对无线通信系统最基础的接地工作,分析和探讨通信防雷工作、减少通信机意外故障因素。

随着无线通信系统的自动化装备越来越先进,设备电路的精密集成度日益提高。感应雷电及雷电电磁脉冲的入侵很容易损坏相应的电子、电气设施,加之无线通信设备自有的室外天线和电缆馈线等的裸露,感应雷击的危害明显增加,仅靠避雷针已远远不能满足无线通信台站设备的防雷实际需求,因此,对系统工作地和保护地的要求更加严格,必须从细节抓起、从源头治理、全方位着手,在抓好系统接地工作的基础上,对台站设备实施综合防雷工程。要对设备防雷要认真规划、设计、施工,设备接地工作必须严格要求、高度重视,务必做到系统接地关即:连线坚固、地网可靠、泄流畅通,总的来说,在一个工作区域内,尽量将邻近的机房、铁塔、天线、变压器、配电柜、通信电缆统筹考虑,按均压、等电位的原理把工作地、保护地和防雷地组成一个联合接地网,台站内各类接地线应从接地汇集线或接地网上分别引入,扩大地网范围,增强整体防雷能力。

一、无线通信防直接雷的接地工作

对于防直接雷袭击,我们一般主要采用避雷针、避雷带、避雷网等传统避雷装置,只要设计规范,安装合理,这些避雷设施便能对直接雷进行有效的防御,这种方法经济、简单,但要注意,避雷针应当装在高于天线尖端数米,避雷针与天线之间应有一定的间隔,以防止由于避雷针的存在而损坏天线的辐射图形影响通信效果。一般的做法是避雷针成为天线塔体的主杆,通信天线装在避雷针外线大约1.5个波长以外。由于避雷针带接触雷击的强度较大、范围较广,首先要确保其具有良好的电流泻放通道,主要接地标准应做到:

1、避雷地线的直流通路的电阻要求足够低,一般为10—500,小于50最佳,由于雷电浪涌电流较大,频谱较宽且持续时间短,因此要求必须有尽量小的电感量。

2、地线不能用扁平编织线或绞合线,因为这种线电感较大,不利于泄放雷击电流,且容易被腐蚀。要尽可能使用3mm以上的实心导线,且最好是相同的金属材料。

3、为了增大地表层的泄放面积,可采用埋设有一定间隔的多根接地体,且相互焊接。如在建筑物的四周以1至2米的间隔埋上10根左右的铜管,并把它们焊接起来。

接地体宜采用热镀锌钢材,其规格要求如下:

钢管φ50mm壁厚不应小于3.5mm。角钢不应小于50mm×500mm×5mm。扁钢不应小于40mm×4mm。

但由于无线通信台站的环境条件不一,其地网往往难以组成沿房屋四周封闭式的环形地网,所以对地网组成方式给予了灵活考虑,但机房工作地、保护地、铁塔防雷地三者应共同地网,且要求铁塔与建筑物连通(含地下、楼顶),有困难时也要确保楼顶避雷带与铁塔地网连通。对于地处市郊、多雷区(年雷暴日大于20天以上)或建筑物较高而得不到周围建筑物防雷设施保护的台站,其地网应在地下、地面上作多点(两点以上)焊接连通,特别注意的是,在地网焊接连通时要与设备断开操作,以确保系统安全。

除了做好室外防雷设施的有效接地外,从防雷工程的系统性和综合性来考虑,还要注意通信机房内相关设施的联合接地,即机房内走线架、吊挂铁架、机架或机壳、金属通风管道、金属门窗等均应作保护接地,保护接地线一般宜采用截面积不小于35mm2的多股铜导线。按照《通讯局(站)防雷与接地设计规范》要求,对机房的接地引入线长度不宜超过30m,其材料为镀锌扁钢,截面积不宜小于4mm×40mm或不小于95~2的多殷铜线。接地引入线应作防腐、绝缘处理,并不得在暖气、地沟内布放,埋设时应避开污水管道和水沟,裸露在地面以上部分,应有防止机械损伤的措施。

二、无线通信防感应雷的接地工作

无论多么完善的避雷针,对感应雷击都无能为力,由于其来自线路的感应电流,加之有的系统屏蔽差,以及没有采取有效的等电位连接措施、综合布线不合理、接地不规范造成地电位反击等,因此需要运用完善的综合防雷手段,在电源和馈线等线路上安装相关的避雷器SPD,与合格的避雷针有机结合、相互补充,构成一套完整的防雷体系。而对任何先进、科学的防雷器件而言,设备的本身接地和防雷器的接地都尤为重要,一般要求通信机房地阻不超过10,这也是保证避雷设备发挥作用的前提和关键。

1、机房内的设备首先要做到保护地、工作地等电位连接,特别是相关设各机箱的外壳必须接地,以最大程度上减少二次感应雷击的危害。对接地汇集线和接地排的要求较高,它一般设计成环形或排状,材料为铜材,截面积不应小于120mm2,也可采用相同电阻值的镀锌扁钢,机房内的接地汇集线可安装在地槽内、墙面或走线架上,接地汇集线应与建筑钢筋保持绝缘。

2、通信站传输射频信号的同轴电缆馈线一般都有金属外护层,应在上廓、下部和经走线架进机房入口处就近接地,在入机房处的接地应与地网引出的接地线直接连通,以泻放线缆在外界感应的雷电流。当铁塔高度大于或等于60m时,同轴电缆馈线的金属外护层还应在铁塔中部增加一处接地。在天馈系统中安装避雷器时要注意以下方面的接地问题。一是避雷器的接地端的接地电阻不得大于50,否则将影响防雷效果;二是安装通信天线时,天线支撑杆要与铁塔可靠连接,连接电阻等于零,馈线应从铁塔内部垂下,并每隔一段距离用铜丝与铁塔固定。公务员之家

无线通信论文范文篇3

[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:InfraredDataAssociation,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:RadioFrequencyIdentification,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:UltraWideband,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。中国论文联盟-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。

无线通信论文范文篇4

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:InfraredDataAssociation,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:RadioFrequencyIdentification,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:UltraWideband,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。

五、无线技术的应用及展望

目前,在电网电力系统通信中仍然以具有高传输率、高带宽、高可靠性等特性的光纤通信为主,但随着电网对灾难应急、配网自动化、办公智能化等需求的提出,无线通信将以其迅速部署、不受地面限制等特点寻求到在电力系统通信中的应用。因此,无线通信可以成为电力系统通信的一个重要补充手段,为电力系统构建综合通信网提供非常重要的一个部分。

无线通信论文范文篇5

关键词:串行通信无线通信机器人

足球机器人是一个极富挑战性的高技术密集密集型项目,融小车机械、机器人学、机电一体化、单片机、数据融合、精密仪器、实时数字信号处理、图像处理与图像识别、知识工程与专家系统、决策、轨迹规划、自组织与自学习理论、多智能体协调以及无线通信等理论和技术于一体,既是一个典型的智能机器人系统,又为研究发展多智能体系统、多机器人之间的合作与对抗提供了生动的研究模型。它通过提供一个标准任务,使研究人员利用各种技术获得更好的解决方案,从而有效促进各个领域的发展。其听理论与技术可应用于工业生产、自动化流水线、救援、教育等实践领域,从而有效推动国家科技经济等方面的发展。机器人足球从一个侧面反映了一个国家信息与自动化领域的基础研究和高技术发展水平。

