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(一)供电系统的现状
通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分,其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向通信设备提供能源。通信电源必须具备智能监控、无人值守和电池自动管理等功能,从而满足网络时代的需求。通信电源系统由交流配电、整流柜、直流配电和监控模块组成。
(二)通信电源设备的更新换代
近年来,随着技术的进步,特别是功率器的更新换代,新型电磁材料的不断使用,功率变换技术的不断改进,控制方法的不断进步,以及相关学科的技术不断融合,通信电源在系统的可靠性、稳定性,电磁兼容性,消除网侧电流谐波、提高电能利用率、降低损耗、提高系统的动态性能等等方面都取得长足的进步。
(三)现行通信电源的电路模型和控制技术
目前通信电源的变换电路拓扑结构主要采用双单端电路,半桥电路和全桥电路,各有优缺点。一般认为,在中、小功率场合,采用双单端电路或半桥电路是适宜的;在大功率场合则采用全桥变换电路。
二、通信电源发展趋势
(一)开关器件的发展趋势
电源技术的精髓是电能变换,即利用电能变化技术将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。其中,开关电源在电源技术中占有重要地位,从10kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫兹级,开关电源的发展为高频变化提供了硬件基础,促进了现代电源技术的繁荣和发展。
(二)通信直流电源产品的技术发展市场需求发展
在需求与技术的共同推动下,通信直流电源产品体现了如下的发展态势:
体系架构相当长的一段时间内维持稳定。通信直流电源在相当长的时间内还是维持现有的交流配电、整流器模块(并联)、直流配电、监控单元、蓄电池等为主要组成部分的架构;功率变换模式也将维持现有的高频开关模式,暂时不会出现类似从线性电源到开关电源的阶跃性的变化。
功率密度不断提高。通信一次电源的核心部件整流器的功率密度不断提高,推动了通信直流电源整机的功率密度不断提高,但配电器件、蓄电池等密度基本维持稳定,一定程度制约了整机系统的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信电源的最基本要求。随着器件技术、通信电源技术的成熟,以及各通信直流电源设备厂家在可靠性研究上大力投入,通信直流电源产品可靠性呈不断提高的趋势。
按照TRIZ理论(“创造性解决问题的理论”的俄语缩略语)描述的技术系统发展进化规律,一般而言,技术的生命周期包含四个阶段:婴儿期、成长期、成熟期和衰退期,种种迹象表明,通信直流电源的核心技术,开关电源技术基本上开始步入成熟期:效率的提升变得缓慢和困难、而电源损耗不能大幅度降低限制了功率密度的进一步提高,未来几年甚至十几年内,通信直流电源产品将进入一个缓慢发展的阶段,直至有一天,一种新的电源变换技术出现,通信直流电源产品就会再出现一个阶跃性的发展,就像开关稳压技术替代线性稳压技术,给电源带来了革命性的变化。
(三)通信用蓄电池技术研究的新进展
通信用蓄电池作为通信系统后备的能源供应手段,其研制、生产和应用技术一直备受世界各国通信行业的重视。随着科技的发展和技术的不断进步,国外正在研制和试验新一代的通信用蓄电池,有的已经进入商用化阶段。这些新的蓄电池,由于其材料、结构和技术上的先进性,在性能上具有传统的VRLA电池无可比拟的优越性。
1.钒电池(VanadiumRedoxBattery)。钒电池(VRB)是一种电解值可以流动的电池,目前正在逐步进入商用化阶段。
2.燃料电池。燃料电池是一种化学电池,也是一种新型的发电装置,它所需的化学原料由外部供给,如氢氧燃料电池,只要外部供给氢和氧,经过内部电极、催化剂和碱性电解液的作用,就能产生0.9V电压的直流电能,同时产生大量的热能.
3.电源监控系统的发展。随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展,通信系统从以前的单机或小局域系统逐渐发展至大局域网系统或广域网系统,大量人力、物力被投入到网络设备的管理和维护工作上。不过通信设施所处环境越来越复杂,人烟稀少、交通不便都会增大维护的难度,这对电源设备的监控管理提出了新的需求,保护通信互联网终端的电源设备必须具备数据处理和网络通信能力。此时,数字化技术就表现出了传统模拟技术无法实现的优势,数字化技术的发展逐步表现出传统模拟技术无法实现的优势.
4.通信电源的环保要求。环保问题,一方面的指标是通信电源的电流谐波要符合要求,降低电源的输入谐波,不但可以改善电源对电网的负载特性,减少给电网带来严重污染的情况,还可减少对其他网络设备的谐波干扰。另一个重要方面,是材料的可循环利用和环境的无污染,这方面需要产品满足WEEE/ROHS指令。
在通信电源开发、生产早期,人们主要集中研究电源的输出特性,较少考虑到电源的输入特性。例如:传统的在线式电源输入AC/DC部分通常采用桥式整流滤波电路,其输入电流呈脉冲状,导通角约为π/3,波峰因数大于纯电阻负载的1.4倍。这些谐波电流大的电源给电网带来了严重的污染,使电网波形失真,实际负荷能力降低,对于三相四线制的电网来说,还很有可能因中性线电流过大而出现不安全隐患。
参考文献:
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[9]侯福平,《UPS系统在通信网络中使用的特点及要求》.
伴随着移动通信市场的快速发展,用户对更高性能的移动通信系统提出了更高要求,希望享受更为丰富和高速的通信业务。第二代移动通信运营商发展速度趋于缓和而竞争越加激烈,为寻找新的增长点,通过发展数据业务来提高自身的服务质量和业务类型,需要3G的支持。同时由于第二代移动通信无线频率资源日趋紧张,已不能满足长期的通信需求发展需要。
1移动通信的发展历程
第一代移动通信系统是在20世纪80年代初提出的,它完成于20世纪90年代初。第一代移动通信系统是基于模拟传输的,其特点是业务量小、质量差、交全性差、没有加密和速度低。
第二代移动通信系统(2G)起源于90年代初期。欧洲电信标准协会在1996年提出了GSMPhase2+,目的在于扩展和改进GSMPhase1及Phase2中原定的业务和性能。它主要包括CMAEL(客户化应用移动网络增强逻辑),SO(支持最佳路由)、立即计费,GSM900/1800双频段工作等内容,也包含了与全速率完全兼容的增强型话音编解码技术,使得话音质量得到了质的改进;半速率编解码器可使GSM系统的容量提高近一倍。在GSMPhase2+阶段中,采用更密集的频率复用、多复用、多重复用结构技术,引入智能天线技术、双频段等技术,有效地克服了随着业务量剧增所引发的GSM系统容量不足的缺陷;自适应语音编码(AMR)技术的应用,极大提高了系统通话质量;GPRS/EDGE技术的引入,使GSM与计算机通信/Internet有机相结合,数据传送速率可达115/384kbit/s,从而使GSM功能得到不断增强,初步具备了支持多媒体业务的能力。尽管2G技术在发展中不断得到完善,但随着用户规模和网络规模的不断扩大,频率资源己接近枯竭,语音质量不能达到用户满意的标准,数据通信速率太低,无法在真正意义上满足移动多媒体业务的需求。
2第三代移动通信系统概述
第三代移动通信业务主要是话音和中低速数据,码率为384kb/s(局域网可达2Mb/s),因而可传送比目前GSM(第二代移动通信)更高码率的信息。随着多媒体业务的发展,2Mb/s的码率将越来越不能满足用户各种新的宽带业务的需要,因此国际上已开始研究第四代移动通信系统,第一步目标是10Mb/s以上。我们国内则尚未启动。因此需尽早开始研究其关键技术。需要解决的关键技术有:宽带多媒体移动通信系统的体系结构,包括频段、多址方法、无线接入技术、软件无线电的硬件和软件、多载波调制和OFDM技术、自适应天线阵、高效信道编码技术(如Turbo码)等。
第三代移动通信系统(3G),也称IMT2000,是正在全力开发的系统,其最基本的特征是智能信号处理技术,智能信号处理单元将成为基本功能模块,支持话音和多媒体数据通信,它可以提供前两代产品不能提供的各种宽带信息业务,例如高速数据、慢速图像与电视图像等。如WCDMA的传输速率在用户静止时最大为2Mbps,在用户高速移动时最大支持144Kbps,所占频带宽度5MHz左右。但是,第三代移动通信系统的通信标准共有WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA三大分支,共同组成一个IMT2000家庭,成员间存在相互兼容的问题,因此已有的移动通信系统不是真正意义上的个人通信和全球通信;再者,3G的频谱利用率还比较低,不能充分地利用宝贵的频谱资源;第三,3G支持的速率还不够高,如单载波只支持最大2Mbps的业务,等等。这些不足点远远不能适应未来移动通信发展的需要,因此寻求一种既能解决现有问题,又能适应未来移动通信的需求的新技术(即新一代移动信:nextgenerationmobilecommunication)是必要的。
第三代移动通信技术的基本特点:(1)全球统一频段,统一标准,全球无缝覆盖和漫游。(2)频谱利用率高。(3)在144kbps(最好能在384kbps)能达到全覆盖和全移动性,还能提供最高速率达2Mbps的多媒体业务。(4)支持高质量话音、分组多媒体业务和多用户速率通信。(5)有按需分配带宽和根据不同业务设置不同服务等级的能力。(6)适应多用户环境,包括室内、室外、快速移动和卫星环境。(7)安全保密性能优良。(8)便于从第二代移动通信向第三代移动通信平滑过渡。(9)可与各种移动通信系统融合,包括蜂窝、无绳电话和卫星移动通信等。(10)终端(手机)结构简单,便于携带,价格较低。超级秘书网
3第四代移动通信系统
4G系统中有两个基本目标:一是实现无线通信全球覆盖;二是提供无缝的高质量无线业务。目前正在构思中的4G通信具有以下特征:(1)网络频谱更宽。要想使4G通信达到100Mbps的传输速率,通信运营商必须在3G网络的基础上进行大幅度的改造,以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的带宽高出许多。据研究,每个4G信道将占有100MHz的频谱,相当于W-CDMA3G网络的20倍;(2)通信速度更快。人们研究4G通信的最初目的是为了提高蜂窝电话和其他移动终端访问Internet的速率,因此,4G通信最显著的特征就是它有更快的无线传输速率。据专家估计,第四代移动通信系统的传输速率速率可以达到10M~20Mbps,最高可以达到100Mbps;(3)通信更加灵活。从严格意义上说,4G手机的功能已不能简单划归“电话机”的范畴,因为语音数据的传输只是4G移动电话的功能之一而已。而且4G手机从外观和式样上看将有更惊人的突破,可以想象的是,眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋都有可能成为4G终端;(4)智能性更高。第四代移动通信的智能性更高,不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化,更重要的是4G手机可以实现许多目前还难以想象的功能;(5)兼容性更平滑。要使4G通信尽快地被人们接收,还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下较为容易地过渡到4G通信。因此,从这个角度来看,4G通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从3G平稳过渡等特点。
总之,随着新问题、新要求的不断出现,第四代移动通信技术将会相应地调整、完善和进一步发展。纵观移动通信技术的发展规律和第四代通信技术的优点,我们相信,不远的将来,人们将不受时间、地点限制,可以自由自在地利用移动网络获取和传递信息。从而人们的学习、工作、生活将会发生更深刻的变化。
参考文献:
(一)复用技术
光传输系统中,要提高光纤带宽的利用率,必须依靠多信道系统。常用的复用方式有:时分复用(TDM)、波分复用(WDM)、频分复用(FDM)、空分复用(SDM)和码分复用(CDM)。目前的光通信领域中,WDM技术比较成熟,它能几十倍上百倍地提高传输容量。
(二)宽带放大器技术
掺饵光纤放大器(EDFA)是WDM技术实用化的关键,它具有对偏振不敏感、无串扰、噪声接近量子噪声极限等优点。但是普通的EDFA放大带宽较窄,约有35nm(1530~1565nm),这就限制了能容纳的波长信道数。进一步提高传输容量、增大光放大器带宽的方法有:(1)掺饵氟化物光纤放大器(EDFFA),它可实现75nm的放大带宽;(2)碲化物光纤放大器,它可实现76nm的放大带宽;(3)控制掺饵光纤放大器与普通的EDFA组合起来,可放大带宽约80nm;(4)拉曼光纤放大器(RFA),它可在任何波长处提供增益,将拉曼放大器与EDFA结合起来,可放大带宽大于100nm。
(三)色散补偿技术
对高速信道来说,在1550nm波段约18ps(mmokm)的色散将导致脉冲展宽而引起误码,限制高速信号长距离传输。对采用常规光纤的10Gbit/s系统来说,色散限制仅仅为50km。因此,长距离传输中必须采用色散补偿技术。
(四)孤子WDM传输技术
超大容量传输系统中,色散是限制传输距离和容量的一个主要因素。在高速光纤通信系统中,使用孤子传输技术的好处是可以利用光纤本身的非线性来平衡光纤的色散,因而可以显著增加无中继传输距离。孤子还有抗干扰能力强、能抑制极化模色散等优点。色散管理和孤子技术的结合,凸出了以往孤子只在长距离传输上具有的优势,继而向高速、宽带、长距离方向发展。
(五)光纤接入技术
随着通信业务量的增加,业务种类更加丰富。人们不仅需要语音业务,而且高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已得到用户青睐。这些业务不仅要有宽带的主干传输网络,用户接人部分更是关键。传统的接入方式已经满足不了需求,只有带宽能力强的光纤接人才能将瓶颈打开,核心网和城域网的容量潜力才能真正发挥出来。光纤接入中极有优势的PON技术早就出现了,它可与多种技术相结合,例如ATM、SDH、以太网等,分别产生APON、GPON和EPON。由于ATM技术受到IP技术的挑战等问题,APON发展基本上停滞不前,甚至走下坡路。但有报道指出由于ATM交换在美国广泛应用,APON将用于实现FITH方案。GPON对电路交换性的业务支持最有优势,又可充分利用现有的SDH,但是技术比较复杂,成本偏高。EPON继承了以太网的优势,成本相对较低,但对TDM类业务的支持难度相对较大。所谓EPON就是把全部数据装在以太网帧内传送的网络技术。现今95%的局域网都使用以太网,所以选择以太网技术应用于对IP数据最佳的接入网是很合乎逻辑的,并且原有的以太网只限于局域网,而且MAC技术是点对点的连接,在和光传输技术相结合后的EPON不再只限于局域网,还可扩展到城域网,甚至广域网,EPON众多的MAC技术是点对多点的连接。另外光纤到户也采用EPON技术。
二、光纤通信技术的发展趋势
对光纤通信而言,超高速度、超大容量、超长距离一直都是人们追求的目标,光纤到户和全光网络也是人们追求的梦想。
(一)光纤到户
现在移动通信发展速度惊人,因其带宽有限,终端体积不可能太大,显示屏幕受限等因素,人们依然追求陸能相对占优的固定终端,希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它有极大的带宽,它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。随着技术的更新换代,光纤到户的成本大大降低,不久可降到与DSL和HFC网相当,这使FITH的实用化成为可能。据报道,1997年日本NTT公司就开始发展FTTH,2000年后由于成本降低而使用户数量大增。美国在2002年前后的12个月中,FTTH的安装数量增加了200%以上。在我国,光纤到户也是势在必行,光纤到户的实验网已在武汉、成都等市开展,预计2012年前后,我国从沿海到内地将兴起光纤到户建设。可以说光纤到户是光纤通信的一个亮点,伴随着相应技术的成熟与实用化,成本降低到能承受的水平时,FTTH的大趋势是不可阻挡的。
(二)全光网络
传统的光网络实现了节点间的全光化,但在网络结点处仍用电器件,限制了目前通信网干线总容量的提高,因此真正的全光网络成为非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点,节点之间也是全光化,信息始终以光的形式进行传输与交换,交换机对用户信息的处理不再按比特进行,而是根据其波长来决定路由。全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性,并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率,网络结构简单,组网非常灵活,可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术,它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合。目前全光网络的发展仍处于初期阶段,但已显示出良好的发展前景。从发展趋势上看,形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层,建立纯粹的全光网络,消除电光瓶颈已成未来光通信发展的必然趋势,更是未来信息网络的核心,也是通信技术发展的最高级别,更是理想级别。
2、基于时间服务器(TimeServer)的安全鉴别
时间服务器的主要功能是实现并保证整个系统内各节点间的时间同步。其主要工作是实现系统计时,并在一定的时间内(如一天)向各节点分发时间信息。时间服务器的软件功能主要有两个,一是定期向全网广播时间消息,实现全网内节点的时间同步;二是接受节点的时间同步请求,如节点重新启动、重新安装等,则需要向TimeServer发出时间同步请求。
2.1时间服务器的时间服务流程
(1)时间广播时间广播的间隔由系统参数而定,该参数可以通过软件编程或通过系统级鉴别的方式修改。广播报文的格式如下。时间广播报文格式报文序号的目的是使节点能够在一定程度上对接收到的时间进行验证,防止时间服务器被假冒。(2)接受节点时间同步请求时间服务器的另一个功能是接受节点的时间同步请求。在安装一个新节点、或节点复位重启等情况发生时,节点须向时间服务器发出节点时间同步请求,该请求的报文格式如下。时间服务器接收到该请求并通过鉴别后,将响应一时间报文给指定节点,使该节点的时钟可以与系统时钟同步。响应报文的格式如下。时间同步请求响应格式节点接收到该响应报文并经过报文鉴别后,从报文中取出时间信息,计时开始,这样就保证了系统中失步节点与系统时钟的同步。
2.2节点间通信认证流程
(1)发送方发送数据发送方按照一定的数据格式发送数据,数据格式如下。(2)接收方接收数据接收方根据收到的数据计算出一个摘要值,与收到的摘要值进行比较。接收方根据己方的时间与发送方的时间进行对比,找出数据包的源地址,然后用它自己的算法功能来消化数据,并对摘要值进行比较。为防止重放攻击,接收节点应设置一时间窗口。若接收到的时间与本节点时间的差超过时间窗口,则丢弃该报文。时间窗口是由节点的时钟误差、时间服务器的时间广播间隔、报文传输时延等因素决定的。该窗口应是可设置的。例如,时间窗口的缺省值可设为10秒。
3、LonWorks安全鉴别系统实现
3.1系统组成
LonWorks安全鉴别系统主要由三部分组成:时间服务器硬件和软件、控制DDC安全鉴别模块(或固件)、共享密钥分发及系统级鉴别软件。(1)时间服务器主要包括时钟发生器、单片机及其接口、LonWorks智能收发器及PC接口。时间服务器主要实现时间广播、接受时间同步请求、实现鉴别算法。(2)控制器安全鉴别模块主要包括神经元芯片与通信收发器(或智能收发器)、存储器(存放控制程序及鉴别算法)、与DDC的通信接口。该模块主要实现现场可编译的鉴别算法模块、可现场配置的插件程序。(3)共享密钥发放及系统级鉴别软件这部分实现基于LNS的SystemPlug-in插件程序、向网络各节点分发共享密钥、向各节点发送时间窗口信息、向TimeServer发送时间广播的间隔信息、可以用打包的方式给用户。
3.2LonWorks时间服务器设计
基于NeuronChip/FT3150单个处理器芯片的节点日益不能适应如今对电子设备的功能要求。首先,CPU工作频率不高(通常在10MHz),数据处理能力不够强大。其次,存储容量也显不足。导致在某些场合达不到实时性要求,而且存储空间只有58K,并且其中低16K还要预留给LonWorksSystemImage系统固件使用,真正可以供给用户自主使用的应用空间只有42K。如果用户的应用中需要使用大量数据,则要在这42K空间中再划出一部分分配给RAM使用,这样导致用户能够使用的程序空间就更加小了。再次,FT3150提供的外部接口资源也非常有限:只有11个IO口,且不提供诸如LAN、USB等当今的主流通信接口功能。为了提高LonWorks产品的响应速度,增强实时性,满足复杂、高级应用场合的需要,并附加上诸如LAN、USB等更多通信接口能力,增强灵活性,本文提出一种基于Host主CPU(32位ARM单片机)+NeuronChipFT3150从CPU的架构方式。这种架构模式下,NeuronChip仅实现了物理层、数据链路层底层协议,而ISO/OSI中其他层,包括网络层、传输层、会话层、表示层、应用层,全部由HostCPU完成。HostCPU通过8Bit数据线,辅助以握手信号方式与NeuronChip进行数据传输。HostCPU采用ST意法半导体公司的32位ARMSTM32F103增强型系列芯片。HostCPU通过8位线宽数据线、片选~CS、读写使能R/~W、握手信号HS的并行(Parallel)传输方式与NeuronChip进行通信。为提高HostCPU和NeuronChip之间的通信效率,使用中断请求机制,让HostCPU总是具有写总线令牌;仅当底层NeuronChip有数据要上传的时候,通过UpLinkIRQ中断请求告知HostCPU,HostCPU将写令牌传给NeuronChip,然后进行DataUpLink传输,一旦UpLink完成,则写Token从新返回给HostCPU。由于Parallel的通信方式已经占用了FT3150的所有11个IO口。中断请求信号输出只能另辟巧径,通过软件上访问映射到内存空间的某一地址,硬件上对该地址输出进行解码产生。如下图所示。当A15、A14同为1,而A13为0的时候M74HC74的CLK脚才出现低电平,低电平过后在CLK的上升沿Q端输出D的状态0,在~Q端产生高电平中断请求IRQ输出给Host,在Host响应该IRQ进入服务程序后,通过CLR_IRQ端输出一个低电平给M74HC74的PR脚让~Q输出低电平清除IRQ中断请求。通过以下函数来实现在HostCPU软件的最底层访问Parallel口。
LTE(LongTermEvolution)技术采用的是多种技术、多点协作、自组织网络等方式,达到高峰值速率,是这一种高效的信道编译码技术。并注重保证系统的安全性,具有极强的环境适应能力,并支持大量的业务类型。例如,随着城市轨道交通快速发展,现有车地无线通信技术已经不能满足轨道交通业务发展的需求。与此同时,LTE已经成为移动通信发展趋势,在经过轨道交通行业的行业匹配后,LTE无线专网无论是抗干扰性、高速移动状态下大带宽以及多业务QoS的保障上,都能够满足轨道交通业务需求。因此,河南郑州地铁1号线即利用LTE技术的端到端解决方案提供能力,精心设计了乘客信息系统+车载视频监控一网承载方案,为改善郑州地铁一号线乘车环境、提升运营安全与效率提供了有利保障。
1.2PDT技术数字集群标准
PDT(专业数字集群标准,Pifv~eDigitalTrunking)是一种专网通信标准,它吸收了其他数字集群的优点,同时根据是集应用环境进行开发,更为注重安全保密性。支持端到端话音、数据加密,网络安全性强。新疆八个地州即实施PDT警用数字集群网改造项目,建设PDT数字集群通信网络,成为全国第一个实现超大区域覆盖、多中心联网的PDT数字集群网络。在处理应急突发事件时,该PDT数字集群网可满足各部门协同作战、统一指挥的需要,提高了一线作战部队的执行能力,节约了客户重复建网的成本,使得北疆在应对应急处突、反恐救援、重大活动安保等任务时做到科技化、信息化,助力整个北疆的指挥调度能力迈上一个新台阶。
1.3McWill技术
McWill技术兼具SCDMA和OFDMA的双重优点,具有较强的对抗相邻小区干扰的能力,可以有效提高系统同频组网能力。McWiLL技术由于系统本身的先进性,可用带宽更高,用户能够体验到更多的新业务,同时McWiLL系统支持深度定制,能够根据市场需求快速定制业务模式和产品形态,这些都是其他运营商所无法比拟的显著优势。例如,中国移动通信集团公司即利用McWiLL技术自身覆盖范围广、非视距效果好、建网成本低、建设周期短、施工维护难度小、抗高低温等优势,实现了对多个农村地区的无线信号覆盖。为有关党政部门行政办公、远程党员教育、维稳处突、应急指挥以及重点行业、企业信息化建设提供了高效的信息通信保障,很好地促进了农村地区信息化的全面快速发展。
2专网无线通信综合能力将得到不断提高
除了越来越高的技术水平,在综合能力方面,专网无线通信也将实现不断的提高。例如,在应用需求方面,今后的发展中,专网需要不断提高自身按照实际需求合理进行资源分配的能力,以及及时进行系统反响,更好地解决各种突发问题的应变能力。还有高效的指挥控制能力,以及灵活机动的重组能力等。而在技术能力方面,专网无线通信也有很长的路要走。例如不断提高自身的安全防护水平,以更好地保证广大用户的安全性;实现高效合理的模块化配置,并不断拓展业务范围,为用户提供更加人性化和多样化的服务,满足不断发展变化的用户需求的能力,以及多体制互通能力和现架构扩展能力等。
3专网功能将积极的渗透到公网之中
长期以来,在无线通信方面,公网始终处于较为领先的地位,相形之下,专网的无线通信发展存在明显的差距。以往,公网和专网总是各司其职,具有各自特定的覆盖面。随着专网无线通信的发展,公网将会逐渐的增加部分专网的功能,实现专网功能对公网的积极渗透。二者将会之间进行合作与交流,相互影响,相互融合,实现共同发展。例如,在发展3G无线网络的过程中,我国三甲通信运营商即尝试将固定电话和公共移动移动电话进行邮寄的结合,为广大用户提供“一个电话”(One—Phone)~务。从而实现了固话网络和移动网络之间的快速无缝转换,为广大用户提供了更加方便快捷的通话服务。因此,随着专网无线通信的发展,专网和公网之间的界限将会之间模糊起来,实现深层次的交流和影响。
二、国内外工业设计的现状
工业设计是随着政治、经济、文化和科学技术水平的发展而发展的,工艺的进步和新材料的开发是工业设计的基础,同时受艺术风格和大众的审美指引发展方向。工业设计为社会带来了不可估量的社会效益和经济效益,受到各行各业的重视,然而工业设计在国内外的发展状况各不相同。在国外,工业设计被有些国家强制推行并具有法律的制约,对于企业来说,他们积极利用工业设计带来的良好商机来增强竞争力,积极地进行产品的开发和设计,苹果公司在世界的影响力便是一个典型的例子。工业设计在世界上已经是各国加强竞争力的一个有效途径和平台。在国内,工业设计正在随着经济的发展而迅速的崛起,政府相当支持设计机构模式,专业的工业设计公司也在全国各地迅速发展,“中国制造”也在向“中国创造”一步步地迈进,我国的工业在国际市场中的竞争力也大步提高。
三、通信产品设计的现状
随着社会的发展和科技的进步,通信产品设计周期在大大的缩短,设备的操作性和功能越来越丰富,然而产品的外观设计却跟不上产品功能的步伐,设计单调而缺乏创新;厂家之间为了寻找捷径相互借鉴抄袭同类产品的外观和形式,国内的产品同质化现象愈发严重。相对于国内工业设计的发展,国外的产品外观和质量同步发展,在保证外形简洁新颖的同时还不断在材料上研发和创新,充分考虑人机工程学给消费者带来良好的操作体验,工业设计达到了很高的水平。于是越来越多国内的设计厂家纷纷开始抄袭国外产品的设计,导致中国的“山寨”产品日益增多。我国的工业设计的发展步伐便相对落后,工业设计的研究与发展也就迫在眉睫了。
四、工业设计在通信产品设计中的应用
现如今国内的通信产品的设计压力越来越大,企业大多以生存为目的,多数在仿制国外的产品。而要想设计出能够占有大的市场份额并且收到良好的社会效果的产品,要通过充分而深入的市场调研、设计定位、创意构思、设计效果图、模型制作等过程,每一个步骤都要进行详细的分析和实施。还要将原本的工程结构设计转化为工业设计,使设计充分的结合艺术元素和大众的审美,把产品的质量和外观统一起来,并充分考虑人机工程学、美学、设计心理学等设计因素,还需要充分了解符号语言、价值概念和市场营销的理论知识,最终才能得出一个完整的产品设计。在充满竞争力的通讯产品市场,企业需要改变“通信产品设计只需要在工程技术上寻求突破”的旧观念,要在产品的设计上寻求突破,将产品的内在技术和外观设计相结合,以用户需求为出发点,为用户而进行设计,只有摒弃旧观念,不断接触新的设计理念,才能设计出能够在消费市场占据一席之地的通信产品。
五、优秀产品分析
目前通信领域产生了好多优秀的产品,如苹果公司的通信设备。苹果手机的设计可以说是将米斯.凡德罗提倡“Lessismore(少即是多)”的观念充分运用,无论是iPhone、iPod还是iMac,在苹果的产品上看不到一个多余的按键,简单至极。苹果产品设计合理到位,从产品的选材,设备圆角的弧度,边缘的手感,精妙的icon设计,到看不见的底层效率、甚至包括灯光亮度颜色不那么重要的小角色都经过高标准和严谨的设计,力求每一个细节都能保持水准,并与整体协调。从线以及形状上可以说是现代主义设计,比如正四边形,比例控制良好的矩形,在此基础上引入圆角,引领了时代的风尚。苹果手机的设计外观简洁,功能强大,它不是在形式追随功能亦或是功能追求形式上面权衡,而是在二者之中取得了一个平衡点,使二者都能满足消费者的需求。苹果的设计并不局限于产品外观,它的每一个环节都为消费者的体验精心打造的,任何环节都不让顾客感到迷茫或失望,用户拿到产品后,不需要看说明书便知该如何使用,无论是小孩或老人,都可以在苹果手机上找到属于他们的使用方式,用起来得心应手。在此基础上,它每一次的推陈出新,对旧版本功能的改进,都为用户准备了超出预期的惊喜。消费者了解产品的存在,去购买商品,并在生活中使用,苹果手机是以“为用户进行设计”为目的来推出每一件新产品。正因如此,它才得以在全球畅销,深受用户喜爱。
(1)更高的速度。4G的最高传输速率可超过100Mbit/s,超过3G系统50倍以上,且其传输质量相当于甚至优于3G。
(2)更大的容量。4G在FDMA、TDMA和CDMA的基础上引入空分多址(SDMA),采用自适应波束,使系统容量达到3G的5至10倍。另外,实现在任何地址宽带接入Internet,并能提供信息通信之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能,包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和互操作的广播网络,实现宽带多媒体通信,通过IP进行通话。为全速移动用户提供150Mbps的高质量影像服务,可进行二维图像的高质量传输,满足无线用户之间三维虚拟现实通信需要。
(3)更灵活的资源分配。4G采用智能技术使其能自适应地进行资源分配,根据网络的动态变化自适应地改变信道条件,自动控制通信过程中业务流量大小,满足通信要求。4G系统网络是一个完全自治、自适应的网络,突破蜂窝组网的概念,采用分组交换,使网络可根据用户的需求分配带宽,以满足系统变化和发展的要求,实现更加广泛的覆盖。4G支持交互式多媒体业务,可进行视频会议、无线互联网等,将个人通信、信息系统、广播和娱乐等各项业务结合成一个整体,为用户提供更广泛的服务和应用。4G系统提供语音、高速信息业务、广播以及娱乐等业务的移动接入,用户根据需要可随时、随地接入到系统中。用户将使用各种各样的移动设备接入到4G系统中,各种不同的接入系统结合成一个公共的平台,它们互相补充、互相协作以满足不同的业务的要求。
2、4G关键技术为适应移动通信
日益增长的高速多媒体数据业务的需求,4G涉及正交频分复用(OFDM)、软件无线电(SDR)、IPv6等技术。
2.1.正交频分复用
正交频分复用的基本原理是把高速数据流通过串/并变换,分配到传输速率相对较低的若干子信道中进行传输,在频域内将信道划分为若干互相正交的子信道,每个子信道均拥有自己的载波调制,信号通过各个子信道独立传输。如果每个子信道的带宽被划分得足够窄,每个子信道的频率特性就可近似认为是平坦的,即每个子信道都可看着无符号间干扰的理想信道,这样在接收端不需要使用复杂的信道均衡技术即可对接收信号进行可靠的解调。OFDM信号的相邻子载波相互重叠,频谱效率比串行系统高近一倍,可有效缓解有限的频谱资源。OFDM通过多个子载波进行用户信息传输,与同速率的单载波系统相比,在每个子载波上的信号时间就会长很多倍,此外,通过子载波的联合编码,对子信道间的频率分集,使OFDM对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力更强。OFDM按照信道情况和噪声背景的不同对不同的子载波使用不同的调制方式,当信道条件好的时候,采用效率高的调制方式,当信道条件差的时候,采用抗干扰能力强的调制方式。OFDM通过加载算法,将更多的数据集中放在条件好的信道上进行高速率传输,OFDM技术非常适合高速数据传输。在数字通信系统中码间干扰是除噪声干扰之外的最主要干扰,OFDM由于采用了循环前缀的方式,有效增强对抗码间干扰的能力。
2.2.软件无线电4G
移动通信系统的移动终端将相当复杂,为实现移动通信终端的多模化,引入软件无线电技术(SDR),采用数字信号处理技术,在可编程控制的通用硬件平台上,利用软件来实现无线电台的各部分功能,如前端接收、中频处理以及信号处理等功能。整个无线电台从高频、中频、基带到控制协议等全部由软件编程来完成。在尽可能靠近天线的地方使用宽带的数/模转换器,尽早地完成信号的数字化,使得无线电台的功能尽可能地用软件来实现。通过软件编程射频频段宽带信号接入方式和调制方式可进行工作模式的改变,同时,通过软件可进行业务的扩展,使得系统的操作使用和升级改造更加灵活方便。
1.2光纤通信系统光纤通信系统是利用光纤传递信号的系统,由光发送器、通信光纤、光接收器三部分构成的。首先在发送端通过激光调制器把电信号变成光信号,使光的强度随着电信号幅度的变化而变化,然后将调制好的光信号送到光纤上传输,接收端的光检测器将光信号从光纤中检测出来,通过解调器将其还原成电信号,从而得到原始信息。
1.3光纤通信的特点光纤通信是利用光进行信息传递的典型应用,它有着传统通信技术无可比拟的有点。光纤的原材料是石英玻璃,属于绝缘体,不会受到电磁干扰,因此损耗低,适合长途传输;频带宽,通信容量大,传输速率快;不受串音干扰,无法窃听光纤中传递的信息,保密性强。
2光纤通信的现状和主要应用
2.1光纤通信的技术现状光纤通信可以分为双纤双向通信和单纤双向通信,前者是指通信信息可以在两根光线中同时传输,后者则需要信息经过调频后才能在一根光纤内传输,。可见,单纤双向传输比较节省成本,因此在我国得到了广泛应用。
2.2光纤在各领域的应用
2.2.1光纤在传感器方面的应用光纤不仅可以对光信号进行传输,还可以传输图像。因此,光纤可以与其他元器件结合,对流量、温度、湿度、位置、光照等参数进行测量,发挥传感器的作用。
2.2.2光纤在医学中的应用光纤可以对图像进行传输,可以通过光导纤维导入患者的脑部、心脏或者胃部窥视发病区域,从而进行疾病的治疗,也可以进行激光手术等,因此,光纤在医疗行业也得到了广泛应用。
2.2.3光纤在通信技术中的应用利用光纤作为传输介质,用光信号作为载波的通信即为光纤通信。目前,在我国,很多行业都使用光纤作为传输媒介,比如海底通信、国际通信等。光纤通信正在逐步从光纤到路向光纤到楼、光纤到户、光纤到桌面的技术发展。光纤正在逐步地取代铜线、铜缆,成为通信传输的主导,现状已进入“光进铜退”的时代。
2.2.4光纤在网络电视中的应用上世纪90年来至今,光纤通信在电信传输干线、广播电视、网络电视方面得到了广泛应用,大大促进了有线电视网络的快速发展。
3光纤通信的发展趋势与展望
3.1FTTH接入技术随着社会发展,高清数字电视,即HDTV将会是未来电视业务的主流,要实现这种目标,就需要依靠FTTH,也就是光纤到户技术。光纤到户是一种全透明、全光纤接入网络,适用于引进新业务,对带宽大小、传输模式、波长等因素没有什么限制,且安装在用户家中方便,易于及时维护、更新、升级。可以说,高清数字电视是光纤到户技术的主要推动力,要实现高清数字电视的愿景,就必须依靠FTTH技术啊。FTTH建成后,还将进一步促进三网融合技术的发展,即宽带上网接入、有线电视接入和传统固定电话接入。
3.2全光网络传统的光网络在结接点利用的还是电子器件,这在一定程度上影响了通信干线传输量的提高,因此研究如何用光节点替代电节点是提高传输容量的关键。节点之间的全光化,使信息能够始终以光信号进行传输,无需中间的电光和光电转换,也不用再安比特进行处理,直接根据波长来决定路由,大大提高的传输速率。与传统的通信网络相比,全光网络透明、开放、可靠性高、易扩展、带宽大、误码率低、结构简单、组网灵活,在将来的通信中会得到广泛应用。当然,全光网络并不是独立于其他网络的,需要与异步传输网(ATM)、互联网、移动网等相融合使用。虽然全光网目前还处于起步阶段,但它能消除电光瓶颈,这是未来的发展趋势,也是通信技术发展的理想。
2应急通信技术的相关特点
应急通信技术的发展具有多种多样的特点。其技术的使用过程、使用规范和相关的热点技术都是组成其特点的主要方面。这些技术特点可以理解为其技术上的优点,但在其实际的使用过程当中也存在着一些问题和难点,对其向纵深方向发展起到了阻碍的作用。应急通信技术的优点。应急通信技术的优点主要表现在其应急手段的多样性和应急速度的及时性。应急通信技术的使用热点主要体现在以下三个方面:拥有一个完备的效率高的应急指挥中心,公众设备通信网络或专门化通信网络和相应的应急场所等。在应急指挥中心中,其主要的功能就是为其他的通信设备的相关操作和运用提供必要的临时指挥和指导。而公众设备通信网络其中所设计的技术热点分别有优先路由、相关的应急通信能力技术的支持和对用户的方位进行分析定位等环节。而在应急通信场所方面,主要涉及到保障指挥通信畅通和提供对移动中通信的支持等当面。同时,也需要建立起现场监测和预警机制,对现场所出现的各种突发性事故提供实时的信息。应急通信技术的难点。在应急通信技术的发展过程中,由于要满足实效性,及时性,安全性和可靠性的技术要求,在部署相关的应急通信设备中要对以下的技术难点进行逐一的了解和找出相应的解决办法:电源的便捷程度和对设备用电功率的设置、通信设备的可扩展性、设备的跟踪定位能力和通信设备的可用性和简易的部署。这些问题都是在发展应急通信技术当中首先需要解决的主要问题。
3通信技术问题的解决措施
针对上述的通信技术的发展现状和其相关的特点,我们提出了一些具有针对性的问题解决方案,希望为其问题的处理提供一定的参考:完善应急通信网络的构成。通信网络的一个以多种通信网络设备和技术所组成的综合性异构网络。它的构成主要包括了有线固定网络、互联网等公众网络设备,同时也包括有卫星通信、集群通信和广播电视通信网络等相关的专门化网络结构。公网的作用大多是用于进行公众之间的信息交流和通信等。而专网则普遍地应用于应急通信的基本指挥调度的工作当中。应急通信网络的这一构成特点使其网络的构成具有不稳定性和动态性。因此,在此过程中应该以解决异构网络的融合互通和配合通信技术手段去进行处理。加强对应急通信的保障性需求的应对。在应急通信技术的使用过程中,应急通信并不是一个孤立存在的技术使用方面,它需要和其他相关的各类技术进行适当的配合,才能为应急预警工作提供必要的保障。因此,在这种过程中则有必要对其相关的技术有一个全面的掌握,以便应急通信技术在突发事件中的应用达到最佳的效果。具体的工作应该包括有:加强对通信基础设备与其他关联的组件(如缆线和交换设备等)的紧密联系,防止其出现信号中断的情况;对通信设备的供电系统要进行定期的检查,使其在日常工作当中保持良好的工作状态。
通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分,其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向通信设备提供能源。通信电源必须具备智能监控、无人值守和电池自动管理等功能,从而满足网络时代的需求。通信电源系统由交流配电、整流柜、直流配电和监控模块组成。
(二)通信电源设备的更新换代
近年来,随着技术的进步,特别是功率器的更新换代,新型电磁材料的不断使用,功率变换技术的不断改进,控制方法的不断进步,以及相关学科的技术不断融合,通信电源在系统的可靠性、稳定性,电磁兼容性,消除网侧电流谐波、提高电能利用率、降低损耗、提高系统的动态性能等等方面都取得长足的进步。
(三)现行通信电源的电路模型和控制技术
目前通信电源的变换电路拓扑结构主要采用双单端电路,半桥电路和全桥电路,各有优缺点。一般认为,在中、小功率场合,采用双单端电路或半桥电路是适宜的;在大功率场合则采用全桥变换电路。
二、通信电源发展趋势
(一)开关器件的发展趋势
电源技术的精髓是电能变换,即利用电能变化技术将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。其中,开关电源在电源技术中占有重要地位,从10kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫兹级,开关电源的发展为高频变化提供了硬件基础,促进了现代电源技术的繁荣和发展。
(二)通信直流电源产品的技术发展市场需求发展
在需求与技术的共同推动下,通信直流电源产品体现了如下的发展态势:
体系架构相当长的一段时间内维持稳定。通信直流电源在相当长的时间内还是维持现有的交流配电、整流器模块(并联)、直流配电、监控单元、蓄电池等为主要组成部分的架构;功率变换模式也将维持现有的高频开关模式,暂时不会出现类似从线性电源到开关电源的阶跃性的变化。
功率密度不断提高。通信一次电源的核心部件整流器的功率密度不断提高,推动了通信直流电源整机的功率密度不断提高,但配电器件、蓄电池等密度基本维持稳定,一定程度制约了整机系统的功率密度的提高比率。
更高的可靠性。高可靠性是通信电源的最基本要求。随着器件技术、通信电源技术的成熟,以及各通信直流电源设备厂家在可靠性研究上大力投入,通信直流电源产品可靠性呈不断提高的趋势。
按照TRIZ理论(“创造性解决问题的理论”的俄语缩略语)描述的技术系统发展进化规律,一般而言,技术的生命周期包含四个阶段:婴儿期、成长期、成熟期和衰退期,种种迹象表明,通信直流电源的核心技术,开关电源技术基本上开始步入成熟期:效率的提升变得缓慢和困难、而电源损耗不能大幅度降低限制了功率密度的进一步提高,未来几年甚至十几年内,通信直流电源产品将进入一个缓慢发展的阶段,直至有一天,一种新的电源变换技术(文秘站:)出现,通信直流电源产品就会再出现一个阶跃性的发展,就像开关稳压技术替代线性稳压技术,给电源带来了革命性的变化。
(三)通信用蓄电池技术研究的新进展
通信用蓄电池作为通信系统后备的能源供应手段,其研制、生产和应用技术一直备受世界各国通信行业的重视。随着科技的发展和技术的不断进步,国外正在研制和试验新一代的通信用蓄电池,有的已经进入商用化阶段。这些新的蓄电池,由于其材料、结构和技术上的先进性,在性能上具有传统的VRLA电池无可比拟的优越性。
1.钒电池(VanadiumRedoxBattery)。钒电池(VRB)是一种电解值可以流动的电池,目前正在逐步进入商用化阶段。
2.燃料电池。燃料电池是一种化学电池,也是一种新型的发电装置,它所需的化学原料由外部供给,如氢氧燃料电池,只要外部供给氢和氧,经过内部电极、催化剂和碱性电解液的作用,就能产生0.9V电压的直流电能,同时产生大量的热能.
随着新技术、新设备、新手段的广泛运用,民航通信网的建设水平、发展速度、建设规模还不能完全适应信息技术发展的要求,不能完全满足信息化发展对民航通信保障的要求。对此,我们必须加强通信网建设研究。
一、更新思维,确立工程建设的新模式
目前,国内电信事业发展迅猛,数字化、高速率的通信网已经覆盖全国。民航通信网采用开放模式,以自建、合建、租用等方式,与电信运营商骨干网建设融于一体。在使用上利用终端加密、多路由使用、交换组网等方式开发新的接口协议和网中网软件,做到开放而不公开,以最少的经费投入达成通信网建设工程的最快发展。与此同时,对原有通信工程应充分挖掘潜力、改制创新,建成多手段、全频域的栅格状通信网。随着通信网络的发展,信息共享和开放程度更高,网络可靠性和安全性问题也更加突出。这主要体现在:网络结构的变化促使信息源更具有开放性,使网络安全防卫措施的实施面临重重阻力。资源的共享和分布增加了网络受攻击的可能性。信息源不再是高度集中、绝对封闭的唯一源头,信息流的多渠道交叉反馈,使对信息的监控难度加大,因此,必须加强对网络安全管理和信息安全技术的研究,建立完善的网络安全管理体系,加强网络管理系统的技术改造,确保民航通信网的安全和高效运行。
二、注重效能,更新维护手段
一是组建通信设备维护管理中心,变单一维护为层次维护。由通信设备维护管理中心负责网络运行监控、网络组织调整、设备预检测试、故障设备维修及技术改造,并为一线台站提供技术支援。二是利用光缆巡检系统,改革传统线路巡检方式,该系统为计算机管理,对完成线路维护任务情况进行量化评定,为线路维护建立直观有效的管理模式。三是突出新装备的科学管理。与市电信运营商和设备厂家合建备品备件管理资料数据库,确定配备储存标准,为一线台站提供有力的物质保障。四是构筑集中监控平台,实行网络监管,变被动式经验维护为主动式科学维护。建立以各级通信网络技术管理中心为龙头的运行管理机制,是由网管中心在通信网络运行管理中所处的地位和作用决定的。实践证明,现代化的通信网络必须依靠现代化的手段来管理,必须运用现代管理理论和先进的网络管理技术,加强网管系统建设,全面推进网络管理机制的创新。
三、讲求效益,进一步深化维护制度改革
目前,民航通信设备的可靠性达到一定程度,主要通信设备都能达到平均开机近万小时无自然故障的水平,并且大都具备自动诊断功能,机房环境也日趋稳定,这些优势为实现集中维护和远程控管提供了可能。二是推行大机房工作方式。在加强机房维护人员一专多能训练的基础上,明确应急预案,保证紧急或突发事件时,相关电路畅通无阻。完善远程网络监控技术。要求远程网络监控技术即要互相兼容,还要功能强大。重点是完善远程网络故障管理技术,要能定期对监控的网络生成网络运行质量报告、告警监测、故障定位、故障修正、测试及障碍管理等功能集。对网络出现的损伤和设备运行障碍,要能及时作出反应,使监控指挥人员能够采取诸如紧急调度、抢修及远程技术支援等措施,以确保网络高效、安全运行。
四、加强管理,制定各类新标准
一是在原有通信管理规定的基础上,不断增加、补充针对新型通信设备维护管理的相关内容;二是着眼新装备、新系统,制定通信网维护管理在岗制度;三是明确网络管理维护人员工作职责,进一步规范维护管理程序、业务处理程序、配合协作程序、线路故障检修程序、业务处理程序、配合协作程序、线路故障检修程序、技术支援与指导工作程序、器材备件供应保障程序等各项工作流程;四是保证层次维护有明确的依据,制定好各类标准;随着民航通信网络的高速发展及其它外部情况的变化,原有的法规有些已经不适应通信网络管理发展的要求,必须按照依法管理民航通信网的要求,建立健全民航通信网网络管理法规。各级网管中心必须明确职责,理顺业务协调关系。同时协调好各网管中心、维修中心和一线机房间的业务关系,使网管中心真正成为全网的技术协调、装备维修、应急抢修中心。要建立和完善各种突况下的应急通信保障预案,加强对重要通信系统设备的巡检巡修,建立故障预防处理机制,定期对全网进行质量分析,及时处理日常维护中存在的问题,结合设备及维护保养的实际情况,指定通信设备质量评定标准、通信网络运行质量评定标准、通信专业技术人员考核评定标准等一系列量化指标,为民航通信网的科学化管理打下良好的基础。
参考文献: