時間：2022-10-06 01:23:08
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數據通信技術論文，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
網絡編碼實際上是將路由和編碼的信息進行相互交換的方式。傳統路由主要是實現信息的存儲和轉發，網絡編碼則能夠接收到幾個不同的數據組，然后將其融合編碼信息，增大傳輸信息的數量，從而能大大提高網絡的利用效率，結束了傳統中認為獨立比特不可壓縮的理論。它的工作原理是利用有限域中的運算，將接收到的幾個不同的數據組，在網絡不同的結點中進行重新編碼組合，然后將編碼過的數據以多播的形式轉發給各個目的結點，并由目的結點對其解碼還原，得到原始數據，這樣就實現了通信。網絡編碼的主要優勢是提高了網絡通信的系統性能，提高通信效率，這是因為網絡編碼增大了每次傳輸的數據量，減少了傳輸數據的次數，從而能夠很好地提高網絡通信的性能，不僅增加了網絡數據的吞吐量，也提高了寬帶的利用效率，還能平衡各網絡目的結點之間的負載能力。在當前人們越來越依賴無線通信技術的的背景下，網絡編碼對提高網絡安全、提高資源利用率等方面也有十分重要的作用。
2基于網絡編碼的數據通信技術研究
網絡編碼在網絡數據通信中具有十分明顯的優勢，其理論研究價值和應用前景都是不言而喻的。世界上一些高等學府和科研機構都展開了對網絡編碼的研究，并且在多個方面取得了不小的成果。
2.1網絡協議結構
當前網絡編碼研究中涉及到的主要部分還是在網絡層方面，特別是如何有效地將路由協議與網絡編碼有機結合，是基于網絡編碼的網絡結構研究的重要方面。有一部分研究已經深入到網絡編碼如何有效結合協議結構中其他協議層，例如網絡編碼與MAC層協議或者與傳送層TCP協議等等的結合問題。因為網絡編碼的特性與傳統網絡數據通信的方式有很大的區別，所以為了不更改已普遍應用的傳統網絡協議，將網絡編碼與其融合將會遇到各種各樣新的問題，例如，它們之間的兼容性、網絡編碼對網絡協議結構是否會產生不利的影響。這些問題都是后來研究者需要解決的問題，同時也為研究基于網絡編碼的網絡協議結構提供了框架性借鑒，使得網絡編碼能夠與傳統的網絡協議有機融合，提高網絡通信性能。
2.2數據傳送模型
網絡編碼具有的最重要的功能之一就是將數據智能化處理，這主要是通過對編碼策略的設計來實現，而碼構造算法是編碼策略設計的基礎。碼構造算法主要是針對網絡中間結點的編碼方式，它需要保證目的結點能夠有效識別出傳遞的編碼信息并進行正確解碼。所以碼構造算法包含了編碼和解碼兩個內容，并且要求其算法復雜程度低，易于實施應用。碼構造算法主要有三種：代數型、線性型、隨機型。線性網絡編碼能將中間結點接受的各路信息進行線性組合，這種編碼運算較簡單，所以得到了普遍應用。
2.3路由協議
基于網絡編碼的路由協議的優化設計能夠有效提高網絡數據的傳遞效率和性能，它是能夠將網絡編碼應用到實際中的重要基礎，而且將路由協議與網絡編碼進行更高層次的融合是十分重要的研究課題，可以為以后開發新的網絡提供借鑒和指導。基于網絡編碼的路由協議研究主要有兩個方面：獨立路由協議和編碼感知的路由協議，它們主要的不同點是路由協議產生的過程中能否主動編碼，也就是說路由協議是否能夠提高編碼的利用效率。
2.4數據傳輸性能保障機制
實際應用中，網絡環境復雜多變，數據傳輸的突然性和網絡拓撲結構不穩定都可能導致數據傳輸出現不穩定的狀況，例如造成數據丟失或者傳輸延遲等。所以基于網絡編碼的數據傳輸技術的開發應該結合實際的網絡環境，研究出能確保數據正確傳輸的保障機制和編碼策略，尤其需要盡可能減少數據傳輸的延遲時間和保證數據可靠傳輸。所以，基于網絡編碼的數據通信中，利用QoS保證機制是當前研究的重要課題之一。當前已研究出來幾個解決方案，比如建立數據延遲時間的模型，從模型中找出延遲的解決方案；利用多速率編碼器來分析各路中傳輸速率不同的數據，從而減小數據在編碼器中的傳輸時間。
3結語
【論文摘要】：在許多基于單片機的應用系統中，系統需要實現遙控功能，而紅外通信則是被采用較多的一種方法。紅外通信具有控制簡單、實施方便、傳輸可靠性高的特點，是一種較為常用的通信方式。
在許多基于單片機的應用系統中，系統需要實現遙控功能，而紅外通信則是被采用較多的一種方法。紅外通信具有控制簡單、實施方便、傳輸可靠性高的特點，是一種較為常用的通信方式。紅外線通信是一種廉價、近距離、無線、低功耗、保密性強的通訊方案，主要應用于近距離的無線數據傳輸，也有用于近距離無線網絡接入。從早期的IRDA規范（115200bps）到ASKIR（1.152Mbps)，再到最新的FASTIR（4Mbps），紅外線接口的速度不斷提高，使用紅外線接口和電腦通信的信息設備也越來越多。紅外線接口是使用有方向性的紅外線進行通訊，由于它的波長較短，對障礙物的衍射能力差，所以只適合于短距離無線通訊的場合，進行"點對點"的直線數據傳輸，因此在小型的移動設備中獲得了廣泛的應用。
1. 紅外通信的基本原理
紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發送端將基帶二進制信號調制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發射管發射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉換成電信號，再經過放大、濾波等處理后送給解調電路進行解調，還原為二進制數字信號后輸出。常用的有通過脈沖寬度來實現信號調制的脈寬調制（PWM）和通過脈沖串之間的時間間隔來實現信號調制的脈時調制（PPM）兩種方法。
簡而言之，紅外通信的實質就是對二進制數字信號進行調制與解調，以便利用紅外信道進行傳輸；紅外通信接口就是針對紅外信道的調制解調器。
2. 紅外通訊技術的特點
紅外通訊技術是目前在世界范圍內被廣泛使用的一種無線連接技術，被眾多的硬件和軟件平臺所支持：
⑴ 通過數據電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉換實現無線的數據收發;
⑵ 主要是用來取代點對點的線纜連接；
⑶ 新的通訊標準兼容早期的通訊標準；
⑷ 小角度（30度錐角以內），短距離，點對點直線數據傳輸，保密性強；
⑸ 傳輸速率較高，目前4M速率的FIR技術已被廣泛使用，16M速率的VFIR技術已經。
3. 紅外數據通訊技術的用途
紅外通訊技術常被應用在下列設備中：
⑴ 筆記本電腦、臺式電腦和手持電腦；
⑵ 打印機、鍵盤鼠標等計算機外圍設備；
⑶ 電話機、移動電話、尋呼機；
⑷ 數碼相機、計算器、游戲機、機頂盒、手表；
⑸ 工業設備和醫療設備；
⑹ 網絡接入設備，如調制解調器。
4. 紅外數據通訊技術的缺點
⑴ 通訊距離短，通訊過程中不能移動，遇障礙物通訊中斷;
⑵ 目前廣泛使用的SIR標準通訊速率較低（115.2kbit/s）;
⑶ 紅外通訊技術的主要目的是取代線纜連接進行無線數據傳輸，功能單一，擴展性差。
5. 紅外通信技術對計算機技術的沖擊
紅外通信標準有可能使大量的主流計算機技術和產品遭淘汰，包括歷史悠久的調制解調器。預計，執行紅外通信標準即可將所有的局域網(LAN)的數據率提高到10Mb/s。
紅外通信標準規定的發射功率很低，因此它自然是以電池為工作電源的標準。目前，惠普移動計算分公司正在開發內置式端口，所有擁有支持紅外通信標準的筆記本計算機和手持式計算機的用戶，可以把計算機放在電話機的旁邊，遂行高速呼叫，可連通本地的因特網。由于電話機、手持式計算機和紅外通信連接全都是數字式的，故不需要調制解調器。
紅外通信標準的廣泛兼容性可為PC設計師和終端用戶提供多種供選擇的無電纜連接方式，如掌上計算機、筆記本計算機、個人數字助理設備和桌面計算機之間的文件交換；在計算機裝置之間傳送數據以及控制電視、盒式錄像機和其它設備。
6. 紅外通信技術開辟數據通信的未來