目前,国际上有机器人足球比赛分为两大系列——FIRA和Robocup。本文所要论述的系统所应用的F-180小型足球机器人比赛就是RoboCup系列中应用较广泛的一种。

F-180小型足球机器人足球比赛的示意图如图1所示,比赛双方各有5名机器人小车在场上。足球机器人系统在硬件设备方面包括机器人小车、摄像装置、计算机主机和无线发射装置;从功能上分,它包括机器人小车、视觉、决策和无线通信四个子系统。

其中无线通信系统是衔接主机和底层机器人不可缺少的一环,它必须保证从主机端到机器人底层之间的数据传送是可靠的,从而使得机器人比较能够顺利流畅进行。由于比赛双方都有多个机器人同时在场地上跑动,要求无线通信有一定的抗干扰性。无线通信系统的性能相当程度上直接影响着机器人的场上表现。

1系统的设计及实现

比赛中从摄像头来的视频信号经过计算机处理之后得到控制小车用的数据信息,而无线通信系统的就是将这些数据信息及时准确地送达场上的每一个机器人小车,系统采用广播方式,各机器人根据特定标志识别发给自己的有用数据,从而进行决策与行动。整个系统的框图如图2所示。

1.1发送端的硬件设计

发送端主要用PIC16F877单片机实现编码和对发射机的控制,计算机通过串行口发送数据,经过PIC16F877编码后再通过PTR3000无线通信模块将数据发送出去。

所采用的PIC16F877单处机是MICROCHIP公司推出的8位单片机。采用RISC指令系统和哈佛总线结构,最高运行的时钟频率可达20MHz,因而指令运行速度快。它有很宽的工作电压范围,可直接与3.3V的PTR3000无线通信模块配合使用。

TR3000无线数据收发模块是一种半双工收发器,采用NORDIC公司的nrf903无线收发芯片,工作频率采用国际通用的数传频段ISM,频段915MHz,工作频率可以在902MHz~928MHz可变。采用GMSK调制,抗干扰能力强,特别适合工业控制。灵敏度高,达到-100dBm,最大发射功率+10dBm,工作电压为2.7V~3.3V。它最多有169个频道,可满足需要多频道的场合,最高数据速率可达76.8kbps。因而完全可以满足小型组机器人通信的数传速率与距离的需要。

本系统中PIC16F877就是采用20MHz的时钟信号,能够满足即时收发数据以及编码的需要。整个系统中包含两种电源,无线通信模块的电源为3.3V,而MAX232又需要+5电源。信号线的连接也要考虑两种电平的匹配问题,在必要的地方要加上电平转换电路。

首先单片机要接收来自计算机端的数据,计算机串口输出的信号经过MAX232由232电平转换为TTL电平。但是由于单片机采用3.3V电平,因而MAX232输出的信号需经过电平转换才能输入单片机,电平转换可以采用TI公司提供的典型电平匹配电路(见图3),也可采用74LVCXX系列逻辑门来转换。

由于PIC16F877只有一个异步串行口,因而要通过16C550通用同步异步收发器(USART)芯片来扩展一个异步串行口。这样就可以保证从计算机串口输出的数据与无线通信的数据速率不同,从而使原始数据经过通信编码及打包数据量增加之后也能及时传送,并且在必要时也能将接收数据送回计算机端,实现半双工通道。系统的电路图如图4。从图4可以看出PIC单片机采用并口对16C550进行初始化配置。由于16C550共有10个寄存器,且占用了8个地址,因而PIC单片机用RA0、RA1、RA2三个通用I/O口做地址线选择16C550的各个寄存器。单片机可以不断通过RB1、RB2引脚检测TXRDY、RXRDY信号获知ST16C550是否接收到数据,还是已经发送了数据。还可以通过把16C550设置成中断方式使每接收到一个字节数据便产生一次中断使INT信号有效,单片机进入中断处理程序,从而使单片机的执行效率更高。

单片机通过自带的异步串行口输出数据到PTR3000通信模块。由于nrf903芯片接收和发送数据共用一个引脚,因而需要其他电路来解复用。最简单的方法就是在单片机的TX引脚先接一个10kΩ的隔离电阻,再与RX和PTR3000的DATA引脚相连。但是这种方法有两个缺点,它会造成发送的数据串入到单片机的接收引脚中,另外发送信号的驱动能力受到了极大的限制。因此,本系统采用了74HC244三态缓冲器作为隔离(见图4中虚线框内所示),并且通过单片机的RB4控制收发状态,因而在半双工方式下发送信号与接收信号可以互不干扰地传送。

对于通信模块工作状态的控制主要包含表1所列的这几个信号,通过单片机的普通I/O口即可控制。

表1PTR3000工作工作模式配置表

PTR3000工作模式STBYPWR-DWNTXENCS

正常工作:接收0000

正常工作:发射0010

掉电模式01XX

待机模式10XX

1.2发送端的软件设计

当系统复位时,单片机首先要对PTR3000无线通信模块和16C550的寄存器进行编程初始化。PTR3000的初始化编程是通过同步串行信号进行的,总共有三个信号CFG_CLK、CS和CFG_DATA,分别连接到单片机RC3、RB7、RC5引脚。PIC16F877单片机本身就有同步串行口功能模块,但是由于PTR3000的同步串行数据位为14位,并非整数字节,而且14位数据必须一次初始化完成,因此实际通过普通的I/O口编程来实现这14位的同步串行信号更方便一些。在整个初始化期间CS信号必须一直为高电平。这14位初始化字的定义见表2。在初始化同步串行信号输出时最高有效位在先。在对PTR3000编程前先其状态为接收状态以免在其他频率造成无线干扰,编程完成后就可以将状态改为发射状态了。

表2PTR3000初始化控制字各位定义

Bit参数名称符号参数

位数

0~1频段FB必须为了10(表示为选择频段915±13MHz)2

2~9频点CHf=902.1696+CH·0.1536(MHz)

10~11输出功率POUT发射功率≈-8dBm+6dBm·POUT2

12~13时钟分频输出Fup"00"=>Fup=fxtal

"01"=>Fup=fxtal/2

"10"=>Fup=fxtal/4

"11"=>Fup=fxtal/82

接下来对16C550的初始化设置。由于PIC16F877自身的并行口对16C550进行初始化编程设置各个寄存器,需要注意的只是在输出每一个字节之前先要通过RA0~RA2输出相应字节的地址信号。在初始化设置时将16C550的波特率设置低于76.8kbps,以保证接收的数据能够通过PTR3000即时发送。

1.3接收端的硬件设计

接收端装在每个机器人小车上,由于机器人小车的控制采用DSP控制器TMS320LF2407,因而在接收端PTR3000无线通信模块就采用TMS320LF2407来控制。通过PTR3000接收的数据直接输入DSP,由DSP进行解码,从而做出决策和发出控制信号。因而无线通信系统的接收端电路相对发送端要简单得多,只需用TMS320LF2407代替发送电路中的单片机与PTR3000模块相连接即可。PTR3000的初始化编程也就由2407的普通I/O口来实现,只不过在初始化编程之后依旧保持PTR3000处在接收状态。

