時(shí)間：2023-07-05 16:22:05
導(dǎo)語(yǔ)：在無(wú)線通信研究的撰寫(xiě)旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：無(wú)線通信；干擾；抗干擾技術(shù)
一、無(wú)線通信中較常見(jiàn)的抗干擾技術(shù)
1.調(diào)頻技術(shù)。調(diào)頻技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)是一種比較成熟的常用的抗干擾技術(shù)，它主要是用民用的。民用的使用量和使用頻率都比較大，因此也要求有相應(yīng)的穩(wěn)定的抗干擾技術(shù)作為支撐。調(diào)頻技術(shù)的一個(gè)核心就是根據(jù)相應(yīng)的規(guī)律來(lái)回跳變來(lái)實(shí)現(xiàn)抗干擾的，它具有靈活多變的特點(diǎn)。通常來(lái)講無(wú)線通信系統(tǒng)工作性能的好與壞完全可以通過(guò)直接觀察它的調(diào)速來(lái)判斷。通信系統(tǒng)抗干擾能力越好越強(qiáng)，則調(diào)速也就越快。通信抗干擾能力越弱，則調(diào)速也就越慢。2.擴(kuò)頻技術(shù)。擴(kuò)頻技術(shù)的作用就是能夠把無(wú)線通信中發(fā)射和接受的信號(hào)以一種隱藏的形式附加在噪聲中。直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的應(yīng)用是擴(kuò)頻技術(shù)在實(shí)際中最為常用的一種方法。通過(guò)這種方法可以有效地把干擾降到最低或者完全消除，使用戶在使用過(guò)程中能夠得到良好的通信體驗(yàn)，因此在實(shí)際應(yīng)用中備受好評(píng)，被人們廣泛采納和使用。3.混合技術(shù)?；旌霞夹g(shù)顧名思義就是多種抗干擾技術(shù)的混合，它利用多種抗干擾技術(shù)，并把它們組合起來(lái)充分利用各技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，拋棄各技術(shù)的缺點(diǎn)來(lái)組成各種混合技術(shù)。雖然采用混合技術(shù)會(huì)比單獨(dú)采用單一的抗干擾技術(shù)復(fù)雜、成本高，但將不同的抗干擾技術(shù)結(jié)合起來(lái)綜合利用將會(huì)對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)抗干擾技術(shù)的抗干擾性有很大的提高，無(wú)論是在通信的質(zhì)量方面還是在對(duì)抗外界各種不確定的干擾因素上。雖然采用混合抗干擾技術(shù)在短期內(nèi)會(huì)增加設(shè)備成本以及各種管理、人工成本，但從長(zhǎng)期來(lái)看混合技術(shù)的分?jǐn)偝杀緯?huì)較低，同時(shí)也較為經(jīng)濟(jì)。
二、無(wú)線通信系統(tǒng)抗干擾技術(shù)的發(fā)展前景
隨著科技的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)繁榮增長(zhǎng)的需求，無(wú)線通信技術(shù)將會(huì)越來(lái)越普及并且在社會(huì)中所扮演的角色越來(lái)越重要，越來(lái)越不可或缺，無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)滲入到我們生活中的方方面面，我們對(duì)它的依賴(lài)性也大大增強(qiáng)，可以說(shuō)我們的生活已經(jīng)到了離不開(kāi)無(wú)線通信的地步了。因此對(duì)相應(yīng)的通信抗干擾系統(tǒng)的要求也會(huì)越來(lái)越高，對(duì)無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展前景可以概括兩點(diǎn)：一是隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，可以對(duì)原有的抗干擾技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，并且進(jìn)行科學(xué)合理的綜合利用，因此在盡量減少科研成本投入和避免技術(shù)浪費(fèi)的基礎(chǔ)上，增加無(wú)線通信系統(tǒng)抗干擾技術(shù)的種類(lèi)和數(shù)量，使其技術(shù)在節(jié)約成本的同時(shí)又能滿足人們的需求。二是以不斷發(fā)展的新技術(shù)為依托探索研究新的抗干擾技術(shù)，通過(guò)不斷的摸索實(shí)驗(yàn)找出新的技術(shù)方法來(lái)增強(qiáng)抗干擾技術(shù)的抗干擾性能，以滿足人們對(duì)通信質(zhì)量的需求。同時(shí)也要對(duì)現(xiàn)有的抗干擾技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)，在實(shí)踐中檢驗(yàn)抗干擾技術(shù)的性能，并且依據(jù)實(shí)踐中檢驗(yàn)出現(xiàn)的問(wèn)題來(lái)針對(duì)性的改進(jìn)抗干擾技術(shù)，促使抗干擾技術(shù)的應(yīng)用效果不斷地改進(jìn)，在滿足用戶體驗(yàn)的同時(shí)并且能發(fā)揮出最大的效用。
三、總結(jié)
雖然如今的科學(xué)技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，無(wú)線通信技術(shù)在抗干擾技術(shù)方面也取得了可喜可賀的成績(jī)，但無(wú)線通信技術(shù)在抗干擾技術(shù)方面還有很長(zhǎng)的路要走，仍然要不斷的通過(guò)實(shí)踐的檢驗(yàn)來(lái)發(fā)展。在如今已經(jīng)較為成熟的抗干擾技術(shù)下持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)，并且不斷創(chuàng)新研究出更能適合復(fù)雜外界干擾環(huán)境的抗干擾技術(shù)。無(wú)線通信技術(shù)有它自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它所擁有的方便性、可移動(dòng)性是不可替代的。在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，無(wú)線通信技術(shù)將在所有信息傳輸模式中呈現(xiàn)執(zhí)牛耳的地位，在信息化高速發(fā)展的當(dāng)下，各種智能化的產(chǎn)品和服務(wù)的異軍突起，這都為無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展提供了廣闊的空間，同時(shí)對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)提出了更高的要求。相信經(jīng)過(guò)人們的不斷努力，無(wú)線通信系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)將會(huì)得到提高和完善。H
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：無(wú)線通信；信道；均衡技術(shù)
1 無(wú)線通信信道均衡技術(shù)研究現(xiàn)狀
無(wú)線通信信道均衡技術(shù)研究從1975年開(kāi)始出現(xiàn)第一次計(jì)算方法至今已經(jīng)近三十年，經(jīng)過(guò)幾代的研究，已經(jīng)出現(xiàn)了多種信道均衡計(jì)算方法。信道均衡技術(shù)最早應(yīng)用于電話信道方面，電話信道的特點(diǎn)是信道頻率不平坦以及相位成非線性變化，因此采用增加線圈的辦法改變電纜的特性，也就是我們常說(shuō)的線性均衡。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究得出線性均衡器對(duì)于改變電話信息的信道是比較耗得，因此這種方法被廣泛的應(yīng)用于無(wú)線通信信道均衡計(jì)算。但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，通信技術(shù)也逐漸發(fā)展，這種方法的弊端漸漸的顯現(xiàn)出來(lái)，因此現(xiàn)在就把研究的重點(diǎn)放在了改變步長(zhǎng)和改進(jìn)即穩(wěn)態(tài)剩余計(jì)算誤差方面和收斂速度方面。現(xiàn)在關(guān)于無(wú)線信道計(jì)算方法應(yīng)用最廣泛的就是最小均方（LMS）算法和盲均衡算法（CMA）等，這兩種方法計(jì)算時(shí)函數(shù)的收斂性和均衡性都比較好，這兩種方法的采用降低了信道系統(tǒng)的傳輸效率，改變了原來(lái)電話信道信號(hào)的傳輸途徑的多樣化和信號(hào)的強(qiáng)弱不一致產(chǎn)生碼間干擾的現(xiàn)象。隨著無(wú)線信道均衡技術(shù)的深入研究，研究出了比較典型的盲均衡算法Bussagang技術(shù)的盲均衡算法，隨著技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能要求越來(lái)越高。因此我們有必要設(shè)計(jì)出與之相適應(yīng)的各種信道均衡方法，以提高系統(tǒng)性能是十分必要的。當(dāng)前，信道均衡計(jì)算的主要有四種方法分別為：第一種Bassgang類(lèi)算法、第二種高階統(tǒng)計(jì)量算法、第三種盲序列估計(jì)法、第四種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。目前，我國(guó)主要采用的信道計(jì)算方法就是 Bassgang類(lèi)算法。
2 Bussgang盲均衡算法
2.1 Bussgang盲均衡算法的基本原理
Bussgang盲均衡算法作為目前我國(guó)信道均衡計(jì)算方法的其中之一，它是在自適均衡技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，這種計(jì)算方法保持自適均衡計(jì)算法簡(jiǎn)單性的特點(diǎn)，沒(méi)有增加計(jì)算難度，Bussgang盲均衡算法在應(yīng)用時(shí)物理概念比較清楚，計(jì)算過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)，但是這種計(jì)算方法的收斂時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，這樣產(chǎn)生的計(jì)算誤差就會(huì)較大，次計(jì)算方法采用的是函數(shù)的非凸性來(lái)進(jìn)行計(jì)算。Bussgang盲均衡算法的基本原理是利用函數(shù)非凸性特點(diǎn)，首先建立一個(gè)理想的代價(jià)函數(shù)，讓理想狀態(tài)下的系統(tǒng)處于函數(shù)的極小值點(diǎn)，然后采用某種計(jì)算方法找到函數(shù)的極值點(diǎn)，此函數(shù)的極值點(diǎn)就是理想系統(tǒng)的最佳狀態(tài)，這樣的系統(tǒng)也是最理想的計(jì)算環(huán)境系統(tǒng)。
2.2 Bussgang性質(zhì)的盲均衡算法
目前采用Bussgang盲均衡算法的計(jì)算方法比較多，其中主要算法有Sato算法、Godard算法、決策指向（DD）算法和BG算法等，在這些計(jì)算方法中Godard算法是被廣泛使用的一種算法。
Godard算法：
Godard算法是由Godard和Treichter分別提出的，他們的計(jì)算原理是通過(guò)處理找到函數(shù)的最小值，這種指令是有無(wú)線信號(hào)的高階性來(lái)完成的。Godard算法是Bussgang算法中一個(gè)比較特殊的計(jì)算方法，它的計(jì)算指令來(lái)至于無(wú)限信號(hào)的高階性，通過(guò)系統(tǒng)處理找到函數(shù)的最小值和最小極值點(diǎn)。
2.3 Bussgang性質(zhì)的盲均衡算法比較
在Bussgang盲均衡算法中：
（1）CMA算法計(jì)算最穩(wěn)定的方法，在多種信號(hào)路徑中均衡效果最好的計(jì)算方法，次計(jì)算方法能夠?qū)⒍喾N信號(hào)較弱和較強(qiáng)的信號(hào)進(jìn)行綜合處理，達(dá)到輸出信號(hào)和輸入信號(hào)頻率更加接近，是信號(hào)更加緊湊。
（2）在誤碼率方面，CMA算法也是最好的，其它的計(jì)算方法相對(duì)差一些，其中BG算法是最不好的，Sato與DD算法相差無(wú)幾。
（3）在穩(wěn)態(tài)剩余計(jì)算誤差方面， CMA算法是最差的，而DD算法是穩(wěn)態(tài)剩余計(jì)算誤差最小的。
在信道均衡計(jì)算實(shí)際應(yīng)用中，由于CMA算法計(jì)算過(guò)程比較簡(jiǎn)單易行，函數(shù)的收斂性比較好，在無(wú)線通信信道均衡計(jì)算中得到重點(diǎn)研究，但是CMA算法是穩(wěn)態(tài)剩余計(jì)算誤差最大的，在輸出信號(hào)的信號(hào)與噪聲的比大于17dB后函數(shù)的收斂達(dá)到平衡時(shí)誤碼率達(dá)到最小，對(duì)于信道均衡計(jì)算來(lái)說(shuō)計(jì)算方法采用函數(shù)的收斂狀態(tài)是十分重要的，如果函數(shù)的收斂速度過(guò)慢會(huì)導(dǎo)致誤碼率累積，造成誤碼率累積而變大，因此要采用CMA算法必須從兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)即穩(wěn)態(tài)剩余計(jì)算誤差方面和收斂速度方面，主要需要改進(jìn)改變函數(shù)收斂的步長(zhǎng)將原來(lái)的固定不長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成變步長(zhǎng)，這樣可以加快收斂的速度，另外就是結(jié)合其它計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)例如：將CMA算法與DD算法結(jié)合起來(lái)充分利用兩種算法的優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算的過(guò)程中可以很好的控制CMA算法穩(wěn)態(tài)剩余計(jì)算誤差比較大的問(wèn)題。
3 無(wú)線通信信道均衡技術(shù)研究仿真實(shí)驗(yàn)比較
通過(guò)研究Bussgang性質(zhì)盲均衡算法、CMA算法對(duì)這兩種算法計(jì)算原理和性能進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。
仿真實(shí)驗(yàn)1：對(duì)Bussgang性質(zhì)盲均衡算法在2PAM信號(hào)使用方面進(jìn)行研究主要是研究穩(wěn)態(tài)剩余計(jì)算誤差方面和收斂速度方面以及計(jì)算時(shí)誤碼率的分析，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究得出Bussgang性質(zhì)盲均衡算法的最有結(jié)論。
仿真實(shí)驗(yàn)2：對(duì)CMA算法在4QAM信號(hào)使用方面進(jìn)行研究，主要在信號(hào)的有效性和步長(zhǎng)選擇對(duì)穩(wěn)態(tài)剩余計(jì)算誤差方面和收斂速度方面的影響，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究得出的結(jié)論是：加大步長(zhǎng)可以使收斂的速度加快，使穩(wěn)態(tài)剩余計(jì)算誤差較大；相反的減小步長(zhǎng)可以降低收斂速度，得到較小的穩(wěn)態(tài)剩余誤差，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)我們應(yīng)該全盤(pán)的考慮，找到適合信道均衡計(jì)算的取舍方式，在不同的信道中收斂的效果也有一定程度上的影響。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代通信技術(shù)也迅速的發(fā)展，無(wú)線信道均衡技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為通信技術(shù)發(fā)展的主要項(xiàng)目，對(duì)于無(wú)線通信信道均衡技術(shù)的研究，文章主要從無(wú)線通信信道均衡技術(shù)研究現(xiàn)狀和Bussgang盲均衡算法進(jìn)行研究，找到多種信道均衡計(jì)算方法中適合我們實(shí)際應(yīng)用的方法，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明Bussgang性質(zhì)盲均衡算法在2PAM信號(hào)使用方面和CMA算法在4QAM信號(hào)使用方面的優(yōu)缺點(diǎn)，和對(duì)各種信道均衡算法的收斂性能的分析，找到適合計(jì)算信道均衡計(jì)算的方法。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：無(wú)線通信；低功耗；休眠喚醒；智能硬件
主流的短距離無(wú)線通信技術(shù)包括Wifi、紫蜂(Zigbee)、藍(lán)牙技術(shù)(Bluetooth)、以及運(yùn)行于ISM頻段的2.4GHz射頻（RF）與433MHz的RF頻段；這些無(wú)線通信技術(shù)各具優(yōu)缺點(diǎn)，但是有一個(gè)共同的特點(diǎn)，既短距離無(wú)線通信部件工作時(shí)的功耗相對(duì)可穿戴設(shè)備、智能家居等智能硬件的其他部件的功耗來(lái)說(shuō)是耗能最大的部分，一般來(lái)說(shuō)短距離無(wú)線通信系統(tǒng)發(fā)射功率在20mAh上下，而智能硬件特別是可穿戴設(shè)備等除了無(wú)線通信電路外的其他電路的總功耗占比很小，也說(shuō)是無(wú)線通信電路在正常工作下占用了很大的功耗。無(wú)線通信距離與發(fā)射功率息息相關(guān)，若是為了降低功耗而把發(fā)射功率降低則影響到通信距離與通信可靠性；然而在智能硬件中一般是傳感量的采集與上報(bào)，都采用定時(shí)上報(bào)方式，也就是系統(tǒng)大部分時(shí)間是工作在空閑狀態(tài)，故每次數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)都是很短時(shí)間內(nèi)完成，如果能將設(shè)備在等待時(shí)間里將無(wú)線通信部分的功耗節(jié)省下來(lái)，將大大降低智能設(shè)備的功耗?；谏鲜鰡?wèn)題首先對(duì)智能硬件中的短距離無(wú)線通信電路的功耗進(jìn)行分析與介紹，并給出現(xiàn)有技術(shù)中常用休眠方法，提出一種分時(shí)可中斷休眠的處理方法，最后通過(guò)實(shí)際產(chǎn)品應(yīng)用驗(yàn)證了該方法的可行性。
1功耗分析
如圖1所示為智能硬件的系統(tǒng)組成框圖，包括了傳感數(shù)據(jù)采集（傳感器）電路、主控電路、控制輸出電路、短距無(wú)線通信電路等，一般講由主控制電路定時(shí)去采集傳感器數(shù)據(jù)，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)分析后，通過(guò)控制輸出電路控制燈光、微型電機(jī)等設(shè)備，或者通過(guò)無(wú)線的方式上報(bào)所集的數(shù)據(jù)；因此可以將上述電路按使用時(shí)間分為長(zhǎng)期使用、定時(shí)使用、按需使用三種，以上智能電路模塊中，主控電路可歸為長(zhǎng)期使用的電路，參數(shù)采集電路歸為定時(shí)使用電路，而短距離無(wú)線通信電路與輸出控制電路則歸為按需使用。下面通過(guò)表1所列的數(shù)據(jù)，對(duì)在智能硬件中使用較多的幾款主流微型控制器與短距離無(wú)線通信芯片的功耗數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)對(duì)比可知，采用BlueTooth通信技術(shù)的系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)消耗的電流近10mA，若是采用Zigbee通信技術(shù)的系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)微控制器與無(wú)線通信消耗的電流則達(dá)到20mA以上；若采用WiFi通信技術(shù)的通信系統(tǒng)則消耗的電流更高，通常達(dá)到百毫安級(jí)；因此在智能硬件系統(tǒng)別是智能穿戴設(shè)備中，其電池容量普遍是在1000mAh以下的，即使以1000mah的電池供電，在無(wú)功耗處理的連續(xù)工作狀下，可供藍(lán)牙系統(tǒng)使用100小時(shí)，可供zigbee系統(tǒng)50小時(shí)，而可穿戴設(shè)備要求續(xù)航時(shí)間達(dá)到數(shù)天以上甚至是數(shù)月之久，顯然無(wú)法讓上述耗電電路一直工作。在智能硬件中無(wú)線通信電路成為設(shè)備能量消耗的核心，通常講在無(wú)線通信距離無(wú)法改變的情況下，僅通過(guò)選擇低功耗器件來(lái)降低硬件待機(jī)消耗[1]是無(wú)法根本解決，因此需要在軟件技術(shù)層面加以進(jìn)一步優(yōu)化功耗來(lái)解決?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)無(wú)線通信電路功耗處理的軟件方法分為兩種，一種是在MAC層上通過(guò)協(xié)議[2]上的優(yōu)化來(lái)改善功耗，如通過(guò)CSMA載波監(jiān)聽(tīng)防止通信過(guò)度競(jìng)爭(zhēng)與通信碰撞，或者減小通信包的冗余來(lái)減小能耗，受限于協(xié)議基本架構(gòu)的不可變性，這種通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上進(jìn)行優(yōu)化而降低功耗的收效甚微。另一種方法是利用嵌入式系統(tǒng)的功率控制技術(shù)，這種方式當(dāng)前最常用的方式是定時(shí)周期性休眠與喚醒策略[3]，如圖2。周期性休眠喚醒圖在一個(gè)工作周期T時(shí)間內(nèi)T0是深度睡眠時(shí)區(qū)，其占據(jù)整個(gè)工作周期T的80%以上，期間工作電流降低到微安級(jí)，待定時(shí)間到達(dá)后，喚醒系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理上報(bào)等工作，這個(gè)工作時(shí)間T1極短，但是工作電流達(dá)到數(shù)十毫安，待數(shù)據(jù)處理完畢，進(jìn)入短暫的空閑時(shí)間T2后，系統(tǒng)重新進(jìn)入低功耗的深度睡眠狀態(tài)。這種低功耗處理方式可以較好的處理具有一定時(shí)間周期的數(shù)據(jù)采集與上報(bào)系統(tǒng)中的功耗[4]，這種系統(tǒng)一般是單向無(wú)線通信的工作系統(tǒng)，但是隨著用戶需求的增加以及技術(shù)發(fā)展，當(dāng)今的可穿戴設(shè)備如應(yīng)用于智能鞋服中的可戴設(shè)備即要求續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)又要求可以雙向?qū)崟r(shí)無(wú)線通信，對(duì)于需要雙向無(wú)線通信的工作模式且對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的系統(tǒng)而言，周期性休眠喚醒方法顯然無(wú)法勝任更低功耗的處理要求。針對(duì)上述低功耗處理存在的問(wèn)題，本文提出可中斷休眠喚醒方法，智能設(shè)備可以根據(jù)當(dāng)前的硬件狀態(tài)選擇休眠的狀態(tài)，如一個(gè)穿戴在正在運(yùn)動(dòng)的人身體上的智能硬件，此時(shí)可根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)啟動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與上報(bào)的雙向通信模式，若是靜止則進(jìn)入休眠狀態(tài)，若是長(zhǎng)期靜止則進(jìn)入深度休眠，而設(shè)備可以隨時(shí)由一個(gè)外部事件激活或喚醒。
2可中斷休眠喚醒
可中斷休眠喚醒與周期性的休眠喚醒具有明顯的不同，其中周期性的休眠喚醒采用定時(shí)休眠與定時(shí)喚醒的方式，其時(shí)間相對(duì)固定，對(duì)于需要雙向人機(jī)交互的系統(tǒng)而言，其顯得極不便利。而可中斷休眠喚醒可通過(guò)外部事件來(lái)臨時(shí)將設(shè)備從休眠狀態(tài)中喚醒，外部事件可以是運(yùn)動(dòng)信息、無(wú)線激活信號(hào)、機(jī)械觸發(fā)也可是外部自然的因素等?？纱┐髟O(shè)備集成傳感器、無(wú)線通信電路等硬件電路，由于體積限制只能采用小容量電池，其佩帶在人體身上，與人的交互頻繁密切，即使采用低功耗器件，若是長(zhǎng)時(shí)間工作，電能也將在數(shù)小時(shí)內(nèi)耗完，故可穿戴設(shè)備對(duì)低功耗處理要求更為嚴(yán)格，因此低功耗處理除了選用低功耗器件外，使用可中斷休眠喚醒的方式對(duì)于智能硬件尤其是智能穿戴設(shè)備而言尤為重要，如圖3可中斷休眠時(shí)序圖，T1、T6是設(shè)備處于工作中的耗能情況，T2時(shí)間是設(shè)備完成一次處理后將無(wú)線通信電路、傳感器電路關(guān)閉使其進(jìn)入淺睡眠狀態(tài)；T0、T3、T5是設(shè)備進(jìn)入深度睡眠的狀態(tài)；從圖3中可以看出設(shè)備只要空閑就進(jìn)入休眠狀態(tài)，當(dāng)用戶需要使用設(shè)備時(shí)可以通過(guò)喚醒電路隨時(shí)喚醒，如進(jìn)入充電模式時(shí)可在T3時(shí)刻喚醒設(shè)備進(jìn)入淺睡眠狀態(tài)；或者在任意時(shí)刻通過(guò)運(yùn)動(dòng)或者無(wú)線的方式喚醒設(shè)備進(jìn)入工作狀態(tài)。這種中斷喚醒方式使得設(shè)備絕大部分時(shí)間處于休眠狀態(tài)，用戶可以按需的方式激活設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)雙向無(wú)線通信，實(shí)現(xiàn)靈活人機(jī)交互與控制，同時(shí)做到更省電；如圖4可中斷休眠喚醒狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖可將穿戴設(shè)備分的工作狀態(tài)歸為工作狀態(tài)L0、淺休眠狀態(tài)L1、深度休眠狀態(tài)L2等三個(gè)等級(jí)。其中設(shè)備處于工作狀態(tài)L0時(shí)，為設(shè)備工作狀態(tài)其最耗電，此時(shí)無(wú)線電路開(kāi)啟可以正常通信；處理完數(shù)據(jù)可穿戴設(shè)備可以通過(guò)休眠處理進(jìn)入低功耗的L1狀態(tài)，此時(shí)設(shè)備上大部分的外設(shè)都處于關(guān)閉狀，如無(wú)線通信模塊，此時(shí)設(shè)備功耗下降到數(shù)毫安內(nèi)；在工作狀態(tài)L0時(shí)，用戶也可以強(qiáng)制讓設(shè)備進(jìn)入L2深度休眠狀態(tài)，此時(shí)外設(shè)全關(guān)斷，MCU處于深度休眠狀態(tài)，此時(shí)電流下降到幾十微安以?xún)?nèi)；若長(zhǎng)時(shí)間處于淺休眠L1狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)入L2狀態(tài)；此時(shí)可通外部喚醒事件將設(shè)備從L1、L2狀態(tài)快速喚醒至L0狀態(tài)。
3低功耗軟件設(shè)計(jì)
可中斷休眠喚醒方法在軟件處理上通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)，并判斷當(dāng)前設(shè)備所處的狀態(tài)，針對(duì)不同的狀態(tài)，采用不同的低功耗處理方法；如圖5是軟件處理程圖，智能設(shè)備在完成數(shù)據(jù)處理與上報(bào)等交互工作后，將關(guān)閉無(wú)線通信電路進(jìn)入淺睡眠狀態(tài)，此時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)功能等待外部的觸發(fā)，若長(zhǎng)時(shí)間無(wú)其他操作或者喚醒事件，智能設(shè)備則進(jìn)入深度休眠狀態(tài)的超低功耗狀態(tài)；而處于淺休睡眠與深度休眠狀態(tài)下的設(shè)備均可以由外界喚醒信號(hào)喚醒進(jìn)入到正常的工作狀態(tài)。
4實(shí)驗(yàn)分析
本文中所采用的中斷休眠喚醒方法，已經(jīng)應(yīng)用于一款無(wú)線雙向控制的智能穿戴設(shè)備中，其硬件環(huán)境如下，主控芯片STM8S003，2.4G無(wú)線通信芯片XN297L，電池800mAh，用戶一天累計(jì)使用該設(shè)備工作使用1小時(shí)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)得到結(jié)果如表2。T3T5T6T2T4T1時(shí)間：t電流：mAT0圖3可中斷休眠時(shí)間圖休眠1休眠3休眠2喚醒喚醒喚醒深休眠L2淺休眠L1工作L0圖4可中斷休眠喚醒狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖喚醒喚醒是否數(shù)據(jù)處理關(guān)無(wú)線電路等進(jìn)入淺睡眠由表2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，設(shè)備分別工作在定時(shí)休眠與可中斷休眠模式下無(wú)論是工作電流還是休眠電流都相差不大，可以認(rèn)為是由電流表讀數(shù)跳動(dòng)造成誤差，因此可以認(rèn)為它們的工作電流與休眠電流是相同的。通過(guò)計(jì)算可得可中斷休眠方式除了工作1小時(shí)外，期間沒(méi)有收到喚醒后全在休眠。而定時(shí)休眠除了工作的1小時(shí)外，在24小時(shí)里又累積工作了2.1小時(shí)，因此以800mAh容量的電池計(jì)算，采用定時(shí)休眠的方法每天耗電68.8mAH，可以續(xù)航11.7天。而采用可中斷休眠的方法每天耗電23.9mAH，可以續(xù)航33天的時(shí)間。若是定時(shí)休眠的方法想延長(zhǎng)待機(jī)時(shí)長(zhǎng)，則需要增長(zhǎng)定時(shí)周期，這勢(shì)必造成用戶體驗(yàn)性變差。可見(jiàn)采用可中斷休眠的方法在長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)方面具有定時(shí)休眠方法不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
5結(jié)論
本文重點(diǎn)介紹集成無(wú)線通信技術(shù)的智能硬件的休眠喚醒方法，通過(guò)分析現(xiàn)有的定時(shí)休眠喚醒技術(shù)的特點(diǎn)，提出了可中斷的休眠喚醒方法，并通過(guò)產(chǎn)品驗(yàn)證了可中斷的休眠喚醒方法在智能硬件尤其是可穿戴設(shè)備中可大幅提高電池續(xù)航的時(shí)間，同時(shí)在可中斷休眠的過(guò)程中并沒(méi)有影響用戶對(duì)設(shè)備的控制，在不降低用戶體驗(yàn)的前提下使產(chǎn)品整體功耗下降。
作者:林志堂 郭昌堅(jiān) 張朋濤 單位:廣州市天舟通信技術(shù)有限公司
參考文獻(xiàn)
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從專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信的主要業(yè)務(wù)場(chǎng)景、系統(tǒng)架構(gòu)、當(dāng)前現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)等方面，結(jié)合云計(jì)算虛擬化技術(shù)與彈性計(jì)算、平臺(tái)軟件化服務(wù)等特點(diǎn)，以及提高資源使用效率、降低運(yùn)營(yíng)及維護(hù)成本、提升整體系統(tǒng)可靠性和安全性等方面的優(yōu)勢(shì)介紹了專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信與云計(jì)算平臺(tái)融合的潛在行業(yè)需求及技術(shù)可行性；并結(jié)合專(zhuān)網(wǎng)用戶特點(diǎn)與當(dāng)前有待突破的技術(shù)難點(diǎn)提出了專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)與云計(jì)算平臺(tái)融合演進(jìn)的路線和階段。旨在為專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信設(shè)備廠商及專(zhuān)網(wǎng)用戶提供一種技術(shù)演進(jìn)路線和高效解決方案，從而為廠商及客戶提供技術(shù)方向指引。
關(guān)鍵詞
無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)；云計(jì)算；虛擬化；融合演進(jìn)；彈性計(jì)算
1引言
隨著信息網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)需求的高速發(fā)展，通信技術(shù)正在快速與IT技術(shù)進(jìn)行融合，無(wú)線通信技術(shù)與云計(jì)算平臺(tái)融合的研究已在業(yè)內(nèi)逐步展開(kāi)。本文就專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)的系統(tǒng)層及應(yīng)用層依托云計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行演進(jìn)的發(fā)展方向進(jìn)行了研究和探討。
2專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)簡(jiǎn)介
無(wú)線專(zhuān)網(wǎng)通信系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于公共安全、軌道交通、航空運(yùn)輸、石油石化、電力等專(zhuān)業(yè)場(chǎng)景或?qū)W(wǎng)絡(luò)有特殊要求的行業(yè)。由于用戶對(duì)象和使用場(chǎng)景的不同，相對(duì)于無(wú)線公網(wǎng)通信，專(zhuān)網(wǎng)系統(tǒng)具有用戶規(guī)模小、覆蓋廣、接續(xù)時(shí)間短、可靠性及安全性要求高等特點(diǎn)。當(dāng)前較為流行的專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有TETRA、DMR、PDT、LTE等，此外國(guó)產(chǎn)的GoTa等標(biāo)準(zhǔn)也在積極開(kāi)拓市場(chǎng)，本文后續(xù)所討論的專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信不針對(duì)任何一項(xiàng)具體的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
2.1專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)架構(gòu)
專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)可分為如下三個(gè)層級(jí)：終端層：最終用戶所使用的手持終端、車(chē)載終端，以及用于數(shù)據(jù)采集和上傳的數(shù)傳終端等，通過(guò)系統(tǒng)層所提供的空中接口接入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信。系統(tǒng)層：包括無(wú)線接入基站、核心交換中心及其他對(duì)外網(wǎng)關(guān)設(shè)備，系統(tǒng)層完成終端的空口接入，呼叫信令的處理、語(yǔ)音編解碼以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（語(yǔ)音、短信）的路由交換等功能，并通過(guò)對(duì)外網(wǎng)關(guān)設(shè)備與外網(wǎng)聯(lián)通，此外，系統(tǒng)層還提供豐富的應(yīng)用層接口，以便針對(duì)客戶實(shí)際場(chǎng)景和需求，基于系統(tǒng)層進(jìn)行應(yīng)用層設(shè)備的二次開(kāi)發(fā)工作。應(yīng)用層：有基于系統(tǒng)層開(kāi)放的應(yīng)用層接口、根據(jù)用戶應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)發(fā)的應(yīng)用設(shè)備，典型的應(yīng)用層設(shè)備有調(diào)度臺(tái)、錄音設(shè)備、GIS等。在系統(tǒng)層和應(yīng)用層方面，當(dāng)前主流的專(zhuān)網(wǎng)系統(tǒng)供應(yīng)商均已采用成熟的商業(yè)服務(wù)器作為核心交換中心、網(wǎng)管設(shè)備及應(yīng)用層設(shè)備的硬件平臺(tái)。隨著虛擬化技術(shù)的成熟，未來(lái)也將逐漸過(guò)渡到企業(yè)客戶的數(shù)據(jù)中心或云平臺(tái)。
2.2專(zhuān)網(wǎng)當(dāng)前發(fā)展態(tài)勢(shì)
從實(shí)際使用場(chǎng)景來(lái)看，以國(guó)內(nèi)為例，目前國(guó)內(nèi)三家電信運(yùn)營(yíng)商在拓展公網(wǎng)寬帶業(yè)務(wù)的同時(shí)不斷植入政府所需的應(yīng)用和功能，以滿足各級(jí)政府日常管理和應(yīng)急指揮保障要求，通過(guò)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積和加大支持保障力度，逐漸形成專(zhuān)網(wǎng)核心保障和公網(wǎng)支持的特殊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以預(yù)見(jiàn)在大融合的背景下，未來(lái)專(zhuān)網(wǎng)和公網(wǎng)的邊界將變得更加模糊。從市場(chǎng)和技術(shù)的角度來(lái)講，專(zhuān)網(wǎng)所面臨的客戶對(duì)于高速率數(shù)據(jù)傳輸、低接續(xù)時(shí)間以及集群調(diào)度等均有了更高的要求，傳統(tǒng)的窄帶專(zhuān)網(wǎng)技術(shù)及當(dāng)前的公網(wǎng)寬帶技術(shù)均已無(wú)法完全滿足用戶的需求，專(zhuān)網(wǎng)寬帶技術(shù)目前還不成熟，尤其在語(yǔ)音集群調(diào)度方面依然存在問(wèn)題，因此可以預(yù)見(jiàn)在今后一段時(shí)間將形成寬窄帶融合發(fā)展的趨勢(shì)，市場(chǎng)也將根據(jù)用戶需求平衡未來(lái)寬窄帶技術(shù)走勢(shì)，并最終由用戶和市場(chǎng)共同檢驗(yàn)。隨著寬帶專(zhuān)網(wǎng)的應(yīng)用幅度加大，必然會(huì)給終端層和應(yīng)用層帶來(lái)更多的業(yè)務(wù)機(jī)會(huì)，同時(shí)專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)于高速數(shù)據(jù)的處理能力、系統(tǒng)的高可靠性與彈性擴(kuò)容等也提出了更高的要求。
3云計(jì)算發(fā)展
近年來(lái)隨著虛擬化技術(shù)的快速發(fā)展，云計(jì)算平臺(tái)服務(wù)已經(jīng)越來(lái)越多的成為政企客戶IT業(yè)務(wù)的新選擇。云計(jì)算服務(wù)是指將大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池，向用戶按需提供服務(wù)，用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需資源和服務(wù)。云計(jì)算廠商及企業(yè)/政府私有云數(shù)據(jù)中心通過(guò)虛擬化技術(shù)將基礎(chǔ)設(shè)施（CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)帶寬等）、平臺(tái)（操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、Web容器）以及應(yīng)用軟件（HR系統(tǒng)、CRM系統(tǒng)）等以服務(wù)的形式提供給用戶，用戶可以像使用自來(lái)水一樣方便、快捷地獲得高質(zhì)量、高可靠的云服務(wù)資源，并依據(jù)使用量付費(fèi)，而無(wú)需事先自行采購(gòu)和興建基礎(chǔ)設(shè)施。
3.1彈性計(jì)算
當(dāng)前主流的云服務(wù)提供商以及大多數(shù)政企私有云平臺(tái)均有眾多將彈性計(jì)算用于實(shí)踐的案例，其中公安交警部門(mén)的道路車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)就是典型的應(yīng)用場(chǎng)景。目前國(guó)內(nèi)各大城市的交警部門(mén)都在城市主要路段部署了車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)用于流量監(jiān)測(cè)、違章拍照等。車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)涉及牌照定位、字符分割、字符識(shí)別等步驟，需要模板匹配算法及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等多種算法的支持，且每天需采集、傳輸、處理、分析和集中管理海量的車(chē)輛甚至人臉數(shù)據(jù)（駕駛員識(shí)別），這時(shí)系統(tǒng)的計(jì)算能力及安全可靠性要求都非常高。此外，車(chē)流量每天隨時(shí)間有明顯的變化，上下班高峰期車(chē)流明顯增多，計(jì)算資源消耗迅速攀升；夜晚時(shí)分車(chē)輛較少，對(duì)計(jì)算資源的消耗就會(huì)明顯下降。如采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心使用服務(wù)器自行部署維護(hù)和管理，除需要耗費(fèi)大量資金進(jìn)行數(shù)據(jù)中心建設(shè)，支付高昂的數(shù)據(jù)中心運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用之外，服務(wù)器等硬件資源還需要按系統(tǒng)最高負(fù)荷進(jìn)行估算和采購(gòu)，在系統(tǒng)非忙時(shí)，大量資源處于空跑狀態(tài)，造成了資源的浪費(fèi)。為在提升效率的同時(shí)最大程度地降低成本和開(kāi)支，目前已有很多城市將車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的中央處理部分部署在云端，部署好一臺(tái)虛擬服務(wù)器后可在幾分鐘內(nèi)設(shè)置多個(gè)鏡像。高峰時(shí)段時(shí)，云平臺(tái)根據(jù)事先配置好的資源使用門(mén)限，自動(dòng)啟動(dòng)鏡像以增強(qiáng)處理能力；在非繁忙時(shí)段，云平臺(tái)可自動(dòng)逐步關(guān)閉一部分鏡像，從而達(dá)到節(jié)省資源的目的。交警部門(mén)無(wú)需進(jìn)行服務(wù)器資源的采購(gòu)，也無(wú)需建設(shè)和運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)中心，更無(wú)需雇傭人力花費(fèi)財(cái)力來(lái)自行進(jìn)行數(shù)據(jù)中心的維護(hù)工作，如同普通用戶使用水電一樣，只要根據(jù)使用量向自來(lái)水廠和供電局購(gòu)買(mǎi)，而無(wú)需自行建設(shè)自來(lái)水廠和電廠，云平臺(tái)服務(wù)商根據(jù)資源使用情況向使用者收取費(fèi)用，如鏡像未開(kāi)啟，則僅收取存儲(chǔ)的費(fèi)用，從而極大地節(jié)省了交警部門(mén)的成本支出。此外系統(tǒng)實(shí)施周期也將大幅度縮短，由于省去了諸如服務(wù)器選型、采購(gòu)，機(jī)房規(guī)劃，硬件安裝與綜合布線等過(guò)程，中控服務(wù)器部分的部署時(shí)間相對(duì)于傳統(tǒng)部署方式由數(shù)周甚至數(shù)月下降至數(shù)小時(shí)。
3.2服務(wù)模式
云計(jì)算的服務(wù)模式主要被劃分為SaaS（Software-as-a-Service，軟件即服務(wù)）、PaaS（Platform-as-a-Service，平臺(tái)即服務(wù)）和IaaS（Infrastructure-as-a-Service，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）這三個(gè)大類(lèi)或?qū)哟巍aaS和IaaS源于SaaS理念。PaaS和IaaS可以直接通過(guò)SOA/WebServices向平臺(tái)用戶提供服務(wù)，也可以 作為SaaS模式的支撐平臺(tái)間接向最終用戶服務(wù)。（1）IaaSIaaS也稱(chēng)Hardware-as-a-Service，是早期基礎(chǔ)設(shè)施托管服務(wù)?？蛻魺o(wú)需自己搭建數(shù)據(jù)中心，而是將硬件外包到別的地方去。IaaS提供商會(huì)提供場(chǎng)外數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)硬件供客戶租用，從而為客戶節(jié)省了機(jī)房建設(shè)成本和維護(hù)成本，客戶可以在任何時(shí)候利用這些硬件來(lái)運(yùn)行其應(yīng)用。（2）PaaS所謂PaaS，某些時(shí)候也叫做中間件?？蛻舻乃虚_(kāi)發(fā)工作都可以在這一層進(jìn)行，節(jié)省了開(kāi)發(fā)時(shí)間和資源。PaaS服務(wù)提供商在云平臺(tái)提供各種開(kāi)發(fā)和分發(fā)應(yīng)用的解決方案，比如虛擬服務(wù)器、操作系統(tǒng)、Web容器，客戶可將時(shí)間和精力放在其擅長(zhǎng)的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)上，而不必過(guò)多考慮其他方面。目前主流的IaaS及PaaS服務(wù)商包括AWS、Google、IBM、微軟等，國(guó)內(nèi)也有阿里云、百度云等。（3）SaaSSaaS即將軟件平臺(tái)部署在云端，客戶可通過(guò)瀏覽器或其他客戶端訪問(wèn)該軟件系統(tǒng)從而享受服務(wù)。目前眾多企業(yè)級(jí)應(yīng)用軟件提供商，如Salesforce（CRM廠商）、Workday（HR廠商）甚至一些ERP廠商均將其平臺(tái)部署在云端，為企業(yè)級(jí)客戶提供服務(wù)，每個(gè)企業(yè)相當(dāng)于一個(gè)租戶，每個(gè)租戶之間數(shù)據(jù)隔離但平臺(tái)（如數(shù)據(jù)庫(kù)、Web容器）和基礎(chǔ)設(shè)施共享。除以上三種服務(wù)模式外，目前一些廠商也提出了CaaS和MaaS的概念：（1）CaaSCaaS（Communications-as-a-Service，通訊即服務(wù)，也可稱(chēng)為協(xié)作即服務(wù)）是將傳統(tǒng)電信的能力如消息、語(yǔ)音、視頻、會(huì)議、通信協(xié)同等封裝成API（ApplicationProgrammingInterface，應(yīng)用軟件編程接口）或者SDK（SoftwareDevelopmentKit，軟件開(kāi)發(fā)工具包）通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)外開(kāi)放，提供給第三方（企業(yè)、SME、垂直行業(yè)、CP/SP以及個(gè)人開(kāi)發(fā)者等）使用，將電信能力真正作為服務(wù)對(duì)外提供。CaaS也被稱(chēng)為云計(jì)算的第四種業(yè)務(wù)形式，目前華為公司已經(jīng)在著手在建立CaaS的生態(tài)圈。（2）MaaS（Machine-as-a-Service，物聯(lián)網(wǎng)即服務(wù)）隨著物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的增加，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算量的需求也上升了一個(gè)新臺(tái)階，物聯(lián)網(wǎng)的高級(jí)階段需要虛擬化云計(jì)算、SOA等技術(shù)相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的TaaS（EverTing-as-a-Service，泛在服務(wù)）。
3.3云計(jì)算優(yōu)勢(shì)
結(jié)合上述介紹可見(jiàn)，云計(jì)算擁有以下優(yōu)勢(shì)：大大降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本：云計(jì)算可以讓所有資源得到充分利用，如云服務(wù)提供商在工作時(shí)段可將大量計(jì)算資源（其中包括價(jià)格昂貴的服務(wù)器以及各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）提供給企業(yè)使用，而在非工作時(shí)段可將這些計(jì)算資源提供給一些游戲或娛樂(lè)行業(yè)使用，客戶的資源共享使成本均攤，較之客戶自行建設(shè)數(shù)據(jù)中心、購(gòu)買(mǎi)硬件、搭建系統(tǒng)、自行進(jìn)行運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的傳統(tǒng)方式，其成本得到大大降低?？s短系統(tǒng)部署上線周期：相對(duì)于傳統(tǒng)模式，使用云計(jì)算平臺(tái)無(wú)需在每個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)部署和上線過(guò)程中進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)及平臺(tái)軟件等組件的選型和采購(gòu)，也無(wú)需花費(fèi)人力和成本進(jìn)行機(jī)房規(guī)劃、硬件安裝與綜合布線，更省去了平臺(tái)軟件安裝部署的時(shí)間，用戶可直接根據(jù)需要使用云計(jì)算平臺(tái)資源，花費(fèi)少量時(shí)間部署好一個(gè)模板即可快速?gòu)?fù)制，從而極大地縮短了系統(tǒng)的部署和上線周期。資本支出轉(zhuǎn)移到運(yùn)營(yíng)成本：云計(jì)算使企業(yè)將資本支出轉(zhuǎn)移至運(yùn)營(yíng)成本支出（OpEX），令客戶能夠更加專(zhuān)注于其核心價(jià)值，如業(yè)務(wù)和流程的洞察力，而非建立和維護(hù)IT基礎(chǔ)設(shè)施。動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展性：大多數(shù)應(yīng)用的部署都是估算峰值，過(guò)度購(gòu)買(mǎi)基礎(chǔ)設(shè)施資源以應(yīng)對(duì)。與適應(yīng)這些尖峰相反，云服務(wù)彈性計(jì)算資源能順利和有效地處理這些峰值規(guī)模，從而更加符合成本效益（根據(jù)使用量支付）的模式。簡(jiǎn)化維護(hù)：云計(jì)算平臺(tái)的資源監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)備份、維護(hù)升級(jí)等均由服務(wù)商自行處理，客戶無(wú)需投入人力和財(cái)力從事上述工作。
4專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信與云計(jì)算融合
上文已簡(jiǎn)述了專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信的發(fā)展趨勢(shì)以及云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)與云計(jì)算有著很強(qiáng)的融合趨勢(shì)。以公共安全行業(yè)為例，公共安全專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信在通常時(shí)段業(yè)務(wù)量較小，但在重大賽事或自然災(zāi)害、重大治安事件發(fā)生之時(shí)，其業(yè)務(wù)量將迅速激增，公共安全的專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信對(duì)彈性計(jì)算資源有著強(qiáng)烈的需求；此外，公共安全專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)的應(yīng)用層也需要與氣象局的天氣數(shù)據(jù)、地理位置信息數(shù)據(jù)、人口資源數(shù)據(jù)等多個(gè)政府平臺(tái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合計(jì)算與大數(shù)據(jù)處理，對(duì)于計(jì)算和存儲(chǔ)資源的消耗也需要云計(jì)算平臺(tái)的支持。對(duì)于其他行業(yè)來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)擁有強(qiáng)大的IaaS平臺(tái)為政企客戶提供基礎(chǔ)設(shè)施托管服務(wù)，隨著運(yùn)營(yíng)商之間競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，他們對(duì)于成本降低有著極為強(qiáng)烈的渴望，因此運(yùn)營(yíng)商也有融合的資源和動(dòng)機(jī)。對(duì)于企業(yè)客戶來(lái)說(shuō)，隨著企業(yè)IT系統(tǒng)的發(fā)展，大多數(shù)使用專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信的企業(yè)都自建了私有云平臺(tái)（如大型石化行業(yè)），個(gè)別企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始使用云服務(wù)商提供的公有云服務(wù)，甚至還開(kāi)始使用SaaS應(yīng)用，專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)與云計(jì)算融合必將使企業(yè)設(shè)備采購(gòu)成本與運(yùn)維成本降低，從而受到企業(yè)用戶的歡迎。當(dāng)然，由于專(zhuān)網(wǎng)的特殊性，專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信的用戶對(duì)于新技術(shù)的接受程度相對(duì)比較保守，因此可以預(yù)見(jiàn)專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信與云計(jì)算的融合也將是一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程，而非一蹴而就。對(duì)于專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信設(shè)備廠商來(lái)說(shuō)，如前文所述，當(dāng)前各主流廠商均采用商用服務(wù)器作為核心交換設(shè)備、網(wǎng)管設(shè)備以及應(yīng)用層服務(wù)器設(shè)備，因此從技術(shù)角度看該層面的融合并不復(fù)雜。專(zhuān)網(wǎng)通信由于其使用場(chǎng)景及其復(fù)雜性要求，對(duì)于高可靠性有著非常強(qiáng)烈的需求，而主流的云服務(wù)廠商在建設(shè)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心時(shí)就已經(jīng)考慮了異地冗余，一般企業(yè)私有云數(shù)據(jù)中心在建設(shè)時(shí)也會(huì)建設(shè)災(zāi)備中心。作為專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信的設(shè)備廠商，系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)會(huì)增加系統(tǒng)復(fù)雜度，也會(huì)消耗大量的研發(fā)成本，而在融合的背景下，系統(tǒng)冗余可放置在云平臺(tái)進(jìn)行，設(shè)備廠商可將工作重心更多的放在業(yè)務(wù)的研發(fā)上，從而降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本。中國(guó)移動(dòng)曾基于公網(wǎng)基站BBU+RRU架構(gòu)演進(jìn)的背景提出過(guò)C-RAN云基站的概念，即在站點(diǎn)僅部署射頻單元接入模塊，而基帶的處理、基站控制器、核心網(wǎng)及各類(lèi)網(wǎng)關(guān)、計(jì)費(fèi)中心、增值業(yè)務(wù)等均部署在云平臺(tái)。由于射頻單元接入模塊可安裝在室外天線抱桿下，運(yùn)營(yíng)商無(wú)需再為基站建設(shè)機(jī)房，較之機(jī)房部署方式，饋線的長(zhǎng)度也可大大削減，因此該方案能夠極大地降低建網(wǎng)成本。但考慮到專(zhuān)網(wǎng)相對(duì)公網(wǎng)在接續(xù)時(shí)間上有更為苛刻的要求（公網(wǎng)一般為秒級(jí)而專(zhuān)網(wǎng)要求在幾百毫秒內(nèi)），該方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延要求較高，因此在專(zhuān)網(wǎng)領(lǐng)域推廣該方案尚不成熟?；诋?dāng)前專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信與云計(jì)算的融合將經(jīng)歷兩個(gè)階段。
4.1第一階段融合
第一階段融合即應(yīng)用層設(shè)備與云計(jì)算平臺(tái)融合，而系統(tǒng)層包括交換中心和基站模塊還將獨(dú)立部署運(yùn)行。在大帶寬的背景下，許多業(yè)務(wù)將呈蓬勃發(fā)展之勢(shì)（如警用執(zhí)法記錄儀、機(jī)場(chǎng)航班進(jìn)出港業(yè)務(wù)系統(tǒng)等）。如上文曾提到的公共安全的行業(yè)案例，其專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信應(yīng)用層除了支持現(xiàn)有的調(diào)度臺(tái)、錄音等功能外還可以與人員戶籍信息系統(tǒng)、氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)等各政府機(jī)關(guān)和企事業(yè)單位的應(yīng)用平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接，進(jìn)行大數(shù)據(jù)運(yùn)算與分析，從而在發(fā)生自然災(zāi)害或社會(huì)治安事件時(shí)能夠做出趨勢(shì)分析，并給指揮員的正確決策提供參考依據(jù)。隨著專(zhuān)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商逐漸涉足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，在萬(wàn)物互聯(lián)的大背景下對(duì)于數(shù)據(jù)的處理和分析需求也將爆發(fā)式增長(zhǎng)。專(zhuān)網(wǎng)系統(tǒng)也需要更快速更高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理能力，同時(shí)可將采集的數(shù)據(jù)輸送至其他平臺(tái)進(jìn)行大數(shù)據(jù)綜合分析，從而進(jìn)一步挖掘潛在商業(yè)價(jià)值。在此階段盡管系統(tǒng)核心交換中心及綜合網(wǎng)管平臺(tái)等設(shè)備并未部署在云端，但更多的專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信廠商將逐步采用虛擬化技術(shù)，由于虛擬化技術(shù)已非常成熟，利用虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)冗余已變得相對(duì)可靠，采用虛擬技術(shù)還將降低客戶采購(gòu)成本。因此，專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信的應(yīng)用層將首先過(guò)渡到PaaS階段。
4.2第二階段融合
雖然現(xiàn)階段在專(zhuān)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)如中國(guó)移動(dòng)所提出的C-RAN云基站尚不成熟，然而隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，一旦該瓶頸被突破，未來(lái)專(zhuān)網(wǎng)系統(tǒng)全面與云計(jì)算平臺(tái)深度融合的時(shí)代也將到來(lái)，屆時(shí)專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線設(shè)備廠商將實(shí)現(xiàn)根據(jù)業(yè)務(wù)容量動(dòng)態(tài)調(diào)整云計(jì)算資源。由于云計(jì)算安全可靠，屆時(shí)客戶自行建網(wǎng)的市場(chǎng)可能會(huì)萎縮，而運(yùn)營(yíng)商甚至?xí)c云計(jì)算服務(wù)商合作共同運(yùn)營(yíng)專(zhuān)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于公共安全等特殊行業(yè)，可能會(huì)部署在其私有云上或者使用政府主導(dǎo)，委托運(yùn)營(yíng)商建設(shè)和運(yùn)維公有云平臺(tái)，但要與托管方簽訂QoS和SLA協(xié)定，保證在緊急狀況下優(yōu)先保證公共安全專(zhuān)網(wǎng)的運(yùn)行。對(duì)于大家所密切關(guān)注的安全性問(wèn)題，必須要說(shuō)明，即便傳統(tǒng)的客戶自行進(jìn)行專(zhuān)網(wǎng)系統(tǒng)維護(hù)的場(chǎng)景也無(wú)法避免安全事件的發(fā)生，而要提升安全等級(jí)，使用方還需額外購(gòu)買(mǎi)防火墻、入侵檢測(cè)等設(shè)備，并且制定嚴(yán)格的安全管理規(guī)范和安全流程與之相配套，此外還需引入信息安全人才團(tuán)隊(duì)才能將其安全水平維持在較高級(jí)別。而采用云計(jì)算平臺(tái)，云計(jì)算服務(wù)商或托管方的專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)將為用戶打造安全策略并有效地執(zhí)行安全檢查和防范工作。也就是說(shuō)，在此階段專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信將逐步向SaaS甚至CaaS過(guò)渡，向最終用戶提供一種專(zhuān)業(yè)無(wú)線通信的服務(wù)。專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)與云計(jì)算平臺(tái)第二階段融合如圖4所示。
5結(jié)束語(yǔ)
本文探討了專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)與云計(jì)算平臺(tái)當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r，并對(duì)專(zhuān)網(wǎng)無(wú)線通信系統(tǒng)與云計(jì)算融合進(jìn)行了研究及趨勢(shì)分析。當(dāng)然，與其他任何技術(shù)一樣，本文所闡述的發(fā)展方向依然有賴(lài)于某些關(guān)鍵技術(shù)結(jié)點(diǎn)的突破和市場(chǎng)的檢驗(yàn)。
作者：劉宏波 潘鴦鴦 劉洋 單位：海能達(dá)通信股份有限公司
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關(guān)鍵詞：TDSCDMA；無(wú)線；通信系統(tǒng)
1 前言
根據(jù)國(guó)家安全監(jiān)管總局、國(guó)家煤礦安監(jiān)局《關(guān)于建設(shè)完善煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的通知》（安監(jiān)總煤裝〔2010〕146號(hào)文）精神及要求，“煤礦和非煤礦山要制定和實(shí)施生產(chǎn)技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)，安裝監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、井下人員定位系統(tǒng)、緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)和通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)等技術(shù)裝備，并于3年之內(nèi)完成”。對(duì)于建設(shè)完善礦井通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)方面的要求為：煤礦企業(yè)必須按照《煤礦安全規(guī)程》的要求，建設(shè)井下通信系統(tǒng)，并按照在災(zāi)變期間能夠及時(shí)通知人員撤離和實(shí)現(xiàn)與避險(xiǎn)人員通話的要求，進(jìn)一步建設(shè)完善通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)；在主副井絞車(chē)房、井底車(chē)場(chǎng)、運(yùn)輸調(diào)度室、采區(qū)變電所、水泵房等主要機(jī)電設(shè)備硐室和采掘工作面以及采區(qū)、水平最高點(diǎn)，應(yīng)安設(shè)電話；井下避難硐室（救生艙）、井下主要水泵房、井下中央變電所和突出煤層采掘工作面、爆破時(shí)撤離人員集中地點(diǎn)等，必須設(shè)有直通礦調(diào)度室的電話；要積極推廣使用井下無(wú)線通訊系統(tǒng)、井下廣播系統(tǒng)；發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)，要及時(shí)通知井下人員撤離。綠水洞煤礦通過(guò)技術(shù)升級(jí)改造后采用KTJ4I型網(wǎng)絡(luò)調(diào)度通訊系統(tǒng)在井下采掘頭面或工作區(qū)域敷設(shè)光纜和安裝KTH3型井下本安電話實(shí)現(xiàn)地面與井下有線通訊，未實(shí)現(xiàn)無(wú)線通訊，當(dāng)井下發(fā)生緊急狀況或險(xiǎn)情時(shí)，無(wú)法在第一時(shí)間迅速傳達(dá)指令，不利于礦井生產(chǎn)調(diào)度和搶險(xiǎn)救災(zāi)工作。工信部明確要求所有1900～1920MHz頻段無(wú)線接入系統(tǒng)2011年底前完成清頻退網(wǎng)工作，以確保不對(duì)1880～1900MHz頻段TDSCDMA系統(tǒng)產(chǎn)生有害干擾，標(biāo)志著礦井中目前使用的小靈通無(wú)線調(diào)度通信系統(tǒng)將伴隨著小靈通（PHS）無(wú)線市話網(wǎng)絡(luò)的整體退網(wǎng)在一年后停止使用。
2 TDSCDMA無(wú)線通信系統(tǒng)集成與改進(jìn)
綠水洞煤礦與天地（常州）合作，研究開(kāi)發(fā)基于TDSCDMA技術(shù)的應(yīng)用于煤礦井下的無(wú)線通信系統(tǒng)，主要由交換調(diào)度機(jī)、綜合網(wǎng)絡(luò)控制器、本安型基站、室外型基站和不同種類(lèi)的終端組成，該系統(tǒng)具有高話質(zhì)、高帶寬數(shù)據(jù)能力、優(yōu)良的無(wú)線特性，使得礦用移動(dòng)通信和調(diào)度系統(tǒng)功能更加完善。
2.1 基于SIP技術(shù)的軟交換模塊和TDSCDMA無(wú)線接入網(wǎng)之間接口模塊研究：SIP（Session Initiation Protocol）是一個(gè)應(yīng)用層的信令控制協(xié)議，基于IP協(xié)議，利用了IP網(wǎng)絡(luò)；TDSCDMA無(wú)線通信系統(tǒng)需要采用核心網(wǎng)交換機(jī)，價(jià)格較高；研究SIP與綜合網(wǎng)絡(luò)控制器的接口模塊極大降低了設(shè)備成本，同時(shí)通過(guò)SIP交換模塊開(kāi)發(fā)出適應(yīng)于煤礦生產(chǎn)的調(diào)度通信功能。
2.2 井下本安型基站的開(kāi)發(fā)及TD無(wú)線電波在井下傳播特性研究：煤礦井下是一個(gè)特殊的工作環(huán)境，因此礦井無(wú)線通信系統(tǒng)不同于一般地面移動(dòng)通信系統(tǒng)，應(yīng)具有本安型電氣設(shè)備、設(shè)備體積小、發(fā)射功率小、抗干擾能力強(qiáng)、防護(hù)性能好、電源電壓波動(dòng)適應(yīng)能力強(qiáng)、抗故障能力強(qiáng)、信道容量大等特點(diǎn)；井下基站開(kāi)發(fā)中主要完成了設(shè)備本安化處理、功率控制、防護(hù)處理（防水、防塵、防碰撞）等工作；其中設(shè)備本安化處理主要完成電源板的設(shè)計(jì)工作，通過(guò)延時(shí)和分步供電等解決大電流啟動(dòng)問(wèn)題，由于系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程升級(jí)程序，當(dāng)升級(jí)完成后需要基站斷電重啟，電源自復(fù)位電路完成電源自復(fù)位功能；TDSCDMA無(wú)線通信系統(tǒng)的工作頻率在1880～1920MHz，通過(guò)對(duì)該頻段信號(hào)的測(cè)試和研究得出結(jié)論：基站在大巷覆蓋距離為800m左右，在人行輔助器等中間有金屬屏蔽的巷道覆蓋距離為600m左右。
2.3本安型手持電話機(jī)開(kāi)發(fā)：主要解決了鋰電池保護(hù)和手機(jī)防水等問(wèn)題，針對(duì)不同人員開(kāi)發(fā)了基本型本安手機(jī)、智能型本安手機(jī)。
2.4通過(guò)對(duì)TDJ-1915AM-30、TDJ-9012AM-65FT0、小靈通蘑菇天線等三種天線的測(cè)試分析，確定了天線的選型。選用定向天線，頻率范圍1890～1920MHz，對(duì)天線現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，主要測(cè)試TDSCDMA系統(tǒng)的巷道內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)覆蓋、巷道內(nèi)通話效果、基站切換等，單基站無(wú)線覆蓋范圍在直巷內(nèi)無(wú)遮擋情況下最多可達(dá)700m（單方向），場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到-85 dBm，能夠正常通話，距離單基站同樣距離處，巷道邊緣和中心部分RSSI指標(biāo)大約相差10～15dBm，有無(wú)人體遮擋大約相差10～15dBm，在巷道邊緣的避風(fēng)硐室中，RSSI指標(biāo)較同樣距離的巷道處大約低10～20dBm，測(cè)試結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)要求；在樣機(jī)制造過(guò)程中主要解決了天線背板和天線電纜太硬導(dǎo)致安裝困難問(wèn)題。
3 井下應(yīng)用分析
井下覆蓋區(qū)域巷道有平硐、工作面、機(jī)巷、風(fēng)巷、運(yùn)輸大巷、掘進(jìn)巷道、變電所硐室多種區(qū)域：有環(huán)境較好的平硐，有粉塵大、潮濕、瓦斯?jié)舛雀叩木蜻M(jìn)巷，有液壓支架密集、金屬物密集的采煤工作面，有電器設(shè)備集中、干擾大的變電所。井下基站通過(guò)2個(gè)定向天線來(lái)覆蓋井下巷道，天線一邊可以覆蓋400m，一個(gè)基站可以覆蓋800m巷道。通過(guò)對(duì)定向天線合理安裝設(shè)置及固定方式確定，在主要平巷基站信號(hào)覆蓋距離最長(zhǎng)可達(dá)1100m。TDSCDMA無(wú)線通信系統(tǒng)在綠水洞煤礦5141采煤工作面和3111機(jī)巷掘進(jìn)工作面安裝、運(yùn)行和使用，對(duì)井下沿途主要大巷使用定向天線和泄漏電纜（巷道連續(xù)拐彎段）進(jìn)行無(wú)線信號(hào)覆蓋，在528主平硐1800m處、528主平硐2600m處、511分區(qū)變電所、512大巷岔口、561岔口1600m處、528主平硐800m處、528大巷3850m處、311軌道上山上車(chē)場(chǎng)、3111掘進(jìn)機(jī)巷頭、512大巷3850m處、5141機(jī)巷機(jī)頭處、5141機(jī)巷400m處、314總風(fēng)巷道拐彎處、5141機(jī)巷4680m處、5141機(jī)巷工作面頭、614大巷3500m裝車(chē)站處、514大巷4000m風(fēng)巷絞車(chē)處、5141風(fēng)巷三站650m處安裝基站、天線、電源等設(shè)備。采煤工作面無(wú)線信號(hào)覆蓋見(jiàn)圖2，掘進(jìn)工作面無(wú)線信號(hào)覆蓋見(jiàn)圖3。交換調(diào)度機(jī)、綜合接入控制設(shè)備、地面基站的供電采用220V市電并配48V備用電源，設(shè)備之間通訊采用電纜連接；井下本安基站采用660V電源供電（配有不小于4h的備用電源），電源箱必須接地，使用單模、單芯光纜與地面主機(jī)通訊，基站與基站之間使用光纜通訊，最多只能級(jí)聯(lián)5次；每個(gè)基站接兩個(gè)定向天線。
4 結(jié)束語(yǔ)
4.1 基于TDSCDMA無(wú)線通信系統(tǒng)，進(jìn)行技術(shù)集成和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了煤礦數(shù)字化礦山專(zhuān)用通信調(diào)度系統(tǒng)。系統(tǒng)由地面基站、交換控制設(shè)備、調(diào)度模塊、井下基站和多種手持終端組成，實(shí)現(xiàn)井上下語(yǔ)音通話、數(shù)據(jù)傳輸和指揮調(diào)度等功能，該系統(tǒng)成功應(yīng)用于煤礦井下采煤工作面和掘進(jìn)工作面。
4.2 基于SIP技術(shù)實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)用系統(tǒng)的調(diào)度通訊功能，掌握了不同巷道環(huán)境下，如轉(zhuǎn)彎巷道、金屬架料巷道、電器設(shè)備多與無(wú)電器設(shè)備巷道等基站安設(shè)位置，合理利用信號(hào)反射來(lái)增加信號(hào)覆蓋面積，所選取的巷道具有代表性。利用定向天線和功率控制，結(jié)合泄漏電纜實(shí)現(xiàn)井下信號(hào)全覆蓋。對(duì)井下基站、手持終端進(jìn)行了本安型改造，滿足井下安全通信使用。實(shí)現(xiàn)井上下無(wú)線通信聯(lián)絡(luò)、移動(dòng)語(yǔ)音通信及與調(diào)度通訊系統(tǒng)無(wú)縫數(shù)據(jù)中繼連接。通過(guò)對(duì)基站及定向天線的合理設(shè)置與布設(shè)，信號(hào)覆蓋距離直徑800m范圍，在主要平巷基站信號(hào)覆蓋距離最長(zhǎng)可達(dá)1100m。
前言：移動(dòng)通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)已經(jīng)歷經(jīng)了近三十年的發(fā)展，從最初的模擬蜂窩系統(tǒng)的單一頻段天線，逐漸地發(fā)展到現(xiàn)在的漫游全球的數(shù)字化多制式天線；從最初的飛鴿傳書(shū)，到現(xiàn)在的全球通信；從最初的單一語(yǔ)音通話工具，逐步發(fā)展到如今的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通信互相交融為一體的多功能終端。就算手機(jī)的功能、軟硬件和外觀在怎么改變，也無(wú)法逃避天線的設(shè)計(jì)是手機(jī)設(shè)計(jì)所有環(huán)節(jié)當(dāng)中最難而又最關(guān)鍵的這一必須面臨的不爭(zhēng)的事實(shí)。目前所有的智能手機(jī)都面臨著各種技術(shù)性挑戰(zhàn)，無(wú)線通信移動(dòng)終端天線的性能是否優(yōu)越，將成為以后主導(dǎo)智能手機(jī)市場(chǎng)的主導(dǎo)因素。
1.倒L形接S形手機(jī)天線
1.1 天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于倒L形接S形手機(jī)天線，我們一般采用由FR4材料構(gòu)成基體，而對(duì)于其參數(shù)的我們選擇的是介電常數(shù)為4.5，其大致厚度在0.78mm左右最為宜。其位于印刷電路板正面的左上角的天線的輻射單元由兩個(gè)部分組成，一是饋電帶線，二是短路帶線。其位于印刷電路板背面的金屬接地板的寬度與基板基本上相等，在輻射單元的背面頂部留有凈空區(qū)域。
1.2 天線測(cè)試與分析
設(shè)計(jì)完成后并加工完畢的倒L型接S型手機(jī)天線一般利用Agilent E5071C微波網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)成品進(jìn)行回波測(cè)試。我們將儀器測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比照后發(fā)現(xiàn)，在低頻段和中頻段中，天線的工作帶寬與實(shí)際結(jié)果大致相同；然而在高頻段上卻發(fā)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果相比實(shí)際結(jié)果略有減??；從大體上來(lái)看，測(cè)試結(jié)果顯示天線的中心頻率點(diǎn)的阻抗匹配程度稍稍偏低。根據(jù)測(cè)試結(jié)果我們對(duì)其出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了原因分析，與仿真結(jié)果出現(xiàn)偏差主要是所選擇的天線基體材料的實(shí)際參數(shù)有所出入、軸線接頭處有損耗，由于對(duì)實(shí)際結(jié)果影響不大，因此這些因素可以不考慮。
2.開(kāi)口方環(huán)形手機(jī)天線
2.1 天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于開(kāi)口方環(huán)形手機(jī)天線，我們一般采用由FR4材料構(gòu)成基體，而對(duì)于其參數(shù)的我們選擇的是介電常數(shù)為4.5，其大致厚度在1.55mm左右最為宜。其位于印刷電路板正面的左上角的天線的輻射單元由兩個(gè)部分組成，一是饋電帶線，二是短路帶線。其位于印刷電路板背面的金屬接地板的寬度與基板基本上相等，在輻射單元的背面頂部留有凈空區(qū)域。
2.2 天線測(cè)試與分析
設(shè)計(jì)完成后并加工完畢的開(kāi)口方環(huán)形手機(jī)天線一般利用Agilent E5071C微波網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)成品進(jìn)行回波測(cè)試。我們將儀器測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比照后發(fā)現(xiàn)，在低頻段上天線的諧振點(diǎn)略有降低，中頻段和高頻段的天線諧振點(diǎn)略高，帶寬有少許偏移。
3.迂回枝節(jié)平板電腦天線
3.1 天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于迂回枝節(jié)平板電腦天線，我們一般采用由FR4材料構(gòu)成基體，而對(duì)于其參數(shù)的我們選擇的是介電常數(shù)為4.36，其大致厚度在0.76mm左右最為宜。其位于印刷電路板正面的左上角的天線的輻射單元由兩個(gè)部分組成，一是饋電帶線，二是短路帶線。其位于印刷電路板背面的金屬接地板的寬度與基板基本上相等，在輻射單元的背面頂部留有凈空區(qū)域。
3.2 天線測(cè)試與分析
設(shè)計(jì)完成后并加工完畢的迂回枝節(jié)平板電腦天線一般利用Agilent E5071C微波網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)成品進(jìn)行回波測(cè)試。我們將儀器測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比照后發(fā)現(xiàn)，在低頻段上天線的諧振點(diǎn)稍有降低，而在中頻段和高頻段上天線的諧振點(diǎn)略微上升。
4.共面 T 形多用途移動(dòng)終端天線
4.1 天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于共面T形多用途移動(dòng)終端天線，我們一般采用由FR4材料構(gòu)成基體，而對(duì)于其參數(shù)的我們選擇的是介電常數(shù)為4.42，其大致厚度在1.58mm左右最為宜。其位于印刷電路板正面的左上方的天線的輻射單元由兩個(gè)部分組成，一是饋電帶線，二是短路帶線。其位于印刷電路板背面的金屬接地板的寬度與基板基本上相等。
4.2 天線測(cè)試與分析
設(shè)計(jì)完成后并加工完畢的共面 T 形多用途移動(dòng)終端天線一般利用Agilent E5071C微波網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)成品進(jìn)行回波測(cè)試。我們將儀器測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比照后發(fā)現(xiàn)，測(cè)試結(jié)果顯示在低頻段和高頻段的中心頻率略微上移，同時(shí)中頻段出現(xiàn)兩個(gè)諧振點(diǎn)，在諧振點(diǎn)處的阻抗匹配均良好。
5.弓形多用途移動(dòng)終端天線
5.1 天線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
對(duì)于弓形多用途移動(dòng)終端天線，我們一般采用由FR4材料構(gòu)成基體，而對(duì)于其參數(shù)的我們選擇的是介電常數(shù)為4.42，其大致厚度在1.6mm左右最為宜。其位于印刷電路板正面的左上方的天線的輻射單元由兩個(gè)部分組成，一是饋電帶線，二是短路帶線。其位于印刷電路板背面的金屬接地板的寬度與基板基本上相等。
在輻射單元的背面頂部留有凈空區(qū)域。
5.2 天線測(cè)試與分析
設(shè)計(jì)完成后并加工完畢的弓形多用途移動(dòng)終端天線一般利用Agilent E5071C微波網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)成品進(jìn)行回波測(cè)試。我們將儀器測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果進(jìn)行比照后發(fā)現(xiàn)，測(cè)試結(jié)果顯示在低頻段和中頻段的工作頻段比仿真結(jié)果略微偏高。
6.移動(dòng)終端天線的場(chǎng)景應(yīng)用
6.1 用于衛(wèi)星移動(dòng)通信
4G無(wú)線通信移動(dòng)終端天線可應(yīng)用于衛(wèi)星移動(dòng)通信中，其中終端天線中的L波段衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)的天線陣是一個(gè)由16個(gè)環(huán)形天線所組成的平面陣，同時(shí)在數(shù)字信號(hào)處理部分由10個(gè)現(xiàn)場(chǎng)可編程的邏輯門(mén)陣列芯片構(gòu)成。為了對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行外場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，采用了自適應(yīng)算法進(jìn)行測(cè)試，用該算法可在整個(gè)上半空間中產(chǎn)生16個(gè)波束，基本上全局覆蓋，而且根本就不需要添加任何傳感儀器，就能高效快捷的對(duì)一些衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)捕獲和跟蹤。
6.2 用于蜂窩移動(dòng)通信基站
4G無(wú)線通信移動(dòng)終端天線也可應(yīng)用于蜂窩移動(dòng)通信基站中，然而與用于衛(wèi)星移動(dòng)通信最大的不同點(diǎn)就是，用于蜂窩移動(dòng)通信基站的移動(dòng)終端天線大致設(shè)計(jì)思想就是充分利用高分辨率的算法以得到通信信號(hào)的引導(dǎo)矢量，從而可以計(jì)算出
上行鏈路加權(quán)系數(shù)。當(dāng)4G無(wú)線通信移動(dòng)終端天線正處于發(fā)射狀態(tài)時(shí)，由于上下行鏈路使用相同頻率，上行鏈路的加權(quán)系數(shù)可直接用于下行鏈路。
【關(guān)鍵詞】 地鐵 無(wú)線通信系統(tǒng) 現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢(shì)
無(wú)線通信是地鐵通信系統(tǒng)的重要組成部分，在保障列車(chē)運(yùn)行安全方面起重要作用。本文主要對(duì)地鐵無(wú)線通信系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析與研究。
一、地鐵通信系統(tǒng)的組成
地鐵作為一種極為便利的交通運(yùn)輸方式，以其運(yùn)輸量大、速度快、安全舒適和節(jié)省土地等諸多優(yōu)點(diǎn)，在城市綜合運(yùn)輸格局中占有著越來(lái)越重要的地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)城市具有一定規(guī)模的地鐵系統(tǒng)一般日均客運(yùn)量為十幾萬(wàn)至幾十萬(wàn)人次，京、滬等擁有大型網(wǎng)絡(luò)的地鐵系統(tǒng)，日均客運(yùn)量更是達(dá)到了幾百萬(wàn)人次。穿梭于城市地下的地鐵已經(jīng)成為市民出行不可少的交通工具。
然而隨著地鐵客運(yùn)量的不斷增高，地鐵交通的安全和服務(wù)水平越來(lái)越受到關(guān)注，安全保障的標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越高。通信系統(tǒng)是地鐵運(yùn)營(yíng)指揮、業(yè)務(wù)管理、公共安全治理、服務(wù)乘客的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，它是地鐵正常運(yùn)轉(zhuǎn)的神經(jīng)系統(tǒng)，為列車(chē)的安全、快捷、準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行提供了基本的保障。通信系統(tǒng)在正常情況下應(yīng)保證列車(chē)安全高效運(yùn)營(yíng)、為乘客出行提供高質(zhì)量的服務(wù)保證，在異常情況下應(yīng)能迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒┓罏?zāi)救援和事故處理的指揮通信系統(tǒng)，確保完成關(guān)鍵性任務(wù)。地鐵工程的通信系統(tǒng)一般由專(zhuān)用通信系統(tǒng)、公安通信系統(tǒng)和公用通信系統(tǒng)三部分組成。專(zhuān)用通信系統(tǒng)按技術(shù)類(lèi)別又可劃分為傳輸、無(wú)線通信、公務(wù)電話、專(zhuān)用電話、閉路電視監(jiān)控、廣播、乘客信息、時(shí)鐘、辦公數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)及綜合布線、集中告警、弱電電源等子系統(tǒng)。
地鐵專(zhuān)用通信系統(tǒng)中的無(wú)線通信系統(tǒng)是車(chē)地之間唯一的通信手段，其主要任務(wù)是通過(guò)移動(dòng)通信、無(wú)線傳輸、識(shí)別及定位功能的實(shí)現(xiàn)，為列車(chē)運(yùn)行調(diào)度、車(chē)輛段調(diào)度、維修調(diào)度可災(zāi)害防控提供無(wú)線通信保障。
二、無(wú)線通信技術(shù)在地鐵工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀
地鐵工程專(zhuān)用的無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用經(jīng)歷了三個(gè)階段的演進(jìn)：20世紀(jì)80年代之前基本為專(zhuān)用信道方式，80年代期間主要采用的模擬集群方式，90年代至今普遍采用數(shù)字集群方式。專(zhuān)用信道技術(shù)主要適用于較小規(guī)模的無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)，不能適應(yīng)現(xiàn)代地鐵交通對(duì)內(nèi)部無(wú)線調(diào)度系統(tǒng)大規(guī)模和大容量的需求，早已讓位于集群通信。而隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展， 在地鐵工程中，模擬集群方式已普遍被數(shù)字集群方式替代，目前僅在地鐵公安通信等輔助系統(tǒng)中還有應(yīng)用。2000年以來(lái)，隨著TETRA標(biāo)準(zhǔn)被選為我國(guó)數(shù)字集群移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)體制，TETRA制式數(shù)字集群通信系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)地鐵無(wú)線通信系統(tǒng)的新建和改造工程中被廣泛采用。