目前，符合紅外通信標準要求的個人數字數據助理設備、筆記本計算機和打印機已推向市場，然而紅外通信技術的潛力將通過個人通信系統(PCS)和全球移動通信系統(GSM)網絡的建立而充分顯示出來。由于紅外連接本身是數字式的，所以在筆記本計算機中不需要調制解調器。便攜式PC機有一個任選的擴展插槽，可插入新式PCS數據卡。PCS數據卡配電話使用，建立和保持對無線PCS系統的連接；擴展電纜的紅外端口使得在PCS電話系統和筆記本計算機之間容易實現無線通信。由于PCS、數字電話系統和筆記本計算機之間的連接是通過標準的紅外端口實現的， 所以PCS數字電話系統可在任何一種PC機上使用， 包括各種新潮筆記本計算機以及手持式計算機，以提供紅外數據通信。而且，由于該系統不要求在計算機中使用調制解調器，所以過去不可能維持高性能PC卡調制解調器運行所需電壓的手持式計算機，現在也能以無線方式進行通信。紅外通信標準的開發者還在設想在機場和飯店等地點使用步行傳真機和打印機，在這些地方，掌上計算機用戶可以利用這些外設而勿需電纜。銀行的ATM(柜員機) 也可以采用紅外接口裝置。
預計在不久的將來，紅外技術將在通信領域得到普遍應用，數字蜂窩電話、尋呼機、付費電話等都將采用紅外技術。紅外技術的推廣意味著膝上計算機用戶不用電纜連接的新潮即將到來。由于紅外通信具有隱蔽性，保密性強，故國外軍事通信機構歷來重視這一技術的開發和應用。這一技術在軍事隱蔽通信，特別是軍事機密機構、邊海防的端對端通信中將發揮出重要的作用。正如前面所述，它還將對計算機技術產生沖擊，對未來數據通信產生重大影響。
參考文獻
[1] 蔣俊峰. 基于單片機的紅外通訊設計[J]. 電子設計應用， 2003， 11.
[2] 曾慶立. 遠距離紅外通訊接口的硬件設計與使用[J]. 吉首大學學報(自然科學版)， 2001， 4.
[3] 鄧澤平. 一種多用途電度表的紅外通訊問題[J]. 湖南電力， 2003， 4.
[4] 朱磊， 郭華北， 朱建. 單片機89C52在多功能電度表中的應用研究[J]. 山東科技大學學報(自然科學版)， 2003， 2.
【關鍵詞】ZigBee；單兵激光模擬訓練系統
1.引言
隨著激光技術的發展，其在軍事訓練器材中的應用，發揮著越來越重要的作用。單兵激光模擬訓練系統采用以光代彈的原理，結合聲光效果，可逼真的模擬實際戰場環境的實兵對抗，是和平時期部隊訓練和青少年展開野外拓展對抗游戲的有效器材之一。
單兵激光模擬訓練系統主要由頭盔、背帶和激光發射機等3個部件組成。頭盔具有激光接收和發煙控制功能；背帶具有激光接收、毀傷模型計算以及與導控主臺無線數據通信功能；發射機用于激光發射控制。3個部件之間實時可靠的數據通信是系統正常工作的基礎。本文主要研究利用ZigBee無線通信技術實現單兵激光模擬訓練系統各部件之間的數據交互。
2.硬件結構
背帶與頭盔、發射機之間采用點對多點的通信方式。背帶、頭盔和發射機均內嵌ZigBee通信單元（圖1），通信單元由ARM主控芯片、ZigBee射頻無線收發芯片和2.4GHz天線組成。
通信芯片選用TEXAS INSTRUMENTS公司的CC2420 ZigBee射頻無線收發器。芯片的主要技術特點如下：
射頻單片無線收發芯片，帶有基帶調制解調器，并對MAC（介質訪問層）層提供支持；
直接序列擴頻的基帶調制解調器，其碼片速率可到2MChips/s，有效數據傳輸率達250kb/s；
電流耗損非常低（RX：18.8mA，TX：17.4mA）；
輸出功率可以通過編程來改變；
不需要額外的RF開關和濾波器；
兩個（發送緩沖區和接收緩沖區）128Byte的數據緩沖區；
硬件實現MAC加密（AES-128）；
48腳的QLP封裝，7*7mm。
CC2420芯片與ARM主控芯片之間采用SPI總線進行數據通信。FIFOP腳接ARM芯片的外部中斷腳，當CC2420芯片接收到有效數據后，該引腳置高，ARM芯片產生中斷，進行接收數據處理。RESTEn腳接ARM芯片的輸出腳，用于對CC2420芯片的復位。
CC2420芯片的射頻輸入/輸出是差分和高阻抗的，射頻端口最適宜的差分負載值阻抗為115+j180Ω。單兵激光模擬訓練系統中使用的天線為2.4GHz的單極天線，因此必須使用非平衡變壓器來增強其性能。圖2所示的射頻輸入/輸出電路由一個半波傳送天線、C3、L1、L2和L3構成，半波傳送天線直接設計在印制板上，與電路匹配的天線阻抗為50Ω。
3.軟件設計
單兵激光模擬訓練系統中最多同時工作的單兵激光模擬器數量可達數千套；每套單兵激光模擬器的背帶與頭盔、發射機之間采用點對多點的通信方式，背帶為中心節點，頭盔和發射機為子節點；各單兵激光模擬器相互之間不能出現數據串擾。因此整個系統可以看作由幾千個獨立的微型通信系統構成。
由于ZigBee的IEEE地址有8個字節，因此有足夠的容量可以滿足單兵激光模擬訓練系統對地址唯一性的要求。
3.1 數據幀格式
通信數據幀采用IEEE 802.15.4通用MAC幀格式，格式見圖3。
1）幀控制域：幀控制域長度為16位，包括定義幀類型、加密、應答、目的地址模式和源地址模式等。
本應用中幀控制域的定義如下：幀類型為數據幀（001）；加密禁止（0）；應答允許（1）；目的地址模式為64位IEEE地址（11）；源地址為64位IEEE地址（11）。
2）序列號域：在每個幀中都包含序列號域，其長度為1個字節。每發送一個新的幀序列號，值加1。
3）目的PAN標識域：目的PAN標識域長度為2個字節。由于本應用中未使用個人局域網，該值固定為0x0001。
4）IEEE目的地址域：IEEE目的地址域長度為8個字節。該地址為數據幀的目標地址。
在單兵激光模擬訓練系統中每個頭盔、背帶、發射機的IEEE地址均被設置唯一的。通過配置CC2420芯片的MDMCTRL0（0x11）寄存器的ADR_DECODE位，可以打開CC2420芯片的硬件地址解碼功能，CC2420芯片可以只接收目的地址與本機地址相同的數據幀。
5）源PAN標識域：源PAN標識域長度為2個字節。由于本應用中未使用個人局域網，該值固定為0x0001。
6）IEEE源地址域：IEEE源地址域長度為8個字節。該地址為數據幀的源地址。
3.2 通信數據流程
單兵激光模擬器的背帶、頭盔和發射機的IEEE地址均分別預先寫入各自的ARM主控芯片，在初始化時寫入CC2420芯片的內部寄存器。CC2420芯片的初始化程序流程圖見圖4。
背帶作為主節點，與其配套的頭盔和發射機的地址預先保存至背帶的ARM主控芯片中。單兵激光模擬器運行后，背帶首先向頭盔和發射機發射設置指令，頭盔和發射機的ARM主控芯片接收到數據包后，首先將數據包中背帶的64位IEEE地址保存至內存中，然后用該地址向背帶回復應答數據包。
背帶與頭盔、發射機之間的數據通信采用應答方式，流程見圖5。
4.結論
該通信技術已在單兵激光模擬訓練系統中進行了實際應用，取得了很好的通信效果。經實測單兵激光模擬器3個部件之間的通信時延小于100ms；30m范圍內200套單兵模擬器同時工作，相互之間不會出現通信串擾。
參考文獻
[1]IEEE Std 802.15.4?-2003，IEEE Standard for Information technology-Telecommunications and information exchange between systemsLocal and metropolitan area networks-Specific requirements Part 15.4：Wireless Medium AccessControl（MAC）and Physical Layer（PHY）Specifications for Low-Rate WirelessPersonal Area Networks（LR-WPANs），IEEE Published by The Institute of Electrical and Electronics Engineers，Inc.3 Park Avenue，New York，NY 10016-5997，USA.
[2]王曉海.國外空間激光通信系統技術最新進展[J].電信快報，2006（7）：16-21.
【關鍵詞】變電站；計算機監控系統；數據通信
1.引言
九十年代以前變電站大都是通過遠動終端（RTU）實現數據的集中采集、處理、傳輸并接收上級調度控制中心下發的遙調、遙控命令。這種方式均為集中組屏，通過控制電纜將現場遙測、遙信、遙調及遙控信號全部引至主控樓的遠動機房或控制機房內的遙信端子柜和變送器柜上，站內監視和控制通過常規儀表盤、控制盤等設備來完成，上級調度對廠站的遙調、遙控命令通過點對點遠動通信方式直接發給RTU，RTU經過校核、處理再下發給現場執行機構以達到遠方控制要求。八十年代后期至九十年代初期以RTU兼當地功能的方式在一些廠站開始采用，但常規儀表盤柜仍然保留，這種方式只是為現場調度員或監視人員提供一種用計算機顯示畫面進行監視的手段，控制操作仍采用常規方式。九十年代中后期隨著計算機、網絡、通信技術的發展，以及微機型繼電保護裝置的大量采用和變電站監控系統在功能和可靠性方面的逐漸完善和提高，變電站監控系統在新建和擴建的變電站建設中得到較為廣泛采用。該系統通常采用分層分布式結構，按間隔設計，擴充性好，安裝比較方便，各種控制電纜直接到繼電保護小室，小室內I/O單元通過現場總線連接，并與站控層通過光纖連接，抗干擾能力強，大大地減少了控制電纜的使用和敷設數量。然而，由于生產廠家的不同，因此，所提供的系統在結構和性能方面有較大的差異，有的系統能夠滿足站內監控的要求，但是，在有些指標（如實時性）卻不能滿足上級調度控制中心的要求；有的系統雖然在指標上能夠滿足兩者的要求，但是在系統的結構上又不盡合理。筆者將從以下幾個方面對變電站計算機監控系統技術方案及其相關問題進行探討。
2.變電站計算機監控系統技術方案
變電站計算機監控系統應采用分層分布式結構，由站控層和間隔層組成，其抗干擾能力、可靠性和穩定性要滿足現場實時運行的要求，滿足各調度端對實時數據的要求，且應具有較好的可擴充性。系統具有遙測、遙信、遙調、遙控、SOE功能，實時信息能以不同規約，通過專線通道或網絡通道向有關調度中心傳送，并接收指定調度中心的控制指令。
由于各廠家的系統不盡相同，其建議的技術方案也不同，實施后的效果也有很大差別，有些則達不到設計要求，所以如何按照電網實時調度的要求，搞好技術方案的設計，并使數據得到快速、有效、合理的處理，這些都是系統設計和實施過程中需要解決的問題，下面根據對變電站計算機監控系統的研究給出幾種可行方案供參考。
此方案的主要特點是：
2.1.1 I/O測控單元支持網絡功能，直接接入站控層的以太網上，實現采集數據直接上網，減少了中間轉換環節，數據傳輸比較快，但要求數據同時向站控主機和遠動通信工作站傳送，遠動通信工作站獨立構建向有關調度中心傳送的數據庫；
2.1.2 與有關調度中心的數據通信采用專門的遠動通信工作站完成，其實現方式有兩種，一是通過專線利用串口實現數據傳輸，采用規約主要有DL/T634-1997，IEC870-5-101，μ4F，CDT，CDC TypeⅡ，SC1801等，二是通過路由器上網實現網絡數據傳輸，底層采用TCP/IP，規約主要有DL476-92，IEC60870-6 TASE 2，IEC870-5-104等。
此種方案的特點是：
2.2.1 I/O測控單元通過現場總線鏈接，采集的數據通過數據處理單元接入站控層的以太網上，系統增加了一個中間數據處理環節，處理后的數據同時向站控主機和遠動通信工作站傳送，遠動通信工作站獨立構建向有關調度中心傳送的數據庫，此方案主要解決I/O測控單元不能直接上以太網的問題；另外，隨著技術的發展，現場總線要逐步向以太網過渡；
2.2.2 各I/O測控單元與數據處理單元通過現場總線組成的網絡傳輸實時數據；
2.2.3 與有關調度中心的數據通信采用專門的遠動通信工作站完成，其實現方式與方案1相同。
此種方案的特點是：
2.3.1 I/O測控單元采集的數據通過數據處理單元接入站控層的以太網上，系統增加了一個中間數據處理環節，處理后的數據同時向站控主機和遠動通信工作站傳送，遠動通信工作站獨立構建向有關調度中心傳送的數據庫，此方案主要解決I/O測控單元不能直接上以太網的問題；
2.3.2 各I/O測控單元與數據處理單元通過串行總線傳輸實時數據；
2.3.3 與有關調度中心的數據通信采用專門的遠動通信工作站完成，其實現方式與方案1相同。
此種方案是方案2和方案3中遠傳數據方式的的一種變化型式，其特點除方案2和方案3中各自具有的特點外，主要體現在數據處理單元同時負責與有關調度中心的數據通信（遠動專線和網絡）而不再設專門的遠動通信工作站，其實現方式與上述三種方案所述相同。
這種方案也可看成是以常規RTU方式兼作站控系統的數據采集部分來實現變電站監控系統功能的。
3.幾種方案的技術性能比較
第一種方案為分布式I/O采集裝置通過內嵌網卡（口）直接上以太網，數據傳輸不經過轉接，直接送往主機和遠動工作站，因而速度最快，數據通信（專線、網絡）由專用的遠動工作站完成，不足之處是網絡負荷較重，這在設計中必須予以考慮，以及對數據流進行優化。
第二、三種方案中增加了中間數據處理機，負責采集數據的集中和處理，這兩種方案主要解決了I/O測控單元不能直接上以太網的問題，由于在數據的傳輸過程中增加了一個環節，因而數據傳輸的速度方面較第一、四種方案慢一些。
第四種方案中也增加了中間數據處理機，但此處理機不僅負責采集數據的集中和處理，同時也負責與遠方調度中心的數據通信，由于這種方案省掉了遠動工作站，故可降低造價，數據傳輸的速度也較快，這種方案不僅對中間數據處理機的技術性能、處理能力和處理速度要求較高，還要求該中間數據處理機具備網絡傳輸功能以實現網絡數據通信，一般來講該中間數據處理機要具有多CPU處理機制，能實時處理多任務、多進程，這樣才能適應多功能、高效率的要求。
上述四種方案中，遠動工作站和中間數據處理機要求采用冗余熱備用方式，以提高系統可靠性。
通過對四種方案的分析，我們認為上述四種方案在做好優化處理后均能滿足要求，但綜合比較來看第四種和第一種方案在數據處理、傳輸的效率和速度方面更為理想，而且比第二、三種方案少配兩臺機器（中間數據處理機或遠動工作站），因而可降低一些造價。
另外，需要說明的是，上述四種方案中，均考慮了網絡通信方式，在實際的工程設計和實施過程中是否采用此種方式還要根據實際通信現狀來決定。
4.數據通信方式及數據傳輸規約
目前數據通信的方式主要有兩種，一是常用的，在專線上實現的串行通信方式，采用規約主要有IEC870-5-101，DL/T634-1997，μ4F，CDT，CDC TypeⅡ，SC1801等，隨著計算機網絡技術的發展，特別是電力數據網絡的建設使用給數據通信帶來一種嶄新、快捷、可靠的方式，這就是網絡數據傳輸方式，計算機或RTU通過內部網卡（口）利用路由器上電力數據網，以TCP/IP協議實現網絡數據傳輸，由于路由器具有自動選擇、切換路由的功能，使得數據通信較專線方式更加可靠，采用的通信規約主要有DL476-92，IEC60870-6 TASE 2，IEC870-5-104等，上述兩種方式中的數據通信規約，我們建議要逐步向國際標準靠攏，專線方式采用IEC870-5-101，網絡方式采用IEC60870-6 TASE 2和IEC870-5-104。
