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蜂窝移动通信是采用蜂窝无线组网方式,在终端和网络设备之间通过无线通道连接起来,进而实现用户在活动中可相互通信。其主要特征是终端的移动性,并具有越区切换和跨本地网自动漫游功能。蜂窝移动通信业务是指经过由基站子系统和移动交换子系统等设备组成蜂窝移动通信网提供的话音、数据、视频图像等业务。以下是今天读文网小编为大家精心准备的:蜂窝移动宽带无线接入技术相关论文。内容仅供参考阅读!
蜂窝移动宽带无线接入技术全文如下:
在移动通信领域,目前为人们所广泛关注的热点技术即是第三代移动通信技术(3G)。与第二代移动通信系统相比,第三代移动通信技术最大的优势是能够向用户提供移动宽带数据接入,从而能向用户提供宽带多媒体业务。除了3G以外,从2G向3G演进的2.5G、2.75G移动通信技术也能向用户提供一定的宽带接入能力。由此,作者也把包括2.5G、2.75G、3G在内的能向用户提供一定宽带接入能力的蜂窝移动通信技术,归于宽带无线接入技术进行介绍。本文主要介绍了包括wcdma系列和cdma2000系列的包括2.5G/2.75G/3G在内的蜂窝移动宽带无线接入技术,如gprs/edge/wcdma、cdma2000 1x/1x EV-DO/1x EV-DV等。
蜂窝移动通信技术从发展到现在主要经历了三个阶段,即第一代、第二代和第三代蜂窝移动通信技术。第一代蜂窝移动通信技术是模拟蜂窝移动通信技术,以美国贝尔实验室开发的先进移动电话系统AMPS为典型代表。第一代蜂窝移动通信技术由于采用模拟技术和FDMA多址接入方式,在使用中暴露出很多弊端,如频谱利用率比较低、保密性差、只能提供低速语音业务、设备体积大成本高等,在实际中已经基本不再使用。
第二代移动通信技术是数字移动通信系统,采用数字调制技术,具有频谱利用率高,保密性好的特点,不仅可以支持话音业务,也可以支持低速数据业务,因而又称为窄带数字通信系统。第二代数字移动通信系统典型代表有美国的DAMPS系统、IS-95系统和欧洲GSM系统,其中DAMPS和GSM都采用TDMA多址接入方式,而IS-95采用则采用CDMA多址接入方式,系统容量比GSM和DAMPS要大的多。第二代数字移动通信技术是目前广泛应用的蜂窝移动通信技术,但由于只能提供窄带业务,已经不能满足人们越来越多的对于移动宽带多媒体业务的需求。
第三代移动通信系统是宽带数字通信系统,它的目标是提供移动宽带多媒体通信,多址方式基本都采用CDMA多址接入,属于宽带CDMA移动通信技术。第三代移动通信系统能提供多种类型的高质量多媒体业务,能实现全球无缝覆盖,具有全球漫游能力并与固定网络相兼容。它可以实现小型便携式终端在任何时候、任何地点进行任何种类的通信。第三代移动通信技术的标准化工作由3GPP和3GPP2两个标准化组织来推动和实施。目前,在世界范围内应用最为广泛的第三代移动通信系统体制为WCDMA和CDMA2000。下面将对这两种体制的第三代移动通信技术以及相应的二代半过渡性技术进行介绍。
1.GPRS技术:
GPRS技术是从第二代移动通信GSM技术向3G移动通信技术WCDMA发展演进的一种过渡技术,也即属于所谓的2.5G移动通信技术。GPRS全称为通用分组无线业务(General Packet Radio Service),是一种新的分组数据承载业务。相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式,GPRS是分组交换技术,它以一种有效的方式采用分组交换模式来传送数据和信令。
如图1中所示,GPRS是在GSM网络基础上,对原有GSM网络子系统和无线子系统的设备及功能进行增强而成。在网络子系统中增加了GGSN(网关GPRS支持节点)和SGSN(服务GPRS支持节点)。这样,在GPRS网络子系统中,GGSN和SGSN一起构成了分组交换域,可与外部分组交换网络如X.25网络、IP网络直接相连;而原有的MSC和GMSC则构成了电路交换域,与PSTN网络相连。此外,GPRS还用用户数据和路由信息将GSM网络中的HLR增强为GPRS的数据库(GR)。在无线子系统中,GPRS增强了BSC的功能,增加了GSM业务信道和控制信道的种类,以支持GPRS的多种数据业务。
GPRS频道采用TDMA,一个TDMA帧划分8个时隙,每个时隙对应一个物理信道。在GPRS中,每个物理信道可以由多个用户共享,并可根据语音和数据的业务要求动态分配。GPRS还采用了更好物理信道编码方案,当使用8个时隙时,每个用户的最高接入速率可达164kbps。GPRS支持IP,X.25等数据通信协议,可提供移动台与移动台之间,移动台与外部分组交换网络之间的数据通信。
GPRS可优化利用网络和无线资源,维护无线子系统和网络子系统的严格分离,并允许采用其他非GSM标准的无线子系统接入GPRS网络子系统,这有利于GPRS网络的升级,便于向3G演进。GPRS的缺点是其可提供的接入速率有限,可提供的多媒体业务相当有限。
2.EDGE技术:
EDGE是一种基于GSM/GPRS网络的数据增强型技术,其英文全称为Enhanced Data Rate for GSM Evolution,中文含义为“增强数据速率的GSM演进技术”。EDGE相比GPRS最大的变化是在数据传输时采用8PSK调制替代原先GSM/GPRS中的GMSK调制(高斯最小频移键控,为2PSK调制),再结合不同纠错检错能力的信道编码方案,EDGE共提供9种不同的调制编码方案(MCS),而GPRS采用单一GMSK调制,仅提供四种编码方案(CS)。这样EDGE可以适应更恶劣更复杂多变的无线传播环境。此外,EDGE在链路层数据发送和重传机制上,采用了“链路适配”和“增量冗余”技术,提高了数据重发成功率。链路适配技术可在不同MCS之间根据实时的无线链路质量及时调整采用最佳MCS方案;增量冗余技术在重发信息种加入更多的冗余信息来提高接收端正确解调的概率。综合以上各项技术, EDGE技术理论数据传输速率可高达384Kbps~473.6Kbps,与GPRS相比大大提高了用户数据接入速率,因为也被称之为2.75G技术。目前,北美和亚洲少数运营商已经开通了基于EDGE的服务,但由于运营时间尚短,其成熟性和可靠性还有待进一步观察。
3.WCDMA技术:
WCDMA属于3G移动通信技术,目前有R99、R4、R5以及R6共4个版本。
R99版本接入部分主要定义了全新的5MHz每载频的宽带码分多址无线接入网,采纳了功率控制、软切换及更软切换等CDMA关键技术,提高了频谱效率和数据传送能力。基站只做基带处理和扩频,接入系统智能集中于RNC统一管理,引入了适于分组数据传输的协议和机制,数据速率可支持144Kbps 、384Kbps ,最高可达2Mbps 。基站和RNC之间采用基于ATM的Iub接口,而RNC则分别通过基于ATM AAL2的Iu-CS和AAL5的Iu-PS分别与核心网的CS域和PS域相连。
R99版本核心网部分向下兼容GPRS,分为CS电路交换域和PS分组交换域,CS域和PS域分别基于演进的MSC/GMSC和SGSN/GGSN,CS域主要负责与电路型业务相关的呼叫控制和移动性管理等功能,呼叫控制采用TUP,ISUP等标准ISDN信令,移动性管理上采用了进一步演进的MAP协议,物理实体与GSM类似包括了MSC,GMSC,VLR。PS域主要负责与分组型业务相关的会话控制和移动性管理等功能,在原有的GPRS系统基础上对一些接口协议,工作流和和业务功能作部分改动,相对于GPRS,增加了服务级别的概念,分组域的业务质量保证能力提高,带宽增加;语音编解码器在核心网实现,支持系统间切换(GSM/UMTS),增强了安全和计费功能。
R4版本相对于R99,无线接入网网络结构没有改变,改变的只是一些接口协议的特性和功能的增强;但在核心网CS域改变较大。R4核心网CS域采用开放式结构,控制与底层承载相分离,由MSC服务器和MGW媒体网关配合,替代原有的节点式MSC交换机实现呼叫接续和控制功能,整个CS核心网由TDM中心节点交换型演进为典型的分组话音分布式体系结构。同时,CS核心网采用ATM/IP分组交换网替代原来的TDM电路交换,提高了带宽利用效率。R4版本在无线宽带接入速率方面与R99基本相同。
R5版本在无线接入网方面引入了IP UTRAN和HSDPA高速下行分组接入。IP UTRAN在无线接入网部分采用IP来承载用户信令和用户数据;HSDPA(高速下行分组接入)用于实现WCDMA网络高速下行数据业务,下行数据接入速率理论上可高达14.4 Mbps,同时可以把同样无线频段中的系统数据容量提高一倍以上。HSDPA能达到这样高的接入速率,在于其引入了先进技术以及相应的无线接入网结构的一些改进,如引入了高速下行共享信道HS-DSCH,采用缩短的子帧和高阶QAM调制、采用自适应调制编码AMC和物理层混合自动重传HARQ II/III,直接在NodeB中进行快速包调度等。R5版本在核心网方面增加了IP多媒体子系统(IMS),但IMS域还无法完全取代R4分组化的CS域, R5只是R4的补充和满足IP多媒体业务的需求的一个版本。
R6版本中引入了HSUPA高速上行分组接入以及MBMS多媒体广播和组播业务。与HSDPA相类似,HSUPA采用自适应调制编码AMC、混合自动重传HARQ以及更加灵活的NodeB快速调度等技术,理论上可为用户提供5.8Mbps的上行数据接入。MBMS可在无线接入网中实现点到多点的高速多媒体业务广播和组播,实现了网络资源的共享,提高了网络资源特别是无线资源的利用效率。目前R6版本还没完全确定,还在3GPP的讨论和不断演化之中。
