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(一)供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀
通信電源是通信系統(tǒng)必不可少的重要組成部分,其設計目標是安全、可靠、高效、穩(wěn)定、不間斷地向通信設備提供能源。通信電源必須具備智能監(jiān)控、無人值守和電池自動管理等功能,從而滿足網(wǎng)絡時代的需求。通信電源系統(tǒng)由交流配電、整流柜、直流配電和監(jiān)控模塊組成。
(二)通信電源設備的更新?lián)Q代
近年來,隨著技術(shù)的進步,特別是功率器的更新?lián)Q代,新型電磁材料的不斷使用,功率變換技術(shù)的不斷改進,控制方法的不斷進步,以及相關(guān)學科的技術(shù)不斷融合,通信電源在系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性,電磁兼容性,消除網(wǎng)側(cè)電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統(tǒng)的動態(tài)性能等等方面都取得長足的進步。
(三)現(xiàn)行通信電源的電路模型和控制技術(shù)
目前通信電源的變換電路拓撲結(jié)構(gòu)主要采用雙單端電路,半橋電路和全橋電路,各有優(yōu)缺點。一般認為,在中、小功率場合,采用雙單端電路或半橋電路是適宜的;在大功率場合則采用全橋變換電路。
二、通信電源發(fā)展趨勢
(一)開關(guān)器件的發(fā)展趨勢
電源技術(shù)的精髓是電能變換,即利用電能變化技術(shù)將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對象的二次電源。其中,開關(guān)電源在電源技術(shù)中占有重要地位,從10kHz發(fā)展到高穩(wěn)定度、大容量、小體積、開關(guān)頻率達到兆赫茲級,開關(guān)電源的發(fā)展為高頻變化提供了硬件基礎,促進了現(xiàn)代電源技術(shù)的繁榮和發(fā)展。
(二)通信直流電源產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展市場需求發(fā)展
在需求與技術(shù)的共同推動下,通信直流電源產(chǎn)品體現(xiàn)了如下的發(fā)展態(tài)勢:
體系架構(gòu)相當長的一段時間內(nèi)維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當長的時間內(nèi)還是維持現(xiàn)有的交流配電、整流器模塊(并聯(lián))、直流配電、監(jiān)控單元、蓄電池等為主要組成部分的架構(gòu);功率變換模式也將維持現(xiàn)有的高頻開關(guān)模式,暫時不會出現(xiàn)類似從線性電源到開關(guān)電源的階躍性的變化。
功率密度不斷提高。通信一次電源的核心部件整流器的功率密度不斷提高,推動了通信直流電源整機的功率密度不斷提高,但配電器件、蓄電池等密度基本維持穩(wěn)定,一定程度制約了整機系統(tǒng)的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信電源的最基本要求。隨著器件技術(shù)、通信電源技術(shù)的成熟,以及各通信直流電源設備廠家在可靠性研究上大力投入,通信直流電源產(chǎn)品可靠性呈不斷提高的趨勢。
按照TRIZ理論(“創(chuàng)造性解決問題的理論”的俄語縮略語)描述的技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展進化規(guī)律,一般而言,技術(shù)的生命周期包含四個階段:嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期,種種跡象表明,通信直流電源的核心技術(shù),開關(guān)電源技術(shù)基本上開始步入成熟期:效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進一步提高,未來幾年甚至十幾年內(nèi),通信直流電源產(chǎn)品將進入一個緩慢發(fā)展的階段,直至有一天,一種新的電源變換技術(shù)出現(xiàn),通信直流電源產(chǎn)品就會再出現(xiàn)一個階躍性的發(fā)展,就像開關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)替代線性穩(wěn)壓技術(shù),給電源帶來了革命性的變化。
(三)通信用蓄電池技術(shù)研究的新進展
通信用蓄電池作為通信系統(tǒng)后備的能源供應手段,其研制、生產(chǎn)和應用技術(shù)一直備受世界各國通信行業(yè)的重視。隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的不斷進步,國外正在研制和試驗新一代的通信用蓄電池,有的已經(jīng)進入商用化階段。這些新的蓄電池,由于其材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)上的先進性,在性能上具有傳統(tǒng)的VRLA電池無可比擬的優(yōu)越性。
1.釩電池(VanadiumRedoxBattery)。釩電池(VRB)是一種電解值可以流動的電池,目前正在逐步進入商用化階段。
2.燃料電池。燃料電池是一種化學電池,也是一種新型的發(fā)電裝置,它所需的化學原料由外部供給,如氫氧燃料電池,只要外部供給氫和氧,經(jīng)過內(nèi)部電極、催化劑和堿性電解液的作用,就能產(chǎn)生0.9V電壓的直流電能,同時產(chǎn)生大量的熱能.
3.電源監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用日益普及和信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展,通信系統(tǒng)從以前的單機或小局域系統(tǒng)逐漸發(fā)展至大局域網(wǎng)系統(tǒng)或廣域網(wǎng)系統(tǒng),大量人力、物力被投入到網(wǎng)絡設備的管理和維護工作上。不過通信設施所處環(huán)境越來越復雜,人煙稀少、交通不便都會增大維護的難度,這對電源設備的監(jiān)控管理提出了新的需求,保護通信互聯(lián)網(wǎng)終端的電源設備必須具備數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡通信能力。此時,數(shù)字化技術(shù)就表現(xiàn)出了傳統(tǒng)模擬技術(shù)無法實現(xiàn)的優(yōu)勢,數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展逐步表現(xiàn)出傳統(tǒng)模擬技術(shù)無法實現(xiàn)的優(yōu)勢.
4.通信電源的環(huán)保要求。環(huán)保問題,一方面的指標是通信電源的電流諧波要符合要求,降低電源的輸入諧波,不但可以改善電源對電網(wǎng)的負載特性,減少給電網(wǎng)帶來嚴重污染的情況,還可減少對其他網(wǎng)絡設備的諧波干擾。另一個重要方面,是材料的可循環(huán)利用和環(huán)境的無污染,這方面需要產(chǎn)品滿足WEEE/ROHS指令。
在通信電源開發(fā)、生產(chǎn)早期,人們主要集中研究電源的輸出特性,較少考慮到電源的輸入特性。例如:傳統(tǒng)的在線式電源輸入AC/DC部分通常采用橋式整流濾波電路,其輸入電流呈脈沖狀,導通角約為π/3,波峰因數(shù)大于純電阻負載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網(wǎng)帶來了嚴重的污染,使電網(wǎng)波形失真,實際負荷能力降低,對于三相四線制的電網(wǎng)來說,還很有可能因中性線電流過大而出現(xiàn)不安全隱患。