5.變電站計算機監控系統需處理好與站內相關系統的關系
5.1 變電站監控系統與繼電保護系統的關系
繼電保護系統擔負著變電站和電網安全的重要使命，是保護電力系統非常關鍵的一個環節，這是保電網安全穩定運行的最后一道關口，其安全性、可靠性等級是最高的，這些都要求繼電保護系統必須是一個獨立的系統。變電站監控系統不得影響繼電保護系統的獨立性，保護的控制回路不進入站內監控系統，監控系統只是用來顯示，一個安全可靠性等級較低的系統，不能影響到安全可靠性要求更高的系統，這是一條原則，必須堅持。
5.2 變電站計算機監控系統與電能量采集系統的關系
在輸紐變電站及關口變電站一般都安裝有電能量采集系統，電能量采集系統向有關部門傳送電量信息時多采用撥號方式，隨著網絡技術的發展以及變電站計算機監控系統的建設，給電量信息通過網絡傳輸提供了另一種快速、方便的形式，所以電能量采集裝置可通過自身的網卡或網口連接到網絡接入設備上，經過路由器上電力數據網，實現網絡數據傳輸。
5.3 變電站計算機監控系統與MIS系統的關系
變電站監控系統擔負著電網實時數據的采集和處理，是個閉環系統，而MIS系統是各種生產信息、管理信息的綜合利用，是非實時系統，兩系統不應混為一談。變電站監控系統與MIS系統聯網，其信息流應該是單向，就是允許必要的實時信息向MIS系統輸送，但是不能夠反向傳輸，閉環控制的很多實時信息是MIS系統所不需要的，沒有完全開放的必要，所以變電站監控系統必須與當地的辦公自動化系統（MIS）有效隔離，以保證控制系統安全。
6.變電站計算機監控系統設計中的幾點考慮
6.1 實時性要求，遙信1-2秒，遙測2-3秒（采集單元經監控系統處理到通信出口）；
6.2 遙測數據精度要求（不低于常規RTU方式）；
6.3 可靠性要求，一是遠動通信工作站或通信網關與當地的數據服務器要相互獨立，二是當地或上級調度下發的動作指令要準確可靠地執行；
6.4 標準化要求，即軟硬件產品以及通信接口、規約應符合國際標準或國家標準；
6.5 正確處理計算機監控系統與變電站其它系統之間的關系，使之即有聯系又能保持獨立性。
7.幾個需要研究和探討的問題
7.1 變電站實時信息不僅要滿足站內監控的要求，還要滿足上級調度部門對信息的實時性、準確性的要求，滿足調度部門對站內設備控制和操作的可靠性要求，所以監控系統的技術方案設計以及信息流的合理流向問題都是需要研究和探討的課題，只有采用好的技術方案并使數據得到快速、有效、合理的處理，才能使系統穩定、可靠，才能滿足站內和調度部門對信息的實時性、可靠性要求，才能滿足電網安全的要求。
7.2 過去變電站內的RTU裝置都是由調度部門直接管理和維護的，而目前變電站及站內自動化監控系統多為電力公司所屬超高壓公司或運行工區等單位負責運行維護和管理，也就是說運行維護、管理方式變了，這種變化為維護管理部門提出了一個問題，即監控系統出現故障影響實時數據的處理和傳輸時，調度部門的自動化人員如何與維護部門溝通，維護人員如何保障故障的及時解決，如何加強和提高維護人員的技術水平等等都是目前急需考慮的事情。
7.3 對于無人值守的變電站，其監控系統的要求和功能如何設計，與站內自動化系統如何考慮和結合是今后需要研究的問題。
8.結論
隨著我國電網建設的發展和安全要求的不斷提高，自動化技術、產品的開發要適應這種新形勢下的要求，加強新技術、新思想的研究，努力開發具有自主知識產權的產品，提高市場競爭力，加強變電站計算機監控系統運行的可靠性與穩定性，保障實時數據的準確性和及時性，要積極采用硬、軟件成熟、可靠的產品，變電站（開關站）的建設也要朝無人值守和少人看守的方向發展。
關鍵詞：自動列車控制，無線通信，定位，軌道交通
1、 概述
列車自動控制（Automatic TrainControl,簡稱ATC）系統由列車自動防護（AutomaticTrain Protection,簡稱ATP）、列車自動運行（AutomaticTrain Operation,簡稱ATO）、列車自動監督（AutomaticTrain Supervision,簡稱ATS）三個子系統組成。ATC系統早在20世紀60年代開始研制試用，世界上第一條使用ATC系統的線路——維多利亞線——于1968年在英國倫敦投入運行。。隨著通信技術、計算機技術、控制技術的快速發展, 20世紀80年代以來，出現了基于通信的ATC系統（Communication Based Train Control,簡稱CBTC）。基于通信的ATC系統(CBTC)是指利用不依賴于軌道電路的高精度的列車定位、雙向連續、大容量的車——地數據通信以及車載、地面的安全功能處理器, 實現連續自動列車控制的一種系統。基于通信的ATC系統（CBTC）又分為采用軌間電纜為傳輸通道的CBTC(稱為IL CBTC)和采用無線數據通信的CBTC（稱為RF CBTC）。近年來隨著無線通信技術、計算機網路技術、安全處理技術的飛速發展，基于無線通信技術的ATC系統（RF CBTC）在我國軌道交通中已經進入了實用階段，并成為ATC系統發展的主要方向。
2、 基于無線通信的ATC系統的基本結構
基于無線通信的ATC系統（RF CBTC）車——地間通過無線數據通信方式實現連續、高速、雙向、大容量的信息交換，能夠滿足移動閉塞車——地通信的要求，它代表著ATC發展的最新方向，一般采取移動閉塞制式。從結構上看，整個系統由聯鎖設備、RF CBTC地面設備、無線通信網絡和RF CBTC車載設備組成，如圖1 所示。但從功能上分為ATP子系統、ATO子系統、ATS子系統和聯鎖子系統。RF CBTC地面設備實現地面軌旁ATP功能，RF CBTC車載設備實現車載ATP、ATO功能，ATS在ATP、ATO子系統及聯鎖設備的支持下完成對全線列車運行的自動管理和監控。
3、 基于無線通信的ATC系統的基本原理
基于無線通信的ATC系統（RF CBTC）的基本工作原理如圖2所示。調度控制中心(DCC) 位于整個架構的最頂層, 它負責控制多個車站控制中心(SCC) , 以實現相鄰SCC 之間的控制通信。每個車站設一個車站控制中心。每一列車裝備有RF CBTC車載設備(OBE) , 車站控制中心控制其范圍內所有列車的運行。SCC 通過其管轄范圍之內的多個基站(BS) 與覆蓋范圍內的RF CBTC車載設備實時雙向通信。信息的發送范圍就是車站無線通信系統的覆蓋范圍, 因此列車在運行過程中, RF CBTC 車載設備要依次與各個SCC 建立通信聯系, 接收SSC 發送的信息。每一SCC 要向其控制范圍內的所有列車發送信息, 因此一個SCC 要同時與多個RF CBTC車載設備（OBE ）保持通信聯系。而一列車不能夠同時與多個SCC 通信, 在經過不同的車站控制信號區域時, RF CBTC車載設備（OBE）會自動地采取信號區域的切換。列車在區段內運行時,OBE利用無線方式通過BS將列車位置、速度信息發送給SCC。BS通過無線信道向空間發送信息,所在區域的列車根據自身的編號地址,接收發送給自己的信息,不會發生信息竄碼事件。SCC通過BS周期地將前行列車的位置、速度及線路參數等信息發送給后行列車；后行列車的OBE收到信息后,根據前車運行狀態(位置、速度)、線路參數(彎道、坡度等)、本車運行狀態、列車參數(列車長度、牽引重量、制動性能等) , 采用車上計算、地面(SCC) 計算或是車上、地面同時計算, 預期列車在一個信息周期末的狀態能否滿足列車追蹤間隔的要求,從而確定合理的駕駛策略,實現列車在區段內高速、平穩地以最優間隔追蹤運行, 從而為實現移動閉塞分區提供可靠的技術支持。