2协议的设计

2.1物理层的编码设计

物理层的编码设计要根据所采用的物理器件和物理信道的特性来决定。本系统采用PTR3000无线通信模块在接收模块中为了获得0直流电平就需要在所传输的数据中逻辑“0”和逻辑“1”的数量相等。只有满足上述条件接收部分才会获得很高的接收正确率。长时间空闲也会导致接收部分的0直流电平漂移,因为长时间的空闲实际上一直发送的是逻辑“1”。

由于PTR3000的这些特性,很自然就想到采用曼彻斯特编码(Manchester)(也称为数字双向码(DigitalBiphase)或分相码(Biphase,Split-phase)。它采用一个周期的方波表示“1”,而且它的反向波形表示“0”。由于方波的正负周期各占一半,因而信号中不存在直流分量。在异步串行通信中有一个起始位“0”,因此将停止位“1”长度也设为一位,这样在一个字节共10位信号中也就不存在直流分量了。只是加了曼彻斯特编码之后原来一个字节的数据现在要两个字节才能传送。

图4

有一些数字节,不会在进行曼彻斯特编码之后的数据串口出现,但是在一个字节中也具有0直流分量的特性,也有很高的接收正确率。这类数据字节如:0xF0、0x0F、0xCC、0x33等。从码型看来其中0xF0码型定时性能是最好的(其码型见图5),它很容易使异步接收器达到同步并且不会发生错误。由于0xF0的这种特性就可以用它做同步码元,在空闲的时间内通信系统就通过一直发送同步码元,使接收端保持同步,而且也可以保持接收模块的0直流电平状态。

2.2纠错编码设计

为了在有一定外界干扰的情况下,保证主要与机器人之间的无线通信依然稳定可靠,必须采取一定的抗干扰措施,这可以采用纠错编码来实现。可以选择纠错编码方案有(14,8)分组码、(7,4)分组码和循环码,需要使用两字节的长度发送一字节的有效信息;(5,2)分组码和循环码,交错码、(21,8)分组码和缩短循环码、(21,9)BCH码、(21,12)BCH码,需要使用三字节的长度发送一字节的有效信息。

系统中使用了(7,4)分组码,并在实际中取得了较好的效果。它的构成方式如下:

假定不做任何处理的原码格式为:

其高四位的监督码为:

A2A1A0

其低四位的监督码为:

B2B1B0

则编码后成为两个byte长度:

1X7X6X5X4A2A1A0

0X3X2X1X0B2B1B0

其中每个字节的最高位作为标志位,用于表示高四位和低四位,高四位用“1”做标志,低四位用“0”做标志。接收端通过检测标志进行重组和解码。对于译码基本方法有维特比译码和使用监督矩阵译码,可根据具体的编码方案灵活选用。

2.3帧格式设计

一般数据帧包括帧头、机器人标识、数据、数据校验、保留字节等内容,通常按照下面的格式排列:

帧头机器人标识数据保留字数据校验

为了保证帧能够准确接收,帧头的设计至关重要。一般帧头需要两个或两个以上的字节,并且应该选择数据中出现几率较低的数值和组合。在这个系统中可以采用一般数据中根本不会出现的数据字节如0xF0、0xCC作为数据帧头。而其它类型的帧(如开球或暂停等命令帧),则可以选择在0xF0之后加上其它的字0x33、0xC3、0x3C、0x0F等构成。这种帧头组合在一般的数据中是不会出现的,因而可保证帧同步不会出错。场上的每个机器人通过数据帧中的机器人标识来识别属于自己的数据,由于场上只有5个机器人,因而机器人标识只占用一个字节。

无线通信论文范文篇6

关键字:无线通信设备防雷措施

Abstract:Wirelesscommunicationispopularlyusedinsomearea.Butbecauseofthethunderbreakin,wilelesscommunicationisindangerseverytime.Thisarticleintroducedlightingpreventionmeasureofwilelesscommunicationdevice。

Keywords:wilelesscommunicationdevicelightingpreventionmeasure

一、前言

在我们的生活中会经常见到电闪雷鸣,但是大家知道吗?全球平均每年要发生1600万次闪电。雷电具有惊人的能量,每次雷击所产生的能量大约为55万千瓦/小时,足以燃点100万个灯泡1小时、直击雷电流平均都有34kA。有记录的最大直击雷电流为210kA。目前人类尚未能对雷电的能量加以有效利用,而雷害造成的损失却是巨大的。据统计,在欧美国家每年有20%—30%的电脑故障是因感应雷引起的,在一处电网中每8分钟便有一个瞬间过电压产生。全球每年有数以千人死伤于雷击事故、经济损失有数十亿美元。

所以雷电灾害对无线通信设备的危害也是不言而喻的,所以探讨有关无线设备的防雷是非常有必要的,这对于无线通信网络的安全、质量等都有很重要的意义。

二、雷电对无线通信设备损害的原理和主要形式

1.原理

要真正做到对无线设备的防雷首先必须了解雷电对无线通信设备危害产生的原理。以负雷云为例,由于电云负电的感应,使附近地面积累正电荷,地面与雷云之间形成强大的电场。当某处积累的电荷密度很大,激发的电场强度达到空气游离状态(空气击穿)的临界值时,雷云便开始向下梯级式放电。接近地面的物体达到一定的距离时,地面物体在强电场作用下产生尖端放电,形成向雷云方向逐渐向上先导放电,二者汇合形成雷电通路,异性电荷剧烈中和形成很大的雷电流,并发出强烈的闪电和雷鸣。雷电发生时,雷电流经架空线路或空中金属管道等金属物体产生冲击电压,随物体走向而迅速扩散,形成危害。

2.三种主要形式雷击破坏的三种主要形式为:

2.1直击雷

带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象,叫做“直击雷”。直击雷只发生在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害,也就是说直击雷发生的几率较低,而且直击雷发生时一次只能袭击一个小范围的目标,但是由于放电现象发生过程迅猛,被直接击中的目标会由于放电电流过大,造成的损坏程度较大。直击雷主要对室外物体产生破坏作用,所以把防直击雷的系统称为外部防雷系统。

2.2球形雷

简称球雷,是一种特殊的雷电现象。一般是橙或红色,或似红色火焰的发光球体(也有带黄色、绿色、蓝色或紫色的),直径约为10~20cm,最大的直径可达1m,存在的时间大约为百分之几秒至几分钟,一般是1~5s,一旦遇到物体或电气设备时会产生燃烧或爆炸,其主要是沿建筑物的孔洞或开着的门窗进入室内有的由烟囱或通气管道滚进楼房,多数沿带电体消失球形雷一般发生的较少,只有在一些特殊的地理环境或者特殊的基站位置上才会有球形雷的发生。

2.3感应雷

雷电在雷云之间或雷云对地放电时,并在附近的户外传输信号线路、地埋电力线、设备间连接线产生电磁感应并侵入设备,使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害的放电现象,叫做“二次雷”或称“感应雷”。感应雷虽然没有直击雷猛烈,但其发生的几率比直击雷高得多。感应雷不论雷云对地闪击还是雷云对雷云之间闪击,都可能发生并造成灾害。此外一次雷闪击都可以在较大的范围内使多个电子设备同时产生感应雷过电压现象,并且这种感应高压可以通过基站供电线和信号中继线等引入传输到很远,致使雷害范围扩大。感应雷发生时一般对室内的用电设备和电子元器件起到破坏作用,因此把防止感应雷和雷电电磁脉冲波(LEMP)破坏的系统称为内部防雷系统。