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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(zhì)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)模涮攸c是業(yè)務量小、質(zhì)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(wǎng)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(nèi)容,也包含了與全速率完全兼容的增強型話音編解碼技術(shù),使得話音質(zhì)量得到了質(zhì)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(jié)構(gòu)技術(shù),引入智能天線技術(shù)、雙頻段等技術(shù),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(shù)的應用,極大提高了系統(tǒng)通話質(zhì)量;GPRS/EDGE技術(shù)的引入,使GSM與計算機通信/Internet有機相結(jié)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(shù)在發(fā)展中不斷得到完善,但隨著用戶規(guī)模和網(wǎng)絡規(guī)模的不斷擴大,頻率資源己接近枯竭,語音質(zhì)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(wǎng)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(nèi)則尚未啟動。因此需盡早開始研究其關(guān)鍵技術(shù)。需要解決的關(guān)鍵技術(shù)有:寬帶多媒體移動通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),包括頻段、多址方法、無線接入技術(shù)、軟件無線電的硬件和軟件、多載波調(diào)制和OFDM技術(shù)、自適應天線陣、高效信道編碼技術(shù)(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(shù),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(chǎn)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(shù)(即新一代移動信:nextgenerationmobilecommunication)是必要的。
第三代移動通信技術(shù)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(zhì)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(nèi)、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(jié)構(gòu)簡單,便于攜帶,價格較低。超級秘書網(wǎng)
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(zhì)量無線業(yè)務。目前正在構(gòu)思中的4G通信具有以下特征:(1)網(wǎng)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(wǎng)絡的基礎上進行大幅度的改造,以便使4G網(wǎng)絡在通信帶寬上比3G網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)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(shù)將會相應地調(diào)整、完善和進一步發(fā)展。縱觀移動通信技術(shù)的發(fā)展規(guī)律和第四代通信技術(shù)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(wǎng)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:
(一)復用技術(shù)
光傳輸系統(tǒng)中,要提高光纖帶寬的利用率,必須依靠多信道系統(tǒng)。常用的復用方式有:時分復用(TDM)、波分復用(WDM)、頻分復用(FDM)、空分復用(SDM)和碼分復用(CDM)。目前的光通信領域中,WDM技術(shù)比較成熟,它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。
(二)寬帶放大器技術(shù)
摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術(shù)實用化的關(guān)鍵,它具有對偏振不敏感、無串擾、噪聲接近量子噪聲極限等優(yōu)點。但是普通的EDFA放大帶寬較窄,約有35nm(1530~1565nm),這就限制了能容納的波長信道數(shù)。進一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有:(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA),它可實現(xiàn)75nm的放大帶寬;(2)碲化物光纖放大器,它可實現(xiàn)76nm的放大帶寬;(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來,可放大帶寬約80nm;(4)拉曼光纖放大器(RFA),它可在任何波長處提供增益,將拉曼放大器與EDFA結(jié)合起來,可放大帶寬大于100nm。
(三)色散補償技術(shù)
對高速信道來說,在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導致脈沖展寬而引起誤碼,限制高速信號長距離傳輸。對采用常規(guī)光纖的10Gbit/s系統(tǒng)來說,色散限制僅僅為50km。因此,長距離傳輸中必須采用色散補償技術(shù)。
(四)孤子WDM傳輸技術(shù)
超大容量傳輸系統(tǒng)中,色散是限制傳輸距離和容量的一個主要因素。在高速光纖通信系統(tǒng)中,使用孤子傳輸技術(shù)的好處是可以利用光纖本身的非線性來平衡光纖的色散,因而可以顯著增加無中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強、能抑制極化模色散等優(yōu)點。色散管理和孤子技術(shù)的結(jié)合,凸出了以往孤子只在長距離傳輸上具有的優(yōu)勢,繼而向高速、寬帶、長距離方向發(fā)展。
(五)光纖接入技術(shù)
隨著通信業(yè)務量的增加,業(yè)務種類更加豐富。人們不僅需要語音業(yè)務,而且高速數(shù)據(jù)、高保真音樂、互動視頻等多媒體業(yè)務也已得到用戶青睞。這些業(yè)務不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡,用戶接人部分更是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿足不了需求,只有帶寬能力強的光纖接人才能將瓶頸打開,核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來。光纖接入中極有優(yōu)勢的PON技術(shù)早就出現(xiàn)了,它可與多種技術(shù)相結(jié)合,例如ATM、SDH、以太網(wǎng)等,分別產(chǎn)生APON、GPON和EPON。由于ATM技術(shù)受到IP技術(shù)的挑戰(zhàn)等問題,APON發(fā)展基本上停滯不前,甚至走下坡路。但有報道指出由于ATM交換在美國廣泛應用,APON將用于實現(xiàn)FITH方案。GPON對電路交換性的業(yè)務支持最有優(yōu)勢,又可充分利用現(xiàn)有的SDH,但是技術(shù)比較復雜,成本偏高。EPON繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢,成本相對較低,但對TDM類業(yè)務的支持難度相對較大。所謂EPON就是把全部數(shù)據(jù)裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的網(wǎng)絡技術(shù)。現(xiàn)今95%的局域網(wǎng)都使用以太網(wǎng),所以選擇以太網(wǎng)技術(shù)應用于對IP數(shù)據(jù)最佳的接入網(wǎng)是很合乎邏輯的,并且原有的以太網(wǎng)只限于局域網(wǎng),而且MAC技術(shù)是點對點的連接,在和光傳輸技術(shù)相結(jié)合后的EPON不再只限于局域網(wǎng),還可擴展到城域網(wǎng),甚至廣域網(wǎng),EPON眾多的MAC技術(shù)是點對多點的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術(shù)。
二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢
對光纖通信而言,超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標,光纖到戶和全光網(wǎng)絡也是人們追求的夢想。
(一)光纖到戶
