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【关键词】无线通信;消防通信;应用;发展
【中图分类号】TN914【文献标识码】A【文章编号】1006-4222(2016)01-0053-01
在我国的消防通信系统中应用无线通信技术对于通信系统的发展与建设来说是一项重要的变革与创新,通过无线技术的应用,可以更加快捷的接收到相关的信息,大大缩短了信息通讯的时间。在无线通信技术中,主要包含了两项主要的内容:①微波通信;②卫星通信,这两项通信技术都为消防系统的发展提供了重要的保障。
1消防通信系统的现状和存在问题
在通信消防系统中,消防人员主要通过这一系统接收信息,完成信号的传输,开展指挥调度以及实施消防的救援工作,可以说,消防系统的建立贯穿着消防救援工作的始终,为城市的发展与建设提供了重要的保障,由此可见,要想进一步实现更加快捷的救援工作,首先应该以通信系统的建立为前提,从当前的形势来看,关于这方面的工作依然存在较多的不足之处。
(1)在经济建设与发展的今天,消防安全就更加重要了,如果不能实现通信的全覆盖,就无法有效的开展消防工作的建设,这是当前工作中主要存在的问题,消防盲区的居高不下不仅会影响到人们的生命财产安全,更重要的是会对现代化事业的发展产生严重的影响,因此,要想降低消防盲区,就要在无线通信技术上多下功夫。
(2)在过去的消防通信过程中,手段比较单一,因为无线通信技术是在近几年才应用在消防通信系统中的,因此适用范围上还没有得到大面积的推广应用,仅仅在局部地区进行试点。此外,消防部门对这一技术应用的积极性不高也是主要的问题,不具备相应的应用意识就不能将其应用在实践之中,更不会获得相应的成果,因此这是限制消防通信系统得到发展的限制性因素,要想实现这一目标,就需要在意识管理上加强对无线通信技术的推广,以实现消防通信的现代化建设。
(3)传统的消防通信系统在救援的工作中作用不大,因为在实施救援工作的过程中,经常处在一种高温的状态之下,这时消防通信系统就无法发挥其功能,电子信号不能进行传输,在一定程度上影响到救援工作的实施,但是无线通信技术就不会具有这样的问题,这也是无线通信技术的优势所在,为了保证在消防救援工作中第一线的人员的安全,更加有必要开展无线通信技术的应用,实时了解救援的实际情况,为保障消防人员的安全性提供重要的基础。
2无线通信技术在消防通信系统中的应用
在现代化发展的今天,无线通信技术的应用在我国已经具有了悠久的历史,但是在实际使用方面却没有较大的成效,在近几年间,相关的研究人员对这一问题开展了深刻的研究,最终发现其所具有的真正价值,并且应用在的各个领域中,其中消防领域就是其中之一,在消防通信系统中应用无线通信技术具有重要的作用,其应用性的价值主要体现在如下几个方面:
(1)在消防现场中的应用。众所周知,无线通信技术具有较多的优点,在这方面的应用中,主要利用了无线通信技术具有高传播性的特点,通过高频率的传播速度而与消防现场达到了契合的效果,通过消防人员在救援现象进行实时信息的传播,有助于总指挥处在第一时间作出决定,从而为消防工作的顺利实施节省大量的时间,并且无线通信技术在火灾现场的实际覆盖面上具有较高的要求,不得低于95%的覆盖面,最大化的保证了该技术在现场中的应用。根据我国对消防救援的相关规定,在5min之内要完成初步的救援措施,而传统的消防通信系统由于具有滞后性是无法有效的完成的,因此无线通信技术的作用是十分重要的。
(2)在消防信号的反馈方面上,无线通信技术可以做到及时、高效,这在现代化的消防通信系统的建设中具有重要的实践价值,能够有效的促进预警水平的提高。反应机制的建立可以降低火灾造成的损失,减少人身伤亡的风险,反馈系统作为消防通信系统中重要的组成部分之一,采用无线通信技术可以提高反馈的效率,从而实现消防现场与消防控制室的联系,在短时间内就能实现信号的通信。除此之外,消防通信信号的反馈系统大多有自身专用的通信线路,现场消防人员可以通过现场设置的无线通信装置和消防控制室进行联络与沟通,这对于火灾的及时预防有着重要的影响。除此之外消防系统通过建立无线中继站和无线基站发射功率提升等手段的合理应用可以有效减少在消防通信信号反馈过程中信号衰弱、信号不稳定等现象的发生并能有效减少干扰因素对消防通信信号及时反馈的影响,从而更好地促进我国消防工作的高效进行。
3结语
综上所述,无线通信技术在消防通信系统中的应用具有重要的影响力,是现代化发展的成果,通过本文的论述可以得知在消防火灾的现场以及在信号的反馈方面,无线通信技术均具有良好的效果,因此在今后的工作中需要人们的进一步推广。
参考文献
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[2]杨宇林,白日昌.利用动态TDMA无线通信网络技术实现建筑物内部消防警报系统的联动监控[J].辽宁建材,2011(12).
