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1.1語音編碼技術
因為在傳輸的過程中,參量編碼只是對語音的特征參數進行傳輸,因此所需要的傳輸速率比較低,但是它的語音傳輸質量只能達到中等的水平,加之實現起來比較復雜,因此,在對通話質量要求特別高的情況下就不太適用。近些年,伴隨著參量編碼復雜度的降低以及微處理器計算能力的不斷提高,目前對于低速率的語音編碼通常都是采用參量編碼的方式來實現的。
1.2高速數字調制解調技術
調制調節技術的目的就是為了方便信息在模擬信號與數字信號之間的相互轉換。調制調節技術的優劣對于通信系統的性能有著極大的影響,目前調制調節技術主要有并行和串行兩種傳輸體制。串行體制通過提高碼元速率和調制維數提高數據傳輸速率,并行體制的主要發展方向是多載波正交頻分復用(OFDM)調制技術。
1.3差錯控制技術
數字通信差錯控制技術是指對信道中產生的差錯通過編碼的方式對其進行控制,以達到提高數據傳輸的有效性和準確性的目的。目前常用的差錯控制方式主要有前向糾錯和自動請求重發。前向糾錯方式其實時性比較好,能夠有效的糾正隨機和突發錯誤。自動請求重發方式,更加強調的是檢查信息錯誤的能力,它的工作原理是在接收端對接收的數據進行檢測,如數據存在錯誤,通知發射端對所發數據重新發送,直至接收端接收到正確的數據為止。這種方式雖然能夠對錯誤起到很有效的糾正,但是必須在有雙向通道的情況下才能完成,而且因為存在著多次重發的情況,很容易造成信號的延時。
1.4最低限度通信技術
短波通信中抗干擾技術一直是人們努力研究的方向。最低限度通信技術就是確保在電磁干擾強烈的狀況下,通信信息能夠及時準切的進行傳輸。它采用時變信道的弱信號檢測與接收技術、干擾識別與抵消技術,通過降低通信速率的方法提高通信抗干擾和抗噪聲能力。
2我國短波通信技術的發展方向
近些年以來,我們國家加大了對短波通信的重視程度,投入了更多的人力和財力進行短波通信裝備的研發,也取得了可喜的成績。但是我國短波通信建設的整體水平與國外相比還有著一些差距。筆者認為,為了使得短波通信能夠更加廣泛的被運用,還需要做好如下工作。
2.1完善頻道管理系統
在短波通信中,是否能夠做到及時的選頻及換頻對于通信質量的優劣及通信的穩定性有著極大的影響。頻率自適應技術就是對通信信道進行實時的探測,進而選取最佳工作頻率,確保通信信道能夠實現信息的良好傳輸。目前,我國區域內的頻率管理系統已經實現了網絡化,能夠方便的為網內的通信線路提供實時頻率信息。由此延伸考慮,如果將區域內的短波通信也用過網絡進行組織和管理,將通信網絡的基站與頻率網絡的控制中心進行合并,能夠很好的解決目前頻率管理系統和通信線路互相獨立的弱點。
2.2加強電臺設備的通用性
為了使得電臺設備更加的通用,達到更好的資源共享效果,短波通信設備必須要向規范化、標準化、系列化方面發展,以此降低系統、網絡接口等方面的影響,增強設備的兼容性。
2.3抗干擾技術綜合化、智能化發展
避免電磁干擾最好的方式是通過頻率跳變的方法。但是一般的頻率跳變方式很容易受到電離層的影響,而且會占用一定的系統資源,因此滿足不了未來通信的要求。為了有效的解決電磁干擾,必須要綜合的運用各種抗干擾技術,實現抗干擾措施的綜合化、智能化。
2.4加強自適應天線的研發
自適應零位天線能夠及時的處理所收到的信號,對天線振子的相位做出調節,改變其方向特性,使通信方向的增益最大,使波束的零位對準干擾方向,以躲避電磁干擾,因此能夠有效的提高通信的質量。
3結語
論文摘要:早在七十年代,人們開始研究無線電通信技術。無線電通信技術有線電通信相比,具有不用架設傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等優點,備受市場的青睞。無線電通信技術為人們的生產和生活帶來的影響無疑是巨大的,但它亦有不容忽視的缺點,譬如聲音、文字、數據、圖像和視頻等傳輸的質量不甚穩定,由此造成的聲音失真、文字模糊、數據滯后、圖像和視頻失真都亟須改進之處,還有信號容易受到干擾、容易被人截獲造成通信內容保密性差[1],尤其在軍事和經濟領域,再一次說明無線電通信技術通信方法的拓新勢在必行。本文就無線電的優缺點進行分析,探討其通信技術所需拓新之處,并提出建議。
1無線電通信技術的發展歷程
1895年5月7日俄國物理學家波波夫已“金屬屑與電振蕩的關系”的論文向全世界宣布無線電通信技術的誕生,并當眾展示了他發明的無線電接收機,那天俄國當局定為“無線電發明日”。
1896年3月24日,波波夫將無線電通信的通信距離延長到250米,做了用無線電傳送莫爾斯電碼的表演為無線電通信技術拉開新的序幕。
1898年,年輕的意大利青年馬可尼利用游艇證明了他的無線電電報能夠在20英里的海面暢通無阻地通信,第一次實際性地使用無線電通信技術。
1901年,他在相隔2700公里英國和紐芬蘭島之間成功地進行了跨越大西洋的遠距離無線電通信,從此人類進入無線電波進行遠距離通信的新時代。
隨后,無線電通信技術如雨后春筍其涌現出來。直到1946年,美國人羅斯.威瑪和日本人八本教授利用高靈敏度攝像管家用電視機接收天線問題,從此超短波轉播站一些國家相繼建立了,無線電通信技術迅速普及開來[2]。
隨著電子技術的高速發展,信息超遠控制技術為滿足遙控、遙測和遙感技術的需要,于人們生產與生活中被廣泛使用;后來微電子技術也推動了電子計算機的更新換代,使電子計算機信息處理功能大大增加,日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。
信息技術是以微電子和光電技術為基礎,以計算機和通信技術為支撐,以信息處理技術為主題的技術系統的總稱,是一門綜合性的技術。今天的信息化時代,就是電子計算機和通信技術緊密結合的標志。
無線電通信技術發展到今日,擁有無限潛力。軍事、氣象、生活、生產等各個領域都對其都有空前的需求。雖然無線電通信技術優點雖然卓越,但其缺點至今給技術的發展帶來很大的障礙,都是我們亟須解決的難題。
2無線電通信技術的特點
近些年無線電通信技術領域引入無線接入技術,是迅速發展起來的新技術領域,不需要傳輸媒質,部分接入網甚至入網的全部皆可直接采用無線傳播手段代替,無論是概念上還是技術含量上都產生了一個重大的飛躍,實現了降低成本、提高靈活性和擴展傳輸距離的目的。其特點喜憂參半,優點主要體現在傳輸線路線、通信方式等方面,我們可以總結如下:
不受時空限制。大多數情況下,人們對通信運用的時間、地點、容量需求無法預知,而無線電通信不受時空限制的優點能夠采取靈活多樣的手段和方法,確保通信聯絡綜合高效,語音、數據、圖像的綜合傳輸暢通無阻,隨著近年來國內各個經濟領域和國際經濟的來往,無線電通信技術不受時空限制方法為其打開方便之門,尤其通信與網絡的連接,通信技術踏上新的臺階。
