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要想获取到目标的具体位置信息,一般都是采用GPS定位信息,但当目标处在高楼耸立的城市之间,GPS的部分卫星信号处于遮挡状态,此时为了获得到目标的准确信息,可以考虑采取其他的辅助定位方式。比如说,利用伪卫星技术,该技术实质上就是指安置在地面上的地基发射站,它发射的信号与GPS的信号相类似,但该种技术需要架设额外的设施;采用DTV技术,由于大城市环境中,DTV设施资源也有限。此时可以考虑采用无线蜂窝通信系统,该系统在城市中应用成熟,基站信号好。因基站可以发射信号,目标可以利用基站的信号信息,确定目标的位置,即可以采用无线蜂窝通信系统来弥补GPS定位技术的不足,从而准确获取目标的位置信息。
无线蜂窝通信系统中的定位技术主要有两种体制。一种是基于下行链路的定位技术,即基于移动台的定位技术;一种是基于上行链路的定位技术,即基于移动网络的定位技术。基于移动台的定位技术要求移动台参与定位参数的测量以及测量值的求解计算。基于蜂窝网络的定位技术是指网络根据测量数据计算出移动终端所处的位置,通常必须利用3个或3个以上蜂窝基站接收手机信号的定位参数,即到达时间、角度或强度。
基于蜂窝网络的定位方法目前主要有:基于Cell-ID定位和基于时间提前量定位的方法、上行链路信号到达时间定位方法、上行链路信号到达时间差定位方法以及上行链路信号到达角度定位方法等。
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国际标准组织如ITU、ETSI和3GPP等分别从不同角度提出了M2M的网络架构[4]。
根据ITU-T发布的定义,物联网体系架构主要可划分为三个层面:感知层、网络层和应用层。如图1所示,该架构基本达成业界共识,但是其体系架构过于抽象属于概念模型,在转化为技术实现的过程中还需要细化。
在ITU-T物联网体系架构的基础上,ETSI提出了一种可看作逻辑模型的M2M应用顶层架构[5]。如图2所示,ETSI把M2M体系架构划分为M2M设备及网关和M2M网络两个大域。M2M设备及网关域包括M2M设备、M2M网关和M2M局域网,可以基于现有的各类标准实现;M2M网络域则包括广域网和M2M应用系统。
相较于ITU的概念模型,ETSI的逻辑模型侧重于M2M服务能力层,通过对服务能力和接口的定义来实现屏蔽网络细节的M2M应用、M2M服务能力及网络三者之间的相互调用,可供在研究平台和网关设备功能及接口时参考。
在ETSI的体系架构基础上,3GPP也提出了一种支持MTC应用的通信架构。如图3所示,涉及到的实体包括MTC终端、承载网络、MTC服务器和MTC应用。其中,MTC服务器是MTC业务的管理平台;MTC应用负责业务逻辑的实现。承载M2M通信的移动网络包括GPRS、EPC以及短消息和IMS网络。
3GPP提出的MTC通信架构侧重于M2M网络层,对M2M网络中各通信网元的功能和接口进行了定义,其适用于研究MTC业务的管理平台以及M2M核心网络的功能和接口时参考。
以上标准组织虽然都提出了M2M的网络体系架构,但是有其局限性。ITU和ETSI的架构过于框架性,对于实际的网络部署没有较好的指导意义;3GPP虽然对于网络网元功能增强有一定的研究,但是由于目前部署的H2H网络大多处于R7或R8版本,而MTC网络体系的研究是在R10以上版本的网络基础上进行的。因此,在现有网络中按照标准来部署MTC网络还为时尚早,需要研究一种网络架构既具有在现有网络基础上投资和部署的可行性,又能满足现阶段MTC业务应用的需求。
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目前,我国大型石化企业在厂内的通讯方式,一般仍然采用传统的有线传输方式,即依靠有线通讯电缆来传输信号,配合以传统的程控交换机和防爆电话,防爆扬声器等等设备终端来实现在防爆区与非防爆区之间的通讯。这样的通讯系统庞大,线缆众多不易于人员维护,加之厂区内部腐蚀性气体,工作环境,自然环境等经年累月极容易造成设备的线缆损坏,影响通讯,由于是有线电缆连接在事故发生时更加容易遭受破坏。一旦通讯中断,对企业的事故救援,员工的人身安全,都造成巨大的损失。所以要大力发展无线通讯网络在企业的应用。
超宽带(Ultra-wideband—UWB)技术起源于20世纪50年代末,此前主要作为军事技术在雷达等通讯设备中使用。随着无线通讯的飞速发展,人们对高速无线通讯提出了更高的要求,超宽带技术又被重新提出,并倍受关注。UWB是指信号带宽大于500MHz或者是信号带宽与中心频率之比大于25%的无线通讯方案。与常见的使用连续载波通讯方式不同,UWB采用极短的脉冲信号来传送信息,通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间。因此脉冲所占用的带宽甚至高达几GHz,因此最大数据传输速率可以达到几百分之一。在高速通讯的同时,UWB设备的发射功率却很小,仅仅是现有设备的几百分之一,对于普通的非UWB接收机来说近似于噪声,因此从理论上讲,UWB可以与现有无线电设备共享带宽。UWB是一种高速而又低功耗的数据通讯方式,它有望在无线通讯领域得到广泛的应用。UWB的特点如下:
4.1 消耗电能少:通常情况下,无线通讯系统在通讯时需要连续发射载波,因此要消耗一定电能。而UWB不使用载波,只是发出瞬间脉冲电波,也就是直接按0和1发送出去,并且在需要时才发送脉冲电波,所以消耗电能少。
4.2 保密性好:UWB保密性表现在两方面:一方面是采用跳时扩频,接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据;另一方面是系统的发射功率谱密度极低,用传统的接收机无法接收。
4.3 抗干扰性能强:UWB采用跳时扩频信号,系统具有较大的处理增益,在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中,输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。
4.4 传输速率高:UWB的数据速率可以达到几十Mbit/s到几百Mbit/s,有望高于蓝牙100倍。
4.5 带宽极宽:UWB使用的带宽在1GHz以上,高达几个GHz。超宽带系统容量大,并且可以和目前的窄带通讯系统同时工作而互不干扰。
4.6 发送功率非常小:UWB系统发射功率非常小,通讯设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通讯。低发射功率大大延长了系统电源工作时间。
4.7 成本低,适合于便携型使用:由于UWB技术使用基带传输,无需进行射频调制和解调,所以不需要混频器、过滤器、RF/TF转换器及本地振荡器等复杂元件,系统结构简化,成本大大降低,同时更容易集成到CMOS电路中。
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【摘 要】文章对M2M业务特征和MTC通信网络架构进行了探讨。首先详细分析M2M业务特征以及对现网架构的影响;然后借鉴国际标准组织提出的M2M网络架构,并在此基础上根据现阶段的网络现状和M2M业务需求提出了3G网络阶段适用的网络架构。
【关键词】M2M 网络架构 PCRF 核心网 专用网元
物物通信(M2M,Machine to Machine)是一种涉及一个或多个实体的不需要人为干预的数据通信,也称为机器类型通信(MTC,Machine-Type Communication)。随着M2M业务的快速发展,基于移动通信网络的MTC正日益成为一种主要的移动通信方式,但是传统移动通信网络毕竟是面向人人通信(H2H,Hu-man to human)业务设计的,适应H2H的业务需求,却不能满足M2M业务需求。具体来说,MTC和传统人人通信的不同之处包括以下方面[1]:
(1)基于MTC通信的应用场景比H2H通信的场景丰富很多,而且具有差异性。根据功能特性划分大致可归纳为位置感知和共享、环境信息感知、远程控制与执行、数据收集发布、视频监控、近场通信等。这些应用的差异化一方面表现为功能上的多样性;另一方面也体现在应用特征以及对网络的需求上的差异化。
(2)数据通信为主,包括小流量数据包、视频流等。
(3)要求MTC通信成本比H2H更低。由于M2M业务是在H2H业务之后发展起来的,最小化成本是M2M业务生存的重要考虑。不同的应用因其重要性不同,对通信的要求也是不同的,需要结合事件发生的可能性和需要付出的通信等综合成本来考虑进行成本的最小化。
(4)M2M终端数目巨大,需要更灵活和有策略的终端管理。潜在的海量M2M终端接入通信网络,而且M2M终端无论是从传输特性、QoS要求和移动性,还是从终端的分布密度方面,都与H2H终端有很大不同。
(5)以小数据量传输为主。
如果继续使用传统移动通信系统来进行MTC通信,其系统的效率、成本和适用性都无法达到最优。因此,在考虑M2M业务特征的同时减少对H2H业务的影响,从而设计MTC专用的通信系统,是当前物物通信不断发展背景下的一个重要课题。
网络架构的设计,需要以网络所承载的具体业务为出发点[2]。也就是说,M2M网络架构的设计需要充分分析M2M业务特征和需求,结合终端上下行数据量、频度、QoS需求等方面的业务特征,将物联网应用分为如下五类。其中,对各类应用的部分需求和特征进行了分析,包括移动性、群组通信、鉴权以及按计划周期性处理等,不同场景间有较大差异。
(1)监控报警类:传感器本地监测数据,当发生不符合预期的数据变化时通过网络通知应用层进行报警。
平均数据传输速率:低,仅在某些触发条件下发送少量上行数据流量。
尖峰数据传输速率:不同场景间有较大差异,与应用需求确定的传输的数据内容有关。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据持续性:低,仅在发生预置的事件时存在短暂的或者持续时间较短的数据传输。
与人交互性:低,通常由系统根据预置处理方式自动处理。
对连接性的需求:需要监控连接性以防破坏或无效。
终端移动性:因无下行流量需求,所以无移动性需求。
举例:输血车血液环境监测;井盖监控;移动资产跟踪。
(2)数据收集类
平均数据传输速率
上行流量:中,数据量较大,持续的数据上报或者周期性数据上报;下行流量:低,更多的是用于修改上报规则等。
尖峰数据传输速率:不同场景间有较大差异,与应用需求确定的传输的数据内容有关。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据持续性:取决于数据传输间隔和传输方式的选择。[论文网]
与人交互性:低,通常由系统根据预置处理方式自动处理。
对连接性的需求:需要监控连接性以防破坏或无效。
终端移动性:因偶尔有下行数据,所以需要优化的移动性管理。
举例:气象信息监测;火灾现场数据收集;路况信息收集。#p#副标题#e#
(3)信息推送类
平均数据传输速率
上行流量:通常较低,主要用于提供应用所需的过滤或输入条件(如位置信息);下行流量:通常较大,主要用于传递所推送的信息(如广告、视频媒体等),持续的、基于交互等外界条件出发的或者周期性的数据推送。
尖峰数据传输速率:具有明显的尖峰数据特征,在条件触发后下发匹配的信息。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据持续性:通常具有较长时间的持续性。
与人交互性:高,通常用户会做出反馈,系统根据反馈对推送的信息进行调整。
对连接性的需求:较强,需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性:两极分化。部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例:智能博物馆等。
(4)视频监控类
平均数据传输速率
上行流量:高,主要用于传递所监控的多媒体数据;下行流量:低,主要用于传递控制和调节命令等。
尖峰数据传输速率:无明显的尖峰数据特征,数据传输通常维持一个相对稳定的传输速率。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同时刻有不同的要求。如在正常情况下要求适中,但一旦发生某些预置的事件则需要较高的可靠性传递。
数据持续性:通常具有长时间的持续性。
与人交互性:低,用户偶尔会对视频监控过程进行干预。
对连接性的需求:较强,需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性:两极分化。部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例:家庭安防中的视频监控等。
(5)远程控制执行器类
平均数据传输速率
上行流量:通常较低,主要用于提供应用所需的过滤或输入条件(如预置事件的发生);下行流量:取决于控制对象和控制命令的复杂程度。
尖峰数据传输速率:通常具有明显的尖峰数据特征。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:要求较高,因涉及到控制过程是否能够正常实现。
数据持续性:通常具有长时间的持续性。
与人交互性:高,通常是对人操作指令的具体反映。
对连接性的需求:较强,需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性:两极分化。部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例:工业自动化等。#p#副标题#e#
从对现网架构的影响来说,M2M业务可以分为两类:A类是现有网络不能满足需要网络优化的业务,这类业务需要过载控制功能来避免网络过载,以及针对客户的业务需求提供差别化的服务;B类是对于现有网络影响较小的业务,这类业务是对时效性要求不高的MTC业务,而且这些业务和现在的移动网络业务有类似的需求。从整体来说,M2M业务中大部分是A类业务,以下分析的是A类业务对现网架构的影响[3]。
M2M业务的多样性、差异化,网络的多种接入方式,M2M终端的海量性、差异化,以及M2M业务表现出来的传统电信业务所不具有的各种特点,都对现网架构和网元设备产生了很大影响,其直接后果是现网的核心网元如HLR/PCRF/GGSN的能力已经不能满足M2M业务所带来的信令、流量冲击和业务控制需求,主要体现在以下方面:
(1)由于物联网业务的特殊性,可能会产生瞬时大量的信令,会对无线网络的关键信令控制设备(STP/HLR/PCRF)造成影响而导致全网的瘫痪。因此,一方面要大规模提高相关信令控制设备的容量或设备的信令处理能力;另一方面需要进行差异化、分优先级的接入控制;此外,关键信令控制和处理设备要具备一定的设备过载保护机制以及高容灾、高流控能力,避免关键网元的过载,从而有效提升整网的可靠性。
(2)由于物联网业务的特殊性,其接入方式的多样性,涉及行业及用户和设备的多样性、海量性,因此需要对用户数据管理HLR网元进行相应增强,包括其数据库的可扩展性和灵活性,除了标准的用户签约信息,还有设备序列号、设备驱动程序信息、位置信息和配额信息等运营商、M2M客户私有字段等;对多种接入类型的支持,可对由不同接入类型(2G/3G/LTE)接入网络的设备进行鉴权;对用户标识和寻址的灵活动态支持,支持一卡多号或一号多卡;支持对终端设备基本状态的查询,能通过网络侧下发终端“苏醒”请求,发现设备被盗时能够立刻锁死等。
(3)由于物联网业务的特殊性及多样性、群组性,因此有必要对业务进行区分,包括业务分类分级、QoS分级、用户分组、设备分组,从而进行流量管理和业务管理,根据忙闲时、地理位置等各种特性采取不同的接入和传输处理策略等。此外,在现网PCC架构中叠加物联网策略控制,因其特殊性,PCRF(Policy and Charging Rules Function,策略与计费规则功能)进行策略控制时需先判断是个人用户还是物联网用户,而且物联网数据的瞬时爆发性会影响现网PCC架构,所以有必要设置专用的物联网M2M PCRF。
