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[關鍵詞]數字電視網絡;技術改造;設計與施工
中圖分類號:TN948.3 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)05-0015-02
一.引言
近年來,隨著我國綜合國力增強,經濟快速發展以及人們生活水平的不斷提高,人們對廣播電視的需求也發生了深刻的改變,傳統的模擬信號電視難以滿足人們日益增長的文化需求。國家政府也大力支持鼓勵數字電視產業的發展,指出要加強各地區廣播電視覆蓋,大力推進廣播電視網絡的數字化升級改造,滿足數字電視發展的需要。因此,加快推進數字電視網絡升級改造就十分緊迫。
二.有線電視網絡發展存在的問題
網絡器件老化,傳輸電視信號質量較差,已建成的有線電視網絡中,有的網絡器件因使用多年,大多老化嚴重,出現失真、載噪、以及故障率的問題越來越嚴重,其所傳輸的網絡信號質量也非常不好,達不到用戶的要求,這在一定程度上都阻礙了有限電視網絡事業的發展。
2.1 傳統的有線電視網絡不再適應當今數字化的發展
當前,全國的有線電視行業正在進行數字化整體轉換,數字化的時代使整個有線電視的業務、運營模式發生了革命性的變化,其中最集中的體現就是要求網絡實現雙向性,在和運營商的競爭中,雙向網絡和單向網絡,很明顯是雙向網絡更占據優勢;多業務運營和單一業務運營競爭,多業務運營更具優勢;在低成本和高成本之間,當然是低成本占據優勢地位。然而現實的狀況是,既有的有線電視網絡是單向網絡,不能開展雙向交互業務,且網絡結構不合理,可靠性也較低,出現故障的頻率較高,維修量大,這些都局限了其自身的發展,如不進行創新,勢必會走向衰敗之路。
2.2 面臨激烈的競爭形勢
在走向數字化的進程中,政策保護所形成的壟斷正在和即將被打破,整個行業面臨的競爭十分激烈,IPTV,手機電視的出現對有線電視的發展產生了不小的沖擊,如果有線電視再不進行改革和創新,很有可能就會被取而代之,此外直播衛星、地面數字廣播的發展也開始興盛起來,在競爭中必將占據一席之地,總而言之,有線電視網絡事業的發展面臨著嚴峻的考驗,改革和創新已迫在眉睫。
三.網絡升級改造的要求
3.1 數字電視網絡要依靠穩定和可靠的保障
結合當前數字電視網絡發展的狀況,主要研究其升級改造,如果網絡的穩定性不能夠掌握,將會帶來一系列的穩定,從而不利于數字電視的穩定發展。為了有效地促進數字電視網絡的發展,要從研究數字電視網絡升級革新開始,逐步建立一系列有利于數字電視網絡發展的系統,也將會是未來數字電視發展的關鍵。只有及時采取一些交互形式的網絡信息,才可以使得整個數字化電視網絡升級改造的順利進行。
①主要將數字電視網絡設備的穩定性逐步建設好。
②注重設備內部件的檢查,對一些有用的設備要做到及時的備份,從而提高設備的穩定性。
③注重建立高效網絡運作系統。我們要將數字電視網絡的設備完善好,這是充分做好網絡穩定性的關鍵。
④我們要從做好網絡設備系統開始,著手將網絡運用到實際的設備中,
從而有效的保障網絡可靠性。
⑤針對網絡建設問題,我們要從研究低成本、容易維護和高效管理方面著手。
3.2 網絡的開放性、可擴展性
我們對于研究數字電視網絡的發展主要靠技術和市場發展的支撐,為了達到數字電視網絡升級改造的目的。我們注重從研究數字電視網絡開始,主要將數字電視網絡的技術應用到未來的網絡系統中,從而有利于加快數字電視網絡設備的更新,這對于我國網絡電視的升級發展提供了科學的方向。
四.網絡升級與改造的目標
4.1 網絡能夠開展適合用戶需求的綜合業務,增加網絡的效益,提升網絡的市場價值
網絡的價值體現在兩個方面:一是網絡每年的直接業務收入;另一方面就是網絡在市場上的評估價值。而網絡的評估價值很大方面取決于,網絡是否有能力開展有潛力的增值服務。這也是為什么全國各地市有線電視臺加大度進行網絡改造的最根本原因。孤立的地市有線電視網只是一個“信息島”,它必將與全省及全國通信網互聯,不論今后體制如何變化,只要先將自己的網絡做大做強,都能在將來的變化中占據有利位置。
4.2 網絡改造要有前瞻性
網絡改造實際是對數字電視電視網進行有條件的建設,將確定數字電視網絡今后的發展方向。從技術的角度來說,采用的技術與有線網絡有了明顯質的飛越。為了達到第一點目標,網絡技術升級改造1必須具有前瞻性。
4.3 投資要安全合理
投資的安全性非常重要。建設一個數字電視網絡主要包括兩部分投資:基礎網絡建設的投資和業務相關的投資。基礎網絡建設的投資包括:管道建設,光纖骨干網,光纖分配網,電纜分配網,光纖傳輸設備等。要想讓這個網絡長期高效地通暢,必須將基礎網絡建設工作做好,這是網絡的根基所在。所以說對網絡基礎建設的投資是長期有效的,是很安全的投資。現在的信息技術日新月異,實質就是與業務相關的信息技術不斷發展。
4.4 加快網絡電視技術的研發力,從而依靠高科技力量推動現代數字電視網絡的快速發展
通過采用HFC網,干線傳輸以光纖網絡等方面的技術進行拓寬發展途徑,從而有利于整個數字電視網絡的可持續發展與更新。面對一些HFC局域網,
我們更應該從加快數字化網絡建設著手,有力的推動我國目前交互式電視、數字化信息傳輸等多方面的功能向高技術含量的方面延伸,這將是對于我國當前網絡發展空間的有力開發。所以,我們要將網絡升級改造確定在:
①我們通過利用好SDH光纖干線傳輸網來進行匹配,從而有效的促進接入網升級傳輸功能。
②我們通過建立傳輸模擬形式來有效的控制信號的傳輸,從而實現語言的快速傳遞。
③只有將網管系統升級到最新,才能提高信息傳輸的速度。
五.網絡升級改造的方案
5.1 注重研究網絡升級形式
①我們通過研究有線電視網絡,找到解決電纜干線改造的方法,這是做好網絡升級的關鍵。主要研究信號的傳輸,這是影響播出效果的關鍵性因素。
②我們要加強光纜干線設備的維護工作,注重改變配置方式,逐步形成一些節點的接收和反向光發射的模式。注重對反向光的吸收的采集。這樣做的目的是有效的提高反向通道抗干擾性,從而解決好電纜屏蔽系統問題,對網絡升級改造有積極作用。
③針對網絡升級改造,我們要結合ATM技術來進行有效的處理,達到技術能力的提高。
5.2 升級改造后的幾種模式
①改造成模擬光纖網。為了有效的促進我國數字電視網絡升級改造外線設計與施工的順利開展,我們只有將光纖網普遍采用的傳輸方式改變為一種系統標準化的兼容模式,才能夠有效的控制好電纜網絡的傳輸,這也是針對光纖--同軸電纜系統傳輸而言的,為了將雙向傳輸和交互式業務運用好,我們必須開展好寬帶信息的發展道路。具體體現在光纖損耗的大小,這將是影響傳輸距離的重要因素。
②改造成數字光纖網。面對著這些數字光纖網的實際情況,我們要逐步展開研究討論,主要從傳輸質量和有效的降低誤碼率的情況開始,將終端設備相對壓縮數字分析運用到每個頻道中的具體網絡模式。這對于具體的數字光纖網絡而言,主要在于注重對數字電視網絡質量的研究。這將是未來數字電視網絡發展的方向,我們必須重視數字電視網絡升級改造。
5.3 網絡升級改造的實施
我們通過研究網絡升級改造條件,具體的實施方案在于:
①通過全面升級改造的方案來優化網絡質量,從而有利于整個網絡的順利傳輸,這將是我們做好網絡維護工作的重點,只有通過建立健全網絡升級改造的制度,才能夠處理好網絡設備的運作。
②分期升級改造方案--我們通過調查了解后,找到一些解決光纖節點不能到達小區的現狀,這對于配網對接來講,主要從一些信號質量好的地方
進行輸送,從而有利于整個網絡干線的快速發展。
③為了有效的促進網絡升級改造,必須建立一套切實可行的方案。解決好一些不切合實際的電纜分配形式,從而有利于控制升級的單向網絡升級到雙向網絡。這將是有利于信號穩定的重要點。
六.結論
近年來,數字電視網絡建設工程加快推進,普及率逐漸提高,但是在實施過程中仍然存在很多不足,往往難以達到最優效果。因此在實踐中,一定要綜合考慮各方面因素,優化設計,靈活施工,同時要密切關注數字電視網絡發展動態,緊貼當前實際需求和未來發展趨勢,積極探索和創新,推進數字電視網絡建設工程不斷向前發展。
參考文獻
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論文關鍵詞:WLAN,LAN,混合組網,SSID,CMCC
一、概述
當前中國移動已成為全業務運營商,全業務接入的高帶寬需求,勢必要求一個豐富的網絡資源作為支持。在移動全業務發展初期,現有的光纖網絡覆蓋范圍、分布特點與終端業務用戶相去甚遠,WLAN作為一種技術成熟,用戶認知度較高的無線技術,為固定寬帶接入和移動數據業務形成一種有效的補充,一方面可以為固定寬帶接入業務提供最后一百米的無線延伸,使固定寬帶移動化,另一方面,可以有效緩解3G網絡在熱點區域的帶寬壓力。在接入具體全業務點的同時如何利用WLAN優勢,在實際組網過程中與用戶LAN進行混合組網,形成一個完整的解決方案也是值得我們研究的。
二、WLAN技術
無線局域網WLAN (Wireless Local Area Network):以無線多址信道作為傳輸媒介,實現傳統有線局域網的功能。WLAN 定位為無線局域網技術,提供慢速和游牧移動狀態寬帶接入;WLAN既能彌補固定網絡的移動性不足計算機畢業論文,也能彌補移動網絡的寬帶性不足,其作為固定和移動網絡數據業務的補充,已得到全球廣大運營商的認可;同時WLAN能有效分流2G/3G 網絡數據流,降低2G/3G 網絡投資。具體實施過程中WLAN一般只要安裝一個或多個接入點設備。就可建立覆蓋整個建筑或地區的局域網絡,包括臨時組網與移動通信。不僅解決了有線LAN的大量有關組網與接入的難題,而且也方便地拓展了網絡信息服務的能力,對于“把信息資源貼近最終用戶”具有深遠的影響。
目前在全業務競爭中不僅要發展有線LAN的綜合接入,同時很多場合需要見縫插針的將WLAN網絡也建設進去。WLAN與LAN混合組網的優勢如下:
1.擴展了CMCC網絡覆蓋
目前CMCC的有線LAN接入,受到五類線傳輸距離、交換機布放位置、用戶要求上網信息點不固定的限制,網絡覆蓋范圍局限性較大。如在LAN建設中部分特殊區域的LAN交換機下掛數臺AP設備,就能很好的解決客戶的需求,擴展CMCC網絡的覆蓋范圍。
2.安裝便捷
一般在網絡建設中,施工周期最長、對周邊環境影響最大的,就是綜合布線施工工程。在施工過程中,往往需要破墻掘地、穿線架管畢業論文格式范文。而WLAN最大的優勢就是免去或減少了網絡布線的工作量,一般只要安裝一個或多個接入點 (AP) 設備,就可建立覆蓋整個建筑或地區的局域網絡。
3.全業務建設朝綜合接入方面發展
目前中國移動全業務的開展主要是安裝客戶的需求來進行的,客戶有寬帶或固話的需求,移動就為其提供相應的設備。這對于駐地網、本地網及設備的投資來說利用率均不高,移動以后在接入全業務客戶時,可考慮融合固話、有線寬帶、WLAN、以及今后的3G來給用戶綜合組網。這樣網絡建設能一次到位,各類資源的利用率也較高,且用戶認知度高,不易被其他運營商搶過去。
4.充分貫徹集團的TD+WLAN的方針
隨著移動3G業務的不斷開展,TD終端打破了傳統單一品種而出現了數據卡、上網本、無線固話與手機3+1的多個品種。當中移動將上網本作為3G網絡的主推業務,但是由于TD-HSDPA小區下載峰值速率和小區極限流量要趕超WCDMA和CDMA2000EV-DO的可能性是微乎其微,且TD類似于GSM的時分復用技術除了給TD帶來了頻譜利用率高的優點外,也讓TD留下了穿透性能差的終身烙印。測試過TD信號的人都有這樣的感覺,如果不做室內覆蓋的話,TD的室內信號很微弱。
因此計算機畢業論文,讓TD+WLAN雙層網絡來保證熱點區域,甚至用成本較低的WLAN為一般室內提供無線寬帶也是可取。在進行重要用戶覆蓋時,將TD-HSDPA網絡作為主體網絡,以WLAN網絡覆蓋方式對于部分室內熱點地區進行輔助補充,會取得較好的效果。
5.有效搶占頻率空間
WLAN頻點有限,在當前競爭異常激烈的電信市場,可能有許多地方WLAN的頻點早已被其他運營商占領,這確實是制約TD+WLAN發展的一大難題。本人認為可以通過以下的方式解決:TD主要特點是頻譜利用率高和穿透性能差,我們可以利用這兩大特點。頻譜利用率高,我國給TD預留的頻段達155M,TD頻率資源豐富;穿透性不強,不進行室內覆蓋的在樓內TD信號十分微弱,因此是否可以考慮在部分室內覆蓋定制TD頻段的WLAN設備呢?這里給WLAN的頻點完全可是TD的A或C頻段中的少許頻點,總之不要與現網B頻段的TD同鄰頻即可,或者也可以采用目前使用較少的5.8G頻段。
但是,WLAN產品比較昂貴,傳輸速度也比較慢。以太網可實現1Gbit/s的傳輸速度,而WLAN的傳輸速度被限制在1OMbit/s左右,市場上一般的無線網絡帶寬還達不到2Mbit/s。 因此,在開展WLAN+LAN混合組網業務時,也需注意創新WLAN的市場運營模式和WLAN的布放場景。
目前中國移動WLAN覆蓋建設原則為:
1.公共事業單位或者人口流動較多場所建議覆蓋
2.便攜機較多的企業單位建議覆蓋
3.用戶過小的場所不予覆蓋
WLAN接入的傳輸速度、帶寬及QoS都比不上有線的LAN接入,WLAN只是做為LAN接入的補充和延伸。因此目前全業務接入中采用GPON技術的LAN接入仍是主要接入方式。
三、WLAN+LAN混合組網案例分析
2010年8月,某縣衛生院的業務申請,客戶要求在其大院內開通局域網WLAN業務。客戶需使用該WLAN網絡組建自己的內部網絡,且要求通過該WLAN上外網。移動公司在接到用戶申請后,在其新樓3F安裝GPONONU設備1臺、WLAN局域網交換機1臺,在1F-3F的衛生間墻壁上各安裝AP設備1臺。在其舊樓2F安裝GPONONU設備1臺、WLAN局域網交換機1臺,在2F、3F各安裝AP設備1臺。AP設備通過五類線上聯到局域網交換機,再上聯到ONU,通過ONU匯聚到匯聚機房OLT上計算機畢業論文,最后上聯到互聯網。辦公樓內提供10M帶寬,同時使用WLAN進行了全覆蓋。
圖1 衛生院組網結構圖
為了提高WLAN使用效率,計劃將該醫院內部WLAN網絡對外開放,使普通移動用戶到衛生院附近時也能通過CMCC WLAN信號接入至公網,增加業務增長點。
但是普通用戶的接入會影響到衛生院內部網絡的上網速率、帶寬及影響內部網絡安全,因此需將普通用戶和衛生院內部用戶進行區分。通過采用了劃分不同SSID的方法來解決了這個問題畢業論文格式范文。
SSID(Service Set Identifier)也可以寫為ESSID,用來區分不同的網絡,最多可以有32個字符,無線網卡設置了不同的SSID就可以進入不同網絡,SSID通常由AP廣播出來,通過XP自帶的掃描功能可以相看當前區域內的SSID。出于安全考慮可以不廣播SSID,此時用戶就要手工設置SSID才能進入相應的網絡。簡單說,SSID就是一個局域網的名稱,只有設置為名稱相同SSID的值的電腦才能互相通信。
SSID技術可以將一個無線局域網分為幾個需要不同身份驗證的子網絡,每一個子網絡都需要獨立的身份驗證,只有通過身份驗證的用戶才可以進入相應的子網絡,防止未被授權的用戶進入本網絡。
因此,在遇到如衛生院此類用戶時,也可采用SSID技術來區分不同用戶。可將大橋衛生院自身無線寬帶用戶劃分到一個SSID內,另外再設置一個用于接入普通用戶的SSID(CMCC)。
為保證用戶自身無線寬帶用戶的網絡安全及用戶帶寬,可在AP上將前一個SSID設置為禁止廣播方式,且將用戶帶寬設置較高;將后一個SSID設置為廣播方式,將用戶帶寬設置較低。
衛生院單位內部用戶,使用SSID1接入,該SSID設置為禁止廣播方式,該用戶到CMNET用戶認證服務器認證;普通用戶使用SSID,該SSID設置為廣播方式,該用戶到WLAN用戶認證服務器認證。如圖二所示:
圖2 各種用戶認證及上網方式
四、WLAN+LAN混合組網業務的開展
隨著中國移動全業務的開展,以后像衛生院此類用戶需求會不斷增加。部分已采用移動LAN接入寬帶業務的用戶,如果該地區使用便攜機的流動人口較多(如醫院、賓館等)計算機畢業論文,也可考慮在該地區新增移動的WLAN設備,該WLAN可采用原有的移動LAN上聯到CMNET,這樣從合理利用設備資源和減少設備投資的方面考慮都有一定好處。
對原有LAN企業用戶加裝WLAN設備改造,可在建設時將該WLAN網絡設計成既能滿足該單位自身用戶的上網需求,又能兼顧普通用戶的漫游接入。原客戶自身WLAN用戶可采用個人用戶認證方式,提供給該單位一個隱藏的SSID及配套密碼,使用該SSID和密碼的用戶上聯到個人用戶認證服務器上進行認證和計費(企業SSID不考慮使用企業自身使用的固定公有IP地址是因為SSID的密碼存在被外來人員獲取的可能性,一旦SSID密碼被泄露,加上WLAN用戶的可移動性,對于追查用戶源有很大的不便,因此在這里考慮使用個人寬帶用戶認證方式,確保使用者的可追溯性);而普通用戶則會通過無線網卡自動檢測到一個公開的SSID(CMCC),通過用戶的手機號碼及密碼來登錄。為保證普通用戶的接入不影響原單位用戶的網絡安全和帶寬,可限制公開的SSID的安全等級、接入數量和接入用戶帶寬。
另外,該單位的隱藏SSID及密碼需和該單位內建設的AP設備綁定,防止該SSID和密碼在其他WLAN地區也能接入。
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論文摘 要:隨著因特網、多媒體和無線通訊技術的發展,人們與信息網絡已經密不可分。當今無線通訊在人們的生活中扮演著越來越重要的角色,低功耗、微型化是用戶對當前無線通訊產品尤其是便攜產品的強烈追求,作為無線通訊技術一個重要分支的短距離無線通訊技術正逐漸引起越來越廣泛的關注。本文通過Bluetooth和UWB的技術對比及多角度的分析,證實了藍牙+UWB作為下一代高速無線通訊技術的可能。
前言
目前,我國大型石化企業在廠內的通訊方式,一般仍然采用傳統的有線傳輸方式,即依靠有線通訊電纜來傳輸信號,配合以傳統的程控交換機和防爆電話,防爆揚聲器等等設備終端來實現在防爆區與非防爆區之間的通訊。這樣的通訊系統龐大,線纜眾多不易于人員維護,加之廠區內部腐蝕性氣體,工作環境,自然環境等經年累月極容易造成設備的線纜損壞,影響通訊,由于是有線電纜連接在事故發生時更加容易遭受破壞。一旦通訊中斷,對企業的事故救援,員工的人身安全,都造成巨大的損失。所以要大力發展無線通訊網絡在企業的應用。 1、無線通訊技術的重要作用
石化工廠廠區面積大,人員分布散,防爆區內移動作業人員和零散作業人員眾多。無線通訊系統對滿足人員通訊需要,加強防爆區內分布人員的動態管理,優化廠區網路結構,實現企業安全生產,調度指揮的有線,無線互聯互通,相互結合的信息傳遞,保證企業安全高效的生產具有十分重大的現實意義。
2、常用的無線通訊技術分析
目前廣泛應用的無線通訊技術主要有GPRS/CDMA、數傳電臺、擴頻微波、無線網橋及衛星通信、短波通信技術等。 2.1 數字電臺用于點對點或點對多點的工作環境,能夠提供標準RS-232接口,可直接與計算機、RTU、PLC等數據終端連接,實現透明傳輸。數傳電臺的傳輸速率從1200~19.2Kbit,傳輸距離20~50公里。具有抗干擾能力強、接收靈敏度高等特點。數傳電臺技術比較成熟,標準統一。但隨著GPRS/CDMA技術的日漸成熟,相應的設備價格的降低,使得在很多應用場合中數傳電臺被GPRS/CDMA所取代。但同時,數傳電臺的相關技術也在不斷發展,智能化、網絡化、高帶寬的數傳電臺也不斷涌現。
2.2 擴頻微波和無線網橋技術是近幾年興起的一門數據傳輸技術。擴頻微波最大優點在于較強的抗干擾能力,以及保密、多址、組網、抗多徑等,同時具有傳輸距離遠、覆蓋面廣等特點,特別適合野外聯網應用。而無線網橋是無線射頻技術和傳統的有線網橋技術相結合的產物。無線網橋是為使用無線(微波)進行遠距離數據傳輸的點對點網間互聯而設計。它是一種在鏈路層實現LAN互聯的存儲轉發設備,可用于固定數字設備與其他固定數字設備之間的遠距離(可達50km)、高速(可達百Mbps)無線組網。這兩項技術都可以用來傳輸對帶寬要求相當高的視頻監控等大數據量信號傳輸業務。
3、短距離無線通訊技術簡介
“藍牙(Bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通訊技術標準,也是目前國際上最新的一種公開的無線通訊技術規范。它可以在較小的范圍內,通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網絡互聯,使得近距離內各種通訊設備能夠實現無縫資源共享,也可以實現在各種數字設備之間的語音和數據通訊。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中,因此特別適用于小型的移動通訊設備,使設備去掉了連接電纜的不便,通過無線建立通訊。 藍牙技術以低成本的近距離無線連接為基礎,采用高速跳頻(Frequency Hopping)和時分多址(Time Division Multi-access—TDMA)等先進技術,為固定與移動設備通訊環境建立一個特別連接。作為一個新興技術,藍牙技術的應用還存在許多問題和不足之處,如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無疑問,藍牙技術已成為近年應用最快的無線通訊技術,它必將在不久的將來滲透到生活的各個方面。
4、超寬帶(UWB)技術研究
超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術起源于20世紀50年代末,此前主要作為軍事技術在雷達等通訊設備中使用。隨著無線通訊的飛速發展,人們對高速無線通訊提出了更高的要求,超寬帶技術又被重新提出,并倍受關注。UWB是指信號帶寬大于500MHz或者是信號帶寬與中心頻率之比大于25%的無線通訊方案。與常見的使用連續載波通訊方式不同,UWB采用極短的脈沖信號來傳送信息,通常每個脈沖持續的時間只有幾十皮秒到幾納秒的時間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達幾GHz,因此最大數據傳輸速率可以達到幾百分之一。在高速通訊的同時,UWB設備的發射功率卻很小,僅僅是現有設備的幾百分之一,對于普通的非UWB接收機來說近似于噪聲,因此從理論上講,UWB可以與現有無線電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數據通訊方式,它有望在無線通訊領域得到廣泛的應用。UWB的特點如下:
4.1 抗干擾性能強:UWB采用跳時擴頻信號,系統具有較大的處理增益,在發射時將微弱的無線電脈沖信號分散在寬闊的頻帶中,輸出功率甚至低于普通設備產生的噪聲。 4.2 傳輸速率高:UWB的數據速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s,有望高于藍牙100倍。 4.3 帶寬極寬:UWB使用的帶寬在1GHz以上,高達幾個GHz。超寬帶系統容量大,并且可以和目前的窄帶通訊系統同時工作而互不干擾。 4.4 消耗電能少:通常情況下,無線通訊系統在通訊時需要連續發射載波,因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波,只是發出瞬間脈沖電波,也就是直接按0和1發送出去,并且在需要時才發送脈沖電波,所以消耗電能少。 4.5 保密性好:UWB保密性表現在兩方面:一方面是采用跳時擴頻,接收機只有已知發送端擴頻碼時才能解出發射數據;另一方面是系統的發射功率譜密度極低,用傳統的接收機無法接收。 4.6 發送功率非常小:UWB系統發射功率非常小,通訊設備可以用小于1mW的發射功率就能實現通訊。低發射功率大大延長了系統電源工作時間。 4.7 成本低,適合于便攜型使用:由于UWB技術使用基帶傳輸,無需進行射頻調制和解調,所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉換器及本地振蕩器等復雜元件,系統結構簡化,成本大大降低,同時更容易集成到CMOS電路中。
5、結束語
總之,無線通訊方式由于其建立物理鏈路簡單易行,成本低,可以根據現場需求及時調整項目方案,靈活性好,系統的功能擴展方便,因此特別適合石化行業對通信鏈路的要求。
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論文關鍵詞:智能手機,中斷技術
移動通信系統發展迅速,到目前已經歷三代。第一代移動通信系統(IG)為模擬系統,現己經淘汰。第二代移動通信系統(2G)始于上世紀90年代,系統中使用數字語音編碼技術代替了原有的模擬系統,根據標準不同主要采用了頻分、碼分、時分等多種多址接入技術。2G系統典型代表包括:歐洲的GSM、日本的PDC以及美國的IS-95。2G系統中數據傳輸采用電路交換方式,鏈路傳輸速率低。為了在移動通信系統中達到更高的數據速率、更快的接入速度,按數據流量而不是連接時間收費的目標,現今,移動通信系統己經發展到了2.5G系統(GPRS,EDGE,PDC-P)和3G(UMTS,CDMA2OOO)系統。
基于分組無線業務GRPS的視頻監控系統以其永遠在線、數話兼容、按流量計費、快速傳輸、短消息功能等特點具有其他監控信息傳輸方式無可比擬的優勢。
主要特點:高速數據傳輸、永遠在線、僅按數據流量計費。
最主要的是現在對學生手機卡,新入網的用戶都會有每月5M的免費流量,且GPRS服務會隨卡一起開通,而無需再重新開通。
具備普通手機的全部功能,能夠進行正常的通話,發短信等手機應用;具備無線接入互聯網的能力;具備PDA的功能;具備一個具有開放性的操作系統,在這個操作系統平臺上,可以安裝更多的應用程序,從而使智能手機的功能可以得到無限的擴充;具有人性化的一面,可以根據個人需要擴展機器的功能;功能強大,擴展性能強,第三方軟件支持多。
本文采用的為NOKIAN73,它使用的操作系統是Symbian,且有著良好的操作界面,采用內核與界面分離技術,對硬件的要求比較低,支持C++,VB和J2ME,兼容性很好。
1系統總體結構
移動視頻監控系統主要由前端監控設備(采集端)、傳輸網絡(GPRS網絡與公共數據網)、監控終端(客戶端)組成。如圖1所示。
圖1系統結構圖
Fig.1ChartoftheSystem
其中:端監控設備主要由攝像頭、主控模塊以及通信模塊構成,完成現場視頻的采集處理以及傳送工作。在重要的場合終端內部還要有存儲設備,用來保證在網絡中斷或監控中心故障時數據的安全。本系統中的視頻采集端為固定式攝像頭。
通信網主要指承擔數據傳輸任務的GPRS網絡,有線網和公共數據網(Internet)。
監控者可以是監控中心或單獨的監控臺。監控中心實際上是一個局域網(LAN),主要由路由器、服務器、監控臺、數據服務器以及相應的監控軟件、查詢軟件和數據庫管理程序等構成。單獨的監控制臺則是一臺安裝了監控軟件的在線計算機。在此為安裝了監控軟件的智能手機NOKIAN73。
視頻采集端通過GPRS網絡或通過有線網絡接入公共數據網,監控者通過GPRS網絡接入Internet實現與監控前端的通信,從而通過Internet實現兩者間的通信。相比GPRS網絡,有線網絡具有更大的帶寬與更小的時延,因此,目前GPRS網絡上的視頻傳輸問題是整個系統的瓶頸和關鍵。
系統的功能為:用一臺電腦主機作為服務器SH,把各個固定式的監控攝像頭固定安裝在所需要的場合,且跟服務器之間利用有線網絡連接(也可利用無線傳輸,因為這段不是關鍵部位,所以利用有線傳輸的速度和可靠性更高);服務器可作為固定的監控者,而這里所討論的主要是把智能手機最為移動的視頻監控者,且跟服務器之間利用移動系統的GPRS進行通信。
智能手機在這里有兩個作用:一為移動監控者,可以實現隨時隨地進行監控;二可以當作移動視頻監控前端來對使用者所處的環境進行實時的監控。正因為智能手機在這里的雙重作用使得設計本系統時需要考慮一些特殊的技術。
2關鍵技術
2.1MPEG-4算法
MPEG-4標準的基本內容就是對AV對象進行高效編碼、組織、存儲與傳輸。AV對象的提出,使得多媒體通信具有高度交互及高效編碼的能力。AV對象編碼就是MPEG-4的核心編碼技術。
MPEG-4視頻編碼根據內容把視頻分割成不同的視頻對象(VO),VO是MPEG-4視頻編碼的核心概念。在編碼過程中針對不同VO采用不同的編碼策略:即對前景VO的壓縮編碼盡可能保留細節和平滑;對人們不太關心的背景VO,則采用高壓縮率的編碼策略,甚至不予傳輸,而是在解碼端用其它背景拼接而成。
在本系統中監控前端攝像頭到服務器主機的傳輸采用有線網絡,為了保證傳輸的實時與高效性,也采用MPEG-4算法先壓縮視頻或圖像來傳輸。這里我們采用微方攝像頭監控系統這個軟件來進行圖片和視頻的傳輸與監控。監控界面如下圖2:
圖2微方監控系統服務端界面
Fig2TheinterfaceofMicro-sidemonitoringsystemserver
2.2安裝客戶端軟件
首先:當智能手機NOKIAN73手機作為監控前端時也利用微方監控軟件來進行監控,客戶端的安裝可以直接運行在智能手機上,且通過GPRS網絡來連接主機,客戶端界面如圖3。
圖3微方監控系統客戶端界面
Fig.3TheinterfaceofMicro-sidemonitoringsystemclient
此軟件有一定的實時性,在GPRS中雖然有一定的延遲但實際應用中能達到要求。
2.3關鍵問題的解決
智能手機終端既作為監控前端,又作為監控者,還兼有手機的基本功能,當某一服務來臨時,這些服務的優先級如何?相互之間如何進行切換?以及重連的問題該如何解決,手動嗎?
解決以上問題,我們采用中斷技術:
中斷處理過程通常由中斷申請、中斷響應、中斷處理、中斷返回四個過程完成。手機中我們采用軟件中斷的技術來對各種服務進行響應。
軟件中斷是由軟件產生的,可以由編程人員自己編寫,通過設定寄時器或設定中斷號來產生中斷。因為智能手機NOKIAN73的Symbian系統支持C++、VB和J2ME,因此我們可以利用VC工具編寫中斷程序來進行軟中斷,用來解決以上一些問題。
程序中主要用到兩個函數:setvect和getvect。setvect()有兩個參數:中斷號和函數的入口地址,其功能是將指定的函數安裝到指定的中斷向量中,getvect()函數有一個參數:中斷號,返回值是該中斷的入口地址。以下是中斷程序的原型:
#include
#include
#ifdef__cplusplus
#define__ARGU...
#else
#define__ARGU
#endif
voidinterruptint60(__ARGU)/*中斷服務函數*/
{
puts("服務");
}
voidinstall(voidinterrupt(*fadd)(__ARGU),intnum)/*安裝中斷*/
{
disable();/*關閉中斷*/
setvect(num,fadd);/*設置中斷*/
enable();/*開放中斷*/
}
voidmain()
{
install(int60,0x60);/*將int60函數安裝到0x60中斷*/
geninterrupt(0x60);/*人為產生0x60號中斷*/
}
3應用案例
我們將此系統應用于校園的安全,當今,每個家庭都把小孩視為掌上明珠,對孩子教育的投入也越來越大,自然希望能夠隨時掌握小孩在學校里是否遵守紀律、專心上課,以及老師的管教是否合理等實時情況。在校園里,攝像機安裝在固定位置上,但是布線就必須視校園大小和經費,考慮使用有線或無線方案;而在家長這端,利用移動載體監看自然是上選。本系統在實際的應用中,主要用于保安的實時移動監控,證明既經濟又實用。
4結論
如今的手機都朝著智能化的方向發展,GPRS帶寬也在越來越好,基于GPRS的移動視頻監控將會更成熟,應用的領域也會越來越廣泛,智能手機也會集成移動視頻監控技術,希望本文的研究能為此應用做出一定的貢獻。
參考文獻
1 張榮博.基于GPRS的移動視頻監控的設計與應用[D].解放軍信息工程大學碩士論文,2005:1-2.
2 吳明芳.MPEG-4視頻編碼算法研究及軟件實現[D].重慶大學通信工程學院碩士論文,2006:5.
【關鍵詞】有線電視系統 設計 安裝 調試
在我國,人們收看電視普遍使用的是有線電視接收系統,收看電視是人們獲取外界知識、相互交流及休閑娛樂的主要途徑。因此,有線電視技術發展的好壞,將直接影響著人們收看電視質量的高低。
一、有線電視系統的發展
在40年代末,有線電視系統起源于美國,到70年代初,我國開始出現有線電視,到80年代,有線電視在我國得到了逐步的發展。在早期的時候,我國的有線電視系統主要作用是改善接收電視臺所發射的高頻電視信號效果,而且規模不大,頻道也不多。然而,隨著時代在的前進、科學在進步,我國廣播電視得到了極大的促進,全國大部分的地區新建的電視臺劇增,而且規模變得越來越大。由于衛星電視的快速發展,把原來比較單一的有線電視系統變成復雜多樣,讓人們獲得節目源的渠道大量劇增。目前,有線電視系統已經發展到了城市和地區聯網的階段,并很有可能朝向寬帶綜合信息傳輸通道這種趨勢發展,因為這種發展趨勢將為一些還高層建筑或者某些不發達地區提供了幫助,它的這種發展趨勢充分與外界信息進行交換。
二、有線電視系統的分類及組成
(一)分類
1.按系統規模大小分類:
(1)如果用戶數的規模在10000戶以上,那么有線電視的信號可以傳輸在1Km以上的距離;
(2)如果用戶數在2000-10000戶之間,那么有線電視的傳輸可以在500-1000m的距離;
(3)如果用戶數在300-2000戶之間,那么有線電視只能傳輸在500m的距離以下;
(4)如果用戶數在300戶以下,那么在單棟樓里可能沒有干線系統。
2.按頻道范圍分類:
(1)如果只在VHF頻道段的共用天線電視系統,它一般僅限于VHF頻段的1-12頻道之間傳輸;
(2)如果在全頻道共用天線電視系統中,它僅限于VHF、UHF頻段內的電視信號中傳輸;
(3)如果在300MHz內鄰頻傳輸系統,僅限于VHF頻段內1-12頻道鄰頻傳輸;
(4)如果在300MHz內增補頻道傳輸系統,它只在兩個增補A波段和B波段,并且在860MHz鄰頻傳輸。
3.按傳輸方式分類:
(1)同軸電纜單向傳輸;
(2)同軸電纜雙向傳輸;
(3)用光纜傳輸信號。
4.按傳輸網絡結構分類:該結構一般按“樹枝形結構”、“星形結構”和“樹-星混合結構”三種結構來布線,它們各有各的好處,我們要根據不同的情況來使用不同的方法進行布線。
(二)組成
有線電視系統主要由“接收信號源”、“前端系統”、“干線傳輸系統”和“用戶分配網絡”等幾個部分來構成。其中各部分在系統中分別起了不同的作用,它們之間既互相聯系又互相促進,每一個環節是否良好將影響到整個系統的正常工作。
三、前端系統的設計
(一)系統組成:前端系統由“解調器”、“頻率變換器和頻道處理器”以及“均衡器”等三個部分組成,它們在有線電視系統中各自起到了不同的作用,要充分利用好這幾個之間的作用。
(二)接地防雷要求:
(1)信號接收系統的所有裝置一定要安裝避雷針。
(2)避雷針應與立桿、鐵塔及引下線固定在一起。
(3)對接地電阻一定要達到符合要求,同時,前端系統要求共點接地。
(4)只要其他裝置與避雷針的接收裝置、鐵塔等不相關,應該把它們隔離在5m以上,這樣可以防止雷擊。
四、傳輸系統的設計
(一)同軸電纜傳輸系統
在有線電視系統中,我們為了得到高質量、高清晰的圖像,也要保證實現大容量、遠距離的傳輸,因此,在傳輸系統的部分一定要采用合理的設計,可以采納“星型”或者“星-樹型”進行傳輸,在分配干線上,可以采用同軸電纜、光纖和微波等幾種傳輸方式。
(二)在傳輸系統設計中需要注意的事項
1.同軸電纜傳輸的電視信號,在頻率很高的時候,不能簡單地把理想導線的參數作為理論值進行分析。
2.在傳輸系統中,可以把傳輸線看成簡單地一維分布參數電路。
五、分配系統的設計
(一)分配系統的組成:分配系統直接接近于用戶,是使用最多的系統之一,它為每一個用戶終端提供了一個適當的電視信號系統,它一般由“分配器”、“分支器”、“用戶分配放大器”和“射頻電纜”等幾部分組成。這幾個器件在分配系統中起到各執其能的作用,是用戶接觸最多、最熟悉的系統之一。
(二)分配器:分配器是的作用是把前段提供的信號傳送給每家每戶,同時在傳送的過程中,也可以把一路信號分成多路進行傳送。
(三)用戶分配放大器:用戶分配放大器的工作原理比較簡單,它與干線放大器的原理完全相同。它的主要作用是帶動大量用戶,由于它是處在最后一級射頻放大,因此,對它的技術指標要求相對于干線放大器要低一些。
六、有線電視系統的安裝與調試
在系統的安裝之前,把需要布置工作完成之后,將進入有線電視系統設計的安裝與調試階段。有線電視信號是從前端輸出干線傳輸分配網絡用戶,從而可知,它經過很多的環節,然而每個環節都包含非常多的設備和接頭,系統安裝質量的好壞直接決定整個系統質量的高低。
(一)前端設備的安裝與調試
1.前端設備的安裝:在安裝前端設備的時,一定要要求科學合理、美觀實用,這樣才打到設計的要求。所以在安裝時應注意以下幾點要求:
(1)一定要根據已設計的平面布置圖,再進行機架與控制臺的定位;
(2)對于其內的電纜的布放,一定要根據設計要求進行;
(3)采用地槽時,電纜要從機架的底部引入,采用架槽時,每隔相應的距離要留有出線口。同時電纜引出槽口時候拐彎不能太大;
(4)在機房里引入引出電纜時,為了保證安全,在入口處要安裝防水量;
(5)對機架上的各種設備的安裝,應盡量考慮集中放置。
2.信號接收部分安裝:
(1)天線桅桿的安裝:
①固定天線桿基座:一般的天線桿基座比較重,因此,我們要注意固定好,并要保持牢固和安全,這對安裝天線桿的固定非常重要。
②把立桿之間的結構給連接起來,然后要在它的頂部安裝避雷針。
(2)接收天線的安裝:
①根據把各頻道的天線設計圖進行裝配天線,然后把它固定在天線桿上,并安裝好阻抗變換器。
②組裝好的天線之后,把它們從高到低依次安裝在天線的立桿上。
③根據一般情況,我把高頻道天線安裝在天線立桿的上部,低頻道天線安裝在它的下部(注意立桿最下面的天線與樓頂面的距離要大于該天線頻道的波長)。
④把天線的有源振子、阻抗變換器和電纜線連接好,然后把它們固定在立桿上,同時電纜要串接避雷保安器,經防水彎管再進入機房。
(3)衛星天線的安裝:
①根據天線尺寸的設計圖,做好基礎支架,同時注意要保持牢固。
②把天線各部分的部件依次進行安裝。
③將立柱和斜撐組裝在一起,拋物面的主反射體固定在支撐面。然后將三根支架裝配好后,把它安裝在主反射體上,再安裝饋源。
(4)機房設備的安裝:
①將處理器、調制器、解調器、制式轉換器、衛星接收機等根據設計要求分別裝入機箱。
②設備的輸入、輸出、測試空頭等要增加適當的負載電阻,這樣可以起到保護作用。
③電視監視器之間采用全隔離設計,其中電平分配用分支、分配方式,并用放大器與前端信號隔離。
機房設備的安全要求:
①機房設備都要接地。
②變壓器外殼接地。
3.前端設備的調試:前端系統是有線電視系統的中心,因此在調試前,一定要檢查各設備之間連接是否正確、有無斷路、短路、各連插件接觸是否良好,然后才能再通電。在調試時,安裝前端系統的好壞直接影響到整個系統的信號質量。由于前端設備種類非常多,且各自的調節方法和要求也不一樣,調試時需要按照各生產廠家的有關技術資料進行調試。
(1)接收天線:
①將天線的引下線接到入場強計輸入端,然后可以調整天線的方向,直到場強計的電平最大時,固定好天線的方向,同時記錄圖像和伴音電平。
②把天線的引下線接入電視機,觀察其圖像與伴音質量。直到接收到的圖像與伴音質量符合入網要求為止。
(2)衛星天線:
①根據衛星天線接收所在本地區的方位角,調整衛星天線的對準方向。
②根據所收視的衛星,將衛星接收機預置到某一個頻道上,連接上電視機。
③大概計算一下天線的仰角。開啟衛星接收機及電視機,左右緩慢地微調天線的方位角,當電視機出現最強電視信號時,再上、下微調它的俯、仰角,直到出現最佳電視信號為止。
(3)機房設備:
①調試前要做好各設備準備,同時注意要求,達到符合要求后才能進行下一步操作。
②進行調試模式:連接好場強計后,并把它調諧到之前所設計的頻道圖像載波頻率上;進入圖像伴音(A/V)比的調試。A/V比電平根據當地各臺的具體情況,可以做出適當的調整。首先將場強計調到所設計頻道的圖像載頻上,記下其參考電平,再將調諧調到所設計頻道的伴音載頻上,在記下其參數,然后它們之間的電平,這樣可以得到圖像伴音比。根據這種方法,可以通過調節A/V控制器的上升下降伴音信號電平來滿足系統的要求;進行視頻調制度與音頻偏差的調試。在前面已經初步的進行了視頻調制度和音頻偏差的調節,如再需要調節的話,可以觀察LED閃爍來調節,直到LED恰好熄滅為止;干線放大器調試:連接好干線放大器,給干線放大器供電,將場強計連接到輸入電平的測試口,然后將場強計連接到干線放大輸出端的測試孔進行調試,使其輸出電平調整在98dB。
(二)電纜傳輸干線系統的安裝
1.傳輸干線的有關規定:對電纜干線的架設進行安裝設計如下要求:
(1)布線,同時要收緊吊線。
(2)在架設電纜時,要對電纜進行直埋。
(3)電纜要采用穿管敷設,架空電纜和墻壁電纜時,要把電纜接地。
(4)放電纜,同時要注意的是電纜的線路要與其他建筑物、數木間皎月時的最小垂直凈距。
2.傳輸干線的工作方式:在有線電視電纜傳輸干線的安裝中,可以采用三種不同的工作方式進行安裝,這三種不同工作方式分別為:“全傾斜”、“平坦輸出”和“半傾斜”。下面分別對著三種工作方式進行簡述:
(1)全傾斜工作方式:全傾斜工作方式在傳輸干線輸入端的信號中,電平值一般是相同的,可是在輸出端的信號中,高端的電平值要高于低端的電平值,因此,為了有利于減小交調,在輸入信號的電平值時要保持相等。
(2)平坦輸出工作方式:平坦輸出工作方式與全傾斜工作方式剛好相反。因為高端信號載噪比比較低,易出現交調的形式,所以我們要盡量避免采用這種工作方式。
(3)半傾斜工作方式:半傾斜工作方式是在上面這兩種工作方式的中間。因此,根據具體的情況,我們可以多采用這種工作方式。
七、結論
筆者介紹了一些簡單的有線電視的設計安裝調試,同時也了解了一些國內外有線電視的發展、特別是國內對有線電視技術的需求也不斷的在增加,國內的人們也并不滿足如今有線電視的需求,這需要長期在有線電視方面的工作人員提出了更高、更大的挑戰。
參考文獻:
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媒介融合開啟了傳媒業、電信業發展的新紀元,電信業、廣播電視業、出版業等幾大產業(后文簡稱幾大產業)相互滲透,產業邊界全面消解,它們相互交融而形成一個被稱為“大媒體產業”的全新產業體系。在產業分立時代,基于其時的產業架構、市場結構,幾大產業曾形成了大相徑庭的縱向規制體系,規制緣由、規制目標、規制重心各不相同,但在媒介融合下,幾大產業原有的產業架構、市場結構被徹底顛覆,傳統的分業規制模式面臨根本性挑戰。世界各國競相在幾大產業推進規制融合,在20世紀80年代的放松規制浪潮之后,幾大產業的規制問題再次成為焦點。美國最先在電信業、廣播電視業拉開規制融合的帷幕,其實踐一直是世界的風向標。美國規制融合模式有何特色?其基本邏輯何在?中國三網融合試點正轉向全面推進,且新的融合性規制機構——國家新聞出版廣電總局醞釀多時已正式成立,應對融合的規制變革正處在重要關口,美國規制融合經驗有何啟示?
一、美國規制融合實踐的基本歷程
美國是媒介融合這一產業革命的發祥地,最先從規制上進行回應,1996年2月即頒布具有里程碑意義的新電信法案,在世界吹響規制融合的號角。《1996年電信法》第一次對《1934年通信法》進行了全面修訂,被認為是“對美國開辟未來的極為革命的法律”①,它從兩個方面奠定了規制融合的基本政策框架:一是解除了電信業與有線電視業之間的交叉準入禁令,電信公司可提供有線電視服務,有線電視公司也可提供電話服務,兩者允許互持股份;二是將通信服務區分為信息服務(information service)、電信服務(telecommunications service),對信息服務免于規制(或輕度規制),對電信服務嚴格規制。允許交叉進入,意味著美國有線電視業、電信業不再存在規制邊界(由規制設定的產業邊界);而設置信息服務類別,所有的融合性業務,不管基于何種技術平臺,均被納入其中,可免于不一致規制。此外,《1996年電信法》還允許市話公司和長話公司相互進入(1982年美國電話電報公司〈AT&T〉被肢解,美國電信市場長話、市話分離),美國電信業內因規制而形成的市場樊籬也被拆除。
在《1996年電信法》頒布之前,克林頓政府曾對通信法提出了一種備受矚目的修訂思路。即在通信法中專辟第七章(Title Ⅶ),對寬帶服務及使用寬帶設施的其他服務施加統一規制,所有“雙向、寬帶、交互、交換、數字傳輸服務”②都被納入這一章的規制范疇,無論其使用何種技術平臺,而不使用屬于第七章的寬帶設施的服務,仍歸屬第二章(Title Ⅰ)有線電話規制、第六章(Title Ⅵ)有線電視規制。但是,這一主張遭受了美國有線電視運營商、電信運營商及各州公共事業委員會(PUC)的一致反對而未果。盡管如此,在如何應對融合上,克林頓政府提案中將寬帶服務與電信服務、有線電視服務分別規制的基本思想,在《1996年電信法》中還是得到了一定的體現,寬帶服務大多被認定為信息服務,與電信服務、有線電視服務最終區別開來。當然,《1996年電信法》與克林頓政府提案存在根本區別,前者是將寬帶服務歸入信息服務免加規制,而后者設想的第七章則對寬帶設施提出了三個基本要求③:開放接入、互聯互通、普遍服務。
《1996年電信法》是美國進行規制融合的根本大法,但并非具體細則。一項業務是否屬于信息服務,時常飽受爭議。因此,聯邦通信委員會(FCC)出臺了許多規則(這些規制若受到質疑需經法院裁決),其中重要的規則主要包括:第一,2002年聯邦通信委員會《宣言性裁決》,將基于有線電視平臺的寬帶接入業務認定為信息服務(該裁決曾引起許多質疑,2005年8月美國最高法院進行了終裁,認定聯邦通信委員會的裁決合法)。第二,2004年2月與4月聯邦通信委員會對互聯網電話(VoIP)爭議進行了兩次裁定,將電腦到電腦(PC to PC)互聯網電話界定為信息服務,而將與公共交換電話網(PSTN)互聯的互聯網電話歸入電信服務,并于2005年6月與9月先后出臺規則,規定后者的提供商必須提供緊急呼叫服務(E911)和執法監聽服務(CELEA)。第三,在交互式網絡電視(IPTV)上,2006年12月聯邦通信委員會出臺規專業提供論文寫作和寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net則,禁止本地特許機構不合理拒絕競爭性視頻特許的申請(主要指電信公司的視頻業務申請);之后又進一步規定,電信運營商基于全光纖網絡的交互式網絡電視按數據業務管制,電信運營商勿需挨家申請“本地特許”。
從《1996年電信法》開始,美國一直致力于在融合環境下重新定義普遍服務的內容。《1996年電信法》將普遍服務確定為國家通信系統的基石,普遍服務不再僅限于傳統的電話服務,而被擴展到先進電信服務(advanced services),普遍服務的范圍由聯邦通信委員會(FCC)根據電信和信息技術及業務的發展定期制定,具有動態性。1997年聯邦通信委員會依據新電信法頒布普遍服務法令,電信普遍服務范圍擴展到信息服務。2005年美國開始討論修改電信法,將寬帶互聯網接入業務納入普遍服務目標(其間美國參議院戈登·史密斯、康拉德·伯恩斯先后提出《21世紀普遍服務法案》、《2006年互聯網和普遍服務法案》)。經過長時期準備和充分醞釀,2011年10月,美國聯邦通信委員會通過反復討論修改的普遍服務基金和運營商間補償制度改革方案,正式將電信普遍服務的重點轉向寬帶互聯網,設立“連接美國基金”(CAF,Connect America Fund),取代原“高成本地區基金”(high-cost support fund),同時在其下建立專門的“移動基金”(Mobility Fund),以加速推進移動寬帶服務的普及。
回顧美國規制融合實踐的基本歷程,可以發現,美國推進規制融合的基本思路主要體現在三個方面:一是如何在有線電視業與電信業之間實現公平進入;二是如何對融合性業務實施規制;三是如何在交互融合的產業體系下實行原特定產業的某些規制理念(如普遍服務)。美國的規制融合實踐在世界起步最早,至今雖仍遠未成熟,但經過近20年的實踐,現已形成了一種極具有代 表性的規制融合模式。
二、美國規制融合模式的主要特色
美國在《1934年通信法》中建立起了獨具特色的分類規制體系。該法定義了電信服務、無線通信服務(mobile radio service)、廣播電視服務(broadcasting service)、有線電視服務(cable service)等基本的服務類別,每一服務類別的規制內容、規制程度各不相同。對特定業務如何實施規制,先必須將其歸入一定的服務類別。在規制融合實踐中,美國繼承了分類規制的基本傳統,在分類規制體系下為電信業、廣播電視業構建起統一的規制框架,從橫向分層組織規制。美國的分類規制在傳統規制時期獨具一格,承襲這一傳統的規制融合模式亦可謂獨步天下。
1. 承襲分類規制實現融合規制
從在電信業、廣播電視業實施全面規制開始,美國就將其納入到一個統一的法律框架內,由統一的規制機構聯邦通信委員會實施規制。在目前幾大產業規制融合的探討中,這一點一直為人所津津樂道。其實,這并不表明,美國其時就已對這些產業進行融合規制。在美國傳統規制中,每一服務類別嚴格對應于相應的行業,不同服務的類別,規制內容千差萬別,并且對應不同類別的服務規制,聯邦通信委員會分別建立了相應的分支機構。雖有統一的法律框架,統一的規制機構,但實質是通過分類規制實施分業規制。
雖然如此,美國的規制融合實踐,最終還是在分類規制體系下為電信業、廣播電視業搭建起了統一規制框架。這是美國規制融合模式最具特色之處。在傳統規制時期,美國通信法所定義的電信服務、無線通信服務、有線電視服務等基本服務類別,分別代表相應的行業,兩兩之間不存在任何交集,從而也無多少關聯。而在《1996年電信法》中,美國在沿用這些傳統服務類別定義相應行業之外,新增的信息服務類別不再與特定的傳統產業范疇相對應,任何技術平臺所提供的非傳統業務,均可能納入這一服務類別,盡管各服務類別之間也不應存在交集(否則通信法無法實行),相互之間不應發生關聯,但實際上,如按傳統規制邏輯,納入信息服務的業務,本應按其技術平臺被歸入相應的傳統服務類別,信息服務類別實質上充當了傳統服務類別之間的橋梁。這就意味著,通過信息服務類別,美國真正將電信業、廣播電視業納入一個統一的規制框架。此外,美國《1996年電信法》允許電信業、有線電視業相互進入,其所定義的傳統服務類別,也已不再具有之前所代表的嚴格的分業規制意涵。
傳統分業規制在媒介融合下所遭遇的致命挑戰,是不同技術平臺提供的相同或類似業務將遭受不一致規制,應對這一挑戰是在幾大產業實施融合規制的首要任務。美國實現一致性規制的基本特色主要體現在兩個方面:一方面是將各種新興的融合性業務集中歸入信息服務,對它們不施加規制,或者僅輕度規制,以使這樣的業務不至于按技術平臺落入傳統服務類別而引致規制不一致;另一方面是如果新業務歸入信息服務免于規制后,與類似的受規制的傳統業務之間產生了規制不一致,則主要考慮如何放松傳統業務的規制④,而不是為消除規制不一致而將傳統服務的規制“強”加于新業務之上。
在媒介融合下,雖應對具有類似經濟特征的業務實現一致性規制,但從分業規制轉向融合規制的過程中,又可能仍需對幾大產業區別對待,而暫時對其間的某些類似業務在規制程度上體現一定差異。主要有兩個方面的原因:一是媒介融合之初,為促進公平競爭對市場地位懸殊的運營商推行不對稱規制;二是媒介融合是專業提供論文寫作和寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net一個循序漸進的過程,部分傳統業務將在長時期內一直具有相當的市場份額,基于不同平臺的類似業務可能處于不同的細分市場。美國分類規制體系在規制融合中的最大意義就是實現這一規制訴求,其服務類別,不僅在電信業、有線電視業之間實現了不對稱規制;而且也對媒介融合過程中的不同細分市場施加了不同程度的規制。
如何在幾大產業實施融合規制,對類似業務既實現一致性規制,又在需要時令其規制程度有所差異,美國與歐盟的實踐形成了鮮明對比。歐盟規制融合最為引人注目之處,是重新搭建融合性的規制框架,從橫向分層組織規制,先在各層級(網絡、內容、服務等)分別實施統一規制(一致性規制),之后再在一定層級實行分類規制(這里對“類”的定義與美國對“類”的定義截然不同)。如在內容層級,將視聽媒體服務納入統一的規制體系后,再分成線、非線,對一些業務實現不同程度的規制。而美國則是承襲傳統分類規制體系,在分業規制形式下實現融合規制,其分類規制體系所定義的服務類別,從一開始即體現了某些業務間所受規制程度的差異,類似業務的一致性規制主要通過新增的信息服務類別而實現。
2. 秉承分類規制實現分層規制
美國在電信業、廣播電視業的傳統規制通過服務分類組織規制。《1934年通信法》定義了多種基本服務類別,每一章節對一定服務類別專加規制。其時一種服務類別代表一個縱向一體化的產業,一定服務類別的規制,名為對“服務”施加規制,但實為對提供服務的網絡技術平臺實施規制。這樣的組織規制方式,實質是遵循縱向一體的產業架構,從縱向組織規制,因此被形象的比喻為“豎井”模式(Silo Model),一種服務類別被視為一個“豎井”。
按組織規制的上述邏輯,當有新產業問世,對其施加規制的方法是在通信法中定義一種新服務類別,專辟一章加以規制,可以說是在“豎井”之外再添一新“豎井”。有線電視業新問世時就是被這樣處理的,美國在通信法中定義了有線電視服務,通過第六章實施規制。后來克林頓政府提議的“第七章”也希望對寬帶服務按這一邏輯組織規制。
在規制組織上,美國規制融合模式的主要特色在于:一方面秉承了通過服務分類組織規制的傳統,但另一方面又悄然顛覆了傳統規制從縱向組織規制的范式。對傳統業務之外的新興業務,《1996年電信法》似乎視之為一個產業,而對應定義了信息服務類別,但其實這并未沿襲組織規制的傳統邏輯。既然各種不同形式的融合性業務,一旦被認定為信息服務,均可免于規制,而無論其技術平臺是否遭受規制,受何種形式的規制,這就意味著,一種業 務如何實施規制,不再完全由其技術平臺決定,服務規制與網絡規制已經分離開來。信息服務類別已不代表特定的縱向一體化產業,再非“豎井”之外的新“豎井”。通過信息服務類別,美國已開始從橫向分層組織規制,在組織規制的范式上對媒介融合下的新產業架構進行了回應。美國在規制融合中的組織規制方式,與其傳統規制中的組織規制方式可謂形似而神不似,這一點是美國規制融合模式的引人矚目之處。
其實,《1996年電信法》中的分層規制范式,主要繼承了之前第二次計算機調查在電信業所采用的增值業務/基礎業務兩分法的理念。此次調查認為,基礎業務潛存于增值業務之下,而增值業務則“騎”(rides)在基礎業務之上⑤,故而基礎業務被嚴格規制,增值業務可免于規制。不少研究者(Robert Cannon、Douglas Sicker、Kevin Werbach)因此認為,第二次計算機調查分離了基礎傳輸網絡與其所提供的業務,實則已采用初步的橫向分層規制理念。⑥之前第一次計算機調查希望在電信業務、數據通信業務之間劃一條清晰的不變的分界線,是典型的縱向分業規制邏輯,但最終失敗。美國轉而在電信業中通過增值業務/基礎業務兩分法,進行了橫向分層規制的初步實踐,在分類規制框架下,這種嘗試在不經意間開創了一種影響深遠的新規制范式。
當然,第二次計算機調查分離增值業務與基礎業務的方法,對分層規制的最初實踐尚是局部的,僅僅限于電信業。《1996年電信法》區分信息服務與電信服務,美國在電信業、廣播電視業組織規制的范式才真正全面發生質的變化,開始對兩大產業從橫向分層組織規制。從以后的實踐來看,信息服務常被視為一個“百寶箱”,任何融合性業務,無論其基于何種技術平臺,都被納入其中,進而服務、網絡實現分離規制。
雖最早在局部進行分層規制實驗,可在后來的規制融合實踐中,美國的分層規制是極不徹底的。在世界規制融合實踐中,歐盟的分層規制模式引人奪目,其在搭建起電子通信規制框架、出臺《視聽媒體服務指令》后,將網絡規制與內容規制完全分離開來,從橫向組織規制,分層設計規則。但美國的《1996年電信法》,專業提供論文寫作和寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net依舊保留了不同服務、不同技術平臺之間存在已久的縱向法律區隔,仍然假設不同的服務使用不同技術,經由不同網絡傳輸,而并未“全面體現融合的寬帶世界(不同的網絡設施能在互聯網平臺上傳輸類似的服務)”⑦。誠如約翰·中畑(John Nakahata)所言,對于協調各種信息平臺規制的多樣性的通信法改革,《1996年電信法》還僅是一個開始。⑧受歐盟分層規制實踐的影響,美國微波通信公司(MCI)曾提出一個提案,建議美國實施更為徹底的分層規制,從物理網絡層、內容層、應用層、邏輯層等層級分層組織規制,但這一提案飽受批評而未獲采納。
研究者們一度將互聯網的誕生主要歸功于增值業務/基礎業務兩分法。但當幾大產業基于互聯網進一步走向融合后,沿襲分類規制的傳統,美國的規制變革在分層規制的實踐上僅邁出了較小的步伐。
三、美國規制融合模式的基本邏輯
解讀美國規制融合模式,必須深入理解其背后基本的政策邏輯。這一點必須回答彼此關聯的三個問題:美國在規制融合實踐中奉行什么樣的規制哲學?其規制融合政策的基本目的何在?美國為什么形成了這樣的規制融合模式?
美國是極度崇尚市場自由的國家。即使是在電信業、廣播電視業施加全面規制之際,其別具一格的規制模式就已折射出這樣的取向。其時美國并未實施頗為盛行的國有化模式,走上公營壟斷之路,而是推行特許模式,通過市場準入特許獲取微觀經濟干預的權力,對特許的私營壟斷(包括寡頭壟斷)施加嚴格規制。這種“胡蘿卜加大棒”式的規制模式,最終保留了一定的市場形式及相應的市場要素,完全的市場雖不復存在,但并非如國有化模式對市場進行全面替代。特別是在廣播電視業,這一模式更是在無線廣播電視業內,及其與有線電視業之間推進了相當程度的競爭。因國有化部門的內部競爭難以獲得,旨在引入競爭的放松規制與私有化之間存在天然的互補性⑨,特許模式令美國在日后推進競爭的規制變革中占盡先機。
關鍵詞 數字電視 發展分析 前景展望
中圖分類號:TN94 文獻標識碼:A
1對于數字電視的分析
數字電視是指在電視信號的產生、處理、發射、傳輸和接收全過程中使用數字信號的電視系統,它具有雙向互動、抗干擾能力強、頻率資源利用率高等優點。
數字電視是數字技術在電視領域發展和應用的必然結果,它是與模擬電視相對應的一個概念,同樣由內容(節目)、傳輸和接收三個部分組成。其中,內容泛指電視節目或綜合信息業務的采集、制作等;傳輸是指以衛星、地面、有線等手段將內容從內容提供者傳送到受眾;接收泛指由制造業生產的用戶終端接收產品。當上述三個部分都實現數字化后,用戶才能獲得真正意義上的由數字電視革命所帶來的視聽享受與信息服務。
與模擬電視相比,數字電視在內容(節目)、傳輸和接收三個環節上所帶來的產業革命將更加深刻。首先,在內容方面,傳統的模擬電視僅向受眾提供電視節目,廣告收入構成電視臺的產業主體。實現數字化后,電視臺除向受眾提供電視節目外,還可提供數據廣播、交互信息等多媒體數據業務,產業幾乎延伸到IT的各個領域;其次,在傳輸手段上,廣播電視的有線、無線網絡將與其它通信網絡在技術方面趨于融合,數字化后所帶來的雙向傳送、移動便攜接收、區域聯網、頻道增容等優勢將使有線、無線網絡在產業化方面大有可為;第三,在接收終端方面,伴隨數字電視新業務的興起,SDTV接收機、HDTV接收機、多功能機頂盒等一大批新型信息家電產品將應運而生,為制造業帶來空前的市場和產業機遇。
數字電視的應用,將為人們提供更加適合人類自然視域的畫面結構、優質的電視圖像和更多形式的電視服務,并在相關的工業技術領域產生深遠的影響,因而發達國家均把數字電視看作是對人類社會信息發展具有極其重要意義的“戰略技術”。
2國內數字電視的發展前景
中國期刊全文數據庫(CJFD)(1956~2014),對“數字電視”進行初級檢索,經過篩選統計有相關文獻記錄6662條,記錄下有效論文187643篇。1956年~1993年相對較少,對數字電視概念處于探索詢問階段,對其發展提出大膽設想,1994年~2008年期間,按照年份對比文獻的數量呈現較明顯的遞增趨勢。其中2004年~2013年每一年都會過萬條相關文獻記錄;2014年共有8899篇相關文獻記錄。可見不僅呈現遞增趨勢,而且增加的幅度整體上也有明顯提高。在20世紀以后伴隨著科學技術的發展,新媒體的運用,中國電視數字化是必然的趨勢。
中國擁有全球最多的電視觀眾和最大的有線電視網絡,具有極其龐大的市場空間。我國現有地面廣播電視臺和有線電視臺總數超過2000家,彩電總擁有量超過3億臺。從模擬電視廣播向數字電視廣播的過渡,將帶來上萬億元的市場。數字電視將成為我國經濟新的增長點。
3總結
我國是一個電視大國,模擬電視達到3億臺以上。按照國家廣播電影電視總局制定的十五規劃,近年來我國有線電視數字化的進程明顯加快。數字電視時代正在到來。在這個過程中給數字電視業務的發展提供了很好的機遇,但是對于某些還不太成熟的技術也帶來了一些挑戰,其中用戶管理系統就是其中之一。本文介紹了數字電視的發展情況,著重介紹了數字電視用戶管理系統的現狀,有很高的性價比和很大的市場潛力。
參考文獻
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論文關鍵詞:鐵路通信技術;接入網技術
論文摘要:隨著鐵路列車向高速化與準高速化方向的邁進,為保證有效的人機控制和提高運輸效率,要求建立一個功能完善的、技術構成先進的鐵路通信網。主要介紹了在現實的鐵路通信工程建設中,我們應該注意的問題。
1鐵路傳輸技術
1.1SDH傳輸技術
SDH是取代PDH的新數字傳輸網體制,主要針對光纖傳輸,是在SONET的標準基礎上形成的。它把信號固定在幀結構中,復用后以一定的速率在光纖上傳送。SDH是在電路層上對信號進行復用和上下。當帶著信號的光纖通ODF(光纖分配架)進入ADM時,信號必須通過O/E轉換和設備上的支路卡才能下成2Mb/s的基本電信號,并經過通信電纜和DDF(數字配線架)接到用戶接口或基站BTS(基站收發信機)。
1.2ATM網絡傳輸技術
ATM是一種基于信元的交換和復用技術,即一種轉換模式,在這一模式中信息被組織成信元。它采用固定長度的信元傳輸聲音、數據和視頻信號。每個信元有53個字節,開頭的五個字節為信頭,用以傳輸信元的地址和其他一些控制信息,后面的48個字節用以傳輸信息。利用標準長度的這種數據包,通過硬件實現數據轉換,這比軟件更快速、經濟、便宜。同時,ATM工作速度有很大的伸縮性,在光纜上可以超過2.5Gbps。
在網絡傳輸中,為了使多個用戶共享高速線路,通常采用時分復用方式。時分復用方式又可分為同步傳輸模式和異步傳輸模式。在數字通信中通常采用同步傳輸模式,這種傳輸模式把時間劃分為一個個相等的片段,成為時隙,一定量的時隙組成一個幀,一個信道在一個幀里占用一個時隙,一個用戶占用一個或多個信道。而在異步傳輸模式中,各終端之間不存在共同的時間參考,各個時隙沒有固定的占用者。在ATM中時隙有固定的長度而且比較短,一個時隙傳輸一個信元,每一個信元相當一個分組。各信道根據業務量的大小和排列規則來占用時隙,信息量大的信道占用的時隙多。
1.3MSTP傳輸技術
MSTP依托于SDH平臺,可基于SDH多種線路速率實現,包括l55Mb/s、622Mb/S、2.5Gb/s和10Gb/s等。一方面,MSTP保留了SDH固有的交叉能力和傳統的PDH業務接口與低速SDH業務接口,繼續滿足TDM業務的需求;另一方面,MSTP提供ATM處理、以太網透傳、以太網二層交換、RPR處理、MPLS處理等功能來滿足對數據業務的匯聚、梳理和整合的需求。
1.4RTKGPS網絡傳輸技術
隨著GPS無驗潮測深技術應用的不斷深入,傳統電臺數據鏈的傳輸模式已不能滿足長距離RTK作業的需要。而網絡RTK技術則是利用網絡來取代UHF電臺進行數據傳輸,它傳輸距離遠,信號穩定,抗干擾性強,已成為數據鏈傳輸的新寵。
通用分組無線業務GPRS,是在GSM系統上發展出來的一種新的分組數據承載業務,GSM是一種使用撥號方式連接的電路交換數據傳送方式。GPRS利用現有通信網的設備,通過在GSM網絡上增加一些硬件和軟件升級,形成一個新的網絡邏輯實體。
1.5WDM傳輸技術
WDM(或DWDM)是在光纖上同時傳輸不同波長信號的技術。其主要過程是將各種波長的信號用光發射機發送后,復用在一根光纖上,在節點處再對耦合的信號進行解復用。WDM(或DWDM)系統在信號的上下上既可以使用ADM、DXC,也可以使用全光的OADM和0XC,WDM(或DWDM)是基于光層上的復用,它和SDH在電層上的復用有著很大的區別。同時,通過OADM進行光信號的直接上下,無需經過O/E轉換,而擁有EDFA的WDM(或DWDM)可以進行較長距離的光傳輸而不需要光中繼。
2接入網技術
隨著通信技術的快速發展,人們對鐵路通信技術提出了更高的要求,鐵路部門必須采用先進的、現代化的有線和無線通信的傳輸和接入方式,實現鐵路通信網的升級,發揮鐵路通信網在國民經濟中的社會效益和經濟效益。接入網技術是鐵路通信中一項關鍵技術,由于原有用戶銅纜接入的普遍性和現在光纖技術的發展,接入網建設就必須考慮通信網絡的現狀與發展,這就決定了接入網技術的多樣化。接入網從接入方式上可分為有線接入和無線接入。
2.1有線接入技術
(1)高速率數字用戶環路技術。
通過2-3對雙絞線雙向對稱傳送基群數字速率信號,傳送距離為3km-5km,上行速率與下行速率相等。通過回波抵消技術實現在一對雙絞線上全雙工傳輸,通過特定的編碼和調制方式提高傳輸質量,用多線對并行傳輸,以降低每對雙絞線上的傳輸速率,增加無中繼傳輸距離。
(2)非對稱數字用戶環路技術。
它的上行速率和下行速率不相等,下行速率可高達(9-10)Mbit/s,上行速率只有數十或數百kbit/s,此技術適用于視頻點播VOD系統;其高速下行信道可向家庭用戶提供多路的數字圖像信號及低速語音信號,而上行信道用于傳送用戶控制信號。ADSL的優勢在于它幾乎不需要對現有的對1雙絞線作任何改動就可獲得高傳輸速率。
(3)混合光纖同軸電纜接入技術。
它是基于有線電視系統CATV發展起來的。在有線電視中心與地區中心、地區中心與光節點之間采用光纖連接,光節點與用戶設備之間采用同軸電纜連接。其主要是使用副載波調制,將CATV原有的單向傳輸系統改造成雙向傳輸系統。HFC可以充分利用現有的CATV網絡,進行少量投資,就可形成一個支持多種業務的寬帶綜合業務網。
(4)光纖用戶環路技術。
以光纖為主要傳輸媒介,根據光纖向用戶延伸的距離,可以分為FTTC(光纖到路邊),FTTB(光纖到大樓),FTTH(光纖到家)等。FTTB是用戶接入信息高速公路的最終理想目標,但根據現有通信發展的實際,FTTC、FTTB與銅纜相結合的用戶接入,雖然是有過渡性質的折衷方案,但價格相對經濟,并且在時機成熟時易擴展到FTTH,所以是現實并且可行的。
2.2無線接入技術
無線接入網是在接入網中部分或全部引人無線傳輸媒介,為用戶提供固定終端業務和移動終端業務。無線接入可分為固定接入和移動接入兩大類。其基本結構由控制器、基站和用戶終端設備構成。應用技術主要包括微波1點多址技術、蜂窩技術和微蜂窩技術等。無線接人由于其靈活方便易于建設,目前已得到極大的重視。
集群通信系統是一種功能強大的專用移動通信系統,是通信與微處理機技術、程控交換技術、計算機網絡技術緊密結合的產物。它集交換、控制、通信于一體,通過無線撥號的方式把一組信道自動最優地動態分配給系統內部用戶,最大限度地利用系統資源和頻率資源,降低系統內呼損,提高服務質量。由于它具有群呼、組呼、強插、強拆等功能,特別適合于調度指揮以及應急、搶險等場合,并較好地解決了通信頻率合理分配的問題,因而倍受專業運營管理部門的青睞,被確定為現行鐵路移動通信方式的首選類型。
3結語
鐵路通信網是保證行車安全、提高運輸效率的有力工具,我國鐵路引入現代通信技術還不久,對鐵路通信工程建設還需要一段時間對其了解、分析和試驗,對其中所要注意的問題,特別是技術問題要認真對待,只有這樣才能為鐵路通信現代化作出貢獻。
參考文獻
[1]梁培超.淺析鐵路通信工程應用接入網技術[J].科技資訊,2008.
[2]毛文鐸.淺析鐵路通信工程應用接入網技術[J].信息科學,2008.
關鍵詞:溫度傳感器,濕度傳感器,GSM,遠程監測
1、引言
高級別的質量檢測需要在高質量的環境中進行。溫度和濕度是環境的重要參數,對溫濕度的監測是實現優質環境的重要手段。為了避免人為干擾環境和提高效率,遠程監測是一種有效的方法。目前的遠程監測系統大多采用以太網絡、無線數據傳輸模塊或zigbee無線網絡傳輸數據[ 1-6]。但是,以太網是有線傳輸,需布線,受地理環境影響較大;無線數據傳輸模塊的傳輸誤碼率高,可靠性差;zigbee是專用協議無線網絡,成本高,開發難,而且覆蓋范圍有限。本文提出一種基于GSM的溫濕度遠程監測系統,具有傳輸誤碼率低、成本低及覆蓋范圍廣等優點,并且可與監測人員的手機綁定,實現隨時、隨地,移動監測。
2、傳感器的數學模型
2.1 半導體溫度傳感器原理
根據PN結理論,在一定的電流模式下,PN結的正向電壓與溫度具有很好的線性關系。對于理想二極管,只要正向電壓VF大于幾個KT/q,其正向電流IF與正向電壓VF和溫度T之間的關系可表示為
(1)
式中IS 為二極管反向飽和電流, K 為波爾茲曼常數(1.38×10-23J/K),T 為絕對溫度(K), q為電子電荷(1.602×10-19庫侖),
整理后,得
(2)
如前所述,晶體管的基極一發射極電壓在其集電極電流恒定條件下,可以認為與溫度呈線性關系[7]。
2.2 阻抗型高分子濕度傳感器原理
阻抗型高分子濕度傳感器的感濕原理如下:高分子濕敏膜吸濕后,在水分子作用下,離子相互作用減弱,遷移速度增加;同時吸附的水分子使解離的離子增多,膜電阻隨濕度增加而降低,由電阻變化可測知環境濕度。阻抗型高分子濕度傳感器復阻抗與空氣相對濕度、材料配方和電極結構都有關系: 與我有關系
(3)
其中m為叉指對數,b為單個叉指長度,n為電化學反應電子轉移數,f為法拉第常數,c*為氧化劑濃度,D為擴散系數[8]。
但由于傳感器的材料配方、電極結構等方面的不同,導致各種不同的阻抗型高分子濕度傳感器的特性曲線有較大差別,不能用統一的曲線來概括。
3、遠程監測系統
本系統采用先進的GSM無線通信技術、配合以嵌入式解決方案和數據采集等先進技術,構建了一種基于GSM的溫濕度遠程監測系統。
3.1 系統組成及功能
系統分為監測中心站和遠程監測終端兩個部分:監測中心站主要有PC主機、GSM通信模塊TC35i組成(或用戶手機);遠程監測終端主要是由LPC2148ARM內核控制器、GSM通信模塊TC35i、信號調理電路、人機接口和通信接口電路組成。監測中心站通過GSM網絡與監測終端進行無線遠程通信,實現了基于GSM的遠程監測。系統結構圖如圖1所示。
圖1 遠程監控系統框圖
系統實現的功能主要包括數據采集、數據傳送、報警、實時控制和數據處理。遠程監測終端主要負責采集溫度、濕度、2項數據,根據監測中心的命令進行實時上傳數據。中心對收到的采集數據進行處理,報警,實現實時監控。
3.2 溫度檢測電路
本系統采用AD公司生產的單片半導體集成模擬型溫度傳感器AD590。它具有線性度高、精度高、體積小、響應快、價格低等優點,測溫范圍為-55~+150℃。具有良好的互換性,非線性誤差為±0.3℃。此外,AD590的抗干擾能力強,信號的傳輸距離可達100 m以上[9]。
流過器件AD590的電流(μA)等于器件所處環境的熱力學溫度(開爾文)度數:
(4)
式中,—流過器件(AD590)的電流,單位K
AD590的靈敏度為1μA/K,0℃時輸出273μA電流,每上升1℃輸出電流增加1μA ,每下降1℃輸出電流減小1μA。AD590基本測溫電路如圖2所示。
圖2 溫度檢測電路
3.3 濕度監測電路
系統采用CHR-01型阻抗型高分子濕度傳感器,其復阻抗與空氣相對濕度成指數關系。其基本特性為:工作電壓1V AC(50Hz ~ 2 K Hz),檢測范圍20%~ 90% RH,檢測精度±5%,工作溫度范圍0℃~+85℃,特征阻抗范圍21 ~ 40.5KΩ。濕度傳感器阻抗變化與溫度有關,其關系見規格書中濕度阻抗特性數據表,通常先檢測溫度,然后按阻抗查表獲得濕度值。由于直流電壓可使水分子電離,加速老化,所以采用交流電壓測試其阻抗[10]。
將CHR-01與555構成多諧振蕩器,通過檢測頻率,進而獲得阻抗。濕度檢測電路如圖3所示。
圖3 濕度檢測電路
低電平表達式:
高電平表達式:
輸出頻率表達式:
(5)
利用單片機的定時器/計數器進行頻率測量,假設計時時間為T(s),此期間計數值為N,則被測頻率f=N/T
則CHR-01的阻抗為
(6)
其中R1與C的選擇很關鍵,電容C要選擇高精度電容,一是保證其充放電的能力,二是為了其電容值精確,更方便計算濕敏電阻的返回值。
3.4 GSM模塊
本系統采用西門子公司工業級GSM模塊TC35i進行遠程數據傳輸。TC35i支持中英文短消息,自帶異步串行通信接口,方便與PC機和單片機接口,可傳輸語音和數據信號,通過AT命令可實現雙向傳輸指令和數據,波特率可達300b/s。它支持Text和PDU格式的SMS(Short MessageService,短消息),電源范圍為直流3.3~4.8V,電流消耗為空閑狀態為25mA,發射狀態平均為300mA。
3.5 微控制器LPC2148
現場監測站采用了PHILIPS公司基于ARM7 TDMI-S 內核的微控制器LPC2148作為主控制器,完成現場監測站的全局控制。論文參考網。LPC2148內嵌32KB 的片內靜態RAM 和512 KB 的片內Flash 存儲器,片內集ADC、DAC 轉換器,實時時鐘RTC,2 UART ,及USB2.0等多種接口。具有JTAG調試接口、方便在線調試,而且應用電路相對簡單,開發和生產的成本低。芯片可以實現最高60 MHz 的工作頻率,能夠滿足嵌入式系統μC/OS-II 及人性化的人機界面的要求。大容量的內存,方便了收發短消息時的數據緩沖。
4、系統的軟件設計
系統采用GSM無線通信模塊TC35i實現遠程數據通信,TC35i通過AT命令來進行控制,采用短消息方式進行數據傳輸。系統軟件包括現場監測站軟件和監測中心站軟件兩部分。現場監測站軟件主要完成短消息收發、PDU數據協議分析、A/D轉換、串口通信及人機接口的功能,其中重點是短消息收發和PDU數據協議分析,這是解決現場監測站與監測中心站之間遠程無線通信的關鍵。論文參考網。監測中心站的短消息收發及PDU數據協議分析與現場監測站軟件流程基本相同,不再贅述。
4.1 發送短消息
發送短消息的過程:首先將短消息中心號碼、對方號碼、短消息內容編碼成PDU格式;然后計算出短消息的長度,發送AT+CMGS=〈lenghth〉〈CR〉,〈CR〉代表回車即ASCⅡ碼0x0D。等待TC35i模塊返回ASCⅡ字符“〉”,則可以將PDU數據輸入,PDU數據以〈Z〉作為結束符。短消息發送結束后模塊返回〈CRLF〉OK〈CRLF〉。發送短消息流程圖如圖4所示。
圖4 發送短消息流程圖
4.2 接收短消息
接收短消息使用定時器進行周期性串口查詢的方式。短消息到達后,計算機可以接收到指令〈CRLF〉+CMTI:“SM”,INDEX(短消息存儲位置)〈CRLF〉。讀取PDU數據的AT命令為AT+CMGR=INDEX〈CRLF〉,執行此命令后模塊返回剛剛收到的PDU格式的短消息內容。收到PDU格式的短消息后,將這個短消息進行解碼,解碼出短消息發送方的手機號碼、短消息發送時間、發送的短消息內容。接收短消息流程圖如圖5所示。論文參考網。
圖5 接收短消息流程圖
6、結論
為了實現質檢所需的優質環境,本文研究一種基于GSM的溫濕度遠程監測系統。設計了以LPC2148為核心的現場監測終端系統,實現溫濕度的采集,短消息收發及人機接口等功能,并通過GSM模塊TC35i與監測中心站通信,接受指令并實時上傳信息,實現了監測中心對現場溫濕度的遠程監測。實驗表明,本系統傳輸誤碼率低,通信可靠,具有很好市場前景,也為高效率遠程監測系統的實現提供了一種新方法。
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