无线通信技术在单片机通信系统中的应用,存在的最大问题就是数转电台与车载微机的对接问题,在单片机通信系统运行过程中,要保证数转电台与车载微机之间对接的准确性和数据传输的稳定性。车载微机系统采用的处理器是DALLAS公司研发的DS80C320处理器,其在运行中能够提供两个全双工串行口,两个数据指针、13个中断源。通过处理器自身强大的数据处理能力,可以结合数转电台和车载微机所处的不同的实际运行状况,对其对接的方式进行选择,保证数转电台车载微机系统在对接活动中最大限度的接口连接安全和数据传输安全,减轻了单片机控制接口的负担,同时提高了单片机通信系统运行的可靠性[2]。
二、通信软件设计
1、通信格式。车载微机向地面通信系统发送请求信号主形式为ABBAIDSUMNFF、其中数据帧一共包含有6个字节,前两个字节(ABBA)表示起始位置,第三个字(ID)表示该趟列车的车载微机的编码号,第四字节(SUM)为通信活动中的标注字节,第五字节(N)表示在本次通信活动中从起始字节到结束字节的字节数,是为了防止在通信中信息丢失而设置的,第六字节(FF)表示通信内容结束。无线通信技术在单片机通信系统中的应用,对通信模式最大的创新就是实现了信息通信的数字化。单片机通信系统在我国的应用广泛的存在着运行中一对多的运行模式,一般大型机务段都拥有数百台机车。因为铁路运输自身的特性,大量的机车回段的时间都不确定,机车在完成运输任务返回机务段时,应该首先与地面信息系统取得联系,这种联系由机车首先发出通信请求,在得到地面信息系统的回应后,与地面信息系统建立通信连接并完成数据信息的转发。当车载微机连续三次申请通信都得不到回复或者回复信息不正确的时候,车辆管理人员应该保留该车次的数据信息,并与维护人员联系进行车载微机的修理[3]。
2、程序流程。无线通信技术在单片机通信系统中的应用结构包括有数转电台和车载微机系统,其运行流程为机车管理人员将通信键按下,车载微机系统向地面通信中心发送通信请求,车载微机系统在通信请求发出之后其接收系统就开始工作,验证是否收到地面数据中心的应答,如果收到应答则进入到数据传输程序,如果超过三次通信请求没有收到应答系统将提示维护,同时如果一次通信请求在10分钟之内没有收到应答信息系统也会自动提示维护[4]。
三、结论
关键词:无线通信;GSM-R;TETRA;NEXEDGE
轨道交通的运营离不开大量信息的交互,其中专用无线通信系统是城市轨道交通通信系统的重要组成部分,主要用于解决固定人员(调度员、值班员)与流动人员(司机、维修人员、列检人员)间及流动人员相互之间的通话及数据传输问题,是提高运输效率、确保行车安全及应对突发事件的必要手段。在城市轨道交通的列车运营和日常管理中发挥着关键作用。
1方案研究
下面针对大连快轨三号线现阶段无线通信系统情况、运营需求、改造成本等具体情况及可供选择的几种方案进行分析研究,从而选择一套较适合该线路的方案。目前国内轨道交通行业大多采用以下几种无线通信制式:模拟专用信道、模拟集群、数字集群。而随着社会的发展、科技的进步,模拟系统在轨道交通行业的应用已寥寥无几,只有少数早期修建,还未进行系统升级改造的线路能见到模拟专用信道系统的应用。而几乎所有新建及进行过系统升级改造的线路都采用了抗干扰能力更强、频率利用率更高、实现功能更强大、扩容性更好的数字集群系统。而在轨道交通行业最常用的几种数字集群系统包括:GSM-R和TETRA。还有在国内轨道交通没有过应用,但功能上完全能够满足需要的健伍NEXEDGE系统。大连快轨三号线现有无线通信系统于2002年10月开通,是一套采用模拟专用信道的系统,分为列调子系统、维修子系统和车辆段子系统,全线设置三个基站。总体来看,当初大连快轨的无线通信系统采用的专用信道的方式,不论从建设成本、系统功能上都比较合理,但由于设备的多年运行,部分设备老化,加之周边环境出现较大变化,影响到了场强的覆盖。另外,按照国家对加快无线通信系统数字化进程的要求,现有设备急需进行升级改造,以适应未来轨道交通运营的更高要求。
GSM-R(GSMforRailways)系统是在GSM技术基础上专门为铁路通信设计的综合专用数字移动通信系统。它在GSMPhase2+的规范协议的高级语音呼叫功能,如组呼、广播呼叫、多优先级抢占和强拆业务的基础上,加入了基于位置寻址和功能寻址等功能,适用于铁路通信特别是铁路专用调度通信的需要。主要提供无线列调、编组调车通信、区段养护维修作业通信、应急通信、隧道通信等语音通信功能,可为列车自动控制与检测信息提供数据传输通道,并可提供列车自动寻址和旅客服务。GSM-R在国内更适合于铁路的应用,无论从建设成本还是实际应用方面考虑,GSM-R都不适合大连快轨三号线的无线通信系统改造。TETRA数字集群系统在各国的地铁、轻轨等城市交通领域有大量的应用;TETRA是基于TDMA(数字时分多址)技术的专业移动通信系统,它的优势是通过中继台将信道容量增至模拟系统的两倍。一台中继台承担两台中继台的工作,减少硬件设备的投入。不足之处在于它将信道分为了两个时隙,实现信道容量的增容和频谱利用率的提高需要借助中继台,否则手持台和车载台在12.5KHz信道下只能传输一路语音或者数据;在同一时隙里,不能实现语音和数据同传;TDMA方式下,时隙间阻止数据冲突所需的保护时间会使系统覆盖面积和单间隙有效数据传输率减少。可实现鉴权、空中接口加密和端对端加密。TETRA数字集群系统同时还具有虚拟专网功能,可以使一个物理网络为互不相关的多个组织机构服务。TETRA数字集群系统具有丰富的服务功能、更高的频率利用率、高通信质量、灵活的组网方式,许多新的应用(如车辆定位、图像传输、移动互联网、数据库查询等)都已在TETRA中得到实现。