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1.2寬帶固定無線接入技術快速發展

寬帶固定無線接入技術有諸多優勢：帶寬高、建設速度快、接入手段靈活多變等。因此無線通信業越來越加大了對該技術的投入。然而也存在一些局限性，譬如高頻段的LMDS技術無法應用于惡劣天氣條件下，而DDMS技術在國內的應用帶寬受限，其發展受到了約束。正基于此，在現實應用中必須依照具體情況，有針對性地進行應用，最大化其特長，規避其缺陷。

1.3藍牙技術成為新興的短距離無線通信技術

遠距離無線通信技術逐漸更新換代，而近距離無線通信技術也在同步發展。現階段，人們隨身攜帶的通信工具，主要利用紅外線進行傳輸，通過IRDA能夠避免長距離電線電纜的麻煩，但仍然不便于利用。藍牙技術應運而生，并成功地在短距離內創建了公眾化的無線網絡。各種信號均可以借助接入點進行傳輸，摒棄了傳統的電纜，而且被廣泛應用于交互式短距離無線通信中。這就包括了電話會議、相機與電腦終端之間的圖像傳輸、不同家庭電器的遙控等。

1.4Wimax成為寬帶無線技術新產物

Wimax科技正逐漸興起，其特點是遠距離傳輸與高帶寬。通過Wimax，人們有效地構建了城市之間、城鄉之間的無線網。Wimax能夠覆蓋幾十公里以上，網絡速度達到了幾十M/s。所以有些科學家認為，其遠距離與高速傳輸服務也許會搶占3G通訊的市場份額。Wimax技術在運營開支、傳輸速度和距離等層面有著得天獨厚的優越性，也許會成為一類開創產業新局面的科技。

1.5超寬帶無線接入技術

超寬帶是一類時域通信手段，其無線接入技術比普通科技手段的帶寬高，有著高速率、開支少、能耗少的優勢。相比于傳統的無線通訊網絡，這種技術無需載波，僅僅通過小周期的脈沖信號作為載體，以二進制信號進行傳輸。這種超寬帶信號的頻譜比較稀疏，信號強度是mW級別，能夠抵御強干擾信號。相比于CDMA框架，此通信系統更利于實現，僅需較少的開支。

2未來無線通信領域的發展趨勢

2.1現代無線通信領域技術互補性日益明顯

現代無線通信技術種類逐漸增多，每種都有各自的優劣勢與適用場合。3G相對適合于大范圍與城際漫游的數據傳輸需求，而無線局域網則適合于中距離范圍內的信號傳輸，超寬帶技術適合于近距離、超高速的無線通訊。所以在發展無線網絡通信技術的歷程中，我們應當依照不同消費者的個性化需求，甄選出最適合的無線通訊手段，使得無線通信業務有著多元化未來，更好地處理移動通信應用中的各類難題。在不遠的將來，無線寬帶接入技術仍會朝著高帶寬、大范圍傳輸的方向不斷發展。未來仍有可能會孕育出更先進的技術手段。現階段的無線寬帶接入技術應用于受限條件下的高速度傳輸，其話音通訊性能仍然與公眾移動通訊手段相距甚遠。因此，我們應著眼于未來，不斷挖掘其技術優越性，彌補移動網絡的應用缺陷，以更好地服務大眾，同時避免資源浪費。

2.2藍牙技術將革新現代無線通信業的發展

在藍牙技術的發展大潮中，眾多企業都在探究和制造以藍牙技術為主導的電子產品，譬如某集團研制了以藍牙技術為基礎的無線耳機等。芯片設計研發團隊成功開發了在藍牙技術所需頻段內的專用IC，同時配備了與之匹配的應用硬件軟件套裝，便于其他客戶或應用廠商可以快速掌握此芯片的應用之道，并生產出以藍牙技術為本的新產品。除此之外，軟件開發企業研發出了大量適用于藍牙技術的軟件，被廣泛應用于電腦、手機等。大部分電子產品都能借助藍牙技術以無線方式連接成網絡，使人們可以自由地傳輸訊息。藍牙技術的產生推動了無線通信業的進一步發展，計算機業和電器行業都得益于藍牙技術的發展，并加大了對藍牙技術開發的投資力度。

2.3無線網絡通信技術的融合趨勢

2.3.1無線技術與蜂窩網技術的融合

為了完成其計費與檢測功能，短距離無線通信技術被應用于電子產品中。現代無線通信技術在近些年來迎來了更快速的發展，愈來愈多的短距離無線接入技術被應用于社會生活的各個層面，譬如藍牙技術有效融合了短距離無線技術與蜂窩網技術。

2.3.2移動通信技術和無線寬帶接入技術的融合

移動通信業務的發展成熟，與寬帶業務領域的拓寬，直接推動了多種寬帶接入技術的產生和發展。譬如無線局域網技術推動了3G通訊技術的其他應用。而且移動通信技術和無線寬帶接入技術互惠互利，并在4G時代完美地融合成一個健全的系統。

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1.1.1基帶窄脈沖方式。

基帶窄脈沖方式是超寬帶無線通信系統中的一種主要信號調制方式，這種信號調制方式主要是通過發射機產生基帶窄脈沖序列來進行通信，超寬帶無線通信過程中所采用的脈沖信號寬度非常窄，通常都是納秒級與亞納秒級，其信號調制主要經歷了脈沖位置調制以及二進制移相健控等方式來對攜帶信息，最終實現無線通信。整個信號的具體調制過程包括以下幾個步驟，首先在發送端由發射機發射脈沖信號，之后調制器將發射機中發射出來的脈沖信號采用待發送數據進行脈沖振幅調制，也可以是脈沖位置調制。在調制完成之后，將其與跳時碼發生器中所生成的偽隨機碼，共同送入帶可編程的延遲電路中，從而產生時延控制脈沖信號發生器的具體發生時刻，最終完成信號的調制與發射。而在信號的接受端，則是將傳來的超寬帶無線信號收集起來，經過相應的處理之后送入帶基帶信號處理電路中，這樣就能夠根據時延產生的本地模塊波形接收到信號相。基帶窄脈沖方式整體結構比較簡單，并且還具有很強的多徑信號分辨能力，因此被廣泛應用與通信領域中。

1.1.2載波調制方式。

超寬帶無線通信技術中的載波信號調制方式，主要是根據基帶窄脈沖方式而提出了一種信號調制方式。這種信號調制方式，主要是將單脈沖信號中所占據的頻譜分解成多個子頻帶，不同的脈沖信號在同一個脈沖寬度中將會產生不同的周期，從而對應了不同的中心頻率。這種信號調制方式與基帶窄脈沖方式相比，能夠將頻譜資源利用的更加靈活，并且效率也能夠得到提升，因此如今的超寬帶無線通信系統一般都是采用這種信號調制方式。

1.2超寬帶無線通信技術的優點

1.2.1帶寬大且傳輸速率高。

超寬帶無線信號在傳輸過程主要是采用脈沖為信息載體，因此持續的時間非常短，所占用的帶寬一般都在1~10GHz，因此其具有非常寬的頻率帶寬來實現數據的傳輸，在傳輸中只需要與其他無線技術共享頻帶就能夠實現通信。超寬帶無線通信技術在通信領域中的傳輸速率能夠達到幾十Mbit/s~幾百Mbit/s。

1.2.2功耗小。

因為傳統的無線通信系統都需要連續發射載波才能夠實現通信，所以消耗的電能比較大，但是在超寬帶無線通信系統中發射的是脈沖電波，并且不需要連續發射，只有在需要的時候才發射，其耗電量只有傳統無線通信系統的1/100~1/1000。

1.2.3抗干擾能力強。

超寬帶無線通信系統在通信的過程中，采用的是跳時擴頻信號，在信號發射的過程中能夠將無線電脈沖信號分散到寬闊的頻帶中，其輸出功率非常的小，而在信號接收的過程中將原信號能量都還原出來，并且還能夠在解擴的過程中將產生的擴頻進行增益。因此超寬帶無線通信技術與傳統的無線通信技術相比，具有非常強的抗干擾能力。同時因為超寬帶無線通信技術在信號發射的過程中所產生的功率非常小，因此在與其他無線通信共享帶寬的過程中也不會產生干擾，能夠與其它的無線通信技術共同實現信號傳輸。

1.2.4保密性強。

超寬帶無線通信系統在進行信息傳輸的過程中，還具有非常強的保密性能。超寬帶無線通信系統的保密性強主要的因素有兩個。首先，超寬帶無線通信系統在信號發射時采用的是跳時擴頻，并且接收機只有具備與發送端相應的脈沖序列才能夠解讀發射數據。其次就是系統的發射頻率低，被竊取的概率小，傳統的信號接收方式根本無法接收到超寬帶無線系統中發射的信號。

二、通信領域中超寬帶無線的應用

2.1個域網中的超寬帶無線的應用。

超寬帶無線通信技術具有傳輸速率高且發射功率低等特點，因此在通信領域中能夠為用戶提供無線外設訪問功能，并且其供應速度也非常快。這樣用戶也在使用的過程中，就能夠音頻與文化信息進行快速傳輸，因此將超寬帶無線通信技術應用與個域網中，具有獨特的優勢。比如在工作與生活當中，可以充分利用超寬帶無線通信技術將攝像機中視頻轉移到個人的電腦中，利用超寬帶無線通信能夠以極快的傳輸速率實現不同設備之間的數據傳送。

2.2無線傳感網中的超寬帶無線的應用。

超寬帶無線通信技術不僅擁有非常快的傳輸速率，同時還具有成本低以及耗能小等特點。而在無線傳感網中，傳感器一般只有在一些比較特殊的地方才會使用，因此一般都是采用無線傳輸的方式來進行，并且無線傳感網內的通信必須要具備耗能小且成本低等特點，能夠讓無線傳感網更好的運行。因此在這樣的一種情況下，將超寬帶無線通信技術應用進無線傳感網中，能夠幫助無線傳感網更好的工作。

2.3軍事通信中超寬帶無線的應用。

在軍事通信領域中，其通信的保密性必須要非常強，因為一旦出現軍事信息的泄露，將會產生非常嚴重的后果。而超寬帶無線通信技術的信號頻譜非常寬、發射功率小以及功率譜密度低，在傳輸的過程中很難檢測到，在接受的過程中也需要有與發送機相應的脈沖序列才能夠解讀數據，因此具有非常良好的保密性能。同時超寬帶無線通信系統在通信的過程中，不需要聯系發送信號，超寬帶無線通信系統的信號屬于突發信號，從而使得通信過程中的保密性能進一步提升。再加上超寬帶無線通信技術還具有非常強的抗干擾能力以及耗能少等特點，使得超寬帶無線通信在軍事通信領域中應用，具有非常顯著的優勢。

