卫星通信优缺点范文
时间：2024-02-22 17:57:25
导语：如何才能写好一篇卫星通信优缺点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
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【关键词】信息技术；卫星通信；语音传输技术
0 引言
随着当前科学技术的飞速发展，各种通信手段和通信技术的发展也在不断的加快和不断的趋于成熟。卫星通信、卫星网络作为光缆传输网络的重要组成部分和重要的补充以及备份支撑着整个卫星通信的发展，为卫星通信的发展提供着有力的保障。然而在卫星通信的过程中其通信频点内带宽、狭窄造成通信量的有限性和限制性。为了能够更加高效的利用卫星通信资源，语音传输新技术正在逐步的应用在卫星通信网络当中。
1 卫星通信概述
1.1 卫星通信的概念
卫星通信系统由卫星端、地面端、用户端三部分组成。卫星端在空中起中继站的作用，即把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站，卫星星体又包括两大子系统：星载设备和卫星母体。地面站则是卫星系统与地面公众网的接口，地面用户也可以通过地面站出入卫星系统形成链路，地面站还包括地面卫星控制中心，及其跟踪、遥测和指令站。用户端即是各种用户终端。
1.2卫星通信的发展趋势
自第一颗卫星发射升空，开启了空间技术发展的新纪元，卫星通信技术的优势使各个国家都极力发展这种技术，并在各个领域，尤其是在军事和民事领域得到充分应用。卫星通信的发展趋势总的发展方向是大容量、大功率、高速率、宽带、低成本、高发射频率、多转发器、多点波束和赋形波束，应用星上处理技术切换信号，处理信号等，21世纪的卫星直播电视（DBS―TV）、个人移动卫星通信、多媒体卫星通信、卫星音频广播、卫星网络电视等将会得到大量发展。VSAT业务范围不断扩大，深入到国民经济的各个领域，更加显示其经济和社会效益，Ka波段的应用使设备更加小型化，当然亦带来衰减严重的缺陷。光通信在卫星通信中的应用逐渐变得成熟可取，它要求精确的卫星控制技术，在国际上还处于研发阶段，预计不久将会进入实用阶段。
1.3 卫星通信的优缺点
了解卫星通信的优缺点，一则可以了解目前卫星通信的发展形势，二则可以明确发展改进卫星通信中语音传输技术的必要性，是语音传输技术在卫星通信中应用的前提。要了解卫星通信的优缺点，就要与光纤传输技术进行对比才能洞彻所有。
卫星通信的通信范围极大，主要表现是，只要在卫星辐射信号范围内的两点均可以进行无线通信，这种特点一则保证了它的可靠性，因为这种传输并不会受外界环境影响，比如洪水地震等自然灾害的影响，它可以影响到一些具体的地面设施，却不能威胁位于太空的卫星设施，但是在一些地形复杂的地域，比如说多高山地区、或者大型建筑物集群地区，由于山体或者楼体的遮掩，会造成信号遮挡现象或者信号不稳，因为卫星通信主要靠信号辐射实现它的功能。
卫星通信的设置步骤简单，即只要设置一种特殊的电路既可完成，没有复杂的工程做工，更无资源的损害与自然环境的破坏，也无设备损坏的后顾之忧。
但是这种通信作价高，因为卫星通信不同于传统的光缆通信，光缆工程虽说耗时、耗材、耗人力，但是它采用的材质来源丰富，价钱低廉，因此使用成本就非常低，非常适合普通人使用，针对卫星通信运用超高科技与做工精细的仪器，导致它的运行成本会高于常规的光缆通信，使用资费更是高出十几倍之多，因此使用人群极少。
而且卫星通信采用的是无线传输，这种传输方式虽说简单易行，但是，却有可能造成信号的丢失或者信号的缺失，在这方面，还是光缆通信这种光波输送安全性高，保密性好，因为光波只能在光缆内进行活动，并不会受外界影响，在通话传输上，它的技术还有待提高。
2 语音传输技术的应用
卫星通信与传统电缆、光缆通信适用领域有所不同，而且它又被本身的缺陷所制，卫星通信在现阶段作为光缆通信重要后备资源而存在着，它一方面弥补了光缆传输中的不足，一方面也在极力发展完善它自己的技术。卫星通信与光缆通信不同，它的通信容量有限，不同于光缆通信容量巨大、潜在宽带可达20THz ，使作为卫星通信重要组成部分的语音通信受到极大限制，因此如何克服解决这一固有的问题，是现阶段卫星通信的一项艰巨任务。
正如业内人士所知，卫星通信系统采用卷积码、QPSK 与QAM相结合的编码调制方式，这也是当前众多商业卫星采用的一种方式，但是这种方式不能高效地传输本来受限的无线信号资源，导致资源的流失，原因在于这种方式被通信系统的误码率制约着，使这种方式必须采用某种特定的卷积码来实现某种具体的功能，而这种特定的很长的限定长度卷积码将相应导致译码设备相比以前更为复杂，因为这种复杂性，将导致原本卫星通信系统本身固有的缺陷更加暴露无遗，将导致卫星通信信息语音传输的效率更低，影响卫星通信功能的发展扩大，制约了卫星语音信息传输的高速性，不能适应未来业内形势的发展，因此调整编码译码方式，改进通信过程中编译码技术，是当前卫星通信领域内首要应解决的问题，它将影响到语音传输的效率、以及语音信息传输的质量，即抗干扰性问题。
针对原有技术存在的问题以及不良影响，一种新型技术――TCM/IDR技术被挖掘出来，并最先运用在卫星通信领域。TCM/IDR技术同时使用SPSK调制技术和Reed-solomon正交编码技术，是国际通信卫星组织（Intelsat）最近推荐的高质量中速数据载波方式，其业务平台支持语音和数据传输同时能够满足对网络低误码/高性能的要求。TCM/IDR技术所提供的性能可达到在1年内的平均误码率（RER）远小于10E-10（即优于99.96%），超过国际电信联盟（ITU-T）G.826所提出的要求。相对于国际通信卫星组织于1984年第一次提出并使用至今的QPSK/IDR数字载波技术，TCM/IDR技术是又一步的改进和提高，其支持数据流的速率范围是64kbit/s-44.736Mbit/s，对于传输同等信息速率的数据流来说，与QPSK/IDR技术相比，将节约 20%的卫星无线频带资源。同时，TCM/IDR技术能更有效地利用卫星转发器的功率，这是因为目前绝大部分的Intelsat用户采用QPSK/IDR技术，以致一些卫星转发器的带宽已达使用极限，但转发器功率还有余量可利用。因此，在使用了TCM/IDR技术后，可通过更有效地利用卫星转发器资源（功率和频带），从而在目前已达频带使用极限的转发器内增加通信容量。
3 结语
随着社会经济的快速发展和大业务量需求的不断上升，卫星通信作为一种重要的语音信息传输平台日益受到人们的青睐，未来随着技术的不断发展和融合卫星通信工程中传语音输技术的应用将会被不断升级，超高速率、无缝接入、灵活可靠的传输技术也将不断涌现。
参考文献：
[1]钟志刚.TCM/ 8PSK/ IDR 与 QPSK/ IDR卫星载波特性比较[J]邮电设计技术，1999（9），11-15.
[2]余昌刚等，TCM/IDR信道单元帧同步的实现[J].北京理工大学学报，2001（6），774-776.