总之,需要对相关网元进行能力的增强和升级,可以改造现有相关网元,也可以设置M2M的专用网元叠加在现有H2H网络上来解决相应问题。
国际标准组织如ITU、ETSI和3GPP等分别从不同角度提出了M2M的网络架构[4]。
根据ITU-T发布的定义,物联网体系架构主要可划分为三个层面:感知层、网络层和应用层。如图1所示,该架构基本达成业界共识,但是其体系架构过于抽象属于概念模型,在转化为技术实现的过程中还需要细化。
在ITU-T物联网体系架构的基础上,ETSI提出了一种可看作逻辑模型的M2M应用顶层架构[5]。如图2所示,ETSI把M2M体系架构划分为M2M设备及网关和M2M网络两个大域。M2M设备及网关域包括M2M设备、M2M网关和M2M局域网,可以基于现有的各类标准实现;M2M网络域则包括广域网和M2M应用系统。
相较于ITU的概念模型,ETSI的逻辑模型侧重于M2M服务能力层,通过对服务能力和接口的定义来实现屏蔽网络细节的M2M应用、M2M服务能力及网络三者之间的相互调用,可供在研究平台和网关设备功能及接口时参考。
在ETSI的体系架构基础上,3GPP也提出了一种支持MTC应用的通信架构。如图3所示,涉及到的实体包括MTC终端、承载网络、MTC服务器和MTC应用。其中,MTC服务器是MTC业务的管理平台;MTC应用负责业务逻辑的实现。承载M2M通信的移动网络包括GPRS、EPC以及短消息和IMS网络。
3GPP提出的MTC通信架构侧重于M2M网络层,对M2M网络中各通信网元的功能和接口进行了定义,其适用于研究MTC业务的管理平台以及M2M核心网络的功能和接口时参考。
以上标准组织虽然都提出了M2M的网络体系架构,但是有其局限性。ITU和ETSI的架构过于框架性,对于实际的网络部署没有较好的指导意义;3GPP虽然对于网络网元功能增强有一定的研究,但是由于目前部署的H2H网络大多处于R7或R8版本,而MTC网络体系的研究是在R10以上版本的网络基础上进行的。因此,在现有网络中按照标准来部署MTC网络还为时尚早,需要研究一种网络架构既具有在现有网络基础上投资和部署的可行性,又能满足现阶段MTC业务应用的需求。
在现有的3G网络阶段,为解决发展M2M业务面临的网络运营和网络资源问题,运营商可以通过采用物理上隔离的网络来单独承载机器通信业务,在初期可以通过核心网中专设的网元实现业务的隔离,在后期演进也可以延伸到采用专用的接入网实现物联网业务的接入隔离。此外,物联网管理平台也是物联网解决方案中必不可少的组成部分。物联网管理平台与物联网独立网元配合,在物联网业务发展的初期阶段主要实现物联网独立码号集中管理和物联网业务有效管控等功能。随着物联网的发展,平台的功能也会逐步支撑更多资源管控与更多的业务流程,并开放更多资源及能力。可以根据M2M业务的特性,实现基于位置、时间段、接入类型的QoS控制和相应的计费策略;还可以根据用户的属性及行为进行相应的分组,实行基于群组的流量统计、事件分发和策略执行等,这体现在核心网中PCRF/SPR/M2MSP的功能实现。综上所述,在3G发展阶段,M2M网络架构的特征具体体现在以下四个方面:
(1)在无线接入侧对Wi-Fi、2G、3G、无线传感网络等多种方式的整合,实现移动通信网络对行业应用领域的广覆盖,构建面向行业的M2M移动网络。
(2)在核心侧构建M2M专用的HLR、GGSN、SMSC等网元,实现对M2M等物联网业务的集中运维和管理,并能够实现与“现网”的有效隔离,有利于网络的安全、稳定、扩容及升级。#p#副标题#e#
(3)在核心网中部署M2M专用的PCRF等策略控制网元,利用M2M业务的业务特性和用户属性,实现对网络资源的高效利用和对业务服务的精细支撑。
(4)在核心网中搭建M2M业务支撑平台,实现对业务和终端的统一管理。
在物联网业务发展的初期阶段,考虑针对物联网网络通信需求,进行最小成本隔离:只新建核心网的关键节点,实现网络支撑隔离。对于业务系统,需要单独建设物联网平台,实现业务承载隔离;对于接入网络,则公用,不考虑单独建设。如图4所示,是一种在现网上叠加专用M2M核心网络的架构。在该方案中,与现网共用无线和SGSN,新建物联网专用的GGSN/DPI,通过APN选路将物联网数据路由到处理物联网数据的GGSN,新建物联网专用的PCRF+SPR,完成对物联网业务的流量、安全、QoS控制,新建物联网专用的HLR进行物联网设备签约信息、标识及安全管理。
3G阶段的M2M网络架构如图5所示。
其中,主要网元的功能如下:
HLR:由于现网的HLR都是支持H2H的HLR,支持的能力和M2M的支持能力还是有所不同。HLR也有自己特殊的一些需求,包括:需要支持群组签约数据能力;支持终端监控(如位置监控、IMEI监控等)能力,支持某个时间段接入控制,支持扩展ID到MSISDN、IMSI的映射能力,支持终端特征签约(如终端的低优先级、是否为PS only等),供SGSN控制UE的行为;HLR要支持多profile的签约,降低终端漫游时的资费,支持一卡多号和一号多卡的M2M业务。
GGSN:扩展的GGSN需要增强支持基于群组流量统计,基于流的计费信息、QoS策略执行和基于群的事件上报等。
短消息中心:除了现有的短消息的功能外,需要支持短消息完成设备触发的功能,支持在一号多卡的M2M业务中短消息的群发功能。
PCRF:支持群组的策略数据动态下发、更新和删除,支持群组用户的流量监控。
SCP:完成M2M业务中的紧急呼叫等语音呼叫的计费,产生语音呼叫话单。
OCS:实时信用控制、预付费使用数据业务和增值业务实时计费。
M2MSP业务平台:M2M平台为集团客户提供统一的M2M终端管理、终端设备鉴权。提供数据路由、监控、用户鉴权等管理功能;承载信息上报、参数配置、终端状态检测、终端注册等业务功能的短信上下行通道;支持一卡多号和一号多卡的M2M业务,进行动态的号码管理。在实际部署中,物联网业务支撑管理平台按照功能划分为总部平台、省平台两个层面。
M2M业务的多样性、差异化以及M2M业务表现出来的传统电信业务所不具有的各种特点,都对现网架构和网元设备产生了很大影响。本文在研究M2M业务特征及其对现网的影响和国际标准组织提出的网络体系架构的基础上,提出了在现有移动通信网络上部署具有可行性,又能一定程度上满足MTC业务应用需求的网络架构。
运营商发展M2M业务的基础与发展移动通信是一致的,在专用的M2M网络架构中,必须长远规划网络资源,根据业务发展实施网络优化和数据分流,加强平台建设,完善网络覆盖,加大网络容量,从根本上满足M2M业务需求,同时又不影响当前的人人通信业务,提高用户体验。
[1] 沈嘉,刘思扬. 针对移动M2M业务的优化技术研究[J]. 现代电信科技, 2011(10): 37-44.
[2] 沈嘉,刘思扬. 面向M2M的移动通信系统优化技术研究[J]. 电信网技术, 2011(9): 39-46.
[3] 孙其博,刘杰,黎羴,等. 物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J]. 北京邮电大学学报, 2010(3): 1-9.
[4] 诸瑾文,王艺. 从电信运营商角度看物联网的总体架构和发展[J]. 电信科学, 2010(4): 1-5.
[5] 沈苏彬. 物联网技术架构[J]. 中兴通讯技术, 2011(1): 8-10.
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摘要:现今的电子通信技术属于一种尖端的且应用性极强的技术,一个国家的科技发展水平和进度关键看电子通信技术水平的高低。电子通信产业是信息产业不可或缺的一部分,电子通信技术的进步和发展直接带动先进的生产力和科技实力。电子通信技术涉及的领域和范围较广,特别突出在移动电话和卫星通信两个方面,本文也将重点通过这两个方面来分析电子通信系统关键技术的问题。
关键词:电子通信系统移动卫星通信关键技术
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。
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。
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。
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。
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。
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摘 要:随着因特网、多媒体和无线通讯技术的发展,人们与信息网络已经密不可分。当今无线通讯在人们的生活中扮演着越来越重要的角色,低功耗、微型化是用户对当前无线通讯产品尤其是便携产品的强烈追求,作为无线通讯技术一个重要分支的短距离无线通讯技术正逐渐引起越来越广泛的关注。本文通过Bluetooth和UWB的技术对比及多角度的分析,证实了蓝牙+UWB作为下一代高速无线通讯技术的可能。
关键词:无线通讯重要作用Bluetooth UWB
目前,我国大型石化企业在厂内的通讯方式,一般仍然采用传统的有线传输方式,即依靠有线通讯电缆来传输信号,配合以传统的程控交换机和防爆电话,防爆扬声器等等设备终端来实现在防爆区与非防爆区之间的通讯。这样的通讯系统庞大,线缆众多不易于人员维护,加之厂区内部腐蚀性气体,工作环境,自然环境等经年累月极容易造成设备的线缆损坏,影响通讯,由于是有线电缆连接在事故发生时更加容易遭受破坏。一旦通讯中断,对企业的事故救援,员工的人身安全,都造成巨大的损失。所以要大力发展无线通讯网络在企业的应用。 1、无线通讯技术的重要作用
石化工厂厂区面积大,人员分布散,防爆区内移动作业人员和零散作业人员众多。无线通讯系统对满足人员通讯需要,加强防爆区内分布人员的动态管理,优化厂区网路结构,实现企业安全生产,调度指挥的有线,无线互联互通,相互结合的信息传递,保证企业安全高效的生产具有十分重大的现实意义。
目前广泛应用的无线通讯技术主要有GPRS/CDMA、数传电台、扩频微波、无线网桥及卫星通信、短波通信技术等。 2.1 数字电台用于点对点或点对多点的工作环境,能够提供标准RS-232接口,可直接与计算机、RTU、PLC等数据终端连接,实现透明传输。数传电台的传输速率从1200~19.2Kbit,传输距离20~50公里。具有抗干扰能力强、接收灵敏度高等特点。数传电台技术比较成熟,标准统一。但随着GPRS/CDMA技术的日渐成熟,相应的设备价格的降低,使得在很多应用场合中数传电台被GPRS/CDMA所取代。但同时,数传电台的相关技术也在不断发展,智能化、网络化、高带宽的数传电台也不断涌现。
2.2 扩频微波和无线网桥技术是近几年兴起的一门数据传输技术。扩频微波最大优点在于较强的抗干扰能力,以及保密、多址、组网、抗多径等,同时具有传输距离远、覆盖面广等特点,特别适合野外联网应用。而无线网桥是无线射频技术和传统的有线网桥技术相结合的产物。无线网桥是为使用无线(微波)进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。它是一种在链路层实现LAN互联的存储转发设备,可用于固定数字设备与其他固定数字设备之间的远距离(可达50km)、高速(可达百Mbps)无线组网。这两项技术都可以用来传输对带宽要求相当高的视频监控等大数据量信号传输业务。
“蓝牙(Bluetooth)”是一个开放性的、短距离无线通讯技术标准,也是目前国际上最新的一种公开的无线通讯技术规范。它可以在较小的范围内,通过无线连接的方式安全、低成本、低功耗的网络互联,使得近距离内各种通讯设备能够实现无缝资源共享,也可以实现在各种数字设备之间的语音和数据通讯。由于蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中,因此特别适用于小型的移动通讯设备,使设备去掉了连接电缆的不便,通过无线建立通讯。 蓝牙技术以低成本的近距离无线连接为基础,采用高速跳频(Frequency Hopping)和时分多址(Time Division Multi-access—TDMA)等先进技术,为固定与移动设备通讯环境建立一个特别连接。作为一个新兴技术,蓝牙技术的应用还存在许多问题和不足之处,如成本过高、有效距离短及速度和安全性能也不令人满意等。但毫无疑问,蓝牙技术已成为近年应用最快的无线通讯技术,它必将在不久的将来渗透到生活的各个方面。
超宽带(Ultra-wideband—UWB)技术起源于20世纪50年代末,此前主要作为军事技术在雷达等通讯设备中使用。随着无线通讯的飞速发展,人们对高速无线通讯提出了更高的要求,超宽带技术又被重新提出,并倍受关注。UWB是指信号带宽大于500MHz或者是信号带宽与中心频率之比大于25%的无线通讯方案。与常见的使用连续载波通讯方式不同,UWB采用极短的脉冲信号来传送信息,通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间。因此脉冲所占用的带宽甚至高达几GHz,因此最大数据传输速率可以达到几百分之一。在高速通讯的同时,UWB设备的发射功率却很小,仅仅是现有设备的几百分之一,对于普通的非UWB接收机来说近似于噪声,因此从理论上讲,UWB可以与现有无线电设备共享带宽。UWB是一种高速而又低功耗的数据通讯方式,它有望在无线通讯领域得到广泛的应用。UWB的特点如下:
4.1 抗干扰性能强:UWB采用跳时扩频信号,系统具有较大的处理增益,在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中,输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。 4.2 传输速率高:UWB的数据速率可以达到几十Mbit/s到几百Mbit/s,有望高于蓝牙100倍。 4.3 带宽极宽:UWB使用的带宽在1GHz以上,高达几个GHz。超宽带系统容量大,并且可以和目前的窄带通讯系统同时工作而互不干扰。 4.4 消耗电能少:通常情况下,无线通讯系统在通讯时需要连续发射载波,因此要消耗一定电能。而UWB不使用载波,只是发出瞬间脉冲电波,也就是直接按0和1发送出去,并且在需要时才发送脉冲电波,所以消耗电能少。 4.5 保密性好:UWB保密性表现在两方面:一方面是采用跳时扩频,接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据;另一方面是系统的发射功率谱密度极低,用传统的接收机无法接收。 4.6 发送功率非常小:UWB系统发射功率非常小,通讯设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通讯。低发射功率大大延长了系统电源工作时间。 4.7 成本低,适合于便携型使用:由于UWB技术使用基带传输,无需进行射频调制和解调,所以不需要混频器、过滤器、RF/TF转换器及本地振荡器等复杂元件,系统结构简化,成本大大降低,同时更容易集成到CMOS电路中。
总之,无线通讯方式由于其建立物理链路简单易行,成本低,可以根据现场需求及时调整项目方案,灵活性好,系统的功能扩展方便,因此特别适合石化行业对通信链路的要求。
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现在,通信网除了用户末端一小段外,都是光纤,传输的是光信号。今天读文网小编要与大家分享的是:光纤通信技术今后将会如何发展相关探讨论文。具体内容如下,欢迎参考:
光纤通信技术今后如何发展?
近来有人对光纤通信的发展情景,有些困惑。其一,在2000年IT行业的泡沫,使光纤通信的生产规模投入过大,生产过剩,IT行业中许多小公司倒闭。特别是光纤,国外对中国倾销。其二,有人认为:光纤通信的传输能力已经达到10Tbps,几乎用不完,而且现在大干线已经建设得差不多,埋地的剩余光纤还很多,光纤通信技术不需要更多的发展。
笔者认为,光纤通信技术尚有很大的发展空间,今后会有很大的需求和市场。主要是:光纤到家庭FTTH、光交换和集成光电子器件方面会有较大的发展。在此主要讨论光纤通信的发展趋势和市场。
光纤通信的发展趋势
FTTH可向用户提供极丰富的带宽,所以一直被认为是理想的接入方式,对于实现信息社会有重要作用,还需要大规模推广和建设。FTTH所需要的光纤可能是现有已敷光纤的2~3倍。过去由于FTTH成本高,缺少宽带视频业务和宽带内容等原因,使FTTH还未能提到日程上来,只有少量的试验。近来,由于光电子器件的进步,光收发模块和光纤的价格大大降低;加上宽带内容有所缓解,都加速了FTTH的实用化进程。
发达国家对FTTH的看法不完全相同:美国AT&T认为FTTH市场较小,在0F62003宣称:FTTH在20-50年后才有市场。美国运行商Verizon和Sprint比较积极,要在10—12年内采用FTTH改造网络。日本NTT发展FTTH最早,现在已经有近200万用户。目前中国FTTH处于试点阶段。
◆FTTH[遇到的挑战:现在广泛采用的ADSL技术提供宽带业务尚有一定优势。与FTTH相比:①价格便宜②利用原有铜线网使工程建设简单③对于目前1Mbps—500kbps影视节目的传输可满足需求。FTTH目前大量推广受制约。
对于不久的将来要发展的宽带业务,如:网上教育,网上办公,会议电视,网上游戏,远程诊疗等双向业务和HDTV高清数字电视,上下行传输不对称的业务,AD8L就难以满足。尤其是HDTV,经过压缩,目前其传输速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技术开发,可压缩到5~6Mbps。通常认为对QOS有所保证的ADSL的最高传输速串是2Mbps,仍难以传输HDTV。可以认为HDTV是FTTH的主要推动力。即HDTV业务到来时,非FTTH不可。
◆ FTTH的解决方案:通常有P2P点对点和PON无源光网络两大类。
F2P方案一一优点:各用户独立传输,互不影响,体制变动灵活;可以采用廉价的低速光电子模块;传输距离长。缺点:为了减少用户直接到局的光纤和管道,需要在用户区安置1个汇总用户的有源节点。
PON方案——优点:无源网络维护简单;原则上可以节省光电子器件和光纤。缺点:需要采用昂贵的高速光电子模块;需要采用区分用户距离不同的电子模块,以避免各用户上行信号互相冲突;传输距离受PON分比而缩短;各用户的下行带宽互相占用,如果用户带宽得不到保证时,不单是要网络扩容,还需要更换PON和更换用户模块来解决。(按照目前市场价格,PEP比PON经济)。
PON有多种,一般有如下几种:(1)APON:即ATM-PON,适合ATM交换网络。(2)BPON:即宽带的PON。(3)OPON:采用通用帧处理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太网技术的PON,0EPON是千兆毕以太网的PON。(5)WDM-PON:采用波分复用来区分用户的PON,由于用户与波长有关,使维护不便,在FTTH中很少采用。
发达国家发展FTTH的计划和技术方案,根据各国具体情况有所不同。美国主要采用A-PON,因为ATM交换在美国应用广泛。日本NTT有一个B-FLETts计划,采用P2P-MC、B-PON、G-EPON、SCM-PON等多种技术。SCM-PON:是采用副载波调制作为多信道复用的PON。
中国ATM使用远比STM的SDH少,一般不考虑APON。我们可以考虑的是P2P、GPON和EPON。P2P方案的优缺点前面已经说过,目前比较经济,使用灵活,传输距离远等;宜采用。而比较GPON和EPON,各有利弊。GPON:采用GFP技术网络效率高;可以有电话,适合SDH网络,与IP结合没有EPON好,但目前GPON技术不很成熟。EPON:与IP结合好,可用户电话,如用电话需要借助lAD技术。目前,中国的FTTH试点采用EPON比较多。FTTH技术方案的采用,还需要根据用户的具体情况不同而不同。
近来,无线接入技术发展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g协议,传输带宽可达54Mbps,覆盖范围达100米以上,目前已可商用。如果采用无线接入WLAN作用户的数据传输,包括:上下行数据和点播电视VOD的上行数据,对于一般用户其上行不大,IEEES02.11g是可以满足的。而采用光纤的FTTH主要是解决HDTV宽带视频的下行传输,当然在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“光纤到家庭+无线接入”(FTTH+无线接入)的家庭网络。这种家庭网络,如果采用PON,就特别简单,因为此PON无上行信号,就不需要测距的电子模块,成本大大降低,维护简单。如果,所属PON的用户群体,被无线城域网WiMAX(1EEE802.16)覆盖而可利用,那么可不必建设专用的WLAN。接入网采用无线是趋势,但无线接入网仍需要密布于用户临近的光纤网来支撑,与FTTH相差无几。FTTH+无线接入是未来的发展趋势。
实际上可表示为:通信输+交换。
光纤只是解决传输问题,还需要解决光的交换问题。过去,通信网都是由金属线缆构成的,传输的是电子信号,交换是采用电子交换机。现在,通信网除了用户末端一小段外,都是光纤,传输的是光信号。合理的方法应该采用光交换。但目前,由于目前光开关器件不成熟,只能采用的是“光-电-光”方式来解决光网的交换,即把光信号变成电信号,用电子交换后,再变还光信号。显然是不合理的办法,是效串不高和不经济的。正在开发大容量的光开关,以实现光交换网络,特别是所谓ASON-自动交换光网络。
通常在光网里传输的信息,一般速度都是xGbps的,电子开关不能胜任。一般要在低次群中实现电子交换。而光交换可实现高速XGbDs的交换。当然,也不是说,一切都要用光交换,特别是低速,颗粒小的信号的交换,应采用成熟的电子交换,没有必要采用不成熟的
大容量的光交换。当前,在数据网中,信号以“包”的形式出现,采用所谓“包交换”。包的颗粒比较小,可采用电子交换。然而,在大量同方向的包汇总后,数量很大时,就应该采用容量大的光交换。
目前,少通道大容量的光交换已有实用。如用于保护、下路和小量通路调度等。一般采用机械光开关、热光开关来实现。目前,由于这些光开关的体积、功耗和集成度的限制,通路数一般在8—16个。
电子交换一般有“空分”和“时分”方式。在光交换中有“空分”、“时分”和“波长交换”。光纤通信很少采用光时分交换。
光空分交换:一般采用光开关可以把光信号从某一光纤转到另一光纤。空分的光开关有机械的、半导体的和热光开关等。近来,采用集成技术,开发出MEM微电机光开关,其体积小到mm。已开发出1296x1296MEM光交换机(Lucent),属于试验性质的。
光波长交换:是对各交换对象赋于1个特定的波长。于是,发送某1特定波长就可对某特定对象通信。实现光波长交换的关键是需要开发实用化的可变波长的光源,光滤波器和集成的低功耗的可靠的光开关阵列等。已开发出640x640半导体光开关+AWG的空分与波长的相结合的交叉连接试验系统(corning)。采用光空分和光波分可构成非常灵活的光交换网。日本NTT在Chitose市进行了采用波长路由交换的现场试验,半径5公里,共有43个终端节,(试用5个节点),速率为2.5Gbps。
自动交换的光网,称为ASON,是进一步发展的方向。
如同电子器件那样,光电子器件也要走向集成化。虽然不是所有的光电子器件都要集成,但会有相当的一部分是需要而且是可以集成的。目前正在发展的PLC-平面光波导线路,如同一块印刷电路板,可以把光电子器件组装于其上,也可以直接集成为一个光电子器件。要实现FTTH也好,ASON也好,都需要有新的、体积小的和廉价的和集成的光电子器件。
日本NTT采用PLO技术研制出16x16热光开关;1x128热光开关阵列;用集成和混合集成工艺把32通路的AWG+可变光衰减器+光功率监测集成在一起;8波长每波速串为80Gbps的WDM的复用和去复用分别集成在1块芯片上,尺寸仅15x7mm,如图1。NTT采用以上集成器件构成32通路的OADM。其中有些已经商用。近几年,集成光电子器件有比较大的改进。
中国的集成光电子器件也有一定进展。集成的小通道光开关和属于PLO技术的AWG有所突破。但与发达国家尚有较大差距。如果我们不迎头赶上,就会重复如同微电子落后的被动局面。
众所周知,2000年IT行业泡沫,使光纤通信产业生产规模爆炸性地发展,产品生产过剩。无论是光传输设备,光电子器件和光纤的价格都狂跌。特别是光纤,每公里泡沫时期价格为羊1200,现在价格Y100左右1公里,比铜线还便宜。光纤通信的市场何时能恢复?
根据RHK的对北美通信产业投入的统计和预测,如图2.在2002年是最低谷,相当于倒退4年。现在有所回升,但还不能恢复。按此推测,在2007-2008年才能复元。光纤通信的市场也随IT市场好转。这些好转,在相当大的程度是由FTTH和宽带数字电视所带动的。
笔者认为:FTTH毕竟是信息社会的需求,光纤通信的市场一定有美好的情景。发达国家的FTTH已经开始建设,已经有相当的市场。大体上看,器件和设备随市场的需要,其利润会逐步回升,2007-2008年可能良好。但光纤产业,尽管反倾销成功,目前价格也仍低迷不起,利润甚微。实际上,在世界范围内,光纤的生产规模过大,而FTTH的发展速度受社会环境、包括市民的经济条件和数字电视的发展的影响,上升缓慢。据了解,有大公司目前封存几个光纤厂,根据市场情况,可随时启动生产,其结果是始终供大于求。供不应求才能涨价,是通常的市场规律,所以光纤产业要想厚利,可能是2009年后的事情。中国经济不发达地区和小城镇,还需要建设光纤线路,但光纤用量仍然处于供太子求的范围内。
对中国市场,FTTH受ADSL的挑战和数字电视HDTV发展的制约,会有所延后。目前,中国大量建设FTTH的社会环境和条件尚未具备,可能需要等待一段时间。不过,北京奥运会需要HDTV的推动和设备价格的下降,会促进FTTH的发展。预计在2007-2008年在中国FTTH可开始推广。不过也有些大城市的所谓中心商业区CBD,有比较强的经济力量,现在已经采用光纤到住地PTTP来建设。总的来说,目前中国的FTTH处于试点阶段。试点的作用,一方面是摸索技术和建设的经验,另一方面,还起竞争抢占用户的作用。所以,现在电信运行商,地方业主都积极对FTTH试点,以便发展宽带业务。因此,广播运行商受到巨大的挑战,广播商应加快发展数字电视的进程,并且要充实节目内容和采取有竞争力的商业模式。如果广播商要发展VOP点播电视,还需要对电缆电视网双向改造,如果采用光纤网,可更充分地适应未来的技术发展和市场需求。
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近几年,物联网从诞生到迅速发展,受到了产业界及学术界的广泛重视,并上升到国家战略性新兴产业的高度。物联网的概念和内涵目前仍处于不断发展之中,物联网涉及的技术较多,其中M2M技术也是其核心技术之一。以下是今天读文网小编为大家精心准备的:M2M移动通信网络架构研究相关论文。内容仅供参考阅读!
M2M移动通信网络架构研究全文如下:
【摘 要】文章对M2M业务特征和MTC通信网络架构进行了探讨。首先详细分析M2M业务特征以及对现网架构的影响;然后借鉴国际标准组织提出的M2M网络架构,并在此基础上根据现阶段的网络现状和M2M业务需求提出了3G网络阶段适用的网络架构。
【关键词】M2M 网络架构 PCRF 核心网 专用网元
物物通信(M2M,Machine to Machine)是一种涉及一个或多个实体的不需要人为干预的数据通信,也称为机器类型通信(MTC,Machine-Type Communication)。随着M2M业务的快速发展,基于移动通信网络的MTC正日益成为一种主要的移动通信方式,但是传统移动通信网络毕竟是面向人人通信(H2H,Hu-man to human)业务设计的,适应H2H的业务需求,却不能满足M2M业务需求。具体来说,MTC和传统人人通信的不同之处包括以下方面[1]:
(1)基于MTC通信的应用场景比H2H通信的场景丰富很多,而且具有差异性。根据功能特性划分大致可归纳为位置感知和共享、环境信息感知、远程控制与执行、数据收集发布、视频监控、近场通信等。这些应用的差异化一方面表现为功能上的多样性;另一方面也体现在应用特征以及对网络的需求上的差异化。
(2)数据通信为主,包括小流量数据包、视频流等。
(3)要求MTC通信成本比H2H更低。由于M2M业务是在H2H业务之后发展起来的,最小化成本是M2M业务生存的重要考虑。不同的应用因其重要性不同,对通信的要求也是不同的,需要结合事件发生的可能性和需要付出的通信等综合成本来考虑进行成本的最小化。
(4)M2M终端数目巨大,需要更灵活和有策略的终端管理。潜在的海量M2M终端接入通信网络,而且M2M终端无论是从传输特性、QoS要求和移动性,还是从终端的分布密度方面,都与H2H终端有很大不同。
(5)以小数据量传输为主。
如果继续使用传统移动通信系统来进行MTC通信,其系统的效率、成本和适用性都无法达到最优。因此,在考虑M2M业务特征的同时减少对H2H业务的影响,从而设计MTC专用的通信系统,是当前物物通信不断发展背景下的一个重要课题。
网络架构的设计,需要以网络所承载的具体业务为出发点[2]。也就是说,M2M网络架构的设计需要充分分析M2M业务特征和需求,结合终端上下行数据量、频度、QoS需求等方面的业务特征,将物联网应用分为如下五类。其中,对各类应用的部分需求和特征进行了分析,包括移动性、群组通信、鉴权以及按计划周期性处理等,不同场景间有较大差异。
(1)监控报警类:传感器本地监测数据,当发生不符合预期的数据变化时通过网络通知应用层进行报警。
平均数据传输速率:低,仅在某些触发条件下发送少量上行数据流量。
尖峰数据传输速率:不同场景间有较大差异,与应用需求确定的传输的数据内容有关。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据持续性:低,仅在发生预置的事件时存在短暂的或者持续时间较短的数据传输。
与人交互性:低,通常由系统根据预置处理方式自动处理。
对连接性的需求:需要监控连接性以防破坏或无效。
终端移动性:因无下行流量需求,所以无移动性需求。
举例:输血车血液环境监测;井盖监控;移动资产跟踪。
(2)数据收集类
平均数据传输速率
上行流量:中,数据量较大,持续的数据上报或者周期性数据上报;下行流量:低,更多的是用于修改上报规则等。
尖峰数据传输速率:不同场景间有较大差异,与应用需求确定的传输的数据内容有关。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据持续性:取决于数据传输间隔和传输方式的选择。[论文网]
与人交互性:低,通常由系统根据预置处理方式自动处理。
对连接性的需求:需要监控连接性以防破坏或无效。
终端移动性:因偶尔有下行数据,所以需要优化的移动性管理。
举例:气象信息监测;火灾现场数据收集;路况信息收集。
(3)信息推送类
平均数据传输速率
上行流量:通常较低,主要用于提供应用所需的过滤或输入条件(如位置信息);下行流量:通常较大,主要用于传递所推送的信息(如广告、视频媒体等),持续的、基于交互等外界条件出发的或者周期性的数据推送。
尖峰数据传输速率:具有明显的尖峰数据特征,在条件触发后下发匹配的信息。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据持续性:通常具有较长时间的持续性。
与人交互性:高,通常用户会做出反馈,系统根据反馈对推送的信息进行调整。
对连接性的需求:较强,需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性:两极分化。部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例:智能博物馆等。
(4)视频监控类
平均数据传输速率
上行流量:高,主要用于传递所监控的多媒体数据;下行流量:低,主要用于传递控制和调节命令等。
尖峰数据传输速率:无明显的尖峰数据特征,数据传输通常维持一个相对稳定的传输速率。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同时刻有不同的要求。如在正常情况下要求适中,但一旦发生某些预置的事件则需要较高的可靠性传递。
数据持续性:通常具有长时间的持续性。
与人交互性:低,用户偶尔会对视频监控过程进行干预。
对连接性的需求:较强,需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性:两极分化。部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例:家庭安防中的视频监控等。
(5)远程控制执行器类
平均数据传输速率
上行流量:通常较低,主要用于提供应用所需的过滤或输入条件(如预置事件的发生);下行流量:取决于控制对象和控制命令的复杂程度。
尖峰数据传输速率:通常具有明显的尖峰数据特征。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:要求较高,因涉及到控制过程是否能够正常实现。
数据持续性:通常具有长时间的持续性。
与人交互性:高,通常是对人操作指令的具体反映。
对连接性的需求:较强,需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性:两极分化。部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例:工业自动化等。
从对现网架构的影响来说,M2M业务可以分为两类:A类是现有网络不能满足需要网络优化的业务,这类业务需要过载控制功能来避免网络过载,以及针对客户的业务需求提供差别化的服务;B类是对于现有网络影响较小的业务,这类业务是对时效性要求不高的MTC业务,而且这些业务和现在的移动网络业务有类似的需求。从整体来说,M2M业务中大部分是A类业务,以下分析的是A类业务对现网架构的影响[3]。
M2M业务的多样性、差异化,网络的多种接入方式,M2M终端的海量性、差异化,以及M2M业务表现出来的传统电信业务所不具有的各种特点,都对现网架构和网元设备产生了很大影响,其直接后果是现网的核心网元如HLR/PCRF/GGSN的能力已经不能满足M2M业务所带来的信令、流量冲击和业务控制需求,主要体现在以下方面:
(1)由于物联网业务的特殊性,可能会产生瞬时大量的信令,会对无线网络的关键信令控制设备(STP/HLR/PCRF)造成影响而导致全网的瘫痪。因此,一方面要大规模提高相关信令控制设备的容量或设备的信令处理能力;另一方面需要进行差异化、分优先级的接入控制;此外,关键信令控制和处理设备要具备一定的设备过载保护机制以及高容灾、高流控能力,避免关键网元的过载,从而有效提升整网的可靠性。
(2)由于物联网业务的特殊性,其接入方式的多样性,涉及行业及用户和设备的多样性、海量性,因此需要对用户数据管理HLR网元进行相应增强,包括其数据库的可扩展性和灵活性,除了标准的用户签约信息,还有设备序列号、设备驱动程序信息、位置信息和配额信息等运营商、M2M客户私有字段等;对多种接入类型的支持,可对由不同接入类型(2G/3G/LTE)接入网络的设备进行鉴权;对用户标识和寻址的灵活动态支持,支持一卡多号或一号多卡;支持对终端设备基本状态的查询,能通过网络侧下发终端“苏醒”请求,发现设备被盗时能够立刻锁死等。
(3)由于物联网业务的特殊性及多样性、群组性,因此有必要对业务进行区分,包括业务分类分级、QoS分级、用户分组、设备分组,从而进行流量管理和业务管理,根据忙闲时、地理位置等各种特性采取不同的接入和传输处理策略等。此外,在现网PCC架构中叠加物联网策略控制,因其特殊性,PCRF(Policy and Charging Rules Function,策略与计费规则功能)进行策略控制时需先判断是个人用户还是物联网用户,而且物联网数据的瞬时爆发性会影响现网PCC架构,所以有必要设置专用的物联网M2M PCRF。
总之,需要对相关网元进行能力的增强和升级,可以改造现有相关网元,也可以设置M2M的专用网元叠加在现有H2H网络上来解决相应问题。
国际标准组织如ITU、ETSI和3GPP等分别从不同角度提出了M2M的网络架构[4]。
根据ITU-T发布的定义,物联网体系架构主要可划分为三个层面:感知层、网络层和应用层。如图1所示,该架构基本达成业界共识,但是其体系架构过于抽象属于概念模型,在转化为技术实现的过程中还需要细化。
在ITU-T物联网体系架构的基础上,ETSI提出了一种可看作逻辑模型的M2M应用顶层架构[5]。如图2所示,ETSI把M2M体系架构划分为M2M设备及网关和M2M网络两个大域。M2M设备及网关域包括M2M设备、M2M网关和M2M局域网,可以基于现有的各类标准实现;M2M网络域则包括广域网和M2M应用系统。
相较于ITU的概念模型,ETSI的逻辑模型侧重于M2M服务能力层,通过对服务能力和接口的定义来实现屏蔽网络细节的M2M应用、M2M服务能力及网络三者之间的相互调用,可供在研究平台和网关设备功能及接口时参考。
在ETSI的体系架构基础上,3GPP也提出了一种支持MTC应用的通信架构。如图3所示,涉及到的实体包括MTC终端、承载网络、MTC服务器和MTC应用。其中,MTC服务器是MTC业务的管理平台;MTC应用负责业务逻辑的实现。承载M2M通信的移动网络包括GPRS、EPC以及短消息和IMS网络。
3GPP提出的MTC通信架构侧重于M2M网络层,对M2M网络中各通信网元的功能和接口进行了定义,其适用于研究MTC业务的管理平台以及M2M核心网络的功能和接口时参考。
以上标准组织虽然都提出了M2M的网络体系架构,但是有其局限性。ITU和ETSI的架构过于框架性,对于实际的网络部署没有较好的指导意义;3GPP虽然对于网络网元功能增强有一定的研究,但是由于目前部署的H2H网络大多处于R7或R8版本,而MTC网络体系的研究是在R10以上版本的网络基础上进行的。因此,在现有网络中按照标准来部署MTC网络还为时尚早,需要研究一种网络架构既具有在现有网络基础上投资和部署的可行性,又能满足现阶段MTC业务应用的需求。
在现有的3G网络阶段,为解决发展M2M业务面临的网络运营和网络资源问题,运营商可以通过采用物理上隔离的网络来单独承载机器通信业务,在初期可以通过核心网中专设的网元实现业务的隔离,在后期演进也可以延伸到采用专用的接入网实现物联网业务的接入隔离。此外,物联网管理平台也是物联网解决方案中必不可少的组成部分。物联网管理平台与物联网独立网元配合,在物联网业务发展的初期阶段主要实现物联网独立码号集中管理和物联网业务有效管控等功能。随着物联网的发展,平台的功能也会逐步支撑更多资源管控与更多的业务流程,并开放更多资源及能力。可以根据M2M业务的特性,实现基于位置、时间段、接入类型的QoS控制和相应的计费策略;还可以根据用户的属性及行为进行相应的分组,实行基于群组的流量统计、事件分发和策略执行等,这体现在核心网中PCRF/SPR/M2MSP的功能实现。综上所述,在3G发展阶段,M2M网络架构的特征具体体现在以下四个方面:
(1)在无线接入侧对Wi-Fi、2G、3G、无线传感网络等多种方式的整合,实现移动通信网络对行业应用领域的广覆盖,构建面向行业的M2M移动网络。
(2)在核心侧构建M2M专用的HLR、GGSN、SMSC等网元,实现对M2M等物联网业务的集中运维和管理,并能够实现与“现网”的有效隔离,有利于网络的安全、稳定、扩容及升级。
(3)在核心网中部署M2M专用的PCRF等策略控制网元,利用M2M业务的业务特性和用户属性,实现对网络资源的高效利用和对业务服务的精细支撑。
(4)在核心网中搭建M2M业务支撑平台,实现对业务和终端的统一管理。
在物联网业务发展的初期阶段,考虑针对物联网网络通信需求,进行最小成本隔离:只新建核心网的关键节点,实现网络支撑隔离。对于业务系统,需要单独建设物联网平台,实现业务承载隔离;对于接入网络,则公用,不考虑单独建设。如图4所示,是一种在现网上叠加专用M2M核心网络的架构。在该方案中,与现网共用无线和SGSN,新建物联网专用的GGSN/DPI,通过APN选路将物联网数据路由到处理物联网数据的GGSN,新建物联网专用的PCRF+SPR,完成对物联网业务的流量、安全、QoS控制,新建物联网专用的HLR进行物联网设备签约信息、标识及安全管理。
3G阶段的M2M网络架构如图5所示。
其中,主要网元的功能如下:
HLR:由于现网的HLR都是支持H2H的HLR,支持的能力和M2M的支持能力还是有所不同。HLR也有自己特殊的一些需求,包括:需要支持群组签约数据能力;支持终端监控(如位置监控、IMEI监控等)能力,支持某个时间段接入控制,支持扩展ID到MSISDN、IMSI的映射能力,支持终端特征签约(如终端的低优先级、是否为PS only等),供SGSN控制UE的行为;HLR要支持多profile的签约,降低终端漫游时的资费,支持一卡多号和一号多卡的M2M业务。
GGSN:扩展的GGSN需要增强支持基于群组流量统计,基于流的计费信息、QoS策略执行和基于群的事件上报等。
短消息中心:除了现有的短消息的功能外,需要支持短消息完成设备触发的功能,支持在一号多卡的M2M业务中短消息的群发功能。
PCRF:支持群组的策略数据动态下发、更新和删除,支持群组用户的流量监控。
SCP:完成M2M业务中的紧急呼叫等语音呼叫的计费,产生语音呼叫话单。
OCS:实时信用控制、预付费使用数据业务和增值业务实时计费。
M2MSP业务平台:M2M平台为集团客户提供统一的M2M终端管理、终端设备鉴权。提供数据路由、监控、用户鉴权等管理功能;承载信息上报、参数配置、终端状态检测、终端注册等业务功能的短信上下行通道;支持一卡多号和一号多卡的M2M业务,进行动态的号码管理。在实际部署中,物联网业务支撑管理平台按照功能划分为总部平台、省平台两个层面。
M2M业务的多样性、差异化以及M2M业务表现出来的传统电信业务所不具有的各种特点,都对现网架构和网元设备产生了很大影响。本文在研究M2M业务特征及其对现网的影响和国际标准组织提出的网络体系架构的基础上,提出了在现有移动通信网络上部署具有可行性,又能一定程度上满足MTC业务应用需求的网络架构。
运营商发展M2M业务的基础与发展移动通信是一致的,在专用的M2M网络架构中,必须长远规划网络资源,根据业务发展实施网络优化和数据分流,加强平台建设,完善网络覆盖,加大网络容量,从根本上满足M2M业务需求,同时又不影响当前的人人通信业务,提高用户体验。
[1] 沈嘉,刘思扬. 针对移动M2M业务的优化技术研究[J]. 现代电信科技, 2011(10): 37-44.
[2] 沈嘉,刘思扬. 面向M2M的移动通信系统优化技术研究[J]. 电信网技术, 2011(9): 39-46.
[3] 孙其博,刘杰,黎羴,等. 物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J]. 北京邮电大学学报, 2010(3): 1-9.
[4] 诸瑾文,王艺. 从电信运营商角度看物联网的总体架构和发展[J]. 电信科学, 2010(4): 1-5.
[5] 沈苏彬. 物联网技术架构[J]. 中兴通讯技术, 2011(1): 8-10.
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电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。因此,EMC包括两个方面的要求:一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度,即电磁敏感性。以下是今天读文网小编为大家精心准备的:高速电力线通信电磁兼容技术标准的研究动态相关论文。内容仅供参考阅读!
高速电力线通信电磁兼容技术标准的研究动态全文如下:
【关键词】电力线 EMC
摘要:主要介绍各个国际标准组织和部分国家对电力线通信(PLC)中电磁兼容技术的标准要求,并对各种规范中PLC设备的标准限值进行了比较;最后总结了PLC标准制定存在的问题并展望了发展方向。
近年来,电力线通信(Power Line Communications,PLC)技术发展非常迅速,现在已经进入初步应用阶段。PLC系统充分利用电力系统的广泛线路资源,通过OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)等技术可以在同一电力线不同带宽的信道上传输数据。但是由于电网中传输的是强电,而且电网的稳定性比传统的通信网差得多,使得电力线通信线路的电磁环境极为复杂。这就给电力线通信系统提出了更高的电磁兼容要求,电磁兼容技术也成了实现电力线通信所需的关键技术之一。
在世界范围内,IEC的CISPR/I分会以及ITU-T等国际组织对PLC的电磁兼容相关标准做了大量研究并讨论了相应技术要求。欧洲从2000年起开始研究PLC系统的技术框架和技术标准,目前已经取得了一定的进展。主要相关的国际组织有CENELEC和ETSI,前者侧重电磁兼容问题,后者侧重通信技术方面的统一标准。
2.1 IEC/CISPR I分会
PLC设备属于信息技术设备,应符合IEC/CISPR22《信息技术设备的无线电干扰限值和测量方法》的要求。但是由于PLC设备特殊的工作模式,其传导干扰无法满足现行标准的要求。在2002年的IEC会议上曾有代表建议对CISPR22进行针对PLC的修改(会议文件编号:CISPR/I/44/CD),增加一个专门针对PLC设备的“多用途端口”,其定义为:连接到低压分布式网络,支持数据的传输和通信,结合了电信端口和电源端口功能的端口。
对于PLC设备,该文件建议要求它的传导干扰既满足现有标准电源端口的限值,也满足电信端口的限值。这样多用途端口的干扰测试就要进行两次:
(1)作为电源端口(关闭它的通信功能),用通常的V型网络(AMN)进行测试,要求满足CISPR22中表1和表2的限值。
(2)作为电信端口,用新型的T型网络进行测试,要求满足CISPR22中表3和表4的限值。
这种测试方法基于以下原理:
(1)消费类产品的电源是非对称干扰源,它所产生的干扰用V型网络(AMN)来进行测试是非常合适的。
(2)与之相反,采用共模信号进行通信的电信端口,它所产生的干扰要比差模信号所产生的干扰小得多。T型网络很适合用于共模干扰的测量,因为适当的网络参数可以提供从差模信号到共模信号转换所需要的纵向转换损耗(LCL)。
针对以上的理论,该文件建议对CISPR22进行较大的修改,增加大量有关多用途端口的内容,以及相关的测试设备要求、试验布置要求和测试方法等。但是,这项建议没能获得最终的通过。参加会议的各个会员对这项建议的意见分歧很大,主要有:
(1)一部分CISPR会员认为PLC的相关内容应该转由CISPR/A分会负责,一部分会员对此表示反对,认为PLC的研究还是应该留在I分会中。
(2)有些会员对CISPR/I/44/CD提出的测试方法能否彻底避免PLC设备对其他设备造成的不良影响表示怀疑。
(3)有些会员认为这一测试方法违背了CISPR22中“被测设备应该工作在最大发射状态下”的原则。
(4)有些会员认为世界各地的电网状况不尽相同,确定一个合适的LCL值是很困难的。
随后,在2005年的CISPR会议上,CISPR/I成立了一个特别工作组(PLT TASK FORCE)来负责PLC相关标准的研究工作。该工作组将负责继续研究对CISPR22的相关修改,包括定义、限值、测试条件和测试方法等内容。特别组共准备发表7份相关技术文件。
2006年3月该组织发表了第一份文件,介绍安装PLT设备的电网结构。主要阐述如下内容:
1、 电网拓扑结构,尤其是低压电网拓扑结构。 当PLT系统工作时,接入终端的传输信道就是低压电力线。对于既有电力线不可能为了PLT系统进行大规模改造,因此必须充分了解低压电力线拓扑结构,特别是农村、市区,居住环境、商业环境、办公环境的拓扑结构。才能进行PLT网络规划设计。
2、 PLT接入关键设备EMC特性:电网接入设备是PLT系统正常运行的关键之一。由于传统高压、中压、低压电网都是针对工频电力信号设计,所有设备的高频特性研究是十分艰巨的。特别是低压电网设备产生的各种高频骚扰有可能直接通过电网与PLT通信信号相互叠加,影响PLC网络运行。
其他技术文件会陆续发表。
2.2 ITU-T
在ITU-T目前发布的EMC建议中,电力线通信网络和设备应符合K.60 《电信网络电磁干扰限值和测量方法》的要求。K.60规定了从9kHz到3GHz频段通信网络的电磁辐射干扰限值,给出了9kHz到400GHz频段的测量方法,还提供了在通信网络中定位和寻找无线电干扰源的程序和一些解决干扰的措施。
目前ITU-T第五研究组正在加紧研究关于针对PLC修订K.60的问题。欧洲European Broadcasting Union等机构的代表递交文稿建议加严K.60的限值,从而防止PLC对其他广播和通信业务造成干扰,也有代表对此表示反对。各国代表目前正在积极地研究和搜集素材,以便为合理地管制PLC的电磁干扰提供依据。
K.60并没有规定电源端口传导干扰方面的限值,因此对于PLC网络和设备,符合K.60要求并不困难,只要在设计制造时适当采取控制电磁辐射干扰的措施即可。
2.3 CENELEC
CENELEC的TC205/SC205A/WG10(家用及建筑物电子系统技术委员会/电源信号产品标准分委员会/高频发射与抗干扰工作组)和TC210/SC210A(通用EMC标准技术委员会/信息技术设备EMC标准分委员会)负责PLC电磁兼容标准研究工作。其中,SC205A研究物理和MAC层。该工作组的研究发现,当考虑接入网络和室内网络共存的情况时,OSI的传统分层结构将不能满足需求。
特别值得关注的是,CENELEC和ETSI两个标准化组织5个专业机构联合组成了电信网络EMC标准联合工作组(CLC/ETSI JWG)。
2.4 ETSI
ETSI专门成立了PLC研究工作组EP PLC,从2000年开始陆续公开了两个PLC技术规范和9个技术报告。EP PLC主要致力于制定PLC产品和系统的技术规范,已列入ETSI工作计划且与电磁兼容相关的共有如下几项:
TR 102 258(2003-09)LCL回顾与统计分析;
TR 102 259(2003-09)EMI回顾与统计分析;
TR 102 270(2003-12)基本低压分布网络(LVDN)测量数据;
TR 102 324(2004-05)电力线通信系统辐射发射特性与测量方法技术水平;
TR 102 370(2004-11)3MHz~100MHz LVDN 基础测量数据。
目前定义了1~30MHz范围内电信网络辐射干扰限值的技术标准共有4个:德国的NB30、英国的MPTl570、美国的FCC Part15以及国际电信联盟于2003年7月推出的ITU-T K.60。其中,由各个国家制定的相关标准如下。
3.1 美国FCC
高速PLC系统符合FCC part 15 定义的载波电流系统。PLC系统通过电力线以传导的方式传输信号,可认为是无意发射源,因此47CFR§15.205的要求对PLC不适用。
通常来讲满足辐射限值的系统可以保护正常工作的系统不受干扰。但是FCC不仅仅强调辐射限值的制定,考虑到不同的测量方法和测量过程存在测量不确定度, FCC认为一致性检验过程的制定也同样重要。FCC part15规定的PLC辐射限值见表1。
表1 FCC part15规定的 PLC辐射限值
用途 | 频率(MHz) | 场强 (dBµV/m) | 测量距离 (m) | 测量带宽 (kHz) | 检波器 |
载波电流系统 | 1.705-30.0 | 29.5 | 30 | 9 | Quasi-peak |
Class A | 30-88 | 39.1 | 10 | 120 | Quasi-peak |
Class B | 30-88 | 40 | 3 | 120 | Quasi-peak |
3.2 德国RegTP
德国RegTP(The Regulating Administration for Telecommunications and Posts of Germany)于1999年1月制定了NB30标准。规定了9kHz~3GHz通信系统辐射干扰限值,包括有线电视、xDSL、PLC等系统。NB30标准的辐射限值见表2。
表2 德国NB30标准规定的辐射限值
频率范围(MHz) | 场强 (dBµV/m) | 测量距离 (m) | 测量带宽 | 检波器 |
>1 ~ 30 | 40 – 8.8 * lg10f (MHz) | 3 | 9 kHz | Peak |
>30 ~ 1000 | 27 | 3 | 待定 | Peak |
3.3 英国
英国于2003年1月针对PLC系统制定了MPT1570规范,规定了9kHz~1.6MHz磁场辐射限值,见表3。该标准规定使用满足IEC CISPR16-1的环天线和接收机进行测量。主要目的是保护广泛使用的广播接收机。
表3 英国MPT1570规范规定的辐射限值
频率范围 | 场强 (dBµA/m) | 测量距离 (m) | 测量带宽 | 检波器 |
9~150kHz | 49-20lgf(kHz) | 3 | 200 Hz | Peak |
150kHz~1.6MHz | -1.5-20lgf(MHz) | 1 | 9 kHz | Peak |
3.4.其他国家技术要求
部分其他国家技术要求见表4。
表4 部分其他国家技术要求
由于FCC对PLC辐射限值制定较松,从而使PLC系统在美国得到迅速发展;欧盟一些国家持谨慎发展态度,欧洲各国正在等待欧盟标准的最终制定;BBC等传统广播通信系统出于自我保护的考虑,对PLC系统提出较苛刻的限制要求。
PLC技术的标准化工作至今仍在缓步进行,对传导干扰进行定义及限值制定等问题至今很难达成一致认识,但是作为一种资源广泛的通信网络技术,电力线通信的市场需求仍然存在,只有各方共同努力,才能使PLC系统更好地服务于广大用户。
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航空电子系统是保证飞机完成预定任务达到各项规定性能所需的各种电子设备的总称。为了开展国际航空通信业务,《国际民用航空公约》附件《航空通信》中对航空通信的定义、设备和规格、使用的无线电频率、电报的分类、缓急次序、标准格式、用语和处理手续等,都有统一的规定或具体的建议。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:关于航空电子通信系统关键技术问题的浅析相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
当前阶段中的航空电子通信系统相比于传统的飞机飞行通信系统来说已经有着非常大的进步,其能够在以往飞机飞行过程中正常通信的基础功能上同时具备语音通话、多媒体网络连接、数据信息快速传送、三维图像快速成型等等综合性电子通信功能,对于提高飞机飞行过程中的安全管理以及提高其飞行过程中的效率有着非常重要的作用。
而航空电子通信系统组件的基础内容就是使用机载分布式的实时通信网络作为其系统的主要架构内容,当前在我国大型民航飞机中普遍应用的ARINC429 以及AR-INC629 技术就是作为机载分布式的实时通信网络的主要类型而存在,但是其在具备相当高程度稳定性以及可靠性的同时仍然需要非常复杂的组织结构,这种情况下会造成飞机飞行过程中重量的大量增加并且其使用过程中较低的数据传输速度也无法有效的满足当前航空电子通信系统不断快速提升进步的要求,因此MIL-STD-1553B总线控制技术、光纤通道通信技术、航空电子全双工交换式以太网技术等诸多新型技术内容开始进入到飞机航空电子通信系统的构建过程中,其在有效的提高航空电子通信系统运行效率以及运行质量的同时更加减轻了飞机飞行过程中的相关运行负担,因此渐渐得到了广泛的应用。针对航空电子通信系统的关键技术问题进行分析,就是针对上述技术内容在航空电通信系统中的构建技术以及应用目的进行分析。
具体来讲,航空电子通信系统的关键技术内容可以分为航空电子通信系统的层次结构架设技术、通信网络拓扑结构层的架设技术、航空电子系统时钟同步设计技术以及通信故障处理技术等等内容。其具体内容如下文所示:
1.1 航空电子通信系统层次结构的架设技术
航空电子通信系统在层次结构的架设技术应用过程中可以充分的借鉴ISO开放式互联系统的层次结构构建模式,在ISO 开放式互联系统的层次结构中其一共分为七层结构,而航空电子通信系统在层次结构的划分中可以将自身结构划分为应用层、驱动层、数据链路层、传输层以及物理层五层结构,这种层次结构划分的模式能够有效的完成对航空电子通信系统运行过程中相关系统硬件以及软件程序的合理配置和促进其功能的充分发挥。
以MIL-STD-1553B 总线控制技术在航空电子通信系统中的应用为例,其在物理层的主要目的是为了完成对通信系统中相关物理介质的位流传输功能,而其在驱动层中的主要目的是作为通信系统中软件程序以及系统应用程序的接口而存在,其在传输层中的主要功能是完成对通信系统中相关信息的处理以及通道的调度工作,其在应用层中的主要功能是作为整体系统的管理程序以及发挥系统解释功能,其在数据链路层中的功能则是用来对总线上相关数据信息的传输序列进行合理有效的调整。
1.2 航空电子通信网络拓扑结构层的架设技术
航空电子通信系统中网络拓扑结构层事实上指的就是通信网络中各个子系统相互关联的物理结构,当前在各种通信系统中常用的拓扑结构层包括单一级总线拓扑结构、多个单机总线拓扑结构以及多级总线拓扑结构三种类型,而在航空电子通信系统中的网络拓扑结构层架设技术则一般采用多个单级总线拓扑结构和多级总线拓扑结构综合使用的方式完成自身网络拓扑结构层的设置,一般来说都是将航空电子通信系统中的子系统进行合理分类以后将其分别连接在多个不同的1553B 总线上完成多个单机总线拓扑结构的架设,同时如果在这一过程中多个总线并非为同一级的总线那么这种假设机构事实上也就成为了多级总线拓扑结构。
1.3 航空电子通信系统时钟同步设计技术
由于航空电子通信系统组成结构中其各个子系统都拥有独立的时钟计时系统,因此航空电子通信系统经常会出现及时误差的现象,建立航空电子通信系统的时钟同步设计也就显得至关重要。
事实上,在航空电子通信系统的组成结构中为相关总线以及其每一个子系统都配置一个相应的始终长度和分辨率的实时计时器,在航空电子通信系统中就能够对其完成气动控制并使其自动开始计数,再由航空电子通信系统的总线时间计时器将其参数发送至各个子系统中由子系统自行调整其余总线时间计时器中存在的误差,就能实现航空电子通信系统时钟同步的设计。航空电子通信系统的始终同步设计技术具有操作简单。成本投入较低的优点,能够充分的满足航空电子通信系统运行过程中对于信息传递实时性要求高的需要。
1.4 航空电子通信系统通信故障处理技术
首先针对航空电子通信系统的故障可以将其分为干扰因素造成的偶然性临时故障以及系统硬件设施失效造成的永久性故障两种类型,航空电子通信系统的运行过程中会首先通过总线控制器自带的双余度电缆上有限次的重试处理功能来完成对相关故障的判定工作,如果故障经过诊断维修后并且消失就可以判断漆为偶然性临时故障,如果故障一直存在那么航空电子通信系统的总线控制器则会将故障进行标记并且记录,同时将存在故障的子系统进行断网和周期新的查询记录工作,其可以根据故障类型的不同,采取有状态字中的子系统标志位置位、终端标志位置位以及禁用MBI 三种处理方式。
综上所述,本文对当期航空电子通信系统中的关键性技术问题进行了具体的分析和阐述,事实上航空电子通信系统是一项非常复杂的机载分布式实时通信网络系统,其涉及到飞机飞行过程中国的所有电子设备以及通信网络,其设计质量直接关系到飞机飞行过程中的安全性,相关单位应该加强对上述技术内容的充分应用,保证航空电子通信系统相关功能的充分实现。
【关于航空电子通信系统关键技术问题的浅析】相关
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在煤炭行业发展的过程中,安全问题始终是阻碍煤炭行业发展的主要因素。针对当前煤矿安全监测手段落后的现状,设计了一种煤矿安全生产视频监控系统。该系统是集视频图像采集压缩编码技术,图像与字幕叠加存储技术,系统集成技术和光纤通信技术于一体的工业监控系统。整个系统高效可靠,有效降低了企业的成本,大大提高了煤矿企业的监管力度和安全生产水准。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:煤矿安全生产监控与通信技术探究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
摘 要:煤矿行业的飞速发展为我国国民经济的迅速增长起到了巨大的推动作用,但安全问题一直是煤矿行业在发展过程中存在的主要问题。这就需要对煤炭的安全生产予以高度重视,正视煤矿安全生产监控与通信技术的发展现状,从而不断明确我国现代煤炭产业的安全生产监控与通信技术的研究方向。落实煤炭产业的安全生产,推动煤矿行业取得长足发展。本文以煤矿安全生产监控与通信技术探究为主题,展开了探讨与分析,希望能带给相关人员一定的思考和启发。
关键词:煤矿 安全生产监控 通信技术 研究
我国拥有较为丰富的煤炭资源,是煤炭开采大国,同时,煤炭也成为我国经济发展与居民的日常生活密不可分的一部分。但煤矿行业在展过程中一直存在安全问题,需要相关人员采取一定的措施,对煤矿行业进行安全生产的监控,并将通信技术合理运用到安全生产监控之中。
我国相关部门针对煤矿生产工作中存在的电气防爆、传输距离远、电网电压波动范围大、工作环境恶劣、传感器宜采用远程供电、不宜采用中继器、抗故障能力强等特点,提出了一些具有可行性的安全生产方法。包括CAN等现场总线本质安全防爆方法,煤矿监控信息传输方法,煤矿监控数据处理方法,断电控制方法,馈电状态监测方法,开关电源本质安全防爆方法,矿用本质安全防爆电源与备用电源连接方法等方法。并根据煤矿安全生产监控系统主要技术要求、试验方法、装备要求等制定了一系列安全生产与监控技术标准。特别是安全生产监控系统,成为了在煤矿生产中起到及时的发现问题并能够提出解决方案的有效的管理与监控系统。
安全生产监控系统采用的是信号采集、计算机监控和数据通信的系统,以模板化设计思想来对硬件电路和软件程序的各个子系统进行设计。由于简便线路连接的硬件系统,使安全监控系统在恶劣的环境下依然能够工作,并以良好的通用性,广泛地应用在煤矿生产的过程中。
安全生产监控系统不仅仅是对煤矿生产活动进行了监督,也是通信技术在煤矿安全生产监控中予以运用的表现。安全生产监控系统是以计算机为媒介的,运用了专门的软件作为技术支撑。具体来说,煤矿安全生产监控系统通过数据编码和数据通信技术对数据进行计算、判定并及时对安全隐患进行预警,并在非本质安全电路的情况下进行断电控制,从而保证煤矿生产在安全的状态下进行。特别是对计算机技术通信技术的应用,可以将整个煤矿生产活动进行记录,帮助相关管理者从中发现在煤矿生产中存在的不足,也能对曾经出现的安全隐患或者安全生产事故进行记录,便于之后对事故原因的寻查。通信技术的应用,可以将煤炭的生产由视频记录转化为更为直观与理性的数据,让相关管理者能够更为直接的掌握煤炭生产工作的进程,也能从中找出煤炭生产存在的问题以及推动生产工作顺利进行的手段。
我国对煤矿安全生产的监控工作已经取得了一定的进展,但仍有值得完善的地方。首先,可以更巧妙的开发与利用矿用物联网技术。矿用物联网技术可以将煤炭生产过程中所需要的物资进行整合,并将各种物资的质量、价格、特点等进行比较,给煤炭生产者提供自主选择的机会。从而可以通过矿用物联网根据本煤矿的实际情况,选取最优的物资,不但可以降低生产成本,还可以实现资源的优化配置。同时,矿用物联网技术还可以为煤矿行业提供安全生产技术交流与学习的平台,也能够方便国家相关部门对煤矿行业的整个生产流程进行监督。
其次,要建立煤矿一体化通信技术与系统。这一系统是将煤矿安全生产监控与通信技术相结合的典范。这一系统需要具有生产调度、报警联动、应急扩音通信、紧急呼叫、避险与逃生声光提示、位置监测等功能。从而为煤矿安全生产监控的实现予以技术支持,全方位对煤矿安全生产进行监控。还需要具备语音、视频、短信等通信功能,这样能够使煤矿一体化通信技术与系统的负责人和煤矿生产者随时进行交流,对其在生产过程中出现的问题及时指出并予以指导纠正。这一通信功能还可以让相关管理者与上级管理人员进行联系,将上级管理人员的工作规划进行落实,成为高层管理者与基层工人沟通交流的桥梁。通信功能使相关人员在发现安全生产问题时能够及时与救援人员进行沟通,及时解除安全隐患,并最大程度上降低安全问题带来的人身与财产损失。
最后,需要引入无人地面遥控技术。采掘工作面是煤矿事故多发地点。因此,要通过煤矿监控、通信与机械化,减少煤矿采掘工作面作业人员。将工作人员集中在更为安全的施工地点进行人工作业,一些较为危险的工作地点和工种可以由无人地面遥控技术来完成。目前,采煤工作面能够做到工作面有人巡视条件下的回采巷道遥控和记忆割煤,但不能自动识别煤岩,不能实现工作面无人控制。因此,需要研究煤岩分界识别技术和仪器,研究液压支架、采煤机、刮板输送机精确定位技术,进一步提高监控的可靠性。无人地面遥控技术节省了人力资源,也减少了煤矿生产事故的发生,极大程度上保证了煤矿生产的安全性。
综上所述,煤矿行业是我国经济发展不可或缺的一部分,是值得相关人员进行不断探索与完善从而推动其不断发展的。但煤矿行业在生产过程中安全事故时有发生,需要引起更广泛的重视。在煤矿生产过程中,进行合理的煤炭安全生产监控与信息技术是十分必要的,需要巧妙的开发与利用矿用物联网技术,建立煤矿一体化通信技术与系统,引入无人地面遥控技术,不断将煤矿安全生产监控与通信技术相结合,实现对煤矿生产工作的现代化、信息化管理。从而不断完善我国煤矿行业的安全监管体系,推动其科学发展,为经济发展提供支持。
[1]孙继平.煤矿自动化与信息化技术回顾与展望[J].工矿自动化,2010,06:26-30.
[2]孙继平.煤矿安全生产监控与通信技术[J].煤炭学报,2010,11:1925-1929.
[3]马丽.刍议煤矿安全生产监控与通信技术[J].技术与市场,2014,06:109-110.
[4]刘敬彪,郑为贵,蔡文郁. 煤矿安全生产监控系统中视频采集技术的研究与实现[J].工业仪表与自动化装置,2008,05:59-62.
[5]郭志慧.论如何构建煤矿安全生产监控技术[J].中国高新技术企业,2013,03:100-102.
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OPC是一种被广为接受的开放式的工业通信标准,在工业控制领域越来越得到广泛应用。OPC技术在工业控制领域的应用越来越广泛,并备受广大用户的青睐。以下是读文网小编为大家精心准备的:浅谈基于OPC技术的上位机与S7-300的通信研究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
在工业自动化控制领域,采用PC作为上位机进行监控,以PLC控制现场设备是较常见的系统构建方式。因此,如何解决上位机与PLC之间的实时通信是自动化控制系统设计开发的重点之一。开放式过程控制(OPC)技术是一种过程控制领域非常流行的数据交换技术,它的出现解决了各仪器接口不统一而无法互联的问题。OPC是一种连接硬件装置或软件数据库等数据源与过程控制客户应用程序之间的标准化的接口协议,它可以显著地增强过程控制领域中的控制系统、现场设备、管理应用程序之间的互操作性,为实时综合监测系统的开发提供一条高效、可靠的新途径。
2.1软件和硬件的配置
软件配置:SIMATIC NET,用于通信组态并配置OPC服务器(OPC.SimaticNET);STEP7,用于SIEMENS PLCS7-300的编程和OPC服务器与S7-300连接通信的组态。Visual Basic 6.0,用于上位机编程,编写OPC服务器客户端应用程序。
硬件配置:普通PC机、PS307电源模块、CPU315-2DP CPU模块、DO 32xDC输出模块,DI 32xDC输入模块,CP343-1以太网通信模块、网络双绞线。其中CP343-1以太网通信模块用于实现PC与PLC以太网通信。此外,PC机上还需要安装工业以太网网卡或直接使用普通网卡。
2.2OPC服务器与S7-300连接通讯的组态
采用OPC技术,上位机与S7-300之间即可通过工业以太网实现实时通信。通过工业以太网建立OPC服务器与PLC的连接是建立通信的前提,因此,在设计客户端应用程序之前需要完成OPC服务器的硬件组态。
O P C 服务器与S 7 - 3 0 0 连接通讯的硬件组态利用SIMATIC NET和STEP7软件完成,具体步骤如下:
2.2.1配置PC站的硬件机架。添加OPC Server和IE General;进行网卡参数配置,选择本地连接属性菜单设置网卡参数,并设置PC Station的名称。
2 . 2 . 2 配置控制台的使用与设置。在A c c e s sP o i n t s 设定窗口中, 将S 7 O N L I N E 指向P C i n t e r n a l(local)。配置控制台的组态可为后续下载PC站组态做准备。
2.2.3在STEP 7中组态PC Station。在SIMATICManager中创建一个新项目并插入一个PC站,更改PCStation默认名称;硬件组态;配置普通以太网络参数;OPC Server建立一个新连接“S7 connection”;编译存盘。
2.2.4组态下载。
2.2.5数据通讯的测试——OPC Scout。将所定义的Item嵌入到OPC Scout中。如Quality显示good,则表明OPC Server与PLC之间已经建立连接。
2.3OPC应用程序开发
OPC规范规定了两种通讯方式:同步通讯方式和异步通讯方式。同步通讯时,OPC应用程序的返回必须在OPC服务器对应的全部操作完成以后,在此期间OPC应用程序一直处于等待状态;异步通讯时,OPC应用程序不用等待操作后立刻返回,同时还可以进行其他操作。当OPC服务器完成操作后再通知OPC应用程序。因此相对于同步通讯,异步通讯的效率更高,适用于多客户访问同一OPC服务器和大量数据的场合。因此,该设计采用异步通信方式。
VB采用可视化的图形用户界面(GUI)、面向对象的程序设计思想、事件驱动的工作机制和结构化的程序设计语言,具有简单易学、功能强大、界面丰富、价格便宜等特点。因此本方案运用VB设计OPC应用程序。
2 . 3 . 1 引用O P C D A A u o t o . D L L 文件, 并选择OPC Automation 2.0;在OPC应用程序开始定义全局变量,包括OPC服务器、组集合、标签集合、服务器句柄、事务标识符、取消标识符。为使被声明的对象变量引用可以响应事件,必须在声明中加上“WithEvents”语句。
2.3.2连接OPC服务器并建立OPC组;添加OPC项标识符。项标识符的数量与实际所需访问的S7-300的变量数量相一致,并一一对应。
2.3.3定义定时器事件调用异步写事件,将数据信息传送给S7-300,从而使PLC根据上位机传送的信息实时控制现场设备;调用DataChange事件监控现场设备的状态。
运用上述通信方案,本文以自动化集装箱码头的仿真模型为研究对象,设计了自动化集装箱码头监控系统。该模型中的现场设备主要有六大部分:远端场桥岸桥、场桥、地面小车、低桥旋转吊、低桥小车,各部分又都有几个不同的执行机构。将传感器安装在执行机构,PLC对传感器的信号进行采集处理并传送给监控系统。最终执行机构的状态,以指示灯、方向标识、文字等形式直观显示在监控界面。此外,报警信息的采集和保存也是监控系统非常重要的功能。根据报警信息工作人员可以第一时间消除故障,同时可以对历史报警信息进行的详细分析以便对系统加以改进。因此,本文设计的监控界面添加了报警记录界面并在其中设置了打印功能,从而可以方便地打印历史报警信息。
综上所述,自动化集装箱码头监控系统界面分别设计了任务计划、电气状态、运行状态、报警记录四个分界面。
OPC技术为上位机与PLC的通信提供了极大的方便;VB语言易于编程使用,为实现PLC与上位机的通信提供了简化的开发平台,同时节约了使用组态软件所需的开发成本。实验证明,以OPC技术实现上位机与PLC S7-300的通信为基础,开发的自动化集装箱码头监控系统,功能都能够满足规范要求,经运行,系统稳定可靠,达到了设计目标。按照上述方案运用OPC技术实现上位机与S7-300的通信,采用VB软件所设计的人机界面监控平台还可应用到其他的工业控制设备,在工业自动化控制领域具有一定的应用价值。
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随着移动通信设备的普及和无线上网技术的进步,将声音、图像等资料和产品直接传送到移动设备上,对于企业将可创造出更多的商机。而利用随身通信设备,来处理生活和商业上交易的方式,即为移动商务或移动电子商务。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:电子商务通信技术发展趋势分析相关论文,内容仅供参考,欢迎阅读!
摘 要:信息网络化浪潮正席卷全球,企业正逐步从传统市场转向网络空间市场。电子商务系统是利用Internet技术进行商务活动。有效管理商务活动中物流、资金流和信息流的系统,其本质在于对信息流的有效管理和运用。随着信息技术、通信技术以及云计算技术的快速发展,电子商务通信技术近年来呈现出不同于以往的新特征,该文认为云通信(Cloud Communication,下文简称CC)将成为电子商务通信技术未来发展的新趋势,在提出CC这一概念的基础上,对CC进行理论和实证分析。
云通信(即Cloud Communication):是云计算与统一通信的融合,是ICT产业在未来五年中可预见的一个发展新方向,CC将主导下一代ICT的发展,CC由三部分组成:前面是端、后面是云、中间是网络。CC三个组成部分紧密相连,每一个部分既可以独立发展,又可以带动其他两个方面成为一枝独秀。具体来说:“端”是CC的最前方,它既需要“云”在内容上为其提供服务,也需要“网络”的传输支持;“网络”在“端”和“云”之间起桥梁作用,没有完善的网络,“端”与“云”之间无法实现对接;“云”在CC中起基础性作用,没有“云”,“端”就成了无源之水,“网络”也毫无用武之地。因此,CC是端、网络、云三位一体的新型产业模式,同时CC已经不是简单的通讯,而是一个服务体系。(CC概念由该文提出,有别于云计算之类的技术概念。)
2.1 端
这里指云终端(Cloud Terminal),可以分为两类,一类是胖云终端,以移动终端为主,就是以JAVA浏览器等为主的移动终端,目前PC上处理的业务用移动终端也可以完成,如PC、智能手机、ebook、嵌入式芯片等;另外一类是瘦云终端,它本身没有太多的计算能力,主要就是显示和控制的功能,如智能电表、交通卡等。
(1)胖终端(Fat terminal)主要有移动互联网设备(MID)、智能手机、电子书、ipad等多种形式,其中ipad被认为是未来胖终端的终极产品。这里重点可以按照有没有“电话”功能分成MID和smartphone。MID将成为人们访问互联网的重要方式,智能手机(smartphone)则成为通信的主流。但是这两者的融合也是显然的,因为语音服务的增长已经达到了极限。
①MID:即Mobile Internet Device,移动互联网设备,它是在2008年IDF大会上英特尔推出的一种新概念迷你笔记本电脑。在英特尔的定义中,这是一种体积小于笔记电脑,但大于手机的移动互联网装置。MID与UMPC类似,同样为便于携带的移动PC产品。通过MID,用户可进入互联网,随时享受娱乐、进行信息查询、邮件收发等操作。
②智能手机(Smartphone):是指“像个人电脑一样,具有独立的操作系统,可以由用户自行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程序,通过此类程序来不断对手机的功能进行扩充,并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类手机的总称”。
(2)瘦云终端(Thin terminal)本身没有太多的计算能力,主要功能就是显示和控制,常见的瘦终端有智能卡、智能电表、无线化的信息家电。
①智能卡(Smart Card):最早是在法国问世的,70年代中期,法国Roland Moreno公司采取在一张信用卡大小的塑料卡片上安装嵌入式存储器芯片的方法,率先开发成功IC存储卡,经过20多年的发展,真正意义上的智能卡,即在塑料卡上安装嵌入式微型控制器芯片的IC卡,已由摩托罗拉和BuII HN公司共同于1997年研制成功。在中国IC卡还未真正应用于电子商务活动,但前景和优势却十分明显。
②智能电表:由用户交费对智能IC卡充值并输入电表中,电表才能供电,表中电量用完后自动拉闸断电,从而有效地解决上门抄表和收电费难的问题。同时,用户的购电信息实行微机管理,方便进行查询、统计、收费及打印票据等。
2.2 网络
指用通信线路和通信设备将分布在不同地点的多台自治计算机互相连接起来,按照共同的网络协议,共享硬件、软件和数据资源的系统。网络包括有线网络和无线网络。
(1)有线网络:传输介质采用有线介质连接的网络称为有线网络,常用的有线传输介质有双绞线、同轴电缆和光导纤维。
(2)无线网络:就是利用无线电波作为信息传输的媒介构成的无线局域网(WLAN),与有线网络的用途十分类似,最大的不同在于传输媒介的不同,利用无线电技术取代网线,可以和有线网络互为备份。目前主流应用的无线网络分为GPRS手机无线网络上网和无线局域网两种方式, GPRS手机上网方式是目前真正意义上的一种无线网络,它是一种借助移动电话网络接入Internet的无线上网方式。
①4G网络:第四代移动通信网络,4G集3G与WLAN于一体,并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。
②近联网(NFC)是指针对特定用户传播特定信息,以提升信息利用率的一种互联网应用新模式。细分用户、窄众传播、提升内容的商业价值,是下一代网络传播的特征,RSS、Web2.0等新网络应用的兴起就是证明。
2.3 云
所谓“云”,其实指的是后端(服务器端),平时我们很少能够看到的那一端,正因为平时难得看到,所以有一种虚无缥缈的感觉,也许就是因为这个原因才被称为“云”。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的,并且可以随时获取,按需使用,随时扩展,按使用付费。与“云”相关的概念有云计算、公共云、私有云、混合云、云存储等。
(1)云计算:概念是由Google提出的,这是一个美丽的网络应用模式。狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源;广义云计算是指服务的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的,也可以是任意其他的服务,它具有超大规模、虚拟化、可靠安全等独特功效。
(2)公共云(public cloud):对于云的提供者而言,如果自己建的云是为第三方所用,自己公司内部不使用,则称为公共云。
(3)私有云(private cloud):对于云的提供者而言,如果自己建的云只是为自己公司内部所用,不提供给第三方用,即为私有云。