2.4智能交通系統中超寬帶無線的應用。

超寬帶無線通信技術除了具備以上的相關特點之外，這種無線通信技術在通信領域中進行應用還具有良好的定位與搜索功能。將超寬帶無線通信技術中的這兩種功能結合起來，能夠制造出一種防碰與防障礙物的車用雷達。在汽車駕駛的過程中，通過這種雷達就能夠精確的分布出汽車周圍的障礙物以及車輛，從而降低交通事故的發生幾率。將超寬帶無線通信技術的特點應用進行智能交通系統中，不僅能夠在車內轉上特有的雷達來降低交通事故，同時還能夠將交通中的站臺裝置與車輛裝置整合起來形成一個無線通信網絡，這樣就能夠實現車輛的隨時定位、車速的測量以及車輛在形式過程中的道路信息等。因此將超寬帶無線通信技術應用進行智能交通系統中，能夠進一步促進智能交通系統的發展。

2.5超寬帶無線通信在成像系統的應用。

超寬帶無線通信系統在信號傳輸的過程中，還具有非常強的穿透性能，超寬帶無線通信技術所發射的無線電脈沖具有很強的穿透性能，在應用的過程中能夠形成很強的樓層作用以及穿墻作用，因此將超寬帶無線通信技術應用在成像系統中同樣有顯著的效果。比如說將利用超寬帶無線通信技術的這種特點，制造成穿墻雷達，就能夠在防爆活動以及現代戰爭中，將敵人的位置進行定位。同時還能夠用于礦產的探測，并且如果發生了各種災難災害之后，還能夠將這種技術用于搜救遇難人員等。由此可以看出，超寬帶無線通信技術在通信領域中進行應用，有很大的優勢。

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目前，劉家峽水電廠廠房安裝間安裝有兩臺400噸橋式起重機，作用是承擔水輪發電機組各部件分解檢修及安裝間各種起重吊裝任務。其作業方式為現場指揮人員手勢及哨音發令，天車司機受令執行操作的方式。這種方式為單方向發令并執行的操作，并沒有反饋環節，造成指揮人員與天車司機相互間無法溝通。由于廠房安裝間環境復雜，而且指揮人員與天車司機相距直線甚至達到30米， 并且環境嘈雜，經常出現受令司機錯誤理解指揮人員指令，或者兩臺天車同時作業時兩組作業人員相互產生干擾的情況。隨著科學的進步，設備的更新，指揮人員與天車司機的及時溝通顯得尤為重要。

1 無線通信技術

無線通信，顧名思義就是利用無線電波（非線纜）來實現與設備位置無關的人機信息交互。在工作現場。一些環境下禁止、限制使用電纜或很難使用電纜，有線通信系統很難發揮作用，因為無線通信效地彌補了有線通信的不足。

2 無線通信技術在使用時的特點

2.1 無線通信的優點：

（1）無線通拓撲更適合工業網絡應用，支持點到點的連接以及廣播拓撲；

（2）不需要布線，省去施工的麻煩，保證通信安全性。

2.2 無線通信的缺點：

（1）由于工作環境為發電廠，所以內場電磁場非常強大，無線通信會受到干擾；

（2）作業現場并排擺放發電機勵磁系統控制柜，無線通信會干擾勵磁系統正常運行。

3 無線通信在起重作業中的應用

從前面的介紹不難發現，無線通信技術具有著非常明顯的優點及缺點。本文以現場實際生產情況為出發點，探討無線通信技術在兩臺橋式起重機人機系統的應用。如圖1所示。

3.1 現場總體控制

現場總指揮可以直接向兩臺天車指揮人員下達吊裝命令，以實現整個吊裝過程的總體控制，以及總體吊裝方案的實施。

3.2 單臺天車人機交互

天車指揮人員接到吊裝命令后，在具體作業過程中可以直接向天車司機下達明確指令。而天車司機自身或天車遇到問題時也可以反饋給天車指揮人員，從而有效的避免了單向信息流造成的不可控現象。而且由于天車指揮人員直接看到被吊裝設備的實際情況，如果被吊裝設備出現問題可以及時果斷的進行緊急停車操作，從而極大地降低了現場發生事故和誤操作的概率。

3.3 雙天車聯動系統

水輪發電機組分解過程中，分解起吊發電機轉子時需要雙天車聯動動作，而且發電機定轉子線棒之間間隙很小，此時兩臺天車聯動動作過程中的平衡性及同步性顯得尤為重要。而兩組天車操作組在正式起吊前的鋼絲繩預緊及尋找平衡點的工作最重要的溝通協作可以方便的實現。

4 無線通信在應用中缺點的克服

無線通信實際是電磁波來傳遞信息，所以在發電廠這個強磁場特殊環境中有自身的缺點。

從原理上出發，只要所在磁場與無線通信的電磁波不是同一個頻率就可以有效克服它在使用過程中的缺點。所以我們在采用無線通信時，可以使用無線信號數字加密、解密方式，這樣不僅無線通信自身不會受到感染，而且無線通信電磁波也不會影響發電機組的自動化原件工作。

結束語

隨著科學的進步，設備的更新，在多工種協同作業過程中對起重操作要求越來越嚴格的情況下，我們使用無線通信技術對整個作業過程“可控、在控”成為可能。并且它適用于各種工業環境，即使在極惡劣的情況下也能夠保證安全性和可靠性。無線通信在起重作業的發展空間十分巨大！

致謝

在本次論文寫作過程中，感謝各級領導予以的大力支持，同時感謝機械分場起重班各位同事為本文提供建議及信息反饋。

同時由于專業知識有限，誠懇地請各位領導對本論文多加批評指正，使我們及時完善論文的不足之處。

謹此致謝！

參 考 文 獻

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目前我國照明用電量占建筑用電的20%-30%，智能照明電氣公司生產的場景控制器和調光產品基本上都采用開環控制，根據區域要求打開光源并調節光的輸出，這樣很難達到該環境最合理的照度，通常調節好一個照度水平后，不會再根據該環境的光線強度來改變照度。這種不合理的控制光源方法，增加了用電量，造成大量污染。無線傳感器網絡技術是本世紀最具影響力的技術之一，如果將無線傳感技術應用到照明控制系統中，不僅會大大減少成本，而且節約資源，避免不必要的浪費。

本文提出的照明控制系統主要利用短距離無線通信和CAN總線技術，應用于小環境光源照明控制，由無線通信基站、無線通信從站和終端節點組成。本方案適合小環境光源控制，克服了自動化程度低、管理比較混亂、控制相對分散的傳統照明控制系統的缺點，為人們生活提供一個更加智能化的環境。

2.原理及技術

本研究方案主要應用到短距離無線通信技術和CAN總線技術。其中，短距離無線通信技術采用低功率短距離無線通信技術，采用nRF905無線射頻收發芯片。無線通信基站由STC89C52和nRF905無線收發器組成。STC89C52為改基站的控制芯片，用來產生控制信號，并對從站返回的狀態做出反應，確保照明光源運轉正常；nRF905無線收發器為基站信號發送設備，通過nRF905完成對控制信號的發送和對從站發送的照明光源狀態信號的接收。

2.1 短距離無線通信

隨著通信和信息技術的不斷發展，短距離無線通信技術的應用步伐不斷加快，正日益走向成熟。一般意義上，只要通信收發雙方通過無線電波傳輸信息且傳輸距離限制在較短范圍（幾十米）以內，就可稱為短距離無線通信。短距離無線通信技術的工作頻段為ISM頻段，使用這類頻段不需要任何許可證，通常只要求發射不超過一定的功率（通常低于1W），只要不干擾其它頻段即可。目前常見的短距離無線通信經常應用于以下幾個ISM頻段：27MHz頻段；2.4GHz頻段和315MHz；433MHz和868MHz等頻段。

2.2 CAN總線

CAN總線是德國BOSCH公司從80年代初為解決現代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數據交換而開發的一種串行數據通信協議，它是一種多主總線，通信介質可以是雙絞線、同軸電纜或光導纖維。通信速率可達1MBPS。CAN總線是具有通信速率高、容易實現、且性價比高等諸多特點的一種已形成國際標準的現場總線，是最有前途的現場總線之一。

3.選用部件

本方案所用設備主要為PHILIPS半導體生產PCA89C250收發器、SJA1000控制器和挪威Nordic公司nRF905無線收發器。

PCA82C250是CAN控制器的物理接口，其主要作用是：給BUS提供差動發送信號，給CAN控制器提供差動接受信號。該芯片采用5V直流電供電，PCA82C50是針對汽車中高速通訊的應用而設計，符合ISO11898標準。

SJA1000是一種CAN獨立控制器，通常用于自動化領域，用來控制區域網絡控制。SJA1000與控制器Basic CAN最主要的不同在于SJA1000提供了Pelican的全新工作模式，在該模式下，CAN總線符合全部的CAN2.0B協議。

挪威Nordic公司的nRF905芯片主要應用于小面積區域。nRF905在無線數據通信、無線報警及安全系統、無線監測、無線開鎖、家庭自動化和玩具等諸多領域得到廣泛應用。

4.系統硬件

4.1 nRF905通訊模塊

nRF905與STC89C52單片機硬件接口如圖1所示。

4.2 CAN控制收發器

本方案用到的PCA82C250芯片是為CAN協議配置的物理總線接口，能夠為CAN總線提供差動發送能力，為SJA1000提供差動接收能力。圖2為SJA1000與PAC82C250組成的硬件圖。

5.系統軟件

硬件操作需要通過軟件來實現。軟件的基本操作包括初始化和常規服務兩部分。初始化服務包括SJA1000和nRF905兩個芯片的初始化，SJA1000發送和接收的配置，nRF905的發送和接收的配置；常規服務包括：無線通信基站、無線通信從站、無線終端節點之間的通信。

5.1 CAN總線操作

初始化SJA1000芯片，配置SJA_MOD寄存器，進入復位模式，確定驗收濾波器模式；配置SJA_CDR0寄存器，選擇PeliCAN模式，禁止SJA1000的CLKOUT引腳；配置總線定時寄存器波特率設置為125Kbps，配置輸出控制寄存器為正常輸出模式，TX0為下拉，TX1為下拉；配置命令寄存器釋放接收緩沖器，配置驗收濾波寄存器。

5.2 無線數據操作

初始化nRF905，nRF905所有配置都是通過SPI接口進行，SPI接口由5個寄存器組成，只有在掉電模式和Standby模式是激活的。置高PWR_UP，置低TRX_CE使nRF905工作于Standby模式。SPI接口包括5個內部寄存器：狀態寄存器、RF配置寄存器、發送地址寄存器、發送有效數據寄存器、接收有效數據寄存器。通過配置RF配置寄存器可使nRF905正常運行。

5.3 CAN總線數據發送

CAN發送：發送緩沖器配置分為描述符區和數據區，描述符區第一個字節是幀信息字節，它說明了幀格式（標準幀格式或擴展幀格式）、遠程或數據幀和數據長度。標準幀格式有兩個字節的識別碼，擴展幀格式有4個字節的識別碼，數據長度最長為8個字節，發送緩沖器長13個字節。配置發送緩沖器工作在擴展幀格式，發送數據幀，數據長度為8個字節，識別碼與下位機匹配，發送數據為nRF905無線接收的數據。檢測狀態寄存器，接收狀態位為0、發送完成狀態位為1且發送緩沖器狀態位為1，則將發送緩沖器數據放入TX緩沖器，命令寄存器SJA_CMR發送請求位置1，發送數據。

