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目前,通信传输手段非常丰富,网络规模日益膨胀,资源分布不均勻等都使得管理人员无法快速、全面了解网络的资源状况,延长了系统故障处理,耗费了大量时间以及精力。通信资源管理系统的设计是基于通信传输系统网络技术基础上开发设计的,通过不断对通信传输系统中各节点、关键设备以及传输介质相关的数据进行分析,从而掌握各个资源之间的内在联系,而将现代化的分析管理技术应用到通信资源管理系统当中。实现对传输网络进行配置、扩展、管理和维护功能。全球定位系统(GlobalPositioningSystem)具有进行高精度、全天侯的实时定位能力,既可以直接获取地理信息也可用以确定各种传感器的位置,从而成为“三s”集成系统中的一个重要组成部分。GPS卫星星座能提供全球性的覆盖。GPS卫星使用1.2GHz和1.6GHz的高频波作为载波,信号沿直线传播,因而其定位的数学模型十分简单而又严格。此外由于信号只是从太空穿过大气层到达地面测站而不需在稠密的大气层中长距离传播(如地面无线电定位系统那样),因而易于进行较为精确的对流层延迟改正。GPS技术的加入,通过对设备定位、人员定位以及未来的传输介质的定位技术,都使得我们能够在远程随时掌握通信传输的运行情况,能够更好的保障数据安全高效的传输运作。管理系统,可以基于主流、成熟的操作系统和友好的操作界面,实现对传输网络进行配置、扩展、管理和维护功能。技术人员将系统数据整理汇总到通信资源管理系统中,将整个资源系统整合到一起,从而实现信息资源的全过程化、数字化、可视化的管理,实现这一过程对于提高数据通信传输的管理效率将有着重要的意义,同时也有效的提高了信息管理的工作效率。与普通的GIS技术应用系统相比,GPS定位技术应用的通信传输资源管理系统对故障定位修复的相应更快,更具优势,同时不但能够更好的实现通信资源的传输,对资料的获取和数据的处理维护也有着很大的优势,从这一点上来看,带有GPS通信资源管理系统的设计对信息技术的发展将会产生深远的影响。
(一)资源管理技术的研发设计
资源管理范围主要指的是在生产经营过程中所涉及到的具有一定价值的有形的亦或是无形的物件。进行通信传输资源管理信息系统的研究和开发,首先在人事方面需要有一个完整的管理系统和体系来做支撑。基于各部门职责对系统整体架构进行设计,并构建组织结构图,将各模块之间的管理关系列出,组建模拟流程系统,充分分析整理后,才能开始组织开发管理信息系统。信息系统最宝贵的最核心的资源就是大量的数据,如果数据储存的不够,那么必然会影响数据分析进而影响管理系统的效率,最终影响数据传输安全。因此,首先应该收集、分析系统中所有相关数据,同时还应该注意到,不同的管理人员在工作交接中也会迫使大量的信息流失,因此,有必要将员工的工作日志保存在系统中。不过,通过信息技术以及电子计算机技术的融合,这一问题将会得到彻底的解决。GPS全球定位系统通过上空的24颗卫星,能够实现对地球的实时监测,我们可以通过对设备和传输介质的定位、监测,一旦发生问题,快速定位故障及其级别,远程解决或者现场解决。如是现场解决故障,将故障信息发给响应的工程师,同时通过GPS监测到故障排除进度。从而全面掌握系统运行状况。
(二)资源管理技术应用系统
通信传输资源管理系统实现对全专业资源和信息服务资源的有效管理,建立跨专业的资源模型,形成共享的核心资源库,并对外提供相应的服务,为其数据的传输、服务的保障提供相应支撑,方便企业的经营、管理以及维护。
二、结语
1.1系统组件本身的脆弱性
由于国家电网经营发展属于民生大计问题,产业发展涉及到输变电生产、电力项目建设、工程项目维修、用电销售等诸多经营业务内容。因此,电力系统自动化通信技术视角下的技术定位相对较广,在信息系统设计、生产、组装环节中也就必然存在一定安全隐患问题。比如,第一点则属于系统硬件故障隐患问题,和信息系统设计初期阶段存在隐患有主要关系。第二点软件系统自有的安全隐患问题,这类安全隐患一般多来源于电力通信自动化技术领域下的平台软件,在平台设计开发阶段存在一定技术遗留问题。第三,基于TCP/IP协议栈的定义内容在网络应用设计之初时就留下了兼容性技术漏洞,使得网络安全隐患加剧。
1.2自然威胁
这类隐患性问题多以电力通信网络安全下的不可抗力事件发生为主,比如网络信息系统如果遭受自然雷击,或者是工作站突发性发生火灾,抑或通信系统遭受自然外力破坏,如地震、覆冰、风偏等。此外,这些自然不可抗事件发生一般不以人为意志为转移,会使得国家电网造成不可避免的经济资产损失。
1.3人为意外因素
