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因为卫星通信具有不受到实践地点以及环境等影响的限制,其在传输上具有远距离传输、容易开通以及组建网络方式灵活,可以实现多个地址之间的连接,同时可对图像数据以及语音进行双向传输等优势,越来越受到应急通信的欢迎。在突发性灾害发生时,地面通信系统到致命的破坏,外界需要对灾区信息进行了解,就需要借助于卫星应急通信手段对重要信息和数据进行传输,使得相关部门或者指挥中心可以得到更为准确的情报,这对救援工作的顺利执行具有重要的意义,因此卫星通信系统为主的应急通信系统的建立具有重要的作用。
2VSAT卫星通信传输技术简介
目前,国内有三类传输体制被应用到卫星通信系统中,其分别是:TDM/TDMA、MF-TDMA和SCPS/DAMA。
2.1TDM/AlohaTAMA
TDM/AlohaTAMAZ体制作为一个纯星状的卫星通信网络,其系统中心站是利用出向广播TDM载波,在远端站进行接收,并在其中选择信息进行发送,使得可以有出境的信道;同时在主站进入境内的方向,借助于Aloha机制进行远端站以竞争的方式进行TDMA载波发送,以有入境信道的产生,这种信道的建立方式借助于碰撞后对信息的重新发射来保证通信的可靠性的。其主要特点在于:第一,多个远端站点以竞争和碰撞的形式进行重新发射,因此并不适用于通信效率低、系统通信时间延长以及对信息实时要求很好的情况;第二,由于这种体制使得每一个端站都要占据一个带宽,于是无论有没有业务数据的处理都要占用信道,使得信道复用效率会大大降低;第三,由于此类卫星系统是单一的网络系统,因此要借助于庞大的中心站进行广播信道传播以及小站进行信号接收,这存在着带宽比较大以及建设成本高等问题。
2.2MF-TDMA
MF-TDMA是在传统的时分多址方式的基础上发展出来的,其原理是将原来系统中一个高速TDMA载波以不同速率的小TDMA载波进行分解后,网络的所有站点可以根据实际通信对这些小载波进行选择通信。这种方式的特点有:第一,系统可以进行跳频和调速处理,这是由于多址方式对一个网络中不通速率和不通频率的载波进行信息接收和发射的支持,使得网络系统在处理信息时变得更加灵活方便;第二,单一平台上可以进行单跳、全网状以及星型和混合型的拓扑结构。这是MF-TDMA的TDMA体制的优势显示出来的,其可以适用于全网状业务的应用以及同时可以配置成星状业务的应用等,但不是十分适用于树状业务的应用;第三,系统是借助于TDMA的成帧格式对信息进行传输的,就需要对帧同步要有严格的建立;第四,系统的固定突发包以及固定帧的设计,使得对于带宽的利用上效率变低;第五,TDMA载波的速率不能过低,目的在于使得TDMA帧的效率得以提高;第六,纯TDMA体制比较昂贵,因此在选择卫星网络时要注重价格的选择。
2.3SCPC/DAMA
在对原来的FDMA技术进行改造后的SCPC/DAMA,可以使得每个信道上按照占用需求进行载波方式上对2个节点之间的通信。在该系统中,设置有专门对系统中信道的建立与释放的信令广播信道。远端站点支持对DAMA按照需要进行分配来对信息回传,可以借助于SCPC方式对任意两点进行通信处理。这种方式也具有一些特点,第一,SCPC/DAMA体制采用的是频分多址的处理方式,比TDMA通信的效率高很多;第二,SCPC/MADA体制的系统可以借助于DAMA按照需求进行反向回传分配,使得卫星带宽可以节约和提高对空间信道资源的使用率;第三,业务信道采用连续的载波方式,使得载波进行中断后恢复以及对系统进行加密更加便利;第四,SCPC体制的中心站建网初期费用比较低;第五,根据系统的设置对信道的申请分配自动的实现;第六,适用于星型、多级星型等网络传输方式。
2.4各种传输技术的比较
三种传输技术中,从对卫星通信网络的可以扩展性以及对网络应对位置业务的能力提升和对拓扑建设性能等方面进行综合分析,SCPC/DAMA系统具有较强的扩展性和灵活性,因此对网络进行建设时应该主要采用SCPC/DAMA系统。
3卫星应急通信网络系统的实现
根据某大型电网公司对卫星应急通信建设的要求,采用SCPC/DAMA系统进行系统建设,使得其中的每一个站点都能够和上一级节点站之间进行通信,并且可以根据业务上的不同需求对卫星信道链接进行自动的建立和断开,可以基于使用业务的传输流量的大小关系使得卫星带宽可以随时自动的调整。各个站点之间都要发射一个SCPC载波来建立双方向的卫星信道。当然,卫星的链路也能够采用非对称的信道方式,也即上行速率和下行的速率可以不一样的。电网应急通信建设方案中,可以对电网的调度中心建立其一个“一发射和六十接收”的中心站点,在各个厂站点上建立其“一发射和两接收”的远程端站点,各个厂站点之间可以直接的进行通信。加入后期需要在一个远端站和另一个远端站之间建立直接通信关系,只需要在原有的远端站上对系统进行升级处理即可,采用系统临时分配的子载波进行数据通信。
4结束语
1.1监控定位
突发事故的时间和地点是不确定的,因此,应当在容易发生事故的地点安装事故监控设备。目前现有的监控方式主要是图像监控,例如重点单位监控、现场摄像、高层建筑图像监控等。这种监控方式具有可靠性高、实用性强等方面的优势。但同时也存在着维修费用和设备成本较高的缺陷,因而难以得到广泛的普及。而现代通信技术的应用,能够使用光纤或者无线高速接入互联网的方式,实现现场图像的传输,同时具备安装简单、成本低廉、设备轻巧等优点,能够较好的实现普及应用。一旦发生突发事故,可以通过有线光缆或者无线的方式,将事故现场的图像进行迅速的处理,并且向相关的应急救援中心进行反馈,为其提供第一手的真实资料,使其能够尽快制定出正确的应急救援方案,确保应急救援工作的顺利实施。除此之外,还可以通过通过物联网和其它通信技术,实现对事故地点的烟雾毒气探测、生命探测和精确定位,准确的掌握事故地点的情况,从而尽早开展应急救援工作。
1.2数据管理
在现代通信技术当中,应用的较为广泛的就是4G技术,除此之外还有短波无线传输图传、微波点对点通信、卫星通信等技术,它们共同的特点都是重在大数据的处理,都具有十分快速的数据传输速度,而在应急救援工作的开展当中,要确保数据通信的稳定性,则往往需要利用多种通信技术融合运用。对4G技术进行应用,能够有效的防止应急救援工作指挥中心的数据遭到破坏或丢失,该技术具有十分良好的保密效果,因此,在目前的应急救援系统当中,对其进行多次协议控制,对数据的安全性进行保护,从而保证通信的畅通,使得应急救援工作能够更有针对性的开展;短波无线图传适合进行短距离大数据量的通信,保证救援现场的通信质量要求;卫星通信则是指挥中心和现场指挥平台最有效的远距离通信技术手段,但由于其通信成本限制,只能够保证一定的数据传输;点对点微波数据传输是视距范围内的通信,可以作为主要数据通信技术手段的有效补充。
1.3视频通话
视频通话是通过图像和声音结合的形式进行通信,在开展应急救援工作的过程中,为了能够及时的掌握最新动态,往往需要在指挥中心、现场指挥人员、一线救援人员和被救人员之间进行多人通话。而利用高清视频通话技术,能够有很好的实现这种通话,不仅能够让所有人员直观清晰的了解事故现场的实际情况从而进行更好的指挥和救援,而且能给予被救人员信心和估计,因此在应急救援工作当中,视频通话具有十分重要的意义。