5.4 CAM總線數據接收

CAN接收：中斷寄存器SJA_IR接收中斷位置高，開始接收RX緩沖區數據，將數據存入接收緩沖區，存儲完成后接收緩沖器位置高釋放RX緩沖區；釋放仲裁丟失捕捉寄存器和錯誤捕捉寄存器。

5.5 無線數據發送

nRF905發送：TRX_CE=0，TXEN=0，nRF905處于SPI編程；CSN置低，SPI等待一條指令W_TX_PAYLOAD=“00100000”，寫TX有效數據，寫操作從字節0開始；發送TX緩存存放數據；CSN置高；CSN置低，SPI等待一條指令，W_TX_ADDRESS=“00100010”，寫TX地址，全部寫操作從字節0開始；發送TX緩存存放地址；CSN置高；TRX_CE置高開始發送；發送完成后TRX_CE置低。

5.6 無線數據接收

nRF905接收：TRX_CE=1，TXEN=0，nRF905處于接收狀態；DR=1&&TRX_CE==1&&TXEN==0是否為1，判斷是否有新數據傳入且數據接收完成，TRX_CE=0進入Standby模式；CSN置低，SPI等待一條指令，R_RX_PAYLOAD=“00100100”，讀RX有效數據，讀操作從字節0開始；CSN置高；TRX_CE=1。

5.7 無線通信基站控制

常規服務即無線通信基站工作包括：在完成對nRF905芯片的初始化后使TXEN和TRX_CE引腳置低，nRF905處于SPI編程，將nRF905所發地址及數據寫入緩存，置高TRX_CE和TXEN引腳，發送數據，發送不成功則重新發送，如果成功，置低TRX_CE，等待下一個數據發送。

6.系統測試

將CAN收發器單片機的串行接口與PC機串口相連，利用PC機串口通信程序將數據通過串口發送給CAN接收器，實現CAN節點的收發數據測試。串行通信的參數設置為：串口端口號：1；波特率：9600bps；數據位：8位；停止位：1位。

在使用串口時先要打開串口，然后將數據傳給CAN節點單片機。發送數據中要包含無線控制器的下位機地址和其他控制信息，如在實驗中使用的節點地址為0x00020406、其他控制數據為34。34對應的二進制數據為00110100。實驗表明，本方案給出的無線與有線混合的網絡控制系統工作正常。

無線通信基站發送0X34到無線通信從站，從站接收信號后通過CAN總線發送至終端節點，終端節點接收并在數碼管顯示接收數據，并控制下面LED燈相應的暗滅，顯示正常發送RXOK信號通過CAN總線傳輸至無線通信從站，從站將信號發送至基站，基站接收信號并將數碼管置零，等待下一個發送信息。

7.小結

該系統能利用有線與無線網絡相結合完成對光源的控制，取得了較好的效果，綜合了有線和無線網絡的各自優點，使得網絡控制成本更低、網絡利用率更高、系統智能化更強，便于網絡的管理和應用，適合學校、家庭、政府、企業等場所應用，該網絡結構的應用將具有可觀的社會效益和經濟效益。

參考文獻

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6.現代化礦井通信技術與系統

7.高速鐵路移動通信系統關鍵技術的演進與發展

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40.一種繼電保護故障信息系統在線通信報文分析工程方案

41.光纖通信的發展趨勢及應用

42.智能配電網通信組網技術研究及應用

43.基于空間激光通信組網四反射鏡動態對準研究

44.運用虛擬仿真實驗改革通信原理實驗教學

45.淺談超寬帶無線通信技術的發展 

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48.現代信息安全與混沌保密通信應用研究的進展

49.中美4G移動通信技術專利信息比較研究

50.衛星激光通信現狀與發展趨勢  

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52.青海—西藏交直流聯網工程輸電線路在線監測通信網絡設計與應用

53.移動通信網絡中的協作通信

54.空間激光通信組網光學原理研究

55.計算機技術在通信中的應用研究

56.面向5G無線通信系統的關鍵技術綜述

57.基于C8051F020單片機的RS485串行通信設計

58.智能變電站過程層網絡報文特性分析與通信配置研究 

59.基于業務風險均衡度的電力通信網可靠性評估算法

60.基于4G通信技術的無線網絡安全通信分析

61.無線激光通信系統弱光干擾技術

62.基于SJA1000的CAN總線通信系統的設計

63.10kV電力線載波通信自動組網算法

64.數控系統現場總線可靠通信機制的研究

65.基于WiFi的煤礦井下應急救援無線通信系統的研究

66.機載激光通信系統發展現狀與趨勢

67.軟件定義的能源互聯網信息通信技術研究

68.一點對多點同時空間激光通信光學跟瞄技術研究

69.開放式自動需求響應通信規范的發展和應用綜述

70.兆瓦(MW)級海島微電網通信網絡架構研究及工程應用 

71.帶通信約束的多無人機協同搜索中的目標分配

72.基于信道認知在線可定義的電力線載波通信方法

73.一種基于混沌系統部分序列參數辨識的混沌保密通信方法

74.智能配電網無線傳感器網絡數據通信的QoS-MAC層模型

75.無線紫外光散射通信中多信道接入技術研究

76.水下無線通信技術發展研究

77.深空、自由空間、非可視散射和水下激光光子通信

78.基于光電反饋延遲的多點耦合混沌同步和通信

79.面向異步通信機制的無線傳感器網絡及其MAC協議研究

80.不可靠通信環境下無線傳感器網絡最小能耗廣播算法

81.中間環節市場結構與價值鏈治理者的決定——以2G和3G時代中國移動通信產業為例

82.基于IEEE802.11p高速車路通信環境研究 

83.太赫茲通信技術的研究與展望

84.一種分布式電源并網監控通信適應性評價方法

85.不同耦合方式和耦合強度對電力-通信耦合網絡的影響

86.太赫茲通信技術研究進展

87.低壓電力線通信網絡特性模型與組網算法

88.基于LabVIEW的監控界面設計與單片機的串行通信

89.聯盟網絡的小世界性對企業創新影響的實證研究——基于中國通信設備產業的分析

90.基于共享內存的Xen虛擬機間通信的研究

91.考慮通信系統影響的電力系統綜合脆弱性評估

92.貓眼逆向調制自由空間激光通信技術的研究進展

93.擴頻通信技術淺談

94.基于信息熵的電力通信網脆弱性評價方法

95.安全高效礦井通信系統技術要求

96.無線紫外光非直視通信信道容量估算與分析

97.基于高能效無線接入網的綠色無線通信關鍵技術研究

篇6

計算機技術的廣泛應用和信息數字化的高新技術的不斷進步，促進了當代測繪工程的迅猛發展，同時帶來了巨大且富有現實意義的發展前景和發展空間，測繪工程在理論方面或者是在實際操作上發生了翻天覆地的改變，由圖紙化的傳統測量技術向電子化的現代測量技術邁進，這將對采樣收集空間數據方面有著非常重要的積極影響，這不僅是時代潮流變化的發展要求，也是創建科技中國的首要任務。當然，關于常規化的通信技術運用在測繪工程上是無法滿足測繪工程發展的時代要求，所以我們要探究更為完美的無線通信技術，無線通信技術不僅能提高測繪工程的工作效率，使得在室外也能進行通訊并完成作業，解決了傳統上圖紙化作業的難題，降低了測繪人員的工作難度，減少了人力資源和時間的浪費，增強了測繪工程的準確度，這對測繪工程的改革與發展有著重要的積極作用。

2無線通信技術的概述

無線通信（Wirelesscommunication）是一種通過電磁波等信號媒介進行信息交換的通信方式。無線通信系統由多個移動站與一個基準站組成。移動站主要包括了電源、主機、GPRS等，另外基準站則包括GPS天線、電源、網管服務器等。

3無線通信系統兩大模塊的特點及表現

3.1無線通信系統中的硬件部分

硬件在選擇設備方面最重要還是單片機的選擇。單片機作為硬件部分的軸心，選擇符合要求的單片機對準確傳送原始數據和整個無線通信系統的正常工作有著極其重要的影響。單片機應該要符合數據傳送速度快、精確率高、穩定性能好、傳送長度長且具有語音傳送功能和能夠縮短數據處理時間的透明傳送功能等要求。同時也要考慮單片機的便攜性、占據空間的大小和損耗能量的多少。處于無線通信系統硬件部分的重要位置的部件———天線，能在輻射無線信號和接受無線信號的過程中正常安全在電磁波與高頻率電信號之間實施相互轉換反應。在選擇天線時，天線的指向圖要符合無線通信系統的電磁波覆蓋的標準，天線自身的功能特點要滿足無線通信系統的設計需求。例如，天線的長度大小要根據實際操作情況來選擇適合的天線，為了提高便攜性，天線接受信號的一端應選擇螺旋式；為了便于工作人員的安裝，天線輻射無線信號的一端應選擇較短的天線。移動站與副站應該選擇定向天線輻射集中程度的參數小的天線，相反，基準站與主站則選擇定向天線輻射集中程度的參數大的天線。由于信號在傳輸介質中傳播時，將會有一部分能量轉化成熱能或者被傳輸介質吸收，從而造成信號強度不斷減弱，因此在饋線的選擇上要選擇大直徑的饋線，避免信號強度的發生過度耗損。因為饋線越長，其自身損耗的能量也越大，因此，在安裝過程中要盡可能地縮減饋線的長度，保證通信的正常運行。作為硬件部分中不可或缺的部件———電源，它的作用是不可忽視的，在選擇電源的時候，要在確保無線通信系統能夠正常運行的基礎上盡可能選擇電波較小的，這樣才能防止干擾電臺接收的現象發生。無須手持掛在肩上即可對講的對講機———肩咪，是由揚聲器和話筒構成的，是無線通信系統硬件部分的構成部件。不同信號臺之間的溝通交流可以通過肩咪來實現，在測繪工程的實際操作現場中，現場觀測人員在測繪中或者進行檢查工作時發現問題可以及時利用肩咪與設計繪圖員進行溝通，克服困難，解決問題，從而保證測繪工程順利進行。

3.2無線通信系統的軟件部分

當無線通信系統的硬件部分完成將獲得的原始數據傳送到終端，系統的軟件部分就開始發揮其自身作用，處理原始數據，給工作人員在測繪過程中帶來了方便。在當前有關測繪的通信軟件中，GIS處于極其重要的地位。數據通信是將通信技術與計算機技術結合起來從而產生新的通信方式。要在不同地區之前實現傳輸信息的目的就一定要有傳輸信道，按照不同的傳送媒介，分為無線數據通信和有線數據通信。它們都是利用傳輸信道使得數據終端和計算機相聯結，從而實現數據終端各種資源共享。在軟件部分的設計編寫方面，要創建一個普遍適用各個客戶終端的掛載辦法是首要任務。來自微軟公司設計開發的ActiveX模式，有著能夠擺脫詳盡的編程語言，并能很好的使用到大部分的軟件開發環境中，而且可以對原來存在的軟件進行直接升級。在這種模式下開發運行，使得無線通信系統中的軟件部分在連接網絡的條件下實現交互的目的。軟件部分的設計開發一旦設計了符合標準要求的框架，增強軟件自身的通用性、可嵌入性、可植入性，就能保證無線通信系統在測繪工程中的合理運行和使用。

