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（一）組成

一個視頻通信系統包括節點機和通信網絡兩部分。典型的會議節點機主要由音/視頻獲取設備、回放設備、媒體編解碼器、通信接口卡和會議功能模塊構成。網絡部分主要指支持實時多點傳輸的網關和信道。完整的視頻會議系統的邏輯結構模型由六大模塊構成：（1）人際交互模塊，即視頻會議系統的人機界面。（2）會議文檔部件，包括會議文檔的自動生成、管理和查詢等功能模塊以及與數據庫的接口模塊。（3）媒體處理部件，包括音、視頻信息的獲取、編碼、回放等處理模塊。（4）共享空間部件，包括共享空間管理模塊、電子白板及應用過程共享功能模塊。（5）會議管理部件，包括會議的發起、與會人員的管理（加入/退出）、會話建立以及會議結束等處理模塊。

（二）軟硬件與網絡條件

要進行網絡視頻通信，需要一定的軟件和硬件設備作為支撐。

1．所需硬件環境。

要使用網絡視頻會議，除了要有一臺較高性能的多媒體計算機或顯示屏外，還需要配備攝像頭、麥克風、音箱或耳機等外部設備，其中最主要的設備為攝像頭，它是用來進行視頻獲取的一個重要硬件，攝像頭分為模擬攝像頭和數字攝像頭兩大類，前者捕獲的為模擬視頻信號，需要將其輸入到視頻捕捉設備進行數字化后方可轉換到計算機中使用。而數字攝像頭可以直接捕捉影像，然后通過串、并口或者USB接口傳到計算機里。

2．所需軟件環境。

（1）操作系統軟件：目前絕大多數的網絡視頻會議軟件都支持Windows98/Me/2000/XP/2003系統，另外也可有一些視頻會議軟件支持在Linux等非Windows系統中運行。

（2）網絡視頻軟件：要進行網絡視頻會議，必須借助于網絡視頻會議軟件。網絡視頻會議軟件支持點到多點的視頻會議應用，即可以在用戶之間，也可以實現多個用戶進行聯機視頻會議。

（3）其他軟件：音頻連接模塊、網絡交換機、多媒體加速軟件、多媒體編碼/解碼軟件等。

3．承載網絡。

要在網絡視頻通信系統中使用視頻，用戶必須具有可供視頻流暢傳輸的網絡鏈路，也就是說用戶必須具有足夠帶寬的局域網環境和寬帶接入Internet的網絡環境。

三、視頻通信系統的實現

NetMeeting作為一款免費網絡電話與協作辦公工具，它除了支持視頻、音頻的實時交流外，還提供了文檔與應用程序共享、電子白板和遠程桌面共享等多種功能，是一款用于網絡視頻通信的優秀軟件，使用它我們可以輕松的進行網上視頻通信。

（一）安裝視頻軟件

首先，檢查需要進行視頻通信的系統中是否安裝了視頻軟件，如果沒有安裝，可以通過填加組件的形式進行安裝。

（二）連接信息設置

確認NetMeeting已經安裝在系統后，單擊“開始”>“程序”>“附件”>“通信”>“NetMeeting”命令，啟動程序。首次運行NetMeeting，軟件會出現一個向導，要求用戶信息進行簡單的設置，單擊“下一步”按鈕，輸入個人信息。接下來，向導要求用戶設置網絡連接方式，可以根據具體的網絡連接情況選擇ADSL、局域網等。單擊“下一步”按鈕跳過NetMeeting服務器設置，此時向導會要求對計算機聲卡和麥克風進行測試。單擊“下一步”按鈕完成向導之后，即可進入NetMeeting主界面。

（三）開始視頻通信

1．新建視頻通信。單擊“呼叫”“主持會議”命令新建一個視頻會議，在彈出的“主持會議”對話框中設置會議名稱（不能使用中文名）和密碼，然后，將“會議工具”中的“共享”、“聊天”、“白板”、“文件傳送”四個復選框全選上，單擊“確定”按鈕。

2．呼叫主機。建立會議后，與會的計算機即可呼叫主持會議的主機，方法是單擊“呼叫”“新呼叫”命令，或單擊NetMeeting面板中的“呼叫”按鈕，打開發出“呼叫”的對話框，輸入IP地址，并單擊“呼叫”按鈕即可對主機進行呼叫。

3．接入驗證。此時，被呼叫方的計算機中會出現是否應接呼叫的對話框，單擊“接受”按鈕。然后，撥入方計算機即可登錄會議，如果在“主持會議”對話框中設置了會議密碼，此時還會彈出一個對話框要求用戶提交驗證密碼。

4．進行視頻通信。各個不同地方的參與視頻通信的人員，只需要單擊主界面中的“開始視頻”按鈕，即可發送視頻流。將發言請求發送到中心站的服務器上，由主會場主持人來確定允許還是否定發言請求，一旦確定可以發言，即可實現通話。

（四）其他功能

NetMeeting界面下方有四個按鈕，分別對應了“共享”、“聊天”、“白板”和“文件傳送”四項主要功能（這四項功能需要在會議屬性中啟用，否則在非會議中處于不可用狀態）：

1．“共享”功能。通過共享功能可以便于同其他會議參加者在獲得授權后控制本地主機上的應用軟件進行演示與操作。

2．“聊天”功能。單擊“聊天”按鈕，NetMeeting會彈出一個聊天對話框，可以對所有或某一與會者發送聊天信息。

3．電子白板。系統提供多塊白板，與會人員都可通過白板進行繪制矢量圖，可以進行文字輸入、粘貼圖片等。在主控模式，主持可以禁止其他人使用白板。

4．傳送文件。“傳送文件”功能用來在與會者之間傳送與接收文件。使用方法比較簡單，只需單擊“文件傳送”按鈕并選擇需要傳送的文件即可。

四、結束語

隨著網絡的發展和視頻通信技術的進一步完善，視頻通信技術將越來越多地被人們利用到工作及生活中，甚至改變人們的生活和工作方式。人們根據自身對網絡質量需求的不同，自由選擇傳輸方式及終端設備，更多的行業、企業、個人都將享受到視頻通信所帶來的便利。

參考文獻：

[1]陳亮，引爆視頻會議[J].互聯網周刊，2008，(Z1):51.

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1.2高速數字調制解調技術

調制調節技術的目的就是為了方便信息在模擬信號與數字信號之間的相互轉換。調制調節技術的優劣對于通信系統的性能有著極大的影響，目前調制調節技術主要有并行和串行兩種傳輸體制。串行體制通過提高碼元速率和調制維數提高數據傳輸速率，并行體制的主要發展方向是多載波正交頻分復用(OFDM)調制技術。

1.3差錯控制技術

數字通信差錯控制技術是指對信道中產生的差錯通過編碼的方式對其進行控制，以達到提高數據傳輸的有效性和準確性的目的。目前常用的差錯控制方式主要有前向糾錯和自動請求重發。前向糾錯方式其實時性比較好，能夠有效的糾正隨機和突發錯誤。自動請求重發方式，更加強調的是檢查信息錯誤的能力，它的工作原理是在接收端對接收的數據進行檢測，如數據存在錯誤，通知發射端對所發數據重新發送，直至接收端接收到正確的數據為止。這種方式雖然能夠對錯誤起到很有效的糾正，但是必須在有雙向通道的情況下才能完成，而且因為存在著多次重發的情況，很容易造成信號的延時。

1.4最低限度通信技術

短波通信中抗干擾技術一直是人們努力研究的方向。最低限度通信技術就是確保在電磁干擾強烈的狀況下，通信信息能夠及時準切的進行傳輸。它采用時變信道的弱信號檢測與接收技術、干擾識別與抵消技術，通過降低通信速率的方法提高通信抗干擾和抗噪聲能力。

2我國短波通信技術的發展方向

近些年以來，我們國家加大了對短波通信的重視程度，投入了更多的人力和財力進行短波通信裝備的研發，也取得了可喜的成績。但是我國短波通信建設的整體水平與國外相比還有著一些差距。筆者認為，為了使得短波通信能夠更加廣泛的被運用，還需要做好如下工作。

2.1完善頻道管理系統

在短波通信中，是否能夠做到及時的選頻及換頻對于通信質量的優劣及通信的穩定性有著極大的影響。頻率自適應技術就是對通信信道進行實時的探測，進而選取最佳工作頻率，確保通信信道能夠實現信息的良好傳輸。目前，我國區域內的頻率管理系統已經實現了網絡化，能夠方便的為網內的通信線路提供實時頻率信息。由此延伸考慮，如果將區域內的短波通信也用過網絡進行組織和管理，將通信網絡的基站與頻率網絡的控制中心進行合并，能夠很好的解決目前頻率管理系統和通信線路互相獨立的弱點。

2.2加強電臺設備的通用性

為了使得電臺設備更加的通用，達到更好的資源共享效果，短波通信設備必須要向規范化、標準化、系列化方面發展，以此降低系統、網絡接口等方面的影響，增強設備的兼容性。

2.3抗干擾技術綜合化、智能化發展

避免電磁干擾最好的方式是通過頻率跳變的方法。但是一般的頻率跳變方式很容易受到電離層的影響，而且會占用一定的系統資源，因此滿足不了未來通信的要求。為了有效的解決電磁干擾，必須要綜合的運用各種抗干擾技術，實現抗干擾措施的綜合化、智能化。

2.4加強自適應天線的研發

自適應零位天線能夠及時的處理所收到的信號，對天線振子的相位做出調節，改變其方向特性，使通信方向的增益最大，使波束的零位對準干擾方向，以躲避電磁干擾，因此能夠有效的提高通信的質量。

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手動跟蹤是指根據經驗或預知的目標位置數據（如衛星軌道位置）隨時間變化的規律，用人工按時調整天線的指向，或者是根據收到信號的大小用人工方式操縱跟蹤系統，使其接收最強的信號(用頻譜儀或接收機監視)。手動跟蹤可以每隔一段時間進行一次。手動跟蹤系統由天線、頻譜儀（或接收機）、伺服控制器等組成。手動跟蹤設備最為簡單，可應用于地面站小口徑天線對同步衛星的跟蹤等指向精度和實時性要求較低的場合。

2、程序跟蹤

將衛星的星歷數據和天線平臺地理坐標和姿態數據一并輸入計算機，計算機對這些數據進行處理、運算、比較，得出衛星軌道和天線實際角度在標準時間內的角度差值，然后將此值送入伺服控制器，驅動天線，消除誤差角。不斷地比較、驅動，使天線一直指向衛星。程序跟蹤可以應用在地面或車載小口徑天線對衛星的跟蹤。由于地球的密度不均勻和其他干擾的影響，星歷數據會隨著時間有小的變化，一般很難計算出長時間的精確軌道數據。從而進行長時間的跟蹤會有積累的誤差。

3、自動跟蹤

自動跟蹤是指根據地球站天線接收到衛星所發的信標信號，通過變頻、放大輸入跟蹤接收機，檢測出俯仰和方位誤差信號，根據誤差信號大小和方向由伺服控制器驅動天線轉臺系統，使天線自動地對準衛星。這種跟蹤方式沒有誤差積累，可以長時間連續跟蹤。由于衛星位置受影響的因素太多，無法長期預測衛星軌道，故目前大、中型地球站主要采用自動跟蹤為主，手動跟蹤和程序跟蹤為輔的方式。按照自動跟蹤原理和設備組成，自動跟蹤可以具體分為三種體制：步進跟蹤、圓錐掃描跟蹤和單脈沖跟蹤。

3、1步進跟蹤

步進跟蹤是指天線指向以一定的步進向接收電平增大的方向進行不斷調整。步進跟蹤是開環方式，跟蹤精度較低，跟蹤速度較慢。步進跟蹤適用于要求跟蹤速度較低的系統中，如漂移速度較慢的同步衛星的跟蹤。其優點在于實現較為簡單。

3、2圓錐掃描跟蹤

圓錐掃描跟蹤是把饋源繞天線對稱軸作圓周運動，或把副面傾斜旋轉。這樣天線波束呈圓錐狀旋轉，當天線軸對準衛星時，地球站接收到的信標電平是一恒定值；當天線軸偏離衛星時，接收電平將有一個低頻幅度調制。根據調制信號的幅度和相位檢測出天線波束的指向誤差。這種工作方式的優點也是設備較簡單，缺點是饋源永遠偏離拋物面的焦點，使天線增益下降。同時需要饋源持續的圓周機械運動，可靠性較差。跟蹤時要得到一系列回波脈沖后，才能得到角誤差信號，實時性稍差。

3、3單脈沖跟蹤

單脈沖跟蹤方式由天線饋源輸出和信號與差信號，和、差射頻信號經射頻前端變換處理后送至跟蹤接收機，并由跟蹤接收機輸出兩路與天線電軸偏離衛星角度成正比的方位誤差信號與俯仰誤差信號到伺服控制單元，控制天線運動，完成對衛星的實時跟蹤。單脈沖跟蹤能從每個接收脈沖中得到完整的角誤差信息，這種跟蹤方式是一個閉環系統，具有實時性好，跟蹤精度高的優點。根據通道數量的不同有單通道、雙通道、三通道等三種不同的實現方式。三通道方式中天線接收到的信號，經過和、差網絡處理后，產生和信號、方位差信號與俯仰差信號。通過三個通道傳送到跟蹤接收機進行跟蹤處理。雙通道方式是方位差信號與俯仰差信號正交相加后合成一個差信道，或者是采用高次模方式產生差信號，與和信道一起構成雙信道。單通道方式是在雙通道的基礎上對差信號進行調制，調制后的差信號與和信號合路形成一個通道。

二、各種方式的比較與應用

在實際應用中，它構成由航天控制中心、測控站和專用通信網為主要內容的．對在軌航天器進行跟蹤、測量、控制的綜合專用技術網絡，包括跟蹤、遙測、遙控、實時計算、數據處理、監控顯示和通信系統等。其功能是：對航天器進行跟蹤測量，獲取其運動參數和內部的各種物理、工程、宇航員生理以及偵察參數，監視其飛行和內部工作狀態，為指揮、控制提供信息；對導彈和運載火箭實施控制，確保試驗安全：對衛星實施控制，支持其正常運行；通過對實測數據的處理、分析，為評價航天器的技術性能和改進設計提供依據。

1、衛星地球站同步衛星的跟蹤

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1.2DMC通信活動描述

DMC通信機制中主要通信活動描述如下：（1）發送數據：通信源節點發送數據時，只需用戶使用寫普通內存的方法將數據寫入通信專用區的發送緩沖區中，同時把發送命令寫入通信專用區的網卡命令區。DMC網卡上的通信控制邏輯根據網卡命令區的命令解析結果，從通信專用區的發送緩沖區中取出數據發送至網絡；（2）接收數據：在DMC通信機制的應用環境下，通信目的節點配置有相同的DMC網卡，網絡上的數據經網卡的通信邏輯接收后放入通信專用區的接收緩沖區，同時網卡控制邏輯修改通信專用區中的網卡狀態信息。當用戶需要獲得網絡數據時，只需使用訪問普通內存的方法讀通信專用區的接收緩沖區數據即可。因此，DMC通信機制實現了兩臺計算機內存之間的直接通信。用戶感覺不到DMC網卡的存在，使用訪問普通內存的方法就可以實現計算機間的點對點直接通信。

1.3DMC通信機制的體系結構

在直接內存通信體系結構中，DMC網卡和內存處于對等的位置，對CPU是透明的，CPU使用操作普通內存的方法操作DMC網卡的通信專用區，用戶通過對DMC網卡的通信專用區進行讀寫來完成網絡通信活動。因此，DMC通信機制避免了數據在網卡設備和內存之間的拷貝，并且通信速率也不再受傳統I／O總線的限制。

2DMC網卡原型機———FIFO－DMC網卡研究

2.1FIFO－DMC網卡的體系結構

基于直接內存通信技術DMC以及FPG上的存儲區域FIFO（FirstInputFirstOutput，FIFO）和寄存器，作者設計了DMC技術，并將其應用于高速光纖通道交換網的原理樣機FIFO－DMC網卡。該網卡是在DIMMDDR內存總線規范上擴展實現的。（1）光纖用于連接FIFO－DMC網卡和高速光纖交換網絡的對應端口。（2）光收發器負責進行光信號與差分電信號之間的轉換。（1）電收發器用于數據的串／并轉換。（4）FPGA可編程器件從功能上可以分為兩大部分：DDR－DIMM內存總線接口邏輯和通信邏輯，其中DDR－DIMM內存總線接口邏輯包括5個模塊，分別為SPD模塊、命令解析邏輯、時鐘管理邏輯、地址控制邏輯、讀寫控制邏輯，用以完成網卡的通信邏輯以及網絡用戶和通信專用區之間的信息交互。通信邏輯包括發送邏輯、CRC校驗邏輯、接收邏輯、控制邏輯、8B／10B編碼邏輯與8B／10B解碼邏輯5個模塊，用以實現真正的網絡傳輸活動。

2.2FIFO－DMC網卡的主要功能模塊

下面對FIFO－DMC網卡中的主要功能模塊進行簡要介紹。

（1）FIFO－DMC網卡的通信專用區

按照DMC通信機制的要求，FIFO－DMC網卡的通信專用區按用途分為4塊：接收緩沖區、發送緩沖區、網卡命令區以及網卡狀態區。接收緩沖區和發送緩沖區采用FPG上FIFO實現，數據接收FIFO命名為RxFIFO，用來存放網卡接受邏輯從網上接收的數據，用戶使用讀普通內存的方法就可獲取。數據發送FIFO命名為TxFIFO，用來存放用戶待發送的數據，用戶使用寫普通內存的方法把數據放入發送FIFO中，而后網卡的發送邏輯讀取FIFO的內容進行傳輸。數據接收FIFO和數據發送FIFO的容量都為一幀數據的大小。網卡命令區和網卡狀態區采用FPG上64位寄存器實現，網卡命令區即網卡命令寄存器COMMAND＿REG存放用戶發出的網卡命令。網卡狀態區即網卡狀態寄存器STATE＿REG存放網卡的各種狀態信息。DMC軟件或網卡通信邏輯在對網卡進行操作前，讀取COMMAND＿REG和STATE＿REG的內容，判斷相應位，再根據結果執行相應動作來防止沖突。寄存器中各位置“1”表示有效，在系統初始化時全部清零。

（2）SPD模塊

SPD模塊使設計出的FIFO－DMC網卡設備保持與普通內存相同的穩定性，能夠正確地被北橋芯片或者CPU芯片中的存儲管理器識別。在FIFO－DMC網卡中使用VHDL語言編程模擬SPD芯片的工作。通過分析，FIFO－DMC網卡的SPD模塊只需使用SPD芯片的5個引腳：SA0、SA1、SA2、SDA和SCL，并且BIOS對SPD模塊只執行讀操作（RandomAddressRead），所以SPD模塊的結構比較簡單，主要包括START狀態控制以及Ran－domAddressRead命令響應兩個功能模塊。其中，START狀態的控制邏輯比較簡單，主要依靠作為從設備的SPD模塊監聽串行數據線（SDA）和串行時鐘線（SCL）來產生，此處不再贅述。RandomAddressRead命令的響應由一個狀態機來實現，在不同的狀態完成相應的工作。

（3）命令解析邏輯

命令解析邏輯主要接收來自DDR－DIMM內存總線接口的各種內存訪問命令，并對命令進行解析。FIFO－DMC網卡的命令解析邏輯由一個狀態機控制，狀態轉移時設置特定的信號，由該信號觸發相應的讀、寫邏輯。

（4）地址解析邏輯

此模塊在內存訪問命令到來時，控制地址總線上的行地址和列地址等信息進行地址譯碼工作，尋址被訪問的存儲單元，使得各種數據信息能夠在網絡用戶、網卡的通信邏輯和內存之間正確地完成讀寫工作，協助FPGA中控制邏輯實現網卡的通信活動。由于FIFO－DMC網卡中使用了FPGA芯片上的FIFO和寄存器來模擬通信專用區，因此用戶操作通信專用區時只有4個地址信息：TxFIFO寫端口對應的虛擬地址，RxFIFO讀端口對應的虛擬地址，命令寄存器COMMAND＿REG對應的虛擬地址以及網卡狀態寄存器STATE＿REG對應的虛擬地址。地址解析邏輯根據用戶訪問的虛擬地址信息定位到通信專用區的某個部分即可。

（5）讀寫控制邏輯

根據地址解析邏輯尋址出的通信專用區空間以及命令解析邏輯解析的結果，對FPGA的寄存器或者FIFO進行讀寫操作。外部與通信專用區之間傳輸的數據信息主要有3類，分別是通信活動中的數據、用戶寫入網卡命令區的網卡命令以及網卡的狀態信息。

2.3FIFO－DMC網卡的軟件實現

直接內存通信技術DMC得以實現的重要根基是預留部分內存空間供DMC通信機制進程專用，這依賴于Linux操作系統提供的靈活機制。因此，DMC網卡的軟件功能包括：

（1）實現通信專用區的物理內存預留

依據Linux操作系統對內存的管理辦法，將FIFO－DMC網卡插入內存插槽的高端，使其存儲空間即通信專用區處于內存區的物理地址最高端。然后，我們借助于Linux內核啟動時能接收某些命令行選項或啟動時參數的特性，修改系統引導程序中的啟動配置參數mem，限定內核使用的內存數量。實際物理內存中大于mem值的部分就是預留的內存空間，系統不會使用這片物理內存。

（2）實現通信專用區內存的映射

由于Linux操作系統是一個虛擬內存系統，訪問內存是基于虛擬地址空間的，因此為了能夠使用被預留的通信專用區空間，需要把這部分物理內存正確映射到虛擬內存空間中。Linux操作系統提供了至少3種實現內存映射的方法，可以在系統不同時刻將通信專用區映射為I／O內存、內核空間內存或普通用戶空間，考慮到DMC技術中通信專用區需要在用戶態下進行訪問，作者最終選擇使用mmap設備操作方法來實現通信專用區的內存映射。并且，由于在FIFO－DMC網卡的設計中使用FPG上FIFO和寄存器模擬實現通信專用區，因此DMC軟件實現對通信專用區映射之后，只需要網卡命令寄存器、網卡狀態寄存器、數據發送FIFO的寫端口和數據接收FIFO的讀端口4個虛擬地址。

（3）實現用戶對通信專用區的訪問接口

由于FIFO－DMC網卡硬件邏輯中提供了將通信專用區作為普通內存管理和訪問的功能，因此用戶可以使用訪問普通內存的方法訪問通信專用區。

2.4FIFO－DMC網卡的功能驗證測試

2.4.1FIFO－DMC網卡的運行測試平臺

FIFO－DMC網卡的測試平臺采用PC機，CPU為Intel（R）Pentium（R）4，北橋芯片為Intel的RG82865PESL722。FPGA采用ALTERA公司Cyclone的EP1C4芯片，串／并轉換使用德州儀器的tlk2501，光電轉換則選用美國Finisar公司的產品FTRJ8519。示波器為Tektronix的TDS3052。為了降低調試的難度，通過BIOS設置，將內存時鐘頻率200MHz改為100MHz。

2.4.2FIFO－DMC網卡的運行測試結果。

經測試，FIFO－DMC網卡能在開機的BIOS自檢中被識別為內存設備，正確響應CPU的讀寫命令，并能在操作系統引導時預留共享存儲區，證明了直接內存通信DMC通信機制是正確的和可行的。

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1通信系統傳輸手段

電纜通信:雙絞線、同軸電纜等。市話和長途通信。調制方式:SSB/FDM。基于同軸的PCM時分多路數字基帶傳輸技術。光纖將逐漸取代同軸。

微波中繼通信:比較同軸,易架設、投資小、周期短。模擬電話微波通信主要采用SSB/FM/FDM調制,通信容量6000路/頻道。數字微波采用BPSK、QPSK及QAM調制技術。采用64QAM、256QAM等多電平調制技術提高微波通信容量,可在40M頻道內傳送1920~7680路PCM數字電話。

光纖通信:光纖通信是利用激光在光纖中長距離傳輸的特性進行的,具有通信容量大、通信距離長及抗干擾性強的特點。目前用于本地、長途、干線傳輸,并逐漸發展用戶光纖通信網。目前基于長波激光器和單模光纖,每路光纖通話路數超過萬門,光纖本身的通信纖力非常巨大。幾十年來,光纖通信技術發展迅速,并有各種設備應用,接入設備、光電轉換設備、傳輸設備、交換設備、網絡設備等。光纖通信設備有光電轉換單元和數字信號處理單元兩部分組成。

衛星通信:通信距離遠、傳輸容量大、覆蓋面積大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技術使用模擬調制、頻分多路及頻分多址。數字衛星通信采用數字調制、時分多路及時分多址。

移動通信:GSM、CDMA。數字移動通信關鍵技術:調制技術、糾錯編碼和數字話音編碼。

2數據通信的構成原理

數據終端(DTE)有分組型終端(PT)和非分組型終端(NPT)兩大類。分組型終端有計算機、數字傳真機、智能用戶電報終端(TeLetex)、用戶分組裝拆設備(PAD)、用戶分組交換機、專用電話交換機(PABX)、可視圖文接入設備(VAP)、局域網(LAN)等各種專用終端設備;非分組型終端有個人計算機終端、可視圖文終端、用戶電報終端等各種專用終端。數據電路由傳輸信道和數據電路終端設備(DCE)組成,如果傳輸信道為模擬信道,DCE通常就是調制解調器(MODEM),它的作用是進行模擬信號和數字信號的轉換;如果傳輸信道為數字信道,DCE的作用是實現信號碼型與電平的轉換,以及線路接續控制等。傳輸信道除有模擬和數字的區分外,還有有線信道與無線信道、專用線路與交換網線路之分。交換網線路要通過呼叫過程建立連接,通信結束后再拆除;專線連接由于是固定連接就無需上述的呼叫建立與拆線過程。計算機系統中的通信控制器用于管理與數據終端相連接的所有通信線路。中央處理器用來處理由數據終端設備輸入的數據。

3數據通信的分類

3.1有線數據通信

數字數據網(DDN)。數字數據網由用戶環路、DDN節點、數字信道和網絡控制管理中心組成。DDN是利用光纖或數字微波、衛星等數字信道和數字交叉復用設備組成的數字數據傳輸網。也可以說DDN是把數據通信技術、數字通信技術、光遷通信技術以及數字交叉連接技術結合在一起的數字通信網絡。數字信道應包括用戶到網絡的連接線路,即用戶環路的傳輸也應該是數字的,但實際上也有普通電纜和雙絞線,但傳輸質量不如前。

分組交換網。分組交換網(PSPDN)是以CCITTX.25建議為基礎的,所以又稱為X.25網。它是采用存儲——轉發方式,將用戶送來的報文分成具用一定長度的數據段,并在每個數據段上加上控制信息,構成一個帶有地址的分組組合群體,在網上傳輸。分組交換網最突出的優點是在一條電路上同時可開放多條虛通路,為多個用戶同時使用,網絡具有動態路由選擇功能和先進的誤碼檢錯功能,但網絡性能較差。

幀中繼網。幀中繼網絡通常由幀中繼存取設備、幀中繼交換設備和公共幀中繼服務網3部分組成。幀中繼網是從分組交換技術發展起來的。幀中繼技術是把不同長度的用戶數據組均包封在較大的幀中繼幀內,加上尋址和控制信息后在網上傳輸。

3.2無線數據通信

無線數據通信也稱移動數據通信,它是在有線數據通信的基礎上發展起來的。有線數據通信依賴于有線傳輸,因此只適合于固定終端與計算機或計算機之間的通信。而移動數據通信是通過無線電波的傳播來傳送數據的,因而有可能實現移動狀態下的移動通信。狹義地說,移動數據通信就是計算機間或計算機與人之間的無線通信。它通過與有線數據網互聯,把有線數據網路的應用擴展到移動和便攜用戶。4網絡及其協議

4.1計算機網絡

計算機網絡(ComputerNetwork),就是通過光纜、雙絞電話線或有、無線信道將兩臺以上計算機互聯的集合。通過網絡各用戶可實現網絡資源共享,如文檔、程序、打印機和調制解調器等。計算機網絡按地理位置劃分,可分為網際網、廣域網、城域網、和局域網四種。Internet是世界上最大的網際網;廣域網一般指連接一個國家內各個地區的網絡。廣域網一般分布距離在100-1000公里之間;城域網又稱為都市網,它的覆蓋范圍一般為一個城市,方圓不超過10-100公里;局域網的地理分布則相對較小,如一棟建筑物,或一個單位、一所學校,甚至一個大房間等。

局域網是目前使用最多的計算機網絡,一個單位可使用多個局域網,如財務部門使用局域網來管理財務帳目,勞動人事部門使用局域網來管理人事檔案、各種人才信息等等。

4.2網絡協議

網絡協議是兩臺計算機之間進行網絡對話所使用的語言,網絡協議很多,有面向字符的協議、面向比特的協議,還有面向字節計數的協議,但最常用的是TCP/IP協議。它適用于由許多LAN組成的大型網絡和不需要路由選擇的小型網絡。TCP/IP協議的特點是具有開放體系結構,并且非常容易管理。

TCP/IP實際上是一種標準網絡協議,是有關協議的集合,它包括傳輸控制協議(TransportControlProtocol)和因特網協議(InternetProtocol)。TCP協議用于在應用程序之間傳送數據,IP協議用于在程序與主機之間傳送數據。由于TCP/IP具有跨平臺性,現已成為Internet的標準連接協議。網絡協議分為如下四層:網絡接口層:負責接收和發送物理幀;網絡層:負責相鄰節點之間的通信;傳輸層:負責起點到終端的通信;應用層:提供諸如文件傳輸、電子郵件等應用程序要把數據以TCP/IP協議方式從一臺計算機傳送到另一臺計算機,數據需經過上述四層通信軟件的處理才能在物理網絡中傳輸。

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(二)第二代——數字移動通信系統

第二代(即2G，是thesecondgeneration的縮寫)移動通信系統是從20世紀90年代初期到目前廣泛使用的數字移動通信系統，采用的技術主要有時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)兩種技術，它能夠提供9．6-28．8kbps的傳輸速率。全球主要采用GSM和CDMA兩種制式，我國采用主要是GSM這一標準，主要提供數字化的語音業務級低速數據化業務，克服了模擬系統的弱點。和第一代模擬移動蜂窩移動系統相比，第二代移動通信系統具有保密性強，頻譜利用率高，能提供豐富的業務，標準化程度高等特點，可以進行省內外漫游。但因為采用的制式不同，移動標準還不統一，用戶只能在同一制式覆蓋的范圍內進行漫游，還無法進行全球漫游，雖然第二代比第一代有更大的帶寬，但帶寬還是很有限，限制了數據的應用，還無法實現高速率的業務，如移動的多媒體業務。

(三)第三代——多媒體移動通信系統

隨著通信業務的迅猛發展和通信量的激增，未來的移動通信系統不僅要有大的系統容量，還要能支持話音、數據、圖像、多媒體等多種業務的有效傳輸。第二代移動通信技術根本不能滿足這樣的通信要求，在這種情況下出現了第三代

(即3c，是thethirdgeneration的縮寫)多媒體移動通信系統。第三代移動通信系統在國際上統稱為IMT一2000，是國際電信聯盟(1TU)在1985年提出的工作在2000MHz頻段的系統。與第一代模擬移動通信和第二代數字移動通信系統相比，第三代的最主要特征是可提供移動多媒體業務。

二、第四代移動通信系統的概念

4G也稱為廣帶接入和分布網絡．具有超過2Mb／s的非對稱數據傳輸能力．對高速移動用戶能提供150Mb／s的高質量的影像服務．并首次實現三維圖像的高質量傳輸它包括廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網．移動廣帶系統和互操作的廣播網絡(基于地面和衛星系統)．是集多種無線技術和無線LAN系統為一體的綜合系統．也是寬帶lP接入系統．在這個系統上．移動用戶可以實現全球無縫漫游．為了進一步提高其利用率．滿足高速率、大容量的業務需求．同時克服高速數據在無線信道下的多徑衰落和多徑干擾等眾多優勢。

三、4G的關鍵技術

1.OFDM技術。它實際上是多載波調制MCM的一種．其主要原理是：將待傳輸的高速串行數據經串／并變換，變成在N個子信道上并行傳輸的低速數據流，再用N個相互正交的載波進行調制，然后疊加一起發送。接收端用相干載波進行相干接收，再經并／串變換恢復為原高速數據。

2．多輸入多輸出(MIMO)技術。多輸入多輸出(MIMO)技術是無線移動通信領域智能天線技術的重大突破。該技術能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率，是下一代移動通信系統的核心技術之一。MIMO系統采用空時處理技術進行信號處理，在豐富的散射環境下，空分復用MIMO系統(如BLAST結構)可以獲得與天線數成正比的容量增長，從而極大地提高頻譜效率，增加系統的數據傳輸速率。但是當散射程度欠佳時，會引起信道間的空間相關，尤其在室外環境下，由于基站的天線較高，從而角度擴展較小，其空間相關難以避免，在這種情況下MIMO不可能獲得所期望的數據傳輸速率。

3．切換技術。切換技術能夠實現移動終端在不同小區之間跨越和在不同頻率之間通信以及在信號質量降低時如何選擇信道。它是未來移動終端在眾多通信系統、移動小區之間建立可靠通信的基礎。主要劃分為硬切換、軟切換和更軟切換．硬切換發生在不同頻率的基站或不同系統之間。第4代移動通信中的切換技術正朝著軟切換和硬切換相結合的方向發展。

4.軟件無線電技術。軟件無線電是將標準化、模塊化的硬件功能單元經過一個通用硬件平臺，利用軟件加載方式來實現各種類型的無線電通信系統的一種具有開放式結構的新技術。通過下載不同的軟件程序，在硬件平臺上可實現不同功能，用以實現在不同系統中利用單一的終端進行漫游，它是解決移動終端在不同系統中工作的關鍵技術。軟件無線電技術主要涉及數字信號處理硬(DigitalSignalProcessHardware，DSPH)、現場可編程器件(FieldProgrammableGateArray，FPGA)、數字信號處理(DigitalSignalProcessor，DSP)等。

5.IPv6協議技術。3G網絡采用的主要是蜂窩組網，而4G系統將是一個基于全lP的移動通信網絡，可以實現不同類型的接入系統和通信網絡之間的無縫連。為了給用戶提供更為廣泛的業務，使運營商管理更加方便、靈活，4G中將取代現有的IPv4協議，采用全分組方式傳送數據的IPv6協議。

四、發展趨勢

目前，4G移動通信還只處于實驗室研究開發階段。具體的設備和技術還沒有完全成型，后續的軟件開發還沒有啟動。這都會給4G的發展帶來很多難題，有待人們深入研究。但未來移動通信必將具有文中描述的這些基本特征：高速率、高質量的數據傳輸，完全集中的服務。無所不在的移動接入，高智能的多樣化的用戶設備。隨著新問題、新要求的不斷出現。第四代移動通信技術將會相應地調整、完善和進一步發展。我們相信，不遠的將來，人們將會不受時間、地點限制，可以自由自在地利用移動網絡獲取和傳遞信息，從而使人們的學習、工作、生活發生更深刻的變化。

參考文獻：

[1]張重陽.數字移動通信技術[M].西安:江西科技大學出版社,2006.

[2]唐興.移動通信技術的歷史和發展趨勢[J].江西通信科技,2008(2).

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1.2GPRS通信技術

GPRS通信技術在移動GIS中，表現出了數據與移動通信的融合應用。在原有GSM的基礎上，增加系統通信的節點，接入數據網絡，組成系統的GPRS通信，為移動GIS通信提供高效率的數據服務，同時還能準確地掌握通信資費，用戶利用GPRS，實現移動式的通信，隨時隨地都可接入數據網絡，同時保障移動GIS通信的服務性。移動GIS中的GPRS通信技術的發展速度非常快，目前比較常用的是3G和4G制式，促使移動GIS通信能夠適應現代通信的領域。GPRS通信技術中的數據傳輸速度非常快，其可以分組的形式實現數據連接，確保移動GIS數據在GSM覆蓋的領域內傳送，能夠靈活地接入到互聯網內。GPRS通信技術使移動GIS進入了無線傳輸的時代，依賴于分組交換技術，最大化地傳輸移動資源，而且基本不會延誤移動GIS中數據傳輸的效率，具有全時在線的優勢。

2移動GIS中的端口服務技術

移動GIS中的端口服務技術，主要體現在服務端口和移動終端兩個部分，支持移動GIS的通信運行。服務端口的通信技術，用于處理客戶端傳入的數據，包括數據申請、即時消息等，同時利用服務端口實現數據通信的功能，如：動態數據服務、數據分發、即時消息等，根據服務端的通信協議，安排數據信息的有序進行，防止移動GIS服務端出現數據堵塞或漏發的問題，服務端通信有對應的分區，不同屬性的數據在傳輸后會自動進入到對應的存放區，如：DataPreloadUser039、User100、User190……此存放區代表了數據預裝目錄，每個移動GIS用戶均對應有固定的服務通信存放區，維護數據通信的路徑。移動終端及移動GIS的客戶端，客戶端通信技術相對比較復雜，因為移動GIS客戶的需求不同，所以通信屬性存在多樣化的差別，客戶端通信采取多項并聯的方式，其可在同一時間內實現申請、發送與接收等多個通信模式，滿足了客戶對移動GIS的通信需求。

3移動GIS應用中的通信發展

（1）移動GIS中的通信發展，應該解決通信硬件的制約問題，促使硬件能夠滿足移動GIS的需求，保障硬件能夠承載移動GIS中的通信技術，全面落實先進技術的應用。由于移動GIS所處的數據環境十分復雜，所以硬件成為通信技術發展的重要設備，其可維護移動GIS通信的穩定性，優化移動GIS的通信環境。

（2）通信技術在移動GIS中提出了智能化的建設，按照不同標準的通信模式，研發具有智能特性的通信技術，滿足移動GIS中的多制式需求，促使移動GIS通信的過程中，能夠主動監督數據傳輸的路徑，防止數據被盜取，還能杜絕數據惡意更改的行為，加強通信數據安全控制的力度。

（3）移動GIS通信技術受到無線網絡的影響，限制了通信的范圍，導致移動GIS依賴于無線網絡的空間位置。移動GIS在未來通信的過程中，應該打破空間限制，不能僅限于無線網絡覆蓋的位置，嘗試不同的通信方式，安排操作系統的實踐應用，由此既可以優化移動GIS的通信條件，又可以保障移動GIS的靈活性，適應復雜的互聯網環境，消除通信中的固定性以及環境差異，提高移動數據資源的利用效率。

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1移動通信的發展歷程

第一代移動通信系統是在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是基于模擬傳輸的，其特點是業務量小、質量差、交全性差、沒有加密和速度低。

第二代移動通信系統(2G)起源于90年代初期。歐洲電信標準協會在1996年提出了GSMPhase2+，目的在于擴展和改進GSMPhase1及Phase2中原定的業務和性能。它主要包括CMAEL(客戶化應用移動網絡增強邏輯)，SO(支持最佳路由)、立即計費，GSM900/1800雙頻段工作等內容，也包含了與全速率完全兼容的增強型話音編解碼技術，使得話音質量得到了質的改進；半速率編解碼器可使GSM系統的容量提高近一倍。在GSMPhase2+階段中，采用更密集的頻率復用、多復用、多重復用結構技術，引入智能天線技術、雙頻段等技術，有效地克服了隨著業務量劇增所引發的GSM系統容量不足的缺陷；自適應語音編碼(AMR)技術的應用，極大提高了系統通話質量；GPRS/EDGE技術的引入，使GSM與計算機通信/Internet有機相結合，數據傳送速率可達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務的能力。盡管2G技術在發展中不斷得到完善，但隨著用戶規模和網絡規模的不斷擴大，頻率資源己接近枯竭，語音質量不能達到用戶滿意的標準，數據通信速率太低，無法在真正意義上滿足移動多媒體業務的需求。

2第三代移動通信系統概述

第三代移動通信業務主要是話音和中低速數據,碼率為384kb/s(局域網可達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。隨著多媒體業務的發展,2Mb/s的碼率將越來越不能滿足用戶各種新的寬帶業務的需要,因此國際上已開始研究第四代移動通信系統,第一步目標是10Mb/s以上。我們國內則尚未啟動。因此需盡早開始研究其關鍵技術。需要解決的關鍵技術有:寬帶多媒體移動通信系統的體系結構,包括頻段、多址方法、無線接入技術、軟件無線電的硬件和軟件、多載波調制和OFDM技術、自適應天線陣、高效信道編碼技術(如Turbo碼)等。

第三代移動通信系統(3G)，也稱IMT2000，是正在全力開發的系統，其最基本的特征是智能信號處理技術，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據通信，它可以提供前兩代產品不能提供的各種寬帶信息業務，例如高速數據、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的業務，等等。這些不足點遠遠不能適應未來移動通信發展的需要，因此尋求一種既能解決現有問題，又能適應未來移動通信的需求的新技術(即新一代移動信:nextgenerationmobilecommunication)是必要的。

第三代移動通信技術的基本特點：(1)全球統一頻段,統一標準,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的多媒體業務。(4)支持高質量話音、分組多媒體業務和多用戶速率通信。(5)有按需分配帶寬和根據不同業務設置不同服務等級的能力。(6)適應多用戶環境,包括室內、室外、快速移動和衛星環境。(7)安全保密性能優良。(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融合,包括蜂窩、無繩電話和衛星移動通信等。(10)終端(手機)結構簡單,便于攜帶,價格較低。超級秘書網

3第四代移動通信系統

4G系統中有兩個基本目標：一是實現無線通信全球覆蓋；二是提供無縫的高質量無線業務。目前正在構思中的4G通信具有以下特征：（1）網絡頻譜更寬。要想使4G通信達到100Mbps的傳輸速率，通信運營商必須在3G網絡的基礎上進行大幅度的改造，以便使4G網絡在通信帶寬上比3G網絡的帶寬高出許多。據研究，每個4G信道將占有100MHz的頻譜，相當于W-CDMA3G網絡的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。據專家估計，第四代移動通信系統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，因為語音數據的傳輸只是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通信系統應當具備全球漫游、接口開放、能跟多種網絡互聯、終端多樣化以及能從3G平穩過渡等特點。

總之，隨著新問題、新要求的不斷出現,第四代移動通信技術將會相應地調整、完善和進一步發展。縱觀移動通信技術的發展規律和第四代通信技術的優點,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絡獲取和傳遞信息。從而人們的學習、工作、生活將會發生更深刻的變化。

參考文獻:

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光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸的通信方式。在光纖通信系統中,作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多,而作為傳輸介質的光纖又比同軸電纜或導波管的損耗低得多,所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構造的,它是電氣絕緣體,因而不需要擔心接地回路,光纖之間的串繞非常小;光波在光纖中傳輸,不會因為光信號泄漏而擔心傳輸的信息被人竊聽;光纖的芯很細,由多芯組成光纜的直徑也很小,所以用光纜作為傳輸信道,使傳輸系統所占空間小,解決了地下管道擁擠的問題。

光纖通信在技術功能構成上主要分為:(1)信號的發射;(2)信號的合波;(3)信號的傳輸和放大;(4)信號的分離;(5)信號的接收。

2.光纖通信技術的特點

(1)頻帶極寬,通信容量大。光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬,光纖通信系統的于光源的調制特性、調制方式和光纖的色散特性。對于單波長光纖通信系統,由于終端設備的電子瓶頸效應而不能發揮光纖帶寬大的優勢。通常采用各種復雜技術來增加傳輸的容量,特別是現在的密集波分復用技術極大地增加了光纖的傳輸容量。目前,單波長光纖通信系統的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps。

(2)損耗低,中繼距離長。目前,商品石英光纖損耗可低于0~20dB/km,這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質的損耗都低;若將來采用非石英系統極低損耗光纖,其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統可以跨越更大的無中繼距離;對于一個長途傳輸線路,由于中繼站數目的減少,系統成本和復雜性可大大降低。

(3)抗電磁干擾能力強。光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料,不易被腐蝕,而且絕緣性好。與之相聯系的一個重要特性是光波導對電磁干擾的免疫力,它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動的干擾,也不受人為釋放的電磁干擾,還可用它與高壓輸電線平行架設或與電力導體復合構成復合光纜。這一點對于強電領域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統特別有利。由于能免除電磁脈沖效應,光纖傳輸系還特別適合于軍事應用。

(4)無串音干擾,保密性好。在電波傳輸的過程中,電磁波的泄漏會造成各傳輸通道的串擾,而容易被竊聽,保密性差。光波在光纖中傳輸,因為光信號被完善地限制在光波導結構中,而任何泄漏的射線都被環繞光纖的不透明包皮所吸收,即使在轉彎處,漏出的光波也十分微弱,即使光纜內光纖總數很多,相鄰信道也不會出現串音干擾,同時在光纜外面,也無法竊聽到光纖中傳輸的信息。

除以上特點之外,還有光纖徑細、重量輕、柔軟、易于鋪設;光纖的原材料資源豐富,成本低;溫度穩定性好、壽命長。由于光纖通信具有以上的獨特優點,其不僅可以應用在通信的主干線路中,還可以應用在電力通信控制系統中,進行工業監測、控制,而且在軍事領域的用途也越來越為廣泛。

3.光纖通信技術在有線電視網絡中的應用

20世紀90年代以來,我國光通信產業發展極其迅速,特別是廣播電視網、電力通信網、電信干線傳輸網等的急速擴展,促使光纖光纜用量劇增。廣電綜合信息網規模的擴大和系統復雜程度的增加,全網的管理和維護,設備的故障判定和排除就變得越來越困難。可以采用SDH+光纖或ATM+光纖組成寬帶數字傳輸系統。該傳輸網可以采用帶有保護功能的環網傳輸系統,鏈路傳輸系統或者組成各種形式的復合網絡,可以滿足各種綜合信息傳輸。對于電視節目的廣播,采用的寬帶傳輸系統可以將主站到地方站的所需數字,通道設置成廣播方式,同樣的電視節目在各地都可以下載,也可以通過網絡管理平臺控制不同的站下載不同的電視節目。

有線電視網絡在全國各地已基本形成,在有線電視網絡現有的基礎上,比較容易地實現寬帶多媒體傳輸網絡,因此在目前的情況下,不應完全廢除現有的有線電視網,而用少量的投資來完善和改造它,滿足人們的目前需要。很多地區的CATV已經是光纖傳輸,到用戶端也是同軸電纜進入千萬家。但是現在建設的CATV大多是單向傳輸,上行信號不能在現有的有線電視網中傳送。可以通過電信網PSTN中語音通道或數據通道形成上行信號的傳送,也可以通過語音接入系統來完成。將電話接到各用戶,這樣各用戶間即可以打電話,也可以利用廣電自己的綜合信息網中的寬帶傳輸系統構成廣電網中自己的上行信號的傳送,組成了雙向應用的Internet網。

現在光通信網絡的容量雖然已經很大,但還有許多應用能力在閑置,今后隨著社會經濟的不斷發展,作為經濟發展先導的信息需求也必然不斷增長,一定會超過現有網絡能力,推動通信網絡的繼續發展。因此,光纖通信技術在應用需求的推動下,一定不斷會有新的發展。

參考文獻:

[1]王磊,裴麗.光纖通信的發展現狀和未來[J].中國科技信息,2006,(4)

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WIFI技術在煤礦企業的光纖環網對接和綜合自動化監控數據的傳輸以及多個網絡合并的網關等通信設備中應用非常廣泛，這是因為該技術以太網傳輸和寬帶數據接入功能非常強大，所以適合在煤礦開展寬帶數據通信。

第四代移動通信技術（NGP）NGP技術具備礦井小靈通通話音質好的特性，同時也能發揮WIFI技術中的數據傳輸優勢，通過國際電信聯盟ITU的標準認證。該技術能夠提供質量好、速率高的多媒體服務。

在煤礦系統，這項技術的作用得到了極大發揮，能夠滿足礦井監控、工作人員的位置定位、提供高質量的通訊等要求，尤其是它的并網傳輸能力，降低了礦井工作中網絡通信的成本。將5種技術具體指標進行對比，。

PHS技術礦井小靈通是當前煤礦通信領域應用最廣的無線通信系統，近500家企業采用，具備強大技術優勢，如語音通話質最好、移動切換呼通率高、組網通信規范嚴格等。2011年，小靈通的原有頻段將讓給3G組網。

分析如下：（1）PHS基站和手機功率小，屬于無線微蜂窩通信體制，基站對3G的網絡通信影響不大。（2）該技術基站通過自動調整可以確保完成在線通話手機的信道頻點無縫實時切換，能夠實現動態選擇質量最好的頻點重新進行業務信道分配。

一些商用3G網絡建設較成熟的國家，當地PHS和與DECT系統均能實現與3G網絡兼容并網，因此可借鑒其先進經驗，礦井小靈通通信主要集中在礦井下，對地面3G網絡信號不產生干擾；且國家無線電管理委員不限制20mW以下的無線微蜂窩通信，因此當前礦井普遍采用小靈通在礦井通信中是比較可行的。WiFi無線局域網技術WiFi技術系統因其部署和調度的強大優勢，正在逐步取代PHS技術。

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1、數轉電臺。

RF-418數轉電臺是無線通信領域的一種新型產品，其在提高了自身通信技術水平和通信質量的前提下，實現了與單片機之間的無線通信，在運行中可以提供RF測試、雙向通信測試、一般數據傳送、自動調頻數據傳送等四種工作模式。這四種模式之間的切換簡單方便，在保證其自身高可操作性的同時也提供了多樣化的數據傳輸形式，最大限度的滿足了機車和地面數據中心之間的通信需求。

