時(shí)間：2023-06-16 16:06:46
開(kāi)篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇無(wú)線通信研究，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵詞】無(wú)線通信技術(shù)；發(fā)展；研究
1.無(wú)線通信技術(shù)
1.1無(wú)線通信的定義
電磁波信號(hào)可以在自由空間中傳播，無(wú)線通信利用了電磁波的這一特性實(shí)現(xiàn)了空間中的信息交換。近年來(lái)無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展飛快，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓寬。無(wú)線通信分為微波通信和衛(wèi)星通信兩種通信模式。微波通信的優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬，通信容量大，缺點(diǎn)則是傳送的距離比較短，一般只有幾十千米，因此每隔幾十千米就要建立微波中繼站來(lái)保障通信網(wǎng)絡(luò)的暢通。而衛(wèi)星通信是通過(guò)通信衛(wèi)星作為中繼站來(lái)實(shí)現(xiàn)地面上不同通信體之間建立微波通信聯(lián)系，其優(yōu)點(diǎn)是通信距離較遠(yuǎn)。
1.2無(wú)線通信發(fā)展的特點(diǎn)
①公眾移動(dòng)通信不斷增長(zhǎng)，但世界各地發(fā)展不均衡。一方面，在許多移動(dòng)通信普及率已經(jīng)很高的發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，新增移動(dòng)用戶的數(shù)量在不斷減少；另一方面，在許多移動(dòng)通信剛剛開(kāi)始發(fā)展的發(fā)展中國(guó)家和地區(qū)，移動(dòng)用戶數(shù)量猛量增長(zhǎng)；但是，發(fā)達(dá)國(guó)家用戶創(chuàng)造的ARPU值要比發(fā)展中國(guó)家要高得多，而且，韓日等國(guó)在數(shù)據(jù)新業(yè)務(wù)方面的增長(zhǎng)迅速，成為全球移動(dòng)通信發(fā)展的新熱點(diǎn)。
②無(wú)線寬帶通信技術(shù)飛速發(fā)展，技術(shù)不斷更新升級(jí)。伴隨著傳統(tǒng)公眾移動(dòng)通信的不斷發(fā)展，近年來(lái)全球?qū)拵o(wú)線接入技術(shù)領(lǐng)域研究和應(yīng)用也十分活躍，各種寬帶無(wú)線接入技術(shù)的出現(xiàn)，如：寬帶固定無(wú)線接入技術(shù)、WLAN技術(shù)、UWB技術(shù)等等，給無(wú)線通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。
1.3無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用
無(wú)線通信技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活領(lǐng)域，其中應(yīng)用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的無(wú)線通信技術(shù)主要有兩種，包括短距離無(wú)線通信和遠(yuǎn)距離無(wú)線通信技術(shù)。短距離無(wú)線通信技術(shù)具有安全性能高、耗能少、成本低、覆蓋率高等優(yōu)點(diǎn)，遠(yuǎn)距離無(wú)線通信技術(shù)具有信息量大、分辨率高、覆蓋率高、時(shí)相性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，兩種無(wú)線通信技術(shù)為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了豐富的信息資源，促進(jìn)了我國(guó)工農(nóng)業(yè)的發(fā)展。
2.無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
①第三代移動(dòng)通信3G技術(shù)不斷成熟。3G即第三代移動(dòng)通信，目前世界上3G三大主流標(biāo)準(zhǔn)為WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA。其中，TD-SCDMA是我國(guó)自主研發(fā)的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。這三種主要的技術(shù)在技術(shù)特點(diǎn)上，各有所長(zhǎng)，是3G技術(shù)應(yīng)用的主流。3G網(wǎng)絡(luò)不但可以實(shí)現(xiàn)不同蜂窩直接的信號(hào)切換，支持移動(dòng)環(huán)境下的數(shù)據(jù)服務(wù)，而且信號(hào)覆蓋面廣，可以同時(shí)支持語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào)。
②寬帶固定無(wú)線接入技術(shù)快速發(fā)展。寬帶固定無(wú)線接入技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)比較多，如：帶寬高，建設(shè)速度快，具有靈活的接入方式等等，越來(lái)越受到無(wú)線通信業(yè)的重視和關(guān)注。但其也有其固有的缺陷，如高頻段26GHz的LMDS技術(shù)容易受到天氣的影響，而3.5GHz DDMS技術(shù)在我國(guó)帶寬不足等等，其發(fā)展也受到了一定的限制。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇，發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，回避其劣勢(shì)。
③藍(lán)牙技術(shù)成為新興的短距離無(wú)線通信技術(shù)。在各種遠(yuǎn)距離無(wú)線通信技術(shù)飛速發(fā)展的同時(shí)，近距離無(wú)線通信技術(shù)也逐步得到發(fā)展。目前，各種近距離便攜式設(shè)備之間的通信連接用的主要是紅外線鏈路，使用IRDA可以免去使用電線電纜的連接，但是使用起來(lái)不方便，藍(lán)牙技術(shù)的出現(xiàn)解決了在短距離內(nèi)為公眾和商業(yè)用戶提供服務(wù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。數(shù)據(jù)和語(yǔ)音的接入點(diǎn)，替代電線和電纜，包含硬件、軟件和互操作需求的一種無(wú)固定中心站的網(wǎng)絡(luò)等三個(gè)方面的短距離無(wú)線連接都可以通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。它主要可以應(yīng)用于三合一電話、因特網(wǎng)橋、交互性會(huì)議、數(shù)字相機(jī)中圖像的無(wú)線傳輸、各種家用設(shè)備的遙控和組成家電網(wǎng)絡(luò)等等。
④wimax成為寬帶無(wú)線技術(shù)新產(chǎn)物。wimax技術(shù)以其遠(yuǎn)覆蓋和高帶寬特性， 成為無(wú)線業(yè)界的新的焦點(diǎn)。wimax優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在解決了無(wú)線城域網(wǎng)的問(wèn)題。Wimax可以將信號(hào)傳送31達(dá)英里之遠(yuǎn)，網(wǎng)絡(luò)連接速度為每秒70兆。因此便有專家覺(jué)得，wimax的覆蓋范圍之廣和傳輸速度之快可能會(huì)對(duì)3g構(gòu)成威脅。在成本、覆蓋范圍和傳輸速度等各個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)使wimax技術(shù)可能成為一項(xiàng)打破產(chǎn)業(yè)格局的技術(shù)。
⑤超寬帶無(wú)線接入技術(shù)UWB。UWB屬于時(shí)域通信技術(shù)，具有速率高、成本低、耗能少等特點(diǎn)，是一項(xiàng)高速率的超寬帶無(wú)線接入技術(shù)。與無(wú)線通信技術(shù)不同的是，它不使用載波，而采用超短周期脈沖進(jìn)行調(diào)制，把信號(hào)直接按照0或1發(fā)送出去。脈沖調(diào)制產(chǎn)生的信號(hào)為超寬帶信號(hào)， 譜密度極低， 信號(hào)的中心頻率在650MHz―5GHz之間，平均功率為亞毫瓦量級(jí)，抗干擾和多徑的能力強(qiáng)，具有多個(gè)可利用信道。與CDMA系統(tǒng)相比，時(shí)域通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本相對(duì)較低。
3.無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
（1）3G無(wú)線通信技術(shù)早已成為社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，移動(dòng)電話業(yè)務(wù)在世界范圍內(nèi)的普及，促使了3G業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，同時(shí)也為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
（2）每一種無(wú)線通信技術(shù)都有不同的任務(wù)，不同類型的無(wú)線通信技術(shù)對(duì)于不同的應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)手段也不盡相同，不同的無(wú)線通信技術(shù)其覆蓋范圍和技術(shù)要求具有一定的差異，這就需要不同的無(wú)線通信技術(shù)之間在合理的覆蓋范圍內(nèi)具有良好的互補(bǔ)性，根據(jù)自身的特點(diǎn)，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，保證無(wú)線通信技術(shù)向著多元化、一體化的放向發(fā)展。
（3）高通道傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展，有線網(wǎng)絡(luò)的寬帶化得以廣泛應(yīng)用，不僅促進(jìn)了寬帶速度和覆蓋率的提升，同時(shí)也對(duì)人類的生產(chǎn)和生活提供了高品質(zhì)的服務(wù)。在無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，也正向?qū)拵Щ较虬l(fā)展，寬帶化會(huì)成為無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
（4）在無(wú)線技術(shù)的不斷發(fā)展中，逐漸顯露出綜合化和多樣化的發(fā)展趨勢(shì)， 這一特征使得多種形式的信息和數(shù)據(jù)可以在同一核心網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行有效傳輸，不僅滿足了網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)的需求，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了無(wú)線通信技術(shù)的健康快速發(fā)展。
（5）IP技術(shù)在無(wú)線通信技術(shù)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了IP技術(shù)與無(wú)線通信技術(shù)的完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了信息通信的個(gè)人化需求，隨著IP技術(shù)的不斷發(fā)展，會(huì)為無(wú)線通信技術(shù)提供有力的技術(shù)保障，推動(dòng)無(wú)線通信技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，向個(gè)人化目標(biāo)邁進(jìn)。
4.總結(jié)
目前，無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)融入到人們的生產(chǎn)和生活等諸多領(lǐng)域，人們對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的需求和依賴也不斷加大。對(duì)無(wú)線通信技術(shù)的不斷研究，充分發(fā)揮無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)各行各業(yè)的建設(shè)作用，對(duì)于促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高人民生活品質(zhì)具有積極的意義。
【參考文獻(xiàn)】
[1]趙晗.現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2011（8）.
關(guān)鍵詞:城市軌道交通;FHSS;車地?zé)o線通信;維護(hù)檢測(cè)
城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是集行車指揮和列車運(yùn)行控制為一體的非常重要的機(jī)電系統(tǒng)，直接關(guān)系到城市軌道交通的運(yùn)營(yíng)安全、運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)質(zhì)量。上海軌道交通信號(hào)系統(tǒng)均采用了CBTC(基于通信的列車自動(dòng)控制)技術(shù)，其中一部分的CBTC制式是采用FHSS(跳頻展頻)技術(shù)。對(duì)于采用IEEE802 ．11FHSS技術(shù)的CBTC車地?zé)o線通信系統(tǒng)，目前國(guó)內(nèi)及國(guó)際上均沒(méi)有測(cè)試儀表和工具能對(duì)其無(wú)線性能進(jìn)行有效檢測(cè)，從而導(dǎo)致在工程建設(shè)中無(wú)法便捷地對(duì)采用FHSS技術(shù)的車地?zé)o線通信系統(tǒng)的無(wú)線性能進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)試，在運(yùn)營(yíng)維護(hù)期間無(wú)法便捷地進(jìn)行維護(hù)和故障診斷。因此，針對(duì)FHSS制式的車地?zé)o線通信系統(tǒng)維護(hù)檢測(cè)平臺(tái)的研究是非常必要的。
1FHSS技術(shù)特點(diǎn)
目前上海在建和新建的軌道交通CBTC信號(hào)系統(tǒng)中，部分線路采用了FHSS技術(shù)。FHSS技術(shù)是IEEE802 ．11 初期采用的一種技術(shù)，其工作頻段為2 ．4GHz，共使用79 個(gè)信道，每個(gè)信道帶寬為1MHz。采用FHSS技術(shù)的CBTC信號(hào)系統(tǒng)，在通信過(guò)程中其載頻會(huì)不斷地跳變，因此能提高其抗干擾能力。但同時(shí)，由于載頻不斷變化，因此很難對(duì)其無(wú)線信號(hào)進(jìn)行跟蹤，從而對(duì)其無(wú)線性能質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估缺乏有效的手段。
2 用戶面臨的實(shí)際問(wèn)題
全國(guó)范圍內(nèi)已經(jīng)有多條地鐵線路的CBTC車地?zé)o線通信系統(tǒng)使用了FHSS技術(shù)。也遇到過(guò)由于缺乏FHSS技術(shù)性能質(zhì)量評(píng)價(jià)手段，而難以對(duì)故障進(jìn)行檢測(cè)和診斷的問(wèn)題。主要表現(xiàn)在:① 雖然出現(xiàn)大量的車地通信數(shù)據(jù)包故障，但是無(wú)法找到具體原因和位置，單純依靠檢查軌旁設(shè)備和車載設(shè)備的工作狀態(tài)均未發(fā)現(xiàn)異常;② 在某些疑似故障區(qū)段進(jìn)行定點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)卻未發(fā)現(xiàn)異常。經(jīng)過(guò)前期調(diào)研和技術(shù)分析，在出現(xiàn)CBTC車地?zé)o線通信故障的線路上密集布放AP(無(wú)線接入點(diǎn))，且有雙網(wǎng)冗余覆蓋。監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)軌旁AP和車載設(shè)備的工作狀態(tài)均很穩(wěn)定，理論上接收到的無(wú)線信號(hào)應(yīng)該也是穩(wěn)定的，這與用戶反映的問(wèn)題不符。使用頻譜儀對(duì)線路現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量后得到的頻譜圖如圖1 所示。從圖1 中可以看出，對(duì)于FHSS的跳變信號(hào)，普通頻譜儀無(wú)法區(qū)分信號(hào)來(lái)源，也無(wú)法給出具體某個(gè)車地?zé)o線鏈路的連續(xù)場(chǎng)強(qiáng)，很難判斷其信號(hào)的覆蓋質(zhì)量。通過(guò)對(duì)FHSS設(shè)備進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，其車載設(shè)備具有監(jiān)控接口，可以使用計(jì)算機(jī)串口與其連接;通過(guò)發(fā)送特定命令，可以查詢當(dāng)前設(shè)備所在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)信息，其中就包括了場(chǎng)強(qiáng)信息和漫游狀態(tài)信息。因此，可以利用連續(xù)查詢的方式，采集這些關(guān)鍵參數(shù)，來(lái)幫助分析無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量。對(duì)首次測(cè)試得到的信息進(jìn)行后期的人工整理和分析，完成了無(wú)線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋圖，并發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題的根本原因。圖2 為根據(jù)首次測(cè)試采集數(shù)據(jù)完成的某線路無(wú)線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋圖。經(jīng)過(guò)整理的漫游狀態(tài)信息見(jiàn)表1 。可以看出，車載設(shè)備在原關(guān)聯(lián)軌旁AP場(chǎng)強(qiáng)較低時(shí)才向新的軌旁AP發(fā)起漫游，而列車所在區(qū)間的其他軌旁AP的場(chǎng)強(qiáng)遠(yuǎn)高于原AP，這導(dǎo)致的結(jié)果是漫游次數(shù)比較少，但每次漫游前的一段時(shí)間，列車均在與場(chǎng)強(qiáng)較差的AP保持通信。由此判斷導(dǎo)致該問(wèn)題的原因可能是列車的車載AP設(shè)置的漫游門限值過(guò)低，導(dǎo)致漫游太晚。在討論以后，測(cè)試人員調(diào)整了車載AP的漫游門限:Parameters:RoamingDecisionRSSIThreshold=60 85JoiningDecisionRSSIThreshold=76 90 然后進(jìn)行了第二次動(dòng)態(tài)測(cè)試。圖3 為根據(jù)第二次測(cè)試采集數(shù)據(jù)完成的無(wú)線場(chǎng)強(qiáng)覆蓋圖。經(jīng)過(guò)整理的漫游狀態(tài)信息見(jiàn)表2 。可以看出，經(jīng)過(guò)調(diào)整，車載設(shè)備的漫游次數(shù)增加了;在發(fā)現(xiàn)軌旁AP場(chǎng)強(qiáng)輕微減弱時(shí)，車載設(shè)備就漫游到了無(wú)線覆蓋質(zhì)量更好的臨近AP，保證了車地?zé)o線通信始終工作在較強(qiáng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境里。借助FHSS車載設(shè)備的監(jiān)控端口，采集到了FHSS制式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵參數(shù)，并依靠這些關(guān)鍵參數(shù)成功解決了用戶的實(shí)際問(wèn)題。最終確認(rèn)車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)的丟包率從原來(lái)的5 ．7%減少到0 ．3%，成功解決了丟包率高的問(wèn)題。