4無線通信技術在測繪工程中的應用分析

論文主要分析了GPRS無線通信技術在測繪工程中的應用情況，與傳統的測繪方式相比較，GPRS無線通信技術應用十分廣泛，具有實時性和準確性。利用網絡使得移動站中的GPRS無線數據終端與基準站的網管服務器連接起來，同時保證網管服務器的連接口與主機保持連接狀態，與此同時，在基準站的作用下數據會不斷進行修正，利用網絡連接使得GPRS無線數據終端能接收到數據，從而傳送到移動站，并通過主機精確計算出所在的位置，測繪工作人員才能知道具體的基準站位置。在無線通信技術的實際操作與應用中，要創建標準的測繪工程管理體系，才能保證數據傳送的穩定性與準確性，才能保證測繪工程作業的有效順利進行。在傳統的測繪工程中，工作區的建立都伴隨這臨時基準站，其工效和信息傳輸接收效率都非常低，隨著經濟建設的迅猛發展，城市化也逐漸發展成型，測繪工程量也越來越大，內容也越來越繁雜，傳統的測繪方式已經不再滿足時代潮流發展的需求，使用新興的無線GPRS無線通信技術，不僅能夠提高測繪工程的工作效率和信號發射接收效率，增強數據傳輸的穩定性、可靠性、安全性，確保測繪工程的順利進行。

5結語

總的來說，新型無線通信技術在測繪工程中的應用，不僅能夠打破傳統的空間測繪模式，達成室外隨時隨地通訊的目的，還能推動無紙化測繪方式的發展，提高測繪作業的工作效率，降低測繪人員的工作壓力，減少在時間和人力資源上不必要的浪費。無線通信技術在測繪工程的發展應用，給測繪產業帶來了不可估量的發展前景和發展空間，推動了測繪行業的迅猛發展。

參考文獻

[1]陳剛，羌鈴鈴.如何實現智能網雙平面容災[J].通信技術，2011，44（03）：103~105.

篇7

1895年5月7日俄國物理學家波波夫已“金屬屑與電振蕩的關系”的論文向全世界宣布無線電通信技術的誕生，并當眾展示了他發明的無線電接收機，那天俄國當局定為“無線電發明日”。

1896年3月24日，波波夫將無線電通信的通信距離延長到250米，做了用無線電傳送莫爾斯電碼的表演為無線電通信技術拉開新的序幕。

1898年，年輕的意大利青年馬可尼利用游艇證明了他的無線電電報能夠在20英里的海面暢通無阻地通信，第一次實際性地使用無線電通信技術。

1901年，他在相隔2700公里英國和紐芬蘭島之間成功地進行了跨越大西洋的遠距離無線電通信，從此人類進入無線電波進行遠距離通信的新時代。

隨后，無線電通信技術如雨后春筍其涌現出來。直到1946年，美國人羅斯.威瑪和日本人八本教授利用高靈敏度攝像管家用電視機接收天線問題，從此超短波轉播站一些國家相繼建立了，無線電通信技術迅速普及開來[2]。

隨著電子技術的高速發展，信息超遠控制技術為滿足遙控、遙測和遙感技術的需要，于人們生產與生活中被廣泛使用；后來微電子技術也推動了電子計算機的更新換代，使電子計算機信息處理功能大大增加，日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。

信息技術是以微電子和光電技術為基礎，以計算機和通信技術為支撐，以信息處理技術為主題的技術系統的總稱，是一門綜合性的技術。今天的信息化時代，就是電子計算機和通信技術緊密結合的標志。

無線電通信技術發展到今日，擁有無限潛力。軍事、氣象、生活、生產等各個領域都對其都有空前的需求。雖然無線電通信技術優點雖然卓越，但其缺點至今給技術的發展帶來很大的障礙，都是我們亟須解決的難題。

2無線電通信技術的特點

近些年無線電通信技術領域引入無線接入技術，是迅速發展起來的新技術領域，不需要傳輸媒質，部分接入網甚至入網的全部皆可直接采用無線傳播手段代替，無論是概念上還是技術含量上都產生了一個重大的飛躍，實現了降低成本、提高靈活性和擴展傳輸距離的目的。其特點喜憂參半，優點主要體現在傳輸線路線、通信方式等方面，我們可以總結如下：

不受時空限制。大多數情況下，人們對通信運用的時間、地點、容量需求無法預知，而無線電通信不受時空限制的優點能夠采取靈活多樣的手段和方法，確保通信聯絡綜合高效，語音、數據、圖像的綜合傳輸暢通無阻，隨著近年來國內各個經濟領域和國際經濟的來往，無線電通信技術不受時空限制方法為其打開方便之門，尤其通信與網絡的連接，通信技術踏上新的臺階。

具備高度的機動性及可用性。無線電通信技術傳輸數字化、功能多樣化、設備小型化、智能化及系統大容量化決定了其具備高度的機動性和可用性，尤其在軍事構建地域通信網方面起到很大的作用。

可靠性高。無線電通信比起有線通信的一個卓越優點在抵抗水淹、臺風、地震等方面有較大的可靠性，一般情況下除非信號干擾都能保持通信的暢通，這也是無線架輸的最大特點。

無線電通信技術雖然解決了架設傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠、通信靈活等的難題，但其信號容易受到干擾、影響，還有容易被截獲造成了該項技術的保密性極差。無線電通信技術的缺點幾百年來都是讓人頭疼的問題，目前全球化經濟愈演愈熱，其信號的穩定性與安全性上升為經濟領域里關注的焦點，因此，無線電通信技術的通信方法拓新成為其發展的新話題。

3無線電通信技術之通信方法的拓新

21世紀無線電通信技術正處在關鍵的轉折時期，尤其最近幾十年最為活躍。信息化的飛速發展和IP技術的興起，欲求無線電通信技術適應未來社會生產和生活的需求。務必在通信方法上進行一系列的拓新。針對以上無線電通信技術的缺陷，筆者認為，我們可以從通信技術、信息技術、網絡技術、藍牙技術、軟件技術等方面進行嘗試，主要可總結一下八點：

3.1采用了數字通信技術

提高系統頻譜資源的利用率，維持信號上的穩定，避免通信信號收到干擾，增大了系統通信容量，提供話音、圖像和數據等多種通信服務，確保用戶信息安全保密。

3.2推廣通信信息技術寬帶化的發展

信息的寬帶化對于光纖傳輸技術和高通透量網絡的發展起到關鍵的推進作用[3]，尤其近年來世界范圍內全面展開，無線通信技術正朝著無線接入寬帶化的方向演進，這個方向對無線電通信信號源穩定來說的確非常之重要。

3.3推廣個人信息化技術

個人信息化在全球個人通信已經有著不爭的發展趨勢。個人信息話，能夠有效地減低傳輸路線的信息量堵塞，大幅度提高通信的傳播速度。

3.4拓新接入網絡的樣式

技術上融合實現固定和其他通信等不同業務，在無線應用協議（WAP）的出現以后，無線數據業務的開展得到大幅度的推動，促進了信息網絡傳送多種業務信息的發展。隨著市場競爭的需要，傳統的電信網絡與新興的計算機網絡融合，尤其具備開發潛力接入網部分通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環路入等不同的接入設備，滿足了生活與生產地各種通信需求。

.5過渡電路交換網絡

關于過渡電路交換網絡，IP網絡無疑是核心關鍵技術，是最合適的選擇對象，處理數據的能力電路交換網絡大大提升，這一點對保持通信暢通方面解決了信號容易受到干擾的難題。

3.6使用Bluetooth技術作為信號傳感器

Bluetooth技術具有更高的安全性和適用性，利用藍牙做出來的傳感器隨時反映出用戶所需要的信號方向，一旦連接到Internet上的話，即可以實現更具備高度的機動性及可用性。

3.7推廣軟件無線電

軟件無線電通信偵察與對抗方面世人矚目，但它僅限于軍事通信領域,如果能夠推廣到市場，對于無線電通信技術的通信內容保密性來說將是一大跨步的改革創新。

3.8提高無線通信網絡可持續性

無線電通信技術的網絡設備如果沒有良好的配置和網絡部署，一旦受到安全威脅，其后果不堪設想。因此，無線電通信技術通信方法的拓新我們與必要提高網絡設備性能、優化設備配置、冗余備份等等手段來保證網絡的可靠性[4]。

結束語

回顧無線通信的發展歷程，無線電通信技術的傳輸路線、傳輸距離、通信靈活性、信號穩定性、保密性等方面的需求將愈來愈突出。通信方法新技術的拓新將有愈來愈廣闊的活動舞臺及光明的發展前景。鑒于市場對經濟的推進作用，盡管我國的無線電通信技術發展速度飛快，但面對我國12億人口的通信需求，無線電通信技術普及率低的問題，面對我國12億人口，網絡規模和容量方面就變得蒼白無力了。同時，無線電通信技術愈來愈激烈競爭局面促使各無線電通信運營企業積極拓新新的技術涵蓋面，提升自身的營業水平，為市場提供豐更加富的選擇，滿足用戶各個方面、各個層次的需求。因此，在無線電通信技術通信方法應用開發的發展潛力無窮，這要求我們積極加快無線領域的科技進步，為無線電通信技術創新出謀劃策，為全球信息化及經濟全球化的通信事業貢獻力量。

參考文獻

[1]《信號與系統(第二版)》A.V.Oppenheim西安交通大學出版社2000年.

