發(fā)布時(shí)間：2023-07-14 16:35:00
序言：寫作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的通信標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
【論文摘要】：在許多基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)遙控功能，而紅外通信則是被采用較多的一種方法。紅外通信具有控制簡(jiǎn)單、實(shí)施方便、傳輸可靠性高的特點(diǎn)，是一種較為常用的通信方式。
在許多基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)遙控功能，而紅外通信則是被采用較多的一種方法。紅外通信具有控制簡(jiǎn)單、實(shí)施方便、傳輸可靠性高的特點(diǎn)，是一種較為常用的通信方式。紅外線通信是一種廉價(jià)、近距離、無(wú)線、低功耗、保密性強(qiáng)的通訊方案，主要應(yīng)用于近距離的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，也有用于近距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入。從早期的IRDA規(guī)范（115200bps）到ASKIR（1.152Mbps)，再到最新的FASTIR（4Mbps），紅外線接口的速度不斷提高，使用紅外線接口和電腦通信的信息設(shè)備也越來(lái)越多。紅外線接口是使用有方向性的紅外線進(jìn)行通訊，由于它的波長(zhǎng)較短，對(duì)障礙物的衍射能力差，所以只適合于短距離無(wú)線通訊的場(chǎng)合，進(jìn)行"點(diǎn)對(duì)點(diǎn)"的直線數(shù)據(jù)傳輸，因此在小型的移動(dòng)設(shè)備中獲得了廣泛的應(yīng)用。
1.紅外通信的基本原理
紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)，通過(guò)紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)后輸出。常用的有通過(guò)脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM）和通過(guò)脈沖串之間的時(shí)間間隔來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈時(shí)調(diào)制（PPM）兩種方法。
簡(jiǎn)而言之，紅外通信的實(shí)質(zhì)就是對(duì)二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制與解調(diào)，以便利用紅外信道進(jìn)行傳輸；紅外通信接口就是針對(duì)紅外信道的調(diào)制解調(diào)器。
2.紅外通訊技術(shù)的特點(diǎn)
紅外通訊技術(shù)是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無(wú)線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺(tái)所支持：
⑴通過(guò)數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無(wú)線的數(shù)據(jù)收發(fā);
⑵主要是用來(lái)取代點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的線纜連接；
⑶新的通訊標(biāo)準(zhǔn)兼容早期的通訊標(biāo)準(zhǔn)；
⑷小角度（30度錐角以內(nèi)），短距離，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直線數(shù)據(jù)傳輸，保密性強(qiáng)；
⑸傳輸速率較高，目前4M速率的FIR技術(shù)已被廣泛使用，16M速率的VFIR技術(shù)已經(jīng)。
3.紅外數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的用途
紅外通訊技術(shù)常被應(yīng)用在下列設(shè)備中：
⑴筆記本電腦、臺(tái)式電腦和手持電腦；
⑵打印機(jī)、鍵盤鼠標(biāo)等計(jì)算機(jī)設(shè)備；
⑶電話機(jī)、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)；
⑷數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算器、游戲機(jī)、機(jī)頂盒、手表；
⑸工業(yè)設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備；
⑹網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器。
4.紅外數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的缺點(diǎn)
⑴通訊距離短，通訊過(guò)程中不能移動(dòng)，遇障礙物通訊中斷;
⑵目前廣泛使用的SIR標(biāo)準(zhǔn)通訊速率較低（115.2kbit/s）;
⑶紅外通訊技術(shù)的主要目的是取代線纜連接進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，功能單一，擴(kuò)展性差。
5.紅外通信技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的沖擊
紅外通信標(biāo)準(zhǔn)有可能使大量的主流計(jì)算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品遭淘汰，包括歷史悠久的調(diào)制解調(diào)器。預(yù)計(jì)，執(zhí)行紅外通信標(biāo)準(zhǔn)即可將所有的局域網(wǎng)(LAN)的數(shù)據(jù)率提高到10Mb/s。
紅外通信標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的發(fā)射功率很低，因此它自然是以電池為工作電源的標(biāo)準(zhǔn)。目前，惠普移動(dòng)計(jì)算分公司正在開(kāi)發(fā)內(nèi)置式端口，所有擁有支持紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的筆記本計(jì)算機(jī)和手持式計(jì)算機(jī)的用戶，可以把計(jì)算機(jī)放在電話機(jī)的旁邊，遂行高速呼叫，可連通本地的因特網(wǎng)。由于電話機(jī)、手持式計(jì)算機(jī)和紅外通信連接全都是數(shù)字式的，故不需要調(diào)制解調(diào)器。
紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的廣泛兼容性可為PC設(shè)計(jì)師和終端用戶提供多種供選擇的無(wú)電纜連接方式，如掌上計(jì)算機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理設(shè)備和桌面計(jì)算機(jī)之間的文件交換；在計(jì)算機(jī)裝置之間傳送數(shù)據(jù)以及控制電視、盒式錄像機(jī)和其它設(shè)備。
6.紅外通信技術(shù)開(kāi)辟數(shù)據(jù)通信的未來(lái)
目前，符合紅外通信標(biāo)準(zhǔn)要求的個(gè)人數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)助理設(shè)備、筆記本計(jì)算機(jī)和打印機(jī)已推向市場(chǎng)，然而紅外通信技術(shù)的潛力將通過(guò)個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)網(wǎng)絡(luò)的建立而充分顯示出來(lái)。由于紅外連接本身是數(shù)字式的，所以在筆記本計(jì)算機(jī)中不需要調(diào)制解調(diào)器。便攜式PC機(jī)有一個(gè)任選的擴(kuò)展插槽，可插入新式PCS數(shù)據(jù)卡。PCS數(shù)據(jù)卡配電話使用，建立和保持對(duì)無(wú)線PCS系統(tǒng)的連接；擴(kuò)展電纜的紅外端口使得在PCS電話系統(tǒng)和筆記本計(jì)算機(jī)之間容易實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。由于PCS、數(shù)字電話系統(tǒng)和筆記本計(jì)算機(jī)之間的連接是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的紅外端口實(shí)現(xiàn)的，所以PCS數(shù)字電話系統(tǒng)可在任何一種PC機(jī)上使用，包括各種新潮筆記本計(jì)算機(jī)以及手持式計(jì)算機(jī)，以提供紅外數(shù)據(jù)通信。而且，由于該系統(tǒng)不要求在計(jì)算機(jī)中使用調(diào)制解調(diào)器，所以過(guò)去不可能維持高性能PC卡調(diào)制解調(diào)器運(yùn)行所需電壓的手持式計(jì)算機(jī)，現(xiàn)在也能以無(wú)線方式進(jìn)行通信。紅外通信標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)者還在設(shè)想在機(jī)場(chǎng)和飯店等地點(diǎn)使用步行傳真機(jī)和打印機(jī)，在這些地方，掌上計(jì)算機(jī)用戶可以利用這些外設(shè)而勿需電纜。銀行的ATM(柜員機(jī))也可以采用紅外接口裝置。
預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，紅外技術(shù)將在通信領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用，數(shù)字蜂窩電話、尋呼機(jī)、付費(fèi)電話等都將采用紅外技術(shù)。紅外技術(shù)的推廣意味著膝上計(jì)算機(jī)用戶不用電纜連接的新潮即將到來(lái)。由于紅外通信具有隱蔽性，保密性強(qiáng)，故國(guó)外軍事通信機(jī)構(gòu)歷來(lái)重視這一技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。這一技術(shù)在軍事隱蔽通信，特別是軍事機(jī)密機(jī)構(gòu)、邊海防的端對(duì)端通信中將發(fā)揮出重要的作用。正如前面所述，它還將對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)產(chǎn)生沖擊，對(duì)未來(lái)數(shù)據(jù)通信產(chǎn)生重大影響。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：儀表著陸系統(tǒng) 下滑信標(biāo) 場(chǎng)地測(cè)量 天線 機(jī)械安裝
中圖分類號(hào)：TN820 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（c）-0073-02
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1 下滑道的形成及其受影響的因素
儀表著陸系統(tǒng)（Instrument Landing System ILS）是國(guó)際民航組織（ICAO）確認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)精密進(jìn)近和著陸設(shè)備，儀表著陸系統(tǒng)的下滑信標(biāo)設(shè)備通過(guò)下滑天線陣向空中發(fā)射無(wú)線電信號(hào)，為航空器提供進(jìn)近和著陸所需的下滑道信號(hào)。下滑信標(biāo)天線陣?yán)玫孛鎸?duì)無(wú)線電波反射的原理，使航空器接收到實(shí)際天線和以地面為鏡面的鏡像天線共同輻射的合成波形，通過(guò)調(diào)整實(shí)際天線的掛高，即改變實(shí)際天線和鏡像天線的間隔，產(chǎn)生相應(yīng)仰角的下滑道。
由于下滑信標(biāo)工作在UHF頻段，工作波長(zhǎng)在1米左右，反射面的不平整、障礙物、天線安裝的三維位置誤差等都是影響輻射信號(hào)的基本因素，這些因素都需要在設(shè)備電氣調(diào)整前作好了解。隨著下滑信標(biāo)在全國(guó)機(jī)場(chǎng)的普及，特別是在某些地質(zhì)、地形條件不佳的機(jī)場(chǎng)，場(chǎng)地問(wèn)題越發(fā)引起設(shè)備管理人員的關(guān)注。