1.CDMA2000 1X:
cdma2000 1x是由IS-95A/B演化而来的,它是cdma2000第三代移动通信系统的第一个阶段,可以看作是2.5G技术。cdma2000 1x在IS-95A/B的基础上,对无线接入网络部分进行了改进,采用比IS295A/ B 更先进的技术,在无线信道类型、物理信道调制和无线分组接口功能上都有很大的增强。cdma2000 1x的话音容量大约是IS-95A/B的1.5~2倍,能够在1.25 MHz的带宽上提供高达153.6kbit/ s的双向数据业务。核心网部分则原来的电路交换网基础上, 增加了一个分组交换网络,支持移动IP业务,支持QoS,能适应更多、更复杂的多媒体业务。
根据IMT-2000原定计划,cdma2000系统将从1x起步,即首先使用单载波系统来保证与第二代移动通信系统的兼容。随着技术的发展,通过把三个或三个以上的载波捆绑在一起的方式,进一步提高性能。但之后,多个载波的方式没有成为主要的研究方向。而是在单个载波的基础上,提出了一系列新的技术,来增强cdma2000 的性能。这些新的技术被叫做1x EV技术,即1x技术的演进。这些1x EV技术主要包括1x EV-DO和1x EV-DV。
2.CDMA2000 1X EV-DO:
1x EV-DO采用将数据业务和和语音业务分离的思想,在独立于cdma2000 1x的载波上向移动终端提供高速无线数据业务,不支持话音业务。1x EV-DO针对高速分组数据传输的特点,在前向链路上采用了诸如前向最大功率发送、高阶调制、动态速率控制、自适应编码调制、HARQ、多用户分集和调度以及时分调度等多项技术,前向链路速率可达2.46Mbps;而对于反向链路上的数据传输,和cdma2000 1x基本相同。
1x EV-DO与1x不完全兼容,1x EV-DO单模终端不能在cdma2000 1x网络中通信,同样cdma2000 1x单模终端也不能在1x EV-DO网络中通信。在组网方面,对于那些只需要分组数据业务的用户,1x EV-DO可以单独组网,此时的核心网配置可采用基于IP的、较为简单的网络结构;对于同时需要语音、数据业务的用户,可以与cdma2000 1x联合组网,同时提供语音与高速分组数据业务,不过这时用户终端需要采用同时支持1x EV-DO与cdma2000 1x的双模终端。
1x EV-DO保持了与cdma2000 1x在设计和网络结构上的兼容性。在无线射频部分,1x EV-DO具有与cdma2000 1x相同的射频特性及实现方式,升级时可以直接使用已有的cdma2000 1x射频部分;在核心网部分,1x EV-DO也可以与cdma2000 1x共用相同的分组数据核心网。目前国际上,1x EV-DO已经商用,技术较为成熟。
3.CDMA2000 1X EV-DV:
与1x EV-DO只提供高速数据业务不同,1x EV-DV的设计目标要求能提供混合高速数据和话音业务。1x EV-DV可完全后向兼容cdma2000 1x,便于从1x网络升级,其空中接口标准分两个版本:Rel.C和Rel.D。Rev.C主要改进和增强了CDMA2000 1X的前向链路,前向峰值速率达到3.1Mbps,Rev.D则改进和增强了反向链路,反向峰值速率达到1.8Mbps,而在Rev.C中反向峰值速率仅为230.4kb/s。但Rev.C和Rev.D版本中对话音容量都没有很大的改善。
Rel.C结合诸多新技术如自适应调频编码(AMC)、混合自动重发请求(HARQ)、使用TDM/CDM混合的新高速分组数据信道(F-PDCH);可支持多种业务组合;后向兼容cdma2000 1x,不必采用双模终端,可由1X系统平滑演进到1X EV-DV;能更有效地支持数据业务等。
Rev.D主要技术特点有:反向链路增强,采用灵活的反向链路控制方式,通过改进的快速调度控制和速率控制实现反向链路速率控制,有效的缩短了时延,改善了Qos;提供点到多点的广播和组播业务(BCMC);快速呼叫建立;3G移动设备标识(MEID)支持等。
相比于1x,1x EV-DV 可以提供更高的数据速率和更完善的QoS机制。目前,3GPP2 基本完成CDMA2000 1x EV-DV技术规范的制定工作,并已开始相关测试规范的讨论和制定,一些厂家也已经推出了1x EV-DV的系统,但1x EV-DV技术还不成熟,目前还没有实现商用。
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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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【摘要】本文论述了无线蜂窝通信系统中的两种定位体制,并重点介绍基于移动网络定位技术的常用定位方法,即AOA、TOA、TDOA定位方法,同时分析各种定位方法的优缺点。
【关键词】无线蜂窝通信系统角度到达定位抵达时间差定位
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。
现已提出的基于移动台的方法主要有:基于下行链路增强观测时间差定位方法、基于下行链路空闲周期观测到达时间差方法、基于GPS作为辅助的定位技术等。
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。
角度到达[1](AOA,Arrival of Angle)定位方式是根据信号到达的角度,测定出运动目标的位置。在AOA定位方式中,只要测量出运动目标与两个基站的信号到达角度参数信息,就可以获取目标的位置。蜂窝移动网的AOA定位方式,指的是基站接收机利用基站的天线阵列,接收不同阵元的信号相位信息,并测算出运动目标的电波入射角,从而构成一根从接收机到发射机的径向连线,即测位线,目标终端的二维位置坐标可通过两根测位线的交点获得。
抵达时间[2](TOA,Time of Arrival)定位方式也称为基站三角定位方式,通过测量从运动目标发射机发出的无线电波,到达多个(3个及以上)基站接受机的传播时间,来确定出运动目标的位置。已知电波传播速度为c,假设运动目标与基站之间的传播时间为t,运动目标位于以基站为圆心,以移动终端到基站的电波传输距离ct为半径的定圆上,则可由3个基站定位圆的交点,来确定目标移动的二维位置。TOA定位方式中,为了根据发射信号到达基站的接收时间,来确定出信号的传播时间,要求运动目标发射机在发射信号中,加有发射的时间戳信息。这种定位方式的定位精度取决于,各基站和运动目标的时钟的精度,以及各基站接收机和运动目标发射机时钟间的同步。
TOA算法要求参加定位的各个基站在时间上要严格同步,由于电磁波的传播速率很高,微小的误差将会在算法中放大,使定位精度大大降低。传播中的多径干扰、NLOS以及噪声等干扰造成的误差会使圆无法交汇,或者交汇处不是一点而是一个区域。因此TOA对系统同步的要求很高,并且需要在信号中加时间戳(要求基站之间的同步),而实际参加定位的基站一般在3个以上,误差是不可避免的。这时候可以利用GPS对基站进行校正并利用其他补偿算法来估计位置,提高算法的精确度,但同时增加系统的开销和算法复杂程度,因此单纯的TOA算法在实际中应用很少。
抵达时差[3](TDOA,Time Difference of Arrival)定位方式通过测量目标移动终端发射机到达不同基站接收机的传播时差,来确定运动目标的位置信息。TDOA定位方式中,不需要移动终端与基站间的精确同步,也不需要在上行信号中加时间戳信息,还可以消除或减少目标移动终端与基站间由于信道所造成的共同误差。在该定位方式中,将目标移动终端定位于两个基站为焦点的双曲线方程上。确定目标移动终端的二维坐标需要至少建立两个双曲线方程(至少3个基站),两条双曲线交点即为目标移动终端的二维坐标。
TDOA算法是对TOA算法的改进,他不是直接利用信号到达时间来确定目标的位置信息,而是用多个基站接收到信号的时间差信息来确定目标的位置信息,与TOA算法相比,它不需要加入专门的时间戳信息,定位精度也有所提高。TDOA值的获取目前一般都有以下两种形式:
第一种形式是利用移动台到达2个基站的时间TOA信息,知道移动台的坐标位置,以及至少三个基站的坐标位置,取其差值来获得。这时仍需要基站时间的严格同步,但是当两基站间移动信道传输特性相似时,可减少由多径效应带来的误差。
第二种形式是在实际应用中,往往很难做到基站与移动台的同步,此时可以采用相关估计得到TDOA值,即将一个移动台接收到的信号,与另一个移动台接收到的信号进行相关运算,从而得到TDOA的值。这种算法可以在基站和移动台不同步时,估计出TDOA的值,再进行定位计算能获得较高精度。
对于蜂窝网中的移动台定位而言,TDOA更具有实际意义,这种方法对网络的要求相对较低,并且定位精度较高,目前已经成为研究的热点。
从上面的分析可以看出,TDOA定位技术具有如下优点:
①可以在话音和控制信道上进行测量;
②适用于多种移动电话制式下实现该技术,不需要对蜂窝通信的标准进行修改,容易在所有蜂窝网通信系统中扩展;
③对原有系统改动不大,不需要改变用户端和蜂窝的基础设施及蜂窝天线,安装费用少;
④测试精度不受距离影响,对多径干扰敏感度低;对功率变化不敏感,信号衰减对测时精度影响小;抗多径效应和市区遮挡效应强,因此在信号接收去不会出现盲点;
⑤延时小,其定位时间在3s之内。
[1]杨洪娟.蜂窝网络无线定位技术的研究[D].哈尔滨工业大学,2009,6.