具備高度的機動性及可用性。無線電通信技術傳輸數字化、功能多樣化、設備小型化、智能化及系統大容量化決定了其具備高度的機動性和可用性,尤其在軍事構建地域通信網方面起到很大的作用。
可靠性高。無線電通信比起有線通信的一個卓越優點在抵抗水淹、臺風、地震等方面有較大的可靠性,一般情況下除非信號干擾都能保持通信的暢通,這也是無線架輸的最大特點。
無線電通信技術雖然解決了架設傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等的難題,但其信號容易受到干擾、影響,還有容易被截獲造成了該項技術的保密性極差。無線電通信技術的缺點幾百年來都是讓人頭疼的問題,目前全球化經濟愈演愈熱,其信號的穩定性與安全性上升為經濟領域里關注的焦點,因此,無線電通信技術的通信方法拓新成為其發展的新話題。
3無線電通信技術之通信方法的拓新
21世紀無線電通信技術正處在關鍵的轉折時期,尤其最近幾十年最為活躍。信息化的飛速發展和IP技術的興起,欲求無線電通信技術適應未來社會生產和生活的需求。務必在通信方法上進行一系列的拓新。針對以上無線電通信技術的缺陷,筆者認為,我們可以從通信技術、信息技術、網絡技術、藍牙技術、軟件技術等方面進行嘗試,主要可總結一下八點:
3.1采用了數字通信技術
提高系統頻譜資源的利用率,維持信號上的穩定,避免通信信號收到干擾,增大了系統通信容量,提供話音、圖像和數據等多種通信服務,確保用戶信息安全保密。
3.2推廣通信信息技術寬帶化的發展
信息的寬帶化對于光纖傳輸技術和高通透量網絡的發展起到關鍵的推進作用[3],尤其近年來世界范圍內全面展開,無線通信技術正朝著無線接入寬帶化的方向演進,這個方向對無線電通信信號源穩定來說的確非常之重要。
3.3推廣個人信息化技術
個人信息化在全球個人通信已經有著不爭的發展趨勢。個人信息話,能夠有效地減低傳輸路線的信息量堵塞,大幅度提高通信的傳播速度。
3.4拓新接入網絡的樣式
技術上融合實現固定和其他通信等不同業務,在無線應用協議(WAP)的出現以后,無線數據業務的開展得到大幅度的推動,促進了信息網絡傳送多種業務信息的發展。隨著市場競爭的需要,傳統的電信網絡與新興的計算機網絡融合,尤其具備開發潛力接入網部分通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環路入等不同的接入設備,滿足了生活與生產地各種通信需求。3.5過渡電路交換網絡
關于過渡電路交換網絡,IP網絡無疑是核心關鍵技術,是最合適的選擇對象,處理數據的能力電路交換網絡大大提升,這一點對保持通信暢通方面解決了信號容易受到干擾的難題。
3.6使用Bluetooth技術作為信號傳感器
Bluetooth技術具有更高的安全性和適用性,利用藍牙做出來的傳感器隨時反映出用戶所需要的信號方向,一旦連接到Internet上的話,即可以實現更具備高度的機動性及可用性。
3.7推廣軟件無線電
軟件無線電通信偵察與對抗方面世人矚目,但它僅限于軍事通信領域,如果能夠推廣到市場,對于無線電通信技術的通信內容保密性來說將是一大跨步的改革創新。
3.8提高無線通信網絡可持續性
無線電通信技術的網絡設備如果沒有良好的配置和網絡部署,一旦受到安全威脅,其后果不堪設想。因此,無線電通信技術通信方法的拓新我們與必要提高網絡設備性能、優化設備配置、冗余備份等等手段來保證網絡的可靠性[4]。
結束語
回顧無線通信的發展歷程,無線電通信技術的傳輸路線、傳輸距離、通信靈活性、信號穩定性、保密性等方面的需求將愈來愈突出。通信方法新技術的拓新將有愈來愈廣闊的活動舞臺及光明的發展前景。鑒于市場對經濟的推進作用,盡管我國的無線電通信技術發展速度飛快,但面對我國12億人口的通信需求,無線電通信技術普及率低的問題,面對我國12億人口,網絡規模和容量方面就變得蒼白無力了。同時,無線電通信技術愈來愈激烈競爭局面促使各無線電通信運營企業積極拓新新的技術涵蓋面,提升自身的營業水平,為市場提供豐更加富的選擇,滿足用戶各個方面、各個層次的需求。因此,在無線電通信技術通信方法應用開發的發展潛力無窮,這要求我們積極加快無線領域的科技進步,為無線電通信技術創新出謀劃策,為全球信息化及經濟全球化的通信事業貢獻力量。
參考文獻
[1]《信號與系統(第二版)》A.V.Oppenheim西安交通大學出版社2000年.
[2]《數字與模擬通信系統》LeonW.Couch,II電子工業出版社.
論文摘要:光纖通信不僅可以應用在通信的主干線路中,還可以應用在電力通信控制系統中,進行工業監測、控制,而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。本文探討了光纖通信技術的主要特征及應用。
1.光纖通信技術
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。在光纖通信系統中,作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多,而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多,所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構造的,它是電氣絕緣體,因而不需要擔心接地回路,光纖之間的串繞非常小;光波在光纖中傳輸,不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽;光纖的芯很細,由多芯組成光纜的直徑也很小,所以用光纜作為傳輸信道,使傳輸系統所占空間小,解決了地下管道擁擠的問題。
光纖通信在技術功能構成上主要分為:(1)信號的發射;(2)信號的合波;(3)信號的傳輸和放大;(4)信號的分離;(5)信號的接收。
2.光纖通信技術的特點
(1)頻帶極寬,通信容量大。光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬,光纖通信系統的于光源的調制特性、調制方式和光纖的色散特性。對于單波長光纖通信系統,由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢。通常采用各種復雜技術來增加傳輸的容量,特別是現在的密集波分復用技術極大地增加了光纖的傳輸容量。目前,單波長光纖通信系統的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
