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中圖分類號TN92 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2013)82-0195-02
微波中繼通信作為一種先進的通信方式,它是通過電波空間來傳送各種信息的,而且還能夠對所接收的信息進行再生中繼。建立在微波通信和數字通信基礎上的數字微波通信,同時具有數字通信和微波通信的優點,受到大家的廣泛關注。由于微波的射頻帶寬很寬,一個微波信道允許同時傳送若干毫不相關的信息,所以數字微波通信能夠有效地進行大容量數字信息傳送,并且與鋪設電纜、光纖以及衛星等其他的通信手段相比具有投資省、見效快、抗干擾能力強、設備可靠穩定等諸多優點。隨著新技術的不斷推廣應用(如SDH傳輸技術,IP微波技術),相信數字微波通信將進入重要的發展時期。
數字微波傳輸鏈路的組成形式可以是一條主干線,中間不間斷地向四周輻射形成許多分支,也可以是一個樞紐站向各個方向分支。微波站的基本功能是傳輸數字信息,微波站的主要設備包括數字微波發信設備,數字微波收信設備,天線饋線,鐵塔以及保障線路正常運行和無人維護所需的監控設備,電源設備等。下面僅對設置在微波站的數字微波收信和發信設備進行討論。
發信設備是把處理過的數字信號對載波進行調制,變成該發射信道所要求頻率的微波信號經功率放大并發送出去。微波發信設備通常有兩種組成方案:1)微波直接調制發射機,它是把來自數字終端機的信碼經過碼型變換后直接對微波載頻進行調制,然后經過微波功放和微波濾波器饋送到天線,由天線發射出去。這種方案的發射機結構簡單,但當發射頻率處在較高頻率時,其關鍵設備微波功放比中頻調制發射機的中頻功放設備制作難度大,而且在一系列產品多種設備的場合下,這種發射機的通用性差;2)中頻調制發射機,它是把經過碼型變換處理過的數字信號在中頻調制器中對中頻載頻進行調制,獲得中頻調制信號,再經過功率中放,把這個已調信號放大到上變頻器要求的功率電平,跟本振信號進行混頻把它變換為微波調制信號,再經微波功率放大器放大到所需的輸出功率電平,最后經微波濾波器輸出饋送到天線,由發射天線將此信號送出。可見,中頻調制發射機與一般調頻的模擬微波機相似,只要更換調制、解調單元,就可以利用現有的模擬微波信道傳輸數字信息。因此,在多波道傳輸時,在不同容量的數字微波中繼設備系列中,更改傳輸容量一般只需要更換中頻調制單元,微波發送單元可以保持通用。
收信設備是把天線接收到的微弱的微波信號經過饋線、微波濾波器、微波低噪聲放大器和本振信號進行混頻,變成中頻信號,再經過中頻放大器放大、濾波后送解調系統實現信碼解調和再生。
福州鼓嶺微波站作為中繼站,擔負著承上啟下的接力任務。它的微波發信設備是中頻調制發射機,所以這次數字化改造方案就是利用原來的微波機柜,采用高集成化的模塊,發信機機箱內由電源轉換模塊,中頻的自動電平控制器,混頻器、本振、微波濾波器、微波高線性功放模塊,監測告警模塊組成;收信機機箱內由電源轉換模塊、中頻放大器(帶AGC)、混頻器、本振、微波濾波器、微波低噪聲放大器模塊組成。該微波收發信機的功能是,將由調制機送來的1 000MHz中頻信號上變頻到微波頻段,經微波功率放大器放大到額定電平之后由天饋線系統發射出去,下一站的收信機接收到的微波信號再下變頻為1 000MHz的中頻信號,經濾波放大后,送給電視解調機解出所需的視頻和音頻信號,并同時可將上述中頻信號轉送給發信機,再向下一站傳輸。該微波收發信機按其電路組成可分為收信機和發信機二部分,其電路組成框圖如下所示:
1)收信機
收信機中的信號流程為:由前一微波站送來的多路寬帶數字調制信號被本站高方向性接收天線接收后,通過極化分離器和饋線系統到達收信分路系統,由波導環形器和波導分路濾波器選擇出本波道的射頻信號,經同軸波導轉換進入微波噪聲放大器,對接收信號進行35dB的放大,以提高信號電平,改善收信機的信噪比,放大后的射頻信號通過微波濾波器除帶外雜波,然后進入收信混頻器。采用無源混頻器,具有大的動態范圍和好的三階特性。本振源采用介質振蕩器加鎖相環,具有很好的相位噪聲和高的頻率穩定度。收信混頻器將接收信號和鎖相環介質振蕩器的本振信號進行混頻,其變頻損耗為10dB,所產生的1 000MHz的中頻信號經中頻放大器放大到+1dBm中頻輸出。中頻放大器對信號進行可變增益放大,以補償射頻信號在大氣中傳輸時,因地形、氣候等因素而產生的不同程度的衰落,使該放大器的二個輸出端口均維持一個恒定的輸出電平。為此,該中頻放大器具有一個自動增益控制能力為42dB的AGC電路。為了實時監測收信機的工作情況,面板的液晶顯示有電源電壓、電流、微波功率指示、中頻功率指示、本振的失鎖狀態。
2)發信機
3)液晶監控系統
參考文獻
數據通信是以“數據”為業務的通信系統,數據是預先約定好的具有某種含義的數字、字母或符號以及它們的組合。數據通信是20世紀50年代隨著計算機技術和通信技術的迅速發展,以及兩者之間的相互滲透與結合而興起的一種新的通信方式,它是計算機和通信相結合的產物。隨著計算機技術的廣泛普及與計算機遠程信息處理應用的發展,數據通信應運而生,它實現了計算機與計算機之間,計算機與終端之間的傳遞。由于不同業務需求的變化及通信技術的發展使得數據通信經過了不同的發展歷程。
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
4.1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。