篇8

一、LTE產業發展現狀

雖然3G通信技術在我國范圍內興起的時間不長，才在剛剛大規模部署的階段，但4G的研發工作早已在各國不同地區開展了。隨著移動設備的越來越高端，人們對上網的需求也不得已滿足，熱門對于2Mb/s的WCDMA R99傳輸速錄和14.4Mb/s的R5 HSDPA的峰值率已經不能滿足自身需求[1]。并且，OFDM技術作為無線通信技術發展的另一產物，將無線通信的接入速率提升到100Mb/s，這給3G信息技術帶來了巨大的市場競爭壓力。

二、LTE中的關鍵技術

1、OFDM技術

OFDMA技術其實就是LTE下行鏈路采用在循環前綴基礎上的正交頻分多址技術。首先在發射端將信號插入到循環冗余校驗碼中，然后對信道進行編碼、信道交織、特征加擾等的處理來解決突發噪聲對系統操作的影響，LTE系統一般采用QPSK、16QAM、64QAM三種方式[2]。

如圖1就是LTE系統的發送接收模型，是一種采用了2*2的MIMO技術，一個碼字到兩層的映射方式。由于天線數量與碼字數量不一致，所以需要將碼映射到不同的發送天線上，由此便需要層映射和預編碼的工作。層映射是將碼字按照一定的規則流程映射到多層的過程，預編碼則是將數據再次映射到不同的天線端口的過程。

在理解OFDM技術時，應注意區分于一般的頻分復用FDM技術，正交頻分復用技術是多載波通信的一種，并且在頻道選擇性信道中發揮著最大優勢，各個子信道在正交頻分復用系統中的時域中正交，并且重疊在頻域中，其實現工作的基本原理就是通過串/并轉換器將高速串行的數據流變為多個低速并行的比特流，并且每一個OFDM子信道只傳輸一個低速數據流。

2、多天線技術

現代的無線通信技術離不開天線的作用，所以天線性能是否優良也影響著整個通信系統的效果。在傳統的通信技術中，天線技術從開始的單發/單收天線到單發/多收和多發/單收的發展階段，在實際生活應用中我們也了解到，地面傳輸路徑中信號的通信比其他路徑如光纖、電纜、衛星等的信號要發展的慢一些。

而現如今的通信系統要想打破原有技術的束縛來獲得更強大的信號功率和更優良的服務，可以從惡劣通信環境影響通信技術發展進行突破。所以就要不斷提高發送信號的功率[3]。這在第三代通信系統中是不存在的買所以就會降低整個通信系統的性能影響通信技術的發展。所以人們對無線網技術的研究是具有重大突破性的。

3、MIMO技術

MIMO技術為通信技術中高速的數據信號傳輸技術帶來了可能成為無線通信領域的一大新突破，它很大一定程度上是提升系統頻率利用率。其工作原理就是基于通信系統的基礎上采用其多輸入/輸出的方式更多的發送與接收同時選擇多天線單元，并且通過其信道途徑中的多維度的特性。如圖2所示。

MIMO技術特點是采用多遠天線陣列在發送/接收端，得到不同的空間特性的空間向量基于無線信道中，有如在一個通用大空間的信道中又獨自進行多個互不干擾的信道。這種技術可以帶來空間的分集增益，這種新型MIMO技術創新的方法被稱為空間分集。通過MIMO技術，天線陣列所傳輸的多個并行的信號數據，接收端可對其進行相應的數據標識，也就是說，不同的數據流對于接收端都是具有可利用和區分的空間特性的，在這時就具有了多維性。MIMO系統改變無線信道可看做是由M= min（nT，nR）個并行子信道組成，所以MIMO技術中的通信系統信道容量其實就是所有子信道通信系統容量的總和。在所有的發送和接收天線陣列都具有非相干特性的條件下，系統中每個子信道都可有相同的極限容量，整個信道極限容量將會有重大提升，公式如下：

C≈M?B?log2（1+SNR）

所以從上文分析及公式可以看出，MIMO技術的改善會對整個無線通信信道的容量進行全面提升，還有就是利用MIMO技術還可增加信道的可靠性來降低信道傳輸數據的錯誤率。

三、LTE中技術的發展趨勢探究

作為我國最大的移動營運商，中國移動也將加入到LTE技術營運行列中，由于美國高通公司在3G時代占據主導地位，LTE正在努力避免高通的主要技術，所以大大削弱了高通在3G時代的地位。2007年11月底至12月初3GPP RAN38全會通過RAN1提交的融合幀結構方案，被正式寫入3GPP標準，2008年，RAN4的工作、RAN5和核心網的相關標準制定工作的完成，又是一重大性進展。

LTE具有來自TD-SCDMA現有核心技術的繼承和MIMO、OFDM主流技術有機結合，將顯著提高新型技術的系統功能，也給4G標準中更多地專利技術提供了可能。

還有隨著多媒體娛樂和網絡游戲的開發，當前的傳輸速率已經達不到人們的要求，所以設計并實現了峰值速率的數據傳輸，并且具有良好的兼容性。

四、結束語

3GPP LTE技術作為重要的無線通信技術，OFDM技術很大程度上又提高了系統容量和系統的頻譜效率。LTE 及 LTE-Advanced 等技術中必須應用更先進、資源利用率更高的技術如高階MIMO技術、協調多點發送技術、等進一步提升整個系統的性能。

參考文獻

[1]沈嘉，索士強，全海洋. 3GPP長期演進（LTE）技術原理與系統設計[M]. 北京：人民郵電出版社. 2008：16-46

篇9

文獻標識碼：A

DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2015.08.004

0 引言

進入二十一世紀的第二個十年以來，信息已經成為人類社會文明進步的要素資源，成為現代社會持續發展的基本條件。信息網絡空間已經成為繼陸、海、空、天之后的第五大國家疆域，成為世界各國戰略競爭的重要領域。信息安全已成為與國防安全、能源安全、糧食安全并列的四大國家安全領域之一。

近些年來，以美國為代表的信息技術強國利用自身所壟斷的全球信息技術優勢，加緊構建信息安全保障和攻擊體系，以進一步鞏固其在網絡空間的統治地位。在美國現有的國家信息安全體系中，政府、IT企業和社會團體分工協作，相互配合，共同推進美國國家和軍隊的信息安全體系建設。當前，美國政府部門作為信息安全戰略制定、網絡和信息安全項目策劃、網絡情報偵查、網絡防御以及網絡進攻的主導者，引領了整個美國信息安全領域的發展和規劃。其主要部門包括國土安全部、國防部、美軍網電司令部、商務部、聯邦調查局以及中央情報局；美國的IT企業則是網絡攻防的具體實施機構和重要支撐單位，是美國政府和軍隊海量情報數據的來源，同時也是實施網絡作戰的實施主體；而美國及其盟國中一些非營利性團體和學術組織則為美國政府和軍隊提供了輿論和技術層面的支持，同時進行了人才的輸出，以支撐日益強大的美國信息作戰部隊。

隨著無線與移動通信技術的高速發展，拋開有線束縛的無線通信技術為國家和軍隊的指揮和作戰帶來了極大的便利性，然而也埋下了極大的安全隱患。截至2014年年底，美國情報和軍隊相關部門在無線網絡中偵收和攻擊獲得的情報已經占到美國情報總量的約57.6%，凸顯了當前國家和軍隊無線網絡安全的嚴峻態勢。美軍網電司令部2015年戰略規劃指南顯示，未來美軍網電部隊將把無線領域作為網絡攻防作戰的重點，這對我國國防和軍隊網絡安全體系和技術提出了新的考驗。本論文從歷史出發，對交換技術進行了簡要的回顧，指出了當前交換網絡發展的瓶頸以及問題，并基于前沿的下一代智能網絡以及大數據交換網絡提出了展望和設想。

1 軍隊無線網絡安全現狀

我國的互聯網、電信網、廣電網和各類專網（包含軍網）組成的國家基礎網絡是國家和軍隊信息安全防護的重要對象，但是這些基礎社會建設過程中普遍存在著重建輕防，甚至只建不防的問題，造成網絡信息安全體系構建的極大障礙。

當前，我軍無線網絡通信手段主要包含戰場衛星通信、短波電臺通信、水下潛艇長波通信等戰時通信手段，以及軍隊日常辦公所使用的蜂窩網移動手機通信、單位無線局域網（Wi-Fi）以及家庭使用的寬帶及家庭無線局域網等非戰時通信手段。由于戰時通信技術具有較強的應用層加密以及物理層跳頻和擴頻保障，傳統的竊密和攻擊手段并不能很快奏效，反而是和平時期工作用無線局域網、個人手機、家庭Wi-Fi等上網和通話極易被偵聽和竊密，導致無意識泄密。據不完全統計，2014年以來軍隊、軍工企業等軍事相關單位因手機、家庭寬帶/Wi-Fi等被攻擊及竊聽的事件約470起，造成不可估量的軍事、經濟以及國家核心技術損失。

美國憑借其在信息領域的絕對優勢，不斷將其技術和設備輸出到中國，而國產化設備的低性能、高價格等不足進一步導致了黨政軍系統中日常無線網絡通信設備國產化程度極低，使得日常無線網絡的安全防線處于近乎失靈的狀態。在美國IT跨國公司和美國網絡部隊等諸如“棱鏡”項目面前，我軍的基礎網絡和重要信息系統幾乎完全處于不設防狀態。諸如思科、微軟、英特爾、IBM等IT企業幾乎完全控制了我國高端IT產品的生產及應用。據Gartner數據顯示，Windows系列操作系統在我國市場占有率超過9成，英特爾在微處理器市場上占有率也超過8成，谷歌的安卓操作系統在我國市場占有率達到8成。即使是國產的聯想、酷派等手機，其核心芯片和操作系統也多是國外生產，使得我國無法從技術層面根除安全隱患。

2 解決方案：物理層安全技術和可見光通信技術

針對目前日常軍隊無線網絡安全性的問題，本文提出了兩種可行的改進方案，能夠在現有技術的基礎上，從防止無線信號被偵收和泄漏的角度實現日常狀態下部隊營區無線通信的安全保密。

在現有的通信系統中，通信的保密性主要依賴于基于計算密碼學的加密體制，早在20世紀初就已有人提出將傳輸的信息與密鑰取異或的方法來增強信息傳遞的安全性。這種基于密鑰的加密方法首次由Shannon于1949年給出了數學的理論分析。假設發送者希望把信息M秘密地發送給接收者，稱M為明文信息。則加密的過程為，在發送端，發送者通過密鑰K以及加密算法f對所要傳輸的明文M進行加密，得到密文S。在接收端，接收者通過密鑰K以及與加密算法相應的解密算法，我們用f-1標記，來進行解密，從而得到明文M。通過對加解密過程的觀察，可以得知，有兩個方法防止竊聽者從竊聽到的S中獲取明文M： 一個是竊聽者不知道密鑰K，另外一個是解密算法非常困難，竊聽者難以在有限的時間用有限的資源進行解密。基于這兩個方法，延伸出了現代通信系統中非常常見的兩種加密形式，一個是對稱密鑰加密，一個是非對稱密鑰加密。

現代密碼學的加密體制主要是在物理層之上的幾層來實現的，譬如MAC層、網絡層、應用層等等，故有時也稱基于現代密碼學的安全為上層安全。物理層對于現代密碼學加密體制來說是透明的，即物理層安全與上層安全是獨立的。下面分別介紹物理層安全的兩個基礎知識，分別是：竊聽信道模型和安全傳輸速率。竊聽信道模型是物理層安全所研究的基本信道模型，安全傳輸速率是衡量物理層安全系統性能的重要指標。