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【关键词】应急救援；通信；辅助设备
近些年来，由于全球气候变暖，造成极端天气情况增多，引起台风、洪水、滑坡、泥石流等自然灾害频繁发生。此外，我国处于多条地震带中，地震也时常发生，造成人员伤亡和财产损失。因此，应急救援成为了挽救人民生命和减少财产损失的必然选择。而应急救援力量到达现场后最紧要的事就是把灾情及时向指挥部通报，为指挥部的决策提供依据。那么，怎样利用现有的一些技术来保障应急救援通信？我有一些浅显的认识与大家分享。
1卫星应急通信
2008年的汶川地震是一场巨大的灾难，无数房屋夷为平地，交通中断，电力中断、通讯中断，汶川瞬间成为了一座“孤城”，外界无法知晓城内的状况。直到震后12min，汶川县电信员工才通过卫星电话发出了第一声求救；31h后，武警某部参谋长率领200名官兵达到震区，通过卫星电话发出了救援的第一个声音；44h后，新华社记者利用海事卫星发出了灾区的第一张图片，至此，外界才对震区有了大概的了解。可见，卫星通讯在应急救援中的重要性。什么是卫星通信？简而言之就是利用卫星作为中继而进行的通信。卫星通信的特点是范围大，只要在卫星发射的电波覆盖的范围内，从任何两点之间都可以进行通信。而卫星移动电话是卫星通信最为方便的载体，它的体积小、功耗低、使用简便，通信基本不受地面环境的影响。所以，卫星移动电话是先期进入灾区进行通信的最好选择。目前，在国内使用较多的是海事卫星电话、全球星电话、铱星电话等，其优缺点见下列表，在应急救援中可根据实际情况选择使用。在汶川地震中救援中，使用较多是海事卫星电话，效果最好的是铱星电话。但是，卫星移动电话通病是在大型建筑内或山体、树林遮盖住设备本身时无通信信号或闪烁不定，必须到开阔地带，找到卫星信号好的地方进行通话。
2移动应急基站通信
车移动应急基站通信车既可独立作为现场通信中枢，又可作为一个远端通信节点通过无线传输方式与骨干网相连.进行话音通信和数据传输，从而实现现场无线覆盖。它具有架设方便、机动灵活、功能齐全、覆盖范围广等特点近年来被广泛应用于自然灾害和紧急事件的抢险救援中。移动应急基站通信车到达目的地后，它会张开车顶的双向卫星通讯天线，通过自动校准系统与通讯卫星匹配。车尾部有一根油压升降抱杆升到一定的高度，其顶端就是GSM手机天线，可以发射通信信号供手机用户使用。应急通讯车的服务容量有限，车载微基站设备仅能向周围几平方公里的范围的用户提供通话服务，而且同时通话的手机数量也有一定的限制。这是由于它自身条件有限造成的。一般手机基站的天线越高，它能覆盖的范围就越广，所以很多时候它要借助地势高度来扩大覆盖范围。移动应急基站通信车对道路通行能力有一定的要求，越野型应急通讯车一般在救灾初期应用，或是在某些通话量不大的场合使用。重型车机载设备功率大，覆盖范围广，适合灾情有一定突破，在灾民集中安置点设置。
3飞艇（热气球）移动通信基站
飞艇（热气球）移动通信基站是将移动微基站置艇或热气球中，提升基站涵盖范围。一般移动基站车天线高度约8m，覆盖半径范围500m，飞艇（热气球）基站可以上升到60m，覆盖半径1.7km，可突破地形限制，让移动网络涵盖更高更远。此技术已经试验成功，可以作为应急通信手段。但是飞艇或热气球使用有一定局限性，例如需要开阔场地进行放飞，需要专业人员进行操作；相关辅助设备如氦气瓶、发电机等需要车载，因此对道路通行有一定的要求；若遇上大风、暴雨等恶劣天气，放飞和系留都会有一定的困难。因此它适合于作为补充通信手段。
4老式发报机
有人看着这里可能很不以为然，现在科技都日新月异了，怎么还装备已经淘汰的装备呢？正所谓“尺有所短，寸有所长”，高科技产品固然性能先进，如果灾区地形复杂或者气候条件恶劣等情况下，卫星电话等设备的使用受到限制，可以用它进行发报，以传递第一手的信息。老式发报机设备简单，单人完全可以携带。而且发报所用的摩尔斯电码，经过多年的发展，已经很成熟，经过一定的培训即可使用，由于此电码在国际上公开，翻译也较为方便。老式发报机的通信距离可达千公里以上，一直为世界各地无线电爱好者使用。所以，它完全可以作为一种补充通信手段。
5其它辅助设备
随着GPS（北斗）导航设备的普及，GPS（北斗）手持机可以给救援队伍指引道路，还可以让指挥部及时了解救援队伍的所在位置。GPS的定位精度在10m左右，而北斗卫星导航系统为我国自主研发，在亚太地区借助与类似于广域增强系统的广域差分技术（广域增强），可提供更高的定位精度，最高为1m。北斗授权用户还可以通过北斗卫星导航系统进行信息的收发，即短报文服务，这项服务仅限于亚太地区，军用版容量为120个汉字，民用版49个汉字，而且北斗卫星导航系统的终端还可以向手机发送短信，价格为每条3角人民币。所以，在国内，北斗不仅可以提供定位，还可以发送信息，相当于能进行简单的通信。
6.结语
综上所述，先期进入灾区的应急救援力量可以携带卫星移动电话作为主要的通信手段，同时携带GPS（北斗）手持终端作为辅助手段，发报机视情况作为备份装备；灾区道路通行情况有了改善可以利用当地通信部门的移动应急基站通信车（越野型）进入灾区作为应急通信；灾情稳定后，在人员集中安置点设立移动应急基站通信车（中型或重型）为更多的人提供通信服务。如果现场条件具备，飞艇（热气球）基站可以作为移动应急基站通信车（中型或重型）的补充，或者替代它。
参考文献
[1]吕春英，段国力，叶淑香.浅谈应急救援中的通信保障[A].2014第二届中国指挥控制大会论文集（下）[C].2014，08.
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【关键词】 卫星通信 技术跟踪 特点分析 步进跟踪 圆锥扫描跟踪伴随着越来越发展的空间技术，使得卫星能够适用于多个领域，在初期卫星仅仅适用于通信范畴，然而目前已经扩展到了多个领域中去，由于其覆盖面较为广泛，受限小等多方面特点受到了各个领域的重视。传统的固定卫星通信已然无法满足现下各行各业的要求，于是就有了后来的“动中通”卫星移动通信系统。
一、程序跟踪
1.1程序跟踪原理
程序跟踪技术原理图如下图1，其通过使用 GPS 或者是 CNSS测出载体所在的具体地理位置经度λ和纬度 φ ，然后再通过利用载体上的惯性导航系统将载体的具体姿态参数也就是下图中k、θ、Φ的三个值进行测算出来，然后再根据卫星的经纬度，以及通过天线控制计算机单元进行解算。
1.2程序跟踪的优缺点
优点：系统操作简单且跟踪速度快，比较适用于初始捕捉。如在跟踪天线受到遮挡情况下，天线仍旧能够指向卫星，且若消除遮挡，便能即刻建立通信链路。缺点：一旦发生了传感器故障，单单这一点那么会发生整个系统的瘫痪。
二、步进跟踪
2.1步进跟踪基本原理
通过字面理解我们大致就能够对步进跟踪进行解释，也就是按照固定的算法进行一步一步的控制天线移动，从而进行卫星对准，然后在到天线接收到的卫星信标强度能够达到最大值的时候，才能够进入到一个平衡期，再经过了一段时间之后，再进入跟踪状态，不停的往返工作，图2是步进跟踪的原理图，步进跟踪由搜索步以及调整步构成天线的运动。在具体的操作过程期间，该两个过程可以分开进行也能够同时进行。如果说天线的位置在卫星信标强度是A的方位，而且步进一步后天线接收到的卫星信标强度为B。若发生了A大于B的情况，那么步进的方向是向着卫星的方向运动，调整步就同搜索步是同一步。通过这些，我们可以知道，搜索步是否正确确定方向变得极其重要。如果说方向发生偏差，那么继而天线会朝着卫星的方向发生变化，从而发生差错。
步进跟踪又称之为极值跟踪，由于其跟踪的技术结构相对比较简单，且系统成本不高，稳定性强，利于实现因此在现实中使用的频率较高，所以本文重点要讲的就是该种技术，步进跟踪技术总是以这样的频率进行工作：休息--跟踪的交替着。通过搜索步来将天线转动的方向进行确定，调整步做的是在这个方向上面进行转动天线的步骤。在这个动作之后，那么整个的步进跟踪系统才会进行工作。基本上需要在进行了很多次的搜索步之后进行搜索才可以将天线转动的方向进行确定下来，这样天线就能够返回到原先的方位，再像搜索步所定位的方向进行转动，这最后一步我们称之为调整步。调整步同搜索步间的最大差别就在于，如果经过了调整步之后，那么天线将没有办法在返还到原先的方位上去，搜索步就不一样了，可以透过计算机在较为恰当的积分时间内对接收电平的增加或者减少进行区分，若电平发生了增多的情况，那么天线可以沿着原来的方位进行技术转动一个比较小的度数，若接收的电平发生了减小的情况，那么天线则会向反方向进行旋转。俯仰的方向同方位方向可以重复着交替运作，从而来让天线的波束与卫星进行逐步对准。
2.2步进跟踪的优缺点
优点：作为步进跟踪来说其具体的设备以及原理都较为简单并且价格实惠，能够对馈源网络进行简化。并且能够采用较为普通的信标接受机以及数字接收机取代单脉冲跟踪接收机，更适用于普通站。缺点：跟踪精度相对不高，无法让天线波束停留在对准卫星的方向上面，只是在这个方向的四周围进行摆动。且跟踪速度并不是很快。
三、圆锥扫描跟踪
3.1圆锥扫描原理
圆锥扫面的原理大致就是通过使用天线收到的信号幅度作为角度进行测量，这个幅度值的变化规律取决于天线方向图及天线扫描方式。圆锥扫描根据馈源喇叭绕对称轴进行一个圆周运动，或者说副反射面进行旋转从而产生的一个旋转射束，圆锥扫描的原理要求卫星在这个圆锥之内，取一个垂直于等信号轴的平面，则天线最大辐射方向的顶点就形成了一个圆形轨迹。天线波束作圆锥扫描时，绕着天线等信号轴旋转，因为等信号轴偏离天线最大辐射方向的角度相等，故旋转过程中这个方向天线的增益始终不变。当卫星在等信号轴位置时，接收机输出的是等幅信号。如果卫星偏离等信号轴方向，卫星有时靠近有时远离天线最大辐射方向，这就导致了接收的信号幅度也产生了相应的一定的强弱变化。调制的相位同波束偏离的方向相关，因此通过调制信号的幅度以及相位就能够将天线波束指向的误差进行检测出来。具体的跟踪接收机将这个调制信号进行检测出来，并且通过波束进行旋转期间所发出的正交基准信号进行调制信号的方位检测以及俯仰相敏的解调，从而将直流误差信号控制天线向误差的信号向着减小的方向进行转动，直至检测出来的调制信号为最小即可。