4、 基于無線通信的ATC系統的車地通信方式及定位技術
（1）車地通信方式及特點
基于無線通信的ATC系統的車—地通信方式有三種。
1)無線電臺方式
采用自然空間作為車地信息傳輸的主要媒介。無線信號在空氣中自然傳播，衰耗相對較大,并且要考慮不同電磁環境下的防干擾問題。但軌旁設備簡單，工程投資相對較少，設備可以采用高度通用化模塊，直接采用商業現貨，維修工作量小，長期運營費用低。
2)漏泄電纜方式
采用漏泄電纜作為車地信息傳輸的主要媒介。。漏泄電纜安裝于軌旁或頂部，沿線貫通敷設，無線信號沿漏泄電纜傳輸。其特點是場強覆蓋效果均勻，傳輸速率高，傳輸衰耗較小，但漏纜價格較貴，工程投資較大。漏泄電纜系統可提供較寬的帶寬，不僅可傳輸車地雙向連續的數據，還可傳輸音頻和視頻信號。
3)裂縫波導方式
采用裂縫波導作為車地信息傳輸的主要媒介。波導管沿線貫通敷設，安裝于線路的一側，無線信號沿波導管傳輸。其特點是波導傳輸方式衰耗小，且衰耗均勻，無反射波、鄰頻干擾、傳輸死區等情況。微波波導系統具有較寬的帶寬，不僅可傳輸車地雙向連續的數據，還可傳輸語音和視頻信號，而且傳輸衰耗小。。但波導價格貴，工程投資相對大。對于裂縫波導還可以完成列車的輔助定位功能。
（2）定位技術
基于無線通信的ATC系統的列車定位主要通過車載定位設備和地面定位設備共同實現。車載定位設備主要有：編碼里程計、測速雷達、測速電機（OPG）、車載測速傳感器、加速計、接近傳感器、車載擴頻電臺等；地面定位設備主要有：應答器、信標、裂縫波導、地面擴頻電臺等。應答器（或信標）主要用于確定列車在線路中的絕對位置，對于兩個應答器（或信標）之間的位置車載設備通過測速設備計算其走行距離加上上一應答器(或信標)的絕對位置計算而得。系統的定位精度取決于應答器（或信標）在線路上安裝密度和車載設備測速誤差。目前開通或將要開通的絕大多數RF CBTC系統主要采用這種定位方式，通過應答器（或信標）加車載測速設備共同實現列車定位。
另外一種定位方式就是利用擴頻電臺實現列車定位。擴頻無線電臺定位的原理是：在地面沿線設置無線基站，無線基站不斷發射帶有其位置信息的擴頻信號，車載擴頻電臺同時接收到3個以上的無線基站信息，并分別計算出列車與基站的距離，即可以確定列車的即時位置。擴頻定位的精度取決于偽隨機編碼的頻率，編碼頻率越高，定位精度越高。150MHZ頻率的編碼可以實現1m以下的測距誤差。
5、 小結
基于無線通信的ATC系統（RF CBTC）應用無線通信技術，實現列車與地面之間的雙向、實時、可靠、大容量的信息傳輸。車地間通過無線網絡可以實現實時、雙向、安全、可靠的控車信息和列車運行狀態信息的傳輸，實現列車的實時、連續、閉環控制，不僅能實現先進的移動閉塞，縮短列車的行車間隔，大幅度提高列車的運行效率，而且還可以實現語音、視頻信息的傳輸，為旅客實現各種增值業務服務，滿足旅客多元化的旅行要求。基于無線通信的ATC系統（RF CBTC）是軌道交通信號系統發展的主要方向，隨著無線通信技術、計算機技術、安全處理技術的進一步發展和完善，以及設備國產化率逐步的提高，基于無線通信的ATC系統（RF CBTC）在我國軌道交通中將會得到更加廣泛的推廣與應用。
參 考 文 獻
1 IEEE Standard forCommunications-Based Train Control (CBTC)
Performanceand Functional Requirements. 1999.
2 曾小清,王長林，張樹京.《基于通信的軌道交通運行控制》同濟大學出版社,2007.5.
3 傅世善. 《閉塞與列控概論》中國鐵道出版社,2006.3.
【關鍵詞】網絡節點；wince；數據通信
1.單網絡節點系統
所謂節點簡單而言就是指的具有收發數據功能的電腦或其他設備。一個好的節點既需要選擇好的硬件的支持，也需要選擇適合的軟件控制[1]，本文選擇S3C6410的Arm11芯片作為節點CPU，選擇Windows CE 6.0作為運行在ARM上的嵌入式操作系統，通過網口，串口，SD卡完成相應的數據通信功能。本文研究的節點硬件結構框圖如圖1所示。
2.WinCE下網口數據傳輸程序設計
2.1 網口服務器程序設計
在利用套接字進行網絡通信的實際應用中，一般采用的是服務器/客戶端[2]的模式，在本文的設計中，既研究了以PC機作為服務器端，以ARM作為客戶端，又研究了以ARM作為服務器端，以PC機作為客戶端。本文服務器設計的基本流程為：利用函數socket（）創建一個套接字，然后利用函數bind（）將該套接字與本地（PC機）的IP地址和端口號綁定，接著利用函數listen（）使該套接字處于監聽狀態，然后當等待到客戶端的連接信號后，利用函數accept（）與客戶端連接，最后利用函數send（）和函數recv（）進行通信工作。當結束通信后，再利用函數closesocket（）將套接字關閉。
2.2 本文的服務器端程序設計思想
本文的服務器端程序設計思想如圖2所示。
3.WinCE下AD數據采集程序設計
3.1 ARM板AD采集器驅動程序設計
流接口驅動就是通過調用動態連接庫的方式來加載硬件的功能，它由設備管理器直接調用。WinCE系統下的流接口驅動編寫，有著固定的接口入口點，其接口點是一系列的類似于XXX_Open（）結構的函數集。由這些函數集來調用系統的文件API函數和相應的組件。本文設計的是AD采集器的流接口驅動，接口入口點（即函數集）和用途如下所描述：
（1）函數ADC_Init（），該函數用于初始化AD采集器設備，為系統的設備管理器所調用。
（2）函數ADC_Denit（），該函數用于卸載AD采集器設備，為系統的設備管理器所調用。
（3）函數ADC_Open（），該函數用于打開AD采集器設備，被系統的文件API函數CreateFile（）調用。
（4）函數ADC_Close（），該函數用于關閉AD采集器設備，被系統的文件API函數CloseHandle（）調用。
（5）函數ADC_Read（），該函數用于從AD采集器讀取數據，被系統的文件API函數ReadFile（）調用。
（6）函數ADC_Write（），該函數用于向AD采集器寫入數據，被系統的文件API函數WriteFile（）調用。
（7）函數ADC_IOControl（），該函數用于對AD采集器進行I/O操作，被系統的文件API函數DeviceIOControl（）調用。