物理層安全主要是利用特殊的信道編碼和無線信道的隨機特性使得秘密通信得以進行，它與現代密碼學不同之處在于，其安全程度并不依賴于Eve的計算強度，而是依賴無線信道環境的隨機特性。但是，從保密環節上來說，物理層安全與傳統的計算密碼學的安全卻有著本質的相似之處。如圖1所示。物理層安全中的編碼調制環節和信道的隨機性是安全通信的必要條件，正如現代密碼學體制中的加密算法和密鑰。編碼調制環節是指Alice根據Alice-Bob和Alice-Eve信道的信道條件，通過獨特的信道編碼來保證Alice與Bob之間安全又可靠的通信。從安全的角度來說，編碼調制環境可以被看作現代密碼學中的加密過程，信息加密后生成的密文記為Xn。密文經過無線信道和解調譯碼可以等同為現代密碼學中的解密環節，其中信道信息{h，g}可以看作公共密鑰，而Bob接收端的噪聲可以看作Bob的私鑰，Eve是沒有辦法獲得的。因此密文通過Bob的無線信道和解調譯碼，可以被Bob正確地譯碼解密；而此密文通過Eve的無線信道和解調譯碼，Eve是不能獲得任何信息的。由此可見，雖然物理層安全與傳統的基于現代密碼學的加密原理是完全不同的，但是它們在實現框架上卻也能夠找到共同點。物理層安全可以看作是以調制編碼等發送端的技術為“加密算法”，充分利用Alice-Bob和Alice-Eve之間無線信道的差異性，把無線信道看作“加密密鑰”，從而使得Alice與Bob之間形成了安全可靠的通信。

物理層安全技術由于可以獨立于上層而單獨實現秘密通信，因此在無線通信系統中，可以在保證現有上層安全措施不變的情況下，補充物理層傳輸的安全。這使得通信系統的安全性能得到額外一層的保護。另一方面，將物理層安全用來傳輸現代密碼學中的密鑰，也是增強系統的安全性的一種方法。

從實現的角度講，當前傳統的無線路由器等均使用了全向天線進行傳輸，有可能導致無線信號泄漏至營區外部造成泄密。由于物理層安全技術方案的存在，除了進行傳統的上層密碼和傳輸加密以外，考慮利用物理層定向天線和波束賦形技術使得無線信號定向的向營區內部輻射，使得竊聽者獲取的信息量近乎為0，從而進一步降低失泄密的風險，這是物理層安全技術在現有無線網絡中的應用改進。

根據香農公式，假設發射端信號表示為：y=hx+z，那么正常接收者bob收到的信號可以表示為：

此時人造噪聲設計對Bob沒有產生干擾的方向上均勻分布，從而實現了對目標用戶的正常信號發送，但是使得竊聽用戶獲得的干擾最大化，可用信息最小。

可見光通信（Visible Light Communications）是指利用可見光波段的光作為信息載體，不使用光纖等有線信道的傳輸介質，而在空氣中直接傳輸光信號的通信方式，簡稱“VLC”。

普通的燈具如白熾燈、熒光燈（節能燈）不適合當作光通信的光源，而LED燈非常適合做可見光通信的光源。可見光通信技術可以通過LED燈在完成照明功能的同時，實現數據網絡的覆蓋，用戶可以方便地使用自己的手機、平板電腦等移動智能終端接收這些燈光發送的信息。該技術可廣泛用于導航定位、安全通信與支付、智能交通管控、智能家居、超市導購、燈箱廣告等領域，特別是在不希望或不可能使用無線電傳輸網絡的場合比如飛機上、醫院里更能發揮它的作用。可見光通信兼顧照明與通信，具有傳輸數據率高、安全性強、無電磁干擾、節能、無需頻譜認證等優點，帶寬是Wi-Fi的1萬倍、第四代移動通信技術的100倍，是理想的室內高速無線接人方案之一。

據美國DAPRA報道，美軍已經生產出軍用可見光網絡及相關設備，用于國防部等軍事機關和設施的高速無線網絡通信。由于可見光室內傳輸光源直接指向用戶且傳輸距離遠小于傳統的微波無線通信，在不考慮人為主動泄密的情況下，可見光通信信號是無法截獲的，從技術上為通信的有效性和可靠性提供了強有力的支撐。

圖2給出了微波無線通信和可見光通信之間的比較。對于手機、Wi-Fi等微波無線通信手段，除了目標用戶能夠接收到無線信號以外，由于無線電波是全向發射的，竊聽者完全可以收到相同的信號，從而進行破譯或者攻擊，帶來安全隱患；而可見光通信依賴于室內的LED燈具，通常燈具會直接部署在工位上方，而照明具有定向發射的特點，因此位于營區外部的竊聽者無法收到任何信號，不能進行竊聽。從實現上講，可見光通信可以方便的利用LED臺燈、屋頂燈等照明燈具，通過加裝調制解調模塊即可使得燈具具有高速數據傳輸功能，可供營區內臺式機、筆記本電腦、平板電腦等高速無線上網，滿足高清視頻會議等高帶寬需求。

目前，關于可見光通信在室內外各種復雜環境下的信道測量與建模的工作還很欠缺，只有少量的研究結果。尤其是在有強光干擾、煙霧和灰塵遮擋的環境下的信道干擾模型，更是需要亟待解決的問題。

3 結論

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通信，指人與人或人與自然之間通過某種行為或媒介進行的信息交流與傳遞。鐵路通信就是指利用有線通信、無線通信、光纖通信等現代化技術和設備，將鐵路運輸生產和建設過程中的各種信息進行傳輸和處理交換。從1825年的人工搖旗引導到1839年的指針式閉塞電報設備的發明以及應用，就說明現代通信技術一開始就是與鐵路運輸是緊密相關的。隨著我國高速鐵路的建設和運行，對鐵路通信技術提出了更高的要求，只有不斷地發展和完善鐵路通信系統，才能為現代化鐵路的建設與運行提供重要技術支持和安全保障。下面我們就來討論移動通信在鐵路通信系統中的相關應用。

二、無線列調

無線列調是重要的鐵路行車通信設備，主要負責列車的位置和運行方向。無線列調系統主要解決行車調度員、車站值班員和機車司機之間的通信和車站值班員、機車司機和運轉車長之間的通信。雖然無線列調具有節約資源的優點，但目前使用的無線列調是同頻單工電臺，隨著列車提速的不斷深入和列車建設密度的加大，在僅有的一個頻道上集中了眾多用戶，再加上場強的越區嚴重，容易致使系統阻塞，甚至于癱瘓。對于現代化的高速鐵路而言，這種通信系統過于簡單，滿足不了建設發展的需求。

三、集群通信

集群通信系統是一種高級移動調度系統，代表著專用移動通信網的發展方向。它能按照動態信道指配的方式，實現多用戶共享多信道。由于它具有調度、群呼、優先呼、漫游等功能，被廣泛地應用于政府、鐵路、航空等部門，其中以源自歐洲的TETRA較為出色。不過這種通信系統也有一定的缺點，比如系統設備采購、建網成本和終端價格較高，同時也存在信息丟失、保密性不高、易受干擾等，這從上海局目前所建成的集群系統就能看出來。這些缺點對普通語音通信的影響不大，但對要求較高的場合并不適用，比如列車與指揮中心的實時雙向數據通信。

四、GSM-R

GSM-R通信技術最早起源于歐洲，是在GSM公眾移動通信系統的基礎上增加了鐵路運輸專用調度通信功能，它主要由交換機、基站、機車綜合通信設備、手機等組成，目前在德國、意大利、瑞典等大多數國家普遍應用，我國鐵道部于2000年底正式確定將GSM-R作為我國鐵路通信系統的發展方向。它主要提供無線列調、編組調車通信、區段養護維修作業通信、應急通信、隧道通信等語音通信功能，可為列車自動控制與檢測信息提供數據傳輸通道，并可提供列車自動尋址和旅客服務。比如全世界海拔最高的青藏鐵路，它的絕大部分線路都是在高原缺氧的無人區，為了滿足鐵路運輸通信、信號及調度指揮的需要，就采用了GSM-R移動通信系統。另外還有：大秦線、膠濟線、合武線、京津城際線，京滬高鐵等。

五、衛星通信

衛星通信是指利用人造地球衛星作為中繼站來轉發或反射無線電信號，在兩個或多個地面站之間進行通信。它的主要優點是通信范圍大、不受陸地災害的影響，可靠性高、電路開通迅速、多址連接等，不過也存在成本高、傳輸延時大、傳輸帶寬有限等不足。相對而言，比較適合鐵路應急部門使用。

六、無線寬帶WIMAX

WIMAX技術是一項于IEEE 802.16標準的寬帶無線接入城域網技術。目前，在鐵路通信系統中的最新應用成果就是中國神華能源股份有限公司的自主研發項目 -“WIMAX技術在鐵路移動通信中的應用研究”。該項目自主研發了基于WIMAX無線寬帶技術的機車同步操控通信、列尾通信、無線列調通信、視頻監控等組成的鐵路通信應用系統，在經過車載運行實驗和室內動力分布實驗后，經專家組檢驗，表明該系統可滿足朔黃鐵路運行的技術要求，具有創新性，技術成果達到國際領先水平。

七、結束語

鐵路通信是以運輸生產為重點，主要功能是實現行車和機車車輛作業的統一調度與指揮。但因鐵路線路分散，支叉繁多，業務種類多樣化，組成統一通信的難度較大。所以，在鐵路通信系統中應當將各種現代化的通信技術有機結合，以保證行車安全、防止作業事故，提高運輸效率，加速機車周轉，以及改善服務質量等。

參考文獻

[1]田裳，沈堯星主編.鐵路應急通信[J].中國鐵道出版社，2008，6(16):154-156

篇11

OFDM(orthogonal frequency division multiple-xing)技術是一種在無線環境下的高速多載波傳輸技術，在頻域內通過將給定信道分成許多正交子信道，每個子信道上使用一個子載波進行信號調制，各子載波并行傳輸。OFDAM技術能有效地抑制無線信道的時間彌散所帶來的符號間干擾(ISI,inter symbol interference)，可靈活地進行頻率選擇，方便地實現頻譜管理，是公認的比較容易實現頻譜資源控制的方法，目前無線通信領域的新興技術幾乎都以OFDM 為核心，OFDM 技術已經成為下一代無線通信技術的主流。

集中式動態資源分配與分布式動態資源分配算法

在移動通信系統中，比較典型的通信頻譜分配算法主要有兩種，一種是集中式動態資源分配，另一種是分布式動態資源分配。

在集中式動態資源分配算法中，頻譜的分配由控制中心來決定，用戶和基站只是參與策略的實施，負責收集信道信息，然后將信息反饋到控制中心。控制中心根據掌握的整個區域的信息情況，按照最佳的分配算法進行頻譜資源的分配，為此，控制中心要付出計算復雜度高、延遲時間長的代價。

在分布式動態資源分配算法中，頻譜分配策略是由用戶或基站決定，他們相互之間可以是獨立的，也可以有一定的合作關系。在此算法中，由于信號攜帶的信息量少，計算復雜度也大大地降低，具有一定的優勢。