數據通信是以“數據”為業務的通信系統,數據是預先約定好的具有某種含義的數字、字母或符號以及它們的組合。數據通信是20世紀50年代隨著計算機技術和通信技術的迅速發展,以及兩者之間的相互滲透與結合而興起的一種新的通信方式,它是計算機和通信相結合的產物。隨著計算機技術的廣泛普及與計算機遠程信息處理應用的發展,數據通信應運而生,它實現了計算機與計算機之間,計算機與終端之間的傳遞。由于不同業務需求的變化及通信技術的發展使得數據通信經過了不同的發展歷程。
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。
2、研究的基本內容,擬解決的主要問題;
3、研究步驟、方法及措施;
4、研究工作進度;
5、主要參考文獻。
二、開題報告的排版要求:
正文為小四號宋體,頁邊距為左3cm,右2.5cm,上下各2.5cm,行間距一般為固定值20磅,標準字符間距,頁面統一采用A4紙。
三、開題報告的字數要求:
正文字數不得少于3000字。
開題報告模板(供參考)如下頁所示
杭州電子科技大學信息工程學院
畢業設計(論文)開題報告
一、綜述本課題國內外研究動態,說明選題的依據和意義
近年來隨著無線通信的迅速發展,現代通訊系統對發射機的要求越來越高,射頻功率放大器作為發射機的重要部件,對發射機系統的性能指標起著關鍵作用,功率放大器在整個無線通信系統中是非常重要的一環,因為它的輸出功率決定了通信距離的長短,其效率決定了電池的消耗程度及使用時間,射頻功率放大器在雷達、無線通信、導航、衛星通訊、電子對抗設備等系統中有著廣泛的應用,是現代無線通信的關鍵設備。與傳統的波放大器相比,射頻固態功率放大器具有體積小、動態范圍大、功耗低、壽命長等一系列優點;由于射頻功率放大器在軍事和個人通信系統中的地位非常重要,使得功率放大器的研制變得十分重要.所以設計性能指標良好的射頻功率放大器有著非常重要的意義。
隨著人類社會進入信息時代,無線通信技術有了飛速的發展,尤其是射頻微波通信技術的產生和發展無疑對無線通信技術的發展起到了決定的作用。高頻電磁波具有一些頻率低端無法比擬或無法實現的特點和優點,如微波、毫米波能夠穿透地球大氣電離層,實現航天通信,所以開發射頻微波通信具有現實意義。頻率高端中的微波頻段是目前研究與應用的熱點,這導致了射頻有源電路研制的繁榮。在幾乎所有的射頻微波系統中,都離不開對信號的放大,射頻放大器在有源電路中占據了突出的位置。
射頻功率放大器的應用領域比較廣泛,比如在雷達、通信、導航、衛星地面站、電子對抗設備中都需要它。如在有源相控陣雷達中,射頻功率放大器就扮演著重要的角色。有源相控陣雷達的重要組成部分是T/R組件,T/R組件是系統成本高低的決定性因素之一,其性能的好壞將影響相控陣雷達系統的發現能力、作用距離等戰術指標。
在T/R組件的設計中一方面要求有高功率,同時還要求體積小、重量輕,可靠性高、成本低等。射頻功率放大器作為T/R組件的重要組成部分,直接決定著上述技術參數:射頻功率放大器還能制成固態發射機;在電子戰中,射頻功放可制成有源誘餌,避免飛機被導彈攻擊:在通信中,射頻功率放大器廣泛用于小功率或低數據率終端,如射頻功率放大器的效率就很大程度上決定著個人移動電話的通話和待機時間。總之,在需要對射頻信號進行功率放大的設備中都離不開射頻功率放大器。
二、研究的基本內容,擬解決的主要問題:
射頻功率放大器(RF PA)是各種無線發射機的重要組成部分。在發射機的前級電路中,調制振蕩電路所產生的射頻信號功率很小,需要經過一系列的放大一緩沖級、中間放大級、末級功率放大級,獲得足夠的射頻功率以后,才能饋送到天線上輻射出去。為了獲得足夠大的射頻輸出功率,必須采用射頻功率放大器。
射頻功率放大器是發送設備的重要組成部分。在發射系統中,射頻功率放大器輸出功率的范圍可以小至MW,大至數KW,但是這是指末級功率放大器的輸出功率。為了實現大功率輸出,末前級就必須要有足夠高的激勵功率電平。
射頻功率放大器電路設計需要對輸出功率、激勵電平、功耗、失真、效率、尺寸和重量等問題進行綜合考慮。
射頻功率放大器的主要技術指標是輸出功率與效率,是研究射頻功率放大器的關鍵。而對功率晶體管的要求,主要是考慮擊穿電壓、最大集電極電流和最大管耗等參數。為了實現有效的能量傳輸,天線和放大器之間需要采用阻抗匹配網絡。
效率是射頻功率放大器極為重要的指標,特別是對于移動通信設備。定義功率放大器的效率,通常采用集電極效率和功率增加效率PAE兩種方法。
三、研究步驟、方法及措施:
五、主要參考文獻:
[1] 陳邦媛.射頻通信電路[M].北京:科學出版社,2019.
[2] 劉長軍,黃卡瑪,閆麗萍.射頻通信電路設計[M].北京:科學出版社, 2019.
[3] 黃智偉.射頻電路設計[M].北京:電子工業出版社,2019.
[4] Li zhen Guo, etc., Study of Low-noise SiGe Bipolar Amplifiers Using Technology, Supporting Technology.2019.
[5] Mohamed Helaoui, Slim Boumaiza, Member, IEEE, Adel Ghazel, Senior Member, IEEE, and Fadhel M. Ghannouchi, Senior Member, IEEE. On the RF/DSP Design for Efficiency of OFDM Transmitters.2019.