需要提出來的是本文研究的AD采集器不涉及到電源管理和設備指針的操作。而需要用到這兩個方面操作的流接口設備驅動程序，還需要添加函數XXX_Seek（），函數XXX_PowerDown（）和函數XXX_PowerUp（）。其作用分別是對XXX設備進行移動數據指針，休眠和恢復電源。
3.2 WinCE下四通道AD采集應用程序設計
本研究采用的ARM提供了四個外部的AD通道，可以利用這些通道實現四路對模擬數據的采集功能。通過EVC++編寫應用軟件調用AD流接口驅動程序，實現對模擬信號的采集，將采集的數據通過網口發送到PC機端。該設計采用多線程方式，使AD采集，數據處理，網口通信模塊化，并采用雙buff采集和發送的交互方式，保證了數據的不丟失性。網口通信模塊直接運用前面設計的網口通信流程，數據處理模塊主要是對采集得到的數字信號數據由分線程向外部buff傳輸，便于通信模塊的使用。AD采集模塊在線程內調用驅動程序，實現AD采集器的讀取數據功能。
3.3 四通道AD數據采集實驗實現及調試
利用以上的設計思路，本文實現了WinCE系統下AD數據采集的系統設計，其調試過程和實驗結果如下：
首先將編寫好的驅動程序加載到Win-CE6.0系統的內核中，重新編譯系統，啟動新編譯成功的WinCE系統，可以在Windows文件夾下看到已經加載進去的驅動程序生成的動態鏈接庫。
然后將編寫好的對采集數據進行波形處理的網絡程序在PC端啟動，再將編寫好的四通道采集程序下載到ARM板中并啟動，設置好采樣率和采樣通道，輸入通道選擇0，采樣頻率設置為400000hz（該AD采集器最大采樣頻率為500khz）。調好信號源，選擇正弦波，將信號電壓幅度設為1.5v，最低電壓為0v，信號頻率為3000hz，輸出信號線連接到ARM板的AD第0號通道接口，啟動信號輸入，在ARM端得到如圖3的調試截圖。
這是本文設計的運行在ARM板上的AD采集應用程序，可以通過啟動，停止，關閉按鈕來啟動AD采集，暫停AD采集，關閉AD采集器的功能，還可以通過輸入通道號碼來選擇采樣的通道，輸入采樣率來選擇采樣頻率。而上方控件顯示的是一次采集的字節數目，在這里是2048字節，與程序實際設計的一致。通過AD采集器的正確工作，不僅說明了應用程序設計的正確性，同時也體現了AD采集器驅動程序設計的正確性。
4.結束語
本文通過研究WinCE下的網口通信，串口通信，SD卡數據存取和AD數據采集程序設計，系統地提供了Wince嵌入式系統下數據通信的一般編程方法。本論文實現了水下通信網絡單節點內部數據的交互，主要包含以下內容：完成了ARM板通過網口與DSP通信的程序設計；完成了ARM板通過串口同時與PC機和姿態方位儀的數據通信的程序設計；完成了ARM板對SD卡的操作，實現了將DSP通過網口傳輸來的數據自動的儲存在SD卡中，并能讀取SD卡中的數據；完成了ARM11流接口AD驅動程序的設計和AD采集應用程序的設計。
參考文獻
[1]劉娟.嵌入式移動通信技術的研究與應用[D].四川大學，2006.
[2]徐愛華，全書海.Socket網絡通信及其在電梯監控系統中的應用[J].武漢理工大學學報（信息與管理工程版），2006，28（11）.
[3]劉慶亮，劉建成.WinCE下多線程串口通信在導航系統中的應用[J].軟件導刊，2010，09（3）.
論文摘 要:消防通信規劃是城市消防規劃中的重要內容,本文論述了目前我國消防通信規劃的現狀及編制中存在的問題,詳細介紹了消防部隊信息通信體系建設的現狀和未來發展趨勢,分析了當前消防通信規劃編制和實施中的重點問題,為消防通信規劃編制工作提供參考建議。
1、前言
隨著我國應急救援體系的發展,消防部隊已逐步成為城市主要的應急救援力量,廣泛參與到自然災害、事故災難、社會安全事件等公共突發事件的應急救援處置中,并承擔了部分非緊急的社會救助任務。消防通信是消防部隊開展滅火救援行動的根本保障,是未來城市應急救援體系中信息通信的主要組成部分。美國911恐怖襲擊事件中警察和消防員未建立統一的通信手段而造成的慘痛教訓凸現出城市消防通信規劃的重要性,所以在城市消防規劃編制過程中合理規劃和部署消防通信的建設和發展,在規劃方針的指導下逐步建立和完善城市消防通信體系,是消防部隊在執勤備戰和災害救助中全面發揮應急救援能力的根本保障。
2、消防通信規劃的現狀
消防通信規劃的編制主要由城市規劃設計單位和消防部門共同完成。由于城市建設和通信技術的高速發展,各地消防通信系統也在不斷的擴展和升級,消防通信建設所依據的《消防通信指揮系統設計規范》等規范文件的要求與目前的應用現狀相差較大,內容滯后且不全面,對規劃編制的指導意義不夠充分,一些通信指揮系統雖已達到火災報警、火警受理、滅火救援通信調度等應用的基本要求,實際中卻不能滿足新形勢下消防部隊應急救援通信指揮的需求。并且由于消防通信規劃的專業性較強、技術要求高、涉及的領域廣泛繁多、基礎設施建設發展不均衡等方面的原因,使消防通信規劃的編制工作難以有效和深入開展,造成部分城市消防通信規劃的內容空泛、缺乏深度、可操作性較差,不能切實有效的指導城市消防通信建設和發展。此外我國的應急管理體系建設起步較晚,部分消防通信規劃內容僅片面集中于火災事故方面,缺乏城市應急救援總體發展的綜合考慮,造成消防通信建設與城市應急救援體系建設脫節。
3、消防通信建設現狀
消防部隊的信息通信建設按照公安部消防局信息化建設的總體規劃部署和具體要求展開,實施主要依靠當地政府財政撥款、當地公安部門和電信部門的通信網絡建設以及消防部隊自身的信息化裝備建設來完成,目前各級消防部隊均已形成了相對獨立的消防信息通信體系。以下將從基礎通信網、消防通信指揮中心、消防綜合業務信息系統等幾個消防規劃中涉及的重點方面具體展開論述。
3.1 基礎通信網絡
基礎通信網絡是消防通信和城市應急通信的基礎設施,網絡的建設直接決定了消防部隊的信息應用能力,所以基礎通信網絡的發展是消防通信規劃的重點。目前消防部隊依托公安信息網、公眾電信網、無線超短波通信網、衛星通信網等多種通信網絡傳輸語音、圖像和數據,形成了一套較為完整的消防通信網絡體系,以下歸納為計算機通信網、有線通信網、無線通信網、衛星通信和短波通信網等幾部分介紹。
3.1.1 計算機通信網
目前消防部隊各級單位均已接入了以公安信息網為基礎的計算機通信網,這一網絡是消防部隊數據通信的基礎網絡,承擔滅火救援指揮調度、消防綜合信息管理等大部分信息系統的數據傳遞,并可實現ip語音電話和視頻傳輸等多媒體應用。為保證調度指揮等重要信息的可靠傳遞,部分節點間還建立了指揮調度專線和備份網路。在消防通信規劃中應按照當地公安信息網和消防部隊自身信息通信的建設情況以及各級消防部隊的信息通信需求,合理規劃消防計算機通信網,確保網絡的全面接入和可靠暢通。
3.1.2 有線通信網
