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關(guān)鍵詞 4G技術(shù) 移動通信 電信
中圖分類號:TN916.2 文獻標識碼:A
0引言
由于采用不同頻段的不同業(yè)務(wù)環(huán)境,需要移動終端配置有相應(yīng)不同的軟、硬件模塊,而3G移動終端目前尚不能實現(xiàn)多業(yè)務(wù)環(huán)境的不同配置。由于3G系統(tǒng)以上的局限性,目前,很多公司已經(jīng)開始著手4G 概念通信系統(tǒng)的研究。本文主要介紹4G概念通信的技術(shù)特點以及可能采用的關(guān)鍵技術(shù)。
1 4G概念通信技術(shù)特點
目前,業(yè)界專業(yè)人士對4G概念移動通信系統(tǒng)的共識主要有以下幾點:
(1) 具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。對于大范圍高速移動用戶(250km/h),數(shù)據(jù)速率為2 Mbit/s;對于中速移動用戶(60km/h),數(shù)據(jù)速率為20 Mbbit/s;對于低速移動用戶(室內(nèi)或步行者),數(shù)據(jù)速率為100 Mbit/s。
(2) 實現(xiàn)真正的無縫漫游。4G 移動通信系統(tǒng)實現(xiàn)全球統(tǒng)一的標準,能使各類媒體、通信主機及網(wǎng)絡(luò)之間進行“無縫連接”,真正實現(xiàn)一部手機在全球的任何地點都能進行通信。
(3) 高度智能化的網(wǎng)絡(luò)。采用智能技術(shù)的4G 通信系統(tǒng)將是一個高度自治、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。采用智能信號處理技術(shù)對信道條件不同的各種復(fù)雜環(huán)境進行結(jié)合的正常發(fā)送與接收,有很強的智能性、適應(yīng)性和靈活性。
(4) 良好的覆蓋性能。4G 通信系統(tǒng)應(yīng)具有良好的覆蓋并能提供高速可變速率傳輸。對于室內(nèi)環(huán)境,由于要提供高速傳輸,小區(qū)的半徑會更小。
(5) 基于IP 的網(wǎng)絡(luò)。4G通信系統(tǒng)將會采用IPv6,IPv6將能在IP 網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)話音和多媒體業(yè)務(wù)。
(6) 實現(xiàn)不同QoS 的業(yè)務(wù)。4G 通信系統(tǒng)通過動態(tài)帶寬分配和調(diào)節(jié)發(fā)射功率來提供不同質(zhì)量的業(yè)務(wù)。
2 4G概念通信關(guān)鍵技術(shù)探討
(1)正交頻分復(fù)用(OFDM )技術(shù)
第四代移動通信系統(tǒng)主要是以O(shè)FDM為核心技術(shù)。OFDM 技術(shù)實際上是多載波調(diào)制的一種。其主要思想是:將信道分成若干正交子信道,將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流,調(diào)制在每個子信道上進行傳輸。正交信號可以通過在接收端采用相關(guān)技術(shù)來分開,這樣可以減少子信道之間的相互干擾。每個子信道上的信號帶寬小于信道的相關(guān)帶寬,因此每個子信道可以看成平坦性衰落,從而可以消除符號間干擾。而且由于每個子信道的帶寬僅僅是原信道帶寬的一小部分,信道均衡變得相對容易。
OFDM技術(shù)之所以越來越受關(guān)注,是因為OFDM 有很多獨特的優(yōu)點:
①頻譜利用率高,頻譜效率比串行系統(tǒng)高近一倍。OFDM信號的相鄰子載波相互重疊,其頻譜利用率可以接近Nyquist極限。
②抗衰落能力強。OFDM把用戶信息通過多個子載波傳輸,這樣在每個子載波上的信號時間就相應(yīng)地比同速率的單載波系統(tǒng)上的信號時間長很多倍,從而使OFDM 對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力更強。
③適合高速數(shù)據(jù)傳輸。OFDM 自適應(yīng)調(diào)制機制使不同的子載波可以按照信道情況和噪聲背景的不同使用不同的調(diào)制方式。當信道條件好的時候,應(yīng)采用效率高的調(diào)制方式;而當信道條件差的時候,則應(yīng)采用抗干擾能力強的調(diào)制方式。再有,OFDM 加載算法的采用,使得系統(tǒng)可以把更多的數(shù)據(jù)集中放在條件好的信道上以高速率進行傳送。因此,OFDM 技術(shù)非常適合高速數(shù)據(jù)傳輸。
(2)智能天線技術(shù)
智能天線采用了空時多址(SDMA)的技術(shù),利用信號在傳輸方向上的差別,將同頻率或同時隙、同碼道的信號進行區(qū)分,動態(tài)改變信號的覆蓋區(qū)域,將主波束對準用戶方向,旁瓣或零陷對準干擾信號方向,并能夠自動跟蹤用戶和監(jiān)測環(huán)境變化,為每個用戶提供優(yōu)質(zhì)的上行鏈路和下行鏈路信號從而達到抑制干擾、準確提取有效信號的目的。這種技術(shù)具有抑制信號干擾、自動跟蹤及數(shù)字波束等功能,被認為是未來移動通信的關(guān)鍵技術(shù)。
(3)無線鏈路增強技術(shù)
可以提高容量和覆蓋的無線鏈路增強技術(shù)有:分集技術(shù),如通過空間分集、時間分集(信道編碼)、頻率分集和極化分集等方法來獲得最好的分集性能;多天線技術(shù),如采用2或4天線來實現(xiàn)發(fā)射分集,或采用多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)來實現(xiàn)發(fā)射和接收分集。MIMO技術(shù)是指利用多發(fā)射、多接收天線進行空間分集的技術(shù),它采用的是分立式多天線,能夠有效的將通信鏈路分解成為許多并行的子信道,從而大大提高容量。
3結(jié)束語
4G移動通信系統(tǒng)目前還只是一個基本概念,4G網(wǎng)絡(luò)的定義仍然還不明確,IEEE等標準化組織仍處于制定標準和規(guī)范的過程中。但是融合現(xiàn)有的各種無線接入技術(shù)的4G系統(tǒng)將成為一個無縫連接的統(tǒng)一系統(tǒng),實現(xiàn)跨系統(tǒng)的全球漫游及業(yè)務(wù)的可攜帶性,是滿足未來市場需求的新一代的移動通信系統(tǒng),它將幫助我們實現(xiàn)充滿個性化的通信夢想。
參考文獻
信息技術(shù)實驗的宗旨在于挖掘信息技術(shù)的核心概念和核心問題,至于哪些問題是信息技術(shù)的核心問題,制作一個全集,恐怕需要一個長時期的思考,不是本文的討論議題,但是至少在這一系列文章當中筆者期待著能夠保證信息技術(shù)實驗作為一個領(lǐng)域其核心概念的穩(wěn)定性。在上期文章中介紹了首要的兩個核心概念:數(shù)據(jù)、穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系的定義,接下來在本文中介紹編碼、通訊、效率和信息量這四個其余的核心概念的基本定義和典型案例,這些概念是經(jīng)過長期的思考和教學(xué)實踐形成的,筆者期望這些概念在信息技術(shù)實驗的大框架之下是相對穩(wěn)定和基本的,但信息技術(shù)實驗是一個新的領(lǐng)域,難免思考有不妥甚至錯誤之處,歡迎用電子郵件或者發(fā)表文章爭鳴討論,這也是筆者拋出這些觀點的初衷之一。
編碼
編碼是從模擬信號到數(shù)字信號必須要經(jīng)歷的過程,就像聲音的波形原本是一條連續(xù)的曲線,但由于計算機采樣的關(guān)系,必須要確定采樣的時間間隔,以及振幅的變化范圍(Scaling),將這個變化范圍分成多少個小格(Leveling),真實的一個振幅如何找到它應(yīng)該對應(yīng)的那個小格(mapping),以及這個時間-數(shù)字化振幅的數(shù)據(jù)文件要以什么樣的形式存儲(Saving),將模擬轉(zhuǎn)化為數(shù)字過程稱之為編碼。換句話說,編碼的核心是一組對應(yīng)規(guī)則,這組規(guī)則可能很自然,像十進制到二進制轉(zhuǎn)化一樣自然,也可以非常繁瑣,像一個密碼本一樣似乎毫無規(guī)律可言,但是只要對應(yīng)的規(guī)則確定之后,編碼的大部分工作就完成了。
通訊
通訊與編碼是彼此獨立的兩個過程,每種通訊的需要就對應(yīng)一種編碼的需求,如一開始一段歌曲在音樂廳里有歌手傳遞給聽眾,之后聽眾在家里就可以完成歌曲的欣賞,于是歌曲被譜成歌譜,寫在文字上,聽眾如果不能請來歌手,就必須根據(jù)歌譜自己演唱。之后人們發(fā)明了唱片,振幅和時間的信息基本上被等比例的刻錄在唱片上,由制作唱片的人編碼,根據(jù)同一套編碼體系由播放唱片的機器解碼,這個解碼的過程是簡單而容易理解的。唱片在不同的人間直接傳遞,通訊方式是自然的、容易理解的,人們甚至難以感受到這個過程是在通訊,通訊更難以成為一個被人重視的重要領(lǐng)域。但是人們聽音樂始終是一種單向的信息傳遞,人們天然的就具有雙向傳遞信息的需求,而且期望這種體驗,在遠距離的前提下,就像面對面的談話一樣暢達,所以電話出現(xiàn)了。計算機的出現(xiàn),使得編碼變得非常準確,一段音頻被數(shù)字化之后,不像唱片時代一樣傳輸和復(fù)制起來會有一定的制作誤差,被計算機數(shù)字化的音頻可以完全地拷貝給另外一個人,從一張軟盤到另外一張軟盤,這個過程當中通訊比原來方便了。直到網(wǎng)絡(luò)時代的出現(xiàn),計算機通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實時地和另外一臺電腦實現(xiàn)通訊,通訊的過程中涉及通訊協(xié)議、保密方式、傳輸方式、通訊信號的增強等新的領(lǐng)域,此時,通訊技術(shù)相對于編碼技術(shù)被凸顯出來。在信息技術(shù)實驗當中通訊類的實驗是一類非常重要的、凸顯信息技術(shù)學(xué)科特點的實驗。例如,將聲音的強弱作為信號的手段,以未加密的二進制協(xié)議,通過雙頭耳機線、一臺電腦將耳機輸出的音頻信號輸入到另外一臺電腦的麥克風(fēng)端口上,另外一臺電腦將信息解碼后,用同樣的方式向第一臺電腦通訊,這樣的過程在現(xiàn)有的信息技術(shù)教學(xué)環(huán)境中是能夠?qū)崿F(xiàn)的,使用Scratch等簡單的程序語言,學(xué)生是可以從原理層面上掌握通訊的技術(shù)特點和核心概念的。因此將通訊作為信息技術(shù)實驗的一個核心概念提出。