(2)損耗低,中繼距離長。目前,商品石英光纖損耗可低于0~20dB/km,這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質的損耗都低;若將來采用非石英系統極低損耗光纖,其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統可以跨越更大的無中繼距離;對于一個長途傳輸線路,由于中繼站數目的減少,系統成本和復雜性可大大降低。
(3)抗電磁干擾能力強。光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料,不易被腐蝕,而且絕緣性好。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力,它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾,也不受人為釋放的電磁干擾,還可用它與高壓輸電線平行架設或與電力導體復合構成復合光纜。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。由于能免除電磁脈沖效應,光纖傳輸系還特別適合于軍事應用。
(4)無串音干擾,保密性好。在電波傳輸的過程中,電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串擾,而容易被竊聽,保密性差。光波在光纖中傳輸,因為光信號被完善地限制在光波導結構中,而任何泄漏的射線都被環繞光纖的不透明包皮所吸收,即使在轉彎處,漏出的光波也十分微弱,即使光纜內光纖總數很多,相鄰信道也不會出現串音干擾,同時在光纜外面,也無法竊聽到光纖中傳輸的信息。
除以上特點之外,還有光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設;光纖的原材料資源豐富,成本低;溫度穩定性好、壽命長。由于光纖通信具有以上的獨特優點,其不僅可以應用在通信的主干線路中,還可以應用在電力通信控制系統中,進行工業監測、控制,而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。
3.光纖通信技術在有線電視網絡中的應用
20世紀90年代以來,我國光通信產業發展極其迅速,特別是廣播電視網、電力通信網、電信干線傳輸網等的急速擴展,促使光纖光纜用量劇增。廣電綜合信息網規模的擴大和系統復雜程度的增加,全網的管理和維護,設備的故障判定和排除就變得越來越困難。可以采用SDH+光纖或ATM+光纖組成寬帶數字傳輸系統。該傳輸網可以采用帶有保護功能的環網傳輸系統,鏈路傳輸系統或者組成各種形式的復合網絡,可以滿足各種綜合信息傳輸。對于電視節目的廣播,采用的寬帶傳輸系統可以將主站到地方站的所需數字,通道設置成廣播方式,同樣的電視節目在各地都可以下載,也可以通過網絡管理平臺控制不同的站下載不同的電視節目
有線電視網絡在全國各地已基本形成,在有線電視網絡現有的基礎上,比較容易地實現寬帶多媒體傳輸網絡,因此在目前的情況下,不應完全廢除現有的有線電視網,而用少量的投資來完善和改造它,滿足人們的目前需要。很多地區的CATV已經是光纖傳輸,到用戶端也是同軸電纜進入千萬家。但是現在建設的CATV大多是單向傳輸,上行信號不能在現有的有線電視網中傳送。可以通過電信網PSTN中語音通道或數據通道形成上行信號的傳送,也可以通過語音接入系統來完成。將電話接到各用戶,這樣各用戶間即可以打電話,也可以利用廣電自己的綜合信息網中的寬帶傳輸系統構成廣電網中自己的上行信號的傳送,組成了雙向應用的Internet網。
現在光通信網絡的容量雖然已經很大,但還有許多應用能力在閑置,今后隨著社會經濟的不斷發展,作為經濟發展先導的信息需求也必然不斷增長,一定會超過現有網絡能力,推動通信網絡的繼續發展。因此,光纖通信技術在應用需求的推動下,一定不斷會有新的發展。
參考文獻:
[1]王磊,裴麗.光纖通信的發展現狀和未來[J].中國科技信息,2006,(4)
[2]何淑貞,王曉梅.光通信技術的新飛躍[J].網絡電信,2004,(2)
論文摘要:早在七十年代,人們開始研究無線電通信技術。無線電通信技術有線電通信相比,具有不用架設傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等優點,備受市場的青睞。無線電通信技術為人們的生產和生活帶來的影響無疑是巨大的,但它亦有不容忽視的缺點,譬如聲音、文字、數據、圖像和視頻等傳輸的質量不甚穩定,由此造成的聲音失真、文字模糊、數據滯后、圖像和視頻失真都亟須改進之處,還有信號容易受到干擾、容易被人截獲造成通信內容保密性差[1],尤其在軍事和經濟領域,再一次說明無線電通信技術通信方法的拓新勢在必行。本文就無線電的優缺點進行分析,探討其通信技術所需拓新之處,并提出建議。
1無線電通信技術的發展歷程
1895年5月7日俄國物理學家波波夫已“金屬屑與電振蕩的關系”的論文向全世界宣布無線電通信技術的誕生,并當眾展示了他發明的無線電接收機,那天俄國當局定為“無線電發明日”。
1896年3月24日,波波夫將無線電通信的通信距離延長到250米,做了用無線電傳送莫爾斯電碼的表演為無線電通信技術拉開新的序幕。
1898年,年輕的意大利青年馬可尼利用游艇證明了他的無線電電報能夠在20英里的海面暢通無阻地通信,第一次實際性地使用無線電通信技術。
1901年,他在相隔2700公里英國和紐芬蘭島之間成功地進行了跨越大西洋的遠距離無線電通信,從此人類進入無線電波進行遠距離通信的新時代。
隨后,無線電通信技術如雨后春筍其涌現出來。直到1946年,美國人羅斯.威瑪和日本人八本教授利用高靈敏度攝像管家用電視機接收天線問題,從此超短波轉播站一些國家相繼建立了,無線電通信技術迅速普及開來[2]。
隨著電子技術的高速發展,信息超遠控制技術為滿足遙控、遙測和遙感技術的需要,于人們生產與生活中被廣泛使用;后來微電子技術也推動了電子計算機的更新換代,使電子計算機信息處理功能大大增加,日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。
信息技術是以微電子和光電技術為基礎,以計算機和通信技術為支撐,以信息處理技術為主題的技術系統的總稱,是一門綜合性的技術。今天的信息化時代,就是電子計算機和通信技術緊密結合的標志。
無線電通信技術發展到今日,擁有無限潛力。軍事、氣象、生活、生產等各個領域都對其都有空前的需求。雖然無線電通信技術優點雖然卓越,但其缺點至今給技術的發展帶來很大的障礙,都是我們亟須解決的難題。
2無線電通信技術的特點
近些年無線電通信技術領域引入無線接入技術,是迅速發展起來的新技術領域,不需要傳輸媒質,部分接入網甚至入網的全部皆可直接采用無線傳播手段代替,無論是概念上還是技術含量上都產生了一個重大的飛躍,實現了降低成本、提高靈活性和擴展傳輸距離的目的。其特點喜憂參半,優點主要體現在傳輸線路線、通信方式等方面,我們可以總結如下:
