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通信產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的重要組成部分,滲透在各行各業(yè)中,沒有通信技術(shù)的服務(wù),各行業(yè)的正常運(yùn)行和發(fā)展都會受到嚴(yán)重制約,可以說,不管是人們的日常生活還是工作生產(chǎn)都已經(jīng)離不開通信技術(shù),一旦出現(xiàn)特殊的社會環(huán)境,迫使人們不得不減少外出而需要在室內(nèi)完成工作或者學(xué)習(xí),這時候就需要強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)來支撐,所以通信技術(shù)的發(fā)展顯得至關(guān)重要,隨著社會的進(jìn)步,對通信技術(shù)也不斷提出更高的要求,只有滿足這些需求,通信產(chǎn)業(yè)才能更好的生存和發(fā)展。當(dāng)前,我們早已邁進(jìn)了數(shù)字通信時代,所以對數(shù)字通信技術(shù)進(jìn)行分析,展望其未來的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1數(shù)字通信技術(shù)的原理
數(shù)字通信系統(tǒng)模型如圖1,數(shù)字通信就是利用數(shù)字信號進(jìn)行信息的傳遞,所謂數(shù)字信號,在電子電路中是采用二值邏輯中的1和0來進(jìn)行信息的表示,用多位二值數(shù)碼的組合表示不同的信息。而在現(xiàn)實(shí)中,大多數(shù)信息都是模擬信號的形式,可以通過模數(shù)轉(zhuǎn)換將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,然后就可以在數(shù)字信道中進(jìn)行信息的傳遞。為了保證信息傳輸?shù)目煽啃院捅C苄裕约盀榱颂岣咝诺赖睦寐剩趥鬏斨巴ㄟ^對數(shù)字信號采用不同的編碼方式,能夠大大提高抗干擾能力,降低外界或者系統(tǒng)自身噪聲的干擾。再利用調(diào)制器對信號進(jìn)行調(diào)制,調(diào)制之后的信號頻譜得到擴(kuò)展,更適合在信道中傳輸,充分利用信道,提高傳輸性能。同時,在數(shù)字信號系統(tǒng)中,同步也是非常重要的環(huán)節(jié),如果時鐘同步或者幀同步不準(zhǔn)確,也會直接導(dǎo)致信息出錯。信號通過有線或者無線信道傳輸?shù)浇邮斩撕螅俳?jīng)過解調(diào)、譯碼后可恢復(fù)信息。在數(shù)字通信系統(tǒng)中極其重要的技術(shù)還包括程控交換,在最初的電話交換機(jī)的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展為數(shù)字程控交換機(jī),利用存儲著交換控制程序的計算機(jī)來控制信息的接駁,信息的類型從最初單一的語音發(fā)展為多種形式的數(shù)據(jù)信息,程控交換機(jī)的使用使得通信系統(tǒng)的維護(hù)管理更加便捷可靠,增強(qiáng)了靈活性,功能更全面,在一定程度上,通過對軟件的控制來增強(qiáng)硬件的功能擴(kuò)展,從而更好的提供通信服務(wù)。
2數(shù)字通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
2.1數(shù)字通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)
(1)數(shù)字通信技術(shù)具有很好的抗干擾性能。信息在通過信道傳輸?shù)倪^程中,不可避免的會受到來自外界或者自身的噪聲干擾,但是數(shù)字信號不同于模擬信號,數(shù)字信號本身是離散的信號,通常采用二值邏輯來表示,實(shí)際應(yīng)用中可以用脈沖的兩種不同狀態(tài)代表1和0,只要能控制噪聲信號不嚴(yán)重破壞脈沖的兩種狀態(tài),就可以在接收端被識別,在這一點(diǎn)上,模擬信號是不能夠相比的,噪聲對模擬信號的影響是很明顯的,很容易使信號失真,所以相對來說數(shù)字通信技術(shù)的抗干擾能力強(qiáng)于模擬通信技術(shù)。(2)數(shù)字通信技術(shù)有較好的保密性能。用數(shù)字信號進(jìn)行信息的表示、存儲和傳輸,更便于對信息加密,可以將數(shù)字信息進(jìn)行各種運(yùn)算處理,對其進(jìn)行偽裝,常用的方法就是采用密鑰技術(shù),一般密鑰很難被外界破解,從而保證了通信信息的保密性。(3)數(shù)字通信技術(shù)能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的高質(zhì)量信號傳輸。信號在傳輸過程中,距離越長,損耗越大,那么就必須對信號進(jìn)行放大,但是同時也會放大噪聲,甚至噪聲可能會覆蓋有用信號。在采用數(shù)字通信后,由于數(shù)字信號的波形在失真后可以通過整形電路恢復(fù)原有的信息,利用再生中繼器可以大大增加傳輸距離,同時又保證了信號的不失真性。(4)數(shù)字通信技術(shù)支持多種形式信息傳輸。隨著計算機(jī)、多媒體技術(shù)的發(fā)展,人們對信息的需求呈現(xiàn)多樣性,但是不論何種形式的信息,都可以轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,所以數(shù)字通信技術(shù)的普及也促進(jìn)了綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的形成。(5)數(shù)字通信系統(tǒng)普遍采用大規(guī)模集成電路,具有體積小、重量輕、耗電低、后期維護(hù)方便等等優(yōu)勢。另外隨著光纖技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代通信大量使用光纖作為傳輸媒介,大大節(jié)省了成本,提高了傳輸速度,加強(qiáng)了信息的保密性。
2.2數(shù)字通信技術(shù)的缺點(diǎn)
對現(xiàn)在社會上的通信技術(shù)來說,廣播傳輸?shù)倪\(yùn)用在很大的程度上是需要通信技術(shù)的參與,尤其是現(xiàn)在社會上廣泛應(yīng)用的微波傳輸技術(shù)。在很大的程度上來說,現(xiàn)在我國社會上存在的兩種微波傳輸技術(shù)主要包括數(shù)字微波通信和衛(wèi)星數(shù)字通信這兩個方面,而且這兩個方面在廣播運(yùn)輸中都有非常廣泛的應(yīng)用。而且在我國現(xiàn)在使用的廣播電視的傳播途徑主要有三個方面,這三個方面主要包括光纜、地面微波和衛(wèi)星傳輸。對這三個方面來說可以說各有的優(yōu)點(diǎn)和缺失,因此在進(jìn)行廣播傳輸?shù)倪^程中需要選擇缺失最小的方法進(jìn)行合理的方法進(jìn)行使用,只有這樣才能在很大的程度上實(shí)現(xiàn)廣播的傳輸。
1 數(shù)字微波通信
1.1 數(shù)字微波通信的基本功能及特點(diǎn)
數(shù)字微波通信的重點(diǎn)在于微波技術(shù)的運(yùn)用,這就要求對微波的含義和相應(yīng)的特征有一個全面的了解。在很多情況下可以了解到微波是屬于無線電波的一種,而且還具有一定的高頻率性,對微波的長度在相關(guān)的物理研究中可以清楚的了解微波是一種波長比較短的無線電波,所以可用的微波的頻帶比較寬,而且性能也比一些低頻率的電波的性能更加良好。另外由于微波在社會上的數(shù)字化方面得到廣泛的應(yīng)用,這也從側(cè)面表示了微波是具備信息存儲量較大的特點(diǎn)。在微波使用的現(xiàn)階段中,主要使微波的技術(shù)包括數(shù)字微波通信,這種數(shù)字微波通信在相應(yīng)的社會實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)數(shù)字微波通信技術(shù)是具有投資較低,便捷可靠,而且抗干擾的能力良好的特點(diǎn),這些特點(diǎn)的存在使得數(shù)字微波通信在廣傳輸中得到廣泛的應(yīng)用。
1.2 數(shù)字微波通信系統(tǒng)的基本原理
很多無線電波的傳輸方式在相關(guān)的物理研究中都可以發(fā)現(xiàn)其傳輸方式與光波的傳輸方式有很大的相似,都是屬于只能直線射進(jìn),在遇到障礙時會發(fā)生阻斷或者反射的情況。這種與光波、相似的特點(diǎn)從一定的程度上決定了數(shù)字微波通信的主要特點(diǎn)。通信的主要特點(diǎn)。切在進(jìn)行地球與相應(yīng)空間之間的傳輸過程中,由于傳輸?shù)目臻g比較廣泛,距離也比較遠(yuǎn),這就會導(dǎo)致在進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中需要設(shè)立相關(guān)的中轉(zhuǎn)站機(jī)構(gòu),也就是說在進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中是在一種接力的過程中進(jìn)行的,這種做法能夠減少相應(yīng)傳輸信息的損害,使得信息的傳輸達(dá)到全面完善的傳輸。
而且在進(jìn)行數(shù)字微波通信的傳輸過程中,由于設(shè)立了相應(yīng)的空間中轉(zhuǎn)站,這就在很大的程度上決定了數(shù)字微波通信兩個終端之間對信息傳輸?shù)母疽螅覍υO(shè)立的中轉(zhuǎn)站的要求在于設(shè)立的中轉(zhuǎn)站的數(shù)量,由于距離過遠(yuǎn),所設(shè)置的中轉(zhuǎn)站的數(shù)量在幾個到幾十個范圍,數(shù)量的多少也通常由距離的長短決定。中轉(zhuǎn)站的存在是為了將終端所發(fā)送的信號進(jìn)行一個接受,并將其放大,之后在轉(zhuǎn)入其他的中轉(zhuǎn)站的過程。這種中轉(zhuǎn)站的存在的根本目的是對進(jìn)行傳輸?shù)男畔⒌馁|(zhì)量有一定的保證。
1.3 數(shù)字微波通信在廣播電臺中的運(yùn)用
在進(jìn)行微波傳輸時數(shù)字化微波將采用相關(guān)數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行處理,其傳輸?shù)馁|(zhì)量具有高可靠性、具有較強(qiáng)的抗干擾力、能夠遠(yuǎn)程傳輸?shù)戎T多優(yōu)點(diǎn)。廣播電視大多使用多條路經(jīng)終端傳輸設(shè)備,相關(guān)設(shè)備具有收、發(fā)端機(jī)兩部分。該設(shè)備有光端口和數(shù)字化微波端口,與光端和微波端都能夠方便連接。發(fā)端機(jī)能夠把數(shù)字化節(jié)目源樣點(diǎn)節(jié)目信號、相關(guān)數(shù)據(jù)及通道情況轉(zhuǎn)換為數(shù)字式序列,再通過編碼糾錯、交結(jié)、信號通道編碼與復(fù)接,然后分別傳送至光端調(diào)制機(jī)與微波端調(diào)制機(jī)進(jìn)行傳輸,送至微波端調(diào)制機(jī)的相關(guān)信號經(jīng)由天線與功放在進(jìn)行發(fā)射。收端機(jī)解碼其所收編碼流,所解出信號通過交結(jié)、編碼糾錯電路得出相關(guān)數(shù)據(jù)與各類樣點(diǎn)信號,而后經(jīng)由各相應(yīng)接口電路將其恢復(fù)至數(shù)字化模擬信號。
2 衛(wèi)星數(shù)字通信
2.1 衛(wèi)星數(shù)字通信的基本功能及特點(diǎn)
