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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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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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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.
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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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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。
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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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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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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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