通常指人为因素下的设计失误、技术系统操作异常、不规范使用信息系统等造成的安全隐患问题。此外,这类隐患问题出现一般并非人为主观意识上故意造成安全问题,而属于人为以外因素所致的安全隐患问题。
1.4人为恶意因素
同样,人为因素也包含恶意、蓄意、故意行为造就的网络信息安全事故问题。伴随这种恶意行为发生,可能会存在蓄意篡改重要数据,或者偷盗重要信息资源,或者更改代码种植木马信息等,以通过恶劣、低俗的网络黑客行为谋取私利。
2电力自动化通信技术下的网络结构分析
国家电网系统下信息网络结构一般由核心局域网,地方部门的局域网,以及区域通信渠道网络互联所组成;从应用功能角度又可划分为供生产、制造所用的SCADA/EMS系统,以及供电经营相关的MIS系统。
2.1SCADA/EMS系统
主要适用于变电网工作站、发电厂等电力供给、送电单位生产所用。并且该系统作用主要是进行监控、处理、评估及分析等;同时,其基本功能板块划分为数据采集、能源分析、信息存储、实时监控等。
2.2MIS系统(信息业务网)
该系统平台主要对网络信息化相关商务活动进行服务,同时其系统平台主要包括办公自动化、用户供电信息查询、信息统计管控、人资建设、以及安全生产等子系统板块。此外,MIS系统可对电力企业的直属上下级单位予以联网交互,包括地区间供电企业售电业务下的重要客户数据交互等。与之同时,MIS系统平台下已经由过去单一的EMS模式逐步转化为了当前的自动化DMS、TMR、调度管理、及雷电监测等多种方式应用拓展,可以会说在信息资源优化及调整上更为专业。而MIS系统主要应用于电力产业经营业务相关的组织活动方面,比如财务管理、物资置办、用电检查、安全监控、信息查询等多个方面。包括在MIS平台使用时也能够配套www、mail等板块予以实践应用,并且其属于IP网络传输,组网方式现如今也能够实现千兆以太网,同时网络结构取用于同级网络分层,每层又分为子网与链路层予以连接。
3电力自动化通信技术中的信息安全构建思路
3.1健全安全防范机制
国家电网下电力企业通信技术平台下的各个管理单元众多,在网络信息安全中制定必要的安全防范机制非常重要。因此,在安全机制构建过程中,需要保障安全机制具有严谨的逻辑性,要能结合电力企业自身需求情况,确认出重点网络防范区域与划分出普通网络访问区域。比如,对于一般性网络访问区域,需要设置具备一定开放性的访问权限;而重点网络防范区则需要严格限制普通权限客户登录,设立较高安全级别权限,以此才能对安全数据、资源信息、QA系统运营进行重点安全监督。
3.2完善信息网络设备管理机制
信息设备管理主要以电网系统下信息安全设备管理作为研究载体,强调设备管理综合效率最大化提升。基于此,设备管理机制中要配套使用促进人员职能发挥的激烈奖惩机制,以此来提升其责任意识和凝聚归属感,激发人员信息安全运维作业的人员主观能动性。此外,设备管理工作开展从基本规划、设计研发、平台选型、配件采购、安装组建、故障维修、定期养护、技术更新、设施技改等方面进行组织管理,以此才能确保信息网络设备及使用软件平台的可靠性与实用性。
3.3强化电力系统信息安全技术
为了充分保障信息网络安全,对于信息网络的安全技术研究而言则非常重要。一般当前通信网络安全技术主要有:防火墙、身份鉴别与验证、信息资源加密手段应用等。因此,第一,强化防火墙网络管理是必然的安全防控手段,特别是防火墙这种具备保护屏障作用的内、外网安全服务通道。所以,防火墙优化设计时要重点考虑其接口连接问题的同时,配套做好网络漏洞修复。第二,身份鉴别与验证,则要重点控公司内、外网的数据监控,人员操作日志,控制权限访问等,以便于公司内部网络安全软件开发时可提供必要信息资源依据。第三,对于信息加密手段应用,则要重点考虑口令卡、智能卡、以及密钥安全形手段的配套使用。同时,信息加密还可以结合企业自身条件,配套使用DES/RAS等密码技术应用,以避免未经授权时可有效控制非访访问获得数据等,防范重要数据泄漏。
4结束语
根据地理气候条件,构建无线宽带专网、光纤通信网、中压PLC载波、短距离无线通信共同交互耦合的通信网,是当前较为有利的组网方案。多种通信方式共同交互耦合,符合电力通信专网的演进策略。在建设初期,通信的业务量相对较小,覆盖面大,而光纤的造价较高,全光纤网不满足经济性组网需求,采用此种组网方案可在建设初期减少投资,同时便于日后通信业务量增加时的通信网络改造升级。同时,现有的GPRS公网并不可靠,属于非实时和安全性很低的网络,难以满足配电自动化需求。而无线专网具有可靠性高、实现性和安全性高的特点,可满足集抄业务安全性以及配电自动化业务实时性的要求。在使用上,无线专网将逐步作为稀疏地区光纤通信盲点的补充,且进一步将其作为光纤网络的备份系统和应急系统,从而提高电力通信网络的可靠性。