2 下滑信標(biāo)場(chǎng)地的要求及對(duì)下滑信標(biāo)相關(guān)參數(shù)的影響
下滑信標(biāo)安裝場(chǎng)地對(duì)于輻射信號(hào)主要考慮兩個(gè)因素：（1）鏡像反射面是否平整：由于反射面不平整就不能形成清晰的鏡像，實(shí)體天線和鏡像天線就不能合成預(yù)期的場(chǎng)型；（2）障礙物產(chǎn)生的二次反射：若下滑天線前方存在地面障礙物，就可能會(huì)產(chǎn)生二次發(fā)射，若二次反射有足夠能量到達(dá)下滑道，就會(huì)使下滑道波形產(chǎn)生畸變。
民用航空通信導(dǎo)航監(jiān)視臺(tái)（站）設(shè)置場(chǎng)地規(guī)范（MH/T4003.1-2014）將下滑天線前的場(chǎng)地劃分成臨界區(qū)、敏感區(qū)，規(guī)定了相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的場(chǎng)地要求[1]。其中A區(qū)為臨界區(qū)，該區(qū)域內(nèi)地面不規(guī)則或存在障礙物都會(huì)對(duì)下滑信標(biāo)的信號(hào)造成不可接受的干擾。敏感區(qū)是臨界區(qū)的延伸，是指在該區(qū)域內(nèi)障礙物可能會(huì)影響下滑信標(biāo)的信號(hào)造成干擾。場(chǎng)地對(duì)輻射場(chǎng)型的影響的大小也取決于不同天線的方向性圖等特性，所以不同廠家或天線陣的形式，決定著臨界區(qū)、敏感區(qū)的大小少稍有不同。
由于A區(qū)是下滑天線陣及其鏡像天線形成下滑道信號(hào)的主要區(qū)域即波束形成區(qū)（BFA），這個(gè)區(qū)域包含第一菲涅耳區(qū)，其場(chǎng)地的平整度對(duì)下滑信號(hào)的形成起決定性作用，可以認(rèn)為BAF區(qū)域是下滑信標(biāo)天線系統(tǒng)的一部分，而且它的前向坡度（FSL）和側(cè)向坡度（SSL）會(huì)影響下滑道的各參數(shù)。
下滑臺(tái)址和下滑角的確定在《國(guó)際民航航空公約》附件10、14等有明確的要求，該文只關(guān)注BAF區(qū)域的前向坡度（FSL）、下滑天線陣的后撤距離D和下滑角θ等參數(shù)的關(guān)系，有以下公式[2]：
（1）
其中，Y是跑道入口點(diǎn)相對(duì)于下滑天線反射面在跑道入口處豎直投影點(diǎn)的高度差，如果跑道入口點(diǎn)高于該投影點(diǎn)，則Y為正值，實(shí)際上，Y是與SSL相關(guān)的。
可見(jiàn)，下滑角，天線在跑道端口后撤的距離，跑道入口高度等參數(shù)是相互聯(lián)系的，在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，基于機(jī)場(chǎng)運(yùn)用方式、地形條件等因素，需使上述參數(shù)均符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求。在符合規(guī)范的地形條件下，我們按工藝設(shè)計(jì)的要求施工，設(shè)備經(jīng)正常的電氣調(diào)整，就能滿足工作的需要。
另外，前向坡度（FSL）和側(cè)向坡度（SSL）還決定了天線機(jī)械安裝的前向偏置量和橫向偏置量。也就是說(shuō)，BAF區(qū)的地形參數(shù)對(duì)天線機(jī)械安裝的設(shè)置和下滑角、入口高度等參數(shù)起決定作用，所以我們建議將BAF區(qū)域的地形測(cè)繪數(shù)據(jù)作為天線調(diào)試資料的一部分歸檔保存，便于日后的維護(hù)工作，并對(duì)BAF區(qū)域的地形變化如地面沉降、植被、樹(shù)木等進(jìn)行定期檢查。
3 下滑臺(tái)場(chǎng)地測(cè)量和天線機(jī)械安裝及調(diào)整的方法
3.1 下滑臺(tái)址及天線陣基礎(chǔ)的測(cè)量定位
下滑臺(tái)機(jī)房土建施工前及天線陣基礎(chǔ)工藝安裝時(shí)需對(duì)機(jī)房和天線陣基礎(chǔ)進(jìn)行測(cè)量定位，一般可根據(jù)機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道施工已有的基準(zhǔn)點(diǎn)作為基準(zhǔn)，使用全站儀進(jìn)行測(cè)量，確定機(jī)房和天線陣基礎(chǔ)的準(zhǔn)確位置，并需根據(jù)工藝施工圖對(duì)下滑臺(tái)周邊的地形（標(biāo)高、坡度、密實(shí)度）進(jìn)行復(fù)核，如有差異需與建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位聯(lián)系。因?yàn)槿粝禄炀€陣的后撤距離、坡度等出錯(cuò)，可能使跑道入口高度等參數(shù)超出標(biāo)準(zhǔn)，使該下滑臺(tái)不能通過(guò)飛行校驗(yàn)，造成不可挽回的損失。
BAF區(qū)域的地形測(cè)量可參照NORMARK
安裝手冊(cè)[3]，以跑道入口點(diǎn)為三維坐標(biāo)原點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量多點(diǎn)的標(biāo)高，分別代入式（2），可求出三個(gè)系數(shù)，，的平均值，它們分別代表跑道入口處的平均表面標(biāo)高，前向坡度FSL的正切值和橫向坡度SSL的正切值。
（2）
其中，求前向坡度時(shí)，取樣點(diǎn)在下滑天線陣前方300-350米分別與儀表著陸系統(tǒng)B點(diǎn)和A點(diǎn)連線的外側(cè)20米圍成的區(qū)域內(nèi)均勻選??；求橫向坡度時(shí)，取樣點(diǎn)在下滑天線陣前方300-350米分別與儀表著陸系統(tǒng)B點(diǎn)和跑道入口點(diǎn)連線的外側(cè)20米圍成的區(qū)域內(nèi)均勻選取。
3.2 天線掛高及調(diào)整
根據(jù)下滑天線陣的原理可知，天線掛高是決定下滑角的主要因素，同時(shí)還會(huì)影響下滑道寬度，一般天線陣前都有前向坡度，計(jì)算天線掛高時(shí)要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求的標(biāo)稱下滑角θ和上文所述測(cè)算出的FSL，按以下公式計(jì)算：
（3）
其中，λ為下滑臺(tái)工作波長(zhǎng)。
除了準(zhǔn)確的天線掛高，天線陣各天線間還需要有準(zhǔn)確的高度比。對(duì)于零基準(zhǔn)天線陣上天線掛高是下天線的2倍，即天線的高度比為2：1，由于高度比發(fā)生變化會(huì)引起下滑角、下滑道寬度和對(duì)稱性等變化，NORMARC 3545 M型天線技術(shù)說(shuō)明書要求上下天線的間距誤差容限為，所以，飛行校驗(yàn)時(shí)，如要通過(guò)天線掛高調(diào)整下滑角時(shí)，需同時(shí)調(diào)整每個(gè)天線的掛高并保持高度比不變。
3.3 下滑天線陣前向偏置及調(diào)整
下滑天線陣各天線饋電及下滑角的設(shè)計(jì)是基于每個(gè)下滑天線及其鏡像天線同在反射地面的垂直面上，不然每個(gè)下滑天線之間將產(chǎn)生相位誤差。下滑天線鐵塔基于穩(wěn)定性考慮是垂直水平面安裝的，當(dāng)反射地面與水平面存在坡度時(shí)，在天線安裝時(shí)需把天線陣的每個(gè)天線調(diào)整到同一平面上，此平面垂直于反射面，如圖1。具體前置量可按公式（4）計(jì)算：
（4）
若以上天線為基準(zhǔn)，天線陣前方為上坡時(shí)，則中天線前置量為，下天線前置量為。
我們使用MATLAB軟件對(duì)M型天線的前向偏置進(jìn)行模擬，可知它對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)DDM- 曲線的影響是非常明顯的，隨著前置量由默認(rèn)的前置量到增加60MM，下滑角由3°減低到2.78°，而且低角度的DDM線性嚴(yán)重變差，另減小前置量時(shí)，情況和增加時(shí)相似。所以在安裝時(shí)要重視天線前置的準(zhǔn)確調(diào)整，需通過(guò)下滑天線陣場(chǎng)地的前向坡度的測(cè)量計(jì)算得出前置量，NORMARC 3545 M型天線技術(shù)說(shuō)明書要求前向偏置的安裝誤差需控制在范圍內(nèi)[5]，安裝調(diào)整后可使用經(jīng)緯儀在下滑天線鐵塔一側(cè)來(lái)檢查。在實(shí)際飛行校驗(yàn)時(shí)，如實(shí)測(cè)的下滑角數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)值有較大的出入或下滑道對(duì)稱性較差，需檢查前向偏置量是否有存在差錯(cuò)才進(jìn)行下一步的調(diào)整。
3.4 下滑天線陣橫向偏置及調(diào)整
由于下滑天線陣一般安裝在跑道中心線一旁120米處，對(duì)于近場(chǎng)每個(gè)天線到達(dá)航空器時(shí)將產(chǎn)生相位差，通過(guò)天線橫向偏置來(lái)補(bǔ)償此相位誤差。通過(guò)天線橫向偏置，跑道中心線及其延長(zhǎng)線上的點(diǎn)到三個(gè)天線的距離一樣，如圖2。圖上標(biāo)出了上、下天線相對(duì)中天線的橫向偏置量，是與下滑天線安裝場(chǎng)地的側(cè)向坡度有關(guān)系的，橫向偏置量的誤差容限為。
4 不規(guī)范場(chǎng)地的天線機(jī)械調(diào)整
在實(shí)際機(jī)場(chǎng)建設(shè)中，一些地質(zhì)、地形條件復(fù)雜的機(jī)場(chǎng)，地形條件很難滿足原工藝設(shè)計(jì)的要求，而且對(duì)地形條件的改造需大量的資金，在這種情況下只能對(duì)天線和設(shè)備的某些電氣參數(shù)的調(diào)整進(jìn)行折中、優(yōu)化，使飛行校驗(yàn)的各參數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)容限內(nèi)。該文僅闡述通過(guò)對(duì)天線機(jī)械安裝的調(diào)整來(lái)改善下滑道某些參數(shù)的常用方法，其基本思路是在對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)下滑道影響不大的基礎(chǔ)上，改善近場(chǎng)下滑道特性或避開(kāi)下滑天線前方特定障礙物。對(duì)天線默認(rèn)設(shè)置的改變需作好記錄歸檔，便于日常維護(hù)和跟蹤。
4.1 調(diào)整天線橫向偏置改變跑道入口高度
在不規(guī)范的場(chǎng)地情況下，在滿足下滑角情況下，入口高度超出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，對(duì)于M型天線陣（圖2所示），可增大或減小橫向偏置量，改變近場(chǎng)時(shí)天線間的輻射相位從而使入口高度降低。
4.3 通過(guò)扭轉(zhuǎn)天線改變跑道入口高度
正常的天線機(jī)械安裝要求每個(gè)天線正面朝向前方，使每個(gè)天線在每一方向的輻射參數(shù)一致。但是我們可以利用天線方向性圖在遠(yuǎn)場(chǎng)方向變化平緩、近場(chǎng)方向迅速變小的特性，通過(guò)扭轉(zhuǎn)天線偏向或偏離跑道，改變近場(chǎng)時(shí)上下天線的輻射功率比來(lái)調(diào)整近場(chǎng)仰角從而改變?nèi)肟诟叨取?/p>
4.3 通過(guò)扭轉(zhuǎn)天線避開(kāi)下滑天線前方特定障礙物
利用天線方向性圖的特性，通過(guò)扭轉(zhuǎn)天線偏離特定障礙物，使特定障礙物的反射功率變小，從而改善下滑道特性。
5 結(jié)語(yǔ)
下滑天線安裝場(chǎng)地及天線機(jī)械安裝都是影響輻射信號(hào)的重要因素，是設(shè)備電氣調(diào)整的前提和基礎(chǔ)，只有場(chǎng)地滿足規(guī)范要求，天線機(jī)械安裝達(dá)到規(guī)定精度才能為后續(xù)設(shè)備電氣調(diào)整的順利完成創(chuàng)造條件。在不規(guī)范的場(chǎng)地條件難以改變時(shí)，才通過(guò)天線的機(jī)械安裝的調(diào)整和電氣調(diào)整來(lái)改善下滑道的某些參數(shù)。
參考文獻(xiàn)
[1] 中國(guó)民用航空局.民用航空通信導(dǎo)航監(jiān)視臺(tái)（站）設(shè)置場(chǎng)地規(guī)范（MH/T4003.1-2014）[S].北京：中國(guó)民航出版社，2014.
關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；ZIGBEE技術(shù)；協(xié)議棧；物理層；數(shù)據(jù)鏈路層
中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）18-4220-03
Zigbee為一種標(biāo)準(zhǔn)化的無(wú)線通信技術(shù)，以滿足無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低成本、低功耗的需要[1]。它是一種介于無(wú)線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)之間的技術(shù)方案，主要應(yīng)用于短距離的無(wú)線連接。Zigbee作為新興的短距離無(wú)線通信技術(shù)，正有力地推動(dòng)低速率個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。它以靈活、機(jī)動(dòng)的組網(wǎng)方式，使用CSMA/CA信道接入機(jī)制，以及數(shù)據(jù)確認(rèn)和加密機(jī)制，網(wǎng)狀多路徑數(shù)據(jù)傳輸，使得Zigbee技術(shù)自正式推出以后，就得到科學(xué)和商業(yè)的廣泛關(guān)注[6-7]。正如Zigbee聯(lián)盟主席所說(shuō)，Zigbee技術(shù)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)最好的選擇[2-3]。
Zigbee協(xié)議棧與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)一樣，通過(guò)層來(lái)量化它的各個(gè)簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)，每層負(fù)責(zé)執(zhí)行該層特定的功能，同時(shí)為上層提供服務(wù)。其協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)如圖1所示：物理層（PHY）和媒體訪問(wèn)控制層（MAC）由IEEE802.15.4[4-5]協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)提供。IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)致力于提供一種低復(fù)雜度、低成本、低功耗和低速率的無(wú)線通信技術(shù)，對(duì)信道選擇、能量檢測(cè)、鏈路質(zhì)量、清除信道評(píng)估（CCA）、信標(biāo)管理、信道接入、時(shí)隙管理、發(fā)送連接與斷開(kāi)連接等進(jìn)行了規(guī)范。IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義了兩種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：精簡(jiǎn)功能設(shè)備（RFD）和全功能設(shè)備（FFD）。FFD具有路由能力，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)中可與任意節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信；RFD功能有限，不管在何種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中只能與其父節(jié)點(diǎn)FFD設(shè)備進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用框架層由Zigbee聯(lián)盟制定，對(duì)網(wǎng)絡(luò)建立、設(shè)備的連接與斷開(kāi)、幀安全機(jī)制，設(shè)備對(duì)象等進(jìn)行了規(guī)范。Zigbee標(biāo)準(zhǔn)在IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上定義了三種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：協(xié)調(diào)器設(shè)備（ZC）、路由器設(shè)備（ZR）和終端設(shè)備（ZED）。應(yīng)用框架層為Zigbee技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供一些應(yīng)用框架模型，用戶可根據(jù)自己的應(yīng)用需求來(lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用。各層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的特性將在后面章節(jié)詳細(xì)介紹。
1 物理層概述
IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)說(shuō)明了使用的無(wú)線頻段、物理層和MAC層。針對(duì)不同的國(guó)際和地區(qū)，Zigbee技術(shù)允許其使用不同的工作頻率。IEEE801.15.4工作在3個(gè)不同的ISM頻段：2.4GHz（全球通用頻段）和868/915MHz。3個(gè)頻段共規(guī)范了27個(gè)物理信道，其中2.4GHz頻段定義了16個(gè)信道，915MHz頻段定義了10個(gè)信道，868MHz頻段定義了1個(gè)頻段。對(duì)于各個(gè)國(guó)家和地區(qū)采用的工作頻率范圍的不同，為提供數(shù)據(jù)的傳輸速率，IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)不同的頻率范圍規(guī)定了不同的調(diào)制方式。因而在不同的頻率段中，其數(shù)據(jù)傳輸速率不同，具體調(diào)制方式和傳輸速率如表1所示。
Zigbee技術(shù)對(duì)發(fā)射功率也進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)范，遵照不同國(guó)家和地區(qū)制定了不同的最大發(fā)射功率，發(fā)射功率范圍為0～10dBm，其通信距離為10～300m。在誤碼率小于1%的條件下，Zigbee的接收靈敏度為-85dBm。為適應(yīng)低速率、低功耗的無(wú)線通信傳輸，IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)物理層定義了適用于3個(gè)頻段的通用規(guī)范，包括以下三類：
1）接收機(jī)能量檢測(cè)（ED，energy detection）：EQ用來(lái)評(píng)估信道帶寬內(nèi)接收機(jī)的信號(hào)能量，其檢測(cè)結(jié)果以8個(gè)比特的整數(shù)來(lái)表示，通過(guò)物理層原語(yǔ)PLME-ED.confirm向媒體訪問(wèn)控制層的管理實(shí)體報(bào)告所檢測(cè)的結(jié)果。
2）鏈路服務(wù)質(zhì)量（LQI，Link quality indicator）。LQI用來(lái)評(píng)估接收機(jī)所接收的數(shù)據(jù)包強(qiáng)度和品質(zhì)，其數(shù)值用一個(gè)8比特的整數(shù)來(lái)表示，其值的大小表示鏈路質(zhì)量的高低，并通過(guò)物理層原語(yǔ)PD-DATAA.indication發(fā)送給媒體訪問(wèn)控制層。
3）清除信道評(píng)估（CCA，Clear channel assessment）。IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的物理層協(xié)議規(guī)范了3種清除信道評(píng)估模式。
① 清除信道評(píng)估模式1：若通過(guò)能量檢測(cè)，其信道能量大于閾值能量時(shí)，則返回忙的信息。
② 清除信道評(píng)估模式2：載波判斷，當(dāng)清除信道評(píng)估檢測(cè)到一個(gè)擴(kuò)展的調(diào)制信號(hào)時(shí)，給出一個(gè)忙的信息。其中這個(gè)信息可能高于或低于能量檢測(cè)門限值。
③ 清除信道評(píng)估模式3：當(dāng)清除信道評(píng)估檢測(cè)到一個(gè)擴(kuò)展信號(hào)時(shí)，且擴(kuò)展信號(hào)攜帶的能量大于閾值能量，則返回忙的信息。
對(duì)于以上任意一種清除信道評(píng)估模式，如果物理層正在接收數(shù)據(jù)時(shí)，若收到PLME-CCA請(qǐng)求原語(yǔ)，清除信道評(píng)估也會(huì)返回忙的信息。當(dāng)檢測(cè)到信道忙時(shí)，物理層用PLME-CCA.confirm原語(yǔ)向媒體訪問(wèn)控制層發(fā)送一個(gè)具有BUSY狀態(tài)的信息，當(dāng)檢測(cè)信道空閑時(shí)，發(fā)送一個(gè)具有IDLE狀態(tài)的信息到媒體訪問(wèn)控制層。
2 媒體訪問(wèn)控制層（MAC）
2.1 MAC層概述
在IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中，給出了MAC協(xié)議的規(guī)范，以便于接入物理層無(wú)線信道。MAC層數(shù)據(jù)服務(wù)為物理層與網(wǎng)絡(luò)層之間的數(shù)據(jù)傳輸提供一個(gè)接口，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送、接收和處理排列中清除一個(gè)MAC層服務(wù)數(shù)據(jù)單元。MAC層管理服務(wù)允許上層與MAC層管理實(shí)體之間傳輸管理指令，其主要功能為設(shè)備通信鏈路的連接和斷開(kāi)管理、信標(biāo)管理、個(gè)域網(wǎng)信息庫(kù)管理、孤點(diǎn)管理、復(fù)位管理、接收管理、信道掃描管理、通信狀態(tài)管理、設(shè)備的狀態(tài)管理、啟動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)同步、輪詢管理等。
2.2 信道掃描
所有設(shè)備都必須能夠?qū)λ?guī)定的一系列信道進(jìn)行被動(dòng)和孤點(diǎn)掃描，同時(shí)FFD還具有能進(jìn)行能量檢測(cè)和主動(dòng)掃描。在FFD作為個(gè)域網(wǎng)協(xié)調(diào)器前，首先進(jìn)行能量檢測(cè)或主動(dòng)掃描，或者在選擇與一個(gè)個(gè)域網(wǎng)建立連接前，執(zhí)行主動(dòng)或被動(dòng)掃描；設(shè)備通過(guò)孤點(diǎn)掃描來(lái)鎖定失去連接的父節(jié)點(diǎn)。對(duì)于RFD可選擇能量檢測(cè)掃描或主動(dòng)掃描來(lái)選擇合適的信道連接網(wǎng)絡(luò)。
1）ED信道掃描
通過(guò)一次掃描各個(gè)信道，設(shè)備節(jié)點(diǎn)可以得到各個(gè)信道的峰值能量。通過(guò)這個(gè)信息，設(shè)備節(jié)點(diǎn)可以選擇合適出信道，以接入到網(wǎng)絡(luò)。對(duì)每一個(gè)邏輯信道，MAC層管理實(shí)體設(shè)置相應(yīng)的信道序列號(hào)，且切換到相應(yīng)的信道，在[aBaseSuperframeDuration×（2n+1）]個(gè)符號(hào)周期內(nèi)重復(fù)地對(duì)該信道進(jìn)行能量檢測(cè)（其中n為掃描參數(shù)值0-14之間），在此期間內(nèi)所得到的最大能量檢測(cè)值。其中設(shè)備能夠存儲(chǔ)1到信道能量檢測(cè)最大值之間的數(shù)值。
2）被動(dòng)信道掃描
設(shè)備在選擇與一個(gè)個(gè)域網(wǎng)建立連接之前，可以執(zhí)行被動(dòng)掃描。與主動(dòng)掃描類似，它允許設(shè)備鎖定它所在的個(gè)域網(wǎng)中任何發(fā)送信標(biāo)的協(xié)調(diào)器。在PAN描述器的最大值或已經(jīng)掃描所有信道后，掃描結(jié)束。
3）孤立信道掃描
對(duì)每一個(gè)邏輯信道，設(shè)備首先設(shè)置當(dāng)前信道值，且切換到相應(yīng)的信道，然后發(fā)送一個(gè)孤立通告命令；這時(shí)接收機(jī)處于工作狀態(tài)，接收時(shí)間最多為aResponseWaitTime個(gè)符號(hào)周期，在等待時(shí)間內(nèi)接收協(xié)調(diào)器重新連接命令，設(shè)備關(guān)閉接收機(jī)。當(dāng)設(shè)備受到重新連接命令或者已經(jīng)掃描過(guò)所有規(guī)范的邏輯信道后，孤立信達(dá)掃描結(jié)束。
2.3 MAC層幀結(jié)構(gòu)
MAC層幀結(jié)構(gòu)由三個(gè)部分組成：MAC層幀頭、可變長(zhǎng)MAC載荷和幀尾。幀控制域包括幀類型的定義、地址子域與其他控制信息，定義幀的類型、格式等。在地址域中，存在著兩種地址：64位的IEEE MAC地址和16位的Zigbee網(wǎng)絡(luò)地址，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，可以采用任意一種尋址方式。幀載荷域的長(zhǎng)度可變，不同幀類型所包含的不同的信息。在IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中，給出了4種幀的定義：信標(biāo)幀、數(shù)據(jù)幀、確認(rèn)幀和命令幀。信標(biāo)幀和數(shù)據(jù)幀包含高層信息，而確認(rèn)幀和命令幀由MAC層產(chǎn)生。
3 結(jié)論
Zigbee技術(shù)為一Zigbee為一種標(biāo)準(zhǔn)化的、能滿足無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)低成本、低功耗需要的無(wú)線通信技術(shù)。該文對(duì)Zigbee協(xié)議棧中的相關(guān)信息做了詳細(xì)的介紹。首先介紹了Zigbee協(xié)議棧的整體結(jié)構(gòu)，從物理層到應(yīng)用層，逐一分析了Zigbee標(biāo)準(zhǔn)各層的特點(diǎn)。重點(diǎn)介紹了Zigbee標(biāo)準(zhǔn)的頻段和通用規(guī)范、信道掃描的分類和幀結(jié)構(gòu)。
參考文獻(xiàn)：
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R&S高端矢量信號(hào)發(fā)生器SMW200A于2013年正式面世，其功能經(jīng)過(guò)三年來(lái)不斷豐富和完善，已經(jīng)成為集毫米波寬帶信號(hào)發(fā)生器、多通道射頻信號(hào)發(fā)生器和MIMO信道衰落模擬器于一體的矢量信號(hào)產(chǎn)生平臺(tái)。 SMW200A單臺(tái)儀器就能覆蓋100kHz到40GHz的頻率范圍，內(nèi)部基帶的調(diào)制帶寬高達(dá)2000MHz。
SMW200A通過(guò)外置上變頻器（例如SGS100A或SGT100A）可以外部擴(kuò)展最高六條射頻通道，加上本身具有的兩條射頻通道，總共八條。配置2個(gè)基帶模塊和4個(gè)信道模擬模塊后，可以實(shí)現(xiàn)4×4、8×2、2×8、8×4、4×8等MIMO信道衰落模擬，或者LTE-Advanced載波聚合模式下的4x4 MIMO場(chǎng)景模擬。在SMW200A面世之前，上述場(chǎng)景的模擬都需要多臺(tái)儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
SMW200A內(nèi)置各種重要的數(shù)字通信標(biāo)準(zhǔn)選件，包括LTE、LTE-Advanced、5G、3GPP FDD/HSPA/HSPA+、GSM/EDGE/EDGE Evolution、TD-SCDMA、CDMA2000/1xEV-DO和WLAN IEEE 802.11a/b/g/n/ac/ad等，這些數(shù)字通信標(biāo)準(zhǔn)選件均為儀器內(nèi)置，所有操作和配置都在儀器界面上簡(jiǎn)單、快速地完成，無(wú)需外部電腦，從而簡(jiǎn)化調(diào)試，節(jié)省時(shí)間。由于R&S SMW200A可以配置成多通道，可以快速、方便地產(chǎn)生多制式調(diào)制信號(hào)，對(duì)于目前熱門的多?；緶y(cè)試十分方便。
SMW200A射頻性能良好，例如在1GHz頻點(diǎn)，偏離載波20kHz位置，單邊帶相位噪聲典型值為-139dBc。 160MHz的WLAN IEEE 802.11ac信號(hào)，調(diào)制質(zhì)量實(shí)測(cè)EVM值可到-49dB，其帶內(nèi)頻響僅為0.05dB。因此可作為模塊級(jí)開(kāi)發(fā)和測(cè)試中所需的高質(zhì)量信號(hào)激勵(lì)源，如發(fā)射機(jī)調(diào)制器、混頻器、小信號(hào)放大器、功放，接收機(jī)低噪放，IQ解調(diào)器、濾波器、ADC需要高性能的射頻/中頻信號(hào)源進(jìn)行分析驗(yàn)證。SMW200A信號(hào)輸出功率大，可應(yīng)用于大功率功放測(cè)試、收發(fā)信機(jī)阻塞測(cè)試等需要中、高功率信號(hào)驅(qū)動(dòng)的場(chǎng)景。SMW200A可應(yīng)用于接收機(jī)系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證中，如靈敏度測(cè)試、模擬遇到阻塞干擾、鄰道干擾、接收互調(diào)影響等。
此外，方便、直觀是R&S SMW200A操作界面的基本理念，使用觸摸屏以及框圖式菜單結(jié)構(gòu)，用戶可以方便直觀地配置信號(hào)，并通過(guò)視圖觀測(cè)生成信號(hào)的整個(gè)流程。
SMW200A技術(shù)特點(diǎn)總結(jié)：
工作頻率范圍：100kHz ～ 40GHz。
高功率輸出(無(wú)需選件)：保證值+18dBm，典型輸出+26dBm。
極優(yōu)異的信號(hào)質(zhì)量：-139dBc/Hz @ 1GHz，20kHz offset。
內(nèi)置基帶源可最大支持2GHz射頻帶寬。
具有極優(yōu)異的幅度平坦響應(yīng)：≤ 0.4dB (2GHz帶寬內(nèi))。
支持實(shí)時(shí)產(chǎn)生矢量調(diào)制信號(hào)，同時(shí)支持波形文件播放的方式。
內(nèi)部ARB存儲(chǔ)空間最大可擴(kuò)展至2G Samples。
支持無(wú)線信道衰落模擬功能，可模擬真實(shí)環(huán)境對(duì)信號(hào)的影響。
友好的操作界面，模塊化菜單接口，且支持觸摸操作。
SMW200A主要應(yīng)用
下一代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)5G預(yù)計(jì)在2020年實(shí)現(xiàn)商用。目前為止，5G技術(shù)還處在預(yù)研階段，其技術(shù)規(guī)范還沒(méi)有統(tǒng)一定義，所以各大公司都在對(duì)5G技術(shù)進(jìn)行積極的研究和討論，還需要完成許多研究和標(biāo)準(zhǔn)化工作。5G不僅僅是LTE-A的簡(jiǎn)單演進(jìn)，還會(huì)創(chuàng)造一個(gè)全新的技術(shù)框架體系，以滿足高速數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和容納爆發(fā)式增長(zhǎng)的無(wú)線終端。5G滿足系統(tǒng)容量和高數(shù)據(jù)率的方法之一就是把頻譜擴(kuò)展到毫米波頻段、采用Massive MIMO技術(shù)以及新型空中接口和多址技術(shù)。羅德與施瓦茨公司已經(jīng)為開(kāi)發(fā)者評(píng)估5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提供了有力的技術(shù)支撐，主要包括：
毫米波l段寬帶信號(hào)產(chǎn)生
微波頻段是5G對(duì)無(wú)線移動(dòng)通信顛覆式的創(chuàng)新。傳統(tǒng)的移動(dòng)通信工作頻段主要集中在3GHz以下，使得頻譜資源已經(jīng)十分擁擠。而在毫米波頻段可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解頻譜資源緊張的現(xiàn)狀。為了滿足5G網(wǎng)絡(luò)10Gbps級(jí)的數(shù)據(jù)速率，同時(shí)也需要更大的帶寬。矢量信號(hào)發(fā)生器SMW200A單臺(tái)儀表可以實(shí)現(xiàn)最高40GHz載波2GHz帶寬信號(hào)的產(chǎn)生。由于內(nèi)置梳狀信號(hào)發(fā)生器作為校準(zhǔn)源，SMW200A內(nèi)置基帶電路產(chǎn)生的2GHz帶寬的信號(hào)無(wú)須額外的校準(zhǔn)，即可達(dá)到優(yōu)于0.4dB的帶內(nèi)平坦度。
目前，已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的毫米波寬帶通信標(biāo)準(zhǔn)是802.11ad，主要用于實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部無(wú)線高清音視頻信號(hào)的傳輸，為家庭多媒體應(yīng)用帶來(lái)更完備的高清視頻解決方案。802.11ad拋棄了擁擠的2.4GHz和5GHz頻段，使用高頻載波的60GHz頻譜。由于60GHz頻譜在大多數(shù)國(guó)家有大段的頻率可供使用，因此802.11ad可以在波束賦形技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)多信道的同時(shí)傳輸，最大數(shù)據(jù)率可達(dá)速度是7Gbps。SMW200A通過(guò)外置的毫米波上變頻器可將內(nèi)部2GHz帶寬的802.11ad基帶信號(hào)上變頻到60GHz頻段，0.4dB的帶內(nèi)平坦度使得EVM在60GHz頻率仍然保持在-32.2dB。
由于毫米波頻段的信道模型不同于傳統(tǒng)的6GHz以下移動(dòng)通信頻段，所以針對(duì)該頻段的信道特性探測(cè)需求也越來(lái)越突出。R&S公司可以提供完整的信道探測(cè)方案，使用SMW200A和高頻寬帶頻譜儀FSW，頻率最高可達(dá)110GHz，帶寬最高可達(dá)2GHz。配合R&S最新的信道測(cè)量軟件TS-5GCS可以進(jìn)行信道沖擊響應(yīng)、功率時(shí)延特性（PDP）、多普勒時(shí)延特性等參數(shù)測(cè)試。
Massive MIMO和多通道波束賦形信號(hào)產(chǎn)生
根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，當(dāng)基站側(cè)天線數(shù)遠(yuǎn)大于用戶天線數(shù)時(shí)，基站到各個(gè)用戶的信道將趨于正交，用戶間的干擾將趨于消失，而巨大的陣列增益也能夠有效地提升每個(gè)用戶的信噪比，從而在相同的時(shí)頻資源上支持更多的用戶。作為近年來(lái)備受關(guān)注的技術(shù)之一，多天線技術(shù)經(jīng)歷了從無(wú)源到有源，從二維到三維（3D），從高階MIMO到大規(guī)模天線陣列（例如64、128天線陣列）的發(fā)展。Massive MIMO通常和波束賦形技術(shù)結(jié)合在一起使用，可以在三維空間形成具有高空間分辨能力的高增益窄細(xì)波束，能夠提供更靈活的空間復(fù)用能力，改善接收信號(hào)強(qiáng)度并更好地抑制用戶間干擾，從而實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)容量和頻譜效率。
這在測(cè)試過(guò)程中就需要產(chǎn)生對(duì)應(yīng)每根天線的多通道信號(hào)。矢量信號(hào)發(fā)生器SMW200A為MIMO系統(tǒng)測(cè)試提供了理想的選擇，它可以產(chǎn)生滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的無(wú)線移動(dòng)通信MIMO和波束賦形信號(hào)，目前單臺(tái)SMW200A通過(guò)擴(kuò)展外置上變頻器最多可支持八根發(fā)射天線用于接收機(jī)測(cè)試。SMW200A配合外置上變頻器頻率可達(dá)到6GHz/20GHz/40GHz，帶寬160MHz或2000MHz。使用多臺(tái)SMW200A組合，可模擬天線數(shù)量沒(méi)有上限。同時(shí)，SMW200A還可以模擬完整的MIMO傳輸信道，最大支持32條衰落通道。
關(guān)鍵詞 數(shù)字集群民航空管系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）01-0003-02
數(shù)字集群通信系統(tǒng)近年來(lái)在全國(guó)民航得到了廣泛的應(yīng)用，隨著民航數(shù)字集群用戶數(shù)以及規(guī)模的持續(xù)增加，網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)模不斷增大，以數(shù)字集群通信指揮為主的移動(dòng)指揮調(diào)度網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)量也日益增加。
民航數(shù)字集群通信系統(tǒng)目前承載著關(guān)系到民航系統(tǒng)各單位正常運(yùn)轉(zhuǎn)、安全運(yùn)營(yíng)的指揮調(diào)度業(yè)務(wù)，伴隨著數(shù)字集群通信系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，民航系統(tǒng)對(duì)集群通信的要求也日益提高，要求在系統(tǒng)可靠性、滿足民航行業(yè)特殊需要和符合民航通信保障條例等要求。因此，當(dāng)用戶對(duì)數(shù)字集群通信系統(tǒng)提出更高要求時(shí)，應(yīng)充分挖掘數(shù)字集群通信的應(yīng)用潛力、提高數(shù)字集群通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行服務(wù)水平，滿足民航業(yè)不斷的發(fā)展需求。
1 數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)
移動(dòng)通信網(wǎng)分公眾移動(dòng)通信網(wǎng)與專業(yè)移動(dòng)通信網(wǎng)兩大領(lǐng)域。專業(yè)移動(dòng)通信系統(tǒng)是在給定業(yè)務(wù)范圍內(nèi)，為部門、行業(yè)、集團(tuán)服務(wù)的專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，目前典型的應(yīng)用如公眾無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商、緊急服務(wù)部門、公眾服務(wù)部門及運(yùn)輸、公用事業(yè)、制造和石油等生產(chǎn)調(diào)度和指揮系統(tǒng)等。集群通信代表了專業(yè)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向，是高級(jí)的移動(dòng)調(diào)度指揮通信系統(tǒng)的典型形式。
集群通信的最主要通信特點(diǎn)是一呼百應(yīng)和快速接入響應(yīng)，運(yùn)作模式主要分為單工、半雙工工作模式，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的信道資源是動(dòng)態(tài)分配的，同時(shí)可以給與不同級(jí)別的用戶賦予不同優(yōu)先級(jí)以及和特權(quán)功能如強(qiáng)插、強(qiáng)拆功能等，集群通信還具有快速入網(wǎng)、指揮調(diào)度迅速、組呼、單呼、系統(tǒng)全呼、區(qū)域選擇、限時(shí)通話、遲后呼叫、優(yōu)先呼叫、自動(dòng)重發(fā)等特殊功能。
集群通信目前主要分為模擬集群通信與數(shù)字集群通信，模擬集群移動(dòng)通信網(wǎng)是在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口上采用模擬調(diào)制解調(diào)方式，是較早投入運(yùn)營(yíng)的集群通信模式，在1998年以前在網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的集群通信系統(tǒng)幾乎都采用的是模擬集群通信，但主要存在頻譜利用率低，所承載的業(yè)務(wù)種類有限，不能提供數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，保密性差極易被竊聽(tīng)，終端體積大耗電量大攜帶不便等問(wèn)題。數(shù)字集群通信系統(tǒng)是在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口采用數(shù)字調(diào)制解調(diào)方式，能夠提供的業(yè)務(wù)主要包括調(diào)度指揮、數(shù)據(jù)傳輸、電話業(yè)務(wù)（含集群網(wǎng)內(nèi)互通電話或與公眾網(wǎng)間互通的電話）等業(yè)務(wù)類型。數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)很好的應(yīng)用了移動(dòng)通信技術(shù)的最新成果，與模擬集群系統(tǒng)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)容量大、擴(kuò)容潛力大，無(wú)線頻譜利用率高；通信質(zhì)量好；承載的業(yè)務(wù)類型豐富（可傳輸數(shù)據(jù)、圖像等各類信息）；通信保密性高；集群終端設(shè)備小巧輕便、功能強(qiáng)大；與公網(wǎng)電話、數(shù)據(jù)等網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)簡(jiǎn)便。
2 數(shù)字集群技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況
1998年3月國(guó)際電聯(lián) （ITU）制訂了數(shù)字集群通信系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，主要有頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）、跳頻多址等三種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。從應(yīng)用情況來(lái)看，TETRA和iDEN兩個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛（均采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）。
iDEN系統(tǒng)為美國(guó)MOTOROLA公司于1994年推出的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，主要在北美、南美及亞洲等國(guó)投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，網(wǎng)絡(luò)主要覆蓋日本、韓國(guó)、菲律賓以及美國(guó)、加拿大、巴西等美洲國(guó)家，目前已經(jīng)超過(guò)了1000萬(wàn)用戶。該系統(tǒng)具有無(wú)線電話、指揮調(diào)度通信、無(wú)線尋呼以及無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?/p>
TETRA系統(tǒng)是1995年歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)組織（ETSI）制訂的數(shù)字集群通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)不斷的修訂與完善，TETRA系統(tǒng)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)取得了很大的成功，它是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)唯一認(rèn)可的數(shù)字集群標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也被中國(guó)、美國(guó)、俄羅斯等國(guó)確認(rèn)為本國(guó)的數(shù)字集群通信的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。TETRA數(shù)字集群通信系統(tǒng)能夠取得最大成功的原因在于它提供了一種非常靈活的組網(wǎng)方式，具有良好的開(kāi)放性、兼容性，同時(shí)在這個(gè)系統(tǒng)上可提供傳統(tǒng)集群語(yǔ)音通信、非集群業(yè)務(wù)以及具有話音、數(shù)據(jù)傳輸、短信等業(yè)務(wù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信模式，具有極其豐富的業(yè)務(wù)提供功能、靈活多變的組網(wǎng)模式，它是國(guó)際上目前技術(shù)最先進(jìn)、開(kāi)放性最好、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最嚴(yán)密、生產(chǎn)制造廠商最多的數(shù)字集群通信標(biāo)準(zhǔn)。
3 中國(guó)民航業(yè)數(shù)字集群發(fā)展及應(yīng)用情況
中國(guó)從1997年開(kāi)始制訂中國(guó)的數(shù)字集群通信標(biāo)準(zhǔn)，主要參照TETRA和iDEN確定了兩種集群通信體制在2000年了中國(guó)《數(shù)字集群移動(dòng)通信系統(tǒng)體制》標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定TETRA體制主要用于建設(shè)專用指揮調(diào)度集群網(wǎng)（如交通運(yùn)輸、、公安、電力、石油、緊急服務(wù)等）以及公眾集群通信網(wǎng)，iDEN體制主要用于公用集群系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，806～821 MHz/851～866 MHz頻段為中國(guó)集群通信系統(tǒng)的工作頻段。
由于TETRA系統(tǒng)可完成集群指揮調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸、短信、移動(dòng)互聯(lián)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的通信及以上各種業(yè)務(wù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（移動(dòng)臺(tái)對(duì)移動(dòng)臺(tái)）的通信，基于TETRA體制在各方面的優(yōu)勢(shì)，中國(guó)民航業(yè)從2005年開(kāi)始陸續(xù)在全國(guó)空管系統(tǒng)建設(shè)TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)以替換原有的模擬集群系統(tǒng)。目前在全國(guó)民航空管系統(tǒng)建設(shè)已建和運(yùn)營(yíng)的TETRA數(shù)字集群網(wǎng)有：華東空管局、華北空管局、西南空管局、中南空管局、東北空管局、西北空管局等，已經(jīng)在北京、上海、廣州、成都、深圳、西安、昆明等各機(jī)場(chǎng)開(kāi)通TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)。其中西北空管局西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)800M數(shù)字集群系統(tǒng)于2011年11月投入建設(shè)，2012年3月成功替換原有的模擬集群系統(tǒng)正式投入運(yùn)行。該系統(tǒng)由歐宇航EADS的DXT3A交換機(jī)、TB3基站，調(diào)度臺(tái)、網(wǎng)管等組成，系統(tǒng)容量1500用戶，現(xiàn)有集群用戶數(shù)600多部、群組數(shù)量達(dá)到85個(gè)，同時(shí)西北空管局所轄的甘肅、青海、寧夏空管局也正在建設(shè)TETRA數(shù)字集群系統(tǒng)。
4 中國(guó)民航空管系統(tǒng)數(shù)字集群的發(fā)展思路
中國(guó)民航空管系統(tǒng)提供的集群通信業(yè)務(wù)主要服務(wù)各機(jī)場(chǎng)運(yùn)行單位，如空管調(diào)度、機(jī)場(chǎng)安全、車輛管理、航空公司、飛機(jī)維修、機(jī)場(chǎng)維護(hù)、地勤服務(wù)等內(nèi)部通信業(yè)務(wù)，民航機(jī)場(chǎng)運(yùn)輸服務(wù)的性質(zhì)決定了集群通信業(yè)務(wù)要求具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、保密性強(qiáng)、業(yè)務(wù)量大等特點(diǎn)，同時(shí)民航各單位在機(jī)場(chǎng)的業(yè)務(wù)網(wǎng)點(diǎn)分布相對(duì)分散，業(yè)務(wù)類型多而各單位之間或不同部門之間多有密切聯(lián)系，集群通信系統(tǒng)作為一種用于集團(tuán)調(diào)度指揮通信的移動(dòng)通信系統(tǒng)，為民航各單位提供了快速高效的移動(dòng)通信指揮調(diào)度手段，在保障飛行安全及各駐場(chǎng)部門的正常運(yùn)營(yíng)中發(fā)揮著不可替代的重要作用。
現(xiàn)今世界已經(jīng)進(jìn)入高度信息化、信息移動(dòng)化的時(shí)代，信息化的水平高低已經(jīng)成為衡量民航業(yè)現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。民航空管系統(tǒng)更是一個(gè)高度依賴信息、通信的專業(yè)領(lǐng)域，在信息化的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，人們對(duì)通信網(wǎng)的依賴越來(lái)越強(qiáng)，尤其是對(duì)于移動(dòng)通信、移動(dòng)信息的獲取有了更高的要求，這就要求數(shù)字集群系統(tǒng)在提供安全、準(zhǔn)確和優(yōu)質(zhì)的語(yǔ)音通信的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步發(fā)揮數(shù)字集群系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸、信息提供、電話互聯(lián)等方面的優(yōu)勢(shì)，為用戶提高服務(wù)品質(zhì)、提供靈活多樣的信息服務(wù)。
由于民航空管系統(tǒng)數(shù)字集群服務(wù)對(duì)象的特殊性，屬于民航專用網(wǎng)絡(luò)，專網(wǎng)一定要從“專”字上下功夫，要結(jié)合民航行業(yè)各使用部門的特殊性提供特色的服務(wù)，如基于航班號(hào)的撥號(hào)、航班動(dòng)態(tài)查詢更新、短信彩信業(yè)務(wù)、旅客廊橋控制協(xié)調(diào)、機(jī)場(chǎng)保安控制、人員車輛定位業(yè)務(wù)、圖像傳輸、信息共享、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等功能，要將數(shù)字集群終端轉(zhuǎn)變成為一個(gè)個(gè)移動(dòng)信息交互平臺(tái)，構(gòu)造一個(gè)移動(dòng)通信專用信息網(wǎng)絡(luò)，為指揮調(diào)度及時(shí)提供必要的信息支持。同時(shí)為加強(qiáng)民航各機(jī)場(chǎng)之間的直接聯(lián)絡(luò)通信，可以考慮將各機(jī)場(chǎng)之間的數(shù)字集群系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)對(duì)接，做到不同地域機(jī)場(chǎng)之間也可以通過(guò)集群終端進(jìn)行語(yǔ)音通信、信息通報(bào)等，為民航業(yè)內(nèi)聯(lián)合處置緊急情況、航班調(diào)度、及時(shí)通報(bào)航班信息、協(xié)調(diào)航班延誤等方面提供及時(shí)高效的通信手段。
5 結(jié)束語(yǔ)
本文主要對(duì)我國(guó)民航空管數(shù)字集群系統(tǒng)進(jìn)行了分析和研究，通過(guò)本文的探討，我們了解到民航空管數(shù)字集群處于發(fā)展的階段，仍然有很大的發(fā)展空間，還存在很多問(wèn)題需要解決，相信隨著我國(guó)民航空管通信的不斷發(fā)展，民航空管數(shù)字集群系統(tǒng)應(yīng)用一定會(huì)有一個(gè)更大程度的提高。
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3GPP的基本情況、工作流程及相關(guān)技術(shù)文檔管理方式
3GPP，即第三代合作伙伴計(jì)劃（The 3rd Generation Partnership Project），是由多成員組成的通信標(biāo)準(zhǔn)化組織。在其官方網(wǎng)站（）上可以了解該組織的基本情況、工作流程和相關(guān)技術(shù)文檔的管理方式。
3GPP于1998年成立，旨在研究制定并推廣基于演進(jìn)的GSM核心網(wǎng)絡(luò)的3G標(biāo)準(zhǔn)。作為全球無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域主要的標(biāo)準(zhǔn)組織之一，3GPP標(biāo)準(zhǔn)提供的是一種統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，目的是保障通信產(chǎn)品或服務(wù)的互換性、兼容性和通用性，這些技術(shù)規(guī)范對(duì)于通信領(lǐng)域的生產(chǎn)企業(yè)具有指導(dǎo)作用。因此，為了把握技術(shù)發(fā)展方向，同時(shí)指導(dǎo)本公司產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，通信行業(yè)的主要企業(yè)都已加入3GPP，并積極參與3GPP標(biāo)準(zhǔn)的討論和制定。目前作為通信標(biāo)準(zhǔn)制定的積極參與者的3GPP個(gè)體會(huì)員已有有300多家。
3GPP的組織結(jié)構(gòu)中，最上面是項(xiàng)目協(xié)調(diào)組（PCG），由ETSI、TIA、TTC、ARIB、TTA和CCSA等6個(gè)組織伙伴（OP）組成，對(duì)其下的技術(shù)規(guī)范組（TSG）進(jìn)行管理和協(xié)調(diào)。每個(gè)技術(shù)規(guī)范組下面有數(shù)量不等的工作組（WG）負(fù)責(zé)該技術(shù)規(guī)范組各個(gè)方面的工作。企業(yè)則以工作組成員的身份進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)制定流程。3GPP的組織架構(gòu)決定了那些具有技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的制定勢(shì)必產(chǎn)生重要影響。
3GPP對(duì)標(biāo)準(zhǔn)討論和制定的流程有詳細(xì)的規(guī)定：其標(biāo)準(zhǔn)化工作通過(guò)會(huì)議討論的方式推進(jìn)。會(huì)議的日程及地點(diǎn)會(huì)提前在3GPP官方網(wǎng)站的“3GPP calendar”欄目中公布。在兩次會(huì)議的間隙，各個(gè)會(huì)員會(huì)對(duì)上次會(huì)議中經(jīng)討論發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中某個(gè)具體需要改進(jìn)的問(wèn)題進(jìn)行研究，在接下來(lái)的會(huì)議中，擁有提案權(quán)的成員將上述解決方案形成提案（CR）遞交，成員在遞交提案之前，往往提前將其中記載的技術(shù)方案作為專利進(jìn)行申請(qǐng)。提案經(jīng)過(guò)小組會(huì)以及技術(shù)規(guī)范組全會(huì)討論通過(guò)后，就會(huì)正式被接收成為3GPP標(biāo)準(zhǔn)，形成標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（TS）或研究報(bào)告（TR），否則工作組需要對(duì)持不同觀點(diǎn)成員的問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步研究。在整個(gè)過(guò)程中，會(huì)形成很多形式的文檔，包括各種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議、研究報(bào)告、會(huì)議報(bào)告、提案等，對(duì)于上述文檔，3GPP都會(huì)在其服務(wù)器中存檔且在官網(wǎng)公開(kāi)，上述文檔的時(shí)間均由系統(tǒng)自動(dòng)生成，不能被擅自改動(dòng)。其中，有正式3GPP版本編號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和研究報(bào)告會(huì)存放在3GPP官網(wǎng)的FTP服務(wù)器上，其他文檔會(huì)存放在3GPP官網(wǎng)的郵件服務(wù)器上。每次會(huì)議形成的會(huì)議報(bào)告還會(huì)以秘書郵件的形式向參與該次會(huì)議的會(huì)員群發(fā)。此外，上述文檔在3GPP官方網(wǎng)站上后，任何人只需提供電子郵件地址，通過(guò)訂閱相關(guān)郵件討論群組就可以免費(fèi)在3GPP官方網(wǎng)站上無(wú)限制地查閱并下載獲得。
3GPP相關(guān)技術(shù)文檔是否屬于“現(xiàn)有技術(shù)”
在一些通信領(lǐng)域的專利無(wú)效宣告案件中，當(dāng)事人提供3GPP技術(shù)文檔，將上述文檔中記載的技術(shù)方案作為評(píng)價(jià)涉案專利新穎性或創(chuàng)造性的現(xiàn)有技術(shù)。如在華為技術(shù)有限公司（簡(jiǎn)稱“華為公司”）針對(duì)中興通訊股份有限公司（簡(jiǎn)稱“中興公司”）的“下行導(dǎo)頻初始位置的映射方法及裝置”專利所提的無(wú)效宣告案（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利復(fù)審委員會(huì)第23839號(hào)決定）、華為公司針對(duì)艾利森電話股份有限公司的“柔性無(wú)線電鏈路控制協(xié)議”專利所提的無(wú)效宣告案 [國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利復(fù)審委員會(huì)第15871號(hào)決定，北京市第一中級(jí)人民法院（2011）一中知行初字第2254號(hào)行政判決書]，以及中興公司針對(duì)美商仁位科技公司的“高速共享控制信道的擾頻使用者設(shè)備”專利所提的無(wú)效宣告案 [國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利復(fù)審委員會(huì)第18644號(hào)決定、北京市第一中級(jí)人民法院（2013）一中知行初字第246號(hào)行政判決書、北京市高級(jí)人民法院（2013）高行終字第2291號(hào)行政判決書]等案件中，無(wú)效請(qǐng)求人據(jù)以評(píng)價(jià)涉案專利新穎性或創(chuàng)造性的現(xiàn)有技術(shù)均包括3GPP技術(shù)文檔。上述案件中均涉及上述文檔能否被認(rèn)定為“現(xiàn)有技術(shù)”的問(wèn)題。
要解決這個(gè)問(wèn)題，先要明確專利法意義上“現(xiàn)有技術(shù)”的含義?！秾＠ā返诙l第五款規(guī)定：現(xiàn)有技術(shù)是指申請(qǐng)日以前在國(guó)內(nèi)外為公眾所知的技術(shù)。《專利審查指南》第二部分第三章2.1中進(jìn)一步規(guī)定：現(xiàn)有技術(shù)包括在申請(qǐng)日（有優(yōu)先權(quán)的，指優(yōu)先權(quán)日）以前在國(guó)內(nèi)外出版物上公開(kāi)發(fā)表、在國(guó)內(nèi)外公開(kāi)使用或者以其他方式為公眾所知的技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)應(yīng)當(dāng)在申請(qǐng)日以前為公眾能夠得知的技術(shù)內(nèi)容。即在申請(qǐng)日以前處于能夠?yàn)楣姭@得的狀態(tài)，并包含有能夠使公眾從中得知實(shí)質(zhì)性技術(shù)知識(shí)的內(nèi)容。
根據(jù)上述規(guī)定可知，專利法意義上的“現(xiàn)有技術(shù)”應(yīng)該符合以下三個(gè)條件：1.完整記載技術(shù)方案；2.記載相應(yīng)技術(shù)方案的材料處于任何人想獲得就能夠獲得的狀態(tài)，獲得上述材料的主體是不特定的公眾或非特定人；3.記載相應(yīng)技術(shù)方案的材料處于“為公眾所知”狀態(tài)的時(shí)間應(yīng)早于申請(qǐng)日（或優(yōu)先權(quán)日）。
明確了專利法意義上“現(xiàn)有技術(shù)”的定義，我們來(lái)看3GPP相關(guān)技術(shù)文檔是否滿足上述三個(gè)條件：
首先，當(dāng)事人使用3GPP相關(guān)技術(shù)文檔來(lái)評(píng)價(jià)涉案專利的新穎性或創(chuàng)造性，必定是因?yàn)樯鲜黾夹g(shù)文檔中記載了完整的技術(shù)方案，并以該技術(shù)方案與涉案專利的技術(shù)方案進(jìn)行比對(duì)。因此，上述技術(shù)文檔滿足被認(rèn)定為現(xiàn)有技術(shù)的第一個(gè)條件。
其次，對(duì)于上述技術(shù)文檔，3GPP都會(huì)在其服務(wù)器中存檔且在其官方網(wǎng)站公布。上述文檔后，任何人只需提供電子郵件地址，通過(guò)訂閱相關(guān)郵件討論群組即可在3GPP官方網(wǎng)站上無(wú)限制地查閱并下載上述文檔，也就是說(shuō)，上述文檔一經(jīng)就處于任何人想獲取就可以獲取的狀態(tài)。因此，上述技術(shù)文檔滿足被認(rèn)定為現(xiàn)有技術(shù)的第二個(gè)條件。
再次，3GPP是全球無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域主要的標(biāo)準(zhǔn)組織之一，其官方網(wǎng)站是通信領(lǐng)域的權(quán)威網(wǎng)站，可信度較高。上述文件的上傳時(shí)間均由系統(tǒng)生成，且不能被隨意修改。因此，上述文檔為公眾所知的時(shí)間是可以確定的，可以根據(jù)這個(gè)確定的時(shí)間判斷上述文檔公開(kāi)的時(shí)間是否在涉案專利申請(qǐng)日（或優(yōu)先權(quán)日）之前。
綜上可知，只要當(dāng)事人能夠證明其提交的3GPP技術(shù)文檔中記載了完整的技術(shù)方案，且上述文檔能夠?yàn)楣娝臅r(shí)間早于涉案專利的申請(qǐng)日（或優(yōu)先權(quán)日），則上述文檔中記載的技術(shù)方案可以被認(rèn)定屬于現(xiàn)有技術(shù)。
在本文之前提到的相關(guān)案件中，專利行政管理機(jī)關(guān)和司法機(jī)關(guān)基本都認(rèn)可了上述判斷標(biāo)準(zhǔn)。但其中兩起案件中的相關(guān)認(rèn)定值得注意。
其一，在第23839號(hào)決定中，對(duì)于中興公司作為對(duì)比文件提交的Draft Change Request 36.211 v8.1.0和Draft Change Request 36.211 v8.0.0兩份3GPP技術(shù)文檔，專利復(fù)委員會(huì)認(rèn)為，上述文檔來(lái)源于http：//網(wǎng)站郵件列表中的郵件附件，其本身沒(méi)有標(biāo)明公開(kāi)時(shí)間，中興公司通過(guò)公證上述文檔作為郵件附件發(fā)送的時(shí)間的方式以證明其公開(kāi)時(shí)間，但該時(shí)間僅僅是郵件發(fā)出者發(fā)出該郵件的日期，并非公眾能夠接受到該郵件的日期，亦非上述文檔上傳到公共服務(wù)器可供公眾獲取的日期。而且中興公司僅能舉證證明公眾于涉案專利申請(qǐng)日之后可以通過(guò)獲取群組郵件的方式獲得該郵件群組中的多個(gè)人向其發(fā)送的郵件。專利復(fù)審委員會(huì)據(jù)此對(duì)中興公司主張的上述文檔的公開(kāi)日期未予認(rèn)可，即認(rèn)為上述文檔不能作為評(píng)價(jià)涉案專利新穎性和創(chuàng)造性的現(xiàn)有技術(shù)。
其二，在中興公司與美商內(nèi)數(shù)位科技公司專利無(wú)效一案中，北京市高級(jí)人民法院認(rèn)為，由于中興公司提交的用以證明相關(guān)3GPP文檔公開(kāi)時(shí)間的材料（附件4）為外文證據(jù)，且該證據(jù)對(duì)應(yīng)的公證書（附件5）中有關(guān)其保全的證據(jù)的內(nèi)容為外文證據(jù)，故根據(jù)專利法實(shí)施細(xì)則第四條的規(guī)定，上述證據(jù)中的外文部分，應(yīng)當(dāng)視為未提交，不能作為證據(jù)使用。雖然通過(guò)附件5能夠確定附件4真實(shí)存在各方當(dāng)事人均認(rèn)可“l(fā)ast modified”應(yīng)翻譯為“最后修訂日”，但在專利法實(shí)施細(xì)則已作出明確規(guī)定的情況下，無(wú)效審查程序和后續(xù)訴訟程序不應(yīng)對(duì)證據(jù)的形式要件予以突破。二審判決據(jù)此認(rèn)定中興公司提交的3GPP文檔的公開(kāi)時(shí)間無(wú)法確定，故上述文檔不能作為評(píng)價(jià)涉案專利創(chuàng)造性的對(duì)比文件。
從上述兩起案件不難看出，專利行政管理機(jī)關(guān)和司法機(jī)關(guān)均未否定本文之前所述的判斷標(biāo)準(zhǔn)，即3GPP文檔在能夠被證明其記載了完整的技術(shù)方案且其為公眾所知的時(shí)間早于涉案專利的申請(qǐng)日（或優(yōu)先權(quán)日）的情況下，可以作為現(xiàn)有技術(shù)評(píng)價(jià)涉案專利的現(xiàn)有技術(shù)。但是，當(dāng)事人必須以符合法律法規(guī)規(guī)定的證據(jù)充分證明相關(guān)技術(shù)文檔確實(shí)已經(jīng)在某一時(shí)間節(jié)點(diǎn)能夠?yàn)楣娝獣?。如果?dāng)事人沒(méi)有完成對(duì)此充分舉證的責(zé)任，則將承擔(dān)不利的法律后果。
3GPP技術(shù)文檔是否屬于“公知常識(shí)”
除了將3GPP技術(shù)文檔作為評(píng)價(jià)涉案專利新穎性或創(chuàng)造性的現(xiàn)有技術(shù)提交之外，當(dāng)事人在一些通信領(lǐng)域的專利授權(quán)確權(quán)案件中，還會(huì)將3GPP技術(shù)文檔作為證據(jù)提交以證明某項(xiàng)技術(shù)系所屬領(lǐng)域的公知常識(shí)。
如中興公司針對(duì)華為公司的“一種CS域呼叫終結(jié)系統(tǒng)和方法”專利的無(wú)效宣告請(qǐng)求案 [國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利復(fù)審委員會(huì)第23047號(hào)決定，北京知識(shí)產(chǎn)權(quán)法院（2014）京知行初字第78號(hào)行政判決書、北京市高級(jí)人民法院（2016）京行終2661號(hào)行政判決書]中，中興公司將公開(kāi)日為2005年6月21日的3GPP標(biāo)準(zhǔn)文檔TS29.0787.0.0作為公知常識(shí)性證據(jù)提交用以證明涉案專利相對(duì)于對(duì)比文件的區(qū)別技術(shù)特征為所屬領(lǐng)域的公知常識(shí)。又如華為公司在有關(guān)“一種彩鈴選擇方法、系統(tǒng)及相關(guān)裝置”專利的駁回復(fù)審案 [國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利復(fù)審委員會(huì)第83552號(hào)決定，北京知識(shí)產(chǎn)權(quán)法院（2015）京知行初字第3495號(hào)行政判決書]中，華為公司提交了相關(guān)3GPP標(biāo)準(zhǔn)文檔，并以涉案專利申請(qǐng)相對(duì)于對(duì)比文件的區(qū)別技術(shù)特征1、2并未被載入上述3GPP標(biāo)準(zhǔn)文檔為由主張區(qū)別技術(shù)特征1、2并非所屬領(lǐng)域的公知常識(shí)。
不同于《專利法》及《專利審查指南》對(duì)“現(xiàn)有技術(shù)”的明確界定，在我國(guó)現(xiàn)行的專利法律法規(guī)及規(guī)章中，均沒(méi)有對(duì)公知常識(shí)這一概念進(jìn)行明確的定義。此外，對(duì)于公知常識(shí)的判斷主體，即所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員這一擬制的“人”的認(rèn)知水平和判斷能力，也沒(méi)有一個(gè)客觀明晰的界定。正是由于客觀統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的缺失，對(duì)公知常識(shí)的內(nèi)涵及其適用往往引起爭(zhēng)議。在目前的行政裁決和司法審判的實(shí)踐中，一般認(rèn)為，某項(xiàng)技術(shù)當(dāng)在其所屬領(lǐng)域基于申請(qǐng)日（或優(yōu)先權(quán)日）前的該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展水平及該領(lǐng)域技術(shù)人員而言，已經(jīng)被廣泛的接受并應(yīng)用，以至于該技術(shù)在該領(lǐng)域已經(jīng)到達(dá)了“公知化”的程度，就應(yīng)被認(rèn)定為公知常識(shí)。
在《專利審查指南》中，除了對(duì)公知常識(shí)的主張、適用及認(rèn)定做了相應(yīng)規(guī)定外，還對(duì)公知常識(shí)性證據(jù)進(jìn)行了有限列舉，即教科書、技術(shù)手冊(cè)、技術(shù)詞典三種形式。一般而言，如果某項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被載入上述文獻(xiàn)，就可以認(rèn)定該項(xiàng)技術(shù)屬于公知常識(shí)。這種對(duì)于公知常識(shí)性證據(jù)的形式要求固然為公知常識(shí)的判斷提供了比較客觀公允的依據(jù)，但對(duì)于如通信等技術(shù)更新極快的領(lǐng)域而言，這種形式的要求無(wú)疑過(guò)于刻板，因?yàn)樵S多新出現(xiàn)的技術(shù)會(huì)迅速地在產(chǎn)業(yè)中大量應(yīng)用，很可能未等到該項(xiàng)技術(shù)被教科書、技術(shù)手冊(cè)、技術(shù)詞典收錄，該項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)被通信領(lǐng)域的技術(shù)人員廣泛接受并應(yīng)用進(jìn)而成為本領(lǐng)域的公知常識(shí)。在此情況下，當(dāng)事人只能通過(guò)充分說(shuō)明理由或者提交其他的證據(jù)用以說(shuō)明某項(xiàng)技術(shù)在申請(qǐng)日（或優(yōu)先權(quán)日）之前已經(jīng)被所屬領(lǐng)域技術(shù)人員廣泛應(yīng)用，已經(jīng)達(dá)到“公知化”的程度，屬于該領(lǐng)域的公知常識(shí)。
毫無(wú)疑問(wèn)，“公知常識(shí)”包含在“現(xiàn)有技術(shù)”的范疇之內(nèi)，但其屬于更特殊的一種現(xiàn)有技術(shù)。對(duì)公知常識(shí)進(jìn)行認(rèn)定時(shí)，不僅要考慮時(shí)間因素，還要結(jié)合其所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展水平，確定該項(xiàng)技術(shù)的公知化程度。
由于3GPP相關(guān)文檔不屬于教科書、技術(shù)手冊(cè)、技術(shù)詞典中任何一種，故其形式上其并不符合專利法意義上公知常識(shí)性證據(jù)的條件。同時(shí)，由于并非所有的現(xiàn)有技術(shù)都是公知常識(shí)，故3GPP標(biāo)準(zhǔn)文檔所記載的技術(shù)內(nèi)容與公知常識(shí)并非一一對(duì)應(yīng)，其記載的技術(shù)內(nèi)容是否屬于公知常識(shí)需要根據(jù)個(gè)案具體情況判斷該項(xiàng)技術(shù)是否已經(jīng)為通信領(lǐng)域的技術(shù)人員所廣泛接受以至于到達(dá)了“公知化”的程度。
當(dāng)然，考慮到3GPP標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于通信領(lǐng)域的生產(chǎn)企業(yè)的指導(dǎo)作用，3GPP技術(shù)文檔在一定程度上可以佐證其記載的技術(shù)方案經(jīng)過(guò)行業(yè)內(nèi)一段時(shí)間的廣泛使用之后已經(jīng)成為本領(lǐng)域的公知常識(shí)，但不能僅依據(jù)某項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)被納入3GPP技術(shù)文檔這一事實(shí)本身，證明其記載的技術(shù)內(nèi)容就當(dāng)然屬于本領(lǐng)域的公知常識(shí)。同樣的道理，也不能僅憑某項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容沒(méi)有被納入3GPP技術(shù)文檔這一事實(shí)本身，證明其記載的技術(shù)內(nèi)容必定不是本領(lǐng)域的公知常識(shí)。在之前例舉的兩起案件中，司法機(jī)關(guān)在生效的裁判文書中均明確了上述標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：航空電子；機(jī)載數(shù)據(jù)總線；數(shù)據(jù)傳輸；429總線
中圖分類號(hào)：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)18-4350-04
Implementation of ARIINC 429 Buses
LING Bo1, ZHAO Jing1, LIU Shan-shan2
(1. Shaanxi Branch Economic Information Center, China National Tobacco Corporation, Xi’an 710061, China; 2. China Eastern Airlines Corporation Limited (CEA) Engineering &Technic,Shanghai 200355, China)
Abstract: In the avionics technology development trend, Airborne data bus technology occur in the prominent place, it is mainly responsi ble for the aircraft each information system between information integration and resource sharing. Therefore, user of the demand to reli able, efficient data transmission requirements, makes bus technology has become one of the key technologies of airborne equipment integra tion. This paper firstly analyzes the concept of airborne data bus, and then introduces the arinc429 bus communication realization, including hardware design and software design.
Key words: aviation electronics; airborne data bus; data transmission; 429 bus
ARINC429數(shù)據(jù)總線定義了機(jī)載電子系統(tǒng)之間的通信規(guī)范，是美國(guó)航空無(wú)線電公司制定的數(shù)字總線傳輸標(biāo)準(zhǔn)，在微電子技術(shù)發(fā)展的影響下，機(jī)載設(shè)備的性能要求也日益提高，機(jī)載設(shè)備通信方式發(fā)生了徹底的改變，越來(lái)越多的航空電子設(shè)備已經(jīng)采用了數(shù)字化技術(shù)，使得數(shù)字方式的信息傳輸成為通信的主要手段。相對(duì)于模擬傳輸具有低成本、邏輯簡(jiǎn)單、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，既減輕了飛行器設(shè)備重量和體積，有提高了信息的傳輸精度。航空電子系統(tǒng)之間目前最常用的通信標(biāo)準(zhǔn)之一就是ARINC429。
1 ARINC429規(guī)范
ARINC429規(guī)范又稱為MARK33數(shù)字信息傳輸系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于商用和軍用飛機(jī)上。主要規(guī)定所有系統(tǒng)間和系統(tǒng)內(nèi)部通訊所使用的標(biāo)準(zhǔn)。ARINC429協(xié)議分別規(guī)定了其電氣標(biāo)準(zhǔn)、編碼格式、信息傳輸特性等。
1.1編碼格式
通過(guò)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線以串行的方式傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息，在每個(gè)方向上用一根獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線，傳輸介質(zhì)一般為STP，總線上只允許有1個(gè)發(fā)送設(shè)備，有多個(gè)接收設(shè)備（
摘要：本文結(jié)合220kV 智能變電站對(duì)站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的需求，提出建立基于IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的全站統(tǒng)一平臺(tái)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)方案，對(duì)各在線監(jiān)測(cè)裝置前端數(shù)據(jù)采集輸出進(jìn)行規(guī)范，建立了由智能單元和監(jiān)測(cè)單元組成集成智能組件的智能設(shè)備模型，并在集成智能組件將在線監(jiān)測(cè)信息與測(cè)控信息分開(kāi)上傳。設(shè)計(jì)了基于IEC61850通信標(biāo)準(zhǔn)并統(tǒng)一后臺(tái)的全站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架。
0引言
智能變電站以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，不僅需要完成信息采集、測(cè)量、計(jì)量、控制與保護(hù)等常規(guī)功能，還必須在線監(jiān)測(cè)站內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，智能評(píng)估設(shè)備的檢修周期，從而完成設(shè)備資產(chǎn)的全壽命周期管理。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，各單位相繼研制了不同類型的監(jiān)測(cè)裝置，包括容性設(shè)備監(jiān)測(cè)裝置、油中溶解氣體分析（DGA）監(jiān)測(cè)裝置與局部放電監(jiān)測(cè)裝置等。本文對(duì)智能變電站的體系結(jié)構(gòu)以及IEC61850的應(yīng)用進(jìn)行分析，給出智能變電站中狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)面臨的問(wèn)題。結(jié)合狀態(tài)監(jiān)測(cè)的實(shí)際特點(diǎn)與功能需要，提出了現(xiàn)階段切實(shí)可行的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。
1 智能變電站在線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案
智能變電站要實(shí)現(xiàn)各類設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有效整合，必須采用IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一建模。雖然目前尚無(wú)人建立基于IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)上述幾種設(shè)備在線監(jiān)測(cè)的統(tǒng)一模型，但就單種設(shè)備在線監(jiān)測(cè)而言，已有工程實(shí)現(xiàn)了將前端數(shù)據(jù)統(tǒng)一為4 ~ 20 mA 標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)，有的還建立了IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)模型，下面分別簡(jiǎn)述之，并提出上述幾種設(shè)備在智能變電站中在線監(jiān)測(cè)的技術(shù)方案。
1.1 變壓器在線監(jiān)測(cè)
在220kV變電站采用氣相色譜原理實(shí)現(xiàn)主變油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)，可以將傳感器輸出轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的4 ~ 20 mA 電信號(hào)并直接接入主變本體智能組件。
1.2 GIS 微水在線監(jiān)測(cè)
GIS 微水在線監(jiān)測(cè)裝置的傳感器主要有濕度傳感器、溫度傳感器及壓力傳感器3 類。濕度傳感器是信號(hào)采集的核心部分，目前大多數(shù)選用低濕環(huán)境測(cè)量的電容型濕度傳感器。濕度傳感器輸出為常規(guī)電信號(hào)，而溫度傳感器、壓力傳感器輸出均為常規(guī)電信號(hào)，可以規(guī)范這些傳感器輸出為統(tǒng)一的4~20 mA 電流信號(hào)，直接接入相應(yīng)間隔集成智能組件，從而省略GIS 微水線監(jiān)測(cè)單元。
1.3 斷路器在線監(jiān)測(cè)
斷路器在線監(jiān)測(cè)分為機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)和電壽命監(jiān)測(cè)2個(gè)方面。目前，斷路器在線監(jiān)測(cè)原始信息采集量主要有以下內(nèi)容：主回路電流及電壓、開(kāi)斷電流、合分閘線圈電流、斷路器動(dòng)觸頭行程及速度、斷路器的操動(dòng)次數(shù)、儲(chǔ)能電機(jī)打壓信號(hào)和開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)信號(hào)等。其他采集量如合分閘線圈電流（采用霍爾傳感器采集）、斷路器動(dòng)觸頭行程及速度等目前均由在線監(jiān)測(cè)單元采集，在技術(shù)條件成熟后這些采集量也可以直接由集成智能組件采集。
2.4 避雷器在線監(jiān)測(cè)
避雷器在線監(jiān)測(cè)包括全電流、阻性電流及動(dòng)作次數(shù)。由于避雷器監(jiān)測(cè)會(huì)受到系統(tǒng)電壓、環(huán)境溫度、濕度、避雷器外表面污穢、安裝位置及電磁干擾等多種因素的影響，因此，應(yīng)注意結(jié)合這些因素綜合監(jiān)測(cè)。目前大多數(shù)避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)采集主要是電流信號(hào)、放電次數(shù)及溫度，雖然這些都是常規(guī)信號(hào)（可接入集成智能組件），但由于電流傳感器輸出信號(hào)微弱，且離集成智能組件較遠(yuǎn)，考慮抗干擾等因素，均由就地在線監(jiān)測(cè)單元轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后上傳。數(shù)據(jù)上傳方式主要有有線和無(wú)線2種，其中有線傳輸方式主要為RS- 485 總線和CAN 總線，無(wú)線傳輸方式主要有FM 調(diào)頻發(fā)射、GSM及GPRS。由于變電站占地面積不很大，采用有線傳送方式成本很低，無(wú)線傳輸方式適用于偏遠(yuǎn)山區(qū)線路且避雷器監(jiān)測(cè)儀均安裝在桿塔高處場(chǎng)合。本文推薦220kV智能變電站避雷器在線監(jiān)測(cè)采用就地在線監(jiān)測(cè)單元采集前端數(shù)據(jù)，然后采用有線方式以IEC61850 通信標(biāo)準(zhǔn)上傳。
3 智能變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1 在線監(jiān)測(cè)單元與智能組件的集成
根據(jù)IEC62063 理論，智能設(shè)備有以下3 種主要實(shí)現(xiàn)方式：a. 一次設(shè)備機(jī)構(gòu)+智能單元＋監(jiān)測(cè)單元；b. 一次設(shè)備機(jī)構(gòu)+集成智能組件（智能單元兼監(jiān)測(cè)單元）；c. 一次設(shè)備機(jī)構(gòu)本體內(nèi)嵌集成智能組件（智能單元和監(jiān)測(cè)單元。現(xiàn)階段，一次設(shè)備機(jī)構(gòu)本體內(nèi)嵌集成智能組件方式技術(shù)上尚未實(shí)現(xiàn)，市場(chǎng)也無(wú)相應(yīng)的成熟產(chǎn)品供應(yīng)，已投運(yùn)或在建的數(shù)字化變電站均采用一次設(shè)備機(jī)構(gòu)+智能單元＋監(jiān)測(cè)單元的方式。
3.2 集成智能組件在線監(jiān)測(cè)信息上傳
集成智能組件需將采自傳感器的信息處理后上傳，該部分信息數(shù)據(jù)連續(xù)采集，數(shù)據(jù)量很大，但實(shí)時(shí)性要求相對(duì)較低，同時(shí)集成智能組件通過(guò)光纖以太網(wǎng)口和光纜與間隔層設(shè)備連接，接收來(lái)自保護(hù)測(cè)控等二次設(shè)備的面向通用對(duì)象的變電站事件GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event）下行控制命令，以GOOSE 方式上傳一次設(shè)備的狀態(tài)信息，該部分上、下行信息實(shí)時(shí)性要求高。為避免大量在線監(jiān)測(cè)信息造成網(wǎng)絡(luò)擁堵，影響一次設(shè)備的正常操作，建議集成智能組件將上述兩部分信息加以區(qū)分處理，以不同的光纖以太網(wǎng)口上傳，狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息以制造報(bào)文規(guī)范MMS（Manufacturing Message Specification）報(bào)文上傳。
3.3 基于IEC61850 的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整合
IEC61850 有助于形成統(tǒng)一的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通信規(guī)范。所有的在線監(jiān)測(cè)信息均轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后上傳至站內(nèi)統(tǒng)一的在線監(jiān)測(cè)后臺(tái)系統(tǒng)，在線監(jiān)測(cè)終端和站內(nèi)統(tǒng)一的在線監(jiān)測(cè)后臺(tái)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信就采用IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)。