現(xiàn)在移動通信發(fā)展速度驚人,因其帶寬有限,終端體積不可能太大,顯示屏幕受限等因素,人們依然追求陸能相對占優(yōu)的固定終端,希望實現(xiàn)光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬,它是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代,光纖到戶的成本大大降低,不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當,這使FITH的實用化成為可能。據(jù)報道,1997年日本NTT公司就開始發(fā)展FTTH,2000年后由于成本降低而使用戶數(shù)量大增。美國在2002年前后的12個月中,F(xiàn)TTH的安裝數(shù)量增加了200%以上。在我國,光纖到戶也是勢在必行,光纖到戶的實驗網(wǎng)已在武漢、成都等市開展,預計2012年前后,我國從沿海到內(nèi)地將興起光纖到戶建設。可以說光纖到戶是光纖通信的一個亮點,伴隨著相應技術(shù)的成熟與實用化,成本降低到能承受的水平時,F(xiàn)TTH的大趨勢是不可阻擋的。
(二)全光網(wǎng)絡
傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡實現(xiàn)了節(jié)點間的全光化,但在網(wǎng)絡結(jié)點處仍用電器件,限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康奶岣撸虼苏嬲娜饩W(wǎng)絡成為非常重要的課題。全光網(wǎng)絡以光節(jié)點代替電節(jié)點,節(jié)點之間也是全光化,信息始終以光的形式進行傳輸與交換,交換機對用戶信息的處理不再按比特進行,而是根據(jù)其波長來決定路由。全光網(wǎng)絡具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴展性,并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率,網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單,組網(wǎng)非常靈活,可以隨時增加新節(jié)點而不必安裝信號的交換和處理設備。當然全光網(wǎng)絡的發(fā)展并不可能獨立于眾多通信技術(shù),它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等相融合。目前全光網(wǎng)絡的發(fā)展仍處于初期階段,但已顯示出良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢上看,形成一個真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡層,建立純粹的全光網(wǎng)絡,消除電光瓶頸已成未來光通信發(fā)展的必然趨勢,更是未來信息網(wǎng)絡的核心,也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級別,更是理想級別。
2、基于時間服務器(TimeServer)的安全鑒別
時間服務器的主要功能是實現(xiàn)并保證整個系統(tǒng)內(nèi)各節(jié)點間的時間同步。其主要工作是實現(xiàn)系統(tǒng)計時,并在一定的時間內(nèi)(如一天)向各節(jié)點分發(fā)時間信息。時間服務器的軟件功能主要有兩個,一是定期向全網(wǎng)廣播時間消息,實現(xiàn)全網(wǎng)內(nèi)節(jié)點的時間同步;二是接受節(jié)點的時間同步請求,如節(jié)點重新啟動、重新安裝等,則需要向TimeServer發(fā)出時間同步請求。
2.1時間服務器的時間服務流程
(1)時間廣播時間廣播的間隔由系統(tǒng)參數(shù)而定,該參數(shù)可以通過軟件編程或通過系統(tǒng)級鑒別的方式修改。廣播報文的格式如下。時間廣播報文格式報文序號的目的是使節(jié)點能夠在一定程度上對接收到的時間進行驗證,防止時間服務器被假冒。(2)接受節(jié)點時間同步請求時間服務器的另一個功能是接受節(jié)點的時間同步請求。在安裝一個新節(jié)點、或節(jié)點復位重啟等情況發(fā)生時,節(jié)點須向時間服務器發(fā)出節(jié)點時間同步請求,該請求的報文格式如下。時間服務器接收到該請求并通過鑒別后,將響應一時間報文給指定節(jié)點,使該節(jié)點的時鐘可以與系統(tǒng)時鐘同步。響應報文的格式如下。時間同步請求響應格式節(jié)點接收到該響應報文并經(jīng)過報文鑒別后,從報文中取出時間信息,計時開始,這樣就保證了系統(tǒng)中失步節(jié)點與系統(tǒng)時鐘的同步。
2.2節(jié)點間通信認證流程
(1)發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送方按照一定的數(shù)據(jù)格式發(fā)送數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)格式如下。(2)接收方接收數(shù)據(jù)接收方根據(jù)收到的數(shù)據(jù)計算出一個摘要值,與收到的摘要值進行比較。接收方根據(jù)己方的時間與發(fā)送方的時間進行對比,找出數(shù)據(jù)包的源地址,然后用它自己的算法功能來消化數(shù)據(jù),并對摘要值進行比較。為防止重放攻擊,接收節(jié)點應設置一時間窗口。若接收到的時間與本節(jié)點時間的差超過時間窗口,則丟棄該報文。時間窗口是由節(jié)點的時鐘誤差、時間服務器的時間廣播間隔、報文傳輸時延等因素決定的。該窗口應是可設置的。例如,時間窗口的缺省值可設為10秒。
3、LonWorks安全鑒別系統(tǒng)實現(xiàn)
3.1系統(tǒng)組成
LonWorks安全鑒別系統(tǒng)主要由三部分組成:時間服務器硬件和軟件、控制DDC安全鑒別模塊(或固件)、共享密鑰分發(fā)及系統(tǒng)級鑒別軟件。(1)時間服務器主要包括時鐘發(fā)生器、單片機及其接口、LonWorks智能收發(fā)器及PC接口。時間服務器主要實現(xiàn)時間廣播、接受時間同步請求、實現(xiàn)鑒別算法。(2)控制器安全鑒別模塊主要包括神經(jīng)元芯片與通信收發(fā)器(或智能收發(fā)器)、存儲器(存放控制程序及鑒別算法)、與DDC的通信接口。該模塊主要實現(xiàn)現(xiàn)場可編譯的鑒別算法模塊、可現(xiàn)場配置的插件程序。(3)共享密鑰發(fā)放及系統(tǒng)級鑒別軟件這部分實現(xiàn)基于LNS的SystemPlug-in插件程序、向網(wǎng)絡各節(jié)點分發(fā)共享密鑰、向各節(jié)點發(fā)送時間窗口信息、向TimeServer發(fā)送時間廣播的間隔信息、可以用打包的方式給用戶。
3.2LonWorks時間服務器設計
基于NeuronChip/FT3150單個處理器芯片的節(jié)點日益不能適應如今對電子設備的功能要求。首先,CPU工作頻率不高(通常在10MHz),數(shù)據(jù)處理能力不夠強大。其次,存儲容量也顯不足。導致在某些場合達不到實時性要求,而且存儲空間只有58K,并且其中低16K還要預留給LonWorksSystemImage系統(tǒng)固件使用,真正可以供給用戶自主使用的應用空間只有42K。如果用戶的應用中需要使用大量數(shù)據(jù),則要在這42K空間中再劃出一部分分配給RAM使用,這樣導致用戶能夠使用的程序空間就更加小了。再次,F(xiàn)T3150提供的外部接口資源也非常有限:只有11個IO口,且不提供諸如LAN、USB等當今的主流通信接口功能。為了提高LonWorks產(chǎn)品的響應速度,增強實時性,滿足復雜、高級應用場合的需要,并附加上諸如LAN、USB等更多通信接口能力,增強靈活性,本文提出一種基于Host主CPU(32位ARM單片機)+NeuronChipFT3150從CPU的架構(gòu)方式。這種架構(gòu)模式下,NeuronChip僅實現(xiàn)了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層底層協(xié)議,而ISO/OSI中其他層,包括網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層,全部由HostCPU完成。HostCPU通過8Bit數(shù)據(jù)線,輔助以握手信號方式與NeuronChip進行數(shù)據(jù)傳輸。HostCPU采用ST意法半導體公司的32位ARMSTM32F103增強型系列芯片。HostCPU通過8位線寬數(shù)據(jù)線、片選~CS、讀寫使能R/~W、握手信號HS的并行(Parallel)傳輸方式與NeuronChip進行通信。為提高HostCPU和NeuronChip之間的通信效率,使用中斷請求機制,讓HostCPU總是具有寫總線令牌;僅當?shù)讓覰euronChip有數(shù)據(jù)要上傳的時候,通過UpLinkIRQ中斷請求告知HostCPU,HostCPU將寫令牌傳給NeuronChip,然后進行DataUpLink傳輸,一旦UpLink完成,則寫Token從新返回給HostCPU。由于Parallel的通信方式已經(jīng)占用了FT3150的所有11個IO口。中斷請求信號輸出只能另辟巧徑,通過軟件上訪問映射到內(nèi)存空間的某一地址,硬件上對該地址輸出進行解碼產(chǎn)生。如下圖所示。當A15、A14同為1,而A13為0的時候M74HC74的CLK腳才出現(xiàn)低電平,低電平過后在CLK的上升沿Q端輸出D的狀態(tài)0,在~Q端產(chǎn)生高電平中斷請求IRQ輸出給Host,在Host響應該IRQ進入服務程序后,通過CLR_IRQ端輸出一個低電平給M74HC74的PR腳讓~Q輸出低電平清除IRQ中斷請求。通過以下函數(shù)來實現(xiàn)在HostCPU軟件的最底層訪問Parallel口。