3FHSS制式車地?zé)o線通信維護(hù)建議
通過(guò)以上案例可以認(rèn)為，為了達(dá)到對(duì)FHSS制式車地?zé)o線通信系統(tǒng)的性能質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估和故障診斷的目的，可以設(shè)計(jì)一個(gè)維護(hù)檢測(cè)平臺(tái)用以針對(duì)CBTCFHSS制式車地?zé)o線通信系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，其主要技術(shù)能力應(yīng)包括無(wú)線性能測(cè)試和網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試兩個(gè)部分。
4 維護(hù)檢測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)構(gòu)想
無(wú)線性能測(cè)試主要是對(duì)FHSS無(wú)線信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行性能檢測(cè)，這類檢測(cè)的主要內(nèi)容即為RSSI場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試。該測(cè)試不僅包括了車載設(shè)備當(dāng)前所在服務(wù)小區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)值，也應(yīng)包括相同時(shí)刻鄰小區(qū)的場(chǎng)強(qiáng)值。同時(shí)，由于列車是在整個(gè)區(qū)間進(jìn)行動(dòng)態(tài)運(yùn)行，必然存在車載設(shè)備在多個(gè)地面AP之間的連續(xù)切換漫游的情況，因此漫游切換成功率、漫游切換時(shí)間等技術(shù)參數(shù)的測(cè)試和評(píng)估也非常重要。網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試主要是對(duì)FHSS制式車地?zé)o線通信系統(tǒng)作為地鐵信號(hào)系統(tǒng)業(yè)務(wù)承載時(shí)工作能力的檢測(cè)評(píng)估，這類檢測(cè)的主要項(xiàng)目應(yīng)包括IP網(wǎng)絡(luò)丟包率、時(shí)延等技術(shù)參數(shù)的測(cè)試和評(píng)估。同時(shí)，如果能考察相同位置和區(qū)域里RSSI場(chǎng)強(qiáng)、漫游和網(wǎng)絡(luò)性能的相應(yīng)關(guān)系，則可以更加有效地確定無(wú)線性能質(zhì)量，更加準(zhǔn)確地找出問(wèn)題，并提出有效的處理意見(jiàn)。最后，維護(hù)檢測(cè)平臺(tái)還應(yīng)具備自動(dòng)的數(shù)據(jù)處理能力，可以快速方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回放、數(shù)據(jù)分析、報(bào)表生成等功能，較快地幫助用戶將測(cè)試結(jié)果轉(zhuǎn)化為檢測(cè)分析和故障診斷的依據(jù)。維護(hù)檢測(cè)平臺(tái)的設(shè)計(jì)目標(biāo)分解見(jiàn)表3 。維護(hù)檢測(cè)平臺(tái)的主要組成部分應(yīng)包括:1)接口模塊。主要包括測(cè)試配置模塊，其主要作用是對(duì)維護(hù)檢測(cè)平臺(tái)設(shè)備的對(duì)外采集接口進(jìn)行選擇及參數(shù)配置(包括串口和以太網(wǎng)口)。串口的主要工作是與FHSS車載設(shè)備的監(jiān)控端口互聯(lián)，以太網(wǎng)口的主要工作是與CBTC車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)口互聯(lián)。2)檢測(cè)模塊。①FHSS無(wú)線性能測(cè)試模塊，其主要作用是與FHSS車載設(shè)備進(jìn)行信令交互，以便快速查詢和采集無(wú)線性能數(shù)據(jù);② 網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試模塊，其主要作用是與CBTC車載網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接，以便與地面服務(wù)器通信，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)性能的同步測(cè)試。3)數(shù)據(jù)處理模塊。① 數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊，其主要作用是將地面AP參數(shù)配置信息、檢測(cè)模塊檢測(cè)到的原始信息導(dǎo)入測(cè)試數(shù)據(jù)分析模塊，并進(jìn)行必要的設(shè)定;② 測(cè)試數(shù)據(jù)分析模塊，其主要作用是對(duì)測(cè)試原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，按照要求繪制曲線，分類統(tǒng)計(jì);③ 結(jié)果導(dǎo)出模塊，其主要作用是將測(cè)試數(shù)據(jù)分析模塊繪制的曲線或統(tǒng)計(jì)的結(jié)論輸出成文件。整個(gè)研究過(guò)程應(yīng)該基本按照以上模塊的功能設(shè)計(jì)，完成軟硬件的開(kāi)發(fā)和整合，然后進(jìn)行各模塊的獨(dú)立測(cè)試和協(xié)同測(cè)試，最終形成維護(hù)檢測(cè)平臺(tái)。
5 結(jié)語(yǔ)
CBTC信號(hào)系統(tǒng)車地?zé)o線通信系統(tǒng)的性能直接影響列車的安全、高效運(yùn)行。本文著眼于對(duì)車地?zé)o線通信系統(tǒng)性能的檢測(cè)，設(shè)計(jì)了一套集采集、測(cè)試、分析、結(jié)果輸出于一體的針對(duì)CBTC的FHSS制式的維護(hù)檢測(cè)平臺(tái)方案，便于對(duì)信號(hào)系統(tǒng)工程建設(shè)質(zhì)量進(jìn)行有效判定，便于后期維護(hù)和故障診斷，以此滿足工程驗(yàn)收及運(yùn)營(yíng)維護(hù)的需要。
參考文獻(xiàn)
1.1系統(tǒng)質(zhì)量較差
水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)質(zhì)量較差是制約系統(tǒng)發(fā)展最主要的原因。當(dāng)前，大多數(shù)的水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要基于C/S架構(gòu)，這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)難度較大，擴(kuò)展性較差，隨著水利項(xiàng)目的發(fā)展，有些自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)實(shí)需求。并且一些水利單位使用版本較低的監(jiān)控軟件，實(shí)際操作應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露、死機(jī)等問(wèn)題，直接影響了監(jiān)控效果，水閘、水庫(kù)的防汛安全使人非常擔(dān)心。同時(shí)，水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目在硬件方面的質(zhì)量也存在一些突出問(wèn)題，在建設(shè)水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，往往會(huì)受到技術(shù)手段、管理水平等因素的影響，特別是專業(yè)施工技術(shù)人員的流動(dòng)性較大，自動(dòng)化監(jiān)控建設(shè)不達(dá)標(biāo)，再加上缺少專業(yè)的監(jiān)管人員，有些水利工程建設(shè)了自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，但是實(shí)用性較差，利用率很低，直接影響了實(shí)際水利自動(dòng)化監(jiān)控效果。
1.2缺少資金
水利項(xiàng)目建設(shè)往往需要大量的資金，自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)作為配套設(shè)施，往往在后期施工階段才開(kāi)始進(jìn)行，這使得自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在建設(shè)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)資金不足的情況，并且在前期規(guī)劃設(shè)計(jì)中對(duì)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的調(diào)研不充分，預(yù)算不合理，相應(yīng)配套資金往往不能及時(shí)到位，直接影響了水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的施工進(jìn)度。同時(shí)，很多地區(qū)的水利項(xiàng)目發(fā)展缺少統(tǒng)一的規(guī)劃管理，地方政府和地區(qū)管理部門之間各自為政，在自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方面溝通不足，造成水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)重復(fù)、盲目地建設(shè)。
2水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用
2.1實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)優(yōu)化
結(jié)合實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中運(yùn)用無(wú)線通信技術(shù)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如網(wǎng)橋連接型，連接不同的局域網(wǎng)，為不同用戶提供基站接入和高層協(xié)議轉(zhuǎn)換，通過(guò)移動(dòng)模式合理搭建局域網(wǎng)絡(luò)，將無(wú)線通信和有線通信有效結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)站點(diǎn)基地的轉(zhuǎn)化和接入，確保自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。同時(shí)，還可采用Hub接入型，科學(xué)搭建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)以太網(wǎng)來(lái)處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)交換，提高水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的擴(kuò)展性和利用率。
2.2在水利項(xiàng)目綜合管理中的應(yīng)用
水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，主要用于水庫(kù)防險(xiǎn)加固、河道綜合治理等方面的監(jiān)控。當(dāng)前，我國(guó)各地區(qū)水利項(xiàng)目快速發(fā)展，政府部門在這方面的技術(shù)、資金支持也越來(lái)越多，這也促進(jìn)了水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)和發(fā)展。在水利項(xiàng)目綜合管理中，水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)可采用廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)、無(wú)線和有線相結(jié)合的組網(wǎng)方式，采用光電轉(zhuǎn)換，以光纜為信道，實(shí)現(xiàn)對(duì)于堤壩進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在堤壩重點(diǎn)監(jiān)測(cè)位置設(shè)置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控終端，一方面合理鋪設(shè)電纜，另一方面應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)，最大程度地降低水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的誤碼率，確保信道及時(shí)恢復(fù)。并且無(wú)線局域網(wǎng)具有較高的可靠性和安全性，極大地節(jié)省了水利工程監(jiān)測(cè)的人力、物力。
2.3在水利水情監(jiān)控中的應(yīng)用
水利、雨水等情況是水利水情監(jiān)控的主要內(nèi)容，所以大多數(shù)水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)都建設(shè)在深山區(qū)或者農(nóng)村。常見(jiàn)的水利水情自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)主要包括農(nóng)田水利和雨水情況的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)，結(jié)合雨水期、雨水量等情況，科學(xué)監(jiān)測(cè)汛期的水位變化，做好防汛處理，并且水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)可以將雨水情相關(guān)信息進(jìn)行共享，為防汛指揮部門提供重要參考。同時(shí)，農(nóng)田水利監(jiān)測(cè)主要包括土壤降水量、含水量、風(fēng)速、水流速度等內(nèi)容，由于農(nóng)村條件有限，通過(guò)應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)，可全面采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)這些信息，有效提高農(nóng)田水利監(jiān)測(cè)效率。
3結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)水資源南北分布差異較大，人均水資源占有率較低，再加上頻繁發(fā)生各種自然災(zāi)害，自古以來(lái)政府在水利項(xiàng)目方面就投入了大量的精力，然而效果卻不理想。當(dāng)前，水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在很多問(wèn)題，而通過(guò)應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)水利信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，極大地減少了重建、數(shù)據(jù)傳輸慢、數(shù)據(jù)誤差大等問(wèn)題，不斷提高水利自動(dòng)化監(jiān)控水平。
作者:莫金想 單位:東莞市江庫(kù)聯(lián)網(wǎng)工程中心
【參考文獻(xiàn)】
[1]田野.基于無(wú)線通信技術(shù)的水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué),2012.
[2]李雪林,任靜,李雪竹.基于無(wú)線通信技術(shù)的水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].中國(guó)水運(yùn)(下半月),2014（04）:115-116.