2自动化通信系统的主要功能及可行性分析
配电终端互相间的通信,就是指各FTU能够实现与所属TTU互相间的通信。因为各FTU与其所属TTU距离比较小,电缆通信方式作为一种性价比很高的通信手段,具有高度的稳定性,所以可在各FTU与所属TTU间设立电缆,并应用RS-485的通信方式。对于通信系统的介质,应选用具有屏蔽功能的普通通信电缆及双绞线。各FTU将从所属TTU收集到的信息、数据不予任何加工、处理,直接传送到主站系统,统一由主站系统进行数据的加工、处理。相反,来自配电网中心主站的指令下达到对应的FTU,经过FTU的判断,当为FTU指令时,将由FTU作出回应;经过FTU的判断,如果为TTU指令时,则FTU需要把指令传送给TTU,这是应由TTU作出回应。原因是FTU不会对属于TTU的指令做出任何回应,因此,针对FTU及TTU的应用类型不会受到任何限制。到2010年,国内供电企业基本已建成覆盖全部变电站的光纤通信网。以此为基础,以变电站为起点建设10kV线路段的电力通信网,即可完成配网段的电力专网。配电自动化通信系统的可行性主要体现在技术方面,即光纤、PON技术已经成熟,供应厂商有华为、中兴等知名企业,在电力行业中已有很多应用实例,是国网公司电力光纤、配电自动化、调度通信系统等项目的推荐技术。无线宽带方面,国内有自主知识产权的Mcwill、LT800产品,也有Wimax等国际标准产品,且已在少数省网公司的用电信息采集系统以及铁路、机场等工业专网中有所应用。
3通信系统自动化技术规约
因为馈线自动化系统中具有多个通信点,然而通信的数据信息量太少,所以这种在调度自动化过程中选用相对较多的循环式CDT规约以及查询式的POLLING花费时间过长的办法并不适合实际问题的解决。当前,世界电工委员会确定的IEC870-5-101规约是目前来说较为适合配电自动化系统的通信规约。
3.1IEC870-5-101规约用户数据分类
在自动化的配电系统信息数据传输中,对于很多信息数据极为重要,必须立刻进行传输,它们拥有很高的传输优先性;而对于一些数据信息传输的优先性很低,可以进行比较慢的传输。从以上原则的角度考虑,在实际配电自动化系统中,为了确保优先、迅速传输事故状态数据信息以及迅速实现事故识别,并迅速完成事故状态的隔离及恢复供电,把负荷开关的变更状态及电力系统的事故信号等关键信息作为优先数据信息来进行解决;而电流、电压以及功率等其它的测量量则作为二级的用户数据信息来进行解决;对于有关脉冲量及统计量都为视为慢数据信息来进行处理。
3.2通信系统规约程序流程
对于主站向终端的指令时有初始化、对时、总召唤、一级数据信息查询、二级数据信息查询、刀闸(或为开关)以及全站总复归等等,而对于终端的回应报文则有遥测量、遥信量以及确认等。通过初始化等相关步骤,主站方面就可针对终端进行常规的报文询问,此后将依据回答报文以及标志位的不同,发射出不同的报文,以此得到所需要的数据信息。IEC870-5-101规约在平衡传输过程中,询问呼唤二级用户信息数据变化以及定点呼唤每组返送的信息数据有没有FT1.2帧长样式操控中的要求访问位ACD-1。当出现上述情况,主站则利用“请求一级用户信息数据”来向终端实施请求。IEC870-5-101规约处在非不平衡的传输过程中时,将会应用快速-校对、验证-过程采集一级用户的数据信息。
4配电自动化通信技术优势
综合运用EPON、宽带无线、PLC、WSN等技术率先建立基于复合通信的电力用电信息实时采集系统,建设跨业务“配用电一体化通信网络平台”,开展配网自动化建设,可有效促进电网安全、可靠、高效供电,提高服务水平。从技术与实践两方面研究电力通信网建设方式和运维模式,对建设具备系统自愈、用户互动、高效运行和分布式能源灵活接入等功能的智能电网具有决定性作用。
5结束语
1.1系统组件本身的脆弱性
由于国家电网经营发展属于民生大计问题,产业发展涉及到输变电生产、电力项目建设、工程项目维修、用电销售等诸多经营业务内容。因此,电力系统自动化通信技术视角下的技术定位相对较广,在信息系统设计、生产、组装环节中也就必然存在一定安全隐患问题。比如,第一点则属于系统硬件故障隐患问题,和信息系统设计初期阶段存在隐患有主要关系。第二点软件系统自有的安全隐患问题,这类安全隐患一般多来源于电力通信自动化技术领域下的平台软件,在平台设计开发阶段存在一定技术遗留问题。第三,基于TCP/IP协议栈的定义内容在网络应用设计之初时就留下了兼容性技术漏洞,使得网络安全隐患加剧。
1.2自然威胁
这类隐患性问题多以电力通信网络安全下的不可抗力事件发生为主,比如网络信息系统如果遭受自然雷击,或者是工作站突发性发生火灾,抑或通信系统遭受自然外力破坏,如地震、覆冰、风偏等。此外,这些自然不可抗事件发生一般不以人为意志为转移,会使得国家电网造成不可避免的经济资产损失。
1.3人为意外因素
通常指人为因素下的设计失误、技术系统操作异常、不规范使用信息系统等造成的安全隐患问题。此外,这类隐患问题出现一般并非人为主观意识上故意造成安全问题,而属于人为以外因素所致的安全隐患问题。
1.4人为恶意因素
同样,人为因素也包含恶意、蓄意、故意行为造就的网络信息安全事故问题。伴随这种恶意行为发生,可能会存在蓄意篡改重要数据,或者偷盗重要信息资源,或者更改代码种植木马信息等,以通过恶劣、低俗的网络黑客行为谋取私利。
2电力自动化通信技术下的网络结构分析
国家电网系统下信息网络结构一般由核心局域网,地方部门的局域网,以及区域通信渠道网络互联所组成;从应用功能角度又可划分为供生产、制造所用的SCADA/EMS系统,以及供电经营相关的MIS系统。
2.1SCADA/EMS系统
主要适用于变电网工作站、发电厂等电力供给、送电单位生产所用。并且该系统作用主要是进行监控、处理、评估及分析等;同时,其基本功能板块划分为数据采集、能源分析、信息存储、实时监控等。
2.2MIS系统(信息业务网)
该系统平台主要对网络信息化相关商务活动进行服务,同时其系统平台主要包括办公自动化、用户供电信息查询、信息统计管控、人资建设、以及安全生产等子系统板块。此外,MIS系统可对电力企业的直属上下级单位予以联网交互,包括地区间供电企业售电业务下的重要客户数据交互等。与之同时,MIS系统平台下已经由过去单一的EMS模式逐步转化为了当前的自动化DMS、TMR、调度管理、及雷电监测等多种方式应用拓展,可以会说在信息资源优化及调整上更为专业。而MIS系统主要应用于电力产业经营业务相关的组织活动方面,比如财务管理、物资置办、用电检查、安全监控、信息查询等多个方面。包括在MIS平台使用时也能够配套www、mail等板块予以实践应用,并且其属于IP网络传输,组网方式现如今也能够实现千兆以太网,同时网络结构取用于同级网络分层,每层又分为子网与链路层予以连接。
3电力自动化通信技术中的信息安全构建思路
3.1健全安全防范机制
国家电网下电力企业通信技术平台下的各个管理单元众多,在网络信息安全中制定必要的安全防范机制非常重要。因此,在安全机制构建过程中,需要保障安全机制具有严谨的逻辑性,要能结合电力企业自身需求情况,确认出重点网络防范区域与划分出普通网络访问区域。比如,对于一般性网络访问区域,需要设置具备一定开放性的访问权限;而重点网络防范区则需要严格限制普通权限客户登录,设立较高安全级别权限,以此才能对安全数据、资源信息、QA系统运营进行重点安全监督。
3.2完善信息网络设备管理机制
信息设备管理主要以电网系统下信息安全设备管理作为研究载体,强调设备管理综合效率最大化提升。基于此,设备管理机制中要配套使用促进人员职能发挥的激烈奖惩机制,以此来提升其责任意识和凝聚归属感,激发人员信息安全运维作业的人员主观能动性。此外,设备管理工作开展从基本规划、设计研发、平台选型、配件采购、安装组建、故障维修、定期养护、技术更新、设施技改等方面进行组织管理,以此才能确保信息网络设备及使用软件平台的可靠性与实用性。
3.3强化电力系统信息安全技术
为了充分保障信息网络安全,对于信息网络的安全技术研究而言则非常重要。一般当前通信网络安全技术主要有:防火墙、身份鉴别与验证、信息资源加密手段应用等。因此,第一,强化防火墙网络管理是必然的安全防控手段,特别是防火墙这种具备保护屏障作用的内、外网安全服务通道。所以,防火墙优化设计时要重点考虑其接口连接问题的同时,配套做好网络漏洞修复。第二,身份鉴别与验证,则要重点控公司内、外网的数据监控,人员操作日志,控制权限访问等,以便于公司内部网络安全软件开发时可提供必要信息资源依据。第三,对于信息加密手段应用,则要重点考虑口令卡、智能卡、以及密钥安全形手段的配套使用。同时,信息加密还可以结合企业自身条件,配套使用DES/RAS等密码技术应用,以避免未经授权时可有效控制非访访问获得数据等,防范重要数据泄漏。
4结束语
可以在任何时候反反复复对数据进行编辑和处理。在实际编辑过程中,非线性编辑系统仅仅对编辑点及特技效果予以记录,对剪辑、修改和调动画面顺序不会造成任何影响,当然也不会降低视频音效的质量,非线性视频编辑完全弥补了传统线性编辑系统的缺点。非线性编辑系统与电视新闻数字化的结合在技术上不断地突破,具有视音频处理途径多样、编辑模式多样和数据采集灵活等优点。非线性编辑系统的设备虽然非常小,但功能集成度高,与普通计算机相比,操作更简单,更容易联网。
二、加强数字化电视新闻的感染力
利用非线性编辑系统制作电视新闻节目,可以经常使用颜色调整、集合变换或马赛克等手段来提高电视新闻的画面效果。例如在字幕的制作过程中可以运用各种各样的字幕手法与特技功能,当然也可以运用阿尔法通道的方法来创作出半透明的图形,叠加在电视新闻的画面上,这样可以达到意想不到的视觉效果。非线性编辑系统的唱词功能非常强大,它能够对采访人所讲的内容进行单独的调整,很大程度上为后期制作的工作人员提供了方便。对唱词制作和修改的工作来说,非线性编辑系统具备高速打包的功能。电视新闻后期编辑根据节目的要求对电视新闻节目进行后期制作,按电视新闻编辑的原则将新闻内容和形式制作成声画对位,让观众有身临其境的感觉。非线性编辑系统与电视新闻数字化的结合有利于加强数字化电视新闻的感染力。
非线性编辑系统与电视新闻数字化的结合,其工作人员不仅仅要具备专业理论知识和熟练精湛的编辑技术,而且还要具备良好的协调能力。电视新闻制作人员在外场要了解现场的各种情况,在制作过程中对构图、色彩、节奏进行特技制作以达到良好的视觉效果。编辑电视新闻通常是由摄像、撰稿、制作组成的,由于电视新闻具有实时性、记录性、跟踪性和报道性,其制作不容忽视。非线性编辑人员不仅要完成编导的要求,还要对节目进行特技制作,为观众呈现最好的电视新闻节目,以满足观众朋友对电视新闻真实性、生动性的要求。
四、结语
>> 可视化通信原理仿真平台GUI方案的设计与实现 基于“通信原理教学仿真平台”的课程设计 通用实验教学仿真平台的设计与实现 基于LabVIEW的通信原理虚拟实验平台设计 钢结构稳定原理虚拟仿真平台开发探索 Maltab仿真平台在《通信原理》理论教学模式的应用与探索 基于虚拟仿真平台的电气工程实验教学改革研究 物联网虚拟仿真平台在农学专业实验教学中的应用 《信号与系统》虚拟教学仿真平台设计 采油厂安全培训虚拟仿真平台设计 基于虚拟仿真平台的高职《电路分析》课程设计与开发 基于89C51的单片机虚拟仿真平台设计 浅谈虚拟仿真平台编撰脚本的建议 嵌入式实时仿真平台接口通信的设计与应用 基于MATLAB/Simulink实验仿真平台的《自动控制原理》实验教学改革探析 面向医院环境的网络仿真平台的设计与实现 航空发动机总体性能仿真平台的设计与实现 公路隧道交通诱导仿真平台的设计与实现 城市轨道交通系统运行仿真平台的设计与实现 数字通信原理的虚拟实验室系统的设计与实现 常见问题解答 当前所在位置:l?s_cid=baidu_matlab
[6]焦瑞莉,南利平,李学华. 基于LabVIEW的通信专业远程虚拟实验室[J]. 国外电子测量技术(虚拟仪器),2005(3):4-7.
[7]廖云伢.基于Java与Matlab集成的数字通信原理虚拟实验平台的设计与实现. 中南大学硕士学位论文.2007.
关键词 2FSK;MATALB;调制解调
中图分类号:TN915 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)01-0048-02
数字调制解调技术是现代通信的重要技术之一。对于数字通信系统而言,因为所传送的基带数字信号中包含的是低频部分,不适用于远距离传输。如果需要进行远距离的传输,例如对于有限带宽的高频无线信道、光纤信道等传输时,就需要对基带数字信号进行载波调制后再进行传输。因此,数字调制是指将基带数字信号的频谱搬移到较高的载波频谱。数字调制包括移幅键控(ASK)、移频键控(FSK)、移相键控(PSK)等调制方式。其中,频移键控是一种易于实现,方法简单的技术,另外,在解调时不需要恢复本地载波,能够实现异步传输。此外,频移键控的抗噪声能力和抗衰落性能力也比较强。因此,频移键控调制技术得到了广泛地应用。本论文主要研究二进制频移键控(2FSK)调制解调系统的实现,仿真完成对数字信号的调制及解调。
1 二进制移频键控(2FSK)原理
频移键控容易实现,但其主要的缺点是占用频带较宽,其频带利用率低。故频移键控一般主要应用在低、中速数据的传输,以及频带较宽的信道与衰落信道。
频移键控是利用载波的频率变化来传递数字信息。二进制频移键控(2FSK),是指载波的频率随二进制基带信号的变化,在两个频率点f1和f2之间变化。表达式如下:
发送1时
发送0时
产生2FSK信号的方法一般主要有两种。一种是直接调频法,即可以采用模拟电路来实现。另一种是采用键控法。键控法是在二进制基带矩形脉冲序列的控制下,通过开关电路对两个不同的独立频率源进行选择,使其在每一个码元期间输出f1和f2两个载波之一。
解调与调制是一个相反的过程,其原理是将一个2FSK信号分解为上下两路2ASK信号,再对两路2ASK信号分别进行解调,然后再做判决。这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小。2FSK信号的常用解调方法包括非相干解调(包络检波)和相干解调。