LTE(LongTermEvolution)技術(shù)采用的是多種技術(shù)、多點協(xié)作、自組織網(wǎng)絡等方式,達到高峰值速率,是這一種高效的信道編譯碼技術(shù)。并注重保證系統(tǒng)的安全性,具有極強的環(huán)境適應能力,并支持大量的業(yè)務類型。例如,隨著城市軌道交通快速發(fā)展,現(xiàn)有車地無線通信技術(shù)已經(jīng)不能滿足軌道交通業(yè)務發(fā)展的需求。與此同時,LTE已經(jīng)成為移動通信發(fā)展趨勢,在經(jīng)過軌道交通行業(yè)的行業(yè)匹配后,LTE無線專網(wǎng)無論是抗干擾性、高速移動狀態(tài)下大帶寬以及多業(yè)務QoS的保障上,都能夠滿足軌道交通業(yè)務需求。因此,河南鄭州地鐵1號線即利用LTE技術(shù)的端到端解決方案提供能力,精心設計了乘客信息系統(tǒng)+車載視頻監(jiān)控一網(wǎng)承載方案,為改善鄭州地鐵一號線乘車環(huán)境、提升運營安全與效率提供了有利保障。
1.2PDT技術(shù)數(shù)字集群標準
PDT(專業(yè)數(shù)字集群標準,Pifv~eDigitalTrunking)是一種專網(wǎng)通信標準,它吸收了其他數(shù)字集群的優(yōu)點,同時根據(jù)是集應用環(huán)境進行開發(fā),更為注重安全保密性。支持端到端話音、數(shù)據(jù)加密,網(wǎng)絡安全性強。新疆八個地州即實施PDT警用數(shù)字集群網(wǎng)改造項目,建設PDT數(shù)字集群通信網(wǎng)絡,成為全國第一個實現(xiàn)超大區(qū)域覆蓋、多中心聯(lián)網(wǎng)的PDT數(shù)字集群網(wǎng)絡。在處理應急突發(fā)事件時,該PDT數(shù)字集群網(wǎng)可滿足各部門協(xié)同作戰(zhàn)、統(tǒng)一指揮的需要,提高了一線作戰(zhàn)部隊的執(zhí)行能力,節(jié)約了客戶重復建網(wǎng)的成本,使得北疆在應對應急處突、反恐救援、重大活動安保等任務時做到科技化、信息化,助力整個北疆的指揮調(diào)度能力邁上一個新臺階。
1.3McWill技術(shù)
McWill技術(shù)兼具SCDMA和OFDMA的雙重優(yōu)點,具有較強的對抗相鄰小區(qū)干擾的能力,可以有效提高系統(tǒng)同頻組網(wǎng)能力。McWiLL技術(shù)由于系統(tǒng)本身的先進性,可用帶寬更高,用戶能夠體驗到更多的新業(yè)務,同時McWiLL系統(tǒng)支持深度定制,能夠根據(jù)市場需求快速定制業(yè)務模式和產(chǎn)品形態(tài),這些都是其他運營商所無法比擬的顯著優(yōu)勢。例如,中國移動通信集團公司即利用McWiLL技術(shù)自身覆蓋范圍廣、非視距效果好、建網(wǎng)成本低、建設周期短、施工維護難度小、抗高低溫等優(yōu)勢,實現(xiàn)了對多個農(nóng)村地區(qū)的無線信號覆蓋。為有關(guān)黨政部門行政辦公、遠程黨員教育、維穩(wěn)處突、應急指揮以及重點行業(yè)、企業(yè)信息化建設提供了高效的信息通信保障,很好地促進了農(nóng)村地區(qū)信息化的全面快速發(fā)展。
2專網(wǎng)無線通信綜合能力將得到不斷提高
除了越來越高的技術(shù)水平,在綜合能力方面,專網(wǎng)無線通信也將實現(xiàn)不斷的提高。例如,在應用需求方面,今后的發(fā)展中,專網(wǎng)需要不斷提高自身按照實際需求合理進行資源分配的能力,以及及時進行系統(tǒng)反響,更好地解決各種突發(fā)問題的應變能力。還有高效的指揮控制能力,以及靈活機動的重組能力等。而在技術(shù)能力方面,專網(wǎng)無線通信也有很長的路要走。例如不斷提高自身的安全防護水平,以更好地保證廣大用戶的安全性;實現(xiàn)高效合理的模塊化配置,并不斷拓展業(yè)務范圍,為用戶提供更加人性化和多樣化的服務,滿足不斷發(fā)展變化的用戶需求的能力,以及多體制互通能力和現(xiàn)架構(gòu)擴展能力等。
3專網(wǎng)功能將積極的滲透到公網(wǎng)之中
長期以來,在無線通信方面,公網(wǎng)始終處于較為領先的地位,相形之下,專網(wǎng)的無線通信發(fā)展存在明顯的差距。以往,公網(wǎng)和專網(wǎng)總是各司其職,具有各自特定的覆蓋面。隨著專網(wǎng)無線通信的發(fā)展,公網(wǎng)將會逐漸的增加部分專網(wǎng)的功能,實現(xiàn)專網(wǎng)功能對公網(wǎng)的積極滲透。二者將會之間進行合作與交流,相互影響,相互融合,實現(xiàn)共同發(fā)展。例如,在發(fā)展3G無線網(wǎng)絡的過程中,我國三甲通信運營商即嘗試將固定電話和公共移動移動電話進行郵寄的結(jié)合,為廣大用戶提供“一個電話”(One—Phone)~務。從而實現(xiàn)了固話網(wǎng)絡和移動網(wǎng)絡之間的快速無縫轉(zhuǎn)換,為廣大用戶提供了更加方便快捷的通話服務。因此,隨著專網(wǎng)無線通信的發(fā)展,專網(wǎng)和公網(wǎng)之間的界限將會之間模糊起來,實現(xiàn)深層次的交流和影響。
二、國內(nèi)外工業(yè)設計的現(xiàn)狀
工業(yè)設計是隨著政治、經(jīng)濟、文化和科學技術(shù)水平的發(fā)展而發(fā)展的,工藝的進步和新材料的開發(fā)是工業(yè)設計的基礎,同時受藝術(shù)風格和大眾的審美指引發(fā)展方向。工業(yè)設計為社會帶來了不可估量的社會效益和經(jīng)濟效益,受到各行各業(yè)的重視,然而工業(yè)設計在國內(nèi)外的發(fā)展狀況各不相同。在國外,工業(yè)設計被有些國家強制推行并具有法律的制約,對于企業(yè)來說,他們積極利用工業(yè)設計帶來的良好商機來增強競爭力,積極地進行產(chǎn)品的開發(fā)和設計,蘋果公司在世界的影響力便是一個典型的例子。工業(yè)設計在世界上已經(jīng)是各國加強競爭力的一個有效途徑和平臺。在國內(nèi),工業(yè)設計正在隨著經(jīng)濟的發(fā)展而迅速的崛起,政府相當支持設計機構(gòu)模式,專業(yè)的工業(yè)設計公司也在全國各地迅速發(fā)展,“中國制造”也在向“中國創(chuàng)造”一步步地邁進,我國的工業(yè)在國際市場中的競爭力也大步提高。
三、通信產(chǎn)品設計的現(xiàn)狀
隨著社會的發(fā)展和科技的進步,通信產(chǎn)品設計周期在大大的縮短,設備的操作性和功能越來越豐富,然而產(chǎn)品的外觀設計卻跟不上產(chǎn)品功能的步伐,設計單調(diào)而缺乏創(chuàng)新;廠家之間為了尋找捷徑相互借鑒抄襲同類產(chǎn)品的外觀和形式,國內(nèi)的產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象愈發(fā)嚴重。相對于國內(nèi)工業(yè)設計的發(fā)展,國外的產(chǎn)品外觀和質(zhì)量同步發(fā)展,在保證外形簡潔新穎的同時還不斷在材料上研發(fā)和創(chuàng)新,充分考慮人機工程學給消費者帶來良好的操作體驗,工業(yè)設計達到了很高的水平。于是越來越多國內(nèi)的設計廠家紛紛開始抄襲國外產(chǎn)品的設計,導致中國的“山寨”產(chǎn)品日益增多。我國的工業(yè)設計的發(fā)展步伐便相對落后,工業(yè)設計的研究與發(fā)展也就迫在眉睫了。
四、工業(yè)設計在通信產(chǎn)品設計中的應用