下图3所示的是圆锥波束空间图，该图的立体感会比较强，从图中我们可以看出，O’B作为天线的最大的辐射方向，同O’O这个偏离信号轴之间有一个 δ ，若波束按着定量的角速度ωf绕等信号轴O’O进行转动期间，那么波束的最大辐射方向O’B就是如下图所示的一个立体的圆锥形，作为圆锥扫描的基本原理指的就是在这个圆锥之内取一个垂直于等信号轴的一个平面，而天线的最大辐射方向的顶部就构成了这样的一个圆形状的轨迹，通过下面的空间图我们能够直观的看到。天线的波束作着圆锥状的扫描，由于等信号轴偏离天线的最大的辐射的方向的角度是相同的，因此，在进行旋转该过程中间该方向天线的增益一直都是固定不变的。如果卫星在等信号轴位置期间，那么接收机所输出的是等幅的信号，如果卫星偏离了这个等信号轴的方位，那么卫星则有时会靠近有时会远离天线最大值数的方向，这就导致接收的信号幅度也会发生相应的变动，至此，所收到的信号是调幅的，它的调制后的频率是天线的圆锥扫描频率ωf，目标偏离等信号轴方向的大小决定了调制的具体深度，并且目标偏离等信号轴的具体方向决定了调制波的起始相位。
3.2 圆锥扫描跟踪的优缺点
圆锥扫描同步进跟踪有同样的优势就是造价较低，但是精确度不高，所以单从技术水平来说其专业度不够。
四、单脉冲跟踪
4.1单脉冲跟踪原理
单脉冲跟踪原理，在上述几个跟踪方式中，属于较为先进的跟踪方式，它能够在一个脉冲的间隔期间就能够将天线波束偏离卫星的具体方位进行确定下来，如果天线波束对准了卫星，那么天线就能够收到“差波束”以及“和波束”的输出信号，如果波束偏离卫星，那么单脉冲跟踪体制能够分成幅度单脉冲跟踪体制和相位单脉冲跟踪体制两种。幅度单脉冲体制跟踪天线由四个馈源以及一个抛物反射面所构成，四个馈源都发生偏离抛物面焦点而且对称发生了排列现象，将会产生四个偏离抛物面对称轴的独立波束。再通过这个独立波束发出一个控制信号去将卫星天线发出驱动对准信号。
4.2单脉冲跟踪的优缺点
优点：其具有精准度高以及时效性良好的有点，其精密度是之前几种跟踪方式无法匹及的。缺点：该种跟踪方式不仅设计复杂而且造价较高，一旦发生故障的话，修理起来非常困难。可以说不适用于普通站，推广起来较艰难。
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一、概述
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设,已经初具规模,通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展,无线通信系统的特性发生巨大的变化。鉴于采用无线通信网不依赖于电网网架,且抗自然灾害能力较强,同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点,非常适合弥补目前通信方式的单一化、覆盖面不全的缺陷。本文简单介绍一下无线通信传输体制的应用特点和优缺点,并分析其在电力系统的应用前景。
二、无线技术介绍
(一)无线通信技术的概念
目前,无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。
(二)无线通信技术的发展现状
无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术,即基于IEEE802.15的无线个域网(WPAN)、基于IEEE802.11的无线局域网(WLAN)、基于IEEE802.16的无线城域网(WMAN)及基于IEEE802.20的无线广域网(WWAN)。
总的来说,长距离无线接入技术的代表为:GSM、GPRS、3G;短距离无线接入技术的代表则包括:WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有:3.5GHz无线接入(MMDS)、本地多点分配业务(LMDS)、802.16d;移动无线接入技术主要包括:基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX;窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。
1.主流无线通信技术
从技术发展的趋势可以看出,以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有:B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术。
2.其他无线通信技术
除了上述主流的无线通信技术外,目前已存在的无线通信技术还包括:IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距离通信技术及LMDS、MMDS、点对点微波、卫星通信等长距离通信技术。
(1)IrDA:Infrared Data Association,是点对点的数据传输协议,通信距离一般在0~1m之间,传输速率最快可达16Mbps,通信介质为波长900纳米左右的近红外线。
(2)Bluetooth:Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段,使用跳频频谱扩展技术,通信介质为2.402GHz到2.480GHz的电磁波。
(3)RFID:Radio Frequency Identification,即射频识别,俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。
(4)UWB:Ultra Wideband,即超宽带技术。UWB通信又被称为是无载波的基带通信,几乎是全数字通信系统,所需要的射频和微波器件很少,因此可以减小系统的复杂性,降低成本。
三、无线技术优劣分析
(一)WLAN技术分析
Wi-Fi的技术和产品已经相当成熟,而且大批量生产。该技术适用于无线局域网,作为有线网络的延伸,对于特殊地点宽带应用,尽管Wi-Fi技术应用非常广泛,但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患,Wi-Fi采用的是射频(RF)技术,通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号,所以非常容易受到来自外界的攻击,黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。
(二)WiMax技术分析
WiMax是一个先进的技术,推出相对较晚,存在频率复用性小、利用率低的问题,但由于最近才完成标准化,该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看,该技术可以在较大范围内满足上网要求,覆盖可以包括室外和室内,可以进行大面积的信号覆盖,甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的先进性和超远的传输距离,一直被业界看好,是未来移动技术的发展方向,并提供优良的最后一公里网络接入服务。
(三)WMN技术分析
WMN是正在研究中的技术,在研究中不断地在不同方面结合各种技术的特点进行融合,而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看,WMN 这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间,在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集,并广泛应用到环境检测、工业、交通等领域。随着其他技术的不断更新完善,WMN 更好地与之相融合、互补,从而能够扬长避短,发挥出各自的优势。
(四)3G技术分析
3G于1996年提出标准,2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。3G网络部署已具备相当的实践经验,有一成套建网的理论,包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。从商用前景看,目前,3G在部分地区已得到大规模的商业应用,比如欧洲很多国家、日本、韩国等都已经建设了3G的网络。3G技术已经进入可以实用的阶段,还有很多国家和地区正在建设或将要建设3G网络。
(五)LMDS技术分析
本地多点分布业务系统LMDS是一种提供点对多点通信的固定宽带无线接入技术,其工作频率在20GHZ以上,利用毫米波传输,可在一定的范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务,是一种非常好的宽带固定无线接入解决方案。在最优情况下,距离可达8公里;但是由于受降雨的原因,距离通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信息调制为射频信号发射出去,在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号,在无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆情况下,实现数据双向对称高带宽无线传输。
(六)MMDS技术分析
MMDS的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响,可用频带亦不够宽,最多不超过200MHz。其次,MMDS对传输路径要求非常严格。由于MMDS采用的调制 技术主要是相移键控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度调制QAM调制技术,无法做到非视距传输,在目前复杂的城市环境下难以推广应用。另外,MMDS没有统一的国际标准,各厂家的设备存在兼容性问题。 (七)集群通信技术分析
数字集群系统具有很多优点,它的频谱利用率有很大提高,可进一步提高集群系统的用户容量;它提高了信号抗信道衰落的能力,使无线传输质量变好;由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术,所以对数字系统来说,保密性也有很大改善。
数字集群移动通信系统可提供多业务服务,也就是说除数字语音信号外,还可以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号,因此极大地提高了集群网的服务功能。