2 2FSK调制解调的仿真分析
通过MATLAB仿真设计程序,实现2FSK信号的调制解调的程序仿真。误码率是衡量一个数字通信系统性能的重要指标,又由于ASK与FSK均具有相干和非相干解调方法,所以将相干ASK、非相干ASK、相干FSK以及非相干FSK与PSK的误码率进行预测对比。
仿真:产生一个二进制数作为随机信号源,如图1所示;分别用两个频率的余弦函数作为载波;对该信号进行制2FSK调制;模拟加入一个高斯白噪声;然后对调制信号进行解调,通过低通滤波器和判别器产生接收信号。2FSK的调制波形如图2所示,2FSK的解调过程如图1所示。
图1 二进行随机序列
图2 2FSK调制波形
图3 相干解调后的信号与原序列比较
图4 非相干解调后的信号与原序列比较
分析:通过调制信号的时域波形图,可知原信号经过2FSK调制,再经过解调后的信号与原信号大体一致。仿真结果的分析说明该2FSK仿真模型是成功的、符合理论的。
3 误码率仿真分析
我们假设同一幅度的信号,分别经过2ASK相干解调、2ASK非相干解调、2FSK相干解调、2FSK非相干解调、2PSK解调后根据小表比较信噪比和误码率的关系。
分析:随着信噪比的增大,各种方式的误码率都会减少。而对同一调制方式而言,相干解调方式的误码率要低于非相干解调方式的误码率。在信噪比较大时,2FSK系统的相干解调和非相干解调差距减少。在误码率相同的情况下,所需要的信噪比2ASK最高,2FSK其次,2PSK最小;反过来,若信噪比一定时,2PSK系统的误码率比2FSK的小,2FSK系统误码率比2PSK的小。
图5 误码率曲线
4 结束语
本论文设计运用了MATLAB实现了2FSK调制解调过程的仿真,在调制解调过程中观察了各个环节时域和频域的波形,并对比了2ASK、2FSK、2PSK三种误码率情况。从仿真结果与理论结果的对比,从而得出此次仿真的可靠性。
参考文献
[1]张鑫龙,周胜源.基于软件无线电的2FSK相干解调[J].电子设计工程,2010.
关键词:网络工程;培养方案;人才培养;课程体系;实践教学
中图分类号:G434文献标识码:A文章编号:16727800(2012)008021202
作者简介:赵卿松(1972-),男,硕士,武汉工程大学计算机科学与工程学院副教授,研究方向为计算机网络、数据库技术。
1专业培养方案的体系结构
根据素质教育和专业教育并重的原则,课程体系的设置以“低年级实行通知教育和学科基础教育以提升学生素养,高年级实行有特色的专业教育以提升学生的实践动手能力、创新精神和创新能力”为准则,构建理论教学平台、实践教学平台和创新教育平台。
理论教学平台由三类课程组成:通识教育课程、学科基础课程和专业课程。通识教育课程由公共基础课和素质教育课两个模块组成;学科基础课程按照学科大类安排学科基础课程;专业课程则分为专业主干课和专业选修课两个模块。
实践教学平台由实训、实验和实习组成:①实训包括:军训、综合课程设计等;②实验教学以课程内实验为主,并开设一定比例的综合性、设计性实验等;③实习包括:认识实习、生产实习、毕业实习、毕业设计(论文)等环节。
创新教育平台由课程创新教育、学术创新活动和实践创新活动组成。课程创新教育包括学科前沿课程和创新教育课等;学术创新活动包括学科竞赛、课外科技活动和创新性实验计划项目等;实践创新活动包括以取得职业资格证书或企业培训合格证为目的的各类专业技能培训活动等。
2专业培养目标及课程体系
结合本校的实际情况及社会对网络专业人才的需求,以培养“高级应用型网络人才”为目标,具备计算机科学与网络技术的基础理论知识、具备网络规划设计及计算机网络应用系统开发能力、具有网络维护与管理专长、能从事网络工程领域的科学研究、技术开发、管理维护等工作。
课程体系是专业培养方案的核心内容,是培养目标的具体体现,很大程度上决定了学生的知识结构。按照学校整体的人才培养特色,结合学院目前的学科发展状况,按照“宽口径、厚基础、重实践、有特色”的培养原则,在课程设置方面认真考虑了以下几点:
(1)由于网络工程是多学科交叉融合的新兴专业,因此,在计算机科学技术、数字通信技术、信息处理等方向上,设置了对应的专业核心基础课程,以提高学生的适应性。
(2)课程设置强调了公共基础和学科基础的重要性,对重要的基础课程给予了充足的学时。
(3)将方向的选修课程分为网络规划设计及管理、网络信息处理两部分,以适应社会对网络工程专门人才的需求。网络工程专业课程体系如表1。
表1网络工程专业课程体系
作为工科专业,公共基础课程的设置与其它工科专业类似,开设大学英语、数理、政治理论基础和计算机基础等课程。学科基础课程除了电类基础和计算机软硬件系统基础外,增加了网络工程导论、计算机网络和数字通信原理等课程,以补充学生在数字通信领域上的基础知识,为进一步学习网络工程的后继课程打下良好的基础。针对网络规划设计方向,在专业主干课和专业选修课中设置了现代通信技术、网络操作系统、网络规划设计、现代网络技术、网络系统集成、网络设备等课程,以培养学生在网络组网和网络规划设计方面的能力;针对网络信息处理方向则设置了网络编程、网络协议、网络互联技术、Linux系统管理、Linux程序设计、Java程序设计等课程,以培养学生在网络应用程序设计与开发方面的能力。
3实践教学环节
3.1课程内实验
所有的学科基础课程、专业主干课程和专业选修课程都设置了一定比例的实验,课程内实验以加深、巩固对基本原理的理解和掌握。课程内实验以实验项目的形式来组织,每个实验项目占2学时或4学时,实验项目分为基础性实验项目、设计性实验项目或综合性实验项目,一般设计性或综合性实验项目的学时数占课程内实验学时的30%~40%。
基础性实验项目主要是对课程所涉及到的基本原理与过程、基本方法进行实验验证,以消除学生对课程基本原理理解上的抽象性和神秘感。综合性实验项目以基础性实验项目的掌握为基础,综合运用课程涉及到的知识,以增强学生对课程基本原理的掌握并融会贯通,适用于数字通信原理、网络操作系统、网络规划设计、现代网络技术、网络系统集成、网络设备等课程学习过程中进行,为后继的综合课程设计打下基础。设计性实验项目也是以基础性实验项目的掌握为基础,提出实验任务与要求,由学生自主设计完成实验任务的方案、实验步骤和方法,适用于程序设计、计算机网络、网络编程、网络协议、数据库系统原理等课程学习过程中。通过设计类实验项目的锻炼,学生可以初步了解网络应用系统开发的思路,掌握网络程序设计的基本方法,培养学生的创新能力。
3.2综合课程设计
综合性的课程设计是一个重要的实践环节,其目的是进一步培养学生理论联系实际的能力和专业知识综合运用的能力。从第四学期开始至第七学期,开设了基础软件综合设计、基础硬件综合设计、网络工程综合设计、网络通信综合设计、网络应用综合设计等综合课程设计。每个综合课程设计集中安排在学期末,占2周时间,为了更好满足学生的兴趣,采用教师给出多个设计题目供学生选择这种双向选择的方式。同时要求课程设计指导教师的最多指导学生的人数不能超过30人,以保证教师对学生的指导效果。
为培养学生的论文书写能力,要求学生书写完整的综合设计报告,包括课题背景、设计简介及设计方案论述、详细设计、设计结果及分析、总结等内容;为保证综合设计的质量,安排了综合设计答辩环节,答辩中由学生先对设计的内容进行阐述和演示,然后答辩教师针对设计内容随机提问,以考察设计完成情况。综合设计成绩评判由平时表现、完成情况、报告质量和答辩情况等内容按照一定比例组成,能比较客观地评价学生完成综合设计质量。
3.3实习与毕业设计
为让学生接触社会,体验未来就业单位的工作环境和实际项目开发过程,从三年级上学期开始分别组织3次实习,即认识实习、生产实习和毕业实习。
认识实习安排在第五学期初,占2周时间,参观IT企业或事业单位的科研环境或办公网络环境,见识不同厂家或品牌的网络设备(如交换机、路由器、服务器等)及网络应用系统的应用情况或研发过程,以增强学生对专业的兴趣,为后续专业课程的学习增加感性认识。
生产实习和毕业实习安排在第七学期和第八学期初,各占3周时间,为了保证实习的效果,与IT企业或思科认证培训机构合作,建立了多个校外实习基地,让学生参与到组网工程、网络管理与维护和网络软硬件系统开发等项目中。特别是在与思科认证培训机构的合作过程中,充分利用他们的师资与设备资源,很好地克服了我校网络组网设备不足的缺陷,为学生提供了一个理论与实践相结合的平台。
毕业设计为网络工程专业学生在毕业前提供了一次综合性专业技术实践锻炼,毕业设计课题围绕网络规划设计与网络信息处理两个方向展开,毕业设计周期为14周左右,包括选题、开题、课题任务的完成、书写毕业设计论文和论文答辩等环节。我们将校企合作方式也引入到毕业设计环节中,对部分学生实行校内和校外指导教师共同指导的方式,真题真做,以达到在完成毕业设计任务的同时,解决企业某方面实际问题的目的。
4结语
网络工程专业是在计算机科学与技术、通信等专业基础上经过发展逐步形成的专业,作为一个实用性强、服务面广的专业,在人才培养过程中不能简单地套用传统计算机专业的人才培养模式,需要根据专业特点不断地摸索、循序渐进和逐步完善。
参考文献:
\[1\]王春枝,李红.网络工程专业培养方案探索与实践\[J\].计算机教育,2010(23).
