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關鍵詞：無線通信；GMSK

大型游樂設施逐漸朝著“更快、更高、更刺激”的方向發(fā)展。而隨之帶來的危險性也在逐漸增加。目前大型游樂設施上都布滿了各種傳感器，用于游樂設施的實時檢測監(jiān)控。在游樂設施信號測量系統中，以往的數據傳輸方式常常采用有線傳輸方式，以保證數據的準確性、可靠性、穩(wěn)定性。然而在一些特殊的場合，高溫、野外及條件比較惡劣的環(huán)境中，待測系統中的某些參數（如溫度、壓力、電壓、電流等）需要實時傳輸出來給控制中心，傳統有線方式的應用受到限制。在對大型游樂設施運行過程進行分析的基礎上，提出基于無線數據傳輸單元的游樂設施遠程安全監(jiān)控預警系統，結合PLC與GSM網絡等手段，系統多個監(jiān)控單元分工合作，實現對游樂設施的安全監(jiān)控與安全預警功能。該系統能夠有效預報設備故障，減少事故發(fā)生率，提高設備的安全運行水平。

1系統組成

無線通信系統由發(fā)送單元與接收單元兩部分組成，如圖1所示。在發(fā)射單元，傳感器采集到得模擬量數據（電壓、電流、溫度、壓力等）傳遞給A/D轉換器，數據處理模塊將A/D轉換器轉換后的數字信號編碼得到字節(jié)序列，再經過發(fā)射模塊形成調制信號并送入信道，然后通過無線模塊發(fā)送出去。在接收端，首先接收模塊對接受到的調制信號進行解調，在數據處理模塊恢復出字節(jié)序列，在電平轉換模塊中進行數據分析儲存，并轉化為系統參量在顯示模塊中實時顯示出來。當系統參量超過正常范圍時，中心通訊管理軟件發(fā)出報警信號，現場工作人員通知操作員進行檢修或停止工作。傳感器測得的模擬信號經過A/D轉換器轉換為8位數字信號，在數據處理模塊中，經FIR數字濾波器濾掉其中高頻分量，然后將8位數字量作為直接數字頻率合成器DDS相位累加器的輸入信號，用DDS來產生高分辨率、載頻可編程、頻偏可調的頻率時變信號，傳輸給發(fā)送模塊通過差分編碼，單邊帶調制器進行GMSK正交調制，實現調頻基帶信號向高頻的搬移，搬移后攜帶信息高頻向空間輻射，進行無線通信。數據處理模塊如圖2所示。采用ALTERACycloneIIEP2C5T144C8芯片，CycloneII系列FPGA支持Altera公司的NiOSII嵌入式軟核處理器。該芯片具有40萬系統門，8064個邏輯單元內嵌18K位塊RAM，包含4個時鐘管理模塊和8個全局時鐘網絡，配置芯片（EPCS1），有源晶振及下載調試接口。整個芯片劃分為FIR濾波器模塊、DDS（直接數字頻率合成器）模塊、時鐘邏輯模塊、采樣控制模塊、儲存控制模塊等電路。時鐘模塊單元提供時序工作節(jié)拍，設計中采用100MHz的頻率輸出，以保證測控中同步脈沖的實時性。存儲單元完成數據的暫存與管理，采用“乒乓原理”實現大批量數據的寫入、讀出及管理功能。數據處理模塊中的FPGA芯片是發(fā)射單元的核心，用FPGA實現軟件無線電發(fā)射機，不僅降低了產品成本，減少了設備體積，滿足了系統的需求，而且比專用芯片具有更大的靈活性和可控性。由于FPGA芯片不能處理模擬量信號，來自傳感器的模擬量經A/D轉換芯片轉換成相應的數字量才能輸入到FPGA中進行處理。該系統采用AD公司的AD9283芯片，AD9283是8位的A/D轉換器，輸入為-0.5~0.5V的模擬信號，內部采用流水線結構，工作電壓為3.3V，A/D轉換器的時鐘由系統時鐘分頻電路提供。經過編輯的數字量信號送入發(fā)射模塊進行GMSK（高斯濾波最小相移鍵控）編碼，GMSK具有良好的頻譜特性以及誤碼性能，目前已廣泛應用于GSM在內的眾多無線通信系統中。發(fā)送模塊與接收模塊原理如圖3所示。發(fā)送模塊主要由并串轉換、差分編碼和GMSK調制三個子模塊組合而成，首先將輸入的字節(jié)序列經過并串轉換變?yōu)楸忍匦蛄校俳涍^差分編碼以及GMSK調制，形成GMSK調制信號。接受模塊主要由GMSK解調、差分解碼和串并轉換以及幀同步三個子模塊組成，分別實現發(fā)送端GMSM調制和并串轉換的逆過程。

2無線系統的軟件設計

系統軟件設計包括發(fā)射機通訊軟件和接收機FPGA的實時控制軟件。硬件描述采用VHDL語言，其主要特點在于，能形式化抽象表示電路的行為和結構，支持邏輯設計中層次與范圍的描述，可借用高級語言的精巧結構來簡化電路行為的描述，具有電路仿真與驗證機制以保證設計的正確性，支持電路描述由高層到底層的綜合轉換，硬件描述與實現工藝無關，便于文檔管理，易于理解和設計重用。上位機通訊管理軟件設計主要實現對數據的處理及管理。下位機軟件是一個實時控制程序，每秒采集新的數據，并將其發(fā)送出去?？刂瞥绦蛄鞒倘鐖D4所示。無線數據傳輸系統可以連接不同的傳感器，遠距離接受測試信號。以江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院真空造浪系統為例，由于油溫、油壓力、電壓、電流直接影響液壓系統的工作，開環(huán)系統對油溫變化非常敏感，為提高系統性能，設置傳感器監(jiān)控系統，采集到的信號通過無線傳輸給計算機，通過顯示界面將系統測量到的參數顯示出來，如圖5所示。

3結語

本文完成了基于無線通信的遠程游樂設施監(jiān)控系統設計，以無線的方式將傳感器采集的數據實時顯示在監(jiān)控系統中，便于對運行的游樂設施的技術狀態(tài)進行分析，以判斷其運行是否正常，并可對異常情況進行追蹤，確切掌握設備的實際特性，有助于判斷需要修復或更換的零部件和電子元器件，充分利用設備和零件的潛力，節(jié)約維修費用，減少停機損失。

作者:司曉霞 韓喆 單位:1.江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院 2.中國船舶科學研究中心

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隨著社會經濟發(fā)展水平全面提升，科學技術的發(fā)展迅速，21世紀，開啟社會發(fā)展的信息化時代。一方面，依托計算機技術為基礎的網絡平臺，使社會連接為一個信息體，社會資源交流靈活性提升，速率性增加，多種自動化程序，成為社會發(fā)展的主要動力；另一方面，無線信息傳輸技術的發(fā)展，實現社會信息傳輸結構進一步優(yōu)化，成為尋求社會技術創(chuàng)新的主要構成部分，移動通訊技術升級，數字信號成為社會信息傳輸的主導部分，是社會進步的技術代表。

1無線通信技術概述

無線通信技術，是指借助光纖等新型資源傳播手段，實現信息資源迅速傳播。當前社會中應用無線通信技術主要分為無線光波傳輸和衛(wèi)星信息傳輸兩種形式。其中無線電波傳輸，借助光纖光波實施信息頻率傳輸，一般而言，光波傳輸的距離在100千米之內，但光波傳輸的頻率接收帶較寬，其傳輸的信號接收性較強，直接性信息傳輸的穩(wěn)定性較強，實現無線光波傳輸，必須在100千米之內建立光波頻率接收結合信息傳輸中間站，光波傳輸信息的中間站越密集，其獲得的信息信號強度越大，其光波傳輸的信息穩(wěn)定性就較高；而衛(wèi)星信息傳輸，是借助衛(wèi)星作為信息光波接收的信息平臺，這種衛(wèi)星傳播系統具有較強的信號傳輸保障，較大范圍內建立衛(wèi)星信息接收中間站，形成信號傳輸網絡結構體，實現區(qū)域范圍內的信息資源綜合傳播，光波信息傳輸主要負責的短程信息傳輸，而衛(wèi)星信息通訊，則主要是大面積信息通訊覆蓋，兩者構建起完善的信息通訊傳輸網絡，為社會發(fā)展提供全面的信息傳輸結構體。

2無線通信技術的發(fā)展實際

2.1無線通信技術實際應用率低

無線通信技術是現代社會信息傳輸的重要組成部分，做好無線通信信息的接收與傳播，是推進社會發(fā)展的不竭動力。當前我國無線通信技術的全國覆蓋率已經達到95%，為各地信息傳輸提供全方位信息通訊覆蓋保障，但現代無線通信技術的實際運行結構不完善，信息資源應用性較低；以及部分地區(qū)信息資源處理中，無線通信技術的信息傳輸中間站的數量相對較少，以致在光波信息的傳輸過程中，受到地理位置、傳輸距離的影響，光波信息的實際傳輸效果不佳，發(fā)揮的作用性比較低；或者，無線通信技術實際應用中，存在多個區(qū)域共用一個無線通信技術中間站，有些地區(qū)多個無線通信技術中間站閑置，兩極化的無線通信技術應用情況，也使社會信息傳輸的效果性較低，對社會信息通信技術的發(fā)展帶來了阻礙。

2.2無線通信技術應用范圍擴大

無線通信技術隨著社會信息傳輸形式的迅速增加，推進實現系統信息的應用范圍迅速提升；依據我國社會信息傳輸管理部門的相關調查數據可知，2015年，我國社會無線通信的城市應用率為85%，鄉(xiāng)鎮(zhèn)無線通信應用率為60%；截至到2017年3月，城市無線通信應用率已達到90%，鄉(xiāng)鎮(zhèn)無線通信應用率為85%。從兩組數據對比可知，我國現代無線通信技術的應用范圍迅速擴張，使傳統的無線通信體系的應用壓力大大增加；另一方面，無線通信技術的信息管理資源中，以太網信息傳輸與無線通信技術的結合，也正在成為現代社會信息傳輸的主要趨向，同時，社會信息傳輸的資源利用范圍正在急劇性的擴展，使得對現代無線通信技術的發(fā)展速率要求帶來了較大挑戰(zhàn)。

2.3無線通信技術的發(fā)展規(guī)劃性低

無線通信是我國社會發(fā)展的步驟之一，隨著現代社會無線通信技術的綜合傳輸延伸，新型無線通信技術的全面更新，有必要做好技術發(fā)展向更高層面過度。但從我國現代無線通信技術的發(fā)展來看，社會無線通信技術網絡建設實際性較強，并且已經取得了令人可喜的通訊體系構建成績，但這種實踐與規(guī)劃同步進行的初級管理方式，已經無法滿足更寬領域的無線通信體系的構建；

2.4無線通信技術隊伍參差不齊

無線通信技術在當前社會信息的傳輸過程中占有重要地位，做好社會信息傳輸，是推進社會進步的必然性發(fā)展要求。由于我國無線通信技術工程的起步較晚，無線通信技術發(fā)展隊伍的專業(yè)問題上，依然存在著較大的發(fā)展不足。未來我國無線通信技術如需更進一步發(fā)展，就必須先突破這一發(fā)展局面，在國家發(fā)展內部尋求人才技術創(chuàng)新突破口，為我國無線通信技術的進步提供創(chuàng)新視角。

3無線通信技術通信管理

3.1建立完善的無線通信管理計劃

21世紀是信息化時代，信息傳輸技術優(yōu)化升級，適應社會信息化發(fā)展的需求，是社會進步的主要動力來源。我國的無線通信網絡覆蓋率已達到95%，無線通信技術的通信管理得到了全面升級，也初步建立了完善的無線通信規(guī)劃體系；使得現代無線通信系統信息得到了綜合優(yōu)化，發(fā)揮了無線通信信息傳輸的主要作用，也使現代信息資源得到了應有的保障。例如：依據無線信息傳輸的實際地理情況，做好區(qū)域光波中間站，實施了現代信息處理的綜合性規(guī)劃；其次，實現無線技術的信息傳輸資源綜合分配，避免了無線通信技術信息傳輸分布結構不均勻，導致區(qū)域無線通信資源緊張或者資源浪費的情況發(fā)生，推進了現代無線通信技術的優(yōu)化升級。

3.2無線通信技術全面升級

無線通信技術技術全面升級，是確保社會通訊信息管理體系活力的重要措施。當前，基于傳統無線通信技術實施的基礎上，建立了新型光纖光波傳輸網絡，擴展了光波傳輸的接收帶寬，同時也拓展對光波通信信號的處理能力。推進信息傳輸技術變革，應滿足全國更大范圍內的無線通信需要，確保無線通信技術適應社會發(fā)展；其次，無線通信技術的全面升級，也可以借助新型網絡化平臺，建立無線信息虛擬傳輸空間站，在一個中間站的基礎上，建立多個虛擬信息接收分支，每一個虛擬接收系統可以再次進行平方性分解，使得無線信息傳輸的網絡結構逐步密集，信息傳輸的強度增加，信號穩(wěn)定性增強，也是現代無線通信技術隨著社會發(fā)展全面升級的重要體現。

3.3實現無線通信技術的發(fā)展規(guī)劃

隨著社會信息化時代對傳輸速率的提升要求，優(yōu)化社會無線通信技術的管理結構，做好無線通信技術發(fā)展規(guī)劃是關鍵；其一，需要結合當前無線通信網絡架構，建立無線通信技術新模型，分析當前無線技術通訊管理的結構模式，做好無線傳輸中繼站的規(guī)劃結構圖。其二，做好無線通信技術的長遠結構規(guī)劃，實現現代無線通信技術應用平臺同步實施，一部分新型無線通信技術開發(fā)的同時，也要做好無線通信信息管理的后期維護工作。

3.4無線通信技術發(fā)展專業(yè)性提升

現代無線通信技術信息管理系統有效性的管理，不僅需要進行無線通信技術的全面創(chuàng)新，而且也要實現現代無線通信技術管理人員的專業(yè)性升級。無線通信技術開發(fā)人員要不斷進行自我能力的提高，通過閱讀、視頻或者技術研發(fā)等方式，進一深入探索無線通信技術的發(fā)展方向，為現代社會通信網絡的信息化資源創(chuàng)新，提供更具權威性的技術性研究理念；同時，國家也應積極組織對無線通信技術從業(yè)人員進行專業(yè)化技術培訓和重點培養(yǎng)，為無線通信技術研究隊伍發(fā)展提供更優(yōu)越的能力提升途徑和資金，政策方面的支持，確保無線通信技術的發(fā)展與社會人才供應得到全面的無縫對接。

4結束語

無線通信技術是現代社會信息傳輸的主要途徑，基于無線通信技術的基礎理論，對我國現代無線通信技術的發(fā)展實際具有初步了解，一方面，社會信息通訊的應用范圍逐步擴大，無線通信技術市場需求全面擴展；另一方面，無線通信技術的發(fā)展階段性較強，還有待于進一步優(yōu)化，需要技術創(chuàng)新；由此，提出相應的無線通信技術通信管理措施，引導我國無線通信在實踐中完善，在探索中創(chuàng)新，為社會發(fā)展提供新的技術保障。

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【關鍵詞】互聯網；物聯網；近距離通信

0 引言

物聯網在實現的過程中，面臨著許多的問題，首先，在越來越多的事物接入網絡后，產生的數據，必然會增加，而且增加的速度會越來越快，這時大數據的傳輸，大數據的分析是一個巨大的問題。其次，要想實現物聯網，除了與遠距離的事物進行通信，也要與身邊的事物進行通信，那么近距離通信必不可少。隨著通信和信息技術的不斷發(fā)展，短距離無線通信技術的應用步伐不斷加快，正日益走向成熟。一般意義上，只要通信收發(fā)雙方通過無線電波傳輸信息且傳輸距離限制在較短范圍（幾十米）以內，就可稱為短距離無線通信。目前我們所看到的短距離無線技術都有其立足的特點，或基于傳輸速度、距離、耗電量的特殊要求；或著眼于功能的擴充性；或符合某些單一應用的特別要求；或建立競爭技術的差異化等，但是沒有一種技術可以完美到足以滿足所有的需求。

1 現有的主要近距離通信技術

1.1 藍牙技術

bluetooth技術是廣受業(yè)界關注的近距無線連接技術。藍牙（BluetoothR）：是一種無線技術標準，可實現固定設備、移動設備和樓宇個人域網之間的短距離數據交換（使用2.4―2.485GHz的ISM波段的UHF無線電波）。藍牙是基于數據包、有著主從架構的協議。一個主設備至多可和同一微微網中的七個從設備通訊。所有設備共享主設備的時鐘。分組交換基于主設備定義的、以312.5μs為間隔運行的基礎時鐘。兩個時鐘周期構成一個625？s的槽，兩個時間隙就構成了一個1250μs的縫隙對。在單槽封包的簡單情況下，主設備在雙數槽發(fā)送信息、單數槽接受信息。而從設備則正好相反。封包容量可長達1、3、或5個時間隙，但無論是哪種情況，主設備都會從雙數槽開始傳輸，從設備從單數槽開始傳輸。目前最新的藍牙4.2版本的數據傳輸速率可達到24Mbit/s。最大的射程約為100m.