因此,近两年TETRA数字集群系统在欧洲乃至世界得到了快速的发展。根据接入点不同TETRA基本业务可划分为承载业务和用户终端业务。TETRA支持的用户终端业务包括:单呼(点对点)、组呼(点对多点)、应答组呼、广播呼叫(单向点对多点)以及上述各种情况的明话或密话。TETRA支持的承载业务包括:分组数据、电路数据。可见从功能及行业应用来说,TETRA是个非常合适的选择,但当前主要的TETRA系统厂家是EADS和Motorola公司;主要的TETRA终端厂家是Sepura、EADS和Motorola公司,这些国外产品本身价格较高,加之TETRA系统只能采用中、小区制覆盖的模式,线路上需要增加多处基站,设备数量大幅度增加,改造成本会非常昂贵,仍不适合现阶段大连快轨无线通信系统的改造。NEXEDGE系统是建伍公司最新开发的全数字化专业无线通信系统。采用最先进的语音编码技术和DSP处理技术,大幅度提高了频率使用效率,信道宽度最窄可以做到6.25kHz,不需借助中继台也能实现频谱利用率比传统的模拟12.5KHz系统增加2倍。仅是目前25kHz信道间隔的1/4。并且,在6.25kHz信道上,由于采用具有优异陡降特性的滤波器,使整机获得了良好的接收灵敏度,通信距离优于当前的模拟通信系统。即使脱离系统常规使用也可以提供令人满意的通信距离。此外,数字处理技术使得通信的背景噪声大幅度降低了,通话更加清晰、舒适。
NEXEDGE系统采用大区制,覆盖大范围区域所需要的基站数量相对少,电台通信距离远,投资相对节省,而且便于维护。特别适合特殊情况下的应急通信使用。有效的通信距离等于甚至优于目前使用的同等条件下的模拟FM系统。而且,通话延迟时间短,用户不易察觉,操作容易掌握,不会有不习惯的感觉。NEXEDGE系统采用NXDN数字空中接口标准,寻址方式采用FDMA(频分多址)方式,每一个话路使用1个信道;语音编码采用世界最先进的AMBE+2声码器,具有先进的语音压缩技术,背景噪声极低,声音保真度好,清晰易懂,结合高效率的纠错技术,即使在高速移动、弱电场等恶劣环境中,也可以还原出语音;使用12.5kHz窄带信道或6.25kHz超窄带信道;语音和数据可以同时传输。在传输语音数据中,可以利用空闲位置传输数据。实现数/话同传,为GPS数据传输提供了良好基础。数字静噪。可以准确的检测出是否有信号,因而可以有效的避免噪音误打开静噪造成干扰的情况。多基站集群网络系统最多可以有60000个用户个人ID和60000个小组ID。传输集群方式和信息集群方式可以通过编程选择使用。
2总结
可见,NEXDEGE作为一套数字集群系统从功能上完全能够满足大连快轨三号线的要求,虽然其设备也是国外产品,单个设备价格较高,但由于该系统是大区制覆盖,所需基站数量少,改造施工量少,所以工程总价相对于TETRA等系统要低很多。综合考虑,大连快轨三号线的无线通信系统改造方案可选择NEXDEGE多基站系统。该方案在国内虽没有应用案例,但在北美地区已有多个成功案例。当然,具体实施还要经过全面考察、测试才能最终定论。
参考文献
[1]林浩,浅谈GSM-R系统技术分析及在我国铁路通信中的具体应用[J],中国高新技术企业,2015年第2期,60-61
数显力矩扳手的微控制器模块采用低价廉、低功耗的8位PIC单片机[6],该款单片机操作简单、易于编程,单片机内部自带EEPROM和RAM,并且工作温度可以达到0℃~70℃。微控制器将传感器采集来的数据控制显示到LCD液晶模块上,同时利用数显扳手的设定的力矩值来控制声、光报警功能,这可以提醒使用者数显扳手达到了某种状态。另外,微控制器还控制着按键,将设定不同的按键实现不同的功能,来实现开机/关机功能、清零功能、方向加、减力矩值功能及快速保持显示模式功能,数显力矩扳手面板按键功能图如图3所示。
2无线通信电路模块
本文设计的数显力矩扳手通信系统采用的是一款2.4GHz射频芯片,其低功耗、内部自嵌IEEE802.15.4通讯协议,并且此芯片还支持2007Pro协议。无线通信模块[7]广泛应用于智能家居系统、环境监测系统等领域。这款射频芯片内部集成了8051内核、高性能的射频收发器、8K的RAM及FLASH,供电电压为3V,它包括三种工作模式分别为:1μA的睡眠模式、0.2μA的呼唤模式、0.4μA的中断模式,还有多通道的DMA控制器、MAC定时器、通用定时器及A/D转换器,工作温度在-40℃~125℃,这种高度集成化电流可以节约无线系统的开发成本,当无线模块在发送数据和接收数据的情况下,电流损耗大约24μA和29μA,在由休眠状态转化为主动状态时间很短,这有助于数显力矩扳手的电池使用寿命周期将会增长。数显力矩扳手的传感器芯片供电电源为1.5V,而无线通信模块电路[8]供电电源是3V,这就要求系统在传输数据时需对信号进行调理、电平转换,以保证数据可以正常可靠的通信。其无线通信模块的电平转换电路原理图如图4所示。此款无线通信模块相比蓝牙和WIFI覆盖距离面广[9],其网络扩展性更加灵活,硬件架构简单,传输通信速率在250Kbps,相对比较快,其拥有免费的开放频带,大约在868MHz至2.4GHz左右,网络节点数可达65000个,联网所需的时间仅在30ms,而且终端设备费用低、集成度高、可靠性强,成本低等特点。
3系统软件设计