現(xiàn)如今國內(nèi)的通信產(chǎn)品的設計壓力越來越大,企業(yè)大多以生存為目的,多數(shù)在仿制國外的產(chǎn)品。而要想設計出能夠占有大的市場份額并且收到良好的社會效果的產(chǎn)品,要通過充分而深入的市場調(diào)研、設計定位、創(chuàng)意構(gòu)思、設計效果圖、模型制作等過程,每一個步驟都要進行詳細的分析和實施。還要將原本的工程結(jié)構(gòu)設計轉(zhuǎn)化為工業(yè)設計,使設計充分的結(jié)合藝術(shù)元素和大眾的審美,把產(chǎn)品的質(zhì)量和外觀統(tǒng)一起來,并充分考慮人機工程學、美學、設計心理學等設計因素,還需要充分了解符號語言、價值概念和市場營銷的理論知識,最終才能得出一個完整的產(chǎn)品設計。在充滿競爭力的通訊產(chǎn)品市場,企業(yè)需要改變“通信產(chǎn)品設計只需要在工程技術(shù)上尋求突破”的舊觀念,要在產(chǎn)品的設計上尋求突破,將產(chǎn)品的內(nèi)在技術(shù)和外觀設計相結(jié)合,以用戶需求為出發(fā)點,為用戶而進行設計,只有摒棄舊觀念,不斷接觸新的設計理念,才能設計出能夠在消費市場占據(jù)一席之地的通信產(chǎn)品。
五、優(yōu)秀產(chǎn)品分析
目前通信領域產(chǎn)生了好多優(yōu)秀的產(chǎn)品,如蘋果公司的通信設備。蘋果手機的設計可以說是將米斯.凡德羅提倡“Lessismore(少即是多)”的觀念充分運用,無論是iPhone、iPod還是iMac,在蘋果的產(chǎn)品上看不到一個多余的按鍵,簡單至極。蘋果產(chǎn)品設計合理到位,從產(chǎn)品的選材,設備圓角的弧度,邊緣的手感,精妙的icon設計,到看不見的底層效率、甚至包括燈光亮度顏色不那么重要的小角色都經(jīng)過高標準和嚴謹?shù)脑O計,力求每一個細節(jié)都能保持水準,并與整體協(xié)調(diào)。從線以及形狀上可以說是現(xiàn)代主義設計,比如正四邊形,比例控制良好的矩形,在此基礎上引入圓角,引領了時代的風尚。蘋果手機的設計外觀簡潔,功能強大,它不是在形式追隨功能亦或是功能追求形式上面權(quán)衡,而是在二者之中取得了一個平衡點,使二者都能滿足消費者的需求。蘋果的設計并不局限于產(chǎn)品外觀,它的每一個環(huán)節(jié)都為消費者的體驗精心打造的,任何環(huán)節(jié)都不讓顧客感到迷茫或失望,用戶拿到產(chǎn)品后,不需要看說明書便知該如何使用,無論是小孩或老人,都可以在蘋果手機上找到屬于他們的使用方式,用起來得心應手。在此基礎上,它每一次的推陳出新,對舊版本功能的改進,都為用戶準備了超出預期的驚喜。消費者了解產(chǎn)品的存在,去購買商品,并在生活中使用,蘋果手機是以“為用戶進行設計”為目的來推出每一件新產(chǎn)品。正因如此,它才得以在全球暢銷,深受用戶喜愛。
2無線電通信的發(fā)展趨勢
如今伴隨信息化、科技化、智能化技術(shù)的飛速發(fā)展,無線電通信技術(shù)必須加快腳步來滿足社會經(jīng)濟發(fā)展和人們生活水平的需要。提高自主創(chuàng)新能力、將無線電通信技術(shù)與突飛猛進的高科技技術(shù)進行有機高效的結(jié)合,都會給我國的無線電通信技術(shù)帶來意想不到的發(fā)展。(1)數(shù)字化發(fā)展。數(shù)字化通信技術(shù)可以有效利用系統(tǒng)頻譜資源,提高信號傳輸過程的穩(wěn)定性,規(guī)避抗干擾風險。與此同時,還可以增大通信容量,增強安全保密性。(2)寬帶化發(fā)展。隨著WLAN、WiMAX等寬帶接入技術(shù)的發(fā)展,無線電通信技術(shù)將會逐漸朝著寬帶化方向演變。(3)軟件化發(fā)展。在軍事通信領域,軟件無線電通信偵察技術(shù)應用較為廣泛。但是在其他領域還未得到應用,如果將軟件技術(shù)與無線電通信技術(shù)的有機結(jié)合體普及開來,將可以極大地提高通信過程的保密性。這點對于我國航海航運過程的無線電通信發(fā)展應用也極為關(guān)鍵。(4)保證通信網(wǎng)絡的持續(xù)有效性。眾所周知,無線電通信是基于網(wǎng)絡設備的基礎上發(fā)展而成的,如果網(wǎng)絡配置和鋪設出現(xiàn)了間斷、故障等現(xiàn)象,后果將不堪設想。因此,必須提高網(wǎng)絡設備的性能,優(yōu)化網(wǎng)絡配置。這也是無線電通信技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。
3海上無線電通信技術(shù)的發(fā)展應用
3.1全球海上遇險和安全系統(tǒng)(GlobalMaritimeDistresSandSafetySystem,GMDSS)
GMDSS比較全面地建立了海上遇險、通信、搜救系統(tǒng),包括國際海事衛(wèi)星通訊系統(tǒng)、地面無線電系統(tǒng)、船舶報告系統(tǒng)、海上安全信息播發(fā)系統(tǒng)等。根據(jù)國際相關(guān)法律法規(guī)的程序,我國的海上遇險和安全系統(tǒng)是GMDSS的重要組成部分。此外,我國還是《海上搜救公約》的締約國,另外也是國際海事衛(wèi)星組織和ITU的成員國,因此,必須對海上遇險的搜救工作和安全保衛(wèi)工作擔任起相應的責任。無線電通信技術(shù)在GMDSS系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,在出海過程中應該做到對GMDSS無線電通信的規(guī)范使用,平時也要加強對GMDSS設備的維修保養(yǎng),及時進行設備更新,保證在遇到危險的情況下,GMDSS無線電通信設備能夠?qū)艚凶龅郊皶r的反饋,并進行轉(zhuǎn)發(fā)。
3.2船舶遠航識別和跟蹤系統(tǒng)(LongRangeIdentificationandTracking,LRIT)
LRIT系統(tǒng)在基于無線電通信技術(shù)的基礎之上發(fā)展起來的,該系統(tǒng)可以在全球范圍內(nèi)識別并且跟蹤船舶,并且獲得相關(guān)信息,已經(jīng)被用于反恐、環(huán)保、搜救和航行安全等諸多領域。LRIT船舶識別和跟蹤信息包括:船舶身份、船舶所處位置的具體經(jīng)度和緯度、所提供位置的具體時間,并且這些信息的傳輸均需要依靠無線電通信技術(shù)。無線電通信的快速發(fā)展對于LRIT系統(tǒng)識別和跟蹤的有效性、安全性有著重大幫助。
3.3海事衛(wèi)星(MaritimeSatellite)
伴隨著網(wǎng)絡設備和通信工程事業(yè)的快速發(fā)展,海事衛(wèi)星從被使用開始至今也已經(jīng)歷經(jīng)了四展。海事衛(wèi)星是用來提供遇險安全通信、數(shù)據(jù)、圖像、聲音等信息的綜合服務系統(tǒng)。現(xiàn)在海事衛(wèi)星已經(jīng)可以為航海過程的手機、無線電通信、數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗^程提供高效的服務平臺,對于解決航海過程的信號穩(wěn)定性差、信號丟失等問題發(fā)揮了重要作用。基于海事衛(wèi)星的眾多優(yōu)點,它也越來越多的被應用在眾多其他領域,在保證通信質(zhì)量方面顯示出極大的優(yōu)勢。
1.2光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)是利用光纖傳遞信號的系統(tǒng),由光發(fā)送器、通信光纖、光接收器三部分構(gòu)成的。首先在發(fā)送端通過激光調(diào)制器把電信號變成光信號,使光的強度隨著電信號幅度的變化而變化,然后將調(diào)制好的光信號送到光纖上傳輸,接收端的光檢測器將光信號從光纖中檢測出來,通過解調(diào)器將其還原成電信號,從而得到原始信息。
1.3光纖通信的特點光纖通信是利用光進行信息傳遞的典型應用,它有著傳統(tǒng)通信技術(shù)無可比擬的有點。光纖的原材料是石英玻璃,屬于絕緣體,不會受到電磁干擾,因此損耗低,適合長途傳輸;頻帶寬,通信容量大,傳輸速率快;不受串音干擾,無法竊聽光纖中傳遞的信息,保密性強。
2光纖通信的現(xiàn)狀和主要應用
2.1光纖通信的技術(shù)現(xiàn)狀光纖通信可以分為雙纖雙向通信和單纖雙向通信,前者是指通信信息可以在兩根光線中同時傳輸,后者則需要信息經(jīng)過調(diào)頻后才能在一根光纖內(nèi)傳輸,。可見,單纖雙向傳輸比較節(jié)省成本,因此在我國得到了廣泛應用。
2.2光纖在各領域的應用
2.2.1光纖在傳感器方面的應用光纖不僅可以對光信號進行傳輸,還可以傳輸圖像。因此,光纖可以與其他元器件結(jié)合,對流量、溫度、濕度、位置、光照等參數(shù)進行測量,發(fā)揮傳感器的作用。
2.2.2光纖在醫(yī)學中的應用光纖可以對圖像進行傳輸,可以通過光導纖維導入患者的腦部、心臟或者胃部窺視發(fā)病區(qū)域,從而進行疾病的治療,也可以進行激光手術(shù)等,因此,光纖在醫(yī)療行業(yè)也得到了廣泛應用。