三、无线电设备防雷措施探讨

1.外部防雷外部防雷系统由避雷针、引下线、接地地网等组成,缺一不可。一般防止直击雷破坏是通过避雷装置即避雷针、引下线和接地网络构成完整的电气通路后将雷电流泄入大地。然而避雷针、引下线和接地装置的导通只能保护安装避雷针的物体本身免受直击雷的损毁,但雷电会通过多种形式及途径破坏电子设备。对通信基站而言,天馈线系统和机房建筑物容易遭受到直击雷的袭击,可以通过合理的设计避雷针的保护角和良好的接地系统起到保护作用。接地体指埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体。有人工接地体和自然接地体两种。接地网是把需要接地的各系统,统一接到一个地网上或者把各系统原来的接地网通过地下或者地上用金属连接起来,使它们之间成为电气相通的统一接地网。一定要有一个良好的接地系统,因为所有防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄入大地,从而保护设备和人身安全。如果基站接地系统做得不好,不但会引起设备故障,烧坏元器件,严重的还将危害工作人员的生命安全。另外还有防干扰、防静电等问题都需要建立良好的接地系统来解决。一般整个基站的接地系统有:建筑物地网、铁塔地、电源地、逻辑地(也称信号地)、防雷地等。然而,各地网之间必须独立时,如果相互之间距离达不到规范要求的话,则容易出现地电位反击事故,因此,各接地系统之间的距离达不到规范的要求时,应尽可能连接在一起,如实际情况不允许直接连接的,可通过地电位均衡器实现等电位连接。

2.内部防雷

有可靠的外部防雷措施同时更需要完善内部防雷措施,内部防雷工程主要由屏蔽、防雷器和等电位连接三部分组成。

(1)屏蔽

每对双绞线或四对双绞线都可使用金属屏蔽,不同的双绞线或四对双绞线放在一起可共同使用一个金属屏蔽。由于金属屏蔽的趋肤效应产生的吸收和反射作用,可更好的分割周围的电磁场和减少单独屏蔽的对绞线之间的串音。

(2)防雷器

防雷器是用一种低压时呈现高阻开路状态,高压时呈现低阻短路状态,能承受数百安培大电流通过的过压保护电子器件组合。将防雷器并联在供电线路、信号传输线路上使用。当遇到雷击和高电压大电流时其立即呈现短路,将瞬间产生高电压大电流通过地网泄放到大地中,使设备受到保护。发生雷击时,直击雷或者沿着线路进入室内的感应雷会使设备的进线电压瞬间急速升高,达到几百甚至上千伏。由于在进线端采用了第一级保护,并联一个气态放电管,通过惰性气体的电离,能转移大部分的瞬变能量。因为无分布电感电容,通流容量极大,特别适合用于吸收直击雷,保护后的残留电压为二十几伏,对于集成电路而言,这个电压还是偏高,还起不到有效保护。另外气态放电管,反应速度慢,导致其上冲电压可达到电压峰值,有鉴于此,增加一级保护,并且在两极之间采用电感耦合,利用电感电流不能突变的原理,起到一个延迟的作用,为第二级保护赢得时间,并减轻对第二级的压力。第二级主要是采用固态放电管,它是基于可控硅原理的一种负阻器件,在冲击电压作用下,其前沿上冲电压非常低,显示出极强的抑制特性,并且响应速度非常快(纳秒级),分布电容小,残压低于5V,且对电流的吸收能力也相当大,非常适合用于网络通讯工程、电子部件的防雷保护。

3.微电子设备防雷

3.1天线防雷

完善微波天线防雷击的保护措施。天线铁塔设避雷针,并经40mm×4mm镀锌扁钢直接入地,使雷电流沿最短路径接入接地网,这样塔上的天线都在其保护范围内,免受雷电,而且使天线引下线都多点接地。馈线在塔顶与天线连接处接地,进机房前与地网就近接地,进入机房后,与设备连接处接地,馈线与设备接口处,有条件的加装避雷设备。天线铁塔和机房之间装设支撑电缆的金属过桥或悬挂电缆的钢绞线。过桥和钢绞线在电气上与铁塔连通,在电缆进入机房外侧时,将过桥和钢绞线、电缆外护层连在一起,并通过最短路径与接地网相连,尽可能减少经天馈线进入机房的雷电压幅值。塔灯电源铠装带屏蔽层采用多点接地,并在机房入口处对地加装氧化锌无间歇避雷器,并将零线接地。

3.2机房防雷防雷检测技术人员首先对机房部分的防雷装置及其安装工艺、材料规格等进行查看,即查看机房内是否安装了汇流排(也叫接地汇集线),汇流排的接地引下线是从哪里引入的,汇流排和接地引入线的材料规格是否合乎要求;查看输电线路是否安装了电源避雷器,其安装是否规范和工作是否正常;查看同轴电缆馈线是否安装了天馈避雷器,其安装是否规范和工作是否正常。然后测试馈线的金属外护层、PE线、数字通信设备的机架、模拟通信设备的机架、整流供电设备的机架、内走线架、金属门窗、空调机正常不带电的金属外壳等金属体是否作了等电位连接。然后测量接地电阻值,并做好记录和绘制机房防雷平面示意图。

3.3基站防雷

首先,保护建筑物部分的防雷装置(接闪器、引下线、接地装置等)、天面金属物必须实施可靠的等电位连接。因为当雷电向建筑物闪击时,雷电流通过接闪器和引下线被迅速释放入地,强度得到迅速衰减,干扰源的雷电电磁脉冲存在时间极短,不至于产生高的感生电压,对通信设备有保护作用。

其次,天线的直击雷防护,主要是安装避雷针一,最好直接利用天线杆来保护。上文中已经有比较具体的介绍,就不在此累赘了。

同时做好天线杆、同轴电缆馈线、外走线架的等电位连接,能减少各金属体之间的电位差和防高压反击,可以避免雷电波从同轴电缆馈线侵入机房损坏通信设备。作法为:用40mm4mm的镀锌扁钢把天线杆连接,并接到避雷带上;采用横截面积36mm的绝缘皮多股铜芯线把同轴电缆馈线的金属外护层与天线杆连接,并在进人机房的入口处与外走线架连接;用40mm4mm的镀锌扁钢把外走线架每隔5米与避雷带连接,且不能少于两处。

此外还有塔接、接地等措施。搭接就是等电位连接。做好等电位连接能减少电位差,并能有效地防范雷电电磁感应的破坏作用。在机房内,打开建筑物内柱(对角两柱)的一段混凝土,使其露出柱筋,采用横截面积为50mm的绝缘皮多股铜芯线,从柱子的主筋焊接出接地端子,并连接到汇流排上。汇流排采用面积为120mm铜排制作,采用横截面积为50mm的绝缘皮多股铜芯线做等电位连接带,把等电位连接带沿机房的四周敷设成闭合环(即均压环),并与汇流排连接。采用横截面积为35mm的绝缘皮多股铜芯线做等电位连接线(接地连接线),把数字通信设备的机架、模拟通信设备的机架、整流供电设备的机架、空调机的金属外壳等金属体相互连接,并连接到等电位连接带上。同轴电缆馈线的金属外护层、PE线、金属门窗也应做等电位连接,用等电位连接线把它们连接到汇流排上。内走线架每隔5m用等电位连接线就近连接到汇流排或等电位连接带上,但不少于两处。

接地就是接地装置。其目的是把雷电流迅速流到大地。采用共地接地系统,即所有接地都与建筑物的基础接地相连。机房的接地直接利用建筑物的基础接地装置。具体做法:采用横截面为95mm的绝缘皮多股铜芯线作为接地引入线,把接地引入线的一头与建筑物的基础预留接地端子相连,另一头引人机房,并连接到汇流排上。需要增加人工接地体的做法:当建筑物的基础接地电阻大于1欧姆时,应增加人工接地体,即沿机房建筑物滴水点外,安装环形接地装置并与建筑物的基础预留接地端子相连,此时接地电阻小于5欧姆即可。

参考文献:

[1]张鹭雄.雷害与防雷措施.生命与自然.2002

[2]杨金夕.防雷、接地及电气安全技术[M].北京:机械工业出版社,2004.