本文设计的数显力矩扳手主要工艺改进是将原有的有线数据通信技术变为无线通信技术,此无线通信技术采用高级语言C编程,使用的软件开发环境IAR来完成。其中系统包括两个收发模块,其中发送数据模块集成到数显力矩扳手主板上来发送数据,接收模块以USB接口形式插到电脑的USB口来接收数据。整个无线通信系统发送的数据的原理框图如图5所示。数显力矩扳手使用的无线通信技术有很大的优势如下。1)将给客户带来多样选择性,针对不同的客户需求,方便客户选择不同的产品,可以使用现有的有线数据传输,短距离通信;同时也可以选择无线通信传输,远距离通信;2)解决了原有传输数据的局限性,在实际传输数据的过程中,由于计算机接口有限,除了数据传输受到限制外,传输数据量也将受到限制。通过无线接收模块可以实现多个数显设备与电脑同时进行数据传输,并能够保证数据传输可靠,显示在电脑的上位机软件上。其无线通信模块的程序流程框图[10]如图6所示。
4实验结果
关键词:城轨;无线通信;系统改造;方案研究
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.125
0 前言
城市在实现轨道交通具体运作的时候,需要对大量信息实现有效的交互,掌握运转的具体信息,以实现精准的管理工作。在实现轨道交通建设的过程时,需要无线通信所带来的系统支撑,来实现整体通信系统的稳定发展和具体功能优质建设。通过对无线通信的具体运作系统实现改造,能够让城轨运行的效率实现提高,让行车安全得到有效的管理保障。可以说,无线通信在城市实现轨道建设和运输发展过程中占据很大的作用,有着一定的研究效果。
1 城轨在运营中使用无线通信的具体制式
城市在实现轨道建设的时候,需要不同形式和工作性质的群体实现数据的传输和通话,以此让固定群体中的调度员和值班人员,能够和流动群体中的司机、列车人员等实现及时信息交流。通过实现有效和及时的交流,让这些人员实现各种城轨运作的信息,是对突发事件实现及时解决的一项运作手段。要想实现及时的信息沟通,就得开展无线通信建设。
当前在进行轨道建设的时候,采用的通信制式主要包含三种,分别是数字集群,模拟专用的通信道路以及模拟集群。但是社会发展让模拟系统的建设,在城轨行业中所占的比重出现下滑的趋势[1]。开展城轨无线建设的时候,使用模拟系统开展城轨建设的实例越来越少。新建的城轨主要是使用数字集群的方式开展,提升系统建设的质量。数字集群有着很强的抗干扰性,通信频道的利用程度更高,功能建设的强度较为强大。同时,该项系统建设扩容性较高,能够对数字信息实现较高的建设和调度。当前,在进行城轨建设的时候,主要使用的数字系统是GSM-R,TETRA。
2 GSM-R系统改造分析
该项系统主要是在GSM专项技术发展程度上,出现的综合专用的通信系统,专门是针对铁路通信进行设计的。在原有发展系统建设上实现规范协议的建设,加入一些高级之量的语音功能,提升整体语音建设的功能发挥程度。例如,加入组呼,强拆业务以及广播呼叫等功能[2]。同时,还加入位置寻址等适合铁路通信发展的功能。通过这样功能建设,让铁路在实现调度工作的同时,实现较高通信工作。通过该系统,能够让无线列调,区间路段的维修状况,应急通信以及隧道通信实现较高质量的建设,实现语音功能的强大使用。
以此能够对列车实现自动控制,开展检测工作实现一定的数据支撑,实现较高信息渠道的建设.在此基础上,实现自动寻址以及诸多的旅客服务[3]。GSM-R系统在国内进行使用的时候,需要对线路信息实现有效建设。基于GSM-R系统所具有特点,在开展城轨建设的时候,不是很适用具体建设的情况,无论是建设成本还是具体规划使用,该系统不是很适用于大部分城轨的建设。
3 TETRA系统分析
目前,TETRA系统在国内城市开展轨道建设的时候,有着较大范围的使用,具体使用的情况较为常见。TETRA系统是在TDMA这项技术使用上,开展专业的系统建设,优势主要是在信道容量这一点上实现有效的体现。该模式可以将中继台信道容量科学增加到模拟系统容量的两倍,这样就能让中继台的工作效率实现一定的提升,减少在系统硬件建设上的资金使用额度。不过这一系统也存在一定的弊端[4]。因为将信道实现分成,出现两个工作的时隙,在实现城轨通信容量增加和频谱使用率提升的时候,需要利用中继台实现一定的借助工作。如果不能实现有效的借助,就会让车载台在开展通信过程时,只能对一路语音和数据实现传输。在同一时隙的时候,不能对语音和具体数据实现同步的传输工作。
TETRA系统在实现建设的同时,还能实现虚拟专网的建设,能够利用相同的物理网络对不具有关联性的组织机构实现一定的服务。因为TETRA系统是具有较为丰富的建设服务,能够提供更多频率的通信使用,还能让通信质量实现一定的增长。此外,该系统还具有的很强的组网功能,让诸多的新型应用实现一定的发展和利用,如车辆定位,数据查询以及图像传输等。为此,在最近几年内,该项技术在一定范围内实现应用。但是,该项技术在改造的过程中需要新增一些使用设备,增建基站,就会让改造成本呈现较高的投入,不适合大段的城轨改造建设。
4 结论
在开展城市轨道通信改造的时候,要根据自身的实际情况进行改造工作。当前,在实现城轨通信具体改工作的时候,主要是使用数字集群的方式开展,以提升系统建设的质量。在进行城轨建设的时候,主要使用的数字系统是GSM-R,TETRA这两种数字模式。两种模式都有不同的特点,为此在开展改造的时候,根据城轨改造的具体需求,根据不同模式所呈现的特点进行改造工作。通过具体的数值测试,以及对改造技术的科学评定,提升城轨改造工作开展的质量,提升无线通信的质量,实现更好的城轨建设和服务功能。
参考文献:
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[2]王平.城轨无线通信系统改造方案研究[J].电子测试,2016(08):72+71.
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【关键词】无线通信 干扰消除 软同步 时钟偏差
1 概述
近年来随着智能手机的不断普及,人们对数据业务的需求日益增多,同时也对无线通信的质量要求越来越高。提升无线通信质量的一个重要研究方向就是提升无线通信设备的抗干扰能力,使其不断逼近香农极限。然而由于现实生活中的干扰类型多种多样,要完全消除干扰是无法实现的,因此可以采用一些其他方法使得干扰消除技术得到更好的体现,例如时钟同步。在现有GSM系统中,BTS(Base Transceiver Station,基站收发台)之间是不同步的,这使得不同时隙随机重叠,同邻频干扰无法预测和规避,影响干扰消除技术的使用效果;而当BTS之间一旦同步,各时隙之间相互对齐,干扰消除技术的效果可以进一步提升。
目前,时钟同步的主要方式可以分为基于GPS的硬同步和基于空口测量的软同步。基于GPS的硬同步准确可靠,但增加成本开销;基于空口测量的软同步虽然精度上不及硬同步,但在传输质量得到一定保证的前提下,可以有效完成时钟同步的要求,更重要的是它无需额外增加资源,可以有效降低成本。
2 系统工作的基本原理
基于空口测量的软同步主要分为数据收集、时钟偏差计算与调整、失步检测处理三大模块。数据收集是在现有系统测量基础上获得的,无需修改无线通信相关协议;时钟偏差计算与调整是在基于一定前提假设条件下,对测量数据进行运算得到各节点与基准节点之间的时钟偏差,并在合适的时间进行同步调整;失步检测处理是对同步调整后的各节点进行实时监控,以保证整个网络同步、平稳并有效地运行。其基本流程图如图1所示:
3 相关技术简介
3.1 数据收集模块
数据收集是整个基于空口测量的软同步过程的基础,考虑到网络的兼容性,最好是在不修改现有无线通信系统协议的前提下获取需要的相关测量数据。
以GSM系统为例,在切换命令中将“同步指示”的ROT(Rise over Thermal,底噪抬升)设置为1,手机会在切换完成中上报“移动时间差”和“基于超高帧的移动时间差”。同步指示如图2所示:
同步指示信元具体如下:
ROT:上报观察时间差(字节1的第3个比特);
0:在切换完成中不包括“移动时间差”和“基于超高帧的移动时间差”信元;
1:在切换完成中包括“移动时间差”和“基于超高帧的移动时间差”信元。
基于超高帧的移动时间差信元如图3所示:
8 7 6 5 4 3 2 1
基于超高帧的移动时间差信元 字节1
基于超高帧移动时间差内容的长度 字节2
基于超高帧移动时间差值(高位) 字节3
基于超高帧移动时间差值(继续) 字节4
基于超高帧移动时间差值(继续) 字节5
基于超高帧移动时间差值(继续) 字节6
基于超高帧移动时间差值(低位) 保留 保留 保留 保
留 保留 保留 保留 字节7
图3 基于超高帧的移动时间差信元
具体如下:
(1)基于超高帧移动时间差值(字节3至字节7);
(2)基于超高帧的移动时间差是以新旧基站间半比特周期的二进制表示:1/2比特周期=24/13微秒;
(3)该值是从移动台角度上,把旧基站的时间提前量加上旧基站超高帧与新基站下一个超高帧时间差计算而来。
其中,“基于超高帧的移动时间差”就是所需要的测量数据(简称MTD)。这种测量数据的获得方式很简单,网络侧通过正常的小区间切换即可获得。
3.2 时钟偏差计算与调整
时钟偏差的计算是整个基于空口测量的软同步过程的核心,其结果准确与否将直接影响同步的效果及稳定性,主要过程如图4所示:
图4 时钟偏差计算与调整过程流程图
(1)确定网络中的基准节点。基准节点是人为设定的,没有统一标准,可以选择网络中最为稳定的节点(如传输最稳定的节点或者安装外部时钟源的节点),也可以选择一些对网络影响较大的节点(如网络的中心节点或者话务量最大的节点)。基准节点的个数可以是一个或是多个,个数越多,软同步的效果也就越好。
(2)将两两节点之间的测量数据进行分类合并处理。以GSM系统为例,在一段时间内,网络可以接收到大量的MTD测量数据,先以两两节点为单位,将这些MTD测量数据进行分类,然后考虑到MTD测量数据有方向性差异,将节点A到节点B的MTD测量数据与节点B到节点A的MTD测量数据合并统一。
(3)计算两两节点之间的时钟偏差。假设两两节点之间的时钟偏差与时间无关,那么根据数理统计中的方差及回归分析,可以得到两两节点之间的时钟偏差。
以GSM系统为例,假设节点A到节点B的MTD测量数据有:MTD1、MTD2、……、MTDk。
1)计算MTD测量数据的均值:μab;
2)计算MTD测量数据的方差:
σab;
3)将|μab-MTDi|>σab数据认为是异常MTD测量数据,并把其从MTD测量数据中剔除;
4)对剩余的MTD测量数据重复上述步骤,直至所有剩余的MTD测量数据均满足|μab-MTDi|≤σab;
5)此时得到的μab即是节点A相对节点B的时钟偏差。
(4)计算所有非基准节点与基准节点之间的时钟偏差并进行调整。在得到两两节点之间的时钟偏差后,基于测量误差的累积效应,计算网络中各节点与基准节点之间的时钟偏差,并在一个合适的时间进行调整。
3.3 失步检测处理
网络中各节点经过同步调整后在一段时间内可以保持相对同步的状态,但随着时间推移,网络中节点可能出现异常(例如断电或重启),或新增节点加入网络,或现有节点间同步误差逐渐累积,都会使得网络相对同步的状态遭到破坏,从而影响网络的服务质量和容量。通过建立有效的失步检测和处理机制,既可以减少已同步节点受到失步节点的影响,也可以尽快使失步节点重新获得同步。
以GSM系统为例,在同步调整后网络对接收到MTD测量数据进行周期性统计,发现两两节点之间的MTD测量数据大于同步允许范围后,根据其与周边其他节点的MTD测量数据判断某节点为失步节点,并将其与同步节点之间的MTD测量值视为无效,直至失步节点根据前述步骤重新恢复同步。
4 仿真分析与结论
当有用信号和干扰信号在时间上同步时,在突发脉冲中干扰信号相同,根据训练序列估计的干扰特性对整个突发最有效,此时干扰消除获得最佳性能。仿真表明,在同步网络和非同步网络中,使用干扰消除技术后系统抗干扰能力都能得到提升,但干扰消除对同步网络性能提升更加显著,仿真结果显示使用干扰消除技术应用于同步网络较异步网络性能提升约5.5dB。如图5所示:
此外,同步网络下可以对任何小区间重叠区域的同邻频干扰进行估算,从而能通过动态频率和信道分配算法最大化地避免小区间的同邻频碰撞,极大地提高了频谱资源的利用率。仿真结果显示,同步网络下动态频率和信道分配算法可提升40%以上的系统容量。
参考文献:
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一、轨道交通无线通信系统网络覆盖
1.1覆盖率轨道交通无线通信网络覆盖率是指轨道交通专用无线电波覆盖情况,其与时间环境和地理空间环境具有必然的联系。在无线网络质量控制中,无线信号基站之间的距离设置是保证无线信号覆盖的关键因素,因为无线信号功率距离发射设备越远则越小。
1.2覆盖特性根据无线通信电波传播规律,轨道交通通信系统无线网络覆盖特性在不同环境下具有明显的差异性。可利用Hata模型对无线网络覆盖特性建立预测模型。其中,Hb为基站高度,Hm为移动台高度。由此可知,无线通信路径损耗取决于截距的无线信号频率、基站高度和移动台高度。在轨道交通无线通信系统覆盖范围中,隧道作为特殊环境无线通信电波在传播过程中受到列车、隧道洞壁构造、隧道界面及曲面等因素的影响,可利用Motley模型计算无线电波路径损耗。
二、轨道交通通信系统干扰问题与应对策略
2.1干扰问题轨道交通无线通信网络采用IEEE802.11标准无线局域网技术,该标准技术具有广泛的应用性和开放性,其中IEEE802.11a工作频段为5.8GHz,传输速率54Mbps,IEEE802.11b工作频段为2.4GHz,传输速率可达11Mbps,IEEE802.11g工作频段为2.4GHz,传输速率54Mbps。在轨道交通无线通信系统中,普遍采用IEEE802.11g标准的WLAN,频率范围在2412-2484MHz之间,信道有1-14个,平均带宽为22MHz。在无线通信系统工作中,经常出现各系统间相互干扰和争抢信道的问题,总结无线通信干扰源主要来源于同频干扰和邻道干扰。同频干扰问题是轨道交通通信系统所采用的通信频率与外界其他系统通信频率相同相互之间产生干扰现象。在同一信道上每次只允许发送一个数据帧,当来自不同系统信道同时发送请求时,会产生数据延时发送,并且在延时过程中数据帧之间发生碰撞会出现丢包问题。邻道干扰问题是相邻信道功率之间会产生信道频率干扰,譬如信道与信道之间产生重叠现象,导致通信串频现象。
2.2应对策略在面对轨道交通通信系统通信干扰问题时可采取合理规划轨道交通周边基站设施建设、正确选择无线频段、提高有效信号发生频率、降低干扰信号发射频率等方法予以应对。在轨道交通通信基站的建设中,通过合理规划与布局,禁止架设其他类型的通信发射和接收设备,以确保轨道交通无线通信不受干扰;在轨道交通无线通信标准的选择上,采取与公用IEEE802.11g系统开放2.4GHz频段不同的频段,如5.8GHz频段,增强轨道交通无线通信频段的专属性;为保证轨道交通通信信道不受干扰,在轨道交通运行时适当降低其他通信源的发射功率,并增强轨道交通无线通信的发射功率。
三、结语
关键词:无线通信;优点;数据传输;安全措施
中图分类号:E965 文献标识码:A 文章编号:
计算机网络覆盖面积拓宽之后,无线通信网服务面域也不断地扩大,但同样承受着相应的传输风险。通行运营商需强化无线通信系统的安全改造力度,为信息交换及传输工作创造稳定的环境。这就需要依据数据传输的具体风险,提出切实可行的安全防御决策。
一、无线通信系统的优点