效率
效率問題一開始就出現(xiàn)在計算機和單片機的產(chǎn)生過程當中,計算機一開始的社會需求就源自于人們對于提高大數(shù)據(jù)的運算速度即效率的追求,同樣各種功能各異的單片機和機器人生產(chǎn)的重要目的就在于提高效率,而在信息技術(shù)實驗這個領(lǐng)域中,效率同樣是一個需要重要提及和研究的主題。常見的效率比較的過程出現(xiàn)在以下幾個方面:①算法效率比較。這類效率的比較常常出現(xiàn)在各種程序設(shè)計的競賽中,如在一定的代碼長度和一定的內(nèi)存使用空間內(nèi),哪種算法執(zhí)行的時間更短一些,這種過程常常是現(xiàn)在程序設(shè)計課程在高級階段的教學(xué)內(nèi)容。②新軟件和舊軟件在效率上的比較。我們在使用應(yīng)用軟件的過程中,總是認為新的軟件一定比舊的軟件好用,大公司的軟件一定比小軟件好用。事實上,基礎(chǔ)教育具有公益的性質(zhì),基礎(chǔ)教育并不是為壟斷的軟件企業(yè)提供消費者的一個渠道,而應(yīng)該是培養(yǎng)理性的,具有充分自主性和選擇能力的適應(yīng)未來軟件市場的合格消費者,因此讓學(xué)生比較不同軟件的使用效率、性價比,同一款軟件改進之后的工作效率,是我們講授應(yīng)用軟件的一個重要的一直被忽視的教學(xué)內(nèi)容。③是否要研發(fā)新技術(shù)的判斷力。學(xué)習(xí)了如何比較和選用軟件之后,作為一個初步掌握了一門編程語言、初步具備了編寫應(yīng)用軟件的學(xué)生,在面臨真實的工程問題時,需要判斷工程項目使用舊的但是執(zhí)行效率低的算法還是用新研發(fā)的執(zhí)行效率高但是研發(fā)過程存在風(fēng)險的新的算法來實現(xiàn),這個過程無論是在編寫軟件還是在應(yīng)用軟件的過程中都是常常出現(xiàn)的,需要許多個案例來幫助學(xué)生判斷和反思,提高學(xué)生的判斷力。④技術(shù)路徑的效率比較。軟件的編寫或者工程任務(wù)的完成,其技術(shù)路徑和研發(fā)方式有很多,如有一個人完成的、分小組完成的,將整個工程分成幾個部分、一環(huán)套一環(huán)完成的、也有將整個工程分成幾個階段,每個階段相對完整、使用迭代過程完成的,這些都是不同的技術(shù)路徑,這些技術(shù)路徑的效率的比照,同樣也是一個重要的研究議題。因此,在信息技術(shù)實驗這個領(lǐng)域,效率的概念是需要用具體的過程,具體的數(shù)據(jù)來讓學(xué)生體會和研究的,遠勝于教師簡單地給出結(jié)論。
信息量
【關(guān)鍵詞】4G 概述 技術(shù)特點 趨勢
當3G技術(shù)剛剛走入人們的視線尚未完全完全普及之時,對下一代通信技術(shù)的展望早已悄悄地拉開了帷幕。盡管3G技術(shù)與2G相比有著巨大的優(yōu)勢,但并未在技術(shù)層有重大的改變,只是在視頻應(yīng)用上邁出了重要的一步。3G技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個方面的局限:
第一,較高的通信速率。3G雖然標稱能達到2Mbit/s的速率,但平均速率只能達到384 kbit/s盡管目前3G增強型技術(shù)不斷發(fā)展,但其傳輸速率還有差距。
第二,不能提供動態(tài)范圍多速率業(yè)務(wù)。由于3G空中接口主流的三種體制WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA所支持的核心網(wǎng)不具有統(tǒng)一的標準,難以提供具有多種QoS及性能的多速率業(yè)務(wù)。
第三,不能真正實現(xiàn)不同頻段不同業(yè)務(wù)環(huán)境間的無縫漫游。由于采用不同頻段的不同業(yè)務(wù)環(huán)境需要移動終端配置有相應(yīng)不同的軟、硬件模塊,而3G移動終端目前尚不能實現(xiàn)多業(yè)務(wù)環(huán)境的不同配置。
3G系統(tǒng)以上的局限性使其發(fā)展受到限制,很多公司已經(jīng)開始著手4G概念通信系統(tǒng)的研究。本文主要介紹4G概念通信的技術(shù)特點以及可能采用的關(guān)鍵技術(shù)。
1 概述 4G 移動通信技術(shù)
4G 移動通信技術(shù)在上世紀末就已被提出,國際電信聯(lián)盟還將“IMT-2000”及其以后的系統(tǒng)作為計劃工作中的一項,同時在規(guī)劃中提出要在 2010 年完成 4G 的初步商用。進入新世紀以來,隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)飛速發(fā)展和計算機技術(shù)的進步,IMT-2000 系統(tǒng)成為了研究的重點,在國際電信聯(lián)盟的支持下,于 2000 年在加拿大成立了專門研究小組,為的是將全球范圍內(nèi)的研究工作組統(tǒng)一化。我國對 4G 技術(shù)越來越關(guān)注,相應(yīng)的研究工作也已經(jīng)正式列入國家 863 項目??蓮囊韵聨c來理解第四代移動通信系統(tǒng):(1)是一種新的無線通信系統(tǒng),其系統(tǒng)是建立在新的頻段上的;(2)以分組數(shù)據(jù)信息為基礎(chǔ),實現(xiàn)其高速率的傳輸;(3)真正的“全球一統(tǒng)”;(4)基于全新網(wǎng)絡(luò)體質(zhì)的系統(tǒng),或者說其無線部分將是對新網(wǎng)絡(luò)的無線接入;(5)將不是單純的通信系統(tǒng),而是融合了數(shù)字通信、數(shù)字音/視頻接受和網(wǎng)絡(luò)計入的嶄新系統(tǒng)。第四代移動通信有其創(chuàng)新之處,和前幾代的系統(tǒng)有很大不同,其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以路由技術(shù)為主,在以往的系統(tǒng)中,核心網(wǎng)絡(luò)只有一個,即移動網(wǎng)絡(luò)的作用。而在第四代通信系統(tǒng)中,它更像是一個統(tǒng)一的固定網(wǎng)絡(luò),具有移動管理的功能,而且可以和有線、無線相連接使用。當與無線相接時,接入點具有多種選擇,如無線局域網(wǎng)、蜂窩系統(tǒng)基站等,這些接入方式雖然略有差異,但信令結(jié)構(gòu)是相同的,關(guān)于信息格式,通常有IP 分組和 ATM 信元兩種。此外,無線接入點也有很多變化,用戶可隨時接入,而且在通信過程中還能完成接入點之間的轉(zhuǎn)換。須注意的是,核心網(wǎng)絡(luò)意義重大,需要實時掌握用戶的具置,對用戶的身份進行鑒別。
2 4G 移動通信技術(shù)要點
目前,第三代移動通信已經(jīng)開始規(guī)?;逃?,但是其自身所具有的技術(shù)局限性已經(jīng)引起人們的注意,因此世界通信業(yè)界的專家們已經(jīng)將目光投向了后 3G 技術(shù)即 4G 技術(shù)。在 3G向 4G 技術(shù)演進過程中產(chǎn)生并發(fā)展了一系列的移動通信新技術(shù),主要包括 OFDM 技術(shù)、智能天線、MUD 技術(shù)等。
2.1 OFDM 技術(shù)
作為一種特殊技術(shù),OFDM 是利用多載波來實現(xiàn)信號的傳輸和接收工作的,該技術(shù)的原理在于,在一定的頻域內(nèi),系統(tǒng)會將已設(shè)置好的信道進行劃分,形成多個正交子通道,傳輸工作或窄帶調(diào)制就在子通道上完成,通常信道寬度會比信號的快帶要略寬一些。通過窄帶調(diào)制,可降低高速串行的數(shù)據(jù)速度,使其成為低速的子數(shù)據(jù)流,借助子載波對這些轉(zhuǎn)換后的子數(shù)據(jù)流進行調(diào)制,使它們相互正交,最終實現(xiàn)并行傳輸。OFMD 技術(shù)由于能夠抗干擾,頻譜利用率而受到廣泛關(guān)注,成為未來移動通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
2.2 智能天線技術(shù)
智能天線通過天線陣元信號的加權(quán)幅度和相位來改變陣列的方向圖形狀,具有側(cè)向和調(diào)零功能,能夠把天線陣列方向圖主瓣對準用戶信號到達方向,并自適應(yīng)實時跟蹤信號,同時將旁瓣或零陷對準干擾信號的到達方向,從而抑制干擾信號,提高信號的信噪比,改善整個通信系統(tǒng)的性能,并能識別不同入射方向的直射波和反射波。
2.3 MUD 技術(shù)
該技術(shù)是多用戶檢測技術(shù),當使用用戶較多時,必然會占據(jù)某個信道,而各自的信號幅度等因素不盡相同,MUD 技術(shù)結(jié)合某些用戶的時間、相位及信號強弱等信息因素進行考慮,在此基礎(chǔ)上,對單個用戶的信號狀況進行檢測,以實現(xiàn)用戶之間的最佳聯(lián)合檢測。
2.4 無線ATM技術(shù)
WATM 的基本概念是采用標準 ATM 信元用于網(wǎng)絡(luò)級功能,同時在無線鏈路中增加無線首標/尾標用于無線信道專用協(xié)議子層(媒體接入控制、數(shù)據(jù)鏈路控制及無線網(wǎng)絡(luò)控制)。
2.5 IPv6 技術(shù)
IPv6 將地址長度增加了 4 倍,從 IPv4 的 32 位增加到了128 位。IPv6 不僅解決了 IP 地址不夠用的問題,而且提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性和服務(wù)質(zhì)量。其主要有這些特性:擴展了 IP 的地址空間;增強了認證與私密性;簡化報頭格式,加強了對擴展報頭和選項部分的支持;對數(shù)據(jù)流進行標識;改進移動網(wǎng)絡(luò)和實時通信方面的性能。
3 對4G移動通信技術(shù)發(fā)展趨勢的展望
目前,全球已經(jīng)擁有了一個數(shù)量及其龐大的手機使用團體,更多的人在體驗了手機 3G上網(wǎng)以后對手機上網(wǎng)速度有了新的認識,使用手機上網(wǎng)的用戶不斷增多,相比較 3G 通信技術(shù),4G 通信技術(shù)在技術(shù)方面具有更大的優(yōu)勢,因此,未來 4G移動通信技術(shù)必然會進入一個飛速發(fā)展的時期。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:光纖通信;傳輸;信號
一、引言
在光纖通信廣泛應(yīng)用之前世界各國一直使用電纜通信,其具有損耗嚴重、帶寬窄、串聲等缺點,不能廣泛應(yīng)用,從而推動了光纖通信技術(shù)快速研制和發(fā)展。20世紀60年代開始提出光纖的概念并開始初步研制,經(jīng)歷幾十年的發(fā)展,光纖由最開始損耗400分貝/千米到如今降低到0.2分貝/千米,并且僅一對單模光纖就實現(xiàn)了3000多個電話同時通話。在1991年低,光纜全球敷設(shè)距離長563萬千米,但到1995年敷設(shè)距離已超過1100萬千米。
二、光纖通信技術(shù)簡介
1.光纖通信技術(shù)概念。將模擬電信號轉(zhuǎn)化為光信號,以光波作為載波,以光纖作為介質(zhì)進行信息傳輸?shù)募夹g(shù)被稱之為光纖通信技術(shù)。
2.光纖通信系統(tǒng)傳輸信號的形式。光纖通信技術(shù)系統(tǒng)分類:光纖模擬通信系統(tǒng)、光纖數(shù)字通信系統(tǒng)以及光纖數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。
(1)光纖模擬通信系統(tǒng)。在發(fā)射端通過放大和預(yù)調(diào)制基帶信號對電信號進行處理,在接收端通過解調(diào)和放大等處理將正常電信號釋放出來。
(2)光纖數(shù)字通信系統(tǒng)。在發(fā)射端通過放大、取樣和數(shù)字量化基帶信號對電信號處理,在接收端逆過程處理。
(3)光纖數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。在發(fā)射端通過放大基帶信號對電信號進行處理后,到接收端進行逆過程處理。光纖數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)與光纖數(shù)字通信系統(tǒng)相比缺少了碼型變換過程。
3.光纖通信技術(shù)工作原理。本文以數(shù)字光纖通信電路為例分析光纖通信技術(shù)工作原理,傳送的模擬信號被發(fā)送端接收后,通過電端機將傳送模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?,通過放大、取樣和量化基帶信號等對電信號處理,經(jīng)過調(diào)制將信息調(diào)制到激光器發(fā)出的激光束上,并且電信號的頻率直接影響的著光的強度。通過光纖將光束發(fā)出去,在接收端通過檢測器將光信號轉(zhuǎn)化為電信號并恢復(fù)原傳輸模擬信息。
4.光纖通信技術(shù)的特點
(1)通信容量大、頻帶寬。光纖通信傳輸過程中是將傳輸模擬信號轉(zhuǎn)化成為光信號以光纖作為介質(zhì)進行傳輸,與電纜通信相比,傳輸頻帶寬、傳輸速度快、通信容量大。但是在平時使用過程中發(fā)現(xiàn)使用單波長光纖通信系統(tǒng)時,不能充分發(fā)揮頻帶寬和通信容量大的性能,通過反復(fù)研究發(fā)現(xiàn)采用多種復(fù)合技術(shù)增強頻帶寬和通信容量。
(2)傳輸過程損耗低,長距離傳輸中繼站數(shù)量少。目前,市面上廣泛應(yīng)用的石英光纖損耗為0~20dB/km,如果采用非石英光纖系統(tǒng)其傳輸損耗會更低。由于其傳輸損耗低,使得在長途傳輸過程中,減少了中繼電站的數(shù)量,大大降低了原料和人工成本、維護周期和系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜性。
(3)抗電磁干擾能力強。由于石英是絕緣體材料,所以利用石英作為原材料的光纖絕緣性特別好,使得光信號在傳輸過程中較強電磁干擾(如:自然雷電、電離層發(fā)出的電離子、人為產(chǎn)生的電磁等)能力。所以實現(xiàn)了和高壓線平行架設(shè)或者與電力導(dǎo)體一起使用構(gòu)成復(fù)合光纜,降低了傳輸費用,施工和維護難度。
(4)無串音干擾,保密性好。在使用電纜通信時,經(jīng)常出現(xiàn)通道相互串擾、被竊聽等情況。但是在光纖通信技術(shù)使用過程中,由于光信號被包裹在光纖中,光纖不透明的皮對光射線有吸收作用,光纖外面根本沒有辦法竊聽到光纖內(nèi)傳輸?shù)男畔?,即使光纜內(nèi)有很多根光纖也不會出現(xiàn)相關(guān)干擾和串音情況,被部隊廣泛應(yīng)用。
三、光纖通信技術(shù)的應(yīng)用
1.通信領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著時代的發(fā)展,工業(yè)生產(chǎn)和人們生活都離不開信息通訊,在因特網(wǎng)、有線電視、電話中光纖通信被廣泛應(yīng)用。由于光纖通信具有通信容量大、頻帶寬、損耗低、防電磁防干擾強等特點,實現(xiàn)了一條光纖既可以容納多人通話也可以傳輸多套電視節(jié)目。
2.醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。利用光導(dǎo)纖維內(nèi)窺鏡進行檢查患者腦室、心臟、胃、食道等疾病,可以檢測患者心臟血液值、氧氣在血液中的飽和度、胃部情況、食道情況等,然后根據(jù)實際情況進行診斷和治療。同時,醫(yī)學(xué)也已經(jīng)開始應(yīng)用光導(dǎo)纖維連接的激光進行微創(chuàng)手術(shù),所以光纖通信技術(shù)提高了醫(yī)學(xué)治療水平,被醫(yī)學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用和研究。
3.傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用。光纖通信技術(shù)與敏感元器件相組合,應(yīng)用在傳感器的研制,廣泛應(yīng)用到工業(yè)和生活中,如:光敏傳感器、紅外傳感器、溫度傳感器、雷達傳感器,工業(yè)溫度、流量、壓力、顏色、光澤專業(yè)測量等。
4.光纖技術(shù)應(yīng)用。照明過程中利用了光纖良好的物理特性,實現(xiàn)藝術(shù)裝修美化的效果,如果:LED廣告顯示屏、草坪地燈、藝術(shù)裝飾品照明燈等。
四、光纖通信技術(shù)的發(fā)展方向
1.提升傳輸速度、擴大傳輸容量、增長傳輸距離,減少中繼站數(shù)量。相對與電纜通信來說,光纖通信技術(shù)水平在很大程度上已經(jīng)提升了信號的傳輸速度、容量和距離,但是未來光纖通信技術(shù)還有圍繞這一發(fā)展方向,實現(xiàn)更高速度、更大容量和更長距離的傳輸,并且實現(xiàn)與世界各國跨海、跨越的信息傳輸。
2.全光網(wǎng)絡(luò)。未來通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展重要目標和通信技術(shù)發(fā)展的最高階段是實現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò),目前全光網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)是世界各國對光纖通信研究的一個重要課題。雖然目前還處在初級階段,但是隨著人類的不斷的探究和研制,相信全光網(wǎng)絡(luò)這一目標很快會實現(xiàn)。
五、結(jié)論
隨著信息時代繁榮發(fā)展,迎來光纖通信技術(shù)空前的提高,它改寫了我們通信行業(yè)的歷史,使得理論變?yōu)榱爽F(xiàn)實,它不僅僅是一個信息傳輸手段,也被廣泛應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)和人們生活的各個領(lǐng)域,只有將光纖通信技術(shù)向更高方向發(fā)展和技術(shù)提高,加快引領(lǐng)通信領(lǐng)域前進步伐,從而促進社會經(jīng)濟快速發(fā)展。
參考文獻
[1]王磊,裴麗.光纖通信的發(fā)展現(xiàn)狀和未來[J].中國科技信息,2006(4):59-60.
【關(guān)鍵詞】:無線通信技術(shù);農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化;應(yīng)用
【引用】:21世紀的農(nóng)業(yè)是信息農(nóng)業(yè),發(fā)展農(nóng)業(yè)信息科學(xué)勢在必行,科技興農(nóng)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必由之路。我國是農(nóng)業(yè)大國,深化通信技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,對推進我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化和現(xiàn)代化進程、加快農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)步伐具有重要作用。將無線通信技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化中,可以高效、實時地實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息采集以及遠程傳輸,為科學(xué)決策提供可靠依據(jù)。
1. 農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化概念和特點
農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化基本內(nèi)涵是以市場為導(dǎo)向,以效益為中心,依靠龍頭帶動和科技進步,對農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟實行區(qū)域化布局、專業(yè)化生產(chǎn)、一體化經(jīng)營、社會化服務(wù)和企業(yè)化管理,形成貿(mào)工農(nóng)一體化、產(chǎn)加銷一條龍的農(nóng)村經(jīng)濟的經(jīng)營方式和產(chǎn)業(yè)組織形式。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化即是動態(tài)概念也是實踐性概念,農(nóng)業(yè)在產(chǎn)業(yè)化的過程雖然是參照工業(yè)產(chǎn)業(yè)化來進行,但又有其自身特點。不同于工業(yè)產(chǎn)業(yè)的是農(nóng)業(yè)的決定性因素是總量有限的可耕種地,農(nóng)產(chǎn)品也是經(jīng)過上億年進化的包含有物種信息的生物產(chǎn)品,加之我國農(nóng)村人口龐大可耕種地面積少、小農(nóng)經(jīng)濟、長期粗放式經(jīng)營等特點,所以我國的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化絕不是簡單地規(guī)?;①Y本化、轉(zhuǎn)基因化,或?qū)⑥r(nóng)民作為主體推向市場競爭。正確認識農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化,謹防陷入過度規(guī)模、資本化和技術(shù)化的陷阱。尊重農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的運行規(guī)律,打破產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后相互脫節(jié)的農(nóng)業(yè)宏觀管理體制,強化三者的有機聯(lián)系,才是提高農(nóng)業(yè)競爭力的根本途徑,這些目標的實現(xiàn)有賴于新技術(shù)的普及應(yīng)用。
2.無線通信技術(shù)的技術(shù)分析
2.1 4G技術(shù)分析。
該技術(shù)于2001年提出標準,2012年完成包括上層協(xié)議在內(nèi)的完整標準的制訂工作。4G網(wǎng)絡(luò)部署已具備相當?shù)膶嵺`經(jīng)驗,有一成套建網(wǎng)的理論,包括對網(wǎng)絡(luò)的鏈路預(yù)算、傳播模型預(yù)算以及計算機仿真等。
2.2 MMDS技術(shù)分析。
MMDS技術(shù)的主要缺點是有阻塞問題且信號質(zhì)量易受天氣變化的影響,可用頻帶亦不夠?qū)?,最多不超過200MHz。其次,MMDS對傳輸路徑要求非常嚴格。另外,MMDS沒有統(tǒng)一的國際標準,各廠家的設(shè)備存在兼容性問題。
2.3c對點微波通信技術(shù)分析。
微波傳輸?shù)膬?yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面:第一,可以降低運營商的運營成本。第二,微波傳輸系統(tǒng)部署簡潔快速。第三,目前的微波產(chǎn)品對未來的發(fā)展是有保障的,對于運營商的新業(yè)務(wù)和新需求都可以給予很好的支撐。衛(wèi)星通信技術(shù)分析。利用衛(wèi)星在有些人口不很密集的地區(qū)來配合陸地通信。在這些地區(qū)散布著范圍較廣但不密集的用戶,可以利用衛(wèi)星作為用戶連至固定有線網(wǎng)的接人設(shè)施。在陸地通信網(wǎng)已經(jīng)構(gòu)成寬帶多媒體通信網(wǎng)的環(huán)境下,利用衛(wèi)星建成寬帶衛(wèi)星接入系統(tǒng)是比較好而切合實際的方案,經(jīng)濟又可靠。
3.農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化對無線通信技術(shù)的要求
現(xiàn)階段無線傳輸標準和方式主要包括:IrDA、WiFi、Bluetooth、Zig-Bee等短距離無線通信技術(shù)及GPS、衛(wèi)星遙感等遠距離無線通信技術(shù)。由于精準農(nóng)業(yè)自身的特點,其對通信技術(shù)有一定的要求。主要歸納為以下幾點:其一,實時性??梢栽谝?guī)定時間內(nèi)接受到需要的信息和數(shù)據(jù)資料,但是這些信息和數(shù)據(jù)資料并不是連續(xù)不間斷地傳輸,而是非連續(xù)性。其二,相互性。所謂相互性是指節(jié)點之間可相互交換數(shù)據(jù)。其三,可使用語音業(yè)務(wù)。其四,集成節(jié)點。無論是采集數(shù)據(jù)資料還是實時監(jiān)控,都可以在無線通信領(lǐng)域中得以實現(xiàn)。其五,拓撲結(jié)構(gòu)。采用樹樁網(wǎng)絡(luò),增加采集點。綜合以上技術(shù)和要求,可以在無線通信領(lǐng)域全方位、多角度地分析精準農(nóng)業(yè)的優(yōu)點和缺點【1】。
4. 無線通信技術(shù)在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化中的應(yīng)用
4.1無線通信技術(shù)。
無線通信技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中無線通信技術(shù)得到了應(yīng)用。設(shè)施農(nóng)業(yè)一般指的是采用一定的設(shè)施、工程技術(shù)和管理技術(shù),在局部范圍內(nèi)改善或創(chuàng)造環(huán)境因素,使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可以在一定程度上擺脫對自然環(huán)境的依賴的一種農(nóng)業(yè)。
4.2移動短信。
短信是無線通信技術(shù)中最常見的信息傳輸方式,不但傳輸速度快捷,還可以傳輸多種形式的信息,如數(shù)據(jù)、圖像、聲音等,因此在農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)無線傳輸與遠程監(jiān)控中得到了應(yīng)用。
4.3無線通信技術(shù)與衛(wèi)星、遙感等技術(shù)的結(jié)合。
這種結(jié)合方式在精準農(nóng)業(yè)的應(yīng)用中可以見到。精準農(nóng)業(yè)一般指的是將現(xiàn)代信息技術(shù)、生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)和農(nóng)機工程裝備技術(shù)相結(jié)合的新型農(nóng)業(yè)技術(shù)。
4.4無線通信技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合。
此類方式比較普遍地應(yīng)用在傳播各種農(nóng)業(yè)信息上,譬如農(nóng)業(yè)科技信息。應(yīng)用的技術(shù)形式主要是將移動通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合,開發(fā)農(nóng)業(yè)科技信息服務(wù)平臺,再通過平臺將農(nóng)業(yè)科技信息傳輸出去,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員憑借移動終端(手機)就可接收到農(nóng)業(yè)科技信息,這樣就實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)信息的傳播。
4.5無線通信技術(shù)與圖像處理技術(shù)的結(jié)合。
這種方式可以用來構(gòu)建農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng),最常見的形式可基于手機彩信與圖像處理技術(shù)結(jié)合構(gòu)建的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。圖像處理技術(shù)可以對圖像信號進行去噪聲、增強、復(fù)原、特征提取等操作,增加圖片的清晰度以提高圖像信號質(zhì)量【2】。
結(jié)束語
通信技術(shù)與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化息息相關(guān),在發(fā)展過程中對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化有著直觀的反應(yīng)。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化信號傳輸要依照生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況,靈活選用不同的無線通信技術(shù),這樣才能在發(fā)揮出優(yōu)勢的同時促進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的更快速、穩(wěn)定的發(fā)展。
【參考文獻】:
民用航空對通信的需求有著非常顯著的自身特點。首先,航空通信要求覆蓋范圍廣,可以覆蓋飛行的全程,既包括大陸地區(qū),也包括偏遠的洋區(qū)和極地地區(qū);其次,因為所傳輸?shù)男畔㈥P(guān)乎飛行安全,所以航空業(yè)對通信的可靠性有著非常高的要求,這種高可靠需要在航空器高速飛行過程中、在機載設(shè)備和地面系統(tǒng)所處的相對復(fù)雜的電磁環(huán)境下得以保持;此外,航空通信系統(tǒng)要既能夠提供實時的語音通信,也能夠提供傳輸文本指令、圖形等信息的數(shù)據(jù)通信服務(wù)。因此,航空通信系統(tǒng)無法使用單一的技術(shù)滿足諸多的需求,需要依據(jù)的不同應(yīng)用范圍、對傳輸質(zhì)量要求、頻率資源和電磁環(huán)境等多種因素,采用適當?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,民用航空領(lǐng)域逐步形成了由多種通信技術(shù)構(gòu)成的復(fù)雜的通信系統(tǒng)。從通信應(yīng)用的范圍來看,航空通信通常被分為地空通信和地面通信,這也是國際民航組織在最新版的《全球空中航行計劃》中所采用的分類方法。除了與空中飛行的航空器進行通信,地空通信也包括了機場場面通信的部分,因此也被稱為航空移動通信。地面通信過程中的各方通常位于固定的位置,所以也稱為航空固定通信。(見圖1)地空通信和地面通信采用的通信技術(shù)有很大不同。在大陸地區(qū),地空通信主要使用甚高頻(VHF)頻段(118MHz–137MHz)模擬調(diào)制技術(shù)(DSB-AM),實現(xiàn)地面與空中的語音通信。這項技術(shù)的使用已經(jīng)有50多年的歷史,目前仍然是主用的地空通信手段。在偏遠地區(qū)和洋區(qū),則使用高頻(HF)或衛(wèi)星通信完成地空通話。
在我國,甚高頻地空語音通信是目前使用的主要地空通信手段,達到了相當?shù)母采w程度。在機場終端管制范圍內(nèi),甚高頻通信可提供塔臺、進近、航站自動情報服務(wù)、航務(wù)管理等通信服務(wù);在航路對空通信方面,隨著在全國大中型機場及主要航路航線上的甚高頻共用系統(tǒng)和航路甚高頻遙控臺的不斷建設(shè),使我國東部地區(qū)6600米以上空域基本實現(xiàn)了雙重覆蓋,西部大部分地區(qū),包括主要航路6600米以上空域?qū)崿F(xiàn)單重覆蓋(見圖2)。通過與語音通信交換系統(tǒng)(內(nèi)話系統(tǒng))的配合,改變了原有甚高頻電臺與航空器點對點通信模式。通過內(nèi)話系統(tǒng)的交換和聯(lián)網(wǎng)能力,實現(xiàn)了對空通信與地面通信的語音綜合調(diào)度,不僅集中利用了通信資源,而且大大改善了地空管制和地面協(xié)調(diào)的通信可靠性和服務(wù)質(zhì)量。20世紀90年代,隨著飛行量上升帶來的無線電頻率資源緊張情況不斷加劇,與此同時,數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展以及地面設(shè)備、機載設(shè)備自動化能力的增強,使得引入新的地空數(shù)據(jù)通信技術(shù)各方面條件已經(jīng)成熟。地空數(shù)據(jù)通信技術(shù)主要代表有面向字符傳輸?shù)娘w機通信尋址與報告系統(tǒng)(ACARS),該系統(tǒng)可以工作在甚高頻、高頻和衛(wèi)星通信信道上,提供低速率的數(shù)字通信服務(wù)。隨后,國際民航組織采納了更高傳輸速率、面向比特傳輸?shù)纳醺哳l數(shù)據(jù)鏈模式2(VDLMode2)技術(shù),作為在大陸地區(qū)主要使用的地空數(shù)據(jù)通信手段。
地面通信也分為語音通信和數(shù)據(jù)通信兩類。常見的管制中心之間的管制電話,管制單位內(nèi)部的內(nèi)話系統(tǒng)都屬于地面語音通信的范疇。地面數(shù)據(jù)通信應(yīng)用也非常廣泛,在航班運行過程中,空管、航空公司、機場等運行單位之間以及各單位內(nèi)部有大量的信息需要傳遞,包括航班計劃、飛行動態(tài)、流量信息、航行情報、氣象信息等等。早在20世紀50年代,基于電傳電報技術(shù)的航空固定電信網(wǎng)(AFTN)就開始在民航使用,事實上這是第一個全球范圍內(nèi)的電報處理系統(tǒng),航班準備與飛行過程中的重要信息通過這個系統(tǒng)到各個相關(guān)部門。隨著通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,新技術(shù)不斷被引入航空地面通信。語音傳輸實現(xiàn)了模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)變,AFTN網(wǎng)絡(luò)也使用X.25網(wǎng)絡(luò)和計算機處理系統(tǒng)代替了原有的電傳方式。許多國家和地區(qū),以及航空企業(yè)也利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),陸續(xù)建成了承載多種業(yè)務(wù)、覆蓋范圍不等的綜合數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),提供服務(wù)質(zhì)量更好、成本更低的地面數(shù)據(jù)通信服務(wù)。雖然地空通信和地面通信采用的不同的通信技術(shù)體制,但是,機載系統(tǒng)和地面各種自動化系統(tǒng)之間緊密協(xié)作的需求非常迫切。因此,信息在空中和地面無縫地傳輸始終是航空通信系統(tǒng)發(fā)展的目標之一。20世紀90年代,國際民航組織開始著手規(guī)劃新一代空中航行系統(tǒng),提出了航空電信網(wǎng)(ATN)作為航空通信網(wǎng)絡(luò)的解決方案。航空電信網(wǎng)利用異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù),實現(xiàn)航空器、空管、航空公司、機場等各方的計算機網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián),形成一個全球化無縫隙的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。航空電信網(wǎng)具有強大的集成能力、完善的安全機制和可靠的傳輸方案,可集成多種數(shù)據(jù)子網(wǎng),保護原有網(wǎng)絡(luò)投資,實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。
二、面臨的挑戰(zhàn)
多年以來,航空通信系統(tǒng)雖然通過引入新的技術(shù)不斷進行自身的改進,但是,系統(tǒng)仍然面臨著非常大的挑戰(zhàn)。特別是地空甚高頻通信,由于通信頻率資源緊張、原有模擬調(diào)制技術(shù)的限制,在一些飛行繁忙地區(qū),地空通信系統(tǒng)處理能力逐漸接近飽和。以歐洲地區(qū)為例,據(jù)預(yù)測,自2011年以后歐洲地區(qū)的飛行量將以每年3%的速度增長。雖然歐洲地區(qū)已經(jīng)在2007年將FL195高度層以上的VHF通信頻率間隔從25KHz縮小到8.33KHz,但以這種增長速度,VHF地空通信系統(tǒng)仍將面臨非常大的壓力。在地面通信領(lǐng)域,隨著計算機的發(fā)展,各種業(yè)務(wù)系統(tǒng)自動化處理能力不斷增強,更多的數(shù)據(jù)類型、更大的數(shù)據(jù)量需要經(jīng)過地面網(wǎng)絡(luò)傳輸,同時地面網(wǎng)絡(luò)也承擔起了連接不同的業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)的職能,原有的以面向字符傳輸?shù)募夹g(shù)。作為基礎(chǔ)設(shè)施之一,通信系統(tǒng)服務(wù)于航空系統(tǒng)的運行需求。目前航空通信系統(tǒng)面臨的壓力,主要是系統(tǒng)運行需求變化與現(xiàn)有通信技術(shù)體制之間的矛盾造成的。航空系統(tǒng)運行需求變化一方面體現(xiàn)為業(yè)務(wù)量的快速增長,飛行量的增長直接帶來了通信量的增長;另一方面,航空系統(tǒng)運行方式的改變,也對航空通信提出了新的需求。國際民航組織通過《全球空中交通管理運行概念》(Doc9854)描述了新一代航行系統(tǒng)的愿景,提出了由靈活空域管理、4D航跡、流量與容量管理、信息服務(wù)等一系列新的元素組成的運行概念。通過信息服務(wù),運行概念中的各部分整合為一個有機的整體。毫無疑問,航空通信系統(tǒng)是信息服務(wù)這一概念實現(xiàn)的主要承載者。通信技術(shù)是當今最為活躍的技術(shù)領(lǐng)域之一,這為航空通信系統(tǒng)的改進提供了更多可用的技術(shù)資源,但也為新的設(shè)計和改進帶來了挑戰(zhàn),需要在規(guī)劃設(shè)計過程別注意技術(shù)的選擇以及技術(shù)變化的影響。
三、航空通信服務(wù)
為了更好地規(guī)劃航空通信系統(tǒng)的發(fā)展,目前,航空通信系統(tǒng)改進的規(guī)劃和實施工作通常采用通信服務(wù)和通信技術(shù)分離的方法。航空通信服務(wù)面向空中交通服務(wù)、航空運行控制服務(wù)等業(yè)務(wù)需求,將其中的關(guān)鍵業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)抽象為一系列服務(wù)。根據(jù)航空系統(tǒng)運行概念和運行方式的變化而調(diào)整,是相對比較穩(wěn)定的;航空通信技術(shù)是基于航空通信服務(wù)的需求,所選擇的適當?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)方案,相對來說變化更加頻繁一些。目前,航空通信服務(wù)的定義和研究工作主要關(guān)注與飛行安全和航班正常運行的通信部分,圍繞著空中交通服務(wù)通信和航空運行控制通信服務(wù)展開。在空中交通服務(wù)通信方面,以飛行各階段飛行員與管制員的通信為主,輔助以航行通告和氣象信息,規(guī)定了一系列服務(wù);航空運行控制通信服務(wù)的定義則關(guān)注航班的執(zhí)行情況和航空器機務(wù)狀態(tài)。比較有代表性的通信服務(wù)定義工作是美國標準化組織RTCA和歐洲標準化組織EUROCAE聯(lián)合開展的一系列標準開發(fā)項目,通過這些項目開發(fā)了空中交通服務(wù)通信領(lǐng)域的地空數(shù)據(jù)通信服務(wù)的安全、性能和互操作性方面的需求。在被稱為ATN基線(ATNBaseline1)的標準中,主要定義的服務(wù)包括:數(shù)據(jù)鏈能力(DLIC)、ATC通信管理(ACM)、ATC管制指令(ACL)、數(shù)字放行(DCL)、ATC話筒檢查(AMC)。目前,ATN基線1中的基本服務(wù)已經(jīng)在歐洲核心地區(qū)投入運行。正在開發(fā)中的ATN基線2(ATNBaseline2)標準在此基礎(chǔ)上對現(xiàn)有服務(wù)進行了增強,并增加了新的數(shù)據(jù)通信服務(wù),包括支持4D航跡的4DTRAD、支持場面運行的D-TAXI、支持間隔管理的ITP、支持飛行信息服務(wù)的終端區(qū)信息服務(wù)D-OTIS、數(shù)字化跑道視程D-RVR、危險天氣信息D-HZWX等。
另外一項由美國和歐洲聯(lián)合發(fā)起的未來通信系統(tǒng)研究(FCS)項目,針對中長期的航空通信服務(wù)和技術(shù)進行研究,提出了《未來無線通信系統(tǒng)運行概念和需求》。這項研究關(guān)注2030年時間框架內(nèi)的空中交通服務(wù)通信和航空運行控制通信服務(wù),研究并定義了機場、終端區(qū)、大陸地區(qū)航路、偏遠地區(qū)和洋區(qū)的所需的通信服務(wù),包括數(shù)據(jù)通信和語音通信,同時提出了通信服務(wù)質(zhì)量方面的需求,比如傳輸性能、安全性等。這項研究已經(jīng)得到了國際民航組織通信專家組(ACP)的支持,納入了國際民航組織的工作范圍。在地面通信服務(wù)方面,國際民航組織將管制移交(AIDC)和空管服務(wù)信息處理系統(tǒng)(AMHS)作為近期推廣實施的通信服務(wù)。其中,AMHS將逐步代替現(xiàn)有的AFTN系統(tǒng),傳輸航班計劃、航行情報和氣象信息。在中遠期,這些服務(wù)融合到新的全系統(tǒng)系統(tǒng)管理(SWIM)中的各種業(yè)務(wù)服務(wù)中,包括數(shù)字化的航空情報信息(AIM),先進的氣象信息(AdvancedMET)和協(xié)同環(huán)境下的航班和流量信息(FF-ICE)等。