[3]杜仁强.一般通信基站的防雷措施.通信电源技术.2006

无线通信论文范文篇7

关键词列车自动控制,无线通信的列车控制,互联互通

基于通信的列车控制(Communication2BasedTrainControl,简为CBTC)系统采用先进的通信、计算机技术,对列车实现连续控制。它摆脱了轨道电路对列车占用的判别方式,突破了固定闭塞的局限性,可以实现移动闭塞。本文将从列车控制技术的发展着手,探讨无线CBTC的技术经济优势及对于实现互联互通和项目设备国产化的优越性,并对其在国内的应用前景提出了看法。

1列车控制技术的发展和CBTC

列车自动控制(ATC)系统的发展依赖于市场的需求以及各种新兴的技术基础。过去25年中微处理器的发展以及过去5年中移动通信的发展,对ATC技术的发展产生了重要的影响。微处理器的件为基础的系统的演变,而移动通信技术的发展也将极大影响ATC系统发展的进程(见图1)[2]。

图1列车控制技术的发展

无线CBTC采用无线通信系统,通过开放的数据通信网络实现了列车与轨旁设备实时双向通信,信息量大,并通过采用基于IP标准的列车控制结构,可以在实现列车控制的同时附加其它功能(如安全报警、员工管理及乘客信息等)。

目前国际上诸如Alcatel,Alstom,Siemens,Bombardier和Westinghouse等信号供应商。均开发出了各自的CBTC系统并在全球得到了广泛的应用。

2无线CBTC与互联互通

2.1无线CBTC的技术与经济优势

由于无线CBTC可采用移动闭塞的制式,列车能以较小的间隔运行,可使运营商实现“小编组,高密度”的运营模式,这使系统可在同样满足客运需求的基础上,缩短旅客的候车时间,缩小站台长度和候车空间,降低基建投资;同时,由于系统核心通过软件实现,使其在硬件数量上大大减少,因而可以降低维修费用,从而降低系统生命周期成本。

2.2采用无线CBTC可实现互联互通

在城市轨道交通领域,互联互通指的是接口间的列车控制的安全标准、导轨的模型化以及列车控制信息传递协议等。因此,要达到真正的互联互通,就必须重新设计系统接口[3]。由于无线CBTC的各控制子系统间的逻辑接口均通过数据通信系统实现,数据通信系统采用开放式的国际标准后,子系统间的接口也可实现标准化;而通过采用序列号、循环冗余校验等方法进行对安全关联数据的保护和接入防护,可有效保证开放数据通信系统的数据安全,因此采用无线CBTC将会有利于实现互联互通。

在对既有的点式列车自动防护(ATP)传输系统或编码数字轨道电路的改造中,采用无线CBTC对其车载设备和轨旁设备进行一定的改造后(主要是增加网络接口和无线控制子系统),可实现既有信号系统与无线CBTC的叠加,从而达到既有线路与新的无线CBTC线路的互联互通。

通过模块化的结构、强有力的接口设计和事件描述,无线CBTC强调系统应用层和开发层的独立性,而强调应用层之间的接口标准。采取开放式的国际标准可以使国内厂商从系统部分元件的国产化着手(如通信系统等),逐步实现整个系统的国产化。

2.3国外的互联互通项目

2.3.1欧洲的城市轨道交通管理系统UGTMS

城市轨道交通管理系统(UrbanGuidedTransportManagementSystem,简为UGTMS)[4]是由欧洲委员会于2000年提出的一个研究项目,旨在欧洲范围内建立一个城市轨道交通领域内的共同标准和规则,以提高公共交通系统的使用效率和安全,降低系统和社会成本,并使交通系统更加灵活以满足运营商的需要。项目的参与者来自于运营商、系统供应商和科研院校。研究范围包括:信号与联锁、列车控制、列车管理系统、供电监控及维护辅助系统等。UGTMS的目标是定义一个完全开放系统的功能、系统要求及接口的规范。

UGTMS分三个阶段进行:第一个阶段的主要任务是回顾和评价欧洲铁路运输管理系统(ERTMS)的功能需求规格书,进行ERTMS以及柏林、伦敦、马德里、纽约和巴黎的先进项目与UGTMS的基准比较(Benchmarking),定义UGTMS的功能需求规格书(FRS)。第二个阶段将完成FRS,建立系统需求规范书(SRS),建立功能接口标准I/F形式/安装/功能接口规范书(FORMFitFunctionalInterfaceSpecifications,简为FFFIS)。第三个阶段将进行实际规模的示范线试验。

与UGTMS同时进行的还有国际电联IEC(In2ternationalElectro2technicalCommission)的标准化项目IECWG40,旨在建立城市轨道交通线路、线网的交通控制,以及管理系统的功能、系统和接口规范。共有7个国家(法、中、加、日、德、意、美)及15个运营商和供应商参与这个标准化项目。

2.3.2巴黎公共运输局(RATP)的地铁13号线

经过公开招标,RATP选择了阿尔卡特的6530SeltracS30作为地铁13号线的解决方案。该技术将使列车的运行间隔从现有的105s缩至90s。它采用无线数据通信,通过虚拟闭塞方式来提高线路通过能力。系统可实现列车自动运行(ATO)和列车自动防护(ATP)功能。此外,设计上的模块化使系统可实现线路的混合模式运行,并预留了向无人驾驶模式发展的空间。为了不影响线路的正常运营,升级改造工作均在晚间进行。阿尔卡特的系统可以叠加在现有的系统之上,因此可以顺利完成系统的升级改造。13号线将于2005年完成现场测试。

对于互联互通的接口标准,RATP采用开放的国际标准而不是由某个企业作为”领跑者”制定。据悉,巴黎3、5号线的信号系统升级也已开始公开招标,并且这次招标是将系统的车载部分、轨旁部分和通信系统部分分成了5个合同包分别进行招标,其中车载2个,轨旁2个,通信系统1个。

2.3.3纽约地铁(NYCT)的Canarsie线

在Canarsie项目一期中,NYCT要求3个供应商在一个信号改造区段示范其CBTC技术。经过示范,NYCT认为CBTC是最适合改造其信号系统并实现互联互通的方案,并选择了一家供应商(Siemens)作为项目“领跑者”和另外两家供应商(Alcatel,Alstom)作为“跟随者”。在项目二期,CBTC将被安装并作为NYCT的CBTC技术的标准。按照安装合同,“领跑者”必须提供详细的互联互通的接口规范以便两个“跟随者”能按照规范生产兼容产品并进行示范试验。