传统通信系统使用较长时间后发现,发现有线通信存在着明显的弊端,如:距离短、成本高、信号差等,无法适应大流量数据信息传输的要求。无线通信是对有线通信的更新升级,具有明显的功能优点。有线通信仅适用于小范围的信息传递,遇到大范围信息交换便会出现信号不良、信息丢失等问题。无线通信网络覆盖范围可达几十公里,满足了大范围信息传输的工作要求[1]。如:远程控制系统是基于无线通信网络建立的新型服务模式,借助通信网络建立现代化数据传输体系,解决了用户在远端处感应数据信号的难题。伴随着时间的推移,无线通信系统将逐渐取代旧式的信息传递模式。
二、无线数据传输的安全风险
通信已经成为人们日常生活不可缺少的一部分,借助数据通信平台实现了数据信号的稳定传输。受到网络技术条件的显著,现代通信模式多数采用无线通信的模式,基本可以解决简单的数据传输要求。由于无线通信用户数量持续增加,对通信系统的数据传输造成了一定的风险,若不技术处理将会影响到信息交换的安全性。
1、信号风险。信号是由计算机服务器处理后的信息代码,用其作为无线通信网传输介质可起到较好的安全作用。无线通信系统服务范围面域较广,某个服务区内的用户数量可达数百万,超大流量信息传递易导致严重的信号感应风险[2]。例如,发射端与接收端距离相差数十公里,信号在传输过程中呈现“递减”趋势,基站无法感应信号而造成了传输中断的局面,这显然不利于用户信息的高效传递。
2、窃取风险。从小范围无线通信传输来说,信息在传递环节里也存在着较大的窃取风险,特别是商业信息传输常遭到非法人员的窃听、窃取。以语音信号传输为例,企业传输语音信息时未经过加密处理,实际传输环节可利用代码破解的方式获得信息,使大量机密性的商业信息被窃取,给商业经营带来了巨大的风险隐患。此外,数据信息传输时也面临着多方面的安全威胁,一些人为破坏也有可能造成信息的丢失。
3、干扰风险。从本质上来说,无线通信系统是借助电磁波介质完成的传输动作。受到外在环境变化的作用,电磁波信号传输时会受到谐波干扰,这种干扰现象会导致信息传递的强度减弱,信号传输流程变得更加混乱,进而影响了数据信息的安全系数。比较常见的,当电磁波传输至磁场较强的地方,磁场效应会冲击着电磁波的正常秩序,降低了整个信号传输流程的运作效率,不利于数据传输的持续性。
三、数据传输安全防御的综合措施
经过一段时间的推广使用,无线通信系统基本上取代了有线通信传输的作业流程,从多个方面改善了信息传输的运行效率。无线通信具有明显的高效率特点,如:数据处理速度快,节约了信息传输前的操作时间,方便用户传输的同时,带动了数据传输效率的提高。针对无线通信系统存在的传输风险,笔者认为,应完善无线通信的传输方法、传输线路、传输服务等三个核心方面,共同创造稳定有序的数据传输流程。
1、传输方法
新时期计算机网络系统在结构及功能方面都实现了优化升级,无线通信系统在计算机应用技术的带领下日趋成熟。安全数据传输的方法:①程序传送。利用程序中的指令控制外部设备与处理部件交换数据。②中断传送。由需要与处理部件交换数据的外部设备向处理部件发出中断请求,处理部件响应中断请求,暂停执行原来的程序,利用中断服务子程序来完成数据交换,交换完毕后返回到被暂停执行的原程序[3]。③直接内存传送。高速外部设备如磁盘或磁带请求交换数据时,由外部设备直接与内存交换数据。
2、传输线路
选定合适的数据传输线路,可降低无线信号传递的风险系数,常用线路包括:①低速线路。利用原有电报传输线路改进而成,有公共转接线路和专用线路。传输速率不大于200比特/秒。②中速线路。利用电话传输线路改进而成,音频信道公共转接线路的传输速率为600~1200比特/秒,专用线路的传输速率为2400~9600比特/秒。③广播传输。利用调频广播系统加添设备,把数据和广播节目一起广播出去,可由多个接收站接收[4]。还可利用卫星转播,卫星上转发器所能支持的最大数据传输速率为60~120比特/秒。
3、传输设备
计算机网络作为无线通信系统运行的主要平台,应不断地更新软硬件设施,为数据信息传递提供更加优越的配套设施。具体安全措施:①硬件。硬件是计算机执行程序指令的配套设施,硬件性能好坏基本决定了程序执行的最终效果。虚拟网络建成之后,还要注重硬件装置的改造升级,及时调整内网布置的服务器,以适应更大数据量处理的操作要求。②软件。软件主要是服务器完成操作任务的程序指令,完全按照用户编写代码给予对应的动作回应。为了提高服务器虚拟化的运行效率,用户需定期更新计算机软件系统的组织结构,使程序代码运作的流程更加畅通,防止数据容量偏大造成网络信号中断。
四、结论
通信产业是信息科技发展的必然产物,其意味着我国正式地开辟了高兴技术行业。信息科技发展背景下,无线通信技术成为了信息科技的创新点,彻底改变了早期有线连接的通信方案,解决了远距离信息传递的操控风险。依据无线通信系统潜在的安全风险,应从传输方法、线路、服务等三个方面制定安全防御处理,提高数据信息传递的安全系数。
参考文献:
[1]红.新时期无线通信取代有线通信的优点分析[J].信息时报,2010,29(4):110-113.
[2]裘英.我国无线通信工程改造项目的成效研究[J].通讯工程开发,2010,23(16):85-87.
【关键词】无线通信系统;电子设备;无线通信方法;分析概述
1前言
无线通信系统,其中所包含的类型是非常多的,主要是依照于其传世的方法上以及频率的范围内或者是使用的用途上来对其进行分类的,在针对于不同的无线通信系统当中,其主要所使用的电子社会以及无线通信的方法上,都是存在着较大的差异性的,但是其一些基本的组成则是不变的。下文将重点阐述关于一种包括了发送信标以及信号的无线系统当中的无线通信设备,以及在通过这种无线通信系统当中,所使用的无线通信设备的方法。
2无线通信系统概述
在整个无线通信系统当中,其主要是由发射设备以及接收设备和传输媒介等三个部分来对其组成的。虽然,随着我国科学技术不断的发展进步,也出现了更多无线通信设备,但是其整体的无线通信系统的基本工作原理上,是没有发生改变的,主要是有信息源、变换器、发射机、传输媒介、接收机、受信人[1]。这里在对于信息源的主要作用上,则是为正规无线通信系统提供所需要被传送的信息,对于变换器来讲,其主要的作用也是为了,将需要被传送的信息或者是图像以及声音等等,与着电信号两者之间进行合理有效的转换。对于发射机的作用上,也主要是被用作将电信号,合理的充分的转换成为高频震荡信号,然后在通过天线的形式将其发射出去。传输媒质则主要是被用来将不同信息进行传送,也是作为主要的传送通道。接收机则是被运用在了,将高频振荡当中的信号,逐渐转变成原始的电信号,在其中起到转换的作用。受信人,则主要是体现在了整个信息的最终接受者[2]。在对于无线通信系统当中的发射设备的主要基本原理以及组成当中,是存在不同程度上的缺陷问题的,例如:信号在空间直接进行发送当中,就会存在着以下几种问题:(1)天线的尺寸。在将天线的尺寸与被辐射信号的波长之间进行相互比拟时,才能够真正的使信号被天线进行辐射出去,而在处于20Hz~20kHz来讲,这样的天线是不可能够将其实现的。(2)在对于信号的选择上面,也是存在着不同程度上的问题,如果将其进行直接发射,那么就会导致多个电台的发射信号频率范围上,是大致相同的,这也就使得接收机暂时不能够将其进行区分。综上所述,信号在空间直接发送过程当中,所存在的问题,而将其能够更好的解决就是调制,而调制主要的作用也就是,把正在等待被传送的信号“装载”到具有高频震荡信号上的一种过程,而对于调制的信号上,则主要是有载波以及已调制信号等。
3无线通信系统当中的电子设备以及无线通信方法概述
在本文当中,将重点阐述一种具有被电池驱动的子无线电子设备的无线通信系统,当中,为了能够在最大限度上抑制于无线电子设备的电力消耗问题,通常都会将子午线电子设备设置在间歇的等待接受过程当中。在作为子午无线设备间歇的等待接受的无线通信系统,也被称之为同步方式的无线通信系统,在此系统当中,母无线装置设备就会定时定期的对其进行信标信号的发送,而子无线装置设备则是会定时定期的去接受到来自于母无线装置设备所对其发送的信标信号,这样就会使得两者之间是相互一致的,并且,在对于子无线装置设备当中,在处于一个规定的定时等待接受来自于母无线装置设备的轮询数据。那么该方式,在整个子无线装置设备当中的省电效率是有着明显的提高的。针对于母无线装置设备将原来存有的装置设备的地址与原来存有的装置设备的地址上进行充分的比较,从而比较出地址的长短度,而这里也是由母无线装置设备任意制作出来的码来对其装置设备进行识别码,与此同时,在将母无线装置设备与子无线装置设备之间的数据进行通信的过程当中,那么就会通过母无线装置设备所任意制作成的码,用在了装置识别码,所以,这也就意味着,能够有效的减少整个数据通信的信号长度,从而在最限度上提升其通信的高效以及稳定性。然而,在将信标信号当中,所原来存在的装置设备的地址上,通过母无线装置设备所任意制作的码,将其进行重叠,而这从本质上来讲,是会导致整个信标信号长度的加长,所以,在原来所存在的,并且是用于信标信号的发送以及接受的所消耗电力变大的问题上是,尤其针对于一些燃气等相关进行数据的抄表过程当中,进行合理的自动抄表的无线通信系统,那么就会使得数据通信的频度,同比于以往有着大幅度的降低,此外,在对于十年之内不用在更换电池,还能够进行低消耗电力化的问题上,主要是在是用这种无线通信系统当中的无线通信装置设备的过程当中,对于频繁进行的信标信号的发送以及接受过程时,所需要的电力,是能够在很大程度上影响到整个电池的使用寿命的,所以,在此问题之上,是希望信标信号自身的信号长度,不断的被缩短减少。此外,在对于这种无线通信系统当中,为了能够在最大限度上将其对其的投入的资金成本,也是希望能够在一个母无线装置设备下,能够容纳更多的子无线装置设备来,所以,针对于此,本文也主要提出了,一种在母无线装置设备与着母无线装置设备之间,设置许多的中继无线装置设备的通信系统,并合理的中继无线装置设备完全取代于母无线装置设备对着子无线装置设备所发送的信标信号,真正的做到使用中继无线装置设备来进行信标信号的传输。其结果也是非常的良好有效的,但是,这其中也不表示一点缺陷问题没有,这其中最主要的缺陷问题也就是:当被发送信标信号的中继无线装置设备所存在的数量上不断的增多过程时,那么用于唯一识别信标信号的信标识别码的位数就会逐渐的增多,这样就会严重的导致了其信标信号的长度不断的加长。在这里为了能够更好的解决上文所提到的问题,主要是采用基于一种缩短所发送的信标信号自身的长度,来够有效的方式整体电力消耗的不断增大,并能够唯一的识别信标信号的无线通信装置设备以及无线通信方法。确保在无线通信装置设备当中,至少是与设备之间,能够进行通信的,在制作信标信号的过程当中,是要被用于使下级设备的时钟真正达到同步的信标信号。具体的方法如下,将母无线装置设备定义在为上级设备当中,然后与着作为上级设备当中的母无线装置设备与子无线装置设备相互之间进行连接,在将中继无线装置定义成为下级设备,同样将子无线装置设备与着中继无线装置设备之间进行连接,并将中继无线装置设备代替于母无线装置设备,在其发挥的作用,由中继无线装置设备,定期定时的进行发送到用于使整个时钟变为统一以及一致化的信标信号,在将中继无线装置,直接与子无线装置设备当中进行连接,并将子无线装置所接收到的信标信号用于与中继无线装置内部的施工进行同步,这样就能够在最大限度上解决上文当中所出现的问题。
4结论
综上所述,只有真正的增强对于我国当前无线通信系统当中的电子设备以及相关的无线通信方法上的重视度,才能够在最大限度上推动我国无线通信系统的发展进步。
作者:周熠 单位:四川文理学院
参考文献