[2]记越峰,等.现代通信技术[M].北京邮电大学出版社,2002.
[3]李嵘峥.无线蜂窝通信系统中移动台定位技术研究与实现[D].北京邮电大学,2011,01,10.
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摘要:本文阐述了3G技术及特点,并讨论了3G在中国的应用
关键词:移动通信;3G;宽带;CDMA
一、什么是第三代移动通信系统
第三代移动通信系统(3G)是在第二代移动通信技术基础上进一步演进的以宽带CDMA技术为主,并能同时提供语音数据综合服务和移动多媒体服务的移动通信系统,亦即未来移动通信系统,是一代有能力彻底解决第一、二代移动通信系统主要弊端的最选进的移动通信系统。第三代移动通信系统一个突出特色就是,要在未来移动通信系统中实现个人终端用户能够在全球范围内的任何时间、任何地点,与任何人,用任意方式、高质量地完成任何信息之间的移动通信与传输。可见,第三代移动通信十分重视个人在通信系统中的自主因素,突出了个人在通信系统中的主要地位,所以又叫未来个人通信系统。第三代移动通信系统将会以宽带CDMA系统为主,所谓CDMA,即码分多址技术。移动通信的特点要求采用多址技术,多址技术实际上就是指基站周围的移动台以何种方式抢占信道进入基站和从基站接收信号的技术,移动台只有占领了某一信道,才有可能完成移动通信。
二、第三代移动通信系统的特征
第三代移动通信的基本特征:具有全球范围设计的,与固定网络业务及用户互连,无线接口的类型尽可能少和高度兼容性;具有与固定通信网络相比拟的高话音质量和高安全性;具有在本地采用2Mb/s高速率接入和在广域网采用384kb/s接入速率的数据率分段使用功能;具有在2GHz左右的高效频谱利用率,且能最大程度地利用有限带宽;移动终端可连接地面网和卫星网,可移动使用和固定使用,可与卫星业务共存和互连;能够处理包括国际互联网和视频会议、高数据率通信和非对称数据传输的分组和电路交换业务;支持分层小区结构,也支持包括用户向不同地点通信时浏览国际互联网的多种同步连接;语音只占移动通信业务的一部分,大部分业务是非话数据和视频信息;一个共用的基础设施,可支持同一地方的多个公共的和专用的运营公司;手机体积小、重量轻,具有真正的全球漫游能力;具有根据数据量、服务质量和使用时间为收费参数,而不是以距离为收费参数的新收费机制。
宽带CDMA与窄带CDMA或GSM的主要区别:
IMT-2000的主要技术方案是宽带CDMA,并同时兼顾了在第二代数字式移动通信系统中应用广泛的GSM与窄带CDMA系统的兼容问题。那么,它们在技术与性能方面有什么区别呢?
3G与2G相比,具有:更大的通信容量和覆盖范围;具有可变的高速数据率;可同时提供高速电路交换和分组交换业务;支持多种同步业务;支持其他系统改进功能。具体内容主要是支持自适应天线阵(AAA),该天线可利用天线方向图对每个移动电话进行优化,可提供更加有效的频谱和更高容量。自适应天线要求下行链中每个连接都有导频符,而宽带CDMA系统中的每个区中都使用一个公共导频广播。无线基站再也不需要全球定位系统来同步,由于宽带CDMA拥有一个内部系统来同步无线电基站,所以不像GSM移动通信系统那样在建立和维护基站时需要GPS(全球定位系统)外部系统来进行同步。因为依赖全球定位系统卫星覆盖来安装无线电基站,在购物中心和地铁等地区会导致实施困难等问题。支持分层小区结构(HCS),宽带CDMA的载波可引进一种被称为“移动辅助异频越区切换(MAIFHO)”的新切换机制,使其能够支持分层小区结构。这样,移动台可以扫描多个码分多址载波,使得移动系统可在热点地区部署微小区。支持多用户检测,因为多用户检测可消除小区中的干扰并能提高容量。
三、3G主要技术标准及其在中国的应用
国际电信联盟(ITU)在2000年5月确定W-CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA为无线接口标准,写入3G技术指导性文《2000年国际移动通讯计划》(简称IMT—2000)。2007年10月19日,在国际电信联盟在日内瓦举行的无线通信全体会议上,经过多数国家投票通过,WiMAX正式被批准成为继WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA之后的第四个全球3G标准。
W-CDMA:全称为Wideband CDMA,也称为CDMA Direct Spread,意为宽频分码多重存取,这是基于GSM网发展出来的3G技术规范,是欧洲提出的宽带CDMA技术,它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同,目前正在进一步融合。其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商,日本公司也或多或少参与其中,包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电,以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的GSM网络上,对于系统提供商而言可以较轻易地过渡,而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。该标准提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演进策略。
CDMA2000:CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术,也称为CDMA Multi-Carrier,CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的,许多3G手机已经率先面世。该标准提出了从CDMA IS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演进策略。CDMA2000 1x被称为2.5代移动通信技术。CDMA2000 3x与CDMA2000 1x的主要区别在于应用了多路载波技术,通过采用三载波使带宽提高。前中国联通C网(现已经合并到中国电信)正在采用这一方案向3G过渡,采用的是CDMA IS95网络。
TD-SCDMA:全称为Time Division - Synchronous CDMA(时分同步CDMA),该标准是由中国大陆独自制定的3G标准,1999年6月29日,中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)向ITU提出。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中,在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。
WiMAX:WiMAX 的全名是微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access),又称为802?16无线城域网,是又一种为企业和家庭用户提供“最后一公里”的宽带无线连接方案。将此技术与需要授权或免授权的微波设备相结合之后,由于成本较低,将扩大宽带无线市场,改善企业与服务供应商的认知度。
2009年1月,中国的3G牌照正式发放,中国移动获得TD-SCDMA牌照,中国电信获得CDMA2000牌照,中国联通获得W-CDMA牌照。在这之前,2008年4月1日中国移动通信集团公司在北京、上海、天津、沈阳、广州、深圳、厦门和秦皇岛8个城市,启动第三代移动通信(3G)“中国标准”TD-SCDMA社会化业务测试和试商用,其号段为157。标志着我国第三代移动通信(3G)标准TD的商业化应用正式起航。首批社会化业务测试邀请2万名不同行业和部门的用户,免费提供2000元至4000元的手机和数据卡终端,并给予测试用户每月800元的话费补贴。从中移动公开的资费标准看,普通通话费用TD比2G还要便宜。TD月租费为50元/月,本地基本通话费主叫0.40元/分钟,被叫免费;国内漫游通话费0.60元/分钟,被叫0.40元/分钟;国内长途通话费0.07元/6秒;短信息费网内0.1元/条,网外0.15元/条,接收免费。TD新业务——可视电话收费则是本地通信主叫0.6元/分钟,被叫免费;国内漫游主叫0.9元/分钟,被叫0.60元/分钟;国内长途0.10元/6秒。此外,中国移动还推出三款TD语音套餐和数据卡套餐,语音资费低于当前G网水平。2008年9月,工业和信息化部批准了中国移动《关于增加TD-SCDMA试商用选择性资费方案的报告》,从报告中可以看到,TD-SCDMA资费从9月起将大幅下调,广州、深圳、天津提前试点。特别值得注意的是,除本地被叫免费外,TD本地主叫降至首三分钟0.22元、以后每分钟0.11元,资费标准几乎降至固话资费水平。
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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
[1]郭云飞,梁云,黄凤.基于信息通信融合的电力业务模型研究[J].电力信息与通信技术,2015,02:1-4.
[2]李辉.电力信息与电力通信融合的探讨[J].科技传播,2011,02:35+26.
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漫游(roaming)指移动台离开自己注册登记的服务区域,移动到另一服务区后,移动通信系统仍可向其提供服务的功能。漫游只能在网络制式兼容且已经联网的国内城市间或已经签署双边漫游协议的地区或国家之间进行。为实现漫游功能在技术上是相当复杂的。首先,要记录用户所在位置,在运营公司之间还要有一套利润结算的办法。以下是读文网小编今天为大家精心准备的计算机技术论文范文:关于校际移动漫游的研究与实现。内容仅供参考,欢迎阅读!
高校信息化的高速发展,移动设备的全面普及,无线网络已经成为高校校园网络的重要组成部分,大量科研和教育信息资源的使用都依赖于移动网络平台. 出于信息网络安全管理的需要,在已建的高校无线校园网中,使用了一些网络安全接入管理机制,以确保用户实名制登录注册,并限制未授权用户的访问. 现有的这种管理方式虽然满足了校内师生员工的使用,但随着校际间的交流和访问日益频繁,对于校际间互访人员的移动网络使用、远距离教学和学生跨校选课非常不方便. 高校师生在其他高校访学交流时,能够通过校际间的移动漫游、使用该校无线资源实现教学交流的愿望越来越强烈.
未来的移动网络已经不再是传统的无线接入功能,无区域限制的. 可漫游的移动网络已经成为终端设备的主要接入方式,所以校园无线网络要具备充分的移动性,不仅局限在本学校的办公室,需扩展至室外区域、操场、甚至是其他兄弟院校具有无线网络的任何地方.
目前各重点高校已经基本完成无线网络的全校覆盖,根据建设的汇总归类,新建设的无线网络主要使用瘦AP + 认证计费网关的方式,但各高校对访问控制、安全要求等的支持各不相同,各个厂商对认证接口的支持有一定的差异性.
在接入认证方面,根据高校使用的各个厂商或集成商的应用方案汇总归类,大部分高校使用Web认证. 即用户首次使用网络时会打开认证网页,要求用户输入账户进行认证接入. 但Web 页的后端认证方式,各个高校存在较大差异. 主要有Radius 认证、LDAP 认证和数据库认证等几种方式,另外还有个别学校使用802. 1x 认证,即在用户连接网络时要求用户提供账户. 这些差异性给设计、开发和集成统一跨校认证带来了难度,所需要的底层平台必须兼容各个高校的主流认证构架,同时还能支持跨校应用.
因此,用户需要一种校际间网络安全接入控制和移动无线接入解决方案. 该网络安全接入控制和移动无线接入解决方案必须能够充分满足如下建设需求:
( 1) 采用国际标准技术体系;
( 2) 充分利用现有各高校网络结构与资源,不单独组网. 并且不对现有各高校网络结构以及设备配置做任何改动变化,新建的校际间系统不对现有网络产生任何影响;
( 3) 采用集中控管技术,集中统一管理的终端设备;
( 4) 系统必须具有高可用性设计,保证在设备单点故障条件下能够无缝自愈,保障业务的连续性;
( 5) 系统必须能够支持多种灵活的用户认证方式,并且能结合现有高校网络认证系统协同工作;
( 6) 系统必须能够灵活支持各种无线认证加密技术标准,能够为不同种类、不同性能的终端设备提供安全的无线连接;
( 7) 系统要能够方便和灵活地调整与扩展,充分考虑投资保护.
2. 1 组网设计分析
校际移动漫游的实现,主要涉及3 个方面:
( 1) 校际移动漫游网络的安全接入. 漫游网络对漫游用户进行鉴别,同时漫游用户也对漫游网络进行鉴别;
( 2) 校际移动漫游网络的认证. 包括外校的学生漫游到本校,通过无线网接入访问互联网这个认证过程的实现和本校学生漫游到其他学校后,需要为用户接入无线网络提供身份认证;
( 3) 漫游中心的建设. 漫游中心需要一个平台,对没有建立直接认证信任关系的高校需要实现各校漫游用户的账号认证中转.
第1 个要解决的问题是其他学校的用户漫游到本校后,本校无线网络如何鉴定用户的身份,从而为用户提供网络服务. 这就对提供接入的设备( 包括无线控制器) 功能提出要求.
第2 个要解决的问题是本校用户漫游到其他院校后,如何为其他学校的网络提供身份验证服务,分2 种情况: 返回归属地认证和漫游中心认证. 在接入地认证,认证系统应保留完整的认证记录及统计记录,以便复查; 返回归属地认证,则按归属地学校原有的上网记录统计和安全审计.
第3 个要解决的问题是漫游平台的构架,成员之间的链路流量问题. 漫游系统需要能够提供各高校无线网络漫游服务的情况统计,包括各成员提供漫游服务的时长及漫游所产生的流量,应保留完整的认证记录及统计记录,以便高校大数据收集分析.
2. 2 安全的接入
无线信号是不可见的,如何在无线网络中识别用户,如何保证用户的匿名性等,为了解决这些安全接入问题,许多无线网络认证协议被提出.WAPI ( Wireless LAN Authentication and PrivacyInfrastructure) 无线局域网鉴别和保密基础结构,是一种安全协议,同时也是中国无线局域网安全强制性标准.
WAPI 技术特点在于: 在用户接入过程中,采用双向鉴别的方式. 不仅仅是网络对用户进行鉴别,用户也要对网络进行鉴别. 避免用户接入不合法的网络或者伪造的网络,解决了无线网络接入中“合法用户接入合法网络”的问题.
2. 3 漫游认证
安全和快速的认证是实现无缝漫游切换的一个关键技术,由于WAPI 提供了基于证书和预共享密钥的安全机制,但只做链路层认证和加密,保护空中数据不被窃取或非法接入,因此需要在WAPI 国家标准的基础上进行扩展,叠加LDAP 或RAIDUS漫游认证,解决WAPI 安全机制的证书漫游认证鉴别问题,提供一种基于WAPI 证书的漫游认证鉴别.
2. 4 漫游认证中心的建立
校区间如果没有找到直接信任的用户认证,则需要建立统一的漫游认证中心,把漫游鉴别请求发往漫游认证中心,由漫游认证中心交换存储认证证书或预置共享密钥建立信任关系,漫游认证中心再把漫游证书鉴别请求发给归属地AS ( AuthenticationServer) 鉴权服务器进行证书鉴别,叠加LDAP 或RAIDUS 漫游认证.
2. 5 校际漫游系统架构
校际漫游系统架构分2 种情况,第1 种情况是漫游学校认证数据流和网络数据流都返回归属学校,无需部署认证中心,无结算和对帐,认证记录及统计记录由各学校自己保留. 第2 种是漫游学校认证数据流到漫游中心认证,网络数据流从漫游学校出去.
首先统一校际移动漫游的SSID,各高校按要求广播本校和校际移动漫游统一的SSID,接入校际移动漫游统一的SSID 接入将推送校际移动漫游的Portal 认证页面,校际移动漫游的Portal 认证页面统一进行配置管理. 要求各高校无线控制器实现不同SSID 接入的用户能够推送不同的Portal 页面,控制器与Portal 系统的交互要满足Portal 规范.结合漫游学校和归属学校的网络实际情况,分为2 种漫游实现情况,第1 种情况是在有链路链接的学校之间,漫游学校和归属学校AS 直接建立信任关系,漫游用户实现跨校漫游.
步骤如下:
①无线用户访问互联网,无线控制器AC 或AP网关向用户发送鉴别激活;
②用户发出鉴别请求,请求安全的可信接入;
③根据用户接入的SSID 不同,重定向至不同登录页面,用户接入无线漫游的SSID,推送Portal服务器上统一的无线漫游认证页面;
④用户点击WAPI 证书申请的链接;
⑤漫游学校的AS 返回证书申请页面,需要用户使用用户名和密码登陆;
⑥用户选择归属学校,填写用户名和密码,系统自动在用户输入的账号添加归属学校标识的后缀;
⑦漫游学校的AS 记录着其他建立信任关系的AS 地址,发送到归属学校的AS 验证;
⑧归属学校认证平台找LDAP 或RAIDUS 服务器进行认证;
⑨LDAP 或RAIDUS 服务器返回用户认证成功信息;
⑩返回绑定用户名与证书信息( 系统为每一个用户和AP /AC 均下发一张证书,AS 再将其证书与自己生成的证书相绑定,这样既可以保证CA 颁发证书,又可以顺利完成漫游鉴别功能) ;
11提供用户证书下载链接;
12用户下载证书并安装( WAPI 使用X. 509 证书,大小约为2K) ;
13用户接入使用互联网;
14第一次安装好证书后,用户访问互联网业务
以后都可免登陆认证,无感知上网.
第2 种漫游情况的实现需要建立漫游中心AS,由漫游中心AS 负责中间各漫游学校AS 之间的漫游鉴别消息. 用户实现漫游情况和第一种情况的步骤基本一样,漫游中心的认证平台做LDAP /RADIUS PROXY,判断用户账号携带的后缀名后将账号以LDAP /RADIUS 认证请求包转发给账号后缀对应的学校认证服务器,或者漫游中心的认证平台找学校的LDAP /RAIDUS 服务器进行认证. 漫游中心的LDAP /RADIUS 认证系统要维护一张账号后缀与对应学校认证服务器IP 的对应表,实现依据后缀将账号去后缀后转向不同的学校认证服务器. 漫游用户所属学校认证服务器返回给漫游中心认证平台认证结果,漫游中心认证平台将认证结果返回给网关或无线控制器,控制器或认证网关根据认证结果控制用户是否允许接入互联网,如果认证通过,认证网关或无线控制器发送计费开始包给漫游中心认证计费平台,平台转发计费开始报文给用户所属学校的LDAP /RADIUS 系统.
用户发出下线请求后,认证网关或无线控制器器发送网络漫游结束始包给漫游中心认证审计平台,同时传递用户在线的时长及使用的信息给漫游中心平台,并通过漫游中心平台传递到用户所在学校的LDAP / RADIUS 认证服务器.
在漫游认证中心系统上实验漫游认证通过,截取到的漫游认证日志,其中202. 38. 192. 182为漫游中心AS 的IP 地址,202. 116. 45. 253 为到我校漫游认证AS 的IP 地址
自2014 年9 月在广东省3 所重点高校部署并试运行后,高校师生即可在多个公共区域内2 000余个无线接入点使用各校的有效账号登陆实现跨校无线漫游,系统发放证书200 多份,总计有1 000 余次的使用量.跨校移动漫游的实现,极大地方便了各高校师生的跨校交流,得到了师生的一致好评.
跨校移动漫游系统先进的移动性,增强与改善了现有高校的教学模式,为将高校建设成为“具有鲜明地域特色的教学研究型”大学提供信息化支撑与保障. 各高校教职员工和学生可以使用统一帐号,进行校际间的移动漫游,免除了到其他学校需要申请与设置的困扰,通过无线网络环境,迅速便捷地获取各校的网络信息资源与资讯,方便了学校行政人员公文往来,通过教育信息资源的共享,创造更宽广的学术交流环境,有助于教学品质的提升.
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下一代网络(Next Generation Network),又称为次世代网络。主要思想是在一个统一的网络平台上以统一管理的方式提供多媒体业务,整合现有的市内固定电话、移动电话的基础上(统称FMC),增加多媒体数据服务及其他增值型服务。以下是今天读文网小编要与大家分享的:下一代网络及其业务生成技术的研究与发展相关论文。内容仅供参考,希望能帮助到大家!
下一代网络及其业务生成技术的研究与发展全文如下:
在融合的下一代网络上高效、灵活地开发和部署各种丰富多彩的电信业务,从而实现提高网络使用率、增加收益的目标,是下一代网络的关键环节。
下一代网络的发展要求呼叫与承载相分离、呼叫控制与业务相分离,使业务真正独立于网络,业务开发者不必关心与业务承载相关的底层网络知识以及具体的通信协议,快速、灵活地生成个性化的电信业务。
从业务开发方法的角度看,业务提供方式可以分成两种方法,一种是基于协议的开发方法,另一种是基于开放API的提供方式。通过协议开发业务的主要特点是开发的业务与特定的网络和协议有关,即应用与具体的协议和网络相联系,所开发的业务互通性不好,同时业务也不具可移植性。基于协议的业务开发方式和基于APl的业务开发方式分别如图1所示。
互通性好,能够保证系统和应用间的互通。由于采用了标准的API,应用可以移植到不同的系统平台上。
具有可编程性,AFI是面向编程的,而协议并非如此。通过API,程序员就能把主要精力放在业务逻辑设计上,不必过分关注底层的协议,为采用面向对象构件等开发技术奠定了基础。
可扩展性好,定义AFI的形式化语言支持扩展和向后兼容,使得采用API的开发方法具有很好的扩展性。
定义API和实现基于API的应用时间短。由于API主要强调接口能力,并不关心底层的协议或专用接口,这样缩短了接口定义和规范制定时间。
支持第三方业务开发。由于标准的APJ将重点放在功能上,而不是底层的协议细节,使得第三方业务开发商或独立软件供应商(ISV)更容易参与竞争开发新业务,为用户提供更多的个性化业务。
Parlay API是一组开放的、与具体技术和网络无关的、可扩展的APl,它采用了面向对象的方法,使用UML语言进行描述。Parlay API位于现有网络之上,现有网络的网络单元通过Par,ay网关与应用服务器进行交互,Parlay网关与现有网络的网络单元之间的协议采用各个网络的现有协议。Parlay/OSA网关包括多个业务能力服务器(SCS),每个业务能力服务器对应一个或多个业务能力特征(SCF),此业务能力特征是对网络所提供的功能的抽象,负责为高层应用提供访问网络资源和信息的能力。第三方业务开发商、独立软件供应商能通过此开放的标准接口,利用现有网络的能力来开发业务。
Parlay API包括两种基本的接口:业务接口(ServiceInterface)和框架接口(Framework Interface)。业务接口提供访问底层网络的功能,定义具体业务的功能实现,其主要功能包括:呼叫管理、消息管理、用户交互、通用应用程序接口。框架接口提供保证业务接口开放、安全、管理所必需的支持能力。它包括应用服务器与框架之间的接口、网络业务能力服务器(SCS)与框架之间的接口、企业经营者与框架之间的接口。
业务生成环境以应用服务器提供的各种开放API为基础,通过友好的图形化界面,提供完备的业务开发环境、业务逻辑冲突检测环境和仿真测试环境。传统的智能网业务设计使用SIB(业务独立构件)来定义整体业务逻辑和业务数据,它存在一些缺点:
不同开发商的SIB差别较大,而且和智能网平台紧密相关,从而使业务的开发始终受制于智能网平台的实现方式;
基于BCSM(基本呼叫状态模型),不容易扩展到其他的业务。
基于Parlay的模型,使用面向对象的方式定义独立于网络技术的可编程接口,使得开发应用业务和具体网络无关。而这种AP,和业务元素相关,可以提高不同平台间应用的兼容性,易于开发多种业务,并能综合多种电信业务。
与传统智能网SCE中用SIB述业务不同,NGN的SCE用XML来描述业务。目前有很多描述业务的标识语言(Markup Language),如JAJN的SCML(Service Creation MarkupLanguage)、IETF的CPL(Call Process Language)、W3C的VoiceXML等。CPL是通过XML的DTD(Dara Type Definitions)来定义的,它不能描述复杂的业务,如CPL不能描述多方呼叫;CPL只能由呼叫事件激活而不能由与呼叫无关的事件激活,因此CPL不能描述叫醒服务等业务;而SCML则通过XML的Schemas来定义,它能利用Schemas的继承机制去定义扩展数据类型,这一点对丰富呼叫控制的功能很重要。SCML比CPL更接近于呼叫控制的架构和API的定义,因而能描述更为复杂、丰富的业务。
下一代网络是一个业务驱动的网络,业务将成为网络运营中的主体.在保证网络安全,信息安全的同时,提供在网络中运行业务的安全性将是NGN安全机制建设中的一个重要组成部分。关于安全业务接口设计的研究在1995年就开始引起人们的注意,当时对这种接口的需求主要来自于编写网络通信的程序员,他们需要一种和具体的安全机制无关的安全开发接口来方便编写有安全保障的网络程序.其中最具有代表性的就是GSS-API。
在安全业务接口的设计中,我们应注意以下几点:新的安全业务接口应该在借鉴GSS-API成熟概念的基础上,针对GSS-API中不适应NGN的缺点进行改进;在接口模型的设计中采用以网络为中心的模型,在接口的使用方式上应该和Parlay的业务开发模式保持一致,使NGSS-API成为Parlay业务接口的一部分;在接口的内容上要尽量屏蔽底层安全机制的细节,做到实现与具体机制无关,编程与具体语言无关,这样在降低业务开发者的开发难度的同时,还可以增强业务的可移植性和通用性;接口的设计还应该根据用户的不同的需求提供不同粒度的安全业务开发接口,这种区分对于方便开发和提高程序质量很有好处;在使用过程中,不但可以单独利用GSS—API提供安全业务,而且还应该可以和Parlay的其它网络业务接口配合开发出更加复杂、更加安全的业务。
