發(fā)布時(shí)間：2023-03-16 15:57:36
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的數(shù)據(jù)通信技術(shù)論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
本質(zhì)上來講，紅外通信就是對二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)開展調(diào)制和解調(diào)。這樣可以產(chǎn)生紅外通信并且傳輸數(shù)據(jù)，通常所說的紅外通訊調(diào)制器就是紅外通信的接口。具體點(diǎn)來說，利用950nm的近紅外波段紅外線來傳輸各種信息即為紅外通信。發(fā)送端能將基帶處的二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制成所需的脈沖串信號(hào)，紅外發(fā)射管又能發(fā)射出各種紅外信號(hào)。接收端把傳輸過來的光脈轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，待完成放大、濾波等工作后再傳送到解調(diào)電路實(shí)施解調(diào)，變成原來的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)輸出。一般使用的有：①借助脈沖寬度來完成信號(hào)調(diào)制的脈寬調(diào)制，及PWM；②使用脈沖串之間的時(shí)間間隔完成信號(hào)調(diào)制的脈時(shí)調(diào)制，即PPM。
2紅外通訊技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸中的優(yōu)勢
現(xiàn)今的數(shù)據(jù)通訊方式非常多樣，但應(yīng)用領(lǐng)域最廣的還是紅外通訊技術(shù)，紅外通訊技術(shù)之所以能夠得到如此廣泛的應(yīng)用，主要是因?yàn)樗饕铝袔c(diǎn)顯著優(yōu)勢：首先，紅外通訊技術(shù)便于進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，它的所有數(shù)據(jù)都只是將電脈沖和紅光脈沖進(jìn)行各種轉(zhuǎn)化；其次，紅外通訊技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)的線纜連接方式而使用先進(jìn)的無線電連接，方便進(jìn)行小型設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送工作；再次，紅外通訊技術(shù)雖然進(jìn)行了大量的創(chuàng)新但仍符合舊有的數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠嘘P(guān)規(guī)定；最后，紅外通訊設(shè)備進(jìn)行的是兩個(gè)設(shè)備間的直線數(shù)據(jù)傳輸，它的錐角度數(shù)不超過30度，所以保密性能更強(qiáng)。此外，紅外通訊技術(shù)的最顯著優(yōu)勢是傳輸速度快，這是傳統(tǒng)的傳輸方式所不可比擬的，現(xiàn)今常用的傳輸速度是4M，不過，最先進(jìn)的VFIR技術(shù)早已達(dá)到16M。
3可以運(yùn)用紅外技術(shù)的設(shè)備
紅外數(shù)據(jù)通訊在數(shù)據(jù)傳送方面取得的工作成效十分顯著，所以在多種小型設(shè)備中都有應(yīng)用，本文只列舉了一些和我們的生活工作密切相關(guān)的使用了紅外通訊設(shè)備的技術(shù)，例如：①生活中使用的各種電腦；②打印機(jī)等各種電腦附屬設(shè)備等；③各種通訊聯(lián)系工具；④單反相機(jī)、家用筆記本、電視機(jī)頂盒和手表等；⑤各種工業(yè)用或醫(yī)用設(shè)施；⑥網(wǎng)絡(luò)的接入設(shè)施。
4紅外技術(shù)的缺陷
進(jìn)行紅外數(shù)據(jù)傳輸時(shí)必須直線工作，這就需要徹底排除其間的障礙物，這樣才能高效的完成數(shù)據(jù)傳輸工作。分析當(dāng)前的紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)，其通訊速率是有待提高的，否則將無法提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。紅外通訊技術(shù)的突破點(diǎn)在于引進(jìn)了先進(jìn)的無線傳輸方式，這也使得其使用功能比較簡單，想要擴(kuò)展其功能是具有非常大的難度的。
5紅外技術(shù)為計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來的進(jìn)步
紅外通訊技術(shù)的發(fā)展會(huì)使許多的主流計(jì)算機(jī)產(chǎn)品及其附屬產(chǎn)品都受到了影響，尤其對調(diào)制解調(diào)器的應(yīng)用有著惡劣影響?？茖W(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，認(rèn)真執(zhí)行紅外通信標(biāo)準(zhǔn)可以把所有的局域網(wǎng)的LAN的數(shù)據(jù)率增加至10Mb/s。在紅外通信標(biāo)準(zhǔn)中，要求其發(fā)射功率很低，所以它在工作時(shí)也是由電池來提供動(dòng)力的。目前，惠普電腦公司早已著手研究內(nèi)置式端口，若研究成功，所有擁有紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的筆記本電腦和手持式計(jì)算機(jī)，使用者都可以把它放在手機(jī)的一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高速呼叫，還能連接至當(dāng)?shù)氐幕ヂ?lián)網(wǎng)。紅外通訊技術(shù)有很強(qiáng)的兼容性，這可以為電腦的設(shè)計(jì)者及終端使用者提供多元化的無電纜連接方法，如掌上電腦、筆記本電腦、家用臺(tái)式計(jì)算機(jī)和個(gè)人數(shù)字助理設(shè)備間的文件交換等。還可以在計(jì)算機(jī)的各種設(shè)備間互相傳輸數(shù)據(jù)并控制電視、盒式錄像機(jī)等的工作。
6紅外通訊技術(shù)的發(fā)展前景
觀察目前的市場現(xiàn)狀不難發(fā)現(xiàn)，紅外通信設(shè)備已經(jīng)不單單在個(gè)人數(shù)據(jù)設(shè)備、各種筆記本或打印機(jī)中使用，而在個(gè)人通訊系統(tǒng)即PCS和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)中也有了極廣泛的應(yīng)用。紅外線連接是數(shù)字式的，所以筆記本電腦間的數(shù)字連接不用再應(yīng)用調(diào)制解調(diào)器，便攜式PC在接通PCS數(shù)據(jù)卡后連接電話后就能和無線PCS系統(tǒng)開展數(shù)據(jù)傳輸；而加大電纜的紅外端口能夠使PCS電話系統(tǒng)及筆記本電腦之間的無線通信更加便捷。不過在連接PCS、數(shù)字電話系統(tǒng)及筆記本電腦時(shí)一定要應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的紅外端口，也因此每種電腦都可使用PCS數(shù)字電話系統(tǒng)，例如最先進(jìn)的筆記本計(jì)算機(jī)和手持式計(jì)算機(jī)，這樣可以更簡單的進(jìn)行紅外數(shù)據(jù)的通信。此外，在使用該系統(tǒng)時(shí)電腦中不需配備調(diào)制解調(diào)器，所以以前的不能供給高性能PC卡調(diào)制解調(diào)器工作的手持式計(jì)算機(jī)現(xiàn)在也可以利用無線形式來完成通信?？茖W(xué)的觀察現(xiàn)今紅外通信技術(shù)在各種設(shè)備中的應(yīng)用，我們可以客觀的估計(jì)，
7結(jié)語
1.重知識(shí)、輕能力。電子信息工程專業(yè)學(xué)生既要掌握廣泛的人文社會(huì)科學(xué)知識(shí)和扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)知識(shí)，掌握電路與電工學(xué)、信號(hào)與系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、電磁場與電磁波等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)、信號(hào)與信息處理等專業(yè)方向知識(shí)，更要具備自學(xué)能力、信息獲取與表達(dá)能力、系統(tǒng)認(rèn)知能力、創(chuàng)新思維能力、工程實(shí)踐能力、系統(tǒng)開發(fā)能力以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。新時(shí)代對人才，特別是對創(chuàng)新型人才的要求，已經(jīng)從知識(shí)體系走向能力體系[2]。對于數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程來說，知識(shí)點(diǎn)多、更新快，因此，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)的能力比單純傳授知識(shí)本身更重要。該課程傳統(tǒng)的開卷考核方式和閉卷的考核方式對課本的依賴程度較高，考試內(nèi)容側(cè)重于理論知識(shí)，忽視了對各種能力的考核。學(xué)生往往借助死記硬背的方法獲得較高的分?jǐn)?shù)，從而使學(xué)生養(yǎng)成了錯(cuò)誤的學(xué)習(xí)觀念，不利于對學(xué)生創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。
2.形式單一。一門課程的考核應(yīng)該全面考核該課程涉及的各種知識(shí)以及應(yīng)用這些知識(shí)的能力，不同的知識(shí)或能力應(yīng)采取不同的考核形式。目前一般都是通過期末一張?jiān)嚲砜己?，無論是采取開卷還是閉卷形式，都無法全面考核學(xué)生的真實(shí)知識(shí)和能力。閉卷考試比較死板，注重知識(shí)，弱化運(yùn)用；開卷考試雖靈活，但輕基礎(chǔ)。由于受限于試卷篇幅和答題時(shí)間，單次考試無法兼顧知識(shí)和能力，只能側(cè)重于知識(shí)點(diǎn)的考核，導(dǎo)致學(xué)生緊抓書本，視野狹窄，缺乏綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和創(chuàng)新能力?？荚嚻谀耙诲N定音”，只重結(jié)果、不重過程。通過一次考試決定學(xué)生一門課程的最終成績，存在極大的偶然性。必然導(dǎo)致學(xué)生平時(shí)不學(xué)，考前突擊復(fù)習(xí)，造成很多學(xué)生只注重考試期的臨陣磨槍，而忽視了平時(shí)的過程學(xué)習(xí)。必然出現(xiàn)學(xué)生纏著教師劃范圍、指重點(diǎn)，學(xué)生也只是簡單地復(fù)習(xí)重點(diǎn)內(nèi)容，無法把握知識(shí)體系，更談不上知識(shí)的應(yīng)用了。另外，僅考期末考試，大大削弱考試的反饋?zhàn)饔?，不利于教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和方法，也不利于發(fā)揮考試對學(xué)生平時(shí)的激勵(lì)和引導(dǎo)作用。
二、考試改革的主要方法