關(guān)鍵詞：消防系統(tǒng)無(wú)線通信傳感器 機(jī)器人
中圖分類號(hào)：TU998.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1整體介紹
本研究以地下超市為例，設(shè)計(jì)一套基于2.4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的消防系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包括多點(diǎn)監(jiān)控消防系統(tǒng)和滅火機(jī)器人兩個(gè)部分。下圖是系統(tǒng)的整體框圖
圖1系統(tǒng)的整體框圖
本文研究了無(wú)線報(bào)警傳輸環(huán)境，選用性能穩(wěn)定的STC5l單片機(jī)作為主處理器，NRF24L01模塊作為無(wú)線報(bào)警信號(hào)的發(fā)送模塊。測(cè)控終端的處理器對(duì)傳感器狀態(tài)進(jìn)行查詢，一旦有報(bào)警信號(hào)，就將具體的報(bào)警信息發(fā)送置監(jiān)控終端，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警。
如下是地下超市對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主要性能與技術(shù)指標(biāo)舉例 ：
表1 地下超市對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主要指標(biāo)舉例
2 多點(diǎn)監(jiān)控消防系統(tǒng)
2.1網(wǎng)絡(luò)傳輸方式
火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸可分為有線通信和無(wú)線通信兩種方式。 有線通信方式一般是通過(guò)布置電線進(jìn)行監(jiān)控終端與報(bào)警監(jiān)控中心間的數(shù)據(jù)傳輸。此種方式需要用戶花費(fèi)大量的金錢和時(shí)間鋪設(shè)通信線路，具有安裝調(diào)試繁雜、難以維護(hù)等特點(diǎn)，很大程度上提高了監(jiān)控終端的設(shè)備成本，用戶難以接受。目前有線通信已成為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的瓶頸。 無(wú)線通信方式中比較常用的有常規(guī)通信(無(wú)線數(shù)傳電臺(tái))、集群通信、GSM的短信息業(yè)務(wù)三種。相對(duì)于有線通信方式，上述三種無(wú)線通信方式只需在發(fā)送和接收端安裝無(wú)線電嵌入式模塊，使得基于無(wú)線通信方式建立的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備更加易于維護(hù)和實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于無(wú)線通信方式中的常規(guī)通信，即使用普通無(wú)線電臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸，其設(shè)計(jì)、組網(wǎng)及使用相對(duì)簡(jiǎn)單，技術(shù)較成熟。在我國(guó)國(guó)內(nèi)采用此種方式組網(wǎng)的報(bào)警監(jiān)控 系統(tǒng)應(yīng)用也較多，但其存在的不足在于作用范圍較小，一般需建立傳輸中繼站。集群通信方式系統(tǒng)具有信道利用率高、服務(wù)質(zhì)量好、通話阻塞率低，但是需要額外建 立集群通信網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)整體建設(shè)成本高，目前應(yīng)用較少。上述兩種方式，對(duì)監(jiān)控終端的電源性能要求較高，設(shè)備成本和初期安裝費(fèi)用高。利用GSM的短信息業(yè)務(wù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸，其覆蓋范圍大，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較低，但是其延時(shí)問(wèn)題是制約其發(fā)展的瓶頸，不宜在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。
由于我們針對(duì)的是地下超市、倉(cāng)庫(kù)或室內(nèi)消防安全，屬于小范圍消防點(diǎn)設(shè)計(jì)，普通的2.4G無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)即可滿足要求，因此選用價(jià)格適中的2.4G射頻通信網(wǎng)絡(luò)。
2.2監(jiān)控主站設(shè)計(jì)
考慮到實(shí)用性、穩(wěn)定性和價(jià)格等因素，STC8051系列單片機(jī)作為主處理器和從處理器最適合不過(guò)了，STC8051微處理器不僅低功耗、超低價(jià)、高速（0-90M），而且高可靠性。
圖2監(jiān)控主站硬件設(shè)計(jì)框圖
2.2.3測(cè)控分站設(shè)計(jì)
由于測(cè)控分站功能較少，所需引腳資源更少，因此我們選用價(jià)格更便宜的STC12C2052AD，自帶模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，并且低功耗。
圖3監(jiān)控分站硬件設(shè)計(jì)框圖
2.3滅火機(jī)器人設(shè)計(jì)
根據(jù)我國(guó)消防部隊(duì)在易燃、 易爆、 易坍塌、 高溫、強(qiáng)輻射熱及有毒有害等高危險(xiǎn)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行近距離滅火作戰(zhàn)的要求， 公安部上海消防研究所追蹤國(guó)外消防滅火機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的前沿， 對(duì)消防滅火機(jī)器人進(jìn)行了三輪研制， 繼而完成了履帶型消防滅火機(jī)器人 、 輪胎型消防滅火機(jī)器人的工業(yè)性試驗(yàn)及應(yīng)用研究。
消防滅火機(jī)器人可在救災(zāi)人員的控制下，自行進(jìn)入火場(chǎng)撲救，對(duì)油罐、液化石油氣罐、石化裝置等火災(zāi)可進(jìn)行近距離作戰(zhàn)， 對(duì)相關(guān)的部位進(jìn)行滅火噴射或進(jìn)行噴水冷卻保護(hù)。 在進(jìn)行化學(xué)有害物質(zhì)泄露事故的處置過(guò)程中， 可使用消防滅火機(jī)器人對(duì)大面積流淌物或有毒有害氣體進(jìn)行噴水、 噴霧洗消和稀釋；并已進(jìn)行了消防滅火機(jī)器人工業(yè)性試驗(yàn)以及結(jié)合石化、油罐區(qū)等典型場(chǎng)所進(jìn)行行駛、越野和噴射等應(yīng)用試驗(yàn)，研究解決了一些消防實(shí)戰(zhàn)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
消防機(jī)器人控制系統(tǒng)由兩部分組成：消防機(jī)器人車載嵌入式控制系統(tǒng)和后臺(tái)和前臺(tái)系統(tǒng)兩個(gè)主要部分，后臺(tái)系統(tǒng)主要包括通信模塊以及各種數(shù)據(jù)信息的后臺(tái)預(yù)處理，前臺(tái)系統(tǒng)則將預(yù)處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行再處理，并分類顯示在主控界面上，并提供系統(tǒng)的人機(jī)交互工作界面。
形成一套以消防滅火機(jī)器人為主體的戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用方法，以及數(shù)臺(tái)消防滅火機(jī)器人在進(jìn)行噴霧隔熱、直流噴射水對(duì)建筑物和罐體進(jìn)行滅火冷卻保護(hù)、噴射泡沫進(jìn)行滅火等各種工況協(xié)同作戰(zhàn)時(shí)的技、戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用方法。
參考文獻(xiàn)：
[1]李力 中國(guó)火災(zāi)探測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J] 火災(zāi)科學(xué) 2001,2(10)
[2]余成波 傳感器與自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)[M] 北京航空航天大學(xué)出版社 2002
一、無(wú)線通信在鐵路視頻通信系統(tǒng)中的應(yīng)用研究
視頻通信技術(shù)利用電波傳輸音頻和視頻等數(shù)據(jù),是無(wú)線通信和視頻監(jiān)測(cè)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的成果,其包托了纜線的束縛,能夠?qū)F(xiàn)場(chǎng)的視頻信息通過(guò)無(wú)線設(shè)備傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心,當(dāng)前其技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到突發(fā)事件處理和遠(yuǎn)程設(shè)備維護(hù)等許多領(lǐng)域。由于無(wú)線信息傳輸性能、覆蓋面積和傳輸帶寬的不斷提升,我國(guó)無(wú)線視頻通信技術(shù)也一定會(huì)在鐵路視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。
1.1應(yīng)用原理分析
在綜合鐵路視頻監(jiān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中,采用傳輸方式基本為3G2視頻和WIFI視頻傳輸技術(shù)為主,因?yàn)?G和WIFI都是準(zhǔn)數(shù)字化的傳輸方式,所以,其前端的攝像機(jī)需要事前進(jìn)行編碼編寫,但是如果采用IP攝像機(jī)就可以省去事前編碼程序,經(jīng)過(guò)編碼處理的音頻和視頻數(shù)據(jù)主要有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。通常在火車站的信號(hào)樓頂端建設(shè)3G基站,這樣就能夠使其直接和車站視頻監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)相連接,根據(jù)攝像機(jī)分布的情況采用扇區(qū)、定向天線以及全向天線等方式進(jìn)行連接。前端能夠?qū)崟r(shí)采集視頻信息,通過(guò)網(wǎng)橋傳輸?shù)杰囌镜目傊笓]網(wǎng)絡(luò)中,并且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)等操作。采用3G傳輸技術(shù)需在視頻連接中心預(yù)設(shè)3G服務(wù)接入裝置,前端在編碼后,還需通過(guò)相應(yīng)模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街笓]站,然后在傳輸?shù)礁鱾€(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。
1.2應(yīng)用場(chǎng)景分析
信號(hào)設(shè)備能夠確保鐵路運(yùn)營(yíng)的安全,設(shè)備的及時(shí)性和維護(hù)質(zhì)量嚴(yán)重影響著鐵路運(yùn)輸?shù)男屎桶踩?在最近幾年,由于信號(hào)技術(shù)和信號(hào)設(shè)備的不斷升級(jí),對(duì)于繁瑣信號(hào)設(shè)備的故障通常需要電務(wù)處或電務(wù)段等單位的專家進(jìn)行指導(dǎo)解決,以往都是通過(guò)電話方式反映現(xiàn)場(chǎng)的情況,很多時(shí)候還需要相關(guān)專家親臨現(xiàn)場(chǎng)診斷問(wèn)題,這種故障處理方式使得解決故障的及時(shí)性不強(qiáng),而采取一體化的音頻視頻傳輸方式則可實(shí)現(xiàn)快速到場(chǎng)的目的,監(jiān)測(cè)中心能夠清楚的查看設(shè)備指示狀態(tài)、儀表數(shù)據(jù)以及維護(hù)人員操作等,能夠通過(guò)語(yǔ)音功能和視頻功能及時(shí)了解到現(xiàn)場(chǎng)的最新情況,有利于第一時(shí)間指導(dǎo)維護(hù)人員解決故障問(wèn)題。
1.3突發(fā)事故的應(yīng)急處理方式研究
我們都知道,在火車運(yùn)行期間,其鐵路沿線的地理環(huán)境十分復(fù)雜,暴雨、臺(tái)風(fēng)、地震、泥石流以及山體滑坡等自然災(zāi)害時(shí)有發(fā)生生,甚至還有人為破壞因素的出現(xiàn),這種現(xiàn)象的發(fā)生使得鐵路運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)大大提升,所有的突發(fā)事件都有風(fēng)險(xiǎn)性高、無(wú)法逆轉(zhuǎn)性強(qiáng)以及時(shí)間緊迫等特點(diǎn),發(fā)生此類突況時(shí),通常情況下事故搶險(xiǎn)指揮人員都不能第一時(shí)間抵達(dá)事故發(fā)生點(diǎn),基于無(wú)線視頻傳輸方式的便攜快捷、靈活機(jī)動(dòng)等特點(diǎn),能夠?qū)⑼话l(fā)事故的現(xiàn)場(chǎng)第一時(shí)間反應(yīng)到解決人員面前,從而使決策人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的真是情況將最適合現(xiàn)場(chǎng)情況處理的決策制定出來(lái),這種情況下可以采用一體化的便攜式視頻交互設(shè)備(wifi技術(shù)或3G技術(shù))。
二、總結(jié)
在鐵路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中,鐵路視頻系統(tǒng)的作用十分高,因?yàn)殍F路運(yùn)營(yíng)期間經(jīng)常會(huì)穿越地形復(fù)雜的環(huán)境,這種環(huán)境對(duì)鐵路系統(tǒng)造成的危害十分高,所以,在應(yīng)付突發(fā)事故以及提升鐵路系統(tǒng)通信質(zhì)量等方面,鐵路視頻系統(tǒng)的重要作用都會(huì)充分體現(xiàn)出來(lái),因此,相關(guān)設(shè)計(jì)人員以及維護(hù)人員應(yīng)嚴(yán)格工作態(tài)度,將鐵路視頻通信系統(tǒng)做好、維護(hù)好,確保我國(guó)各鐵路干線的安全通暢運(yùn)行。
作者：瞿衛(wèi) 單位：中鐵建電氣化局集團(tuán)南方工程有限公司
軌道交通通信與控制中，無(wú)線通信信號(hào)穩(wěn)定性一直是難以攻克的課題，無(wú)線通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和抗干擾能力是軌道交通無(wú)線通信系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量的重要保證。研究軌道交通無(wú)線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋及其干擾問(wèn)題，應(yīng)用科學(xué)的方法和先進(jìn)的技術(shù)，確保軌道交通無(wú)線通信暢通，保證列車穩(wěn)定、安全運(yùn)行具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
一、軌道交通無(wú)線通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋
1.1覆蓋率軌道交通無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋率是指軌道交通專用無(wú)線電波覆蓋情況，其與時(shí)間環(huán)境和地理空間環(huán)境具有必然的聯(lián)系。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量控制中，無(wú)線信號(hào)基站之間的距離設(shè)置是保證無(wú)線信號(hào)覆蓋的關(guān)鍵因素，因?yàn)闊o(wú)線信號(hào)功率距離發(fā)射設(shè)備越遠(yuǎn)則越小。
1.2覆蓋特性根據(jù)無(wú)線通信電波傳播規(guī)律，軌道交通通信系統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋特性在不同環(huán)境下具有明顯的差異性。可利用Hata模型對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋特性建立預(yù)測(cè)模型。其中，Hb為基站高度，Hm為移動(dòng)臺(tái)高度。由此可知，無(wú)線通信路徑損耗取決于截距的無(wú)線信號(hào)頻率、基站高度和移動(dòng)臺(tái)高度。在軌道交通無(wú)線通信系統(tǒng)覆蓋范圍中，隧道作為特殊環(huán)境無(wú)線通信電波在傳播過(guò)程中受到列車、隧道洞壁構(gòu)造、隧道界面及曲面等因素的影響，可利用Motley模型計(jì)算無(wú)線電波路徑損耗。
二、軌道交通通信系統(tǒng)干擾問(wèn)題與應(yīng)對(duì)策略
2.1干擾問(wèn)題軌道交通無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)采用IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)，該標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用性和開(kāi)放性，其中IEEE802.11a工作頻段為5.8GHz，傳輸速率54Mbps，IEEE802.11b工作頻段為2.4GHz，傳輸速率可達(dá)11Mbps，IEEE802.11g工作頻段為2.4GHz，傳輸速率54Mbps。在軌道交通無(wú)線通信系統(tǒng)中，普遍采用IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)的WLAN，頻率范圍在2412-2484MHz之間，信道有1-14個(gè)，平均帶寬為22MHz。在無(wú)線通信系統(tǒng)工作中，經(jīng)常出現(xiàn)各系統(tǒng)間相互干擾和爭(zhēng)搶信道的問(wèn)題，總結(jié)無(wú)線通信干擾源主要來(lái)源于同頻干擾和鄰道干擾。同頻干擾問(wèn)題是軌道交通通信系統(tǒng)所采用的通信頻率與外界其他系統(tǒng)通信頻率相同相互之間產(chǎn)生干擾現(xiàn)象。在同一信道上每次只允許發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀，當(dāng)來(lái)自不同系統(tǒng)信道同時(shí)發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)延時(shí)發(fā)送，并且在延時(shí)過(guò)程中數(shù)據(jù)幀之間發(fā)生碰撞會(huì)出現(xiàn)丟包問(wèn)題。鄰道干擾問(wèn)題是相鄰信道功率之間會(huì)產(chǎn)生信道頻率干擾，譬如信道與信道之間產(chǎn)生重疊現(xiàn)象，導(dǎo)致通信串頻現(xiàn)象。
