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关键词:卫星;通信技术;民航;发送站
1卫星通信以及应用技术的简单介绍
1.1卫星通信的主要组成部分
卫星通信主要是指人们通过卫星作为中继站,然后通过无线电来实现2个或2个以上的地面站进行交流的通信手段。卫星通信系统是指人们通过人造地球卫星来实现地球站之间通信的通信系统。在民航空管领域中使用的卫星通信方式主要是地球上站与站之间的间接通信,其卫星通信系统由3部分组成,即卫星、地面发送站和地面接收站。卫星在太空中起到了信号转发的作用,其通过地面发射站发送无线电信号到太空中,经由卫星转发再次回到地面,最终实现2个地面站与地面站之间的信息交换。
1.2卫星通信技术在空管系统中的应用
中国民航空管卫星通信技术始于20世纪90年代,1995年开始逐步建立民航空管卫星通信网络。早期主要使用的是美国休斯公司推出的以卫星为基础的TES数字电话/数据通信网络,并租用了鑫诺一号卫星C波段转发器(2011年更换为中星10号卫星),C波段的使用频段为4~6GHz。此外,民航PES也在空管网络传输中占到相当大的比例。因此,这2种类型的卫星通信技术都属于C波段卫星。21世纪初,随着我国空管事业的发展,旧的TES卫星已经难以满足人们的需求,因此,开始考虑新的卫星网络,之后,新的卫星网络——KU波段卫星在空管领域得到了广泛使用,民航KU卫星通信网于2002年立项,2005年进入安装实施阶段,并购买了1个由亚洲卫星公司经营管理的亚洲四号卫星,转发器带宽为54M。KU的使用频段达到了12~14GHz。因此,多个卫星通信技术交叉形成了卫星网络,从而达到了有效处理数字语音和数据通信的目的。
1.2.1C波段卫星通信技术的应用
C波段卫星通信技术主要运用于空管卫星通信技术发展早期。早期以语音为主的PES和TES卫星通信技术,构成了1个完整的数字卫星通信系统。空管C波段主用网控站位于北京,备用网控站位于广州,采用频分多址方式FDMA来实现与地面站间的通信,室内中频为70MHz。随着空管事业的发展,C波段卫星仅TES卫星站在中南地区就有34个站点,在全网更是有着200个站点,形成了一个庞大的网络系统,可以实现语音传输、雷达数据传输和电报业务传输。
1.2.2KU波段卫星通信技术的应用
随着经济的发展,国家的民航事业发展迅速,进一步带动了空管事业的发展。但随着空管事业的发展和航班量的增多,对设备的依赖也逐渐加重,加之以往的C波段卫星通信技术资源紧张,其带宽相对小的缺点进一步被放大,卫星通信新技术的应用已迫在眉睫。此时,随着KU波段卫星通信技术的成熟,KU波段卫星通信技术也成为了空管技术人员的一个新选择。与以往的C波段卫星通信技术相比,其转发功率更大、接收天线效率更高、天线口径更小、成本更加低廉,最明显的优点是传输速度有着明显的提升,地面抗干扰能力也更加强大。这就意味着KU波段卫星可以处理更多的业务,得到更广泛的使用。目前,民航空管KU卫星全网采用多家设备集成方式组成,室内主设备采用加拿大PolasatVSATPlusⅡ的产品,室外单元ODU主要由美国EFDATA公司提供,室外天线主要由石家庄电子科技集团公司第54所提供(有6.2m、4.5m、3.7m等规格),空管KU波段主用网控站位于北京,备用网控站位于上海浦东,全网网络划分成3个组网进行通信。KU波段卫星通信技术在空管主要应用在视频、多媒体会议、热线电话、雷达引接数据、气象广播数据、低速异步数据等方面。
2卫星互联网和卫星宽带化的发展趋势
随着社会经济水平、科学技术水平的不断提高和发展,卫星通信的频率和范围也有着日新月异的发展。随着空管事业的进一步发展,旧的KU卫星通信技术同样会落伍,比如KU波段卫星同样存在雨衰过大等缺点。为了进一步满足用户对卫星通信技术的需求,Ka和Q等卫星通信技术在不久的将来会得到越来越广泛的使用。与KU卫星技术相比,Ka等通信技术同样有可用带宽更宽、抗干扰能力更强、设备体积小的优点。与此同时,随着互联网技术的发展,卫星与互联网技术相结合也是未来卫星通信的大趋势,这也是因为卫星通信技术有着远程通信、广播通信等特点。
目前,通信技术的发展趋势是以IP为基础的全业务网络,即融合数据、语音、视频和移动通信等业务。民航空管内部有大量基于IP技术的业务应用系统,如转报、空管自动化、气象、办公等。本文将主要探讨IP技术在民航空管通信网络建设中的应用。
【关键词】民航空管 通信网络 建设 IP技术
随着网络技术的迅速发展,逐步实现了信息开放和共享,同时也进一步稳定了网络安全。这一般体现于网络内容的变动让信息来源广泛而使信息安全难以控制,想要确保安全传达和保存信息有会有一些困难,资源的内容来源多样而面对的使用者混乱,网络面临的风险成分也更多,信息源不再简单和集中,杂乱无章,形形的途径来源使信息不容易被掌握和控制,不能确保渠道稳定安全,对于安全系统来说,要提升安全防御级别,进一步完善安全系统,从制度和技术各方面进行调整,提升网络管理的手段的数量,而民航的通信网络因此有效率较高,而更加安全的运作保证。
1 民航空管通信网络概述
民航空管通信网络,是承载和传输民航空管安全生产运行和行政管理业务信息的基础设施,按照空间位置可分为地面通信网、地空通信网、太空卫星通信网。
地面通信网,可细分为民航数据通信网、地面电话网、地面微波等。民航数据通信网(ATM)是目前的主用网络,主要承载的业务有民航自动转报、气象信息、程控联网、行政办公、视频会议等。民航数据通信网主要采用“路由器加专线”的模式组网,具有3层结构,以京、沪双核心为核心层,以7个地区局为汇聚层,以各分局(站)为接入层,全国大小节点约150个。
卫星通信网主要由人造地球卫星和地面站组成,租用国产卫星的C和Ku波段作为通信信道,由于延时较大,且易受干扰,多作为地面通信网的备用链路。
2 IP技术在民航空管通信网络建设中的应用与发展
2.1 IP技术概述
近此年来,计算机网络通信技术发生了比较迅速的发展,同时促进IP技术得到了以往通信以及信息技术重来没有过的高速发展,同时也在网络结构、传输能力、业务开拓这此方面都得到了较大的发展以及进步。因为Internet使用了全世界作为广泛使用以及支持的ICP/IP协议,进而可以统一了上层通信协议,使得宽带IP网络最终成为了现代信息高速公路的统一的平台
IP技术在民航通信业务之中得到了充分高效的使用,它摆脱了传统专线专网存在的缺点,具有较高的利用率,同时和其他传统的通信业务相比具有利用率高,成本低这样的特点,同时数字化也比较方便复用,以及较强网络融合性能力等特征,尤其是以VOIP技术为代表。
2.2 VOIP技术特点分析及应用
(1)VOIP的英文全称是Voice over Internet Protocol是把模拟声音讯号进行数字化,并且以数据封包的型式在IP数据网络之上来做实时的传递。VOIP最大的优势则是可以广泛地使用Internet以及全球IP互连的环境,同时可以提供比传统业务更多、更好的服务。
(2)VOIP相关协议以及特点的分析。当前VOIP通常使用的协议有SIP,H.323,MEGACO和MGGP等。H.323这是一种ITU-T标准,这项标准既包括了点对点通信也同时包括有多点会议;H.323则定义了四种逻辑组成部分,包括有终端、网关、关守以及多点控制单元(MCU)。终端、网关以及MCU都可以被看成是终端点。会话发起协议(SIP)则应该是建立VOIP与之相连接的IETF'标准。SIP则是一种应用层控制协议,并且用于同一个或者多个参与者创建、修改以及终止会话。媒体网关控制协议(MGCP)则是由思科以及Telcordia提议的VOIP协议,它定义呼叫控制单元即呼叫或媒体网关同电话网关之间的通信服务。MGGP则属于控制协议,并且允许中心控制台监测IP电话以及网关事件,同时通知它们发送内容到指定地址。Megaco/H.248则是一种用于控制物理之上分开的多媒体网关的协议单元的协议,进而可以从媒体转化之中分离呼叫控制。并且从VOIP结构以及网关控制的关系来看的话,Megaco/H.248同MGGP他们在本质上具有一定的相似点,但是Megaco/H.248则支持着更加广泛的网络,比如说ATM。
(3)VOIP传输系统的基本构成。对于传统语音业务来说,从呼叫方则到接收方的所有功能全部均可以PSTN来完成。IP语音业务与之有所不同IP语音网关则提供的是IP网络以及公用电话网(PSTN/ISDN)间的端口,而用户则可以通过PSTN连接到IP语音网关,并且由IP语音网关来负责把模拟信号则转换成数字信号同时进行压缩打包,这样的话就可以使它成为了可以在IP网络上传输的分组语音信息,其后再经IP网络传送到被叫侧IP语音网关,被叫端的IP语音网关则可以把分组语音数据包转换为可识别的模拟语音信号,并且通过TSTN来传送给被叫电话终端,这样的话就可以完成了一个比较完整的电话到电话这样的通信过程。
2.3 传统甚高频地空遥控系统
甚高频地空遥控系统它是现代空中交通管制系统之别重要组成部分,同时也是航路地空通信之中保证管制人员同区域之内的飞行器之间可以进行正常可靠通信的基本手段。甚高频通信它是飞行器同飞行器、飞行器同管制指挥之间进行交流的纽带,不仅可以用来发送以及接收遇险、紧急及安全信息等等,同时也可以用在飞行器电台之间、海岸电台同船舶电台之间的无线化呼。
3 结语
使用VOIP传输的民航甚高频通信信号,可以在网络状况不足够之时好,依然可以满足民航甚高频通信的语音质量的要求。由此可以相信,随着民航通信与VOIP技术的应用发展,现代空中交通管制网络传输系统将会有更多实现的可能以及更好的发展前景。
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【关键词】UUV 航行控制中心 软件可靠性设计
航行控制中心是UUV(Unmanned Underwater Vehicle,水下无人航行器)的控制核心及“思维大脑”,UUV的使命规划、航行姿态检测、航行控制、任务执行等功能的实现均由航行控制中心执行,航行控制中心可靠性水平较低将导致无人航行器失控沉没或丢失,造成任务失败及巨大的经济损失。
航行控制中心的可靠性是UUV可靠性水平的核心节点,目前UUV航行控制中心普遍采用嵌入式计算机系统,鉴于航行控制中心硬件设计较为成熟,而系统软件通常根据使命任务的不同而进行定制化设计。而软件的可靠性已成为武器装备的关键,以第四代飞机F/A-22为例,2003年的飞行试验显示大部分技术难关已经攻克,最后的遗留问题就是软件的不稳定性。此外,第四代飞机F-35的两个关键问题被确认为是软件问题。
为了保证现代装备的任务完成,保证装备的可靠性,必须对航行控制中心软件的可靠性提出明确的要求并加以考核,必须全面开展软件可靠性工作,否则将严重制约装备的研制,影响武器装备的交付和使用。
本文就UUV航行控制中心系统软件设计中的可靠性设计问题,从设计思想和软件技术实现两个方面来进行讨论。
1 UUV航行控制中心简介
航行控制中心是水下无人航行器的控制中心,其主要功能一般为:通过通信线路与UUV其他单元进行数据通信、控制各组成单元的信息交换,实时监测UUV的工作及航行姿态、控制执行机构执行相应动作,通过无线电、水声通信等通信方式与陆基、跟踪舰艇等指挥中心通信,接收控制中心的控制指令、反馈UUV航行状态等,并根据下发的使命任务自主控制航行姿态、自主航行、自主完成使命任务。一般UUV航路控制中心其与相关设备接口如图1所示。
航行控制中心软件一般采用模块化设计,可分为通讯子系统、UUV航行状态检测子系统、决策与控制子系统、数据支持子系统软件、应急处理子系统等。
2 航行控制中心软件可靠性设计
随着嵌入式计算机系统的广泛应用,软件可靠性设计已成为UUV等装备的关键。为了提高软件设计可靠性,在航行控制中心软件设计时应从软件需求分析、概要设计、详细设计及控制流程等方面进行详尽分析和通盘考虑,力求使软件控制系统具有完整性和鲁棒性,尽可能防止发生软件错误、崩溃。并应进行容错设计,尽量使航行控制中心软件检测到其他控制设备出现错误时进行处理。在此,对航行控制中心软件可靠性设计介绍一下几点措施:
(1)设计清晰简练的数据结构,数据类型尽量简化,数据量尽量减少,降低软件系统的复杂性和编程出错的可能性。
(2)航行控制中心与各功能设备之间的通信数据应采用通信协议校验方式,防止通信结果受到电磁干扰等原因出错。
(3)各控制器模块之间的通信,采取等待超时跳出的方式,防止通信失败使程序陷入死循环。
(4)设置看门狗程序,门狗复位信号写在程序主循环之中而不是写在中断服务程序中,可同时防止主程序和中断程序跑飞,当软件死机后可通过看门狗复位使软件恢复运行。
(5)在检测到漏水报警等设备故障状态时,采用多次确认的方式,防止电磁干扰信号或设备虚警对软件功能的影响。
(6)采用软件陷阱,给没有程序代码的ROM存储空间烧写0xFF,使程序跑飞到有效代码区以外时能返回重新开始运行;
(7)对重要但无法检测的执行机构控制器采用程序复执,如紧急状况时UUV上浮指令连续执行多次,确保执行;
(8)设计人员应详细分析航行控制中心系统中所有UUV航行及使命任务执行过程中可能出现的运行状态,使软件能最大限度覆盖所有这些运行状态;
(9)重要数据备份,UUV对使命任务进行储存备份,航行过程中随时记录和备份当前航行状态和控制指令,当软件经过严重故障在航行时重启程序可根据备份数据及导航设备等航行状态等信息继续航行执行任务。
4 结论
本文在介绍UUV航行控制中心功能及组成后,介绍软件可靠性设计措施。经过某型UUV多次试验,证明了所介绍的可靠性设计措施可有效提高该UUV航行控制中心软件可靠性,确保了任务的完成并有力保障了UUV的安全。
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关键词:民航无线电干扰;对策分析
民航无线电通信技术广泛应用机飞行的方向导航、飞行器与地面通信中心的信息交流、卫星无线电的监测和无线电气象监测系统等领域。在对民航无线通信技术的使用当中,不仅涉及到相关的技术性问题,同时也涉及到促进航空业的发展和保障飞行安全的重要问题。因此,就有必要对民航无线电干扰的相关因素进行详细的探讨,从而在源头上排除相关的信号干扰,确保飞行过程的通信的通畅性和安全性,避免出现重大的飞行安全事故。
1 无线电通信在民航业中的使用现状
在民用航空领域中,无线电通信技术具有广泛的实用性。其主要的使用范围主要包括有对飞行器的航空方向的导航、对相关航空领域的无线电监视和航空气象监测等方面。而在其中,对飞行器航空方向的导航已经成为其主要的应用方面。在实际的使用过程中,航空业的无线通信技术的应用通过相关的仪表着陆系统和测距系统等通信设备为飞机提供相关的精确有效的位置、陆空高度、距离和方位等重要的航空信息。所以,在对航空无线电频率的正常运用和日常监察已经成为航空管理部门的重要工作范围。
但是,在对民航业的无线电干扰技术方面还没有形成一种足够有效和全面的干扰排除和应对机制。在各种航空通信设备的使用过程当中,其设备的防干扰性的设计和相应的防干扰技术的研发还未能够满足日益发展的航空业的要求。
2 民航无线电干扰的种类
无线电干扰主要是在无线电通信的过程当中,有相关的外界干扰信号对民航无线电信号的接受进行干扰,从而导致民航无线电信号无法通过正常的轨道或者无法准时有效地到达相关的目的地的情况。无线电干扰的结果可以使到无线电通信所应该接收到的信号产生重要的影响,从而导致其通信信号的质量降低和通信性能的下降,严重的甚至会导致无线通信信号的丢失和失真,切断飞机和地面控制中心的联系。
民航无线电干扰的种类主要包括有:同频信号的干扰。同频信号是在其他的信号源头发出的与目标信号频率相同的信号。这种情况的产生的主要原因是因为在一些地区存在着信号违规使用的情况和民间私用信号的发射干扰,其所发出的相关信号与有用信号的频率的波频相似或者相同;邻频信号的干扰。这种干扰的发生过程是通过在接收机射频通带附近的相关信号经过相关的频率变换后落入到中频通带中而造成的信号干扰。这种信号干扰的情况主要是由于相关的通信设备的技术指标没有严格按照国家的要求进行设置而导致的。交调信号干扰。这种信号干扰类型所产生的原因是在信号接收器周围存在着一个较强的外界信号,当这个信号进入到非线性器件的接收频率当中,就会对有用信号的截波进行寄生调制,从而造成信号的干扰。
3 防止民航无线电干扰对策
在制定对民航无线电干扰的相关应对措施时,应该以以往的预防技术为指导,通过民航部门和相应的技术部门的支持,建立起一套以预防干扰为主、促进管理工作的水平的上升和排除干扰的一系列工作的问题处理机制。具体做法包括有:
通过加强对民航业的专用无线电频率的保护,促进民航无线电通信的安全工作进程。在机场和地面无线电控制中心等重要的通信部门中在加大对其周边的电磁环境的防干扰维护。在其防干扰设备和设施的附近要紧私设电台与防治地方电视台对其电视信号的发射频率的擅自增大,从而保证周边的通信环境的干扰因素的排除,为民航无线电通信提供一个良好的通信环境。
在加强行政监督工作方面,当地的地方政府和无线电通信的监督管理部门要对本地区的无线电使用和相关的法律法规的制定和执行建立一个行之有效的工作机制。在发现相关的干扰信号的情况的时候,需要对干扰信号的干扰源的强度、种类、方位和影响程度进行一个详细的记录,为以后的防干扰工作提供一个重要的参考依据。
建立一整套对于无线电使用和受干扰情况的定期检测体制,从而在日常的工作和管理当中减少干扰信号对于无线电通信设备的正常工作的影响。在机场的周边范围内设立相关的无线电检测设备网络,对无线电使用和受干扰情况进行详细的记录,通过建立起防干扰信息的历史数据库去分析相关的干扰情况,从而为干扰信息的预防工作奠定良好的基础,利用频谱分析仪对实时的干扰信息进行判断分析和信号干扰排除。
民航无线电干扰的监测与控制工作关系重大,尤其在科学技术水平不断发展的今天,很多种类的通信设备和工业生产设备的应用越来越广泛,致使无线电干扰的现象频频发生,所以要充分了解无线电干扰现象发生的根本原理,对不同的类型进行不同的预防和维护措施,同时要加强与无线电管理部门的沟通协作,规范无线电频率审批的管理与审批,争取将民航无线电干扰程度控制在最低的范围内,以便为航空飞行提供良好的通信导航监视服务,促进民航事业的发展。
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卫星移动通信自逐渐发展以来,便因其覆盖范围广、地域限制弱、信号容量大等特点被广泛应用于通信网络当中,成为全球通信网络中不可或缺的有效信息传输手段之一,在军用领域和民用领域发挥着重要作用。但由于卫星移动通信的信道受多径效应、阴影效应以及多普勒效应的影响,严重的影响信号传输的有效性,因此必须采用相关的通信技术克服这一问题。协作通信技术作为提高通信质量的有效手段,因此研究其在卫星移动通信中的应用逐渐成为热门话题。
关键词:
协作通信技术;卫星移动通信;应用
1协作通信技术
1.1协作通信技术概述。协作通信技术是利用不同节点的相互协作引入空间分集优势,以此对抗信道中存在的多径效应、阴影效应、多普勒效应等影响通信质量的不良因素。协作通信技术各节点在发送自己信息的同时业彼此共享自身存在的资源以协助其他节点传输信息,最终凭借这种相互协作的机制形成一种多入、多出的虚拟通信系统,也凭借这种相互协作的节点工作模式而形成的良性系统提高系统信息传输的高效性及稳定性。
1.2协作通信技术应用于卫星移动通信中的优势。协作通信技术存在两大优势,其一是调动并利用网络中空余资源的存在,其二是对系统信息传输产生协作通信增益。其中协作通信增益作用对于提升卫星移动通信信号传输的稳定性和有效性有着至关重要的作用。协作通信增益作用主要通过空间分集增益、时分分集增益、频分分集增益三种具体技术实现方式达成抑制信道受不良效应的影响,被誉为下一代通信系统的关键技术之一,因此研究协作通信技术在卫星移动通信中的应用是通信技术发展的重点,也是未来通信技术未来能否实现跨越的关键所在。
2卫星移动通信
2.1卫星移动通信概述。卫星移动通信是以地球同步轨道卫星或其余轨道卫星为基础,采用卫星通信特有的多址信息传输方式为全球范围内的卫星移动用户提供服务。卫星移动通信主要由通信卫星、地面站、通信终端三部分组成,由通信卫星传递信号保持地面通信系统与用户移动终端的通信连结,再通过地面站接收终端发出的信号以及卫星通信反馈回来的信号以此实现不同地域之间卫星移动用户之间的联系。目前,卫星移动通信已广泛应用于军事和民用领域,是21世纪取得的重大科技成果之一。
2.2卫星移动通信应用协作通信技术的必要性。卫星移动通信按照应用环境可分为陆地卫星移动通信系统(LMSS)、航空卫星移动通信系统(AMSS)和海事卫星移动通信系统(MMSS);按照卫星轨道分类又可分为同步轨道卫星系统和非同步轨道卫星系统。由于所需卫星移动通信的功能和作用各不相同,因而通信卫星与通信卫星之间存在信号的干扰,加之卫星信道本身的不良效应影响,卫星移动通信之间若没有协作通信技术的连接,不仅浪费了不同通信卫星的信息资源,其传输信号的稳定性和有效性也无法得到充分的保障。因此,加强协作通信技术在卫星移动通信中的应用,是未来移动通信发展的必然趋势和要求。
3协作通信技术在卫星移动通信中的应用
3.1卫星多节点协作传输技术。卫星多节点协作传输系统可以看做是各个节点之间一对多和多对一系统的集合,在这个节点组成的集合之间,各个节点都将参与协作传输。具体协作模式如下:以通信卫星作为源节点S,以地面站或某个信关站为目的节点D,以众多协作节点视为R(R可以为一个或多个)。其中,众多协作节点R由于地域的分散性和独立性,若是直接由通信卫星S接收有可能会导致信号接收的差错性,而经过不同的节点R将信息转发到目的节点D再将这些信息进行合并则可以有效提高目的节点D的接收性能并极大程度的改善通信卫星R的差错性,使其有更多的链路余量来抵抗信道衰弱对信号传输的影响,最终提升卫星移动通信信号的质量和有效性。但是,需要注意的是,由于正交传输的作用,协作节点R的数量会影响协作传输系统的频谱效率,因此在运用此技术的过程中需要注意节点个数的选择。
3.2卫星协作节点选择技术。协作节点R的数量会影响协作传输系统的频谱效率的问题,卫星协作节点选择技术可以根据协作节点的信道强弱来进行区分和筛选,选择最合适的协作节点R来进行协作传输,即将目的节点D与协作节点R之间一对多的集合调整为一对一或一对有限的节点R的集合,借此合理利用系统资源,有效改善卫星多节点协作传输系统的频谱效率性能。同时,通过卫星协作节点选择技术可以根据因地形、建筑物遮挡、传输距离等因素导致的协作节点信道衰落成都的不同而优化不同节点之间的功率分配,减少不同协作节点之间的能耗,延长协作节点的使用寿命,从而降低卫星移动通信的损耗成本,将更多的资金投入到应用在卫星移动通信中的协作移动通信技术的优化和研发之中,促进卫星移动通信技术的发展。
3.3卫星混合协作传输技术。在卫星协作传输系统中,协作节点可以采用AF和DF两种不同的工作模式,这两种工作模式各有其利弊。AF工作模式不需要协作节点进行信息的解调、译码等处理,可以有效降低鞋店工作的复杂程度,简单易行,但也会由于在引入信号的同时放大引入时的噪声,因此存在噪声放大效应这一不良影响;DF工作模式会将协作节点进行解调、译码等处理,确保系统获得良好的性能,但也由于程序的复杂性,存在错误传播的可能,影响系统的分集效果。因此,将这两种工作模式进行协调处理可以实现卫星通信技术的最优化。卫星混合协作传输技术便是将两种工作模式进行混合,根据译码情况采用AF或DF方式转发源节点信息并合并检测,使系统获得最好的差错性能,借以提升系统的传输能力。此外,或和写作传输技术还可以结合以上提到的两种技术来进一步改善卫星混合协作传输系统的性能。
4结束语
总而言之,加强协作通信技术在卫星移动通信中的应用研究,可以不断丰富卫星移动通信领域的技术成果,为卫星移动通信的发展以及提高卫星通信系统信息的传输性能提供良好的发展思路和技术支撑,助力卫星移动通信的进一步发展。本文仅是将协作通信技术在卫星移动通信中的应用思路及方式方法做出了简单阐述,提出了属于自己的一些浅显思考和建议,希望能对后续的研究者起到一定的启发作用,为进一步研究提升协作通信技术在卫星移动通信中的应用提供解决思路。
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【关键词】光纤通信;未来发展;应用
光纤通信技术其实就是一种采用光纤和光纤进行传输信息的方式,我国在二十世纪七十年代开始,就对光纤通信技术进行了初步的研究。后来随着科技的不断进步及市场需求的越来越高,我们和通信技术的关系也越来越密切。由于我们生活水平的不断改善,我们对生活的需求也有了潜移默化的改变。我们开始追求生活的舒适便捷,并希望能通过目前发达的科技手段,来过上自己想要的现代化生活。而光线通信技术就顺应着我们的需求而生,它是信息传输的载体,把光纤当作传输的介质,以它通信容量高、损耗低及频带宽等特性,快速的推动着通信领域的不断发展。
一、光纤通信技术的发展趋势
(一)光纤的发展趋势
目前正是信息高速发展的时代,整个世界都处于信息发展的状态下,因此,电视会议、网络传输、节目点播和有线电视等许多技术,都被称为这个时代的信息产物。所以在目前多元化的网络发展情况下,我们对构建光纤通信就有了更高的标准。由于当前光纤通信主要是用强度调制的检测方式,而在相干的光纤通信系统中,一般用相干的检测方式。如果使用这个检测方式,就能帮助我们提升检测的灵敏度及系统运作的效率。由此可知,这种检测方式不仅提升了传输的距离,而且还会让提升我们在应用时的便捷性。
(二)光纤通信技术高速化的发展趋势
随着我们对容量需求的不断增加,光纤通信同样需要中继距离不断增长,这样才可以确保偏光纤的正确方向。我们在应用的过程中,可以通过使用相干光纤通信,来达到无中继的通信效率。但是,值得我们注意的是,必需要保证光的偏振方向,不能进行改变,这样才能达到我们预期的探测效率。因此,我们必需在一般的单模光纤上进一步的向偏光纤技术方向发展,这也是一种不可避免的发展趋势。
(三)光纤通信技术网络化的发展趋势
由于目前互联网的飞速发展,导致光纤网络也随着计算机网络不断构建;因此,信息量的传送就变得越来越多,具有突发性及随机性的分组信号码流的比例也随之增加。从它的技术方面我们可以发现,它的发展方向一般是通过不停的增加信道的容量,并把实用化距离的传输尽量做到标准化。如今,光纤入网通常是用软件来控制的,还是全数字化系统,并拥有高集成性和智能化等特性;因此,它也成为了通信网中最不可缺少的一部分。光纤通信今后将会面对越来越多的用户,而且业界人士预计它将会为我们带来一个高速的智能信息时代。
二、光纤通信技术的应用
(一)光弧子通信技术
根据科学实验证明,对于运作在零色散波长处的单信道通信系统而言,光弧子通信技术在性能上和工作常规系统相比并不具有很大的优势;可是,工作常规系统比较容易被群色散所影响,这样会导致它的传输速率受到一定的限制,尤其是在多信道的系统中,这种影响还会限制它的传输容量。而光弧子通信系统却能把不同的波长的多信道复用到同一根光纤中进行传输,所以,多信道光弧子通信技术的应用前景将会十分广阔。
(二)全光通信网
全光网的概念是指用户和用户间的信号传输和交换都使用光波技术,它通常由电网络层和光网络层所组成。全光网通过波长去选择路由,在传输速率及数据格式等方面都具有透明性。它不仅能和现有的通信网络进行兼容,而且能支撑将来宽带业务数字网络的升级。全光通信网还具有可扩展性、可重建性;因为全光网的光网络层里有许多光器件,所以它的可靠性就高,而且平时维护的经费也比较低。
(三)高速光纤计算机网络
光纤分布式的接口环网已经成为计算机网络中一个重要的研究领域,作为光纤传输的主要令牌,它在局域网的应用上,表现出来非常高的工作效率;一旦把它应用在我们目前的校园网构建中,它的实用性将会更加清晰的呈现在我们的面前。目前,因为客户端拥有多样化的需求,所以我们也需要体工程相对应的服务来满足用户的需求;而且在构建网络的过程中,节点很设备都会很繁复,状态也会分散,这时候它的优势就体现出来了,它的高开发性和创新性非常就适应这个构建环境。
三、光纤通信的应用实例分析
(一)应用于舰载高速光纤网
目前的舰艇装备都拥有许多的通信雷达、武器指挥及导航系统等高科技电子设备,但如果和另外的电气设备混在一起,就容易形成射频干扰和电磁干扰等问题。在舰船上应用了光纤网之后,就可以最大避免这些问题,从而提升了我们指挥作战的能力。
(二)应用于雷达和微波系统
如果用光纤连结雷达的控制中心和雷达的天线,就可以扩大两者间的距离。将光纤作为传输介质,它的频带就能覆盖X波段或者KU波段。
(三)应用于光纤水听器
如果我们利用光纤技术来探测水下的声波,就能比普通压电水听器的灵敏度高,而且动态范围也比普通的大,并具有抗电磁干扰能力及系统湿端质量轻等许多的优点。
(四)应用于点对点的数据传输及网络应用
我们飞机上的点对点光纤链路就主要应用在航空电子装置黑盒子的数据传输,实际表现一直不错,数据传输速率也很高。
(五)应用于航天飞行器
光纤通信技术还可以应用于运载火箭的起飞倒计时的脐带系统、监控传感器及航空电子设备网中,从而去达到增加运载火箭可靠性的目的。
四、结语
综上所述,光纤通信技术在日益的发展中,已经成为我们信息化生活中越来越重要的组成部分之一。我相信,随着我们对这项技术的不断研究、开发,它会在未来为我们带来更加成熟的技术和更广泛的应用领域,比如应用于未来的预警等方面,将会满足现代化社会的广大需求。
参考文献:
[1]李迪.王龙稳.光纤通信发展与技术的探讨[J].硅谷.2011(17)
[2]赵.浅论光纤通信技术发展趋势[J].中国新技术新产品.2011(17)
(1)在国家安全领域,通信工程技术以卫星监测的形式实现了对我国领土、领海和领空等重点要害防区的实时监控,以监控摄像视频的形式实现了对城市主干道、重点路口、居民区、涉钱、类公司等的实时监控,一旦发现异常情况即可利用各类通信传媒进行全民通告。
(2)在航空航天领域,通信工程技术为载人火箭、宇宙飞船等航天设备的成功发射升空、完成宇宙探测使命提供基础通信技术保障,监其飞行轨道和运行状态,提高各类飞行器的动作精确度,实时摄录飞行实况景象,采集、传输特定高度、速度、时空环境下的宇宙数据,提高我国航天科研领域的创新发展。
二、通信工程行业的发展前景
1.通信工程行业的未来发展方向
据相关科研资料显示,我国通信工程在未来发展过程中,一方面将运用光通信技术、云电技术和无线宽带网络技术实现全国全城无线战略,摆脱空间距离的沟通限制,彻底改变人们的通信体验;一方面将与生态环保理念相结合,降低通信工程在生产和消费上的环保成本,加大通信工程技术与生态环保科研成果的密切结合,结合国民经济各领域的行业发展现状,设立以生态通信理念为主导的综合类通信工程技术项目,让通信工程更好地服务于当代社会的同时,也要更好地造福于子孙后代。
2.通信工程行业未来发展的人才保证
通信工程行业的综合性较强,属于服务面广、跨学科、宽口径的学科门类,因此在人才培养标准上,一方面要着眼于学术人才培养,加强对通信网络和通信系统相关技术理论的学习掌握和创新,一方面要着眼于应用人才培养,加强对通信工程行业在国民经济领域中涉及的技术研发、产品设计、设备制造和终端应用等各个环节的学习掌握和创新。以此满足我国通信工程行业向纵深方向发展对高端技术人才的需要[2]。
三、结论
随着电子通信技术的发展,它同时在很大程度上改变着人们的生活和方式。人们也能很好地运用电子通信技术突破时间和空间的局限来学习和工作。电子通信技术不仅改变着人们,它还在改变着社会和国家,使得国家不断发展,特别表现在卫星通信技术上。当然我国的电子通信技术还存在一些关键技术的问题,有待人们改善和加强。
1.电子通信系统概述
电子通信技术属于现代通信技术中的一大部分。电子通信技术还是信息社会的主要支柱,是现代高新技术的重要组成部分,甚至是国家国民经济的神经系统和命脉。在现代化信息社会,电子通信技术无处不在,它涉及的范围也很广,包括移动电信、广播电视、雷达、声纳、导航、遥控与遥测以及遥感等领域,还有军事和国民经济各部门的各种信息系统都要运用到电子通信技术。
电子通信系统中最具代表性也最常见的就是移动通信和卫星通信。其中移动通信就包括了卫星通信,此外还有蜂窝系统、集群系统、分组无线网、无绳电话系统、无线电传呼系统等多个领域。
2.电子通信系统关键技术问题
近几年来,电子通信技术应用十分广泛,就其最具代表性的移动通信和卫星通信来看,就存在很多关键性的技术问题,有待加强和改善。移动通信技术在电子通信技术中发展范围最大最迅速,传统的蜂窝通信因为可用无线频谱资源的增加和无线信号的衰弱而变得越来越受局限。不断缩小的小区半径代表着基站的密度也在不断增加。除此之外,频繁的越区切换导致空中资源的浪费和频谱效率降低,这也使得网络建设的成本也是越来越高。从以上各种因素可以看出,要想获得更高的频谱效率和更大更充足的系统容量,就应该突破传统蜂窝体制,应用新的移动通信技术。
2.1移动通信系统关键技术问题
在移动通信系统中采用分布式天线是很有效也很成功的一种方式,每个小区内都有很多个无线信号处理单元,这些单元距离都比载波波长要远得多,并且它们都能进行功放变频和信号预处理。要在核心处理单元实现信号处理的功能,首先就要完成信号的收发功能和一些简单的信号预处理,然后就要与核心处理单元连接,通过光纤和同轴电缆或微波无线信道来实现。有两种方式可以实现分布式移动通信,第一种就是在所有的无线信号处理单元上所有相同的下行链路信号同时发射,然后小区内的无线信号处理单元接收到上行链路信号之后直接传送到中心处理单元。这种方案优点是简单,缺点则是会不断干扰系统,阻碍了系统容量的扩大。第二种方式则是在整个业务区域内完成无线覆盖的分布式天线结构,通过用大量的无线信号处理单元来实现,从而突破传统蜂窝小区的理念。这种方式也可称之为“受控天线子系统”,即“仅与移动台相近的信号处理单元负责与移动台进行通信”的方式。第二种较之第一种更理想,但同时它也更复杂。
分布式移动通信较传统的移动通信技术有几点优势,第一是小区间干扰低、SIR高且系统容量大,第二是它内部的分集能力不仅能用来抵抗阴影效应,还能够保证不衰落和扩大系统的容量。第三是它能全面提高其自身切换性能和接受信号的功率,还能降低其切换次数。第四是它对其他通信系统的干扰小并且在相同发射功率下覆盖的区域更大,反之其发射功率更低。第五是它不仅能更方便快捷地实现任意形状的无线业务服务区,还能核心处理单元集中处理信号。更能有效利用无线资源。
子通信系统分为5层:应用层、驱动层、传输层、数据链路层和物理层。这5层之间功能划分应明确,接口应简单,从而为硬软件的设计实现奠定良好的基础:应用层是通信系统的最高层次,它实现通信系统管理功能(如初始化、维护、重构等)和解释功能(如描述数据交换的含义、有效性、范围、格式等)。驱动层是应用层与底层的软件接口。为实现应用层的管理功能,驱动层应能控制子系统内多路传输总线接口(简称MBI)的初始化、启动、停止、连接、断开、启动其自测试,监控其工作状态,控制其和子系统主机的数据交换。传输层控制多路传输总线上的数据传输,传输层的任务包括信息处理、通道切换、同步管理等。数据链路层按照MIL―STD一1553B规定。控制总线上各条消息的传输序列。物理层按照MIL―STD一1553B规定,处理1553B总线物理介质上的位流传输。应用层、驱动层在各个子系统主机上实现,传输层、数据链路层、物理层在MBI上实现。
2.2卫星通信系统关键技术问题
卫星通信在电子通信技术中最为先进,它也有很大的优势,包括通信距离远并且容量大,通信线路质量稳定可靠以及机动性能优越和灵活地组网等这些都是别的技术没有的特点。但随着不断快速发展的全球信息化产业,人们对信息的需求也越来越复杂多样,电子通信技术已进入高速、多媒体、业务多样化和可移动的个性化时代。
目前的卫星通信的一些关键技术也存在一些问题,它包括高速数据的业务需求。以及卫星通信应用宽带IP的难点。现代卫星通信技术采用一些关键技术来解决问题,一个就是数据压缩技术,它能让静态和动态的数据压缩都能有效提高通信系统在时间、频带、能量上的工作效率;第二个就是智能卫星天线系统;第三个就是宽带IP卫星通信技术的研究;第四个就是新型高效的数字调制及信道编码技术;第五个就是多址连接技术的改进和发展;第六个就是卫星激光通信技术。
未来的卫星通信数据率会通过激光通信来实现,激光的优势会在互联卫星网中得到充分发挥,因为在那里经常会应用到激光通信技术,它在外层空间进行,所以不会受到大气层的影响。还可以利用“星际激光链路”技术来缩短全球卫星通信中的“双跳”法的信号时长。有专家提出“在卫星激光通信在比微波通信数据速率高一个数量级的理想情况下,天线孔径尺寸会比微波通信卫星减小一个数量级”的观点。那么如果在空间无线电通信中以激光作为载体来进行工作和运行未来的卫星之间进行激光通信是很有前途的。
总而言之,电子通信系统在这个信息化时代无处不在。在电子通信系统中范围最广最常见的就是移动通信技术和卫星通信技术,移动通信技术体现在日常的电视广播网络等各种电子传输工具上,而卫星通信系统则运用在比较大型的工程上。电子通信系统的发达和完善与否直接决定了一个国家和社会的强弱,所以对其关键技术问题的分析和研究是很有必要的,掌握了其关键技术就能很好地运用和完善它。
参考文献
[1]蔡坚,刘娟.基于标准总线的飞行数据采集器的设计[J].航空计算技术,2002.
关键词:无线通信;通信技术;应用现状;发展前景
中图分类号:TP628 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2013) 12-0000-01
一、引言
随着社会的不断发展和进步,交流与通信已经成为人们生活中必不可少的组成部分。无线通信技术是利用电磁波信号能够在空间中自由传播的特点来进行信息交换的一种通信方式,具有使用方便、扩展性好、成本低等特点,近年来无线通信技术取得了广泛的应用和长足发展。无线通信技术不需要大规模的配套基础设施,设置与维修成本较低,对环境的适应性强。随着科学技术的长足发展,无线通信技术也由最初的用于用户语音信息交换,而逐渐应用到集群通信、卫星通信、手机视频技术等各个方面;其应用领域也由通信领域延伸到农业、制造业等各个行业领域。随着无线通信技术的发展,对无线通信技术的应用研究显得尤为重要。
二、无线通信技术应用现状
(一)常用的远距离无线通信技术
(1)公众移动通信
公众移动通信技术是人们日常生活中接触最多使用最广泛的无线通信技术。目前人们接触较多的有以SMS、MMS为代表的短信及彩信业务,以GPRS、CDMA等为代表的通信技术,以及3G网络技术。SMS即我们日常所说的短信业务,使用者可以通过手机等移动设备发送文本型信息;MMS又称多媒体短信业务,即我们日常所说的彩信,它与SMS相比支持多媒体功能,可以实现语音、因特网浏览、电子邮件、图片视频等的终端到终端的多媒体信息传送。GPRS是由中国移动开发的一种基于GSM通信系统的,介于第二代和第三代之间的无线分组交换技术,我们通常称为2.5G,相对于GSM通信系统而言,GPRS网络能够更方便与因特网互相连接,具有实时在线、高速传输、按量计费等优点。CDMA是中国电信运行的一种以扩频技术为原理,基于多址技术和码分技术的新的无线通信系统。它具有信号隐蔽性强、抗截获能力强、抗干扰能力强、支持多用户同时接收发送等特点。3G已经成为目前全球移动网络的发展趋势,随着3G手机的全面上市,全球3G用户呈现不断攀升的趋势,新经济体为3G做出的重要贡献也被人们普遍认可,各大运营商纷纷提供3G服务,3G技术已经融入到了人们的日常生活中。
(2)数传电台通信
数传电台通信是采用数字调制解调、数字信号处理具有均衡软判决、前向纠错等功能的一种无线传输电台。数传电台通信稳定性、兼容性、实时性较好,拥有专用数据传输通道,一次性投资、运行使用费用低,数传电台通信的有效传输半径约有几十公里,可以覆盖一定的区域,适用于恶劣环境作业。目前数传电台通信技术已经发展成为一种比较成熟的无线通信技术,在航空航天、电力、开采、铁路、气候气象、自然灾害预报等领域已取得了广泛的应用,在遥控、遥测、遥感等方面也取得了一定的进步和发展。
(3)卫星通信
卫星通信技术是利用人造卫星作为信号传递的中继站来转发无线电信号,以实现地面多个基站之间进行通信的一种技术,它是地面微波通信技术的继承和发展。卫星通信技术具有不受地理条件限制、通信质量好、覆盖范围广、工作频带宽等特点,其运行成本与通信距离无关。卫星通信技术经常应用于国际通信和军事通信等领域,在我们日常生活中的广播电视、移动通信等方面也已经广泛应用了卫星通信技术。
(二)常见的短距离无线通信技术
(1)Zig-Bee
Zig-Bee是基于IEEE802.15.4标准建立的一种无线通信技术,它的工作原理来源于蜜蜂的通信方式,其特点是距离近、功耗低、速率低、延时短等。在我们的日常生活中,Zig-Bee通信技术已经被应用于楼房建设控制、机械自动化控制、精准化农业信息收集与控制、公共场所信息检测等领域,并取得了长足发展。
(2)蓝牙
蓝牙技术也是日常生活中应用较为广泛的一种无线通信技术,现在蓝牙作为一种必备的附加功能在手机和电脑登终端上都可以见到。蓝牙能够在十米的半径范围内实现一对一或一对多的无线数据传输,传输速度快,对时间和空间环境的要求小,可以随时随地进行蓝牙传输。目前除了手机、电脑、数码相机等设备上安装蓝牙功能以外,蓝牙技术还被广泛应用于无线办公环境、医疗设备、工厂自动控制等不同领域。
(3)无线宽带
无线宽带也就是我们日常生活中所说的Wi-Fi,它是一种基于802.11协议的无线局域网接入技术。相比于蓝牙技术,Wi-Fi的覆盖范围更广、传输速度更快;相比于传统的电信网络,Wi-Fi无须布线,可以不受布线条件的限制。目前手机、电脑等很多设备都支持无线网络,而一些人员密集的地方,如商场、快餐店、图书馆、校园等地方也都设置了Wi-Fi热点,这给人们登录互联网办公或娱乐无疑增加了便利。
三、无线通信技术的应用前景
从无线通信技术发展的总体趋势来看,在未来的发展中,各种无线通信技术及其应用领域的互补性会更加明显。首先,泛网络化在推动短距离无线通信技术与蜂窝网技术走向融合,从大范围来看,3G或超3G技术将成为移动通信领域的主导。其次,视频、多媒体业务的广泛需求,会刺激数字电视广播和无线通信技术走向融合,在这个领域中卫星通信技术将得到更加广泛的应用。再次,宽带无线技术和移动通信技术将在竞争和互补中走向融合,两者将在互相补充和互相竞争中最终迎来4G时代。
参考文献:
[1]陈高峰.常用无线通信技术简介[J].电脑知识与技术,2012(5):1062-1064.