1.4指挥调度
在当前的应急救援工作当中,通常包含了三个系统,分别是通信终端、车载系统和指挥中心。一旦发现突发事故,当救援车辆出发之后,现代通信技术会将车载系统和指挥中心进行连接,从而在事故现场和指挥中心之间建立联系。首先是利用通信终端近距离与车载系统取得联系,然后车载系统利用远距离通信手段和指挥中心建立双向信道,将事故现场的图像和信息资料传送给指挥中心,指挥中心根据接收到的图像和信息,迅速制定相应的救援方案传达给现场指挥员。这样,就能够实现有效的救援指挥和调度,确保应急救援工作的顺利进行。其中车载系统在整个运作体系中起到承上启下、至关重要的作用,这个系统应该是由机动载车平台装载各种技术先进的指挥及通信电子信息系统和设备构成移动指挥通信系统。系统应具有快速响应性、可部署性、灵敏性、多功能性等特点;装载设备选择遵循数字化、信息化、智能化、模块化、标准化、野战化的原则;通过在安全性、可靠性、电磁兼容、人机工程、可维修性、机动性等方面进行综合论证和优化设计,达到手段先进、功能超前、结构优化、机动灵活、快速反应的目标;在通信手段上支持多样化、多渠道通信,满足在各种情况下应急移动指挥通信系统间、移动指挥通信系统与现场指挥人员、指挥中心和被救人员间的互连互通,最终实现应急移动指挥通信系统使用要求和战术技术要求。
2结论
【关键词】 无线通信 应急系统
一、铁路应急通信系统解决方案应遵循的原则
铁路应急通信系统是保证铁路运行安全和服务质量的重要手段,鉴于通信技术的发展趋势,采用合理化的解决方案非常重要,铁路应急通信系统解决方案应遵循的原则是:先进性、便利性、集成性、经济性、可扩展性和安全可靠性。
1、先进性。传输网络采用光纤、数据网、无线承载,解决既有电缆带宽不足、速率低下等问题。
2、便利性。现场部署简单、接入灵活、15分钟以内开通业务,解决既有接入设备多、接入操作繁琐以及因电缆质量不良造成的呼叫不通、不稳等问题。
3、集成性。可提供光纤接口、百兆以太网接口、 AV接口、Z接口,满足光纤、数据网网络的搭建,满足电话、图像等设备的接入,解决既有系统设备间不兼容的问题。
4、经济性。利用现有光纤资源、数据网资源,避免重复性建设的投资。
5、可扩展性。利用无线技术延伸话音、图像等业务到区间的任意地方,保证与现有自动电话网、调度电话网、动静图的互联互通;适应铁路区间复杂多变的环境下,在路肩遮挡、树木遮挡、单兵移动、隧道内部等各种情况下所有业务能够稳定运行;可扩展应用到大型施工的组织、盯控等多种领域。
这里我们研究利用无线接入技术、光纤通信技术和铁路局现有的数据网和传输网络,实现区间内、站场各种应急通信履盖接入。通过对既有数据网资源、光纤资源进行整合,实现站点与中心的互联互通,解决既有电缆传输带宽窄、稳定性差等问题;引进无线接入技术,实现区间多种业务的接入,承载应急电话和直通电话等业务、传送可靠的动态图像,满足铁路区间多种通信业务传送技术、适应铁路区间复杂多变环境下的应急通信技术。
二、铁路应急通信系统主要运用技术
通过既有光纤和数据网实现站点与中心的互联互通,解决电缆传输带宽窄、稳定性差等问题;通过无线承载应急电话、直通电话、动静图业务,满足铁路区间多种通信业务的接入需要、适应铁路区间复杂多变环境下的通信需求。对现有数据网资源、光纤资源进行整合,同时既充分利用现有数据网资源和光纤资源、最大程度的节约了成本,又发挥了无线的灵活性,提高项目的可推广性。
三、铁路应急通信系统主要研究内容
1、利用无线技术来传送可靠的动态图像,以适应铁路区间复杂多变环境下的应急通信技术;
2、利用无线技术来承载应急电话、直通电话等业务,满足铁路区间多种通信业务传送技术。
3、利用各种灵活的接入手段,利用无线接入技术方案,满足铁路沿线各种应急通信、业务倒代、大型作业远程指挥的通信接入技术方案。
四、需要解决的关键技术包括
1、在各种铁路环境下的无线电非视距内传输技术;
2、支持自动电话、调度电话、静图、动图等多种铁路应急通信业务的统一的无线传输平台技术;
3、无线、光纤、数据网的融合技术。
该系统在现网中进行测试及应用,可实现应急电话、直通电话、数据终端等多种业务的接入,满足大数据包传输的带宽要求,满足应急电话、直通电话等实时业务的稳定性要求,满足应急时限方面接入方便性的要求,满足区间移动性的要求。满足铁路区间多种通信业务传送技术、适应铁路区间复杂多变环境下的应急通信需求。
五、主要技术难点
1、在各种铁路环境下的无线电非视距内传输技术。近距离无线传输容易,远距离无线传输较难;视距内无线传输容易,非视距内无线传输较难;窄带无线传输容易,宽带无线传输较难。2、支持自动电话、调度电话、静图、动图等多种铁路应急通信业务的统一的无线传输平台技术。单独实现某一业务容易,实现综合业务较难;基于电路的2种电话业务和基于IP的数据(图像)业务,“尽力而为”的业务管理方式容易,而互不影响、优先有序的管理方式实现起来较难;改变铁路使用习惯和管理习惯实现上述业务容易,而顺从既有的铁路规范和使用及管理习惯实现上述业务则较难。3、无线、光纤、数据网的融合技术。采用无线技术进行区间覆盖,实现容易,但成本高;采用光纤技术的通话柱方案,成本太高,灵活性差;无线、光纤、数据网的融合方案,既充分利用已有的光纤资源,又发挥无线的灵活性,综合造价还是最低,项目的可推广性大大提高。
六、推广应用前景
1、应急抢险的实时指挥:实现铁路沿线区间应急通信的动态图像、静态图像、文本信息、语音通话需求,便于指挥中心实时掌握现场应急救援情况,实时下达指挥命令;
一、无线通信技术的简介
无线通信技术是利用电磁波信号进行信息交换的一种通信方式。而无线通信主要分为卫星通信和微波通信。微波的传送距离很短,一般只有几十千米,但是由于它能够携带数量较大的通信信息,而得到了广泛应用。在利用微波传送信息时,必须借助于微波中继站来完成。卫星通信就是将通信卫星作为地球站或移动体之间的中继站,使它们之间能够通过微波进行通信联系。
二、无线通信技术的分类
无线通信技术的主流技术目前只有四种,主要是WLAN、WMax、WMN、3G等
2.1WLAN技术简介
WLAN技术也称为Wi-Fi技术,是一种利用无线通信技术,在局部范围内建立起来的通讯网络。它是以无线信道作为媒介,发挥类似于传统有线局域网的功能,使用户能够随时随地地接入宽带网络。WLAN可以延伸到附近90m左右,而且传输速率较快,特别适合同一楼层的用户接入使用。WLAN技术的研究已经趋于成熟,与其相关的应用产品也非常丰富,因此得到了广泛的应用。但是由于WLAN技术是利用空气发送和接收数据,使其存在着一定的安全隐患,容易受到外界攻击,而使覆盖范围内的数据遭到盗窃。另外,由于WLAN的相关应用产品参差不齐,使其传输的信号不是很稳定,让用户得到不好的体验。
2.2WMax技术简介