2.2應(yīng)對(duì)策略在面對(duì)軌道交通通信系統(tǒng)通信干擾問(wèn)題時(shí)可采取合理規(guī)劃軌道交通周邊基站設(shè)施建設(shè)、正確選擇無(wú)線頻段、提高有效信號(hào)發(fā)生頻率、降低干擾信號(hào)發(fā)射頻率等方法予以應(yīng)對(duì)。在軌道交通通信基站的建設(shè)中，通過(guò)合理規(guī)劃與布局，禁止架設(shè)其他類型的通信發(fā)射和接收設(shè)備，以確保軌道交通無(wú)線通信不受干擾；在軌道交通無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)的選擇上，采取與公用IEEE802.11g系統(tǒng)開(kāi)放2.4GHz頻段不同的頻段，如5.8GHz頻段，增強(qiáng)軌道交通無(wú)線通信頻段的專屬性；為保證軌道交通通信信道不受干擾，在軌道交通運(yùn)行時(shí)適當(dāng)降低其他通信源的發(fā)射功率，并增強(qiáng)軌道交通無(wú)線通信的發(fā)射功率。
三、結(jié)語(yǔ)
無(wú)線通信應(yīng)用于軌道交通通信系統(tǒng)已經(jīng)成為一種未來(lái)普及的發(fā)展趨勢(shì)，為保證軌道交通無(wú)線通信信號(hào)穩(wěn)定，確保軌道交通安全運(yùn)行，在軌道交通無(wú)線基站建設(shè)上要以建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)為依托，充分考慮實(shí)際環(huán)境因素的影響合理布局通信基站，并針對(duì)無(wú)線通信所面臨的干擾問(wèn)題予以進(jìn)行治理。在未來(lái)相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，將會(huì)有更加先進(jìn)的措施提高軌道交通通信抗干擾能力，確保軌道交通無(wú)線通信暢通的新措施，這還需要我們進(jìn)行不斷的努力繼續(xù)研究下去。
作者：于振 單位：中國(guó)鐵路通信信號(hào)上海工程局集團(tuán)有限公司
關(guān)鍵詞：無(wú)線通信技術(shù)；短距離；ZigBee
近些年來(lái)，隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，各種便攜式通訊設(shè)備及家用電器越來(lái)越多，人們也越來(lái)越希望能有一種可使各電子產(chǎn)品與其他設(shè)備進(jìn)行信息交互的產(chǎn)品。由此，短距離無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。短距離無(wú)線通信技術(shù)打破了時(shí)間及空間的限制，可實(shí)現(xiàn)任意時(shí)間、任意地點(diǎn)與任意人進(jìn)行通信，有效促進(jìn)了通訊行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，對(duì)短距離無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行對(duì)比研究有著十分重大的實(shí)際意義。
1 短距離無(wú)線通信技術(shù)
1.1 短距離無(wú)線通信技術(shù)概念
短距離無(wú)線通信，即通信范圍不超過(guò)100米的無(wú)線通信。短距離無(wú)線通信技術(shù)集半導(dǎo)體連接傳輸技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電子技術(shù)及無(wú)線通信技術(shù)于一體而形成了一種數(shù)據(jù)數(shù)碼型通信技術(shù)。短距離無(wú)線通信的數(shù)據(jù)傳輸速率最高可超過(guò)100Mbit/s，被稱作高速短距離無(wú)線通信技術(shù)。另有低速短距離無(wú)線通信技術(shù)，其數(shù)據(jù)傳輸速率不超過(guò)1Mbit/s。隨著局域網(wǎng)的發(fā)展和普及，短距離無(wú)線通信技術(shù)也呈現(xiàn)出多元化及多樣化的特征，現(xiàn)使用較多且較為普及的短距離無(wú)線通信技術(shù)主要有IrDA，Bluetooth，ZigBee，UWB等，這些技術(shù)支撐著短距離無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展。
1.2 短距離無(wú)線通信技術(shù)特征
近些年來(lái)，短距離無(wú)線通信技術(shù)更是走進(jìn)了人們的日常生活，為人們的生活提供了更加方便、快捷的通信方式，并逐步成為人類社會(huì)的主要通信方式。短距離無(wú)線通信技術(shù)的特征主要體現(xiàn)在以下方面：
第一，就字面意思而言，短距離無(wú)線通信技術(shù)是利用2個(gè)電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的短距離傳輸，因此其并不需要利用線路設(shè)備來(lái)連接各電子設(shè)備，應(yīng)用起來(lái)相對(duì)方便快捷。
第二，短距離無(wú)線通信技術(shù)可利用對(duì)數(shù)據(jù)傳輸范圍、傳輸距離及帶寬的控制以控制通信技術(shù)的成本，從而滿足各階層用戶的不同需求。
第三，短距離無(wú)線通信技術(shù)擁有加密功能，可在使用的過(guò)程當(dāng)中實(shí)現(xiàn)用戶信息加密處理，從而有效保護(hù)用戶的私密信息，進(jìn)而提高信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>
雖然短距離通信技術(shù)具有以上多種特征和優(yōu)勢(shì)，但以上特征是將短距離無(wú)線通信技術(shù)的主要技術(shù)進(jìn)行綜合后所總結(jié)的特征，受技術(shù)研究限制，現(xiàn)還未發(fā)現(xiàn)有哪種單獨(dú)的無(wú)線通信技術(shù)同時(shí)擁有以上所有特征。
2 幾種主要的短距離無(wú)線通信技術(shù)
2.1 UWB技術(shù)
UWB技術(shù)，全稱“Ultra Wide Band"，即超寬帶技術(shù)。根據(jù)FCC（美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)）的相關(guān)規(guī)定，UWB通信系統(tǒng)所使用的頻段為3.1～10.6GHz。在不超過(guò)10m的范圍，UWB技術(shù)的信息傳輸速率可達(dá)500Mb/s以上。UWB技術(shù)的功率非常小，一般來(lái)說(shuō)，其功率通常為20mW，頻譜范圍可達(dá)7.5GHz，速率最高超過(guò)500Mbit/s。另UWB技術(shù)可直接調(diào)制沖擊脈，從而有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)無(wú)線通信技術(shù)需將信號(hào)傳輸至基帶再實(shí)現(xiàn)載波調(diào)節(jié)的不足，因此在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，利用UWB技術(shù)所建立的無(wú)線通信技術(shù)擁有強(qiáng)大的帶寬。通常情況下，利用UWB技術(shù)所建立的系統(tǒng)其帶寬最高可達(dá)2GHz，甚至更寬。UWB技術(shù)的工作原理主要是利用對(duì)應(yīng)時(shí)間發(fā)射低功率沖擊脈而完成的，因此uWB技術(shù)受外界干擾較少，信號(hào)相對(duì)清晰。
UWB技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要是傳輸速度快、強(qiáng)保密性和兼容性、可準(zhǔn)確定位、功耗低、體積小，且其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，非常適用于短距離通信。
2.2 Bluetooth4k術(shù)
Bluetooth，即藍(lán)牙，Bluetooth技術(shù)源于1994年的愛(ài)立信公司。通常情況下，Bluetooth技術(shù)的接收范圍不超過(guò)10m，但經(jīng)過(guò)改造之后，其傳輸范圍可擴(kuò)至100m，從而形成一個(gè)臨時(shí)的對(duì)等連接。Bluetooth技術(shù)的應(yīng)用主要是利用內(nèi)部一塊8X8mm2的芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)短距離射頻連接。一般來(lái)說(shuō)，其頻段可達(dá)2.4GHz。Bluetooth技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中主要由一個(gè)主設(shè)備及多個(gè)從設(shè)備共同組成。Bluetooth技術(shù)的組網(wǎng)方式主要有兩種：一種是微微網(wǎng)，另一種是散射網(wǎng)。其中微微網(wǎng)是Bluetooth技術(shù)的最基本信息網(wǎng)絡(luò)形式。在微微網(wǎng)當(dāng)中，各個(gè)設(shè)備都可通過(guò)所連接的藍(lán)牙設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)主信道的共享，但微微網(wǎng)當(dāng)中最多可有7個(gè)設(shè)備與一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備相連接。而散射網(wǎng)則是由多個(gè)微微網(wǎng)共同組成。散射網(wǎng)當(dāng)中的藍(lán)牙設(shè)備既可以是某個(gè)微微網(wǎng)的主設(shè)備，同時(shí)也可以是另一個(gè)微微網(wǎng)的從設(shè)備，因此根據(jù)不同的跳頻序列，每個(gè)微微網(wǎng)都可獨(dú)立出來(lái)，而依照時(shí)間順序，每個(gè)藍(lán)牙設(shè)備都可參與不同的微微網(wǎng)。
Bluetooth技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要是成本低、功率低。雖然Bluetooth技術(shù)只能使用2.4GHz這一單一頻段，但其仍可實(shí)現(xiàn)較大功能，利用Bluetooth技術(shù)可實(shí)現(xiàn)音頻及數(shù)據(jù)的同時(shí)傳輸，且其抗干擾能力非常強(qiáng)。
2.3 ZigBee技術(shù)
ZigBee技術(shù)是一種基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)協(xié)議，其功耗大小較低。ZigBee技術(shù)的原理源于蜜蜂的‘‘八字舞”，蜜蜂在采蜜時(shí)通過(guò)飛翔和翅膀抖動(dòng)將所得到的花粉信息傳遞給同伴，ZigBee技術(shù)就是依照這一原理而形成的，因此ZigBee技術(shù)也被稱為“紫蜂協(xié)議”。ZigBee技術(shù)主要應(yīng)用于遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)控制領(lǐng)域。ZigBee技術(shù)的傳輸速率雖然較低，但其反應(yīng)速度非常陜，通常只需幾毫秒便可迅速將設(shè)備自休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)。另其安裝、維修成本較低，且功率低、時(shí)延短，具有高網(wǎng)絡(luò)容量及安全性，此外穩(wěn)定性也比較高。因此，總體來(lái)說(shuō)，相對(duì)其他短距離無(wú)線通信技術(shù)而言，ZigBee技術(shù)是一種較為便宜的通訊技術(shù)。
ZigBee技術(shù)的主要特點(diǎn)是傳輸速率低，通常保持在20～25kb/s，功耗低、網(wǎng)絡(luò)容量大而成本低。據(jù)相關(guān)研究表明，每一個(gè)ZigBee設(shè)備與其他設(shè)備相連接的個(gè)數(shù)最高可達(dá)254，從而使得每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)最高可擁有255個(gè)節(jié)點(diǎn)，另其覆蓋范圍可達(dá)10～75m，普通家庭或辦公環(huán)境都可利用ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。此外，ZigBee技術(shù)所使用的頻段相對(duì)靈活，其不但可利用2.4GHz這一全球通用頻段，而且還可使用歐洲的868GHz頻段及美國(guó)的915MHz頻段。
3 各種短距離無(wú)線通信技術(shù)的比較
UWB技術(shù)、Bluetooth技術(shù)及ZigBee技術(shù)是目前使用較為普遍的短距離無(wú)線通信技術(shù)，三者的空間容量具體如表1所示。
由表1可以看出，UWB技術(shù)的空間容量相對(duì)較大，其可實(shí)現(xiàn)短距離超高速信息傳輸，從而取代現(xiàn)有的有線通信技術(shù)，如雙絞線及光纖。Bluetooth技術(shù)的空間容量最小。就Bluetooth技術(shù)協(xié)議而言，因相鄰微微網(wǎng)可相互聯(lián)系而形成散射網(wǎng)，因此從理論上來(lái)說(shuō)，利用Bluetooth技術(shù)所組成的微微網(wǎng)無(wú)個(gè)數(shù)限制，但受微微網(wǎng)組網(wǎng)方式和內(nèi)部寬帶寬度限制，實(shí)際上，微微網(wǎng)的個(gè)數(shù)是有一定限制的，因此，Bluetooth技術(shù)只能應(yīng)于PAN范圍內(nèi)，其傳輸速度相對(duì)較低。ZigBee技術(shù)的空間容量在三者當(dāng)中相對(duì)居中。
4 短距離無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用
短距離無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越多，在各行各業(yè)基本都可見(jiàn)到短距離無(wú)線通信技術(shù)的身影。由于不同短距離無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)有所不同，因此其重點(diǎn)應(yīng)用范圍也有所不同。
UWB技術(shù)的傳輸速率高，同時(shí)還可精確測(cè)距，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，并具有成像等無(wú)線探測(cè)技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中為信息的交互提供了更多的便利。UWB技術(shù)最初主要應(yīng)用于軍事方面，隨著短距離無(wú)線通信技術(shù)的不斷普及，UWB技術(shù)的應(yīng)用逐步拓展至民用領(lǐng)域，且為民用領(lǐng)域創(chuàng)造了良好的商業(yè)價(jià)值。UWB技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域有：軍事領(lǐng)域、工程探測(cè)與救援、短距離高速無(wú)線多媒體智能網(wǎng)絡(luò)、智能交通系統(tǒng)、傳感網(wǎng)絡(luò)和智能環(huán)境等。UWB技術(shù)的帶寬高、功耗低，且可共存于多種應(yīng)用程序，是一種具有廣闊發(fā)展前景的短距離無(wú)線通信技術(shù)。
Bluetooth技術(shù)的體積小、功耗低，且可與各種移動(dòng)設(shè)備及便攜式設(shè)備相互集成，實(shí)現(xiàn)各通信設(shè)備的短距離連接。但因其傳輸速率及傳輸距離的限制，所以其應(yīng)用范圍也存在一定局限性。Bluetooth技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域有：家用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)辦公、會(huì)議聯(lián)網(wǎng)、個(gè)人局域網(wǎng)、Internet接入服務(wù)及移動(dòng)電子商務(wù)等。
ZigBee技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域其傳輸速率相對(duì)較低，主要有智能家居、工業(yè)及環(huán)境控制、醫(yī)療看護(hù)等，具體有家庭安全智能控制、工業(yè)控制、煙霧探測(cè)、農(nóng)業(yè)信息采集和傳輸、醫(yī)療監(jiān)測(cè)與治療等。
【關(guān)鍵詞】 3G 無(wú)線通信技術(shù) 關(guān)鍵點(diǎn)
近些年來(lái)，中國(guó)移動(dòng)通信技術(shù)每年都在飛快地發(fā)展。現(xiàn)如今已經(jīng)躋身于世界發(fā)達(dá)國(guó)家水平之列。第三代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展給人類的生活帶來(lái)了翻天覆地的變化。下面本研究主要對(duì)3G無(wú)線通信技術(shù)的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。
一、3G無(wú)線通信技術(shù)及其特點(diǎn)分析
3G技術(shù)與從現(xiàn)有的移動(dòng)語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，主要的優(yōu)點(diǎn)在于頻道的高效、實(shí)用、傳輸速率快、質(zhì)量高以及大容量等。目前國(guó)際電聯(lián)在IMT-2000無(wú)線接口標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)3G的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)做出了明確的說(shuō)明，無(wú)線接入技術(shù)平臺(tái)主要分為了DSWCD-MA/UMTA、TD-SCDMA以及多載波CDMA20001x/3x等，這些連接平臺(tái)本身并無(wú)法兼容，因此在建設(shè)3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要選擇其中的一種技術(shù)平臺(tái)。但是在操作中無(wú)論選取哪一種技術(shù)平臺(tái)，其核心網(wǎng)絡(luò)CN均是可以共用的核心網(wǎng)絡(luò)，均是采用基于IP的業(yè)務(wù)形式。目前移動(dòng)通訊技術(shù)設(shè)備缺乏保護(hù)機(jī)制，軟件設(shè)計(jì)容易遭受到攻擊，由于無(wú)線通信方便、經(jīng)濟(jì)，因此大量用戶會(huì)采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸文件，導(dǎo)致無(wú)線信道容易遭受到攻擊，這些都是3G無(wú)線通信技術(shù)需要改進(jìn)的地方。
