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關鍵詞：無線移動通信；網絡覆蓋；職業教育；技術教育；4G

中圖分類號：G718 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2013）05-0167-03

對無線通信技術在教育領域應用的現狀分析與反思

（一）無線移動通信技術在社會生活中的重要作用

無線通信與社會生活聯系最緊密的應用就是公眾移動通信。無線電通信技術不斷升級，從風靡一時的尋呼機，到調度自如的對講機，從短距無線通信的藍牙，到無線局域網的Wi-Fi以及衛星電話等，無線通信技術已全面應用于經濟、政治、文化、科技和軍事以及教育等各個領域。

2011年，聯合國教科文組織決定，將每年的2月13日定為“世界無線電日”（World Radio Day），目的在于認識并宣傳無線電作為通信載體，在促進教育發展、信息傳播以及其他社會生活事件等重大信息方面所發揮的獨特作用。2012年，第二個“世界無線電日”的主題就是：“無線電和我們的生活”。

（二）利用無線電通信技術考試作弊的警示

然而，來自無線電管理等部門的信息以及新聞媒體的報道，不斷地向我們發出警示，全國各地各類考試，尤其是高考和公務員考試，作弊案件層出不窮、屢禁不止。考試作弊的手段主要就是利用無線移動通信工具，而且無所不用其極，形成“道高一尺，魔高一丈”的態勢。從手機到微型耳機，從隱形耳機到口腔骨傳導微型耳機，從遙感手表到視頻橡皮、磁共振筆、液晶屏尺以及針孔攝像頭，直至PDA掌上電腦，無不成為作弊者手里的利器。

考試作弊固然有較為復雜的社會原因，但我們的確也應該反思，在中國整體教育教學體系里，特別是在高等教育，教學領域中，在利用最先進的無線移動通信技術方面，顯然是略遜一籌，顯現出“慢半拍”的狀況。

（三）無線移動通信技術在大專院校覆蓋與應用的一般情況

目前，一般大專院校的有線網絡設備大都比較完備。教室都裝備了計算機（有的不能上網）和投影儀大屏幕。有的學校在部分宿舍也安裝了網絡端口（因為收費，利用率并非百分之百）。但總體來說，無線通信網絡與無線寬帶網絡沒有實現全面覆蓋。有的高等學校也只是在校園的個別區域或幾個樓內實現了無線網絡覆蓋。以現在的無線移動通信及寬帶網絡技術的現狀及發展態勢來看，在高等教育教學中的應用完全可以達到一個更高的水平。據悉，最近，某職業技術院校已經和當地最大的移動通訊公司達成合作意向，對校區進行全面的無線通信網絡覆蓋。覆蓋后，而且，可以為所有學院的專業課、教師的教學設計以及課程開發提供更加方便快捷的服務，也為教育教學提供了新的手段和途徑，學校近20 000學生和1 000多名教職員工將因此受益。這是非常有遠見的舉措。在這方面，通信公司往往有主動合作的意向，因為對他們來說，區域的網絡資源就是未來的客戶資源。而高校并不需要人們想象中的巨額投資，卻獲得了優質的無線通信技術的支持。

充分而有效地利用無線移動通信技術，可以在很大程度上改善高校的教育教學環境，提升教育教學水平，調動學生積極參與學習的狀態，同時，使學生的學習心態有積極的改善。這樣的結果，可能不會使考試作弊的現象完全消失，但當學習成為了一種有樂趣、有效率的事，相信會有更多的人將不屑于作弊。

對無線移動通信技術與職業技術教育關系的再認識

（一）技術教育和教育技術的契合

如果說，現在以至于未來，高等教育教學環境的改善會促進教育教學水平的提升，在很大程度上要依賴無線移動通信技術的話，那么，這種依賴對于職業技術教育就顯得更為至關重要。這是由職業技術教育的特點決定的。職業教育說到底就是技術教育。譬如說，學哲學或文學的學生，由于他們的思維往往是基于抽象的或想象的，他們的思考可以通過語言文字得以實現。因此，他們對教育技術幾乎沒有依賴，而且，過多的技術手段，例如過多的視覺技術，只能干擾他們的邏輯思維能力和想象能力。

職業技術教育是以工科為主的教育。職業技術教育根本方式是在“做中學”。因此，無論是理論教學，還是實訓教學都必須強調“看得見，摸得著”。這樣，教育技術則顯示出明確的操作性，而無線通訊技術的快速發展，也對高等職業院校提出了更高、更迫切的要求。傳統的教育技術，即投影儀、幻燈機、電視機等硬件和與之相對應的軟件及方法，并不能稱之為現代教育技術，只能稱之為電化教育技術。中國的職業技術教育與世界發達國家相比還有差距，但在無線移動通信技術的應用上并不落后。我們完全有可能以世界上最先進的無線移動通信技術為載體，形成真正的、最新的現代教育技術，使得高等職業技術院校開發和利用各種學習資源，實現技術教育的最優化，整體提升我國高等職業教育教學的水平。

（二）以學生為中心的交互式學習

職業技術教育強調的是以工作過程為導向，以項目為目標，無論是學習領域，還是行動領域，教育教學活動總是以學生為主體、教師為主導的雙向互動。在這種能力本位教學模式下，往往要求根據需要，適時為學生提供各種各樣的、新型的學習工具。其中，最重要的工具莫過于既有利于操作、又能進行教學互動的工具，例如手機。當下，手機既是人們自由通信的無線工具，也是集多種功能于一身的個人智能移動終端，被稱作是人體新生器官。而手機又是現代社會不可缺少的、學生人人裝備的通信工具。現代無線移動通訊技術的發展使我們更充分地重視和認識每位學生手里的手機被開發利用的可能性。而現實的情況是，學生的手機，幾乎沒有用于學習的。在教室里的大部分手機往往被用作不聽課的消遣以及“開小差”的利器。其實，利用無線移動通信技術網絡的覆蓋，完全可以將學生手里的手機與教師手里的硬件、軟件以及課件相聯通。再通過教師的課程設計，調動學生手里的手機潛能，以實現教師與學生在課堂上的教學互動。

另外，無線移動通信技術的運用，對教師角色及教學理念的轉變也有重要的推動作用。在教師角色與理念轉變的推動下，學生的角色以及學習理念甚至生活觀念將會有一個大幅度的轉變和提升。我們應該清醒地意識到，無線移動通信技術能夠充分地讓學生在校園里把學習和生活很好地融合起來，從而使他們的學習生活進入從知學到好學、從好學到樂學的新境界。

（三）通過遠程平善校企合作的實訓教學

職業技術教育的本質特征應該是“雙元”的，即通過企業的參與實現“職業針對性”的崗位和能力要求。在我國，這種“雙元”是通過校企合作模式體現的。一般來說，職業技術教育的實訓教學從時空角度說，有校內實訓基地和校外企業實訓基地。因為實訓教學在時間和空間上不可避免，會呈現斷續和斷裂的狀態。所以，在實訓教學管理和教學質量上，無疑是職業技術教育實訓教學中的重點問題，也是難以解決的問題。

基于無線移動通信技術的遠程平臺可以實現“校企聯網”進而實現真正意義上的校企合作模式下的實訓教學。例如，將移動通信技術嵌入數控機床就能突破空間的阻隔，通過手機下達指令遙控機床，同時，在手機屏幕上，可使刀具對工件進行切削加工中失誤的實時監控成為可能。無線移動通信技術不僅已經使傳統的遠程教育從預制、背對背向實時、面對面發展，還會在最大限度上滿足校企合作中企業與校方對學生共同管理的需求。

4G技術及其對未來職業技術教育的影響

（一）4G來了

4G是第四代移動通信及其技術的簡稱。不同于以往的無線通信系統，4G能提供全息錄音、遠程控制卡以及移動虛擬現實等功能。它集3G與WLAN于一體，能夠傳輸高質量視頻圖像，而且圖像傳輸質量可與高清晰度的電視相媲美。4G系統能夠以100Mbps的速度下載，比撥號上網快2 000倍。它上傳的速度也能達到20Mbps，能夠滿足幾乎所有用戶對于無線通信技術服務的要求。此外，4G可以在DSL和有線電視調制解調器沒有覆蓋的地方布設，然后再擴展到整個地區。很明顯，4G有著原先幾乎所有無線通信技術不可比擬的優越性。

如果說2G、3G移動通信技術是人類社會信息化發展基礎的話，那么，未來的4G移動通信技術就實現了人們真正的溝通自由。4G將會徹底改變人們的生活方式甚至社會形態。除了以上所述的優越性之外，4G移動通信技術對于教育，尤其是職業技術教育會產生怎樣的影響呢？

（二）4G系統的廣泛覆蓋為職業技術教育的進一步改革創造了條件

在職業技術教育領域里，傳統的授課模式是教師講、學生聽。師生之間、學生之間雖有互動，但課堂卻是完全由教師主導。但是，在應用無線通信技術的當今，利用無線網絡技術實現在線課程成為學校教育可以嘗試的一種教學方式。不過，當學校教師在進行在線課程操作時，卻發現由于設備和技術的支持不足，導致在線課程只停留在了理論層面。例如，某職業技術院校電子工程學院，他們曾經在幾年前就試驗過在線公共選修課程，很受學生的歡迎，但是，一學期下來，只有大約50%的學生通過了課程考核。原因很簡單，不能隨時隨地上網學習。事實是，現階段使用最多的家庭無線網絡確實給很多人帶來了便利，但是它的覆蓋面積太小，在一個相對寬廣的環境下，無法滿足這個區域內所有人的需求，即便多使用一些設備，使得覆蓋面積增大，也會因為帶寬過窄等問題，而無法讓所有人都能得到良好的體驗。但是，在未來4G移動通信技術的覆蓋下，學校的學生和教師可以利用4G移動通信技術，在語音交流的同時，可將資料、圖畫、影像等進行雙向傳遞。4G系統的下載速度、上網速度、上傳速度，可以在最大限度上滿足幾乎所有對教育教學效果最大化的追求。不僅如此，其廣闊的覆蓋面已經不僅僅是覆蓋某一兩個學校或企業，而是區域性的、甚至是整個城市的覆蓋。所以，4G移動通信技術對于現今教育的授課模式可能會產生顛覆性的改變。

（三）4G移動通信技術改變職業技術教育教學模式的若干設想

移動學習 3G技術的普及已經表明了移動互聯網絡在人們生活中的重要地位。在未來4G移動通信技術支持下的互聯網絡，會有越來越多的學習者可能會偏向移動學習、工作或實習。這恰好是以行動和活動為主要教學特點的職業技術教育所特別需要的。職業技術教育的學習場地注定是分散的，除了教室之外，還有校內實訓基地、校外實訓基地以及企業實訓場所等。移動學習可以把以往因場地因素導致的教學內容融合起來。當然，這需要有兩個基本條件：（1）4G移動無線網絡的普及；（2）一個支持4G移動模式的終端。盡管現階段只有一些高階的移動設備才可以支持4G移動網絡，但是，在4G移動網絡覆蓋的情況下，一個終端的問題將不會成為人們使用4G移動網絡的障礙。