WMax的传输距离比较远,最远可达50Km的范围。它是一种新型的无线通信技术,能够通过静止和半静止的状态来进行网络访问,比较适用于互联网的高速连接。WMax的传输速率非常快,一般可以达到10M-70M左右,完全可以满足用户对于宽带上网的要求。而且WMax技术能够为用户提供不同形式的宽带连接,比如:固定式、移动式和便携式,以满足用户在不同情况下的互联网接入要求。WMax技术由于推出时间晚,相对其他无线通信技术而言,要更为先进一些,但同时也存在着一些还未解决的问题,比如利用率低、频率复用性小等,并且由于其完成标准化的时间不长,还必须经过长时间的实践检验,才能进行推广应用。从应用前景来看,WMax技术的网络信号覆盖面广,在实际应用中能够减少中继站的数量,节约电力通信的成本。由于先进的技术和超远的传输距离,WMax技术被认为是未来无线通信技术的方向,受到了业界的青睐。
2.3WMN技术简介
WMN是源于AdHoc网络研究与开发的一种无线网状通信技术,其承载的信息量大,传输速度快,融合了WLAN技术和AdHoc网络的优势。WMN利用网络拓扑结构,有效避免了中心网络拥塞和单点故障等缺点,而且它能够与多种宽带无线接入技术相结合,组成有效的无线网状通信网络。WMN虽然还处于研究之中,但是融合有不同的无线通信技术特点的WMN技术,将会在无线宽带接入中得到广泛应用。它的对象检测和数据采集功能,能够在环境检测和交通运输,以及工业生冯丽莉产中发挥巨大的作用。虽然目前还没有研究出相对成熟的产品来支持WMN技术的广泛应用,但是随着该技术的不断完善,不久之后,WMN必然能够在电力通信系统中占据一席之地。
2.43G技术简介
3G是第三代移动通信技术的简称,是指能够通过较高频率进行数据传输的一种蜂窝数据通信技术。3G技术是将国际互联网和无线通信相结合的一种移动通信技术,它的传输速率一般是几百kbps以上,用户可以通过3G技术传送声音、图片、以及数据信息等。目前的3G技术一般只有CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA这三种标准。从1996年提出标准开始,到2000年制订出完整的标准,再到如今的广泛应用,3G技术已经拥有相当多的实践经验,并且形成了一套完备的理论。从应用前景来看,3G技术在全球范围内的许多地区都已经得到了应用,比如欧洲国家、韩国以及日本等亚洲国家都已经将3G技术投入到了商业应用之中,此外,还有许多国家正在实现或者即将实现3G网络的全覆盖。
三、无线技术在电力通信中的应用
3.1电力通信对无线通信技术的要求
首先,电力系统中采用的无线通信技术,在灾难发生时,要能够作为紧急的通信工具,维持灾难发生区域与外界的正常联系。其次,由于部分地区之间相隔距离较远,架设光缆通信的费用较高,便可以考虑无线通信技术。再次,我国的配电系统自动化技术仍然比较落后,通过采用无线通信技术,不仅可以对配电系统进行实时监测,还能精确覆盖各个节点,减少线缆的成本。最后,对于电力楼层和电厂等小范围的网络覆盖,可以选择无线通信网络,这不仅可以避免综合性较强的布线系统,节省布线的成本,还能够在接入宽带无线网络时更加方便,迅速。
3.2无线通信组网
对几种无线通信技术分析发现,WMax和Wlan以及卫星通信等技术,比较适合应用于电力通信系统中的应急通信,而且WMax也适合于配电系统通信。因此,如果能够将WMax作为电力通信中的主要无线通信技术来研究,有望解决电力通信中的各种问题。为了避免平时对应急通信网络的闲置,减少网络建设的投资成本,可以考虑将WMax技术、Wlan技术以及卫星技术相结合,并研究出相应的解决方法。目前,光纤传输网和数据网络发展快速,可以通过利用它们现有的资源,将无线通技术进一步发展,使应急通信网络在平时的日常生活中也能得到良好应用。
四、结论
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设,已经初具规模,通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展,无线通信系统的特性发生巨大的变化。鉴于采用无线通信网不依赖于电网网架,且抗自然灾害能力较强,同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点,非常适合弥补目前通信方式的单一化、覆盖面不全的缺陷。本文简单介绍一下无线通信传输体制的应用特点和优缺点,并分析其在电力系统的应用前景。
二、无线技术介绍
(一)无线通信技术的概念
目前,无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。
(二)无线通信技术的发展现状
无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术,即基于IEEE802.15的无线个域网(WPAN)、基于IEEE802.11的无线局域网(WLAN)、基于IEEE802.16的无线城域网(WMAN)及基于IEEE802.20的无线广域网(WWAN)。
总的来说,长距离无线接入技术的代表为:GSM、GPRS、3G;短距离无线接入技术的代表则包括:WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有:3.5GHz无线接入(MMDS)、本地多点分配业务(LMDS)、802.16d;移动无线接入技术主要包括:基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX;窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。
1.主流无线通信技术
从技术发展的趋势可以看出,以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有:B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术。
2.其他无线通信技术
除了上述主流的无线通信技术外,目前已存在的无线通信技术还包括:IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距离通信技术及LMDS、MMDS、点对点微波、卫星通信等长距离通信技术。
(1)IrDA:InfraredDataAssociation,是点对点的数据传输协议,通信距离一般在0~1m之间,传输速率最快可达16Mbps,通信介质为波长900纳米左右的近红外线。
(2)Bluetooth:Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段,使用跳频频谱扩展技术,通信介质为2.402GHz到2.480GHz的电磁波。
(3)RFID:RadioFrequencyIdentification,即射频识别,俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。
