導語：如何才能寫好一篇通信系統，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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1光纖通信技術內涵

光纖通信技術主要是借助高頻光波，借助光纖的通信媒介進行信號的傳遞。在實際應用體系建立后，相關技術人員要利用光纖技術進行通信操作，也要著重了解光纖通信技術的特征。不僅能保證低損耗，也能提高整體傳導速度，確保其自身具有很強的抗電磁干擾能力，實現信息和數據傳輸項目的實際需求。而從19世紀到當下，光纖通信技術也實現了多樣化發展，不僅傳播速度有所提升，整體容量也翻了一萬倍之多，真正實現了技術和市場內行業的融合，也為新技術的推廣和應用提供了非常有效的發展背景。

2光纖通信技術要點分析

在對光纖通信技術進行綜合性分析的過程中，要對技術模型的運行要點進行統籌分析，確保技術處理效果和應用模型的有效性，也為管理體系的綜合性升級奠定堅實基礎。2.1光纖通信技術要點之光纖連接技術光纖通信技術在實際管理模型建立過程中，需要借助相關問題進行統籌處理，正是基于此，光纖通信體系中，光纖連接成為了信息高速管理和運轉的重要組成部分。光纖連接技術能一定程度上提高信息的傳播速度預計傳播方式，在滿足人們對信息需求的基礎上，保證信息處理效果符合預期。需要注意的是，在光纖通信技術中，寬帶主干線路的傳播效果是非常關鍵性的項目，對于用戶最后光纖連接方式產生影響。正是由于光纖通信技術的普遍性和有效性，人們能在借助光纖通信提高上網速度的同時，真正體會高速信息的傳播效果。由于光纖通信技術的接入口位置不同，其實際應用結構也分為FTTB模型、FTTC模型以及FTTH模型等，其中FTTH模型能實現光纖到戶，借助光纖寬帶的優勢和特征，為用戶提供更加具有實效性的管控模型，能在保證寬帶連接技術需求的基礎上，實現整體管理效果的綜合性優化。2.2光纖通信技術要點之波分復用技術光纖通信技術中，波分復用技術是現行應用較為廣泛的技術模型，主要是針對不同的光波頻率，借助單模光纖低損耗區的寬帶資源，建立健全完整的處理機制和控制措施，并且結合低損耗趨勢，將其發展為不同通道。其中，將光波作為光纖信號的傳遞媒介，實現整體信號傳輸和管理模型的綜合性升級，并且借助復用技術對不同波長承載信號的光纖結構進行分析，由于不同波長的光載波信號具有自身的獨立性，在實際應用體系建立后，能借助一根光纖實現多線路信號傳遞。

3通信系統中的光纖通信技術分析

正是基于光纖通信技術的多元化發展模型，在實際管理機制和項目應用體系建立過程中，針對具體問題要進行綜合性分析。本文以鐵路運輸項目為例，對其通信系統中應用光纖通信技術的路徑進行了集中分析和闡釋。值得一提的是，在鐵路通信系統中應用光纖通信技術，能在優化傳播速度的同時，保證傳播質量符合需求。目前。鐵路運輸通信系統中，光纖通信技術主要分為以下三個階段。第一階段是PDH階段，最開始使用的PDH技術鋪設的是短波光纖，實現了二次群系統的開啟和維持。例如，大秦鐵路通信系統中，就將八芯單模短波光纖應用在重載雙線電氣化項目中，主要使用的設備是36Mb/sPDH二芯結構，實現了車站和區域網絡通信的便捷化升級，為設備管理結構的綜合性優化奠定堅實基礎。正是基于此，也實現了鐵路通信系統的跨越式發展，從傳統的通信模式轉變為光纖通信結構。由于這一成功轉型，實現了整體技術結構和項目的綜合性升級，也為通信系統的綜合性升級奠定堅實基礎，實現管理機制和信息傳遞效果的綜合性優化。第二階段是SDH光纖通信系統運行階段，由于整體系統相對于其他系統更加的完善，在實際管理機制運行過程中，能有效彌補傳統管理機制中的不足，也實現了整體鐵路通信技術的全面升級，在實際技術應用體系中，SDH光纖通信技術能保證信號的穩定性，不僅僅能簡化網絡體系中的支路字節，也能創造不同設備互聯網的互聯。SDH光纖通信系統能實現更加系統化的自我管理，保證信息傳輸和通信的完整程度，建立健全更加系統化的完整管控模型，確保通信功能和安全得以全面提高和系統性優化。先進的SDH光纖通信技術將有效替代傳統技術模型，保證應用效果的穩定性。第三階段是DWDM光纖通信系統，在技術建立過程中，技術特性逐漸增強，能借助單模光纖寬帶分析實現損耗降低的目的，并且保證發送端光發射機同時發射不同穩定度和精度的波長光信號，在信號放大后，實現信號傳輸，借助信號分解功能，保證技術優勢得以全面升級。在實際應用體系建立過程中，DWDM技術能一定程度上提高通信傳輸速度，并且保證信息傳輸容量符合標準，為信息升級和項目管理提供便利，也為鐵路信息服務管理系統的綜合性優化奠定堅實基礎。技術最大的優勢就是能滿足網絡用戶的實際需求，并且能實現信息的更穩定化傳播和升級，保證信息管理效果和同時優化信息服務價值。

4結語

總而言之，在對光纖通信技術進行綜合性分析的過程中，要結合管理模型和控制措施進行統籌分析，保證管理體系的完整性和穩定性，也為技術結構的發展以及進步提供動力，確保技術應用效果和管理體系的綜合性升級，實現通信技術模型的綜合性優化。在光纖技術不斷發展的基礎上，克服相關問題和困難，滿足市場需求的同時，實現光纖通信技術的可持續發展。

作者:曲艷 單位:鄭州聯勤保障中心

參考文獻：

[1]張鉞,趙毅.光纖通信技術在工業電視上的應用[C].第二十六屆中國(天津)2013，IT、網絡、信息技術、電子、儀器儀表創新學術會議論文集.2013:200-203.

[2]邱琪,宋玉娥,陽樹宗等.空間站信息系統與光纖通信技術[J].電子科技大學學報,2013,29(04):365-368.

[3]張韜,尹項根,劉革明等.GPRS技術在饋線自動化通信系統中的應用[C].中國高等學校電力系統及其自動化專業第二十一屆學術年會論文集.2015:1610-1613.

[4]劉鋒,潘永湘,毛芳仁等.基于GPRS配電網自動化通信系統終端的設計工程與實現[C].2014全國電力系統自動化學術交流研討大會論文集.2014:178-182.

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關鍵詞：光纖通信；技術；應用；發展

中圖分類號：TN929.11 文獻標識碼：A

自從光纖通信系統被廣泛應用，通信領域發生了翻天覆地的變化，可以說光纖通信技術是信息傳輸的一次偉大變革，在信息傳輸中發揮了積極作用，而且也可以滿足在特殊環境中的使用需求。目前光纖通信技術的應用范圍越來越廣，對人們的生產與生活產生了深遠的影響。

1光纖通信技術概述

1.1 光纖通信的涵義

光纖是一種由玻璃材質制造而成的絕緣體傳導介質。而光纖通信，就是指以光作為信息運送的載體，利用光纖作為傳輸介質的一種通信手段。光纖通信技術由于其較之傳統的通信技術具有很多優勢，例如不存在接地回路問題，不會導致傳輸信息泄露等，因此在電信領域已經被廣泛應用，而且在未來還具有很好的發展前景。

1.2 光纖通信技術的原理

光纖通信技術的原理，是首先要在信息發送端將所傳送的信息轉換成電信號，然后將其調制到激光器所發出的激光束上，使光強隨著電信號的頻率變化而相應變化，將電信號轉化成光信號，并通過光纖對光信號進行傳導；在信息接收端，檢測器在收到光信號以后又會將其再轉變成電信號，再經過解調后恢復為原信息。

1.3 光纖通信技術的優勢

1.3.1傳輸損耗低，中繼距離較長

在光纖通信中，光纖傳輸具有很低的損耗率，一般情況下，可以將傳輸損耗率控制在0.20dB/km以下。由于光纖通信的傳輸損耗率很低，因此便可以相應的延長中繼距離，實現更長中繼距離之間的跨域，從而便可以減少中繼站的數量，為通信系統的建設降低成本，同時還可以降低通信系統的復雜程度。隨著目前科技的不斷發展進步，光纖材料也將變會不斷發展完善，還可以進一步降低原有的光纖傳輸損耗率，這對于提高通信系統的運行穩定性和可靠性也具有著重要的意義。

1.3.2通信容量更大，頻帶極寬

在光纖通信中的載波頻率遠高于電波頻率，再加之光纖通信傳輸信息過程的損耗率較低，因此采用光纖通信技術進行信息傳送，其傳送容量將會遠遠高于微波通信。與此同時，和電纜、銅線等傳統傳送介質相比較，光纖傳送寬帶要大得多。

1.3.3光纖柔軟，易于鋪設

由于光纖擁有很好的柔韌性，因此能夠對光纖采用大幅度的繞制，便于光纖成束，從而形成密度較高且直徑較小的光纜，方便通信系統的鋪設。

1.3.4光纖通信具有良好的保密性

在光纖通信中使用的傳輸介質是光纖，光信號在光纖包層和纖芯附近進行傳送，光纖之外不存在光波，因此可以較好的保護信息，預防信息泄露。此外，光纜的外部保護設施均是不透光材料制成，再加上光纜一般情況都會被埋置于地下，因此，光泄露的情況幾乎是不可能發生。

2光纖通信技術的發展現狀分析

在進入本世紀以來，我國的光纖通信以非常迅猛的姿態快速成長起來，在光纖通信技術領域不斷開拓創新，取得了長足的發展。目前我國的光纖通信技術已經發展到了應用階段，很多技術都已經成熟，尤其在光纖接入網技術和波分復用技術上取得了重大的突破，在很大程度上提高了人們信息通信交流的質量。

2.1 光纖接入網技術

光纖接入網技術，是人類在信息傳輸技術上取得的一項全新突破，實現了信息傳輸的高速化，滿足了人們對信息傳輸的速度要求。光纖接入網技術的主要是由寬帶的主干傳輸網絡和用戶接入這兩個部分組成，其中用戶接入技術是關鍵性技術環節，它負責實現全光接入的重要任務。

2.2 光纖波分復用技術

光纖通信技術中的波分復用技術，是現代光纖通信技術領域的又一項重大技術突破。利用波分復用器可以有效的降低光纖的信息傳輸損耗，從而獲得更大的帶寬資源。光纖波分復用技術以信道光波的頻率及波長的不同等情況為出發點，將光纖的低損耗窗口分成各個單獨的通信管道，將波分復用器設置在信息發送端，將不同的信號集合到一起，并送入單根光纖中進行信息的傳送，在接收端的波分復用器再將這些承載著不同信號、不同波長的光波進行再分離。

3光纖通信技術的未來發展趨勢分析

在未來的科技發展中，光纖通信技術必然將向著不斷提高通信服務質量、滿足人們日益增長的要求的方向發展。可以想象，未來的光纖通信技術的發展趨勢將會是面向更高的信息傳輸速度、更大的傳輸容量、更長的中繼距離，甚至無中繼傳輸來發展，與此同時，實現全光網絡也是我們在不斷探索的主要發展方向。

3.1 提高光纖通信技術的傳輸速度、傳輸容量、以及傳輸距離

在目前的光纖通信技術水平下，已經在很大程度上提高了光纖傳輸系統的傳輸速度、容量和距離，在未來光纖通信技術必然會沿著這一方向繼續發展進步，實現超高速度、超大容量、超長距離的傳輸，這對于跨海、跨洋光纖通信具有很高的現實意義。

3.2 全光網絡

全光網絡將會是未來高速通信網絡的發展趨勢，它是光纖通信技術發展的最高階段，也是人類期望達到的最理想階段，因此對于全光網絡的研究已經成為目前光纖通信發展的重要研究課題。雖然現在的全光網絡仍然處于初級發展階段，技術上還不成熟，不過隨著人類在這一領域的不斷研究、探索，相信在不久的未來這一目標一定會實現。

4光纖通信技術的應用

4.1光纖通信技術在電力通信領域中的應用

電力通信的主要作用是實現電力系統的自動化控制，提高企業的管理水平，光纖通信技術最初是通過普通光纜運用架空、管道、地埋等方式應用于電力通信的，因為光纖通信具有質量輕、容量大、傳輸速度快、抗干擾能力強等優點，逐漸受到各界的好評，而且是最早應用于電力通信部門，為電力企業的發展起到了助推的作用。

4.2光纖通信技術在交通領域的應用

交通智能化的實現離不開信息化的發展，主要是通過對數據信息的搜集整理、傳輸、處理，然后再運用先進的信息技術、通信技術、計算機技術，實現對交通的智能化管理。運用光纖通信技術可以對交通聯網收費與管理、道路監控系統的各類數據、圖像等信息進行傳輸，確保交通系統高效、安全運行。

4.3光纖通信技術在廣播電視領域中的應用

目前光纖技術應用最多的就是廣播電視系統，衛星上行站、視臺總控機房、發射臺傳輸信號和有線電視網都是通過光纜來實現的，保證了信息的傳輸質量和傳輸效果。利用光纖通信技術大大降低了原來信號的干擾，提高了信號傳輸的完整性及可靠性。由于光纖通信網絡具有重量輕、體積小、損耗低、容量大、傳輸頻帶寬、不易串音和抗電磁干擾等優點，而且成本投入較低，因此它成為高性能的通信網絡系統中的重要傳輸手段，在電視廣播的計算機網絡、通信網絡和媒體通信網絡等數據信號傳輸系統中得到了廣泛的應用。

5結語

隨著我國乃至全世界在光纖通信技術領域的不斷深入探索，我們已經在很多技術上取得了重大的突破，目前的光纖通信技術已經能夠在很大程度上滿足人們對于信息通信服務的要求，不過在很多技術設想上，目前的研究仍處于初級探索階段，因此，光纖通信技術在未來仍有很大的發展空間。

參考文獻

[1]李海,袁琳.淺析現代光纖通信技術的現狀[J].中國新技術新產品,2010(03).

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關鍵詞　通信電源　維護

由于歷史發展的原因，當前通信電源供電體制基本上是以集中放置、集中供電方式為主，有人值守、故障維修為主。而電源的負載，如傳輸、交換、數據、移動等專業的維護方式正朝著集中監控、集中維護、少人或無人值守方向發展。通信基站是通信網絡系統中的重要組成部分，保證任何情況下的正常供電，是保證通信網絡安全運行的重要環節。為此各通信基站內均配備了較先進的電力電源供電系統，包括開關整流設備、免維護蓄電池、油機等。這些設備是保障供電穩定和連續性的重要設備，對這些設備維護的好壞，不僅影響電源系統設備的壽命和故障率，而且直接涉及通信網絡的平穩運行。

1　通信電源

從遠古時代以來，陽光、空氣、食物和水一直是人們賴以生存的必需品，而今在科學技術飛躍發展的時代，電也已成為人們的必需品。因為有了電，我們的生活才有了歡樂。正是由于通信系統的安全優質運轉，無處不在的通信電源則是堅實的基礎和根本保障。實施集中監控管理是網絡技術發展的必然趨勢，是現代通信網的要求，也是企業減員增效的有效措施。各種電源設備要智能化、標準化，符合開放式通信協議。若電源系統不能輸出規定電流，電壓超出允許波動范圍，雜音電壓高于允許值時間并持續10s以上者均判定為系統故障。原交流系統中的電壓、頻率或波形畸變超出規定范圍持續時間大于60s者均判定為故障。為此，要保證通信電源系統的可靠性，有條件的通信部門應盡量從兩個不同的地方引入2路市電輸入，并設置2路市電電能自動倒換裝置；所用設備要選用可靠性高的高頻開關整流設備，采用模塊化、熱插拔式結構以便于更換，并合理配置備份設備。任何新技術、新設備未經充分驗證、試運行前均不得進入供電系統。供電方式要大力推廣分散供電，使用同一種直流電壓的通信設備采用兩個以上的獨立供電系統，這也是今后通信網絡容量和規模不斷擴大、各種新業引入的新要求。

2　電源系統使用注意問題

電源系統目前廣泛使用高頻開關電源系統設備，其智能化程度高，電池采用了免維護蓄電池，這雖給用戶帶來了許多便利，但在使用過程中還應在多方面引起注意，確保使用安全。

2.1按電源系統的使用要求和功率余量大小來分，在使用中要避免隨意增加大功率的額外設備，也不允許在滿負載狀態下長期運行。工作性質決定了電源系統幾乎是在不間斷狀態下運行的，增加大功率負載或在基本滿載狀態下工作，都會造成整流模塊出故障，嚴重時將損壞變換器。自備發電機的輸出電壓、波形、頻率和幅度應滿足電源系統對輸入電壓的要求，另外發電機的功率要大于開關電源設備的額定輸入功率，否則，將會造成電源系統設備工作異常或損壞。

2.2電池應避免大電流充放電，理論上充電時可以接受大電流，但在實際操作中應盡量避免，否則會造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質脫落，電池內阻增大且溫度升高，嚴重時將造成容量下降，壽命提前終止。在任何情況下都應防止電池短路或深度放電，因為電池的循環壽命和放電深度有關。放電深度越深循環壽命越短。在容量試驗或放電檢修中，通常放電達到容量的30％－50％就可以了。

2.3鉛酸蓄電池的容量和電解液的比重是線性關系，通過測量比重可以了解電池的存儲能量情況。閥控式密封蓄電池是貧液電池，且無法進行電解液比重測量，所以如何判定它的好壞，預測貯備容量已成為當今業界的一大難題。用電導儀測電池的內阻是判定蓄電池好壞的一種有參考價值的方法，但尚不能準確測定電池的好壞程度。目前，最可靠的方法還是放電法。在可靠性、經濟性、可使用性、維護性等方面綜合比較，應選用四沖程油機為原動機發電機組。四沖程油機結構簡單，采用多缸均衡做功、增壓等一系列成熟技術適合于大容量機組的要求。其噪音小、污染小、性價比高。使用中把機組產生的熱量排到室外，保證機組周圍環境濕度不超過指標要求。

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[關鍵詞]調制白噪聲載波相干解調非相干解調

中圖分類號:TN92文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1210017-02

一、引言

目前,MATLAB/Simulink軟件已經成為解決工程實際問題的重要手段之一。Simulink軟件具有豐富的模塊庫,其中公共模塊庫共包含9個模塊庫[1]:連續系統模塊庫、離散系統模塊庫等。除此之外,還集成了許多面向不同專業領域的專業模塊庫。

本文利用Simulink模塊化、直觀和操作簡單的特點,對語音通信系統進行建模和仿真,并進行性能分析與比較。

二、語音通信系統總體設計

在本設計中,信源文件為一段語音,其采樣率為22.05kHz,16位單聲道。信源經過一個帶限濾波器后,單邊帶寬被限制為1kHz。調制模型采用常規幅度調制(AM),載頻為4kHz,調制信號加入窄帶高斯白噪聲。解調器采用兩種解調方式:相干解調和非相干解調――平方律檢波,比較在不同功率的噪聲背景下兩種解調方式得到的語音信號的質量。最后,將所得的解調信號接入simulink的示波器與信源信號進行比較,同時將解調的信號送入音頻設備聽其質量。

基于simulink的語音通信系統仿真模型如圖1所示:

圖1語音通信系統框圖

三、語音通信子系統設計

(一)信源

在simulink的DSP Blockset中提供了兩種與操作平臺相關的音頻讀模塊[2]:

1.From Wave Device:Simulink在仿真過程中將“實時地”從音頻接口讀入一個連續的音頻流數據。

2.From Wave File:從wav音頻文件中“實時地”讀入數據并輸出。

本文采用從wav音頻文件中“實時地”讀入數據并輸出的方式。

(二)語音信號的調制與解調

1.語音信號的調制

在調制模塊中選擇DSB-AM調制,載頻為4khz,采樣率為22.05khz。由調幅的原理可知[3],信源疊加一個直流分量然后與載波相乘即可得到DSB-AM信號。直流分量先設置DC=1,然后改變直流分量值,分析比較不同直流分量對兩種解調性能的影響。

2.相干解調

相干解調仿真子系統如圖2所示。模塊輸入為DSB-AM信號,解調信號輸出到示波器和音頻輸出設備。用于解調的載波信號先設置為與調制載波信號同頻同相,即4khz,初相位為0。然后,修改載波值,分析比較載波同步對解調性能的影響。

圖2相干解調

為了無失真的恢復調制信號,低通濾波器的通帶截止頻率設計為1khz,阻帶截止頻率設計為1.5khz,通帶紋波為1dB,阻帶衰減為50dB,采用Kaiser窗函數,階數為130階。

最后,為了去除疊加的直流分量,無失真的恢復信源信號,經過低通濾波的信號需要再通過一個高通濾波器。高通濾波器也采用FIR濾波器,阻帶頻率為50hz,通帶頻率為信源信號頻率1khz,采用Kaiser窗函數,階數為68階。

3.非相干解調――平方律檢波

非相干解調子系統采用平方律包絡檢波,如圖3所示。由于信源信號經過帶限后頻率限制在W=1khz之內,載波的頻率為Wc=4khz,于是AM信號的頻率在Wc-W=3khz和Wc+W=5khz之間。

圖3平方律檢波

經過平方處理以后DSB-AM信號的頻率成份包含2W=2khz以內部分和2(Wc-W)-2(Wc+W)即6khz-10khz部分。為了無失真的恢復調制信號,需要濾除2(Wc-W)-2(Wc+W)即6khz ～10khz頻率部分,僅保留2W=2khz

以內的頻率部分。于是,FIR低通濾波器通帶頻率設計為2khz,阻帶頻率為2.5khz,通帶紋波為1dB,阻帶衰減為50dB,采用Kaiser窗函數,階數為130階。

和相干解調子系統類似,為了去除疊加的直流分量,無失真的恢復信源信號,經過低通濾波的信號也需要再通過一個高通濾波器。高通濾波器的參數設計同相干解調中高通濾波器。

四、性能比較與分析

(一)相干解調與非相干解調性能比較與分析

當信道加入均值為0,方差為0.01的高斯白噪聲,系統仿真時間設置成為8s的時候,仿真結果如圖4所示。圖5是信道加入均值為0,方差為0.0001的高斯白噪聲,系統仿真時間設置成為8s的時候的仿真結果。可以看到當噪聲方差為0.01的時候,解調出來的SNR要比噪聲方差為0.0001的時候的SNR要小,同時也可以播放解調出來的語音信號,聽其與原語音信號的質量差異。

從圖4和圖5中可以看到,當載波同步的時候,由相干解調出的語音信號的噪聲較小,其信噪比SNR較大。當不斷增大噪聲的功率,也就是噪聲的方差的時候,用耳機去聽相干解調和非相干解調的語音信號的質量發現,非相干解調的語音信號完全淹沒在噪聲之中,但相干解調的語音信號仍然可以辨別,所以相干解調的性能要好于非相干解調的性能。

圖4噪聲方差為0.01載波同步仿真輸出

圖5噪聲方差為0.0001載波同步仿真輸出

(二)載波同步對相干解調性能的影響

當載波不同步時,相干解調的性能會大大下降。仿真結果如圖6,用于調制的載波初相位為零,而用于相干解調的本地載波初相位設置為0.5π,可以看到相干解調出來的信號基本被噪聲淹沒,信號的信噪比很低,而對非相干解調沒有影響。

圖6載波不同步解調

(三)過調幅對包絡檢波的影響

為了仿真方便,采用1KHz的正弦波為信源。在AM調制的時候,信源疊加的直流分量DC=0.5。采用非相干包絡檢波的方法解調出來的信號出現了切削失真,其信號的負值部分被削去了,而采用相干解調的方式解調出來的信號卻與原發送信號基本一致。

五、結論

本文利用Simulink仿真軟件模擬了語音通信的全過程。針對DSB-AM調制,分析比較不同功率的高斯白噪聲、載波同步以及過調幅對相干解調和非相干解調的影響,仿真結果說明相干解調的總體性能優于非相干解調的總體性能。

參考文獻:

[1]黃永安、馬路、劉慧敏,MATLAB7.0/Simulink6.0建模仿真開發與高級工程應用[M].北京:清華大學出版社,2005,46-62.

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關鍵字：擴頻通信系統；同步；捕獲；跟蹤；仿真

移動通信是當今通信領域最為活躍、發展最為迅速的領域之一，而且越來越成為人們生活中不可或缺的一部分，是人們日常生活中最重要的通信方式之一。有人說如今出門帶手機比出門帶鑰匙更為重要，這種說法一點也不夸張，反而很形象的道出了移動通信對人們生活的重大影響。

移動通信發展到今天，器用戶的計數單位已經發展到億，這在1946年AT&T推出第一個移動電話系統時是完全想象不到的。在這短短的五十年時間里，移動通信能夠有如此快速的發展，跟移動通信涉及到的領域，跟移動通信涉及到的領域、綜合技術之多、發展之快是分不開的。

隨著計算機及通信技術的發展，世界各國對擴頻技術的研究與應用已接近，而基于擴頻的CDMA移動通信技術也得到迅速發展，其主要原因是在擴頻通信中存在擴頻碼序列的擴頻調制，可充分利用各種不同碼型的擴頻碼序列之間優良的自相關特性和互相關特性，以及在接受端利用相關檢測技術進行解擴。這樣，在分配給不同用戶不同碼型的情況下很容易的區分不同用戶的信號，提取出有用信號，從而實現在寬帶上許多對用戶可以同時通話，即多址通信。其次，擴頻CDMA方式，雖占用較寬的頻帶，但按平均到每個用戶占用的頻帶來計算，其頻帶利用率是很高的。此外，擴頻CDMA方式有精確的功率控制，可通過保持每個終端在低電平下的發射功率來減小對其他用戶的干擾，以保證高質量的傳輸，同時客服了遠近效應問題。采用擴頻CDMA方式有精確的功率控制，可通過保持每個終端在低電平下的發射功率來減小其他用戶的干擾，以保證高質量的傳輸，同時客服了遠近效應問題。采用擴頻CDMA，還有利于組網、進行選呼、增加保密性和解決新用戶隨機入網等問題。正因為有著不可比擬的優勢，擴頻CDMA技術已走進中國，并正在電信領域中廣泛應用，對他的研究將具有非常深遠意義。

從傳統上來說，每個多址通信的用戶獨占一定的資源，比如頻帶或時隙（或兩者兼有），并且每個用戶所占資源并不相交。通過碼分多址方式，假設每個用戶所占的資源相互獨立，多址信道便簡化成單一點到點的信道，但是每個點到點的信道的容量會受到所分到的頻帶和時隙的限制，以及由背景噪聲造成多路徑衰落、陰影效應等傳播畸變的影響，二采用擴頻技術可以解決上述問題。此外，同步也是擴頻通信系統中的一個非常重要的實際問題。同步與否，關系著擴頻通信系統能否正常工作；同步好壞，直接影響著系統的工作穩定性；同步快慢，決定著系統剛干擾能力的強弱。

1 CDMA及擴頻原理

CDMA就是利用相互正交的不同編碼序列分配給不同用戶調制信號，實現多用戶同時使用同一頻率接入系統和網絡的通信技術。CDMA按照其采用的擴頻調制方式的不同，可以分為直接序列擴頻（DS）、調頻擴頻（FH）、跳時擴頻（TH）和復合式擴頻等。其中，以DS-CDMA也就是直擴碼分多址應用最廣。

1.1 DS-CDMA通信技術及特點

CDMA技術的原理是基于擴頻技術，即將需傳送的具有一定信號帶寬的信息數據，用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調制，是原數據信號的帶寬被擴展，在經載波調制并發送出去。接受端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬新號作相關處理，把帶寬信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴，以實現信息通信。

我們知道，在無線蜂窩通信系統設計中，必須妥善解決好幾個方面的問題：其一，由于無線鏈路上的多徑效應帶來的衰落；其二，由于復用環境下多個用戶在接入時彼此干擾造成的系統性能諸如呼損率、掉話率的惡化；其三，盡可能擴大容量。CDMA移動通信系統的擴頻技術通過所謂擴頻增益的提高可以很好的改善惡劣信道的影響。另外，CDMA作為一種多址方式，不同于從前的FDMA（頻分多址）、TDMA（時分多址）。后兩種多址方式將接入所需的資源進行劃分，使得用戶等效為獨立的單信道環境下工作，而CDMA系統實現了含頻域、時域和碼域三維信號處理的一種協作，因此它具有抗干擾性好，抗多徑衰落，保密安全性高，同頻率可在多個小區內重復使用，容量和質量之間可權衡取舍等屬性。這些屬性使CDMA比其他系統有非常重要的優勢。

CDMA系統是一個干擾受限系統，系統信噪比對于所能達到的用戶數有著顯著的影響。William C.Y.Lee曾指出并論證了具有功率控制CDMA系統的用戶量是FDMA方式的20倍，是TDMA方式的4倍。而利用語音通話時的激活周期（35%）和空間劃分可以進一步減小諸如遠近效應所引起的干擾，提高系統容量。理論和實踐證明，與FDMA、TDMA相比，以CDMA為接入方式的系統通過功率控制等措施不僅提高了支持的用戶數（用戶數×單用戶傳輸效率=系統傳輸速率），還有可能達到或逼近多址信道的信道容量界，有助于達到信息論的“有效性”目標。

針對人們對移動通信保密和抗干擾方面越來越高的要求，移動通信3G標準的制定與實施使用這一切成為可能。第三代移動通信系統主要工作在2GHz頻段，其主要目標是支持多媒體業務的高速數據傳輸，最高數據率可達2Mbit/s。WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA這三種最主要的3G無線傳輸技術指標，均采用了CDMA技術，即CDMA技術是第三代移動通信技術的關鍵技術，而直接序列擴頻（DS-SS）技術在CDMA中應用最為廣泛。

直接序列擴頻的CDMA系統，就是直接使用具有高碼率的擴頻碼序列在發端去擴展信號的頻譜；而在收端，用相同的擴頻碼序列去進行解擴，把展寬的擴頻信號還原成原始信息。擴頻碼的序列多采用偽隨機碼，也稱為為噪聲（PN碼）序列。由于不同的擴頻碼是正交或者接近正交的，彼此相互影響很小，因此，可以把不同的擴頻碼作為用戶的地址嗎，則很容易實現碼分多址（CDMA）通信。其特點如下：

（1）各用戶使用同一頻段，頻譜效率較高；

（2）具有抗多徑、抗干擾特性；

（3）采用RAKE接收機提高抗多徑性能；

（4）PN碼具有類似噪聲的性能；

（5）發射譜密度低，信號隱蔽。

2 擴頻通信的主要特點

自20世紀40年代后期，特別是80年代以來，擴頻技術被廣泛應用與各種軍事系統中。由于其性能獨特，在移動通信、衛星通信中也獲得了廣泛應用。擴頻通信技術的主要特點概括如下：

2.1 抗干擾能力強

抗干擾能力強是擴頻通信最基本的特點。擴頻系統的擴展頻譜越寬，獲得的處理增益越高，干擾容限就越大，抗干擾能力就越強。接收端采用與發送端同步的擴頻碼解擴后，又用信號得到恢復，其他干擾信號的頻譜就被展寬了，從而使落入信息帶寬內的干擾強度大大降低，從而抑制了干擾。

2.2 保密性好

保密性好是擴頻通信最初在軍事通信中獲得應用的主要原因。由于擴頻系統使用周期很長的偽隨機碼進行擴頻，經調制后的數字信息類似于隨機噪聲，在接收端進行解擴時，只有采用與發送端同步的擴頻碼才能正確的恢復發送的信息。而且在不知偽隨機碼時破譯是很困難的，所以信息得到了保密。此外，由于擴頻信號的頻譜被擴展到帶寬很寬的頻帶內，其功率頻譜密度也隨之降低，難以檢測，所以信號具有隱秘性。

2.3 具有抗衰、抗多徑干擾能力

由于擴頻通信系統的信號頻譜被展寬，所以擴頻系統具有潛在的抗頻率選擇性衰落的能力，此外，擴頻通信系統還能有效的客服多徑干擾。

2.4 具有多址能力，易于實現碼分多址

擴頻通信系統中用偽隨機序列擴頻，在實際的通信系統中可以利用不同的偽隨機序列作為不同用戶的地址碼，從而實現碼分多址

通信。

篇6

無線通信是近年發展較快和應用較廣的技術，本文通過對某電廠技術改造的研究，提出了以無線通信代替傳統電纜通信的方案。該方案具有實施靈活簡便、系統穩定性好的特點，同時較低的改造成本亦便于推廣。

關鍵詞：無線通信；電纜；工業控制通信系統；成本

一、目的

傳統工業控制通信系統一般使用電纜作為信號傳輸介質，建立這樣的系統需要完成大量的基建工作（制作電纜通道），支付高昂的原料成本，且建成后升級改造和故障排除均十分困難，這對生產企業來說既難以接受又無可奈何。

本文的研究目的在于嘗試設計和建立一種無線工業控制通信系統，在滿足工業控制系統通信穩定可靠的情況下，同時具備價格低廉和安裝維護簡便的特點，以代替傳統的電纜通信。

二、案例

某電廠燃料碼頭現有二臺25T橋式抓斗卸船機，自2011年開始，卸船機與輸煤集控之間通信故障頻發，在卸煤作業中聯鎖狀態時有時無，故障除了影響生產效率外，更對巡檢人員的安全構成了威脅。

1.故障分析

（1）電纜線芯受損：由于碼頭工作環境相對惡劣，電纜保護外殼易老化損壞，此時，卸船機行走所產生的拉力將有部分由電纜線芯承擔，線芯因此出現斷裂現象，引起故障。

（2）通信終端故障：收發信息的I/O模塊跟轉換電壓用的繼電器，在自身損壞或接線不牢的情況下均可能引起故障。

2.改進方法

設計并建立一個基于無線通信技術的工業控制通信系統，新系統不再使用通信電纜及相關的通信終端，故障亦隨之消除。

設計系統工作流程如下：使用PLC/上位機采集控制系統中的數據，再利用硬件對該數據進行調制，發射電臺將經過調制后的數據以電磁波的形式傳播到信號覆蓋區域內，指定的電臺對其進行接收、解調，最終數據到達目標上位機/PLC處。

根據實際工況，通信系統按照1主站4從站的方式配置，如圖1所示；選用了型號為RLXIB-IHN的以太網調制解調器作為電臺使用，性能參數見表1。

三、結論

月度維護隨機地點測試結果（組圖1）：

1.通訊的無線信號強度：

輸煤運轉樓主站：為信號發送者信號滿格，頻道帶寬為2.4G*2

煤電綜合樓從站：SNR=27，信號為 優良

頻道帶寬為2.4G*2，與主站通訊標稱速度為 300M

現有信號下通訊 速率最大150M

數據交換速度為 1～2ms 一次。

#1卸船機從站：SNR=27 ，信號為優良。

頻道帶寬為2.4G*2，與主站通訊標稱速度為 300M

現有信號下通訊 速率最大150M

數據交換速度為 1～2ms 一次，偶爾出現3ms速度。

#2卸船機從站：SNR=30，信號為優良

頻道帶寬為2.4G*2，與主站通訊標稱速度為 300M

現有信號下通訊 速率最大180M

數據交換速度為 1～2ms 一次。

集控室從站：SNR=24，頻道帶寬為2.4G*2。

與主站通訊標稱速度為 110M 。

實際通訊 速率180M

數據交換速度為 1～2ms 一次，偶爾出現3ms速度。

沙角A電廠進行無線通信系統的改造成本約為10萬人民幣，整個改造周期約為2個月，期間可沿用原通信系統；若更換通信電纜，不計算基建費用，材料成本約為19萬人民幣，改造周期約為1個半月，期間設備須停運，由此可見，無線通信系統成本更低，施工過程更靈活。

在現場試運的半年時間內（含雷暴、臺風等惡劣天氣），該系統未出現過通信故障，且在指定區域進行隨機抽查得到的信號強度均能達到良好水平，故認為其穩定可靠。

新技術發展成熟從而代替舊技術，是科技發展的普遍規律，憑借著低廉的成本、簡便靈活的實施方式，無線通信也將在工業控制領域上逐漸替代電纜通信。

四、經驗分享

本次改造的過程總體而言比較順利，對此本人亦有一些心得，在此分享。

電臺位置選擇

在為電臺選擇安裝地點時必須考慮周邊的地理狀況對信號產生的影響，只要仔細留意圖1，就可發現電臺的選址均在較高且四周無障礙物處，這樣可以有效減少信號衰減，增強通信系統的穩定性。

1.硬件兼容性

不同廠家之間的工業控制產品大多存在硬件上不兼容的問題，在購買硬件前應先通過咨詢銷售方技術人員進行確認，以免出現需額外增加轉換器的狀況。

2.系統實現方法

只要確定了系統的工作流程，即可利用軟硬件進行實現，方法繁多，不一而足，現提供案例中的解決方案以作參考：

（1）此方案選用了OPC軟件KEPSERVER及組態軟件INTOUCH；

（2）將KEPSERVER及INTOUCH安裝至上位機；

（3）使用INTOUCH與本地PLC組態，建立變量表；

使用KEPSERVER與遠方PLC連接，再根據上位機的操作，從遠方PLC讀取數據至變量表中或從變量表中抽取數據寫至遠程PLC中。

至此即可實現兩個控制設備之間的無線通信。

參考文獻：

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【關鍵詞】光纖通信技術 鐵路通信 應用技術

從光纖通信問世到現在，光傳輸的速率以指數增長，光纖通信技術得到了長足的進步， 應用范圍也不斷擴大。隨著鐵路通信朝著數字化、綜合化、寬帶化、智能化方向發展，光纖通信技術已經大量應用于鐵路通信系統中，顯著地提高了鐵路通信能力，極大地促進了鐵路通信系統的完善和發展。

一、光纖通信概述

光纖通信是以很高頻率（大約1014Hz）的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質的通信。1966年7月，美籍華人高錕博士《用于光頻的光纖表面波導》，分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實現光通信的可能性，預見了低損耗的光纖能夠用于通信，敲開了光纖通信的大門。1970年，美國康寧公司根據高錕論文的設想首次研制成功當時世界上第一根超低損耗光纖（衰減系數約為20dB/km），光纖通信時代由此開始。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優點，備受業內人士青睞，發展非常迅速。光纖通信系統的傳輸容量從1980年到2000年增加了近一萬倍，傳輸速度在過去的10年中大約提高了100倍。目前，光纖通信技術已有了長足的發展，新技術也不斷涌現，進而大幅度提高了通信能力，并不斷擴大了光纖通信的應用范圍。

二、光纖通信技術現狀

（一）波分復用技術

波分復用技術可以充分利用單模光纖低損耗區帶來的巨大帶寬資源，根據每一信道光波的頻率（或波長）不同，將光纖的低損耗窗口劃分成若干個信道，把光波作為信號的載波，在發送端采用波分復用器（合波器），將不同規定波長的信號光載波合并起來送入一根光纖進行傳輸。在接收端，再由一波分復用器（分波器）將這些不同波長承載不同信號的光載波分開。由于不同波長的光載波信號可以看作互相獨立（不考慮光纖非線性時），從而在一根光纖中可實現多路光信號的復用傳輸。

（二）光纖接入技術

光纖接入網是信息高速公路的“最后一公里”。實現信息傳輸的高速化，滿足大眾的需求，不僅要有寬帶的主干傳輸網絡，用戶接入部分更是關鍵，光纖接入網是高速信息流進千家萬戶的關鍵技術。在光纖寬帶接入中，由于光纖到達位置的不同，有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的應用，統稱FTTx。FTTH（光纖到戶）是光纖寬帶接入的最終方式，它提供全光的接入，因此，可以充分利用光纖的寬帶特性，為用戶提供所需要的不受限制的帶寬，充分滿足寬帶接入的需求。

三、光纖通信技術發展趨勢

（一）超高速、超大容量和超長距離傳輸

超大容量、超長距離傳輸的波分復用技術極大地提高了光纖傳輸系統的傳輸容量，在未來跨海光傳輸系統中有廣闊的應用前景。近年來波分復用系統發展迅猛，目前1.6Tbit/的 WDM 系統已經大量商用，同時全光傳輸距離也在大幅擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是采用光時分復用（OTDM）技術，與WDM通過增加單根光纖中傳輸的信道數來提高其傳輸容量不同，OTDM技術是通過提高單信道速率來提高傳輸容量，其實現的單信道最高速率達640Gbit/s。僅靠OTDM和WDM 來提高光通信系統的容量畢竟有限，可以把多個OTDM信號進行波分復用，從而大幅提高傳輸容量。偏振復用（PDM）技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。由于歸零（RZ）編碼信號在超高速通信系統中占空較小，降低了對色散管理分布的要求，且RZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散（PMD）的適應能力較強，因此現在的超大容量WDM/OTDM通信系統基本上都采用RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統需要解決的關鍵技術基本上都包括在OTDM和 WDM通信系統的關鍵技術中。

（二）光孤子通信

光孤子是一種特殊的ps數量級的超短光脈沖，由于它在光纖的反常色散區，群速度色散和非線性效應相互平衡，因而經過光纖長距離傳輸后，波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實現長距離無畸變的通信，在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬里之遙。光孤子技術未來的前景是：在傳輸速度方面采用超長距離的高速通信，時域和頻域的超短脈沖控制技術以及超短脈沖的產生和應用技術使現行速率10～20Gbit/s提高到100Gbit/s以上；在增大傳輸距離方面采用重定時、整形、再生技術和減少ASE，光學濾波使傳輸距離提高到100000km 以上；在高性能EDFA方面是獲得低噪聲高輸出EDFA。

（三）全光網絡

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摘 要：能量采集技術作為一種環保方便的延長系統的使用壽命的有效途徑，近年來備受關注。本文描述了通信系統幾個具有代表性的能量采集技術，重申其重要作用和意義。

關鍵詞：能量采集；壓電技術；太陽能；激光

傳統的能量通過有限能量的電池供應，不僅需要固定時間更換，而且在環境惡劣的條件下很難操作。而從周圍環境中可利用的再生資源進行采集能量，如太陽能、風能，來供應能量受限的無線網絡不僅環保而且十分方便。近些年來，一種新興的可利用資源無線頻率信號（RF）引起了專家學者的P注[1]。由于無線頻率信號中不僅包含有用的信息，同時還攜有可利用的能量。因此，能量受限的無線通信網絡用戶可以在能量收集的同時進行相關的信號處理[2]。不僅如此，能量采集技術也為移動用戶帶來方便。基于以上現狀，本文將機械能、太陽能供電及激光主動供電這幾種能量采集技術進行了分析和對比。

1 機械能

由于機械振動能量的普遍存在性，合理地利用振動能量將會是一種有效的方法。而壓電能量采集技術速度快、無電磁干擾、成本低的特點使得其脫穎而出。

該技術的原理是：當系統在外界力作用下，根據能量守恒定律，該外部機械能可以轉換為彈性勢能，動能，機械損耗能以及電能，電能經過壓電能量采集電路可應用于負載。參考文獻[3]中討論了三種經典的壓電能量采集技術：被動式、半主動式及主動式，在理論上分析了其原理和框架。文獻[4]對改進型能量采集電路進行了闡述。

壓電能量采集技術已經有了很大的進步，但是仍處在研發階段，還未大規模應用。

2 太陽能

能量密度高的特點使太陽能在能量采集技術中得到了廣泛應用，太陽能采集模塊采集到太陽能后存儲到能量儲存模塊，與此同時，管理模塊會進行充放電的控制以及電路的監測。

文獻[4]說明了Heliomote、Fleck和ZebraNet系統由于對電壓大小的限制，使得能量利用率不高。文章又對比分析了Ambimax、Duracap等系統的優缺點，總結出目前太陽能采集系統最大的瓶頸是能量利用率不高。

3 激光主動供能

所謂“激光”，即“受激輻射的光放大”，眾所周知，電子分布在不同的能級上，受到光子激發后，高能級電子會發生躍遷，從而輻射出與激發它的光同性質的光。文獻[5]提出了一種“單對多”的供能網絡，得到了最大功率點追蹤的實現方法。但是在實際應用場景下，此方法的研究工作有待進一步開展。

結束語

能量采集通過收集周圍環境中的微小能量，將之轉換成電能，綠色環保效率高，將成為通信領域最有潛力的研究方向之一。

參考文獻

[1]L. R. Varshney，“Transporting information and energy simultaneously， ”in Proc. 2008 IEEE ISIT.

[2]P. Grover and A. Sahai，“Shannon meets Tesla： wireless information andpower transfer，” in Proc. 2010 IEEE ISIT.

[3]張利偉，鄭國強，李繼順.壓電能量采集技術研究[J].火力與指揮控制，2013.

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關鍵詞：微機保護；通信系統；串行通信；以太網

1 引言

變電站自動化技術經過10多年的發展已經達到很高的水平，在我國城鄉電網改造與建設中不僅中低壓變電站采用了自動化技術實現無人值班，而且在220 kV及以上的超高壓變電站建設中也大量采用自動化新技術，從而大大提高了電網建設的現代化水平，增強了輸配電和電網調度的可能性，降低了變電站建設的總造價。隨著計算機技術、網絡技術的迅猛發展，以太網技術在工業領域得到了廣泛應用[1，2]。以太網具有良好的開發性、穩定性、易維護性、傳輸速度快、價格低廉、易于實現與上層管理信息網絡的無縫連接，而且為不同廠商的產品提供了一個統一的接口，便于實現互聯和互操作[3，4]。因而，在微機保護中可采用以太網構建通信系統，同時，為了兼顧傳統的通信模式，設計中仍然保留了串行通信接口。本文以串行通信與以太網通信相結合的通信系統為出發點，就相關問題進行闡述。

2 硬件構成

2.1 串行通信接口

裝置中，考慮到需要處理的數據較多，數字算法的計算量大，因此在保護CPU的選擇上采用的是TI公司的新一代高性能32位浮點DSP芯片TMS320VC33。由于在VC33的內部結構中沒有集成通用異步接收發送器（UART），所以當保護系統與廠站局域網、遠方調度進行數據通信，并要求有較高的實時性時，就必須擴展異步通用芯片，以求得到較高的通信速度。本裝置采用的通用異步接收發送器芯片是TI公司的TL16C752，它具有低功耗、高速度的特點，最大數據傳輸速率可達1.5Mb/s，且接收器與發送器相互獨立，可進行DMA操作，控制靈活方便。同時還具有回讀功能，可以在線診斷，它提供了兩組增強型的獨立UART接口，具有16字節的發送和接收FIFO、MODEM控制接口和通信狀態寄存器。它與DSP芯片的結構示意圖如圖1所示。

在裝置中設置了兩個串行通信口，其中串口1固定為RS-232，在實際應用中用來實現串口打印實時數據和各種參數，串口2可以通過跳線選擇為RS-232或RS-485模式，用來組網通信。裝置中的CPLD芯片主要是用來產生片選、讀寫等控制邏輯，它采用的是XILINX公司生產的XC95144；加入光隔則提高了通信的抗干擾能力；電平轉換芯片MAX232ACSE與MAX490ESA的作用是使信號電平（TTL電平）轉換為RS-232或RS-485電平，或進行二者之間的逆轉換。

2.2 以太網接口

在裝置中選擇RTL8019AS作為以太網控制芯片。選擇好DSP芯片和網絡芯片之后，要以TMS320VC33和RTL8019AS構建以太網，關鍵在于DSP 處理器與網卡控制芯片之間的接口設計。下面就討論TMS320VC33芯片與RTL8019AS芯片之間如何進行連接，從而實現有效的數據通信。

在TMS320VC33和RTL8019AS之間通過XILINX公司生產的CPLD芯片XC95144進行連接，硬件結構的示意圖如圖2所示，其中XC95144在接口電路中起邏輯轉換的作用，存儲芯片AM29F400B75EC用來存儲網卡芯片初始化等信息。

基于DSP與RTL8019AS組成的以太網，DSP主處理器與網卡之間的接口主要實現的功能有[5-7]：

(1) 主處理器通過接口電路對網卡芯片進行控制，包括對網卡的邏輯控制、讀寫控制、復位等;

(2) 主處理器與網卡之間的數據交換，DSP通過接口電路對網卡接收數據進行讀取，將需要發送的數據寫入網卡緩存。

3 通信功能的軟件實現

3.1 串行通信的軟件設計

3.1.1 UART的驅動程序設計

對于通用異步接收發送器（UART）TL16C752的驅動程序設計，就是對與DSP芯片通信相關的內部寄存器進行操作，下面就簡要介紹一下相關的寄存器的情況與設置。

3.1.1.1 線路控制寄存器（LCR）

線路控制寄存器(LCR) 存放串口傳送的二進制位串數據格式，LCR 是一個8位的寄存器，各位的定義如下：d0d1是字長選擇位，若d0d1=00，傳送的字長為5 位; d0d1=1 時字長為6；d0d1=0時字長為7；d0d1=11 時字長為8。d2位是停止位選擇，d2=0 時停止位為1位；d2=1時停止位為1.5位。d3=0 時校驗有效；d3=1 時檢驗無效。d4是校驗類型位， d4=0 時進行奇校驗；d4=1 時進行偶校驗。d7位(DLAB) 是鎖定波特率發生器位， d7=1 時訪問波特率因子寄存器; d7=0 時訪問其他寄存器。

在本系統中，使d0d1=11，選擇的8位字長；d2=0，選擇1位停止位；d3=0，校驗有效；d4=1，選擇進行偶校驗。

3.1.1.2 波特率因子寄存器（DLL&DLH）

兩個8位的波特率因子寄存器構成一個16位的波特率因子寄存器。在TL16C752的內部具有波特率發生器， 產生發送數據的時鐘信號。波特率因子可以通過下列算式求出:

波特率因子=基準時鐘頻率/ (16×波特率)

在本系統中，我們采用的基準時鐘頻率為1.8432MHZ，先將LCR中的d7置1以便訪問波特率因子寄存器，再將波特率因子寄存器寫為16，將波特率設為9600。接著將LCR中的d7寫回0，以便訪問其它寄存器。

3.1.1.3 FIFO控制寄存器（FCR）

這個寄存器用來設置FIFO的允許/禁止、清除FIFO、設置接收FIFO的觸發級別和選擇DMA模式。先將FIFO的d0寫1，以使能接收與發送FIFO；將它的d0d1全寫1，用于復位接收與發送FIFO；將d6d7兩位寫1，設置接收器FIFO中斷的觸發標準為60characters。

3.1.2 通信的軟件設計

除了發送接收程序段在定時器中斷中執行以保證穩定的通訊速率外，保護軟件通訊模塊的大部分工作在主程序初始化后的死循環中進行。使用了串口芯片的FIFO功能以提高通訊的速度。

在約定的監控系統與保護系統之間采用主從方式進行通訊，因而保護系統總是被動接收指令，即始終為從動站。保護系統的通訊模塊在完成初始化工作后隨即進入接收狀態。當通訊接口收到完整的鏈路規約數據單元（LPDU）時將對其進行校錯，出錯丟棄這個數據單元。保護系統收到的LPDU有3種類型：第一種是2級數據請求幀，保護系統將以測量值LPDU作為回答；第二種是1級數據請求幀，此時先判斷FCB是否變化，有變化則以新的ASDU形成LPDU并填充發送緩沖區，否則重發上一個LPDU；第三種是命令幀或下傳數據幀。在這里我們將2級數據與1級數據同時召喚，使用戶進程得以簡化。當保護系統完成監控命令或準備好應答數據時，將形成發送數據包的若干個ASDU等待傳送，然后發送規定格式的命令確認幀以通知監控系統接收命令執行結果或反饋數據。另外，有啟動事件或故障事件發生時，保護系統會將上傳LPDU的ACD位置位，以通知監控系統建立啟動/故障數據傳輸過程。保護系統的程序流程圖如圖3所示。

3.2 以太網通信的軟件設計

通過對DSP編程， 來實現RTL8019AS初始化、發送數據、接受數據，嵌入式TCP/IP協議等功能，在處理數據步驟之前，還需要對網絡控制器進行必要的檢測、復位和初始化。網絡接口通過2個DMA操作來完成數據的接收和發送。本地DMA完成RTL8019A S與其內部FIFO隊列之間的數據傳送，遠程DMA 完成RTL8019AS與CPU之間的數據傳送。

3.2.1 RTL8019AS的初始化

要進行網絡通信就必須對網絡控制芯片初始化，初始化比較煩瑣，但是它有著非常重要的地位，往往決定著網絡通信的一些重要參數。為了使RTL8019AS啟動并處于準備接收或準備發送數據的狀態，必須對相關的寄存器進行初始化。這些寄存器主要包括指令寄存器CR，數據結構寄存器DCR，遠程字節數寄存器RBCR，頁面開始寄存器PSTART，頁面停止寄存器PSTOP，中斷狀態寄存器ISR，中斷屏蔽寄存器IMR，實際地址寄存器PAR0-5，多點地址寄存器MAR0-7，當前頁面寄存器CURR，傳輸配置寄存器TCR，接收結構寄存器RCR等。

3.2.2 數據的收發

通過對地址及數據口的讀寫來完成以太網幀的接收與發送。要接收或發送數據包就必須讀寫網絡控制卡RTL8019AS內部的16KB的RAM，必須通過DMA進行讀和寫，網絡接口通過2個DMA操作來完成數據的接收和發送。即本地DMA完成RTL8019A S與其內部FIFO隊列之間的數據傳送，遠程DMA 完成RTL8019AS與CPU之間的數據傳送。

3.2.2.1 數據包的發送

數據包的接收大體包括三個步驟：數據包的封裝，通過遠程DMA將數據包送到數據發送緩存區，通過RTL8019AS的本地DMA將數據送入FIFO進行發送。下面講述發送的具體操作：

(1)數據包在發送前按規定的格式封裝好，在封裝時我們采用的是一個標準的IEEE802.3以太網物理傳輸幀格式，它的基本封裝格式如表1所示。

(2)把按以太網幀格式封裝好的數據包通過遠程DMA寫入RTL8019AS的數據發送緩存區。具體操作是首先主機設置好遠端DMA開始地址(RSAR0，1)和遠端DMA數據字節數(RBCR0，1)，并在CR中設置為“寫數據”，就可以從遠端DMA口寄存器里把數據寫入芯片RAM。

(3)啟動本地DMA將緩存區內的數據發送出去。即待發送的數據包存入芯片RAM后，給出發送緩沖區首地址和數據包長度(寫入TPSR、TBCR0，1)，然后啟動發送命令(CR=0x3E)即可實現8019AS發送功能。8019AS芯片會自動按以太網協議完成發送并將結果寫入狀態寄存器。

3.2.2.2 數據包的接收

以太網數據包的接收過程和數據包的發送過程剛好相反。首先是將網絡上的電信號變成數據存入芯片的接收緩存中，然后主機設置好遠端DMA開始地址(RSAR0，1)和遠端DMA數據字節數(RBCR0，1)，并在CR中設置“寫數據”，從遠端DMA口寄存器里把數據從芯片RAM讀到系統RAM中。接收緩沖區構成一個循環FIFO隊列，PSTART、PSTOP兩個寄存器限定了循環隊列的開始和結束頁，這兩個寄存器的設置是在以太網控制芯片的初始化中完成的。CURR為寫入指針，受芯片控制，BNRY為讀出指針，由主機程序控制，根據表達式“CURR=BNRY+1?”可以判斷是否收到新的數據包，新收到的數據包按表2的格式存于以CURR指出的地址為首址的RAM中。當CURR=BNRY時芯片停止接收數據包。

3.2.3 嵌入式TCP/IP協議選擇

TCP/IP協議實質上是一系列協議的總稱，TCP/IP協議是一組不同層次上的多個協議的組合，包含十幾個協議標準[8]。本文介紹的以太網接口是專門為繼電保護而設計的，不要求實現所有的TCP/IP協議，所以選擇的嵌入式TCP/IP是對TCP/IP協議族進行選擇并簡化而形成的協議集合。本設計實現的協議如圖4所示，通常分為四層（物理層除外）。

(1)鏈路層中實現了ARP（地址解析）協議。它主要是將32位的IP地址動態地映射為48位的以太網地址，從而保證網絡的正確傳輸。另外，在設計中把IP地址存儲于本地存儲器中，不必從其他服務器得到IP地址，這樣就無需實現RARP（逆地址解析）協議。

(2)在網絡層中主要實現了IP（網際）協議和ICMP（網絡控制報文）協議。IP協議是TCP/IP 協議簇中最核心的協議，它提供無連接的數據報傳送服務，所有上層協議都要以IP數據包格式傳輸。ICMP協議負責傳遞差錯報文以及其它需要注意的信息，在設計中只實現了對回顯請求（類型代碼為0）報文的處理，從IP層收到ICMP包后，判斷其類型代碼段是否為0，如果是，將類型字段與代碼字段設置為00（回顯應答），計算檢驗和，再交給IP層發送；如果不是，則予以丟棄。從而實現了對ping功能的支持。

(3)在運輸層實現了UDP（用戶數據報）協議。運輸層中包括兩種不同的協議：TCP（傳輸控制協議）和UDP（用戶數據報協議）。TCP是一種面向連接的、可靠的傳輸層協議，但其時延難以把握，不利于實時數據的傳輸；UDP協議是一種不面向連接的協議，它只是簡單地把數據報從一臺主機發送到另一臺主機，但并不保證該數據報能到達另一端，可靠性必須由應用層來提供，但其有實時性強的特點，能在同一時間將信息傳遞給所有節點。因此，在微機保護裝置中考慮快速性的要求，選擇了UDP協議。

(4)應用層主要指用戶進程，在保護裝置中采用的是國際電工委員會新制定的IEC61850標準，它可以用來實現面向對象和設備的無縫聯接通信。

4 結束語

本文介紹了微機保護的一種通信系統，該通信系統采用以太網通信與串行通信相結合的方式構成。文章設計了通信系統的硬件結構、編寫了驅動程序與功能軟件。設計的通信系統不僅可以滿足以太網組網的要求，也可以兼容傳統的串行通信要求，將大大地促進電廠和變電站綜合自動化的進程。

參考文獻：

[1] 習偉.新型高壓線路保護裝置的管理與通訊系統的研究[D].華中科技大學碩士學位論文，2003.

[2] 李正天.新型發電機保護裝置及其通信系統的研究[D].華中科技大學碩士學位論文，2005.

[3] 吳在軍，胡敏強，杜炎森.嵌入式以太網在變電站通信系統中的應用[J].電網技術，2003，27(1):71-75.

[4] 楊剛，楊仁剛，郭喜慶.嵌入式以太網在變電站自動化系統智能化電氣設備的實現[J].電力系統自動化，2004，28(3):74-77.

[5] 盧虎.基于DSP的以太網技術及其實現[D].西北工業大學碩士學位論文，2003.

[6] 郭勝江，陳朝陽.一種基于DSP的可插拔式以太網接口的設計與實現[J].電子工程師，2004，33(3):41-44.

篇10

關鍵詞：地鐵；民用通信系統；傳輸系統；功能要求

一、概述

地鐵民用通信系統顧名思義就是地鐵內的移動運營商通信系統，其主要功能是對地鐵乘客及其他人員提供通信服務。由于地下信號強度有其自身的特點，就需要對地鐵內的通信進行特殊的傳輸方式，以保障地鐵內人員有效的接收到移動服務信號，方便人們的工作于生活。地鐵民用通信系統包括傳輸系統、無線系統、電源系統。傳輸系統是民用通信系統的基礎網絡，起著非常重要的作用，它為無線和網管監控系統等提供可靠的、冗余的、可擴展的、靈活的信道。

傳輸系統作為民用通信系統的基礎，它的性能將直接決定著民用通信系統的服務范圍和服務質量，所以系統的安全性、高效性和可靠性將是本傳輸系統追求的目標，組網時應按可靠性、可用性和經濟性相結合的原則考慮。

二、民用通信系統對傳輸系統的要求（以MSTP為例）

1、系統構成

1.1、系統構建方案

利用隧道兩側敷設的光纖，組成2個相切于某一車站帶寬不小于2.5Gb/s的二纖通道自愈保護環。

1.2、網元管理系統

需設置一套網元管理系統，負責網元（NE）的性能、故障、配置及安全等方面的管理。必須設置1套網管終端（含相應網管軟件）。

1.3、同步定時系統

設一套的GPS+BITS系統，為環路傳輸設備提供統一的高精度、高穩定度、高可靠的同步定時基準主用信號。在同步時鐘信號源故障時，依靠SDH的內部時鐘維持同步來滿足同步需求。在設置同步時，應避免出現同步環路。

1.4、勤務通信系統

配置一套勤務通信系統（含勤務電話），便于調試、維護人員相互聯絡。應能根據需要單呼、群呼、選呼各站。

2、傳輸設備硬件

各種用戶接口應有過壓過流保護功能：設備的過壓過流保護性能應符合ITU-T建議 K20的要求。

提供的SDH ADM設備（標準型）應配置至少二個外同步時鐘輸入接口和二個外同步時鐘輸出接口。

傳輸設備交叉板、電源板、時鐘板、主控板等主要板卡應提供（1+1）熱備配置，2M業務接口板應提供1：N熱備配置。

光傳輸系統應具有可擴展性和平滑升級能力，為今后的業務接入和增長預留條件。設備應具有模塊化結構，便于通過改變單元數量、種類及調整軟件對設備進行擴容、升級和重新配置。

3、傳送功能要求

3.1、以太網業務透傳功能

以太網業務透傳功能是指來自以太網接口的數據幀不經過二層交換直接進行協議封裝和速率適配后映射到MSTP 的虛容器VC 中，然后通過MSTP 節點進行點到點傳送。

3.2、以太網二層交換功能

MSTP節點支持二層交換功能，是指在一個或多個用戶側以太網物理接口與一個或多個獨立的系統側的VC通道之間，實現基于以太網鏈路層的數據包交換。

3.3、支持組播。

支持基于用戶的端口接入速率限制。對于超過接入速率限制的數據包，在交換擁塞時優先丟棄。

3.4、支持業務分類（CoS）。

每個接口具備多個輸入/輸出隊列；可以根據端口、VLAN信息以及其它協議字段作流量分類；實現基于端口、MAC地址、數據幀類型、VLAN標簽等不同特征的流量分類；實現基于流量分類的速率限制，速率粒度應較小以利于合理分配。

3.5、以太環網功能

基于MSTP的多業務傳送節點的以太環網功能，是指在MSTP環路中分配指定的環路帶寬用來傳送以太網業務，要求具有如下具體功能：

以太網環路的傳輸鏈路帶寬可配置；以太網環路帶寬的統計復用功能；以太網環路中各節點端口帶寬的動態分配；以太網環路的保護倒換功能。

4、網絡保護功能

網絡保護應具有路徑保護及子網連接保護兩種結構。路徑保護應采用復用段保護方式。保護方式的倒換應具有雙向倒換及單向倒換以及恢復方式/非恢復方式；子網連接保護應采用通道保護環或通道保護方式。保護方式的倒換應具有雙向倒換及單向倒換以及恢復方式/非恢復方式。保護倒換應該在50ms內完成。

5、網管功能

應在民用通信系統某一個站點設置一個傳輸設備網絡監控中心，采用網絡級管理設備，對光數字傳輸設備進行網絡管理。能實時對全線的光數字所有設備進行配置、故障、性能、安全等功能管理。網管應為全中文界面。

網絡管理應具備的功能分為幾種，對網絡的性能進行監管，在出現故障時要做到故障的管理工作，對其配置方面進行管理，管理安全問題及對網絡的統計管理等。

網管設備主要由服務器、網管終端（計算機）、打印機等組成。

6、同步設備要求

在網管中心設置一套GPS+BITS系統，向傳輸設備提供標準同步定時基準信號。

同步設備應采用雙銣鐘配置。同步設備應具備SSM功能，其功能包括發送與接收信息，對信息進行設置并處理等，2.048Mb/s輸入、輸出口的幀結構和SSM格式應符合ITU-T G.704建議。

同步設備應為模塊化結構，便于升級和擴容，其主要配件應冗余配置。

同步設備應能配備兩個輸入單元，接收基準信號的數目為2個，輸入單元將基準信號送往時鐘單元和輸出單元。如果兩個時鐘單元同時發生故障，輸入單元能夠將定時基準信號直接送往輸出單元，以維持同步網的正常運行。

四、總結

通過上述文字的闡述，使我們進一步的了解了地鐵民用通信系統對傳輸系統的具體要求，包括了系統構成要求、傳輸設備硬件要求、傳送功能要求、網絡保護功能要求、網管功能要求以及同步設備要求等，根據此些要求能指導我們更好的選擇傳輸設備、更好的選擇組網方式，更好地建設民用通信傳輸系統提供條件。

參考文獻：

[1]蘭明.淺析地鐵建設中的民用通信系統.《科技信息》.2010年2期