2、數轉電臺與車載微機的接口。

無線通信技術在單片機通信系統中的應用，存在的最大問題就是數轉電臺與車載微機的對接問題，在單片機通信系統運行過程中，要保證數轉電臺與車載微機之間對接的準確性和數據傳輸的穩定性。車載微機系統采用的處理器是DALLAS公司研發的DS80C320處理器，其在運行中能夠提供兩個全雙工串行口，兩個數據指針、13個中斷源。通過處理器自身強大的數據處理能力，可以結合數轉電臺和車載微機所處的不同的實際運行狀況，對其對接的方式進行選擇，保證數轉電臺車載微機系統在對接活動中最大限度的接口連接安全和數據傳輸安全，減輕了單片機控制接口的負擔，同時提高了單片機通信系統運行的可靠性。

三、通信軟件設計

1、通信格式。

車載微機向地面通信系統發送請求信號主形式為ABBAIDSUMNFF、其中數據幀一共包含有6個字節，前兩個字節（ABBA）表示起始位置，第三個字（ID）表示該趟列車的車載微機的編碼號，第四字節(SUM)為通信活動中的標注字節，第五字節（N）表示在本次通信活動中從起始字節到結束字節的字節數，是為了防止在通信中信息丟失而設置的，第六字節（FF）表示通信內容結束。無線通信技術在單片機通信系統中的應用，對通信模式最大的創新就是實現了信息通信的數字化。單片機通信系統在我國的應用廣泛的存在著運行中一對多的運行模式，一般大型機務段都擁有數百臺機車。因為鐵路運輸自身的特性，大量的機車回段的時間都不確定，機車在完成運輸任務返回機務段時，應該首先與地面信息系統取得聯系，這種聯系由機車首先發出通信請求，在得到地面信息系統的回應后，與地面信息系統建立通信連接并完成數據信息的轉發。當車載微機連續三次申請通信都得不到回復或者回復信息不正確的時候，車輛管理人員應該保留該車次的數據信息，并與維護人員聯系進行車載微機的修理。

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（一）無線移動通信系統架構

針對當前煤礦生產對無線移動通信系統的需求，利用4G中的TD-LTE通信技術來實現高傳輸速率的寬帶無線網絡，建立信息化、自動化、智能化于一體的煤礦安全生產管理系統，打破當前煤礦系統安全生產局面，將煤礦井下傳感器、視頻等各類業務數據進行統一的網絡部署，有效解決信息孤島的問題，確保煤礦安全生產，從而提高煤礦的生產效率。因此，建立基于分時長期演進（TD-LTE）的寬帶無線網絡，由于基于4G通信技術的無線移動通信系統可以在頻譜帶寬20MHz下可以實現上行峰值速率和下行峰值速率分別為50Mb/s，100Mb/s，其接入時延可以小于100ms，如表1所示[3]，表示4G通信系統與3G無線通信系統的對比，因此，采用TD-LTE無線通信技術不僅可以滿足語音和數據業務的實時傳輸，也可以有效避免數據丟包、延時等問題。下面對基于4G通信技術的無線移動通信系統進行對比分析：1.基于TD-LTE通信技術的系統架構。TD-TLE煤礦無線通信系統網絡總體架構主要由基站、接入網關、BRAS及核心網通信構成，其中，核心網網元可以實現語音通信、數據傳輸及集群呼叫功能，其主要通過IMS+EPC+DSS集群模式來實現的[4]。2.建立基于TD-LTE通信技術的基站通信系統。將Femto/Pico基站應用于無線通信系統建設中，增強區域的覆蓋范圍，通過自身的傳輸網絡統一接入到安全網關中，采用IPSEC的方式，以保證網絡傳輸安全。當基站通過提供WLANAP來承載數據業務過程中[5]，其也可以通過PDG直接接入網絡來承載數據業務，為了確保提高高質量、高傳輸速率的數據和語音業務，則可以通過直接接入3GPP核心網來滿足不同的產品需求，實現統一的業務活動，建立以SmallCell為基站的網管系統，從而實現下層無線網絡通信系統與上層網管系統的對接。3.建立基于IMS+EPC+DSS集群模式的核心網[6]。在系統中設置核心網，其主要作用是提供用戶連接、系統管理、網絡承載等功能，分析該系統的核心網系統AXUNiEPC-5[7]，其主要依托電信級EPC核心網的優勢來實現網元MME、PGW等功能融為一體的模式，該核心網實現了移動辦公、遙感業務、監視控制及電子商務等基本業務，其可以為用戶提供安全可靠的LTE接入。另外，核心網系統還利應用了IMS系統，其是一種全新的多媒體業務形式，其不僅可以滿足多樣化的多媒體業務需求，還可以實現LTE語音業務系統，并且DSS核心網可以實現LTE的集群呼叫功能，DSS與EPC相比，其都采用了ATCA架構，并且都可以實現設備小型化的核心網。4.建立綜合應用無線通信系統平臺。利用分布式高性能計算機框架架構來建立一個安全、可靠、統一的綜合應用系統平臺，為了構建靈活、適用強的處理平臺，應在軟件處理平臺基礎上增加分析處理數據的專用支持工具，如支持LTE、Wi-Fi網絡和終端的基站系統[8]，實現數據傳輸、視頻及語音等各類業務，提供統一的數據存儲及應用接口，從而實現自動化管理的應用系統。

（二）無線移動通信系統功能概述

1.調度功能。調度系統是煤礦生產的重要通信手段，生產調度員通過利用調度功能來統籌調度所有資源，并對煤礦生產中各種突發狀況進行處理，以保證煤礦生產順利進行。調度功能主要包括生產進程管理、煤礦生產流程整合及資源分配等功能。2.語音業務。其主要包括以下幾種業務：第一，移動電話，其可以提供語音通信功能；第二，緊急呼叫業務，當煤礦井下的集群用戶發起緊急呼叫，呼叫中心將會做出答復，其類似與電話業務，具有簡單方便、快速的特點；第三，主叫號碼識別顯示業務，其主要功能是提供主叫用戶號碼給被叫用戶。3.集群通信。為了實現用戶之間的通信，利用無線集群通信系統來實現自動化的信息共享功能，與公眾無線移動通信相比，無線集群通信系統不僅可以提供系統內部的全呼、組呼之外，還可以提高雙向通話功能，通過建立優先等級呼叫和緊急呼叫功能，以滿足煤礦生產安全部門指揮調度的需求。4.增殖數據服務。在增殖數據業務中，主要包括提供視頻通話、物聯網接入、手機終端定位、多種數據等業務，其中，對于視頻通話，通過手機實時進行無線視頻業務，以便于井上工作人員的判斷和決策；數據網接入，通過利用3G通信技術來實現終端及無線傳感器等接口的采集，并利用物聯網提供終端接入；手機終端定位，即利用4G無線通信技術來實現語音通話及礦用無線通信手機終端定位，即通過操作人員攜帶的手機與基站之間的信號傳輸來獲得操作人員在井下的信息，這樣地面上的工作人員則可以通過計算機來了解井下工作人員的信息，其可以確保煤礦井下的安全生產，同時也可以提供實時信息；數據業務，為了滿足煤礦井下多種業務對寬帶的需求，實現高速分組無線數據業務，并通過智能手機綁定內部系統，實現信息、視頻監控及安全生產實時監控等功能，將綜合自動化系統應用于系統中，實現組態軟件實時顯示功能，當煤礦井下出現異常情況，系統將會提供自動報警提示功能。