2.2.3光纖在通信技術(shù)中的應用利用光纖作為傳輸介質(zhì),用光信號作為載波的通信即為光纖通信。目前,在我國,很多行業(yè)都使用光纖作為傳輸媒介,比如海底通信、國際通信等。光纖通信正在逐步從光纖到路向光纖到樓、光纖到戶、光纖到桌面的技術(shù)發(fā)展。光纖正在逐步地取代銅線、銅纜,成為通信傳輸?shù)闹鲗ВF(xiàn)狀已進入“光進銅退”的時代。
2.2.4光纖在網(wǎng)絡電視中的應用上世紀90年來至今,光纖通信在電信傳輸干線、廣播電視、網(wǎng)絡電視方面得到了廣泛應用,大大促進了有線電視網(wǎng)絡的快速發(fā)展。
3光纖通信的發(fā)展趨勢與展望
3.1FTTH接入技術(shù)隨著社會發(fā)展,高清數(shù)字電視,即HDTV將會是未來電視業(yè)務的主流,要實現(xiàn)這種目標,就需要依靠FTTH,也就是光纖到戶技術(shù)。光纖到戶是一種全透明、全光纖接入網(wǎng)絡,適用于引進新業(yè)務,對帶寬大小、傳輸模式、波長等因素沒有什么限制,且安裝在用戶家中方便,易于及時維護、更新、升級。可以說,高清數(shù)字電視是光纖到戶技術(shù)的主要推動力,要實現(xiàn)高清數(shù)字電視的愿景,就必須依靠FTTH技術(shù)啊。FTTH建成后,還將進一步促進三網(wǎng)融合技術(shù)的發(fā)展,即寬帶上網(wǎng)接入、有線電視接入和傳統(tǒng)固定電話接入。
3.2全光網(wǎng)絡傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡在結(jié)接點利用的還是電子器件,這在一定程度上影響了通信干線傳輸量的提高,因此研究如何用光節(jié)點替代電節(jié)點是提高傳輸容量的關(guān)鍵。節(jié)點之間的全光化,使信息能夠始終以光信號進行傳輸,無需中間的電光和光電轉(zhuǎn)換,也不用再安比特進行處理,直接根據(jù)波長來決定路由,大大提高的傳輸速率。與傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡相比,全光網(wǎng)絡透明、開放、可靠性高、易擴展、帶寬大、誤碼率低、結(jié)構(gòu)簡單、組網(wǎng)靈活,在將來的通信中會得到廣泛應用。當然,全光網(wǎng)絡并不是獨立于其他網(wǎng)絡的,需要與異步傳輸網(wǎng)(ATM)、互聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)等相融合使用。雖然全光網(wǎng)目前還處于起步階段,但它能消除電光瓶頸,這是未來的發(fā)展趨勢,也是通信技術(shù)發(fā)展的理想。
從中國移動通信終端市場的發(fā)展來看,據(jù)有關(guān)專家分析,今后3~5年將繼續(xù)保持兩位數(shù)的增長,到2005年,移動終端的銷售額可達到1200億元,這是一個巨大的市場。2000年全球10%的手機是在中國制造的。移動市場對中國GDP所貢獻的產(chǎn)值,到2005年將達到6000億元,在全國GDP中占6%~8%。中國移動通信市場包括三部分,即運營服務收入,手機終端銷售的產(chǎn)值及運營商網(wǎng)絡建設的投資。
國家決定,我國CDMA移動通信網(wǎng)絡由聯(lián)通負責建設和經(jīng)營。它將達到5000億元的整體市場規(guī)模。在"十五"期間聯(lián)通投入CDMA項目的資金達1000億元。國家計委決定,19家企業(yè)獲得了生產(chǎn)CDMA手機的資格,它們是:波導、科健、中興、首信、TCL、海爾、東方通信、康佳、南方高科、中電通信、大唐、貴州振華、浪潮、海信、大連大顯、南京普天、天津電話設備廠、廈華以及摩托羅拉中國公司。按照聯(lián)通的規(guī)劃,5年后CDMA手機用戶將達4000萬左右。
以上簡單的統(tǒng)計數(shù)字表明,我國移動通信的發(fā)展遠遠超出了人們的預料,但應該看到,世界先進國家的移動用戶數(shù)占人口總數(shù)的20%~65%之間,而對于我們13億人口的大國來說,現(xiàn)在只占10%。因此,無庸置疑,在今后10年內(nèi),隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高,我國移動通信仍將高速發(fā)展,形勢大好。
2我國移動通信的發(fā)展面臨的機遇與挑戰(zhàn)
在這樣的大好形勢下,我國移動通信的發(fā)展面臨巨大的機遇和嚴峻的挑戰(zhàn)。我國加入WTO后,電信市場的進一步開放,國外運營商的進入和產(chǎn)品低關(guān)稅的涌入,將在我國移動通信市場形成更加激烈的競爭局面。當然,同時也會有大量國外資金、技術(shù)和人才的流入,對我國移動通信產(chǎn)業(yè)也會帶來促進作用。審時度勢,我們只能采取正確的措施和策略迎接進入WTO的機遇與挑戰(zhàn)。總地看來,我們應在以下三個方面認真對待。
第一,對于在我國目前也廣為應用的2G和正在興起的2.5G的發(fā)展,應統(tǒng)籌兼顧,合理布局,大力促進其推廣應用,進一步擴大和占領現(xiàn)有的移動通信市場。
第二,WTO和3G同時到來,我們只能順應時代的潮流,興利除弊,以積極的態(tài)度迎接WTO和3G的到來。
第三,建立我國移動通信產(chǎn)業(yè)(即制造業(yè)),仍然是發(fā)展我國移動通信帶有根本性和戰(zhàn)略的任務。及時開展關(guān)于未來新一代移動通信(或4G)的研究是我們面臨的新的機遇,切不可輕易放過。
下面,對上述三方面的問題再作進一步的討論。
3統(tǒng)籌兼顧,合理布局,大力促進移動通信的推廣應用
我國目前正處在2G的發(fā)展階段,已有1.3億用戶,占世界第一位。但對于13億人口的大國,仍有巨大的發(fā)展空間。中國移動主要發(fā)展GSM系統(tǒng),現(xiàn)在已有9000萬用戶,很快將超過1億用戶。繼續(xù)發(fā)展GSM無疑是滿足市場需求的有利方針。對于中國聯(lián)通,正在快馬加鞭建設和發(fā)展CDMA網(wǎng)絡,2001年將達到1550萬用戶容量。可以預期,今后10年它將以更高的速度發(fā)展。對于我們這樣一個發(fā)展中的大國,建設CDMA網(wǎng)有利于解決頻率資源緊張、基本建設投資巨大和用戶承受能力相對較弱等實際問題。我們2G發(fā)展的一個可能的格局是GSM與CDMAIS-95平分秋色,同步發(fā)展,這對于各方面來說,都是有利的。
2.5G的發(fā)展正方興未艾。中國移動GPRS網(wǎng)絡的建設目前已覆蓋16個省、直轄市、自治區(qū),在25個城市投入試商用,容量達到40萬戶。面臨3G能為人們提供高達2Mbit/s的數(shù)據(jù)率和傳送多媒體信息的挑戰(zhàn),人們致力于使2G采用一些改進技術(shù)以達到提高數(shù)據(jù)速率的目的。從而產(chǎn)生HSCSD、GPRS和EDGE等一系列GSM的演進技術(shù),采用信包(分組)通信技術(shù),可提供E-mail、ftp、電子商務等服務。目前運營商推出2.5G也是出于可以盡快滿足市場對移動數(shù)據(jù)服務的需求。同時也為向3G過渡做了技術(shù)上的準備。目前已有愛立信、西門子等國外產(chǎn)品在中國市場推出數(shù)款GPRS手機。廈新公司也推出一款GPRS手機--A8698。另外,諾基亞、摩托羅拉等也紛紛出臺自己的GPRS產(chǎn)品。但不必諱言,一個窄帶系統(tǒng)用來傳送寬帶業(yè)務,即傳送高速數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務,是力不從心的,是要付出一定代價的。在已推出GPRS手機的地區(qū)已出現(xiàn)了上網(wǎng)速度慢和影響電話通話的情況就是證明。因此,雖然2.5G有一定發(fā)展空間和時間,但終究是一種過渡技術(shù),當人們需要在移動中大量傳送高速數(shù)據(jù)和多媒體信息時,他們將很可能會選擇具有寬帶特性的3G系統(tǒng)。
總之,對國家來講,無論是繼續(xù)擴大2G的應用和發(fā)展2.5G,都需統(tǒng)籌兼顧,合理布局,以避免顧此失彼,才能真正促進我國移動通信的推廣應用。
4興利除弊,迎接進入WTO及3G的到來
我國加入WTO,這對于我國進一步開放、發(fā)展經(jīng)濟將起到積極的推動作用。對于電信業(yè),特別是移動通信的運營業(yè)和制造業(yè)無疑是機遇與挑戰(zhàn)并存,有利有弊,利大于弊。所謂機遇與挑戰(zhàn)并存,指的是我國面臨國內(nèi)外更為激烈的競爭。如果采取正確的措施和策略,我們將在競爭中取勝,求得更大的發(fā)展。所謂有利有弊,是指如果在競爭中有所失誤,則將嚴重影響我國運營業(yè)和制造業(yè)的發(fā)展。所謂利大于弊,指的是無論如何,國外資金、技術(shù)、產(chǎn)品、人才和管理經(jīng)驗的大量流入,為我國移動通信進一步的發(fā)展提供了一些有利的條件,總體上說,我們將贏得這場競爭。