(4)混合云:如果自己建的云既可以为自己公司内部使用,还可以为第三方所用,则称为混合云。
上文对CC进行了理论方面的阐述与分析,本节将从产业角度对CC进行实证分析。首先通过Facebook的案例说明Facebook正在引领CC这一新兴产业,从“端”、“网络”、“云”三个方面布局其CC产业。
Facebook最初是一个社交网络服务网站,于2004年2月4日上线,很快成为了继亚马逊、谷歌之后受欢迎的互联网巨头。《商业周刊》2010年4月28日撰文称,Facebook已经跻身手机网络的行列里,并且有机会革新移动通信行业。随着Facebook规模在日益扩大,许多手机业分析师认为Facebook有可能涉足手机设备领域,生产以Facebook功能为主的手机,具备社交功能的手机毫无疑问将会使移动运营商难以应对,Facebook将会进一步整合网络及手机移动设备。2014年10月,扎克伯格访韩后暗示将与三星合推Facebook手机,业内人士认为,双方讨论了Facebook专用手机的具体式样和上市时间等。
从Facebook的发展趋势可以看出,Facebook已经不是单纯意义上的社交网站(SNS),其业务正集中于社交通讯,并不断向其他方面拓展。Facebook有可能生产具备社交功能的Facebook手机即前文提到的“胖云终端”,终端越胖就需要越来越多的应用软件。2007年5月24日,Facebook推出Facebook开放平台,把自己的API(应用编程接口)向公司外的第三方软件开发者开放,允许第三方开发者将开发的产品在Facebook平台上推广,根据Facebook官方统计资料,短短三年内,目前Facebook平台已经累积超过五十五万个活跃的应用程序 (Application)。Facebook平台下的有很多优秀的Apps实用工具,大量的第三方工具极大扩展了Facebook的功能和应用,这就是云服务中的SaaS和PaaS;Facebook智能手机毫无疑问将会使移动运营商难以应对,无线通讯网络流量将会从声音以及文字短信转变为大量原始数据的传输,可以预计Facebook将会进一步整合网络及手机移动设备。
由此可见,Facebook的业务拓展方向与CC产业的三方面是一致的,未来的Facebook手机即CC中的端、Facebook手机的永远在线体验需要更加完善的网络(即CC的中间层)支持、借助于云计算服务的Facebook后台即为CC中的云,毫无疑问,Facebook正在引领一种新型产业模式――CC产业。
该文认为CC是未来电子商务通信技术发展的必然方向,在提出CC这一概念的基础上进行了理论和实证分析,从理论和实证两个方面验证了其科学性与合理性。
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随着社会经济不断发展,我国电力改革日渐深化,对电力通信系统提出了更高要求。下面是读文网小编为大家整理的电力通信技术论文,供大家参考。
摘要:社会经济的发展和科学技术的进步,使得传统的电网满足不了社会生产生活对电力的需求,这催生了智能电网的发展。电力通信技术在智能电网中的应用,形成了及时、高效的通信系统。文章通过对电力通信技术进行详细解读,从多个不同的方面对电力通信技术在智能电网中的应用进行具体分析和阐述,期望能够通过电力通信技术使当代的智能电网更加安全、高效。
关键词:电力通信技术;智能电网;应用
0引言
电力通信技术在电力系统中占据重要的地位,是维持保障电力市场有效运转的条件和基础。智能电网的发展还存在一些诸如安全性、稳定性等方面的问题。电力通信技术在智能电网中的应用,能够为电力系统提供一定的保障性服务。电力通信技术的应用能够有效提高电力通信的质量及水平,保障电网能够安全、稳定的发电及供电,推动智能电网实现有序发展。因此,应当重视电力通信技术在智能电网中的应用,积极的探索电力通信技术在智能电网中应用的新领域。
1电力通信具体的技术
1.1通信网络技术
电力行业作为我国经济命脉型的行业,通过电力技术的不断改造创新,电力通信网络得到了快速的发展,在业务量方面,其质量和数量都发生了较大的变化。电力通信中的微波电路以及光纤线路距离都得以加大。电力通信也由原来的语音通信网发展成了具备电力收费智能化、电力调度自动化以及继电保护智能化的信息系统基础性的通道。增强电力科学管理的水平,重视电力通信网络技术的检测,及时发现电力问题,保障电力系统的健康运转。
1.2光纤通信技术
光纤通信技术是电力系统中运用最广泛的技术。所谓光纤通讯技术是一种传输形式,它是以光导纤维为传输的媒介,对多种不同类别的信号进行传输。光纤通信技术不仅载荷量大,而且安全性也高,已经在人们生产生活中广泛应用,充分表明了其具备较高的使用价值。光纤通信技术的制作材料是电气绝缘体,运用多芯组成的光缆充分保障通信质量,减小所占空间。
1.3智能电力设备技术
该项技术又包括了电力电子技术、储能技术以及智能感应技术。电力电子技术方面,智能电网发展中会有许多的分布式能源接入其中,一定程度上影响了输电系统的稳定性和安全性。为解决这类问题,在接入智能电网之前,要对所产电能进行电力电子技术方面的处理。因此,智能电网的发展会较大规模的用到电力电子技术。电力电子技术能够有效提高点的质量水平和发电的效率,还可以提高用电的效率,节约电能、降低耗损。储能技术方面,在传统的电力系统中,由于受条件限制,电能是不能进行存储的。储能技术的发展为电能存储提供了可能。间歇性能源(风能、太阳能等)的波动性影响电力系统的稳定性,这时储能技术的应用就能大大降低这种波动。另外,储能技术还可以较好的运用到电力系统中的削峰填谷中。智能感应技术方面,智能电网作为大规模复杂化的系统,为保障其正常运行,需要对该系统进行全面的监测。这一监测过程的有效实施离不开智能感应技术的支持,变电技术应接入必要的无线感应器或光纤感应器,利用这些智能感应技术对智能电网设备的温度高低、湿度大小以及设备位置进行监控。
2电力通信技术在智能电网中的具体应用分析
该技术在智能电网中具体应用体现在4个不同的方面,如新能源方面、配电方面、变电方面以及输电方面。
2.1新能源方面
在传统的电力系统中,大多需要依靠不可再生的能源维持电力系统的有效运转。智能电网的出现和运用,使得许多的可再生性能源得到开发和利用,改变了传统电网运用单一不可再生能源的缺陷。电力企业也在加大对新能源利用的研究,使可再生的新能源能够运用到电力通信中。应当科学的确定电力通信的接口,利用电力通信系统对电压等进行有效智能化的控制。新能源的发电过程中,利用电力通信技术实现对功率和电力管理的启动及控制,形成科学的新能源需求管理体系。
2.2配电方面
电力通信技术在配电方面也同样是十分必要的。配电网络是智能电网主要的组成部分,不同于以往传统的电力系统,智能电网拥有较强的灵活性、较高的可行性以及较好的适合性。为确保电网高效的运作,应当运用智能化的技术对电力出现的故障进行分析和解决,排除电网内的安全隐患。电力通信技术的应用还能对配电系统的优化、兼容以及集成产生较好的效果。
2.3变电方面
智能变电站是智能电网中的终端设备,它为电力通信技术的应用提供不可或缺的条件。在智能电网中,电力通信技术是对智能变电站进行控制、对数据监控进行安装。智能变电站通过传感及智能控制技术,以智能设备、信息平台等为基础条件,将实时性的监测数据利用电力通信技术传输至集控中心。依照集控中心的命令进行相应的调节,提高智能电网的安全性、稳定性。
2.4输电方面
与传统电力系统相比,智能电网的容电量较大,耗能也低。目前国内智能电网主要是采用可再生的能源资源维持正常运行。这对于电力系统的工作人员来说,便于对电力跨区域的具体情况进行优化配置。电力企业依据电力通信技术的具体应用状态,深入研究智能电网的运输能力和监控能力,从而保障电力输送实现高效化及安全性。例如,电力企业在监控电力输送过程中,会利用智能化的通讯手段及时准确地掌握智能电网的相关状况,同时依据接收到的信息进行及时科学的处理电力通信技术在应用过程中存在的问题。
3结论
电力通信技术在智能电网中逐渐得到广泛的应用,成为智能电网发展的重要影响因素。电力通信技术在智能电网的新能源、配电、变电以及输电等方面得到充分的开发和利用,使电力信息技术的水平得到不断地提升,促进了智能电网更加高效、安全地运转。所以,加强电力通信技术的发展变得更为重要,电力企业也应当加大对电力通信技术的研究,积极探索出更多适合于智能电网健康发展的新领域、新方面,推动电力企业可持续的发展,促进智能电网更好地为社会的生产和生活服务。
参考文献
[1]闫丹,张红亮.简述电力通信技术在智能电网中的应用[J].电子技术与软件工程,2015,(17):36.
摘要:随着信息技术的快速发展,使我国的各行各业都得到了跨越式的发展,电力系统供电的稳定性与可靠性同样都得到了显著的提升。我国目前的信息通讯产业当中,电力系统当中运用的关键技术便是电力通信技术。通过科学的手段与合理的措施,实现电力信息与电力通讯的有效融合,能够在电力系统当中充分发挥出电力信息的重要作用。下文当中,笔者对电力信息与电力通信技术有效融合的可行性作了详细地分析,并探讨了具体的策略。
关键词:电力信息;电力通信技术;有效融合
时代在进步,信息技术的更新换代也越加迅速。快速发展的信息技术,推动了我国各行各业的发展进程,而电力系统供电的稳定性与可靠性也在这样的大环境下得到了显著的提升。对于电力系统来说,关键的技术便是电力通信技术。因此,运用有效的手段与措施,实现电力信息与电力通讯技术这二者的有效融合,运用电力通信技术使电力信息的重要作用有效地发挥出来已经成为普遍关注的话题。
1分析电力信息与电力通信技术有效融合的可行性
第一,良好的经济环境。
我国社会的快速发展,对于电力的需求日益提高也促进了电网的快速发展。电网通信工作人员也逐渐发现,融合电力信息和电力通信技术可以使企业业务水平与工作效率有效提升,也可以为用户提供更优质的服务并确保电力系统的运行稳定性与安全性。电力信息和电力通信技术的有效融合,能够降低电网管理成本并提高信息的有效利用率,帮助电力企业提升核心竞争能力,这与市场经济发展的规律是相符的。电力企业要想在激烈的市场当中拥有一席之地,必须提升自身的市场竞争能力,电网企业运营中应就要加强先进技术的应用,简化网络结构,使企业运营成本降低。电力信息和电力通信技术的有效融合,可以促进电力企业上述目标快速实现。
第二,坚强的政策环境后盾。
近年,我国一直在倡导科学信息技术的发展,电力信息和电力通信技术的有效融合可以使电子信息通信的资源配置得到优化,并推进我国经济的可持续发展,并顺应国家信息化、市场化、现代化以及城镇化的发展形势,使我们国家的经济发展的战略要求得到满足,并实现统一机构管理,这两项技术的融合也因此得到了国家政策上的支持。2006年,我国国家电网便提出的SG186工程建设,将一体化的企业级信息集成平台的建设作为工作的主要目标,旨在使电力信息与数据资源实现共享。要想实现这一目标,就要在建设电力通信网络的基础之上,促进信息资源利用率得到提升,整合各项网络信息数据。
第三,有力的技术环境。
从技术方面来看,我国近年对信息技术的应用已经非常广泛,并掌握了电力信息与电力通信技术融合必须的各项关键性技术。例如:核心网技术,应用IP/MPLS技术可以对网络资源配置进行优化,使网络结构提高稳定性;接入网技术,应用宽带网络技术、光纤接入网、无线网络技术以及无源光网络技术等,都可以为这两项技术的融合提升必要的技术支持;软交换系统,应用此系统可以使网络数据传输简化,通信网络的可靠性与稳定性可会有效提高;软交换技术,此项技术的应用是非常灵活的,可对多业务操作给予支持,也可以使这两项技术更好的融合到一起。
2实现电力信息与电力通信技术有效融合的策略
第一,建立电力信息通信统一调度。
电力信息与电力通信技术要想实现有效地融合,必须建立信息通信调度部门,确保机房和调度部门的独立,使电力信息和通信形成全面的融合得到一定的保障,使信息管理平台对于调度信息和通信能够进行统一的监控,使信息资源的利用率有效提升。运用电力通信技术可以为电力信息提供传输的渠道,而信息监控的结果会通过通信调度进行反馈。电力系统的工作流程也要不断整合,确保对通信运作的状态进行实时的监测,加强全方位电力信息监控系统的构建,促进电力系统运行维护工作一体化的实现,使员工可以对信息传输状态进行实时的掌控并进行反馈,从而促进通信系统运行统一调度的目标得以实现。
第二,建立规范化操作机制。
要想融合电力信息与电力通信技术,必须先融合各项基础业务。电力企业必须先对通信管理体系制度进行制定,并对有关技术要求进行完善,使电力通信运行维护工作向着规范化发展,强化实践操作的可行性,给顺利开展通信作业与现场督查工作的实施提供规范性的指导,确保现场操作的可行性,并使员工能够根据操作规程严格执行,提升电力系统的通信质量。电力企业还要大力投入资金,引入先进的技术积极建设信息化系统运行平台和信息监控管理中心,并由专业技术人员对系统进行操作。
第三,加强对员工的基础技术培训工作。
电力企业要想加快电力信息与电力通信技术的融合,工作人员的技术水平起着决定性的作用。因经,电力企业必须积极开展各项基础技术的培训工作。
总之,电力系统电力信息和电力通信技术的有效融合,是电力企业及行业现代化建设的趋势。这两项技术的有效融合可以使电网实现智能化的管理,提升信息资源的利用率以及工作效率,使电力用户对于电力企业的满意度提升。在国家政策、经济以及技术环境的大力支持下,相信电力信息与电力通信技术的有效融合会为我国经济的发展贡献更大的力量。
参考文献
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