(4)UWB:UltraWideband,即超宽带技术。UWB通信又被称为是无载波的基带通信,几乎是全数字通信系统,所需要的射频和微波器件很少,因此可以减小系统的复杂性,降低成本。
三、无线技术优劣分析
(一)WLAN技术分析
Wi-Fi的技术和产品已经相当成熟,而且大批量生产。该技术适用于无线局域网,作为有线网络的延伸,对于特殊地点宽带应用,尽管Wi-Fi技术应用非常广泛,但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患,Wi-Fi采用的是射频(RF)技术,通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号,所以非常容易受到来自外界的攻击,黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。
(二)WiMax技术分析
WiMax是一个先进的技术,推出相对较晚,存在频率复用性小、利用率低的问题,但由于最近才完成标准化,该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看,该技术可以在较大范围内满足上网要求,覆盖可以包括室外和室内,可以进行大面积的信号覆盖,甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的先进性和超远的传输距离,一直被业界看好,是未来移动技术的发展方向,并提供优良的最后一公里网络接入服务。
(三)WMN技术分析
WMN是正在研究中的技术,在研究中不断地在不同方面结合各种技术的特点进行融合,而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看,WMN这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间,在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集,并广泛应用到环境检测、工业、交通等领域。随着其他技术的不断更新完善,WMN更好地与之相融合、互补,从而能够扬长避短,发挥出各自的优势。
(四)3G技术分析
3G于1996年提出标准,2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。3G网络部署已具备相当的实践经验,有一成套建网的理论,包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。从商用前景看,目前,3G在部分地区已得到大规模的商业应用,比如欧洲很多国家、日本、韩国等都已经建设了3G的网络。3G技术已经进入可以实用的阶段,还有很多国家和地区正在建设或将要建设3G网络。
(五)LMDS技术分析
本地多点分布业务系统LMDS是一种提供点对多点通信的固定宽带无线接入技术,其工作频率在20GHZ以上,利用毫米波传输,可在一定的范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务,是一种非常好的宽带固定无线接入解决方案。在最优情况下,距离可达8公里;但是由于受降雨的原因,距离通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信息调制为射频信号发射出去,在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号,在无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆情况下,实现数据双向对称高带宽无线传输。
(六)MMDS技术分析
MMDS的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响,可用频带亦不够宽,最多不超过200MHz。其次,MMDS对传输路径要求非常严格。由于MMDS采用的调制技术主要是相移键控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度调制QAM调制技术,无法做到非视距传输,在目前复杂的城市环境下难以推广应用。另外,MMDS没有统一的国际标准,各厂家的设备存在兼容性问题。
(七)集群通信技术分析
数字集群系统具有很多优点,它的频谱利用率有很大提高,可进一步提高集群系统的用户容量;它提高了信号抗信道衰落的能力,使无线传输质量变好;由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术,所以对数字系统来说,保密性也有很大改善。
数字集群移动通信系统可提供多业务服务,也就是说除数字语音信号外,还可以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号,因此极大地提高了集群网的服务功能。
(八)点对点微波通信技术分析
微波传输的优势主要体现在以下几个方面:第一,可以降低运营商的运营成本。与租用线路相比,微波系统的投资只要一年左右即可收回。第二,微波传输系统部署简洁快速。与传统的传输手段相比,其快速部署的优势可以更快地满足新业务发展的需要。第三,目前的微波产品对未来的发展是有保障的,对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。未来,微波传输系统将升级到全IP的平台之上,可以全面支持运营商未来的发展。
(九)卫星通信技术分析
利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户,可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接入设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下,利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案,经济又可靠。
但是卫星通信毕竟是采用卫星作为通信平台,其地面站的建设、通信信道租用费用都需要花费大量资金,而且通信资源为卫星通信公司所有,受其带宽的限制,使得大量数据的传输需要付出非常大的代价。因此,作为日常生产、生活使用是极为不经济的;而将卫星通信作为应急通信、作战通信、海外通信等则比较适合。
四、无线技术综合比较
目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求,WLAN可解决中距离的较高速数据接入,而UWB可实现近距离的超高速无线接入。
首先,从标准化程度上看,本报告所涉及的技术中,仅仅WMN技术没有成熟的标准体系,LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准,只是没有统一的国际标准,其余的技术均已经完成标准化工作,并且都进行了试验网建设和商业网建设。
从频率上看,Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段,WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。
从覆盖范围上看,Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术,仅覆盖35m~100m;WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术,覆盖范围在1km~54km不等,而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术,通常用于通信主干组网建设。
从传输速率上看,点对点微波和卫星通信属于干线传输技术,不同的情况速率变化较大,而其余的技术均为接入技术,仅仅是3G技术接入速率最小,仅为384k,而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。
从调制技术上看,其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM,其余的技术均未采用OFDM调制技术。
从天线技术上看,仅仅3G和WiMax技术采用了MIMO技术,而其他技术均未采用MIMO技术;从传输环境上看,仅仅WiMax技术和3G技术支持非视距传输,其余技术均要求视距传输环境;从网络安全和QoS机制上看,WiMax技术和3G技术在这方面做得比较优秀、完善,其余的均存在较大的问题。
关键词:应急通信网络 组成 技术手段 分析
1.应急通信网监理的目的
应急通信的目的是在通信网设施遭受破坏、性能降级、异常高话务量或特殊通信保障任务情况下,采用非常规的、多种通信方式组合的技术手段(有线、无线、卫星、集群通信等),来恢复国际、国家、地区或本地的通信能力,以便使应急人员无论何时何地、采用何种接入方式,尽可能利用残存和临时部署的通信资源建立通信连接,在应急情况下最大限度地保障通信畅通,从而达到及时报告灾情、实施紧急救援、降低灾害损失和保障灾后重建的目的。应急通信为各类紧急情况提供及时有效的通信保障,是综合应急保障体系的重要组成部分。应急通信具有时间和地点不确定性、通信需求不可预测性、业务紧急性、网络构建快速性和过程短暂性等特点。
应急通信与社会和技术的发展息息相关,并且不同机构对于应急通信可能会有不同的理解。应急通信的内涵将随着通信行业和技术的发展不断发展变化。首先,必须要明确应急通信是公用通信网的重要组成部分,可以视为公网的延伸和补充,而不应将应急通信与公网隔离开来。另外,应急通信既包括应急通信技术手段,也包括应急组织管理的方式方法,是技术和组织管理的统一。应急通信系统承担的任务,总体包含3个方面:①平时为公用通信网提供补充服务;②为突发事件提供通信保障,这也是应急通信承担的任务职责;③战时为作战提供支持。按照应急任务的性质不同,可以分为应急服务和应急保障。应急服务主要是指为预定的重大社会、经济和外交活动提供业务支撑;而应急保障主要是为重大通信事故、突发公共事件和自然灾害提供通信保障主要。
2.应急通信网络的组成和技术手段分析
2.1 应急通信网络的构成
在应急通信过程中,会使用现有的固定有线网、蜂窝移动网、互联网等公众通信网络,也会用到集群、卫星、短波等专用通信网络,广播、电视、报纸等公众传媒网络以及传感网、Ad Hoc 网络等现场监控和救援网络。专网在应急通信中基本用于指挥调度,而公网基本用于公众报警、公众之间的慰问与交流以及政府对公众的安抚与通知等。应急通信网络是一种涉及多种通信技术手段的异构网络,根据事发的时间、地点和基础设施网络的受损程度,其网络构成是不确定的、多样的和动态变化的。因此在设计应急通信网络时,很难有一个统一、完美的体系架构,需要根据实际需求进行全面考虑,选择合理的应急通信技术手段,并进行有效的整合。一般情况下,首选应急突发事件后残存的基础设施网络,然后根据需要部署其他网络。固定有线通信网能够提供高速和稳定的通信信道,通话费用较低,适用于大数据量的实时传输,但是受到线缆的限制,并不是任何时间和地点都可以使用。
移动通信支持动中通,灵活方便,更适合应急通信需求,但其覆盖范围和所能承载的业务有限。卫星网络通信距离远,且不受地面条件的限制,能够迅速实现在地面传输手段无法满足的地点之间的通信,特别是在面积大、地面通信线路不发达的地区。但是卫星通信网络建设投入大、传输速率相对较低、通话费用高,适用于极端情况下的应急通信。数字集群系统实现组呼、单呼、广播以及短消息和分组数据传输业务,适用于应急指挥调度。随着互联网的不断普及,其应急通信能力逐渐得到认可,发挥着重要作用。互联网可以提供包括E-mail、即时通信、文件传输、流媒体等多种通信服务,具有网络覆盖范围广、信息传递量大、费用低的优点, 但是存在突况下容易发生网络拥塞而不能快速响应的问题。无线自组网是移动通信技术和计算机网络技术融合的产物,具有网络自组织和协同合作的特征,非常适合组建应急通信网络来协调各类人员展开救援行动和应对突发事件。无线自组网的典型实例包括Ad hoc 网络、无线传感网和Mesh 网络,它们具有鲜明的技术特色和应用领域,在应急通信场合均能发挥重要作用,这些无线自组网技术的有机融合必将加强应急突发场合下的通信保障能力。
2.2 应急通信保障中的技术选型
应急通信技术并不是独立存在的新技术,而是很多技术在应急方面的应用,各类技术通过不同组合满足不同应急通信需求。目前与应急通信相关的技术包括公众通信网、数字集群、无线传感器、Ad hoc 自组织、微波、视频会议和视频监控、安全和加密、定位、卫星通信、地理信息系统等多个技术领域。选择何种技术手段与紧急突发事件的性质紧密相关,并且要考虑通信中断的原因。具体讲,通信中断(或阻塞)的原因主要有以下4 点:
(1)通信基础设施(如光缆、铜缆、无线基站、交换设备、机房)的损坏,使事发地区的通信网络特别是与外界的主要通信干线被切断。
(2)供电中断,进而导致通信设施瘫痪。
(3)交通中断,使预先准备的应急通信设备和人员难以进入现场。
(4)事发地区人们的恐慌和其他地区人们的关注,即使当地通信网络没有受到损坏,也会由于出现远超过当地通信网络设计负荷的呼叫和话务量而导致网络瘫痪,使得紧急的信息难以有效地传递。
从应急突发事件的实际情况来看,以上4种情况虽然破坏程度不同,但往往同时发生,不仅使得事发地区原有的通信网络瘫痪,同时使得采用应急通信手段紧急恢复通信也变得困难,其结果是事发地区在相当长的时间内无法恢复正常通信,从而与外界隔绝。根据上面的分析,在进行应急通信和灾害备份通信的设计或制定相关预案时,必须慎重考虑中继、电力、交通以及超负荷业务量等4个因素的影响。
3.总结
近年来,我国重大突发公共事件时有发生,给公共安全造成严重威胁,大力发展我国的应急通信系统势在必行。如何引导公众合理使用公众通信网络,积极疏通突发的巨大话务量,减轻通信设备的阻塞,保证重要通信的畅通,这些问题都有待深入研究和探讨。
参考文献:
[1]李健.构建江西电力应急通信系统思路的探讨[J].江西电力,2010(03).