廣播節(jié)目信號最主要的傳輸手段就是衛(wèi)星數(shù)字通信,伴隨現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)快速的發(fā)展,其優(yōu)勢尤為明顯。相比于微波數(shù)字通信等現(xiàn)代化傳輸手段,其具有低投資、覆蓋范圍較廣、設(shè)便捷、傳輸過程質(zhì)量有保證、維護(hù)簡單、操作成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)。
2.2 衛(wèi)星數(shù)字通信系統(tǒng)的基本原理
衛(wèi)星電視體系包括四個重要部分,即衛(wèi)星發(fā)射站、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、監(jiān)測站、接收站。轉(zhuǎn)發(fā)器主要接收由地面上行站所傳送過來的上行信號(C或Ku波段),且對其進(jìn)行放大、變頻、然后再放大操作后,將其發(fā)射至地面接受范圍內(nèi),所以,轉(zhuǎn)發(fā)器實(shí)質(zhì)上所起到的作用完全可以代替一個中繼站,它能夠在傳輸過程中將附加的噪聲降至最低且失真對廣播信號進(jìn)行傳送。
2.3 衛(wèi)星數(shù)字通信在廣播電臺的運(yùn)用
廣播電視衛(wèi)星相對于地面必須靜止,這樣可以方便觀眾使用便捷,不追蹤衛(wèi)星與具有較強(qiáng)定向性的天線進(jìn)行接收,所以需要運(yùn)用同步赤道衛(wèi)星,還需要確保衛(wèi)星在其軌道中位置與狀態(tài)保持精確;廣播電視衛(wèi)星務(wù)必具有足夠輻射的功率,廣播電視衛(wèi)星同時需要具備高可信度與長壽命,從而減少停播故障,且規(guī)避了頻繁更換衛(wèi)星和停播所需費(fèi)用及損失。
2.3.1 衛(wèi)星數(shù)字廣播
通過衛(wèi)星來傳送廣播電視信號是衛(wèi)星現(xiàn)代化技術(shù)飛躍性的發(fā)展,在廣播電視數(shù)字化傳輸體系中,衛(wèi)星數(shù)字傳輸相當(dāng)必要。
2.3.2 衛(wèi)星轉(zhuǎn)播車和現(xiàn)場直播車
直播車與轉(zhuǎn)播車節(jié)目輸送方式更加豐富,使活動直播安全得到有力保障。相關(guān)車載體系統(tǒng)不但能夠高質(zhì)量傳輸無線數(shù)字化信號,執(zhí)行高質(zhì)量轉(zhuǎn)播任務(wù)和相關(guān)直播操作,還能夠在非正常情況下,獨(dú)立應(yīng)對緊急制作及相關(guān)傳輸任務(wù)。
結(jié)束語
多媒體廣播技術(shù)的發(fā)展帶動著相應(yīng)數(shù)字化通信的進(jìn)一步發(fā)展,使得相應(yīng)的無線通信技術(shù)也有了新的發(fā)展方向。而且在現(xiàn)在社會上存在的微波傳輸技術(shù)中主要有兩項技術(shù)手段可以應(yīng)用在相應(yīng)的廣播通信技術(shù)上面,這兩項技術(shù)的特點(diǎn)都會使得廣播信息的傳輸能夠更加順利的進(jìn)行,使其更加符合社會發(fā)展的需求。而且在現(xiàn)在社會上廣播信息的數(shù)字化也處在一個高速發(fā)展的過程,為了響應(yīng)這種發(fā)展就需要對相關(guān)的技術(shù)做到更好的改善,使得廣播傳輸?shù)馁|(zhì)量和傳播道路都有相應(yīng)的提高,從而使得廣播傳輸行業(yè)的發(fā)展更加符合社會的需求。
參考文獻(xiàn)
(1)首先,在數(shù)字移相器進(jìn)行滯后信號
遷移處理以及相位均衡的過程當(dāng)中,由阻容網(wǎng)絡(luò)以及運(yùn)算放大器裝置所構(gòu)成的整個超前移相很明顯,模擬移相器連續(xù)傳遞函數(shù)的取值同圖1中所示的電阻值R以及C均存在密切關(guān)系。基于以上分析,通過對拉普拉斯變換復(fù)變量參數(shù)的引入與替代處理能夠獲取與系統(tǒng)連續(xù)信號對應(yīng)模擬角頻率以及拉普拉斯變換復(fù)變量虛部參數(shù)相關(guān)的移相器頻率特性傳遞函數(shù)。在針對相拼特性進(jìn)行深入分析的過程當(dāng)中不難發(fā)現(xiàn),圖1中整個模擬移相器在進(jìn)行數(shù)據(jù)同步處理過程當(dāng)中所表現(xiàn)出的移相讀數(shù)始終維持在0°~180°范圍之內(nèi)。進(jìn)而通過對校正系數(shù)的調(diào)節(jié)與計算,能夠在均方差最小原則的處理作用之下獲取頻域方差函數(shù)作用之下個點(diǎn)的min參數(shù),最終能夠獲取數(shù)字同步處理中所需要的全通濾波器最優(yōu)化解。
(2)其次,借助于插值重采樣作業(yè)方式
實(shí)現(xiàn)整個電子式互感器中傳輸數(shù)據(jù)的同步處理是現(xiàn)階段應(yīng)用比較普遍的一種處理方式。MU能夠兼容接受PPS或是B格式碼。與此同時,F(xiàn)PGA支持下的數(shù)據(jù)同步模塊能夠?qū)㈤g隔時間在1s范圍之內(nèi)的同步脈沖頭進(jìn)行均勻分割處理,并形成均勻性的4000個時間片。以上每個時間片的開始位置均與一個獨(dú)立的同步采樣脈沖信號相對應(yīng)。在此基礎(chǔ)之上,能夠?qū)⒋诉^程中所獲取的同步采樣脈沖信號作為基準(zhǔn)參數(shù)并進(jìn)行插值處理,借助于此種方式實(shí)現(xiàn)良好的采樣同步。特別值得注意的一點(diǎn)在于:為確保信號帶寬能夠在數(shù)字同步處理過程當(dāng)中得到有效拓展,并實(shí)現(xiàn)對混疊誤差的有效控制,需要在高壓采集板運(yùn)行過程當(dāng)中引入采樣技術(shù),同時在MU當(dāng)中設(shè)計有抽取濾波器裝置,實(shí)現(xiàn)對采樣頻率的有效恢復(fù)。從某種程度上來說,建立在動態(tài)化二次拉格朗日差值運(yùn)算基礎(chǔ)之上的差值分析能夠?qū)崿F(xiàn)4抽1模式的濾波抽取與差值計算。
2電子式互感器數(shù)字通信技術(shù)分析
結(jié)合信息模型分層分類思想方式,建立在IECE標(biāo)準(zhǔn)配置基礎(chǔ)之上的MU服務(wù)器基本模型結(jié)構(gòu)示意圖。從該MU服務(wù)器基本模型結(jié)構(gòu)示意圖當(dāng)中不難發(fā)現(xiàn):MU服務(wù)器模型在應(yīng)用過程當(dāng)中將所涉及到的12路采集信號進(jìn)行了兩路數(shù)據(jù)集的分配,與之相對應(yīng)的是差異性的采樣值控制塊綁定。在當(dāng)前技術(shù)條件支持下,考慮到IEC標(biāo)準(zhǔn)配置對于測量值的發(fā)送以及保護(hù)值的發(fā)送要求存在一定的差異性,因此要求采樣值控制塊能夠?qū)崿F(xiàn)對與之相對應(yīng)電流信號以及電壓信號的集中式發(fā)送。實(shí)踐研究結(jié)果表明:在基于這一MU服務(wù)器模型應(yīng)用之下所表現(xiàn)出的數(shù)據(jù)信號集中式發(fā)送速率基本可以達(dá)到平均每秒4kbit單位。基于以上分析,在數(shù)字通信技術(shù)應(yīng)用過程特別需要關(guān)注的是對分布式采樣值控制塊的構(gòu)建。在當(dāng)前技術(shù)條件支持下,采樣值控制塊讀寫操作以及報文傳輸操作這兩者之間存在著本質(zhì)性的差異性。報文傳輸操作能夠直接實(shí)現(xiàn)與以太網(wǎng)的連接,在簡化了操作步驟的同時使得報文傳輸?shù)膶?shí)時性要求較高。而對于采樣值控制塊而言,其從本質(zhì)上來說屬于全部A協(xié)議集與T協(xié)議集的映射,在MMS當(dāng)中屬于復(fù)雜度最高的模塊。但在遠(yuǎn)程控制功能以及在線監(jiān)測功能的作用之下,采樣值控制塊的應(yīng)用對于數(shù)字通信的實(shí)時性要求角度。在此基礎(chǔ)之上應(yīng)當(dāng)構(gòu)建的IED對象與MMS對象之間的所表現(xiàn)出映射關(guān)系為。
對于IPv6技術(shù)而言,屬于新興的技術(shù)類型之一,可以將其運(yùn)用到廣電網(wǎng)絡(luò)通信的優(yōu)化當(dāng)中,用以將IPv4進(jìn)行替代。然而,從當(dāng)前廣電平臺、網(wǎng)絡(luò)以及終端等采用的技術(shù)來看,依然以IPv4技術(shù)為主。為了做到與時俱進(jìn),滿足市場發(fā)展的需要,應(yīng)該引入全新的IPv6技術(shù),實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)通信功能的優(yōu)化與提高。面對此種狀況,廣電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該逐步加快由IPv4向IPv6的過渡速度,確保廣電網(wǎng)絡(luò)的通信業(yè)務(wù)能夠符合市場的需要。比如:某些平臺會利用雙棧協(xié)議,構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)和平臺間的鏈接,達(dá)到互通彼此通信業(yè)務(wù)的目的。實(shí)際上,廣電網(wǎng)絡(luò)通信的目標(biāo)與功能以傳播有關(guān)信息為主,提高信息的利用率。通過借助IPv6網(wǎng)絡(luò)層當(dāng)中的匯聚層和交換層,能夠?qū)崿F(xiàn)對聚合鏈路的有效優(yōu)化,達(dá)到使帶寬傳輸效率提高的目的。并且依靠IPv6擁有的高安全性功能,可以確保網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的穩(wěn)定性,滿足安全方面的需求。憑借這種性能優(yōu)勢,使得IPv6技術(shù)得到了眾多企業(yè)的關(guān)注和重視,IPv6技術(shù)也被逐漸應(yīng)用到廣電網(wǎng)絡(luò)通信當(dāng)中的不同業(yè)務(wù)、機(jī)構(gòu)間的信息傳輸當(dāng)中,實(shí)現(xiàn)了信息的交換與共享[1]。如此,不僅規(guī)避了受到外界病毒帶給廣電網(wǎng)絡(luò)通信內(nèi)容的侵害情況發(fā)生,而且提高了廣電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性,讓信息的傳輸變得更加高效。
2凸顯IPv6技術(shù)在促進(jìn)廣電網(wǎng)絡(luò)參與“三網(wǎng)融合”中的作用
自從我國的“三網(wǎng)融合”發(fā)展策略被首次提出之后,廣電網(wǎng)絡(luò)便予以極大的重視,從不同的方面積極推進(jìn)和電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)之間業(yè)務(wù)與功能方面的融合進(jìn)程,充分凸顯出自身的重要作用。對于廣電網(wǎng)絡(luò)而言,在其發(fā)展的過程當(dāng)中,IPv6技術(shù)具有重要的地位,充分發(fā)揮出技術(shù)支撐的作用,有利于促進(jìn)三網(wǎng)融合。比如:通過利用IPv6技術(shù),可以滿足“三網(wǎng)融合”過程當(dāng)中的IP地址需求,形成一定的技術(shù)支撐作用,使得廣電網(wǎng)絡(luò)通信的功能更加豐富,體現(xiàn)出便捷性的優(yōu)勢,與當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)融合發(fā)展相匹配。除此之外,利用IPv6技術(shù),還可以提供給IPTV等視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展一定的支持與幫助,其重要性不容忽視。
3合理利用5G技術(shù),加快無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)布局速度
中圖分類號:TM45
在數(shù)字同步技術(shù)中,將數(shù)字信號波形向前移,并保持線性群延,這種前移是通過數(shù)字移相和相位均衡技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)行小范圍的相位調(diào)整時,要依靠二次插值技術(shù)。在數(shù)字通信方面,提出了“分布式采樣值控制塊”的思想,來彌補(bǔ)電子式互感器標(biāo)準(zhǔn)互操作性比較弱的不足之處,并定制了分布式采樣值控制塊之間的通信協(xié)議。
1 電子式互感器
1.1 電子式互感器的概念。在電子式互感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計中,要通過采集器來實(shí)現(xiàn)模擬電信號的高精度采集任務(wù),并將電信號下傳。電子式互感器的兩大核心是傳感原理新型化和外部接口數(shù)字化。光學(xué)無源電子式互感器以光學(xué)器件作為傳輸介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)信號的采集和傳輸;它具有優(yōu)良的信號傳變性能。另一種非光學(xué)有源電子式互感器,也稱羅氏有源電子式互感器,在它的整體結(jié)構(gòu)中,高壓側(cè)的電子回路負(fù)責(zé)采集高精度的電信號,運(yùn)用羅氏線圈等其他數(shù)據(jù)采集電路和傳感器,將采集到的信號傳輸?shù)降蛪旱仉娢弧_@種傳感技術(shù)相對來講比較成熟,但是供電環(huán)境比較復(fù)雜。
電子式互感器的基本結(jié)構(gòu),見圖1。
圖1 電子式互感器的基本結(jié)構(gòu)
1.2 電子式互感器的輸出信號。電子式互感器的輸出信號包括數(shù)字信號輸出和模擬信號輸出。其中數(shù)字信號輸出中的電流測量值為2D41H,電流保護(hù)數(shù)值確定在01CFH,電壓保持在2D41H;模擬信號輸出電流互感器為150mV、225mV、4V。
1.3 電子式互感器的特點(diǎn)。電子式互感器滿足了電力系統(tǒng)智能化和數(shù)字化的發(fā)展要求,測量精度非常高,且它的精度不受載荷變化的影響;有很好的絕緣性,因此,安全性比較高;不存在電流互感器開路或是電壓互感器短路的風(fēng)險,電子式互感器動態(tài)范圍比較大;它不含鐵芯,避免了鐵磁諧振現(xiàn)象的發(fā)生;輕便、易攜,有良好的暫態(tài)特性。
1.4 電子式互感器的配置原則。110KV及以上電壓條件下,要綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)先進(jìn)性,一般選用電子式互感器時,要全面把握其技術(shù)性和成本投入,可以選用電子式互感器或常規(guī)互感器;若電壓在66KV及以下,用戶外敞開配電裝置保護(hù)測控集中布置的情況下,可以采用電子式傳感器或者常規(guī)傳感器,若果保護(hù)測控下放布置,選用常規(guī)傳感器不較好。
2 數(shù)字通信技術(shù)和同步技術(shù)在電子式互感器中的應(yīng)用
2.1 IED服務(wù)器模型。在電子式互感器的數(shù)字通信技術(shù)中,通過IEC61850-9-2LE標(biāo)準(zhǔn)配置思想搭建了IED服務(wù)器,在該服務(wù)器模型中,采集到的信號被綁定在兩個采樣值控制塊上,即MSVCB01和MSVCB02,前者負(fù)責(zé)8路電流和電壓的打包發(fā)送任務(wù),后者將4路保護(hù)電流數(shù)據(jù)打包,并發(fā)送。兩個采樣值控制塊還需要分析相關(guān)的信息狀態(tài)。
2.2 分布式采樣值控制塊的可行性。IEC61850-9-2LE標(biāo)準(zhǔn)配置的采樣值控制塊包括采樣值報文傳輸和采樣值控制塊讀寫,前者傳輸?shù)膱笪闹苯拥竭_(dá)以太網(wǎng),要求具有很強(qiáng)的實(shí)時性;采樣值控制塊讀寫通過特定的通信服務(wù)映射,主要負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程控制和在線監(jiān)測,對實(shí)時性要求不是很高,但是具有很大的難度和復(fù)雜性。采樣值報文傳輸和采樣值控制塊讀寫這兩項服務(wù)的性質(zhì)完全不同,就現(xiàn)階段的單核心系統(tǒng)而言,要想實(shí)現(xiàn)兩者同時進(jìn)行是比較困難的。在實(shí)際通信中,MU服務(wù)器和客戶端之間的聯(lián)系通過MMS來實(shí)現(xiàn)連接。
2.3 分布式采樣值控制塊之間的通信協(xié)議的定制。分布式采樣值控制塊之間的通信協(xié)議包括FPGA和ARM通信協(xié)議,客戶端要實(shí)現(xiàn)對SMV包發(fā)送的控制,就需要通過改變ARM中的對象的屬性,通過建立通信聯(lián)系,可以達(dá)到控制SMV包發(fā)送的目的。
ARM系統(tǒng)通過S-requests向FPGA系統(tǒng)發(fā)出請求,F(xiàn)PGA系統(tǒng)接受請求信息,然后經(jīng)過調(diào)整和修改,把S-requests原語反饋給ARM系統(tǒng)。其中,ARM系統(tǒng)同時扮演著客戶端和服務(wù)器的雙重角色是分布式采樣值控制塊的核心部分。伴隨著數(shù)字通信技術(shù)和數(shù)字同步技術(shù)的發(fā)展,電子式互感器中的各項信息數(shù)據(jù)的傳輸過程會得到進(jìn)一步的完善,客戶端與服務(wù)端之間的溝通和反饋質(zhì)量也會不斷得以提升。
3 結(jié)語
數(shù)字通信技術(shù)和數(shù)字同步技術(shù)在電子式互感器中的應(yīng)用,使電子互感器的優(yōu)勢凸現(xiàn)出來,改良了常規(guī)互感器在絕緣、精度、諧振、飽和等方面的問題,也滿足了電力系統(tǒng)智能化和數(shù)字化的發(fā)展要求。電子式互感器測量精度非常高,有很好的絕緣性,安全性比較高;不存在電流互感器開路或是電壓互感器短路的風(fēng)險,電子式互感器動態(tài)范圍比較大;它不含鐵芯,避免了鐵磁諧振現(xiàn)象的發(fā)生;輕便、易攜,有良好的暫態(tài)特性。在配置電子式互感器時,要綜合考慮其技術(shù)的科學(xué)性、先進(jìn)性以及經(jīng)濟(jì)性。對電子式互感器的研究要進(jìn)一步深入,不斷提高其穩(wěn)定性和可靠性,將羅氏線圈型電子互感器的高壓側(cè)改裝到低壓側(cè),這是需要重點(diǎn)完善的技術(shù),這樣可以有效減短停電的檢修時間。要進(jìn)一步推廣電子式互感器與斷路器、變電器的集成組合應(yīng)用,更好地實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)端的連接。伴隨著數(shù)字通信技術(shù)和數(shù)字同步技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展,電子式互感器廠家的產(chǎn)品質(zhì)量也會逐步得到提升。
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2.GMDSS復(fù)審與現(xiàn)代化進(jìn)展
隨著近些年來通信和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展,國際海事組織(IMO)和國際電信聯(lián)盟(ITU)積極推進(jìn)水上遇險及安全通信領(lǐng)域新技術(shù)、政策和頻譜需求研究,以滿足航運(yùn)界的日益增長的通信信息服務(wù)需求。
2. 1IMO相關(guān)工作進(jìn)展
2008年IMO的無線電通信與搜救(COMSAR)分委會第12次會議首次提出審議GMDSS需求,2009年IMO的海安會(MSC)第86次會議批準(zhǔn)了COMSAR第13次會議關(guān)于“開展對 GMDSS要素和程序復(fù)審問題范圍研究”的提案,并于次年的COMSAR第14次會議上成立特別工作組。按照該工作組計劃,已于2012年2月COMSAR第16次會議確定GMDSS復(fù)審和現(xiàn)代化研究范圍和任務(wù);海安會第90次會議正式批準(zhǔn)并啟動GMDSS復(fù)審和現(xiàn)代化項目。
該項目分為高級復(fù)審和詳細(xì)復(fù)審兩個階段,其中2012至2014年開展高級復(fù)審,高級復(fù)審包括:(1)對GMDSS已有九項功能進(jìn)行復(fù)審;(2)對正在使用無線電通信優(yōu)先等級順序進(jìn)行復(fù)審;(3)對海區(qū)劃分及設(shè)備配備需求進(jìn)行復(fù)審;(4)對船舶類別差異性要求的審查;(5)對遇險通信和其他類型的通信分離審查等5個方面內(nèi)容。目前GMDSS高級復(fù)審已基本完成,高級復(fù)審報告在2015年導(dǎo)航、通信與搜救(NCSR)分委會第1次會議上已獲得通過。
在高級復(fù)審基礎(chǔ)上,2015至2017年計劃進(jìn)行詳細(xì)復(fù)審,詳細(xì)復(fù)審包括:(1)GMDSS功能要求變化而帶來的要求及解決建議;(2)GMDSS遇險報警傳輸途徑與岸-岸通信;(3)用甚高頻(VHF)+衛(wèi)星替代中頻(MF)/高頻(HF)和數(shù)字選擇性呼叫(DSC)設(shè)備;(4)窄帶印制電報(NBDP)在GMDSS中的作用;(5)中高頻誤報警跟蹤調(diào)查機(jī)制;(6)結(jié)合IMO對e航海研究,以及ITU對無線電頻譜的研究,考慮未來水上甚高頻數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)(VDES)的引入等15個方面內(nèi)容。
2.2 ITU相關(guān)工作進(jìn)展
由于國際水上無線電通信技術(shù)主要由ITU無線電通信組(ITU-R)主導(dǎo),NCSR分委會就GMDSS復(fù)審和現(xiàn)代化工作與ITU-R保持了密切聯(lián)系。ITU在2012年世界無線電通信大會上通過了與GMDSS復(fù)審與現(xiàn)代化工作密切相關(guān)的兩項重要議題
(1)359號決議審議頻譜劃分規(guī)則以支持IMO的GMDSS現(xiàn)代化和e航海戰(zhàn)略;
(2)360號決議審議有助于引入可能的新的通信技術(shù)應(yīng)用和新應(yīng)用方面的規(guī)則條款并考慮調(diào)整相應(yīng)的頻譜劃分,以改善水上無線電通信質(zhì)量。該決議建議在ITU-R研究結(jié)果基礎(chǔ)上修訂了國際《無線電規(guī)則》以引入更多水上無線電通信應(yīng)用。
3.GMDSS現(xiàn)代化背景下水上數(shù)字無線電通信技術(shù)
通過對IMO和ITU最新會議文件研究,筆者認(rèn)為為滿足船舶從泊位到泊位間航行的通信信息服務(wù)需求,GMDSS復(fù)審及現(xiàn)代化必然將推動傳統(tǒng)水上無線電通信向著數(shù)字化,高帶寬,全覆蓋等方向不斷發(fā)展,進(jìn)而形成新一代的水上無線電數(shù)字通信網(wǎng)。下面對ITU-R推薦的GMDSS現(xiàn)代化部分關(guān)鍵通信技術(shù)進(jìn)行簡要探討。
3.1水上中頻安全信息數(shù)字廣播系統(tǒng)(NAVDAT)
根據(jù)ITU-R M.2010技術(shù)建議方案,中頻水上安全信息數(shù)字廣播系統(tǒng)(NAVDAT)是ITU-R推薦的基于中頻500kHz建立岸到船的(NAVDAT)數(shù)字通信技術(shù)方案。
NAVDAT采用10kHz帶寬發(fā)射,通過正交頻分復(fù)用數(shù)字調(diào)制技術(shù),在16-QAM調(diào)制模式下,NAVDAT理論數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)25kbps。考慮糾錯編碼率后實(shí)際傳輸速率約為18kbps,是現(xiàn)有航行警告電傳系統(tǒng)(NAVTEX)5 0 b p s的3 6 0倍,可有效解決當(dāng)前NAVTEX系統(tǒng)因速率低導(dǎo)致的業(yè)務(wù)過載和及時性等不足。NAVDAT可播發(fā)包括文本、圖像、音頻、數(shù)據(jù)集等多種數(shù)據(jù)格式。實(shí)現(xiàn)對航行警告、氣象警告、搜救信息、海盜警告、遇險等優(yōu)先信息,氣象預(yù)報、波浪潮流信息、VTS交通信息、引航信息、航標(biāo)信息、AIS報告等航行信息及電子海圖更新、港口信息和交通狀態(tài)圖等來自安全和可控的信息源的所有相關(guān)信息的廣泛播發(fā),有效播發(fā)范圍約300海里,可實(shí)現(xiàn)對A1,A2海區(qū)覆蓋。
技術(shù)上,由于集成了船舶位置和水上移動識別碼(MMSI),NAVDAT支持一般性廣播、區(qū)域性廣播和選擇性廣播等多種播發(fā)方式,并在需要時可實(shí)現(xiàn)對授權(quán)用戶的加密廣播。此外,NAVDAT采用與NAVTEX類似的時隙分配方式,可重用現(xiàn)有的NAVTEX系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施,并支持通過數(shù)字接口擴(kuò)展,對GMDSS現(xiàn)代化的新通信應(yīng)用及信息服務(wù)提供了良好的開放性。
東海航海保障中心于2013年起開展NAVDAT試驗系統(tǒng)研究工作,并完成了電子海圖遠(yuǎn)程更新傳輸試驗。東海航海保障中心已于2016年1月1日起在上海提供NAVDAT試運(yùn)行服務(wù);目前系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率約18kbps,并基本實(shí)現(xiàn)對A1,A2海區(qū)覆蓋。
3.2水上高頻數(shù)字化數(shù)據(jù)交換及電子郵件系統(tǒng)
根據(jù)ITU-R M.1798-1技術(shù)建議方案,水上高頻數(shù)字通信采用自適應(yīng)通信技術(shù),能自動評價各信道通信質(zhì)量并根據(jù)信道通信質(zhì)量來選擇最佳工作信道,經(jīng)由高頻海岸電臺可實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)互通。它共推薦了三套技術(shù)方案。
(1)使用數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)和正交頻分多路傳輸?shù)恼{(diào)制解調(diào)協(xié)議,可有效解決頻率選擇,頻譜使用等問題。該類高頻數(shù)字通信設(shè)備使用32個載波,4相位波形,中心頻率1700Hz。因為單一分載波帶寬小,能容忍中等衰減;故多載波方法可評估到衰退信道而不需要補(bǔ)償器,使得多載波的通信能夠簡單進(jìn)行,設(shè)備缺點(diǎn)主要是是對頻偏和振蕩器相位噪聲較敏感。目前物理層原碼基本速率為1684bps。
(2)電子郵件系統(tǒng)(Global Link Network)基于Pactor-Ⅲ協(xié)議,使用18個子載波,物理層原碼基本速率為3600bps,頻道帶寬為3kHz雙工信道。
(3)寬帶高頻數(shù)字傳輸系統(tǒng)基于船舶通信互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議系統(tǒng)(Internet Protocol for Boat Communications),采用OFDM+xQAM或OFDM+QPSK調(diào)制方式,最佳傳輸速率為22kbps,頻道帶寬為10-20kHz的雙工通道。
高頻通信主要以天波方式靠電離層反射傳播,可實(shí)現(xiàn)數(shù)千公里遠(yuǎn)程通信,故在通信領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,是海岸電臺遠(yuǎn)距離通信保障的有效手段。南海航海保障中心2014進(jìn)行了長達(dá)2000公里的高頻組網(wǎng)通信測試,完成了與移動電話的數(shù)字化語音、文本短信的高頻數(shù)字通信。
3.3VDES
根據(jù)ITU-R M.1842-1技術(shù)建議方案,VDES系統(tǒng)集成了自動識別系統(tǒng)(AIS)、特殊應(yīng)用報文(ASM)和寬帶甚高頻數(shù)據(jù)交換(VDE)三項功能,不僅能實(shí)現(xiàn)船-船、船-岸間的數(shù)據(jù)交換,還為未來實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與船舶的遠(yuǎn)程雙向數(shù)字通信預(yù)留了空間。
該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是在保障AIS已有功能應(yīng)用基礎(chǔ)上,通過ASM和VDE全面強(qiáng)化船舶通信的數(shù)據(jù)傳輸能力。具體來說VDES為不同內(nèi)容及格式的信息劃分了專用頻譜:與航行安全密切相關(guān)的船舶位置和航行狀態(tài)信息仍保留在AIS專用信道下,以減輕該信道負(fù)擔(dān),并保證其不被占用;與導(dǎo)航無關(guān)的水文氣象等非安全信息由ASM承載,并為其配置兩個25kHz信道;而對于其他內(nèi)容更豐富、格式更靈活的信息則依托100kHz的雙頻信道由VDE完成傳輸,大大提高船-船及船-岸的數(shù)字通信速度。
對航海者來說,VDES系統(tǒng)對船舶位置報告和安全性相關(guān)信息給予最高優(yōu)先級,開辟專用頻段保障信息傳輸,其次是使用更靈活,航海者可根據(jù)需要主動向其他船舶、港口推送或定制信息,最后是依托信道調(diào)整使得信息傳輸速度極大提升,VDES系統(tǒng)的理論傳輸速率可達(dá)到307kbps。
計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使用了通信線路和設(shè)備,用于連接不同地區(qū)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò),形成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),從而滿足人們對語音、圖像、數(shù)據(jù)等信息的共享需求。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的組成設(shè)備主要有網(wǎng)關(guān)、交換器、網(wǎng)橋等,進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞的過程就是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,只要計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相同,就可以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的通信和共享。
1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)的概述
1.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)的優(yōu)勢
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)與傳統(tǒng)的模擬數(shù)據(jù)通信技術(shù)相比有著極大的優(yōu)勢:第一,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)中,數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菙?shù)據(jù)幀,在傳輸時,一旦出現(xiàn)傳輸錯誤,就可以及時通過檢錯編碼和重新發(fā)送數(shù)據(jù)幀進(jìn)行檢測,大大提升了通信的可靠性能。第二,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信可以將視頻、聲音、圖像等非數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息,并在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸。第三,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)有效加強(qiáng)了信息加密技術(shù),使得信息的隱私性得到保障,避免外界的非法獲取,保障了信息的安全性。第四,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)采用了繼電器設(shè)備,并對信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯蠛驼危苊饬嗽胍舻睦鄯e和影響,保證了數(shù)據(jù)在通信傳輸過程中遇到長距離傳輸時的完整性。第五,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)發(fā)展的速度不斷加快,并利用了集成電路,大大減少了電路設(shè)備的數(shù)量,降低了設(shè)備的成本和體積,使通信設(shè)備便攜方便。第六,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)中應(yīng)用了多路光纖技術(shù),使得數(shù)據(jù)的通信路徑更多,傳輸速度加快,可以在同一時間傳輸更多的數(shù)據(jù),滿足了快速發(fā)展的生活需求。
1.2數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信中的指標(biāo)
1.2.1速率
通信技術(shù)中的速率指的是每秒能夠傳送的代碼位數(shù),其計算公式是:S=1/T*log2n公式中的T是指脈沖的重復(fù)周期(脈沖的寬度),n是指調(diào)制的點(diǎn)平數(shù)。由此可見,T的重復(fù)周期(脈沖的寬度)的倒數(shù)就是每一秒的單位脈沖數(shù),如果n=1/T,那么單位脈沖的重復(fù)頻率就是每一秒的位數(shù)。在調(diào)制器中,每一個調(diào)制轉(zhuǎn)換時間都與一個代碼對應(yīng)。由此可見,調(diào)制速率與信息傳輸速率是相同的。
1.2.2誤碼率
誤碼率是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)信息傳輸可靠性的關(guān)鍵指標(biāo),誤碼率主要指在數(shù)據(jù)進(jìn)行通信傳輸?shù)倪^程中,二進(jìn)制碼出錯的概率,它的計算公式是:P=Ne/N公式中,Ne指的是傳輸錯誤的碼數(shù),N指的是傳輸過程中二進(jìn)制碼的總數(shù)。
1.2.3信道容量
信道容量決定了數(shù)據(jù)的通信速率,是檢測信息通信能力的重要因素,在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中,比特是最常用的一個二進(jìn)制單位,每秒能夠傳送的比特數(shù)量是信道容量的單位。
2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的現(xiàn)狀分析
計算機(jī)技術(shù)的普及加快了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,也提高了人們的生活質(zhì)量,傳統(tǒng)的通信技術(shù)已無法滿足新時代的要求,因此,通信技術(shù)也不斷更新。近年來,通信技術(shù)經(jīng)歷了模擬技術(shù)、二代GSM技術(shù)、CDMA技術(shù)、3G通信時代,目前,通信技術(shù)已進(jìn)入4G通信時代,較以往的通信技術(shù)而言,4G通信傳輸速度更快,完整性更高,安全性更穩(wěn)定,方便了人們生活和工作的交流與溝通。另外,多媒體技術(shù)也在快速發(fā)展的通信技術(shù)時代背景下得到了提高,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)中可以將圖像、音頻、影視等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信息,方便了傳輸和共享,同時,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)還增加了存儲容量,可以無限制存儲,多媒體技術(shù)與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)的高度融合,將更好地滿足社會和人們的需求。
3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)的編碼
3.1基帶傳輸
基帶傳輸是指通過傳輸線路直接傳送包含數(shù)字信號的電脈沖,是通信技術(shù)中最常見的傳輸方式,廣泛應(yīng)用在距離較近的局域網(wǎng)信息數(shù)據(jù)傳輸中,在傳輸中,常使用不同的電壓電平來替代二進(jìn)制數(shù)字進(jìn)行表示。
3.2編碼方案
數(shù)字信號脈沖編碼方案多種多樣,主要包括:單極性不歸零碼、雙極性不歸零碼、單極性歸零碼、雙極性歸零碼4種。其中歸零碼與不歸零碼的區(qū)別主要是脈沖時間與碼數(shù)的關(guān)系,如果在一個全部時間內(nèi)是用電流來進(jìn)行傳輸?shù)木头Q為不歸零碼,如果發(fā)出的電流少于一個碼數(shù)的全部時間就稱為歸零碼。簡而言之,歸零碼發(fā)出的是較窄的脈沖,而不歸零碼發(fā)出的是較寬的脈沖。除此之外,單極性碼與雙極性碼的區(qū)別則是單極性碼可以將直流分量進(jìn)行累計,而雙極性碼則不可以累計直流分量,更有利于通信傳輸。
3.3同步過程
同步過程是指接收端按照發(fā)送端的每個碼數(shù)的重復(fù)頻率以及起始時間來接收和傳輸數(shù)據(jù)的,在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)中,主要應(yīng)用的是位同步法和群同步法。位同步法是指接收端對于傳輸?shù)拿恳粋€數(shù)據(jù)都和發(fā)送端保持一致,并在時間上保持同步,為了實(shí)現(xiàn)位同步法,我國目前常用的有外同步法和自同步法2種。外同步法是指接收端的數(shù)據(jù)信息直接由發(fā)送端預(yù)先發(fā)送過來,并保持同步;自同步法則是指接收端從發(fā)送端傳輸?shù)母鞣N波形中提取數(shù)據(jù)信息,并保證提取的數(shù)據(jù)信號不論時間上還是內(nèi)容上都與發(fā)送端保持一致,例如:曼徹斯特編碼。群同步法是指在發(fā)送端傳輸信息后,將傳輸?shù)男畔⒎殖扇舾扇海@里的群是一種序列,序列有起始數(shù)據(jù),也有終止數(shù)據(jù),而所有數(shù)據(jù)都是有著固定的傳輸頻率的,這樣也就保證了發(fā)送端和接收端的信息一致。
4數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信傳輸方式
4.1數(shù)字通信方式
一般來說,數(shù)字通信傳輸方式主要包括2種,即并行傳輸方式和串行傳輸方式。其中,并行傳輸方式一般適用于近距離數(shù)據(jù)通信傳輸,在發(fā)送端和接收端2個設(shè)備傳輸時,數(shù)據(jù)可以在并行的多條通信線路上達(dá)到傳輸多個數(shù)據(jù)位的效果。而串行傳輸方式則多用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信,在進(jìn)行傳輸時,數(shù)據(jù)是一位一位地在通信線路上進(jìn)行傳輸,并主要有3種傳輸方向,即單工結(jié)構(gòu)、半雙工結(jié)構(gòu)、全雙工結(jié)構(gòu)。其中的單工結(jié)構(gòu)只支持1個方向上的數(shù)據(jù)通信傳輸,而半雙工結(jié)構(gòu)就可以支持?jǐn)?shù)據(jù)在2個方向上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,而遇到特殊情況時,會在1個方向上進(jìn)行數(shù)據(jù)通信傳輸,全雙工結(jié)構(gòu)指的是只可以在2個方向進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
4.2多路復(fù)用方式
多路復(fù)用方式主要分為頻分多路復(fù)用和時分多路復(fù)用2種傳輸方式。頻分多路復(fù)用方式是指將信道的總?cè)萘糠纸獬蔀槎鄠€子信道,而且每一個子信道的帶寬完全相同,每一個子信道都可以單獨(dú)負(fù)責(zé)傳輸信號,使得信號可以同時傳輸,加快傳輸速度。時分多路復(fù)用方式是指按照時間的先后順序,將每一個信道分解成多個時間段,在同時傳輸多個信號時,每一個傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號就會占用一個時間段,從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)多個數(shù)據(jù)同時傳輸?shù)哪康摹?/p>
4.3同步傳輸和異步傳輸方式
在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信的過程中,為了保障發(fā)送端和接收端的數(shù)據(jù)信息完整性和同步性,各個碼數(shù)也必須保持同步,數(shù)據(jù)模塊和各個字符在傳輸?shù)钠鹗紩r間和終止時間也需要相同,目前,我們多采用同步傳輸和異步傳輸2種方式來達(dá)到這個目的。其中的同步傳輸是指在數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸時,加入一些同步字符,從時間進(jìn)行判斷,只有保證了數(shù)據(jù)的傳輸起始時間和終止時間相同,就可以判斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫浴6惒絺鬏攧t常用于低速的傳輸設(shè)備,在數(shù)據(jù)中只能1位1位地加入起始字符和終止字符,導(dǎo)致傳輸效率低,結(jié)構(gòu)也相對簡單。
5結(jié)語
隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和普及,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)越來越完善,滿足了社會的發(fā)展要求,也方便了人們的生活和工作,在我國軍事、工業(yè)、航空航天技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。本文首先對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)進(jìn)行簡述,并分析發(fā)展現(xiàn)狀,對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信技術(shù)的傳輸進(jìn)行闡述,以期對我國計算機(jī)通信技術(shù)提供參考。
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中圖分類號:TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-3520(2014)-12-00-01
微波屬于通信的一種傳輸方式,對于數(shù)字微波通信技術(shù)來說,便是以微波為途徑,然后完成對數(shù)字信息的傳輸。同時,通過對電波空間的利用,可以對各類不具關(guān)聯(lián)性的信息實(shí)現(xiàn)傳送。發(fā)展至今,數(shù)字微波通信技術(shù)成為了一項應(yīng)用廣泛的技術(shù)。該技術(shù)具備多方面的作用,比如完成電話信號、數(shù)據(jù)信號及圖像信號的傳輸?shù)取hb于此,本課題對“數(shù)字微波通信技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用”進(jìn)行分析與探究具有較為深遠(yuǎn)的意義。
一、數(shù)字微波通信技術(shù)的發(fā)展
微波通信技術(shù)問世已半個多世紀(jì),它是在微波頻段通過地面視距進(jìn)行信息傳播的一種無線通信手段。最初的微波通信系統(tǒng)都是模擬制式的,它與當(dāng)時的同軸電纜載波傳輸系統(tǒng)同為通信網(wǎng)長途傳輸干線的重要傳輸手段,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,除了在傳統(tǒng)的傳輸領(lǐng)域外,數(shù)字微波技術(shù)在固定寬帶接入領(lǐng)域也越來越引起人們的重視。工作在28GHz頻段的LMDS已在發(fā)達(dá)國家大量應(yīng)用,預(yù)示數(shù)字微波技術(shù)仍將擁有良好的市場前景。
二、數(shù)字微波通信技術(shù)的特點(diǎn)分析
數(shù)字微波通信技術(shù)具備多方面的特點(diǎn),具體表現(xiàn)如下:
1、抗干擾。數(shù)字微波通信技術(shù)具備強(qiáng)烈的抗干擾能力,不會有線路噪聲累積。數(shù)字信號所具備的再生功能,可以使數(shù)字微波當(dāng)中繼通信的線路噪聲避免逐站累積。如果由于干擾讓數(shù)字信號發(fā)生誤碼,則在以后傳輸中要想使誤碼問題得到有效解決,則非常困難。因此,誤碼便會呈現(xiàn)逐站積累的趨勢。2、保密性。數(shù)字信號極易進(jìn)行加密,數(shù)字微波通信設(shè)備有擾碼電路的應(yīng)用,同時可以結(jié)合具體情況完成加密電路的設(shè)置。并且,基于數(shù)字微波通信當(dāng)中,所應(yīng)用的天線具備非常強(qiáng)烈的方向性。因此在與數(shù)字微波射線方向發(fā)生偏離的情況下,是無法獲取微波信號的。3、節(jié)能降耗。由于數(shù)字微波通信設(shè)備不會占用很多空間,因此具備節(jié)能降耗的特點(diǎn)。4、易構(gòu)建數(shù)字通信網(wǎng)。基于數(shù)字微波通信技術(shù)系統(tǒng)當(dāng)中,能夠進(jìn)行數(shù)字信息的傳遞;并且,還能夠通過對計算機(jī)的應(yīng)用,對不同種類的信息進(jìn)行控制及傳遞。
三、數(shù)字微波通信技術(shù)的發(fā)展分析
(一)數(shù)字微波通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
初始階段,微波通信系統(tǒng)均為模擬制式,與同軸電纜載波傳輸系統(tǒng)具有相似性,均為通信網(wǎng)長途傳輸干線的主要傳輸模式。大致上分析,在我國,城市之間電視節(jié)目的傳輸便是借助微波傳輸?shù)摹5搅?0世紀(jì)80年代末,在傳輸系統(tǒng)過程中,同步數(shù)字系列的應(yīng)用越來越廣泛,同時數(shù)字微波通信系統(tǒng)的容量也越來越大。隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn),在固定寬帶接入領(lǐng)域當(dāng)中,數(shù)字微波通信技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。由此表明,數(shù)字微波通信技術(shù)具備優(yōu)良的發(fā)展前景。
(二)數(shù)字微波通信技術(shù)的發(fā)展方向
由于數(shù)字微波通信技術(shù)本身具備的不同特點(diǎn),其發(fā)展方向也呈現(xiàn)了多樣化的特點(diǎn),具體表現(xiàn)如下:
1、實(shí)現(xiàn)QAM調(diào)制級數(shù)的提高。對于目前的數(shù)字微波通信技術(shù)來說,要想使其頻譜利用率得到有效提高,一般需要利用多電平QAM,即為正交幅度調(diào)制。現(xiàn)狀下,主要使用的為512QAM,未來可能會使用1024QAM或2048QAM。以此作為基礎(chǔ),在信道濾波器的設(shè)計方面也有了更高的要求,要求其余弦滾降系數(shù)可以維持在一定的程度。2、網(wǎng)格編碼調(diào)制技術(shù)與維特比檢測技術(shù)的應(yīng)用。要想使系統(tǒng)誤碼率實(shí)現(xiàn)有效降低,便需要使用具有復(fù)雜特點(diǎn)的糾錯編碼技術(shù)。但是,利用該技術(shù)會降低頻帶的利用效率。因此,網(wǎng)格編碼調(diào)制技術(shù)便在其中起到了實(shí)質(zhì)性的處理作用。在使用網(wǎng)格編碼調(diào)制技術(shù)的基礎(chǔ)上,還需要使用維特比算法完成解碼。就目前而言,在高速數(shù)字信號傳輸過程中,使用該類解碼算法具有一定的難度。3、自適應(yīng)時域均衡技術(shù)的應(yīng)用。要想使碼間干擾率得到有效降低,便需要使用自適應(yīng)時域均衡技術(shù),該技術(shù)具備高性能及全數(shù)字化等多方面的優(yōu)勢。同時,使用該技術(shù)還能夠使正交干擾與多徑衰落等問題在一定程度上實(shí)現(xiàn)有效避免。4、多載波并聯(lián)傳輸技術(shù)的應(yīng)用。要想使發(fā)信碼元的速率實(shí)現(xiàn)有效降低,同時使傳播色散造成的影響實(shí)現(xiàn)有效避免,應(yīng)用多載波并聯(lián)傳輸技術(shù)便有著實(shí)質(zhì)性的作用。同時,該技術(shù)還可以使瞬斷率實(shí)現(xiàn)有效降低,一般降低至改變前的1/10。另外,隨著數(shù)字微波通信技術(shù)的發(fā)展,發(fā)信功放非線性預(yù)校正等也能夠得到極為廣泛的應(yīng)用。
四、數(shù)字微波通信技術(shù)的應(yīng)用探究
數(shù)字微波通信具備多方面的特征,包括組網(wǎng)便利、建設(shè)周期短及耗費(fèi)成本較低等。現(xiàn)狀下,數(shù)字微波通信技術(shù)應(yīng)用廣泛,并且具備多方面的作用,具體表現(xiàn)如下:
1、可當(dāng)作干線光纖傳輸?shù)膫浞菁把a(bǔ)充。一般情況下,當(dāng)干線光纖傳輸系統(tǒng)遭遇自然災(zāi)害時,點(diǎn)對點(diǎn)的SDH微波及PDH微波可以完成及時有效的修復(fù)。2、能夠為用戶提供基本的業(yè)務(wù)信息。在農(nóng)村、海島一些偏遠(yuǎn)地區(qū)中,數(shù)字微波通信技術(shù)能夠得到有效應(yīng)用,進(jìn)一步為用戶提供基本的業(yè)務(wù)信息。3、可在城市內(nèi)的短距離支線連接中應(yīng)用。包括了通信節(jié)點(diǎn)間的連接、基站控制器和基站間的聯(lián)通等。4、能夠?qū)崿F(xiàn)寬帶無線接入。寬帶無線接入技術(shù)作為一種優(yōu)良的通信技術(shù),具備快捷且方便的特點(diǎn),在高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)競爭中,該技術(shù)也具備一定的應(yīng)用價值。比如LMDS技術(shù),即為本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)技術(shù),該技術(shù)具備快速啟動的優(yōu)勢,只需耗費(fèi)較低的建設(shè)費(fèi)用,便能夠在很短的時間內(nèi)使組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)有效完成。
五、結(jié)語
通過本課題的探究,認(rèn)識到在數(shù)字微波通信技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展勢態(tài)之下,不但能夠應(yīng)用在傳統(tǒng)的傳輸領(lǐng)域當(dāng)中,而且還能夠應(yīng)用在固定寬帶接入領(lǐng)域中,并起到極為有效的應(yīng)用效果,比如能夠當(dāng)作干線光纖傳輸?shù)膫浞菁把a(bǔ)充、能夠?qū)崿F(xiàn)寬帶無線接入等。相信充分利用數(shù)字微波通信技術(shù),將能夠為人們帶來極大的便利,進(jìn)一步為數(shù)字微波通信技術(shù)的完善推波助瀾。
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對于同步數(shù)字體系可以縮寫為SDH,該網(wǎng)絡(luò)通信體系具有實(shí)時通信的基本特征,能夠精準(zhǔn)傳輸數(shù)字微波信號,有效杜絕了數(shù)字微波通信中的延遲傳輸信息情況。在目前的數(shù)字微波通信體系全面建成實(shí)踐中,SDH的技術(shù)手段屬于數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的核心傳輸技術(shù),上述的數(shù)字微波通信體系包含傳輸系統(tǒng)分路站、系統(tǒng)中繼站與通信網(wǎng)絡(luò)樞紐,因而具有完整性與體系化的顯著特征。
一、SDH數(shù)字微波通信技術(shù)的基本內(nèi)涵
SDH的數(shù)字微波通信技術(shù)旨在運(yùn)用數(shù)字通信系統(tǒng)來傳輸微波,然后運(yùn)用系統(tǒng)解碼等處理措施來分析電磁波的傳輸數(shù)據(jù)內(nèi)容,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的通信網(wǎng)絡(luò)傳輸信息目標(biāo)[1]。作為電磁波的主要構(gòu)成部分來講,數(shù)字微波體現(xiàn)為傳輸頻率較高以及系統(tǒng)波長較短的特征,而數(shù)字通信系統(tǒng)本身具備較大系統(tǒng)容量、較強(qiáng)的直線傳播特征以及微波穿透特征。在此前提下,數(shù)字微波系統(tǒng)已經(jīng)被推廣于現(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域。從技術(shù)本質(zhì)的角度來講,對于同步數(shù)字體系(SDH)可以表述為同步傳輸性的光網(wǎng)絡(luò),該傳輸網(wǎng)絡(luò)在轉(zhuǎn)換原始的數(shù)字傳輸信號時,主要選擇同步復(fù)用與同步傳送的做法予以實(shí)現(xiàn)。在塊狀的系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)作用下,對于完整的SDH系統(tǒng)主要劃分為凈負(fù)荷區(qū)域、段開銷區(qū)域、管理單元區(qū)域等。在目前的同步數(shù)字系統(tǒng)構(gòu)成中,單元指針區(qū)具有管理整個網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的作用,并且設(shè)計為兆比特的系統(tǒng)傳輸速率計算單位。在傳輸數(shù)字信息速率最快的情況下,同步數(shù)字體系一般來講能夠確保達(dá)到每秒鐘9950 兆比特的信號傳輸速率[2]。圖1 為SDH的數(shù)字微波通信系統(tǒng)。
二、SDH數(shù)字微波通信系統(tǒng)的構(gòu)成要素
2.1 系統(tǒng)中繼站
數(shù)字微波通信的完整網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須包含信息傳輸?shù)闹欣^站、信息換算與處理的樞紐站,以及系統(tǒng)分路站等。在上述的SDH系統(tǒng)模塊中,系統(tǒng)中繼站設(shè)有轉(zhuǎn)發(fā)、中轉(zhuǎn)與接收通信數(shù)據(jù)的功能,因此可以做到實(shí)時傳輸各種不同類型的網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)。在微波幀的輔助下,系統(tǒng)中繼站可以通過連接各個終端模塊的方法來完成轉(zhuǎn)換信號與數(shù)據(jù)的全過程,并且具有傳輸功率放大、旁路運(yùn)輸業(yè)務(wù)提取、信號頻率調(diào)制以及混頻發(fā)送的重要功能。
2.2 系統(tǒng)樞紐站
系統(tǒng)樞紐站主要連接于接收端與發(fā)送端的兩個關(guān)鍵系統(tǒng)模塊,因此具有信息傳輸樞紐的關(guān)鍵模塊地位[3]。通常情況下,通信系統(tǒng)中的樞紐站具有微波傳輸?shù)幕竟δ埽ㄟ^連接各個系統(tǒng)站點(diǎn)的方法來完成傳遞波形信號的目標(biāo)。在系統(tǒng)樞紐站的范圍內(nèi),不同站點(diǎn)的通信數(shù)據(jù)都能夠被全面匯總,進(jìn)而對于實(shí)時性的系統(tǒng)干線與系統(tǒng)支線信息傳輸展開全面的監(jiān)控。此外,系統(tǒng)傳輸?shù)臉屑~站還能連接數(shù)字信號的接收端以及發(fā)送端,對于上述兩個系統(tǒng)運(yùn)行端口進(jìn)行必要的倒換處理,在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)字信息以及雙向接收數(shù)字信號的過程中實(shí)現(xiàn)傳輸信號的協(xié)調(diào)分配。由此可見,系統(tǒng)樞紐站以及系統(tǒng)中繼站二者具有緊密配合的聯(lián)系,對于實(shí)時性的微波數(shù)據(jù)完成相應(yīng)的傳輸操作[4]。
2.3 系統(tǒng)分路站
系統(tǒng)分路站被穿插于兩個不同的系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸模塊間,其中包含支干線與主干線的數(shù)據(jù)通信連接網(wǎng)絡(luò)。在分路站的作用下,公共聯(lián)絡(luò)站點(diǎn)可以得到合理的篩選與分配,進(jìn)而對于完整的網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)與信號展開全面的匯總處理。從數(shù)字微波通信的目前運(yùn)行狀況角度來講,系統(tǒng)分路站可以通過分集各個空間區(qū)域數(shù)據(jù)與信息的方法來傳輸實(shí)時性的數(shù)字微波信號,并且還能達(dá)到消除碼間干擾的系統(tǒng)傳輸處理效果。
三、SDH數(shù)字微波通信的技術(shù)運(yùn)用要點(diǎn)
近些年以來,數(shù)字微波通信領(lǐng)域的SDH網(wǎng)絡(luò)通信手段已經(jīng)獲得推廣,技術(shù)人員將其運(yùn)用于主干性的數(shù)字微波通信網(wǎng)絡(luò)中。數(shù)字微波通信的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)在SDH信息處理技術(shù)手段的支撐下,可以確保完成實(shí)時性的數(shù)字微波信息交互,體現(xiàn)為較高的系統(tǒng)信息安全傳輸級別[5]。例如對于光纖鏈路在進(jìn)行信息匯總與處理時,如果選擇SDH的手段來進(jìn)行信號篩選與處理,那么將會實(shí)現(xiàn)數(shù)字微波通信的良好信息處理效果,有效防止出現(xiàn)通信主干網(wǎng)絡(luò)或者光纖數(shù)據(jù)鏈路中斷運(yùn)行的風(fēng)險。具體來講,現(xiàn)階段的SDH微波通信數(shù)字化技術(shù)應(yīng)當(dāng)包含如下的技術(shù)實(shí)現(xiàn)要點(diǎn):
3.1XPIC的交叉極化技術(shù)
對于XPIC的系統(tǒng)處理手段可以稱為交叉極化的抵消干擾信號技術(shù),該技術(shù)手段旨在確保經(jīng)過交叉極化運(yùn)行處理后的干擾信號被全面消除,進(jìn)而達(dá)到抵消數(shù)字傳輸運(yùn)行干擾的目標(biāo)。在目前的現(xiàn)狀下,技術(shù)人員對于多狀態(tài)的系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)制處理技術(shù)以及雙極化的系統(tǒng)頻率復(fù)用技術(shù)手段能夠?qū)⑵溥\(yùn)用于SDH系統(tǒng),充分滿足了較高的頻譜資源利用效率標(biāo)準(zhǔn),有效擴(kuò)大了傳輸數(shù)字微波的系統(tǒng)總體容量。由此可見,交叉極化的數(shù)字微波通信處理手段可以保證達(dá)到較好的系統(tǒng)信號處理以及信號傳輸效果。例如對于多經(jīng)衰落的常見數(shù)字信號傳輸衰減現(xiàn)象而言,運(yùn)用上述的XPIC處理技術(shù)將會達(dá)到明顯消除多徑衰減現(xiàn)象的效果,提高了極化鑒別率。這是由于,正交信號能夠被交叉極化處理后的正價傳輸數(shù)據(jù)抵消,進(jìn)而達(dá)到明顯縮減系統(tǒng)運(yùn)行干擾數(shù)據(jù)強(qiáng)度的目標(biāo)。在此過程中,技術(shù)人員首先應(yīng)當(dāng)取出特定頻率的傳輸干擾數(shù)據(jù)信號,然后對其實(shí)施必要的數(shù)據(jù)合并操作,對于極化的系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)予以全面的抵消。
3.2 系統(tǒng)編碼調(diào)制的技術(shù)
在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不同傳輸頻帶影響下,運(yùn)用編碼調(diào)制處理手段得到的系統(tǒng)信號與數(shù)據(jù)處理結(jié)論也會表現(xiàn)為明顯的差異性。從當(dāng)前的現(xiàn)狀來看,技術(shù)人員對于SDH專用的網(wǎng)絡(luò)傳輸信道應(yīng)當(dāng)將其設(shè)計為特定的傳輸波道距離,對此可以稱為傳輸波道的間隔。例如對于每秒鐘傳輸160 兆比特的SDH網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來講,應(yīng)當(dāng)將其設(shè)計為256 或者128QAM的系統(tǒng)調(diào)制參數(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸兆比特數(shù)據(jù)的改變,相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)制運(yùn)行參數(shù)也會表現(xiàn)為顯著變化的趨向。
3.3 網(wǎng)管技術(shù)與分集技術(shù)
系統(tǒng)網(wǎng)管技術(shù)也就是系統(tǒng)運(yùn)行中的自動監(jiān)控技術(shù),重點(diǎn)針對于各個傳輸數(shù)據(jù)的鏈路。在產(chǎn)生傳輸數(shù)據(jù)故障的情形下,運(yùn)用網(wǎng)管技術(shù)手段可以確保完整提取故障產(chǎn)生的原因數(shù)據(jù)、聲光報警數(shù)據(jù)以及故障所在區(qū)域位置的數(shù)據(jù),便于技術(shù)人員針對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸故障給予適當(dāng)處理。除此以外,分集處理的技術(shù)手段旨在實(shí)現(xiàn)傳輸信號質(zhì)量提升的目標(biāo),尤其適用于廣泛收集各類系統(tǒng)空間運(yùn)行信息、角度處理信息以及路由信息數(shù)據(jù)的過程中。3.4 時域與頻域的自適應(yīng)均衡處理技術(shù)系統(tǒng)時域與系統(tǒng)頻域數(shù)據(jù)在自適應(yīng)技術(shù)手段的輔助下,將會達(dá)到較好的均衡運(yùn)行效果,對于上述技術(shù)可以稱為時域與頻域的自適應(yīng)均衡處理技術(shù)手段。然而在很多的情況下,系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸處理環(huán)節(jié)將會遇到碼間干擾,因此技術(shù)人員必須致力于消除潛在的碼間干擾風(fēng)險,進(jìn)而達(dá)到降低選擇性傳輸數(shù)據(jù)衰減的目標(biāo)。在對抗多經(jīng)衰落現(xiàn)象的過程中,技術(shù)人員對于現(xiàn)有的系統(tǒng)運(yùn)行信號調(diào)制與處理方式有必要進(jìn)行更改,充分運(yùn)用自適應(yīng)均衡的數(shù)據(jù)傳輸處理手段予以實(shí)現(xiàn)。下表1 為SDH數(shù)字微波通信系統(tǒng)的基本運(yùn)行參數(shù)。
四、結(jié)束語:
經(jīng)過分析可見,數(shù)字微波通信的SDH技術(shù)目前可以被劃分為交叉極化技術(shù)、編碼調(diào)制的技術(shù)、網(wǎng)管與分集處理技術(shù)、時域頻域的自適應(yīng)處理技術(shù)等。與原有的通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式相比,建立在SDH前提下的數(shù)字微波通信系統(tǒng)可以確保更好的數(shù)字信息傳輸效率,在節(jié)約數(shù)字微波網(wǎng)絡(luò)通信運(yùn)行時間成本的同時,充分保證了數(shù)字微波通信的信息延時達(dá)到最低程度,合理設(shè)置系統(tǒng)波道間隔。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞: 數(shù)字通信系統(tǒng);數(shù)字信號;應(yīng)用
Key words: digital communication system;digital signal;application
中圖分類號:TN919文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2012)09-0145-01
1數(shù)字通信與模擬通訊的介紹及比較
1.1 數(shù)字通信數(shù)字通信是指用數(shù)字信號作為載體來傳輸信息,或者用數(shù)字信號對載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制后在傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健Mㄋ渍f來,即是利用數(shù)字信號來傳遞消息。“0”和“1”是數(shù)字通信中運(yùn)用的兩種符號,數(shù)字通信系統(tǒng)按著一定的規(guī)律,在編碼器中先將消息信號進(jìn)行采樣,對樣本進(jìn)行0,1編碼的數(shù)字化處理,使其形成呈一定排列形狀的組合代碼,再進(jìn)入通信線路將此代碼送到對方。對方收到電碼后,由解碼器還原為原來的電話信號,由此實(shí)現(xiàn)通信傳遞的目的。數(shù)字通信的主要技術(shù)設(shè)備包括發(fā)射器、接收器以及傳輸介質(zhì),具體傳遞流程則為信源-調(diào)制器-編碼器-加密器-信道-解密器-解碼器-解調(diào)器-信宿 。
數(shù)字通信的信息源和接受者可以是人,也可以是機(jī)器,因此數(shù)字通信可以實(shí)現(xiàn)人與人之問、人與機(jī)器之間、機(jī)器與機(jī)器之間的通信。此外數(shù)字通信具有抗干擾能力強(qiáng)、易于調(diào)制、可加密,還可與計算機(jī)連接的特點(diǎn)。
1.2 模擬通信模擬通信是一種以模擬信號傳輸信息的通信方式,將聲音、光等非電的信號輸入到變換器,使其輸出連續(xù)的電信號,電信源碼的不同,其振動頻率或振幅會隨之變化。人們則利用波形圖相位的變化來還原信號信息。模擬通信系統(tǒng)主要由用戶設(shè)備、終端設(shè)備和傳輸設(shè)備等部分組成。模擬通信系統(tǒng)可用來傳遞話音、電報、傳真等低速數(shù)據(jù)。
1.3 數(shù)字通信與模擬通信的比較模擬通信技術(shù)成熟,其信號形成簡單、直觀,系統(tǒng)設(shè)備簡單,占用頻帶也較窄。模擬信號是通過直接調(diào)制的形式形成的,其信號傳播過程中易發(fā)生畸形,一旦受到干擾,隨系統(tǒng)的沖擊是不可修復(fù)的。因此,模擬信號通信質(zhì)量、抗干擾能力較差。電話、無線通訊中運(yùn)用的則是模擬信號。
1.4 數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)數(shù)字通信與模擬通信相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。它抗干擾能力強(qiáng),通信質(zhì)量不受距離的影響,信號易于調(diào)制、保密性高,能自動發(fā)現(xiàn)和控制差錯,可與計算機(jī)相連,能支持多種通信業(yè)務(wù),具體介紹如下:
其一,數(shù)字通信比模擬通信抗干擾能力強(qiáng)。一方面,數(shù)字信號傳播的形式簡單,只有“0”、“1”兩種區(qū)別鮮明的形式,即是傳播過程中經(jīng)由信號放大器,信號在到達(dá)終端接收器時,仍然可重新再生復(fù)原。另一方面,數(shù)字信號是以離散性的形式進(jìn)行傳播,雖然也不可避免的會受到系統(tǒng)外部以及系統(tǒng)內(nèi)部的噪聲干擾,但是只要噪聲絕對值在一定的范圍內(nèi)就可以消除噪聲干擾,不會出現(xiàn)信號噪聲疊加在一起,并隨著信號被傳輸、被放大,進(jìn)而將影響通信質(zhì)量的現(xiàn)象。
其二,遠(yuǎn)距離傳輸仍能保證通信質(zhì)量。數(shù)字信號遠(yuǎn)距離傳播時,采取的形式為再生中繼,此方式能夠消除長距離傳輸噪音對數(shù)字信號的影響,而且再生的數(shù)字信號和原來的數(shù)字信號一樣,可以繼續(xù)進(jìn)行傳輸,通信質(zhì)量便不受距離的影響。
其三,數(shù)字信號易于調(diào)制。雖然數(shù)字信號較模擬信號更加方便快捷,但是在實(shí)際生活中,模擬電路占有的通信比例仍然不小。那么,數(shù)字信號能否利用已經(jīng)建立起來的四通八達(dá)的模擬電路進(jìn)行傳輸呢?答案是肯定的,只需在數(shù)字終端設(shè)備和模擬電路之間加裝以調(diào)制、解調(diào)為主體的接口設(shè)備,便可實(shí)現(xiàn)。由于數(shù)字信號只存在“0”和“1”兩種狀態(tài),其信號調(diào)制則相當(dāng)簡單,具有波形變換速度快、調(diào)整測試方便、體積小、設(shè)備可靠性高等特點(diǎn)。一般而言,數(shù)字調(diào)幅、數(shù)字調(diào)頻、數(shù)字調(diào)相十?dāng)?shù)字調(diào)制最常用的三種方式。
其四,數(shù)字信號比模擬信號保密性強(qiáng)。由于無線電波是朝著四面八方的方向傳播的,只要終端接收器對口,每個人都可以接收到傳播內(nèi)容。數(shù)字通信可以將其信號在編碼器與密碼相捆綁,在進(jìn)入信道傳播,接收方則通過解碼器解除密碼限制,取得信號傳播內(nèi)容,由此避免了傳播信息外漏的現(xiàn)象。數(shù)字信號加密只需通過簡單的“加”、“減”等邏輯運(yùn)算,按照一定規(guī)律將密碼“加”到語音電碼中去,將包含著語音信息的電碼進(jìn)行傳播。
此外,數(shù)字通信對其設(shè)備中所用電路的要求較簡單,有著輕巧、故障少、耗電低、成本低的集成電路即可滿足通信需求。數(shù)字信號還便于和電子計算機(jī)結(jié)合,由計算機(jī)來處理信號,使得數(shù)字通信系統(tǒng)更加靈活通用,也為各類如電話、電報、圖像以及數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的開展提供了更加便利的條件。
2數(shù)字通信系統(tǒng)的應(yīng)用
編碼、調(diào)制、解調(diào)、解碼以及過濾等都是數(shù)字通信系統(tǒng)的關(guān)鍵性技術(shù),其中數(shù)字信號的調(diào)制以及解調(diào)更是被廣泛各個行業(yè)廣泛應(yīng)用。當(dāng)前,調(diào)幅、調(diào)相以及調(diào)頻是最為常見的三種調(diào)制方式,數(shù)字調(diào)制可將信號源轉(zhuǎn)換成符合信道傳輸數(shù)據(jù)的格式,通俗說來即是在保證信號傳播安全、信息完整的前提下,通過數(shù)字調(diào)制,將基帶信號轉(zhuǎn)變?yōu)閹ㄐ盘枴?/p>
此外,數(shù)字通信息系統(tǒng)還可為全球數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)一份力量。用戶可通過網(wǎng)絡(luò)接口,在一地方、任一時間與現(xiàn)有的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)連接,從中獲取互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通話等服務(wù)。我們?nèi)粘I钪械碾娔X、手機(jī)上網(wǎng)、視頻電話、網(wǎng)絡(luò)會議以及數(shù)字電視等都是通過數(shù)字通信系統(tǒng)來進(jìn)行信號傳輸。
3結(jié)束語
數(shù)字通信是通信行業(yè)發(fā)展的必然趨勢,也是萬千用戶的愿望所歸。數(shù)字通信可以大大改善通信質(zhì)量、提高通信傳播速率、豐富通信內(nèi)容。數(shù)字通信也促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步,不僅為整個通信連跳帶來了無限商機(jī),其更加快捷、有保障的通信方式也為商業(yè)增添了新的活力。
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】虛擬儀器;數(shù)字通信;LABVIEW RIO
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字存貯技術(shù)、數(shù)字交換技術(shù)以及數(shù)字處理技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)飛速發(fā)展,許多設(shè)備、終端接口均是數(shù)字信號,便捷有效靈活的數(shù)字通信系統(tǒng)往往是大多數(shù)電子設(shè)備或系統(tǒng)的不可或缺的一部分[1-2]。在數(shù)字通信中,傳輸信號是離散的,相比模擬通信中的連續(xù)信號具有良好的抗噪性。并可通過糾錯編碼技術(shù)來控制,以提高傳輸?shù)目煽啃浴?shù)字通信系統(tǒng)主要功能是與外設(shè)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)。本文根據(jù)某科研項目中,通信系統(tǒng)維護(hù)困難、更新速度快、時間要求緊等特點(diǎn),提出一種基于NI7831 FPGA的DIO與LABVIEW軟件設(shè)計相結(jié)合的方法,替代傳統(tǒng)的基于單片機(jī)或 FPGA 等自行設(shè)計的硬件電路所組成的數(shù)字通信系統(tǒng), 提高了系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
1.數(shù)字通信系統(tǒng)硬件設(shè)計
數(shù)字通信系統(tǒng)主要由通信終端、8位數(shù)字通信系統(tǒng)、工控機(jī)及PXI總線構(gòu)成。根據(jù)8位數(shù)字通信系統(tǒng)實(shí)驗功能,欲實(shí)現(xiàn)8路并行數(shù)據(jù)的收發(fā)。因此,實(shí)驗中需要選取另一個通信終端。兩塊板卡間并行收發(fā)數(shù)據(jù),最終通過PXI總線與工控機(jī)NI1042實(shí)現(xiàn)通信。硬件示意圖如圖1所示。實(shí)驗平臺搭建如圖2所示。
圖1 8位數(shù)字通信系統(tǒng)硬件示意圖
圖2 8位數(shù)字通信平臺硬件連接圖
NI板卡的選擇:
NI Compact RIO是可重新配置的嵌入式控制系統(tǒng),包括一系列NI推出的RIO FPGA板卡(主要包括NI783X、NI781X、NI785X系列FPGA板卡)和RIO計算機(jī)等產(chǎn)品。
NI Compact RIO系統(tǒng)硬件架構(gòu)中包含:I/O模塊、可重新配置現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)機(jī)箱、嵌入式控制器。本測試系統(tǒng)采用的是NI7831FPGA采集卡,具有不低于32條數(shù)可重構(gòu)DIO(數(shù)字信號輸入/輸出)字線,可配置為速率不低于40MHz的輸入、輸出、計時器或自定義邏輯[3]。
本文8位數(shù)字通信系統(tǒng)主要依托NI7831的DIO實(shí)現(xiàn)。在實(shí)驗中,以HH-S2 FPGA板卡做另一通信終端,以驗證數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)。選定NI7831 FPGA 的Connector0/DIO0~DIO7 為8位數(shù)據(jù)發(fā)送端口,DIO8為發(fā)送寫時鐘發(fā)送端口,DIO9~DIO16為8位數(shù)據(jù)接收端口,DIO17為接收讀時鐘端口。選定另一通信終端HH-S2FPGA板卡的DIO0~DIO7 為數(shù)據(jù)接收端口,DIO8 為讀取數(shù)據(jù)寫時鐘端口,DIO9~DIO16為數(shù)據(jù)發(fā)送端口,DIO17為發(fā)送寫時鐘端口。內(nèi)部通信如圖3所示。
圖3 8位數(shù)字通信系統(tǒng)內(nèi)部通信示意圖
2.8位數(shù)字通信系統(tǒng)軟件設(shè)計
本系統(tǒng)的核心部分是軟件部分,針對選定板卡,軟件開發(fā)平臺選用NI公司針對NI Compact RIO推出的LabVIEW RIO[4-5]。其繼承了LabVIEW圖形化編程的特點(diǎn)。其軟件本身基于FPGA的原理構(gòu)架,包含對IO的配置、時鐘管理、計數(shù)器設(shè)置、存儲塊設(shè)置、常用FIFO設(shè)置等功能[6]。根據(jù)8位數(shù)字通信系統(tǒng)功能,分別設(shè)計數(shù)據(jù)輸入與數(shù)據(jù)輸出兩個工作流程。如圖4所示為8位數(shù)據(jù)輸出工作流程。第一步系統(tǒng)初始化,各個DO復(fù)位。第二步設(shè)置欲發(fā)送的8位數(shù)據(jù)和發(fā)送時鐘脈寬。第三步判斷如果發(fā)送通道使能則發(fā)送數(shù)據(jù)。第四步,判斷是否發(fā)送完畢,如果發(fā)送完畢進(jìn)入第五步判斷是否終止輸出,如果終止則退出。
圖4 8位數(shù)字通信發(fā)送數(shù)據(jù)工作流程
如圖5所示為數(shù)據(jù)接收工作流程。首先系統(tǒng)初始化,各個DI復(fù)位。第二步判斷寫信號時鐘。第三步判斷寫時鐘有效則寫入數(shù)據(jù)。第四步,判斷是否終止程序,如果終止則退出。
依據(jù)8位數(shù)字通信數(shù)據(jù)輸出/接收工作流程圖,8位數(shù)字通信系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)FPGA程序如圖6所示。如圖7為8位數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)驗數(shù)據(jù)接收FPGA程序。圖8為8位數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)驗上位機(jī)界面程序圖。
圖5 數(shù)據(jù)接收工作流程圖
圖6 8位數(shù)字通信系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)FPGA程序
圖7 8位數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)驗數(shù)據(jù)接收FPGA程序
圖8 8位數(shù)字通信系統(tǒng)上位機(jī)界面程序
3.數(shù)字通信系統(tǒng)實(shí)驗數(shù)據(jù)分析
檢測8為數(shù)字通信系統(tǒng)時,選用NI7854做另一通信終端。
表1 8位數(shù)字信號系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)
發(fā)送數(shù)據(jù)
發(fā)送數(shù)據(jù) 循環(huán)發(fā)送次數(shù) 發(fā)送頻率Hz 誤碼率
0~255 100萬 100K 0
0~255 100萬 200K 0
0~255 100萬 500K 0
0~255 100萬 1M 0
接收數(shù)據(jù)
發(fā)送數(shù)據(jù) 循環(huán)接收次數(shù) 接收頻率Hz 誤碼率
0~255 100萬 100K 0
0~255 100萬 200K 0
0~255 100萬 500K 0
0~255 100萬 1M 0
當(dāng)數(shù)字通信系統(tǒng)作為發(fā)送端時,發(fā)送n位數(shù)據(jù)時采用循環(huán)發(fā)送方式,每次循環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù)從0開始發(fā)送,依次加1,直至發(fā)送至。當(dāng)數(shù)字通信系統(tǒng)作為接收端時,數(shù)字通信系統(tǒng)做數(shù)據(jù)接收端,NI7854板卡做發(fā)送數(shù)據(jù)端,以同樣的方式向數(shù)字通信系統(tǒng)循環(huán)發(fā)送數(shù)據(jù)。測試數(shù)據(jù)如表1所示。
可以看出8位數(shù)字通信系統(tǒng)各路DI口發(fā)送接收數(shù)據(jù)正確穩(wěn)定,在發(fā)送/接收時鐘速率增加至1MHz時仍然能夠?qū)⒄`碼率控制為0,性能可靠。
4.結(jié)語
提出并設(shè)計實(shí)現(xiàn)了一種具有應(yīng)用價值的8位數(shù)字通信系統(tǒng)。實(shí)驗結(jié)果表明,該設(shè)計誤碼率低、穩(wěn)定性好,確保了硬件與軟件設(shè)計的可行性。該系統(tǒng)還具有良好的通用性,由于NI Compact RIO的結(jié)構(gòu)性,可以對本系統(tǒng)做一些修改,用來測試其他項目。本設(shè)計沒有涉及數(shù)字信息的加密,有關(guān)通信加密技術(shù)的研究將在以后開展。
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