發(fā)布時間：2023-03-16 15:57:36
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的數(shù)據(jù)通信技術論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
本質上來講，紅外通信就是對二進制數(shù)字信號開展調制和解調。這樣可以產生紅外通信并且傳輸數(shù)據(jù)，通常所說的紅外通訊調制器就是紅外通信的接口。具體點來說，利用950nm的近紅外波段紅外線來傳輸各種信息即為紅外通信。發(fā)送端能將基帶處的二進制信號調制成所需的脈沖串信號，紅外發(fā)射管又能發(fā)射出各種紅外信號。接收端把傳輸過來的光脈轉變?yōu)殡娦盘枺瓿煞糯蟆V波等工作后再傳送到解調電路實施解調，變成原來的二進制數(shù)字信號輸出。一般使用的有：①借助脈沖寬度來完成信號調制的脈寬調制，及PWM；②使用脈沖串之間的時間間隔完成信號調制的脈時調制，即PPM。
2紅外通訊技術在數(shù)據(jù)傳輸中的優(yōu)勢
現(xiàn)今的數(shù)據(jù)通訊方式非常多樣，但應用領域最廣的還是紅外通訊技術，紅外通訊技術之所以能夠得到如此廣泛的應用，主要是因為它主要下列幾點顯著優(yōu)勢：首先，紅外通訊技術便于進行數(shù)據(jù)的收發(fā)，它的所有數(shù)據(jù)都只是將電脈沖和紅光脈沖進行各種轉化；其次，紅外通訊技術摒棄了傳統(tǒng)的線纜連接方式而使用先進的無線電連接，方便進行小型設備的數(shù)據(jù)傳送工作；再次，紅外通訊技術雖然進行了大量的創(chuàng)新但仍符合舊有的數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠嘘P規(guī)定；最后，紅外通訊設備進行的是兩個設備間的直線數(shù)據(jù)傳輸，它的錐角度數(shù)不超過30度，所以保密性能更強。此外，紅外通訊技術的最顯著優(yōu)勢是傳輸速度快，這是傳統(tǒng)的傳輸方式所不可比擬的，現(xiàn)今常用的傳輸速度是4M，不過，最先進的VFIR技術早已達到16M。
3可以運用紅外技術的設備
紅外數(shù)據(jù)通訊在數(shù)據(jù)傳送方面取得的工作成效十分顯著，所以在多種小型設備中都有應用，本文只列舉了一些和我們的生活工作密切相關的使用了紅外通訊設備的技術，例如：①生活中使用的各種電腦；②打印機等各種電腦附屬設備等；③各種通訊聯(lián)系工具；④單反相機、家用筆記本、電視機頂盒和手表等；⑤各種工業(yè)用或醫(yī)用設施；⑥網絡的接入設施。
4紅外技術的缺陷
進行紅外數(shù)據(jù)傳輸時必須直線工作，這就需要徹底排除其間的障礙物，這樣才能高效的完成數(shù)據(jù)傳輸工作。分析當前的紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)，其通訊速率是有待提高的，否則將無法提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省＜t外通訊技術的突破點在于引進了先進的無線傳輸方式，這也使得其使用功能比較簡單，想要擴展其功能是具有非常大的難度的。
5紅外技術為計算機技術帶來的進步
紅外通訊技術的發(fā)展會使許多的主流計算機產品及其附屬產品都受到了影響，尤其對調制解調器的應用有著惡劣影響?？茖W的研究發(fā)現(xiàn)，認真執(zhí)行紅外通信標準可以把所有的局域網的LAN的數(shù)據(jù)率增加至10Mb/s。在紅外通信標準中，要求其發(fā)射功率很低，所以它在工作時也是由電池來提供動力的。目前，惠普電腦公司早已著手研究內置式端口，若研究成功，所有擁有紅外通信標準的筆記本電腦和手持式計算機，使用者都可以把它放在手機的一定范圍內實現(xiàn)高速呼叫，還能連接至當?shù)氐幕ヂ?lián)網。紅外通訊技術有很強的兼容性，這可以為電腦的設計者及終端使用者提供多元化的無電纜連接方法，如掌上電腦、筆記本電腦、家用臺式計算機和個人數(shù)字助理設備間的文件交換等。還可以在計算機的各種設備間互相傳輸數(shù)據(jù)并控制電視、盒式錄像機等的工作。
6紅外通訊技術的發(fā)展前景
觀察目前的市場現(xiàn)狀不難發(fā)現(xiàn)，紅外通信設備已經不單單在個人數(shù)據(jù)設備、各種筆記本或打印機中使用，而在個人通訊系統(tǒng)即PCS和全球移動通信系統(tǒng)中也有了極廣泛的應用。紅外線連接是數(shù)字式的，所以筆記本電腦間的數(shù)字連接不用再應用調制解調器，便攜式PC在接通PCS數(shù)據(jù)卡后連接電話后就能和無線PCS系統(tǒng)開展數(shù)據(jù)傳輸；而加大電纜的紅外端口能夠使PCS電話系統(tǒng)及筆記本電腦之間的無線通信更加便捷。不過在連接PCS、數(shù)字電話系統(tǒng)及筆記本電腦時一定要應用標準的紅外端口，也因此每種電腦都可使用PCS數(shù)字電話系統(tǒng)，例如最先進的筆記本計算機和手持式計算機，這樣可以更簡單的進行紅外數(shù)據(jù)的通信。此外，在使用該系統(tǒng)時電腦中不需配備調制解調器，所以以前的不能供給高性能PC卡調制解調器工作的手持式計算機現(xiàn)在也可以利用無線形式來完成通信?？茖W的觀察現(xiàn)今紅外通信技術在各種設備中的應用，我們可以客觀的估計，
7結語
1.重知識、輕能力。電子信息工程專業(yè)學生既要掌握廣泛的人文社會科學知識和扎實的數(shù)理基礎知識，掌握電路與電工學、信號與系統(tǒng)、計算機、電磁場與電磁波等專業(yè)基礎知識，掌握電子系統(tǒng)設計、軟件開發(fā)、信號與信息處理等專業(yè)方向知識，更要具備自學能力、信息獲取與表達能力、系統(tǒng)認知能力、創(chuàng)新思維能力、工程實踐能力、系統(tǒng)開發(fā)能力以及團隊協(xié)作能力。新時代對人才，特別是對創(chuàng)新型人才的要求，已經從知識體系走向能力體系[2]。對于數(shù)據(jù)通信與計算機網絡課程來說，知識點多、更新快，因此，培養(yǎng)學生獲取知識、應用知識的能力比單純傳授知識本身更重要。該課程傳統(tǒng)的開卷考核方式和閉卷的考核方式對課本的依賴程度較高，考試內容側重于理論知識，忽視了對各種能力的考核。學生往往借助死記硬背的方法獲得較高的分數(shù)，從而使學生養(yǎng)成了錯誤的學習觀念，不利于對學生創(chuàng)新能力和應用能力的培養(yǎng)。
2.形式單一。一門課程的考核應該全面考核該課程涉及的各種知識以及應用這些知識的能力，不同的知識或能力應采取不同的考核形式。目前一般都是通過期末一張試卷考核，無論是采取開卷還是閉卷形式，都無法全面考核學生的真實知識和能力。閉卷考試比較死板，注重知識，弱化運用；開卷考試雖靈活，但輕基礎。由于受限于試卷篇幅和答題時間，單次考試無法兼顧知識和能力，只能側重于知識點的考核，導致學生緊抓書本，視野狹窄，缺乏綜合運用知識的能力和創(chuàng)新能力?？荚嚻谀耙诲N定音”，只重結果、不重過程。通過一次考試決定學生一門課程的最終成績，存在極大的偶然性。必然導致學生平時不學，考前突擊復習，造成很多學生只注重考試期的臨陣磨槍，而忽視了平時的過程學習。必然出現(xiàn)學生纏著教師劃范圍、指重點，學生也只是簡單地復習重點內容，無法把握知識體系，更談不上知識的應用了。另外，僅考期末考試，大大削弱考試的反饋作用，不利于教師及時調整教學內容和方法，也不利于發(fā)揮考試對學生平時的激勵和引導作用。
二、考試改革的主要方法
1.全過程。所謂全過程就是考核持續(xù)在整個教學過程中完成，不是僅僅局限在期末考核。全過程的考核能夠更加真實地反映學生的學習狀況，能夠更好地反饋教學效果，及時指導教師調整教學方法和手段，及時幫助學生重新分配時間和精力、調節(jié)側重點，更好地完成學業(yè)。除期末考試外，在每次教學過程中進行學風考評，在每一章節(jié)的教學結束后進行知識點檢測，在每個專題進行中，培養(yǎng)和反饋學生綜合運用知識的能力。通過遍布整個教學過程中的考核，督促學生全面深入地掌握各門課程的內涵與外延，給予學生展示學習狀況、心得體會和思考探討的機會，全面充分地評價學生的學業(yè)，避免一次考試定終身的弊端，以提高考核的合理性、公平性和真實性。在數(shù)據(jù)通信與計算機網絡的教學過程中，全過程考核主要涉及這樣幾個階段。①教學過程中，隨堂小測驗?？梢栽谝还?jié)課結束時進行，檢查本節(jié)課的教學效果，也可以在一節(jié)課開始時進行，檢查前面學習過的內容。②單元結束后，設置單元小考。單元小考不宜過于頻繁，一門課設置二三次即可。③自學環(huán)節(jié)的評價。在整門課程的教學過程中，安排一兩個章節(jié)由學生自學，在課堂上師生共同評價自學效果。④期末考試，全面考核教學情況。各個階段的考核應該合理調配，保證每兩次課有一次考核，要么單元測試，要么自學評價，要么隨堂小測驗，使得學生緊緊跟住教學活動，及時掌握相應知識，培養(yǎng)相應能力。
組播VPN是基于MPLSL3VPN來實現(xiàn)組播傳輸?shù)募夹g。如圖1所示，網絡中同時承載著兩個相互獨立的組播業(yè)務：公網實例、VPN實例A。公共網絡邊緣PE組播設備支持多實例。各實例之間形成彼此隔離的平面，每個實例對應一個平面。以VPN實例A為例，組播VPN指：當VPNA中的組播源向某組播組發(fā)送組播數(shù)據(jù)時，在網絡中所有可能的接收者中，僅屬于VPNA（即Site1、Site3或Site5中）的組播組成員才能收到該組播源發(fā)來的組播數(shù)據(jù)。組播數(shù)據(jù)在各Site及公網中均以組播方式進行傳輸。其中，實現(xiàn)組播VPN所需具備的網絡條件如下：（1）在每個Site內支持基于VPN實例的組播。（2）在公共網絡內支持基于公網實例的組播。（3）PE設備支持多實例組播，即支持基于VPN實例和公網實例的組播，并支持支持公網實例與VPN實例之間的信息交互和數(shù)據(jù)轉換。為了滿足以上條件，互聯(lián)網工程任務組（IETF）最終形成制定了以MD（MulticastDomain）組播域方案來實現(xiàn)組播VPN的標準。MD方案的基本思想是：在骨干網中為每個VPN維護一棵稱為Share-MDT的組播轉發(fā)樹。來自VPN中任一Site的組播報文都會沿著Share-MDT被轉發(fā)給屬于該MD的所有PE。MD是一個集合，它由一些相互間可以收發(fā)組播數(shù)據(jù)的VRF組成。其中，支持組播業(yè)務的VRF為MVRF，它同時維護單播和組播路由轉發(fā)表。PE收到組播報文后，如果其MVRF內有該組播組的接收者，則繼續(xù)向CE轉發(fā)；否則將其丟棄。不同的MVRF加入到同一個MD中，通過MD內自動建立的PE間的組播隧道（MT）將這些MVRF連接在一起，實現(xiàn)了不同Site之間的組播業(yè)務互通。每個MD會被分配一個獨立的組播地址，稱為Share-Group。當兩個MVRF之間通信時，用戶報文以GRE方式被封裝在骨干報文里通過MT進行傳輸，骨干報文的源地址為PE用來建立BGP連接所使用的接口IP地址，目的地址為Share-Group。
2民航數(shù)據(jù)通信網中組播VPN的實現(xiàn)
在民航數(shù)據(jù)通信網中實現(xiàn)組播VPN主要需完成骨干網絡的準備工作以及組播VPN設計與實施等工作。
2.1組播VPN的規(guī)劃設計民航ATM數(shù)據(jù)網華東地區(qū)ATM交換機上的RPM-PR板卡提供了MPLSVPN業(yè)務，目前部署的MPLSVPN業(yè)務網絡拓撲為星形結構，即由區(qū)域一級節(jié)點9槽RPM板卡作為P設備和路由反射器，而其他節(jié)點均為PE設備。華東地區(qū)ATM網絡中同時承載著兩個相互獨立的組播業(yè)務：ATM數(shù)據(jù)網公網組播實例和名為YJCJ2的用戶私網組播實例。VPN組播實例是通過在P和PE設備上部署實現(xiàn)的，網絡中，作為P和PE的RPM板卡上運行著公網組播實例，而作為PE的RPM板卡同時又運行著用戶私網組播實例。公網的組播實例是在所有RPM板卡上開啟組播應用。上海虹橋和浦東機場兩個節(jié)點的10槽RPM板卡負責接入用戶的VPN組播業(yè)務，所以需在這兩臺設備上部署MPLSVPN應用，并在這兩個用戶站點相應的VRF實例中開啟組播應用。在本案例中，VPN用戶接入側要求使用的是PIM密集模式，而民航數(shù)據(jù)網MPLSVPN公網則使用的是PIM稀松模式。在MPLSVPN網絡中不同用戶的VPN站點都是彼此邏輯獨立的，并且VPN用戶數(shù)據(jù)封裝MPLS標簽后通過公網的PE和P設備進行傳輸。對于VPN組播來說，數(shù)據(jù)的傳輸模式也是類似的。PE設備通過將該VPN實例中的用戶VPN組播數(shù)據(jù)報文封裝成公網所能“識別”的公網組播數(shù)據(jù)報文進行組播轉發(fā)。這種將私網組播報文封裝成公網組播報文的過程就叫做構造組播隧道（MT）。在PE上，每個VPN用戶的組播數(shù)據(jù)是通過不同的MTI(MulticastTunnelInterfac)組播隧接口在公網構造組播隧道，參見圖2。由于公網、VPN網以及用戶接入側各組播部署中都采用PIM協(xié)議啟用了組播應用，MPLSVPN中組播應用包含如下的PIM鄰居關系：（1）PE-P鄰居關系：指PE上公網實例接口與鏈路對端P上的接口之間所建立的PIM鄰居關系。（2）PE-PE鄰居關系：指PE上的VPN實力通過MTI收到遠端PE上的VPN實例發(fā)來的PIMHello報文后建立的鄰居關系。（3）PE-CE鄰居關系：指PE上綁定VPN實例的接口與鏈路對端CE上的接口之間建立的PIM鄰居關系。部署公網組播實例需在華東地區(qū)所有相關RPM板卡開啟組播服務，考慮到密集模式對RPM設備和骨干網資源的開銷，在民航ATM數(shù)據(jù)網中使用了PIM稀松模式。根據(jù)網絡的物理網絡拓撲模型，選取上海虹橋9槽RPM板卡作為RP。
2.2組播VPN的實施運行在MPLSVPN網絡中的P和PE設備上部署PIM協(xié)議，這些設備之間會形成PE-P鄰居關系，從而使得公網支持組播功能，并形成公網的組播分發(fā)樹。本案例中使用PIM稀松模式，即在虹橋和浦東機場節(jié)點的9、10槽RPM板卡的配置底層IGP路由協(xié)議的接口上部署PIM稀松模式，這樣就構造了公網的PIM共享樹。在傳輸用戶私網組播報文的PE上部署基于VRF實例的組播，一個VPN實例唯一制定一個Share-Group地址。同一個VPN組播域內的PE之間形成PE-PE鄰居，并形成該組播域的共享組播分發(fā)樹（Share-MDT）。在本例中就是在虹橋和浦東機場的10槽YJCJ2VRF實例中部署相應的defaultMDT地址239.255.0.5。用戶CE設備和PE連接CE的相應接口啟用組播，本例中使用PIM密集模式。這樣就形成了PE-CE鄰居關系。本例中是在虹橋和浦東機場節(jié)點的相應VPN業(yè)務端口配置PIM密集模式。當用戶有組播報文需要傳輸?shù)臅r候，就將組播報文發(fā)送給PE的VRF實例，PE設備收到報文后識別組播數(shù)據(jù)所屬的VRF實例。用戶私網的數(shù)據(jù)報文對于公網是透明的，不論數(shù)據(jù)歸屬或類別，PE都統(tǒng)一將其封裝為公網組播數(shù)據(jù)報文，并以Share-Group作為其所屬的公網組播組。一個Share-Group唯一對應一個MD，并利用公網資源唯一創(chuàng)建一棵Share-MDT進行數(shù)據(jù)轉發(fā)。在該VPN中所有私網組播報文，都通過此Share-MDT進行轉發(fā)。如圖3所示，可以看到華東地區(qū)公網上的Share-MDT創(chuàng)建的過程。虹橋節(jié)點10槽RPM向9槽RPM(RP節(jié)點)發(fā)起加入消息，以Share-Group地址作為組播組地址，在公網沿途的設備上分別創(chuàng)建（*，239.255.0.5）表項。同時虹橋浦東機場節(jié)點也發(fā)起類似的加入過程，最終在MD中形成一棵以虹橋節(jié)點9槽RPM為根，以虹橋、浦東機場節(jié)點10槽RPM為葉的共享樹（RPT）。隨后，虹橋和浦東機場節(jié)點10槽RPM的公網實例向公網RP發(fā)起注冊，并以自身BGP的router-id地址作為組播源地址、Share-Group地址作為組播組地址，在公網的沿途設備上分別創(chuàng)建（20.51.5.6，239.255.0.5）和（20.51.5.3，239.255.0.5）表項，形成連接PE和RP的最短路徑樹（SPT）。在PIM-SM網絡中，由（*，239.255.0.5）和這兩棵相互獨立的SPT共同組成了Share-MDT。虹橋節(jié)點PE的私網組播報文在進入公網后，均沿該Share-MDT向浦東機場節(jié)點PE轉發(fā)。圖4是私網組播報文在公網中轉發(fā)的過程。當浦東機場節(jié)點的YJCJ2VPN用戶CE設備加入到虹橋節(jié)點數(shù)據(jù)源所在的組播組，此時由于這兩個站點部署為PIM-DM模式，虹橋節(jié)點組播設備會立刻將數(shù)據(jù)推送到虹橋節(jié)點10槽RPM的YJCJ2VRF實例中，并通過該VPN構建的Share-MDT在公網上以（20.51.5.6，239.255.0.5）構建的SPT進行公網組播報文傳輸。當公網組播報文被浦東機場10槽PE設備收到后會將其解封裝成原始的私網組播報文，并轉發(fā)給相應的接收CE，最終完成用戶私網組播數(shù)據(jù)在MPLSVPN網絡中的傳輸。
3總結
移動通信技術起源于1921年的美國，以2 MHz的帶寬設計了車載移動電話通信系[1]。1946年，貝爾實驗室設計了第一個公用移動通信系統(tǒng)；1947年，美國的紐約市與波士頓市之間的高速公路系統(tǒng)就使用了帶寬為35～40 MHz的移動通信系統(tǒng)[2]。隨著通信技術的發(fā)展，蜂窩移動通信系統(tǒng)得到迅猛的發(fā)展，1983年，美國投入使用了世界上第一個面向公眾的蜂窩移動通信系統(tǒng)。到20世紀80年代，GSM數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)成為人們研究的重點[3]。
高速公路地理環(huán)境的限制，使得高速公路移動通信系統(tǒng)的建設難度加大。我國已經建成的覆蓋區(qū)域性的高速公路移動通信系統(tǒng)不能完全覆蓋全國范圍的高速公路網絡，在某些路段存在移動通信的“死區(qū)”個更完善的能覆蓋全國范圍的高速公路網絡的移動通信系統(tǒng)是現(xiàn)代高速公路系統(tǒng)的基礎性的建設。
對于城市公路移動通信系統(tǒng)的建設，不需要重新建設專門的城市公路移動通信系統(tǒng)，因為公網GSM系統(tǒng)已經覆蓋了全部城市公路網絡區(qū)域。只需要在公網系統(tǒng)中建設虛擬網就可以實現(xiàn)城市公路交通系統(tǒng)的指揮調度與管理[5]。
全國高速公路主干網移動通信系統(tǒng)的建設，利用GSM?R技術[5]來實現(xiàn)。通過對GSM?R系統(tǒng)重新設計來實現(xiàn)高速公路的指揮調度控制，將多個子系統(tǒng)集成于一體，實現(xiàn)平面調車通信系統(tǒng)，隧道無線電系統(tǒng)以及用于維修與管理人員通信的無線電系統(tǒng)。
1 GSM?R技術
鐵路綜合數(shù)字移動通信系統(tǒng)標準（GSM for Railway，GSM?R）是在GSM蜂窩系統(tǒng)的基礎上，增加通信調度功能和適應高速運行環(huán)境下進行數(shù)據(jù)通信的功能而研發(fā)的無線數(shù)字通信系統(tǒng)[6]，它將現(xiàn)有的鐵路數(shù)據(jù)通信應用系統(tǒng)與其他的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務結合到單一的數(shù)據(jù)通信平臺上。
1.1 GSM?R通信系統(tǒng)的結構
圖1顯示了GSM?R通信系統(tǒng)的體系結構。GSM?R通信系統(tǒng)通過其網絡交換子系統(tǒng)（NSS）中網關移動交換中心（GMSC）實現(xiàn)與其他數(shù)據(jù)通信網絡之間的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務，而且通過通用分組無線業(yè)務（GPRS）中的網關業(yè)務支持點（GGSN）實現(xiàn)與其他數(shù)據(jù)通信網絡的分組域的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務[7]。
網絡交換子系統(tǒng)（NSS）負責用戶端到端的呼叫、用戶通信數(shù)據(jù)管理、移動性管理以及實現(xiàn)與固定網絡的連接功能、用戶的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務交換功能、用戶數(shù)據(jù)的移動性管理、系統(tǒng)安全性管理所應具備的相應數(shù)據(jù)庫功能。
基站子系統(tǒng)（BSS）的主要任務是負責與某覆蓋區(qū)域內的所有移動臺（MS）進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)對空中接口的管理?；咀酉到y(tǒng)是系統(tǒng)的MS與NSS之間進行數(shù)據(jù)通信的橋梁[8]。
通用分組無線業(yè)務系統(tǒng)（GPRS）用于實現(xiàn)通信系統(tǒng)中分組數(shù)據(jù)之間的交互。
智能網系統(tǒng)（IN）的主要功能是實現(xiàn)功能尋址、位置尋址和管理功能號。
固定用戶接入交換系統(tǒng)（FAS）子系統(tǒng)實現(xiàn)調度臺、車站臺等終端設備接入GSM?R網絡。
運行與維護子系統(tǒng)（OMC）的主要任務就是管理和監(jiān)控整個GSM?R網絡，它的一側連接GSM?R系統(tǒng)的網絡設備，而另一側則連接控制計算機操作臺和GSM?R的人機交互接口。
1.2 GSM?R數(shù)字移動通信系統(tǒng)的業(yè)務功能
在成熟的公共無線通信系統(tǒng)（GSM）[9]之上構建的GSM?R系統(tǒng)是專門為滿足鐵路系統(tǒng)的應用而開發(fā)的無線通信系統(tǒng)。因而，GSM?R系統(tǒng)具有某些更加完善的業(yè)務功能子系統(tǒng)，如列車調度、列車控制和高速列車信息通信等子系統(tǒng)，是一種非常適合于高速鐵路數(shù)據(jù)通信的綜合而高效的無線通信系統(tǒng)；同樣地，GSM?R技術也非常適合于構建高速公路網絡的移動通信系統(tǒng)[8]。GSM?R系統(tǒng)主要承載的業(yè)務有語音業(yè)務和調度業(yè)務。
（1） 語音業(yè)務
GSM?R系統(tǒng)。
（2） 調度業(yè)務
功能尋址：包括信息注冊/注銷。
與位置有關的尋址：對于某一給定功能的呼叫，選擇其通信路由，搜索到與用戶位置相關聯(lián)的目標地址。
2 GSM?R技術高速公路移動通信系統(tǒng)設計方案
高速公路網絡的移動通信系統(tǒng)屬于專用的移動數(shù)據(jù)通信網絡，該網絡由兩個主要的區(qū)域組成：高速公路網絡主干線、路段上的各通信中心或者站點（有人通信站或者無人通信站）。構建的高速公路移動通信網絡應該滿足高速公路中各個區(qū)域之間的移動數(shù)據(jù)通信業(yè)務[10]。專門為高速鐵路網絡設計的GSM?R系統(tǒng)也非常適合于高速公路移動通信系統(tǒng)的建設，利用GSM?R系統(tǒng)的優(yōu)勢來完善和提高高速公路移動通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸能力，構建完善的智能交通系統(tǒng)。
2.1 移動匯接網絡規(guī)劃方案
利用GSM?R系統(tǒng)構建高速公路數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)時，采用如圖2所示的二級網絡結構構建網絡架構，它由移動匯接網TMSC和移動本地網MSC組成。
使用GSM?R技術構建高速公路數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的移動通信網絡時，只需要在整個高速公路網絡的少數(shù)幾個大區(qū)域內設置移動匯接網TMSC，而且TMSC網絡之間使用網狀網連接。這種網絡構架在保障數(shù)據(jù)通信質量的基礎之上，節(jié)約了技術投資成本。
2.2 高速公路移動通信系統(tǒng)中GSM?R本地網設計
高速公路移動通信系統(tǒng)中的GSM?R業(yè)務本地網的主要組成設備有[11]：移動交換中心（MSC）、網關移動交換中心（GMSC）和歸屬位置寄存器（HLR）等功能設備。
在高速公路移動通信系統(tǒng)中，移動交換中心MSC的配置原則如下：
在高速公路移動通信系統(tǒng)的GSM?R網絡設計中，一個移動交換中心MSC可以應用于多個區(qū)域，因此，移動交換中心MSC的設置需要考慮地理環(huán)境的因素。
在大的區(qū)域內，盡量設置較大容量的交換設備，對于業(yè)務量不多的移動業(yè)務本地網不設置單獨的MSC。
移動交換中心MSC應該盡量設置在高速公路路段管理的通信中心或者道路管理信息化的信息流中心。
2.3 信令與接口
（1） GSM?R系統(tǒng)內的業(yè)務交換點（SSP）點均包括MSC、歸屬位置寄存器（HLR）、鑒權中心（AUC）、短消息中心（SMSC）等，而且所有信令點均采用直連方式。
（2） GSM?R[( dylw .NET) 專業(yè)提供論文寫作和的服務,歡迎光臨]系統(tǒng)的各個MSC之間均為E1數(shù)字接口，使用24位信令點編碼的七號信令。
（3） MSC與BSC之間的信息傳輸使用El數(shù)字接口，使用14位信令點編碼的七號信令。
（4） GSM?R系統(tǒng)與HLR、SMSC之間的信息傳輸使用El數(shù)字接口，使用24位信令點編碼的七號信令[12]。
（5） GSM?R系統(tǒng)與專用調度模塊、確認中心（AC）、RBC之間的數(shù)據(jù)通信使用El數(shù)字接口，使用ISDN信令。
2.4 網間相互通信
（1） GSM?R系統(tǒng)的移動電話網通過MSC與高速公路系統(tǒng)的專用電話網相連。
（2） 根據(jù)GSM移動電話網絡高速公路系統(tǒng)的運營維護管理體制的需要，與公眾通信網（包括中國電信、中國網通、中國移動、電信運營商等運營商的PSIN，PLMN，IP網）預留互聯(lián)條件。
2.5 GSM?R系統(tǒng)同步時鐘
（1） GSM?R網絡與外部網絡之間的同步時鐘
GSM?R系統(tǒng)的同步時鐘采用的是主從同步方式，該系統(tǒng)的數(shù)字同步基準使用的是公用數(shù)字同步網的標準。
（2） GSM?R網內同步時鐘
MSC與BSS之間的數(shù)字鏈路同時作為它們之間同步鏈路，BSS從MSC中獲取所需要的同步時鐘信號[12]。
3 結 語
高速公路移動通信系統(tǒng)的建設是智能交通系統(tǒng)的核心，也是難點。本文在分析GSM?R系統(tǒng)的體系結構和主要業(yè)務功能的基礎上，提出了利用GSM?R系統(tǒng)構建高速公路移動通信系統(tǒng)的設計方案，并對高速公路移動通信系統(tǒng)的主要業(yè)務功能和組成模塊進行了分析和論證。
參考文獻
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關鍵詞：通信工程專業(yè)；課程體系；模塊化
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）49-0059-02
隨著科學技術的發(fā)展，社會經濟體制的轉型，地方高等院校對于專業(yè)和課程設置等建設也正在進一步變革。通信工程作為理工科大學的一個重要專業(yè)，截止2006年6月，我國設有通信工程本科專業(yè)的學校達到246所，年招生人數(shù)達三萬人左右，就業(yè)競爭激烈，這給地方院校的通信工程專業(yè)學生的培養(yǎng)也帶來了一些新的變化和挑戰(zhàn)。加強課程體系建設，對提高高等教育教學質量，增強社會競爭能力是十分重要的課題。本文針對地方高校通信工程專業(yè)在課程體系建設中，如何體現(xiàn)專業(yè)特色，培養(yǎng)符合社會需求的應用型人才，提高大學生的就業(yè)競爭力進行探討。
一、通信工程專業(yè)的人才培養(yǎng)
1.通信工程專業(yè)的培養(yǎng)目標。通信工程專業(yè)的培養(yǎng)目標為：本專業(yè)培養(yǎng)能為社會主義現(xiàn)代化建設服務，德智體美全面發(fā)展，具有較高文化素質修養(yǎng)、敬業(yè)精神和社會責任感，掌握通信工程及相關專業(yè)的基本理論知識，能在通信領域中從事設備研發(fā)、設計、維護、運營和管理的高級工程技術人才。對于不同類型的學校，在滿足本規(guī)范的基本要求的前提下，應根據(jù)自身的辦學定位，體現(xiàn)各自的辦學特色。
2.通信工程專業(yè)的基本專業(yè)知識體系結構。在構建通信專業(yè)知識體系過程中，要努力做到六個統(tǒng)籌考慮：①知識體系與培養(yǎng)目標、培養(yǎng)手段和認知規(guī)律統(tǒng)籌考慮；②專業(yè)知識與人文素質教育統(tǒng)籌考慮；③強化基礎理論、拓寬專業(yè)知識面與整合更新教學內容統(tǒng)籌考慮；④理論課程與實踐課程統(tǒng)籌考慮；⑤必修課程與選修課程統(tǒng)籌考慮；⑥應用能力、創(chuàng)新知識與綜合素質培養(yǎng)統(tǒng)籌考慮。通信工程專業(yè)的學科基礎知識體系主要涵蓋四大知識領域，分別是電路與電子學知識領域、信號系統(tǒng)與控制知識領域、計算機知識領域、電磁場知識領域。
二、課程體系改革措施
在厚基礎、寬口徑、強能力、高素質的人才培養(yǎng)基本思想指導下，結合地方高校發(fā)展的實際，具體措施主要體現(xiàn)在以下幾方面。
1.加強學科基礎課程的教學，以課程的整體優(yōu)化來指導局部的教學改革。電路理論、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、高頻電子技術、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、電磁場與電磁波等課程構成了學科基礎課的核心。為了使學生在知識結構上具有“基礎扎實、適應面廣、實踐能力強”的特點，我們對課程內容進行整合更新，優(yōu)化理論課程體系，改進課堂教學。例如：數(shù)字信號處理課程與信號與系統(tǒng)課程的知識合理分配。數(shù)字電子技術中，EDA知識與專業(yè)課中FPGA的應用知識的整合；電磁場與電磁波和微波技術、天線技術的知識體系優(yōu)化；信息論與通信原理內容合理分配等等。另一方面，我校通信工程專業(yè)在自治區(qū)內是從高考一本線以上招生，學生素質相對較好，其中有一部分學生面臨考取研究生的需求，針對電子信息類考研的課程，突出重點，加強這方面的理論教學。既滿足了學生進一步深造的需求，也實現(xiàn)了厚基礎、寬口徑的培養(yǎng)理念。
2.增加通信工程專業(yè)導論課。開設通信工程專業(yè)導論課，是為了使通信工程專業(yè)的同學在大學一年級時，就能領先一步了解自己所學專業(yè)的重要現(xiàn)實意義，以及應用環(huán)境。進而在大學四年的學習中能有針對性地對組成通信框架的各個部分的具體細節(jié)做深入的學習和理解，從而避免學習的盲目性和一二年級時的迷茫心理。
3.面向社會需求、改進專業(yè)課程教學。通信領域是當今技術更新最快的領域之一，各種通信技術層出不窮，對人才的需求呈現(xiàn)出新的特點：一是3G已進入商用，各大運營商要完成3G網絡的建設，GSM和3G網絡優(yōu)化人才需求急劇擴大；二是通信設備制造商近年來發(fā)展迅速，對從事研發(fā)和生產類的技術性人才需求旺盛，尤其是具有掌握通信理論，電子設計能力人才需求呈現(xiàn)較大缺口；三是集通信網絡、軟件設計一體的科技公司對人才的需求旺盛，基于3G平臺的應用開發(fā)將是目前的急需人才。因此，在總體把握“夯實基礎、拓寬口徑、強化個性、善于創(chuàng)新”的基礎上，推進人才培養(yǎng)的分類指導，在專業(yè)課教學方面，采用模塊化教學，以適應社會需求的多樣性和通信技術的飛速發(fā)展。根據(jù)社會需求，我們對畢業(yè)生就業(yè)情況的調查，主要就業(yè)領域分布在①GSM和3G網絡優(yōu)化、通信網的設計、施工等領域；②在通信設備制造商從事售前、售中、售后等技術服務；③通信運營企業(yè)，從事電信運營、管理；④有線電視公司以及其他專用通信部門，如民航、部隊等。為此，根據(jù)專業(yè)方向，設置相應的專業(yè)選修課模塊。通信網絡與交換方向。該專業(yè)培養(yǎng)在現(xiàn)代通信網與交換等多個層面上，進行現(xiàn)代通信技術應用、工程設計、設備制造和網絡運營的高級技術人才。培養(yǎng)目標是熟悉通信設備和系統(tǒng)的基本原理與性能，掌握通信系統(tǒng)構架與組網技術。具有網絡設計與建設、管理與運維等操作能力，同時掌握通信基本理論，具有較為深厚的專業(yè)系統(tǒng)知識。適應通信領域內網絡、系統(tǒng)、設備及信息交換、傳輸、處理方面的應用、安調與維護工作。主要專業(yè)課程有：計算機通信與網絡基礎，現(xiàn)代交換技術，光纖通信、微波與天線、移動通信、現(xiàn)代通信網絡、現(xiàn)代通信工程設計等。就業(yè)方向：通信設備生產企業(yè)、電信運營商、公安、民航、廣電等特定行業(yè)需求的人才。計算機通信（寬帶數(shù)據(jù)通信方向）。本專業(yè)培養(yǎng)從事計算機網絡及寬帶數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設備進行現(xiàn)場安裝、配置、調試、管理與維護第一線的高素質技能型人才。培養(yǎng)目標是：掌握數(shù)據(jù)通信、網絡通信的基本原理，計算機軟硬件基本操作，寬帶接入、數(shù)據(jù)庫開發(fā)與維護等技術。具有較強的網絡設計、施工、維護等基本能力，并具有跟蹤寬帶數(shù)據(jù)通信的新技術、新發(fā)展的能力。主干課程：計算機通信與網絡基礎、數(shù)據(jù)庫及其應用、操作系統(tǒng)、JAVA語言及其應用、交換機與路由器配置技術、光纖通信技術、移動通信技術、現(xiàn)代程控交換技術、寬帶接入網技術等。就業(yè)方向：面向通信企事業(yè)單位從事計算機通信和數(shù)據(jù)通信等相關工作，也可到各類網絡公司從事網絡通信技術工作。
4.適應社會的畢業(yè)設計、畢業(yè)實習的指導方式。根據(jù)教學計劃，畢業(yè)設計和畢業(yè)實習基本都安排在第八學期。這期間，許多用人單位的崗前培訓、見習期也都安排在這期間進行。這往往造成學生投入畢業(yè)設計的時間和精力的不足，達不到預期效果。因此，畢業(yè)設計可以分兩大類，一類是學生在校內選做校內指導教師的題目；另一類是在校外，根據(jù)學生在見習單位的實習情況，指導學生選擇好結合崗位、生產實際的畢業(yè)設計題目，并與企業(yè)協(xié)商，聘請有經驗的現(xiàn)場工程技術人員進行聯(lián)合指導，共同完成指導學生畢業(yè)設計工作。這樣，既完成了畢業(yè)設計、畢業(yè)實習的教學環(huán)節(jié)，提高了學生的實踐創(chuàng)新能力，又滿足了用人單位的實際需求，使學生較快地進入工作角色，也進一步提高了學生的就業(yè)競爭力。
三、問題與思考
盡管經過幾年的改革與建設，通過采取上述一系列措施，使得我們地方院校的通信工程專業(yè)的課程體系方面，更加符合我校的實際情況。但我們也清醒地認識到，專業(yè)建設的發(fā)展與經濟社會快速發(fā)展對高等教育的要求還有很大差距。主要表現(xiàn)在：①實驗室硬件的建設，在同類院校中具有絕對優(yōu)勢的亮點項目不多；②師資隊伍中缺乏具有較高水平的學術帶頭人；③產學研合作雖取得了顯著的進展，但是形式單一；④畢業(yè)生就業(yè)率持續(xù)走高，受到社會的好評，但是在重要的技術崗位或關鍵崗位的人數(shù)還不多。因此，我們根據(jù)地方院校的特點，從課程體系調整、課堂教學改進等方面對應用型人才培養(yǎng)模式進行探討，目的就是更好地培養(yǎng)具有自己專業(yè)特色的適應社會需要的有用人才。
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關鍵詞：速度采集；PLC；串口通信
中圖分類號：TP273文獻標識碼：Adoi: 10.3969/j.issn.1003-6970.2011.03.027
The Research on The Speed Acquisition of The Elevator Overspeed Governor Test Device
WANG Wen-wen1 , YUAN Xiao-ping2
(School OF Information And Electrical Engineering, China University of Mining and Technology, XuZhou 221008)
【Abstract】 This paper mainly studies the elevator over speed governor test platform .First, in the basis of PC/PLC serial communication protocol, this article gives full explanation on the communication among the Mitsubishi FX1N series PLC, PC, encoders and servo motor. It explains the methods to realize communication between PC and PLC and introduced communication protocols as well as hardware connections between them. Second, in this article, it provided an analysis on the device and algorithm that used in speed acquisition.
【Key words】Speed acquisition; PLC; Serial communication
0引言
本設計研究的是電梯限速器測試裝置的速度采集研究和實現(xiàn)。電梯作為高層建筑重要的運輸工具，要頻繁運載乘客和貨物。為了保證乘客和貨物及電梯設備的運行安全，電梯的設計要有足夠的安全性，這就需要限速器。電梯限速器是在電梯超過額定速度時，產生相應的動作，從而停止電梯運行的安全設備。因此限速器是電梯最重要的機械安全裝置，所以限速器的制造質量、選型、校驗、維護保養(yǎng)、檢測設備的制造質量及正確操作，直接影響電梯的安全使用。
系統(tǒng)的控制核心采用的是可編程控制器。PLC[1]是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動化技術和通信技術發(fā)展起來的一種通用工業(yè)控制裝置。20世紀80年代中、后期以來，隨著自動控制、計算機、通信、網絡等技術的發(fā)展，PLC己經發(fā)展成為一種可提供邏輯控制功能、過程控制功能、運動控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網通信功能的多功能控制器。在電梯限速器測試系統(tǒng)中，PLC充分發(fā)揮了其配置靈活、控制可靠、編程方便等優(yōu)點，大大提高了整個電梯系統(tǒng)的可控性和穩(wěn)定性。
1限速器測試臺系統(tǒng)總體設計方案
利用PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)，由伺服系統(tǒng)實現(xiàn)對電梯限速器測試臺的拖動調速，使PLC與調速拖動裝置相結合，構成PLC集選控制系統(tǒng)。實驗電梯系統(tǒng)的總體方案設計框圖如圖1所示：
圖1限速器測試臺的總體方案設計框圖
Fig1. The overall block diagram of the governor test bench
電梯限速器作為電梯最主要的機械安全部件，其功能是檢測電梯轎廂運行速度是否超過規(guī)定的運行速度，當轎廂運行速度達到限定的速度時，首先使限速器動作并通過其帶動電梯的安全鉗動作，從而制動電梯的轎廂。由此可見，限速器對保障電梯運行的安全是非常重要的。
1.1限速器漲緊原理
通過裝在直流伺服電機主軸上的橡膠輪驅動放在工作臺上的限速器繩輪，同時通過將主軸上裝有橡膠輪的編碼器通過彈簧力靠在限速器繩輪鋼絲繩槽中來檢測限速器。
本限速器測試臺用到四種凸輪式限速器，適用于電梯額定速度在0.5~lm/s以下的低速梯。當電機逆向轉動時，限速繩帶動限速輪1作順時針旋轉，限速輪內有一五邊形盤狀凸輪2，限速輪轉動時，五邊形盤狀凸輪的輪廊線處，與裝在擺動挺桿上的限速膠輪8，凸輪輪廊線上徑向的變化，使挺桿10猛烈的擺動，由于限速輪軸的另一端被限速器拉簧6拉住，在額定速度范圍內，使挺桿右邊的棘爪與棘輪上的棘齒脫離接觸。當轎廂超速達到規(guī)定的超速值時，凸輪轉速加快，圓周上離心力增加，使挺桿擺動的角度增大到使棘爪與棘輪上的棘齒相嚙合，限速器輪被迫停止轉動。
1.2限速器測試臺系統(tǒng)的功能
(1)系統(tǒng)結構模型：本限速器測試系統(tǒng)包括：三菱伺服放大器、伺服電機、PLC、PLC模擬量輸出擴展模塊、2個旋轉編碼器、2個接近開關。為了便于實驗調試及能直觀的觀察輸出量，本設備特意配備了觸摸式工控機、工業(yè)鍵盤和激光打印機。
(2)速度采集：該限速器測試系統(tǒng)通過旋轉編碼器來實現(xiàn)對限速器速度的采集，PLC通過內置高速計數(shù)模塊，接受旋轉編碼器的脈沖計算電梯運行的速度。
(3)驅動控制：該限速器測試系統(tǒng)通過PLC控制及伺服電機調速等能達到對運行速度的實際控制，通過控制伺服電機的轉速實現(xiàn)對速度的調節(jié)。
2系統(tǒng)通信研究
2.1數(shù)據(jù)通信
數(shù)據(jù)通信就是將數(shù)據(jù)信息通過適當?shù)膫魉途€路從一臺設備傳送到另一臺設備。這里的設備是指計算機、PLC、打印機或者其他有數(shù)據(jù)通信功能的設備。由于計算機及其所支持的終端設備的使用越來越廣，因而數(shù)據(jù)通信也稱為計算機通信。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)就是以計算機、PLC或者其他數(shù)字設備為中心，用通信線路連接分散在不同位置的數(shù)字設備，實施數(shù)據(jù)通信的一種系統(tǒng)。它一般由傳送設備、終端設備、輸送線路和調制解調器組成。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的任務就是要高效率地完成數(shù)據(jù)的傳送、信息交換和通信處理。數(shù)據(jù)通信[2]主要有并行通信和串行通信兩種。
2.2通信協(xié)議
所謂通信協(xié)議[3]是指通信雙方的一種約定。約定包括對數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守。因此，也叫做通信控制規(guī)程，或稱傳輸控制規(guī)程，它屬于ISO'S OSI七層參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層。目前，采用的通信協(xié)議有兩類：異步協(xié)議和同步協(xié)議。
三菱FX系列PLC本機無串行通信能力，為得到這個功能需外擴FX232-BD或FX485-BD通信模塊，其中FX232-BD為RS-232通信方式FX485-BD為RS-485通信方式。
3限速器的速度采集
本課題要求實現(xiàn)對限速器測試臺速度的采集，必然要用到編碼器[4]。本實驗所用的編碼器是歐姆龍公司生產的，型號為E6B2-CWZ6C型，是旋轉編碼器。一般控制電機轉速的方法是轉速閉環(huán)控制：通過旋轉編碼器檢測電機轉速，檢測信號送回控制設備（PLC），控制設備計算轉速的誤差值，并進一步調整輸出值，改變電機的電壓或電流，從而使電機轉速穩(wěn)定在某個設定值。
3.1速度采集算法
常用的測速方法有兩種：M法和T法[5]。
1．M法測速：M法又叫定時測角法，即在規(guī)定的時間間隔Tg內，測量所產生的脈沖數(shù)來獲得被測速度值。設脈沖發(fā)生器每轉一圈發(fā)出的脈沖數(shù)為P，且在規(guī)定的時間Tg(S)內，測得脈沖數(shù)為m1，則電機每分鐘轉數(shù)：
nM=60?(r/min) （1）
2．T法測速：T法又叫定角測時法，即測量相鄰兩個脈沖的時間間隔來確定被測速度的方法。用一己知頻率為fc的高頻時鐘脈沖向一計數(shù)器發(fā)送脈沖數(shù)，此計數(shù)器由測速脈沖的兩個相鄰脈沖控制其起始和終止。若計數(shù)器的讀數(shù)為m2，則電機每分鐘的轉速為：
n2=60?(r/min) （2）
3.2速度采集的實現(xiàn)
PLC一般都有高速脈沖輸入端或高速專用計數(shù)單元。因而在電梯PLC控制系統(tǒng)中，可使用旋轉編碼器檢測電梯運行過程中電機的實時轉速，并將所測的結果反饋給PLC處理。
本實驗所用到的旋轉編碼器型號為E6B2-CWZ6C，有4條引線，其中2條是脈沖輸出線，1條是COM端線，1條是電源線。旋轉編碼器的A，B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，如圖2 所示。
圖2A,B相計數(shù)示意圖
Fig2. A, B phase diagram
4測試結果
旋轉編碼器與PLC相連接，PLC通過在一定時間內測得編碼器的脈沖數(shù)，將其轉換為實時的轉速，根據(jù)實時轉速來實現(xiàn)相應控制量的輸出。
測試結果顯示：在每一次運行后，系統(tǒng)均能自動判斷是否合格，合格判定的根據(jù)是GB7588-2003，如不合格此次運行數(shù)據(jù)會在顯示5秒種后自動刪除，只有在判斷為合格數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)才能保留此次測試運行數(shù)據(jù)。只有在合格測試次數(shù)達到規(guī)定后，系統(tǒng)才能判定該限速器合格。每一次合格數(shù)據(jù)會有對應的柱行圖直觀顯示出來。
圖3測試界面
Fig.3 Test interface
5結論
本論文以電梯限速器測試系統(tǒng)為研究對象，重點研究了限速器測試裝置的速度采集以及驅動控制。為了實現(xiàn)預期結果，首先要從限速器的各部件進行研究。我所用到的測試臺來自常州宇科新技術開發(fā)公司，包括：工控機、三菱FX1N系列PLC、旋轉編碼器、伺服放大器、伺服電機和激光打印機組成。利用目前比較成熟的先進控制技術，軟件技術，現(xiàn)代測試技術等先進技術，來開發(fā)出用于限速器檢測，具有國際先進水平的檢測設備。通過對不同型號和不同速度的限速器進行比較測試驗證，將結果由系統(tǒng)附帶的激光打印機打印出來，結果顯示該測試設備完全達到設計要求的性能指標。該限速器測試設備在測試功能、測試范圍、測試精度等主要性能方面性能優(yōu)秀，能實現(xiàn)全部以上功能。
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【論文摘要】縱觀全球迅猛發(fā)展的高科技,電信業(yè)必將成為21世紀世界經濟的火車頭，通信技術正發(fā)生著百年未遇的巨大變化。本文介紹了第三代移動通信技術的發(fā)展現(xiàn)狀，最后展望了未來移動通信技術發(fā)展的趨勢。
【論文關鍵詞】移動通信;3G;發(fā)展;展望
伴隨著移動通信市場的快速發(fā)展，用戶對更高性能的移動通信系統(tǒng)提出了更高要求，希望享受更為豐富和高速的通信業(yè)務。第二代移動通信運營商發(fā)展速度趨于緩和而競爭越加激烈，為尋找新的增長點，通過發(fā)展數(shù)據(jù)業(yè)務來提高自身的服務質量和業(yè)務類型，需要3G的支持。同時由于第二代移動通信無線頻率資源日趨緊張，已不能滿足長期的通信需求發(fā)展需要。
1移動通信的發(fā)展歷程
第一代移動通信系統(tǒng)是在20世紀80年代初提出的，它完成于20世紀90年代初。第一代移動通信系統(tǒng)是基于模擬傳輸?shù)?，其特點是業(yè)務量小、質量差、交全性差、沒有加密和速度低。
第二代移動通信系統(tǒng)(2G)起源于90年代初期。歐洲電信標準協(xié)會在1996年提出了GSMPhase2+，目的在于擴展和改進GSMPhase1及Phase2中原定的業(yè)務和性能。它主要包括CMAEL(客戶化應用移動網絡增強邏輯)，SO(支持最佳路由)、立即計費，GSM900/1800雙頻段工作等內容，也包含了與全速率完全兼容的增強型話音編解碼技術，使得話音質量得到了質的改進；半速率編解碼器可使GSM系統(tǒng)的容量提高近一倍。在GSMPhase2+階段中，采用更密集的頻率復用、多復用、多重復用結構技術，引入智能天線技術、雙頻段等技術，有效地克服了隨著業(yè)務量劇增所引發(fā)的GSM系統(tǒng)容量不足的缺陷；自適應語音編碼(AMR)技術的應用，極大提高了系統(tǒng)通話質量；GPRS/EDGE技術的引入，使GSM與計算機通信/Internet有機相結合，數(shù)據(jù)傳送速率可達115/384kbit/s，從而使GSM功能得到不斷增強，初步具備了支持多媒體業(yè)務的能力。盡管2G技術在發(fā)展中不斷得到完善，但隨著用戶規(guī)模和網絡規(guī)模的不斷擴大，頻率資源己接近枯竭，語音質量不能達到用戶滿意的標準，數(shù)據(jù)通信速率太低，無法在真正意義上滿足移動多媒體業(yè)務的需求。
2第三代移動通信系統(tǒng)概述
第三代移動通信業(yè)務主要是話音和中低速數(shù)據(jù),碼率為384kb/s(局域網可達2Mb/s),因而可傳送比目前GSM(第二代移動通信)更高碼率的信息。隨著多媒體業(yè)務的發(fā)展,2Mb/s的碼率將越來越不能滿足用戶各種新的寬帶業(yè)務的需要,因此國際上已開始研究第四代移動通信系統(tǒng),第一步目標是10Mb/s以上。我們國內則尚未啟動。因此需盡早開始研究其關鍵技術。需要解決的關鍵技術有:寬帶多媒體移動通信系統(tǒng)的體系結構,包括頻段、多址方法、無線接入技術、軟件無線電的硬件和軟件、多載波調制和OFDM技術、自適應天線陣、高效信道編碼技術(如Turbo碼)等。
第三代移動通信系統(tǒng)(3G)，也稱IMT2000，是正在全力開發(fā)的系統(tǒng)，其最基本的特征是智能信號處理技術，智能信號處理單元將成為基本功能模塊，支持話音和多媒體數(shù)據(jù)通信，它可以提供前兩代產品不能提供的各種寬帶信息業(yè)務，例如高速數(shù)據(jù)、慢速圖像與電視圖像等。如WCDMA的傳輸速率在用戶靜止時最大為2Mbps，在用戶高速移動時最大支持144Kbps，所占頻帶寬度5MHz左右。但是，第三代移動通信系統(tǒng)的通信標準共有WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA三大分支，共同組成一個IMT2000家庭，成員間存在相互兼容的問題，因此已有的移動通信系統(tǒng)不是真正意義上的個人通信和全球通信；再者，3G的頻譜利用率還比較低，不能充分地利用寶貴的頻譜資源；第三，3G支持的速率還不夠高，如單載波只支持最大2Mbps的業(yè)務，等等。這些不足點遠遠不能適應未來移動通信發(fā)展的需要，因此尋求一種既能解決現(xiàn)有問題，又能適應未來移動通信的需求的新技術(即新一代移動信:nextgenerationmobilecommunication)是必要的。第三代移動通信技術的基本特點：(1)全球統(tǒng)一頻段,統(tǒng)一標準,全球無縫覆蓋和漫游。(2)頻譜利用率高。(3)在144kbps(最好能在384kbps)能達到全覆蓋和全移動性,還能提供最高速率達2Mbps的多媒體業(yè)務。(4)支持高質量話音、分組多媒體業(yè)務和多用戶速率通信。(5)有按需分配帶寬和根據(jù)不同業(yè)務設置不同服務等級的能力。(6)適應多用戶環(huán)境,包括室內、室外、快速移動和衛(wèi)星環(huán)境。(7)安全保密性能優(yōu)良。(8)便于從第二代移動通信向第三代移動通信平滑過渡。(9)可與各種移動通信系統(tǒng)融合,包括蜂窩、無繩電話和衛(wèi)星移動通信等。(10)終端(手機)結構簡單,便于攜帶,價格較低。
3第四代移動通信系統(tǒng)
4G系統(tǒng)中有兩個基本目標：一是實現(xiàn)無線通信全球覆蓋；二是提供無縫的高質量無線業(yè)務。目前正在構思中的4G通信具有以下特征：（1）網絡頻譜更寬。要想使4G通信達到100Mbps的傳輸速率，通信運營商必須在3G網絡的基礎上進行大幅度的改造，以便使4G網絡在通信帶寬上比3G網絡的帶寬高出許多。據(jù)研究，每個4G信道將占有100MHz的頻譜，相當于W-CDMA3G網絡的20倍；（2）通信速度更快。人們研究4G通信的最初目的是為了提高蜂窩電話和其他移動終端訪問Internet的速率，因此，4G通信最顯著的特征就是它有更快的無線傳輸速率。據(jù)專家估計，第四代移動通信系統(tǒng)的傳輸速率速率可以達到10M~20Mbps，最高可以達到100Mbps；（3）通信更加靈活。從嚴格意義上說，4G手機的功能已不能簡單劃歸“電話機”的范疇，因為語音數(shù)據(jù)的傳輸只是4G移動電話的功能之一而已。而且4G手機從外觀和式樣上看將有更驚人的突破，可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋都有可能成為4G終端；（4）智能性更高。第四代移動通信的智能性更高，不僅表現(xiàn)在4G通信的終端設備的設計和操作具有智能化，更重要的是4G手機可以實現(xiàn)許多目前還難以想象的功能；（5）兼容性更平滑。要使4G通信盡快地被人們接收，還應該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下較為容易地過渡到4G通信。因此，從這個角度來看，4G通信系統(tǒng)應當具備全球漫游、接口開放、能跟多種網絡互聯(lián)、終端多樣化以及能從3G平穩(wěn)過渡等特點。
總之，隨著新問題、新要求的不斷出現(xiàn),第四代移動通信技術將會相應地調整、完善和進一步發(fā)展?？v觀移動通信技術的發(fā)展規(guī)律和第四代通信技術的優(yōu)點,我們相信,不遠的將來,人們將不受時間、地點限制,可以自由自在地利用移動網絡獲取和傳遞信息。從而人們的學習、工作、生活將會發(fā)生更深刻的變化。
參考文獻:
[1]胡可剛,王樹勛,劉立宏.移動通信中的無線定位技術[J].吉林大學學報,2005,23(4)
【關鍵詞】載波通信；信道編碼；RISE3201
0.引言
近幾年，隨著數(shù)字通信技術的發(fā)展，PLC因其分布廣、低成本、高速率、即插即用、可移動等優(yōu)勢成為當前通信研究的一個熱點。如何利用網絡資源潛力，在不影響傳輸電能的基礎上，使之成為繼電信、電話、無線通信、衛(wèi)星通信之后的又一通信網，是多年來國內外科技人員技術的又一目標。要使電力網成為一個新的通信網技術手段只有載波通信。[1][2]
1.編碼方法的討論
電力線通信（PLC Power Line Communication）是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和話音信號的一種通信方式.它建立在電力配電網基礎上.實現(xiàn)了電力線通信網絡內部各節(jié)點之間以及與其他通信網絡之間的通信。本文根據(jù)實際低壓電力線信道情況，探討數(shù)字通信中信道編碼技術，采用CRC碼，漢明碼，對低壓電力線上的數(shù)據(jù)傳輸進行差錯控制。[3] [4]
1.1 CRC碼
CRC校驗：CRC校驗的基本思想是利用線性編碼理論，在傳送端根據(jù)要發(fā)送的k位二進制碼序列，以一定的規(guī)則產生一個校驗用的監(jiān)督碼（既CRC碼）R位，并附在信息后邊，構成一個新的二進制碼序列數(shù)共（K+R）位，最后發(fā)送出去。在接收端，則根據(jù)信息碼和CRC碼之間所遵循的規(guī)則進行檢驗，以確定傳送中是否出錯。
1.2漢明碼
漢明碼：漢明碼是一組固定長度的碼組，可表示為（n，k），通常它用于前向糾錯。在漢明碼中，監(jiān)督位被加到信息位之后，以形成新碼。在編碼時，k個信息位被編為n位碼組長度，而k個監(jiān)督位的作用就是實現(xiàn)檢錯與糾錯。當分組碼信息碼元與監(jiān)督碼元之間關系為線性關系時，這種分組碼就稱線性分組碼既漢明碼。
2.低壓電力線載波通信系統(tǒng)的設計
低壓電力線載波通信系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示，電力載波模塊使用PLC調制解調器（modem）連接到電力線，進行信息交換。
3.以RISE3201為核心的系統(tǒng)硬件設計
本系統(tǒng)的核心是RISE3201，該芯片的特點是一種智能控制網絡的單片系統(tǒng)芯片（SOC）。它利用世界范圍內分布最廣的低壓電力線作為通信媒介，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及網絡控制等功能。可廣泛應用于遠程抄表和負荷管理、工業(yè)自動化控制、安防系統(tǒng)、交通運輸自動化、家庭智能化等領域。 [5]如圖2所示。
3.1發(fā)送電路
發(fā)送電路的功能是把經調制并按一定協(xié)議打包的信號發(fā)射到電力線上去。由于芯片輸出的載波信號達不到功率要求，所以需先經過功率驅動。系統(tǒng)處于發(fā)射狀態(tài)時，COMM MCU根據(jù)現(xiàn)場情況選擇合適的頻點以使發(fā)送的信號衰減最小。
3.2接收電路
載波信號經過耦合電路、載波接收電路進入RISE3201。接收電路配合RISE3201內嵌的BPSK及DSP模塊，檢測并在接收鏈上消除脈沖噪音，用多級數(shù)字和模擬濾波器來有效地消除多頻點噪音，用高級的信道獲取算法來保證即使在信號低于噪音的情況下，也能夠獲取信號。
3.3耦合電路
耦合單元是載波信號的輸出和輸入通道，當RISE3201處于發(fā)送狀態(tài)時，耦合單元將RISE3201產生的高頻載波信號送入低壓電力線上進行傳輸；當RISE3201處于接收狀態(tài)時，耦合單元在電力線上提取出高頻載波信號以便進行解調，同時阻止電力線的工頻電流進入通信終端。
4.軟件設計
PC機通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)到modem，modem將數(shù)據(jù)進行擴頻調制，經數(shù)據(jù)輸出口發(fā)射出去，再經的發(fā)送電路功率放大后，經耦合電路發(fā)送到電力線上去；接收端則是有耦合電路提取載波信號，經接收電路濾波，輸入到modem的數(shù)據(jù)輸入口，由modem完成解調解擴后，通過串口上傳至PC機。[6] [7] [8] [9]
5.結論
本文根據(jù)我國低壓電力線特性設計一個基于RISE3201電力線通訊系統(tǒng)，在低壓電力線載波通信模塊軟件功能設計試驗的基礎上，針對基于低壓電力線網絡通信信道編碼技術進行探討與研究并通過協(xié)議的編制以實現(xiàn)通訊。在采取適當?shù)挠布O備以提高信道性能后，可進一步采取信道編碼，進一步提高通信質量，通過實驗驗證能可靠地在低壓電力線上實現(xiàn)點對點數(shù)據(jù)通信。此系統(tǒng)可用于構建智能家居、辦公單位及小區(qū)等局域網。
參考文獻：
[1]潘瑩玉.我國電力線載波通信的現(xiàn)狀與發(fā)展.電力系統(tǒng)自動化網，1998：04期.
[2]甘武，鄧宏偉.電力線通信技術及其應用.山東電力高等?？茖W校學報，2004，7（1）：65-66.
[3]盧志忠，孫紅敏，李玉清.低壓電力線載波通信信道傳輸特性分析[J].黑龍江電力，2002，24（6）：413-415.
[4]董莉.電力線擴頻載波數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的研究設計：（碩士學位論文）.四川：四川大學，2003.
[5]RISE3201數(shù)據(jù)手冊，瑞斯康微電子有限公司.
[6]趙峰.低壓電力線載波通信模塊協(xié)議軟件的研究與實現(xiàn).四川：電子科技大學，2006.
[7]邵名波.調制解調器監(jiān)控電路的設計與實現(xiàn).江蘇：南京理工大學，2005.