同樣3G從CCIR提出到今天已15年了。經(jīng)過人們長期的研究開發(fā)和技術(shù)標準之爭,應該是初見分曉的時候了。世界上各國對3G發(fā)展的必要性的共識也是不容質(zhì)疑的。現(xiàn)在的問題是3G付諸實際商用是否能達到人們預期的性能上、技術(shù)上和經(jīng)濟上的目的和要求。我國對3G的發(fā)展應該說起步并不太晚,但決心不大,投資強度不大,動作力度也不大。在國家"863"計劃和"九五"計劃中均有所安排,也有了喜人的成果并提出了TD-SCDMA標準,但與國際上各大國相比,差距較大也是不能否認的。因而,大力發(fā)展3G,仍然是我國發(fā)展移動通信極為重要的戰(zhàn)略決策,其出發(fā)點主要是:
(1)大力發(fā)展3G是建立我國移動通信產(chǎn)業(yè)和占領未來國內(nèi)移動通信市場一次難得的機遇。
(2)應把發(fā)展3G與發(fā)展2G結(jié)合起來一同加以考慮,使二者既能滿足當前國內(nèi)市場的需求又能適應未來的發(fā)展。
(3)容量和頻譜利用率的問題是發(fā)展移動通信的根本性問題。應盡量采用先進的頻譜利用率的系統(tǒng)。3G的基本技術(shù)是寬帶CDMA技術(shù),因而是有很大優(yōu)勢的。
(4)我國未來2G的發(fā)展可能是GSM與CDMAIS-95平分秋色,因而對于3G的三種主流技術(shù):WCDMA、cdma2000及TD-SCDMA均應發(fā)展。
(5)我國發(fā)展3G應與建立生產(chǎn)制造業(yè)結(jié)合起來,并盡可能地注入自己的知識產(chǎn)權(quán)。同時,國家要加大投入,使移動通信真正成為國家的經(jīng)濟增長點和支柱產(chǎn)業(yè)。
5發(fā)展未來新一代移動通信(4G),建立我國移動通信產(chǎn)業(yè)
3G尚未商用,為什么人們已開始關(guān)注發(fā)展4G呢?應該說,這種關(guān)注不是沒有道理的。一代技術(shù)的發(fā)展,要經(jīng)歷提出、研究、實驗、形成標準、批量生產(chǎn)直至最后到客戶手里,大概需要10年左右的時間。1G、2G、3G的發(fā)展都是如此。估計4G的發(fā)展沒有10年時間是不行的。中國3G的應用估計可能要到2005年左右。到了2010年左右4G可能登上世界歷史舞臺。一般認為,新一代的產(chǎn)品無論在技術(shù)上和應用上都應比老一代的產(chǎn)品有"革命性"的變革。因而4G要比3G有明顯的進展。目前對4G雖然尚無明確的定義和規(guī)范,但應具備以下一些基本特點:
(1)4G應比3G數(shù)據(jù)傳輸速率高一個數(shù)量級,達到20Mbit/s~150Gbit/s。
(2)主要采用更寬的頻帶,即以廣帶(Broadband)為基礎的技術(shù)。
(3)應具有自適應系統(tǒng)分配和適應變化的業(yè)務流和信道條件,有很強的自組織性和靈活性。
(4)能綜合多種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu),如固定、移動、廣播網(wǎng)絡,并能加以控制。
通信電源是通信系統(tǒng)必不可少的重要組成部分,其設計目標是安全、可靠、高效、穩(wěn)定、不間斷地向通信設備提供能源。通信電源必須具備智能監(jiān)控、無人值守和電池自動管理等功能,從而滿足網(wǎng)絡時代的需求。通信電源系統(tǒng)由交流配電、整流柜、直流配電和監(jiān)控模塊組成。
(二)通信電源設備的更新?lián)Q代
近年來,隨著技術(shù)的進步,特別是功率器的更新?lián)Q代,新型電磁材料的不斷使用,功率變換技術(shù)的不斷改進,控制方法的不斷進步,以及相關(guān)學科的技術(shù)不斷融合,通信電源在系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性,電磁兼容性,消除網(wǎng)側(cè)電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統(tǒng)的動態(tài)性能等等方面都取得長足的進步。
(三)現(xiàn)行通信電源的電路模型和控制技術(shù)
目前通信電源的變換電路拓撲結(jié)構(gòu)主要采用雙單端電路,半橋電路和全橋電路,各有優(yōu)缺點。一般認為,在中、小功率場合,采用雙單端電路或半橋電路是適宜的;在大功率場合則采用全橋變換電路。
二、通信電源發(fā)展趨勢
(一)開關(guān)器件的發(fā)展趨勢
電源技術(shù)的精髓是電能變換,即利用電能變化技術(shù)將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對象的二次電源。其中,開關(guān)電源在電源技術(shù)中占有重要地位,從10kHz發(fā)展到高穩(wěn)定度、大容量、小體積、開關(guān)頻率達到兆赫茲級,開關(guān)電源的發(fā)展為高頻變化提供了硬件基礎,促進了現(xiàn)代電源技術(shù)的繁榮和發(fā)展。
(二)通信直流電源產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展市場需求發(fā)展
在需求與技術(shù)的共同推動下,通信直流電源產(chǎn)品體現(xiàn)了如下的發(fā)展態(tài)勢:
體系架構(gòu)相當長的一段時間內(nèi)維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當長的時間內(nèi)還是維持現(xiàn)有的交流配電、整流器模塊(并聯(lián))、直流配電、監(jiān)控單元、蓄電池等為主要組成部分的架構(gòu);功率變換模式也將維持現(xiàn)有的高頻開關(guān)模式,暫時不會出現(xiàn)類似從線性電源到開關(guān)電源的階躍性的變化。
功率密度不斷提高。通信一次電源的核心部件整流器的功率密度不斷提高,推動了通信直流電源整機的功率密度不斷提高,但配電器件、蓄電池等密度基本維持穩(wěn)定,一定程度制約了整機系統(tǒng)的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信電源的最基本要求。隨著器件技術(shù)、通信電源技術(shù)的成熟,以及各通信直流電源設備廠家在可靠性研究上大力投入,通信直流電源產(chǎn)品可靠性呈不斷提高的趨勢。
按照TRIZ理論(“創(chuàng)造性解決問題的理論”的俄語縮略語)描述的技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展進化規(guī)律,一般而言,技術(shù)的生命周期包含四個階段:嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期,種種跡象表明,通信直流電源的核心技術(shù),開關(guān)電源技術(shù)基本上開始步入成熟期:效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進一步提高,未來幾年甚至十幾年內(nèi),通信直流電源產(chǎn)品將進入一個緩慢發(fā)展的階段,直至有一天,一種新的電源變換技術(shù)(文秘站:)出現(xiàn),通信直流電源產(chǎn)品就會再出現(xiàn)一個階躍性的發(fā)展,就像開關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)替代線性穩(wěn)壓技術(shù),給電源帶來了革命性的變化。
(三)通信用蓄電池技術(shù)研究的新進展
通信用蓄電池作為通信系統(tǒng)后備的能源供應手段,其研制、生產(chǎn)和應用技術(shù)一直備受世界各國通信行業(yè)的重視。隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的不斷進步,國外正在研制和試驗新一代的通信用蓄電池,有的已經(jīng)進入商用化階段。這些新的蓄電池,由于其材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)上的先進性,在性能上具有傳統(tǒng)的VRLA電池無可比擬的優(yōu)越性。
1.釩電池(VanadiumRedoxBattery)。釩電池(VRB)是一種電解值可以流動的電池,目前正在逐步進入商用化階段。
2.燃料電池。燃料電池是一種化學電池,也是一種新型的發(fā)電裝置,它所需的化學原料由外部供給,如氫氧燃料電池,只要外部供給氫和氧,經(jīng)過內(nèi)部電極、催化劑和堿性電解液的作用,就能產(chǎn)生0.9V電壓的直流電能,同時產(chǎn)生大量的熱能.