移動視頻教室 隨著4G網絡的逐步實現與無限通信網絡逐漸覆蓋以及高性能的處理器、智能手機終端的出現，移動視頻會議系統將成為未來流行的即時會議新模式。而職業技術教育由于其整個教學過程的流動性，“遠程實訓教學”將借助先進的4G移動通信技術成為職業技術教育教學的移動視頻教室。

計算機人工智能控制 在職業技術教育教學中，操作數控設備是必需的。但是，這些設備往往非常昂貴。為避免操作失誤造成設備和工件的損失，目前，在教學中常常會運用虛擬仿真技術進行操作。但這畢竟和實際操作有著本質的差別。在未來4G移動通信技術的支持下，4G網絡技術可以和計算機人工智能技術相結合，除了彌補兩者單方面的缺陷之外，還能有效地發揮兩者的優勢。例如，在學生操作數控設備出現錯誤時，計算機人工智能技術會啟動實時糾錯控制系統，或彈出說明，或彈出圖紙，顯示并解釋錯誤及其原因。通過計算機人工智能技術的介入，將原本高難度、高風險的技術操作變成相對穩定操作過程。

另外，由于4G移動互聯網絡的傳輸速度更快，且覆蓋面積更大，可能會為各類考試作弊提供一個更加良好的平臺，但是，如果與人工智能技術相結合，就能主動地屏蔽被選擇的信號，或在某個區域內把手機信號或其他可疑信號封鎖或屏蔽掉，從而使考試作弊現象從根本上被消滅。

參考文獻：

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【關鍵詞】 移動通信 高速公路 隧道 泄漏電纜 多普勒頻移

一、前言

據統計，至2012年年底，中國高速公路的通車里程已到96000公里，是世界上規模最大的高速公路系統。高速公路移動信號覆蓋是實現無線網絡無縫覆蓋的一個重要組成部分。是各運營商提高綜合競爭力的一個有效手段。在我國公路隧道占比非常高。特別是高速公路途經山區地段，占比會更高。隧道占整個干線50%以上。所以，隧道的有效移動通信信號的有效覆蓋對于高速公路的覆蓋來說至關重要。

本文結合山區各種隧道無線覆蓋的特點，對各種隧道覆蓋信號源選擇、天饋系統選擇、傳輸方式選擇等方面的優缺點進行對比分析；對高速公路環境下應該重點考慮的幾個問題進行探討。提出了4種典型隧道場景的覆蓋方案。希望能對移動通信隧道無線覆蓋的工程建設規劃和優化工作起到借鑒作用。

二、高速公路隧道覆蓋的特點

隧道的結構特點決定了其需要的覆蓋特點：（1）洞內空間狹長，會產生多重折射，還要考慮車體的阻擋；（2）信號縱向延伸對覆蓋要求高；（3）高速公路用戶數較少，信號覆蓋主要以連續通話為目的；（4）隧道出入口可能為切換邊界。

三、隧道的移動通信信號的無線傳播特性

隧道可以看做一管道，信號傳播是隧道壁反射與直射的結果，直射信號為主要分量。ITU-R提出室內覆蓋適用的傳播模型，此傳播模型對隧道內無線信號覆蓋也有效，公式為：Lpath=30lgd+20lgf+28dB d：距離（米）、f：頻率（MHz）；

隧道中不同距離的路徑損耗：

四、高速公路隧道無線覆蓋基本方案

（1）洞內分布系統方案：天饋系統安裝于隧道內。適用于長隧道，空間不夠寬敞隧道或有較大弧度隧道。此方案結構：信號源+天饋分布系統。（2）洞外無線投射方案：天饋線系統安裝于隧道外。適用于中隧道、短隧道。且隧道內較為寬敞。沒有弧度。此種方案結構：信號源+定向天線系統。（3）泄漏電纜方案：泄漏電纜安裝于隧道內墻體。適用于超長隧道，或隧道內比較狹窄。方案結構：分布式基站+泄漏電纜系統。

五、高速環境下幾個重點問題分析

5.1 信號覆蓋的場強分析

5.1.1 隧道內側定向天線覆蓋方式

在隧道中無線電波傳播時具有隧道波導效應，信號的傳播是由墻璧反射與直射信號幾何疊加的結果，直射信號為主分量。此方式是指將天線安放于隧道口或隧道內側，如果距離隧道口外有一定的距離，會有所偏差。

5.1.2 隧道內安裝泄露電纜覆蓋方式

通過縝密的理論計算和大量的工程實際驗證可以得出如下結論：信號源功率單方向覆蓋（信號源放置在覆蓋區域一端時）的覆蓋距離稍大于2倍信號源用功分器分開時，雙方向覆蓋（信源放置在覆蓋區域中部向兩個方向進行覆蓋）的距離。

5.2 隧道內/隧道外切換分析

隧道內的小區切換分析：如果隧道長度過長。需要采用兩個或兩個以上的小區進行信號覆蓋。手機用戶經過隧道的中段時，接收到的原小區信號強度逐漸減弱，目標小區的信號強度逐漸增強。不會有信號突然消失的情況，這樣可避免移動臺因切換判決時間不足造成掉話的問題。

隧道內、隧道外的小區切換分析：在實際無線網絡中，實現內外小區重疊有兩種方法。一是把隧道外信號引入至隧道內。二是把隧道內信號引至隧道外。由于室外無線信號復雜，可靠性不夠高，工程中多數采用延伸隧道內無線信號的方法，使得隧道口與隧道外一定距離內的信號一致，高速環境下在切換方面應該著重考慮。

5.3 高速條件下多普勒頻移問題

5.3.1 多普勒頻移概念

快速運動的移動臺會發生多普勒頻移現象。使用定向天線方式順著鐵路沿線覆蓋信號時。頻率偏移公式如下：fD=V*cos I/X=V*COS I/（c/f0）

fo：工作頻率；fD：最大多普勒頻移；V：移動臺的運動速度

頻移大小和運動速度成正比，運動速度越快頻偏越大。（1）MS靠近和遠離基站，合成頻率會在中心頻率上下偏移。（2）MS靠近基站，波長變短，頻率增大。（3）MS遠離基站，波長變長，頻率減少。（4）高速載體上的MS頻繁改變與基站之間的距離，頻移現象非常嚴重。

5.3.2 多普勒頻移的克服

可以采用增強AFC算法應對多普勒頻移：（1）AFC是針對快速移動的特點設計的基站頻率校正算法；（2）通過快速測算由于高速所帶來的頻率偏移，補償多普勒效應，改善無線鏈路的穩定性，從而提高解調性能。

六、高速公路隧道覆蓋方案實施

6.1 洞內分布方案實施

天饋系統裝于隧道內。適用于長隧道，空間不寬敞隧道或者有較大弧度的隧道。

6.1.1 隧道覆蓋的信號源選擇

需要解決隧道覆蓋。信號源與分布式系統是必須要的。隧道覆蓋需要根據隧道附近的無線覆蓋狀況及話務、傳輸、現網設備等情況來決定隧道覆蓋所采用的信號源。通常信號源類型有以下幾種：微蜂窩基站、宏蜂窩基站、直放站等。

（1）微蜂窩基站。對于公路隧道覆蓋來說，由于話務量小，宏蜂窩基站作為信號源較為少用。微蜂窩使用的較多。使用微蜂窩基站的優點是：所需配套設備少，所需設備空間小，總的投資費用低。新建的微蜂窩基站可以增加系統容量，相比較直放站來說，輸出功率更大，覆蓋范圍更廣。缺點：用戶享受的信道資源較少、需要電源到位、傳輸資源，擴容需換設備。目前比較常用的是BBU+RRU的DBS3900分布式基站。（2）直放站。如果在需要覆蓋的區域附近的網絡容量足夠，不必增加新的容量，且在附近有較好的GSM信號可以利用（滿足直放站對施主信號電平大小的要求，如-70dBm），則可采用無線直放站作為隧道覆蓋的信號源。在實際工程之中，要根據覆蓋的隧道附近覆蓋狀態，隧道長度，建站條件，基站分布，話務分布等因素選擇一種合適的信號源。

6.1.2 傳輸方式的選擇

高速公路隧道一般都位于大山之間，林密山高，通信傳輸是個重要問題。一般可以采用如下三種傳輸方式：

（1）無線移頻傳輸（傳輸射頻信號）。安裝無線移頻覆蓋端設備，需要的較少的饋線，造成的干擾也少，在網絡中設計更加靈活。在鋪設傳輸光纖資源不便或者其他特殊情況下，還可以采用無線移頻直放站使得移動TD-SCDMA信號在隧道里得以延伸。隧道內電磁環境比較好，采用此方式能取到良好的效果。（2）光纖有線傳輸（傳輸射頻信號）。優點：傳輸的穩定性更好，在隧道內安裝的饋線減少可使用更細的饋線，施工更方便。（3）微波傳輸（傳輸基帶信號）。除了移頻傳輸和光纖傳輸方式之外，還可以選用微波傳輸。優點：建設速度快，受地物地貌等環境影響較小。缺點：受氣候影響，信號傳輸質量會有波動，易遭雷擊，維護工作量大。

6.1.3 隧道覆蓋天饋線系統的選擇

（1）同軸電纜無源分布式天線系統。同軸電纜無源分布式天線覆蓋的方案設計較靈活。價格相對較低、安裝方便。同軸電纜的饋管衰耗較小。天線增益選擇取決于安裝條件限制。條件允許下，可選用增益較高的天線，覆蓋距離會更遠。其簡化方案是用單根天線覆蓋隧道。對較短的隧道覆蓋來說成本最低。對短隧道，可以在隧道口或延伸至隧道內用定向天線（如八木天線或短背投天線）進行信號覆蓋。（2）光纖有源分布式天饋系統。在有些復雜的隧道環境中。可采用光纖饋電有源分布式天饋系統來代替同軸電纜無源分布式天線系統。其優點是：在室內安裝的電纜數較，可以適用更細的電纜，采用光纜可避免電磁干擾，在較復雜的網絡中設計更加靈活，缺點是成本較高。

6.2 洞外投射方案實施

洞外投射方案，天饋系統安裝于隧道外或隧道口。該方案適用于短隧道、中隧道，并且隧道內較寬，隧道直沒有弧度。

6.2.1 隧道覆蓋信號源選擇

隧道覆蓋要根據隧道附近的無線覆蓋環境及傳輸、話務、現有網絡設備等情況來決定隧道覆蓋所采用的信號源。信號源類型通常有如下下幾種：微蜂窩基站、直放站等。（1）微蜂窩基站 + 定向天線。對公路隧道覆蓋來說，由于話務量比較小，宏蜂窩基站作為信號源較為少用。所以微蜂窩使用的較多。使用微蜂窩基站的優點是：所需設備空間小，所需配套設備少，總的投資費用低。缺點：需傳輸資源，擴容需換設備。（2）直放站。A：無線同頻直放站 + 定向天線。優點：安裝靈活、投資少、可以有效提高信號源所在小區的信道利用率；缺點：不能進行獨立的話務處理、易產生自激，需要考慮天線隔離度問題。B：無線移頻直放站 + 定向天線。優點：信號較純凈，不會產生自激問題；缺點：需要額外的傳輸用頻率資源，傳輸天線間要求可視，不能有阻擋。（3）有線光纖直放站 + 定向天線。優點：利用有線光纖資源可得到純凈信號源，可以把信號延伸到較遠的距離，信號源可以從基站耦合或從直放站耦合；缺點：需要考慮信號源基站與覆蓋目標周圍基站的參數設置。考慮鄰區切換關系，同鄰頻干擾等問題。

實際工程中，要根據所需覆蓋隧道長度，隧道附近覆蓋情況，基站分布，話務分布情況，建站條件等因素選擇信號源。

6.2.2 傳輸方式的選擇

同洞內分布方案類似，洞外投射方案也可以采用如下三種傳輸方式：（1）無線移頻傳輸（傳輸射頻信號，采用直放站時用）；（2）有線光纖傳輸（傳輸射頻信號，采用基站和光纖直放站時用）；（3）無線微波傳輸（傳輸基帶信號，采用基站時用）。

實際工程之中，要根據覆蓋的隧道附近地形、地貌特征、現有傳輸資源情況、新建傳輸條件等因素選擇合理的傳輸方式。

6.2.3 隧道覆蓋天饋線系統的選擇

采用同軸電纜無源分布式天線覆蓋方案設計比較靈活。價格相對較低、安裝方便。同軸電纜的饋管衰耗較小。天線增益的選擇主要是取決于安裝條件限制。在許可的條件時，可選用增益相對較高的天線，覆蓋距離會更遠。其簡化方案就是采用單根天線沿著隧道進行覆蓋。對較短的隧道是這一種成本最低的解決方案。

對于距離較短隧道。可以用在隧道口或延伸至隧道內的定向天線進行信號覆蓋。根據基站的位置、隧道的長度、安裝條件等因素可以選擇拋物面、天線八木天線、短背射天線和角反射天線等。

6.3 泄漏電纜方案實施

6.3.1 隧道覆蓋的信號源選擇

采用泄漏電纜方案信號源的選擇。隧道覆蓋要根據隧道附近無線覆蓋情況及話務、傳輸、現有網絡設備等等情況來決定隧道覆蓋所采用的信號源。此方案信號源通常采用：微蜂窩基站，目前較常用的是BBU+RRU的DBS3900分布式基站。高速公路隧道覆蓋，由于話務量較小，較少用宏蜂窩基站作為信號源。所以微蜂窩使用較多。采用微蜂窩基站的優點是：總的投資費用低、所需設備占用空間小，所需配套設備較少。缺點：需要傳輸設備資源，擴容需要換主設備。

6.3.2 傳輸方式的選擇

同洞內分布方案類似，采用泄漏電纜方案也可以采用如下兩種傳輸方式：（1）有線光纖傳輸（傳輸射頻信號，用于基站和光纖直放站）；（2）無線微波傳輸（傳輸基帶信號，用于基站）。

實際工程中，要根據覆蓋的隧道口的地貌、地形特點、傳輸資源等因素選擇一種合適的傳輸方式。

6.3.3 隧道覆蓋天饋線系統的選擇

采用泄漏電纜進行隧道覆蓋是一種常用的方式。優點是：（1）可減小信號遮擋及陰影；（2）信號波動范圍小，泄漏電纜信號覆蓋更加均勻；（3）泄漏電纜是一寬帶系統，多種不同的無線系統信號可以通過合路共享同一泄漏電纜，這樣使得架設多個天線系統工程安裝的復雜性降低。（4）泄漏電纜覆蓋設計技術成熟，相對簡單。缺點是：成本較高。

七、典型隧道場景覆蓋方案

7.1 短隧道覆蓋

單洞短程隧道是最簡單的隧道。由于孔洞短、通風好、洞相對較寬。采用洞口天線向內投射的方式覆蓋，就可以達到理想的覆蓋效果，且投資成本較低，信號源的選擇可根據具體情況而定。如果洞口有滿足條件的信號，可用無線直放站作為信號源。如果沒有可用的信號，可用移頻直放引入較遠處的信號進行覆蓋。如果有現成光纖或者可以方便鋪設光纖，可用微蜂窩基站或光纖直放站進行覆蓋。天線采用室外天線。如：短背射天線、八木天線、拋物面天線等方向性強的天線。從成本處罰，可以考慮將隧道和公路一起覆蓋，或者隧道、公路以及附近村莊等區域共享一套設備。

推薦方案：（1）洞外無線覆蓋方案；（2）共享覆蓋方案（指村莊或公路覆蓋時引信號來覆蓋）；（3）隧道內天線多采用八木天線，或容易安裝的天線。

7.2 連續隧道群覆蓋

如果，公路或鐵路在山脈之間穿梭會出現隧道間隔小于900米的連續隧道。隧道連續不斷，形狀各異，長短不一，需要考慮傳輸、造價、施工、覆蓋等更多因素。該情況主要考慮的重心在傳輸，還需綜合考慮覆蓋，要仔細分析每段隧道的特點和隧道之間公路的信號情況。可以根據現場實際情況采用如下幾種方案：（1）光纖分布式覆蓋，BBU+RRU（適合多段短隧道）；（2）饋纜分布式覆蓋（適合多段長隧道）；（3）綜合式覆蓋（無線設備和其他有線系統配合）。

7.3 中長隧道覆蓋

中長隧道是指單洞長度在1Km～3Km之間，公路隧道內部空間較寬敞，隧道內覆蓋情況在有車時和沒車通過時差別不大，天線安裝較方便。可根據實際情況選用尺寸稍大的天線。中長直形隧道天線安裝在中間，彎形隧道天線安裝在轉彎處。或者從隧道兩出口處采用不同的兩個小區向內對打的方式來覆蓋，切換帶設計在隧道中部。建議方案：（1）直放站+天線分布系統（可以是無線直放站、光纖直放站、移頻直放站、視具體情況而定）；（2）直放站+干放分布系統（用于較長公路隧道）；（3）隧道內多采用八木天線，或用易于安裝的板狀天線。

7.4 超長隧道覆蓋

公路隧道的單洞延伸長度超過3Km可算作超長隧道。隧道延伸可能是彎曲的。“S”形或“L”形或其他形狀。單獨一套設備不能滿足隧道的覆蓋。需要多設備配合使用，多方案綜合運用。每段隧道的解決方案都可能會有所差別。必須因地制宜根據實際情況選擇覆蓋方案。對超長隧道；天饋線建議選擇泄漏電纜或分布式天線。信號源可以選用如下方式：（1）微蜂窩基站覆蓋；（2）射頻拉遠BBU+RRU覆蓋（光纖拉遠）；（3）直放站分布系統覆蓋。

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超寬帶無線通信技術是一項發展潛力巨大的新興通信技術，近年來取得了快速發展，使得其技術日益成熟，在無線通信領域得到廣泛的應用，并在未來高速信息網絡的發展中扮演著十分重要的角色。

二、超寬帶無線通信技術的概述

超寬帶無線通信技術是指相對帶寬不小于0.2或絕對帶寬不小于500MHz，并在指定的3.1 GHz～ 10.6 GHz專門頻段使用的通信方式（民用領域）。和我們常見的傳統無線通信技術不同，其信號傳輸具有很寬的信道帶寬。超寬帶無線通信技術利用持續時間極短時間的脈沖信號（幾十皮秒到幾納秒）攜帶比特信息，通過改變脈沖信號的振幅或持續時間等來實現信息傳輸，其最大數據傳輸速率可達到每秒數百兆。

三、超寬帶無線通信技術的特點

超寬帶無線通信技術將無線局域網和個人局域網的接入技術實現無線通信技術的低功耗和高帶寬，具有共存性好、傳輸速率高、傳輸距離較短的特點。

1、共存性特點。由于超寬帶傳輸技術具有低功率譜密度的特點，從理論上而言，超寬帶信號所產生的干擾僅僅相當于寬帶白噪聲。這樣有助于超寬帶與現有窄帶通信之間的良好共存，即超寬帶技術的共存性，對于提高無線頻譜的利用率具有很大的意義。

2、發射功率比較低。超寬帶無線通信技術信號工作流程簡單，使用基帶傳輸而無需射頻調制解調，因此其發射功率低，設備功耗小，使其更適合于便攜型無線通信的使用。超寬帶無線通信系統由于其發射功率低，可通過傳輸功率控制來解決信號的擴頻需要增益問題，從而使用低增益的全向天線有效實現遠程通信。

3、傳輸速率高，抗干擾能力強。超寬帶無線通信技術使用上千兆赫茲的寬頻帶，即使發送信號功率譜密度很低，仍然可保證較高的信息傳輸速率，其傳輸速率能夠達到每秒數百兆，遠高于藍牙的傳輸速度。與藍牙技術相比，超寬帶無線傳輸信號可以在接收端有效地恢復信號，擴大增益，因此超寬帶技術能夠適應各種頻帶寬度，抵抗各個頻率段信號的干擾，具有更強的抗干擾性。

4、通信距離較短。超寬帶無線通信信號傳輸受距離的影響，高頻信號強度的衰減很快，傳輸距離將被縮短，因此超寬帶無線通信技術適用于短距離間的通信。

四、超寬帶無線通信技術的應用

由于超寬帶無線通信的信道帶寬非常寬，能夠和整個頻譜共同進行使用，也可與其他通信系統共存。因此，超寬帶無線通信技術能夠在許多領域得到應用，如個域網、智能交通系統、無線傳感器網絡等。隨著“數字化家庭”或“數字家庭網絡”的概念越來越普及，人們通過無線通信網絡將消費者的家用電器和電子產品進行有效的連接，實現這些設備之間信息的傳遞和交換。數字辦公室采用無線應用程序的方式，而不是傳統的有線連接，這樣就能夠使得辦公環境更加方便和靈活。早期藍牙技術使得一些無線設備成為可能，但是由于傳輸速率過低，只能用于一些計算機的外圍設備和主機的連接。超寬帶無線通信技術可以實現主機和顯示器、攝像頭、會議設備、無線終端設備之間的互聯，從而實現各個設備間的信號傳輸。超寬帶無線通信技術能夠在各種場所使便攜設備實現設備之間的互聯，并且具有很好的傳輸速率和抗干擾能力，便于數據的傳輸。由于超寬帶無線通信技術可以提供相當于計算機總線的傳輸速率，使得個人終端可以從互聯網或局域網即時下載大量數據，還能將大量的數據存儲在網絡服務器的存儲空間而不是個人終端中，這樣就能夠實現云儲存。攜帶具有超寬帶無線功能的小型終端，在任何地方都能夠訪問本地超寬帶網絡，使用當地的設備在任何時候都能夠控制自己的多媒體電腦。可以看出，超寬帶無線通信技術可以實現不同設備間的數據無線連接，不再使用復雜的信號線對設備進行連接，使得安裝操作變得更加簡便。

五、結論

超寬帶無線通信技術和現有其他的無線通信技術相比，具有很好的傳輸質量，而且其功耗較低，這樣就可以更好的滿足移動設備間的通信需求。此外，超寬帶無線通信信號還具有功率譜密度低、傳輸速率高、安全性能好的特點，具有廣泛的應用前景。隨著超寬帶無線通信技術的不斷發展，超寬帶無線通訊技術必定能夠為社會帶來更大的便利。

姓 名：韓宇 武警重慶總隊通信站

性 別：男

籍 貫：重慶萬州

出生年月：1976.8.

職 稱：工程師

學 位：工學學士

研究方向：通信工程（電信傳輸、計算機網絡、衛星通信、超短波通信）

電子信箱： hanyu1976@21cn.com

聯系電話：15310823536

單 位：武警重慶總隊通信站

通訊地址：重慶市渝北區龍山路66號

郵 編：401147

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【關鍵詞】無線通信技術；變電站；優缺點

隨著科技的高速發展，通信技術也日益創新。人們追求智能化、自動化的同時，無線通信技術起著越來越重要的作用。在變電站自動化越來越普遍的今天，傳統的有線通信越來越凸顯其劣勢，相反無線通信技術不斷應用于市場，快速擴散其影響力。

1無線通信技術概述

1.1IEEE802.11

IEEE802.11是一種開放性互聯無線局域網標準的無線通信技術，也是目前無線通信技術中運用最廣泛，各種特性最全面，更具有里程碑意義的一種。其標準由IEEE頒布，網絡協議支持TCP/IP，并且結構并不復雜，邏輯相對簡單，更容易實現信號交換與信號傳輸。IEEE802.11可實現一對多傳輸，可適用于變電站自動化系統網絡端口的接入。然而其受傳輸速率低的影響，仍需不斷開發創新提高。

1.2Bluetooth

Bluetooth在移動通信上占有舉足輕重的地位，在無線通信技術中也是極為重要的一種。Bluetooth這種無線通信技術應用可以說非常之廣泛，因為其可傳輸文字、圖片、語音等多種數據，并且短距離內傳輸速率極快，故而被廣泛應用于電子產品、汽車、醫療等多個領域。Bluetooth既可以一對一傳輸信號，又支持一對多傳輸，并且其抗干擾能力強，數據傳輸快，在變電站自動化應用上有很大優勢。然而，Bluetooth極為受設備和距離的影響，而變電站自動化覆蓋面積廣，這制約著Blue-tooth在變電站自動化的廣泛應用。

1.3UWB

UWB是一種超寬帶寬的無線通信技術。與一般無線通信技術不同的是，UWB不使用載波，獨特之處是靠脈沖通信。在極短的時間內，發射能量脈沖序列，通過脈沖序列傳遞信號。由于脈沖和超寬帶寬的關系，UWB傳遞的信號很少受到干擾，且信號不易丟失。并且，在短距離上UWB比Bluetooth傳輸數據更快。然而UWB遇到與Bluetooth同樣的問題，如何減少設備的影響和加大距離的傳輸，是UWB應用于變電站自動化的關鍵。

2無線通信技術相比傳統有線通信的優缺點

2.1成本

無線通信技術前期設備設施的建立需要花費比較大的成本，尤其是在硬件上的花費比傳統有線通信更多。然而，無線通信應用在變電站自動化中，不需要如同傳統有線通信，大面積的鋪設線路，因此在線路上可以節約大量的資金。再加上日常的運作維護中，無線通信相對有線通信，只需對基站、主體和軟件進行維護，而有線通信則需增加對大面積的線路進行維護，故而無線通信維護的人力成本及材料成本更加低。因此無線通信技術應用在變電站自動化中成本比有線通信更低。

2.2完成時間

一個工程從開工到投入使用的時間是非常重要的，越早的完工投入使用，就能越早的開始盈利。在變電站自動化中，使用無線通信技術非常的方便與快捷，而有線通信仍需鋪設大量電纜，挖溝穿墻等既費時又費力。

2.3信號的傳遞

信號的傳遞分為傳遞速率和信號的正確。在傳遞速率上，無線通信技術的傳遞速率是低于有線通信技術的，但均能滿足變電站自動化使用的需求。而在信號的正確上，由于無線通信技術的信號在空氣中傳播，且應用在變電站自動化上傳播距離要求長，范圍廣，因此容易被影響從而造成錯誤信號。無線通信的錯誤信號比有線通信的要多，需采取相應的技術措施建設錯誤信號，提高準確率。

2.4擴展

通信技術應用于變電站自動化的實際中，節點的擴展是必須面臨的一大問題。然而，傳統的無線通信技術在擴展節點時，往往需要在新的地帶重新開始布線，且受地形環境影響嚴重，造成在擴展時工作量大，耗時長。而使用無線通信技術，不僅入網十分簡單，受環境的影響較小，且在通信區域內任何一個點，都能快速、方便的接入網絡，傳遞信號。因此無線通信技術應用于變電站自動化中的節點擴展是十分便利且具有優勢的。

2.5安全

通信安全也是在應用于變電站自動化時必須注意的。有線通信技術應用于變電站自動化中時，只需要保障線路的安全就能保障絕大多數信號的安全。而無線通信技術的信息因為在空氣中傳播，安全上存在很大隱患，這也是網絡安全需要面對的問題，但仍能通過加密和頻率控制等一系列手段進行保障安全。

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關鍵詞：5G無線通信技術；無線網絡；5G技術

當前，4G無線通信技術已經在全國推廣開來，其得到了廣泛的應用。就4G技術的便捷性而言，5G無線通信技術可能會對人們的生活方式造成翻天覆地的變化。當前的5G技術大多已逐漸成熟，其特點是數據傳輸速率高，成本降低并且支持眾多設備的連接。這些功能將滿足5G技術在各個領域的應用，并為某些行業提供幫助技術上的支持，進一步促進了社會發展。在不久的未來，人們將全面進入5G的時代。

15G無線通信技術概述

5G時代的到來奠定了數字信息化技術的基礎。5G無線通信技術的發展極大地提高了信息傳輸的速度和質量。5G無線網絡的最大傳輸速度高達10Gb/s，下載一個1080p高清電影僅僅需要幾秒鐘。此外，使用5G技術還不僅限于計算機和手機，還包括智能家居的方向。5G無線通信技術的原理是光速等于波長乘以頻率。過去的有線通信技術為了確保遠距離信息傳輸的速度和質量，需要進一步分析空氣中的影響因素。而5G無線通信技術的傳輸使用了超高頻的電磁波。由于波的頻率很高，因此傳輸速度快，所以5G無線通信技術的商業應用需要進一步的評估。但雖然高頻波長短，但是在傳播過程中容易發生故障，并被建筑物影響的概率也更大。因此，5G技術的應用應該增加5G基站的數量。5G技術的未來發展仍面臨許多人挑戰，許多問題也需要解決，但這不會阻止未來的5G技術開發。5G技術是無線通信技術的最新成果，它徹底吸取了過去幾代無線通信技術積累的經驗和優勢，并且過去存在主要缺點已經得到改正，因此將給用戶帶來更好的使用體驗。5G無線通信技術的優勢除了過去幾代技術的優勢外，還做到了與最新的智能化與自動化技術相融合。在5G時代，人們對于無線通信技術的期望將得到滿足，用戶的通信以及使用體驗將更加的人性化，有了更加有效的溝通效果，使人們的生活更輕松，生產力更高。無線通信技術的進步將使國家和社會受益匪淺。

25G無線通信技術的應用現狀

2.1國內應用現狀

5G物聯網數據傳輸系統由5G通訊模塊與5G云組網而成，提供各種設備的數據采集和通信服務。5G物聯網數據傳輸功能是將分散在場館內的終端上傳信息進行采集、傳輸、匯集、處理，通過運營商基站回傳至信息中心，經過分包處理后分發給相應的異地子客戶端，可在短時間內在全球獲取終端數據的信息，是一種基于5G通訊技術的新型實時數據收發系統。5G物聯網數據傳輸系統主要針對數據傳輸業務，解決傳感層數據接入問題，具有時延低、實時性高、傳輸速率高等主要特點，在環境保護監、地震監測預報、森林防護、海洋監測、大中型水情測報、氣象預報、油氣田、油氣管道網、農業、鐵路、公路、航運交通管理、地區間聯絡、野生動物保護等行業提供全球范圍內的數據通信服務。可廣泛應用于航空、海事、林業、地震、水利、環保、氣象的領域，提供全天時、全天候數據采集及通信服務，全面提高行業用戶信息化水平，極大滿足各類人群的個性化需求。目前，我國的5G技術研究團隊主要包括華為技術有限公司和中國移動通信集團，美國的高通集團和韓國的三星集團也有相關的技術研究。但是，中國在研究5G通信技術方面取得了比較好的成績，它們主要體現在以下技術中：

2.1.1高頻通信傳輸技術近年來，由于互聯網技術的興起，中國互聯網用戶呈現爆炸性增長。互聯網需求已有更大的需求。面對更多的用戶，對于信息數據傳輸的傳輸速度與質量也面臨更大的挑戰。當前的5G高頻通信技術可以有效解決波特率低的問題。這項技術也是廣大用戶對于5G技術最直觀的感覺。但是，這項技術的開發仍在進行中，該技術也仍存在缺點，比如有時數據傳輸不夠穩定，并且傳輸需要的消費成本過高等，這是當今5G高頻通信技術迫切需要解決的問題。

2.1.2密集網絡通信技術無線網絡是當前人們日常必須的技術，5G通信技術的集成也可以克服其發展中的許多問題。但是，5G無線通信技術的發展可以為無線網絡的后續發展克服許多障礙。例如，如果用戶位于某些人口稠密的住宅區，各用戶對于數據的傳輸要求各不相同，無線網絡必須根據實際情況執行適當的數據傳輸。密集網絡通信技術可以滿足此要求，它可以創建大量低功耗節點，因此熱點的數量和質量已得到明顯改善。這對于人口稠密的地區無線網絡的需求問題有很好的解決方案。但是，和高頻傳輸通信技術一樣，在現階段，該技術在仍存在一定的缺陷，即在應用過程中，網絡密度增加，也會造成數據傳輸干擾，這是該技術中一個更為突出的問題。

2.1.3D2D通信技術傳統的無線信號傳播應該在基站中間進行傳播，并限制在一定范圍內。D2D通信技術數據直接在終端之間分配，而不通過基站發送。這項技術有效地減輕了基站的負擔，并節省并改善了數據的傳輸時間，同時信息數據的傳輸效率將大大提高，基站和其他設施的建設成本也會降低。結合起來看，D2D通信技術將在未來成為流行的技術。

2.1.4新型多天線傳輸通信技術使用傳統的通信技術，將會面臨著很高的服務壓力和破壞性干擾。在很多的情況下，無線通信的質量也會受到很大影響，這是舊的無線技術面臨的最大問題之一。在新型的多天線傳輸通信技術取得重大突破之后，找到了解決這些問題的方法。首先，關于一些雜波對于通信信息的干擾，可以通過加強接收和發送信息的強度來加強信息的抗干擾能力。多輸入多輸出天線的開發可以解決許多問題，并進一步改善信息的傳輸提高網絡連接的連接速率。如果在用戶社區大量安裝具有改進的軌道天線技術的MIMO天線，就可以有效提高電話通信的質量和速度，但是這種發展存在局限性，隨著這種類型的下行鏈路基站，有望采用新的電信技術。換句話說，可以增加許多移動天線，最多八根。如今，許多新的通信技術正面臨著技術上的局限，但是，可以通過增強信號強度來解決此問題，系統的性能將大大提高，通信的效率也會提高。

2.2國外應用現狀

當前，國外越來越關注5G技術的使用和發展，呈現出與我國截然不同的特點。在國外，5G無線通信技術的使用具有清晰的點狀分布特點。意味著大多數外部通信事件仍使用4G通信技術，只有少數地區進行5G的發展，這在一些大城市更為普遍。在韓國，日本和美國，5G技術這一先進的通信技術在技術的研究中，與其他國家不同，這些發達國家往往呈現5G技術的面狀分布。通常情況下，不專注于將資源集中在一種或多種技術上，而是更加側重于整體優化，更新和應用程序技術。例如，韓國三大運營商SK，KT和LGU+同時在韓國部分地區推出了5G服務，并分別選拔了技術人員并分配了資金。根據當今自身的技術優勢尋求參與和進步。一方面，韓國本身通信需求有限，其運營商嘗試與對等方合作，以達到搶占國外市場的目的；另一方面，不同運營商的技術優勢不同。在融合發展的模式下，將以各種方式幫助推動5G技術的進步，這對國家通信技術和產業的發展具有積極影響。

35G無線通信技術的未來應用趨勢

從趨勢的角度看，新時代5G無線通信技術的發展主要強度三個方向，即抗干擾，高穩定性和高效率。抗干擾意味著在5G技術下，通信活動可以更有效地處理其他電磁信號。類似帶寬的信號，諧波和其他計劃外的磁場（例如金屬礦井）以提高信號的可讀性。目前，我國使用通信信號復用技術來進行信號的抗干擾處理，它采用了最為廣泛的操作用于將信號聚焦在不同的通信條件上，使得通信信號出出于更理想的頻道中，之后會進行降噪和凈化，效果是可以接受的，但是它不能從根本上解決干擾源的損壞。一些美國科學家提出了高頻通信模型，這樣，將頻率明顯高于常規頻段的信號用于信息傳輸，可以防止來自類似頻帶信號的干擾。但是，此模式要求大量的通信設備到終端進行轉換，因此需要非常昂貴的成本，仍然缺乏可行性。在5G無線通信技術的通信效率方面，不同國家的研究進展相對有限。現階段的5G技術還不能達到實驗室交流水平并且影響因素具有多樣性，這意味著要想嘗試充分利用5G技術，需要通過大范圍以及系統化的通信結構改進與轉換，但是這需要大量的資金投入。現階段，市場尚未完全形成，在這種情況下，幾乎所有的國家都未進行全面的貿易轉型[1]。對于5G無線通信技術的未來應用趨勢，5G電信技術的價值已逐漸得到認可。可以逐步使得用戶群體的數量擴大，但是在群組類別方面，仍然可以保持穩定。對于各個群體類別，個人用戶，公司協會和機關單位是5G無線通信技術的主要應用群體。其中，個人用戶較為分散，但是電信服務的總數很大并且分布在中國不同地區，商業協會對于5G無線通信技術的需求較為穩定，一些大型公司通常會優先考慮技術業務中的技術變革，而中小型企業并通常都會缺乏所需的大量信息，并且不斷變化的技術和使用往往是一大問題。政府機構對5G無線通信技術的使用有所差異。部分數據信息需要有大量的交互與處理，導致部分單位會嘗試改善技術，例如醫院[2]。

4新時期5G無線通信技術的應用分析

4.1數字貨幣上的5G技術應用

自比特幣問世以來，世界范圍內各種各樣的數字貨幣層出不窮。中國人民銀行行長周小川曾在2018年表示，中國計劃推出屬于自己的數字貨幣。因為5G技術數據傳輸安全性極高，并且傳輸速度極快，如果將5G技術應用于數字貨幣交易中，不但能使數字貨幣交換的效率增加數千倍，同時擴大了數字貨幣的交易范圍，最終數字貨幣的交易范圍將覆蓋全球，為人們數字貨幣交易的安全與隱私提供了保障，將貨幣流通成本和發行成本降低到零[3]。

4.2在云計算、大數據領域應用5G技術

統計數據表明，僅2018年，全球生成信息數據總量已經超過過去幾年數據量總和。因此，我們已經不如大數據時代。5G無線通信技術可以幫助人們在短時間內輸入、處理、傳輸和輸出數據，幫助人們在數據量繁多的環境下依然可以及時通信。此外，5G無線通信技術同樣適用于云計算。眾所周知，云計算需要在線上實現大量的數據計算，只有計算速度達到每秒十萬億次才能夠幫助人們順利計算。如果將5G無線通信技術應用到云計算中，則云計算的可靠性和穩定性將提升，同時防止了數據泄漏，進一步提高了云計算的速度[4]。

4.3在醫療領域應用5G技術

廣大的醫療工作者長期以來被我國醫療資源匱乏，醫療機構分布不均的情況所困擾著。如果在醫療領域應用5G無線通信技術，則通過5G極其迅速的傳輸速度可以及時的幫助患者于醫生在網上交流，全國各地醫院的年輕實習生也可以通過使用5G技術參與在線醫療保健并學習醫療經驗。前線的科研工作者也在致力于將工業智能，5G技術和物聯網結合起來，在全國范圍內構建醫療互聯網，達到24小時看病的效果，從而徹底解決我國“看病難”的問題[5]。

4.45G技術在安卓系統中的應用

安卓系統中，源代碼是開放可修改的。我們日常使用的手機、平板電腦等電子產品大多使用安卓系統。應用程序框架，系統核心層和應用程序，存儲時間和系統運行時間是安卓系統的4層分層體系。將5G技術應用到安卓系統中，可以在系統的核心層將硬盤與終端同步，大量節約了終端的系統內存，使得安卓手機的系統安全性得到了顯著提高。

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關鍵詞：LTE；地面無線通信；民航通信；調度

1 研究背景

民用機場地面通訊發展，經歷了兩個階段。從原始的手勢通訊指揮，過渡到電子通訊指揮。上世紀90年代，模擬集群系統開始興起。當時語音集群業務已經可以滿足通信組內快速通信的需求，在指揮調度中發揮重要作用，90年代中期，模擬集群技術已經在我國的軍隊、公安、交通等多個領域廣泛應用。2001年，我國建設了第一張TETRA網絡，隨后TETRA在中國取得了很好的發展。但是，隨著社會的發展，行業用戶對多媒體調度、多任務并發、實時數據處理等實時綜合業務需求愈加強烈，迫切需要新一代的無線通信接入技術來滿足多媒體調度的需求。

2 LTE地面無線通信技術介紹

2.1 LTE地面無線通信技術概況

LTE無線通信技術英文名稱是Long Term Evolution，長期演進技術。是基于UMTS/HSPA和EDGE/GSM的新一代的通信網絡技術。LTE通信技術是基于IP的網絡結構，是原來的GPRS核心分組網的替代物。同時，由于LTE的兼容特性，可以向UMTS、CDMA2000和GSM等較舊的網絡提供數據和語音的無縫切換，所以LTE也被叫做核心分組網演進。LTE之所以可以提升無線網絡和數據傳輸能力和數據傳輸速度，主要得益于LTE借助新調制方法和新技術。LTE通信技術主要可以分為TDD和FDD兩種制式。LTE可以提供高速移動的通信需求，得益于LTE支持廣播流和多播技術。LTE的頻譜增效是3G增強技術的2-3倍，因為LTE是以MIMO（多入多出技術）和OFDM（正交頻分復用技術）為基礎的。LTE-Advanced（LTE增強技術）是國際電信聯盟認可的第四代移動通信標準。

2.2 LTE地面無線通信技術的基本架構

LTE地面無線通信技術的結構主要分為兩個網元，演進型分組核心網（EPC，Evolved Packet Core）和演進型Node B（eNode B，Evolved Node B）。LTE地面無線通信系統只存在分組域。其中，eNode B主要負責接入網，也稱作演進型UTRAN（E-UTRAN，Evolved UTRAN）；移動管理實體（MME，Mobility Management Entity）負責信令處理；演進型分組核心網（EPC，Evolved Packet Core）負責核心網；服務網管（S-GW，Serving Gateway）主要負責數據處理，如圖1所示。

2.3 LTE地面無線通信技術接口協議

LTE地面無線通信技術的空中接口是E-UTRAN，有以下一些基本特性：

（1）支持TD（時分雙工）和FDD（頻分雙工）通信，同時支持無線連接的時分半雙工通信。

（2）強化支持高速移動的移動通信，可以支持終端在高達

500km＼h的移動速度下在不同頻段下使用網絡服務。

（3）節省電力，LTE上傳技術采用SC-FDMA，下載技術采用

OFDMA技術。

（4）延遲低，LTE地面無信通信技術支持較短的建立連接和交

接的準備時間，最佳狀態下，小IP包甚至低于5ms延遲。

（5）數據傳輸速度高，在E-UTRAN技術、20Mhz頻段和4×4天線的配合下，峰值上傳速率高達75Mbit/s，峰值下載速率高達299Mbit/s。

LTE地面無線通信技術的控制平面協議：

LTE地面無線通信技術的控制平面主要負責QoS保證、最后的資源釋放、無線連接的建立、用戶無線資源的管理，見圖2：

NAS（Non-Access Stratum，非接入層）、MAC（Media Access Control，媒體接入控制子層）、RLC（Radio Link Control，無線鏈路控制子層）、PDCP（Packet Date Convergence Protocol，分組數據匯聚子層）、RRC（Radio Resource Control，無線資源控制子層）等共同組成LTE地面無線通信技術控制平面協議棧。其中，NAS（非接入子層）和RRC（無線資源控制子層）實現了控制平面的主要功能。NAS（非接入層）控制協議實體主要負責非接入層的控制和管理，位于MME（移動管理實體）和UE（終端）里。實現了以下功能：安全控制、產生LTE-IDLE狀態下的尋呼信息、鑒權和承載管理等。

3 LTE地面無線通信系統在民航通信業務中的應用

3.1 地面無線通信系統的安全性

APN專線安全接入：

APN指一種網絡接入技術，決定了終端上網時通過哪種接入方式來訪問網絡。APN具體結構和業務走向圖如圖3所示。P-GW和單位CE（單位4G接入路由器）置入同一MPLS VPN內，使網絡能夠實現三層互通，之后P-GW和單位CE（單位4G接入路由器）之間建立GRE隧道，此時P-GW和單位CE（單位4G接入路由器）邏輯上相當于直連。P-GW為用戶分配地址，P-GW將LTE終端地址路由到用戶接入路由器，下一跳為單位CE（單位4G接入路由器）的GRE接口，單位CE設置回指路由，下一跳為P-GW的GRE隧道口。實現LTE終端和用戶接入路由器的互聯互通，之后再在兩個互聯互通的IP之間實現業務或者業務通過硬件級的IPSEC加密。（此部署根據情況自行配置）

3.2 地面無線通信系統在安全生產中的應用

3.2.1 地面多媒體調度應用方案概述

此方案為基于LTE無線通信系統部署的調度平臺。如圖4所示，核心機房部署有調度平臺服務器、交換機，運營商路由器。用戶手中的LTE終端通過運營商的LTE網絡與核心機房的服務器進行通信，服務器建立地域A與地域B之間的通信鏈路，地域A與地域B之間進而建立通信。出于安全性的考慮，機房與用戶之間的通信還可以通過APN專線進行安全通信。核心機房集中對地域A以及地域B的用戶進行管理，地域A與地域B的通信數據保存在核心機房服務器上。

由此可見，基于LTE地面無線通信調度系統的優勢在于：

（1）終端功能多樣化，智能化、IP化。地面調度不僅有語音功能，而且還可以滿足新形勢下的新業務需要，語音調度、視頻調度以及數據傳輸可以同時進行；

（2）可以實現終端加密和空中加密，通過通訊審計，將語音、視頻保存在核心機房。杜絕無法審計或審計無法朔源的情況發生；

（3）可通信范圍更加廣闊，只要有運營商信號的地方就可以進行通信，目前運營商的信號覆蓋已經相當廣泛；

（4）可拓展性強，除了多媒體調度應用之外，核心服務器還可以開發其他相關應用供用戶使用。

3.2.2 系統健壯性

處于系統健壯性方面的考慮，在核心機房，可以部署冗余備份。例如，雙服務器熱備份，同時部署兩臺交換機，實現業務高可用性。與此同時，對于運營商的選擇，可以同時選擇兩家運營商互為鏈路備份保障，從而保障系統可以安全可靠運行。

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關鍵詞：無線電技術；通信方法；創新

引言

當前，在眾多的信息技術中，無線電技術無疑是最受關注的一種。人們開始研究無線電技術可以追溯到上世紀70年代。一直以來，人們對此都投入了大量的時間和精力，也因此取得了顯著成績。相比于有線電通信技術，無線電通信技術不需要傳輸設備，不會受到地理位置的限制，傳輸十分靈活，有效降低了成本，因此，無線電技術在當前市場上倍受青睞。但值得注意的是，當前的無線電技術依然存在一些缺點，如：在傳輸過程中容易受到周圍不良因素的干擾，導致傳輸的結果失真，較易被人截獲。因此，研究無線電通信技術的通信新方法十分有必要，文章即是對此展開論述。

1 無線電通信技術概述

1885年，俄國物理學家波波夫論述了發明無線電接收機的過程。這篇無線電通信技術的論文成為無線電技術研究起點的標志，并且為了表示對他的紀念，就將5月7作為無線電的發明日期。波波夫的研究延長了無線通信的距離，他將無線電通信技術的發展引入了新的篇章。意大利發明家馬可尼在1898年進行了海上通信實驗，這次實驗標志著無線電通信的真正實現。馬可尼通信實驗將無線電信號的距離又進一步的延長，并在1901年在相距將近三千多公里的兩個國家之間成功進行了通信。馬可尼通信實驗的成功標志著人類正式進入無線電遠距離通信的時代，從此以后各式多樣的通信發明也相繼誕生[1]。1946年，科學家八本、威瑪、羅斯等用電視機進行天線信號的接收，他們實驗的成功標志著無線電技術的真正普及。在當今信息社會，我們對無線電通信技術的質量要求更高，對通信技術也有了更多的期待。信息社會就要采用科學的管理措施，運用計算機、通信技術來開發各種通信應用軟件，更好的為民眾的通信作好基礎。作為信息化服務的一大標志，無線電通信技術的發展還有很大的發展前景，其不僅在民眾通信生活中扮演著重要角色，而且在軍事上也發揮著不可或缺的作用。面對當今無線電通信技術中的不足，怎樣研究出更好的通信方法以完善通信質量，滿足民眾生活、軍事用途上高質量的通信要求成為無線電通信技術研究的熱點[2]。

2 無線電通信技術的特點

無線電通信技術之所以成為通信領域研究的熱點方向，是因為其在通信上具有很明顯的通信優勢。無線電通信能夠不受空間、時空的限制，通信自由，同時能夠更加完善通信中圖像信息、語音信息等，并且能夠使信息更加高質量化，即不僅能夠傳遞，還能夠進行深入加工。在通信設備上，無線電通信技術設備具有智能化、小巧化的特點，傳輸數據信息容量大等這些特點就注定了無線通信技術被進行廣泛深入的研究。在通信的可靠性上，無線電通信技術的可靠性主要表現在對自然災害上的抵抗性。在水澇、泥石流等天氣下，無線電通信依然能夠有效進行，保證信息的有效傳遞。雖然，無線電通信技術有傳輸的可靠性，時空上的自由性等優點，但是與其他通信方式相比也存在一些不足之處，比如，無線電通信容易受到外界電磁波信號的干擾，信息容易被外界竊取。因此，對無線電通信技術的保密性研究成為各國軍事信息研究的重點。在當今國際競爭日益激烈的環境下，有用信息被敵方獲取對國家、企業、軍事機構等造成的危害都是致命的。因此，做好無線電通信技術的保密性研究成為各界研究的熱點[3]。

3 無線電通信方法的創新與研究

在信息化社會競爭日益激烈的今天，如何解決無線電通信技術中出現的各種問題成為必要。解決這些復雜問題并切實滿足民用通信、軍事通信上的各種需求成為我國無線電通信技術發展前進的方向。因此，在對無線電通信技術進行研究的過程中，各種改革和創新是必不可少的。現階段，我們主要可以從以下方面重點進行創新研究[4]。

3.1 提高無線電通信網絡的可持續性。無線電通信技術的各種設備如果沒有較好的安裝、配置與部署，那么無線電通信網絡一旦受到外界的干擾，就容易導致整個網絡系統的癱瘓。因此，在無線電通信的整個網絡布局上，我們必須保證網絡的設備性能，優化各種設備配置，采取各種有效措施以用來保證網絡通信的可靠性。

3.2 采用無線電數字通信技術。數字通信技術能在很大程度上減少外界的干擾，保證通信的質量。因此，無線電通信技術要保持系統信號的穩定、提高系統頻譜的利用效率、增加系統通信上的質量，就必須采用數字通信技術，以確保提高通信質量。

3.3 改進接入網絡的方式。隨著無線通信技術的快速發展，以及各種網絡技術的融合，無線通信的發展得到了很大程度上的提高。在市場發展中，無線傳統網絡與新興網絡接入技術在計算機科學技術發展的支撐下，快速地推動了無線接入網絡技術的發展。移動蜂窩接入，無線本地環路等接入技術的實際應用，都在很大程度上滿足了人們通信上的各種需求。

3.4 推動無線通信技術寬帶化發展。信息技術的寬帶化發展對于光纖傳輸技術的發展起到了至關重要的推動作用。最近幾年，光纖傳輸技術的快速發展更是在全國各大城市取得了顯著成果。在無線通信技術發展的方向上，我國無線通信正朝著無線接入寬帶化的方向逐步演進，無線通信技術的寬帶化成為無線電通信的重要方向。

3.5 軟件無線電技術的推廣。在無線電通信偵察方面，軟件無線電具有重要的應用。軟件無線電在軍事通信領域的運用，如果能夠推廣到大眾生活市場，那么對于無線電通信技術的保密性研究也將是重大創新。

3.6 個人信息化技術的推廣。個人信息化通信在全球上已經有著較為完善的發展體系，在通信上，個人信息化能夠有效地降低無線通信傳輸路線的信息量，提高無線通信的傳播速度。

3.7 電路交換網絡的過渡。過渡電路交換網絡，IP網絡都將是無線通信技術的核心。在數據的處理能力上，電路交換網絡的數據處理能力將得到很大程度上的提升，這在一定程度上也解決了無線通信信號易受到干擾的難題[5]。

4 結束語

文章簡要回顧了無線電通信的發展歷程，介紹了無線電通信的優缺點。在無線電通信技術上，傳輸的路線、信號穩定性、傳輸距離、保密性等方面的要求也越來越高。針對我國上億人通信的要求，在無線電通信的網絡規模與通信質量上都有很大的改進空間。在全球市場競爭中，我國無線電通信技術也有了巨大的發展。但是，無線電通信技術在滿足用戶多方位、多層次上都需要有進一步的提高。因此，我們對無線電通信技術通信方法創新的研究具有實際的意義。我們要積極快速地推進無線通信方法技術的研究，為民眾生活、國家軍防等提供更加安全、優質的無線通信服務。

參考文獻

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[2]李雄偉，趙彥然.無線局域網的安全性及其攻擊方法研究[J].2005.

[3]錢沈廉.無線電通信技術之通信方法拓新[J].中國新技術新產品，2009.

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【關鍵詞】鐵路運輸無線通信技術列車控制系統

在鐵路運輸事業高速發展的同時，人們對鐵路服務質量與效率也提出了更高的要求，如何為人們提供更加高效、實時的鐵路運輸服務是當下需要重點考慮的問題。隨著信息技術、網絡技術的不斷發展，人們對網絡的要求也越來越高，人們不僅需要在日常工作、學習、生活中時時刻刻保持與網絡的連接，同時在旅途過程中也對網絡連接有了新的要求。因此，為了滿足人們的需求，就需要在鐵路運輸過程中實現高效的寬帶無線網絡接入服務，在此背景下，無線通信技術就越來越受到了關注和重視。無線通信技術的應用是影響鐵路發展的重要因素，在鐵路運輸系統中，應用無線通信技術可以有效保障運輸安全，對鐵路發展具有重要的意義和作用。

一、無線通訊技術概述

無線通信技術是利用電磁波信號可以在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式。隨著社會經濟的快速發展，以及科學技術的不斷進步，無線通信技術的應用也越來越廣泛，其中最具有代表性的無線通訊技術包括藍牙、RFID、紅外、3G、GSM等。一般認為，通信距離在100m以內的為進程無線通信，而高于100m的則為遠程無線通信。紅外、藍牙、RFID的通信距離在10m以內，所以屬于近程無線通信技術，而3G、GSM等通信距離較大，在100m以上，所以屬于遠程無線通信技術。隨著無線通信技術的不斷發展和進步，無線網絡寬帶也越來越高，這不僅滿足了人們對高速寬帶的需求，同時也在很大程度是促進了多媒體技術的發展[1]。現如今，無無線通訊技術已經被應用到各行各業中，其所發揮的作用也是尤為重要的。如無線通訊技術就是影響鐵路發展的重要因素，其在鐵路運輸過程中也發揮著重要的作用。為了更好的促進鐵路發展，加強分析鐵路運輸過程中無線通信技術的應用也具有重要的現實意義。

二、鐵路運輸中的無線通信技術分析

2.1光纖射頻中繼器

光纖射頻中繼器是鐵路運輸中無線通信技術的重要組成部分，其在鐵路運輸中發揮著重要的作用。光纖射頻中繼器的作用就是可以實現多個車站和線路的統一管理。過去對于車站和線路的管理需要在每個鐵路上設置無線基站，這樣一來就會在一定程度上提高鐵路運輸成本，同時影響管轄效率。而應用光纖射頻中繼器就可以解決這一問題。在線路和車站管理中，主要是利用光纖射頻中繼器來來接受射頻信號，據射頻信號可以了解多個線路和車站的情況，進而便于對多個車站和線路進行管理和監控[2]。

2.2泄露同軸電纜

在鐵路運輸過程中，當列車進入到隧道中會產生波導效應，進而影響到鐵路運輸過程中通信的傳輸質量和效率[3]。這是因為隧道中的直線距離較短，并且彎曲較多，所以無法進行直射傳播。而如果在鐵路運輸過程中，應用泄露同軸電纜就可以解決隧道傳播衰竭大這一問題，進而更好的提高通信傳播質量。

2.3通話組的自動轉換

在鐵路運輸過程中，所有信道、移動臺之間的通話自動轉換在集群方案中都是公用的，主要是通過改變網管工作站的設置來實現通話組的自動轉換。一般便捷臺的分配都是較為固定的，車輛段管轄在車輛段范圍的列車臺中，行車調度管轄在線路范圍的列車臺中，所以，在鐵路運輸過程匯總，列車通話組的轉變與列車臺的轉換是同步進行的。

三、鐵路運輸過程中無線通信系統的應用

3.1無線數字通信系統

目前，無線數字通信系統在鐵路運輸過程中有著十分廣泛的應用，其具有較強的抗干擾能力，能夠有效保障通話質量和通信效率，并且無線數字通信系統移動改設十分便利，容量擴充也方便，所以在鐵路運輸過程中發揮著重要的作用。無線數字通信系統不僅具有無線設置方式，同時還具有有限設置方式，能夠在聯絡通信中更好的保證音質清晰和通信速度。目前，在鐵路運輸過程中，無線數字通信系統主要應用在行車調度指揮、站間閉塞通信、調度監督管理等方面，通過應用無線數字通信系統，可以有效提高行車調度指揮效率，解決站間閉塞通信問題，同時提高調度監督管理質量，這對于保障鐵路運輸安全及鐵路運輸通信質量具有重要的意義。

3.2無線平面調度通信系統

無線通信技術中，無線平面調度通信系統也是尤為重要的一項技術內容，其在鐵路運輸過程中也有著廣泛的應用，在保證鐵路通信質量、運輸安全方面發揮著重要的作用。無線平面調度通信系統主要是利用無線電波的傳播來完成鐵路平面與調度中心之間通信的系統，系統組成包括調度所設備、沿線地面設備、移動電臺設備、傳輸設備等。在過去，鐵路運輸過程中鐵路調車指揮作業都是以旗信號、燈信號為主，這不僅需要耗費大量的人力，同時也難以有效保證工作效率。而應用無線平面調度通信系統就可以提高調車工作效率，保證調車作業的可靠性和安全性。

3.3無線列車調度通信系統

無線列車調度通信系統是實現列車與調度中心以及列車之間溝通的通信系統，其是無線通信技術的重要組成部分，在鐵路運輸過程中發揮著重要的作用。通過應用無線列車調度通信系統，可以更好的保證列車通信傳輸質量和效率，同時為旅客提供更加高速、實時的無線寬帶服務。無線列車調度通信系統具有直觀、靈活、操作便利、音質清晰的特點，所以在鐵路運輸過程中有著廣泛的應用。

3.4列車控制系統

列車控制至系統主要是采用多種技術手段來實現對列車的整體控制，該系統中包括自動防護、列車自動駕駛系統、計算機聯鎖系統等。在鐵路運輸過程中，應用列車控制系統就可以實現對列車的整體控制，比如對列車速度的合理控制，以及對停站時間的精準控制，在很大程度上降低了鐵路運輸成本，同時提高了鐵路運輸的質量和效率。軌道電路技術是列車控制系統的重要組成部分，其關系到列車控制的精準性，利用軌道電路技術可以為列車傳遞信息，進而為列車控制提供依據。另外，軌道電路技術在檢測列車是否處于安全狀態方面也發揮著重要的作用。列車控制系統中移動閉塞技術也發揮著重要的作用，移動閉塞技術的主要作用就是幫助列車了解自身的位置以及列車在線路匯總中所在的位置，進而便于列車更好的進行整體控制。在鐵路運輸過程中，應用列車控制系統可以有效提高鐵路運輸服務質量和水平。

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【關鍵詞】超寬帶無線通信關鍵技術

無線通信及其相關技術對現代社會的發展具有非常大的推動作用。超寬帶技術就是一種新的無線通信技術，該技術可以使用脈沖信號在共享頻帶內進行信號傳輸，很好的解決了頻帶有限情況下的頻譜資源利用率較低的問題。是一種非常具有發展前景的無線通信技術。

一、超寬帶無線通信技術概述

超寬帶的參數定義為：信號在-10dB處的相對帶寬與中心頻率的比值不低于百分之二十，或信號在-10dB處的絕對帶寬不低于五百兆赫茲。

二、超寬帶技術的技術特點及優勢

2.1基于超寬帶技術的通信系統結構簡單，易于實現

超寬帶技術下的通信系統所使用的信號形式為超短窄脈沖。這種信號形式不需要使用載波，大大降低了頻帶占用率。更為重要的是，超短窄脈沖可以直接用于調制，這就避免了過多的信號生成、混頻、放大等設備的使用，使得基于超寬帶技術的通信系統結構得到了大大的簡化，由于通信系統結構得到了簡化，故與其對應的系統構建成本和運行功耗也得到了顯著的降低，更具實現優勢和應用優勢。

2.2推動了通信方式與頻譜管理模式的創新

在傳統的無線通信系統中，信號的傳輸都需要通過載波調制實現，這中實現方式浪費了大量的通信帶寬。超寬帶技術下的無線通信系統不需要使用載波對信號進行調制，而是直接發送和接收脈沖信號進行數據傳輸，這種通信方式是對原有的通信方式的一種革新。

由于單脈沖信號只占用非常小的通信帶寬，這就可以使得通信帶寬擴展到GHz量級，為配合該技術的使用，FCC組織為其分配了3.1GHz-10.6GHz的頻譜范圍，該頻譜范圍非常寬，且具有免許可證屬性，故其在頻譜管理模式方面也是一種革新。

2.3具有明顯的傳輸性能優勢

無線通信中的通信系統性能的衡量標準有抗多徑衰落特性、傳輸速率、發射功率以及通信安全性等。在上述幾個方面，超寬帶技術均具有較為明顯的性能優勢。

超寬帶技術的信號發送方式決定了其具有較強的方向性，且得益于傳輸帶寬，該技術下信號的多徑時延可以達到納秒級別，故其具有較好的抗多徑衰落特性。基于超寬帶技術的通信系統傳輸速率可以超過1Gbps，該傳輸速率是傳統的無線通信系統所無法比擬的，同時其可利用的傳輸頻帶非常寬，這就降低了通信頻帶內的功率譜密度，進而增強了超寬帶無線信號的抗偵聽能力。鑒于直接進行基帶信號傳輸，故超寬帶技術具有較低的發射功率。

三、超寬帶無線通信系統中的關鍵技術分析

3.1調制與多址技術

在超寬帶無線通信中常用的調制技術有通斷監控調制（OOK）、脈沖幅度調制（PAM）、相移鍵控調制（BPSK）以及脈位調制（PPM）四種。

四種調制方式中，OOK與PPM調制方式的功率效率較高；跳時多址系統中，PAM調制方式最具性能優勢；相同誤碼率下，BPSK調制方式性能更好。

目前，超寬帶無線通信系統中所使用的多址方式有TH-PPM、TH/DS-SK三種。其中，采用匹配濾波進行用戶檢測的無線通信系統中，TH/DS-BPSK多址方式性能更好，若傳輸速率要求較高，可以采用DS-BPSK多址調制方式，若傳輸速率要求較低，可以采用TH-BPSK多址調制方式。采用最小均方誤差進行用戶檢測的無線通信系統中三種多址調制方式區別較小，可以根據實際使用情況具體選取。

3.2超寬帶無線信號的接收與檢測

超寬帶無線通信系統使用多個傳輸信道進行信號傳輸，這就使得信號能量分散分布在多個多徑分量中，對于這種信號的接收最好使用分集接收技術，常用的接收機為Rake接收機。此外，無線傳輸的多徑效應也提升了時域檢測技術的復雜度，為降低復雜度，或降低多徑效應對接收端信號檢測的影響，可以考慮使用變換域信號檢測相關技術對信號進行檢測。

3.3超寬帶無線通信系統中的信號同步技術

在接收端，信號必須經過同步才能夠被正確接收，但是在超寬帶通信系統中，脈沖信號的持續時間非常短，傳統的同步方法不適用于對這種信號進行同步。為實現信號的正確接收，多種同步技術被提出并應用到超寬帶接收系統中。如比特反轉法、編碼法、極大似然法、“臟模板”法等。需要說明的是，這些方法不同程度的存在著一定的缺陷和使用限制，仍然具有較大的改進和完善空間。

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關鍵詞：無線通信；電網通信；技術分析

一、概述

電力通信網是為了保證電力系統的安全穩定運行應運而生的。它同電力系統的安全穩定控制系統、調度自動化系統被人們合稱為電力系統安全穩定運行的三大支柱。我國的電力通信網經過幾十年風風雨雨的建設，已經初具規模，通過衛星、微波、載波、光纜等多種通信手段構建而成為立體交叉通信網。隨著無線通信技術的發展，無線通信系統的特性發生巨大的變化。鑒于采用無線通信網不依賴于電網網架，且抗自然災害能力較強，同時具有帶寬大、傳輸距離遠、非視距傳輸等優點，非常適合彌補目前通信方式的單一化、覆蓋面不全的缺陷。本文簡單介紹一下無線通信傳輸體制的應用特點和優缺點，并分析其在電力系統的應用前景。

二、無線技術介紹

（一）無線通信技術的概念

目前，無線通信及其應用已成為當今信息科學技術最活躍的研究領域之一。其一般由無線基站、無線終端及應用管理服務器等組成。

（二）無線通信技術的發展現狀

無線通信技術按照傳輸距離大致可以分為以下四種技術，即基于IEEE802.15的無線個域網（WPAN）、基于IEEE802.11的無線局域網（WLAN）、基于IEEE802.16的無線城域網（WMAN）及基于IEEE802.20的無線廣域網（WWAN）。

總的來說，長距離無線接入技術的代表為：GSM、GPRS、3G；短距離無線接入技術的代表則包括：WLAN、UWB等。按照移動性又可以分為移動接入和固定接入。其中固定無線接入技術主要有：3.5GHz無線接入（MMDS）、本地多點分配業務（LMDS）、802.16d；移動無線接入技術主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照帶寬則又可分為窄帶無線接入和寬帶無線接入。其中寬帶無線接入技術的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄帶無線接入技術的代表有第一代和第二代蜂窩移動通信系統。

1.主流無線通信技術

從技術發展的趨勢可以看出，以OFDM+MIMO為核心的無線通信技術將成為未來無線通信發展的主流方向。而目前基于該技術的無線通信技術主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4種技術。

2.其他無線通信技術

除了上述主流的無線通信技術外，目前已存在的無線通信技術還包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距離通信技術及LMDS、MMDS、點對點微波、衛星通信等長距離通信技術。

（1）IrDA：InfraredDataAssociation，是點對點的數據傳輸協議，通信距離一般在0～1m之間，傳輸速率最快可達16Mbps，通信介質為波長900納米左右的近紅外線。

（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球開放的2.4GHzISM頻段，使用跳頻頻譜擴展技術，通信介質為2.402GHz到2.480GHz的電磁波。

（3）RFID：RadioFrequencyIdentification，即射頻識別，俗稱電子標簽。它是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。RFID由標簽、解讀器和天線三個基本要素組成。

（4）UWB：UltraWideband，即超寬帶技術。UWB通信又被稱為是無載波的基帶通信，幾乎是全數字通信系統，所需要的射頻和微波器件很少，因此可以減小系統的復雜性，降低成本。

三、無線技術優劣分析

（一）WLAN技術分析

Wi-Fi的技術和產品已經相當成熟，而且大批量生產。該技術適用于無線局域網，作為有線網絡的延伸，對于特殊地點寬帶應用，盡管Wi-Fi技術應用非常廣泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隱患，Wi-Fi采用的是射頻（RF）技術，通過空氣發送和接收數據。由于無線網絡使用無線電波傳輸數據信號，所以非常容易受到來自外界的攻擊，黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內盜取數據甚至進入未受保護的公司內部局域網。

（二）WiMax技術分析

WiMax是一個先進的技術，推出相對較晚，存在頻率復用性小、利用率低的問題，但由于最近才完成標準化，該技術的大規模推廣還需要實踐考驗。從應用前景看，該技術可以在較大范圍內滿足上網要求，覆蓋可以包括室外和室內，可以進行大面積的信號覆蓋，甚至只要少數基站就可以實現全城覆蓋。WiMax由于其技術的先進性和超遠的傳輸距離，一直被業界看好，是未來移動技術的發展方向，并提供優良的最后一公里網絡接入服務。

（三）WMN技術分析

WMN是正在研究中的技術，在研究中不斷地在不同方面結合各種技術的特點進行融合，而且暫時沒有一個成熟的產品系列來支持該技術的大規模應用。從應用前景看，WMN這一新興網絡不僅在無線寬帶接入中有著廣闊的應用空間，在其他方面如結合數據、圖像采集模塊可以對目標對象進行監控或數據采集，并廣泛應用到環境檢測、工業、交通等領域。隨著其他技術的不斷更新完善，WMN更好地與之相融合、互補，從而能夠揚長避短，發揮出各自的優勢。

（四）3G技術分析

3G于1996年提出標準，2000年完成包括上層協議在內的完整標準的制訂工作。3G網絡部署已具備相當的實踐經驗，有一成套建網的理論，包括對網絡的鏈路預算、傳播模型預算以及計算機仿真等。從商用前景看，目前，3G在部分地區已得到大規模的商業應用，比如歐洲很多國家、日本、韓國等都已經建設了3G的網絡。3G技術已經進入可以實用的階段，還有很多國家和地區正在建設或將要建設3G網絡。

（五）LMDS技術分析

本地多點分布業務系統LMDS是一種提供點對多點通信的固定寬帶無線接入技術，其工作頻率在20GHZ以上，利用毫米波傳輸，可在一定的范圍內提供數字雙工語音、數據、因特網和視頻業務，是一種非常好的寬帶固定無線接入解決方案。在最優情況下，距離可達8公里；但是由于受降雨的原因，距離通常限于1.5公里。

其主要工作原理是通過扇區或基站設備將ATM骨干網基帶信息調制為射頻信號發射出去，在其覆蓋區域內的許多用戶端設備接收并將射頻信號還原為ATM基帶信號，在無需為每個用戶專門鋪設光纖或銅纜情況下，實現數據雙向對稱高帶寬無線傳輸。

（六）MMDS技術分析

MMDS的主要缺點是有阻塞問題且信號質量易受天氣變化的影響，可用頻帶亦不夠寬，最多不超過200MHz。其次，MMDS對傳輸路徑要求非常嚴格。由于MMDS采用的調制技術主要是相移鍵控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度調制QAM調制技術，無法做到非視距傳輸，在目前復雜的城市環境下難以推廣應用。另外，MMDS沒有統一的國際標準，各廠家的設備存在兼容性問題。

（七）集群通信技術分析

數字集群系統具有很多優點，它的頻譜利用率有很大提高，可進一步提高集群系統的用戶容量；它提高了信號抗信道衰落的能力，使無線傳輸質量變好；由于使用了發展成熟的數字加密理論和實用技術，所以對數字系統來說，保密性也有很大改善。

數字集群移動通信系統可提供多業務服務，也就是說除數字語音信號外，還可以傳輸用戶數字、圖像信息等。由于網內傳輸的是統一的數字信號，因此極大地提高了集群網的服務功能。

（八）點對點微波通信技術分析

微波傳輸的優勢主要體現在以下幾個方面：第一，可以降低運營商的運營成本。與租用線路相比，微波系統的投資只要一年左右即可收回。第二，微波傳輸系統部署簡潔快速。與傳統的傳輸手段相比，其快速部署的優勢可以更快地滿足新業務發展的需要。第三，目前的微波產品對未來的發展是有保障的，對于運營商的新業務和新需求都可以給予很好的支撐。未來，微波傳輸系統將升級到全IP的平臺之上，可以全面支持運營商未來的發展。

（九）衛星通信技術分析

利用衛星在有些人口不很密集的地區來配合陸地通信。在這些地區散布著范圍較廣但不密集的用戶，可以利用衛星作為用戶連至固定有線網的接入設施。在陸地通信網已經構成寬帶多媒體通信網的環境下，利用衛星建成寬帶衛星接入系統是比較好而切合實際的方案，經濟又可靠。

但是衛星通信畢竟是采用衛星作為通信平臺，其地面站的建設、通信信道租用費用都需要花費大量資金，而且通信資源為衛星通信公司所有，受其帶寬的限制，使得大量數據的傳輸需要付出非常大的代價。因此，作為日常生產、生活使用是極為不經濟的；而將衛星通信作為應急通信、作戰通信、海外通信等則比較適合。

四、無線技術綜合比較

目前無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍、不同的適用區域、不同的技術特點、不同的接入速率。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數據接入，而UWB可實現近距離的超高速無線接入。

首先，從標準化程度上看，本報告所涉及的技術中，僅僅WMN技術沒有成熟的標準體系，LMDS、MMDS、集群通信均有多種標準，只是沒有統一的國際標準，其余的技術均已經完成標準化工作，并且都進行了試驗網建設和商業網建設。

從頻率上看，Wi-Fi技術、WMN均使用的是開放頻段，WiMax技術、3G技術等其他技術使用的是授權頻段。

從覆蓋范圍上看，Wi-Fi技術、WMN技術屬于局域網無線接入技術，僅覆蓋35m～100m；WiMax技術、3G技術、LMDS技術、MMDS技術、集群通信屬于城域網接入技術，覆蓋范圍在1km～54km不等，而衛星通信、點對點微波則屬于廣域網技術，通常用于通信主干組網建設。

從傳輸速率上看，點對點微波和衛星通信屬于干線傳輸技術，不同的情況速率變化較大，而其余的技術均為接入技術，僅僅是3G技術接入速率最小，僅為384k，而其余技術均為幾十M甚至上百M的速率。

從調制技術上看，其中WiFi技術、WiMax技術、WMN、3G技術均采用最新的調制技術OFDM，其余的技術均未采用OFDM調制技術。

從天線技術上看，僅僅3G和WiMax技術采用了MIMO技術，而其他技術均未采用MIMO技術；從傳輸環境上看，僅僅WiMax技術和3G技術支持非視距傳輸，其余技術均要求視距傳輸環境；從網絡安全和QoS機制上看，WiMax技術和3G技術在這方面做得比較優秀、完善，其余的均存在較大的問題。