二、3G無(wú)線通信技術(shù)的關(guān)鍵部分
目前3G技術(shù)所具備的大多的功能都是在第二代無(wú)線技術(shù)上實(shí)現(xiàn)的，改變的基數(shù)主要包括以電話為主的系統(tǒng)增加傳送數(shù)據(jù)的能力，其次是結(jié)合因特網(wǎng)和移動(dòng)通訊網(wǎng)，GPRS技術(shù)是迎合通信市場(chǎng)而發(fā)展起來(lái)的，從無(wú)線部分傳輸數(shù)據(jù)到有限部分，使用更短的接入時(shí)間向終端用戶提供更多的資源。從技術(shù)角度進(jìn)行研究，當(dāng)前3G通信系統(tǒng)由核心網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)以及終端設(shè)備組成，再考慮到運(yùn)營(yíng)商的投資回報(bào)問(wèn)題，又可以分為以下幾部分。第一3G電路核心網(wǎng)絡(luò)，其主要的功能是完成各種語(yǔ)言、音頻等多種媒體業(yè)務(wù)的處理和轉(zhuǎn)換，同時(shí)實(shí)現(xiàn)連接運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)等，第二3G網(wǎng)絡(luò)的分組傳送網(wǎng)絡(luò)，其功能是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效率、低成本以及管理的底層傳送，第三支撐平臺(tái)，是決定運(yùn)營(yíng)商3G市場(chǎng)份額的主要因素，主要的作用是應(yīng)用現(xiàn)有資源、擴(kuò)展新應(yīng)用以及應(yīng)用范圍等。
無(wú)線分組網(wǎng)關(guān)設(shè)備主要功能是采用相同的硬件平臺(tái)向終端用戶提供移動(dòng)數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)GGSN功能，同時(shí)具備了行業(yè)驗(yàn)證、豐富軟件功能、GGSN遵循以及3GPP2的標(biāo)準(zhǔn)功能等，在設(shè)計(jì)中充分使用路由能力，提供了與數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域同質(zhì)量的、同可靠性的功能。無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的分組傳輸網(wǎng)絡(luò)功能可以分為BSC之間、BSCs與匯聚節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸，針對(duì)不同的UMTS提供具有兼容性的網(wǎng)絡(luò)階段以及分組網(wǎng)絡(luò)傳送方案，針對(duì)RAN系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì)，充分考慮到演進(jìn)路徑的變化，由于傳輸?shù)目煽啃砸约敖?jīng)濟(jì)性的要求，在設(shè)計(jì)中還需要綜合考慮到網(wǎng)絡(luò)級(jí)的高可用性和設(shè)備的可靠性要求，還需要采用響應(yīng)額基數(shù)來(lái)提高帶寬有效性。
無(wú)論是3G核心網(wǎng)絡(luò)還是2G核心網(wǎng)絡(luò)，其定義必須是全分布式的多媒體網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，無(wú)論是終端信息交流，還是圖像和數(shù)據(jù)的傳輸處理均是采用統(tǒng)一化的技術(shù)平臺(tái)。3G核心網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時(shí)針對(duì)不同無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及發(fā)展階段，提出可提供網(wǎng)絡(luò)組件的全演進(jìn)的IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，網(wǎng)絡(luò)組件通常包括媒體網(wǎng)關(guān)MGW、呼叫控制部分、無(wú)線分無(wú)網(wǎng)關(guān)設(shè)備以及信令網(wǎng)管SGW等，在設(shè)計(jì)時(shí)將具備標(biāo)簽交換MPLS以及虛擬專網(wǎng)VPN等功能，便于語(yǔ)音、數(shù)據(jù)以及信件等的業(yè)務(wù)的交換與處理。3G系統(tǒng)規(guī)范的方向均是IPv6，因此在建設(shè)初期就需要充分考慮到IPv6的支持以及演進(jìn)的實(shí)現(xiàn)，不僅需要將雙線UE連接到IPv4Pv6的網(wǎng)絡(luò)上，還需要將UE連接到IPv4的節(jié)點(diǎn)上。信令網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)相互通訊簿的支撐網(wǎng)絡(luò)，主要功能是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組件之間的傳遞，隨著終端用戶的逐漸增加，TCAP應(yīng)用也是逐漸加大，信令轉(zhuǎn)接點(diǎn)充分利用了IP的高靈活性在SS70IP網(wǎng)絡(luò)下，基于IEIF的SIGTRAN行業(yè)準(zhǔn)則和ITP思想，不僅僅支持新一代的信令網(wǎng)絡(luò)，還同時(shí)支持了混合信令網(wǎng)絡(luò)，保證業(yè)務(wù)發(fā)展與網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)緊密的連接在一起。
三、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，本文主要分析了3G無(wú)線通信技術(shù)的關(guān)鍵部分，目前關(guān)于3G通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際上主要流行美國(guó)的CDMA2000、歐洲WCDMA以及我國(guó)的TD-SCDMA，在互聯(lián)網(wǎng)的瀏覽方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，但那時(shí)仍然需要在安全防護(hù)技術(shù)方面做出更多額努力，保證移動(dòng)終端的隱私權(quán)利不被侵犯。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：無(wú)線通信；電網(wǎng)通信；技術(shù)分析
一、概述
電力通信網(wǎng)是為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行應(yīng)運(yùn)而生的。它同電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)被人們合稱為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的三大支柱。我國(guó)的電力通信網(wǎng)經(jīng)過(guò)幾十年風(fēng)風(fēng)雨雨的建設(shè)，已經(jīng)初具規(guī)模，通過(guò)衛(wèi)星、微波、載波、光纜等多種通信手段構(gòu)建而成為立體交叉通信網(wǎng)。隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線通信系統(tǒng)的特性發(fā)生巨大的變化。鑒于采用無(wú)線通信網(wǎng)不依賴于電網(wǎng)網(wǎng)架，且抗自然災(zāi)害能力較強(qiáng)，同時(shí)具有帶寬大、傳輸距離遠(yuǎn)、非視距傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，非常適合彌補(bǔ)目前通信方式的單一化、覆蓋面不全的缺陷。本文簡(jiǎn)單介紹一下無(wú)線通信傳輸體制的應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)，并分析其在電力系統(tǒng)的應(yīng)用前景。
二、無(wú)線技術(shù)介紹
（一）無(wú)線通信技術(shù)的概念
目前，無(wú)線通信及其應(yīng)用已成為當(dāng)今信息科學(xué)技術(shù)最活躍的研究領(lǐng)域之一。其一般由無(wú)線基站、無(wú)線終端及應(yīng)用管理服務(wù)器等組成。
（二）無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
無(wú)線通信技術(shù)按照傳輸距離大致可以分為以下四種技術(shù)，即基于IEEE802.15的無(wú)線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）、基于IEEE802.11的無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）、基于IEEE802.16的無(wú)線城域網(wǎng)（WMAN）及基于IEEE802.20的無(wú)線廣域網(wǎng)（WWAN）。
總的來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)距離無(wú)線接入技術(shù)的代表為：GSM、GPRS、3G；短距離無(wú)線接入技術(shù)的代表則包括：WLAN、UWB等。按照移動(dòng)性又可以分為移動(dòng)接入和固定接入。其中固定無(wú)線接入技術(shù)主要有：3.5GHz無(wú)線接入（MMDS）、本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)（LMDS）、802.16d；移動(dòng)無(wú)線接入技術(shù)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。按照帶寬則又可分為窄帶無(wú)線接入和寬帶無(wú)線接入。其中寬帶無(wú)線接入技術(shù)的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄帶無(wú)線接入技術(shù)的代表有第一代和第二代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。
1.主流無(wú)線通信技術(shù)
從技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)可以看出，以O(shè)FDM+MIMO為核心的無(wú)線通信技術(shù)將成為未來(lái)無(wú)線通信發(fā)展的主流方向。而目前基于該技術(shù)的無(wú)線通信技術(shù)主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4種技術(shù)。
2.其他無(wú)線通信技術(shù)
除了上述主流的無(wú)線通信技術(shù)外，目前已存在的無(wú)線通信技術(shù)還包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距離通信技術(shù)及LMDS、MMDS、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波、衛(wèi)星通信等長(zhǎng)距離通信技術(shù)。
（1）IrDA：InfraredDataAssociation，是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，通信距離一般在0～1m之間，傳輸速率最快可達(dá)16Mbps，通信介質(zhì)為波長(zhǎng)900納米左右的近紅外線。
（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球開(kāi)放的2.4GHzISM頻段，使用跳頻頻譜擴(kuò)展技術(shù)，通信介質(zhì)為2.402GHz到2.480GHz的電磁波。
（3）RFID：RadioFrequencyIdentification，即射頻識(shí)別，俗稱電子標(biāo)簽。它是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID由標(biāo)簽、解讀器和天線三個(gè)基本要素組成。
（4）UWB：UltraWideband，即超寬帶技術(shù)。UWB通信又被稱為是無(wú)載波的基帶通信，幾乎是全數(shù)字通信系統(tǒng)，所需要的射頻和微波器件很少，因此可以減小系統(tǒng)的復(fù)雜性，降低成本。
三、無(wú)線技術(shù)優(yōu)劣分析
（一）WLAN技術(shù)分析
Wi-Fi的技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)相當(dāng)成熟，而且大批量生產(chǎn)。該技術(shù)適用于無(wú)線局域網(wǎng)，作為有線網(wǎng)絡(luò)的延伸，對(duì)于特殊地點(diǎn)寬帶應(yīng)用，盡管Wi-Fi技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隱患，Wi-Fi采用的是射頻（RF）技術(shù)，通過(guò)空氣發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用無(wú)線電波傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，所以非常容易受到來(lái)自外界的攻擊，黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內(nèi)盜取數(shù)據(jù)甚至進(jìn)入未受保護(hù)的公司內(nèi)部局域網(wǎng)。
（二）WiMax技術(shù)分析
WiMax是一個(gè)先進(jìn)的技術(shù)，推出相對(duì)較晚，存在頻率復(fù)用性小、利用率低的問(wèn)題，但由于最近才完成標(biāo)準(zhǔn)化，該技術(shù)的大規(guī)模推廣還需要實(shí)踐考驗(yàn)。從應(yīng)用前景看，該技術(shù)可以在較大范圍內(nèi)滿足上網(wǎng)要求，覆蓋可以包括室外和室內(nèi)，可以進(jìn)行大面積的信號(hào)覆蓋，甚至只要少數(shù)基站就可以實(shí)現(xiàn)全城覆蓋。WiMax由于其技術(shù)的先進(jìn)性和超遠(yuǎn)的傳輸距離，一直被業(yè)界看好，是未來(lái)移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展方向，并提供優(yōu)良的最后一公里網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。
（三）WMN技術(shù)分析
WMN是正在研究中的技術(shù)，在研究中不斷地在不同方面結(jié)合各種技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行融合，而且暫時(shí)沒(méi)有一個(gè)成熟的產(chǎn)品系列來(lái)支持該技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。從應(yīng)用前景看，WMN這一新興網(wǎng)絡(luò)不僅在無(wú)線寬帶接入中有著廣闊的應(yīng)用空間，在其他方面如結(jié)合數(shù)據(jù)、圖像采集模塊可以對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行監(jiān)控或數(shù)據(jù)采集，并廣泛應(yīng)用到環(huán)境檢測(cè)、工業(yè)、交通等領(lǐng)域。隨著其他技術(shù)的不斷更新完善，WMN更好地與之相融合、互補(bǔ)，從而能夠揚(yáng)長(zhǎng)避短，發(fā)揮出各自的優(yōu)勢(shì)。
（四）3G技術(shù)分析
3G于1996年提出標(biāo)準(zhǔn)，2000年完成包括上層協(xié)議在內(nèi)的完整標(biāo)準(zhǔn)的制訂工作。3G網(wǎng)絡(luò)部署已具備相當(dāng)?shù)膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有一成套建網(wǎng)的理論，包括對(duì)網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)算、傳播模型預(yù)算以及計(jì)算機(jī)仿真等。從商用前景看，目前，3G在部分地區(qū)已得到大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用，比如歐洲很多國(guó)家、日本、韓國(guó)等都已經(jīng)建設(shè)了3G的網(wǎng)絡(luò)。3G技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入可以實(shí)用的階段，還有很多國(guó)家和地區(qū)正在建設(shè)或?qū)⒁ㄔO(shè)3G網(wǎng)絡(luò)。
（五）LMDS技術(shù)分析
本地多點(diǎn)分布業(yè)務(wù)系統(tǒng)LMDS是一種提供點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信的固定寬帶無(wú)線接入技術(shù)，其工作頻率在20GHZ以上，利用毫米波傳輸，可在一定的范圍內(nèi)提供數(shù)字雙工語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、因特網(wǎng)和視頻業(yè)務(wù)，是一種非常好的寬帶固定無(wú)線接入解決方案。在最優(yōu)情況下，距離可達(dá)8公里；但是由于受降雨的原因，距離通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通過(guò)扇區(qū)或基站設(shè)備將ATM骨干網(wǎng)基帶信息調(diào)制為射頻信號(hào)發(fā)射出去，在其覆蓋區(qū)域內(nèi)的許多用戶端設(shè)備接收并將射頻信號(hào)還原為ATM基帶信號(hào)，在無(wú)需為每個(gè)用戶專門鋪設(shè)光纖或銅纜情況下，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向?qū)ΨQ高帶寬無(wú)線傳輸。
（六）MMDS技術(shù)分析
MMDS的主要缺點(diǎn)是有阻塞問(wèn)題且信號(hào)質(zhì)量易受天氣變化的影響，可用頻帶亦不夠?qū)挘疃嗖怀^(guò)200MHz。其次，MMDS對(duì)傳輸路徑要求非常嚴(yán)格。由于MMDS采用的調(diào)制技術(shù)主要是相移鍵控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度調(diào)制QAM調(diào)制技術(shù)，無(wú)法做到非視距傳輸，在目前復(fù)雜的城市環(huán)境下難以推廣應(yīng)用。另外，MMDS沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，各廠家的設(shè)備存在兼容性問(wèn)題。
（七）集群通信技術(shù)分析
數(shù)字集群系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn)，它的頻譜利用率有很大提高，可進(jìn)一步提高集群系統(tǒng)的用戶容量；它提高了信號(hào)抗信道衰落的能力，使無(wú)線傳輸質(zhì)量變好；由于使用了發(fā)展成熟的數(shù)字加密理論和實(shí)用技術(shù)，所以對(duì)數(shù)字系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，保密性也有很大改善。
數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)可提供多業(yè)務(wù)服務(wù)，也就是說(shuō)除數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)外，還可以傳輸用戶數(shù)字、圖像信息等。由于網(wǎng)內(nèi)傳輸?shù)氖墙y(tǒng)一的數(shù)字信號(hào)，因此極大地提高了集群網(wǎng)的服務(wù)功能。
（八）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波通信技術(shù)分析
微波傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，可以降低運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本。與租用線路相比，微波系統(tǒng)的投資只要一年左右即可收回。第二，微波傳輸系統(tǒng)部署簡(jiǎn)潔快速。與傳統(tǒng)的傳輸手段相比，其快速部署的優(yōu)勢(shì)可以更快地滿足新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。第三，目前的微波產(chǎn)品對(duì)未來(lái)的發(fā)展是有保障的，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商的新業(yè)務(wù)和新需求都可以給予很好的支撐。未來(lái)，微波傳輸系統(tǒng)將升級(jí)到全I(xiàn)P的平臺(tái)之上，可以全面支持運(yùn)營(yíng)商未來(lái)的發(fā)展。
（九）衛(wèi)星通信技術(shù)分析
利用衛(wèi)星在有些人口不很密集的地區(qū)來(lái)配合陸地通信。在這些地區(qū)散布著范圍較廣但不密集的用戶，可以利用衛(wèi)星作為用戶連至固定有線網(wǎng)的接入設(shè)施。在陸地通信網(wǎng)已經(jīng)構(gòu)成寬帶多媒體通信網(wǎng)的環(huán)境下，利用衛(wèi)星建成寬帶衛(wèi)星接入系統(tǒng)是比較好而切合實(shí)際的方案，經(jīng)濟(jì)又可靠。
但是衛(wèi)星通信畢竟是采用衛(wèi)星作為通信平臺(tái)，其地面站的建設(shè)、通信信道租用費(fèi)用都需要花費(fèi)大量資金，而且通信資源為衛(wèi)星通信公司所有，受其帶寬的限制，使得大量數(shù)據(jù)的傳輸需要付出非常大的代價(jià)。因此，作為日常生產(chǎn)、生活使用是極為不經(jīng)濟(jì)的；而將衛(wèi)星通信作為應(yīng)急通信、作戰(zhàn)通信、海外通信等則比較適合。
四、無(wú)線技術(shù)綜合比較
目前無(wú)線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補(bǔ)性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術(shù)具有不同的覆蓋范圍、不同的適用區(qū)域、不同的技術(shù)特點(diǎn)、不同的接入速率。3G可解決廣域無(wú)縫覆蓋和強(qiáng)漫游的移動(dòng)性需求，WLAN可解決中距離的較高速數(shù)據(jù)接入，而UWB可實(shí)現(xiàn)近距離的超高速無(wú)線接入。
首先，從標(biāo)準(zhǔn)化程度上看，本報(bào)告所涉及的技術(shù)中，僅僅WMN技術(shù)沒(méi)有成熟的標(biāo)準(zhǔn)體系，LMDS、MMDS、集群通信均有多種標(biāo)準(zhǔn)，只是沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其余的技術(shù)均已經(jīng)完成標(biāo)準(zhǔn)化工作，并且都進(jìn)行了試驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)和商業(yè)網(wǎng)建設(shè)。
從頻率上看，Wi-Fi技術(shù)、WMN均使用的是開(kāi)放頻段，WiMax技術(shù)、3G技術(shù)等其他技術(shù)使用的是授權(quán)頻段。
從覆蓋范圍上看，Wi-Fi技術(shù)、WMN技術(shù)屬于局域網(wǎng)無(wú)線接入技術(shù)，僅覆蓋35m～100m；WiMax技術(shù)、3G技術(shù)、LMDS技術(shù)、MMDS技術(shù)、集群通信屬于城域網(wǎng)接入技術(shù)，覆蓋范圍在1km～54km不等，而衛(wèi)星通信、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波則屬于廣域網(wǎng)技術(shù)，通常用于通信主干組網(wǎng)建設(shè)。
從傳輸速率上看，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波和衛(wèi)星通信屬于干線傳輸技術(shù)，不同的情況速率變化較大，而其余的技術(shù)均為接入技術(shù)，僅僅是3G技術(shù)接入速率最小，僅為384k，而其余技術(shù)均為幾十M甚至上百M(fèi)的速率。
從調(diào)制技術(shù)上看，其中WiFi技術(shù)、WiMax技術(shù)、WMN、3G技術(shù)均采用最新的調(diào)制技術(shù)OFDM，其余的技術(shù)均未采用OFDM調(diào)制技術(shù)。
從天線技術(shù)上看，僅僅3G和WiMax技術(shù)采用了MIMO技術(shù)，而其他技術(shù)均未采用MIMO技術(shù)；從傳輸環(huán)境上看，僅僅WiMax技術(shù)和3G技術(shù)支持非視距傳輸，其余技術(shù)均要求視距傳輸環(huán)境；從網(wǎng)絡(luò)安全和QoS機(jī)制上看，WiMax技術(shù)和3G技術(shù)在這方面做得比較優(yōu)秀、完善，其余的均存在較大的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：無(wú)線專網(wǎng) 云計(jì)算 虛擬化 融合演進(jìn) 彈性計(jì)算
1 引言
隨著信息網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)需求的高速發(fā)展，通信技術(shù)正在快速與IT技術(shù)進(jìn)行融合，無(wú)線通信技術(shù)與云計(jì)算平臺(tái)融合的研究已在業(yè)內(nèi)逐步展開(kāi)。本文就專網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)的系統(tǒng)層及應(yīng)用層依托云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行演進(jìn)的發(fā)展方向進(jìn)行了研究和探討。
2 專網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)簡(jiǎn)介
無(wú)線專網(wǎng)通信系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于公共安全、軌道交通、航空運(yùn)輸、石油石化、電力等專業(yè)場(chǎng)景或?qū)W(wǎng)絡(luò)有特殊要求的行業(yè)。由于用戶對(duì)象和使用場(chǎng)景的不同，相對(duì)于無(wú)線公網(wǎng)通信，專網(wǎng)系統(tǒng)具有用戶規(guī)模小、覆蓋廣、接續(xù)時(shí)間短、可靠性及安全性要求高等特點(diǎn)。當(dāng)前較為流行的專網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有TETRA、DMR、PDT、LTE等，此外國(guó)產(chǎn)的GoTa等標(biāo)準(zhǔn)也在積極開(kāi)拓市場(chǎng)，本文后續(xù)所討論的專網(wǎng)無(wú)線通信不針對(duì)任何一項(xiàng)具體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
2.1 專網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)架構(gòu)
專網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)可分為如下三個(gè)層級(jí)：
終端層：最終用戶所使用的手持終端、車載終端，以及用于數(shù)據(jù)采集和上傳的數(shù)傳終端等，通過(guò)系統(tǒng)層所提供的空中接口接入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信。
系統(tǒng)層：包括無(wú)線接入基站、核心交換中心及其他對(duì)外網(wǎng)關(guān)設(shè)備，系統(tǒng)層完成終端的空口接入，呼叫信令的處理、語(yǔ)音編解碼以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（語(yǔ)音、短信）的路由交換等功能，并通過(guò)對(duì)外網(wǎng)關(guān)設(shè)備與外網(wǎng)聯(lián)通，此外，系統(tǒng)層還提供豐富的應(yīng)用層接口，以便針對(duì)客戶實(shí)際場(chǎng)景和需求，基于系統(tǒng)層進(jìn)行應(yīng)用層設(shè)備的二次開(kāi)發(fā)工作。
應(yīng)用層：有基于系統(tǒng)層開(kāi)放的應(yīng)用層接口、根據(jù)用戶應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)發(fā)的應(yīng)用設(shè)備，典型的應(yīng)用層設(shè)備有調(diào)度臺(tái)、錄音設(shè)備、GIS等。
專網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)三層架構(gòu)如圖1所示。
在系統(tǒng)層和應(yīng)用層方面，當(dāng)前主流的專網(wǎng)系統(tǒng)供應(yīng)商均已采用成熟的商業(yè)服務(wù)器作為核心交換中心、網(wǎng)管設(shè)備及應(yīng)用層設(shè)備的硬件平臺(tái)。隨著虛擬化技術(shù)的成熟，未來(lái)也將逐漸過(guò)渡到企業(yè)客戶的數(shù)據(jù)中心或云平臺(tái)。
2.2 專網(wǎng)當(dāng)前發(fā)展態(tài)勢(shì)
從實(shí)際使用場(chǎng)景來(lái)看，以國(guó)內(nèi)為例，目前國(guó)內(nèi)三家電信\營(yíng)商在拓展公網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)的同時(shí)不斷植入政府所需的應(yīng)用和功能，以滿足各級(jí)政府日常管理和應(yīng)急指揮保障要求，通過(guò)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積和加大支持保障力度，逐漸形成專網(wǎng)核心保障和公網(wǎng)支持的特殊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以預(yù)見(jiàn)在大融合的背景下，未來(lái)專網(wǎng)和公網(wǎng)的邊界將變得更加模糊。
從市場(chǎng)和技術(shù)的角度來(lái)講，專網(wǎng)所面臨的客戶對(duì)于高速率數(shù)據(jù)傳輸、低接續(xù)時(shí)間以及集群調(diào)度等均有了更高的要求，傳統(tǒng)的窄帶專網(wǎng)技術(shù)及當(dāng)前的公網(wǎng)寬帶技術(shù)均已無(wú)法完全滿足用戶的需求，專網(wǎng)寬帶技術(shù)目前還不成熟，尤其在語(yǔ)音集群調(diào)度方面依然存在問(wèn)題，因此可以預(yù)見(jiàn)在今后一段時(shí)間將形成寬窄帶融合發(fā)展的趨勢(shì)，市場(chǎng)也將根據(jù)用戶需求平衡未來(lái)寬窄帶技術(shù)走勢(shì)，并最終由用戶和市場(chǎng)共同檢驗(yàn)。
隨著寬帶專網(wǎng)的應(yīng)用幅度加大，必然會(huì)給終端層和應(yīng)用層帶來(lái)更多的業(yè)務(wù)機(jī)會(huì)，同時(shí)專網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)于高速數(shù)據(jù)的處理能力、系統(tǒng)的高可靠性與彈性擴(kuò)容等也提出了更高的要求。
3 云計(jì)算發(fā)展
近年來(lái)隨著虛擬化技術(shù)的快速發(fā)展，云計(jì)算平臺(tái)服務(wù)已經(jīng)越來(lái)越多的成為政企客戶IT業(yè)務(wù)的新選擇。云計(jì)算服務(wù)是指將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池，向用戶按需提供服務(wù)，用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需資源和服務(wù)。云計(jì)算廠商及企業(yè)/政府私有云數(shù)據(jù)中心通過(guò)虛擬化技術(shù)將基礎(chǔ)設(shè)施（CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)帶寬等）、平臺(tái)（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、Web容器）以及應(yīng)用軟件（HR系統(tǒng)、CRM系統(tǒng)）等以服務(wù)的形式提供給用戶，用戶可以像使用自來(lái)水一樣方便、快捷地獲得高質(zhì)量、高可靠的云服務(wù)資源，并依據(jù)使用量付費(fèi)，而無(wú)需事先自行采購(gòu)和興建基礎(chǔ)設(shè)施。
3.1 彈性計(jì)算
當(dāng)前主流的云服務(wù)提供商以及大多數(shù)政企私有云平臺(tái)均有眾多將彈性計(jì)算用于實(shí)踐的案例，其中公安交警部門的道路車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)就是典型的應(yīng)用場(chǎng)景。目前國(guó)內(nèi)各大城市的交警部門都在城市主要路段部署了車牌識(shí)別系統(tǒng)用于流量監(jiān)測(cè)、違章拍照等。車牌識(shí)別系統(tǒng)涉及牌照定位、字符分割、字符識(shí)別等步驟，需要模板匹配算法及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等多種算法的支持，且每天需采集、傳輸、處理、分析和集中管理海量的車輛甚至人臉數(shù)據(jù)（駕駛員識(shí)別），這時(shí)系統(tǒng)的計(jì)算能力及安全可靠性要求都非常高。此外，車流量每天隨時(shí)間有明顯的變化，上下班高峰期車流明顯增多，計(jì)算資源消耗迅速攀升；夜晚時(shí)分車輛較少，對(duì)計(jì)算資源的消耗就會(huì)明顯下降。如采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心使用服務(wù)器自行部署維護(hù)和管理，除需要耗費(fèi)大量資金進(jìn)行數(shù)據(jù)中心建設(shè)，支付高昂的數(shù)據(jù)中心運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用之外，服務(wù)器等硬件資源還需要按系統(tǒng)最高負(fù)荷進(jìn)行估算和采購(gòu)，在系統(tǒng)非忙時(shí)，大量資源處于空跑狀態(tài)，造成了資源的浪費(fèi)。為在提升效率的同時(shí)最大程度地降低成本和開(kāi)支，目前已有很多城市將車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的中央處理部分部署在云端，部署好一臺(tái)虛擬服務(wù)器后可在幾分鐘內(nèi)設(shè)置多個(gè)鏡像。高峰時(shí)段時(shí)，云平臺(tái)根據(jù)事先配置好的資源使用門限，自動(dòng)啟動(dòng)鏡像以增強(qiáng)處理能力；在非繁忙時(shí)段，云平臺(tái)可自動(dòng)逐步關(guān)閉一部分鏡像，從而達(dá)到節(jié)省資源的目的。交警部門無(wú)需進(jìn)行服務(wù)器資源的采購(gòu)，也無(wú)需建設(shè)和運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)中心，更無(wú)需雇傭人力花費(fèi)財(cái)力來(lái)自行進(jìn)行數(shù)據(jù)中心的維護(hù)工作，如同普通用戶使用水電一樣，只要根據(jù)使用量向自來(lái)水廠和供電局購(gòu)買，而無(wú)需自行建設(shè)自來(lái)水廠和電廠，云平臺(tái)服務(wù)商根據(jù)資源使用情況向使用者收取費(fèi)用，如鏡像未開(kāi)啟，則僅收取存儲(chǔ)的費(fèi)用，從而極大地節(jié)省了交警部門的成本支出。此外系統(tǒng)實(shí)施周期也將大幅度縮短，由于省去了諸如服務(wù)器選型、采購(gòu)，機(jī)房規(guī)劃，硬件安裝與綜合布線等過(guò)程，中控服務(wù)器部分的部署時(shí)間相對(duì)于傳統(tǒng)部署方式由數(shù)周甚至數(shù)月下降至數(shù)小時(shí)。車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)如圖2所示。
3.2 服務(wù)模式
云計(jì)算的服務(wù)模式主要被劃分為SaaS（Software-as-a-Service，軟件即服務(wù)）、PaaS（Platform-as-a-Service，平臺(tái)即服務(wù)）和IaaS（Infrastructure-as-a-Service，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）這三個(gè)大類或?qū)哟巍aaS和IaaS源于SaaS理念。PaaS和IaaS可以直接通過(guò)SOA/Web Services向平臺(tái)用戶提供服務(wù)，也可以作為SaaS模式的支撐平臺(tái)間接向最終用戶服務(wù)。
（1）IaaS
IaaS也稱Hardware-as-a-Service，是早期基礎(chǔ)設(shè)施托管服務(wù)。客戶無(wú)需自己搭建數(shù)據(jù)中心，而是將硬件外包到別的地方去。IaaS提供商會(huì)提供場(chǎng)外數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)硬件供客戶租用，從而為客戶節(jié)省了機(jī)房建設(shè)成本和維護(hù)成本，客戶可以在任何時(shí)候利用這些硬件來(lái)運(yùn)行其應(yīng)用。
（2）PaaS
所謂PaaS，某些時(shí)候也叫做中間件。客戶的所有開(kāi)發(fā)工作都可以在這一層進(jìn)行，節(jié)省了開(kāi)發(fā)時(shí)間和資源。PaaS服務(wù)提供商在云平臺(tái)提供各種開(kāi)發(fā)和分發(fā)應(yīng)用的解決方案，比如虛擬服務(wù)器、操作系統(tǒng)、Web容器，客戶可將時(shí)間和精力放在其擅長(zhǎng)的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)上，而不必過(guò)多考慮其他方面。目前主流的IaaS及PaaS服務(wù)商包括AWS、Google、IBM、微軟等，國(guó)內(nèi)也有阿里云、百度云等。
（3）SaaS
SaaS即將軟件平臺(tái)部署在云端，客戶可通過(guò)瀏覽器或其他客戶端訪問(wèn)該軟件系統(tǒng)從而享受服務(wù)。目前眾多企業(yè)級(jí)應(yīng)用軟件提供商，如Salesforce（CRM廠商）、Workday（HR廠商）甚至一些ERP廠商均將其平臺(tái)部署在云端，為企業(yè)級(jí)客戶提供服務(wù)，每個(gè)企業(yè)相當(dāng)于一個(gè)租戶，每個(gè)租戶之間數(shù)據(jù)隔離但平臺(tái)（如數(shù)據(jù)庫(kù)、Web容器）和基礎(chǔ)設(shè)施共享。
除以上三種服務(wù)模式外，目前一些廠商也提出了CaaS和MaaS的概念：
（1）CaaS
CaaS（Communications-as-a-Service，通訊即服務(wù)，也可稱為協(xié)作即服務(wù)）是將傳統(tǒng)電信的能力如消息、語(yǔ)音、視頻、會(huì)議、通信協(xié)同等封裝成API（Application Programming Interface，應(yīng)用軟件編程接口）或者SDK（Software Development Kit，軟件開(kāi)發(fā)工具包）通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)外開(kāi)放，提供給第三方（企業(yè)、SME、垂直行業(yè)、CP/SP以及個(gè)人開(kāi)發(fā)者等）使用，⒌縲拍芰φ嬲作為服務(wù)對(duì)外提供。CaaS也被稱為云計(jì)算的第四種業(yè)務(wù)形式，目前華為公司已經(jīng)在著手在建立CaaS的生態(tài)圈。
（2）MaaS（Machine-as-a-Service，物聯(lián)網(wǎng)即服務(wù)）
隨著物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的增加，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算量的需求也上升了一個(gè)新臺(tái)階，物聯(lián)網(wǎng)的高級(jí)階段需要虛擬化云計(jì)算、SOA等技術(shù)相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的TaaS（EverTing-as-a-Service，泛在服務(wù)）。
3.3 云計(jì)算優(yōu)勢(shì)
結(jié)合上述介紹可見(jiàn)，云計(jì)算擁有以下優(yōu)勢(shì)：
大大降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本：云計(jì)算可以讓所有資源得到充分利用，如云服務(wù)提供商在工作時(shí)段可將大量計(jì)算資源（其中包括價(jià)格昂貴的服務(wù)器以及各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）提供給企業(yè)使用，而在非工作時(shí)段可將這些計(jì)算資源提供給一些游戲或娛樂(lè)行業(yè)使用，客戶的資源共享使成本均攤，較之客戶自行建設(shè)數(shù)據(jù)中心、購(gòu)買硬件、搭建系統(tǒng)、自行進(jìn)行運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的傳統(tǒng)方式，其成本得到大大降低。
縮短系統(tǒng)部署上線周期：相對(duì)于傳統(tǒng)模式，使用云計(jì)算平臺(tái)無(wú)需在每個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署和上線過(guò)程中進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)及平臺(tái)軟件等組件的選型和采購(gòu)，也無(wú)需花費(fèi)人力和成本進(jìn)行機(jī)房規(guī)劃、硬件安裝與綜合布線，更省去了平臺(tái)軟件安裝部署的時(shí)間，用戶可直接根據(jù)需要使用云計(jì)算平臺(tái)資源，花費(fèi)少量時(shí)間部署好一個(gè)模板即可快速?gòu)?fù)制，從而極大地縮短了系統(tǒng)的部署和上線周期。
資本支出轉(zhuǎn)移到運(yùn)營(yíng)成本：云計(jì)算使企業(yè)將資本支出轉(zhuǎn)移至運(yùn)營(yíng)成本支出（OpEX），令客戶能夠更加專注于其核心價(jià)值，如業(yè)務(wù)和流程的洞察力，而非建立和維護(hù)IT基礎(chǔ)設(shè)施。
動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展性：大多數(shù)應(yīng)用的部署都是估算峰值，過(guò)度購(gòu)買基礎(chǔ)設(shè)施資源以應(yīng)對(duì)。與適應(yīng)這些尖峰相反，云服務(wù)彈性計(jì)算資源能順利和有效地處理這些峰值規(guī)模，從而更加符合成本效益（根據(jù)使用量支付）的模式。
簡(jiǎn)化維護(hù)：云計(jì)算平臺(tái)的資源監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)備份、維護(hù)升級(jí)等均由服務(wù)商自行處理，客戶無(wú)需投入人力和財(cái)力從事上述工作。
4 專網(wǎng)無(wú)線通信與云計(jì)算融合
上文已簡(jiǎn)述了專網(wǎng)無(wú)線通信的發(fā)展趨勢(shì)以及云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，專網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)與云計(jì)算有著很強(qiáng)的融合趨勢(shì)。以公共安全行業(yè)為例，公共安全專網(wǎng)無(wú)線通信在通常時(shí)段業(yè)務(wù)量較小，但在重大賽事或自然災(zāi)害、重大治安事件發(fā)生之時(shí)，其業(yè)務(wù)量將迅速激增，公共安全的專網(wǎng)無(wú)線通信對(duì)彈性計(jì)算資源有著強(qiáng)烈的需求；此外，公共安全專網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)的應(yīng)用層也需要與氣象局的天氣數(shù)據(jù)、地理位置信息數(shù)據(jù)、人口資源數(shù)據(jù)等多個(gè)政府平臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合計(jì)算與大數(shù)據(jù)處理，對(duì)于計(jì)算和存儲(chǔ)資源的消耗也需要云計(jì)算平臺(tái)的支持。對(duì)于其他行業(yè)來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)擁有強(qiáng)大的IaaS平臺(tái)為政企客戶提供基礎(chǔ)設(shè)施托管服務(wù)，隨著運(yùn)營(yíng)商之間競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，他們對(duì)于成本降低有著極為強(qiáng)烈的渴望，因此運(yùn)營(yíng)商也有融合的資源和動(dòng)機(jī)。對(duì)于企業(yè)客戶來(lái)說(shuō)，隨著企業(yè)IT系統(tǒng)的發(fā)展，大多數(shù)使用專網(wǎng)無(wú)線通信的企業(yè)都自建了私有云平臺(tái)（如大型石化行業(yè)），個(gè)別企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始使用云服務(wù)商提供的公有云服務(wù)，甚至還開(kāi)始使用SaaS應(yīng)用，專網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)與云計(jì)算融合必將使企業(yè)設(shè)備采購(gòu)成本與運(yùn)維成本降低，從而受到企業(yè)用戶的歡迎。當(dāng)然，由于專網(wǎng)的特殊性，專網(wǎng)無(wú)線通信的用戶對(duì)于新技術(shù)的接受程度相對(duì)比較保守，因此可以預(yù)見(jiàn)專網(wǎng)無(wú)線通信與云計(jì)算的融合也將是一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程，而非一蹴而就。
對(duì)于專網(wǎng)無(wú)線通信設(shè)備廠商來(lái)說(shuō)，如前文所述，當(dāng)前各主流廠商均采用商用服務(wù)器作為核心交換設(shè)備、網(wǎng)管設(shè)備以及應(yīng)用層服務(wù)器設(shè)備，因此從技術(shù)角度看該層面的融合并不復(fù)雜。專網(wǎng)通信由于其使用場(chǎng)景及其復(fù)雜性要求，對(duì)于高可靠性有著非常強(qiáng)烈的需求，而主流的云服務(wù)廠商在建設(shè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心時(shí)就已經(jīng)考慮了異地冗余，一般企業(yè)私有云數(shù)據(jù)中心在建設(shè)時(shí)也會(huì)建設(shè)災(zāi)備中心。作為專網(wǎng)無(wú)線通信的設(shè)備廠商，系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)會(huì)增加系統(tǒng)復(fù)雜度，也會(huì)消耗大量的研發(fā)成本，而在融合的背景下，系統(tǒng)冗余可放置在云平臺(tái)進(jìn)行，設(shè)備廠商可將工作重心更多的放在業(yè)務(wù)的研發(fā)上，從而降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本。
中國(guó)移動(dòng)曾基于公網(wǎng)基站BBU+RRU架構(gòu)演進(jìn)的背景提出過(guò)C-RAN云基站的概念，即在站點(diǎn)僅部署射頻單元接入模塊，而基帶的處理、基站控制器、核心網(wǎng)及各類網(wǎng)關(guān)、計(jì)費(fèi)中心、增值業(yè)務(wù)等均部署在云平臺(tái)。由于射頻單元接入模塊可安裝在室外天線抱桿下，運(yùn)營(yíng)商無(wú)需再為基站建設(shè)機(jī)房，較之機(jī)房部署方式，饋線的長(zhǎng)度也可大大削減，因此該方案能夠極大地降低建網(wǎng)成本。但考慮到專網(wǎng)相對(duì)公網(wǎng)在接續(xù)時(shí)間上有更為苛刻的要求（公網(wǎng)一般為秒級(jí)而專網(wǎng)要求在幾百毫秒內(nèi)），該方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求較高，因此在專網(wǎng)領(lǐng)域推廣該方案尚不成熟。
基于當(dāng)前專網(wǎng)無(wú)線通信行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，專網(wǎng)無(wú)線通信與云計(jì)算的融合將經(jīng)歷兩個(gè)階段。
4.1 第一階段融合
第一階段融合即應(yīng)用層設(shè)備與云計(jì)算平臺(tái)融合，而系統(tǒng)層包括交換中心和基站模塊還將獨(dú)立部署運(yùn)行。在大帶寬的背景下，許多業(yè)務(wù)將呈蓬勃發(fā)展之勢(shì)（如警用執(zhí)法記錄儀、機(jī)場(chǎng)航班進(jìn)出港業(yè)務(wù)系統(tǒng)等）。如上文曾提到的公共安全的行業(yè)案例，其專網(wǎng)無(wú)線通信應(yīng)用層除了支持現(xiàn)有的調(diào)度臺(tái)、錄音等功能外還可以與人員戶籍信息系統(tǒng)、氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)等各政府機(jī)關(guān)和企事業(yè)單位的應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接，進(jìn)行大數(shù)據(jù)運(yùn)算與分析，從而在發(fā)生自然災(zāi)害或社會(huì)治安事件時(shí)能夠做出趨勢(shì)分析，并給指揮員的正確決策提供參考依據(jù)。隨著專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商逐漸涉足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，在萬(wàn)物互聯(lián)的大背景下對(duì)于數(shù)據(jù)的處理和分析需求也將爆發(fā)式增長(zhǎng)。專網(wǎng)系統(tǒng)也需要更快速更高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理能力，同時(shí)可將采集的數(shù)據(jù)輸送至其他平臺(tái)進(jìn)行大數(shù)據(jù)綜合分析，從而進(jìn)一步挖掘潛在商業(yè)價(jià)值。
在此階段盡管系統(tǒng)核心交換中心及綜合網(wǎng)管平臺(tái)等設(shè)備并未部署在云端，但更多的專網(wǎng)無(wú)線通信廠商將逐步采用虛擬化技術(shù)，由于虛擬化技術(shù)已非常成熟，利用虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)冗余已變得相對(duì)可靠，采用虛擬技術(shù)還將降低客戶采購(gòu)成本。因此，專網(wǎng)無(wú)線通信的應(yīng)用層將首先過(guò)渡到PaaS階段。專網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)與云計(jì)算平臺(tái)第一階段融合如圖3所示。
4.2 第二階段融合
雖然現(xiàn)階段在專網(wǎng)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)如中國(guó)移動(dòng)所提出的C-RAN云基站尚不成熟，然而隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，一旦該瓶頸被突破，未來(lái)專網(wǎng)系統(tǒng)全面與云計(jì)算平臺(tái)深度融合的時(shí)代也將到來(lái)，屆時(shí)專網(wǎng)無(wú)線設(shè)備廠商將實(shí)現(xiàn)根據(jù)業(yè)務(wù)容量動(dòng)態(tài)調(diào)整云計(jì)算資源。由于云計(jì)算安全可靠，屆時(shí)客戶自行建網(wǎng)的市場(chǎng)可能會(huì)萎縮，而運(yùn)營(yíng)商甚至?xí)c云計(jì)算服務(wù)商合作共同運(yùn)營(yíng)專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于公共安全等特殊行業(yè)，可能會(huì)部署在其私有云上或者使用政府主導(dǎo)，委托運(yùn)營(yíng)商建設(shè)和運(yùn)維公有云平臺(tái)，但要與托管方簽訂QoS和SLA協(xié)定，保證在緊急狀況下優(yōu)先保證公共安全專網(wǎng)的運(yùn)行。對(duì)于大家所密切關(guān)注的安全性問(wèn)題，必須要說(shuō)明，即便傳統(tǒng)的客戶自行進(jìn)行專網(wǎng)系統(tǒng)維護(hù)的場(chǎng)景也無(wú)法避免安全事件的發(fā)生，而要提升安全等級(jí)，使用方還需額外購(gòu)買防火墻、入侵檢測(cè)等設(shè)備，并且制定嚴(yán)格的安全管理規(guī)范和安全流程與之相配套，此外還需引入信息安全人才團(tuán)隊(duì)才能將其安全水平維持在較高級(jí)別。而采用云計(jì)算平臺(tái)，云計(jì)算服務(wù)商或托管方的專業(yè)團(tuán)隊(duì)將為用戶打造安全策略并有效地執(zhí)行安全檢查和防范工作。也就是說(shuō)，在此階段專網(wǎng)無(wú)線通信將逐步向SaaS甚至CaaS過(guò)渡，向最終用戶提供一種專業(yè)無(wú)線通信的服務(wù)。專網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)與云計(jì)算平臺(tái)第二階段融合如圖4所示。
5 結(jié)束語(yǔ)
本文探討了專網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)與云計(jì)算平臺(tái)當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r，并對(duì)專網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)與云計(jì)算融合進(jìn)行了研究及趨勢(shì)分析。當(dāng)然，與其他任何技術(shù)一樣，本文所闡述的發(fā)展方向依然有賴于某些關(guān)鍵技術(shù)結(jié)點(diǎn)的突破和市場(chǎng)的檢驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 徐小濤. 數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)原理與應(yīng)用[M]. 北京： 人民郵電出版社， 2008.