在采用OFDMA 技術的現代通信系統中，由于存在頻率選擇性衰落，必須針對每個子載波進行信息交互，因此，完全的集中式算法和分布式動態算法在OFDMA系統中都比較很難實現。究其主要原因，一是傳統算法將事先確定的信噪比（SINR）門限加于接收信號上，但現代寬帶數據通信系統采用的是動態的自適應編碼和調制，發射機和接收機采用的編碼和調制技術也不一定相同，而且SINR的不同，系統的吞吐量也是不同的。其次是傳統算法都是基于平坦衰落的，信道信息只要和一個頻譜相一致就可以，算法比較簡單，而現代寬帶無線通信系統為了對抗頻率選擇性衰落有著更多的選擇，用戶的數據傳輸速率要求也有很大的不同。第三是現代寬帶無線通信系統中信道信息量較高，計算復雜。完全的分布式算法在平衡系統通信狀況方面存在較大困難，而且受信道的影響較大難以實現。

按優先級的多小區間資源分配的算法

為了克服以上兩種通信頻譜分配方式的因維，在以OFDMA技術為物理傳輸層的移動通信系統中，提出一種按優先級的多小區間動態頻譜資源分配的算法，在進行資源分配之前，先計算每個小區在上個時間段的頻譜利用率，根據頻譜利用率的大小不同，確定小區載波分配的優先級，按優先級的不同進行載波再分配，從而達到有效地使用載波，減少小區間的共道干擾問題，提高載波的效率和系統的容量。

·算法描述

為了分析按優先級進行小區間資源分配算法對系統性能影響的方便，假設蜂窩移動通信系統中的每個小區有且只有一個基站，每個基站向其所在小區的用戶傳輸數據時的功率保持不變，在此基礎上，獲得每個小區在此時間段能夠使用的子信道個數，再與每個小區實際占用的子信道個數作比較，獲得在此時間段小區分配子信道的優先級，按照小區的優先級順序為小區分配下一時間段子信道個數，框圖如圖1所示。

·仿真實驗及結果分析

不失一般性，假設一個蜂窩移動通信系統中包含有7個緊密相連的小區，每個小區都是一個半徑相同的正六邊形的區域，正六邊形的半徑為600米。每個小區設立一個基站，基站置于小區的中心處。在每個小區中有10個用戶，隨機分布于小區的各個位置。如圖2所示某一時刻的系統拓撲圖。

假設系統可用的總帶寬為1 MHz，被分成64個子載波。每個子載波的噪聲功率譜密度一樣，都為1．0?0-9。在這個系統中小尺度衰落采用6徑瑞利衰落信道，時間延遲為[1 2 5 16 23 50]微秒，功率衰落為[-30 -2 -6 -8 -10]dB。用Simulink在MB一OFDM系統平臺上仿真，仿真結果如圖2。

圖3是當小區半徑為600米時，大尺度衰落的參數分別為：K=1.0?0-5， d0=1000m，%Z=4時的系統性能圖。其中橫坐標表示的是進行的算法實驗次數， 縱坐標表示每次算法結束后的所獲得的系統的總容量。

圖4是當小區半徑為60米時，大尺度衰落參數分別為：K=1.0?0-5，d0=lm，%Z=4時的微蜂窩通信系統的系統性能圖。

由圖3、4可以很容易就看出，論文中提出的以上一時刻小區的資源使用情況為根據，按小區的優先級進行小區間資源分配的算法，比隨機進行的小區間資源分配算法系統性能得到了一定的提高，而比未進行任何資源分配算法的系統性能要大很多。

將圖3和圖4相結合來看，不論是在半徑較大（R=600m）的宏蜂窩通信系統中,還是在半徑較小(R=60m)的微蜂窩通信系統中，將三種算法的系統性能優劣方面進行比較，可以看出：依然是論文中所提出的算法對提高系統性能的貢獻最大。

采用隨機資源分配算法后的系統性能與進行資源分配之前的系統性能之比不到2，采用論文所提資源分配算法后的系統性能與進行資源分配之前的系統性能之比大于5.5。進一步說明采用文中所提的多小區資源分配算法可以在一定程度上提高系統的性能。

篇12

隨著我國應急救援體系的發展,消防部隊已逐步成為城市主要的應急救援力量,廣泛參與到自然災害、事故災難、社會安全事件等公共突發事件的應急救援處置中,并承擔了部分非緊急的社會救助任務。消防通信是消防部隊開展滅火救援行動的根本保障,是未來城市應急救援體系中信息通信的主要組成部分。美國911恐怖襲擊事件中警察和消防員未建立統一的通信手段而造成的慘痛教訓凸現出城市消防通信規劃的重要性,所以在城市消防規劃編制過程中合理規劃和部署消防通信的建設和發展,在規劃方針的指導下逐步建立和完善城市消防通信體系,是消防部隊在執勤備戰和災害救助中全面發揮應急救援能力的根本保障。 

2、消防通信規劃的現狀 

消防通信規劃的編制主要由城市規劃設計單位和消防部門共同完成。由于城市建設和通信技術的高速發展,各地消防通信系統也在不斷的擴展和升級,消防通信建設所依據的《消防通信指揮系統設計規范》等規范文件的要求與目前的應用現狀相差較大,內容滯后且不全面,對規劃編制的指導意義不夠充分,一些通信指揮系統雖已達到火災報警、火警受理、滅火救援通信調度等應用的基本要求,實際中卻不能滿足新形勢下消防部隊應急救援通信指揮的需求。并且由于消防通信規劃的專業性較強、技術要求高、涉及的領域廣泛繁多、基礎設施建設發展不均衡等方面的原因,使消防通信規劃的編制工作難以有效和深入開展,造成部分城市消防通信規劃的內容空泛、缺乏深度、可操作性較差,不能切實有效的指導城市消防通信建設和發展。此外我國的應急管理體系建設起步較晚,部分消防通信規劃內容僅片面集中于火災事故方面,缺乏城市應急救援總體發展的綜合考慮,造成消防通信建設與城市應急救援體系建設脫節。 

3、消防通信建設現狀 

消防部隊的信息通信建設按照公安部消防局信息化建設的總體規劃部署和具體要求展開,實施主要依靠當地政府財政撥款、當地公安部門和電信部門的通信網絡建設以及消防部隊自身的信息化裝備建設來完成,目前各級消防部隊均已形成了相對獨立的消防信息通信體系。以下將從基礎通信網、消防通信指揮中心、消防綜合業務信息系統等幾個消防規劃中涉及的重點方面具體展開論述。 

3.1 基礎通信網絡 

基礎通信網絡是消防通信和城市應急通信的基礎設施,網絡的建設直接決定了消防部隊的信息應用能力,所以基礎通信網絡的發展是消防通信規劃的重點。目前消防部隊依托公安信息網、公眾電信網、無線超短波通信網、衛星通信網等多種通信網絡傳輸語音、圖像和數據,形成了一套較為完整的消防通信網絡體系,以下歸納為計算機通信網、有線通信網、無線通信網、衛星通信和短波通信網等幾部分介紹。 

3.1.1 計算機通信網 

目前消防部隊各級單位均已接入了以公安信息網為基礎的計算機通信網,這一網絡是消防部隊數據通信的基礎網絡,承擔滅火救援指揮調度、消防綜合信息管理等大部分信息系統的數據傳遞,并可實現ip語音電話和視頻傳輸等多媒體應用。為保證調度指揮等重要信息的可靠傳遞,部分節點間還建立了指揮調度專線和備份網路。在消防通信規劃中應按照當地公安信息網和消防部隊自身信息通信的建設情況以及各級消防部隊的信息通信需求,合理規劃消防計算機通信網,確保網絡的全面接入和可靠暢通。 

3.1.2 有線通信網 

有線通信網包括報警電話接入和報警信息查詢專線、指揮調度專線、辦公市話網和公安專線網等通信網絡,是城市各級消防隊站獲知災害事故發生和傳遞調度指揮命令的基礎信息通信網絡。其中報警電話接入專線是用于接受公用電話網的報警和城市消防遠程監控系統的火警信號及相關信息的通信線路。報警信息查詢專線是用于獲取報警電話的位置、裝機人身份等信息的數據專線。指揮調度專線是用于連接火警受理終端、各消防站以及各相關聯動單位的通信專線。辦公市話網和公安專線網是消防部隊內部各級部門之間和與公安機關之間通信的辦公電話網。有線通信網是傳統的消防通信基礎網絡,目前各城市基本完成了消防有線通信網的建設,在消防通信規劃中應以未來網絡容量和性能的改進及發展等內容為主,確保消防有線通信網的完備可靠,保證消防部隊對災害事故快速響應和出動調集命令的有效傳達。 

3.1.3 無線通信網 

無線通信是消防部隊在滅火救援展開和進行過程中用于災害現場信息傳遞的主要通信方式。目前各級消防部隊普遍配備了用于現場通信的350mhz超短波無線常規通信設備,并利用轉信臺擴展網絡覆蓋的范圍。大部分城市還依托當地公安無線集群通信系統建立了消防集群通信網,北京、上海等地還建設了具備網絡容量大、通話質量高、應用功能多等特點的數字集群通信網。消防部隊以超短波無線通信為基礎構成了由城市消防通信指揮網、現場指揮網和滅火救援戰斗網組成的三級無線通信網絡,并且利用gprs、cdma、3g等公眾移動通信技術以及超短波、微波數傳設備等多種手段建立無線數據通信網,用于傳輸滅火救援現場的圖像和數據信息。此外公眾移動電話網也是消防部隊重要的輔助通信手段。合理規劃城市消防無線通信網,構建可靠的無線通信體系是消防部隊在滅火救援過程中戰斗力有效發揮的根本保證。 

3.1.4 衛星通信和短波通信 

在地震、泥石流等大型自然災害救援或野外應急救援中,依賴中繼站的常規無線通信網往往會受到傳輸距離和范圍、電力供給、極端環境影響等方面的局限,不能滿足消防部隊信息通信的需要,此時衛星通信和短波通信等應急通信方式成為救援現場最有效的信息通信手段。目前公安部消防局已對消防衛星通信體系做出總體的規劃和部署,并推進消防衛星通信網的建設,一些城市的消防部隊先后配備了“動中通”衛星通信設備、便攜衛星站、短波電臺等應急通信裝備,在玉樹地震和舟曲縣特大泥石流等自然災害救助和部分大型跨區滅火應急救援中顯現出極強的應急通信保障能力。消防衛星通信和短波通信是應急通信體系中的重要部分,是城市有效抵御極端災害的基礎保障設施。

3.2 消防通信指揮中心 

消防通信指揮中心是消防部隊信息通信和作戰指揮的中樞,具有受理報警、滅火救援指揮調度、信息情報支持等功能,負責火災及其它災害事故的接處警受理和消防救援力量的調度指揮。按照公安部“三臺合一”的要求,目前我國大部分地級以上城市均已設置了包括治安、交通、消防在內的接處警指揮中心,建立了統一的集中受理和多部門聯動的接處警平臺,一些城市還進一步將醫療救護、安全生產等應急救援相關的領域納入其中,并形成城市綜合應急救援指揮中心。部分通信指揮中心還具備使用手機定位技術和gis技術確定報警人的位置、使用短信平臺受理報警、即時監控救援力量的行動狀態、通過圖像監控系統獲取災害發生區域的現場狀況和交通狀況等功能。在消防通信規劃中應針對本地的實際情況,綜合考慮未來城市應急救援體系的發展,確定消防通信指揮中心的建設發展方案。