早期的地鐵無(wú)線通信存在的主要問(wèn)題就是信號(hào)的穩(wěn)定性和抗干擾能力較差，信號(hào)傳輸質(zhì)量不高，功能較單一，在很大程度上制約著地鐵運(yùn)輸?shù)陌踩耘c可靠性的提高。技術(shù)上更為先進(jìn)的數(shù)字集群通信技術(shù)的應(yīng)用為地鐵交通運(yùn)輸?shù)倪M(jìn)一步發(fā)展提供了更為可靠的保證。數(shù)字集群通信的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是高效，通過(guò)信道動(dòng)態(tài)分配實(shí)現(xiàn)多用戶共享多頻率，有效提高頻率利用率，能進(jìn)一步提高系統(tǒng)容量。二是穩(wěn)定，采用分集接收、擴(kuò)頻、跳頻、交織編碼和各種數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)抗信道衰落衰，能夠保證信號(hào)可靠傳輸。三是功能強(qiáng)，在傳輸數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)外，還能適應(yīng)數(shù)據(jù)和圖像傳輸?shù)榷鄻I(yè)務(wù)服務(wù)，保密性好，網(wǎng)絡(luò)管控有效、靈活。
三、地鐵無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
數(shù)字集群通信系統(tǒng)具有豐富指揮調(diào)度功能且技術(shù)成熟，在較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，仍將延續(xù)其在國(guó)內(nèi)地鐵無(wú)線通信應(yīng)用中的主流地位。隨著數(shù)字通信技術(shù)的不斷進(jìn)步和需求標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，國(guó)內(nèi)地鐵無(wú)線通信將在以下幾個(gè)方面得到較快發(fā)展。
一是采用基于全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)的TETRA系統(tǒng)，使話音、數(shù)據(jù)、控制等不同業(yè)務(wù)類(lèi)型在統(tǒng)一的核心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交換控制，以獲得更高的頻率利用率、更快的反應(yīng)部署速度、更強(qiáng)的保密性和更低的運(yùn)行維護(hù)成本。
二是在不同軌道線路TETRA網(wǎng)絡(luò)交換中心的交換機(jī)之間全透明互聯(lián)互通，從而開(kāi)通終端相互漫游的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)地鐵網(wǎng)內(nèi)信息資源和設(shè)備資源的共享；地鐵TETRA網(wǎng)絡(luò)與地面政府應(yīng)急網(wǎng)之間互聯(lián)互通，既能實(shí)現(xiàn)地鐵和政府的高效應(yīng)急管理，又能避免重復(fù)建設(shè)，節(jié)省工程投資。
三是在引進(jìn)消化基礎(chǔ)上，加強(qiáng)研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TETRA系統(tǒng)，在數(shù)字集換機(jī)、控制器、基站和車(chē)載臺(tái)等核心部件的研發(fā)和生產(chǎn)上取得突破，以期打破在數(shù)字集群通信系統(tǒng)核心設(shè)備方面受制于人的局面。
四、結(jié)束語(yǔ)
本文主要對(duì)地鐵無(wú)線通信系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析與研究。希望能夠在增進(jìn)人們對(duì)地鐵無(wú)線通信技術(shù)了解的同時(shí)，促進(jìn)我國(guó)地鐵無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，提高我國(guó)地鐵運(yùn)輸?shù)陌踩耘c可靠性。
參 考 文 獻(xiàn)
本文結(jié)合目前配電網(wǎng)絡(luò)的通信需求，對(duì)目前較為常用的無(wú)線通信技術(shù)在配電網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的優(yōu)劣進(jìn)行了比較，并且分析了430M寬帶無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用于配電網(wǎng)通信中的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)比了目前常用的主流寬帶無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于配電網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用具有重要的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】配網(wǎng)通信 無(wú)線通信技術(shù) 研究思路
在我國(guó)的電力系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，發(fā)電系統(tǒng)的進(jìn)步一直是廣泛關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容，而在這個(gè)過(guò)程中，往往忽略了供電系統(tǒng)的進(jìn)步與發(fā)展，隨著電力市場(chǎng)不斷的發(fā)展與改革，用戶對(duì)用電安全、可靠性的要求越來(lái)越高，這就需要供電企業(yè)在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，做好電能的傳輸與管理工作，有效的提高供電可靠性與穩(wěn)定性，在配電網(wǎng)絡(luò)中，尤其是低壓的配電網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中涉及的供電設(shè)備數(shù)量龐大，所涉及的供電支路也是分布非常的廣，這就使得配電網(wǎng)中的相互通信具有較大的難度，為了很好的解決配電網(wǎng)通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多、分布散、工作環(huán)境差得問(wèn)題，在配電網(wǎng)的通信中逐漸引入了無(wú)線通信的通信模式，本文就對(duì)配電網(wǎng)中無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。
1 配電網(wǎng)自動(dòng)化信息系統(tǒng)構(gòu)成分析
配電網(wǎng)中的自動(dòng)化系統(tǒng)的主要功能是完成配電網(wǎng)中的地理信息、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、用戶信息、離線信息、實(shí)時(shí)信息的集成工作，使其能夠構(gòu)成完整的自動(dòng)化管理系統(tǒng)，以便于對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制、監(jiān)測(cè)、保護(hù)以及配電管理，其主要的業(yè)務(wù)內(nèi)容有：配電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、用電營(yíng)銷(xiāo)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、用戶抄表數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、電能計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等，實(shí)現(xiàn)這些業(yè)務(wù)的最基本的保證就是配電系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)的完整。
將配電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)從整體上來(lái)進(jìn)行分類(lèi)，可以將其分為兩類(lèi)，即與用戶有關(guān)的各種信息及與配電網(wǎng)設(shè)備有關(guān)的各種信息。與用戶有關(guān)的各種信息主要有：負(fù)荷遠(yuǎn)程控制、分時(shí)計(jì)費(fèi)電度表切換、電度表的測(cè)量等。與配電線路有關(guān)的信息主要包括：事故預(yù)測(cè)、事故點(diǎn)檢出、電壓、電流等配電線路的管理信息；以及線路切換操作、事故隔離分段、開(kāi)關(guān)狀態(tài)監(jiān)視等線路開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制。
如果將這些信息按照數(shù)據(jù)的流向進(jìn)行分類(lèi)，主要可以分為下行數(shù)據(jù)與上行數(shù)據(jù)兩種，下行數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)內(nèi)容是管理系統(tǒng)依照上行數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，向受控設(shè)備下達(dá)遠(yuǎn)程的控制指令；而上行數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)內(nèi)容是對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)量時(shí)得到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息。
2 目前較常使用的配電網(wǎng)通信技術(shù)優(yōu)劣分析
在目前的配電網(wǎng)通信方式中，主要有兩種不同的通信方式，即有線通信與無(wú)線通信，配電載波通信與光纖通信是主要的兩種有線通信方式。其中的配電載波通信又可以劃分為低壓寬帶載波與低壓窄帶載波兩種，該種通信方式下，能夠很好的滿足配電網(wǎng)絡(luò)雙向通信的需求，并且采用該種通信方式，不用進(jìn)行通信線路的另外鋪設(shè)，對(duì)于遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及抄表來(lái)說(shuō)是非常經(jīng)濟(jì)的一種通信方式，并且該種通信方式的技術(shù)非常的簡(jiǎn)單，易于操作，但是該種通信方式也具有沒(méi)有統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)，很多廠家生產(chǎn)的設(shè)備不能很好的兼容，并且受電磁干擾的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。
光纖傳輸通信具有安全性能高、實(shí)時(shí)性好、抗干擾能力強(qiáng)、容量大、可靠性好的諸多優(yōu)點(diǎn)，但是該種通信方式下，組網(wǎng)的成本較高，并且組網(wǎng)方式不靈活，這些缺點(diǎn)導(dǎo)致其在配網(wǎng)通信中的應(yīng)用受到了一定程度的制約。
通過(guò)以上的分析可以看出，在配電網(wǎng)中采用有線通信的通信方式，具有較高的可靠性，但是建設(shè)其通信網(wǎng)絡(luò)需要投入較大的資金，并且通信方式不夠靈活，這使得其在配電網(wǎng)中的應(yīng)用無(wú)法得到廣泛的推廣。
在配電網(wǎng)中常用的幾種無(wú)線通信技術(shù)有GPRS、CDMA、430M數(shù)傳電臺(tái)等，下面就對(duì)這幾種無(wú)線通信方式應(yīng)用于配電網(wǎng)通信中的優(yōu)劣性能進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。
2.1 430M無(wú)線通信技術(shù)
430M無(wú)線通信技術(shù)具有組網(wǎng)靈活、組網(wǎng)成本低、單站覆蓋范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，但是將該種通信方式應(yīng)用于配電網(wǎng)的通信中，也具有一系列的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)為：（1）在電力行業(yè)中數(shù)傳電臺(tái)所采用的調(diào)制方式通常是比較落后的，并且在數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程中，采用的是透明的無(wú)協(xié)議傳輸模式，不能對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，也沒(méi)有響應(yīng)的糾錯(cuò)能力，所傳輸?shù)男盘?hào)很容易被截獲，這對(duì)于信號(hào)傳輸過(guò)程中的安全性能是有較大影響的。（2）該傳輸方式中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的主要方式是輪詢(xún)，并且其周期是隨著監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量的增加而表現(xiàn)出現(xiàn)行增長(zhǎng)的特點(diǎn)的，對(duì)于配電網(wǎng)通信的實(shí)時(shí)性要求無(wú)法滿足。（3）各個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)是獨(dú)立存在的，沒(méi)有進(jìn)行統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理，也不能進(jìn)行無(wú)線信號(hào)的同步，信道的利用率非常的低，在通信的過(guò)程中，資源浪費(fèi)現(xiàn)象非常的嚴(yán)重。
2.2 GPRS/CDMA2000 1X無(wú)線通信技術(shù)
GPRS/CDMA無(wú)線通信技術(shù)是目前配電網(wǎng)中廣泛采用的一種無(wú)線通信技術(shù)，該技術(shù)具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積廣、成熟度高的特點(diǎn)，但是該技術(shù)中還是存在著一些缺點(diǎn)，如：（1）資費(fèi)比較高，運(yùn)營(yíng)商所采用的計(jì)費(fèi)方式是以比特為最小的計(jì)費(fèi)單位，導(dǎo)致其自費(fèi)較高。（2）該通信方式中的節(jié)點(diǎn)連通率較低，該傳輸方式中的傳輸網(wǎng)絡(luò)中，主要的傳輸任務(wù)是語(yǔ)音傳輸，這就會(huì)導(dǎo)致電力數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在傳輸?shù)倪^(guò)程中連通率較低，容易發(fā)生斷線。（3）該傳輸方式中的網(wǎng)絡(luò)安全得不到保障，由于該傳輸方式中是租用相關(guān)的運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法滿足配電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸安全、可靠性的要求。（4）無(wú)法保證網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，在該種通信方式中，數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^(guò)程中具有較大的網(wǎng)絡(luò)延時(shí)，而配電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸要求具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，這與配電網(wǎng)絡(luò)的要求是不相符的。
3 寬帶無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用于配電網(wǎng)無(wú)線通信中的優(yōu)點(diǎn)
配網(wǎng)中的自動(dòng)化通信的主要特點(diǎn)是：信息總量大、信息節(jié)點(diǎn)分布廣、單個(gè)節(jié)點(diǎn)的信息量?。徊⑶乙哂泻芎玫目蓴U(kuò)展性；對(duì)于傳輸帶寬、時(shí)延、速率等都有嚴(yán)格的要求，而通過(guò)對(duì)寬帶無(wú)線接入技術(shù)進(jìn)行分析，其傳輸特點(diǎn)正好能夠符合配電網(wǎng)自動(dòng)化通信的要求，尤其是BWA技術(shù)，其具有較高的傳輸帶寬、帶寬分配機(jī)制非常的靈活等優(yōu)點(diǎn)。
通過(guò)對(duì)BWA技術(shù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)該技術(shù)具有以下的特點(diǎn)：（1）覆蓋范圍非常的廣，對(duì)于零散分布的配網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)能夠進(jìn)行有效的覆蓋，并且能夠通過(guò)無(wú)線接入點(diǎn)信號(hào)交叉覆蓋的方式能夠很好的保證各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的傳輸可靠性。（2）通過(guò)窩組網(wǎng)的架構(gòu)方式，能夠?qū)崿F(xiàn)多種形式的雙向數(shù)據(jù)傳輸，限制業(yè)務(wù)性能的只有帶寬。（3）能夠?qū)崿F(xiàn)帶寬的動(dòng)態(tài)分配，該種分配機(jī)制能夠滿足配電網(wǎng)中的不同業(yè)務(wù)需求。（4）帶寬非常的大，具有很高的吞吐量，對(duì)于配電網(wǎng)的業(yè)務(wù)開(kāi)展非常的方便。（5）具有很好的安全性能，為了保證數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的安全性，無(wú)線寬帶技術(shù)中采用了MAC地址綁定、地址/協(xié)議過(guò)濾、防火墻等一系列的措施，并且具有很好的加密功能。（6）基于全I(xiàn)P架構(gòu)，因?yàn)槭遣捎眠@種架構(gòu)，使得該傳輸方式能夠兼容任何基于TCP/IP協(xié)議而進(jìn)行開(kāi)發(fā)的配電網(wǎng)業(yè)務(wù)。
正因?yàn)閷拵o(wú)線通信技術(shù)具有以上所分析的一系列的優(yōu)點(diǎn)，因此，在配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)中，采用寬帶無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行信息的傳輸是非常可靠的，下面就對(duì)目前使用的兩種主流的無(wú)線寬帶通信技術(shù)的優(yōu)劣性能進(jìn)行比較。
4 各種主流寬帶無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)劣比較
WiMAX與McWiLL是目前國(guó)內(nèi)的兩種主流的BWA技術(shù)，這兩種技術(shù)都采用的是宏蜂窩組網(wǎng)技術(shù)，但是二者在技術(shù)上存在著較大的差別，從整體上來(lái)講，McWiLL相對(duì)于WiMAX存在一些技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為：（1）McWiLL采用的是智能天線技術(shù)，這使得其具有較大的覆蓋范圍，并且具有較大的鏈路預(yù)算；（2）McWiLL采用的是CS-OFDMA技術(shù)，成功克服了OFDMA技術(shù)在窄帶業(yè)務(wù)上的缺陷，這使得其能夠進(jìn)行寬窄帶業(yè)務(wù)的良好融合，并且該種通信方式在進(jìn)行大量的窄帶并發(fā)業(yè)務(wù)的處理時(shí)，具有非常高的通信效率；（3）McWiLL采用的碼擴(kuò)技術(shù)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。
McWiLL技術(shù)是我國(guó)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)，國(guó)家在政策上對(duì)其進(jìn)行了大力的扶持，而WiMAX技術(shù)的核心技術(shù)是從國(guó)外進(jìn)行引進(jìn)，在國(guó)內(nèi)已經(jīng)沒(méi)有頻率資源，雖然兩者的技術(shù)水平各有特點(diǎn)，但是從相關(guān)的政策扶持上來(lái)看，McWiLL技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展前景相對(duì)較好。
但是從產(chǎn)業(yè)化角度來(lái)對(duì)二者進(jìn)行分析，McWiLL的主要市場(chǎng)是行業(yè)市場(chǎng)與專(zhuān)網(wǎng)，其聯(lián)盟成員的數(shù)量也是比較少的，而WiMAX技術(shù)的企業(yè)聯(lián)盟數(shù)量非常的龐大，尤其是在國(guó)外的發(fā)展非常的迅猛。隨著國(guó)內(nèi)外通信網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)的不斷發(fā)展，不管是WiMAX技術(shù)還是McWiLL都在不斷的發(fā)展進(jìn)步，無(wú)線寬帶通信技術(shù)必將在配電網(wǎng)通信中取得更加廣泛的應(yīng)用。
5 結(jié)束語(yǔ)
隨著電力系統(tǒng)中，用戶對(duì)于供電安全、可靠性性能的要求逐漸提高，配電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)通信技術(shù)也逐漸引起人們的重視，本文對(duì)目前配電網(wǎng)中的主要的數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容進(jìn)行了分析，并分析了有線通信與無(wú)線通信的優(yōu)缺點(diǎn)，比較了各種無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用于配電網(wǎng)中的優(yōu)劣性，最終對(duì)應(yīng)用于配電網(wǎng)傳輸中的主流無(wú)線寬帶通信技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，對(duì)于配電網(wǎng)中的無(wú)線通信技術(shù)具有一定的參考作用。
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關(guān)鍵詞：無(wú)線通信工程；S護(hù)研究
前言
在3G牌照發(fā)放之后，我國(guó)有幾家移動(dòng)業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)商就開(kāi)始加快3G基站建設(shè)的步伐。特別是近幾年來(lái)，我國(guó)的無(wú)線基站網(wǎng)點(diǎn)迅速遍及各大省市?；窘ㄔO(shè)工程的大規(guī)模開(kāi)展，給經(jīng)營(yíng)商的無(wú)線基站建設(shè)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
1.無(wú)線通信技術(shù)的現(xiàn)狀
在社會(huì)和科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，無(wú)線通信技術(shù)發(fā)展也很快。無(wú)線通信技術(shù)在我們的生活中的作用變得越來(lái)越重要。對(duì)于無(wú)線通信的維護(hù)，也需要跟上時(shí)展的步伐，如此才能實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信技術(shù)的提高。眾所周知，在無(wú)線通信中，通訊網(wǎng)絡(luò)是非常關(guān)鍵的，對(duì)其維護(hù)是非常重要的。從目前的情況來(lái)看，國(guó)內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)存在一些需要解決的問(wèn)題。要使通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)最小，就要大力保障通信網(wǎng)絡(luò)的安全。因此，對(duì)于維護(hù)工作人員而言，要將工作滲透到各個(gè)環(huán)節(jié)中去。對(duì)于非法入侵，要采取嚴(yán)格的防范措施。另外，在無(wú)線通信的維護(hù)中，可使用一些防衛(wèi)措施：要對(duì)用戶進(jìn)行注冊(cè)立賬，通過(guò)用戶的密碼對(duì)用戶的身份進(jìn)行鑒別，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的權(quán)限進(jìn)一步分級(jí)。用戶一旦在經(jīng)過(guò)身份鑒別后受到限制，那么其網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)就此而中止。
2.無(wú)線基站工程實(shí)施
在采購(gòu)物資時(shí)，要根據(jù)合同的標(biāo)準(zhǔn)妥善執(zhí)行。依據(jù)書(shū)面指令與說(shuō)明書(shū)對(duì)運(yùn)輸機(jī)的存儲(chǔ)進(jìn)行控制。在對(duì)物資進(jìn)行檢查時(shí)，要逐一檢查好裝箱單，只有在核實(shí)了貨物沒(méi)有問(wèn)題之后才可簽字。
在安裝無(wú)線基站工程的硬件的時(shí)候，可按下面步驟進(jìn)行：首先，在安裝機(jī)柜之前，可在標(biāo)記號(hào)的位置運(yùn)用沖擊鉆，配合圖紙進(jìn)行打孔操作，在打孔完成之后，將孔內(nèi)灰塵除掉，最后將機(jī)柜用膨脹螺絲緊固。其次，在對(duì)地線和電源線進(jìn)行安裝之時(shí)，注意地線和電源線的電壓的不同，前者為0V，后者為48V。電源線的連接方法是：一端跟BTS機(jī)柜電源線線柱連接在一起，另一端跟電源柜接線排連接在一起。地線的連接方法是：兩端分別跟機(jī)柜連接保護(hù)、室內(nèi)保護(hù)地排連接在一起。再次，在不放告警采集線之前，先對(duì)BTS機(jī)柜與安裝位置的距離進(jìn)行仔細(xì)觀察，在布線時(shí)，可遵循美觀原則，安裝PVC走線槽。避免信號(hào)干擾等問(wèn)題的出現(xiàn)，傳輸線跟強(qiáng)信號(hào)電纜、交流直流電源線儀器應(yīng)保持一定的距離。第四步，安裝天饋系統(tǒng)，若安裝于室外，施工人員配備應(yīng)急藥包、安全保險(xiǎn)、安全帽，并選擇晴朗的白天進(jìn)行安裝。安全處理可能滑落的器具，為向現(xiàn)場(chǎng)行人進(jìn)行提醒，應(yīng)作出鮮艷標(biāo)語(yǔ)，使其安全繞行，以防止造成人員傷害。安裝天線時(shí)，天線應(yīng)伸出鐵塔平臺(tái)一米以上，還應(yīng)在避雷針有效保護(hù)范圍內(nèi)。注意一致天線的設(shè)計(jì)圖紙、掛高、型號(hào)。嚴(yán)格按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)安裝定向天線與全向天線。利用指南針，調(diào)整安裝后的天線方位角度，將偏差控制在5度以?xún)?nèi)，最后將螺絲固定好。布放饋線時(shí)，切割饋線過(guò)程中，不能踩踏碾壓以及小角度彎折。在確定了饋線長(zhǎng)度后，進(jìn)行切割前應(yīng)預(yù)留四米左右，將相應(yīng)的標(biāo)簽貼在切完后的中間及兩端，這樣可有效避免在進(jìn)行排線時(shí)產(chǎn)生混淆。安裝避雷系統(tǒng)，天線的避雷系統(tǒng)由避雷器、天線上端避雷針以及饋線接地夾組成。在室外應(yīng)做好3次饋線接地工作，根據(jù)塔上及室外饋線的長(zhǎng)短，將避雷接地夾的工作做好。第五步，檢查安裝質(zhì)量，當(dāng)安裝完畢室外設(shè)備后，需要開(kāi)展系統(tǒng)、全面的檢查。具體有：是否保護(hù)好沒(méi)有連接的接線頭、告警線與電源的外皮安全與否、天線正前方二百米之內(nèi)是否存在建筑物阻擋、塔與走線架及饋線是否存在摩擦情況、天線的角度與方位是否符合要求等等。第六步，調(diào)測(cè)基站，將安裝調(diào)測(cè)文件以及調(diào)測(cè)工具準(zhǔn)備就緒，將空開(kāi)打開(kāi)，各設(shè)備電壓所與標(biāo)準(zhǔn)相符，可加點(diǎn)操作模塊。進(jìn)行單機(jī)測(cè)試，并對(duì)基站數(shù)據(jù)進(jìn)行下載，基站的開(kāi)通在下載成功后實(shí)現(xiàn)，機(jī)柜全部指示燈為綠色。
3.無(wú)線基站工程維護(hù)研究
對(duì)于無(wú)線基站工程的維護(hù)，需要注意三個(gè)方面：首先是要每隔一段時(shí)間對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行清潔保養(yǎng)。這是因?yàn)槿绻麩熿F、油污等長(zhǎng)時(shí)間累積在機(jī)械設(shè)備表面會(huì)使設(shè)備的通信質(zhì)量下降，從而使設(shè)備的工作效率和穩(wěn)定性降低。當(dāng)情況嚴(yán)重時(shí)，還可能導(dǎo)致火災(zāi)事故的發(fā)生。其次，要對(duì)無(wú)線基站工程中的每一條線路進(jìn)行檢測(cè)，重點(diǎn)檢查天線俯仰角度和天線有無(wú)老化現(xiàn)象以及定向站的方位問(wèn)題。要預(yù)防線路長(zhǎng)時(shí)間使用而導(dǎo)致功能下降的現(xiàn)象的發(fā)生，在必要時(shí)，可把天線更換掉。再次，在對(duì)機(jī)房設(shè)備進(jìn)行檢修之時(shí)，要注意檢修的計(jì)劃性和預(yù)防性，充分把握蓄電池溫度、空調(diào)、電源、傳輸設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)其中的存在的安全隱患有正確的認(rèn)識(shí)。對(duì)于硬件設(shè)施與存在問(wèn)題的基站硬件，要對(duì)其及時(shí)恢復(fù)正常運(yùn)行。