[2] 趙洋，鐘鑫，朱彤. 發(fā)達(dá)國(guó)家公共安全專業(yè)移動(dòng)通信典型應(yīng)用及發(fā)展概況[J]. 警察技術(shù)， 2012（3）： 19-22.
[3] 中國(guó)移動(dòng)通信研究院. C-RAN無(wú)線接入網(wǎng)綠色演進(jìn)白皮書(shū)[Z]. 2010.
[4] 金海. 算系統(tǒng)虛擬化――原理與應(yīng)用[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2008.
[5] 楊振東. 基于云計(jì)算的中小企業(yè)信息化建設(shè)模式研究[D]. 青島： 中國(guó)海洋大學(xué)， 2010.
[6] 宋筱寧. 面向電信的云計(jì)算平臺(tái)安全關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 南京： 南京郵電大學(xué)， 2012.
[7] 汪云鳳，李心科. 云服務(wù)環(huán)境下的服務(wù)聚合方法研究[A]. 2011中國(guó)儀器儀表與測(cè)控技術(shù)大會(huì)論文集[C]. 2011.
[8] 唐玲. 云計(jì)算及其安全問(wèn)題的研究[A]. Proceedings of 2011 National Teaching Seminar on Cryptography and Information Security （NTS-CIS 2011） Vol.1[C]. 2011.
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A0 引言近幾年來(lái)，隨著無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)地迅速發(fā)展。從蜂窩移動(dòng)通信到寬帶接入，再到無(wú)線局域網(wǎng)，使世界在這張無(wú)線的大網(wǎng)中變得越來(lái)越小。傳統(tǒng)的溫度采集系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)的連接方式大多數(shù)是使用有線連接，但有些情況下，監(jiān)測(cè)點(diǎn)多，布線困難，這適合使用無(wú)線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸。Zigbee是一種低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的無(wú)線通信技術(shù)，并且能夠自動(dòng)組網(wǎng)。本文闡述了ZigBee技術(shù)與測(cè)溫技術(shù)結(jié)合到一起的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。1 ZigBee的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)
Zigbee技術(shù)是一種可靠性高，功耗低的無(wú)線通信技術(shù)，在zigbee技術(shù)中，其體系結(jié)構(gòu)通常由層來(lái)量化它的各個(gè)簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)。每一層負(fù)責(zé)完成所規(guī)定的任務(wù)，并且向上提供服務(wù)。各層之間的接口通過(guò)所定義的邏輯鏈路來(lái)提供服務(wù)。ZIGBEE技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)主要由物理（PYH）層，媒體接入控制（MAC）層，網(wǎng)絡(luò)/安全層以及應(yīng)用框架層組成，其各層之間分布如圖（1）。
圖1. zigbee 體系結(jié)構(gòu)1.1
物理層和MAC層IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義了兩個(gè)物理層.分別是868 MHz/915 MHz物理層和2.4 GHz物理層，兩個(gè)物理層都使用相同的數(shù)據(jù)幀格式.如圖（2）所示：ZIGBEE使用了3個(gè)工作頻段，每一頻段寬度不同，其分配信道的個(gè)數(shù)也不相同。 Zigbee物理層通過(guò)射頻固件和射頻硬件提供一個(gè)從MAC層到物理層無(wú)線信道的接口。圖2.Zigbee的3個(gè)工作頻段 MAC層在服務(wù)協(xié)議匯聚層（SSCS）和物理層之間提供了一個(gè)接口。MAC層包括一個(gè)管理實(shí)體，稱為MAC層管理實(shí)體（MLME），該實(shí)體提供一個(gè)服務(wù)接口，此接口可調(diào)用MAC層管理功能。該管理實(shí)體還負(fù)責(zé)維護(hù)MAC層固有的管理對(duì)象的數(shù)據(jù)庫(kù)。該數(shù)據(jù)庫(kù)包含了MAC層的個(gè)域網(wǎng)信息數(shù)據(jù)庫(kù)（PIB）信息。 1.2
網(wǎng)絡(luò)層
Zigbee網(wǎng)絡(luò)層主要功能包括設(shè)備連接和斷開(kāi)網(wǎng)絡(luò)時(shí)所采用的機(jī)制，以及在幀信息傳輸過(guò)程中所采用的安全性機(jī)制。還包括設(shè)備之間的路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)和轉(zhuǎn)交，為新加入的設(shè)備分配短地址等。Zigbee網(wǎng)絡(luò)層支持星型，樹(shù)形和網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)稱為Zigbee協(xié)調(diào)器的設(shè)備來(lái)控制。Zigbee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)發(fā)起和維持網(wǎng)絡(luò)正常工作，保持同網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的通信。2
系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)ZigBee技術(shù)是一種基于IEEE802.15.4無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)而開(kāi)發(fā)的關(guān)于組網(wǎng)方面的通信技術(shù)。基于ZigBee的測(cè)溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是由ZigBee通信模塊（開(kāi)發(fā)板）、溫度傳感器和PC機(jī)組成。該系統(tǒng)采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由一臺(tái)具有完全功能的設(shè)備作為協(xié)調(diào)器（用開(kāi)發(fā)板代替），多個(gè)zigbee開(kāi)發(fā)板（含測(cè)溫傳感器）組成終端節(jié)點(diǎn)，其中協(xié)調(diào)器與P C機(jī)相連，終端節(jié)點(diǎn)通過(guò)數(shù)字溫度傳感器DS18B20檢測(cè)環(huán)境溫度，并且通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將溫度信息發(fā)送給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器收到數(shù)據(jù)后通過(guò)仿真口發(fā)送給P C機(jī)，從而進(jìn)行監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖如圖（3）所示。圖3.Zigbee系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 3
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1
zigbee開(kāi)發(fā)板的硬件結(jié)構(gòu)
CC2530是TI公司針對(duì)2.4 GHz ISM頻帶推出的第二代支持ZigBee/IEEE 802.15.4協(xié)議的片上集成芯片。其內(nèi)部集成了高性能射頻收發(fā)器、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)型8051MCU內(nèi)核、256 KB Flash ROM和8 KB RAM。其主要特性：具有2個(gè)USART、8位和16位定時(shí)器、看門狗定時(shí)器、8路輸入可配置的12位ADC、21個(gè)GPIO，具備溫度感測(cè)功能。其硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，封裝小，功耗低，適合應(yīng)用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖（4）：圖4. 硬件結(jié)構(gòu)圖主節(jié)點(diǎn)是該ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器是一臺(tái)ZigBee全功能設(shè)備（FFD），即ZIGBEE開(kāi)發(fā)板，它承擔(dān)著對(duì)溫度采集數(shù)據(jù)的無(wú)線接收以及與PC機(jī)用仿真口通信的任務(wù)，將溫度數(shù)據(jù)及時(shí)上傳。3.2
終端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)終端節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)溫度采集和數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，也由Zigbee的開(kāi)發(fā)板組成，開(kāi)發(fā)板電路中有的溫度傳感器DSl8B20組成，其硬件結(jié)構(gòu)與主節(jié)點(diǎn)相同。
溫度傳感器DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司推出的應(yīng)用可組網(wǎng)的數(shù)字溫度傳感器，它采用單總線協(xié)議，即與芯片接口僅需占用一個(gè)I/O端口，直接將環(huán)境溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，以數(shù)字碼方式串行輸出，從而簡(jiǎn)化了傳感器與微處理器的接口。其電路簡(jiǎn)單，可廣泛應(yīng)用于溫度控制和測(cè)量、工作系統(tǒng)及任何熱敏感系統(tǒng)中。本系統(tǒng)采用DSl8B20進(jìn)行溫度采集。 4
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1
溫度數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)DSl8B20的命令是靠嚴(yán)格的通信協(xié)議來(lái)支撐的。為保證數(shù)據(jù)可靠地傳送，同一時(shí)刻單總線上只能有一個(gè)控制信號(hào)或數(shù)據(jù)。主機(jī)對(duì)某一測(cè)控對(duì)象操作時(shí)，一般由以下的操作過(guò)程：讀取掛在單總線的的所有DSl8B20溫度傳感器ROM中的編碼，當(dāng)芯片發(fā)出此信號(hào)后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問(wèn)單總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的DSl8B20并使之做出響應(yīng)，發(fā)出向內(nèi)部RAM寫上，下限溫度數(shù)據(jù)命令，緊跟該命令后，是傳送兩字節(jié)的數(shù)據(jù)。最后進(jìn)行DSl8B20的溫度轉(zhuǎn)換。4.2
ZIGBEE無(wú)線自組網(wǎng)仿真
關(guān)鍵詞：正交切換 ZigBee GSM 車載網(wǎng)絡(luò) 車間通信 性能
目前，在無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）與第三的網(wǎng)絡(luò)（3G）的切換上我們需要對(duì)正交切換的研究的當(dāng)做一部分重要工作來(lái)做。最近我們的重點(diǎn)工作是討論包括了基于IPv4和IPv6協(xié)議的不同網(wǎng)絡(luò)接口的下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）中的正交切換。
移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的頻率復(fù)用必然帶來(lái)頻率切換問(wèn)題，切換成功率是網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的重要考核指標(biāo)。這種正交切換主要可以分成軟切換和硬切換兩種。軟切換就是在切換時(shí)先連接新的基站，在斷開(kāi)原先的基站。硬切換是先斷開(kāi)后連接。
在GPRS和ZigBee網(wǎng)絡(luò)切換算法中，根據(jù)情況，我們可以配置硬切換或者是軟切換。該切換算法只基于接收信號(hào)強(qiáng)度（RSS）。
1 評(píng)估實(shí)驗(yàn)
從圖一中我們可以看出，正常情況下，汽車或移動(dòng)臺(tái)在GPRS網(wǎng)絡(luò)接口的協(xié)助下，通過(guò)TCP/IP協(xié)議連接數(shù)據(jù)服務(wù)器。因?yàn)橐苿?dòng)基站比較多，這樣就不會(huì)使GPRS設(shè)備發(fā)生連接不到數(shù)據(jù)源的情況。
從圖二中我們可以看出：在IEEE802.15.4ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)汽車駛進(jìn)新的有無(wú)線網(wǎng)的基站范圍內(nèi)時(shí)，可通過(guò)切換算法進(jìn)行切換。
因?yàn)閆igBee網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積不大，因此通過(guò)汽車的運(yùn)動(dòng)狀況，就能夠得到精確的本地信息。當(dāng)汽車駛出ZigBee網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍后，要連接GPRS網(wǎng)絡(luò)，如圖三所示。
在進(jìn)行評(píng)估實(shí)驗(yàn)時(shí)，汽車需要攜帶ZigBee和GPRS兩個(gè)模塊，這樣能夠更好地保障汽車與服務(wù)器和基站相連。在GSM模塊中，運(yùn)用的是Wavecom公司的GSM器件，ZigBee通信選用DigiXbee Pro2，從模塊手冊(cè)中我們得出，這一模塊的數(shù)據(jù)速率超過(guò)了250kbps，串口數(shù)據(jù)速率在1200bps～250kbps之間。
2 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們將GPRS和ZigBee模塊連接于筆記本上。我們分別于不同的時(shí)間點(diǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能，由于GPRS是GSM網(wǎng)絡(luò)的次要服務(wù)，測(cè)試的差異性決定著實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不同。
圖四向我們展示的是GPRS和ZigBee網(wǎng)絡(luò)中用的TCP協(xié)議連接時(shí)的包往返延時(shí)。移動(dòng)設(shè)備的連接順序遵循的是從GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到ZigBee網(wǎng)絡(luò)，最后再返回到GPRS網(wǎng)絡(luò)。此圖顯示的是，在GPRS網(wǎng)絡(luò)中平均包往返時(shí)延約為2.3s，在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中，平均往返時(shí)延約為66ms。
圖五顯示了在用的UDP協(xié)議的不同結(jié)果。在GPRS網(wǎng)絡(luò)中，包往返時(shí)延約為1～2.5s，出現(xiàn)這種結(jié)果是因?yàn)閁DP協(xié)議從本質(zhì)上講就是一種不可靠的服務(wù)。在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)果與用TCP連接差不多，約為60ms。Fig.12向我們展示的是一天內(nèi)與UDP協(xié)議連接的測(cè)試結(jié)果。從圖中可以看出，在GPRS網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)閁DP服務(wù)的不可靠性，致使其時(shí)延達(dá)8s。
在硬切換的情況下，移動(dòng)臺(tái)需要花一些時(shí)間來(lái)連接。表一向我們展示的是TCP或者是UDP連接時(shí)的網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)間。我們從中能得出，TCP連接的網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)間為8.2s和UDP連接的網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)間為7.6s。
3 應(yīng)用展望
綜上所述，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)展示了軟/硬正交切換的性能指標(biāo)，結(jié)果告訴我們?cè)贕PRS網(wǎng)絡(luò)中，TCP連接下的平均包延時(shí)是2.3s，在UDP連接下的平均包延時(shí)是1.5s，而在ZigBee網(wǎng)絡(luò)約為6ms。如果包延時(shí)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)不大，我們可以用網(wǎng)絡(luò)接口來(lái)向其他的移動(dòng)臺(tái)廣播信息；而GPRS網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)是覆蓋范圍打，但卻存在較大的延時(shí)。
參考文獻(xiàn)：
[1]羅瑤.《無(wú)線通信技術(shù)在電網(wǎng)通信中的應(yīng)用前景》[J]，沿海企業(yè)與科技.2009.4。
[2]何林娜《線通信技術(shù)在列車控制系統(tǒng)中的應(yīng)用》[J]，通信技術(shù)2008.10。
[3]陳暉.《無(wú)線通信在港口起重機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景》[J]，港口科技.2009.2。
[4]張熙.《光通信技術(shù)的應(yīng)用》[J]，電信快報(bào)，1999.10.
[5]European Committee for Standardization (CEN)，EN 12253:2004 Dedicated Short Range Communication (DSRC) Physical Layer using Microwave at 5.8 GHz.
[6]IEEE 802.11p Working Group，“IEEE802.11p/D3.0”，July2007.
[7]International Standard Organization，TC 204，ISO/DIS 21217 Intelligent Transport Systems Communication Access for Land Mobiles (CALM)--Architecture.
[8]Digi International，XBee PRO Product Manual，August 18，2009.
[9]胡可剛，王樹(shù)勛，劉立宏.移動(dòng)通信中的無(wú)線定位技術(shù)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，23(4).