(八)点对点微波通信技术分析
微波传输的优势主要体现在以下几个方面:第一,可以降低运营商的运营成本。与租用线路相比,微波系统的投资只要一年左右即可收回。第二,微波传输系统部署简洁快速。与传统的传输手段相比,其快速部署的优势可以更快地满足新业务发展的需要。第三,目前的微波产品对未来的发展是有保障的,对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。未来,微波传输系统将升级到全IP的平台之上,可以全面支持运营商未来的发展。
(九)卫星通信技术分析
利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户,可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接入设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下,利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案,经济又可靠。
但是卫星通信毕竟是采用卫星作为通信平台,其地面站的建设、通信信道租用费用都需要花费大量资金,而且通信资源为卫星通信公司所有,受其带宽的限制,使得大量数据的传输需要付出非常大的代价。因此,作为日常生产、生活使用是极为不经济的;而将卫星通信作为应急通信、作战通信、海外通信等则比较适合。
四、无线技术综合比较
目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求,WLAN可解决中距离的较高速数据接入,而UWB可实现近距离的超高速无线接入。
首先,从标准化程度上看,本报告所涉及的技术中,仅仅WMN技术没有成熟的标准体系,LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准,只是没有统一的国际标准,其余的技术均已经完成标准化工作,并且都进行了试验网建设和商业网建设。
从频率上看,Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段,WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。
从覆盖范围上看,Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术,仅覆盖35m~100m;WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术,覆盖范围在1km~54km不等,而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术,通常用于通信主干组网建设。
从传输速率上看,点对点微波和卫星通信属于干线传输技术,不同的情况速率变化较大,而其余的技术均为接入技术,仅仅是3G技术接入速率最小,仅为384k,而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。
从调制技术上看,其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM,其余的技术均未采用OFDM调制技术。
从天线技术上看,仅仅3G和WiMax技术采用了MIMO技术,而其他技术均未采用MIMO技术;从传输环境上看,仅仅WiMax技术和3G技术支持非视距传输,其余技术均要求视距传输环境;从网络安全和QoS机制上看,WiMax技术和3G技术在这方面做得比较优秀、完善,其余的均存在较大的问题。
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【关键词】 空间卫星 光通信链路技术 技术方案
空间卫星光通信链路主要包含LEO-LEO、LEO-MEO，LEO-GEO以及GEO-LEO。在空间卫星光通信链路中，LEO将获取到的遥感数据，通过GEO中继站转到相应的地面空间站，这是星间通信和星地通信。卫星遥感图像分辨率的提高对卫星数据的传输速度有很高的要求，现有的卫星数据传输速率不已能满足信息通过空间卫星链路进行大容量交换的工作。
空间卫星光通信能够有效突破低轨卫星与定点卫星间高码率通信，但高频调制速率和大功率光源技术是目前空间卫星光通信链路中的关键点和难点，为有效实现空间卫星间的光通信，应当提高光源的发射功率和调制码速率，并采用灵敏度相对高的接收机。
本文分析探讨了空间卫星光通信链路的关键技术，在现有技术的支持下选择了可行性方案。
一、空间卫星光通信链路关键技术
捕捉、对准与跟踪系统、通信系统以及辅助系统组成了空间卫星光通信的整个终端。由于信号光束发散时角度很小，大约10-20μrad，在建立空间卫星通信链路过程中，对准与跟踪技术是空间卫星光通信链路的关键技术，对准与跟踪技术的精准度直接影响光通信系统的通信质量。
空间卫星间通行特点主要表现为距离长、码速率高以及误码率低，空间卫星光通信对光通信光源的功率要求也因此而更高，加上对准与跟踪精度和系统对体积、质量和功率的限制，信号光的波速太小无法满足通信需要，同时接收天线的限制和光源功率需求的增加也是空间卫星通信链路的关键技术。
LEO-GEO的通信距离为45000km，通信码速率为1Gb/s，通信误码率为10-7，考虑到卫星的质量和体积的限制，应当选择孔径为250mm的天线来实现卫星间的通信。当发射天线效率、接收天线效率、对准与跟踪指向偏差、链路储备以及接收机灵敏度分别为-3dB、-7 dB、-2dB、1dB和-40dBm时，根据以上公式可以得出，当发射光束发散角为10μrad时，光源发射功率应当达到5.9W；当发射光束发散角为20μrad时，光源发射功率应达到23μrad。
二、空间卫星光通信链路尖技术的解决方案
卫星间光通信的波长通常在800nm、1060nm和1550nm三个波段中选择，在质量、体积和功耗限制下，卫星间通信的激光光源大多数选择的半导体激光器是800nm和1060nm波段的。目前，对于1550nm波段，随着光放大器技术越来越成熟，光功率的放大技术也更为成熟。
由于目前相应的800nm波段的卫星光通信波放大器达不到理想的效果，所以需要用更大功率的激光器进行直接和间接综合调制。然而，激光器功率的增大，对调制带宽和深度要求也越来越高，同时也对调制电压提出了更高要求。800nm波段的激光器在单纵模和单横模方面比1550nm波段的激光器都要差，不宜采用直接的调制方法。
对此，对于800nm波段的调制最好采用间接调制的方式。从通信系统整体来看，一味的想要提高发射端的功率是不现实的，为更好的实现空间卫星光通信，可以提高接收机的灵敏度，将灵敏度改善3dB，或者将光源发射功率降低3dB。但是设计和制造高灵敏度的接收机有很大的工作难度，受目前技术的限制，提高接收机的灵敏度是一项艰难的但又不得不解决的关键技术。
三、空间卫星光通信链路技术解决方案的对比
从空间卫星光通信链路关键技术来看，以下两种方案可以采用：第一，在1550nm波段，可以直接耦合低功率分布反馈式激光器与光纤功率放大器得到码速率高的发射光源，在接收端加入前置掺铒光纤放大器来提高接收机的灵敏度。第二，是针对于800nm波段的，调制时利用大功率的激光器进行，同时同样用波分复用技术降低单路通信码速率，这样可以提高接收机的灵敏度。
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随着我国经济的飞速发展。科学技术也发生着翻天覆地的变化，通信技术的发展也依赖着生产力的发展与进步。有线通信和无线通信各自有各自的优点和缺点，又在不同的领域发挥着各自的作用。本文结合当今时代通信技术的发展状况和有线无线通信技术的优缺点进行了详细的对比，并且进行了深刻的分析。
【关键词】有线通信 无线通信 对比
我国科学技术的提高方便和丰富着我们的日常生活，通信技术更是与我们的生活息息相关，我们平时使用的通讯工具一般指得是手机，电话和电脑等，它们有的是有线通信的种类，有的是无线通信的典型代表。相对来说，无线技术的发展走在了有线发展的前面，但是无线的发展又是建立在有线通信的基础上，两者既有联系又有差异。在充分了解两种通信的优缺点后，充分的发展通信技术是当前我国通信业发展的方向。
1 有线通信和无线通信的基本概念
有线通信是一种通信方式，狭义上现代的有线通信是指有线电信，即利用金属导线、光纤等有形媒质传送信息的方式。光或电信号可以代表声音，文字，图像等。一般的有线通信要借助光纤，现在的有线通信也就指得是光纤通信。只要用于电脑等的网络传播，富有一定的安全性，广泛的用于国家军事项目。无线通信主要包括微波通信和卫星通信。微波是一种无线电波，它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽，通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。无线通信在利用无线电波来进行信息的传递，在信号传递过程方便快捷。
2 有线通信与无线通信的发展现状
2.1 有线通信发展的现状
现阶段的有线通信的发展到了持续发展的状态，从19世纪30年代有线通信开始发展以来，有线通信经历了电磁式电报机、电话、载波电话、脉码调制等阶段的发展。现阶段的有线技术，中继站的距离达到了150km，目前，长途光缆，ATM机等已经形成了有线发展的骨干，在有线技术的发展中发挥着至关重要的作用。现在随着国民生活水平的提高，越来越多的人注重生活的质量，正是由于有线技术不同于无线技术的高辐射的危害，人们也越来越看中有线技术的对人体健康的无害的优点。在将来的发展中，有线通信的发展将更加注重发展其运用的广泛性，将更加注重扩展地域方向的开发和利用。
2.2 无线通信发展的现状
从有线通信技术的发明的那一阶段开始，无线通信技术就随着有线通信的发展而发展开来。人们的生活地域越来越不受限制，正是由于无线通信的方便和不受地区限制的优点，无线通信技术在我国得到了飞速的发展。无线通信技术广泛地运用在不同的领域，最显著地就是促进了我国手机行业的发展。同时，无线通信又在现代农业的发展中发挥着重要的作用，现代农业运用无线电技术。在未来的发展中，会不断的注重于无线网络泛在化、宽带无线接入、网络融合性增强、网络安全性进一步增强这些方面。
3 有线通信技术与无线通信技术的对比
3.1 有线通信技术与无线通信技术的差别
有线通信技术和无线通信技术有着本质上的区别，就其通信的手段而言，无线借助的无线电波等来进行信号的传递，而有线通信则是利用光纤等有线通道来进行信号的传输。正是因为无线通信借助的是无线电等电波手段，所以无线通信往往自身会衰落，在传输信号的过程中，信号会有部分的损失，这就会对人们的生产和生活产生不利的影响。而有线通信则具有一定的安全性，保密性能也是比无线通信号很多，所以有线通信一般都是运用在国防等和国家安全息息相关的地方。而无线通信则是用于手机通信和现代农业系统，相比较而言，虽然有线通信和国家安全相关，但是无线通信的运用范围更加的广泛，所以无线通信技术的发展更为强劲，在未来的发展中更会发挥着更为重要的作用。
3.2 有线通信与无线通信的优劣
在日常的生产和生活中，有线通信和无线通信都发挥着重要的作用，只有两种通信技术共同发展才能够促进科学技术的进步，更为的方便人们的生活。但是，两者的发展确实存在着一定的优劣性。有线通信技术依赖于有线的通道来传递信号，进行着信息的传输，在一些偏远的地区就不适合发展有线通信，同时在铺设通道时又会浪费大量的人力和物力。同时有线通信的速度较慢，在传输过程中受到通道的限制容易出现传输过程中通道发生故障等问题。但是，有线通信的安全性特别的高，在传输是会对传输的内容进行备份，在受到不法分子的侵害时可以对信号有所保存，从而可以保证信号的正常传递。无线通信的传递不受到地域的限制，在我国的西部地区得到了广泛的利用，无线电运用发射塔，方便了人们的生活额生产，拓宽了人们的工作地域。但是无线电的传播又有很多的缺点，电磁环境影响较大，很容易受到一些自然和人为的干扰，安全性问题不能进行保障，传输的信号也是相当的不稳定，会对生活产生很大的干扰。同时，无线电磁的辐射很大，长期的使用过程会对人体产生很大的危害。电磁污染已被公认为排在大气污染、水质污染、噪音污染之后的第四大公害。联合国人类环境大会将电磁辐射列入必须控制的主要污染物之一。电磁辐射是造成儿童白血病的原因之一，并能诱发人体癌细胞增殖，影响人的生殖系统，导致儿童智力残缺，影响人的心血管系统，且对人们的视觉系统有不良影响。
4 结论
有线通信和无线通信对我国的经济和社会发展有着重要的作用，都从不同的方面促进者我国经济和社会的进步和发展。虽然有线通信和无线通信都存在着不同的优点和缺点，但是这两种通信技术将不断的融合发展，共同存在和进步。只有同时融合利用这两种不同的通信技术，将两种通信技术的优缺点不断的融合，才能够发挥这两种技术的互补作用，发展各自的优势，从而更好的促进社会科学的进步。
参考文献
[1]师小国.有线通信与无线通信的优劣对比[J].信息科技，2014（3）：12-14.
[2]戴征宇.有线和无线通信技术的比较[J].中国有线电视，2013（7）：11-14.
[3]宋宏笛.谈有线通信与无线通信的优劣对比[J].科技与企业，2012（11）.
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关键词：无线通信；地铁列车；监控系统
中图分类号：U231 文献标识码： A
引言
地铁已经成为人们生活的重要组成部分。随着地铁事业的不断发展，客运量不断增加，地铁安全问题受到了社会各界越来越广泛的关注，保障地铁安全运行，需要一套稳定、可靠、高效的监控系统支持。地下空间相对较窄，列车运行线路却很长，沿途站点又多，需要地铁列车与地面指挥中心进行很好的配合。因此，相互通信显得尤为重要。无线通信技术的快速发展，为地铁列车高质量、高速率的安全运行提供了良好的契机。
1、无线通信技术定义
无线通信主要包括微波通信和卫星通信。微波是一种无线电波，它传送的距离一般只有几十千米。但微波的频带很宽，通信容量很大。微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。
2、无线通信技术原理
任何导体中电流强弱的变化都会产生电磁波。利用这一物理现象，通过调制可将信息加载于电磁波之上。当电磁波通过空间传播到达收信端，电磁波引起的电磁场变化又会在导体中产生变化的电流，通过解调将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的。
3、无线通信技术的优点与缺点
无线通信技术有着有线通信技术无法比拟的优点，但基于现阶段的技术，无线通信技术也有无法超越有线通信技术的缺点。下面我们通过比较。
优点一：使用无线通信方式组网，通讯系统建设周期短，安装调试简单、快捷，同时减少投资。有线通信方式的建立必须通过架设通信电缆或光缆，而信号缆的架设一般通过挖掘电缆沟或建设通信杆的方式。这种方式需要花费大量的人力和物力、建设时间长，一旦遇到特殊的应用环境，如山地、湖泊、林区等特殊地理环境或是移动物体等，布线相当困难。有线网络的架构有很强的制约性。而无线通信方式只需在每个终端连接无线传输装置和建设适当高度的天线即可。
优点二：无线通信方式扩展性好。如无线网络已组网完毕，一旦需要增加新的用户而扩大网络，只需增加相应新的无线通信设备。而有线网络首先需要重新布线，其次增加通信设备和接口，不但施工周期长，而且大大增加投资。并且无线通信方式可方便增加动态使用者，这是有线组网无法企及的。来说明两者的优缺点。
缺点一：无线通信方式安全性较差，容易受到黑客攻击。这一点是无线通信方式最大的不足。任何事物都有两面性，无线通信方式就是因为有上述优点，就不可避免的容易被不法分子利用。例如，我们家庭利用无线网络交换机组建的局域网，经常被邻居“赠网”，即使通过设置密码，现也有相应途径破解。
缺点二：无线通信方式带宽较低，通信速率短期无法超越有线通信。以3G无线通信网络为例，3G无线通讯理论速率为：下行速度峰值理论可达3.6Mbit/s，上行速度峰值也可达384kbit/s。而光纤理论通讯速率为16Gbit/s以上，两者相差甚远。
3、无线通信技术在地铁列车监控系统中的应用
3.1、地铁列车监控系统中的无线网络技术要求
在地铁监控系统中，最明显的客观条件就是系统本身常常会受到很大的限制，因此，无线通信技术的应用非常重要。要想使列车监控系统的核心保持正常运行，就要运用高速稳定的无线通信技术。地铁列车监控系统的要求有以下几个方面：高数据传输速率、支持运动状态、无线网络覆盖领域广泛、需要利用漫游来进行切换、安全稳定性高等。
3.2、无线通信技术在地铁列车监控系统应用中的结构
地铁列车监控系统的无线通信模型如图1所示
图1地铁列车监控系统结构
移动节点STA安装在车上，列车速度可以达到120公里/小时，并且能够沿着多个铺设的AP向STA提供视频和音频数据服务，用于监控列车的运行状态、控制速度等。在列车提速的过程中，需要多个AP进行快速的切换，由于切换过程中很容易产生丢包、延迟现象，都会对无线网络的质量产生很严重的影响，甚至导致整个网络沟通障碍，引起交通事故。因此，AP和STA之间信息的成功交换是无线通信技术在地铁中应用的重要目标。
3.3、摄像头模块本系统
用于现场图像采集的PTC08摄像头是一款集视频捕捉、图像采集、拍摄控制、JPEG图像压缩、串口传输于一体的图像采集处理模块，其内置的高性能数字信号处理芯片实现了对原始图像的高比例压缩。摄像头拍摄的图片采用标准JPEG格式输出，数据通过标准RS232串口与单片机相连，此外自带的简单图像传输协议使得摄像头可以方便地实现与电脑以及各种嵌入式系统的连接，并可以直接匹配标准PC机的串口电平。该串口摄像头具有上电休眠功能，即上电时只有通信接口和图片存储器部分工作，耗电较多的图像处理部分处于休眠状态。向摄像头发出拍照命令前应唤醒然后再发送拍照命令，图像处理部分开始正常工作。正常工作后，除非接收到休眠命令，否则摄像头不会自动进入休眠状态。在异步串行接口中，一个字节数据由1个起始位，8个数据位和1个停止位组成。起始位始终为0，数据位低位先发，停止位始终为1，最后发送。单字节0X4B数据发送时序图如图2所示。
图2RS232字节数据传输时序图
3.4、GPRS通信模块
GPRS是通用分组无线业务的简称，具有通信速度快、永远在线、收费合理等优点，使得GPRS通信模块在远程无线通信控制中得到广泛应用。本系统通过单片机控制GPRS通信模块进行数据传输，一方面要求所用的GPRS通信模块能够连接到GPRS网络，另一方面要求在GPRS通信模块支持实现TCP/IP传输协议，以实现在Internet网络的数据传输。本系统的GPRS通信模块选用SIMCOM公司的SIM300S，尺寸小、功耗低、性能突出。该模块内置TCP/IP传输协议，省去了外部繁琐的编程，同时它集成了标准的RS232接口以及SIM卡，采用AT指令集通过串口对它进行初始化设置。
3.5、监控中心
监控中心主要由行车调度中心、车厂调度中心、视频监控中心以及车站控制室共同组成。监控中心通过无线传输网络接收列车传输过来的实时位置信息、车厢内的视频图像等，了解列车的运行情况。列车也可以按照监控中心发送过来的信号在监控中心的远程控制下运行。
3.6、红外探测模块
为了满足在出现非法入侵时自动对监控现场进行拍照的需求，本系统采用了HR？SR501红外人体感应探测器。感模块工作电压范围可在4.5～20V，静态工作电流小于50μA，可通过跳线方式设置探测模块工作在可重复触发方式或不可重复触发方式。当有人非法进入红外模块感应范围时，红外感应模块输出高电平，用以启动图像采集模块进行拍照，并将所拍图片通过GPRS通信模块发往指定号码的手机，实现远程监控系统自动对现场的实时监控。
4、结语
随着地铁事业快速发展的要求，无线通信技术已经成为地铁监控系统建设中一个重要的、关键的技术手段。无线通信技术克服了传统有线网络受制于列车快速运行，距离跨度大等客观条件的缺陷，使地铁列车监控系统更为方便、实时和高效。但与此同时，无线通信技术相比传统有线网络仍然存在着传输有延迟、稳定性不足等缺点，在今后的工作中，如何有效提高无线通信技术应用的稳定性和可靠性，将成为研究的重点方向。
参考文献
[1]郑俊飞.轨道交通车地宽带视频监控系统的研究[D].南昌航空大学，2012.
[2]马艳彬.地铁列车防撞预警系统的研究[D].南京理工大学，2014.
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关键词：集装箱；码头；通信
中图分类号：TN91文献标识码： A
现代集装箱港口竞争激烈，为了给各大船舶公司提供更好的服务，节约码头成本，提高竞争力，港口生产效率成为关键所在。而现代通信系统为港口提高生产效率提供了有力支持。
1.有线电话
有线电话系统设计视使用要求和外部依托条件可采用程控电话交换机、虚拟电话交换机、数字IP电话几种形式。
在用户量较多且集中，集团内部通话频繁，前期投入资金较为充裕的情况下，建议在港口设置程控电话交换机，该系统可实现多人共用一条外线、内部通话免费、可相互转接、外线呼出权限设置等功能。
虚拟交换机类似传统电话交换机，但不需要购置硬件设备，也不需要占用空间，而是通过营运商（如电信公司）内部交换机划分一个基本用户群来实现用户专业交换机的各种功能。虚拟电话交换机不仅适用于人员集中的港口，还适用于用户分散在不同地点的情况，组网灵活，具有传统交换机的服务功能。因此在当地营运商支持情况下，首推该系统形式。
IP电话是一种通过互联网或其他使用IP技术的网络，来实现新型的电话通讯，具有低通话成本、低建设成本、易扩充性等主要优点，但同时也具有传输时延无法确定、通话质量不能保证、受带宽限制等缺点。目前IP电话在国内由于多方面原因并没有规模发展，但在国际上应用广泛，国外项目设计中经常会涉及。
2.无线调度通信
无线调度通信主要指无线语音通信，有多个工作频段系统可供选择，并有模拟和数字两类系统。
传统的港口无线调度通信最初由若干部普通对讲机就可以组成一个无线电调度网，这种网在一些小型港区仍被大量采用，但网的功能过于简单，频率利用率低。典型的无线调度系统是单局单站制、双频双工工作方式，并且具有选择性呼叫功能的无线调度网，根据业务规模和组织方式，可确定其为单级调度或多级调度。
随着港口的发展，传统无线调度网因其功能单一、频段利用率低已不能适应现代港口调度通信要求，无线集群通信逐步替代传统无线调度网，越来越多的应用到现代港口中。无线集群通信包括模拟集群通信系统和数字集群通信系统。
模拟集群通信系统是指在无线接口采用模拟调制方式进行通信的集群通信系统。数字集群通信系统是指在无线接口采用数字调制方式进行通信的集群通信系统。模拟集群移动通信网的主要问题是频率低，不能提供高速率数据服务，保密性差等等。而数字通信在上述方面表现出了其优越性：首先数字系统采用多种技术来提高频谱利用率，这样在信道间隔不变的情况下就可增加话路；其次采用扩频、跳频、交织编码及各种数字信号处理技术减少信道衰落，从而提高传输质量，因此数字集群移动通信网比模拟集群移动通信网的话音质量要好；再者数字系统利用目前已经发展成熟的数字加密理论和实用技术，解决了模拟系统保密成本高的问题；另外数字集群移动通信系统可提供多业务服务。也就是说除数字语音信号外，还可以传输用户数字、图像信息等。由此可见数字系统相比较模拟系统而言有着较为明显的技术优势。
上述几种无线调度方式需根据项目情况不同做出相应选择，如小型码头、简易型码头，无线调度通信要求不高，考虑到建设投资，采用传统无线调度网即可；大型、现代化集装箱码头通信量大、要求高，且系统扩容可能性较大，宜采用集群通信系统。
3.船岸无线通信
船岸通信包括远距离通信和近距离通信，均需遵循全球海上遇险和安全系统（GMDSS）的规定，船岸远距离通信包括卫星通信系统和无线电通信系统。
初期海上遇险与安全通信以中、高频通信为主，目前我国公众船岸远距离通信已发展完善，其中北京海事卫星地面站，覆盖太平洋和印度洋两个洋区，为该两个洋区的海上用户提供移动卫星通信业务，业务包括电话、电传、传真、数据通信、遇险专线等；上海海岸电台在全球海上遇险和安全系统（GMDSS）中，作为我国政府指定的唯一全频段国际GMDSS数选（DSC）值班台，代表中国承担西北太平洋第七搜救区海上DSC值班任务；广州、天津建立了HF DSC国内值班台；大连、秦皇岛、海口等建立了15个MF和VHF DSC值班台及相应的NVDP和单边带无线电话电路，个海岸电台根据功能分别配置了相应的收发信机、DSC、NBDP和SSB终端设备。
因此船岸远距离通信完全可以依托公众设施，对于码头建设只需考虑船岸近距离无线通信设备的建设，一般采用甚高频无线电话系统。该系统工作在海上移动业务频段即156～174MHz，要求系统覆盖到A1海区，工作距离25海里，系统至少设置2个信道，其中包括一个呼叫信道和一个工作信道，安全信道为CH16，专用信道由建设单位向当地无线电管理部门申请。
该系统设备较为简单，一般采用船用甚高频电台，系统设计中最主要考虑天线的架设，包括架设位置、天线之间距离、架设高度、与收发信机的距离。
对于新建集装箱港口，建议天线架设在码头控制室所在建筑物屋面，天线的架设可采用垂直分隔安装和水平分隔安装，天线间所需最小距离通过以下公式计算：
垂直安装
I=39.557lgH+22.263
式中I――隔离度(dB);
H――上面天线的底部与下面天线的顶部间所需的最小距离(m)。
式中的隔离度I可由以下公式计算：
I=137+10lgPT+20lgS/1μV-ln
式中PT――干扰发射机的辐射功率(W);
S――受干扰接收机的灵敏度(μV);
ln――受干扰接收机的某项抗干扰指标(dB)。
水平安装
I=20lgd+12.956
式中I――隔离度(dB);
d――两天线间所需最小距离(m)。
4.工业电视监控系统
为适应港口生产部门的远程调度，安保部门的安防，海关、边检等部门的监管要求，工业电视监控系统在港口中应用十分广泛。早期的工业电视监控系统采用模拟系统，近年来数字网络监控系统以其独特的优势逐步取代了传统的模拟系统。
模拟工业电视监控系统典型系统组成包括：视频矩阵、画面分割器、视频分配器、刻录设备、控制键盘、显示单元、前端摄像机、传输电缆等。模拟系统发展应用多年有着成熟的系统架构和稳定的系统性能，由于产品十分成熟系统建设投资较少。
数字网络监控系统是完全基于数字视频技术和网络传输的视频监控系统，该系统综合运用了多媒体视频技术、计算机网络技术、工业控制技术，实现了视频的数字化、系统的网络化、应用的多媒体化以及管理的智能化。系统将传统的视频及控制信号数字化，以IP包的形式在网络上传输，实现了集中监控、集中管理。数字视频监控系统通过以太网传输技术与视频编解码技术实现视频矩阵、数字视频信号记录、数字视频传输等功能，可通过键盘完成各种功能如视频切换、云台控制、录像调看等控制。系统由前端摄像、后台控制和中间传输三部分组成，典型的系统架构如下图：
集装箱码头安防要求以及海关、边防等部门监管要求非常高，智能视频防入侵系统取代红外、光纤防入侵系统，成为集装箱尤其是外贸箱码头安保监控系统的重要组成部分。智能防入侵监控系统通过对视频信号的计算分析可实现自动入侵/越界检测、重点区域保护、徘徊检测、打架检测、物品遗留/遗失检测、远距离小目标检测、工作服（安全帽）检测、车牌识别、烟火检测、视频信号异常检测等等多种功能。
港区监控点的布设应考虑各部门的需求，根据以往工程经验，港区生产调度部门主要监控范围为：码头前沿装卸区、集装箱堆场车道、主要道路、港区出入口；港区安保部门主要监控范围为：码头前沿装卸区、场地四周；监管部门主要监控范围为：码头前沿装卸区、主要道路、港区出入口、场地四周以及各部门监管区。由上可见码头前沿装卸区为各部门监控重点，一般需要各部门单独设置摄像机，其余监控点可根据需要采用共用或单独设置的方式。
结语：
1)自动电话系统建议采用虚拟交换机或程控交换机系统；
2)无线调度系统建议采用数字集群系统，工作频段根据当地无线电频段资源选取；
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【关键词】4G移动通信；OFDM；优点；缺点
1.4G的概念
4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品。比较3G来分析，4G通信技术更完善设备的装置，以及给人们带来了更多的方便与价值。第四代移动通信与第三代移动通信相比，将在技术和应用上有质的飞跃。4G将适合所有的移动通信用户，最终实现商业无线网络、局域网、蓝牙、广播、电视卫星通信的无缝衔接并相互兼容。4G移动通信的应用广泛，例如应用到小区、交通、互联网等上面。
2.采用的主要技术
2.1 OFDM简介
OFDM的英文全称为Orthogonal Frequency-Division Multiplexing，中文含义为正交频分复用。这种技术是HPA联盟（HomePlug Powerline Alliance）工业规范的基础，它采用一种不连续的多音调技术，将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号，从而完成信号传送。由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力，因此常常会被利用在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。
2.2 时域和频域同步
一种在采用OFDM调制的传输系统中使多个设备在时域和频域上同步的方法，其可应用于与同一电网相连的不同设备之间经由该电网进行的双向通信，以便在接收中估计OFDM符号的起始以及所述设备中本地振荡器的频率误差，包括生成通过所述电网传输的同步序列和通过用于发送数据的同一信道发送这些同步序列，其中所述信道由一个设备与其余所有设备之间的连接确定，其特征在于它包括：将含有所述数据和同步序列的接收信号分解为不同频带或频率范围；通过在时间上应用同步算法以在每个频带中基于所述算法估计所述OFDM符号的起始和所述本地振荡器的频率误差，从而在接收中检测每个频率范围或频带中的同步序列；将每个频带中获得的估计值进行组合。
2.3 信道估计
所谓信道估计，就是描述物理信道对输入信号的影响而进行定性研究的过程，换句话说，信道估计就是估计发送天线到接收天线之间的无线信道的频率响应。
无线通信系统受周围环境的影响较大，建筑物，河流，山脉，森林等对电磁波的吸收较强，加之反射与衍射、多径衰落对信号的影响，到达接收端的信号，幅值和相位可能发生畸变，难以进行识别。为了提高通信的抗干扰性能，必须对发射机和接收机之间的无线信道进行估计，以满足信号的无失真传输。对于现代通信系统，信道在时域存在时间选择性衰落特性，在频域存在频率选择性衰落特性，而系统又必须适应突发性数据业务，因此，信道估计仍是目前学术界较难攻克的难题之一。一般地，信道估计算法要使误码率最低，均方误差最小，且算法复杂度不要太高，因此，信道估计器结构的选择至关重要。信道估计：在正交频分复用系统中，信道估计器的设计主要考虑以下两方面的因素：一是算法简单、硬件实现容易且估计性能优良的估计器的设计；二是导频图案的选择，无线信道一般是多径衰落信道，为提高通信可靠性，需要不断地发送导频信息来跟踪无线信道。在具体设计时，必须同时考虑以上两个问题，因为估计器性能优良与否与导频图案的排列方式息息相关。
常用的信道估计算法分类如下：（1）基于导频信息的信道估计；（2）盲信道估计；（3）半盲信道估计。工程中使用较多的是导频符号辅助调制（Pilot Symbol Assisted Modulation，PSAM）信道估计方法，其所用的数学模型合理，理论成熟，算法复杂度较低，估计性能优良。在正交频分复用系统中，一般情况下都采用此类信道估计算法。
2.4 编码信道和交织
为了提高数字通信系统性能，信道编码和交织是普遍采用的方法。对于衰落信道中的随机错误，可以采用信道编码；对于衰落信道中的突发错误，可以采用交织技术。实际应用中，通常同时采用信道编码和交织，进一步改善整个系统的性能。DFT算法由于时域能量集中在少数抽样点上，减少了频谱泄露，因而信道估计性能较好；而改进DFT算法，由于汉宁窗的加入和线性变换，使得带外噪声迅速衰减，在低SNR下估计性能较DFT算法有所提高。编码可以采用各种码，如：分组码、卷积码等，其中卷积码的效果要比分组码好。
2.5 降低峰值平均功率比
LMMSE信道估计是最优的低阶估计器，它的核心思想在于对LS估计进行奇异值分解，在不降低估计器性能的条件下降低算法复杂度，并抑制AWGN和ICI，但是它也有缺点，就是需要知道每条子路径功率的先验信息，并利用此信息来构造自相关矩阵。由于OFDM信道时域上表现为N个正交子载波信号的叠加，当这N个信号恰好均以峰值叠加时，OFDM信号也将产生最大峰值，该峰值功率是平均功率的N倍。
2.6 均衡
在新兴通信技术的不断推动之下，3G即将成为通信技术的主流。在通信技术的加强条件下，主要介绍了第4代移动通信（4G）的含义、特点、国内外发展状况及发展趋势，指出4G移动通信中的关键技术及其目前存在的问题。这是，可以考虑加均衡器以使CP的长度适当减小，即通过增加系统的复杂性换取频带利用率的提高。
2.7 OFDM优点
OFDM技术之所以越来越受关注，是因为OFDM有很多独特的优点：
（1）频谱利用率高，频谱效率比串行系统高近一倍。OFDM信号的相邻子载波相互重叠，其频谱利用率可以接近Nyquist极限。
（2）抗衰落能力强。OFDM把用户信息通过多个子载波传输，这样在每个子载波上的信号时间就相应地比同速率的单载波系统上的信号时间长很多倍，从而使OFDM对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力更强。
（3）适合高速数据传输。
（4）抗码间干扰（ISI）能力强。
3.4G系统的应用特点
任何一项技术都不是完美无瑕的，正交频分复用技术也是如此，存在着如下优缺点。
OFDM技术的优点主要有：
（1）由于DSP技术的飞速发展，OFDM系统中各子信道的正交调制和解调可通过快速傅里叶变换（FFT）和逆变换（IFFT）来实现，从而大大降低了算法复杂度，且信息的实时处理更快更可靠。
（2）现代数据通信业务一般存在非对称性，OFDM系统可通过调制不同的子载波来获得相应的信息传输速率，从而满足现代通信的需求。
（3）通过编码技术可以解决系统的随机错误，交织技术可解决突发错误，OFDM系统通过编码与交织，能很好地提高系统的误码性能。
OFDM技术的缺点主要有：
（1）存在一定概率的PAPR。高峰均比信号通过功率放大器时，为防止信号畸变，功放必须具有较大的线性范围，这将降低功率放大器的工作效率。
（2）对频率偏移敏感。OFDM系统要求各信道之间严格正交，系统的定时同步精度非常高，对于快衰落环境引起的频偏，高精度定时同步算法发杂，且较难实现。
OFDM之所以是优秀的多载波调制方案，其原因不只是以上诸多优点，还与如下关键技术有关。
a.时域与频域同步技术：前文提到，OFDM系统对定时同步有很高的精度要求，且易受频偏影响；b.信道估计；c.信道编码与交织：信道编码与交织技术能够有效降低数字通信系统的误码率，提高通信的抗干扰能力；d.降低峰值平均功率比（PAPR）：在时域中，正交频分复用信号是N路子载波信号的叠加。
通过以上的介绍可以得出，OFDM系统在高速传输系统中具有无可比拟的优越性。也正因为信号的高速传输，要使接收端信号的误码率降低，必须对信道的传输特性进行估计。因此，设计好的信道估计器是OFDM系统必不可少的环节。
参考文献
[1]张重阳.数字移动通信技术[M].西安：江西科技大学出版社，2006.
[2]唐兴.移动通信技术的历史和发展趋势[J].江西通信科技，2008（2）.
[3]张献英.第四代移动通信技术浅析[J].数字通信世界，2008（6）.
[4]刘洪雷，王瑛玉.浅析第四代移动通信技术[J].网络与信息，2010（05）
[5]乔明月.浅析3G与4G移动通信技术[J].中国新技术新产品，2010（22）.
[6]张函清.第四代移动通信技术研究[J].黑龙江科技信息，2010（15）.
[7]梁璟，贾崇.第四代移动通信的核心技术——OFDM及SC-FDE[J].现代电子技术，2006（23）.
篇10
【关键词】语音压缩编码；G.711；VoIP；PCM；
1 引言
语音是人类相互进行交流使用最多、最自然、最基本也是最重要的信息载体。语音的产生是一个复杂的过程，包括心理和生理等方面的一系列动作。由于其特殊的作用，人们历来十分重视对语音信号和语音通信的研究[1][2]。随着当今世界数字技术的飞速发展，数字业务量的急剧增长，如何在提供高质量语音的基础上用最低的码率来传送和储存数字语音信号，以增加现有信道的带宽利用率[3][4]、安全性以及降低成本等已越来越受到人们的重视。在高度信息化的今天，语音处理的一系列技术及应用已经成为信息社会不可或缺的重要组成部分。本文将重点讨论语音压缩编码算法[5]中最常见的一种算法，即G.711在网络传输上的一些性能和优缺点。
2 G.711理论简介
G.711是在电路交换电话网络中普遍使用的一种波形编码算法[6][7][8][9]。波形编码方式是能够忠实地表现波形的编码方式。语音信号的波形编码力图使重建的语音波形保持原语音信号的波形状态。这类编码器通常是将语音信号作为一般的波形信号来处理，所以它具有适应能力强、话音质量好、抗噪抗误码能力强等特点，但是波形编码所需的编码速率比较高，其速率一般在16kbit/s～64kbit/s[10][11]。G.711也称为PCM（脉冲编码调制）[12][13]，是国际电信联盟制订出来的一套语音压缩标准，主要用于电话业务。它主要用脉冲编码调制对音频采样，以8KHZ作为抽样频率，如果使用统一量化方法，话音中通用的信号层次的每一个样本就要12比特来表示，这就产生了96kb/s的比特率。如果使用不统一的量化方式，表示一个样本只需要8比特。它利用一个64kbps未压缩通道传输语音信号。G.711有U律和A律两个类型，U律主要运用于北美和日本，A律主要运用于欧洲和世界其他地区，两者之间的区别主要在于不统一量化的使用方式。对于较低的信号层次来讲，A律对于信号的歪曲程度相比U律更小一些，这是因为它对一个较大的范围内的低层次信号提供较小的量化间隔，但以较大范围内的高层次信号的较大量化层次为代价。A律和U律都提供了良好的语音质量，并且Mos等级都在4.3左右。
3 G.711编码对单频信号传输损伤分析
VoIP编码会给单频信号带来损伤，但不同编码方式，对单频信号的传输损伤大小不同。G.711是波形编码，直接将输入的模拟信号抽样编码，然后将量化后的样值传送到终端，在终端原始信号被重组到与原信号大致接近的程度。对于单频信号，波形编码损伤较小，混合编码损伤较大；下面通过实验，从频率偏移和功率衰减两个角度，分析G.711编码对单频信号传输损伤。
A、实验步骤：（1）采用Matlab2010a实验仿真平台，利用WAVWRITE函数生成采样频率8000HZ，时长500ms，频率分别为300Hz，305Hz，310Hz，…，3400Hz的单频信号波形文件。（2）不同频率的单频信号分别经过G.711编码，对编码前后的单频信号进行分析，分别计算每个单频信号在编码前后的频偏和功率，最后画出频偏―频率曲线和功率―频率曲线。（3）在（1）中的波形文件中加入高斯白噪声，使信噪比为10dB，重复（2）过程。
B、G.711实验结果：
（1）无噪声情况
（2）有噪声情况
C、实验结果分析：
（1）从频偏的角度分析：在有噪声和无噪声情况下，单频信号在G.711编解码前后，频偏均在0.5%以下，且随着频率的升高呈现单调递减的趋势。（2）从功率的角度分析：在有噪声和无噪声情况下，G.711解码后的单频信号功率与编码前进行比较，没有明显的衰减。只是有噪声情况下的功率相对于无噪声情况下的功率，有一定的衰减。
D、总结
从频偏和功率两个角度考虑，在G.711编码方式下，单频信号的频偏和功率衰减较小，损伤较小。
4 G.711编码对DTMF信号传输损伤分析
DTMF信号在VOIP通信通道传输过程中，采用VOIP压缩编码以降低数码率，但不可避免的引入编码损伤。下面主要在有高斯白噪声和无噪声情况下，从频偏和功率两个方面来分析G.711压缩编码对DTMF信号的损伤。
A、实验步骤：（1）采用Matlab2010a实验仿真平台，利用WAVWRITE函数分别生成16个数码的DTMF信号波形文件，总时长100ms，包括50ms的DTMF时段以及50ms的静音时段。计算低频和高频的频偏，以及低频/高频功率比；画出时域和频域图。（2）将16个数码的DTMF信号分别经过G.711编码，对编码后的DTMF信号进行分析；计算每个数码低频和高频的频偏，以及低频/高频功率比；画出时域和频域图。（3）在（1）中生成DTMF信号的过程中，加入高斯白噪声信号，使得信噪比为10dB，重复（2）。
B、G.711实验结果：
（1）无噪声情况：经过G.711编码后，从时域和功率谱上看，DTMF信号没有明显的失真；且频偏和低频/高频功率比相对于编码前来说，也没有出现较大的偏差。G.711编解码前后，频偏均在±0.5%范围内，低频/高频功率比均在±0.5dB范围内。下面列出两幅具有代表性的数码时频域图：
上图是数码’8’的时频域图，G.711编解码前后，数码’8’的频偏和功率比均比较小。
（2）有噪声情况：引入高斯白噪声，DTMF信号在G.711编解码之后，仍没有明显的失真。频偏均在±0.6%范围内，低频/高频功率比均在±1.25dB范围内。下面列出两幅具有代
C、G.711实验结果分析：（1）G.711编解码前后，DTMF信号的时频域均没有出现明显的失真。（2）G.711编解码前后，除数码’8’外，其余数码的低频频偏均大于高频频偏；所有数码的频偏和低频/高频功率比均在信号检测要求范围内，不影响DTMF信号的检测。（3）加入高斯白噪声信号，DTMF信号也没有明显的失真，频偏和低频/高频功率比也没有较大的改变。
D、总结：无噪声情况下，DTMF信号在G.711编码后，没有明显的失真，频偏和低频/高频功率比也较小；加入高斯白噪声情况下，在G.711编码后，DTMF仍不会有明显的失真；综上所述，G.711编码对DTMF信号的损伤较小。
5.小结
G.711由于采用的是波形编码算法，具有高质量和低时延的语音，主要的缺点是需要64Kb/s的带宽。但是其算法复杂度小，压缩比小（CD音质>400kbps），编解码延时最短（相对于其他技术），自然度较好。
参考文献：
[1]曹志刚，钱亚生. 现代通信原理[M].北京：清华大学出版社，1992.
[2]朱光华. 移动通信技术[M].杭州：浙江科学技术出版社，1991.