对于互联互通的气隙接口标准,纽纽地铁采用了由“领跑者”制定的非开放的标准,Alcatel决定购买其通信设备,而Alstom决定开发兼容产品。

3在中国城市轨道交通的应用

3.1在武汉和广州的应用

2002年5月,武汉轻轨率先一步,决定使用阿尔卡特公司的SeltracS40系统。该系统采用移动闭塞技术,能够实施可靠的列车自动监控(ATS)并能使4节编组列车以80km/h的最高速度在高架双线上安全运行。系统通过指挥中心的主电脑控制列车运行,可实现无人驾驶、定点停车和无人自动折返,但为了安全需要仍配备了司机。系统采用车载信号系统,另外仍安装轨旁信号机以作应急用。此外,系统还设有一套“功能后退模式”,以确保在极罕见的情况下系统发生了影响正常运营的故障时运营不会中断。其首期工程将在2004年投入运营。

2003年5月,广州地铁3号线也决定采用SeltracS40作为其列车控制系统。该系统可使列车行驶速度高达120km/h,并大大缩短行车间隔,从而大幅度提高运营效率。该线将在2006年投入运营。

3.2在上海的应用前景

随着通信及计算机技术的不断发展,采用无线CBTC作为新的列车控制技术或替代原有的信号系统已经成为国际上大多运营商的共识。

上海目前的5条轨道交通线路采取了4种不同的信息制式,互不兼容。按照市委和市政府“站高一点,看远一点,想深一步”的精神,考虑到上海市轨道交通即将形成网络的前景,对新建线路信号系统的规范化以及对既有信号系统的升级改造以实现全网的互联互通已经成为当务之急[5]。因此,在选择ATC系统技术与制式时,必须充分考虑以下几点:

第一,有利于实现不同线路间的互联互通,应采取开放式的国际标准而非某一家供应商的标准;

第二,积极吸取国内外的经验教训,开放市场,鼓励竞争,减少备件品种,防止垄断,减少培训,降低系统的生命周期成本,实现系统可持续发展;

第三,对于新建线路,必须充分考虑成本-效益比,以及为将来的系统升级预留空间;

第四,对既有线路的升级改造,必须考虑既有系统的充分利用和近期实施的可能性,分步实施,逐步升级。

无线CBTC具有卓越的技术经济优势,同时由于采取了开放的国际标准,使系统有可能实现互联互通,并有利于实现项目设备国产化,因此无线CBTC在国内的应用前景是十分广泛的。

参考文献

1黄钟.上海城市轨道交通ATC系统的发展策略.城市轨道交通研

究,2003(1):6

2AlcatelTSD.Seltrac移动闭塞系统结构和功能.2003

3PeterLudikar.Takingalogicalapproachoffersinteroperabilitybene2fits.RailwayGazatteInternational.June2002:307

无线通信论文范文篇8

本文与上一讲“无线移动终端的历史及其硬件结构演进”和下一讲“通信业务引领无线移动终端发展未来”合起来,将对我国无线移动终端的过去、现状和未来以及无线移动终端上的主要技术有一个较详细的介绍。

无线移动终端的现状

针对不同的用户群体,现阶段无线移动终端高、中、低端三大类并存,而且多功能终端占据主要市场。多功能终端较传统话音手机功能丰富,它可以摄像、拍照,可以有PDA、MP3甚至计算机的处理功能,它也可以看电视,下载视频节目,还可以做电子钱包或成为电子商务终端。但这种终端由于通信能力和主CPU数据处理能力的限制,需要复杂数据处理能力的业务的实施不够完善,例如摄像头像素可能不够,如果像素够了又受移动网络传输能力限制而出现不能无线传输的问题,到了网络电视和流媒体,对网络传输能力的要求就更高了。所以总的来说,现有网络条件下,业务已经多种多样,但还是不能满足用户体验需求,很多业务目前只是起步阶段,是3G业务的一个雏形,到了3G或者后来的4G,开放的智能终端最终满足用户对移动通信的需求。

传统意义上的移动业务局限于话音业务,硬件结构主要由射频模块和基带处理模块两部分组成。在此硬件基础上的软件比较简单,而且多由终端生产厂商自己研究开发,软件和用户界面都已经固化到终端里,不能修改,或只能通过厂家修改和升级。

如今移动终端数据处理能力不断增强,其应用也日益多样化,对整个系统的软硬件资源要求不断提高,移动终端已不再是传统意义上的移动电话,除了简单的话音通信功能外,它还具备数据通信和数据计算功能。现有的多功能终端能满足一定的数据处理能力,它们多采用ARM9或者ARM11等功能较强的处理器作为控制芯片,而且具有较强的独立终端操作系统,操作系统或通过JAVA和BREW等应用运行平台对外开放应用程序接口(API),以便第三方应用和业务客户端能通过下载运行于终端之上。

目前市场上已经出现了很多功能强大的双处理器(CPU)终端,现阶段的智能移动终端一般就是指这种具备了两个处理器的终端。围绕这两个CPU形成移动智能终端中的两个子系统:通信子系统和应用子系统。目前的这种终端由于标准化程度还不够,不能实现应用的广泛互通,不能实现外部功能接口的互通,也不能实现功能组件的相互替换,所以它们还仅仅是智能终端的雏形。但即便如此,这样强大而复杂的硬件资源需要系统化管理,单独的智能移动终端操作系统主要用来完成诸如进程、内存、外部设备等系统资源的调度和管理,并提供或通过JAVA或BREW等应用运行平台为上层应用软件提供服务。

现阶段存在的移动终端,除了传统的话音终端外,多功能终端和初期的智能终端都逐渐趋于开放,功能组件逐渐模块化,加上OMA、3GPP、OMTP等标准化组织的推动,无线移动终端日益具备了规范的逻辑体系结构,如图1所示。

移动终端操作系统作为连接软硬件、承载应用的关键平台,在智能终端中扮演着举足轻重的角色。目前市场上主流的普通多功能终端操作系统主要有NucleusPLUS、pSOSystem等,主流的智能终端操作系统有Symbian、WindowsCE、PalmOS、Linux等。

NucleusPLUS是由AcceleratedTechnologyInc.(ATI)公司推出的、专为实时嵌入式应用设计的一个抢先式多任务操作系统内核,其95%的代码是用ANSIC写成的,因此非常便于移植并能够支持大多数类型的处理器。从实现角度来看,NucleusPLUS是一组C函数库,应用程序代码与核心函数库连接在一起,生成一个目标代码,下载到目标板的RAM中或直接烧录到目标板的ROM中执行。在典型的目标环境中,NucleusPLUS核心代码区一般不超过20K字节大小。NucleusPLUS采用了软件组件的方法,由于采用了软件组件的方法,NucleusPLUS各个组件非常易于替换和复用。

pSOSystem(简称pSOS)是集成系统有限公司(IntegratedSystems)研发的产品,它是一个由标准组件组成的、可扩展可裁减的嵌入式实时操作系统,包含单处理器支持模块(pSOS+),多处理器支持模块(pSOS+m),文件管理器模块(pHILE),TCP/IP通讯包(pNA),图形界面,JAVA,HTTP等。pSOSystem功能模块完全独立,开发者可根据应用要求扩展系统功能和存储容量。pSOS在中国市场占有率较高,主要应用领域包括通讯、航天、信息家电以及工业控制。pSOSystem的主要缺点在于其上下文切换时间长,实时性不强,采用的集成开发环境SniffPlus与产品兼容性不好,部分关键功能无法使用。

Symbian公司是由诺基亚与松下、爱立信、Psion等公司联合注资的,它的成立就是要防堵微软的移动终端市场的进入和称霸企图,为未来智能无线移动终端提供一个标准作业平台。SymbianOS是一个实时性、多任务、多线程的纯32位的操作系统。其前身是PsionSoftware公司的Epoc操作系统。它的特点是功耗低,内存占用少,适合硬件受限的移动终端。再加上它的技术支持上都是一些老牌的具有丰富经验的手机制造商,所以它们与2G、2.5G、3G有平滑接口,而适应手机范围跨GSM/GPRS/WCDMA和CDMA2000两大系列。对原有的通信协议,外设支持全部继承,因此受到了占世界产量75%以上的终端制造商的欢迎。最早微软推出了用于手机的WindowsCE1.0和WindowsCE2.0,后来又于2000年推出了WindowsCE3.0,曾以PocketPC和Smartphone命名该针对移动终端的操作系统,目前用于移动通信终端的WindowsCE3.0统称为WindowsMobile。WindowsCE3.0专门用于为包括移动与低能耗设备在内的大量产品建立动态应用程序及服务。此外,WindowsCE3.0的扩展平台特性集实现了模块化,因此,开发人员可以仅从200多个成熟的前沿操作系统组件中选择自己所需的组件。WindowsCE3.0可以工作在12种不同的处理器体系结构、180余种CPU上,可以用于许多种不同的设备,包括工业自动化、手持便携式PC、高速数据获取设备以及一些用户应用程序如游戏控制台和机顶盒。目前主要被一些新兴或有IT基础的厂商所采用,并与PC应用联系紧密。

PalmOS是一种32位的嵌入式操作系统。此系统是3Com公司的PalmComputing部开发的。PalmOS最初是定位于掌上电脑的操作系统,但是随着手机和掌上电脑的不断融合,PalmOS已经在通信方面作出了努力。Handspring已经推出了支持GSM和CDMA等不同制式移动通讯网络的掌上电脑,使用的就是PalmOS操作系统。

嵌入式设备非常适合像Linux这样的操作系统,因为Linux本身是开放源代码的,而从源代码级来对个性化的产品进行定制是最根本和最深入的。开发人员已经开发出了诸如互联网应用、工业控制系统以及数据获取设备的相关产品。随着嵌入式Linux技术的不断成熟,它已能够满足更加灵活的体积要求,并支持越来越多的不同体系结构的处理器产品,开始逐步进入主流的嵌入式市场。然而,嵌入式Linux在发展过程中也遇到了一些制约瓶颈。首先,嵌入式Linux系统在这个领域的产品发展比较晚,开发的时间比较短,在某些方面还有待成熟;其次,嵌入式设备个性化比较强,导致从事嵌入式Linux开发的厂商所开发的产品现在互不兼容。在众多Linux开发人员的共同努力下,它正在不断地完善以满足新一代消费产品的需求,在2003年,摩托罗拉推出了全球第一款采用Linux操作系统的手机——A760。

操作系统的优劣决定了手机的品位和性能,操作系统设计得越好,不仅用户使用方便,而且可以为用户提供众多的新功能和应用。从技术发展角度看,操作系统将为终端加快更新换代提供必要和充分的条件。

应用运行平台

应用运行平台的引入使终端更加开放,允许终端从移动通信运营商的移动门户上或互联网上下载各种应用程序,并在手机创造可执行环境,然后以在线或离线的方式运行这些程序,从而得到所需的服务。由于定义了可执行程序下载的标准,并在手机上创立了可执行环境,由此,在移动通信业第一次为软件开发商创造了巨大的商业机会,手机用户在得到丰富应用体验的同时,也大大提高了运营商的网络流量。Java是目前最主流的应用平台,BREW在CDMA终端中应用广泛,也随着WindowsMobile的推广日益兴盛。

Java由于它简便易行、跨平台、开放等特点受到了广泛的欢迎。它可以做到与平台无关“一次编写,到处运行”。J2ME(Java2MicroEdition)作为Java2平台的一部分,与J2SE、J2EE一道,为无线应用的客户端和服务器端建立了完整的开发和部署环境。由于专门针对多样化的嵌入设备和消费电子设备,J2ME的结构与传统的编程序语言和规范有一些不同,它是由配置(Configuration)、简表(Profile)和可选包(OptionalPackage)三要素构成。J2ME技术由一个虚拟机和一组API组成,这组API适合于为消费和嵌入式电子设备提供经过剪裁的运行环境。Java的一个关键优点是它能同时为多种连网的便携机、台式机或其它工作站和服务器提供服务,无论运行在这些客户机上的软件是Javaapplets、独立的Java程序、HTML浏览器还是本地的应用程序,它都可以同时支持。利用J2ME,这些企业系统也可以直接与各种电子设备进行通信。

J2ME体系的一般结构是:由Configuration定义的Java虚拟机运行于设备的宿主操作系统之上,构成整个平台的基础。Configuration提供了基本的语言特性,Profile提供针对设备的特殊功能API和扩展类库。应用程序的运行环境需要一个Configuration和至少一个Profile,多个Profile可以共存,也可以叠加。

本讲小结

无线通信论文范文篇9

该系统为多系统融合的数据共享和调用系统,提供通用的数据接口和平台,可与现有的业务系统无缝对接,为现有的决策分析和流程改进提供支撑平台。

2“一网一站”无线通信系统在煤矿的应用

2.1应用方案

神东煤矿“一网一站”无线通信系统于2013年初开始实施,目前已在大柳塔矿、上湾矿建成并投入使用。该系统包括地面设备和井下设备两大部分。地面设备包括公网级小型化核心网、基站控制器、语音网关以及配套的相关设备。井下设备包括多功能基站、井下电话接入器、扩播音箱、多种配置的手持终端、人车定位卡、本质安全型电话机等。多功能基站、扩播音箱等通过光纤接入井下光纤环网,调度电话通过电话线连接到语音网关,也可通过电话线连接到多功能基站,成为IP调度电话。根据煤矿井下巷道特点,布设统一承载网络,简化井下传输线缆,建设井下高速公路,在主巷道统一部署万兆数字环网,接入主巷业务系统,实现“一网”功能。对于支巷道,可采用其他方式接入支巷业务系统,再连接到主巷道环网上。环网交换机提供工业自动化系统和安全监控系统接入功能,通过QoS(QualityofService,服务质量)机制保障高优先级业务的转发,实现业务统一承载和质量保障。神东煤矿井下“一网”采用多通道光网接入器建设新一代接入网,针对接入层持续增长的带宽需求、多网合一、多业务开展以及核心网络向IP化的NGN(NextGenerationNetwork,下一代网络)演进的大趋势,兼顾EPON、以太网、VoIP、CVBS、CAN、RS485等,提供各种容量的局端设备接入端口,适用于神东煤矿智能信息传送及各种专用系统的全面无缝接入,充分满足煤矿专网业务发展变化,满足不同设备的扩容及升级换代。“一站”的井下覆盖范围不小于1000m。由于3G模块、定位模块、WiFi模块的频段、发射功率不同,其覆盖范围不同。井下信号全覆盖时,定位模块及WiFi模块作为多功能基站的补充。“一站”方案的精确定位精度不大于10m,在非复杂环境下,精度约为3m,优于目前煤矿普遍使用的RFID定位精度。“一站”方案中的扩播系统采用IP技术,多功能基站仅需提供标准网络接口即可接入扩播音箱。数字化的扩播系统不仅可完成传统扩播功能,还可与调度台双向通信,实现扩播、调度系统融合。基于IP接入的高清摄像机通过多功能基站的WiFi宽带实现视频监控功能,同时与手持终端、调度电话、扩播音箱联动调度,当拨通与摄像机关联的电话时,自动显示关联的视频监控图像,使指挥调度更加直观有效。

2.2应用优势

(1)通信一体化。统一指挥调度,实现1个调度台可同时调度固定用户、移动用户和扩播终端,实现一体化调度。

(2)远程指挥调度。基于电信级别的无线通信系统,承载多种业务的手持终端可随时随地监控煤矿井下各系统的运行情况。

(3)终端之间的联动。若调度电话无人接听,呼叫自动转移到附近的扩播音箱上广播,扩播音箱支持双向通话,也可作为调度电话,提供调度功能。

(4)视频联动。程控调度电话、IP电话、手持终端、扩播音箱与关联的视频监控联动,调度室拨通电话时,关联的摄像机自动显示监控视频。

(5)统一管理。整个通信系统统一布设,统一传输,大大简化井下供电、传输系统模式,减少井下线缆数量,从而简化维护工作,便于系统扩容、升级改造。

2.3推广“一网一站”需解决的问题

“一网一站”模式适用于国有大中型煤矿的综合调度管理系统,但推广该模式需规范和解决以下问题。

(1)通信协议标准化。现有大中型煤矿绝大部分已安装或部分安装“六大系统”,不同厂家系统的通信协议互不兼容,给“一网一站”的接入带来很多问题,需要实现不同厂家系统通信协议的标准化。

(2)指挥平台一体化。目前煤矿“六大系统”的调度室监控平台各自为政,没有多系统联动统一的指挥调度软硬件平台,调度员不能全面掌握煤矿井下多系统监控数据。推进“一网一站”无线通信系统的应用,必须解决指挥平台软硬件一体化的问题。

(3)共网传输数据共享。“一网一站”无线通信系统在大中型煤矿的推广应用,不仅是对“六大系统”的统一接入、统一管控,以及下一步通风、水泵、带式输送机等自动化系统的逐步接入,还必须实现共网传输数据共享,对超限数据及时联动告警,并采取有效的制动措施。

3“一网一站”无线通信系统的发展趋势

公网4G通信技术的普及与应用,使煤矿专网4G应用成为可能。4G信道的频谱量约为100MHz,约为3G网络的20倍。4G移动通信高质量的视频通信具有传输速率高、图像清晰的特点,同时依靠无固定地点的无线网络服务,提供定位、定时、信息收集以及远程控制服务,为煤矿井下无人值守、高清视频监控提供更稳定的信号支持。4G技术具有无缝互联特点,基于IP架构的核心网可实现所有设备IP业务接入,符合煤矿井下多业务“一网一站”模式的需求,实现与其他核心网的共融,以及井下独立的无线接入,满足煤矿井下信息分离、关键业务独立管控的需求。神东煤矿现有的“一网一站”无线通信系统具备3G到4G的平滑过渡功能,使4G通信技术产品在煤矿井下应用成为可能。

4结语

无线通信论文范文篇10

4G无线通信网络的优势在于能满足不同网络之间的无缝互联,这个基于全IP网络的体系结构组成了它的核心网,主要包括承载机制、网络维护管理、网络资源控制、应用服务4大元素。相较于3G网络,其中蜂窝网络、电路交换分别被全IP核心网、分组交换所取代和升级,以保障4G网络在高速移动的环境中移动工作站依然可提供2-100Mbit/s的数据传输速率。如下是4G无线通信网络体系结构,一种基于分组交换架构的全IP网络。

24G无线通信系统的网络安全威胁

2.1移动终端的安全威胁

①由于移动终端使用的是不同类型的操作系统,这些移动操作系统具有诸多公开漏洞,因而造成了移动终端的不安全性;

②因移动终端对于那些基于无线网络的电子商务、电子邮件等应用的支持性越来越普遍,这些无线应用的程序漏洞、安全隐患、病毒感染渠道等加大了无线终端的安全威胁;

③伴随病毒种类的不断增加,传统防病毒软件体积也越来越大,而移动终端有限的计算能力、存储能力、电池容量会逐渐无法适应和满足;

④因缺乏完整性、机密性、完善性的保护验证机制和访问控制机制,移动终端硬件平台中的各个模块、内部各个通行接口极易遭到攻击者的篡改、窃听信息、非法访问、信息窃取等。

2.2无线网络的安全威胁

①因无线网络的融合、共存特点,用户能够任意在不同系统之间漫游与切换,加大了无线网络移动性管理的安全威胁;

②4G网络必须与异构非IP网络相连接,且需有可靠的QoS提供,若无法满足这些条件则会存在安全隐患;

③无线网络由安全机图14G无线通信网络体系结构制、协议与体系构成,不同的无线网络具有差异性,在网络融合中会有安全威胁,且无线网络结构的不同也易造成容错性。

2.3无线业务的安全威胁

①随着基于电子商务的无线应用及增值业务的推陈出新,提出了更加高级的安全需求,但现有的安全机制却难以满足;

②因缺少完善的安全交易凭证,无线业务的利益冲突会越来越多;

③由于一次无线移动业务中会涉及多个网络运营商、业务提供商的服务,利益争端更为复杂,业务安全威胁更高。

34G无线通信系统的网络安全防护措施

3.1移动终端的安全防护措施

①在物理硬件的安全防护方面,为削弱物理接口的被攻击性,需要提升集成度,增加电流与电压检测电路,提高启动、检验与存储等方面的完善性;②在操作系统方面,需选用可靠性强的操作系统,并加固操作系统,使系统能够满足混合式访问控制、远程验证、域隔离控制等的安全操作。

3.2无线接入网的安全防护措施

①高可靠性载体是移动终端与无线接入网建立连接的第一道关卡,以数字证书等载体构建双向身份认证机制;

②采用相关技术措施(如物理地址过滤、端口访问控制等)设置无线接入网的细粒度访问控制策略;

③为防止非可信移动终端接入无线接入网络,需运用无线接入网自身安全策略来实现可信移动终端的安全接入功能,或是借助相关辅助安全设备来实现安全接入;

④根据业务需求,移动终端在与无线接入网进行传输过程中需建设加密传输通道,以自主设置数据传输方式来实现安全传输,或是开设专用网络来实现物理、逻辑隔离;

⑤满足无线接入网的安全数据过滤功能,发挥该功能对无线接入网资源在内部系统或核心网中的安全性,防止非法数据的侵入;

⑥为针对性、有效性分析和记录移动终端的行为规律、异常操作,以保障无线接入网的可靠性与高效性,需要结合移动终端的访问行为、无线接入设备的运作情况来构建统一的监控和审计系统。

4结语