四、航空通信新技術(shù)
目前的空中交通服務(wù)通信和航空運行控制通信服務(wù)仍以話音為主,支持大部分服務(wù)。
關(guān)鍵詞:電網(wǎng)光纖 通信技術(shù) 應(yīng)用與發(fā)展
1 概述
信陽電網(wǎng)通信系統(tǒng)在過去相當長的時期內(nèi),一直依賴電力線載波和微波通信。自2005年逐步引入光纖通信技術(shù)以來,已形成基礎(chǔ)網(wǎng)(光纖、電力線載波、微波系統(tǒng)、接入系統(tǒng))、支撐網(wǎng)(信令網(wǎng)、同步網(wǎng)、網(wǎng)管網(wǎng))和業(yè)務(wù)網(wǎng)(數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、電視電話會議系統(tǒng)、交換系統(tǒng))組網(wǎng)方式。經(jīng)過多年的建設(shè),一個2.5Gbit/S的地區(qū)接入網(wǎng)(Access Network)已初具規(guī)模,公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)將于2015年覆蓋全市所有變電站及鄉(xiāng)所等辦公場所,并逐步達到2*10G傳輸容量等級。網(wǎng)絡(luò)按照“分層設(shè)置,統(tǒng)一管理,帶寬共享,分區(qū)操作”的模式建設(shè)、運行和管理,以保障通信網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一性和整體性;并逐步實現(xiàn)省調(diào)直調(diào)220KV以上站點“雙光纜,雙設(shè)備”接入。信陽電網(wǎng)目前主網(wǎng)構(gòu)架500KV河站一座,220KV信陽站、潢川站、蓼城站、茗陽站、曹灣站、彭莊站、弦城站、沙港站、桂園站、葵花站、映山紅站12座和地調(diào)端,建設(shè)一流的信陽電網(wǎng)通信系統(tǒng)光環(huán)網(wǎng),任務(wù)艱巨,使命光榮。
2 數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的幾個基本概念
2.1 PDH準同步數(shù)字體系(Plesiochronous Digital Hierarchy)
在1990年以前,光纖通信系統(tǒng)一直沿用準同步數(shù)字體系(PDH),隨著容量的不斷增大,PDH準同步數(shù)字系統(tǒng)暴露出一些明顯的弱點。由于PDH采用的數(shù)字復(fù)接方法是按比特異步復(fù)接,沒有全世界統(tǒng)一的標準網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口,造成國際互通困難,從而促使SDH同步數(shù)字體系應(yīng)運而生。
2.2 SDH同步數(shù)字體系(Synchronous Digital Hierarchy)
2.2.1 SDH是將復(fù)接、線路傳輸及交換功能融為一體的新型傳輸體制。SDH同步數(shù)字體系采用以字節(jié)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的矩形塊狀幀結(jié)構(gòu),按字節(jié)同步復(fù)接,可以將各種速率的PDH信號映射復(fù)用進來,在高速率上采用同步復(fù)用,并建立國際上統(tǒng)一的標準。
2.2.2 ITU―T(國際電聯(lián))在G.701建議中規(guī)定了SDH的速率等級,同步傳輸模塊STM-N(Synchronous Transport Module Level N)的標準速率為:STM-1:155.520Mbit/s STM-4:622.080Mbit/s STM-16:2488.32Mbit/s STM-64:9953.280bit/s。各種業(yè)務(wù)信號復(fù)用進STM-N幀的過程都要經(jīng)歷映射、定位、復(fù)用三個步驟。
2.3 PCM脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)(Pulse Code Modulation)
PCM脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)屬接入設(shè)備,在數(shù)字通信中把模擬信號按一定的時間抽樣、量化,并用一組二進制碼來表示抽樣脈沖的輻值,這一過程稱為脈沖編碼調(diào)制。其通信的基本過程是:①發(fā)信端的任務(wù)是將模擬信號通過抽樣、量化、編碼后變換為由“0”、“1”碼組成的PCM數(shù)字信號。②再生中繼的任務(wù)是對波型進行修整和再生,最終達到提高通信質(zhì)量和延長通信距離的目的。③收信端的任務(wù)是將PCM數(shù)字信號通過解碼和低通濾波,還原為模擬信號。全世界有兩大體系,即北美與日本的1.544 Mbit/S體系和歐洲的2.048 Mbit/s體系,我國目前采用的是歐洲系列標準2.048Mbit/s。
2.4 WDM(波分復(fù)用)、FDM(頻分復(fù)用)和TDM(時分復(fù)用)
2.4.1 早在2002年,(DWDM)密集波分復(fù)用技術(shù)的引入使系統(tǒng)容量已達1.6Tbit/S,相當于每對光纖傳輸1920多萬路電話信號?,F(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)中實現(xiàn)大容量與高速化的主要手段就是采用復(fù)用技術(shù),實現(xiàn)多路信號的同時傳輸。主要采用WDM(波分復(fù)用技術(shù))。
2.4.2 光波分復(fù)用技術(shù)(OWDM optic Wavelength Division Multiplexing):
是在一根光纖中能同時傳輸多波長的一項技術(shù)?;驹硎窃诎l(fā)送端將不同波長的光信號組合起來(復(fù)用),在接收端將組合的光信號分解(解復(fù)用)并送入不同的終端。
2.5 EDFA在數(shù)字光纖通信系統(tǒng)中的應(yīng)用
2.5.1 在光纖通信系統(tǒng)中,隨著傳輸速率的增加,傳統(tǒng)的O/E/O中繼方式的成本迅速增加。長時間以來,人們一直在尋找用光放大的方法來替代傳統(tǒng)的中繼方式,并延長傳輸距離。光放大器能直接放大光信號,對信號的格式和速率具有高度的透明性,使得整個系統(tǒng)更加簡單和靈活。它的出現(xiàn)和實用化,必將引起光纖通信系統(tǒng)中的一場革命。
2.5.2 摻鉺光纖放大器(EDFA:Erbium-Doped Fider Amplifier)是目前性能最完美、技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的光放大器。在光纖通信系統(tǒng)中,EDFA有三種基本的應(yīng)用方式,分別是功率放大器(Power booster)、前置放大器(preamplifier)和在線放大器(in-line amplifier)它們對放大器性能有不同的要求,功放要求輸出功率大,前放對噪聲性能要求高,而線放須兩者兼顧。
2.6 半導(dǎo)體激光二極管(LD)和發(fā)光二極管(LED)
在光纖通信系統(tǒng)中,首先要將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘枺畛S玫墓庠词前雽?dǎo)體激光器和發(fā)光二極管。之所以用半導(dǎo)體光源,是因為:①半導(dǎo)體光源體積小,發(fā)光面積可以與光纖芯徑相比較,從而有較高的耦合效率;②發(fā)光波長適合在光纖中低損耗傳輸;③可以直接進行強度調(diào)制,即只要將信號電流注入半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管,就可以得到相應(yīng)的光信號輸出;④可靠性較高,尤其是半導(dǎo)體激光器,不僅發(fā)射功率大、耦合效率高、響應(yīng)速度快,而且發(fā)射光的相干性也較好。
3 結(jié)束語
1999年,美國就正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念,歐盟在(2009)年制訂了物聯(lián)網(wǎng)歐洲行動計劃,被視為“重振歐洲的重要組成部分”, 2010年我國國家傳感網(wǎng)的設(shè)立,使物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展成為了重大戰(zhàn)略。物聯(lián)網(wǎng)包括物與物互聯(lián),也包括人和人的互聯(lián);云計算是物聯(lián)網(wǎng)的一個組成部分,已經(jīng)成為國際新一輪的信息技術(shù)競爭的關(guān)鍵點和制高點。2009年10月(IBM)提出了“智慧地球”,而國際電信聯(lián)盟(ITU-T)給出的物聯(lián)網(wǎng)概念最權(quán)威,并被認為是第三次信息技術(shù)革命。在現(xiàn)代智能電網(wǎng)中,將先進的傳感量測技術(shù)、信息通信技術(shù)、分析決策技術(shù)、自動控制技術(shù)和能源電力技術(shù)相結(jié)合,并與電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施高度集成而形成新型現(xiàn)代化電網(wǎng)。而承載這些網(wǎng)絡(luò)信息業(yè)務(wù)的重要手段就是光纖通信技術(shù),因此,光纖通信技術(shù)在現(xiàn)代社會信息時代具有廣闊的發(fā)展前景和重要的戰(zhàn)略地位。
關(guān)鍵詞: 4G;無線通信技術(shù);無線網(wǎng)絡(luò)安全;IT領(lǐng)域應(yīng)用
中圖分類號:TS801.8文獻標識碼:A
0引言
隨著世界范圍的通信技術(shù)的突飛猛進,移動通信技術(shù)作為高新技術(shù)發(fā)展迅速,應(yīng)用廣泛,滲透到人們生活的最廣。移動通信技術(shù)從最初的1G、2G向3G進化發(fā)展,隨著無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)InIetmet的滲透融合,3G系統(tǒng)逐步向的新一代的移動通信技術(shù)4G逐步發(fā)展。第四代通信技術(shù)致力于無縫融合不同無線通信技術(shù),支持高速率通信環(huán)境,可以解決3G無法解決的問題,同時其安全問題也更加復(fù)雜化。3G向4G擴展,世界范圍內(nèi)的移動通信都面臨著對4G系統(tǒng)下無線網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性、安全性、網(wǎng)絡(luò)實體間的信任的進一步擴展的研究探索。隨著移動終端的計算能力和存儲能力的不斷發(fā)展以及各種衍生的操作系統(tǒng),移動通信終端與4G網(wǎng)絡(luò)的安全也面臨著前所未有的威脅,因此,4G系統(tǒng)的安全問題要作為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要因素來考量。
我國工信部在2009年年初舉辦了小型4G牌照發(fā)放,我國的4G技術(shù)開始萌芽。2013年年內(nèi),工信部將向企業(yè)發(fā)放4G牌照,以推動固定網(wǎng)、WLAN 、GPRS以及所有IP網(wǎng)的融合,我國通信行業(yè)將正式進入4G時代。通信技術(shù)的革新給人們生產(chǎn)生活帶來了重大的變化,4G通信技術(shù)給人們提供自由溝通的基礎(chǔ)上,深刻地改變著人們的生活,其應(yīng)用前景廣闊。
4G通信技術(shù)概念
4G是第四代移動通信技術(shù)的簡稱,稱為廣帶(Broad-band)接入和分布網(wǎng)絡(luò),傳輸能力超過2Mbps的非對稱數(shù)據(jù),對全速移動用戶可以提供150Mbps的高質(zhì)量影像服務(wù),并首次實現(xiàn)三維圖像的高質(zhì)量傳輸,是能夠傳輸高質(zhì)量視頻和高質(zhì)量圖像的一種新技術(shù)。4G通信技術(shù)包括廣帶的無線固定接入和無線局域網(wǎng)(WLAN)以及移動廣帶系統(tǒng)和互操作的廣播網(wǎng)絡(luò)。4G通信技術(shù)可以實現(xiàn)任何時間任何地點接入互聯(lián)網(wǎng),提供無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù),在實現(xiàn)信息通信溝通的基礎(chǔ)上,還可以實現(xiàn)定位、數(shù)據(jù)采集和遠程控制。另外,4G通信技術(shù)屬于寬帶接入IP系統(tǒng),是一種具有綜合功能的多媒體移動通信(Multi-Mobile Communication)。
4G通信技術(shù)具有如下特點:
高速傳輸、更寬帶寬、更大容量:傳輸?shù)钠骄俾蔬_到200 Mb/s,靜止環(huán)境下可達1 Gb/s 以上,傳輸高峰時也可達到50~100 Mb/s;4G信道頻譜為100MHz,為3G網(wǎng)絡(luò)的20倍;4G容量是3G的10倍。
無縫通信、高智能性:4G技術(shù)可以以不同的接入技術(shù)進行接入,可以實現(xiàn)全球漫游,無縫通信;4G技術(shù)可以自行分配資源,實時處理業(yè)務(wù)流的變化以及信道的環(huán)境變化,基于這一點,4G通信的終端設(shè)備也將更加智能化。
良好的兼容性和交互性:4G通信技術(shù)可以實現(xiàn)與多種網(wǎng)絡(luò)和終端對接互聯(lián),具有良好的融合性并支持多媒體業(yè)務(wù)的交互。
基于全IP核心網(wǎng):采用無線接入?yún)f(xié)議和核心網(wǎng)協(xié)議,支持有線、無線接入。
成本低,終端設(shè)備多樣性:4G系統(tǒng)成本僅為3G系統(tǒng)的十分之一左右;與4G相配套的終端設(shè)備種類多樣,除智能手機外,更可安裝在眼睛、手表等設(shè)備中。
4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
2.1 4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
4G通信技術(shù)為全數(shù)字IP技術(shù),采用單一蜂窩核心網(wǎng)帶代替3G原有的交錯復(fù)雜的蜂窩網(wǎng),其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。IP核心網(wǎng)絡(luò)作為一種統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò),支持有線接入和無線接入的多接入方式,如PSTN/ISDN、2G/3G網(wǎng)、Internet網(wǎng)、Bluetooth等。接入方式的終端用戶擁有可識別的號碼,該號碼具有唯一性,以分層結(jié)構(gòu)實現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)系統(tǒng)間的相互操作。4G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與IP核心網(wǎng)相連接,實現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的連接,具有通用性、透明性和可擴展性。4G技術(shù)更有可能與光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和寬帶IP技術(shù)為主要網(wǎng)絡(luò),成為全球范圍的骨干網(wǎng)絡(luò)?;贗P核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以實現(xiàn)2G、3G、4G、WLAN和固定網(wǎng)的無縫鏈接,用戶可以在任何地點以任何一種接入方式接入,以實現(xiàn)相同的業(yè)務(wù)辦理。
圖1 4G通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
2.2 4G網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)
4G通信的關(guān)鍵技術(shù)主要包括正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFMD)、軟件無線電技術(shù)(SDR)、智能天線技術(shù)(SA/IA)、多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)、IP核心網(wǎng)、第四代網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(IPv6)以及定位切換技術(shù)等。
4G網(wǎng)絡(luò)安全策略
4G網(wǎng)絡(luò)存在的安全問題
4G通信技術(shù)的實現(xiàn)除了需要解決的技術(shù)難題,更面臨著一系列的安全問題。4G網(wǎng)絡(luò)的多接入方式給人們帶來便利的同時也帶來了一定的安全問題。有線網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的安全威脅也同樣存在于無線網(wǎng)絡(luò)中。無線網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備的計算、存儲以及電池容量、信道數(shù)目、傳輸速率等方面具有局限性。無線接入方式由于其開放性更易受到惡意攻擊,終端設(shè)備的通信接口的訪問控制不完善、操作系統(tǒng)各異,更容易發(fā)生信息篡改事件和操作漏洞。無線網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)動態(tài)變化,安全管理難以集中實現(xiàn)。
無線網(wǎng)絡(luò)本身的性質(zhì)也使得4G通信技術(shù)的實施帶有潛在的危險。無線網(wǎng)絡(luò)的有線線路部分為獨立網(wǎng)絡(luò),不具有開放性,無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的相互融合,使得無線網(wǎng)絡(luò)的有線線路面臨威脅,如惡意攻擊可以使鏈路上的數(shù)據(jù)丟失,鏈路上的未加密信息被竊聽等。接入網(wǎng)和核心網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的實體部分,也會受到攻擊者偽裝成合法用戶兒獲取真正合法用戶的信息等惡意事件。移動終端設(shè)備的逐漸發(fā)展為智能手機、PDA等設(shè)備,這些終端設(shè)備的存儲能力低、計算能力相對較差,也給4G通信帶來安全威脅。另外,無線網(wǎng)絡(luò)也會給移動終端設(shè)備帶來病毒感染。
4G網(wǎng)絡(luò)安全策略
3.2.1 4G移動安全管理策略
4G通信技術(shù)支持鏈路層移動和網(wǎng)絡(luò)層移動,鏈路層移動是同結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的移動,網(wǎng)絡(luò)層移動是指相異結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的移動。4G移動的安全管理直接影響著移動終端設(shè)備的正常通信和相關(guān)的擴展業(yè)務(wù)。移動安全管理包括位置管理和切換管理,用戶進行呼叫時,位置管理確保其可以順暢的接入到最近的網(wǎng)點。如果,移動過程中改變接入點,切換管理會確保用戶能夠順利實現(xiàn)網(wǎng)點切換,保持用戶的網(wǎng)絡(luò)使用暢通。
針對相異網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的移動,4G移動安全管理提供了最行之有效的解決方案,該方案由原有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IPv6進行改進,改進后的IPv6協(xié)議滿足網(wǎng)絡(luò)層移動管理的要求,采用分層尋址方式,可以實現(xiàn)實時位置管理和切換,符合4G通信系統(tǒng)的要求。4G通信的切換管理具有一定的優(yōu)勢,如自動切換、自適應(yīng)選擇網(wǎng)線網(wǎng)絡(luò)、不同移動服務(wù)商之間可實現(xiàn)自動平滑接到新的網(wǎng)絡(luò)等。
3.2.2 4G網(wǎng)絡(luò)安全策略
4G通信系統(tǒng)的業(yè)務(wù)多元化得益于其相異結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與3G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同,其網(wǎng)絡(luò)安全策略也比3G的要求高。針對新的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),制定新的適用于4G網(wǎng)絡(luò)的安全策略是保證4G通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全的重點。DoCo2Mo Euro實驗室對其安全體系進行了深入研究,初步確定了4G網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)該從輕量級、復(fù)合式、可重復(fù)配置等安全機制,如改進的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IPv6,要求認證、授權(quán)、審計和計費(AAAA)等算法計算要具有輕量、復(fù)合的特性。
4G通信技術(shù)應(yīng)用發(fā)展趨勢
4G通信技術(shù)以移動數(shù)據(jù)為主,面向Internet,傳統(tǒng)的移動電話通信模式已被以電話業(yè)務(wù)為主的移動網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)功能多元化所取代。移動終端設(shè)備向著智能化發(fā)展,出現(xiàn)了各種操作系統(tǒng),以操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)接入網(wǎng)絡(luò),由于網(wǎng)絡(luò)本身的差異性下降,網(wǎng)絡(luò)覆蓋性好,電信產(chǎn)業(yè)的模式發(fā)生的著深刻的變化,用戶切實感受到智能移動終端與網(wǎng)絡(luò)的充分融合,改變了IT領(lǐng)域的應(yīng)用模式、移動終端可以實現(xiàn)電腦實現(xiàn)的幾乎所有功能,改變了人們的生活方式。4G通信技術(shù)在IT領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展具有廣闊的市場。
在實現(xiàn)手機通信會話功能的基礎(chǔ)上,4G網(wǎng)絡(luò)還具有以下應(yīng)用:
4G在智能移動終端中的應(yīng)用
4G網(wǎng)絡(luò)并不是簡單的3G網(wǎng)絡(luò)的升級,4G通信以O(shè)FDM技術(shù)為基礎(chǔ),可以實現(xiàn)數(shù)字、影音、視頻、圖像、音樂、網(wǎng)頁瀏覽等增值服務(wù),人們能夠感受到高質(zhì)量的多媒體通信,觀看電影、網(wǎng)上購物、余票查詢、網(wǎng)絡(luò)游戲等都可以在4G通信下得到實現(xiàn)。