【关键词】应急通信 短波通信 技术手段 发展现状
一、应急通信概述
所谓的应急通信,是指在遭受大型的公共事件、自然灾害事件的时候,通常采取的一种非常规的通信手段,从而保障突发事件的通信保障。因此,应急通信的特点主要体现在其时间和地点的不确定性;其次是其通信的不可预测性;再次从应急通信的紧急程度来讲,主要体现在其业务的紧急性;最后则是从网络的建设来讲其快速性和短暂性。而应急通信与我们的生活息息相关,其内涵也随着行业和技术的发展在不断的发展和改变。因此,首先必须充分的认识到应急通信是通信网的一个重要组成部分,是对公网的一个补充;其次所谓的应急通信,及包括技术,同时也包括应急通信组织管理方法,而这也是应急通信的主要承担的职责。
二、我国当前应急通信发展的现状分析
我国在2006年首次颁布了《国家通信保障应急预案》之后,我国开始逐步建立保障国家通信安全的相关机制,同时提高了应对公共突发事件的组织和应急能力,以此保证在突发时能够高效的满足对重大通信故障的需求,以此维护社会的稳定和发展。同时,随着通信行业的发展,我国还专门组织了专业的应急通信队伍,为应急通信的进一步发展储备了大量的人才。同时由国家电信局掐头的还专门建立了三级应急管理体制。在应急的装备方面,我国已经建成了以卫星网络、各类车载通信、小型便携通信和短波网为主的四大通信系统网络,并已经基本形成了有线和无线相结合的应急通信体系。在近二十年的国家大事件中,如抗洪救灾、国防建设等方面做出了不可或缺的努力。
三、应急通信的主要技术手段
(一)卫星通信系统
卫星通信系统则是指由通信卫星和通信地面站组成,通信卫星则作为天空的中继站,通过其技术,转发或反射电报、广播和数据的无线信号。卫星通信具有覆盖面积大,通信传输距离远,不受地理条件限制。卫星通信通信频带宽、容量大,通信线路稳定质、质量好,建设成网快机动灵活,可以广播方式工作、便于实现多址联接,通信成本与通信距离无关等诸多优点。在发生洪水、地震等自然灾害使地面光缆和微波中继线路中断时,卫星通信具有较高的机动性及灵活性,能够快速组网, 迅速恢复重要通信完成应急通信等特殊时期的话音、数据和图像等通信任务。常用的卫星通信系统有ChinaSat卫星系列、鑫诺卫星系列、亚太卫星系列、北斗卫星导航系统、海事卫星通信系统、VSAT卫星通信网。
(二)短波通信系统
短波通信系统是利用短波通过电离层反射来进行远距离通信或者通过地波进行近距离传输。短波通信不需要建立中继站,建设和维护费用低,建设周期短,通信设备简单,体积小。短波通信可以通过改变工作频率以躲避敌人干扰和窃听,破坏后容易恢复,电路调度容易,临时组网方便。短波通信与其他通信方式相比,传输介质的电离层不易遭受人为的破坏,通信设备可以背负或装载入车辆、舰船、飞行器中进行通信,适合应用于抢险救灾和军事通信。
(三)应急通信车
应急通信车是一个应急指挥的平台,可以实现现场各种不同制式、不同频段的通信网络的互联互通,以及与远程指挥中心之间的通信。应急通信车具有布置开通快、机动性高、运用灵活、调度方便、与现有网络接入便捷、自带电源设备等特点。应急通信车具有应急平台综合应用、卫星通信功能、视频会议、现场无线组网覆盖、图像接入、语音与综合接入调度指挥、光纤接入、公用无线网络接入、导航定位、野外供电等功能,是应急通信的首选方式之一。
(四) Ad-Hoc网络
在Ad-Hoc网络结点具有报文转发能力,结点间的通信可能要经过多个中间结点的转发,结点通过分层的网络协议和分布式算法相互协调,实现了网络的自动组织和运行。Ad-Hoc网络可以随时随地组建,网络中每个节点都是平等的,由普通的网络结点完成的多跳路由,网络结点可以随处移动,网络的拓扑结构随时发生变化。Ad-Hoc网络的快速自组能力以及抗毁性,在军事、应急通信领域有广泛应用。
(五)集群通信系统
集群通信系统,即系统所具有的可用信道可为系统的全体用户共用,具有自动选择信道功能,它是共享资源、分担费用、共用信道设备及服务的多用途、高效能的无线调度通信系统。而根据我国通信发展,我国现在使用的集群通信系统有GoTa、GT800、TETRA、IDEN4种制式。这些集群通信系统具有体积小、组网灵活、使用方便、成本低廉等特点,可实现调度、群呼、优先呼、虚拟专用网、漫游等功能,能为应急通信保障提供有力的支持。
四、总结
本文结合自身的专业,对我国当前应急通信发展的特点和现状进行了一定的总结分析,本对我国当前的应急通信技术进行了一定的总结,如卫星通信、车载、短波以及集群通信系统等,并深入探讨各自技术的特点和分类。
应急通信作为对我国各方面事件的后备方案,对保障我国的经济建设和文化发展具有重要的作用。同时随着我国的北斗导航的使用,我国的通信能力将进一步加强。因此,做好对应急通信的研究时提高应急技术的必备条件。
参考文献:
[1]陈如明.未来应急通信发展策略再思考[J].通信技术政策研究,2009(6):1-14.
[2]Chiti F,Fantacci R.A broadband wireless communications system for emergency management[J].IEEE Wireless Communications,2008,7(6):8-14.
[3]陈仑. 应急通信保障管理系统的设计及其应用研究[D].北京邮电大学,2012.