概括说来,最终的安全设计目标就是将安全业务接口设计成为一个高效、易扩展、易配置的与底层机制无关,并且可以和Parlay现有网络业务接口无缝融合的适合在下一代网络中运行的安全业务开发接口。
如前所述,基于开放式APt(如Parlay API)的新一代业务支撑环境大大促进了高效的业务开发,并提供了一个功能强大的业务开发、运行和管理的支撑平台。其中,业务运行在业务逻辑执行环境(SLEE)上,业务生
成环境(SCE)针对复杂的开放式API接口进行了多个层次的抽象,以满足不同层次的业务开发人员高效开发业务的需要,构件是其中很重要的一个层次。
基于构件的业务开发过程中,开发者首先选取需要的构件,将这些构件按业务逻辑进行联接,并配置构件的数据(即业务支撑数据)即可,无需编写代码,开发者也可以扩展构件功能或编写新构件来支持更加复杂或特殊的业务能力(SCE提供自定义构件的功能)。整个开发过程都在SCE提供的集成开发环境下以图形化的方式来完成,包括编写、验证、调试等步骤。业务开发过程的输出是一个业务描述文件,它描述了业务使用的构件、构件之间的联接关系和配置数据。业务部署时,业务生成环境侧需要一个业务组装器将业务构件和业务框架按照业务描述文件“粘合”为一个业务即可。
为了提高业务构件的性能和重用性,构件应尽可能简单,不保存任何呼叫实例数据,每个构件仅完成单一功能(如放音),各个构件之间完全独立。实际上,智能网业务开发中的SIB(独立于业务的积木式组件)就是一种成功的业务构件,对于下一代网络业务的构件是很好的借鉴,可编程的开放式API使得业务开发人员可以像使用普通APl那样,使用这些开放式API编写电信业务。显然,小粒度的构件最能发挥开放式API灵活的优势,另外,用户需要更加个性化的业务,这恰恰是SIB的弱点所在。可见,为了兼顾通用性与灵活性,必须针对下一代网络的业务构件开发更好的结构。
下一代网络(NGN)的主要特点就是开放性,实现了业务与呼叫以及承载与控制的分离,同时,NGN还是一个业务驱动网络,将业务提升到一独立层面上,以适应NGN以业务为中心的特征。因而,在NGN业务开发过程中也引入各种新的技术,其中最具代表性的业务模式是基于AP[的业务开发方式,向第三方开放API接口,以便第三方开发的各种业务能快速地加载到NGN网络中,进而推动NGN网络的发展。
在基于API的业务开发方式中, 目前存在着多种API技术,如JTAPI、SIP API、JAIN、Parlay API等,NGN中以ParlayAPI最具代表性,利用Parlay API可屏蔽底层网络细节,第三方业务开发商直接利用提供的API接口即可完成各种增值业务的开发。为了提高业务开放的效率,人们又进一步提出了利用构件来实现NGN业务的开发,业务开发人员只需将部分提供的构件按业务逻辑进行联接,并配置构件的数据(即业务支撑数据)即可,无需编写代码,进一步降低了业务开发的难度和业务开发周期。综上所述,为适应NGN的开放性要求和业务为中心的特征,下一代网络业务的开发将会越来越开放、简单,NGN的业务开发技术将朝着提高业务开发效率、缩短业务生成周期、方便第三方业务的快速引入等方向发展。
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航天动力学是研究航天器和运载器在飞行中所受的力及其在力作用下的运动的学科,又称星际航行动力学。航天动力学研究的运动包括航天器的质心运动,称轨道运动;航天器相对于自身质心的运动和各部分的相对运动,称姿态运动;以及与航天器发射、航天器轨道机动飞行有关的火箭运动。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:关于航天动力学环境的最新进展与技术展望相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
动力学环境问题是飞行器设计中的基础与关键,国内外航天器在发射与飞行中振动、冲击造成的故障占据了相当大的比例,轻者影响精度和飞行稳定性,重者会造成失败。随着航天技术的发展,我国航天动力学取得了前所未有的成绩。同时由于信息、材料、微机械等技术的进步,飞行器也呈现出新的特点,动力学问题也出现了新的发展方向。
1.1 动力学环境预示技术进展
动力学环境预示是航天飞行器设计的基础。近年来,航天动力学在环境预示方法上有所突破,开始摆脱对国外标准的依赖,并逐步走上工程实测数据持续修正的道路。一方面覆盖高频、中频、低频的全频域混合建模预示技术得到快速应用,为研制初期的动力学条件提供输入;同时采用型号研制累积的大量实测数据不断修正,某些产品形成了比较精确的动力学模型,制定了有别于国外与国军标的振动、冲击条件,并据此探索了多种经验外推、混合建模、非平稳数据处理等技术。
1.1.1 有限元-统计能量混合建模技术
飞行器在发射、飞行中受到振动、冲击和噪声影响,早期飞行器问题主要集中在低频部分,一般采用有限元方法就能解决。随着飞行器的发展,轻质、柔性、次级结构、设备内部结构等作用凸现,中高频问题凸现,所以近年来对FE-SEA 混合方法的研究很多。主要针对航天器等复杂系统的特点,以飞行器典型结构为主,利用板梁组合结构开展数值仿真,并细分子系统连接关系,使复杂连接随机子系统间能量传输关系具有了完整表达式。同时提出了损耗因子修正、推力修正、设备传递特性修正三级修正方法。完成了诸如卫星天线、太阳帆板、整星结构、运载器、导弹仪器舱、超声速飞行器等基础激励和混响声场动响应,并与试验数据进行了对比。中频段预示与实测结果之间吻合较好,甚至部分精度已经达到±3 dB,但存在某些整体模态被遗漏、响应结果应用到复杂系统局部细分不够等问题,模型还需进一步完善。
1.1.2 振动冲击实测数据统计条件与外推技术
由于工程结构的复杂性,确定动力学环境的方法除混合建模外,还大量采用实测数据或相似产品外推等统计归纳与理论结合的方式,并取得了良好的效果。对气动激励载荷一般采用压力脉动计算或测量值施加到飞行器表面,也采用计算气动声学CAA 的方法。该方法弥补了传统CFD 宽频声波不同波长传播不能准确刻画的缺点,与CFD 紧密关联成为今后的重要方向,但在比例模型试验方面,需要对气动声学的相似律加以详细研究。
振动冲击环境外推法是在参考型号有直接测量结果、新型号与参考型号的动力载荷自谱相似、测量位置结构近似的前提下,按照激励源缩比、结构表面质量密度缩比、飞行器直径缩比等三个基本缩比原则对新型号振动响应自谱量级进行外推的一种方法,弥补了有限元和统计能量缺点,简单实用,适用新型号研制,应用相当广泛。我国积累了大量数据,逐步形成了诸如根据设备固有频率特性确定半正弦冲击和能量谱点火冲击条件的制定方法,根据飞行数据确定振动环境条件并据此给出了马赫数从低到高的外推公式等经验公式和标准。由于数据积累系统性不够,基础数据挖掘不到位,与产品结构、性能等参数关联度不高,应用水平与国外相比还有较大差距。
1.1.3 非高斯、非平稳振动数据处理技术
飞行器在运输中因路面质量会诱发结构碰撞,飞行中因推力脉动、姿态变化等会产生非平稳振动,实测数据分析表明,其具有明显的超高斯分布特征。试验与仿真表明,超高斯分布振动会大大降低结构的疲劳寿命,采用宽带信号作为激励进行疲劳仿真分析,随峭度的增大疲劳损伤积累加快,疲劳寿命缩短。目前振动数据处理及振动试验条件均按照高斯分布进行,忽略了功率谱密度相同但时域数据分布不同对结构影响的差异,在某些特定的情况下应予以重视。
1.2 航天动力学环境预示发展方向
航天动力学环境主要方向是解决高速飞行器气动热带来的热结构动力学问题;动力学环境如何准确定位到设备甚至功能单元一级;如何建立起地面试验结果与飞行状态下的响应之间的关系等问题。
1.2.1 高速飞行器热结构动力学环境分析预示技术
高速飞行器是世界各国发展的重点,特别是长期在大气层飞行情况下与以往发动机置后不同,采用的是吸气式冲压发动机,具有飞行器结构推进一体化特点以及影响控制系统设计的气动/推进/弹性耦合效应。因此,外部气流与进气道流场同时作用于结构,有严酷的振动、噪声环境;另一方面,因气动加热、发动机高温影响,结构特性随温度变化呈现时变特征,动力学环境具有全频域以及与高温耦合的特点。因此,气动激励源作用机理、吸气式飞行器内外流激励振动环境预示与控制、流-固-温耦合物理场分析、热振声多物理场分析、热气动饲服弹性分析、复杂系统时变动力学特性分析、温度对复杂结构振动固有频率影响机理、热虚拟试验等技术成为目前研究的热点。
目前在冲压发动机激励源预示技术方面取得了一定突破,在多物理场、特性分析、热饲服弹性分析等方面采用数值模拟、有限元分析与风洞试验、热模态试验等相结合的方法取得了较大进步,但对内外流场致振机理等尚不清楚,热结构试验与计算结果之间还存在很多不解之处。
1.2.2 基于设备功能的动力学环境预示技术
动力学环境预示的目标是使飞行器设计达到轻量和良好的特性。目前的预示方法采用输入—结构传递—响应分析方法,属于正向分析,只有结构确定后才能进行。尽管对结构优化、完善设计提供了帮助,但对结构系统设计难以发挥根本性改变。其次,有限元、统计能量方法也存在不够细化、不能预示到设备和功能单元局部的缺点,只能给出全系统级或者舱段级的环境,即动力学环境预示与目标设备/单元功能、结构设计合理性以及环境适应性评价之间的桥梁没有建立起来。因此,近年来提出了基于设备功能的反向分析方法,即逆问题。基本思路就是根据飞行器设备的功能指标敏感性要求,把功能指标分解到设备安装部位和敏感物理量上,甚至对结构某些重要位置提出控制指标要求,这样会缩短设计周期,并一次性形成设计结果优化。
目前对该方法的研究取得了初步成果。其基本过程是:首先对飞行器不同位置、相同位置不同功能设备的动力学环境敏感量进行分析,在位移、速度、加速度等18 个物理量中筛选,并分解到安装结构位置甚至到结构传递路径,作为显性指标用于约束结构设计和评估,结构完成后再进行预示,对结构目标点预示结果指标进行转化,与分解指标进行对比评估。这样,利用不同设备功能敏感的动力学环境特征量的不同,将预示结果与结构设计约束之间建立起直接联系,是未来飞行器结构设计的发展方向。该方法已初步用于惯性器件、光学导航、舵系统的动力学环境预示分析中,初步确定了功能设备敏感指标体系,并给出了指标转化方法,形成了一套较完整的思路。
1.2.3 飞行器动力学环境天地一致性问题研究
分析并模拟产品结构所在位置动力学环境的有效性是结构响应预测的关键之一。飞行器结构复杂,且具有多源输入特征,飞行中边界、气动附加刚度、载荷、噪声等影响因素很多,产品分析与地面试验的状态、模型等一致性难以得到保证,传统方法对飞行复杂环境的准确预示比较困难。同时,因振动冲击遥测通道数量有限,难以统计归纳以描述飞行器各部位状况。热试车、发动机试验、火箭撬、功能试验等仅验证了飞行状态中的一个特定状态,但地面试验数量很大。
天地一致性正是综合利用地面试验、分析和飞行遥测数据,根据地面试验系统与飞行状态下结构响应之间存在的映射关系,采用基于映射关系的动力学环境预示技术,对未知部位进行预测。目前,在多个飞行器设计中得到了初步应用。主要采用地面模态试验、地面试验测量数据建立模型,消除地面边界条件影响,运用支持向量回归机构建立两者之间的映射关系模型。通过大量地面试验与遥测数据作为训练样本,得到了回归模型曲线,并在典型结构上得到了试验验证,实现了由遥测点到其他结构点的预测。应用还存在不少缺点,一是遥测点数量有限,映射模型精度较低;二是遥测飞行环境较好,遥测数据样本量不够完备,边界条件模型精度不高,需要结合仿真分析完成。
1.2.4 动力学环境虚拟试验技术
虚拟试验是随航空航天等技术发展和任务增加及大量数据积累而产生的,其意义在于:一方面产品模型包含了不同激励下的响应信息,可分析方向性结果,降低人工判断遗漏,减少实物试验数量,降低成本;另一方面,实物试验前对试验设计方案进行快速评估,确定其合理性和可行性以及安全、质量、经济性。同时对于超出试验能力范围或其他限制的,或难度大、成本高以及无法准确模拟极限载荷工况情况的,更适合采用虚拟试验技术对其进行考核验证。
虚拟试验建模过程侧重于大量试验数据积累和不断修正的结果上,因此需要一个循序渐进不断完善的过程。国外起步较早,美国已形成基于虚拟试验验证技术的公共支撑框架TENA,以及以JMETC 为代表的大型综合试验验证系统,并在F-22、宙斯盾等武器系统中得到应用。国内取得了一些阶段性的应用成果,军工产品虚拟试验领域已形成自主知识产权的通用支撑技术框架VITA。主要困难在于数据积累及其规范性较差,比较简单的结构和单一因素的虚拟试验方法已取得良好进展,而复杂结构多物理场耦合环境方面还存在很大距离。
2.1 大型复杂结构模态试验技术
模态试验技术发展较成熟,在单点与多点正弦激振的基础上发展了多点随机激振和综合模态试验技术,目前已广泛用于航天等领域结构动态设计、振动控制和故障诊断中。我国航天器、运载器和发射装置等大型系统均开展结构模态分析、模态试验,研制过程中要进行结构部组件、全系统、飞行器/发射箱(筒)/发射架(车)/平台联合模态试验,以确定结构系统特性对发射精度、飞行稳定性和设备环境适应性的影响。大型复杂结构模态试验方法主要有宽带随机激振法、纯模态法、锤击法、步进正弦法、工作模态法等。模态参数辨识方法常用的有频域直接拟合法、时域多参考点复指数法LSCE 算法、工作模态polymax 算法等。大型模态试验技术发展有高温环境下的热模态试验技术、三维/多体等非梁模型识别与应用、时变结构模态参数识别方法。
在航天产品中往往存在多体、集中质量、间隙、弱连接、柔性结构等结构非线性以及刚度、质量、阻尼等参数非线性,相应技术尚不成熟,目前多用于飞行器操纵面模态试验。方法主要有测量静刚度法、测量动刚度法、消除间隙和摩擦的橡皮绳加载法以及改变激振力的纯模态试验方法。测量静刚度法是测量结构在不同静力载荷下的刚度。测量动刚度法则是给结构施加可变的正弦激励载荷,在考虑刚度引起的非线性同时引入了阻尼引起的非线性。橡皮绳加载法则是用弹性力消除结构间隙和摩擦,然后测量结构线性化后的模态参数。改变激振力的纯模态试验方法跟线性结构纯模态法类似,通过改变激振力的频率和大小、得到不同激振力下的结构模态参数[15—16]。
2.2 微机械模态试验技术
新型飞行器大量采用惯导对准、地形匹配、光学制导等技术,相应的印制电路板、辅助结构、机构、支架、内部结构的动力学特性直接影响飞行稳定性和设备精度。由于此类结构质量轻、刚度小、结构复杂,传统模态试验方法带来的附加刚度和质量与被测结构相当,精度难以保证,因此采用声激励和光测替代传统激振杆或锤击法等接触式激励和加速度传感器测量方法,可以弥补相应不足。重音喇叭发出的声能足以激发出小质量结构件的模态,但要解决声源与现有设备的阻抗匹配、相位匹配等问题。目前国内有采用低频高密度体积声源集成的非接触激励,加速度测量采用激光测振仪,消除了附加刚度和质量的影响。通过对比试验,两种激励方式得出的频率、振型结果一致,声激励试验结果与典型算例结果更吻合,精度更高。
2.3 多输入多输出振动试验技术
目前比较流行的振动试验做法是用多个振动台模拟飞行器运输、发射与飞行动力学环境,以模拟多激振源,并提高激振力分布均匀性或提高推力以及柔性结构的试验效果,并在军事、航空、电子等领域广泛应用,美军标和国内标准均有相关内容。同时国外SD,DP,IMV,LMS 等公司拥有多台振动控制仪商用产品。
国内在20 世纪90 年代就开始了这方面的研究,在细长体双振动台试验、设备级三轴振动试验方面应用比较成熟,并形成了相关行业和国军标等标准。南航、亿恒等单位多台控制技术也逐步成熟并形成了商用产品。目前中国航空综合技术研究所等正在建设大型多振动台试验系统,但大型产品结构多样,特性各异,而多输入多输出控制方法依赖于产品结构传递特性,所以通过实测数据统计归纳而形成试验条件,包括控制矩阵对角元素设定在内的多振动台控制还需要深入研究。此外还有利用多个压电元件来模拟实际环境的分布式振动试验技术。制定合理的多台多轴的振动试验条件,针对具体试验件研究激励方案以及多轴振动与热环境耦合试验方法等问题是以后研究的重点方向。
2.4 离心复合试验技术
飞行器在机动转弯等动作会产生过载,同时有温度、振动、冲击等共同作用的复合环境。对于特定产品结构,离心复合环境会影响到产品的精度和功能。离心复合试验在国内外发展比较迅速,美国的UCDavis 大型振动离心机系统包含了水平单向、垂直/水平双向振动、试验摄像观测系统、电阻层析成像系统等,是目前振动离心机的最高水平。
目前国内的离心复合试验技术通常是以离心机为主体,在机臂上安装温度箱、振动台来实现的。这种方法存在的技术难题是离心力作用下振动台动圈会发生偏转,须设计纠偏系统,同时必须考虑对振动台固有特性的影响。目前国内多为小型振动离心机,并在航天、水利水电以及核工业得到应用,但振动台推力偏小限制了试验系统的广泛应用。中物院等单位对离心复合试验系统进行了深入研究,并根据需求提出了模拟飞行过程的高动态离心试验、STS 环境模拟等试验模拟技术。
由于高超声速飞行器速度高,动力学特性与以往有很大不同,尤其以高温耦合影响为重。在热结构动力学建模分析的基础上,根据考核目的应尽量减少耦合因素,突出主要矛盾,可以分别进行两两或多耦合因素试验验证。
3.1 热结构时变模态试验技术
由于气动加热效应等影响,高速飞行器结构受到温度梯度影响,相应的材料物性参数、结构刚度、热应力等随飞行时间变化,飞行器动力学特性随时间变化并影响到飞行控制。高温影响机理复杂,对简单结构而言,以材料弹性模量下降为主,符合结构固有频率下降规律;对复杂结构,热应力导致刚度分布变化,结构特性难以预测,各阶固有频率并不完全符合随温度升高而降低的直观规律。
结构热模态试验是获取热结构动力学特性的主要方法,但由于地面试验受到的影响因素更多,热边界影响以及结构边界受热影响的刚度变化复杂,也是国内外研究的前沿与热点,成为集控制、信号处理和结构动力学的一个交叉学科,借助线性系统和信号处理等领域的研究成果发展出一些有效的时变模态参数辨识算法。国外如NASA 早期研究成果表明,温度对结构模态参数的影响明显,但振型基本不变,均为基于傅里叶变换的模态参数辨识算法,仅是温度稳定环境结论。国内基于高超声速飞行器发展,提出了基于递推子空间方法的时变模态参数辨识算法,可以通过状态空间联系到结构的振动微分方程,找到彼此的契合点,这种方法也是参数化的模型,识别精度更高。工程中一般分两步完成,先获取不同温度稳定环境下的模态参数,以此为基础再获取结构模态参数随着温度变化的详细变化。
3.2 热振动/噪声试验
与热耦合的动力学试验用于验证不同温度、湿度分布下结构的传热特性,温度分布以及振动、噪声、疲劳特性。由于影响因素多、技术难度大,到20 世纪90年代才开始逐步完成工程实现。飞行器昂贵且材料存在不可逆因素,一般按热振动、热噪声、热疲劳等两两组合进行试验,从飞行器经历的环境剖面及飞行器局部分析,提炼需解决的主要矛盾,分析、设计多组试验,进行相对简化的环境因素组合模拟和覆盖性考核与评估。目前具有热噪声试验设备和试验能力的国家有德国、俄罗斯、美国等,根据考核的主要目的进行部件、舱段、整机试验。国内航天、航空等试验机构均建成了较大规模的热试验设施,具有系统级1300 ℃以下热振动、热强度、热疲劳、热模态试验能力,部件级650 ℃以下热噪声试验能力。热噪声试验主要针对薄蒙皮、TPS结构等对热、噪声联合作用敏感的结构。
3.3 热结构动力学参数非接触式测量技术
由于高温的影响,传统的应变、振动、压力测量手段受到限制,因此,近年来出现了适宜高温环境下测量的新技术。
非接触式振动测量技术主要是应用多普勒原理、激光干涉原理的测振方法,因其非接触、无附加质量、动态范围大和精度高,所以在热模态、热振动等试验中广泛应用。由于其存在安装对准、激光反射效果、热蒸腾效应问题,影响了振动测量精度。
非接触式热应变测量方法有基于数字图像处理的方法和数字图像相关方法等。此外还有电子散斑干涉法、云纹干涉法等方法。这些方法测量灵敏度非常高,并具有测量结果直观可视的优点。
高动态应变测量技术主要采用光纤Bragg 光栅动态应变传感器,其特点是信号频率高、信噪比高。瞬态应变测试在实用的信号解调方面还存在响应速度方面的瓶颈问题,尚需做大量工作。
压力脉动测量技术包括有以下几种:传感器外加冷却护套,但存在局部冷区大热梯度和声歪曲;光纤传声器,在727 ℃以下有良好频响特性;等离子传声器,可用于高温、高速、高焓值气流中的噪声、热流等多参数的同步测试;将高温下的噪声用波导管导出测量,已在发动机内部噪声测试等任务中得到应用。
飞行器地面阶段运输、执勤环境复杂,存在平台、工作/人工诱发与气候组合环境影响,其振动冲击响应不但有其特殊性,而且有时比飞行环境更为严酷。
飞行器-发射装置-平台等构成的系统动力学问题主要体现在以下方面。
1)载荷激励存在平台多样性,发射状态下风载荷激励,车辆运输中道路障碍等情况下的颠簸冲击、刹车冲击、振动,舰船平台受海浪冲击、炮击、爆炸冲击传递到产品的振动冲击响应等[24]。
2)连接结构存在诸如多联装刚弹转换、适配器、运输中的减震器阵列等特殊情况,以及车辆发射装置起竖折叠状态下的多体结构,存在结构非线性,在温度变化等情况下动力学特性会发生相应的改变。
3)发射装置、地面设备往往尺度较大,存在_效应,在温度、阳光、风载荷、平台诱发等叠加或综合作用下,产生局部变形等,即存在局部微环境问题,长期作用下产生疲劳或应力腐蚀。
4.1 飞行器-发射装置动力学响应分析
地面阶段主要表现为运输中的冲击、振动,舰载爆炸冲击、风载荷等情况。近年来国内外利用NASTRAN 等软件开展了大量研究,特别是对水下爆炸冲击响应进行了深入分析,采用大质量法、动态设计分析等方法,综合考虑了分布质量惯性力、结构传播效应等因素,给出了发射装置的变形和应力,并得出大长细比产品对冲击敏感、横向响应较大、沿长度方向响应差异较大等结论。
由于系统构成复杂,很难得到精确的振动应力,只能采取实测数据。通过大量实测数据统计分析,得到了直接用于工程的成果,火箭在运输车上的振动应力为正态分布或威布尔分布,对组合系统力学特性影响很大。通过比较公路、铁路、海上、飞机运输振动特点,公路的振动量级最大,且主要以低频振动为主。通过实测数据也发现,在大外载荷作用下,如在路况很差、风浪很大的情况下,由于连接结构、接触面、安装固定面的存在,可能会激发出多平台固有频率以外的高频冲击振动,并具有超高斯分布特征。
4.2 飞行器-发射装置-平台系统动力学特性研究
地面阶段存在连接状态差别大、边界不确定性大、导致的结构非线性变化等影响,诸如运输状态下的弹性(减震器阵列等)边界、动态载荷下边界力变化、待机发射状态边界、车/舰发射过程中的适配器滑动状态变化、机载发射、不同温度/湿度/风载荷影响、水下发射影响等。仅部分情况一阶固有频率计算较为准确[28],且不同测试方法(敲击法、路障冲击工作模态等)模态频率差别较大。目前产品研制过程中均要完成水下模态、发射箱/架/飞行器、车辆/发射箱/飞行器、飞机/发射架/飞行器等稳定状态的特性试验,除研究飞行器在平台的性能变化外,还可以获取飞行器对平台系统的影响,如是否会与机翼、发射箱等发生共振,以及如何改进结构,降低系统各部位的动态应力。
4.3 气候-工况/平台诱发载荷组合环境下动力学特性研究
飞行器在地面阶段尽管温度比较温和,但平台诱发、气候环境的复合及累积效应突出。舰船平台上,除经历摇摆、冲击和振动外,还有阳光照射的光化学和温升效应。大型产品大尺寸效应产生的累积变形和应力不容忽视,与盐雾、潮湿等形成气候-力学复合环境,加剧了结构的破坏。地面车辆平台经历颠簸、刹车等过载和冲击以及气候环境影响。平台上大型复杂结构系统内部可能会存在着大量高于设计或整体平均设计条件的局部微环境,如大型结构中的减震器阵列在外力诱发下的不均匀分布会导致某个减震器失效并导致连锁反应整体损坏,固发中的装药界面应力等,影响飞行器寿命。
系统的损坏最终可以归结为某个部位、构件、器件的故障,因此,目前的解决方法主要是把地面阶段飞行器与平台作为一个多体、柔性、非线性系统分析,确定关键薄弱环节,并根据局部结构的工况载荷应力和微气候环境等效成典型试验构件,附加少量整机级试验,评估其适应性和寿命。此外,为防止偶发事件和系统复杂性难以判断的破坏问题,普遍采用自动记录设备,可以长期监测关键部位环境数据,并与设计基线比较,预判出相应的问题。
基于上述分析,目前在该方面的发展方向主要有:气候作用下的_装备动力学分析及疲劳寿命研究;气候环境下复杂结构力学特性分析技术;飞行器-发射装置-平台系统微环境分析;健康管理与诊断技术等。
飞行器动力学环境问题会随着工程需求不断出现新的变化,但解决方法不外乎分析与试验两种方法。通过工程实践,分析预示、试验与产品功能密切相关,型号结构、功能、材料、器件的变化,会带来分析与试验方法的变化。
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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。
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