4G 在射頻測量技術(shù)中的應(yīng)用
4G網(wǎng)絡(luò)的該頻譜帶寬可以滿足射頻測量中的射頻信號源、射頻功率計、射頻頻譜的測量。
4G在智慧家庭中的應(yīng)用
4G是一條信息高速公路,不需要線纜等實體就可在三維空間虛擬實境連接,使人與機器之間的遠程交流成為可能,未來發(fā)展智慧家庭,可以改變?nèi)藗兊纳罘绞?,不在家也可以通過4G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)家庭智能、個性的操作。
4G 智慧學(xué)堂中的應(yīng)用
4G網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)基于移動無線網(wǎng)絡(luò)的教育服務(wù),以學(xué)生為中心,構(gòu)建以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的數(shù)字化教學(xué)平臺,未來學(xué)生通過平板電腦就可以實現(xiàn)與教師的互動學(xué)習(xí),教師也可以實時跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)情況。
4G在移動醫(yī)院中的應(yīng)用
通過鋪設(shè)在院區(qū)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò),大中型醫(yī)院可以建立醫(yī)院核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺,協(xié)助醫(yī)護人員通過智能終端設(shè)備完成臨床診斷和護理,提升工作效率,減少差錯。
4G在IT研發(fā)中的應(yīng)用
企業(yè)在IT領(lǐng)域的研發(fā),引進4G網(wǎng)絡(luò),通過手機、電腦、互聯(lián)網(wǎng)之間的自由溝通和控制,使不同工作不同業(yè)務(wù)在不同時間、不同地點實現(xiàn)對接,使研發(fā)工作取得質(zhì)的突破。
綜上,4G通信技術(shù)是未來通信行業(yè)的發(fā)展的必然趨勢,4G網(wǎng)絡(luò)更具兼容性、高速性和融合性,在不久的將來,4G通信技術(shù)會出現(xiàn)在我們工作生活的很多地方,以多種形式展現(xiàn)它的魅力。
結(jié)論
計算機技術(shù)的發(fā)展和普及,智能終端設(shè)備的升級換代,網(wǎng)定移動網(wǎng)絡(luò)的融合發(fā)展,給通信行業(yè)發(fā)展帶來契機。本文對4G網(wǎng)絡(luò)的概念、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、安全問題進行了闡述,對其在IT領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展趨勢進行了展望。4G網(wǎng)絡(luò)還處于初始階段,一些難題還沒有進行深入研究,很多問題還沒有解決,隨著人們的新要求、新想法的出現(xiàn),4G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將會進一步完善并向著有序的方向發(fā)展。
[參考文獻] (References)
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關(guān)鍵詞:高職 信息通信技術(shù) 教學(xué)優(yōu)化
一、引言
信息通信技術(shù)作為高職一個專門的學(xué)科開設(shè),主要是學(xué)習(xí)信息通信技術(shù)的基本技能和基本工具的使用,雖然比起其他基礎(chǔ)學(xué)科還是一門新型學(xué)科,在中國也已經(jīng)發(fā)展了二十年有余,目前開展信息通信技術(shù)教育仍是當前我國基礎(chǔ)教育課程改革和理論研究的熱點問題。然而,信息通信技術(shù)課程并不僅僅是簡單地為了學(xué)習(xí)信息通信技術(shù)本身,而且還要培養(yǎng)學(xué)生利用信息通信技術(shù)解決問題的習(xí)慣和能力。計算機作為信息通信技術(shù)課程的主要學(xué)習(xí)對象,也不僅僅是要學(xué)習(xí)計算機科學(xué)知識,還要學(xué)習(xí)計算機基本技能,更要學(xué)習(xí)計算機對社會的用途和影響。因此在新課程標準的指導(dǎo)下,要按照課程整合的理念,把信息通信技術(shù)作為一種工具,整合到實際任務(wù)中進行學(xué)習(xí)。教師在任務(wù)設(shè)計時要靈活創(chuàng)新,對于相同的知識點,在完成所要求的學(xué)科目標的前提下,要根據(jù)不同的學(xué)校環(huán)境、教師特長、生源情況和社會背景等,創(chuàng)設(shè)不同的情景任務(wù)進行教學(xué)。不能拘泥于單一的教學(xué)模式、教學(xué)方法和實訓(xùn)步驟。因此,針對如何發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用,提高學(xué)生的積極性和主動性,提升學(xué)生素養(yǎng),提高教學(xué)效率和質(zhì)量,我們對信息通信技術(shù)課堂教學(xué)提出了幾點優(yōu)化建議。
二、高職優(yōu)化教學(xué)方法
教學(xué)方法是課堂教學(xué)的核心問題,是貫穿課堂教學(xué)始終的“金線”。這里給大家列出三種行之有效的教學(xué)法:
1.示范教學(xué)法
示范教學(xué)法就是教師操作,學(xué)生從教師的示范性操作中學(xué)習(xí)操作的步驟和方法。這種教學(xué)方法在信息通信技術(shù)學(xué)科教學(xué)中是一種重要而非常有效的教學(xué)方法,其應(yīng)用主要有兩方面:
一方面是操作姿勢的示范,如操作計算機的坐姿、操作鍵盤的指法、操作鼠標的指法;另一方面是計算機軟件的使用方法和操作步驟的示范。如講 Windows 操作基礎(chǔ)時,對于文件夾的創(chuàng)建,其操作步驟為:進入到指定位置;文件 - 新建文件夾;轉(zhuǎn)換輸入法;把鼠標移到新建文件夾,點右鍵,選“重命名”;輸入文件夾的名字;確定。教師可以借助計算機投影儀或網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)一步一步進行演示。這種教學(xué)法能夠很直觀地讓學(xué)生從教師的示范操作中學(xué)到操作方法,從而完成學(xué)習(xí)任務(wù)。[1]
2.比喻教學(xué)法
教師在講課時適當?shù)剡\用形象比喻,有助于學(xué)生對知識的理解和掌握。比如,在講網(wǎng)絡(luò)時,關(guān)于域名和 IP 地址可以這樣講:“世界上的人很多,我們怎么來區(qū)分彼此呢?我們可以通過用自己的名字和用身份證號碼兩種途徑。身份證號碼可以唯一地指定某人,但是身份證號碼太難記了,日常生活中我們用名字來指定某人。網(wǎng)絡(luò)中的計算機也一樣,為了區(qū)分彼此,它們也有‘名字’―――我們稱之為域名,同樣它們也有自己的‘身份證號碼’―――IP 地址,IP 地址可以唯一地指定一臺計算機,但是記住它不太容易,平時我們只用域名來指定網(wǎng)絡(luò)中的計算機?!边@樣,學(xué)生們很輕松地就揭開了域名、IP 地址的神秘面紗。
三、高職優(yōu)化教學(xué)模式
教學(xué)模式是運用系統(tǒng)方法對教學(xué)過程從理論與實踐的結(jié)合上所作的綱要性描述。它的主要任務(wù)是形成一種學(xué)習(xí)環(huán)境,以最適宜的方式促進學(xué)習(xí)者的發(fā)展。當前,教學(xué)模式正從單一性向多樣性發(fā)展;從以“教”為主向重“學(xué)”的方向發(fā)展;從經(jīng)驗歸納型向理論演繹型發(fā)展。但是沒有一種模式是為完成所有類型的學(xué)習(xí)或者是為適用于所有學(xué)習(xí)風(fēng)格而設(shè)計的。因此,作為一個優(yōu)秀教師,不能只會運用一種教學(xué)模式,而應(yīng)從初衷出發(fā),靈活運用多種多樣教學(xué)模式,才會取得較好的教學(xué)效果。當然,世間也不存在放之四海而皆準的最優(yōu)化教學(xué)模式,
任何的教學(xué)模式總是要依據(jù)一定的條件發(fā)揮作用。因此,我們探討的不是去評定哪一種教學(xué)模式是最佳的,而是針對信息通信技術(shù)這門課程而言,哪一種教學(xué)模式可以取得更好的教學(xué)效果。
1.“任務(wù)驅(qū)動”課堂教學(xué)模式
信息通信技術(shù)教學(xué)大綱中明確指出:知識及技能的傳授應(yīng)以完成典型“任務(wù)”為主。確立了“任務(wù)驅(qū)動”的教學(xué)原則。這個原則突出了“在‘任務(wù)驅(qū)動’中學(xué)”的思想。“任務(wù)驅(qū)動”是實施探究式教學(xué)模式的一種教學(xué)方法,從學(xué)習(xí)者的角度說,“任務(wù)驅(qū)動”是一種學(xué)習(xí)方法,適用于學(xué)習(xí)操作類的知識和技能,尤其適用于學(xué)習(xí)信息通信技術(shù)應(yīng)用方面的知識和技能,這種學(xué)習(xí)法使我們的學(xué)習(xí)目標十分明確,符合計算機信息系統(tǒng)的層次性和實用性,為我們提出了由表及里、逐層深入、逐步求精的學(xué)習(xí)途徑,便于學(xué)生由淺入深、循序漸進地學(xué)好信息通信技術(shù)知識和技能。從教師的角度說,“任務(wù)驅(qū)動”是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法,符合探究式教學(xué)模式,適用于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和相對獨立地分析問題、解決問題的能力。[2]
2.任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式案例
例如:在講解圖形圖像處理技術(shù)時,遇到“顏色模式”這個概念比較晦澀難懂,書上也沒有更加生動的解釋,學(xué)生接受起來比較困難。針對此概念,教師就可以設(shè)計出一堂“任務(wù)”課,即先給出沒有任何特殊效果的原始例圖,然后向?qū)W生提出如何快速使例圖達到某些不同的特殊效果來(如怎樣快速改變圖像文件大小以加速上傳網(wǎng)絡(luò)的速度?怎樣將例圖快速做出懷舊老照片的效果?怎樣讓圖像色彩更炫麗以利于印刷出品?),此為提出問題(任務(wù));接著分析這些問題,給出通常解決這些問題的方法手段,由此引出“顏色模式”的概念,可詳細給出幾種不同的顏色模式能使圖像達到不同的效果這個知識點,此為分析問
四、高職優(yōu)化課堂實訓(xùn)
信息通信技術(shù)課的課型有很多種,主流課型是在機房邊講邊練。為了幫助學(xué)生及時鞏固所學(xué)知識,使教學(xué)效果得以即時反饋,隨時調(diào)整教學(xué)進程,經(jīng)常需要安排課堂實踐訓(xùn)練。為使實訓(xùn)課達到更好的效果,我們提出以下四點要求:
1.訓(xùn)練設(shè)計有序化
課堂訓(xùn)練設(shè)計要循序漸進,訓(xùn)練應(yīng)由簡到繁、由淺入深,切忌深一腳淺一腳,這就要求教師課前要作好充分的準備,精心選題,區(qū)別主次,分清難易,有詳有略,按照科學(xué)的邏輯關(guān)系和學(xué)生的認知發(fā)展規(guī)律組織訓(xùn)練。
2.訓(xùn)練內(nèi)容目標化
課堂訓(xùn)練要圍繞教學(xué)目標組織實施,既不要隨意增加教學(xué)內(nèi)容,也不要降低教學(xué)要求。訓(xùn)練內(nèi)容無論是單一的還是綜合的,都必須依綱據(jù)本、目標明確,力求做到“一題一得”甚至“一題多得”。
參考文獻