【关键词】物联网技术;电力系统通信
一、关于物联网技术
物联网的实质是利用RFID(Radio Freq uency Identification,射频自动识别)、无线数据通信等技术,通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。物品能够在无需人工干预的条件下,在网络里彼此进行“交流”,通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享,实现对物品的“透明”管理。下面重点介绍物联网的组成架构和关键技术。物联网概念的问世,打破了之前的传统思维,过去的思路一直是将物理基础设施和IT 基础设施分开:一方面是机场、公路、建筑物,而另一方面是数据中心,个人电脑、宽带等。而在物联网时代,钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施,在此意义上,基础设施更像是一块新的地球工地,世界的运转就在其上进行,包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。当今,电力通信、信息系统已经实现了电厂、电网、变电站、供电局、供电所的覆盖,根据业务需求的不同建立了传输网络、调度数据网络、综合数据网络等,实现各层面之间通信网络的互联互通。下一步将这个网络延伸至配网,直至生活中的各种物体,实现物体之间的通信,这就需要通过物联网的功能。
二、关于物联网组成架构
物联网网络的组成架构包括:用户层、应用控制层、承载网络、接入层、应用采集控制(末梢节点)层,其中承载网络由计算机网络和通信网络构成。用户层主要是为用户提供物联网应用的用户界面接口,包括如电脑、手机、客户端、传感器等用户设备。应用控制层由应用服务器及数据库服务器组成,具有汇集、转换、分析数据的功能,以及用户层呈现的适配和实践的触发等。承载网络是指通信网络,如互联网络、移动通信网络等,完成物联网接入层与应用控制层之间的信息通信功能。承载网络结构主要有端到端、环型网、树状网、交叉网等方式,联网方式可以简单分成有线和无线两种,有线方式主要包括光纤、互联网的数据线、语音通信线缆等,无线方式主要包括集群网、W iMAX (W orldwide Interoperabilityfor Microwav e Access,全球微波接入互操作标准)、McW ill(Multi-Carrier W ireless Information Local Loop,多载波无线信息本地环路)等。末梢节点与接入层构成了物联网的信息采集和控制。接入层由接入网关和基站节点组成,末梢节点由各种类型的采集和控制模块组成,接入层负责应用末梢节点信息的组网控制和信息汇集,以及向末梢节点下发信息的转发等功能。
三、关于物联网关键技术?
物联网中的四种关键技术,即标识事物的 RFID射频识别技术、感知事物的传感网络技术、思考事物的智能技术、微缩事物的纳米技术。REID凭借射频信号能够对信息进行识别与搜集,这种非触摸式识别技术可以在恶劣环境下应用,其主要是由标识、天线和读写器构成;无线传感器网络是包括了信息搜集、传送与处理的一体化网络信息系统 ,该系统具有功耗很低、移动方便和便于铺设等优点。传感器网络技术a主要是对各类测试技术进行研究;智能技术指的是在物体中植入一套智能系统 ,赋予其特定的智能性,借助智能系统对物体的状态进行分析,并能够对相关问题进行处理;纳米技术是研究 尺寸在0.1nm- 100nm之间 材料的性质与应用,这是一种新兴的技术,主要包括了纳米化学、纳米电子学及纳米生物学等多种科目。?
四、关于物联网在电力系统通信的应用
1、物联网在应急通信的应用
基于应急通信的特点 ,比如,发生的时间和地点具有不确定性,导致无法确定指挥中心和事故地点,各类需要接入点的随机性非常大。这往往需要抢修人员到达现场后,检查现场情况,通过电话、视频回传等手段及时向调度中心及应急指挥中心报告现场情况。而物联网能使调度中心或应急指挥中心通过对电网状态信息、各种设备运行状态的智能监测,为调度中心的日常管理和应急指挥提供实时准确的数据信息。当应急情况发生时,通过物联网能够准确定位事故现场,清楚现场设备及部件、杆塔的损坏情况,以便及时调拨合适型号的设备到现场进行更换。同时,结合光纤及无线通信技术提供电话及视频通信,现场人员能够提前做好抢修准备,接受在应急指挥中心的调度及指挥,更快的对事故进行抢修,提高事故处理能力。
2 、物联网在配网通信方面的应用
配网相对于高压输变电网,特别是1 0 k V 及以下电压等级网络具有结构复杂、电压等级多、配电设备数量多、支线多、分布广、变动频繁等特点。根据配网自动化层次要求,整个配网通信可分为通信子站、配网主站、区调分站层3 层。
2.1通信子站层:指配网F T U 、T T U 、D T U 等终端到通信子站层的通信,通信子站通常设置在1 1 0 k V 或2 2 0 k V变电站。
2.2配网主站层:指上述通信子站与配电主站之间的通信层,根据电监会二次安全防护及相关要求,该层数据承载在调度数据网中。
2.3区调分站层:该层主要是区调分站与配电主站的通信层面。该层数据量相对较大,承载在调度数据网中。
根据配网通信的特点,目前配电网通信无法用单一的通信方式实现,而主要是采用光纤通信、载波通信、租用无线公众网通信及无线宽带技术实现。物联网能较好地解决配电终端、配电主站之间的通信,可以通过把配电网的所有设备及部件连上物联网,轻松地完成配网通信任务,同时能实现配网自动化“三遥”(遥信、遥测、遥控)信息,目前采用的G P R S 、载波等通信技术由于带宽不足仅能实现“两遥”(遥信、遥测)信息。而且物联网能较好地解决配电终端数量多、变动频繁等问题。
3、物联网在智能电网的应用
智能电网是一个具有先进技术水平的安全、可靠、高效、灵活的现代化电网。在智能电网中,各电压等级的电网协调发展,先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、控制技术和决策支持技术与电网有机融合,电网安全、可靠、高效运行,能有效满足现代“低碳社会”发展的新需要。物联网技术能够为智能电网提供较好的测量技术、通讯技术、控制技术,实现远程抄表、电网负荷节能控制、电网设备状态在线监测、事故准确定位跟踪、输电线路杆塔、线路监测(覆冰监测、温度检测)等。例如电网底层的数据包括配电房的开关、电缆沟的信息,这些信息目前无法用有效的通信方式采集,而如果通过物联网有效的联合,就可以实时地把各种各样的底层信息采集上来,使电网管理从事后处理变成事前预防,大大提高电网管理和应急的效率。
结语:电力系统中的物联网,既可以作为输电通信基础网络的补充,加强输电通信网的可靠性,也可以作为配电网络主要通信方式,弥补目前公网及无线通信网络无法实现的功能,同时能作为抵御极端天气的电力应急通讯方案和通信抗灾体系的有效手段。物联网就其本身而言,代表了下一代信息技术的发展,而目前其发展正处于起步阶段,仍然面临技术完备性不足、产品成熟度低、成本偏高、规划管理、无线电频率资源合理安排及分配等诸多因素的制约,但随着各方面的共同努力,物联网将迎来美好的未来,对经济起到积极的推动作用。
参考文献:
[1] 刘兆元.物联网业务关键技术与模式探讨[J].广东通信技术,2012,(12)
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设,已经初具规模,通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展,无线通信系统的特性发生巨大的变化。鉴于采用无线通信网不依赖于电网网架,且抗自然灾害能力较强,同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点,非常适合弥补目前通信方式的单一化、覆盖面不全的缺陷。本文简单介绍一下无线通信传输体制的应用特点和优缺点,并分析其在电力系统的应用前景。
二、无线技术介绍
(一)无线通信技术的概念
目前,无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。
(二)无线通信技术的发展现状
无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术,即基于IEEE802.15的无线个域网(WPAN)、基于IEEE802.11的无线局域网(WLAN)、基于IEEE802.16的无线城域网(WMAN)及基于IEEE802.20的无线广域网(WWAN)。
总的来说,长距离无线接入技术的代表为:GSM、GPRS、3G;短距离无线接入技术的代表则包括:WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有:3.5GHz无线接入(MMDS)、本地多点分配业务(LMDS)、802.16d;移动无线接入技术主要包括:基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX;窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。
1.主流无线通信技术
从技术发展的趋势可以看出,以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有:B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术。
2.其他无线通信技术
除了上述主流的无线通信技术外,目前已存在的无线通信技术还包括:IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距离通信技术及LMDS、MMDS、点对点微波、卫星通信等长距离通信技术。
(1)IrDA:InfraredDataAssociation,是点对点的数据传输协议,通信距离一般在0~1m之间,传输速率最快可达16Mbps,通信介质为波长900纳米左右的近红外线。
(2)Bluetooth:Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段,使用跳频频谱扩展技术,通信介质为2.402GHz到2.480GHz的电磁波。
(3)RFID:RadioFrequencyIdentification,即射频识别,俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。
(4)UWB:UltraWideband,即超宽带技术。UWB通信又被称为是无载波的基带通信,几乎是全数字通信系统,所需要的射频和微波器件很少,因此可以减小系统的复杂性,降低成本。
三、无线技术优劣分析
(一)WLAN技术分析
Wi-Fi的技术和产品已经相当成熟,而且大批量生产。该技术适用于无线局域网,作为有线网络的延伸,对于特殊地点宽带应用,尽管Wi-Fi技术应用非常广泛,但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患,Wi-Fi采用的是射频(RF)技术,通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号,所以非常容易受到来自外界的攻击,黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。
(二)WiMax技术分析
WiMax是一个先进的技术,推出相对较晚,存在频率复用性小、利用率低的问题,但由于最近才完成标准化,该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看,该技术可以在较大范围内满足上网要求,覆盖可以包括室外和室内,可以进行大面积的信号覆盖,甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的先进性和超远的传输距离,一直被业界看好,是未来移动技术的发展方向,并提供优良的最后一公里网络接入服务。
(三)WMN技术分析
WMN是正在研究中的技术,在研究中不断地在不同方面结合各种技术的特点进行融合,而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看,WMN这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间,在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集,并广泛应用到环境检测、工业、交通等领域。随着其他技术的不断更新完善,WMN更好地与之相融合、互补,从而能够扬长避短,发挥出各自的优势。
(四)3G技术分析
3G于1996年提出标准,2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。3G网络部署已具备相当的实践经验,有一成套建网的理论,包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。从商用前景看,目前,3G在部分地区已得到大规模的商业应用,比如欧洲很多国家、日本、韩国等都已经建设了3G的网络。3G技术已经进入可以实用的阶段,还有很多国家和地区正在建设或将要建设3G网络。
(五)LMDS技术分析
本地多点分布业务系统LMDS是一种提供点对多点通信的固定宽带无线接入技术,其工作频率在20GHZ以上,利用毫米波传输,可在一定的范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务,是一种非常好的宽带固定无线接入解决方案。在最优情况下,距离可达8公里;但是由于受降雨的原因,距离通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信息调制为射频信号发射出去,在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号,在无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆情况下,实现数据双向对称高带宽无线传输。
(六)MMDS技术分析
MMDS的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响,可用频带亦不够宽,最多不超过200MHz。其次,MMDS对传输路径要求非常严格。由于MMDS采用的调制技术主要是相移键控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度调制QAM调制技术,无法做到非视距传输,在目前复杂的城市环境下难以推广应用。另外,MMDS没有统一的国际标准,各厂家的设备存在兼容性问题。
(七)集群通信技术分析
数字集群系统具有很多优点,它的频谱利用率有很大提高,可进一步提高集群系统的用户容量;它提高了信号抗信道衰落的能力,使无线传输质量变好;由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术,所以对数字系统来说,保密性也有很大改善。
数字集群移动通信系统可提供多业务服务,也就是说除数字语音信号外,还可以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号,因此极大地提高了集群网的服务功能。
(八)点对点微波通信技术分析
微波传输的优势主要体现在以下几个方面:第一,可以降低运营商的运营成本。与租用线路相比,微波系统的投资只要一年左右即可收回。第二,微波传输系统部署简洁快速。与传统的传输手段相比,其快速部署的优势可以更快地满足新业务发展的需要。第三,目前的微波产品对未来的发展是有保障的,对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。未来,微波传输系统将升级到全IP的平台之上,可以全面支持运营商未来的发展。
(九)卫星通信技术分析
利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户,可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接入设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下,利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案,经济又可靠。
但是卫星通信毕竟是采用卫星作为通信平台,其地面站的建设、通信信道租用费用都需要花费大量资金,而且通信资源为卫星通信公司所有,受其带宽的限制,使得大量数据的传输需要付出非常大的代价。因此,作为日常生产、生活使用是极为不经济的;而将卫星通信作为应急通信、作战通信、海外通信等则比较适合。
四、无线技术综合比较
目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求,WLAN可解决中距离的较高速数据接入,而UWB可实现近距离的超高速无线接入。
首先,从标准化程度上看,本报告所涉及的技术中,仅仅WMN技术没有成熟的标准体系,LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准,只是没有统一的国际标准,其余的技术均已经完成标准化工作,并且都进行了试验网建设和商业网建设。
从频率上看,Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段,WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。
从覆盖范围上看,Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术,仅覆盖35m~100m;WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术,覆盖范围在1km~54km不等,而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术,通常用于通信主干组网建设。
从传输速率上看,点对点微波和卫星通信属于干线传输技术,不同的情况速率变化较大,而其余的技术均为接入技术,仅仅是3G技术接入速率最小,仅为384k,而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。
从调制技术上看,其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM,其余的技术均未采用OFDM调制技术。
从天线技术上看,仅仅3G和WiMax技术采用了MIMO技术,而其他技术均未采用MIMO技术;从传输环境上看,仅仅WiMax技术和3G技术支持非视距传输,其余技术均要求视距传输环境;从网络安全和QoS机制上看,WiMax技术和3G技术在这方面做得比较优秀、完善,其余的均存在较大的问题。