有線通信網包括報警電話接入和報警信息查詢專線、指揮調度專線、辦公市話網和公安專線網等通信網絡,是城市各級消防隊站獲知災害事故發生和傳遞調度指揮命令的基礎信息通信網絡。其中報警電話接入專線是用于接受公用電話網的報警和城市消防遠程監控系統的火警信號及相關信息的通信線路。報警信息查詢專線是用于獲取報警電話的位置、裝機人身份等信息的數據專線。指揮調度專線是用于連接火警受理終端、各消防站以及各相關聯動單位的通信專線。辦公市話網和公安專線網是消防部隊內部各級部門之間和與公安機關之間通信的辦公電話網。有線通信網是傳統的消防通信基礎網絡,目前各城市基本完成了消防有線通信網的建設,在消防通信規劃中應以未來網絡容量和性能的改進及發展等內容為主,確保消防有線通信網的完備可靠,保證消防部隊對災害事故快速響應和出動調集命令的有效傳達。
3.1.3 無線通信網
無線通信是消防部隊在滅火救援展開和進行過程中用于災害現場信息傳遞的主要通信方式。目前各級消防部隊普遍配備了用于現場通信的350mhz超短波無線常規通信設備,并利用轉信臺擴展網絡覆蓋的范圍。大部分城市還依托當地公安無線集群通信系統建立了消防集群通信網,北京、上海等地還建設了具備網絡容量大、通話質量高、應用功能多等特點的數字集群通信網。消防部隊以超短波無線通信為基礎構成了由城市消防通信指揮網、現場指揮網和滅火救援戰斗網組成的三級無線通信網絡,并且利用gprs、cdma、3g等公眾移動通信技術以及超短波、微波數傳設備等多種手段建立無線數據通信網,用于傳輸滅火救援現場的圖像和數據信息。此外公眾移動電話網也是消防部隊重要的輔助通信手段。合理規劃城市消防無線通信網,構建可靠的無線通信體系是消防部隊在滅火救援過程中戰斗力有效發揮的根本保證。
3.1.4 衛星通信和短波通信
在地震、泥石流等大型自然災害救援或野外應急救援中,依賴中繼站的常規無線通信網往往會受到傳輸距離和范圍、電力供給、極端環境影響等方面的局限,不能滿足消防部隊信息通信的需要,此時衛星通信和短波通信等應急通信方式成為救援現場最有效的信息通信手段。目前公安部消防局已對消防衛星通信體系做出總體的規劃和部署,并推進消防衛星通信網的建設,一些城市的消防部隊先后配備了“動中通”衛星通信設備、便攜衛星站、短波電臺等應急通信裝備,在玉樹地震和舟曲縣特大泥石流等自然災害救助和部分大型跨區滅火應急救援中顯現出極強的應急通信保障能力。消防衛星通信和短波通信是應急通信體系中的重要部分,是城市有效抵御極端災害的基礎保障設施。
3.2 消防通信指揮中心
消防通信指揮中心是消防部隊信息通信和作戰指揮的中樞,具有受理報警、滅火救援指揮調度、信息情報支持等功能,負責火災及其它災害事故的接處警受理和消防救援力量的調度指揮。按照公安部“三臺合一”的要求,目前我國大部分地級以上城市均已設置了包括治安、交通、消防在內的接處警指揮中心,建立了統一的集中受理和多部門聯動的接處警平臺,一些城市還進一步將醫療救護、安全生產等應急救援相關的領域納入其中,并形成城市綜合應急救援指揮中心。部分通信指揮中心還具備使用手機定位技術和gis技術確定報警人的位置、使用短信平臺受理報警、即時監控救援力量的行動狀態、通過圖像監控系統獲取災害發生區域的現場狀況和交通狀況等功能。在消防通信規劃中應針對本地的實際情況,綜合考慮未來城市應急救援體系的發展,確定消防通信指揮中心的建設發展方案。
移動消防通信指揮中心是設置在專門的通信指揮車中并集成了消防通信指揮相關功能的移動指揮平臺,通常包括調度指揮臺、輔助決策信息系統、多種無線通信系統、火場圖像系統、視頻會議系統、現場廣播、供電及照明等其他輔助設備,是眾多救援力量參與的復雜災害事故處置現場中通信指揮的關鍵因素。按照城市規模和應急救援體系的建設情況,配置不同功能組件和不同移動及通信能力的消防通信指揮車是消防通信規劃中的重要問題。
3.3 消防綜合業務信息系統
消防綜合業務信息系統是包括了滅火救援指揮、消防監督管理、部隊管理和消防公眾服務等多種應用功能的信息系統集成,是消防通信中應用軟件的主要部分。按照消防部隊信息化建設總體規劃和部署,各級消防部隊將逐步推廣和應用包括消防基礎數據平臺、消防公共服務平臺及各消防綜合業務信息系統等部分的一體化業務平臺。目前各地統一按照公安部消防局部署方案的要求,逐步開展了消防監督管理、部隊管理和公眾服務等信息系統的推廣和應用,而對于消防基礎信息平臺、滅火救援指揮系統等面向滅火救援指揮和管理的信息系統,因受到基礎信息數據庫和通信基礎設施建設情況的局限,各地的應用程度差異較大。在消防通信規劃中,應將建立和完善城市地理信息、火災風險信息、危險源信息、水、電、生產、醫療救護信息等內容的城市應急救援基礎信息數據庫,以及按照城市應急救援的具體需求開展消防指揮調度系統、消防指揮決策系統、重大危險源評估系統、模擬演練等系統的應用納入到消防通信規劃中重點建設。
4、未來發展趨勢
隨著信息通信技術的高速發展,眾多高性能的通信技術將逐步應用于消防通信領域中,不斷推進消防通信的發展。目前第四代移動通信技術已進入實驗性應用階段,在不久的將來勢必將成為消防通信體系中高質量傳輸數據信息的重要手段。信息通信硬件設備的發展,使信息通信裝備的通信性能和移動性能不斷提升,設備成本將更加低廉,未來隨著多媒體單兵信息裝備的深入應用,使災害救援現場各級指戰員具備強大的信息通信能力,數字集群通信、衛星通信、微波數據通信等通信設備也將廣泛裝備到各級消防部隊中,逐步成為普遍配備的常規通信手段。隨著城市災害聯網監控系統的建設,消防通信指揮中心可以智能感知火災等災害事故的發生并及時獲取相關災情信息,極大的提高消防部隊對災害事故響應能力。此外物聯網、遙感技術、傳感器技術、ad hoc網絡等應用于消防領域,可以即時、全面、深入的獲得滅火和應急救援現場的災情狀況和救援實力狀況,實現天空地一體的消防通信體系和數字化指揮調度體系。在消防通信規劃中,應結合未來通信新技術的發展,合理規劃和部署城市消防通信建設。
5、問題和建議
消防通信的發展應與城市應急救援體系各方面的發展情況及相關領域的具體情況協調統一。由于通信技術的發展速度較高,消防通信規劃編制中應準確預見未來城市消防通信的需求,在首先確立適合消防通信發展總體框架基礎上靈活的選擇兼容性好、生命力強并具備開放和統一標準的技術和設備,有效避免重復建設,并盡量降低系統升級換代和改造的成本。發展中還應重視基礎通信設施建設,切忌盲目追求新技術和熱點技術。可靠度和抗災能力是消防通信系統中不能忽視的問題,應充分考慮應急狀況下缺乏電源供給、設備損壞、大量用戶占用等特殊情況的系統運行,合理劃分系統中緊急與非緊急應用的分工、采取冗余和備份設計、增設應急狀態的專用模式等手段提高系統可靠程度和對災害的抗擊能力。此外消防通信系統設計中還應充分考慮到互聯網、公安網、公眾話務網、政務網等多個獨立通信網絡中各種系統間數據的融通,設計中應盡量將系統各具體應用建立在統一的平臺和網絡中,并采用一些安全穩妥的連接手段,共享和交換各網絡間的信息數據。
參考文獻
[1] gb50313.防通信指揮系統設計規范[s].
張昊.論重特大災害消防應急通信技術[j].消防科學與技術,2011,30(2):132-136
莫曉漪.現代城市消防規劃的若干問題[j].廣西民族大學學報,2007,(8):117-121.