1.全過程。所謂全過程就是考核持續(xù)在整個(gè)教學(xué)過程中完成，不是僅僅局限在期末考核。全過程的考核能夠更加真實(shí)地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，能夠更好地反饋教學(xué)效果，及時(shí)指導(dǎo)教師調(diào)整教學(xué)方法和手段，及時(shí)幫助學(xué)生重新分配時(shí)間和精力、調(diào)節(jié)側(cè)重點(diǎn)，更好地完成學(xué)業(yè)。除期末考試外，在每次教學(xué)過程中進(jìn)行學(xué)風(fēng)考評，在每一章節(jié)的教學(xué)結(jié)束后進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)檢測，在每個(gè)專題進(jìn)行中，培養(yǎng)和反饋學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。通過遍布整個(gè)教學(xué)過程中的考核，督促學(xué)生全面深入地掌握各門課程的內(nèi)涵與外延，給予學(xué)生展示學(xué)習(xí)狀況、心得體會(huì)和思考探討的機(jī)會(huì)，全面充分地評價(jià)學(xué)生的學(xué)業(yè)，避免一次考試定終身的弊端，以提高考核的合理性、公平性和真實(shí)性。在數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)過程中，全過程考核主要涉及這樣幾個(gè)階段。①教學(xué)過程中，隨堂小測驗(yàn)?？梢栽谝还?jié)課結(jié)束時(shí)進(jìn)行，檢查本節(jié)課的教學(xué)效果，也可以在一節(jié)課開始時(shí)進(jìn)行，檢查前面學(xué)習(xí)過的內(nèi)容。②單元結(jié)束后，設(shè)置單元小考。單元小考不宜過于頻繁，一門課設(shè)置二三次即可。③自學(xué)環(huán)節(jié)的評價(jià)。在整門課程的教學(xué)過程中，安排一兩個(gè)章節(jié)由學(xué)生自學(xué)，在課堂上師生共同評價(jià)自學(xué)效果。④期末考試，全面考核教學(xué)情況。各個(gè)階段的考核應(yīng)該合理調(diào)配，保證每兩次課有一次考核，要么單元測試，要么自學(xué)評價(jià)，要么隨堂小測驗(yàn)，使得學(xué)生緊緊跟住教學(xué)活動(dòng)，及時(shí)掌握相應(yīng)知識(shí)，培養(yǎng)相應(yīng)能力。
組播VPN是基于MPLSL3VPN來實(shí)現(xiàn)組播傳輸?shù)募夹g(shù)。如圖1所示，網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)承載著兩個(gè)相互獨(dú)立的組播業(yè)務(wù)：公網(wǎng)實(shí)例、VPN實(shí)例A。公共網(wǎng)絡(luò)邊緣PE組播設(shè)備支持多實(shí)例。各實(shí)例之間形成彼此隔離的平面，每個(gè)實(shí)例對應(yīng)一個(gè)平面。以VPN實(shí)例A為例，組播VPN指：當(dāng)VPNA中的組播源向某組播組發(fā)送組播數(shù)據(jù)時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)中所有可能的接收者中，僅屬于VPNA（即Site1、Site3或Site5中）的組播組成員才能收到該組播源發(fā)來的組播數(shù)據(jù)。組播數(shù)據(jù)在各Site及公網(wǎng)中均以組播方式進(jìn)行傳輸。其中，實(shí)現(xiàn)組播VPN所需具備的網(wǎng)絡(luò)條件如下：（1）在每個(gè)Site內(nèi)支持基于VPN實(shí)例的組播。（2）在公共網(wǎng)絡(luò)內(nèi)支持基于公網(wǎng)實(shí)例的組播。（3）PE設(shè)備支持多實(shí)例組播，即支持基于VPN實(shí)例和公網(wǎng)實(shí)例的組播，并支持支持公網(wǎng)實(shí)例與VPN實(shí)例之間的信息交互和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。為了滿足以上條件，互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（IETF）最終形成制定了以MD（MulticastDomain）組播域方案來實(shí)現(xiàn)組播VPN的標(biāo)準(zhǔn)。MD方案的基本思想是：在骨干網(wǎng)中為每個(gè)VPN維護(hù)一棵稱為Share-MDT的組播轉(zhuǎn)發(fā)樹。來自VPN中任一Site的組播報(bào)文都會(huì)沿著Share-MDT被轉(zhuǎn)發(fā)給屬于該MD的所有PE。MD是一個(gè)集合，它由一些相互間可以收發(fā)組播數(shù)據(jù)的VRF組成。其中，支持組播業(yè)務(wù)的VRF為MVRF，它同時(shí)維護(hù)單播和組播路由轉(zhuǎn)發(fā)表。PE收到組播報(bào)文后，如果其MVRF內(nèi)有該組播組的接收者，則繼續(xù)向CE轉(zhuǎn)發(fā)；否則將其丟棄。不同的MVRF加入到同一個(gè)MD中，通過MD內(nèi)自動(dòng)建立的PE間的組播隧道（MT）將這些MVRF連接在一起，實(shí)現(xiàn)了不同Site之間的組播業(yè)務(wù)互通。每個(gè)MD會(huì)被分配一個(gè)獨(dú)立的組播地址，稱為Share-Group。當(dāng)兩個(gè)MVRF之間通信時(shí)，用戶報(bào)文以GRE方式被封裝在骨干報(bào)文里通過MT進(jìn)行傳輸，骨干報(bào)文的源地址為PE用來建立BGP連接所使用的接口IP地址，目的地址為Share-Group。
2民航數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中組播VPN的實(shí)現(xiàn)
在民航數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)組播VPN主要需完成骨干網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)備工作以及組播VPN設(shè)計(jì)與實(shí)施等工作。
2.1組播VPN的規(guī)劃設(shè)計(jì)民航ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)華東地區(qū)ATM交換機(jī)上的RPM-PR板卡提供了MPLSVPN業(yè)務(wù)，目前部署的MPLSVPN業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇樾切谓Y(jié)構(gòu)，即由區(qū)域一級節(jié)點(diǎn)9槽RPM板卡作為P設(shè)備和路由反射器，而其他節(jié)點(diǎn)均為PE設(shè)備。華東地區(qū)ATM網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)承載著兩個(gè)相互獨(dú)立的組播業(yè)務(wù)：ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)公網(wǎng)組播實(shí)例和名為YJCJ2的用戶私網(wǎng)組播實(shí)例。VPN組播實(shí)例是通過在P和PE設(shè)備上部署實(shí)現(xiàn)的，網(wǎng)絡(luò)中，作為P和PE的RPM板卡上運(yùn)行著公網(wǎng)組播實(shí)例，而作為PE的RPM板卡同時(shí)又運(yùn)行著用戶私網(wǎng)組播實(shí)例。公網(wǎng)的組播實(shí)例是在所有RPM板卡上開啟組播應(yīng)用。上海虹橋和浦東機(jī)場兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的10槽RPM板卡負(fù)責(zé)接入用戶的VPN組播業(yè)務(wù)，所以需在這兩臺(tái)設(shè)備上部署MPLSVPN應(yīng)用，并在這兩個(gè)用戶站點(diǎn)相應(yīng)的VRF實(shí)例中開啟組播應(yīng)用。在本案例中，VPN用戶接入側(cè)要求使用的是PIM密集模式，而民航數(shù)據(jù)網(wǎng)MPLSVPN公網(wǎng)則使用的是PIM稀松模式。在MPLSVPN網(wǎng)絡(luò)中不同用戶的VPN站點(diǎn)都是彼此邏輯獨(dú)立的，并且VPN用戶數(shù)據(jù)封裝MPLS標(biāo)簽后通過公網(wǎng)的PE和P設(shè)備進(jìn)行傳輸。對于VPN組播來說，數(shù)據(jù)的傳輸模式也是類似的。PE設(shè)備通過將該VPN實(shí)例中的用戶VPN組播數(shù)據(jù)報(bào)文封裝成公網(wǎng)所能“識(shí)別”的公網(wǎng)組播數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行組播轉(zhuǎn)發(fā)。這種將私網(wǎng)組播報(bào)文封裝成公網(wǎng)組播報(bào)文的過程就叫做構(gòu)造組播隧道（MT）。在PE上，每個(gè)VPN用戶的組播數(shù)據(jù)是通過不同的MTI(MulticastTunnelInterfac)組播隧接口在公網(wǎng)構(gòu)造組播隧道，參見圖2。由于公網(wǎng)、VPN網(wǎng)以及用戶接入側(cè)各組播部署中都采用PIM協(xié)議啟用了組播應(yīng)用，MPLSVPN中組播應(yīng)用包含如下的PIM鄰居關(guān)系：（1）PE-P鄰居關(guān)系：指PE上公網(wǎng)實(shí)例接口與鏈路對端P上的接口之間所建立的PIM鄰居關(guān)系。（2）PE-PE鄰居關(guān)系：指PE上的VPN實(shí)力通過MTI收到遠(yuǎn)端PE上的VPN實(shí)例發(fā)來的PIMHello報(bào)文后建立的鄰居關(guān)系。（3）PE-CE鄰居關(guān)系：指PE上綁定VPN實(shí)例的接口與鏈路對端CE上的接口之間建立的PIM鄰居關(guān)系。部署公網(wǎng)組播實(shí)例需在華東地區(qū)所有相關(guān)RPM板卡開啟組播服務(wù)，考慮到密集模式對RPM設(shè)備和骨干網(wǎng)資源的開銷，在民航ATM數(shù)據(jù)網(wǎng)中使用了PIM稀松模式。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的物理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停x取上海虹橋9槽RPM板卡作為RP。
2.2組播VPN的實(shí)施運(yùn)行在MPLSVPN網(wǎng)絡(luò)中的P和PE設(shè)備上部署PIM協(xié)議，這些設(shè)備之間會(huì)形成PE-P鄰居關(guān)系，從而使得公網(wǎng)支持組播功能，并形成公網(wǎng)的組播分發(fā)樹。本案例中使用PIM稀松模式，即在虹橋和浦東機(jī)場節(jié)點(diǎn)的9、10槽RPM板卡的配置底層IGP路由協(xié)議的接口上部署PIM稀松模式，這樣就構(gòu)造了公網(wǎng)的PIM共享樹。在傳輸用戶私網(wǎng)組播報(bào)文的PE上部署基于VRF實(shí)例的組播，一個(gè)VPN實(shí)例唯一制定一個(gè)Share-Group地址。同一個(gè)VPN組播域內(nèi)的PE之間形成PE-PE鄰居，并形成該組播域的共享組播分發(fā)樹（Share-MDT）。在本例中就是在虹橋和浦東機(jī)場的10槽YJCJ2VRF實(shí)例中部署相應(yīng)的defaultMDT地址239.255.0.5。用戶CE設(shè)備和PE連接CE的相應(yīng)接口啟用組播，本例中使用PIM密集模式。這樣就形成了PE-CE鄰居關(guān)系。本例中是在虹橋和浦東機(jī)場節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)VPN業(yè)務(wù)端口配置PIM密集模式。當(dāng)用戶有組播報(bào)文需要傳輸?shù)臅r(shí)候，就將組播報(bào)文發(fā)送給PE的VRF實(shí)例，PE設(shè)備收到報(bào)文后識(shí)別組播數(shù)據(jù)所屬的VRF實(shí)例。用戶私網(wǎng)的數(shù)據(jù)報(bào)文對于公網(wǎng)是透明的，不論數(shù)據(jù)歸屬或類別，PE都統(tǒng)一將其封裝為公網(wǎng)組播數(shù)據(jù)報(bào)文，并以Share-Group作為其所屬的公網(wǎng)組播組。一個(gè)Share-Group唯一對應(yīng)一個(gè)MD，并利用公網(wǎng)資源唯一創(chuàng)建一棵Share-MDT進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。在該VPN中所有私網(wǎng)組播報(bào)文，都通過此Share-MDT進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如圖3所示，可以看到華東地區(qū)公網(wǎng)上的Share-MDT創(chuàng)建的過程。虹橋節(jié)點(diǎn)10槽RPM向9槽RPM(RP節(jié)點(diǎn))發(fā)起加入消息，以Share-Group地址作為組播組地址，在公網(wǎng)沿途的設(shè)備上分別創(chuàng)建（*，239.255.0.5）表項(xiàng)。同時(shí)虹橋浦東機(jī)場節(jié)點(diǎn)也發(fā)起類似的加入過程，最終在MD中形成一棵以虹橋節(jié)點(diǎn)9槽RPM為根，以虹橋、浦東機(jī)場節(jié)點(diǎn)10槽RPM為葉的共享樹（RPT）。隨后，虹橋和浦東機(jī)場節(jié)點(diǎn)10槽RPM的公網(wǎng)實(shí)例向公網(wǎng)RP發(fā)起注冊，并以自身BGP的router-id地址作為組播源地址、Share-Group地址作為組播組地址，在公網(wǎng)的沿途設(shè)備上分別創(chuàng)建（20.51.5.6，239.255.0.5）和（20.51.5.3，239.255.0.5）表項(xiàng)，形成連接PE和RP的最短路徑樹（SPT）。在PIM-SM網(wǎng)絡(luò)中，由（*，239.255.0.5）和這兩棵相互獨(dú)立的SPT共同組成了Share-MDT。虹橋節(jié)點(diǎn)PE的私網(wǎng)組播報(bào)文在進(jìn)入公網(wǎng)后，均沿該Share-MDT向浦東機(jī)場節(jié)點(diǎn)PE轉(zhuǎn)發(fā)。圖4是私網(wǎng)組播報(bào)文在公網(wǎng)中轉(zhuǎn)發(fā)的過程。當(dāng)浦東機(jī)場節(jié)點(diǎn)的YJCJ2VPN用戶CE設(shè)備加入到虹橋節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)源所在的組播組，此時(shí)由于這兩個(gè)站點(diǎn)部署為PIM-DM模式，虹橋節(jié)點(diǎn)組播設(shè)備會(huì)立刻將數(shù)據(jù)推送到虹橋節(jié)點(diǎn)10槽RPM的YJCJ2VRF實(shí)例中，并通過該VPN構(gòu)建的Share-MDT在公網(wǎng)上以（20.51.5.6，239.255.0.5）構(gòu)建的SPT進(jìn)行公網(wǎng)組播報(bào)文傳輸。當(dāng)公網(wǎng)組播報(bào)文被浦東機(jī)場10槽PE設(shè)備收到后會(huì)將其解封裝成原始的私網(wǎng)組播報(bào)文，并轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的接收CE，最終完成用戶私網(wǎng)組播數(shù)據(jù)在MPLSVPN網(wǎng)絡(luò)中的傳輸。
3總結(jié)
移動(dòng)通信技術(shù)起源于1921年的美國，以2 MHz的帶寬設(shè)計(jì)了車載移動(dòng)電話通信系[1]。1946年，貝爾實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了第一個(gè)公用移動(dòng)通信系統(tǒng)；1947年，美國的紐約市與波士頓市之間的高速公路系統(tǒng)就使用了帶寬為35～40 MHz的移動(dòng)通信系統(tǒng)[2]。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)得到迅猛的發(fā)展，1983年，美國投入使用了世界上第一個(gè)面向公眾的蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)。到20世紀(jì)80年代，GSM數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)成為人們研究的重點(diǎn)[3]。
高速公路地理環(huán)境的限制，使得高速公路移動(dòng)通信系統(tǒng)的建設(shè)難度加大。我國已經(jīng)建成的覆蓋區(qū)域性的高速公路移動(dòng)通信系統(tǒng)不能完全覆蓋全國范圍的高速公路網(wǎng)絡(luò)，在某些路段存在移動(dòng)通信的“死區(qū)”個(gè)更完善的能覆蓋全國范圍的高速公路網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)通信系統(tǒng)是現(xiàn)代高速公路系統(tǒng)的基礎(chǔ)性的建設(shè)。
對于城市公路移動(dòng)通信系統(tǒng)的建設(shè)，不需要重新建設(shè)專門的城市公路移動(dòng)通信系統(tǒng)，因?yàn)楣W(wǎng)GSM系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋了全部城市公路網(wǎng)絡(luò)區(qū)域。只需要在公網(wǎng)系統(tǒng)中建設(shè)虛擬網(wǎng)就可以實(shí)現(xiàn)城市公路交通系統(tǒng)的指揮調(diào)度與管理[5]。
全國高速公路主干網(wǎng)移動(dòng)通信系統(tǒng)的建設(shè)，利用GSM?R技術(shù)[5]來實(shí)現(xiàn)。通過對GSM?R系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)高速公路的指揮調(diào)度控制，將多個(gè)子系統(tǒng)集成于一體，實(shí)現(xiàn)平面調(diào)車通信系統(tǒng)，隧道無線電系統(tǒng)以及用于維修與管理人員通信的無線電系統(tǒng)。
1 GSM?R技術(shù)
鐵路綜合數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)（GSM for Railway，GSM?R）是在GSM蜂窩系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加通信調(diào)度功能和適應(yīng)高速運(yùn)行環(huán)境下進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能而研發(fā)的無線數(shù)字通信系統(tǒng)[6]，它將現(xiàn)有的鐵路數(shù)據(jù)通信應(yīng)用系統(tǒng)與其他的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)結(jié)合到單一的數(shù)據(jù)通信平臺(tái)上。
1.1 GSM?R通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
圖1顯示了GSM?R通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。GSM?R通信系統(tǒng)通過其網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS）中網(wǎng)關(guān)移動(dòng)交換中心（GMSC）實(shí)現(xiàn)與其他數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，而且通過通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）中的網(wǎng)關(guān)業(yè)務(wù)支持點(diǎn)（GGSN）實(shí)現(xiàn)與其他數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的分組域的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)[7]。
網(wǎng)絡(luò)交換子系統(tǒng)（NSS）負(fù)責(zé)用戶端到端的呼叫、用戶通信數(shù)據(jù)管理、移動(dòng)性管理以及實(shí)現(xiàn)與固定網(wǎng)絡(luò)的連接功能、用戶的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)交換功能、用戶數(shù)據(jù)的移動(dòng)性管理、系統(tǒng)安全性管理所應(yīng)具備的相應(yīng)數(shù)據(jù)庫功能。
基站子系統(tǒng)（BSS）的主要任務(wù)是負(fù)責(zé)與某覆蓋區(qū)域內(nèi)的所有移動(dòng)臺(tái)（MS）進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)對空中接口的管理?；咀酉到y(tǒng)是系統(tǒng)的MS與NSS之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的橋梁[8]。
通用分組無線業(yè)務(wù)系統(tǒng)（GPRS）用于實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)中分組數(shù)據(jù)之間的交互。
智能網(wǎng)系統(tǒng)（IN）的主要功能是實(shí)現(xiàn)功能尋址、位置尋址和管理功能號(hào)。
固定用戶接入交換系統(tǒng)（FAS）子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)調(diào)度臺(tái)、車站臺(tái)等終端設(shè)備接入GSM?R網(wǎng)絡(luò)。
運(yùn)行與維護(hù)子系統(tǒng)（OMC）的主要任務(wù)就是管理和監(jiān)控整個(gè)GSM?R網(wǎng)絡(luò)，它的一側(cè)連接GSM?R系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，而另一側(cè)則連接控制計(jì)算機(jī)操作臺(tái)和GSM?R的人機(jī)交互接口。
1.2 GSM?R數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能
在成熟的公共無線通信系統(tǒng)（GSM）[9]之上構(gòu)建的GSM?R系統(tǒng)是專門為滿足鐵路系統(tǒng)的應(yīng)用而開發(fā)的無線通信系統(tǒng)。因而，GSM?R系統(tǒng)具有某些更加完善的業(yè)務(wù)功能子系統(tǒng)，如列車調(diào)度、列車控制和高速列車信息通信等子系統(tǒng)，是一種非常適合于高速鐵路數(shù)據(jù)通信的綜合而高效的無線通信系統(tǒng)；同樣地，GSM?R技術(shù)也非常適合于構(gòu)建高速公路網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)通信系統(tǒng)[8]。GSM?R系統(tǒng)主要承載的業(yè)務(wù)有語音業(yè)務(wù)和調(diào)度業(yè)務(wù)。
（1） 語音業(yè)務(wù)
GSM?R系統(tǒng)。
（2） 調(diào)度業(yè)務(wù)
功能尋址：包括信息注冊/注銷。
與位置有關(guān)的尋址：對于某一給定功能的呼叫，選擇其通信路由，搜索到與用戶位置相關(guān)聯(lián)的目標(biāo)地址。
2 GSM?R技術(shù)高速公路移動(dòng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
高速公路網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)通信系統(tǒng)屬于專用的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)主要的區(qū)域組成：高速公路網(wǎng)絡(luò)主干線、路段上的各通信中心或者站點(diǎn)（有人通信站或者無人通信站）。構(gòu)建的高速公路移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該滿足高速公路中各個(gè)區(qū)域之間的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)[10]。專門為高速鐵路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的GSM?R系統(tǒng)也非常適合于高速公路移動(dòng)通信系統(tǒng)的建設(shè)，利用GSM?R系統(tǒng)的優(yōu)勢來完善和提高高速公路移動(dòng)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸能力，構(gòu)建完善的智能交通系統(tǒng)。
2.1 移動(dòng)匯接網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方案
利用GSM?R系統(tǒng)構(gòu)建高速公路數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)時(shí)，采用如圖2所示的二級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它由移動(dòng)匯接網(wǎng)TMSC和移動(dòng)本地網(wǎng)MSC組成。
使用GSM?R技術(shù)構(gòu)建高速公路數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，只需要在整個(gè)高速公路網(wǎng)絡(luò)的少數(shù)幾個(gè)大區(qū)域內(nèi)設(shè)置移動(dòng)匯接網(wǎng)TMSC，而且TMSC網(wǎng)絡(luò)之間使用網(wǎng)狀網(wǎng)連接。這種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架在保障數(shù)據(jù)通信質(zhì)量的基礎(chǔ)之上，節(jié)約了技術(shù)投資成本。
2.2 高速公路移動(dòng)通信系統(tǒng)中GSM?R本地網(wǎng)設(shè)計(jì)
高速公路移動(dòng)通信系統(tǒng)中的GSM?R業(yè)務(wù)本地網(wǎng)的主要組成設(shè)備有[11]：移動(dòng)交換中心（MSC）、網(wǎng)關(guān)移動(dòng)交換中心（GMSC）和歸屬位置寄存器（HLR）等功能設(shè)備。
在高速公路移動(dòng)通信系統(tǒng)中，移動(dòng)交換中心MSC的配置原則如下：
在高速公路移動(dòng)通信系統(tǒng)的GSM?R網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，一個(gè)移動(dòng)交換中心MSC可以應(yīng)用于多個(gè)區(qū)域，因此，移動(dòng)交換中心MSC的設(shè)置需要考慮地理環(huán)境的因素。
在大的區(qū)域內(nèi)，盡量設(shè)置較大容量的交換設(shè)備，對于業(yè)務(wù)量不多的移動(dòng)業(yè)務(wù)本地網(wǎng)不設(shè)置單獨(dú)的MSC。
移動(dòng)交換中心MSC應(yīng)該盡量設(shè)置在高速公路路段管理的通信中心或者道路管理信息化的信息流中心。
2.3 信令與接口
（1） GSM?R系統(tǒng)內(nèi)的業(yè)務(wù)交換點(diǎn)（SSP）點(diǎn)均包括MSC、歸屬位置寄存器（HLR）、鑒權(quán)中心（AUC）、短消息中心（SMSC）等，而且所有信令點(diǎn)均采用直連方式。
（2） GSM?R[( dylw .NET) 專業(yè)提供論文寫作和的服務(wù),歡迎光臨]系統(tǒng)的各個(gè)MSC之間均為E1數(shù)字接口，使用24位信令點(diǎn)編碼的七號(hào)信令。
（3） MSC與BSC之間的信息傳輸使用El數(shù)字接口，使用14位信令點(diǎn)編碼的七號(hào)信令。
（4） GSM?R系統(tǒng)與HLR、SMSC之間的信息傳輸使用El數(shù)字接口，使用24位信令點(diǎn)編碼的七號(hào)信令[12]。
（5） GSM?R系統(tǒng)與專用調(diào)度模塊、確認(rèn)中心（AC）、RBC之間的數(shù)據(jù)通信使用El數(shù)字接口，使用ISDN信令。
2.4 網(wǎng)間相互通信
（1） GSM?R系統(tǒng)的移動(dòng)電話網(wǎng)通過MSC與高速公路系統(tǒng)的專用電話網(wǎng)相連。
（2） 根據(jù)GSM移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)高速公路系統(tǒng)的運(yùn)營維護(hù)管理體制的需要，與公眾通信網(wǎng)（包括中國電信、中國網(wǎng)通、中國移動(dòng)、電信運(yùn)營商等運(yùn)營商的PSIN，PLMN，IP網(wǎng)）預(yù)留互聯(lián)條件。
2.5 GSM?R系統(tǒng)同步時(shí)鐘
（1） GSM?R網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間的同步時(shí)鐘
GSM?R系統(tǒng)的同步時(shí)鐘采用的是主從同步方式，該系統(tǒng)的數(shù)字同步基準(zhǔn)使用的是公用數(shù)字同步網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。
（2） GSM?R網(wǎng)內(nèi)同步時(shí)鐘
MSC與BSS之間的數(shù)字鏈路同時(shí)作為它們之間同步鏈路，BSS從MSC中獲取所需要的同步時(shí)鐘信號(hào)[12]。
3 結(jié) 語
高速公路移動(dòng)通信系統(tǒng)的建設(shè)是智能交通系統(tǒng)的核心，也是難點(diǎn)。本文在分析GSM?R系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和主要業(yè)務(wù)功能的基礎(chǔ)上，提出了利用GSM?R系統(tǒng)構(gòu)建高速公路移動(dòng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，并對高速公路移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)功能和組成模塊進(jìn)行了分析和論證。
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關(guān)鍵詞：通信工程專業(yè)；課程體系；模塊化
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）49-0059-02
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)經(jīng)濟(jì)體制的轉(zhuǎn)型，地方高等院校對于專業(yè)和課程設(shè)置等建設(shè)也正在進(jìn)一步變革。通信工程作為理工科大學(xué)的一個(gè)重要專業(yè)，截止2006年6月，我國設(shè)有通信工程本科專業(yè)的學(xué)校達(dá)到246所，年招生人數(shù)達(dá)三萬人左右，就業(yè)競爭激烈，這給地方院校的通信工程專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)也帶來了一些新的變化和挑戰(zhàn)。加強(qiáng)課程體系建設(shè)，對提高高等教育教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)社會(huì)競爭能力是十分重要的課題。本文針對地方高校通信工程專業(yè)在課程體系建設(shè)中，如何體現(xiàn)專業(yè)特色，培養(yǎng)符合社會(huì)需求的應(yīng)用型人才，提高大學(xué)生的就業(yè)競爭力進(jìn)行探討。
一、通信工程專業(yè)的人才培養(yǎng)
1.通信工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。通信工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)為：本專業(yè)培養(yǎng)能為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)，德智體美全面發(fā)展，具有較高文化素質(zhì)修養(yǎng)、敬業(yè)精神和社會(huì)責(zé)任感，掌握通信工程及相關(guān)專業(yè)的基本理論知識(shí)，能在通信領(lǐng)域中從事設(shè)備研發(fā)、設(shè)計(jì)、維護(hù)、運(yùn)營和管理的高級工程技術(shù)人才。對于不同類型的學(xué)校，在滿足本規(guī)范的基本要求的前提下，應(yīng)根據(jù)自身的辦學(xué)定位，體現(xiàn)各自的辦學(xué)特色。
2.通信工程專業(yè)的基本專業(yè)知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。在構(gòu)建通信專業(yè)知識(shí)體系過程中，要努力做到六個(gè)統(tǒng)籌考慮：①知識(shí)體系與培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)手段和認(rèn)知規(guī)律統(tǒng)籌考慮；②專業(yè)知識(shí)與人文素質(zhì)教育統(tǒng)籌考慮；③強(qiáng)化基礎(chǔ)理論、拓寬專業(yè)知識(shí)面與整合更新教學(xué)內(nèi)容統(tǒng)籌考慮；④理論課程與實(shí)踐課程統(tǒng)籌考慮；⑤必修課程與選修課程統(tǒng)籌考慮；⑥應(yīng)用能力、創(chuàng)新知識(shí)與綜合素質(zhì)培養(yǎng)統(tǒng)籌考慮。通信工程專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)體系主要涵蓋四大知識(shí)領(lǐng)域，分別是電路與電子學(xué)知識(shí)領(lǐng)域、信號(hào)系統(tǒng)與控制知識(shí)領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)知識(shí)領(lǐng)域、電磁場知識(shí)領(lǐng)域。
二、課程體系改革措施
在厚基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力、高素質(zhì)的人才培養(yǎng)基本思想指導(dǎo)下，結(jié)合地方高校發(fā)展的實(shí)際，具體措施主要體現(xiàn)在以下幾方面。
1.加強(qiáng)學(xué)科基礎(chǔ)課程的教學(xué)，以課程的整體優(yōu)化來指導(dǎo)局部的教學(xué)改革。電路理論、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子技術(shù)、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、電磁場與電磁波等課程構(gòu)成了學(xué)科基礎(chǔ)課的核心。為了使學(xué)生在知識(shí)結(jié)構(gòu)上具有“基礎(chǔ)扎實(shí)、適應(yīng)面廣、實(shí)踐能力強(qiáng)”的特點(diǎn)，我們對課程內(nèi)容進(jìn)行整合更新，優(yōu)化理論課程體系，改進(jìn)課堂教學(xué)。例如：數(shù)字信號(hào)處理課程與信號(hào)與系統(tǒng)課程的知識(shí)合理分配。數(shù)字電子技術(shù)中，EDA知識(shí)與專業(yè)課中FPGA的應(yīng)用知識(shí)的整合；電磁場與電磁波和微波技術(shù)、天線技術(shù)的知識(shí)體系優(yōu)化；信息論與通信原理內(nèi)容合理分配等等。另一方面，我校通信工程專業(yè)在自治區(qū)內(nèi)是從高考一本線以上招生，學(xué)生素質(zhì)相對較好，其中有一部分學(xué)生面臨考取研究生的需求，針對電子信息類考研的課程，突出重點(diǎn)，加強(qiáng)這方面的理論教學(xué)。既滿足了學(xué)生進(jìn)一步深造的需求，也實(shí)現(xiàn)了厚基礎(chǔ)、寬口徑的培養(yǎng)理念。
2.增加通信工程專業(yè)導(dǎo)論課。開設(shè)通信工程專業(yè)導(dǎo)論課，是為了使通信工程專業(yè)的同學(xué)在大學(xué)一年級時(shí)，就能領(lǐng)先一步了解自己所學(xué)專業(yè)的重要現(xiàn)實(shí)意義，以及應(yīng)用環(huán)境。進(jìn)而在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)中能有針對性地對組成通信框架的各個(gè)部分的具體細(xì)節(jié)做深入的學(xué)習(xí)和理解，從而避免學(xué)習(xí)的盲目性和一二年級時(shí)的迷茫心理。
3.面向社會(huì)需求、改進(jìn)專業(yè)課程教學(xué)。通信領(lǐng)域是當(dāng)今技術(shù)更新最快的領(lǐng)域之一，各種通信技術(shù)層出不窮，對人才的需求呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)：一是3G已進(jìn)入商用，各大運(yùn)營商要完成3G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，GSM和3G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化人才需求急劇擴(kuò)大；二是通信設(shè)備制造商近年來發(fā)展迅速，對從事研發(fā)和生產(chǎn)類的技術(shù)性人才需求旺盛，尤其是具有掌握通信理論，電子設(shè)計(jì)能力人才需求呈現(xiàn)較大缺口；三是集通信網(wǎng)絡(luò)、軟件設(shè)計(jì)一體的科技公司對人才的需求旺盛，基于3G平臺(tái)的應(yīng)用開發(fā)將是目前的急需人才。因此，在總體把握“夯實(shí)基礎(chǔ)、拓寬口徑、強(qiáng)化個(gè)性、善于創(chuàng)新”的基礎(chǔ)上，推進(jìn)人才培養(yǎng)的分類指導(dǎo)，在專業(yè)課教學(xué)方面，采用模塊化教學(xué)，以適應(yīng)社會(huì)需求的多樣性和通信技術(shù)的飛速發(fā)展。根據(jù)社會(huì)需求，我們對畢業(yè)生就業(yè)情況的調(diào)查，主要就業(yè)領(lǐng)域分布在①GSM和3G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、通信網(wǎng)的設(shè)計(jì)、施工等領(lǐng)域；②在通信設(shè)備制造商從事售前、售中、售后等技術(shù)服務(wù)；③通信運(yùn)營企業(yè)，從事電信運(yùn)營、管理；④有線電視公司以及其他專用通信部門，如民航、部隊(duì)等。為此，根據(jù)專業(yè)方向，設(shè)置相應(yīng)的專業(yè)選修課模塊。通信網(wǎng)絡(luò)與交換方向。該專業(yè)培養(yǎng)在現(xiàn)代通信網(wǎng)與交換等多個(gè)層面上，進(jìn)行現(xiàn)代通信技術(shù)應(yīng)用、工程設(shè)計(jì)、設(shè)備制造和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的高級技術(shù)人才。培養(yǎng)目標(biāo)是熟悉通信設(shè)備和系統(tǒng)的基本原理與性能，掌握通信系統(tǒng)構(gòu)架與組網(wǎng)技術(shù)。具有網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與建設(shè)、管理與運(yùn)維等操作能力，同時(shí)掌握通信基本理論，具有較為深厚的專業(yè)系統(tǒng)知識(shí)。適應(yīng)通信領(lǐng)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、設(shè)備及信息交換、傳輸、處理方面的應(yīng)用、安調(diào)與維護(hù)工作。主要專業(yè)課程有：計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，現(xiàn)代交換技術(shù)，光纖通信、微波與天線、移動(dòng)通信、現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代通信工程設(shè)計(jì)等。就業(yè)方向：通信設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)、電信運(yùn)營商、公安、民航、廣電等特定行業(yè)需求的人才。計(jì)算機(jī)通信（寬帶數(shù)據(jù)通信方向）。本專業(yè)培養(yǎng)從事計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及寬帶數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場安裝、配置、調(diào)試、管理與維護(hù)第一線的高素質(zhì)技能型人才。培養(yǎng)目標(biāo)是：掌握數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)通信的基本原理，計(jì)算機(jī)軟硬件基本操作，寬帶接入、數(shù)據(jù)庫開發(fā)與維護(hù)等技術(shù)。具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)等基本能力，并具有跟蹤寬帶數(shù)據(jù)通信的新技術(shù)、新發(fā)展的能力。主干課程：計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用、操作系統(tǒng)、JAVA語言及其應(yīng)用、交換機(jī)與路由器配置技術(shù)、光纖通信技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、現(xiàn)代程控交換技術(shù)、寬帶接入網(wǎng)技術(shù)等。就業(yè)方向：面向通信企事業(yè)單位從事計(jì)算機(jī)通信和數(shù)據(jù)通信等相關(guān)工作，也可到各類網(wǎng)絡(luò)公司從事網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)工作。
4.適應(yīng)社會(huì)的畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)的指導(dǎo)方式。根據(jù)教學(xué)計(jì)劃，畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)實(shí)習(xí)基本都安排在第八學(xué)期。這期間，許多用人單位的崗前培訓(xùn)、見習(xí)期也都安排在這期間進(jìn)行。這往往造成學(xué)生投入畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間和精力的不足，達(dá)不到預(yù)期效果。因此，畢業(yè)設(shè)計(jì)可以分兩大類，一類是學(xué)生在校內(nèi)選做校內(nèi)指導(dǎo)教師的題目；另一類是在校外，根據(jù)學(xué)生在見習(xí)單位的實(shí)習(xí)情況，指導(dǎo)學(xué)生選擇好結(jié)合崗位、生產(chǎn)實(shí)際的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，并與企業(yè)協(xié)商，聘請有經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)場工程技術(shù)人員進(jìn)行聯(lián)合指導(dǎo)，共同完成指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。這樣，既完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)的教學(xué)環(huán)節(jié)，提高了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，又滿足了用人單位的實(shí)際需求，使學(xué)生較快地進(jìn)入工作角色，也進(jìn)一步提高了學(xué)生的就業(yè)競爭力。
三、問題與思考
盡管經(jīng)過幾年的改革與建設(shè)，通過采取上述一系列措施，使得我們地方院校的通信工程專業(yè)的課程體系方面，更加符合我校的實(shí)際情況。但我們也清醒地認(rèn)識(shí)到，專業(yè)建設(shè)的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展對高等教育的要求還有很大差距。主要表現(xiàn)在：①實(shí)驗(yàn)室硬件的建設(shè)，在同類院校中具有絕對優(yōu)勢的亮點(diǎn)項(xiàng)目不多；②師資隊(duì)伍中缺乏具有較高水平的學(xué)術(shù)帶頭人；③產(chǎn)學(xué)研合作雖取得了顯著的進(jìn)展，但是形式單一；④畢業(yè)生就業(yè)率持續(xù)走高，受到社會(huì)的好評，但是在重要的技術(shù)崗位或關(guān)鍵崗位的人數(shù)還不多。因此，我們根據(jù)地方院校的特點(diǎn)，從課程體系調(diào)整、課堂教學(xué)改進(jìn)等方面對應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式進(jìn)行探討，目的就是更好地培養(yǎng)具有自己專業(yè)特色的適應(yīng)社會(huì)需要的有用人才。
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關(guān)鍵詞：速度采集；PLC；串口通信
中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi: 10.3969/j.issn.1003-6970.2011.03.027
The Research on The Speed Acquisition of The Elevator Overspeed Governor Test Device
WANG Wen-wen1 , YUAN Xiao-ping2
(School OF Information And Electrical Engineering, China University of Mining and Technology, XuZhou 221008)
【Abstract】 This paper mainly studies the elevator over speed governor test platform .First, in the basis of PC/PLC serial communication protocol, this article gives full explanation on the communication among the Mitsubishi FX1N series PLC, PC, encoders and servo motor. It explains the methods to realize communication between PC and PLC and introduced communication protocols as well as hardware connections between them. Second, in this article, it provided an analysis on the device and algorithm that used in speed acquisition.
【Key words】Speed acquisition; PLC; Serial communication
0引言
本設(shè)計(jì)研究的是電梯限速器測試裝置的速度采集研究和實(shí)現(xiàn)。電梯作為高層建筑重要的運(yùn)輸工具，要頻繁運(yùn)載乘客和貨物。為了保證乘客和貨物及電梯設(shè)備的運(yùn)行安全，電梯的設(shè)計(jì)要有足夠的安全性，這就需要限速器。電梯限速器是在電梯超過額定速度時(shí)，產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作，從而停止電梯運(yùn)行的安全設(shè)備。因此限速器是電梯最重要的機(jī)械安全裝置，所以限速器的制造質(zhì)量、選型、校驗(yàn)、維護(hù)保養(yǎng)、檢測設(shè)備的制造質(zhì)量及正確操作，直接影響電梯的安全使用。
系統(tǒng)的控制核心采用的是可編程控制器。PLC[1]是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)控制裝置。20世紀(jì)80年代中、后期以來，隨著自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，PLC己經(jīng)發(fā)展成為一種可提供邏輯控制功能、過程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能的多功能控制器。在電梯限速器測試系統(tǒng)中，PLC充分發(fā)揮了其配置靈活、控制可靠、編程方便等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了整個(gè)電梯系統(tǒng)的可控性和穩(wěn)定性。
1限速器測試臺(tái)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
利用PLC代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)，由伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電梯限速器測試臺(tái)的拖動(dòng)調(diào)速，使PLC與調(diào)速拖動(dòng)裝置相結(jié)合，構(gòu)成PLC集選控制系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)電梯系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)框圖如圖1所示：
圖1限速器測試臺(tái)的總體方案設(shè)計(jì)框圖
Fig1. The overall block diagram of the governor test bench
電梯限速器作為電梯最主要的機(jī)械安全部件，其功能是檢測電梯轎廂運(yùn)行速度是否超過規(guī)定的運(yùn)行速度，當(dāng)轎廂運(yùn)行速度達(dá)到限定的速度時(shí)，首先使限速器動(dòng)作并通過其帶動(dòng)電梯的安全鉗動(dòng)作，從而制動(dòng)電梯的轎廂。由此可見，限速器對保障電梯運(yùn)行的安全是非常重要的。
1.1限速器漲緊原理
通過裝在直流伺服電機(jī)主軸上的橡膠輪驅(qū)動(dòng)放在工作臺(tái)上的限速器繩輪，同時(shí)通過將主軸上裝有橡膠輪的編碼器通過彈簧力靠在限速器繩輪鋼絲繩槽中來檢測限速器。
本限速器測試臺(tái)用到四種凸輪式限速器，適用于電梯額定速度在0.5~lm/s以下的低速梯。當(dāng)電機(jī)逆向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，限速繩帶動(dòng)限速輪1作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，限速輪內(nèi)有一五邊形盤狀凸輪2，限速輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，五邊形盤狀凸輪的輪廊線處，與裝在擺動(dòng)挺桿上的限速膠輪8，凸輪輪廊線上徑向的變化，使挺桿10猛烈的擺動(dòng)，由于限速輪軸的另一端被限速器拉簧6拉住，在額定速度范圍內(nèi)，使挺桿右邊的棘爪與棘輪上的棘齒脫離接觸。當(dāng)轎廂超速達(dá)到規(guī)定的超速值時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)速加快，圓周上離心力增加，使挺桿擺動(dòng)的角度增大到使棘爪與棘輪上的棘齒相嚙合，限速器輪被迫停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
1.2限速器測試臺(tái)系統(tǒng)的功能
(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型：本限速器測試系統(tǒng)包括：三菱伺服放大器、伺服電機(jī)、PLC、PLC模擬量輸出擴(kuò)展模塊、2個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器、2個(gè)接近開關(guān)。為了便于實(shí)驗(yàn)調(diào)試及能直觀的觀察輸出量，本設(shè)備特意配備了觸摸式工控機(jī)、工業(yè)鍵盤和激光打印機(jī)。
(2)速度采集：該限速器測試系統(tǒng)通過旋轉(zhuǎn)編碼器來實(shí)現(xiàn)對限速器速度的采集，PLC通過內(nèi)置高速計(jì)數(shù)模塊，接受旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖計(jì)算電梯運(yùn)行的速度。
(3)驅(qū)動(dòng)控制：該限速器測試系統(tǒng)通過PLC控制及伺服電機(jī)調(diào)速等能達(dá)到對運(yùn)行速度的實(shí)際控制，通過控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對速度的調(diào)節(jié)。
2系統(tǒng)通信研究
2.1數(shù)據(jù)通信
數(shù)據(jù)通信就是將數(shù)據(jù)信息通過適當(dāng)?shù)膫魉途€路從一臺(tái)設(shè)備傳送到另一臺(tái)設(shè)備。這里的設(shè)備是指計(jì)算機(jī)、PLC、打印機(jī)或者其他有數(shù)據(jù)通信功能的設(shè)備。由于計(jì)算機(jī)及其所支持的終端設(shè)備的使用越來越廣，因而數(shù)據(jù)通信也稱為計(jì)算機(jī)通信。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)就是以計(jì)算機(jī)、PLC或者其他數(shù)字設(shè)備為中心，用通信線路連接分散在不同位置的數(shù)字設(shè)備，實(shí)施數(shù)據(jù)通信的一種系統(tǒng)。它一般由傳送設(shè)備、終端設(shè)備、輸送線路和調(diào)制解調(diào)器組成。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的任務(wù)就是要高效率地完成數(shù)據(jù)的傳送、信息交換和通信處理。數(shù)據(jù)通信[2]主要有并行通信和串行通信兩種。
2.2通信協(xié)議
所謂通信協(xié)議[3]是指通信雙方的一種約定。約定包括對數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯(cuò)方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守。因此，也叫做通信控制規(guī)程，或稱傳輸控制規(guī)程，它屬于ISO'S OSI七層參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層。目前，采用的通信協(xié)議有兩類：異步協(xié)議和同步協(xié)議。
三菱FX系列PLC本機(jī)無串行通信能力，為得到這個(gè)功能需外擴(kuò)FX232-BD或FX485-BD通信模塊，其中FX232-BD為RS-232通信方式FX485-BD為RS-485通信方式。
3限速器的速度采集
本課題要求實(shí)現(xiàn)對限速器測試臺(tái)速度的采集，必然要用到編碼器[4]。本實(shí)驗(yàn)所用的編碼器是歐姆龍公司生產(chǎn)的，型號(hào)為E6B2-CWZ6C型，是旋轉(zhuǎn)編碼器。一般控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法是轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制：通過旋轉(zhuǎn)編碼器檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速，檢測信號(hào)送回控制設(shè)備（PLC），控制設(shè)備計(jì)算轉(zhuǎn)速的誤差值，并進(jìn)一步調(diào)整輸出值，改變電機(jī)的電壓或電流，從而使電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在某個(gè)設(shè)定值。
3.1速度采集算法
常用的測速方法有兩種：M法和T法[5]。
1．M法測速：M法又叫定時(shí)測角法，即在規(guī)定的時(shí)間間隔Tg內(nèi)，測量所產(chǎn)生的脈沖數(shù)來獲得被測速度值。設(shè)脈沖發(fā)生器每轉(zhuǎn)一圈發(fā)出的脈沖數(shù)為P，且在規(guī)定的時(shí)間Tg(S)內(nèi)，測得脈沖數(shù)為m1，則電機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)：
nM=60?(r/min) （1）
2．T法測速：T法又叫定角測時(shí)法，即測量相鄰兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔來確定被測速度的方法。用一己知頻率為fc的高頻時(shí)鐘脈沖向一計(jì)數(shù)器發(fā)送脈沖數(shù)，此計(jì)數(shù)器由測速脈沖的兩個(gè)相鄰脈沖控制其起始和終止。若計(jì)數(shù)器的讀數(shù)為m2，則電機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速為：
n2=60?(r/min) （2）
3.2速度采集的實(shí)現(xiàn)
PLC一般都有高速脈沖輸入端或高速專用計(jì)數(shù)單元。因而在電梯PLC控制系統(tǒng)中，可使用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測電梯運(yùn)行過程中電機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，并將所測的結(jié)果反饋給PLC處理。
本實(shí)驗(yàn)所用到的旋轉(zhuǎn)編碼器型號(hào)為E6B2-CWZ6C，有4條引線，其中2條是脈沖輸出線，1條是COM端線，1條是電源線。旋轉(zhuǎn)編碼器的A，B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，如圖2 所示。
圖2A,B相計(jì)數(shù)示意圖
Fig2. A, B phase diagram
4測試結(jié)果
旋轉(zhuǎn)編碼器與PLC相連接，PLC通過在一定時(shí)間內(nèi)測得編碼器的脈沖數(shù)，將其轉(zhuǎn)換為實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)速，根據(jù)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制量的輸出。
測試結(jié)果顯示：在每一次運(yùn)行后，系統(tǒng)均能自動(dòng)判斷是否合格，合格判定的根據(jù)是GB7588-2003，如不合格此次運(yùn)行數(shù)據(jù)會(huì)在顯示5秒種后自動(dòng)刪除，只有在判斷為合格數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)才能保留此次測試運(yùn)行數(shù)據(jù)。只有在合格測試次數(shù)達(dá)到規(guī)定后，系統(tǒng)才能判定該限速器合格。每一次合格數(shù)據(jù)會(huì)有對應(yīng)的柱行圖直觀顯示出來。
圖3測試界面
Fig.3 Test interface
5結(jié)論
本論文以電梯限速器測試系統(tǒng)為研究對象，重點(diǎn)研究了限速器測試裝置的速度采集以及驅(qū)動(dòng)控制。為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期結(jié)果，首先要從限速器的各部件進(jìn)行研究。我所用到的測試臺(tái)來自常州宇科新技術(shù)開發(fā)公司，包括：工控機(jī)、三菱FX1N系列PLC、旋轉(zhuǎn)編碼器、伺服放大器、伺服電機(jī)和激光打印機(jī)組成。利用目前比較成熟的先進(jìn)控制技術(shù)，軟件技術(shù)，現(xiàn)代測試技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，來開發(fā)出用于限速器檢測，具有國際先進(jìn)水平的檢測設(shè)備。通過對不同型號(hào)和不同速度的限速器進(jìn)行比較測試驗(yàn)證，將結(jié)果由系統(tǒng)附帶的激光打印機(jī)打印出來，結(jié)果顯示該測試設(shè)備完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求的性能指標(biāo)。該限速器測試設(shè)備在測試功能、測試范圍、測試精度等主要性能方面性能優(yōu)秀，能實(shí)現(xiàn)全部以上功能。
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【論文摘要】縱觀全球迅猛發(fā)展的高科技,電信業(yè)必將成為21世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)的火車頭，通信技術(shù)正發(fā)生著百年未遇的巨大變化。本文介紹了第三代移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，最后展望了未來移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的趨勢。
【論文關(guān)鍵詞】移動(dòng)通信;3G;發(fā)展;展望
伴隨著移動(dòng)通信市場的快速發(fā)展，用戶對更高性能的移動(dòng)通信系統(tǒng)提出了更高要求，希望享受更為豐富和高速的通信業(yè)務(wù)。第二代移動(dòng)通信運(yùn)營商發(fā)展速度趨于緩和而競爭越加激烈，為尋找新的增長點(diǎn)，通過發(fā)展數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)來提高自身的服務(wù)質(zhì)量和業(yè)務(wù)類型，需要3G的支持。同時(shí)由于第二代移動(dòng)通信無線頻率資源日趨緊張，已不能滿足長期的通信需求發(fā)展需要。
1移動(dòng)通信的發(fā)展歷程
第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)是在20世紀(jì)80年代初提出的，它完成于20世紀(jì)90年代初。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)是基于模擬傳輸?shù)模涮攸c(diǎn)是業(yè)務(wù)量小、質(zhì)量差、交全性差、沒有加密和速度低。
第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)(2G)起源于90年代初期。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)在1996年提出了GSMPhase2+，目的在于擴(kuò)展和改進(jìn)GSMPhase1及Phase2中原定的業(yè)務(wù)和性能。它主要包括CMAEL(客戶化應(yīng)用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)邏輯)，SO(支持最佳路由)、立即計(jì)費(fèi)，GSM900/1800雙頻段工作等內(nèi)容，也包含了與全速率完全兼容的增強(qiáng)型話音編解碼技術(shù)，使得話音質(zhì)量得到了質(zhì)的改進(jìn)；半速率編解碼器可使GSM系統(tǒng)的容量提高近一倍。在GSMPhase2+階段中，采用更密集的頻率復(fù)用、多復(fù)用、多重復(fù)用結(jié)構(gòu)技術(shù)，引入智能天線技術(shù)、雙頻段等技術(shù)，有效地克服了隨著業(yè)務(wù)量劇增所引發(fā)的GSM系統(tǒng)容量不足的缺陷；自適應(yīng)語音編碼(AMR)技術(shù)的應(yīng)用，極大提高了系統(tǒng)通話質(zhì)量；GPRS/EDGE技術(shù)的引入，使GSM與計(jì)算機(jī)通信/Internet有機(jī)相結(jié)合，數(shù)據(jù)傳送速率可達(dá)115/384kbit/s，從而使GSM功能得到不斷增強(qiáng)，初步具備了支持多媒體業(yè)務(wù)的能力。盡管2G技術(shù)在發(fā)展中不斷得到完善，但隨著用戶規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，頻率資源己接近枯竭，語音質(zhì)量不能達(dá)到用戶滿意的標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)通信速率太低，無法在真正意義上滿足移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)的需求。
2第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)概述
第三代移動(dòng)通信業(yè)務(wù)主要是話音和中低速數(shù)據(jù),碼率為384kb/s(局域網(wǎng)可達(dá)2Mb/s),因而可傳送比目前GSM(第二代移動(dòng)通信)更高碼率的信息。隨著多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展,2Mb/s的碼率將越來越不能滿足用戶各種新的寬帶業(yè)務(wù)的需要,因此國際上已開始研究第四代移動(dòng)通信系統(tǒng),第一步目標(biāo)是10Mb/s以上。我們國內(nèi)則尚未啟動(dòng)。因此需盡早開始研究其關(guān)鍵技術(shù)。需要解決的關(guān)鍵技術(shù)有:寬帶多媒體移動(dòng)通信系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),包括頻段、多址方法、無線接入技術(shù)、軟件無線電的硬件和軟件、多載波調(diào)制和OFDM技術(shù)、自適應(yīng)天線陣、高效信道編碼技術(shù)(如Turbo碼)等。
第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)，也稱IMT2000，是正在全力開發(fā)的系統(tǒng)，其最基本的特征是智能信號(hào)處理技術(shù)，智能信號(hào)處理單元將成為基本功能模塊，支持話音和多媒體數(shù)據(jù)通信，它可以提供前兩代產(chǎn)品不能提供的各種寬帶信息業(yè)務(wù)，例如高速數(shù)據(jù)、慢速圖像與電視圖像等。如WCDMA的傳輸速率在用戶靜止時(shí)最大為2Mbps，在用戶高速移動(dòng)時(shí)最大支持144Kbps，所占頻帶寬度5MHz左右。但是，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的通信標(biāo)準(zhǔn)共有WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA三大分支，共同組成一個(gè)IMT2000家庭，成員間存在相互兼容的問題，因此已有的移動(dòng)通信系統(tǒng)不是真正意義上的個(gè)人通信和全球通信；再者，3G的頻譜利用率還比較低，不能充分地利用寶貴的頻譜資源；第三，3G支持的速率還不夠高，如單載波只支持最大2Mbps的業(yè)務(wù)，等等。這些不足點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)未來移動(dòng)通信發(fā)展的需要，因此尋求一種既能解決現(xiàn)有問題，又能適應(yīng)未來移動(dòng)通信的需求的新技術(shù)(即新一代移動(dòng)信:nextgenerationmobilecommunication)是必要的。第三代移動(dòng)通信技術(shù)的基本特點(diǎn)：(1)全球統(tǒng)一頻段,統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),全球無縫覆蓋和漫游。(2)頻譜利用率高。(3)在144kbps(最好能在384kbps)能達(dá)到全覆蓋和全移動(dòng)性,還能提供最高速率達(dá)2Mbps的多媒體業(yè)務(wù)。(4)支持高質(zhì)量話音、分組多媒體業(yè)務(wù)和多用戶速率通信。(5)有按需分配帶寬和根據(jù)不同業(yè)務(wù)設(shè)置不同服務(wù)等級的能力。(6)適應(yīng)多用戶環(huán)境,包括室內(nèi)、室外、快速移動(dòng)和衛(wèi)星環(huán)境。(7)安全保密性能優(yōu)良。(8)便于從第二代移動(dòng)通信向第三代移動(dòng)通信平滑過渡。(9)可與各種移動(dòng)通信系統(tǒng)融合,包括蜂窩、無繩電話和衛(wèi)星移動(dòng)通信等。(10)終端(手機(jī))結(jié)構(gòu)簡單,便于攜帶,價(jià)格較低。
3第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)
4G系統(tǒng)中有兩個(gè)基本目標(biāo)：一是實(shí)現(xiàn)無線通信全球覆蓋；二是提供無縫的高質(zhì)量無線業(yè)務(wù)。目前正在構(gòu)思中的4G通信具有以下特征：（1）網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬。要想使4G通信達(dá)到100Mbps的傳輸速率，通信運(yùn)營商必須在3G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行大幅度的改造，以便使4G網(wǎng)絡(luò)在通信帶寬上比3G網(wǎng)絡(luò)的帶寬高出許多。據(jù)研究，每個(gè)4G信道將占有100MHz的頻譜，相當(dāng)于W-CDMA3G網(wǎng)絡(luò)的20倍；（2）通信速度更快。人們研究4G通信的最初目的是為了提高蜂窩電話和其他移動(dòng)終端訪問Internet的速率，因此，4G通信最顯著的特征就是它有更快的無線傳輸速率。據(jù)專家估計(jì)，第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)的傳輸速率速率可以達(dá)到10M~20Mbps，最高可以達(dá)到100Mbps；（3）通信更加靈活。從嚴(yán)格意義上說，4G手機(jī)的功能已不能簡單劃歸“電話機(jī)”的范疇，因?yàn)檎Z音數(shù)據(jù)的傳輸只是4G移動(dòng)電話的功能之一而已。而且4G手機(jī)從外觀和式樣上看將有更驚人的突破，可以想象的是，眼鏡、手表、化妝盒、旅游鞋都有可能成為4G終端；（4）智能性更高。第四代移動(dòng)通信的智能性更高，不僅表現(xiàn)在4G通信的終端設(shè)備的設(shè)計(jì)和操作具有智能化，更重要的是4G手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)許多目前還難以想象的功能；（5）兼容性更平滑。要使4G通信盡快地被人們接收，還應(yīng)該考慮到讓更多的用戶在投資最少的情況下較為容易地過渡到4G通信。因此，從這個(gè)角度來看，4G通信系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備全球漫游、接口開放、能跟多種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、終端多樣化以及能從3G平穩(wěn)過渡等特點(diǎn)。
總之，隨著新問題、新要求的不斷出現(xiàn),第四代移動(dòng)通信技術(shù)將會(huì)相應(yīng)地調(diào)整、完善和進(jìn)一步發(fā)展?？v觀移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展規(guī)律和第四代通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),我們相信,不遠(yuǎn)的將來,人們將不受時(shí)間、地點(diǎn)限制,可以自由自在地利用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)獲取和傳遞信息。從而人們的學(xué)習(xí)、工作、生活將會(huì)發(fā)生更深刻的變化。
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【關(guān)鍵詞】載波通信；信道編碼；RISE3201
0.引言
近幾年，隨著數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，PLC因其分布廣、低成本、高速率、即插即用、可移動(dòng)等優(yōu)勢成為當(dāng)前通信研究的一個(gè)熱點(diǎn)。如何利用網(wǎng)絡(luò)資源潛力，在不影響傳輸電能的基礎(chǔ)上，使之成為繼電信、電話、無線通信、衛(wèi)星通信之后的又一通信網(wǎng)，是多年來國內(nèi)外科技人員技術(shù)的又一目標(biāo)。要使電力網(wǎng)成為一個(gè)新的通信網(wǎng)技術(shù)手段只有載波通信。[1][2]
1.編碼方法的討論
電力線通信（PLC Power Line Communication）是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和話音信號(hào)的一種通信方式.它建立在電力配電網(wǎng)基礎(chǔ)上.實(shí)現(xiàn)了電力線通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)之間以及與其他通信網(wǎng)絡(luò)之間的通信。本文根據(jù)實(shí)際低壓電力線信道情況，探討數(shù)字通信中信道編碼技術(shù)，采用CRC碼，漢明碼，對低壓電力線上的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行差錯(cuò)控制。[3] [4]
1.1 CRC碼
CRC校驗(yàn)：CRC校驗(yàn)的基本思想是利用線性編碼理論，在傳送端根據(jù)要發(fā)送的k位二進(jìn)制碼序列，以一定的規(guī)則產(chǎn)生一個(gè)校驗(yàn)用的監(jiān)督碼（既CRC碼）R位，并附在信息后邊，構(gòu)成一個(gè)新的二進(jìn)制碼序列數(shù)共（K+R）位，最后發(fā)送出去。在接收端，則根據(jù)信息碼和CRC碼之間所遵循的規(guī)則進(jìn)行檢驗(yàn)，以確定傳送中是否出錯(cuò)。
1.2漢明碼
漢明碼：漢明碼是一組固定長度的碼組，可表示為（n，k），通常它用于前向糾錯(cuò)。在漢明碼中，監(jiān)督位被加到信息位之后，以形成新碼。在編碼時(shí)，k個(gè)信息位被編為n位碼組長度，而k個(gè)監(jiān)督位的作用就是實(shí)現(xiàn)檢錯(cuò)與糾錯(cuò)。當(dāng)分組碼信息碼元與監(jiān)督碼元之間關(guān)系為線性關(guān)系時(shí)，這種分組碼就稱線性分組碼既漢明碼。
2.低壓電力線載波通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
低壓電力線載波通信系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示，電力載波模塊使用PLC調(diào)制解調(diào)器（modem）連接到電力線，進(jìn)行信息交換。
3.以RISE3201為核心的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的核心是RISE3201，該芯片的特點(diǎn)是一種智能控制網(wǎng)絡(luò)的單片系統(tǒng)芯片（SOC）。它利用世界范圍內(nèi)分布最廣的低壓電力線作為通信媒介，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸及網(wǎng)絡(luò)控制等功能。可廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程抄表和負(fù)荷管理、工業(yè)自動(dòng)化控制、安防系統(tǒng)、交通運(yùn)輸自動(dòng)化、家庭智能化等領(lǐng)域?！5]如圖2所示。
3.1發(fā)送電路
發(fā)送電路的功能是把經(jīng)調(diào)制并按一定協(xié)議打包的信號(hào)發(fā)射到電力線上去。由于芯片輸出的載波信號(hào)達(dá)不到功率要求，所以需先經(jīng)過功率驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)處于發(fā)射狀態(tài)時(shí)，COMM MCU根據(jù)現(xiàn)場情況選擇合適的頻點(diǎn)以使發(fā)送的信號(hào)衰減最小。
3.2接收電路
載波信號(hào)經(jīng)過耦合電路、載波接收電路進(jìn)入RISE3201。接收電路配合RISE3201內(nèi)嵌的BPSK及DSP模塊，檢測并在接收鏈上消除脈沖噪音，用多級數(shù)字和模擬濾波器來有效地消除多頻點(diǎn)噪音，用高級的信道獲取算法來保證即使在信號(hào)低于噪音的情況下，也能夠獲取信號(hào)。
3.3耦合電路
耦合單元是載波信號(hào)的輸出和輸入通道，當(dāng)RISE3201處于發(fā)送狀態(tài)時(shí)，耦合單元將RISE3201產(chǎn)生的高頻載波信號(hào)送入低壓電力線上進(jìn)行傳輸；當(dāng)RISE3201處于接收狀態(tài)時(shí)，耦合單元在電力線上提取出高頻載波信號(hào)以便進(jìn)行解調(diào)，同時(shí)阻止電力線的工頻電流進(jìn)入通信終端。
4.軟件設(shè)計(jì)
PC機(jī)通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)到modem，modem將數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，經(jīng)數(shù)據(jù)輸出口發(fā)射出去，再經(jīng)的發(fā)送電路功率放大后，經(jīng)耦合電路發(fā)送到電力線上去；接收端則是有耦合電路提取載波信號(hào)，經(jīng)接收電路濾波，輸入到modem的數(shù)據(jù)輸入口，由modem完成解調(diào)解擴(kuò)后，通過串口上傳至PC機(jī)。[6] [7] [8] [9]
5.結(jié)論
本文根據(jù)我國低壓電力線特性設(shè)計(jì)一個(gè)基于RISE3201電力線通訊系統(tǒng)，在低壓電力線載波通信模塊軟件功能設(shè)計(jì)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對基于低壓電力線網(wǎng)絡(luò)通信信道編碼技術(shù)進(jìn)行探討與研究并通過協(xié)議的編制以實(shí)現(xiàn)通訊。在采取適當(dāng)?shù)挠布O(shè)備以提高信道性能后，可進(jìn)一步采取信道編碼，進(jìn)一步提高通信質(zhì)量，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證能可靠地在低壓電力線上實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)通信。此系統(tǒng)可用于構(gòu)建智能家居、辦公單位及小區(qū)等局域網(wǎng)。
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