1.2 Wi-Fi技術

Wi-Fi是一種高頻的無線電信號，是目前應用最為廣泛的無線通信技術，幾乎所有的智能手機，平板電腦，筆記本電腦都支持。無線保真即（WiFi）是通過無線電波來連網；常見的就是一個無線路由器，那么在這個無線路由器的電波覆蓋的有效范圍都可以采用無線保真連接方式進行聯網，如果無線路由器連接了一條ADSL線路或者別的上網線路，則又被稱為熱點。無線網絡無線上網在大城市比較常用，雖然由無線保真技術傳輸的無線通信質量不是很好，數據安全性能比藍牙差一些，傳輸質量也有待改進，但傳輸速度非?？欤梢赃_到54Mbps，符合個人和社會信息化的需求。無線保真最主要的優(yōu)勢在于不需要布線，可以不受布線條件的限制，因此非常適合移動辦公用戶的需要，并且由于發(fā)射信號功率低于100mw，低于手機發(fā)射功率，所以無線保真上網相對也是最安全健康的。。

1.3 IrDA技術

IrDA是一種利用紅外線進行點對點通信的技術，是第一個實現無線個人局域網（PAN）的技術。目前它的軟硬件技術都很成熟，在小型移動設備，如PDA、手機上廣泛使用。事實上，當今每一個出廠的PDA及許多手機、筆記本電腦、打印機等產品都支持IrDA。

IrDA的主要優(yōu)點是無需申請頻率的使用權，因而紅外通信成本低廉。并且還具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用的特點。此外，紅外線發(fā)射角度較小，傳輸上安全性高。 IrDA的不足在于它是一種視距傳輸，兩個相互通信的設備之間必須對準，中間不能被其它物體阻隔，因而該技術只能用于2臺（非多臺）設備之間的連接。而藍牙就沒有此限制，且不受墻壁的阻隔。IrDA目前的研究方向是如何解決視距傳輸問題及提高數據傳輸率。

1.4 NFC技術

NFC是由Philips、NOKIA和Sony主推的一種類似于RFID（非接觸式射頻識別）的短距離無線通信技術標準。和RFID不同，NFC采用了雙向的識別和連接。在20cm距離內工作于13.56MHz頻率范圍。NFC最初僅僅是遙控識別和網絡技術的合并，但現在已發(fā)展成無線連接技術。它能快速自動地建立無線網絡，為蜂窩設備、藍牙設備、Wi-Fi設備提供一個“虛擬連接”，使電子設備可以在短距離范圍進行通訊。NFC的短距離交互大大簡化了整個認證識別過程，使電子設備間互相訪問更直接、更安全和更清楚，不用再聽到各種電子雜音。

NFC通過在單一設備上組合所有的身份識別應用和服務，幫助解決記憶多個密碼的麻煩，同時也保證了數據的安全保護。而NFC被置入接入點之后，只要將其中兩個靠近就可以實現交流，比配置Wi-Fi連結容易得多。目前在快捷支付方面顯露身手。

1.5 ZigBee技術

ZigBee主要應用在短距離范圍之內并且數據傳輸速率不高的各種電子設備之間。ZigBee名字來源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式，蜜蜂通過跳ZigZag形狀的舞蹈來分享新發(fā)現的食物源的位置、距離和方向等信息。ZigBee同樣使用2.4 GHz波段，采用跳頻技術。與藍牙相比，ZigBee更簡單、速率更慢、功率及費用也更低。它的基本速率是250kb/s，當降低到28kb/s時，傳輸范圍可擴大到134m，并獲得更高的可靠性。另外，它可與254個節(jié)點聯網?？梢员人{牙更好地支持游戲、消費電子、儀器和家庭自動化應用。在工業(yè)監(jiān)控、傳感器網絡、家庭監(jiān)控、安全系統和玩具等領域ZigBee的應用前景巨大。

1.6 UWB技術

超寬帶技術UWB是一種無線載波通信技術，它不采用正弦載波，而是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據，因此其所占的頻譜范圍很寬。UWB可在非常寬的帶寬上傳輸信號，美國FCC對UWB的規(guī)定為：在3.1～10.6GHz頻段中占用500MHz以上的帶寬。由于UWB可以利用低功耗、低復雜度發(fā)射/接收機實現高速數據傳輸，在近年來得到了迅速發(fā)展。它在非常寬的頻譜范圍內采用低功率脈沖傳送數據而不會對常規(guī)窄帶無線通信系統造成大的干擾，并可充分利用頻譜資源。基于UWB技術而構建的高速率數據收發(fā)機有著廣泛的用途。

UWB技術具有系統復雜度低，發(fā)射信號功率譜密度低，對信道衰落不敏感，低截獲能力，定位精度高等優(yōu)點，尤其適用于室內等密集多徑場所的高速無線接入，非常適于建立一個高效的無線局域網或無線個域網（WPAN）。UWB主要應用在小范圍、高分辨率、能夠穿透墻壁、地面和身體的雷達和圖像系統中。除此之外，這種新技術適用于對速率要求非常高（大于100 Mb/s）的LANs或PANs。具有一定相容性和高速、低成本、低功耗的優(yōu)點使得UWB較適合家庭無線消費市場的需求：UWB尤其適合近距離內高速傳送大量多媒體數據以及可以穿透障礙物的突出優(yōu)點，讓很多商業(yè)公司將其看作是一種很有前途的無線通信技術，應用于諸如將視頻信號從機頂盒無線傳送到數字電視等家庭場合。當然，UWB未來的前途還要取決于各種無線方案的技術發(fā)展、成本、用戶使用習慣和市場成熟度等多方面的因素。

隨著信息科學與技術的發(fā)展，人與人 ，物與人，物與物之間的通信會變得越來越簡單，但在目前，還沒有一種能滿足人們各方面需求的通信技術出現，不過這只是時間的問題。相信在不久的將來，能夠出現一種，數據傳輸又快，安全可靠，連接更為方便，耗能更低的技術?，F在是數據的時代，哪種技術能滿足當前數據通信的各方面要求，那么在未來必會蓬勃發(fā)展。

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關鍵詞：配電通信；無線通信技術；電力發(fā)展速度；供電建設；電力系統

經濟發(fā)展水平的提高必然帶動我國電力消費用戶對實際的供電安全、可靠以及使用質量提出更高的要求，與此同時，很多對電能使用質量要求較高的高精度生產企業(yè)也是推動電力配電網絡建設速度提高的推動力量。本文從配電網絡的自動化信息入手，綜合分析了目前我國的電力網絡自動化通信技術的優(yōu)勢以及劣勢，最后對無線寬帶技術之間進行了綜合比較，對未來的發(fā)展展望進行了完整總結。

1配網自動化的信息

如果從配網的自動化系統功能入手分析可以發(fā)現，其功能主要集中在對配網的各類信息及參數的安全集成，其中包含了實時網絡信息、離線發(fā)送預留信息、用戶開發(fā)后期信息、電網的內部結構數據和參數、實際的電網布局地理信息等。通過配電網自動化系統可以實現完整的自動化系統的構建以及管理系統的完整保留，從而可以達到對配電網絡正常運行情況下的實時監(jiān)控以及網絡故障情況下的實時保護和控制，從而實現配電管理的進一步優(yōu)化。所涵蓋的主要業(yè)務包括了電能實際的計費以及電能數據業(yè)務、配電網絡的調度以及數據類業(yè)務等，所以，這些都是用電營銷的相關數據業(yè)務領域的內容，配電網的調度有時也會作為其中一個重要的業(yè)務數據內容，此類內容都是在配電系統信息數據處理的基礎上對整體進行的合理化調整。

2電力配網自動化通信技術的優(yōu)劣勢分析

配網自動化通信可通過專網或公網實現，專網顧名思義就是專用的網絡，熟知的有鐵路系統、公安系統以及軍事使用等專用網絡，頻段主要是落在230MHz頻段、1.8G頻段，230MHz屬于國家留給電力的專用頻段，1.8G屬于公用頻段。公網從實際角度分析就屬于普通的電路交換網絡，也就是現在的移動、電信、聯通等，主要采用GPRS/CDMA技術。

2.1230MHz專用數傳電臺

在進行230MHz專用數傳電臺研究之前，應該明確數傳電臺之間相互獨立、各自分類的特點，也就是完全沒有統一的網絡信息管理，無線信號也完全無法實現同步利用，由此需要做到如下兩點：首先，需要通過對空閑時間的調整與合理增加，來實現數據傳輸保護間隔的合理調整，但是這也同時會導致信道的實際應用效率的降低或者是通信中的資源無效消耗的增加；其次，數據電臺的所有通信系統都是通過輪詢的手段來實現數據之間的整體的交換，在對輪詢周期進行研究的過程中發(fā)現，監(jiān)控點的實際增長趨勢主要呈現的是線性提高，所以同時也會帶來個體監(jiān)控點組成數據的實時監(jiān)控能力下降。另外，1.8G頻段作為公用頻段，使用條件也較為成熟，就目前來看，很多電網運行單位都在進行研究論證，分析專網是采用230MHz還是1.8G頻段，主要是帶寬、傳輸距離之間的側重點。

2.2GPRS/CDMA20001×技術

通過對230數傳電臺的研究可以發(fā)現，其存在的問題明顯，同時在近些年來開始漸漸被GPRS/CDMA20001×技術所取代，在整體的電力系統網絡應用中的比例逐漸降低，GPRS/CDMA20001×網絡技術具有明顯的優(yōu)勢特點，其中包括了較高的成熟度、覆蓋網絡面積廣泛等。但是該技術的應用和推廣也同樣存在著明顯的問題：首先，在進行數傳過程中，具體是網絡時延保證不到位，導致經常出現數據傳輸過程中的時延過大；其次，因為配網通信過程中所有需要進行控制的數據信息對實際的通信工具的使用實時性要求較高，這也會導致GPRS/CDMA20001×技術在實際應用過程中受到來自配網自動化建設的限制。專網和公網兩者的主要區(qū)別在于公網服務于社會大眾，而專網為特定對象服務。但是，無論是專網還是公網都是以無線信號為基礎，所以也就無法徹底滿足配網自動化的使用需要，究其原因主要在于可靠性以及延時等存在問題。在自動化的“三遙”中，遙測以及遙信是可以通過無線網絡來滿足的，但是遙控如果在對繼電保護有實際要求的基礎上，只能采用光纖等有線傳輸手段。

3寬帶無線技術用于電力配網自動化的優(yōu)勢

3.1BWA的信息安全保證

由于BWA的信息專網建設的推進，對于網絡應用的實際安全性要求也相應提高，實際的應用可靠性也會同步受到來自無線設備運行的影響，所以無線設備應用本身的穩(wěn)定性要求較高。其中，安全性的主要體現來自于如下四個方面：首先，專網的獨立運行，這就使其擁有很好的外界干擾屏蔽功能，同時也是國家電力生產業(yè)務對網絡物流隔離要求的進一步體現；其次，安全性體現在基站站點，由于大部分的基站站點都擁有電力網絡服務系統的自由物業(yè)管理，所以管理規(guī)范性較高，安全性也有所保證；再次，安全性體現在有線傳輸的過程中，對大部分的電力網絡公司的SDH環(huán)網的應用都較為穩(wěn)定，可靠性較高；最后，安全性體現在空口安全性方面的逐步強化。如果通過我國國內的自主知識產權MCWLL技術進行分析可以發(fā)現，該技術所采用的所有計算方法都是相對于空口標準計算安全較高的方法。

3.2BWA寬帶保證

如果以國內的BWA技術為案例進行分析可以發(fā)現，在單頻點占用達到6MHz情況下，能夠有效提供高速度數據處理通路，同時各個不同方面的寬帶還可以根據自身的實際需要進行合理的調整，以此來達到實際的使用要求。在系統單個頻點5MHz左右情況下，從理論角度分析，可以同時支持接近300個用戶的使用需求，配電的實際采集終端也會將每次的實時數據傳遞控制在合理的可應用范圍內，對于總吞吐量也可以進行合理滿足。配電自動化的過程中對于視頻的監(jiān)控會提出較高的要求。采取CIF格式（353×289像素），H.265編碼，以此來保障圖樣流暢16幀／秒，實際的寬帶占用約為513kbps；如果采用DI格式的分辨率（730×577），組需要占用帶寬約為2～2.3Mkbps，因此，對于單基站的最大化支持可以控制在16路CIF格式視頻或者是視頻6路的ID格式視頻。

4同類無線寬帶技術之間的比較

對于國內的主流BWA技術有廣帶無線接入、多載波無線信息本地環(huán)路兩種不同技術控制體系，廣帶無線接入基于IEE801.13系統的標準，其中以801.16E移動的WIMAX已經開始了商業(yè)化應用進程，多載波無線信息本地環(huán)路則是屬于到目前為止國內進行自主創(chuàng)新的SCEM無線連接技術的寬帶應用升級版本，同時也提出了CS-OMDMA等多種無線連接入網方式，所以應該從系統的實際容量角度分析、綜合考慮其實際的覆蓋范圍以及組網的選擇方式等不同影響因素，最終實現真正的寬帶業(yè)務融合實現。

4.1技術比較

廣帶無線接入屬于一種固定類型的無線網絡接入形式，屬于一種傳統組網技術的現代應用拓展，但是此兩類技術之間在體制方面存在較大的差異。從技術水平角度分析，兩者水平均衡。如果對此兩種技術進行綜合比對可以發(fā)現，多載波無線信息本地環(huán)路的實際空間控制和覆蓋范圍較大，所有的無線覆蓋都是用鏈路的實際預算來決定的，多載波無線信息本地環(huán)路主要采用的是智能化的天線連接技術，由此可以實現各路線路運算和運行的19DB數值的穩(wěn)定保持。

4.2政策比較

多載波無線信息歸屬于自主知識產權技術的一種，在近些年來已經開始得到了國家和政府的大力支持。其中根據國家現行的實際規(guī)劃使用頻率分析所提供的產品以及城市使用的常備工作頻率都集中在1786～1086MHz和3301MHz，從而也可以進一步實現整體的區(qū)域網絡覆蓋的全面開展。光帶無線接入屬于3G的重要標準之一，其實際的核心化技術主要還是由國外把控，我國的國家工信部已經指出了多載波無線信息的問題，正是因為沒有收到來自國家相關法律法規(guī)的審定，不能進一步為國家的標準化國內應用提供有效參考，如果國內目前的廣帶無線接入使用存在分配使用困難，那么政策對比就顯得尤為重要。

5應用展望及總結

在近些年的配電網絡建設過程中，各類傳統的通信方式都已經逐步顯示出其弊端，已經很難更好地滿足配電網絡化建設的實際需要，同時無論是國內還是國外，新型的無線接入技術的研究以及在配電網絡中的實際應用都會受到眾多關注。對于廣帶無線接入技術和多載波無線信息技術的市場動向分析可以發(fā)現，兩類技術的應用發(fā)展在未來可以實現對電力行業(yè)未來應用的有力支持。

6結語

綜上所述，在電力系統不斷深入發(fā)展的大背景下，用電用戶對于實際的電力系統供電能力以及供電可靠性都提出了更高的要求，在配電網絡建設中對于無線通信技術的應用已經得到了社會的關注和支持，這也是實現效率提高、可靠性提高的重要手段，有助于實現經濟和社會效益的最大化發(fā)展。

參考文獻

[1]谷坊祝，陳寶仁．關于配網通信中無線通信技術的探討[J]．電力勘測設計，2009，（4）．

[2]劉成江．配網通信當中無線通信技術的研究思路[J]．電子技術與軟件工程，2014，（4）．

[3]傅強．基于配網通信中無線通信技術的研究[J]．通訊世界，2014，（17）．

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【關鍵詞】 無線通信技術 MIMO技術 原理

一、MIMO無線通信技術原理

MIMO無線通信技術是科研人員將天線分集和空時處理技術相結合的一種新型技術，具有天線分集和智能天線二者優(yōu)越性，因其收發(fā)段都是多天線單元，且運用最新的無線傳輸和信號處理技術，通過多徑傳播有效利用空間資源，建立起了空間并行的數據傳輸通道，突破了Shannon臨界值（最大信息傳送速率C公式：C=Blog2（1+S/N）。其中B為信道帶寬，S為信號功率，N為噪聲功率）。相比智能天線的抑制多徑傳播的算法而導致的系統容量隨著最小天線數目對數增長。

MIMO系統對無線信道多途徑傳播進行了有效利用：如圖1：信息S被沿著多個路線分流，在調制和射頻前端處理后再次以相同的頻率分別從發(fā)射裝置發(fā)射出去，經過多徑信道的傳遞從不同的分流路徑進入接收裝置，然后對接收到的信號進行處理?，F對于抑制多徑傳播的智能接收天線而言，利用空時編碼方案進行發(fā)射和接收分集，獲得比起常規(guī)系統有顯著的復用和分集增強信息強度效益，同時高效的并行信息通道也顯著提升了信道容量，毫無疑問，MIMO成了最有升值空間的技術，肩負著提升信息傳輸速率的重要任務。

二、MIMO技術的優(yōu)缺點

首先，分流數據的高效。發(fā)送端的分流數據一起發(fā)送，各個發(fā)射信號處于統一頻帶，在不耗費帶其它帶寬前提下節(jié)約了寶貴的帶寬資源；同時可以保持發(fā)射端的功率處于恒定狀態(tài)從而實現最優(yōu)功率的匹配，不造成系統的發(fā)射功率負擔的增加。其次，對信息干擾的有效處理。MIMO系統將三大通道整體化處理（多徑信道、發(fā)射端通道以及接收端通道）優(yōu)化，可以將空時兩域的干擾進行對消處理達到最優(yōu)處理效果。再次，對空域的高效利用。與以前的天線分集技術中的定向信道相比，MIMO系統建構起了基于空間的矩陣信道，開拓了化域空間資源，在MIMO對各據點的天線單元的空域抽樣時，出現的空間信道方向不完全正交的情況可通過極化域進行完善。

MIMO面臨的限制。相對于在LOS條件下，MIMO天線的優(yōu)勢不能發(fā)揮，因為其分散的天線單元只能在豐富散射的環(huán)境中才能最高效地工作，在直視傳播環(huán)境下，其獲得不同接收信號的低相關性的概率會低很多，因此很難發(fā)揮出優(yōu)勢。MIMO系統由于需要分流數據和多天線單元進行配置，對硬件設備要求高，而相關的分流數據信號處理技術也需要得到完善，這就要求當代網絡與移動終端的配置更為復雜，商業(yè)運用成本較大。

三、MIMO技術的發(fā)展動態(tài)