隨著新技術(shù)、新設備、新手段的廣泛運用,民航通信網(wǎng)的建設水平、發(fā)展速度、建設規(guī)模還不能完全適應信息技術(shù)發(fā)展的要求,不能完全滿足信息化發(fā)展對民航通信保障的要求。對此,我們必須加強通信網(wǎng)建設研究。
一、更新思維,確立工程建設的新模式
目前,國內(nèi)電信事業(yè)發(fā)展迅猛,數(shù)字化、高速率的通信網(wǎng)已經(jīng)覆蓋全國。民航通信網(wǎng)采用開放模式,以自建、合建、租用等方式,與電信運營商骨干網(wǎng)建設融于一體。在使用上利用終端加密、多路由使用、交換組網(wǎng)等方式開發(fā)新的接口協(xié)議和網(wǎng)中網(wǎng)軟件,做到開放而不公開,以最少的經(jīng)費投入達成通信網(wǎng)建設工程的最快發(fā)展。與此同時,對原有通信工程應充分挖掘潛力、改制創(chuàng)新,建成多手段、全頻域的柵格狀通信網(wǎng)。隨著通信網(wǎng)絡的發(fā)展,信息共享和開放程度更高,網(wǎng)絡可靠性和安全性問題也更加突出。這主要體現(xiàn)在:網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的變化促使信息源更具有開放性,使網(wǎng)絡安全防衛(wèi)措施的實施面臨重重阻力。資源的共享和分布增加了網(wǎng)絡受攻擊的可能性。信息源不再是高度集中、絕對封閉的唯一源頭,信息流的多渠道交叉反饋,使對信息的監(jiān)控難度加大,因此,必須加強對網(wǎng)絡安全管理和信息安全技術(shù)的研究,建立完善的網(wǎng)絡安全管理體系,加強網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的技術(shù)改造,確保民航通信網(wǎng)的安全和高效運行。
二、注重效能,更新維護手段
一是組建通信設備維護管理中心,變單一維護為層次維護。由通信設備維護管理中心負責網(wǎng)絡運行監(jiān)控、網(wǎng)絡組織調(diào)整、設備預檢測試、故障設備維修及技術(shù)改造,并為一線臺站提供技術(shù)支援。二是利用光纜巡檢系統(tǒng),改革傳統(tǒng)線路巡檢方式,該系統(tǒng)為計算機管理,對完成線路維護任務情況進行量化評定,為線路維護建立直觀有效的管理模式。三是突出新裝備的科學管理。與市電信運營商和設備廠家合建備品備件管理資料數(shù)據(jù)庫,確定配備儲存標準,為一線臺站提供有力的物質(zhì)保障。四是構(gòu)筑集中監(jiān)控平臺,實行網(wǎng)絡監(jiān)管,變被動式經(jīng)驗維護為主動式科學維護。建立以各級通信網(wǎng)絡技術(shù)管理中心為龍頭的運行管理機制,是由網(wǎng)管中心在通信網(wǎng)絡運行管理中所處的地位和作用決定的。實踐證明,現(xiàn)代化的通信網(wǎng)絡必須依靠現(xiàn)代化的手段來管理,必須運用現(xiàn)代管理理論和先進的網(wǎng)絡管理技術(shù),加強網(wǎng)管系統(tǒng)建設,全面推進網(wǎng)絡管理機制的創(chuàng)新。
三、講求效益,進一步深化維護制度改革
目前,民航通信設備的可靠性達到一定程度,主要通信設備都能達到平均開機近萬小時無自然故障的水平,并且大都具備自動診斷功能,機房環(huán)境也日趨穩(wěn)定,這些優(yōu)勢為實現(xiàn)集中維護和遠程控管提供了可能。二是推行大機房工作方式。在加強機房維護人員一專多能訓練的基礎上,明確應急預案,保證緊急或突發(fā)事件時,相關(guān)電路暢通無阻。完善遠程網(wǎng)絡監(jiān)控技術(shù)。要求遠程網(wǎng)絡監(jiān)控技術(shù)即要互相兼容,還要功能強大。重點是完善遠程網(wǎng)絡故障管理技術(shù),要能定期對監(jiān)控的網(wǎng)絡生成網(wǎng)絡運行質(zhì)量報告、告警監(jiān)測、故障定位、故障修正、測試及障礙管理等功能集。對網(wǎng)絡出現(xiàn)的損傷和設備運行障礙,要能及時作出反應,使監(jiān)控指揮人員能夠采取諸如緊急調(diào)度、搶修及遠程技術(shù)支援等措施,以確保網(wǎng)絡高效、安全運行。
四、加強管理,制定各類新標準
一是在原有通信管理規(guī)定的基礎上,不斷增加、補充針對新型通信設備維護管理的相關(guān)內(nèi)容;二是著眼新裝備、新系統(tǒng),制定通信網(wǎng)維護管理在崗制度;三是明確網(wǎng)絡管理維護人員工作職責,進一步規(guī)范維護管理程序、業(yè)務處理程序、配合協(xié)作程序、線路故障檢修程序、業(yè)務處理程序、配合協(xié)作程序、線路故障檢修程序、技術(shù)支援與指導工作程序、器材備件供應保障程序等各項工作流程;四是保證層次維護有明確的依據(jù),制定好各類標準;隨著民航通信網(wǎng)絡的高速發(fā)展及其它外部情況的變化,原有的法規(guī)有些已經(jīng)不適應通信網(wǎng)絡管理發(fā)展的要求,必須按照依法管理民航通信網(wǎng)的要求,建立健全民航通信網(wǎng)網(wǎng)絡管理法規(guī)。各級網(wǎng)管中心必須明確職責,理順業(yè)務協(xié)調(diào)關(guān)系。同時協(xié)調(diào)好各網(wǎng)管中心、維修中心和一線機房間的業(yè)務關(guān)系,使網(wǎng)管中心真正成為全網(wǎng)的技術(shù)協(xié)調(diào)、裝備維修、應急搶修中心。要建立和完善各種突況下的應急通信保障預案,加強對重要通信系統(tǒng)設備的巡檢巡修,建立故障預防處理機制,定期對全網(wǎng)進行質(zhì)量分析,及時處理日常維護中存在的問題,結(jié)合設備及維護保養(yǎng)的實際情況,指定通信設備質(zhì)量評定標準、通信網(wǎng)絡運行質(zhì)量評定標準、通信專業(yè)技術(shù)人員考核評定標準等一系列量化指標,為民航通信網(wǎng)的科學化管理打下良好的基礎。
參考文獻: