现代无线通信技术论文大全11篇

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篇（1）

超宽带（UltraWideBand）作为一种新型的无线通信技术与传统的通信方式相比有着很大的区别。由于它不需使用载波电路，而是通过发送纳秒级脉冲传输数据，因此该技术具有发射和接收电路简单、功耗低、对现存通信系统影响小、传输速率高的优点，此外它还具有多径分辨能力强、穿透力强、隐蔽性好、系统容量大、定位精度高等优势。根据FCC的规定，从3.1GHz～10.6GHz之间的7.5GHz带宽频率都将作为UWB通信设备所使用。但出于对现存无线系统影响的考虑，UWB的发射功率被限制在1mW/MHz以下。

UWB是一种可以为无线局域网LAN、个人域网PAN的接口卡和接入技术带来低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信技术。它解决了困扰传统无线技术多年的重大难题，开发了一个具有对信道衰落特性不敏感、发射信号功率普密度低、不易被截获、复杂度不高等众多优点的传输技术。该技术尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用中。

图1

1基本概念

超宽带（UWB）又被称为脉冲无线电（ImpulseRadio）,具体定义为相对带宽（信号带宽与中心频率的比）大于25%的信号，即：

Bf=B/fc=(fh-fl)/[(fh+fl)/2]>25%(1)

或者是带宽超过1.5GHz。实际上UWB信号是一种持续时间极短、带宽很宽的短时脉冲。它的主要形式是超短基带脉冲，宽度一般在0.1～20ns，脉冲间隔为2～5000ns，精度可控，频谱为50MHz～10GHz，频带大于100%中心频率，典型点空比为0.1%。

传统的UWB系统使用一种被称为“单周期（monocycle）脉形”的脉冲。一般情况下，通过随道二极管或者水银开关产生。在计算机仿真中用高斯脉冲来近似代替它。由于天线对脉冲的影响不同，所以可以假设发送脉冲为：

而接收端收到的信号为：

tc是脉冲的时移，2tau为脉冲的宽度。图1给出了发射脉冲和接收脉冲的时域脉形。

2UWB的性能特点

超宽带有别于其它现存的一些通信技术，其最根本的区别在于无需载波，大大降低了发射和接收设备的复杂性，从根本上降低了通信的成本。

UWB的优点可以归纳为以下八个方面：

（1）无需载波，发送和接收设备简单。由于UWB信号是一些超短时的脉冲，其频率很高，所以它不象传统的基带信号那样需要将其调制到某个发射频率上才能在信道中传输。因此，必然会使发射机和接收机的结构简单化。

图2

（2）功耗低。由于UWB信号无需载波，工作在频谱的电子噪声波段，所以它只需要很低的电源功率。一般UWB系统只需要50～70mW的电源，而这只是移动电话的百分之一，蓝牙技术的十分之一。

（3）传输速率高。极宽的带宽使UWB具有很高的传输速率，一般情况下，其最大数据传输速度可以达到几百Mbps～1Gbps。美国英特尔公司于2002年4月在“IDF2002SpringJapan”上对该技术进行了演示，在数米的距离内传输速率可达100Mbps。

（4）隐蔽性好，安全性高。由于UWB信号的带宽很宽，且发射功率很低，这必然使该项通信技术具有低截获能力LPD（LowProbabilityofDetection）的优点。另外超宽带还采用了跳时TH（TimeHopping）扩频技术，接收端必须在知道发射端扩频码的条件下才能解调出发送的数据信息。

（5）多径分辨能力强。从时域角度看，超宽带系统采用脉冲宽度为几纳秒的窄信号，因此具有很高的时间分辨力，相应的多径分辨率小于几十厘米；从频域的角度分析，由于UWB信号的带宽极宽，所以信号在传输过程中出现频率选择性衰落出现是一定的。然而正是因为极宽的带宽，多径衰落只在某些频点处出现，从整体上考虑，衰落掉的能量只是信号总能量很小的部分，所以该技术在抗多径方面仍具有鲁棒性。

（6）系统容量大。香农公式给出

C=Blog2(1+S/N)(4)

可以看出，带宽增加使信道容量的升高远远大于信号功率上升所带来的效应，这一点也正是提出超宽带技术的理论机理。

（7）高精度的距离分辨力。由于超宽带定位设备的时间抖动小于20ps，如果采用GPS相同的工作原理和算法，相应的距离不确定性小于1cm。而在实际应用中，超宽带雷达系统使用的超窄脉冲信号，其距离分辨率小于30cm。

（8）穿透能力强。在具有相同带宽的无线信号中，超宽带的频率最低，因此，它在具有大容量和高距离分辨率的同时相对于毫米波信号具有更强的穿透能力。

3UWB信号的调制方式

UWB的调制方式有许多，以脉冲调制PPM（PulsePositionModulation）为例作为一个举例分析。

首先定义一个单周期脉形：

s(k)代表信号kth,w(t)为传输的单周期脉冲。

将其移至每一帧的开始：

Tf代表脉冲重复周期，j表示第j个单脉冲。

加入伪随机跳时码：

最后加入调制数据：

其中，d(k)是信息数据，δ为时移。为了满足多用户的需求，提高通信的安全性和对系统功率谱密度PSD（PowerSpectralDensity）的考虑，引入了跳时码，下面就从功率谱密度的角度来分析这个问题。

假设采用图1（a）给出的高斯单脉冲作为发送信号，且只是一串周期性的脉冲序列，由于时域信号的周期性导致其频域出现了强烈的能量类峰，这些类峰将对现存传统的无线信号造成干扰。因此需要采取某种措施将其平滑。如果采用PPM调制对脉冲的位置做出调整，可以看到：由于调制的置乱效果，频域的尖峰得到了一定的控制，但此时仍比较明显。为了进一步降低类峰的幅度，引入跳时码，这样发送信号的功率谱就会得到进一步的平滑，几乎近似于背景噪声，这也正是UWB系统能与现存无线系统并存的原因之一。图2给出了上述不同信号的PSD图和引入跳时码后的时域波形。

除PPM外，UWB信号还可以采用脉幅调制PAM（PulseAmplitudeModulation），开关键OOK（On-OffKey）和二相移键控BPSK（Bi-PhaseShiftKey）等。在接收端，单脉冲信号可以通过相关技术实现可靠接收。实际应用中常使用相关器（correlator），它用准备好的模板波形乘以接收到的射频信号，再积分就得到一个直流输出电压。相关器输出的是接收到的单周期脉冲和模板波形的相对时间位置差，从输出中寻找时间位置差为0的即为要接收的信号。

为了追求更高效率的信息传输，近来人们提出了一种新型脉冲调制方式——脉形调制PSM（PulseShapeModulation）。PSM就是对脉冲的形状进行调制从而实现信息的载荷，因此脉冲形状的选择是十分重要的。它的提出得益于人们对hermite多项式的研究。由于hermite多项式的数学表达式与高斯单脉冲很接近，而且随着阶数的变化，波形的持续时间不会有很大的变化，因此人们便想到了用hermite多项式数的变化产生形状各异的脉冲，实现多元化的调制。为了寻求正交的波形，需对hermite多项式进行修正，即：

经过改动之后，便可以得到彼此正交的各阶hermite多项式了。这时可以在发送端同时发送n个不同形状的单脉冲，正交性使其互不干扰，接收端用相关接收技术即可把每一个信号分离出来。

图3给出了改进型hermite多项式时域波形。与此同时还可以通过搭建simulink电路得到想要的各阶hermite多项式脉冲。如图4给出了搭建电路和仿真波形。在simulink电路中，Hermite多项式的阶数由脉冲阶数单元控制，示波器1、2给出相应阶数和相应阶数减1阶的hermite脉形。

传输效率的提高带来系统性能的下降，这是许多系统所不能容忍的，因此需要进行编码。首先在形域采用BCH（7，4）对信号编码，这样一来传输速率是单脉冲的4倍，而误码性能则与单脉冲基本相同，随后在时域对信息帧进行BCH（31，11）编码，使性能进一步提高，最后还可以在时域和形域联合编码，误码性能会得到大幅度的改善，而传输效率仍然高于单脉冲系统。性能曲线如图5所示。

4应用前景和发展方向

凭借自身的众多优势，超宽带技术具有广阔的应用前景，UWB首先在美国军方和政府部门得到了实质性关注，并迅速应用于美国军队的无线电台组网（Adhoc）和高精度雷达检测系统中。2002年2月FCC准许UWB技术进入民用领域，条件是：“在发送功率低于美国放射噪音规定值-41.3dBm/MHz（换算成功率则为1mW/MHz）的条件下，可将3.1G～10.6GHz的频带用于对地下和隔墙之物进行扫描的成像系统、汽车防撞雷达以及在家电终端和便携式终端间进行测距和无线数据通信”。尽管该技术在应用中有如此多的限制，但它仍受到广大电信开发商的青睐。TimeDomain和MultispectralSolutions等公司已经向IEEE-802.15委员会提出了采用超宽带技术的议案，众多公司的研究部门乃至学校也都将该技术的研究提到了日程中来。许多现已成熟的技术纷纷与UWB进行结合，如UWB-OFDM、UWB-Adhoc、UWB-Wavelet、UWB-Neuralnetwork等，有的公司甚至已经利用这些技术生产出了实际的民用产品。

图4

笔者把超宽带技术的应用归纳为短距离无线通信、雷达探测和精确定位三个最主要的方面。其中在短距离无线通信中可用于密文传送、音/视频流传输、射频标签识别以及无中心自纺织网络（Adhoc）的物理层等领域；雷达方面主要用作防撞雷达检测、精密测高学、穿墙成像和探地雷达系统；精确定位则可用于资源跟踪和全球定位系统GPS（GlobalPositionSystem）。由此可见，UWB技术的背后蕴藏着巨大的商机。

当然，超宽带技术若要真正用于人们的日常生活，还有许多极具挑战性的课题，这也是超宽带技术近来乃至今后很长一段时间内研究和发展的方向。

（1）建立时域内的超宽带无线电发射器的模型，从时域角度设计天线的传输函数；

（2）研究超宽带信号产生和基本功能的优化；

（3）研究低电平赶宽带无线电信号集合而千万的干扰，有效平衡功率和通信范围的关系；

（4）超宽带跳时码的研究；

（5）研究移动Adhoc网络协议和路由协议，将超宽带技术应用于分布式的网络结构、盲捕获和自配置功能中；研究适用于超宽带类似于“蓝牙”系统的组网协议；

（6）研究基于超宽带无线电传输技术的无线IP协议；

篇（2）

前言

目前，刘家峡水电厂厂房安装间安装有两台400吨桥式起重机，作用是承担水轮发电机组各部件分解检修及安装间各种起重吊装任务。其作业方式为现场指挥人员手势及哨音发令，天车司机受令执行操作的方式。这种方式为单方向发令并执行的操作，并没有反馈环节，造成指挥人员与天车司机相互间无法沟通。由于厂房安装间环境复杂，而且指挥人员与天车司机相距直线甚至达到30米， 并且环境嘈杂，经常出现受令司机错误理解指挥人员指令，或者两台天车同时作业时两组作业人员相互产生干扰的情况。随着科学的进步，设备的更新，指挥人员与天车司机的及时沟通显得尤为重要。

1 无线通信技术

无线通信，顾名思义就是利用无线电波（非线缆）来实现与设备位置无关的人机信息交互。在工作现场。一些环境下禁止、限制使用电缆或很难使用电缆，有线通信系统很难发挥作用，因为无线通信效地弥补了有线通信的不足。

2 无线通信技术在使用时的特点

2.1 无线通信的优点：

（1）无线通拓扑更适合工业网络应用，支持点到点的连接以及广播拓扑；

（2）不需要布线，省去施工的麻烦，保证通信安全性。

2.2 无线通信的缺点：

（1）由于工作环境为发电厂，所以内场电磁场非常强大，无线通信会受到干扰；

（2）作业现场并排摆放发电机励磁系统控制柜，无线通信会干扰励磁系统正常运行。

3 无线通信在起重作业中的应用

从前面的介绍不难发现，无线通信技术具有着非常明显的优点及缺点。本文以现场实际生产情况为出发点，探讨无线通信技术在两台桥式起重机人机系统的应用。如图1所示。

3.1 现场总体控制

现场总指挥可以直接向两台天车指挥人员下达吊装命令，以实现整个吊装过程的总体控制，以及总体吊装方案的实施。

3.2 单台天车人机交互

天车指挥人员接到吊装命令后，在具体作业过程中可以直接向天车司机下达明确指令。而天车司机自身或天车遇到问题时也可以反馈给天车指挥人员，从而有效的避免了单向信息流造成的不可控现象。而且由于天车指挥人员直接看到被吊装设备的实际情况，如果被吊装设备出现问题可以及时果断的进行紧急停车操作，从而极大地降低了现场发生事故和误操作的概率。

3.3 双天车联动系统

水轮发电机组分解过程中，分解起吊发电机转子时需要双天车联动动作，而且发电机定转子线棒之间间隙很小，此时两台天车联动动作过程中的平衡性及同步性显得尤为重要。而两组天车操作组在正式起吊前的钢丝绳预紧及寻找平衡点的工作最重要的沟通协作可以方便的实现。

4 无线通信在应用中缺点的克服

无线通信实际是电磁波来传递信息，所以在发电厂这个强磁场特殊环境中有自身的缺点。

从原理上出发，只要所在磁场与无线通信的电磁波不是同一个频率就可以有效克服它在使用过程中的缺点。所以我们在采用无线通信时，可以使用无线信号数字加密、解密方式，这样不仅无线通信自身不会受到感染，而且无线通信电磁波也不会影响发电机组的自动化原件工作。

结束语

随着科学的进步，设备的更新，在多工种协同作业过程中对起重操作要求越来越严格的情况下，我们使用无线通信技术对整个作业过程“可控、在控”成为可能。并且它适用于各种工业环境，即使在极恶劣的情况下也能够保证安全性和可靠性。无线通信在起重作业的发展空间十分巨大！

致谢

在本次论文写作过程中，感谢各级领导予以的大力支持，同时感谢机械分场起重班各位同事为本文提供建议及信息反馈。

同时由于专业知识有限，诚恳地请各位领导对本论文多加批评指正，使我们及时完善论文的不足之处。

谨此致谢！

参 考 文 献

篇（3）

引言

中国工业化的发展，不仅提升了工业技术水平，而且还需要具有高端技术优势的设备的支持。当工业生产运行中应用技术先进的设备的时候，要实施监测工作，以能够对设备运行中所存在的问题及时发现，并采取有效的技术措施及时解决。如果采用传统的有线通信技术，需要连接线路和各种辅设备，还要对监测设备进行调试，不仅消耗时间，而且消耗人力，且监测进度无法跟得上科技发展和时代进步。鉴于目前无线通信设备正在普及，就需要将该技术引入到设备状态监测工作中，不仅提高了设备监测工作质量，而且还会提高设备监测工作效率。

1.设备状态监测的基本要求

设备状态监测是对具有特殊性能的设备进行监测，并对监测所获得的数据进行整理并做出详细的分析结果，据此而对设备的运行状态做出预测，以使工作人员对设备的运行状态随时掌握，并做好预知设备运行状态的维护工作，使设备处于良好的运行状态。设备状态监测不仅可以确保设备处于持续的良性运行状态，而且还可以降低人力消耗，延长设设备的使用寿命。从设备状态监测系统的构成情况来看，主要包括设备状态监测传感器、监测元件、捕获数据的设备以及诊断元件等等。设备状态监测传感器所发挥的作用就是将所获得的信息转化为电信号，但设备出现故障的时候，监测元件可以发挥监测的作用对故障做出判断。当信号通过传感器之后就会被放大处理，经过诊断元件监测，就可以及时地发现设备异常，并发出维修指示。设备状态监测系统可以将设别故障量化为指标，采取计算的方式做出维修结果。设备状态监测系统所提供的指示包括故障所在位置、故障名称、并会堵故障的原因做出正确的判断，同时还会相应地提出故障维修的建议。

2.设备状态监测中无线通信技术的应用

2.1设备状态监测中应用无线通信技术使监测工作更为便捷

从信息传输的纸质时代到电子时代，直到现代步入信息时代，人们的生活模式都在发生日新月异的变化，包括网络论坛、电话会议，人们的购物方式等等，已经打破了物化时代的局限而实现了虚拟空间与现实空间相结合。通信技术的发展，从有线时代步入到无线的时代，特别是现行的4G网络的应用，使得各项信息在网络上快速传输，适应了人们快节奏的生活。无线通信技术信号传输分为两种，即近距离信号传输和远距离信号传输。近距离信号传输技术就是被广为利用的蓝牙技术和红外技术。这些信号在传输的过程中，很容易受到干扰而导致信号传输受阻，由此而使得通信成本提升。近距离无线通信技术在应用中存在着不灵活性，只能够在两台设备之间传输，而且对于设计复杂的设备装备监测系统而言，这种操作则存在着诸多的不足。无线通信网络运行如果采用免费共享无线WIFI软件进行信号传输，虽然覆盖范围为300多米，但是，信号的传输的质量很低。由此可见，无线通信技术存在着应用上的优势，然信号传输质量会随着信号传输距离的增加而有所衰减，因此为了提高信号传输质量，就需要增加设备。此外，电磁波的传播载体为空气，如果空间局促，比如，煤矿企业的井下空间，果采用无线通信技术，就犹豫空气稀薄，加之空间狭隘而导致传输中断。素以，煤矿井下如果采用无线通信技术进行信号传播，所采用的时候磁场信号传输的方式。

2.2设备状态监测中应用无线通信技术可以提高监测的可靠性

与有线通信技术相比较，无线通信技术具有更高的可靠性。从应用环境来看，危险环境中是用无线通信技术可以保证通信信号顺畅而确保监测工作顺利完成。如果用于监测电气设备的外部温度，使用无线通信技术不仅可以避免不良接触，还可以避免监测的过程中引起设备故障。通常情况下，如果电气设备存在着接触不良的问题，就会导致电阻增大，使得电流在线路中流动不会受阻而导致电流瞬时增加而使得电缆高热而易引发烧坏而造成短路或者断路。这种热故障对于电气设备而言属于是较为常见的故障，如果没有及时地监测到电气设备环境温度的变化，就会导致整个的电力系统运行缺乏安全可靠性，甚至会引发火灾或者设备爆炸事件发生，直接影响了工作人员的生命健康。在设备状态监测中采用无线通信技术，在无人操作的情况下也可以完成监测工作，远程监测的实现可以使得工作人员不需要处于危险环境中即可以完成各项监测工作，同时还能及时发现问题，及时采取技术措施对这些问题加以解决。当设备处于运行状态的时候，除了设备磨损之外，设备性能和使用功能上也会有所改变，这些都可以通过使用无线通信技术观察到。即便是可靠度很高的设备，长期而持续地处于运行状态，且受到诸多因素的影响，也会导致设备损耗。这就需要对做好设备的维护工作。采用无线通信技术的目的是为了避免由于隐性问题或者是容易被忽视的小问题存在而导致设备故障。

3.结束语

综上所述，为了避免工业生产运行中存在设备故障问题，还要从工业发展以及现行的先进技术的发展态势的角度出发对设备运行模式以整改。在对工业技术设备进行监测的时候，通信技术是必不可少的。将计算机通信为了技术充分地利用起来，特别是无线通信技术的远程监控优势，可以使设备状态监测系统针对各项数据都准确分析，从而提高系统运行效率。

【参考文献】

[1]唐永刚.无线通信技术在设备状态监测中的研究与应用[J].城市建设理论研究（电子版），2015（18）:31—38.

[2]王岩岩.无线通信技术在设备状态监测中的研究与应用[J].硅谷，2013（12）:90、94—94.

篇（4）

一、概述

电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设，已经初具规模，通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展，无线通信系统的特性发生巨大的变化。鉴于采用无线通信网不依赖于电网网架，且抗自然灾害能力较强，同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点，非常适合弥补目前通信方式的单一化、覆盖面不全的缺陷。本文简单介绍一下无线通信传输体制的应用特点和优缺点，并分析其在电力系统的应用前景。

二、无线技术介绍

（一）无线通信技术的概念

目前，无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。

（二）无线通信技术的发展现状

无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术，即基于IEEE802.15的无线个域网（WPAN）、基于IEEE802.11的无线局域网（WLAN）、基于IEEE802.16的无线城域网（WMAN）及基于IEEE802.20的无线广域网（WWAN）。

总的来说，长距离无线接入技术的代表为：GSM、GPRS、3G；短距离无线接入技术的代表则包括：WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有：3.5GHz无线接入（MMDS）、本地多点分配业务（LMDS）、802.16d；移动无线接入技术主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。

1.主流无线通信技术

从技术发展的趋势可以看出，以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术。

2.其他无线通信技术

除了上述主流的无线通信技术外，目前已存在的无线通信技术还包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距离通信技术及LMDS、MMDS、点对点微波、卫星通信等长距离通信技术。

（1）IrDA：InfraredDataAssociation，是点对点的数据传输协议，通信距离一般在0～1m之间，传输速率最快可达16Mbps，通信介质为波长900纳米左右的近红外线。

（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段，使用跳频频谱扩展技术，通信介质为2.402GHz到2.480GHz的电磁波。

（3）RFID：RadioFrequencyIdentification，即射频识别，俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。

（4）UWB：UltraWideband，即超宽带技术。UWB通信又被称为是无载波的基带通信，几乎是全数字通信系统，所需要的射频和微波器件很少，因此可以减小系统的复杂性，降低成本。

三、无线技术优劣分析

（一）WLAN技术分析

Wi-Fi的技术和产品已经相当成熟，而且大批量生产。该技术适用于无线局域网，作为有线网络的延伸，对于特殊地点宽带应用，尽管Wi-Fi技术应用非常广泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患，Wi-Fi采用的是射频（RF）技术，通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号，所以非常容易受到来自外界的攻击，黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。

（二）WiMax技术分析

WiMax是一个先进的技术，推出相对较晚，存在频率复用性小、利用率低的问题，但由于最近才完成标准化，该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看，该技术可以在较大范围内满足上网要求，覆盖可以包括室外和室内，可以进行大面积的信号覆盖，甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的先进性和超远的传输距离，一直被业界看好，是未来移动技术的发展方向，并提供优良的最后一公里网络接入服务。

（三）WMN技术分析

WMN是正在研究中的技术，在研究中不断地在不同方面结合各种技术的特点进行融合，而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看，WMN这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间，在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集，并广泛应用到环境检测、工业、交通等领域。随着其他技术的不断更新完善，WMN更好地与之相融合、互补，从而能够扬长避短，发挥出各自的优势。

（四）3G技术分析

3G于1996年提出标准，2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。3G网络部署已具备相当的实践经验，有一成套建网的理论，包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。从商用前景看，目前，3G在部分地区已得到大规模的商业应用，比如欧洲很多国家、日本、韩国等都已经建设了3G的网络。3G技术已经进入可以实用的阶段，还有很多国家和地区正在建设或将要建设3G网络。

（五）LMDS技术分析

本地多点分布业务系统LMDS是一种提供点对多点通信的固定宽带无线接入技术，其工作频率在20GHZ以上，利用毫米波传输，可在一定的范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务，是一种非常好的宽带固定无线接入解决方案。在最优情况下，距离可达8公里；但是由于受降雨的原因，距离通常限于1.5公里。

其主要工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信息调制为射频信号发射出去，在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号，在无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆情况下，实现数据双向对称高带宽无线传输。

（六）MMDS技术分析

MMDS的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响，可用频带亦不够宽，最多不超过200MHz。其次，MMDS对传输路径要求非常严格。由于MMDS采用的调制技术主要是相移键控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度调制QAM调制技术，无法做到非视距传输，在目前复杂的城市环境下难以推广应用。另外，MMDS没有统一的国际标准，各厂家的设备存在兼容性问题。

（七）集群通信技术分析

数字集群系统具有很多优点，它的频谱利用率有很大提高，可进一步提高集群系统的用户容量；它提高了信号抗信道衰落的能力，使无线传输质量变好；由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术，所以对数字系统来说，保密性也有很大改善。

数字集群移动通信系统可提供多业务服务，也就是说除数字语音信号外，还可以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号，因此极大地提高了集群网的服务功能。

（八）点对点微波通信技术分析

微波传输的优势主要体现在以下几个方面：第一，可以降低运营商的运营成本。与租用线路相比，微波系统的投资只要一年左右即可收回。第二，微波传输系统部署简洁快速。与传统的传输手段相比，其快速部署的优势可以更快地满足新业务发展的需要。第三，目前的微波产品对未来的发展是有保障的，对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。未来，微波传输系统将升级到全IP的平台之上，可以全面支持运营商未来的发展。

（九）卫星通信技术分析

利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户，可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接入设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下，利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案，经济又可靠。

但是卫星通信毕竟是采用卫星作为通信平台，其地面站的建设、通信信道租用费用都需要花费大量资金，而且通信资源为卫星通信公司所有，受其带宽的限制，使得大量数据的传输需要付出非常大的代价。因此，作为日常生产、生活使用是极为不经济的；而将卫星通信作为应急通信、作战通信、海外通信等则比较适合。

四、无线技术综合比较

目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求，WLAN可解决中距离的较高速数据接入，而UWB可实现近距离的超高速无线接入。

首先，从标准化程度上看，本报告所涉及的技术中，仅仅WMN技术没有成熟的标准体系，LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准，只是没有统一的国际标准，其余的技术均已经完成标准化工作，并且都进行了试验网建设和商业网建设。

从频率上看，Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段，WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。

从覆盖范围上看，Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术，仅覆盖35m～100m；WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术，覆盖范围在1km～54km不等，而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术，通常用于通信主干组网建设。

从传输速率上看，点对点微波和卫星通信属于干线传输技术，不同的情况速率变化较大，而其余的技术均为接入技术，仅仅是3G技术接入速率最小，仅为384k，而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。

从调制技术上看，其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM，其余的技术均未采用OFDM调制技术。

篇（5）

1前言

计算机技术的广泛应用和信息数字化的高新技术的不断进步，促进了当代测绘工程的迅猛发展，同时带来了巨大且富有现实意义的发展前景和发展空间，测绘工程在理论方面或者是在实际操作上发生了翻天覆地的改变，由图纸化的传统测量技术向电子化的现代测量技术迈进，这将对采样收集空间数据方面有着非常重要的积极影响，这不仅是时代潮流变化的发展要求，也是创建科技中国的首要任务。当然，关于常规化的通信技术运用在测绘工程上是无法满足测绘工程发展的时代要求，所以我们要探究更为完美的无线通信技术，无线通信技术不仅能提高测绘工程的工作效率，使得在室外也能进行通讯并完成作业，解决了传统上图纸化作业的难题，降低了测绘人员的工作难度，减少了人力资源和时间的浪费，增强了测绘工程的准确度，这对测绘工程的改革与发展有着重要的积极作用。

2无线通信技术的概述

无线通信（Wirelesscommunication）是一种通过电磁波等信号媒介进行信息交换的通信方式。无线通信系统由多个移动站与一个基准站组成。移动站主要包括了电源、主机、GPRS等，另外基准站则包括GPS天线、电源、网管服务器等。

3无线通信系统两大模块的特点及表现

3.1无线通信系统中的硬件部分

硬件在选择设备方面最重要还是单片机的选择。单片机作为硬件部分的轴心，选择符合要求的单片机对准确传送原始数据和整个无线通信系统的正常工作有着极其重要的影响。单片机应该要符合数据传送速度快、精确率高、稳定性能好、传送长度长且具有语音传送功能和能够缩短数据处理时间的透明传送功能等要求。同时也要考虑单片机的便携性、占据空间的大小和损耗能量的多少。处于无线通信系统硬件部分的重要位置的部件———天线，能在辐射无线信号和接受无线信号的过程中正常安全在电磁波与高频率电信号之间实施相互转换反应。在选择天线时，天线的指向图要符合无线通信系统的电磁波覆盖的标准，天线自身的功能特点要满足无线通信系统的设计需求。例如，天线的长度大小要根据实际操作情况来选择适合的天线，为了提高便携性，天线接受信号的一端应选择螺旋式；为了便于工作人员的安装，天线辐射无线信号的一端应选择较短的天线。移动站与副站应该选择定向天线辐射集中程度的参数小的天线，相反，基准站与主站则选择定向天线辐射集中程度的参数大的天线。由于信号在传输介质中传播时，将会有一部分能量转化成热能或者被传输介质吸收，从而造成信号强度不断减弱，因此在馈线的选择上要选择大直径的馈线，避免信号强度的发生过度耗损。因为馈线越长，其自身损耗的能量也越大，因此，在安装过程中要尽可能地缩减馈线的长度，保证通信的正常运行。作为硬件部分中不可或缺的部件———电源，它的作用是不可忽视的，在选择电源的时候，要在确保无线通信系统能够正常运行的基础上尽可能选择电波较小的，这样才能防止干扰电台接收的现象发生。无须手持挂在肩上即可对讲的对讲机———肩咪，是由扬声器和话筒构成的，是无线通信系统硬件部分的构成部件。不同信号台之间的沟通交流可以通过肩咪来实现，在测绘工程的实际操作现场中，现场观测人员在测绘中或者进行检查工作时发现问题可以及时利用肩咪与设计绘图员进行沟通，克服困难，解决问题，从而保证测绘工程顺利进行。

3.2无线通信系统的软件部分

当无线通信系统的硬件部分完成将获得的原始数据传送到终端，系统的软件部分就开始发挥其自身作用，处理原始数据，给工作人员在测绘过程中带来了方便。在当前有关测绘的通信软件中，GIS处于极其重要的地位。数据通信是将通信技术与计算机技术结合起来从而产生新的通信方式。要在不同地区之前实现传输信息的目的就一定要有传输信道，按照不同的传送媒介，分为无线数据通信和有线数据通信。它们都是利用传输信道使得数据终端和计算机相联结，从而实现数据终端各种资源共享。在软件部分的设计编写方面，要创建一个普遍适用各个客户终端的挂载办法是首要任务。来自微软公司设计开发的ActiveX模式，有着能够摆脱详尽的编程语言，并能很好的使用到大部分的软件开发环境中，而且可以对原来存在的软件进行直接升级。在这种模式下开发运行，使得无线通信系统中的软件部分在连接网络的条件下实现交互的目的。软件部分的设计开发一旦设计了符合标准要求的框架，增强软件自身的通用性、可嵌入性、可植入性，就能保证无线通信系统在测绘工程中的合理运行和使用。

4无线通信技术在测绘工程中的应用分析

论文主要分析了GPRS无线通信技术在测绘工程中的应用情况，与传统的测绘方式相比较，GPRS无线通信技术应用十分广泛，具有实时性和准确性。利用网络使得移动站中的GPRS无线数据终端与基准站的网管服务器连接起来，同时保证网管服务器的连接口与主机保持连接状态，与此同时，在基准站的作用下数据会不断进行修正，利用网络连接使得GPRS无线数据终端能接收到数据，从而传送到移动站，并通过主机精确计算出所在的位置，测绘工作人员才能知道具体的基准站位置。在无线通信技术的实际操作与应用中，要创建标准的测绘工程管理体系，才能保证数据传送的稳定性与准确性，才能保证测绘工程作业的有效顺利进行。在传统的测绘工程中，工作区的建立都伴随这临时基准站，其工效和信息传输接收效率都非常低，随着经济建设的迅猛发展，城市化也逐渐发展成型，测绘工程量也越来越大，内容也越来越繁杂，传统的测绘方式已经不再满足时代潮流发展的需求，使用新兴的无线GPRS无线通信技术，不仅能够提高测绘工程的工作效率和信号发射接收效率，增强数据传输的稳定性、可靠性、安全性，确保测绘工程的顺利进行。

5结语

总的来说，新型无线通信技术在测绘工程中的应用，不仅能够打破传统的空间测绘模式，达成室外随时随地通讯的目的，还能推动无纸化测绘方式的发展，提高测绘作业的工作效率，降低测绘人员的工作压力，减少在时间和人力资源上不必要的浪费。无线通信技术在测绘工程的发展应用，给测绘产业带来了不可估量的发展前景和发展空间，推动了测绘行业的迅猛发展。

参考文献

[1]陈刚，羌铃铃.如何实现智能网双平面容灾[J].通信技术，2011，44（03）：103~105.

篇（6）

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）02-0268-03

随着现代社会经济的不断发展，科学技术水平不断提高，无线通信技术的发展也不例外。自无线电通信技术问世以来，通信技术领域每一次概念和技术的提出都为人类社会的发展做出了巨大的贡献。从基于蜂窝概念和模拟制式的第一代移动通信系统的产生，到数字传输方式与以时分复用接入（Time Division Multiple Access，TDMA）为标志的第二代移动通信技术的大力发展，乃至以码分复用多址接入技术（Code Division Multiple Access， CDMA）与多媒体技术为支撑的第三代移动通信系统以及当前炙手可热的第四代移动通信，无线通信领域的飞速发展依然彻底改变了我们的生活和工作方式。

1 无线通信系统发展概况

无线通信作为当前发展最快的通信技术之一，每一次概念与技术层面的突破，有效推动通信领域发展的同时更加速了现代社会信息化的步伐。

无线通信系统的发展先后经历了以全球移动通信系统（Global System for Mobile Communication，GSM）和CDMA One为代表的2G（Generation）系统、以基于CDMA空中接口技术的3G系统，并将迎来以正交频分多址（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）为空中接口技术的准4G系统。

最初的2G系统采用的GSM标准由欧洲电信标准化协会（European Telecommunications Standards Institute，ETSI）制定，采用基于频分复用（Frequency Division Duplexing，FDD）和TDMA技术的空中接口，占用900MHz、1800MHz与1900MHz频段，可支持9.6kbps的数据传输速率完成语音和短信等基本服务。在此基础上，2.5G系统——GPRS（General Pocket Radio Service）采用通用分组通信技术，数据传输过程不再占用固定的无线信道，从而更加合理地分配信道资源，可支持54kbps-114kbps的传输速率。为了满足人们对数据传输速率与多种业务传输的要求，继2.5G移动通信系统之后又出现了EDGE（Enhanced Data Rate for GSM Evolution），该系统能够与宽带码分多址接入（Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA）系统兼容，采用多时隙操作，进一步将数据传输速率提高到384kbps。

3G系统——通用移动通信系统（Universal Mobile Telecommunication System，UMTS）采用WCDMA和时分同步码分多址接入（Time Division – Synchronization Code Division Multiple Access，TD-SCDMA）、智能天线、联合检测等技术，进一步提高了无线网络通信的数据传输速率和安全性能。在3G系统的基础上，HSPA-High Speed Pocket Access，即HSDPA（High Speed Downlink Pocket Access）与HSUPA（High Speed Uplink Pocket Access）的提出是无线通信领域的又一大突破。该系统通过采用下行信道高速共享技术将下行传输速率提高到14.4Mbps；上行引入新的物理信道，采用分组调度功能、多码传输及混合自动重传等关键技术，有效提高了上行业务的承载能力。LTE（Long Term Evolution）是3GPP发起的长期演进计划，可支持FDD和时分复用（Time Division Duplexing，TDD）两种双工方式，采用扁平化IP网络架构与OFDM空中接口技术，上下行数据传输峰值速率可分别达到50Mbps和100Mbps。

未来的4G系统——LTE-Advanced是对LTE做出的演进，完全兼容LTE系统，支持100MHz带宽的同时进一步将上下行传输速率提高到500Mbps和1Gbps。

2 TD-LTE基本原理

TD-LTE（Time Division – Long Term Evolution）是TD-SCDMA长期演进系统的产物，采用OFDMA空中接口技术，有效提高了无线通信系统的上下行数据传输速率和频谱利用率，降低了系统传输的时延，同时支持语音、视频、在线网络游戏、高清视频点播等多功能业务。目前，TD-LTE以其突出的优势受到越来越多的电信运营商和设备制造商的支持和青睐。TD-LTE系统的基本原理如图1所示。该系统并未沿用UTRAN中的RNC-Node B结构，而是采用全新的功能更加完全的基站e-Node B结构，这些节点之间通过IP进行传输，并在逻辑层面上通过X2接口互相连接成为Mesh型网络结构，用于支持UE在整个网络内的移动性，从而保证接入TD-LTE移动通信系统的用户在使用网络的过程中能够平滑无缝地进行切换。基站e-Node B与接入网关（Access Gate Way，aGW）之间通过S1接口进行连接，该连接方式也采用了Mesh或者部分Mesh型的连接方式，一个基站e-Node B可以与多个接入网关进行互连。TD-LTE系统中的e-Node B具有对空中接口的用户平面和控制平面进行管理和控制的功能，aGW承载了对使用该系统用户的数据进行分组和汇聚的功能以及包括心灵状态管理在内的部分核心网功能。

3 TD-LTE无线网络目前存在的弊端

虽然TD-LTE无线网络系统在充分兼容TD-SCDMA无线通信系统的同时，有效提高了上下行数据传输速率，降低了无线传输的时延，改善了所占用频带的利用率，但是TD-LTE无线网络系统依然存在多网络共存进而产生相互干扰的弊端。随着科学技术的日新月异，各大设备商提供了多种多样的无线网络接入终端，这种终端在高速移动的情况下，会出现于基站频繁交换信令、切换信道的现象，如何实现这种情况下终端接入无线网络的平滑转换，是TD-LTE无线网络系统不可规避的问题。

4 TD-LTE无线网络的优化方案

针对上述高速移动终端频繁切换进而影响TD-LTE无线网络系统综合性能的弊端，该文提出了基于虚拟化技术对TD-LTE无线网络系统核心网进行优化的方案。

4.1 优化方案基本原理

虚拟化技术是指利用目前炙手可热的云平台对物理资源从逻辑角度而非物理角度进行重新配置的方法。基于虚拟化技术的TD-LTE无线网络优化方案是指通过逻辑划分将无线网络切换、多制式相互干扰产生的问题等交给额外配置的服务器来实现，从而降低了TD-LTE无线网络系统本身处理这些冗余的负担。如图2所示，我们采用OS6850作为虚拟机对TD-LTE无线网络系统中产生的额外负担进行接收、存储、处理和反馈，以实现优化TD-LTE无线网络系统性能的目的。

4.2 优化方案的测试结果

4.3 优化方案的优缺点

通过对上述基于虚拟化技术的TD-LTE无线网络优化方案的研究，并采用OS6850作为虚拟机完成系统不稳定情况下的测试工作，我们可以看出该优化方案能够在无线网络系统不稳定，系统中接入终端频繁切换小区的情况下，有效保证系统的稳定性，降低系统中接入终端传输和接收数据的时延，提高系统的资源利用率。但是这种优化方案需要较为昂贵的服务器作为无线网络系统的支撑，这是其不可避免的缺点。

5 结束语

无线通信技术的快速发展作为当今科学技术不可小觑的一个分支，已经成为当前衡量一个一个国家科技发展水平的重要标志。TD-LTE无线网络系统作为当前发展最快的无线通信技术之一已经得到了广泛的应用，但是，在网络系统不稳定情况下无线系统综合性能会急速恶化，进而直接影响到用户的直接体验。该文基于虚拟化技术的基本原理和应用原则，提出了对TD-LTE无线网络系统的优化措施，并搭建网络平台验证了该优化方案的有效性，为TD-LTE无线网络系统的进一步发展指明了方向。

参考文献：

[1] 崔杰.TD-SCDMA演进系统及无线资源管理技术研究[D]. 北京：北京邮电大学，2010.

[2] 3GPP TS 36.300.Technical Specification Group Radio Access Network； Evolved Universal TerrestrialRadio Access（E-UTRA）and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network（EUTRAN）；Overalldescription； Stage 2，V8.3.0 2007.

[3] 3GPP TS 36.211.Technical Specification Group Radio Access Network； Evolved Universal TerrestrialRadio Access（E-UTRA）；Physical Channels and Modulation，V8.1.0 2007.

篇（7）

1896年3月24日，波波夫将无线电通信的通信距离延长到250米，做了用无线电传送莫尔斯电码的表演为无线电通信技术拉开新的序幕。

1898年，年轻的意大利青年马可尼利用游艇证明了他的无线电电报能够在20英里的海面畅通无阻地通信，第一次实际性地使用无线电通信技术。

1901年，他在相隔2700公里英国和纽芬兰岛之间成功地进行了跨越大西洋的远距离无线电通信，从此人类进入无线电波进行远距离通信的新时代。

随后，无线电通信技术如雨后春笋其涌现出来。直到1946年，美国人罗斯.威玛和日本人八本教授利用高灵敏度摄像管家用电视机接收天线问题，从此超短波转播站一些国家相继建立了，无线电通信技术迅速普及开来[2]。

随着电子技术的高速发展，信息超远控制技术为满足遥控、遥测和遥感技术的需要，于人们生产与生活中被广泛使用；后来微电子技术也推动了电子计算机的更新换代，使电子计算机信息处理功能大大增加，日益成为信息处理最重要和必不可少的工具。

信息技术是以微电子和光电技术为基础，以计算机和通信技术为支撑，以信息处理技术为主题的技术系统的总称，是一门综合性的技术。今天的信息化时代，就是电子计算机和通信技术紧密结合的标志。

无线电通信技术发展到今日，拥有无限潜力。军事、气象、生活、生产等各个领域都对其都有空前的需求。虽然无线电通信技术优点虽然卓越，但其缺点至今给技术的发展带来很大的障碍，都是我们亟须解决的难题。

2无线电通信技术的特点

近些年无线电通信技术领域引入无线接入技术，是迅速发展起来的新技术领域，不需要传输媒质，部分接入网甚至入网的全部皆可直接采用无线传播手段代替，无论是概念上还是技术含量上都产生了一个重大的飞跃，实现了降低成本、提高灵活性和扩展传输距离的目的。其特点喜忧参半，优点主要体现在传输线路线、通信方式等方面，我们可以总结如下：

不受时空限制。大多数情况下，人们对通信运用的时间、地点、容量需求无法预知，而无线电通信不受时空限制的优点能够采取灵活多样的手段和方法，确保通信联络综合高效，语音、数据、图像的综合传输畅通无阻，随着近年来国内各个经济领域和国际经济的来往，无线电通信技术不受时空限制方法为其打开方便之门，尤其通信与网络的连接，通信技术踏上新的台阶。

具备高度的机动性及可用性。无线电通信技术传输数字化、功能多样化、设备小型化、智能化及系统大容量化决定了其具备高度的机动性和可用性，尤其在军事构建地域通信网方面起到很大的作用。

可靠性高。无线电通信比起有线通信的一个卓越优点在抵抗水淹、台风、地震等方面有较大的可靠性，一般情况下除非信号干扰都能保持通信的畅通，这也是无线架输的最大特点。

无线电通信技术虽然解决了架设传输线路线、脱离传输距离限制、传输距离远、通信灵活等的难题，但其信号容易受到干扰、影响，还有容易被截获造成了该项技术的保密性极差。无线电通信技术的缺点几百年来都是让人头疼的问题，目前全球化经济愈演愈热，其信号的稳定性与安全性上升为经济领域里关注的焦点，因此，无线电通信技术的通信方法拓新成为其发展的新话题。

3无线电通信技术之通信方法的拓新

21世纪无线电通信技术正处在关键的转折时期，尤其最近几十年最为活跃。信息化的飞速发展和IP技术的兴起，欲求无线电通信技术适应未来社会生产和生活的需求。务必在通信方法上进行一系列的拓新。针对以上无线电通信技术的缺陷，笔者认为，我们可以从通信技术、信息技术、网络技术、蓝牙技术、软件技术等方面进行尝试，主要可总结一下八点：

3.1采用了数字通信技术

提高系统频谱资源的利用率，维持信号上的稳定，避免通信信号收到干扰，增大了系统通信容量，提供话音、图像和数据等多种通信服务，确保用户信息安全保密。

3.2推广通信信息技术宽带化的发展

信息的宽带化对于光纤传输技术和高通透量网络的发展起到关键的推进作用[3]，尤其近年来世界范围内全面展开，无线通信技术正朝着无线接入宽带化的方向演进，这个方向对无线电通信信号源稳定来说的确非常之重要。

3.3推广个人信息化技术

个人信息化在全球个人通信已经有着不争的发展趋势。个人信息话，能够有效地减低传输路线的信息量堵塞，大幅度提高通信的传播速度。

3.4拓新接入网络的样式

技术上融合实现固定和其他通信等不同业务，在无线应用协议（WAP）的出现以后，无线数据业务的开展得到大幅度的推动，促进了信息网络传送多种业务信息的发展。随着市场竞争的需要，传统的电信网络与新兴的计算机网络融合，尤其具备开发潜力接入网部分通过固定接入、移动蜂窝接入、无线本地环路入等不同的接入设备，满足了生活与生产地各种通信需求。

3.5过渡电路交换网络

关于过渡电路交换网络，IP网络无疑是核心关键技术，是最合适的选择对象，处理数据的能力电路交换网络大大提升，这一点对保持通信畅通方面解决了信号容易受到干扰的难题。

3.6使用Bluetooth技术作为信号传感器

Bluetooth技术具有更高的安全性和适用性，利用蓝牙做出来的传感器随时反映出用户所需要的信号方向，一旦连接到Internet上的话，即可以实现更具备高度的机动性及可用性。

3.7推广软件无线电

软件无线电通信侦察与对抗方面世人瞩目，但它仅限于军事通信领域,如果能够推广到市场，对于无线电通信技术的通信内容保密性来说将是一大跨步的改革创新。

3.8提高无线通信网络可持续性

无线电通信技术的网络设备如果没有良好的配置和网络部署，一旦受到安全威胁，其后果不堪设想。因此，无线电通信技术通信方法的拓新我们与必要提高网络设备性能、优化设备配置、冗余备份等等手段来保证网络的可靠性[4]。

结束语

回顾无线通信的发展历程，无线电通信技术的传输路线、传输距离、通信灵活性、信号稳定性、保密性等方面的需求将愈来愈突出。通信方法新技术的拓新将有愈来愈广阔的活动舞台及光明的发展前景。鉴于市场对经济的推进作用，尽管我国的无线电通信技术发展速度飞快，但面对我国12亿人口的通信需求，无线电通信技术普及率低的问题，面对我国12亿人口，网络规模和容量方面就变得苍白无力了。同时，无线电通信技术愈来愈激烈竞争局面促使各无线电通信运营企业积极拓新新的技术涵盖面，提升自身的营业水平，为市场提供丰更加富的选择，满足用户各个方面、各个层次的需求。因此，在无线电通信技术通信方法应用开发的发展潜力无穷，这要求我们积极加快无线领域的科技进步，为无线电通信技术创新出谋划策，为全球信息化及经济全球化的通信事业贡献力量。

参考文献

[1]《信号与系统(第二版)》A.V.Oppenheim西安交通大学出版社2000年.

[2]《数字与模拟通信系统》LeonW.Couch,II电子工业出版社.

[3]《现代通信原理》曹志刚清华大学出版社.

篇（8）

中图分类号：TN 929.3

文献标识码：A

DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2015.08.004

0 引言

进入二十一世纪的第二个十年以来，信息已经成为人类社会文明进步的要素资源，成为现代社会持续发展的基本条件。信息网络空间已经成为继陆、海、空、天之后的第五大国家疆域，成为世界各国战略竞争的重要领域。信息安全已成为与国防安全、能源安全、粮食安全并列的四大国家安全领域之一。

近些年来，以美国为代表的信息技术强国利用自身所垄断的全球信息技术优势，加紧构建信息安全保障和攻击体系，以进一步巩固其在网络空间的统治地位。在美国现有的国家信息安全体系中，政府、IT企业和社会团体分工协作，相互配合，共同推进美国国家和军队的信息安全体系建设。当前，美国政府部门作为信息安全战略制定、网络和信息安全项目策划、网络情报侦查、网络防御以及网络进攻的主导者，引领了整个美国信息安全领域的发展和规划。其主要部门包括国土安全部、国防部、美军网电司令部、商务部、联邦调查局以及中央情报局；美国的IT企业则是网络攻防的具体实施机构和重要支撑单位，是美国政府和军队海量情报数据的来源，同时也是实施网络作战的实施主体；而美国及其盟国中一些非营利性团体和学术组织则为美国政府和军队提供了舆论和技术层面的支持，同时进行了人才的输出，以支撑日益强大的美国信息作战部队。

随着无线与移动通信技术的高速发展，抛开有线束缚的无线通信技术为国家和军队的指挥和作战带来了极大的便利性，然而也埋下了极大的安全隐患。截至2014年年底，美国情报和军队相关部门在无线网络中侦收和攻击获得的情报已经占到美国情报总量的约57.6%，凸显了当前国家和军队无线网络安全的严峻态势。美军网电司令部2015年战略规划指南显示，未来美军网电部队将把无线领域作为网络攻防作战的重点，这对我国国防和军队网络安全体系和技术提出了新的考验。本论文从历史出发，对交换技术进行了简要的回顾，指出了当前交换网络发展的瓶颈以及问题，并基于前沿的下一代智能网络以及大数据交换网络提出了展望和设想。

1 军队无线网络安全现状

我国的互联网、电信网、广电网和各类专网（包含军网）组成的国家基础网络是国家和军队信息安全防护的重要对象，但是这些基础社会建设过程中普遍存在着重建轻防，甚至只建不防的问题，造成网络信息安全体系构建的极大障碍。

当前，我军无线网络通信手段主要包含战场卫星通信、短波电台通信、水下潜艇长波通信等战时通信手段，以及军队日常办公所使用的蜂窝网移动手机通信、单位无线局域网（Wi-Fi）以及家庭使用的宽带及家庭无线局域网等非战时通信手段。由于战时通信技术具有较强的应用层加密以及物理层跳频和扩频保障，传统的窃密和攻击手段并不能很快奏效，反而是和平时期工作用无线局域网、个人手机、家庭Wi-Fi等上网和通话极易被侦听和窃密，导致无意识泄密。据不完全统计，2014年以来军队、军工企业等军事相关单位因手机、家庭宽带/Wi-Fi等被攻击及窃听的事件约470起，造成不可估量的军事、经济以及国家核心技术损失。

美国凭借其在信息领域的绝对优势，不断将其技术和设备输出到中国，而国产化设备的低性能、高价格等不足进一步导致了党政军系统中日常无线网络通信设备国产化程度极低，使得日常无线网络的安全防线处于近乎失灵的状态。在美国IT跨国公司和美国网络部队等诸如“棱镜”项目面前，我军的基础网络和重要信息系统几乎完全处于不设防状态。诸如思科、微软、英特尔、IBM等IT企业几乎完全控制了我国高端IT产品的生产及应用。据Gartner数据显示，Windows系列操作系统在我国市场占有率超过9成，英特尔在微处理器市场上占有率也超过8成，谷歌的安卓操作系统在我国市场占有率达到8成。即使是国产的联想、酷派等手机，其核心芯片和操作系统也多是国外生产，使得我国无法从技术层面根除安全隐患。

2 解决方案：物理层安全技术和可见光通信技术

针对目前日常军队无线网络安全性的问题，本文提出了两种可行的改进方案，能够在现有技术的基础上，从防止无线信号被侦收和泄漏的角度实现日常状态下部队营区无线通信的安全保密。

在现有的通信系统中，通信的保密性主要依赖于基于计算密码学的加密体制，早在20世纪初就已有人提出将传输的信息与密钥取异或的方法来增强信息传递的安全性。这种基于密钥的加密方法首次由Shannon于1949年给出了数学的理论分析。假设发送者希望把信息M秘密地发送给接收者，称M为明文信息。则加密的过程为，在发送端，发送者通过密钥K以及加密算法f对所要传输的明文M进行加密，得到密文S。在接收端，接收者通过密钥K以及与加密算法相应的解密算法，我们用f-1标记，来进行解密，从而得到明文M。通过对加解密过程的观察，可以得知，有两个方法防止窃听者从窃听到的S中获取明文M： 一个是窃听者不知道密钥K，另外一个是解密算法非常困难，窃听者难以在有限的时间用有限的资源进行解密。基于这两个方法，延伸出了现代通信系统中非常常见的两种加密形式，一个是对称密钥加密，一个是非对称密钥加密。

现代密码学的加密体制主要是在物理层之上的几层来实现的，譬如MAC层、网络层、应用层等等，故有时也称基于现代密码学的安全为上层安全。物理层对于现代密码学加密体制来说是透明的，即物理层安全与上层安全是独立的。下面分别介绍物理层安全的两个基础知识，分别是：窃听信道模型和安全传输速率。窃听信道模型是物理层安全所研究的基本信道模型，安全传输速率是衡量物理层安全系统性能的重要指标。

物理层安全主要是利用特殊的信道编码和无线信道的随机特性使得秘密通信得以进行，它与现代密码学不同之处在于，其安全程度并不依赖于Eve的计算强度，而是依赖无线信道环境的随机特性。但是，从保密环节上来说，物理层安全与传统的计算密码学的安全却有着本质的相似之处。如图1所示。物理层安全中的编码调制环节和信道的随机性是安全通信的必要条件，正如现代密码学体制中的加密算法和密钥。编码调制环节是指Alice根据Alice-Bob和Alice-Eve信道的信道条件，通过独特的信道编码来保证Alice与Bob之间安全又可靠的通信。从安全的角度来说，编码调制环境可以被看作现代密码学中的加密过程，信息加密后生成的密文记为Xn。密文经过无线信道和解调译码可以等同为现代密码学中的解密环节，其中信道信息{h，g}可以看作公共密钥，而Bob接收端的噪声可以看作Bob的私钥，Eve是没有办法获得的。因此密文通过Bob的无线信道和解调译码，可以被Bob正确地译码解密；而此密文通过Eve的无线信道和解调译码，Eve是不能获得任何信息的。由此可见，虽然物理层安全与传统的基于现代密码学的加密原理是完全不同的，但是它们在实现框架上却也能够找到共同点。物理层安全可以看作是以调制编码等发送端的技术为“加密算法”，充分利用Alice-Bob和Alice-Eve之间无线信道的差异性，把无线信道看作“加密密钥”，从而使得Alice与Bob之间形成了安全可靠的通信。

物理层安全技术由于可以独立于上层而单独实现秘密通信，因此在无线通信系统中，可以在保证现有上层安全措施不变的情况下，补充物理层传输的安全。这使得通信系统的安全性能得到额外一层的保护。另一方面，将物理层安全用来传输现代密码学中的密钥，也是增强系统的安全性的一种方法。

从实现的角度讲，当前传统的无线路由器等均使用了全向天线进行传输，有可能导致无线信号泄漏至营区外部造成泄密。由于物理层安全技术方案的存在，除了进行传统的上层密码和传输加密以外，考虑利用物理层定向天线和波束赋形技术使得无线信号定向的向营区内部辐射，使得窃听者获取的信息量近乎为0，从而进一步降低失泄密的风险，这是物理层安全技术在现有无线网络中的应用改进。

根据香农公式，假设发射端信号表示为：y=hx+z，那么正常接收者bob收到的信号可以表示为：

此时人造噪声设计对Bob没有产生干扰的方向上均匀分布，从而实现了对目标用户的正常信号发送，但是使得窃听用户获得的干扰最大化，可用信息最小。

可见光通信（Visible Light Communications）是指利用可见光波段的光作为信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，而在空气中直接传输光信号的通信方式，简称“VLC”。

普通的灯具如白炽灯、荧光灯（节能灯）不适合当作光通信的光源，而LED灯非常适合做可见光通信的光源。可见光通信技术可以通过LED灯在完成照明功能的同时，实现数据网络的覆盖，用户可以方便地使用自己的手机、平板电脑等移动智能终端接收这些灯光发送的信息。该技术可广泛用于导航定位、安全通信与支付、智能交通管控、智能家居、超市导购、灯箱广告等领域，特别是在不希望或不可能使用无线电传输网络的场合比如飞机上、医院里更能发挥它的作用。可见光通信兼顾照明与通信，具有传输数据率高、安全性强、无电磁干扰、节能、无需频谱认证等优点，带宽是Wi-Fi的1万倍、第四代移动通信技术的100倍，是理想的室内高速无线接人方案之一。

据美国DAPRA报道，美军已经生产出军用可见光网络及相关设备，用于国防部等军事机关和设施的高速无线网络通信。由于可见光室内传输光源直接指向用户且传输距离远小于传统的微波无线通信，在不考虑人为主动泄密的情况下，可见光通信信号是无法截获的，从技术上为通信的有效性和可靠性提供了强有力的支撑。

图2给出了微波无线通信和可见光通信之间的比较。对于手机、Wi-Fi等微波无线通信手段，除了目标用户能够接收到无线信号以外，由于无线电波是全向发射的，窃听者完全可以收到相同的信号，从而进行破译或者攻击，带来安全隐患；而可见光通信依赖于室内的LED灯具，通常灯具会直接部署在工位上方，而照明具有定向发射的特点，因此位于营区外部的窃听者无法收到任何信号，不能进行窃听。从实现上讲，可见光通信可以方便的利用LED台灯、屋顶灯等照明灯具，通过加装调制解调模块即可使得灯具具有高速数据传输功能，可供营区内台式机、笔记本电脑、平板电脑等高速无线上网，满足高清视频会议等高带宽需求。

目前，关于可见光通信在室内外各种复杂环境下的信道测量与建模的工作还很欠缺，只有少量的研究结果。尤其是在有强光干扰、烟雾和灰尘遮挡的环境下的信道干扰模型，更是需要亟待解决的问题。

3 结论

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1.通信的发展要求

随着数字通信和计算机技术的时不断发展，可以看出无线终端设备具有巨大的潜力。同时许多短距离无线通信的要求被提出，短距离无线通信与同长距离无线通信有很多的区别，主要如下：

（1）无线终端设备发射功率在小于几微瓦。

（2）通讯的距离在几厘米到几百米之间。

（3）具体用途在小范围区域内使用。

（4）要方便，不用申请无线频道。

（5）高频操作。一个标准的短距离无线通信系统基本包括一个无线发射器和一个无线接收器。现在广泛使用的无线终端技术的是红外传输、蓝牙、CDMA、GSMdeep等。它们都有各自立足的特点，或基于传输速度、距离、耗电量等特殊要求；或是着眼于功能的扩充；或是符合某些单一应用的特别要求；或是建立竞争技术的差异化等。但是没有一种技术可以完美到足以满足所有的需求。

2.通信的应用领域

2.1 红外通信的通信

信道是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体。红外通信一般有发送和接受两个部分组成，其中发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（PWM）两种方法。由于红外线通信具有体积小、功耗低、功能强、成本低等特点所以红外技术在家电、音响设备等方面得到广泛运用。总而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。

2.2蓝牙的应用

追根朔源，蓝牙的创始人是瑞典的爱立信公司，蓝牙（Bluetooth）技术，作为人们常用的一种短距离无线电技术，能够方便地简化上网本、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化以上这些设备与因特网之间的通信，从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快调频和短包技术，支持点兑点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz LSM（即工业、科学、医学）频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。蓝牙无线技术规格供我们全球的成员公司免费使用。目前许多行业的制造商为减少使用凌乱的电线，都积极地在其产品中实施此技术，以实现无缝连接、流传输立体声，传输数据或进行语音通信。蓝牙技术在2.4GHz波段运行，该波段是一种无需申请许可证的工业、科技、医学（ISM）无限电波段。正因如此，使用蓝牙技术不需要支付任何费用。但您必须向手机提供商注册使用GSM或CDMA，除了设备费用外，您不需要为使用蓝牙技术在支付任何费用。

2.3 CDMA的应用

CDMA（Code Division Multiple Access） 是在无线通讯上使用的技术，又称码分多址， CDMA允许所有的使用者同时使用全部频带，并且把其他使用者发出的讯号视为杂讯，完全不必考虑到讯号碰撞（collision）的问题。CDMA的优点包括：CDMA中所提供的语音编码技术，其通话品质比目前的GSM好，而且可以把用户对话时周围环境的噪音降低，使通话更为清晰。另外CDMA通话技术还具有系统容量大，保密性强，通话稳定等特点。CDMA之所以可以坚守手机之间的干扰，主要是利用展频的通讯技术，不仅可以增加用户的容量，而且手机的功率还可以做的比较低，这不但可以使使用时间更长，更重要的是可以降低电磁波辐射对人的伤害。CDMA带宽可以扩展较大，还可以传输影像，这就是第三代手机为什么选用CDMA的原因。就安全性能而言，CDMA不但有良好的认证体制，更因为其传输的特性，用分码多工，防止被人盗听的功能大大地增强。目前CDMA系统正快速发展中。Wideband CDMA（WCDMA）宽带分码多工传输技术，为IMT-2000的重要基础技术，将是第三代数字无线通信系统的标准。

3.通信的发展前景

当今社会，全球无线通信产业的两个突出特点体现在：一是公众移动通信持续保持增长态势，一些国家和地区增势强劲，但存在发展不均衡的现象；二是宽带无线通信技术热点不断，技术知识更新较快，无线通信产业的研究和应用十分活跃。目前，我国的移动通信市场呈现持续快速增长的局面，截至9月底，移动用户总数达到6.98亿。考虑闲置的充值卡和一人双机的情况，我国移动通信由于用户普及率相对还比较低，仍有相当巨大和持久的增长空间。但我国的移动通信领域已进入了全面竞争的时代，GSM、CDMA乃至小灵通等网络激烈争夺用户，这已导致了资费下降，用户ARPU值下降的情况。目前我国的GPRS、CDMA、IX等2.5G数据业务发展态势不错，并已逐步培育了用户群。另外3G通信技术已经经过了技术试验阶段，并收到比较好的效果。

除传统的公众移动通信外，全球的宽带无线接入领域近期研究和应用十分活跃，热点不断出现，给无线通信业界带来了清新的空气。这包括宽带固定无线接入技术、WLAN技术、WIMAX技术、UMB技术等等，呈现百花齐放的局面。这些技术的出现和发展，给整个无线通信产业注入了勃勃生机。

4.结语

如今，无线通信的发展处于主流地位，无线通信的技术必然朝着4G等技术发面发展，各种无线终端设备凭着各自的优势为用户提供可靠、速度和更加优势的服务。但是对于整个无线通信产业而言，这些无线通信终端设备热点技术都已日臻完善，相信在不久的将来，它们必会给我们的生活带来新的变革。一体化的思路规划和建设网络，发挥各自不同技术，从而使多元素、多网络一体化将是主导路线。而从大局发展，解决不同区域、不同用户群对宽带及业务的不同需求，达成无线通信网络的整体优势和综合能力。市场的多元化需求促进技术的发展，市场的激烈竞争加剧了无限终端设备的研究和开发。本文对这些热点技术的介绍所作为及展望，希望能激起更多人对未来无线生活的憧憬。

【参考文献】

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一、无线电通信技术的发展历程

1895年5月7日俄国物理学家波波夫已“金属屑与电振荡的关系”的论文向全世界宣布无线电通信技术的诞生，并当众展示了他发明的无线电接收机，那天俄国当局定为“无线电发明日”。

1896年3月24日，波波夫将无线电通信的通信距离延长到250米，做了用无线电传送莫尔斯电码的表演为无线电通信技术拉开新的序幕。

1898年，年轻的意大利青年马可尼利用游艇证明了他的无线电电报能够在20英里的海面畅通无阻地通信，第一次实际性地使用无线电通信技术。

1901年，他在相隔2700公里英国和纽芬兰岛之间成功地进行了跨越大西洋的远距离无线电通信，从此人类进入无线电波进行远距离通信的新时代。

随后，无线电通信技术如雨后春笋其涌现出来。直到1946年，美国人罗斯.威玛和日本人八本教授利用高灵敏度摄像管家用电视机接收天线问题，从此超短波转播站一些国家相继建立了，无线电通信技术迅速普及开来。

随着电子技术的高速发展，信息超远控制技术为满足遥控、遥测和遥感技术的需要，于人们生产与生活中被广泛使用；后来微电子技术也推动了电子计算机的更新换代，使电子计算机信息处理功能大大增加，日益成为信息处理最重要和必不可少的工具。

信息技术是以微电子和光电技术为基础，以计算机和通信技术为支撑，以信息处理技术为主题的技术系统的总称，是一门综合性的技术。今天的信息化时代，就是电子计算机和通信技术紧密结合的标志。

无线电通信技术发展到今日，拥有无限潜力。军事、气象、生活、生产等各个领域都对其都有空前的需求。虽然无线电通信技术优点虽然卓越，但其缺点至今给技术的发展带来很大的障碍，都是我们亟须解决的难题。

二、无线电通信技术的特点

近些年无线电通信技术领域引入无线接入技术，是迅速发展起来的新技术领域，不需要传输媒质，部分接入网甚至入网的全部皆可直接采用无线传播手段代替，无论是概念上还是技术含量上都产生了一个重大的飞跃，实现了降低成本、提高灵活性和扩展传输距离的目的。其特点喜忧参半，优点主要体现在传输线路线、通信方式等方面，我们可以总结如下：

不受时空限制。大多数情况下，人们对通信运用的时间、地点、容量需求无法预知，而无线电通信不受时空限制的优点能够采取灵活多样的手段和方法，确保通信联络综合高效，语音、数据、图像的综合传输畅通无阻，随着近年来国内各个经济领域和国际经济的来往，无线电通信技术不受时空限制方法为其打开方便之门，尤其通信与网络的连接，通信技术踏上新的台阶。

具备高度的机动性及可用性。无线电通信技术传输数字化、功能多样化、设备小型化、智能化及系统大容量化决定了其具备高度的机动性和可用性，尤其在军事构建地域通信网方面起到很大的作用。

可靠性高。无线电通信比起有线通信的一个卓越优点在抵抗水淹、台风、地震等方面有较大的可靠性，一般情况下除非信号干扰都能保持通信的畅通，这也是无线架输的最大特点。

无线电通信技术虽然解决了架设传输线路线、脱离传输距离限制、传输距离远、通信灵活等的难题，但其信号容易受到干扰、影响，还有容易被截获造成了该项技术的保密性极差。无线电通信技术的缺点几百年来都是让人头疼的问题，目前全球化经济愈演愈热，其信号的稳定性与安全性上升为经济领域里关注的焦点，因此，无线电通信技术的通信方法拓新成为其发展的新话题。

三、无线电通信技术之通信方法的拓新

21世纪无线电通信技术正处在关键的转折时期，尤其最近几十年最为活跃。信息化的飞速发展和IP技术的兴起，欲求无线电通信技术适应未来社会生产和生活的需求。务必在通信方法上进行一系列的拓新。针对以上无线电通信技术的缺陷，笔者认为，我们可以从通信技术、信息技术、网络技术、蓝牙技术、软件技术等方面进行尝试，主要可总结一下八点：

3.1采用了数字通信技术

提高系统频谱资源的利用率，维持信号上的稳定，避免通信信号收到干扰，增大了系统通信容量，提供话音、图像和数据等多种通信服务，确保用户信息安全保密。

3.2推广通信信息技术宽带化的发展

信息的宽带化对于光纤传输技术和高通透量网络的发展起到关键的推进作用，尤其近年来世界范围内全面展开，无线通信技术正朝着无线接入宽带化的方向演进，这个方向对无线电通信信号源稳定来说的确非常之重要。

3.3推广个人信息化技术

个人信息化在全球个人通信已经有着不争的发展趋势。个人信息话，能够有效地减低传输路线的信息量堵塞，大幅度提高通信的传播速度。

3.4拓新接入网络的样式

技术上融合实现固定和其他通信等不同业务，在无线应用协议（WAP）的出现以后，无线数据业务的开展得到大幅度的推动，促进了信息网络传送多种业务信息的发展。随着市场竞争的需要，传统的电信网络与新兴的计算机网络融合，尤其具备开发潜力接入网部分通过固定接入、移动蜂窝接入、无线本地环路入等不同的接入设备，满足了生活与生产地各种通信需求。

3.5过渡电路交换网络

关于过渡电路交换网络，IP网络无疑是核心关键技术，是最合适的选择对象，处理数据的能力电路交换网络大大提升，这一点对保持通信畅通方面解决了信号容易受到干扰的难题。

3.6使用Bluetooth技术作为信号传感器

Bluetooth技术具有更高的安全性和适用性，利用蓝牙做出来的传感器随时反映出用户所需要的信号方向，一旦连接到Internet上的话，即可以实现更具备高度的机动性及可用性。

3.7推广软件无线电

软件无线电通信侦察与对抗方面世人瞩目，但它仅限于军事通信领域,如果能够推广到市场，对于无线电通信技术的通信内容保密性来说将是一大跨步的改革创新。

3.8提高无线通信网络可持续性

无线电通信技术的网络设备如果没有良好的配置和网络部署，一旦受到安全威胁，其后果不堪设想。因此，无线电通信技术通信方法的拓新我们与必要提高网络设备性能、优化设备配置、冗余备份等等手段来保证网络的可靠性。

四、结束语

回顾无线通信的发展历程，无线电通信技术的传输路线、传输距离、通信灵活性、信号稳定性、保密性等方面的需求将愈来愈突出。通信方法新技术的拓新将有愈来愈广阔的活动舞台及光明的发展前景。鉴于市场对经济的推进作用，尽管我国的无线电通信技术发展速度飞快，但面对我国12亿人口的通信需求，无线电通信技术普及率低的问题，面对我国12亿人口，网络规模和容量方面就变得苍白无力了。同时，无线电通信技术愈来愈激烈竞争局面促使各无线电通信运营企业积极拓新新的技术涵盖面，提升自身的营业水平，为市场提供丰更加富的选择，满足用户各个方面、各个层次的需求。因此，在无线电通信技术通信方法应用开发的发展潜力无穷，这要求我们积极加快无线领域的科技进步，为无线电通信技术创新出谋划策，为全球信息化及经济全球化的通信事业贡献力量。

参考文献

[1]《信号与系统(第二版)》A.V.Oppenheim西安交通大学出版社2000年.

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1、前言 

随着我国应急救援体系的发展,消防部队已逐步成为城市主要的应急救援力量,广泛参与到自然灾害、事故灾难、社会安全事件等公共突发事件的应急救援处置中,并承担了部分非紧急的社会救助任务。消防通信是消防部队开展灭火救援行动的根本保障,是未来城市应急救援体系中信息通信的主要组成部分。美国911恐怖袭击事件中警察和消防员未建立统一的通信手段而造成的惨痛教训凸现出城市消防通信规划的重要性,所以在城市消防规划编制过程中合理规划和部署消防通信的建设和发展,在规划方针的指导下逐步建立和完善城市消防通信体系,是消防部队在执勤备战和灾害救助中全面发挥应急救援能力的根本保障。 

2、消防通信规划的现状 

消防通信规划的编制主要由城市规划设计单位和消防部门共同完成。由于城市建设和通信技术的高速发展,各地消防通信系统也在不断的扩展和升级,消防通信建设所依据的《消防通信指挥系统设计规范》等规范文件的要求与目前的应用现状相差较大,内容滞后且不全面,对规划编制的指导意义不够充分,一些通信指挥系统虽已达到火灾报警、火警受理、灭火救援通信调度等应用的基本要求,实际中却不能满足新形势下消防部队应急救援通信指挥的需求。并且由于消防通信规划的专业性较强、技术要求高、涉及的领域广泛繁多、基础设施建设发展不均衡等方面的原因,使消防通信规划的编制工作难以有效和深入开展,造成部分城市消防通信规划的内容空泛、缺乏深度、可操作性较差,不能切实有效的指导城市消防通信建设和发展。此外我国的应急管理体系建设起步较晚,部分消防通信规划内容仅片面集中于火灾事故方面,缺乏城市应急救援总体发展的综合考虑,造成消防通信建设与城市应急救援体系建设脱节。 

3、消防通信建设现状 

消防部队的信息通信建设按照公安部消防局信息化建设的总体规划部署和具体要求展开,实施主要依靠当地政府财政拨款、当地公安部门和电信部门的通信网络建设以及消防部队自身的信息化装备建设来完成,目前各级消防部队均已形成了相对独立的消防信息通信体系。以下将从基础通信网、消防通信指挥中心、消防综合业务信息系统等几个消防规划中涉及的重点方面具体展开论述。 

3.1 基础通信网络 

基础通信网络是消防通信和城市应急通信的基础设施,网络的建设直接决定了消防部队的信息应用能力,所以基础通信网络的发展是消防通信规划的重点。目前消防部队依托公安信息网、公众电信网、无线超短波通信网、卫星通信网等多种通信网络传输语音、图像和数据,形成了一套较为完整的消防通信网络体系,以下归纳为计算机通信网、有线通信网、无线通信网、卫星通信和短波通信网等几部分介绍。 

3.1.1 计算机通信网 

目前消防部队各级单位均已接入了以公安信息网为基础的计算机通信网,这一网络是消防部队数据通信的基础网络,承担灭火救援指挥调度、消防综合信息管理等大部分信息系统的数据传递,并可实现ip语音电话和视频传输等多媒体应用。为保证调度指挥等重要信息的可靠传递,部分节点间还建立了指挥调度专线和备份网路。在消防通信规划中应按照当地公安信息网和消防部队自身信息通信的建设情况以及各级消防部队的信息通信需求,合理规划消防计算机通信网,确保网络的全面接入和可靠畅通。 

3.1.2 有线通信网 

有线通信网包括报警电话接入和报警信息查询专线、指挥调度专线、办公市话网和公安专线网等通信网络,是城市各级消防队站获知灾害事故发生和传递调度指挥命令的基础信息通信网络。其中报警电话接入专线是用于接受公用电话网的报警和城市消防远程监控系统的火警信号及相关信息的通信线路。报警信息查询专线是用于获取报警电话的位置、装机人身份等信息的数据专线。指挥调度专线是用于连接火警受理终端、各消防站以及各相关联动单位的通信专线。办公市话网和公安专线网是消防部队内部各级部门之间和与公安机关之间通信的办公电话网。有线通信网是传统的消防通信基础网络,目前各城市基本完成了消防有线通信网的建设,在消防通信规划中应以未来网络容量和性能的改进及发展等内容为主,确保消防有线通信网的完备可靠,保证消防部队对灾害事故快速响应和出动调集命令的有效传达。 

3.1.3 无线通信网 

无线通信是消防部队在灭火救援展开和进行过程中用于灾害现场信息传递的主要通信方式。目前各级消防部队普遍配备了用于现场通信的350mhz超短波无线常规通信设备,并利用转信台扩展网络覆盖的范围。大部分城市还依托当地公安无线集群通信系统建立了消防集群通信网,北京、上海等地还建设了具备网络容量大、通话质量高、应用功能多等特点的数字集群通信网。消防部队以超短波无线通信为基础构成了由城市消防通信指挥网、现场指挥网和灭火救援战斗网组成的三级无线通信网络,并且利用gprs、cdma、3g等公众移动通信技术以及超短波、微波数传设备等多种手段建立无线数据通信网,用于传输灭火救援现场的图像和数据信息。此外公众移动电话网也是消防部队重要的辅助通信手段。合理规划城市消防无线通信网,构建可靠的无线通信体系是消防部队在灭火救援过程中战斗力有效发挥的根本保证。 

3.1.4 卫星通信和短波通信 

在地震、泥石流等大型自然灾害救援或野外应急救援中,依赖中继站的常规无线通信网往往会受到传输距离和范围、电力供给、极端环境影响等方面的局限,不能满足消防部队信息通信的需要,此时卫星通信和短波通信等应急通信方式成为救援现场最有效的信息通信手段。目前公安部消防局已对消防卫星通信体系做出总体的规划和部署,并推进消防卫星通信网的建设,一些城市的消防部队先后配备了“动中通”卫星通信设备、便携卫星站、短波电台等应急通信装备,在玉树地震和舟曲县特大泥石流等自然灾害救助和部分大型跨区灭火应急救援中显现出极强的应急通信保障能力。消防卫星通信和短波通信是应急通信体系中的重要部分,是城市有效抵御极端灾害的基础保障设施。

3.2 消防通信指挥中心 

消防通信指挥中心是消防部队信息通信和作战指挥的中枢,具有受理报警、灭火救援指挥调度、信息情报支持等功能,负责火灾及其它灾害事故的接处警受理和消防救援力量的调度指挥。按照公安部“三台合一”的要求,目前我国大部分地级以上城市均已设置了包括治安、交通、消防在内的接处警指挥中心,建立了统一的集中受理和多部门联动的接处警平台,一些城市还进一步将医疗救护、安全生产等应急救援相关的领域纳入其中,并形成城市综合应急救援指挥中心。部分通信指挥中心还具备使用手机定位技术和gis技术确定报警人的位置、使用短信平台受理报警、即时监控救援力量的行动状态、通过图像监控系统获取灾害发生区域的现场状况和交通状况等功能。在消防通信规划中应针对本地的实际情况,综合考虑未来城市应急救援体系的发展,确定消防通信指挥中心的建设发展方案。

移动消防通信指挥中心是设置在专门的通信指挥车中并集成了消防通信指挥相关功能的移动指挥平台,通常包括调度指挥台、辅助决策信息系统、多种无线通信系统、火场图像系统、视频会议系统、现场广播、供电及照明等其他辅助设备,是众多救援力量参与的复杂灾害事故处置现场中通信指挥的关键因素。按照城市规模和应急救援体系的建设情况,配置不同功能组件和不同移动及通信能力的消防通信指挥车是消防通信规划中的重要问题。 

3.3 消防综合业务信息系统 

消防综合业务信息系统是包括了灭火救援指挥、消防监督管理、部队管理和消防公众服务等多种应用功能的信息系统集成,是消防通信中应用软件的主要部分。按照消防部队信息化建设总体规划和部署,各级消防部队将逐步推广和应用包括消防基础数据平台、消防公共服务平台及各消防综合业务信息系统等部分的一体化业务平台。目前各地统一按照公安部消防局部署方案的要求,逐步开展了消防监督管理、部队管理和公众服务等信息系统的推广和应用,而对于消防基础信息平台、灭火救援指挥系统等面向灭火救援指挥和管理的信息系统,因受到基础信息数据库和通信基础设施建设情况的局限,各地的应用程度差异较大。在消防通信规划中,应将建立和完善城市地理信息、火灾风险信息、危险源信息、水、电、生产、医疗救护信息等内容的城市应急救援基础信息数据库,以及按照城市应急救援的具体需求开展消防指挥调度系统、消防指挥决策系统、重大危险源评估系统、模拟演练等系统的应用纳入到消防通信规划中重点建设。 

4、未来发展趋势 

随着信息通信技术的高速发展,众多高性能的通信技术将逐步应用于消防通信领域中,不断推进消防通信的发展。目前第四代移动通信技术已进入实验性应用阶段,在不久的将来势必将成为消防通信体系中高质量传输数据信息的重要手段。信息通信硬件设备的发展,使信息通信装备的通信性能和移动性能不断提升,设备成本将更加低廉,未来随着多媒体单兵信息装备的深入应用,使灾害救援现场各级指战员具备强大的信息通信能力,数字集群通信、卫星通信、微波数据通信等通信设备也将广泛装备到各级消防部队中,逐步成为普遍配备的常规通信手段。随着城市灾害联网监控系统的建设,消防通信指挥中心可以智能感知火灾等灾害事故的发生并及时获取相关灾情信息,极大的提高消防部队对灾害事故响应能力。此外物联网、遥感技术、传感器技术、ad hoc网络等应用于消防领域,可以即时、全面、深入的获得灭火和应急救援现场的灾情状况和救援实力状况,实现天空地一体的消防通信体系和数字化指挥调度体系。在消防通信规划中,应结合未来通信新技术的发展,合理规划和部署城市消防通信建设。 

5、问题和建议 

消防通信的发展应与城市应急救援体系各方面的发展情况及相关领域的具体情况协调统一。由于通信技术的发展速度较高,消防通信规划编制中应准确预见未来城市消防通信的需求,在首先确立适合消防通信发展总体框架基础上灵活的选择兼容性好、生命力强并具备开放和统一标准的技术和设备,有效避免重复建设,并尽量降低系统升级换代和改造的成本。发展中还应重视基础通信设施建设,切忌盲目追求新技术和热点技术。可靠度和抗灾能力是消防通信系统中不能忽视的问题,应充分考虑应急状况下缺乏电源供给、设备损坏、大量用户占用等特殊情况的系统运行,合理划分系统中紧急与非紧急应用的分工、采取冗余和备份设计、增设应急状态的专用模式等手段提高系统可靠程度和对灾害的抗击能力。此外消防通信系统设计中还应充分考虑到互联网、公安网、公众话务网、政务网等多个独立通信网络中各种系统间数据的融通,设计中应尽量将系统各具体应用建立在统一的平台和网络中,并采用一些安全稳妥的连接手段,共享和交换各网络间的信息数据。 

参考文献 

[1] gb50313.防通信指挥系统设计规范[s]. 

张昊.论重特大灾害消防应急通信技术[j].消防科学与技术,2011,30(2):132-136