MIMO關鍵技術主要涉及信息傳輸技術和信道建模技術，因多天線技術則取決于前二者技術的解決，因此主要介紹前二者技術研究動態(tài)。MIMO系統容量理論上雖大，但是傳輸系統的實際方案正在建構。由于MIMO系統的傳輸方案研究主要有兩個方向，空時編碼方案和復用方案，空時編碼方案提出將發(fā)射分集、編碼與調制結合成一體，延時發(fā)射分集的信號規(guī)范為一種空時格形碼，從而達到分集最大化；而復用方案的實質是將單路的強信號干擾通過多路分流來降低最終的信噪比從而實現數據率最大化目的。目前結合二者方案的優(yōu)點的傳輸誤碼率與速率的折衷方案是最新的趨勢。同時MIMO信道模型也正處于建構之中。決定MIMO信道空時處理性的關鍵因素在于空時特性，研究指出在有豐富的散射傳播的環(huán)境以及收發(fā)天線單元的多徑相互獨立，信道矩陣才能發(fā)揮效率，因此基于對空時特性進行描述的信道模型成了目前MIMO技術探索的重要領域。兩大技術的解決關系著未來無線通信系統的模式的建構。

參 考 文 獻

[1] 常永宇，章健. MIMO技術在無線通信系統中的應用[J]. 現代電信科技. 2004（12）

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關鍵詞：無線通信，計量自動化終端，測試，ZigBee無線通信技術

中圖分類號：TM933文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2017）04（a）-0030-02

電力自動化系統和無線通信技術推廣應用和關鍵技術深化研究，計量自動化終端用量逐漸增多。具有廣闊的計量自動化終端市場前景，應用領域的自動抄表系統具有特定優(yōu)勢[1]。雖然計量自動化終端設備國家電網公司已經投入生產并使用，但全面無線通信測試規(guī)范體系還未建立[2]。確保電力用戶計量自動化終端采集能夠穩(wěn)定可靠地運行，結合虛擬儀器和無線通信關鍵技術顯得非常必要，填補電力系統無線通信組建虛擬測試空白[3]。因此，該文計量自動化終端選擇適用的無線通信檢測方法，無線通信研究測試具有重要現實意義。

1無線通信技術

隨著用戶需求逐年增多，電子技術和數據通信技術推動了計算機和半導體領域的快速發(fā)展。處于高速需求階段的無線通信技術有很多，諸如：ZigBee、藍牙、UWB和WiFi等關鍵技術取得令人矚目成就[4]。

1.1ZigBee無線通信技術

ZigBee技術達10～75m的數據傳輸距離，工作ISM（IndustrialScientificMedicalBand）頻段，具有傳輸速率比較低、功耗低和距離近等特點，一種雙向低成本無線通信技術，具有250kbit/s最高通信速率。全球2.4GHz，美國915MHz頻段上為40kbit/s，歐洲868MHz頻段上為20kbit/s，這三個頻段總計37個信道。其中868MHz涵蓋1個信道，915MHz涵蓋10個信道，2.4GHz涵蓋16個信道，ZigBee計量自動化終端網絡如圖1所示。

采用ZigBee技術計量自動化終端，價格能為普通用戶接受。ZigBee網絡可以容納一個主設備和最多254個從設備，區(qū)域內可以最多同時存在100個ZigBee網絡。

1.2ZigBee計量自動化終端應用分析

無線通信網絡按照傳輸介質不同可分為有線接入和無線接入，接入層的組網方式和接入形式之間相互補充。相比于當前使用的有線通信技術計量自動化終端，多用戶計量自動化終端ZigBee技?g能實現無線通信。避免有線通信布線施工難等諸多問題。昂貴無線通信頻道租借費用不需要付出，因為ZigBee技術是免費的2.4GHz頻道，相比無線通信GSM技術，計量自動化終端具有無線傳感器網絡節(jié)點功能?？傊琙igBee無線通信技術和計量自動化終端相結合，其低成本低功耗特有性質，不僅滿足智能家居發(fā)展要求，也滿足當前市場對計量自動化終端功能需求。

2計量自動化終無線通信性能檢測

2.1無線通信性能指標測試

接收性能部分和發(fā)射性能部分是計量自動化終端無線通信測試項目的主要劃分模式，按照國內外無線通信相關標準要求進行劃分，能夠規(guī)范和準確地評價無線通信測試可靠性和穩(wěn)定性[5]。接收信號功率承受容限和接收靈敏度，接收信號頻率偏移容限都是接收性能部分測試項目。有發(fā)射功率、占用帶寬、頻率偏移、雜散發(fā)射、發(fā)射功率帶內平坦度和發(fā)送信號矢量幅度誤差都是發(fā)射性能部分測試項目[6]。

2.2無線通信發(fā)射功率測試步驟

2.2.1基本概念

發(fā)射功率頻譜儀檢測其信號強度，測量設備發(fā)送無線射頻信號，無線通信測試設備能達到的最大輸出功率。

2.2.2測試目的

針對信道的干擾和減小系統容量，超過指標要求的輸出功率會增加，驗證計量自動化終端輸出功率是否超過指標要求。

2.2.3指標要求

按照《微功率（短距離）無線電設備管理暫行規(guī)定》，擴頻通信設備最大輸出功率簇20dBm，工作于2400～2483.5MHz頻段。通信設備最大輸出功率簇17dBm，工作于470～510MHz頻段。通信設備最大輸出功率延10dBm，工作于433～434.79MHz頻段，各頻段發(fā)射功率限值如表1所示。

2.2.4測試方法及流程

脈沖功率計量自動化測量時，要選用合適的衰減值進行分析處理，防止功率計或頻譜儀過載。頻譜儀的檢波方式要選擇有效值檢波，同時5BW3RBW。脈沖功率是在零跨度時突發(fā)模式下的平均功耗。突發(fā)寬度是在捕獲的數據中尋找高峰，然后搜索跟蹤大于閾值水平的信號值，突發(fā)的第一個位置是在跟蹤低于閾值水平，平均功率計算方法步驟如以下幾點。

（1）轉換成dBm的線性功率分別來自幅度跟蹤點。

（2）添加上述的點數除以振幅，并將其一起列入平均水平計算。

（3）此值以對數形式顯示（dBm）。

（1）

其中：Pavg為平均功率；n為開始跟蹤點；m為停止跟蹤點；P為跟蹤點對應振幅的功率，以dBm為單位。

2.3ZigBee模塊與470MHz模塊發(fā)射功率測試結果比較

無線通信性能的發(fā)射功率指標，對ZigBee模塊與470MHz模塊的測試結果進行了對比分析，ZigBee模塊與470MHz模塊發(fā)射功率如圖2、圖3所示。

ZigBee和470MH通信性能比較如表2所示。

表1測試結果得出，ZigBee模塊的發(fā)射功率更小，占用帶寬更窄，發(fā)射功率帶內平坦度較平坦。

綜上比較，Zigbee計量自動化終端無線通信中應用可行性更大。

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關鍵詞：　B3G/ 4G,MIMO ,智能天線,多通道,校準

1 　引　言

在B3G/ 4G系統中,為了達到超高傳輸速率和高的頻譜利用率,MIMO(多輸入多輸出) [1 ] 、智能天線[2 ] [13 ] [14 ] 等被認為是核心關鍵技術。MIMO 通過采用空時(或空時頻) 編碼,提高系統的性能。為了保證系統性能的實現,工程上要求MIMO 系統天線陣列及射頻通道之間的幅度和相位與理論設計相比,具有較小的誤差;而作為核心技術的智能天線對天線陣列和通道也有同樣甚至更高的要求。但是,由于加工、器件老化、溫度變化等原因,天線、饋線和由模擬器件組成的射頻通道(統稱為通道) 往往需要校正才能滿足要求。因此,已經對多通道的天線陣列的校準技術展開了廣泛的研究,并取得了豐碩成果[3 ]～[11 ] 。文獻[ 12 ]提出了一種利用訓練序列進行信道估計的快速算法,在此基礎上,結合工程問題,將該快速算法首次用于無線通信系統天線陣列校準,并通過大量的計算機窮舉,找到一組合適的特定訓練序列。通過仿真,證明該算法在通道校準應用中具有較好的性能。

通道校準方法可分為兩大類,離線校準和在線校準。離線校準是指在系統調試和上電初始化階段所采取的通道校準措施,主要針對非時變誤差。這時由于不考慮對通信的影響,可根據實際需要選擇校準算法、參考信號的功率和形式。

在線校準,也稱為實時校準,是指系統正常工作階段所采取的通道校準措施,碩士論文 主要針對時變誤差。這時所選擇的校準算法、參考信號的功率和形式、以及參考信號的獲得方式等,都應該是在不影響正常通信的前提下進行。在線校準是實際通信系統中必須采用的通道校準措施。在此重點研究在線校準方法。

結合實際系統結構,在線校準方法可分為基于校準網絡的方法和無校準網絡的方法,其中基于校準網絡的方法又可進一步分為基于校準通道和基于耦合網絡兩種方法。無校準網絡的方法是采用工作通道輪換發(fā)射信號、其它通道接收的方式,從而得到通道之間的補償系數,該方法由于操作時間較長,而且對通道陣列形式要求較高,因此目前在實際系統中主要采用基于校準網絡的方法。

在基于校準網絡的方法中,基于校準天線的方法主要應用于均勻圓陣或圓弧陣中,即工作天線均勻分布在圓周上,而校準天線位于圓心。該方法可以對收發(fā)通道的所有部分(天線、饋線、射頻前端、線性功放和收發(fā)信機等) 進行校準,有利于工程實現;基于耦合網絡的方法,可以沒有校準天線,而是通過耦合器將信號注入,因此無法校準工作天線的幅相誤差,但是該方法適用范圍更廣。

2 　通道陣列校準算法

2. 1 　基本原理

通道陣列校準(CC) 的功能在于補償各通道發(fā)射( TX) 或接收(RX) 信號之間幅度和相位不一致性,職稱論文同時檢測某些物理故障。

通道校準算法的基本原理可以等同于信道估計的處理過程。通過估計各個通道的沖激相應,得到相互之間的幅度差異和相位差異,其中,所選擇的基本訓練序列應該自相關性較強,互相關性較弱。

K 個工作天線通道沖激響應組合成一個矢量,h = [ ( h(1) ) T , ( h(2) ) T , ⋯, ( h( K) ) T ] T 總長度KW , W為窗長。K 個工作通道對應的訓練序列為m( k) =( m( k)1 , m( k)2 , ⋯, m( k)P + W - 1 ) T , k = 1 , ⋯K, 其中P 是基本訓練序列的長度,接收端利用訓練序列估計K 個工作通道的沖激響應,可表示為

em = ( m1 ,m2 , ⋯,mP) T = Gh + n (1)其中n = ( n1 , n2 , ⋯, nP) T 是長度為P 的加性高斯白噪聲序列, h 為通道沖擊響應矢量, G = [ ( G(1) ) T ,( G(2) ) T , ⋯, ( G( K) ) T ]T , G( k) 為P ×W 階矩陣, 表示為

G( k) = [ Gkij ](2)

Gkij = m( k)

W + i - j , k = 1 , ⋯, K, i = 1 , ⋯, P , j = 1 , ⋯,W

根據矩陣G的表達式,得到h 的最大似然估計^h 為

^h = [ GH G] - 1 GH em (3)

窗長W =[ P/K]。

如果各工作通道對應的訓練序列具有循環(huán)特性,則估計通道沖激響應可借用信道估計中FF T 的方法[12 ] ,即

h′= IFFT[FF T(m) ( R) )/FF T( m) ](4)

式中m 表示基本訓練序列,m( R) 取決于接收的訓練序列。可以證明,在沒有噪聲的情況下,該估計是無偏的。h′是長度為KW 的通道沖擊響應估計矢量。

無論是基于校準通道的方法,還是基于耦合網絡的方法,采用的通道校準算法原理相同,研究結論均適用于上述兩種校準方法。因此,下面以基于校準通道的方法為例,對通道校準算法進行研究。為分析方便,不失一般性,對8 個通道的系統進行分析。設天線陣列為8 天線單元的均勻圓陣,校準天線位于圓心。在B3G/ 4G系統中,TDD 為一種很有前途的工作方式,此時可選用非盲算法。在FDD 系統,由于上下行頻段不同,需要作一定的補償。訓練序列長度P 取32 。

2. 2 　發(fā)射( TX) 通道校準算法

TX 校準的功能是補償各工作TX 通道的不一致性。工作天線同時發(fā)射各自對應的訓練序列,校準天線接收到訓練序列后,就可計算各工作天線TX 通道之間的幅度差異和相位差異。TX 校準的訓練序列長度為M chip s ,其中基本訓練序列為N chip s ,所有工作天線對應的訓練序列由N chip s 基本序列循環(huán)移位而得到。作為有價值的實例,又不失一般性,取M = 36 , N = 32 。

設實基本訓練序列m = ( m1 ,m2 , ⋯,m32 ) ,對應的復基本訓練序列m = (m1 ,m2 , ⋯,m32 ) ,即

mi = ( j) i- 1 ·mi (5)

根據循環(huán)特性,工作天線1～8 發(fā)射的訓練序列依次為

m( T ,1) = ( m29 , m30 , m31 , m32 , m1 , m2 , ⋯, m32 )

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隨著社會經濟的發(fā)展以及科學技術的進步，水下無線通信技術得到了較為廣泛地應用，這對于提升海洋資源探索水平來說，具有十分重要的影響。但是水下無線通信技術在應用過程中，如何保證網絡安全，成為現階段水下無線通信技術必須考慮的一個重要議題，也是本文研究的重點內容。

【關鍵詞】

網絡安全；關鍵技術；水下無線通信

前言

隨著人們加大對海洋資源的開發(fā)，水下無線通信技術在這一領域得到了廣泛地應用，通過利用水下無線通信技術，能夠更好地進行海洋資源探索。同時，水下無線通信技術的應用，還體現在了海洋環(huán)境的監(jiān)測以及軍事領域當中。本文在對水下無線通信技術問題的研究，從通信網絡安全角度出發(fā)，對無線通信網絡安全的關鍵技術手段進行了分析。

1水下無線通信網絡安全問題分析

在對水下無線通信技術研究過程中，涉及到通信網絡安全的問題，主要表現在了水聲信道、網絡拓撲、水下節(jié)點三個方面內容。關于水下無線通信網絡安全問題，具體內容如下所示：

1.1水聲信道的安全問題

水下無線通信技術應用過程中，水聲信道能夠對數據信息進行接收，被應用于情報傳輸當中。但是由于水聲信道在應用時，具有一定的開放性特點，導致信號傳輸時，情報容易被竊取，從而對水下無線通信技術在軍事領域的應用產生了較為不利的影響[1]。

1.2網絡拓撲的安全問題

網絡拓撲的安全，直接影響到了水下無線通信技術的應用，并且這一問題直接關系到了水下無線通信技術的應用效果。水下無線通信技術應用過程中，由于水深的影響，導致網絡節(jié)點位置產生移動，從而造成位置出現不確定性問題。這樣一來，在對水下無線通信技術應用時，如果沒能夠對這一因素進行考慮，將會給網絡安全帶來較大的隱患[2]。

1.3水下節(jié)點安全問題

水下節(jié)點的安全問題，直接影響到了水下無線通信技術的有效應用，并且水下節(jié)點設置的可靠性與否，直接關系到了海洋軍事的保密性。一般來說，水下無線通信技術在應用過程中，單個節(jié)點遭受破壞，不至于對整個網絡產生影響。但若是遭到破壞的節(jié)點數較多，就可能對整個網絡產生較大的干擾和破壞，從而影響到水下無線通信技術的質量[3]。

2水下無線通信網絡安全關鍵技術探究

針對于水下無線通信技術在應用過程中，可能存在網絡安全問題，這就需要采取有效措施，更好地保證水下無線通信技術具有較高的可靠性，使其能夠發(fā)揮應有作用。

2.1加強水下無線通信網絡安全體系建設

水下無線通信網絡安全體系構建，能夠從整體上保證水下無線通信技術具有較高的可靠性，從而滿足人們對水下無線通信技術的應用。網絡安全體系的建設，要注重提升網絡防御能力，能夠對攻擊進行較好的抵擋，避免影響到網絡通信體系的性能。同時，注重對數據完整性進行保護，并構建有效的身份認證體系，切實保證其具有較高的安全性能[4]。

2.2加強通信網絡安全管理

水下無線通信網絡安全體系建設是提升水下無線通信網絡安全的重要基礎，同時，配合相應的網絡安全管理方法，對于提升網絡安全來說，起到了至關重要的作用。加強通信安全管理過程中，需要對水下無線通信網絡安全的特殊性進行考慮，通過設置分級混合加密機制、分級信任管理機制能夠很好地提升網絡安全，更好地滿足水下通信網絡安全管理需要。

2.3保證網絡拓撲安全

網絡拓撲安全建設，要注重對網絡拓撲結構進行有效地應用。網絡拓撲結構的選擇，直接影響到了其在水下無線通信網絡中應用的效果。網絡拓撲結構，主要涉及到了集中式、分布式、混合式三種結構，這三種結構在應用過程中，存在一定的局限性。例如降低無線通信網絡系統的安全性和網絡的使用壽命，這樣一來，就需要對現有的網絡拓撲結構進行優(yōu)化處理，能夠使其具有較好的性能，更好地提升網絡系統的安全性和可靠性。網絡拓撲安全建設，要將其放在一個重要位置，并且能夠對拓撲中新加入的節(jié)點信息進行有效地檢測，保證海域安全。

2.4建立健全網絡數據鏈路層的安全協議

網路數據鏈路層在水下無線通信技術應用過程中，起到了十分重要的作用，它關系到了水下無線通信技術信息傳輸質量，并對信道的利用效率產生重要的影響。在建立健全網絡數據鏈路層安全協議過程中，要注重對影響到網絡安全的因素進行考慮，并能夠保證協議設計具有較強的針對性，從而有效地提升信道的利用效率，保證水聲信道安全。網絡數據鏈路層安全協議的設計，能夠有效地減少節(jié)點碰撞，并能夠降低能量的消耗，除此之外，還需要考慮到網絡數據鏈路層的安全性，這樣一來，才能夠使其在應用過程中，更好地保證水下無線通信網絡的安全性。

3結束語

結合本文的研究和分析，我們不難看出，水下無線通信技術在應用過程中，由于其自身存在一定的局限性，導致在實際應用過程中，面臨較大的安全問題。這樣一來，為了更好地提升水下無線通信技術的可靠性，必須加強水下無線通信網絡安全建設，并采取有針對性的解決措施，從水下無線通信網絡安全體系建設入手，加強網絡安全管理，優(yōu)化網絡拓撲結構，建立健全網絡數據鏈路層安全協議，從而更好地提升水下無線通信網絡安全建設，使之能夠更好地滿足實際需要。

作者：何騫 單位：武警警官學院

參考文獻

[1]莫兆倫，謝鑫華，謝玉波.試論水下無線通信網絡安全關鍵技術[J].通訊世界，2016，07：101.

[2]王巍，章國強.水下無線通信網絡安全問題研究[J].通信技術，2015，04：458~462.

篇9

[關鍵詞]無線通信；抗干擾技術；分析

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）16-0066-01

通信技術一直都是科學研究的熱點內容，無線通信技術在衛(wèi)星通信中起主導地位，也正是由于衛(wèi)星技術的應用才使得通信技術得以更快的發(fā)展應用于人類社會生產生活中。在一定程度上無線通信技術推動了人類社會的發(fā)展進步，為我們的生活帶來了很多的便利，在軍事方面的應用使我國綜合國力得到了大幅度提升。但是在無線通信中往往會受到很多因素的影響，使得信息不能夠順利傳輸，這對無線通信是極為不利的影響，因此加強對無線通信干擾技術的性能研究是極為必要的。

1.無線抗干擾技術應用現狀

隨著通訊行業(yè)的迅速發(fā)展，無線通信技術也得到了飛速的發(fā)展，正是無線通信技術實現了人們在任意時間、任意地點彼此之間進行溝通交流，為我們的生活帶來了極大的方便，同時在農業(yè)、商業(yè)、工業(yè)以及國防事業(yè)方面都是重要的通訊技術，發(fā)揮了不可替代的作用。但是在實際通信過程中，無線通信技術常常會受到干擾，受干擾的類型分為多種，主要有多址、共道和碼間這三種，無線通信干擾具備頻率、調制、帶寬等特性，干擾信號有很多種類，可以分為自然存在的與人為因素兩種。干擾信號的存在再很大程度上影響了通信的準確性和有效性，有時干擾較大時會掩蓋通信信號正常的傳遞信息，所以干擾的存在不利于無線通信中信息的有效傳輸。由此可知，重視對無線通信抗干擾技術的研究是十分必要的。

2.無線通信的干擾類型

2.1 互調干擾型

由于非線性的作用，所以如果接收機中加入了兩個或者多個干擾信號時，則在一些特殊的巧合點這些干擾的組合頻率有時候就會接近甚至是等于有用信號的頻率，在這種情況下干擾信號就會順利通過接收機，對有用信息的傳遞造成不良影響，在這一過程中三階互調表現的最為嚴重。

2.2 雜散干擾型

通常信號接收機的靈敏度過低是造成雜散干擾類型產生的主要原因，一般而言信號接收機中所輸出飛信號都是大功率信號，然而在大功率信號產生的過程中發(fā)散信號頻帶之外產生雜散是不可避免的，并且雜散都很高。如果落入某個就收系統頻段內的雜散幅度較高，則將會致使該接收系統的信噪比降低，通信質量也隨之下降。

2.3 阻塞干擾型

當接收機前端的底噪放大器中進入較大的干擾信號時，由于低噪放大器的倍數依然是按照放大微弱信號所需要的整機增益進行設置的，所以會在致使放大器進入到非線性區(qū)域中，進而導致微弱信號的放大作用大大降低，在嚴重的時候或致使放大器的放大倍數完全被限制，所以接收機微弱信號的放大能力受到了嚴重影響，系統也因此不能夠正常工作。

3.無線通信抗干擾技術性能分析

3.1 擴頻技術

通過對信號功率的有效調整進而實現對合成噪聲的編碼與解碼操作被稱為擴頻抗干擾技術，這種方法將無線通信設備釋放與接收的信號隱藏在的波狀形的噪聲中，有效的避免了外界導致的電磁干擾。當前應用最廣泛的是直接序列擴頻法，它的原理是擴展無線信號的頻帶，從而使其功率譜密度降低，換句話說就是降低單位頻帶內的功率，利用這種方式可以使無線通信信號在噪聲中隱藏。無線通信信號不僅具有較高的隱蔽性，還可以實現多路抗干擾目標。作為我國第三代通信的重要技術之一，CDMA技術主要使用直接序列擴頻法，但是CDMA技術存在一些不足之處，它使用的擴頻碼一般不能實現準確同步。由于這個因素，隨著接入用戶的增多CDMA技術所使用的直接序列擴頻法經常會受到多址干擾。這一缺陷直接導致CDMA技術的通信質量和系統容量受到極大影響，抗干擾性能也較差。直接序列擴頻技術在微博通信、衛(wèi)星通信以及數字蜂窩通信中與CDMA技術結合具有廣泛的應用，同時也提高了無線通信的抗干擾能力。

3.2 軟件無線電技術

隨著通訊行業(yè)的不斷發(fā)展，無線電技術也得到了很大的進步，其中軟件的進步為無線電技術提供了有效的保障，應用軟件無線電技術解決通信干擾問題，可以與時變技術有效的結合，在實際應用中可以根據信號的使用場合和干擾情況的不同，單獨跳頻工作，有時也可以將跳頻與直擴混合方式相結合，進而提高通信系統的抗干擾能力。軟件無線電技術可以保證硬件不變，通過改變或者是重新下載軟件的方式，改變系統性能，利用這一優(yōu)勢，軟件無線電技術有效應用到無線通信抗干擾技術中?？偠灾浖o線電技術通過對抗干擾終端的重新配置，進而滿足當前數據類型對硬件的要求，進而達到抗干擾的目的。軟件無線電抗干擾技術是隨著軟件行業(yè)的興起而出現的一種新型抗干擾技術，由于其不影響系統的硬件，只是依靠改變系統內部的軟件程序實現的最終目的，所以應用范圍越來越廣，將來會具有更大的發(fā)展空間。

3.3 虛擬智能天線技術

虛擬智能天線技術的核心就是借用或者是直接利用在同一個地域內工作的其它相似的通信設備天線之間的相互作用，通過一定的技術實現它的功能作用。虛擬智能天線技術與其他技術相比有一個明顯的優(yōu)勢，即在虛擬智能天線技術的作用下，處在無線通信系統中的所有不同天線可以實現同步的對不同的干擾源進行控制作用，這樣一來，在本地域內所有的相同類型的通信設備的天線就是自然的自動組合形成一個大型的虛擬天線網，因此在很大程度上提高了天線接收端的信噪比，最終實現提高無線電通信系統抗干擾的目的。

4.無線通信抗干擾技術發(fā)展趨勢

無線通信在通訊行業(yè)中發(fā)揮了不可替代的作用，但是在無線通信過程中總會因為自然因素或者是人為因素的存在而存在干擾，所以如何消除干擾是無線通信中必須考慮的問題。換句話說，在無線通信目標的實現過程中無線通信抗干擾技術具有十分重要的作用，因此隨著無線通信技術的飛速發(fā)展，無線通信抗干擾技術也具有很好的發(fā)展前景。無線抗干擾技術在計算機技術、電子技術、網絡通信技術發(fā)展的推動下也發(fā)生了巨大的改變，當前對于無線通信抗干擾技術而言數字化處理額網絡化使其主要特點，其發(fā)展趨勢包含以下三個方面：第一，實現多種抗干擾技術的有效結合，進而達到提高抗干擾水平的目的；第二，通過研究更多新型的抗干擾技術提高無線通信的質量，迎合未來的通信要求；第三，推動抗干擾技術向著網絡化的方向發(fā)展?？偠灾?，無線通信抗干擾技術的發(fā)展必須依靠現代化的科技手段，抗干擾技術的發(fā)展趨勢與現代化技術手段有著直接的聯系，兩者之間密不可分。

結語：

隨著通信技術的不斷發(fā)展，通信的環(huán)境也越來越復雜，所以通信過程中的干擾問題就不得不考慮，如何保證通信質量實現抗干擾性能的提高是當前通信領域的熱點內容。無線抗干擾的類型主要有互調干擾型、雜散干擾型與阻塞干擾型三種，無線通信抗干擾技術也有擴頻技術、軟件無線電技術以及虛擬智能天線技術等多種。總之只有抗干擾技術不斷升級，才能夠保證無線通信傳遞可靠的信息。

參考文獻：

[1]王吉，計算機串行無線通信抗干擾問題分析[J]，信息通信，2014，23（1）：172.

篇10

關鍵詞：無線通信技術；起重機；數據傳輸

引言

起重機作為吊運大重量物品的專用設備之一，在企業(yè)生產中的作用無可替代。大多數生產現場都存在著環(huán)境較差（高溫、粉塵）、工人勞動強度高、效率低、安全可靠性差、維護管理難度大等問題，而傳統的人工檢修、維護管理模式已很難適應現代企業(yè)高效運轉的需要。隨著工業(yè)互聯網技術的飛速發(fā)展，以及PLC和無線通信網絡的應用，推動起重機實現了無人操作、自動運行、主動維護，使起重機的信息管理系統上了一個新的臺階。所有這些功能的實現，都離不開無線通信網絡，而無線通信技術是最基本的技術支持。可見，無線通信網絡是起重機上運行狀態(tài)數據傳輸不可缺少的路徑之一。

1起重機上無線通信應用的必要性

1．1起重機設備維護需求

起重機是鋼鐵行業(yè)生產流程中不可或缺的關鍵設備之一，由于其工作環(huán)境惡劣，作業(yè)工況多變，容易出現問題。起重機能否正常運行直接影響著企業(yè)的生產效益，因此用戶對起重機械的安全性、可靠性、易維護等要求越來越高，為保證起重機安全、穩(wěn)定地正常運行，管理維護工作就顯得尤為重要。如果對設備運行過程中出現的各種故障或異常情況能夠進行及時準確的判斷或預測，則可以有效地避免一些故障的發(fā)生，或者能夠提前指定相應的維修方案，減少設備的維修時間，提高生產效率。由于起重機一般是高空中作業(yè)，維修人員每天爬上起重機檢查也不太現實，因此需要通過無線通信網絡，將起重機上的運行數據傳輸到地面，為維護人員提供大量有效的設備運行數據。這樣地面服務器站或者中控室就能夠及時了解起重機上各機構的工作情況，實時監(jiān)測關鍵設備的運行狀態(tài)，使得設備的維護管理工作簡單容易得多。隨著國標GB／T28264—2017《起重機械安全監(jiān)控管理系統》的和執(zhí)行，起重機管理系統越來越得到全面普及和成熟應用。利用工控機、視頻顯示系統能夠實時獲取起重機的運行狀態(tài)數據和故障報警信息。將起重機上的這些數據全部采集到PLC系統，只需要建立無線通信網絡，就可以在地面站輕松掌握起重機上的運行數據。

1．2智能化的無人天車

隨著人工智能、PLC及變頻器控制等基礎自動化技術以及信息技術的發(fā)展，使得起重機無人化成為可能。全自動無人起重機是在傳統起重設備機械結構基礎上，利用先進電控技術、傳感器技術、通信技術等，使起重機無需人工干預，自動完成指定的工作。在這個過程中，起重機需要接收地面發(fā)送的任務指令，這就必須通過無線通信技術將數據從地面發(fā)送給起重機的PLC控制系統，要求信息傳輸速度快而且安全可靠，所以智能化的無人天車系統離不開無線通信網絡的技術支持。

1．3集群化的起重機管理

針對同一跨內有多臺起重機工作的場合，如物料倉庫的智能化天車，無論是人工操作還是自動運行模式，都需要對任務分配的合理性進行充分的考慮，這就需要一個廠房調度指揮系統，發(fā)指令給多臺起重機，使其協同作業(yè)，相互配合，提高生產效率。而廠房調度指揮系統與多臺起重機的聯絡正是通過無線通信網絡實現的，將任務指令發(fā)送給相應的起重機，方便協調生產調度、遠程指揮作業(yè)。

2無線通信技術方案

實現無線通信網絡的先決條件是在使用的起重機上都必須配置有PLC，且保證PLC有以太網RJ45接口，才能夠實現無線以太網通信。以西門子產品為例，如果PLC使用最新的S7－1500系列，則CPU本身自帶Profinet接口（以太網接口RJ45），可以直接連接網絡通信模塊；如果使用不帶以太網接口的CPU，比如以前的S7－300系列，則可以增加以太網模塊CP343－1，這樣PLC也可以通過以太網模塊上的RJ45接口連接以太網通信模塊。其他品牌的PLC系統類似，也必須帶有通信接口才能滿足以太網通信的要求。起重機上的信息包括數據信息和視頻信息。其中，數據信息即運行狀態(tài)信息，由PLC采集接收，包括各機構的限位狀態(tài)、裝置運行狀態(tài)、起重量等；而視頻信息，由攝像頭采集傳回硬盤錄像機，包括吊鉤的工作狀態(tài)視頻、軌道上是否有障礙物等錄像。所有這些數據和錄像，都要通過無線通信傳輸的方式發(fā)送給地面服務器。起重機是一個在廠房區(qū)域沿軌道運行的設備，通常起重機上的電氣控制屏柜布置在電氣梁內，包含PLC、變頻器等，而無線移動（發(fā)射）客戶端天線，需要安裝在電氣梁的外側，才能夠保證無線發(fā)送接收數據安全可靠。

2．1方案一

方案一使用光纜連接，現場通信網絡布置示意圖如圖1所示。按照目前市場上大多數的用戶要求，需要將起重機上的運行數據和視頻信息以無線的方式傳輸到地面，只需監(jiān)測而不需要參與控制，即不需要發(fā)送指令信息到起重機上，通常采用如圖1所示的方案。起重機是一個可移動的設備，需要在跨端設置基站AP，無線通信有全向天線和定向濾波天線兩種，定向型天線可以增加傳輸距離、過濾諧波，所以本文選用定向型天線。在起重機上設置客戶端AP，如果距離再加大可設置多個AP，那就需要采用網線或光纖將AP連接在一起，然后再連接到地面服務器。無線基站到地面服務器采用光纖連接，該方案由于現場環(huán)境存在障礙物，安裝布置光纜施工難度大，工期長，小于100m時可以采用網線。但正是由于使用了光纜，使得無線通信調試簡單方便，通信穩(wěn)定，抗干擾性強。

2．1．1硬件配置以西門子產品為例，SCALANCEW工業(yè)移動通信解決方案屬于無線以太網解決方案的一種，起重機無線通信是SCALANCEW系列產品中一個比較典型的應用。工業(yè)無線通信的組成分為無線接入設備、RSMA／N饋線系統和客戶端設備三個部分。起重機無線通信解決方案如圖2所示。在每一臺起重機上都需要安裝客戶端設備SCALANCEW734，無線接入設備采用西門子的SCALANCEW786，通過光纜連接地面服務器。起重機在移動過程中會出現無線覆蓋區(qū)域切換情況，為解決切換過程中信號的延時問題，采用了由SIEMENS公司開發(fā)的“工業(yè)點協調功能”iPCF，它的使用實現了網絡快速漫游。快速漫游是指客戶端從一個無線區(qū)域快速切換到另一個無線區(qū)域的過程，在此過程中，客戶端的退出和重新登錄過程稱為“移交”，“移交”發(fā)生得非常快，可以滿足通信的實時性要求。AP1（W786）、AP2（W786）無線接入設備和客戶端設備（W734）之間，使用了“iPCF”功能，它的iPCF移交時間降低到50ms以內，因此可以確保起重機在長距離運行過程中的網絡不間斷通信。

2．1．2軟件調試采用西門子PrimarySetupTool工具軟件進行調試，PST是設置交換機（包括無線產品）或者管理CP卡地址及設備的工具，可用于為SIMATICNET網絡組件、以太網CP及網關分配地址。進入PST軟件，可以設置IP、FTP／TFTP、BOOTP、DHCP、SMTP、SYSLOG等。起重機通過各自客戶端SCALANCEW734的無線網卡與AP通過基礎架構方式相連接。使用PST軟件可完成SCALANCEW786IP地址設置等功能，參數設置（西門子產品）如圖3所示。

2．2方案二

AP基站帶天線布置在工作跨端頭（軌道平面），稱為跨端基站AP，用來接收跨內的起重機信息。在軌道平面上增加一個跨端轉網客戶端，通過光纜與跨端基站AP相連，它帶有天線和光纖信號轉換器；通過無線的方式將信號傳輸到地面AP基站，地面接收基站AP再通過網線或光纜連接到地面服務器。一般地面基站都會設置在中控室附近，如圖4所示。這種方案施工簡單，在廠房安裝的光纜或網線工程量相對較少，但調試時需要配置AP基站的參數。在廠房環(huán)境相對復雜時推薦使用該方案。起重機無線通信客戶端、跨端基站AP、跨端轉網無線客戶端、地面基站AP均可以選用TP－LINK廠家的TL－CPE520，這種無線網絡的配置性價比高，能夠快速傳輸視頻數據，現場應用比較廣泛。

3無線通信4G／5G方案

上述無線通信方案，實現了起重機與地面的無線通信。在此基礎上，利用拓展網絡，可使起重機具有遠程通信的功能。

3．1手機SIM卡

在起重機的跨端AP上安裝網通插卡路由器（如華為B311／B315）和手機SIM（4G／5G）卡，起重機便具有遠程通信的功能，起重機上的信息數據就可以通過互聯網來訪問，而不僅僅局限于廠房區(qū)域。通過手機SIM卡接入互聯網以后，不論你身在何處，只要能夠訪問到互聯網，就可以通過密碼口令認證，訪問到起重機上的信息。

3．2利用現有網絡

如果工廠內部有可用的互聯網，則廠房的地面服務器可以先連接到工廠網絡，再連接到互聯網，這樣既安全可靠，又方便快捷，性價比高。擴展應用如圖5所示。采用以上兩種方式，都可以通過互聯網對起重機進行遠程訪問。管理人員在辦公室就可以直接瀏覽到起重機上數據；調試工程師可以在外地遠程訪問到起重機上的程序，包括PLC程序代碼、安全監(jiān)控管理程序等，協助現場人員及時處理故障，也可以修改編輯程序、完善功能、重新下載。因此不僅節(jié)省了時間成本，而且處理問題迅速及時，間接提高了生產效益。