不受時空限制。大多數情況下,人們對通信運用的時間、地點、容量需求無法預知,而無線電通信不受時空限制的優點能夠采取靈活多樣的手段和方法,確保通信聯絡綜合高效,語音、數據、圖像的綜合傳輸暢通無阻,隨著近年來國內各個經濟領域和國際經濟的來往,無線電通信技術不受時空限制方法為其打開方便之門,尤其通信與網絡的連接,通信技術踏上新的臺階。
具備高度的機動性及可用性。無線電通信技術傳輸數字化、功能多樣化、設備小型化、智能化及系統大容量化決定了其具備高度的機動性和可用性,尤其在軍事構建地域通信網方面起到很大的作用。
可靠性高。無線電通信比起有線通信的一個卓越優點在抵抗水淹、臺風、地震等方面有較大的可靠性,一般情況下除非信號干擾都能保持通信的暢通,這也是無線架輸的最大特點。
無線電通信技術雖然解決了架設傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等的難題,但其信號容易受到干擾、影響,還有容易被截獲造成了該項技術的保密性極差。無線電通信技術的缺點幾百年來都是讓人頭疼的問題,目前全球化經濟愈演愈熱,其信號的穩定性與安全性上升為經濟領域里關注的焦點,因此,無線電通信技術的通信方法拓新成為其發展的新話題。
3無線電通信技術之通信方法的拓新
21世紀無線電通信技術正處在關鍵的轉折時期,尤其最近幾十年最為活躍。信息化的飛速發展和IP技術的興起,欲求無線電通信技術適應未來社會生產和生活的需求。務必在通信方法上進行一系列的拓新。針對以上無線電通信技術的缺陷,筆者認為,我們可以從通信技術、信息技術、網絡技術、藍牙技術、軟件技術等方面進行嘗試,主要可總結一下八點:
3.1采用了數字通信技術
提高系統頻譜資源的利用率,維持信號上的穩定,避免通信信號收到干擾,增大了系統通信容量,提供話音、圖像和數據等多種通信服務,確保用戶信息安全保密。
3.2推廣通信信息技術寬帶化的發展
信息的寬帶化對于光纖傳輸技術和高通透量網絡的發展起到關鍵的推進作用[3],尤其近年來世界范圍內全面展開,無線通信技術正朝著無線接入寬帶化的方向演進,這個方向對無線電通信信號源穩定來說的確非常之重要。
3.3推廣個人信息化技術
個人信息化在全球個人通信已經有著不爭的發展趨勢。個人信息話,能夠有效地減低傳輸路線的信息量堵塞,大幅度提高通信的傳播速度。
3.4拓新接入網絡的樣式
技術上融合實現固定和其他通信等不同業務,在無線應用協議(WAP)的出現以后,無線數據業務的開展得到大幅度的推動,促進了信息網絡傳送多種業務信息的發展。隨著市場競爭的需要,傳統的電信網絡與新興的計算機網絡融合,尤其具備開發潛力接入網部分通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環路入等不同的接入設備,滿足了生活與生產地各種通信需求。
.5過渡電路交換網絡
關于過渡電路交換網絡,IP網絡無疑是核心關鍵技術,是最合適的選擇對象,處理數據的能力電路交換網絡大大提升,這一點對保持通信暢通方面解決了信號容易受到干擾的難題。
3.6使用Bluetooth技術作為信號傳感器
Bluetooth技術具有更高的安全性和適用性,利用藍牙做出來的傳感器隨時反映出用戶所需要的信號方向,一旦連接到Internet上的話,即可以實現更具備高度的機動性及可用性。
3.7推廣軟件無線電
軟件無線電通信偵察與對抗方面世人矚目,但它僅限于軍事通信領域,如果能夠推廣到市場,對于無線電通信技術的通信內容保密性來說將是一大跨步的改革創新。
3.8提高無線通信網絡可持續性
無線電通信技術的網絡設備如果沒有良好的配置和網絡部署,一旦受到安全威脅,其后果不堪設想。因此,無線電通信技術通信方法的拓新我們與必要提高網絡設備性能、優化設備配置、冗余備份等等手段來保證網絡的可靠性[4]。
結束語
回顧無線通信的發展歷程,無線電通信技術的傳輸路線、傳輸距離、通信靈活性、信號穩定性、保密性等方面的需求將愈來愈突出。通信方法新技術的拓新將有愈來愈廣闊的活動舞臺及光明的發展前景。鑒于市場對經濟的推進作用,盡管我國的無線電通信技術發展速度飛快,但面對我國12億人口的通信需求,無線電通信技術普及率低的問題,面對我國12億人口,網絡規模和容量方面就變得蒼白無力了。同時,無線電通信技術愈來愈激烈競爭局面促使各無線電通信運營企業積極拓新新的技術涵蓋面,提升自身的營業水平,為市場提供豐更加富的選擇,滿足用戶各個方面、各個層次的需求。因此,在無線電通信技術通信方法應用開發的發展潛力無窮,這要求我們積極加快無線領域的科技進步,為無線電通信技術創新出謀劃策,為全球信息化及經濟全球化的通信事業貢獻力量。
參考文獻
[1]《信號與系統(第二版)》A.V.Oppenheim西安交通大學出版社2000年.
[2]《數字與模擬通信系統》LeonW.Couch,II電子工業出版社.
(1)計算機技術
計算機技術是當代信息社會中的核心技術,具有明顯的綜合特性,主要包括計算機硬件、軟件及計算機應用等技術。計算機作為一個完整系統,運用了系統結構、系統管理、系統維護及系統應用等方面的系統技術,其部件技術則涵蓋了計算與控制、信息輸入輸出、信息儲存等關鍵技術,計算機器件技術是計算機整個系統的物質基礎,往往標志著計算機技術的變革。計算機軟件主要包括系統軟件、支撐軟件和應用軟件。隨著網絡技術的迅猛發展,系統軟件在網絡化、并行化及智能化等方向日趨成熟。軟件開發方法作為軟件開發技術研究的核心和基礎,經歷了結構化、面向對象的技術階段,目前發展到了基于構件的新型軟件開發階段。計算機技術已廣泛應用于工業、商業、金融、教育、醫療等各個領域,使我們的工作、學習和生活真正開始與數字化接軌,與信息化接軌。
(2)計算機技術發展的趨勢
計算機系統目前采用的硬件體制與專門邏輯已不能適應軟件日趨復雜的發展要求,客觀上迫切需要創造出服從于軟件發展的新體制。并行、聯想、專用功能化以及硬件、固件、軟件相復合,是新體制的重要研究方向。計算機軟件技術主要呈現出網絡化、融合化、可信化、智能化、工程化、服務化的發展趨勢,軟件工程的研究熱點將主要集中在軟件重用、構件技術、中間件、標準化技術等方面。納米計算機、量子計算機等高性能計算機的研究是計算機應用技術發展的必然趨勢,它將使計算機的運算速度提高數十億倍,大大增強計算機的運算、邏輯操作、信息存儲及處理能力。計算機智能化與巨型化的結合也是未來計算機技術的發展趨勢,智能化可以使計算機在現代科學基礎之上模擬人的思維邏輯過程及人的感官行為,代替人們進行日常的聽說讀寫想等行為過程;巨型化則主要突出巨型計算機的包容量大、運算能力強,功能強大等方面的特性。
2通信技術與計算機技術的融合
(1)計算機網絡通信技術
計算機通信技術不但具有較高的傳輸效率、較短的呼叫等待時間,還具有較強的抗干擾能力、很好的兼容性和多樣化的通信形式。當計算機通信技術與大容量、高速率的通信網絡深入融合后,計算機網絡通信技術應運而生,極大地推動了諸多領域的信息化水平,已廣泛應用于經濟、軍事、生產、教育、科學技術及日常生活等各個領域。新世紀計算機網絡通信技術的重要特征是數字化、網絡化和信息化,它本質上是一個以計算機數據處理和網絡通信為核心的信息時代,許多國家都正在致力于研究和制定本國信息基礎結構的規劃,這使計算機網絡通信技術的發展進入了一個新的歷史階段,其應用范圍和應用領域正得到不斷拓展,對人類產生了極為深遠的影響。
(2)信息技術
信息技術作為現代化高科技的先導性技術和關鍵性技術,其核心還是計算機和通信技術。知識和信息資源通過計算機的收集、整理、加工,轉換為新經濟時代的新商品———知識產品,因此我們形象地將計算機比喻成知識產品的“加工廠”。如果說計算機是現代社會中的一個個“神經元”細胞,那么由程控交換機、光纖網、通信衛星及其他現代化通信設備構成的覆蓋全球的通信網絡就是現代社會的“神經系統”。隨著新經濟時代信息化日臻成熟,云計算、移動互聯網和物聯網等新一代信息技術的廣泛應用,信息的增長速度越來越快,信息類型越來越豐富,做為重要的戰略資源,信息的價值日漸凸顯,因此許多科學家將傳遞信息的通信技術稱作知識經濟的生命線。隨著現代通信技術的發展,已擴大了人類信息流動的范圍,縮短了信息傳遞的時間。
(3)通信技術和計算機技術的融合發展趨勢
隨著通信技術和計算機技術的不斷發展,二者融合的速度必將不斷加快。現代通信網技術正朝著寬頻帶、大容量、遠距離、多用戶、高效率、高保密性、高可靠性、高靈活性的寬帶化、個人化、智能化和綜合化的方向發展,要求能夠支持各類窄帶和寬帶、實時和非實時、恒定速率和可變速率的業務,尤其是支持多媒體業務。這些需求必然依賴于計算機技術強大的運算能力、處理分析能力和信息存儲能力。反過來,計算機技術正朝著開放、集成、高性能和智能化的方向發展,要充分發揮計算機技術在高端科學計算方面、大數據處理、云計算方面的作用,促進科學研究取得新的突破,使人類的工作、生活更加高效,必須依賴于光纖傳輸網絡、無線寬帶網絡等通信技術的進步。因此,計算機技術與通信技術相互依存、相互促進,二者的融合發展是必然趨勢。
3結束語
科技的發展在一定程度上推動了國家經濟的發展,因此科技水平已經成為了當前國際綜合能力競爭的主要依據。特別是進入21世紀以來,電子通信技術發展迅速,已然成為了信息產業的重要組成部分,因此創新電子通信技術對社會的發展具有重要意義。對于企業來說,電子通信技術可以有效降低企業的生產運營成本,企業管理者可以透過電子通信技術快速掌握市場信息,并及時根據相關信息做出企業發展決策,從而加快企業的發展。對于人們的生活來說,電子通信技術為人們提供了便捷的溝通方式,實現了遠程溝通和交流。對資源利用來說,電子通信技術有效提高了信息共享的效率,在一定程度上節約了能源,同時利用通信技術對生產進行調度,可以有效提高生產效率。對于國家的發展來說,電子通信技術的水平在一定程度上代表了國家的科技發展水平,體現了國家的綜合發展水平,特別是對國家軍隊建設也具有重要意義。除此之外,電子通信技術的發展對于新聞的傳播也有重要影響。電子通信技術的創新在很大程度上促進了世界范圍內的信息交流,實現了信息的共享,這為國家的發展帶來了重要的機遇。就我國現階段的電子通信技術發展來看,電子通信技術的創新已經取得了一定的進步,但是在創新的過程中還是存在一定的不足,因此在進行技術創新時還需要各方面的配合輔助,這樣才可以加快電子通信技術創新,實現電子通信產業的快速發展。
2.電子通信技術創新中存在的問題
近幾年我國的電子通信產業已經取得了一定的發展,但是在電子通信技術的創新方面仍存在一定的不足。主要是核心技術的創新存在缺漏,地區發展沒能達到統一,出現了不均衡的問題,同時技術創新人才的缺乏也在一定程度上阻礙了電子通信技術的創新。
2.1核心技術的創新不足。我國電子通信產業起步比較晚,基礎并不牢固,與發達國家相比,在核心技術的創新方面存在很大的差距。由于我國在電子通信設備的基礎技術和核心技術始終缺乏自主創新能力,特別是在芯片、系統等方面都缺乏必須的技術創新能力,這在一定程度上降低了我國電子通信產業的競爭力,導致我國的電子通信技術始終停滯不前。
2.2電子通信技術的地區發展不均衡。由于我國各地的經濟發展水平不同,電子通信技術發展水平也有很大差異,在經濟發達的地區,電子通信技術的發展也相對較快,一些企業已經具備了一定的技術和科研能力,因此在電子通信技術的創新上也取得了一定的發展。由于經濟水平的不同,電子通信技術的創新能力也就存在不均衡的問題。
2.3在電子通信技術的科技研發投入不足。隨著我國對電子通信產業的愈加重視,在電子通信技術的科技研發投入也不斷增加,但是與發達國家相比,我國在電子通信技術的創新投入上仍然比較少。科技研發的投入不足直接影響力了企業電子通信核心技術的創新能力,這在一定程度上制約了國家通信產業的發展。相關企業需要進一步加強電子通信技術的科技研發,增加在電子通信技術科技研發上的投入,這樣才可張永亮哈工大深圳研究生院電子與信息工程學院深圳518000以促進我國電子通信技術的發展。
2.4缺乏技術創新人才。電子通信技術的創新離不開人才,可以說人才是技術創新的核心,是電子通信技術發展的動力源泉,但是就我國現階段的電子通信產業情況來看,我國從事電子通信技術創新的人才仍然比較匱乏,特別是在軟件和集成電路方面,技術創新人才過少,導致我國在電子通信技術的創新方面始終處于被動,這在很大程度上制約了我國電子通信技術的發展。
3.電子通信技術創新的措施
3.1加強核心技術創新。電子通信技術的創新需要從產業核心技術的方向發展,只有加強產業核心技術創新,才可以促進電子通信技術的創新,從而提高企業的競爭力。核心技術是電子通信技術的重要組成部分,為了實現電子通信技術的創新,勢必要對電子通信的核心技術進行創新。相關部門需要加大對核心技術創新研發的資金投入,對關鍵技術進行重點研究,并督促企業對電子通信技術進行進一步的創新研發。實際上,電子通信技術主要包括基礎技術和核心技術,而核心技術的創新主要集中在電子通信設備的創新以及電子通信的軟件系統創新,這兩方面的創新都包含了電子通信產業中的產品和標準創新,因此在進行電子通信核心技術的創新時,需要加大電子通信產業中的產品和標準的投入,這樣才可以進一步提高電子通信技術的水平,提高企業在市場的競爭力。
3.2加強電子通信產品的推廣。電子通信技術創新的有效途徑在于加強電子通信產品的推廣,電子通信技術的創新是電子通信產品推廣的前提,但同時電子通信產品的推廣也在一定程度上為電子通信技術的創新提供了經濟支持,因此這兩者也存在一定相輔相成的關系。提高電子通信技術創新能力需要電子通信產品的輔助,因此相關部門需要進一步促進電子通信產品的產業鏈的形成,這樣才可以促使電子通信產品的進一步推廣,從而促進電子通信技術創新能力的提高。我國的電子通信產業尚處于發展的初階段,因此只有通過電子通信產品的推廣輔助,才可以促使電子通信技術開發商與電子通訊業務商合作,良好的發展模式會為電子通信技術的創新提供經濟輔助,從而有效提高電子通信技術創新的能力,加速我國電子通信技術的發展。
由于煤炭生產的施工環境比較復雜,井下人員較多,設備流動性也較大,在生產操作中,常常采用多工種聯合流水作業的形式進行煤礦開采,這就要求需要大量的重型設備參與到煤礦生產中,無論是在設備運輸中,還是在安裝、調試中,其都有較高的要求,若不注重煤炭井上井下的協同生產,則容易發生瓦斯爆炸等事故。然而,隨著移動通信技術的發展,建立基于4G通信技術的無線移動通信系統,并將其應用于煤礦生產中,其不僅可以確保煤礦生產順利進行,還可以完成緊急事故的處理,因此,煤礦4G無線通信移動系統的實現,具有十分重要的意義。
二、基于4G通信技術的煤礦無線通信系統
(一)無線移動通信系統架構
針對當前煤礦生產對無線移動通信系統的需求,利用4G中的TD-LTE通信技術來實現高傳輸速率的寬帶無線網絡,建立信息化、自動化、智能化于一體的煤礦安全生產管理系統,打破當前煤礦系統安全生產局面,將煤礦井下傳感器、視頻等各類業務數據進行統一的網絡部署,有效解決信息孤島的問題,確保煤礦安全生產,從而提高煤礦的生產效率。因此,建立基于分時長期演進(TD-LTE)的寬帶無線網絡,由于基于4G通信技術的無線移動通信系統可以在頻譜帶寬20MHz下可以實現上行峰值速率和下行峰值速率分別為50Mb/s,100Mb/s,其接入時延可以小于100ms,如表1所示[3],表示4G通信系統與3G無線通信系統的對比,因此,采用TD-LTE無線通信技術不僅可以滿足語音和數據業務的實時傳輸,也可以有效避免數據丟包、延時等問題。下面對基于4G通信技術的無線移動通信系統進行對比分析:1.基于TD-LTE通信技術的系統架構。TD-TLE煤礦無線通信系統網絡總體架構主要由基站、接入網關、BRAS及核心網通信構成,其中,核心網網元可以實現語音通信、數據傳輸及集群呼叫功能,其主要通過IMS+EPC+DSS集群模式來實現的[4]。2.建立基于TD-LTE通信技術的基站通信系統。將Femto/Pico基站應用于無線通信系統建設中,增強區域的覆蓋范圍,通過自身的傳輸網絡統一接入到安全網關中,采用IPSEC的方式,以保證網絡傳輸安全。當基站通過提供WLANAP來承載數據業務過程中[5],其也可以通過PDG直接接入網絡來承載數據業務,為了確保提高高質量、高傳輸速率的數據和語音業務,則可以通過直接接入3GPP核心網來滿足不同的產品需求,實現統一的業務活動,建立以SmallCell為基站的網管系統,從而實現下層無線網絡通信系統與上層網管系統的對接。3.建立基于IMS+EPC+DSS集群模式的核心網[6]。在系統中設置核心網,其主要作用是提供用戶連接、系統管理、網絡承載等功能,分析該系統的核心網系統AXUNiEPC-5[7],其主要依托電信級EPC核心網的優勢來實現網元MME、PGW等功能融為一體的模式,該核心網實現了移動辦公、遙感業務、監視控制及電子商務等基本業務,其可以為用戶提供安全可靠的LTE接入。另外,核心網系統還利應用了IMS系統,其是一種全新的多媒體業務形式,其不僅可以滿足多樣化的多媒體業務需求,還可以實現LTE語音業務系統,并且DSS核心網可以實現LTE的集群呼叫功能,DSS與EPC相比,其都采用了ATCA架構,并且都可以實現設備小型化的核心網。4.建立綜合應用無線通信系統平臺。利用分布式高性能計算機框架架構來建立一個安全、可靠、統一的綜合應用系統平臺,為了構建靈活、適用強的處理平臺,應在軟件處理平臺基礎上增加分析處理數據的專用支持工具,如支持LTE、Wi-Fi網絡和終端的基站系統[8],實現數據傳輸、視頻及語音等各類業務,提供統一的數據存儲及應用接口,從而實現自動化管理的應用系統。
(二)無線移動通信系統功能概述
1.調度功能。調度系統是煤礦生產的重要通信手段,生產調度員通過利用調度功能來統籌調度所有資源,并對煤礦生產中各種突發狀況進行處理,以保證煤礦生產順利進行。調度功能主要包括生產進程管理、煤礦生產流程整合及資源分配等功能。2.語音業務。其主要包括以下幾種業務:第一,移動電話,其可以提供語音通信功能;第二,緊急呼叫業務,當煤礦井下的集群用戶發起緊急呼叫,呼叫中心將會做出答復,其類似與電話業務,具有簡單方便、快速的特點;第三,主叫號碼識別顯示業務,其主要功能是提供主叫用戶號碼給被叫用戶。3.集群通信。為了實現用戶之間的通信,利用無線集群通信系統來實現自動化的信息共享功能,與公眾無線移動通信相比,無線集群通信系統不僅可以提供系統內部的全呼、組呼之外,還可以提高雙向通話功能,通過建立優先等級呼叫和緊急呼叫功能,以滿足煤礦生產安全部門指揮調度的需求。4.增殖數據服務。在增殖數據業務中,主要包括提供視頻通話、物聯網接入、手機終端定位、多種數據等業務,其中,對于視頻通話,通過手機實時進行無線視頻業務,以便于井上工作人員的判斷和決策;數據網接入,通過利用3G通信技術來實現終端及無線傳感器等接口的采集,并利用物聯網提供終端接入;手機終端定位,即利用4G無線通信技術來實現語音通話及礦用無線通信手機終端定位,即通過操作人員攜帶的手機與基站之間的信號傳輸來獲得操作人員在井下的信息,這樣地面上的工作人員則可以通過計算機來了解井下工作人員的信息,其可以確保煤礦井下的安全生產,同時也可以提供實時信息;數據業務,為了滿足煤礦井下多種業務對寬帶的需求,實現高速分組無線數據業務,并通過智能手機綁定內部系統,實現信息、視頻監控及安全生產實時監控等功能,將綜合自動化系統應用于系統中,實現組態軟件實時顯示功能,當煤礦井下出現異常情況,系統將會提供自動報警提示功能。
三、結束語
1.1時變多徑信道模型在礦井巷道環境下,障礙物對電磁波進行反射、散射和折射,使電磁波在巷道內形成復雜的多徑傳播,同時,工作人員及設備的移動作業,導致產生多普勒頻移,使巷道內的多徑信道具有時變性。因此,礦井巷道信道是具有時變特性的復雜多徑信道。因此,將相位分量視為常數是不夠準確的[10]。本文將相位分量建模為時間的變量,將信道沖激響應定義為。
1.2仿真分析采用MATLAB仿真工具,對礦井巷道時變多徑信道模型自相關函數仿真。圖1描述了傳統信道模型,帶寬為500Hz和1000Hz的時變多徑信道模型下接收信號的自相關譜,其中,橫坐標表示延時,縱坐標表示自相關函數。分析發現,時變多徑信道模型與實際接收信號自相關譜較為符合,此信道模型適合礦井無線通信。
2系統性能分析
根據多徑時變信道模型,假設接收天線總功率與發射總功率相等,且等于Pe,信道噪聲是加性白高斯噪聲,每根接收天線的噪聲功率為σ2,則信噪比SNR:ξ=Pe/σ2。
2.1系統容量分析實際的無線信道是時變的,受到衰落的影響。對于單天線系統,即單輸入單輸出(SISO)系統的信道容量可用下式計算。圖2給出了單輸入單輸出(SISO)系統和多輸入單輸出(MISO)系統的信道容量與發射天線數目之間關系的仿真結果,橫坐標表示信道容量,縱坐標表示概率。其中,仿真參數設定為信噪比10dB,迭代次數為1000,接收天線為1,發射天線數目分別為1,2,3。仿真結果表明,SISO系統信道容量最小,發射天線數目從1依次增加時,信道容量也依次增加。圖3給出了MIMO系統的信道容量與發射天線數目之間關系的仿真結果,橫坐標表示信道容量,縱坐標表示概率。其中,仿真參數的設定同上,發射天線數目分別為2,3,4,接收天線對應為2,3,4。從仿真結果可以看出,MIMO系統信道容量隨著收發天線數目的增加而增加。對比圖2與圖3發現,MIMO系統的信道容量顯然比SISO系統的信道容量有了較大增加。
2.2誤碼率分析令xm(l)表示第m根天線的第l個子載波上的發射信號(l=0,…,L-1),經歷時變多徑衰落信道傳輸和FFT變換后,在t時刻第n根接收天線的第l個子載波上得到的信號yn(t)可由下式得到。采用MATLAB對MIMO-OFDM系統在不同天線數目下進行誤碼率性能對比,具體實驗流程如下:1)初始化過程。給定發射信號及時變多徑衰落信道的沖激響應初始值。接收端采用最小均方誤差(MMSE)檢測算法。2)確定接收信號過程。輸入數據經過串/并轉換、空時編碼、IFFT變換并添加循環前綴后經時變多徑衰落信道到達接收方,根據式(5)確定接收信號形式。3)對接收信號去除循環前綴、FFT變換、空時譯碼及并/串變換后,計算MMSE檢測加權矩陣,并進一步得到MMSE判決數據。4)誤碼率計算過程。根據數據檢測與判決結果,與初始輸入數據對比,計算系統誤碼率。基于上述分析與描述,設置的仿真參數如表1所示。仿真在收發天線數目相等的情況下進行,天線數目分別為1,2,3,多徑數目假設為2,接收端采用MMSE檢測。圖4給出了收發天線數目相等,不同天線數目情況下的MIMO-OFDM系統的誤碼率性能,其中,橫坐標表示信噪比,縱坐標表示誤碼率。從仿真結果可以看出,隨著收發天線數目的依次遞增,從1增加到3,在BER為0.02處,天線數目選取3相對于選取數目2和1分別有4dB和9.6dB的增益,系統的誤碼率依次下降且抗多徑衰落的能力依次增強。圖5反映的是多徑對MIMO-OFDM系統性能的影響。圖中,橫坐標表示信噪比,縱坐標表示誤碼率。這里假設發射天線數目為2,接收天線數目為2,接收端采用MMSE檢測,多徑數目取2,4,6。分析發現,隨著多徑數目的遞增,在BER為0.02處,多徑數目選取6相對于選取數目4和2分別有4.3dB和9.7dB的增益,給定一定的信噪比值,誤碼率隨著多徑數目的遞增而遞減,此結果與MIMO-OFDM技術對抗多徑衰落相符,是一種更適合于礦井巷道通信的無線技術。
3結束語
2網絡業務數據化、分組化
2.1無線數據——生機無限當前移動數據通信發展迅速,被認為是移動通信發展的一個主要方向。近年來出現的移動數據通信主要有兩種,一種是電路交換型的移動數據業務,如TACS、AMPS和GSM中的承載數據業務以及GSM系統的HSCSD;另外一種是分組交換型的移動數據業務,如摩托羅拉的DataTAC、愛立信的Mobitex和GSM系統的GPRS。
目前,無線數據業務只占GSM網絡全部業務量中的很小一部分,但是在未來的兩年中這種狀況將開始扭轉,并大大改變。1999年以后,隨著HSCSD、GPRS等新的高速數據解決方案顯露崢嶸,并成為數據應用的新焦點,無線數據將成為運營商經營計劃中越來越重要的部分,它預示著未來大量的商業機遇。
(1)應用驅動市場
無線數據業務的主要驅動力在于用戶的應用。話音是單一的、易于被大眾所接受的業務,然而無線數據則不同,無線數據最初的應用重點放在運輸管理這樣的專業市場。近期無線數據業務的目標市場是銷售人員或現場工程師這樣的用戶群。從這些先發目標的應用中積累無線數據的經驗,并從中受益。
在過去的十年里,傳統的生活方式已經在迅速改變,人們更經常性地移動,職業和個人生活之間的分界變得模糊,人們需要不分時間、地點訪問很重要的信息。發生在用戶身上的這種生活方式的改變將成為驅動無線數據業務發展的重要因素。
(2)因特網的影響
和通信的其他領域一樣,無線數據業務的一個最重要的驅動力來自Internet。根據最近的研究,未來兩年歐洲的因特網用戶數量將翻一番。在我國,因特網用戶的年增長率將高達300%,顯然用戶在運動中接入因特網的需求將會增長。
為了滿足接入因特網的需求,一個全球性的開放協議——無線應用協議(WAP)應運而生。WAP為將Internet的信息內容以及增值業務傳送到移動終端提供了一種開放的通用標準,實現了IP與GSM網絡的橋接,是一個為廠商提供加速市場增長、避免網絡割接、保護運營商投資的標準,WAP確保任何與WAP兼容的GSM手機都能工作。
(3)數據速率的發展
GSM承載業務所提供的GSM數據速率最高只能達到9.6kbit/s。國際上1998年引入的高速電路交換數據(HSCSD)技術將實現57kbit/s的數據速率,對要求連續比特率和傳輸時延小的應用是理想的,如會議電視、電子郵件、遠程接入企業的局域網和無線圖像。1999年商用化的GPRS是第一個GSM分組數據應用,將實現超過100kbit/s的數據速率。對較短的“突發”類型業務是理想的,如信用卡認證、遠程測量和遠程事務處理。EDGE(增強數據速率GSM改進模式)使用修改過的GSM調制方式來實現超過300kbit/s的數據速率。EDGE會讓GSM運營商特別受益,他們不但可以贏得第三代移動通信的經營執照,還可以提供有競爭力的寬帶數據業務。
2.2個人多媒體通信——網絡演進的方向
對隨時隨地話音通信的追求使早期移動通信走向成功。移動通信的商業價值和用戶市場得到了證明,全球移動市場以超凡的速度增長。移動通信演進的下一階段是向無線數據乃至個人移動多媒體轉移,這一進展已經開始,并將成為未來重要的增長點。個人移動多媒體將根據地點為人們提供無法想像的、完善的個人業務和無線信息,將對人們工作和生活的各個方面產生影響。在個人多媒體世界里,話音郵件和電子郵件被傳送到移動多媒體信箱中;短信將成為帶有照片和視頻內容的電子明信片;話音呼叫將與實時圖像相結合,產生大量的可視移動電話,還將實現移動因特網和萬維網瀏覽。像無線會議電視這樣的應用將隨處可見,電子商務將蓬勃開展。對于運動中的用戶還有隨時隨地的各種信箱和娛樂服務。
3網絡技術的寬帶化