移動消防通信指揮中心是設置在專門的通信指揮車中并集成了消防通信指揮相關功能的移動指揮平臺,通常包括調度指揮臺、輔助決策信息系統、多種無線通信系統、火場圖像系統、視頻會議系統、現場廣播、供電及照明等其他輔助設備,是眾多救援力量參與的復雜災害事故處置現場中通信指揮的關鍵因素。按照城市規模和應急救援體系的建設情況,配置不同功能組件和不同移動及通信能力的消防通信指揮車是消防通信規劃中的重要問題。 

3.3 消防綜合業務信息系統 

消防綜合業務信息系統是包括了滅火救援指揮、消防監督管理、部隊管理和消防公眾服務等多種應用功能的信息系統集成,是消防通信中應用軟件的主要部分。按照消防部隊信息化建設總體規劃和部署,各級消防部隊將逐步推廣和應用包括消防基礎數據平臺、消防公共服務平臺及各消防綜合業務信息系統等部分的一體化業務平臺。目前各地統一按照公安部消防局部署方案的要求,逐步開展了消防監督管理、部隊管理和公眾服務等信息系統的推廣和應用,而對于消防基礎信息平臺、滅火救援指揮系統等面向滅火救援指揮和管理的信息系統,因受到基礎信息數據庫和通信基礎設施建設情況的局限,各地的應用程度差異較大。在消防通信規劃中,應將建立和完善城市地理信息、火災風險信息、危險源信息、水、電、生產、醫療救護信息等內容的城市應急救援基礎信息數據庫,以及按照城市應急救援的具體需求開展消防指揮調度系統、消防指揮決策系統、重大危險源評估系統、模擬演練等系統的應用納入到消防通信規劃中重點建設。 

4、未來發展趨勢 

隨著信息通信技術的高速發展,眾多高性能的通信技術將逐步應用于消防通信領域中,不斷推進消防通信的發展。目前第四代移動通信技術已進入實驗性應用階段,在不久的將來勢必將成為消防通信體系中高質量傳輸數據信息的重要手段。信息通信硬件設備的發展,使信息通信裝備的通信性能和移動性能不斷提升,設備成本將更加低廉,未來隨著多媒體單兵信息裝備的深入應用,使災害救援現場各級指戰員具備強大的信息通信能力,數字集群通信、衛星通信、微波數據通信等通信設備也將廣泛裝備到各級消防部隊中,逐步成為普遍配備的常規通信手段。隨著城市災害聯網監控系統的建設,消防通信指揮中心可以智能感知火災等災害事故的發生并及時獲取相關災情信息,極大的提高消防部隊對災害事故響應能力。此外物聯網、遙感技術、傳感器技術、ad hoc網絡等應用于消防領域,可以即時、全面、深入的獲得滅火和應急救援現場的災情狀況和救援實力狀況,實現天空地一體的消防通信體系和數字化指揮調度體系。在消防通信規劃中,應結合未來通信新技術的發展,合理規劃和部署城市消防通信建設。 

5、問題和建議 

消防通信的發展應與城市應急救援體系各方面的發展情況及相關領域的具體情況協調統一。由于通信技術的發展速度較高,消防通信規劃編制中應準確預見未來城市消防通信的需求,在首先確立適合消防通信發展總體框架基礎上靈活的選擇兼容性好、生命力強并具備開放和統一標準的技術和設備,有效避免重復建設,并盡量降低系統升級換代和改造的成本。發展中還應重視基礎通信設施建設,切忌盲目追求新技術和熱點技術。可靠度和抗災能力是消防通信系統中不能忽視的問題,應充分考慮應急狀況下缺乏電源供給、設備損壞、大量用戶占用等特殊情況的系統運行,合理劃分系統中緊急與非緊急應用的分工、采取冗余和備份設計、增設應急狀態的專用模式等手段提高系統可靠程度和對災害的抗擊能力。此外消防通信系統設計中還應充分考慮到互聯網、公安網、公眾話務網、政務網等多個獨立通信網絡中各種系統間數據的融通,設計中應盡量將系統各具體應用建立在統一的平臺和網絡中,并采用一些安全穩妥的連接手段,共享和交換各網絡間的信息數據。 

參考文獻 

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張昊.論重特大災害消防應急通信技術[j].消防科學與技術,2011,30(2):132-136 

篇13

0　引言

近年來，隨著無線通信技術的發展和無線通信應用產品的普及，尤其是手持無線通信設備的普及，無線通信設備被做的越來越小，以使使用者能夠隨身攜帶；無線電波頻譜也越來越寬，有時需要同一無線設備在不同頻率下均能夠正常工作，這就使得人們對用于無線通信的天線有了更高的要求，即天線要實現小型化，多頻化等特點。

將分形幾何應用于天線設計中，正是實現天線小型化、多頻化的一個重要手段。自從法國數學家曼德勃羅（Benoit-Mandelbrot）在1973年首次提出分形的概念以來，分形幾何學已經引起了眾多學者的重視與研究。20世紀80年代，對波與分形結構相互作用的研究多了起來，促進了分形電動力學的發展，而分形天線則正是分形電動力學的眾多應用之一。①天線的分形設計是分形幾何學與經典電磁理論的融合。分形天線主要是在小型化和多頻化兩個角度突破了傳統天線的局限性。分形復雜的形狀使得一些天線的尺寸縮減成為了可能。天線這種窄帶設備的性能高度依賴于其尺寸。對于尺寸固定的天線而言，其輸入阻抗、增益、方向圖、副瓣電平等主要性能參數將隨著工作頻率的變化而變化。分形具有自相似性，分形天線又具有了分形的特征，從而具有了多頻特性。目前，分形天線在無線通信、移動通信和衛星通信方面都有著巨大的發展潛力和廣闊的市場前景。②

1　研究現狀

近年來，對于分形天線的研究也比較多。除了發現了一些新的分形結構外，主要對已經發現的分形結構進行適當變形，以觀察變形處理對天線性能的影響。目前應用到天線設計中的分形結構除了常見的Sierpinski墊、Sierpinski毯、Koch曲線、Minkowski曲線等幾種外，還有一些新的分形結構。A.　Azari，　J.　Rowhan將六邊形衍生出的分形結構應用到了天線設計中，設計出的分形天線具有低輪廓，重量輕，易于制作等特點，并且具有多頻和寬帶的特點。③J.　Vemagiri，　M.　Balachandran，　M.　Agarwal等人將半個Sierpinski三角形墊片分形結構利用到電子標簽的設計中，產生了較好的效果。④

國內對分形天線的研究起步較晚，研究的深度和廣度不及歐美。目前，國內對分形天線的研究總體上仍要落后于國外，但也已有不少優秀的成果問世。據了解，國內的一些高校和研究機構如清華大學和西安電子科技大學對分形天線進行了一系列研究。⑤⑥另外，任帥、張廣求等人利用分形結構設計了共面波導饋電的分形縫隙天線⑦和具有陷波特性的超寬帶縫隙天線，⑧屠振等人將Minkowski分形環應用于八木天線設計中，使天線尺寸得以縮減。⑨侯申茂、何焰藍等人從仿真模擬和實驗測試的角度研究了以Minkowski為邊界的微帶分形天線。⑩田鐵紅、周正利用Ensemble7.0對Sierpinski三角形墊片狀的微帶貼片天線進行了仿真設計與特性分析。　羅陽、朱守正等人利用加載了1階Koch曲線的1階Sierpinski三角墊片結構設計了一種新型的RF-MEMS開關的混合分形可重構天線，使其在不同狀態下均具有多頻特性和可重構性。　曾憲鋒、張晨新等人利用弧形分支樹狀分形采用簡單的巴倫饋電結構設計了一種偶極子天線，發現二階分形的工作頻率和0階分形降低了37.5%。　Wen-Ling　Chen、Guang-Ming　Wang等人提出并實驗研究了印有分形槽的微帶線饋電寬縫隙天線，研究發現該天線可以有效地提高工作帶寬。

2　研究方法

（1）理論研究。目的是建立分形天線性能與分形幾何參數之間的關系。（2）借助現代化技術手段如計算機軟件等進行分形天線圖形的設計和生成。目前可以用來設計和分析天線模型的電磁仿真軟件比較多，功能也普遍比較強大，如CST、AnSoft　HFSS、Zeland、IE3D、NEC等等。（3）探討有效的仿真數值方法。目前常用的方法包括矩量法（MoM）、有限元法（FEM）和時域有限差分法（FDTD）以及其他數值方法。像上面說的Zeland、IE3D軟件是基于MoM的，而AnSoft　HFSS則是基于FEM的。（4）實驗研究，包括測量天線輸入阻抗、天線增益、回波損耗、電壓駐波比、極化特性和方向圖等參數，并與仿真結果比較。

3　結束語

分形理論在科學研究與工程應用中受到了越來越多的重視，包括分形電動力學和分形天線工程。分形天線在移動通信、超寬帶天線、小型化天線、低副瓣天線等領域都有廣泛應用，受到了越來越多研究人員的重視與研究。目前，分形天線不管是在理論研究方面還是在實際應用方面都還是一個比較新的領域，還處在發展的早期階段，還有很多問題尚待解決，系統理論也尚未建立。還有很多相關課題值得進一步研究。

武漢工業學院工商學院校級科研項目（2010KY05）

注釋

①②何慶強.Koch和Sierpinski分形天線研究[D].電子科技大學碩士學位論文，2005.

③　A.Azari，　J.Rowhani.　Ultra　Wideband　Fractal　Microstrip　Antenna　Design[J].　Progress　In　Electromagnetics　Research　C，2008，Vol.2：7-12.

④　J.Vemagiri，　M.Balachandran，　M.Agarwal，　et　al.　Development　of　compact　half　Sierpinski　fractal　antenna　for　RFID　applications[J].　IEEE　Lett，25th，October　2007，　Vol.43，No.22.

⑤　Zhengwei　Du，et　al.Analysis　of　micro-strip　fractal　patch　antenna　multiband　communication[J].　IEEE　Lett，37（13），2001：805-806.

⑥　劉英，龔書喜，傅德民.用于多頻通信的微帶分形貼片天線[J].微波學報，2001.17（4）：76-79.

⑦　任帥，張廣求，吳啟鐸.一種共面波導饋電的分形縫隙寬帶天線[J].測控技術，2010.29（5）：86-89.

⑧　任帥，張廣求，周波.具有陷波特性的超寬帶分形縫隙天線[J].現代雷達，2010.32（5）：64-66.

⑨　屠振，張廣求，邢鋒，等.基于矩量法的分形環八木天線的特性分析[J].微波學報，2009.25（4）：52-55.

⑩　侯申茂，何焰藍，羅建書.　分形天線多頻性及應用探討[J].物理實驗，2010.30（4）：43-46.

田鐵紅，周正.基于Sierpinski微帶分形貼片天線的特性分析[J].無線電工程，2003.33（4）：17-19.