论文摘要:移动通信技术的发展历程可以划分为三个阶段,即第一代模拟移动通信系统、第二代数字移动通信系统、第三代多媒体移动通信系统。本文简单介绍了移动通信技术的发展历程,重点论述了第四代移动通信系统(4thGeneration4G)的概念及相关术,并指出其今后的发展趋势。
一、移动通信技术的发展状况
(一)第一代——模拟移动通信系统
第一代(即1G,是thefirstgeneration的缩写)移动通信系统的主要特征是采用模拟技术和频分多址(FDMA)技术、有多种制式。我国主要采用TACS,其传输速率为2.4kbps,由于受到传输带宽的限制,不能进行移动通信的长途漫游,只是一种区域性的移动通信系统。第一代移动通信系统在商业上取得了巨大的成功,但是其弊端也日渐显露出来,如频谱利用率低、业务种类有限、无高速数据业务、制式太多且互不兼容、保密性差、易被盗听和盗号、设备成本高、体积大、重量大。所以,第一代移动通信技术作为2O世纪80年代到90年代初的产物已经完成了任务退出了历史舞台。
(二)第二代——数字移动通信系统
第二代(即2G,是thesecondgeneration的缩写)移动通信系统是从20世纪90年代初期到目前广泛使用的数字移动通信系统,采用的技术主要有时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)两种技术,它能够提供9.6-28.8kbps的传输速率。全球主要采用GSM和CDMA两种制式,我国采用主要是GSM这一标准,主要提供数字化的语音业务级低速数据化业务,克服了模拟系统的弱点。和第一代模拟移动蜂窝移动系统相比,第二代移动通信系统具有保密性强,频谱利用率高,能提供丰富的业务,标准化程度高等特点,可以进行省内外漫游。但因为采用的制式不同,移动标准还不统一,用户只能在同一制式覆盖的范围内进行漫游,还无法进行全球漫游,虽然第二代比第一代有更大的带宽,但带宽还是很有限,限制了数据的应用,还无法实现高速率的业务,如移动的多媒体业务。
(三)第三代——多媒体移动通信系统
随着通信业务的迅猛发展和通信量的激增,未来的移动通信系统不仅要有大的系统容量,还要能支持话音、数据、图像、多媒体等多种业务的有效传输。第二代移动通信技术根本不能满足这样的通信要求,在这种情况下出现了第三代
(即3c,是thethirdgeneration的缩写)多媒体移动通信系统。第三代移动通信系统在国际上统称为IMT一2000,是国际电信联盟(1TU)在1985年提出的工作在2000MHz频段的系统。与第一代模拟移动通信和第二代数字移动通信系统相比,第三代的最主要特征是可提供移动多媒体业务。
二、第四代移动通信系统的概念
4G也称为广带接入和分布网络.具有超过2Mb/s的非对称数据传输能力.对高速移动用户能提供150Mb/s的高质量的影像服务.并首次实现三维图像的高质量传输它包括广带无线固定接入、广带无线局域网.移动广带系统和互操作的广播网络(基于地面和卫星系统).是集多种无线技术和无线LAN系统为一体的综合系统.也是宽带lP接入系统.在这个系统上.移动用户可以实现全球无缝漫游.为了进一步提高其利用率.满足高速率、大容量的业务需求.同时克服高速数据在无线信道下的多径衰落和多径干扰等众多优势。
三、4G的关键技术
1.OFDM技术。它实际上是多载波调制MCM的一种.其主要原理是:将待传输的高速串行数据经串/并变换,变成在N个子信道上并行传输的低速数据流,再用N个相互正交的载波进行调制,然后叠加一起发送。接收端用相干载波进行相干接收,再经并/串变换恢复为原高速数据。
2.多输入多输出(MIMO)技术。多输入多输出(MIMO)技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率,是下一代移动通信系统的核心技术之一。MIMO系统采用空时处理技术进行信号处理,在丰富的散射环境下,空分复用MIMO系统(如BLAST结构)可以获得与天线数成正比的容量增长,从而极大地提高频谱效率,增加系统的数据传输速率。但是当散射程度欠佳时,会引起信道间的空间相关,尤其在室外环境下,由于基站的天线较高,从而角度扩展较小,其空间相关难以避免,在这种情况下MIMO不可能获得所期望的数据传输速率。3.切换技术。切换技术能够实现移动终端在不同小区之间跨越和在不同频率之间通信以及在信号质量降低时如何选择信道。它是未来移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立可靠通信的基础。主要划分为硬切换、软切换和更软切换.硬切换发生在不同频率的基站或不同系统之间。第4代移动通信中的切换技术正朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。
4.软件无线电技术。软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经过一个通用硬件平台,利用软件加载方式来实现各种类型的无线电通信系统的一种具有开放式结构的新技术。通过下载不同的软件程序,在硬件平台上可实现不同功能,用以实现在不同系统中利用单一的终端进行漫游,它是解决移动终端在不同系统中工作的关键技术。软件无线电技术主要涉及数字信号处理硬(DigitalSignalProcessHardware,DSPH)、现场可编程器件(FieldProgrammableGateArray,FPGA)、数字信号处理(DigitalSignalProcessor,DSP)等。
5.IPv6协议技术。3G网络采用的主要是蜂窝组网,而4G系统将是一个基于全lP的移动通信网络,可以实现不同类型的接入系统和通信网络之间的无缝连。为了给用户提供更为广泛的业务,使运营商管理更加方便、灵活,4G中将取代现有的IPv4协议,采用全分组方式传送数据的IPv6协议。
四、发展趋势
目前,4G移动通信还只处于实验室研究开发阶段。具体的设备和技术还没有完全成型,后续的软件开发还没有启动。这都会给4G的发展带来很多难题,有待人们深入研究。但未来移动通信必将具有文中描述的这些基本特征:高速率、高质量的数据传输,完全集中的服务。无所不在的移动接入,高智能的多样化的用户设备。随着新问题、新要求的不断出现。第四代移动通信技术将会相应地调整、完善和进一步发展。我们相信,不远的将来,人们将会不受时间、地点限制,可以自由自在地利用移动网络获取和传递信息,从而使人们的学习、工作、生活发生更深刻的变化。
参考文献:
[1]张重阳.数字移动通信技术[M].西安:江西科技大学出版社,2006.