在電信業歷史上,移動通信可能是技術和市場發展最快的領域。業務、技術、市場三者之間是一種互動的關系,伴隨著用戶對數據、多媒體業務需求的增加,網絡業務向數據化、分組化發展,移動網絡必然走向寬帶化。
通過使用電話交換技術和蜂窩無線電技術,70年代末誕生了第一代模擬移動電話。AMPS(北美蜂窩系統)、NMT(北歐移動電話)和TACS(全向通信系統)是三種主要的窄帶模擬標準。第一代無線網絡技術的一大成就就是去掉了將電話連接到網絡的用戶線。用戶第一次能夠在他們所在的任何地方無線接收和撥打電話。
第二代系統引入了數字無線電技術,它提供更高的網絡容量,改善了話音質量和保密性,并為用戶引入了無縫的國際漫游。今天世界市場的第二代數字無線標準,包括GSM、MMPS、PDC(日本數字蜂窩系統)和IS95CDMA等,均仍為窄帶系統。
第三代移動系統,即IMT-2000,是一種真正的寬帶多媒體系統,它能夠提供高質量寬帶綜合業務并實現全球無縫覆蓋。2000年以后,窄帶移動電話業務需求將依然很大,但隨著Internet等高速數據通信及多媒體通信需求的驅動,寬帶多媒體綜合業務將逐步增長,而且就未來信息高速公路建設的無縫覆蓋而言,寬帶移動通信作為整個移動市場份額的子集將顯得愈來愈重要。
第三代系統預計在2002年投入商用。
從第二代到第三代系統的變化并不像從第一代模擬網絡到第二代數字網絡那樣存在重大的技術變遷。從目前的技術發展現狀和趨勢來講,第二代系統將逐步子滑過渡到第三代系統,在此演進過程中,移動網絡所能實現的數據速率逐步升級:GSM承載業務所能提供的數據速率為9.6kbit/s,1998年商用的HSCSD技術實現了57kbit/s的數據速率,1999年引入的GPRS將實現超過100kbit/s的數據速率,將在2000年引入的EDGE技術可實現超過300kbit/s的數據速率。2001年后投入商用的第三代系統將能夠在廣域網上實現384kbit/s的數據速率,在辦公室和家中還可以達到2Mbit/s。
4網絡技術的智能化
移動通信需求的不斷增長以及新技術在移動通信中的廣泛應用,促使移動網絡得到了迅速發展。移動網絡由單純地傳遞和交換信息,逐步向存儲和處理信息的智能化發展,移動智能網由此而生。移動智能網是在移動網絡中引人智能網功能實體,以完成對移動呼叫的智能控制的一種網絡,是一種開放性的智能平臺,它使電信業務經營者能夠方便、快速、經濟、有效地提供客戶所需的各類電信新業務,使客戶對網絡有更強的控制功能,能夠方便靈活地獲取所需的信息。移動智能網通過把交換與業務分離,建立集中的業務控制點和數據庫,進而進一步建立集中的業務管理系統和業務生成環境來達到上述目標。通過智能網,運營公司可以最優地利用其網絡,加快新業務的生成;可以根據客戶的需要來設計業務,向其他業務提供者開放網絡,增加收益。
關于移動智能網的研究,早在1995年就已開始,剛開始并沒有具體的標準協議出現,各廠商各自制定了自己的標準,并且據此進行了不少的研究工作,如Alcatel、Nortel、Ericsson等都先后推出了自己的初期產品。這些工作為最終移動智能網標準的形成積累了經驗。
1997年末,美國蜂窩電信工業協會(CTIA)制定了移動智能網的第一個標準協議——IS-41D協議。1998年1月,歐洲電信標準研究所(ETSI)在GSMphase2+階段引入了CAMEL協議(移動通信高級邏輯的客戶化應用程序),當時的版本是Phase1。1998年4月,ITU-T在新推出的智能網能力集一2標準中描述了移動接入的功能實體,稱為CAMELphase2標準。
伴隨著移動網絡向第三代系統的演進,網絡的智能化程度也在不斷地提升。智能網及其智能業務是構成未來個人通信的基本條件。
5更高的頻段
從第一代的模擬移動電話,到第二代的數字移動網絡,再到將來的第三代移動通信系統,網絡使用的無線頻段遵循一種由低到高的發展趨勢。1981年誕生的第一個具有國際漫游功能的模擬系統NMT的使用頻段為450MHz,1986年NMT變遷到900MHz頻段。我國目前的模擬TACS系統的使用頻段也為900MHz。在第二代網絡中,GSM系統的開始使用頻段為900MHz,IS-95CDMA系統為800MHz。為了從根本上提高GSM系統的容量,1997年出現了1800MHz系統,GSM900/1800雙頻網絡迅速普及。2002年將投入商用的第三代系統IMT-2000則定位在2GHz頻段。
6更有效利用頻率
無線電頻率是一種寶貴資源。隨著移動通信的飛速發展,頻譜資源有限和移動用戶急劇增加的矛盾越來越尖銳,出現了“頻率嚴重短缺”的現象。解決頻率擁擠問題的出路是采用各種頻率有效利用技術和開發新頻段。
模擬制的早期蜂窩移動通信系統采用頻分多址方式,主要通過多信道共用、頻率復用和波道窄帶化等技術實現頻率的有效利用。隨著業務的發展,模擬系統已遠不能滿足用戶發展的需求。數字移動通信比模擬移動通信具有更大的容量。同樣的頻分多址技術,數字系統要求的載干比較小,因而頻率復用距離可以小一些,系統的容量可以大一些。而且,數字移動通信還可采用時分多址或碼分多址技術,它比模擬的頻分多址制在系統容量上大4-20倍。
GSM作為最具代表性和最為成熟的數字移動通信系統,其發展歷程就是一部頻率有效利用技術的演進史。GSM采用時分多址制式,其對頻率的有效利用主要是通過頻率復用技術的不斷升級實現的。從傳統的4×3方式,到3×3、1×3、MRP、2×6等新的復用技術,頻率復用的密集度逐步提升,頻譜效率快速提高,GSM系統的容量得到逐步釋放。1995年開始投入商用的IS-95CDMA(窄帶)系統,以無線技術的先進性和大容量等特點著稱。它以擴頻技術為基礎,不同用戶的信號靠不同的編碼序列來區分,如果從頻域或時域來觀察,多個CDMA信號是相互重疊的,故理論上CDMA系統的頻譜利用率比GSM系統更高,網絡容量更大。同時CDMA系統具有一定的過載能力,即系統具備軟容量。作為未來第三代移動通信系統主流無線接入技術的WCDMA(寬帶碼分多址)能夠更高效地利用無線電頻率。它利用分層小區結構、自適應天線陣和相干解調(雙向)等技術,網絡容量可得到大幅提高,可以更好地滿足未來移動通信的發展要求。
7網絡趨于融合,走向統一
7.1第三代移動通信系統的結構
第三代系統的主要目標是將包括衛星在內的所有網絡融合為可以替代眾多網絡功能的統一系統,它能夠提供寬帶業務并實現全球無縫覆蓋。為了保護運營公司在現有網絡設施上的投資,第二代系統向第三代系統的演進遵循平滑過渡的原則,現有的GSM、D-AMPSIS-136等第二代系統均將演變成為第三代系統的核心網絡,從而形成一個核心網家族,核心網家族的不同成員之間通過NNI接口聯結起來,成為一個整體,從而實現全球漫游。在核心網絡家族的,形成一個龐大的無線接入家族,現有的幾乎所有的無線接入技術以及WCDMA等第三代無線接入技術均將成為其成員。