六、指導教師審核意見:
指導教師簽字:
年月 日
七、教研室評議意見:
教研室主任簽字:
年月日
八、開題小組評審意見:
開題小組負責人簽字:
2019年2月 19 日
九、系領導審核意見:
21世紀是網絡的時代,數字化、寬帶化、移動化、個性化、智能化的網絡已經成為人類社會的基礎設施。飛速化發展的通信網絡基礎設施對高等學校的教學改革、課程設置尤其是實驗室建設提出了挑戰。雖然目前國內許多高校都辦有通信工程專業和電子與信息工程專業,并建立了條件較好的基礎實驗室,為培養社會需求的電子與通信人才創造了良好的教學環境和條件。但是專業實驗室的匱乏尤其是通信網絡實驗教學條件的匱乏嚴重制約了課程體系的建設和教學效果的保證。
目前對于通信技術的學習主要是側重于講述某一特定技術,如:程控交換、光纖通信、微波技術、移動通信、接入技術、通信網等,學生很難由此建立起通信的整體概念。本研究項目從全局出發,優化課程體系,從全程全網的角度講述各類通信技術,對所涉及的通信技術進行詳細的討論,構建具有科學性、準確性、系統性、完整性、新穎性和實用性的知識結構和內容體系,主要內容包括現代通信的概念和發展概況,通信業務與通信終端,通信傳輸系統,通信交換系統,通信網和新一代通信技術。不僅使學生在全程全網概念的基礎上學習到各類通信技術知識,還強調工程方法論的學習,培養學生掌握科學的研究方法和迅速學習新技術的能力。
面向網絡時代飛速發展的通信領域人才需求,研究、設計并實現一個有利于培養學生全程全網概念和具有現代通信技術基本素質、有利于鼓勵學生自主思維和努力創新的教學平臺,以體現現代通信與全程全網教學的整體內涵,體現課堂教學與實驗教學的有機融合,體現培養模式的優化為研究目的。最終辦出信息與通信工程類專業的特色,培養出高素質的應用型IT技術人才。
一、構建完整的“現代通信技術”課程體系,培養創新型、應用型通信工程專門人才
1.指導原則
以全面提高素質為根本,以建立寬厚的知識平臺為基礎,以培養創新能力、實踐能力和科學綜合能力為核心,以教學內容和課程體系的改革為重點,以教育模式和教學方法的改革為保障。
培養目標:培養在信息科學技術領域內具有創新精神、實踐能力、全面素質的寬口徑專門人才,能從事信息科技領域的研究、設計、制造、運行維護和經濟管理等工作。
2.培養規格多樣化
以培養工程技術型和應用型人才為主,兼顧經營管理型的有信息工程背景的復合型人才。
3.培養模式
實行面向創新的系統理論教學和面向創新的系統實踐訓練相結合。實行柔性培養計劃和個性化教學,加大選修課比例,適應不同規格、不同愛好的人才的培養。我們同深圳潤天智圖像技術有限公司合作,采用“3+1”的人才培養模式,為企業實現訂單式培養,第一批20名學生已于2008年7月畢業,其中70%的學生經過雙向選擇留在這家企業工作。并受到用人單位的好評。2008年我們又與冠捷科技集團武漢分公司合作開展人才培養的工作,選拔學生參加了冠捷公司有關液晶顯示器的生產、調試、研發工作,提出學校與企業相結合的“系統創新訓練”方案,均取得良好效果。目前,冠捷顯示科技有限公司已吸納我校多名學生就業。其中一名畢業生在該公司已擔任總工程師,在該公司工作的許多學生均受到好評。
4.特色定位
隨著互聯網的普及,通信網絡所承載的業務也從傳統的以語音業務為主發展到多種不同帶寬需求的業務并存,網絡結構日益扁平化、IP化,各種現代通信技術發展迅速,其生命周期也長短不一,因此在通信工程人才培養方案中,除了設置各門專業基礎課和專業課外,我們還系統地安排了能夠反映目前主流通信技術的發展方向的選修課和技術講座,對NGN、軟交換、IMS、IPV6、第三代、第四代移動通信技術、ASON、OTN、G-PON等在現有通信網中逐漸應用甚至已成為主流的新技術進行全面的介紹。通過對電信行業發展深入細致的調查了解,我們認識到:經過十多年的電信業改革,我國的電信市場運營已經從一家壟斷到了全行業充分競爭的市場格局。各運營商之間為爭奪客戶,獲取更高的市場份額,在市場營銷方面各展拳腳,客戶不斷被細分,差異化服務日趨明顯,多種針對性強的業務不斷推出。而通信工程專業的課程設置一向重技術輕業務、輕經營,而目前專業營銷人才是我國電信業最需要的人才。因此,我們讓學生通過講座、社會調研、社會實踐等形式充分了解目前電信市場的新業務種類和特點、市場競爭態勢、主要營銷手段及其利弊得失等,使我們的畢業生能夠更適應行業的需求。我們與中國電信武漢分公司、武漢電信工程有限公司、湖北電信工程有限公司等單位保持長期的合作關系。聘請了電信工程有限公司有關領導和多名技術人員做我們的校外特聘教授,為學生的實習就業奠定了良好基礎。
5.課程體系優化
我們以培養具有創新精神和實踐能力的應用型人才為目標,以課程體系和教學內容改革為核心,優化信息通信類課程體系,從全程全網的角度講述各類通信技術,構建具有系統性、完整性、實用性和新穎性的知識結構和內容體系。不僅使學生在全程全網概念的基礎上學習各類通信技術知識,更重要的是培養他們掌握科學的研究方法,成為具備高素質的應用型人才。我們從傳授知識、培養能力、提高素質三大目標出發,通過對信息通信類專業現代通信技術相關課程內容的深入研究和改革,結合各門課程教學的特點、難點和需求,建立了當前可實現的“知識平臺”,按照整體優化原則調整課程的內外接口,減少交叉重復,精簡學時,協調各相關課程內容之間的銜接,充實新內容。我們采用主教材、輔教材、CAI課件、教學儀器、教學實驗和課程設計、遠程網絡課件等綜合配套措施,形成了“理論、抽象、設計”三個過程相統一的課程教學體系,保證了教學質量,取得了良好的教學效果。以此為指導思想,我們在2009年完成了信息通信類課程大綱的重新修訂工作,2010年完成了課程簡介的編寫工作。
二、理論聯系實際,構建通信技術全程全網實驗平臺
21世紀的高等教育,教育方式應從應試教育向素質教育轉變,人才觀念應從單一專業型向復合型、創新型轉變。要實現這兩種轉變,實踐教學起著至關重要的作用,它是實現素質教育和創新人才培養目標的重要環節。實驗教學相對于理論教學具有實踐性、綜合性與創新性等特點,在加強對學生的素質教育與創新能力培養方面起著重要的、不可替代的作用。而目前大多數針對信息與通信學科學生開設的實驗多為專業基礎實驗,通信專業實驗則較為薄弱,學生的學習范圍主要集中在基礎理論,對實際的通信設備與通信環境缺乏足夠的接觸與操作經驗。因此建立通信專業實驗室,開設通信專業實驗,開拓學生視野,增強學生實際經驗,提高學生的工程素質,使學生盡可能地不出校門就可以從實用角度理解并掌握通信技術。本成果通過建設一個盡可能覆蓋實際通信網環境(包括數據網、電信網、移動網、智能網、接入網、信令網、同步網、傳輸網)等特點的全程全網通信專業實驗室,開設出既與專業知識理論學習相關聯,又與實際通信網絡及設備相聯系的實驗課程,創建一個良好新型的具備通信專業特色的實驗教學環境,提高實驗教學水平,使學生能夠通過實驗環節,開拓視野,充分發揮主觀能動性,理論聯系實際,理論和實踐有機結合,充分提高綜合素質和創新能力,鍛煉其組織能力、溝通能力,培養并提高學生的工程素質。
我們建設全程全網的現代通信實驗平臺的思路是:參考并利用國際國內知名公司以及著名學者所提供的現代通信網絡專業實驗室建設方案,立足于信息學院學生進行“現代交換”、“現代通信網”、“計算機網絡”、“移動通信”、“光纖通信”、“NGN網絡”等專業課程的實驗教學基本需求,利用有限的經費盡量覆蓋從物理層到應用層各個網絡層次,從有線到無線、從電到光各種信道方式,從局域網到廣域網各種網絡形式的寬闊而廣泛的實驗內容,形成包括數據配置、維護管理、網絡數據觀測與分析、軟件開發、硬件設計、網絡設計與建設等基礎型、綜合設計型、研究探索型3層次專業實驗教學模式。在基礎型實驗中,提供對有關課程的基本原理與基本問題的驗證性、探索性實驗,幫助學生理解、掌握、驗證課程的基本原理、學習課程相關的基本實驗方法,探索并找到學習難點的結果和方案;在綜合設計型實驗中,以Assignment(任務)的形式,由教師提出要求,學生獨立完成實驗項目的分析、設計、元器件采購、實現、調試、與實驗報告撰寫等工作,最后由教師驗收和評判。在研究探索型實驗中,采用Project(項目)的形式,由來自企業界的實際項目,教師科研項目與學生創新基金資助項目的形式確定項目研究方向和研究內容,由幾個學生分工協作,每個學生獨立承擔一部分內容,在教師的指導下共同完成。
目前已建成的全程全網實驗室包括:
(1)計算機40套;《通信原理》教學實驗設備20套;《移動通信》教學實驗設備10套;《光纖通信》教學實驗設備10套;《現代通信網》教學實驗設備4套;《程控交換》教學實驗設備20套。
(2)數字電視系統5套,由視音頻A/D,D/A模塊,視音頻信源編碼、解碼模塊,TS流形成與解復用模塊,DVB SPI收發接口等模塊組成。
(3)微波設備3套,其中SD3100射頻電路實驗訓練系統,是以300MHz可測量S參數的頻率特性測試儀、DDS合成信號發生器、通用計數器和電視(TV)收、發系統為基礎,進行射頻通信設備及射頻電路的實驗系統。SD3200微波通信實驗訓練系統,是以1000MHz TV收發系統,進行圖象和話音的微波傳輸為基礎,進行微波通信設備及微波電路和器件的實驗系統。可利用網絡分析儀、頻譜分析儀等測量儀器,開展對微波電路及器件特性參數的測量。SD3300移動通信射頻工程實驗訓練系統,是以800-2500MHz可測量S參數的微波反射計、微波功率計、頻譜分析儀、微波合成信號發生器和微波功率信號發生器、通用計數器及通信設備——直放站、干線放大器等為基礎,進行移動通信網絡優化的試驗,同時,提供一套移動通信網絡優化工程的實驗——室內天線覆蓋系統,開展移動通信射頻工程的系統實驗。SD3400微波中繼傳輸實驗訓練系統,是以射頻/微波TV收發信機和微波中繼站組成的微波中繼傳輸系統為基礎,進行微波頻率中繼傳輸電視信號實驗。
(4)接入網設備一套。本接入網實訓系統依據實際的寬帶接入應用,組織相應的典型設備,包括交換局端的部分設備、線路、以及用戶接口設備,從機房、線路、到終端盡可能進行完整展現。
三、利用現代化教學手段提高教學效率
構建全程全網通信實驗教學平臺的在線系統,制作電子素材庫,供學生利用校園網進行學習。充分利用多媒體技術開展基于計算機、網絡的通信技術實驗研究,精心選擇具有代表性的實驗,使學生可以通過網絡瀏覽、熟悉和回顧實驗內容,盡量利用多媒體方式和網絡資源來表達實驗內容,將現金、具體的教學手段引入到教學中,是的抽象的概念和理論更形象、生動和直觀,提高實驗環節的質量和效率。
四、研究的特色和應用情況
1.研究的特色
(1)隨著通信技術的發展與社會需求日益多樣化,現代通信網正處在變革與發展之中,本教改項目擬在改變以往授課方法,從新的網絡構架入手,采用了網絡分層的結構(應用層、業務網、傳送網和下一代網)來講述相關通信技術。
(2)根據通信技術類課程特點,從全局出發,對網絡分層中所涉及的通信技術進行較詳細的論述,目的是使學生建立起全程全網的概念,從而加強學生對現代通信技術的認識和全程全網的了解,在此基礎上可根據專業和個人情況,今后就某一個專業技術方向進行更深入的學習。
(3)“全程全網現代通信網絡”教學實驗平臺整合了多種通信技術,以實用設備構建出真實的通信網試驗環境,突出通信全程全網的整體性,與課堂學習有機結合,相輔相成,實驗內容從簡單驗證型向自主設計型過渡;實驗教材由參考產品手冊、資料光盤完成實驗指導書的;實驗方式以點帶面,觸類旁通,以專項通信實驗促進專業課的學習,使學生有效建立起通信大網絡的觀念。
2.項目的創新點
(1)實現實驗教學理念的改革:改變一成不變的命題式實驗方式,結合理工科專業特色,引入現代通信網絡中實際應用系統級設備,可實現如下功能:為低年級學生提供認知環境;為中年級學生提供測試環境;為高年級學生及學院老師提供研發環境。
(2)提高學生的理論知識與實踐能力:擺脫傳統的被動性驗證性實驗,通過師生們積極主動地設計實驗拓撲,搭建實驗平臺,使理論和實踐相結合,更好地掌握通信理論知識及通信業務發展的先進技術。
(3)為教師提供開發測試平臺:目前,隨著通信設備制造技術的日益成熟,在硬件上,業界的產品都大同小異,現今的重點是在軟件和增值服務方面的發展。而“全程全網現代通信”實驗平臺為教師和學生提供了一個開放的、真實的開發環境和測試環境。
論文摘要:擴頻通信是現代通信系統中新的通信方式,它具有較強的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能,頻譜利用率高。本文介紹了擴頻通信的工作原理、特點、及其發展應用。
一、擴頻通信的工作原理
在發端輸人的信息先調制形成數字信號,然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜,展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號,變頻至中頻,然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴,再經信息解調,恢復成原始信息輸出。可見,一般的擴頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制,二次調制為擴頻調制,三次調制為射頻調制,以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較,多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征:(1)數字傳輸方式;(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬;(3)帶寬的展寬,是利用與被傳信息無關的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的;(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴),求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術的特點
擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號,其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬,同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。
1.抗干擾性強
擴頻信號的不可預測性,使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾,干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬,所以即使信噪比很低,甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下,仍能不受干擾、高質量地進行通信,擴展的頻譜越寬,其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上,傳輸信號的功率密度很低,偵察接收機很難監測到,因此擴頻通信系統截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的這些反射或散射信號與直達路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程,利用擴頻碼序列間的相關特性,在接收端解擴時,從多徑信號中分離出最強的有用信號,或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加,這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現象,使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發射功率下,擴頻信號分布在很寬的頻帶內,無線信道中有用信號功率譜密度極低,這樣信號可以在強噪聲背景下,甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信,使外界很難截獲傳送的信息,要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了.所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時,對不同用戶使用不同碼,旁人無法竊聽通信,因而擴頻系統具有高保密性。
5.易于實現碼分多址
在通信系統中,可充分利用在擴頻調制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關特性和互相關特性,接收端利用相關檢測技術進行解擴,在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統可以區分不同用戶的信號,這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。
三、擴頻技術的發展與應用
在過去由于技術的限制,人們一直在走增加信號功率,減少噪聲,提高信噪比的道路。即使到了70年代,偽碼技術已經出現,但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事.近幾年,由于大規模集成電路的發展,幾十兆赫茲,甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實,擴頻通信獲得極其迅速的發展.通信的發展史又到了一個轉折點,由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代.從最佳通信系統的角度看擴頻通信.最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機.幾十年來,最佳接收理論已經很成熟,但最佳發射問題一直沒有很好解決,偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度,構成了最佳發射機.因此,有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識,人們就不難預測擴頻通信的未來前景.從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代.擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信,碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環路,發揮越來越大的作用.接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統,逐步發展、演變和升級而形成的.現代電信網絡分為3部分:傳輸網、交換網和接入網.由于接入網發展較晚,往往成為電信發展的“瓶頸”,各國都很重視接入網的發展,因此各類接人技術和系統應運而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性,經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段,而無線擴頻技術所使用的頻段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM頻段,包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段.在無線接人系統中,擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點:抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜.而且,擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說,有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢,在接入網中起著不可替代的作用.
擴頻微波主要應用在以下幾個方面.語音接入(點對點);數據接入;視頻接入;多媒體接入;因特網(Internet)接入。
四、結語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發展方向,是擴頻技術與通信相結合的產物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點,使它的應用迅速從軍用擴展到民用通信中,它的易于實現碼分多址的特點,使它能與第三代移動通信系統完美結合,發展前景極為廣闊。
參考文獻:
[1]曾興雯等.擴展頻譜通信及其多址技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.
一、擴頻通信的工作原理
在發端輸人的信息先調制形成數字信號,然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜,展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號,變頻至中頻,然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴,再經信息解調,恢復成原始信息輸出。可見,一般的擴頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制,二次調制為擴頻調制,三次調制為射頻調制,以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較,多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征:(1)數字傳輸方式;(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬;(3)帶寬的展寬,是利用與被傳信息無關的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的;(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴),求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術的特點
擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號,其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬,同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。
1.抗干擾性強
擴頻信號的不可預測性,使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾,干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬,所以即使信噪比很低,甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下,仍能不受干擾、高質量地進行通信,擴展的頻譜越寬,其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上,傳輸信號的功率密度很低,偵察接收機很難監測到,因此擴頻通信系統截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的這些反射或散射信號與直達路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程,利用擴頻碼序列間的相關特性,在接收端解擴時,從多徑信號中分離出最強的有用信號,或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加,這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現象,使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發射功率下,擴頻信號分布在很寬的頻帶內,無線信道中有用信號功率譜密度極低,這樣信號可以在強噪聲背景下,甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信,使外界很難截獲傳送的信息,要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了.所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時,對不同用戶使用不同碼,旁人無法竊聽通信,因而擴頻系統具有高保密性。
5.易于實現碼分多址
在通信系統中,可充分利用在擴頻調制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關特性和互相關特性,接收端利用相關檢測技術進行解擴,在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統可以區分不同用戶的信號,這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。三、擴頻技術的發展與應用
在過去由于技術的限制,人們一直在走增加信號功率,減少噪聲,提高信噪比的道路。即使到了70年代,偽碼技術已經出現,但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事.近幾年,由于大規模集成電路的發展,幾十兆赫茲,甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實,擴頻通信獲得極其迅速的發展.通信的發展史又到了一個轉折點,由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代.從最佳通信系統的角度看擴頻通信.最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機.幾十年來,最佳接收理論已經很成熟,但最佳發射問題一直沒有很好解決,偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度,構成了最佳發射機.因此,有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識,人們就不難預測擴頻通信的未來前景.從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代.擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信,碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環路,發揮越來越大的作用.接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統,逐步發展、演變和升級而形成的.現代電信網絡分為3部分:傳輸網、交換網和接入網.由于接入網發展較晚,往往成為電信發展的“瓶頸”,各國都很重視接入網的發展,因此各類接人技術和系統應運而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性,經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段,而無線擴頻技術所使用的頻段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM頻段,包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段.在無線接人系統中,擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點:抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜.而且,擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說,有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢,在接入網中起著不可替代的作用.
擴頻微波主要應用在以下幾個方面.語音接入(點對點);數據接入;視頻接入;多媒體接入;因特網(Internet)接入。
四、結語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發展方向,是擴頻技術與通信相結合的產物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點,使它的應用迅速從軍用擴展到民用通信中,它的易于實現碼分多址的特點,使它能與第三代移動通信系統完美結合,發展前景極為廣闊。
參考文獻:
一、擴頻通信的工作原理
在發端輸人的信息先調制形成數字信號,然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜,展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號,變頻至中頻,然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴,再經信息解調,恢復成原始信息輸出。可見,一般的擴頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制,二次調制為擴頻調制,三次調制為射頻調制,以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較,多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征:(1)數字傳輸方式;(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬;(3)帶寬的展寬,是利用與被傳信息無關的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的;(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴),求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術的特點
擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號,其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬,同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。
1.抗干擾性強
擴頻信號的不可預測性,使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾,干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬,所以即使信噪比很低,甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下,仍能不受干擾、高質量地進行通信,擴展的頻譜越寬,其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上,傳輸信號的功率密度很低,偵察接收機很難監測到,因此擴頻通信系統截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的這些反射或散射信號與直達路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程,利用擴頻碼序列間的相關特性,在接收端解擴時,從多徑信號中分離出最強的有用信號,或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加,這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現象,使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發射功率下,擴頻信號分布在很寬的頻帶內,無線信道中有用信號功率譜密度極低,這樣信號可以在強噪聲背景下,甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信,使外界很難截獲傳送的信息,要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了.所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時,對不同用戶使用不同碼,旁人無法竊聽通信,因而擴頻系統具有高保密性。
5.易于實現碼分多址
在通信系統中,可充分利用在擴頻調制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關特性和互相關特性,接收端利用相關檢測技術進行解擴,在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統可以區分不同用戶的信號,這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。
三、擴頻技術的發展與應用
在過去由于技術的限制,人們一直在走增加信號功率,減少噪聲,提高信噪比的道路。即使到了70年代,偽碼技術已經出現,但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事.近幾年,由于大規模集成電路的發展,幾十兆赫茲,甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實,擴頻通信獲得極其迅速的發展.通信的發展史又到了一個轉折點,由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代.從最佳通信系統的角度看擴頻通信.最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機.幾十年來,最佳接收理論已經很成熟,但最佳發射問題一直沒有很好解決,偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度,構成了最佳發射機.因此,有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識,人們就不難預測擴頻通信的未來前景.從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代.擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信,碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環路,發揮越來越大的作用.接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統,逐步發展、演變和升級而形成的.現代電信網絡分為3部分:傳輸網、交換網和接入網.由于接入網發展較晚,往往成為電信發展的“瓶頸”,各國都很重視接入網的發展,因此各類接人技術和系統應運而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性,經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段,而無線擴頻技術所使用的頻段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM頻段,包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段.在無線接人系統中,擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點:抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜.而且,擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說,有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢,在接入網中起著不可替代的作用.
擴頻微波主要應用在以下幾個方面.語音接入(點對點);數據接入;視頻接入;多媒體接入;因特網(Internet)接入。
四、結語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發展方向,是擴頻技術與通信相結合的產物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點,使它的應用迅速從軍用擴展到民用通信中,它的易于實現碼分多址的特點,使它能與第三代移動通信系統完美結合,發展前景極為廣闊。
參考文獻:
一、擴頻通信的工作原理
在發端輸人的信息先調制形成數字信號,然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜,展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號,變頻至中頻,然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴,再經信息解調,恢復成原始信息輸出。可見,一般的擴頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制,二次調制為擴頻調制,三次調制為射頻調制,以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較,多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征:(1)數字傳輸方式;(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬;(3)帶寬的展寬,是利用與被傳信息無關的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的;(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴),求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術的特點
擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號,其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬,同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。
1.抗干擾性強
擴頻信號的不可預測性,使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾,干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬,所以即使信噪比很低,甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下,仍能不受干擾、高質量地進行通信,擴展的頻譜越寬,其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上,傳輸信號的功率密度很低,偵察接收機很難監測到,因此擴頻通信系統截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的這些反射或散射信號與直達路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程,利用擴頻碼序列間的相關特性,在接收端解擴時,從多徑信號中分離出最強的有用信號,或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加,這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現象,使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發射功率下,擴頻信號分布在很寬的頻帶內,無線信道中有用信號功率譜密度極低,這樣信號可以在強噪聲背景下,甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信,使外界很難截獲傳送的信息,要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了.所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時,對不同用戶使用不同碼,旁人無法竊聽通信,因而擴頻系統具有高保密性。
5.易于實現碼分多址
在通信系統中,可充分利用在擴頻調制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關特性和互相關特性,接收端利用相關檢測技術進行解擴,在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統可以區分不同用戶的信號,這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。三、擴頻技術的發展與應用
在過去由于技術的限制,人們一直在走增加信號功率,減少噪聲,提高信噪比的道路。即使到了70年代,偽碼技術已經出現,但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事.近幾年,由于大規模集成電路的發展,幾十兆赫茲,甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實,擴頻通信獲得極其迅速的發展.通信的發展史又到了一個轉折點,由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代.從最佳通信系統的角度看擴頻通信.最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機.幾十年來,最佳接收理論已經很成熟,但最佳發射問題一直沒有很好解決,偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度,構成了最佳發射機.因此,有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識,人們就不難預測擴頻通信的未來前景.從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代.擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信,碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環路,發揮越來越大的作用.接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統,逐步發展、演變和升級而形成的.現代電信網絡分為3部分:傳輸網、交換網和接入網.由于接入網發展較晚,往往成為電信發展的“瓶頸”,各國都很重視接入網的發展,因此各類接人技術和系統應運而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性,經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段,而無線擴頻技術所使用的頻段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM頻段,包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段.在無線接人系統中,擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點:抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜.而且,擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說,有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢,在接入網中起著不可替代的作用.
擴頻微波主要應用在以下幾個方面.語音接入(點對點);數據接入;視頻接入;多媒體接入;因特網(Internet)接入。
四、結語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發展方向,是擴頻技術與通信相結合的產物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點,使它的應用迅速從軍用擴展到民用通信中,它的易于實現碼分多址的特點,使它能與第三代移動通信系統完美結合,發展前景極為廣闊。
參考文獻:
23年前,34歲的譚立英在北京圖書館查閱資料,準備她的碩士畢業論文。查閱了上千篇資料后,有關衛星激光通信的數據讓她眼前一亮――衛星與衛星間、衛星與地面間用“光”連接起來,可以形成空間的信息高速公路。要是能在浩瀚空間建立一個無線光網絡,實時進行高速信息傳輸,這將是一件多么了不起的事情啊!
這個想法令譚立英興奮不已,可當她著手去做這件事情時,難度大于想象。彼時,她是哈爾濱工業大學物理系的教師,一個5歲孩子的媽媽,每天一邊上課,一邊做碩士論文,還要照顧孩子。丈夫加同事馬晶遠在日內瓦深造。在當時那個年代,衛星微波通信還不成熟,更不要說是衛星激光通信,幾乎所有的人都認為譚立英的想法是天方夜譚,包括譚立英當時的導師。
導師勸她:“方向雖好,但難度太大了,難以畢業。你要堅持做這個,碩士論文所需的研究費用還要你自己解決。”譚立英點點頭,說:“會想到辦法的。”其實,她一點辦法都沒有,她只是怕絲毫猶豫都會讓心中燃燒的激情之火熄滅。她34歲了,不想在這個能有所成就的年紀里,提前老氣橫秋。
譚立英沒有想到,為了她的項目,丈夫提前回國。他把家里所有存款取出來,一共不到2萬元,對她說:“沒經費,我們就用家里的錢,我陪著你一起干。”
久別重逢,夫妻倆的卿卿我我就是通宵地討論那片科學的空白之地。5歲的女兒聽得厭煩了,嫉妒地對爸爸說:“你都有一年多沒看到我了,我還是沒有你們的課題重要,我真想變成天上的衛星,讓你們天天研究研究我。”女兒的話,把夫妻倆逗笑了。譚立英親親女兒,牽牽丈夫的手,看看窗外的夜空,想想自己即將要做的連結天與地的事情,她的幸福神圣而隱秘。
連接天地的幸福,神圣隱秘
創業之初的日子無比艱難。他們的實驗室設在一間地下室里,潮氣重,所有的紙質材料因浸入了潮氣而變得綿軟,難以翻閱。馬晶放了一個除濕機,每天都能抽出三箱水來。
家里的積蓄和微薄的工資是全部科研經費,譚立英不得不算計著花。為了節省費用,譚立英出門能步行絕不坐公交,坐火車也只買硬座,餐桌上長年是白菜土豆。女兒三番兩次抗議后,每周的土豆燉白菜里可以出現幾片肥瘦相間的肉,算是改善了伙食。以至于女兒說:“在咱們家,實驗是親生的,我是馬路上撿來的。”
盡管如此,困難依然接踵而至。建立理論模型需要實驗測試驗證,沒有經費就沒有最基本的實驗設備,初步的原理驗證無法進行。一天,馬晶略帶得意地安慰妻子:“咱們的儀器有了。”他賣起關子說,這是個秘密。
兩天后,馬晶神秘地把妻子帶到實驗室。拉開實驗室門的一剎那,譚立英驚呆了――地上擺了一堆破爛。馬晶如數家珍:“這是教學實驗室報廢的儀器,有些修一修興許能用。”譚立英半信半疑。之后的幾天,夫妻倆在實驗室忙活開了。他們首先將這些破爛整理歸類,湊成了幾件“整尸”,然后“解剖”“移植”“再造”“重組”,它們重新變成了實驗設備。七天之后,實驗設備開始集體工作,半個月后,他們完成了測試驗證。譚立英獲得了有效的發射測試數據,完成了她的畢業論文。
論文寫下最后一個句號時,譚立英不得不為當天的晚餐發愁――研究已經花光了家中全部的積蓄,晚餐在哪里都成了問題。為了安慰女兒,馬晶對女兒說:“媽媽的論文完成了,這是個非常值得祝賀的日子,按照行規,今天得吃白水煮面,意味著萬事順順利利。”一家三口用開水干杯,以白水煮面條充饑。
當晚,女兒睡后,馬晶對譚立英說:“研究衛星激光通信是一個從無到有的工作,以后還會有更多的困難,你要做好思想準備。你只要記住一條,我一直在你身邊,你不是一個人。”
譚立英看看熟睡的女兒,滿心愧疚。馬晶拍拍她的肩膀,說:“她會理解的,你應該想到這個過程本身對她就是一種富養。”
有種浪漫,身心相伴
1995年,“彈盡糧絕”的秋天,譚立英帶著碩士論文和幾十袋方便面住進了北京阜成路8號航天部招待所。倔強的她要給這個研究項目跑出一筆經費來。
跑經費的日子也是譚立英哭得最多的日子。碰壁是常有的事情,冷言冷語也是常聽的,很多時候譚立英轉身出門時,淚水就滴在了衣襟上。作為一個知識分子,她的自尊不允許她在別人面前以眼淚獲得支持。每一次,當眼淚于人前奪眶而出時,她都借口去衛生間,哭夠了,再回來繼續陳述她的研究。
沒有任何門路的譚立英完全是用研究熱情打動了航天部的工作人員。幾乎每一個看了她論文的人都會驚奇地問:“是誰支持你做衛星激光通信研究的?”“我丈夫。我們沒有項目經費支持,是拿自己家里錢做的。”
陳芳允院士――中國衛星測量、控制技術的奠基人之一,“兩彈一星功勛獎章”獲得者,863計劃的倡導者之一,讀了譚立英的畢業論文,了解了他們所做的工作之后,激動地說:“你們做得非常好!國家需要衛星激光通信,也一定會支持你們的研究工作。希望你們能繼續做下去,不要有任何顧慮。”此后,馬晶和譚立英陸續獲得了來自哈爾濱工業大學和航天五院的科研基金,建立了團隊,研究工作也逐步進入正軌。
試驗進入收尾階段時,由于估計不足,科研經費又一次出現了短缺。大家自帶行李,擠進了租來的簡易房。馬晶、譚立英把家里的電視機、窗簾、大米、土豆等一股腦地搬進了這個“新家”。所有研究人員每天中午只吃6元的盒飯。到了晚上,譚立英又變身為廚師,她拿出科研精神鉆研廚藝,每天不重樣地為大家做上一頓像樣的飯菜。
2011年10月25日,讓譚立英夫婦銘記一生的日子,那是中國首次星地激光鏈路雙向捕獲跟蹤試驗成功的日子。試驗現場的大屏幕上,“海洋二號”衛星以時速2萬余千米的速度疾馳而來,它經過試驗區域的時間只有幾分鐘。衛星光信號與地面光信號準確對準,實現了快速雙向捕獲、鏈接并跟蹤。
11秒!地面終端就成功捕獲到星上終端發出的光信號。這一刻,譚立英期盼了太久。馬晶說,20年,比他想象的時間還要短些,他甚至做好了打30年或者50年持久戰的準備。
在通信技術和電力技術飛速發展的今天,我國的電力通信行業,隨著電力工業的發展,正不斷擴展和完善。我國的電力通信網,是為保證我國電力系統的安全穩定優質運行而產生的,經歷了從無到有,從簡單到當今先進技術的運用,從單一到多種通信手段共用覆蓋的發展過程。電力通信在為電網的自動化控制、商業化運營和自動化管理的過程中發揮著巨大的聯通和服務作用。
1 我國電力通信系統的發展歷程
我國的電力通信系統,經歷了一個較快的發展時期,幾十年內,經歷了一個從縱橫交換到程控交換、從明線和同軸電纜到光纖傳輸、從模擬網到數字通信網、從定點通信到移動通信以及從主要面向硬件到主要面向軟件技術的發展階段變化。
1.1 四十年代至五六十年代
電力通信的發展始終與電網的發展相同步,互相支持、互相配合。在我國,四十年代,主要以東北輸電線為主,除城市外,其他地區都較為孤立,且明線電話在當時占主要地位,長距離調度所使用的載波機主要依靠日本機器。隨著五六十年代我國用電量的明顯劇增,東北電網又向華北地區擴散,建成了華北電網,但我國的公網通信仍然較為落后。此階段我國使用的電力線載波機仍是國外進口,在向蘇聯進口的同時我國開始自行研發生產。
1.2 七十年代
七十年代初期開始,我國的電力通信系統開始在一些信息需求量大和重要部門采用微波通信;到末期,我國的電力通信系統又有了進一步發展,電力線載波通信占主導地位,其它有小容量(120路以下)fdm模擬微波、郵電多路載波、電纜及架空明線等,我國的電網已經擴大到擁有華北、東北和華東三大電網,部分地區開始形成自己的獨立通信網絡。此階段我國電力通信以音頻、載波、模擬微波等通信方式為主。不過全國范圍內,大多地區十萬千瓦以上的電網沒有通信干線,且通信電路不太健全、自動化水平不高,部分地區還經常出現停電現象,通信系統的落后成為我國電力工作的薄弱環節之一,給我國的工農業生產帶來了較大影響,與國外差距仍然較大。
1.3 八十年代
八十年代是我國電力通信的高速發展時期,隨著大規模集成電路的發展,出現了數字微波、光纖通信和程控交換機等,大電站、大機組、超高壓輸電線路不斷增加,電網規模越來越大。承接七十年代末的電力系統數字化網絡的建設,八十年代,我國開始建設電力專用通信網。此階段,數字微波、衛星通信、光纖通信、移動通信、對流層散射通信、特高頻通信、數字程控交換機等得到了推廣與運用。當然,電網的飛速發展也為電網的管理和技術提出了新的要求,我國緊跟時代腳步,自上而下成立了電力通信網建設和管理的專門機構,并逐步形成和完善了一套指導建設電力通信網的技術政策,制訂了有關通信的規章制度和技術要求,培養出了一批熟悉通信設計、建設、運行、維護、管理的人才,在政策和制度方面加強了力量建設。
1.4 九十年代
九十年代,我國的電力通信系統發展較快,有了進一步提高,新技術和新設備的應用更快更靈活,在其他網絡上,例如傳輸網和交換網等得到了進一步的完善,并開始引入一批高新網絡技術,為現在的電力通信發展打下了良好基礎。
2 我國電力通信的現狀
2.1 電力通信網的主要業務形式
在我國,電力通信網是一種專業性極強的通信網,是電網的重要組成部分,在網絡通信技術不斷發展的今天,電力通信網的業務形式也在不斷擴大和發展,其主要業務形式表現在以下幾個方面:
2.1.1 電網安全監視和穩定控制方面
在我國各個城市中經常出現電力系統崩潰的現象,其中一個重要原因就是電力網絡結構過于薄弱,而且使用極不合理。對此,許多地區在電網的安全監視和穩定性控制方面給予了不少投入。例如,購置了及時定位線路故障點的線路故障測距裝置;對通信網絡不穩定的地方設置了實時監控系統,監視通信網路的健康狀況;通過全球衛星定位系統的實時相量測量,在電力系統中實施相量控制等手段,使得我國大部分地區的電力系統穩定運行成為了可能。
2.1.2 氣象與新能源方面
電力通信系統目前在氣象監測方面正發揮著日益增大的作用,例如:對于常年無人監守的戶外水電站,可借助電力通信系統在水電站的上游選取合適位置安放監測臺,對一年降水情況進行采集和網絡分析,然后通過網絡將信息傳播,對數據進行全面具體的分析。同時,它在新能源方面的作用也正不斷突出,對太陽能、風能、潮汐等新能源的發電技術研究正是今后國家電力進程的一個長期方向,因此電力通信系統對新能源的開發利用也是今后電力通信網絡的業務方向之一。
2.1.3 環境保護方面
在環境保護力度不斷加大的今天,對各個領域的各種排放物的監控要求正不斷提高,目前,我國電力通信系統在對部分火電廠、核電站的廢氣、煙塵、放射線等的排放上已形成全面的監測系統。此系統綜合利用gps系統、地理信息系統(gis)、遙感技術(rs)等先進技術,將采集到的數據和實物樣本就地進行分析處理,并通過網絡,傳輸到總部統一備案處理,大大提高了效率,對環境保護做出了巨大貢獻。
2.1.4 電網商業化運營方面
電網商業化運營主要依托于全國的聯網工程,在我國電力改革深入發展的今天,要求形成與國際互聯網企業接軌的大的網絡環境。電子商務系統安全性大、快捷方便,收益空間大,建立互動式電子商務平臺,不僅能擴展業務范圍,還能擴大信息交流。高速而又安全的電力通信網絡,對電子商務的實時交易和電力網絡環境的安全維護,發揮著越來越重要的作用。
2.2 我國電力通信的主要問題
2.2.1 電力通信網絡管理標準不完善
我國的電力通信網絡,其標準和體制雖然符合國家和國際標準,但在電力系統的特點和要求下,其通信網發展的標準和規范都極不完善,規劃等制定和更新也不及時。這在新技術更新發展速度如此迅速的今天,電力通信網絡的管理標準不完善對電力通信網的整體全面發展影響較大。
2.2.2 區域發展不平衡
在我國,各地受經濟發展水平、政策貫徹落實程度和科技運用程度的差異,每個地區的電力通信發展水平極不平衡。部分地區和單位早已實現數字化和光纖化環網,該地區的電網及通信業務服務能力大大加強;而有些地區受地理和經濟因素的共同制約,在發展速度上落后于發達地區,有的甚至偏遠到變電站連成最基本的調度電話都難以保證,各地區發展極不平衡。
3 電力通信的發展方向
3.1 加快光纖傳輸網的設置,加大全面網絡建設
我國部分地區的電力通信系統中,電力光纖通信網存在著纖芯容量不足、設備容量小的情況。因此很有必要加大投入在加快傳輸網的建設上。要對該地區主干光纖傳輸網加大改造和建設力度,吸引投資,以點帶面,在工程建設上做好工作。而且,要在電力通信和動作流程中加大網絡的全面、系統建設。例如,在通信網的非話業務方面和網內ip技術等方面要加大開拓和推廣力度,努力擴大電力通信網絡的覆蓋面,在各交換機制的組網工作中做好相關完善工作,把信息交換網絡朝著高速高效率、安全性強、穩定性高的方向建設。
3.2 加大科研力度和技術研究
我國的電力傳輸技術有待提高,要在維護已有的傳統傳輸模式的基礎上,加強改造和新技術的研發,增加業務管理力度和方面,在研究和建設電力通信網絡的同時,要鼓勵科技創新,將寬帶ip等新技術的運用深入到現代通信網絡的建設當中,多角度加大經費投入和科研技術的研究。
3.3 各地嚴抓電力通信電路的建設質量
在我國電力通信發展速度飛快的現狀下,要努力減少通信電路誤碼率高、公務監控不力、監控系統不通等系列問題,杜絕電力通信網絡工程中的低質量工程項目的出現。各個地區應避免“地方保護”、“門戶觀念”對工程選擇和決定的不良影響。且在網絡系統的建設過程中,加大科研力度和投入,其工程項目負責人還要實行責任制,做好檢測和監管工作,及時驗證工程指標是否合格,確保建設質量。
3.4 積極建設寬帶多業務數字網絡平臺
在電力通信發展規劃中,要積極地建設寬帶多業務數字網絡平臺,在語音、圖像、數據、媒體、新聞等各業務領域為現在和今后的發展打好基礎,提供統一的多優先等級,確保業務質量。
3.5 致力于國內和國際市場的開發
保證業務質量的服務,在優化核心層基礎上,廣泛開展接入層、用戶層工作。在電力通信網絡成為功能強大的通信網絡時,要按照市場機制和市場運行規律,充分合理地利用我們的通信網絡資源,積極拓寬新的增值業務和服務范圍,規劃、建設、完善好一批具有一定規模和發展潛力的電力通信系統模式,加大自身競爭力,逐步走向社會,參與競爭。
電力通信的戰略地位非同一般,做好電力通信行業的發展,必須依托于堅固的電網結構、先進的通訊網絡,并有完善的金融和法制體系作支撐。我國的電力通信技術目前正處于穩步上升發展時期,其具有光明的發展前途和強大的生命力。政府各部門也應該加大關注力度和資金投入力度,同時電力通信行業還要積極提高自身業務水平和素質,在技術和裝備上不斷改進,將科技含量更高、技術更全面的成果廣泛實施,為我國的電力通信行業和全國人民帶來便利和服務。
參考文獻:
[1]孫業成,趙大平,陳希.《電力系統信息產業的發展方向》.中國電力科學研究院通信研究所,2001年10月10日.