論文介紹的可重構多變魔方模塊采用了GY-85傳感器模塊感知位置信息，步進電機為執行器，模塊監控器通過IIC總線與多變魔方控制器形成一個模塊化分布式控制系統。論文以4模塊構建的多變魔方為例，介紹了可重構多變魔方模塊的硬件結構、軟件結構、通信協議和模塊運動的同步控制方法。
【關鍵詞】模塊化機器人 GY-85傳感器 運動控制
1 可重構機器人與多變魔方
可重構機器人（Reconfigurable Robot）是由功能簡單而具有一定感知能力的模塊機器人有機聯接而成。其核心是將機器人分解為標準化、模塊化的組件，研究這些模塊化組件如何有機的結合，以達到機械系統的快速拆裝、功能模塊間的有效通訊、整體機器人系統的協同控制。
多變魔方可看作是一個簡單的可重構機器人，它同時擁有自重構、自組裝和群體機器人的特點。多變魔方由結構簡單、功能單一、配置方便的機電模塊連接而成，這些模塊集傳感器、執行器、通信接口等裝置為一體，能夠快速拆裝、互換裝配、互相通訊、協調控制。多變魔方機器人的每個模塊都可以自主移動并與其他模塊自組裝成魔方結構，可以被配置成各種不同形態，實現變形。
下面介紹一種可重構多變魔方模塊及其重構的實現方法。
2 多變魔方的硬件結構
2.1 多變魔方的機械結構
多變魔方模塊的機械結構采用直角立體三角形如圖 1所示，每個模塊包含了一個步進電機、位置傳感器和驅動電路。由4個模塊可組裝連接成一個簡單的多變魔方（其中有1個模塊與支架相連，1個模塊沒有步進電機），通過驅動各模塊步進電機可實現的幾個變形操作見圖2。
2.2 多變魔方的電路結構
可重構多變魔方模塊包含位置信息傳感器（GY-85）、步進電機驅動電路。模塊之間通過IIC總線連接，并連接到多變魔方控制器，形成一個簡單的模塊化分布式控制系統。每個模塊的電路是一樣的，只是作為IIC總線上的器件地址需要進行設置。多變魔方控制器（上位控制機）包含人機交互和通信接口 。
位置信息傳感器采用GY-85模塊，這是一款九軸自由度IMU傳感器，集成了三軸陀螺儀（ITG3205）、三軸加速度（ADXL345）和三軸磁場（HMC5883L）傳感器，三個器件由IIC總線連接，集成在一小塊PCB上，能夠同時測量重力方向、磁場方向和角度方向的變化。
GY-85模塊中ITG3205、ADXL345和HMC5883L三個器件已有統一的訪問地址，分別為0xD0、0xA6和0x3C。為使多個GY-85模塊通過IIC總線相連，需要通過模塊監控器將每個可重構模塊重新封裝成一個IIC器件，并由模塊編號開關設置不同的IIC器件地址。
模塊監控器采用C8051F320，負責讀取GY-85模塊中位置信息和驅動模塊執行器。
可重構模塊的執行器采用步進電機，驅動參數有3個：當前的位置、目標位置和步進速度。模塊監控器寫入和讀取驅動參數，可改變和獲取步進電機狀態。
多變魔方控制器通過通信接口IIC與各模塊連接，并通過人機交互設備（帶觸摸屏的LCD顯示器）顯示多變魔方的狀態信息，輸入多變魔方狀態的控制信息。
3 多變魔方的軟件結構
多變魔方的軟件由兩部分組成：基于32位ARM架構下的多變魔方控制器軟件和基于兼容8位MC51架構下的可重構模塊監控軟件，其中模塊監控軟件及其數據結構是重要基礎。
3.1 模塊監控軟件及其數據結構
模塊監控軟件包括GY-85位置信息讀取、電機狀態讀取、電機驅動、IIC總線驅動等模塊組成。其中模塊狀態的數據結構通過下面語句來定義。
typedef struct {
int AA_x，AA_y，AA_z； //三軸角加速度數據
int Acc_x，Acc_y，Acc_z； //三軸加速度數據
int Mag_x，Mag_y，Mag_z； //三軸磁場數據
}GY_85； // GY-85模塊位置信息數據結構
typedef struct {
int Target； //電機目標位置
int Position； //電機當前位置
int Speed； //電機當前運動速度方向（分正負方向）
}Motor； //電機數據結構
每個模塊可分別定義兩個位置信息變量和兩個電機信息變量：
GY_85 GG0，GG1；
Motor MM0，MM1；
其中GG0、MM0為當前狀態，由定時中斷程序刷新（刷新周期取400ms），GG1、MM1為同步狀態，由控制器發出的同步命令將GG0、MM0復制過來，以實現數據的同步采集。控制器發出的電機命令設置MM0中參數，可實現電機運動控制；先設置MM1然后同步復制到MM0可實現電機的同步控制。
3.2 控制器軟件和通信協議
控制器軟件在uC/OS II實時操作系統下工作，包括人機交互、運動控制、數據通信三個功能模塊。人機交互的功能包括：多變魔方基本狀態顯示、各模塊位置信息顯示、多變魔方基本狀態和自定義狀態按鈕檢測。運動控制模塊功能包括：單個模塊驅動、基本狀態控制、自定義狀態控制。數據通信模塊功能包括：IIC總線驅動、各模塊位置信息和電機狀態讀取和電機運動數據設置。
多變魔方控制器與各可重構模塊之間采用IIC通信接口，控制器為主器件，可重構模塊為從器件。IIC總線的數據傳輸格式通常為：地址（1字節）+參數（n字節），設可重構模塊擴展地址M_Addr為8位二進制，其中高4位為模塊號M_No（模塊號0000B對應所有模塊），低4位為命令號M_Com（最低位為IIC的讀寫標志），參數分別為P1、P2……Pn。通信協議的數據包格式如圖3所示，相關命令格式說明見表1。
4 模塊運動的同步控制方法
首先通過多變魔方的上位控制機發出“同步允許”和“同步禁止”命令，來選擇需要同步采集和同步控制的模塊。
4.1 數據同步采集
發出對模塊號為0000B（即對應所有模塊）發出“同步刷新G”和“同步刷新M”命令，可將各模塊的位置信息和電機信息的同步采集存放到各自GG1和MM1變量中，然后分別由“位置信息1”和“電機信息1”命令讀取各模塊的GG1和MM1變量，由此實現對各模塊的數據同步采集。
4.2 電機同步控制
對各模塊發出“運動控制1”命令，將模塊電機目標位置發送到模塊的MM1變量中，發出對模塊號為0000B（即對應所有模塊）發出“同步還原M”命令，各模塊將同時驅動電機按給定的速度和方向到達目標位置，從而實現對各模塊運動的同步控制。
5 結論
利用上述的可重構模塊設計了一個四模塊的多變魔方，實現了典型的變形操作。所設計的多變魔方融合了數字化傳感技術、控制技術、通信技術和機電技術等；可重構模塊不僅在機械結構上可以快速配置，形成不同構型的機器人，而且在電子線路上也能快速拓展；多變魔方結構簡單，但造型豐富，能形成眾多形態，再配上表面的燈光顯示，具有很強的展示功能；多變魔方作為一個機電設計的教學案例，用于綜合實驗教學也有著重要意義。如將其作為一種新穎的室外大型電子“數字魔型”，布置在校園內或公共場所，在不同的時間、場合展示不同的造型，則需要改進其通信接口，如采用RS486、CAN總線。
參考文獻
[1]強，關勝曉.可重構模塊化機器人研究[J].計算機系統應用，2008，17（9）： 28-32.
中圖分類號：TP393.03 文獻標志碼：A 文章編號：1009-6868 （2013） 04-0063-04
1 近場通信背景及概述
在2013年2月閉幕的巴塞羅那世界移動通信大會上，近場通信（NFC）技術在全球移動通信協會的強力推介下登場，成為業界新熱點。各大廠商也加緊了對于支持NFC技術產品的研發生產。近場通信技術又稱近距離無線通信，鑒于各種移動互聯網應用的廣泛開展和未來發展的廣闊空間，它已是信息時代的又一新寵，也是各大廠商和服務商爭奪的下一塊領地。
1.1 NFC背景
NFC技術是于2004年4月由飛利浦公司發起，是一項由飛利浦、諾基亞、索尼等廠商聯合主推的近距離無線技術。多家公司和大學共成立了泛歐聯盟，旨在推動NFC開放式架構的開發和其在手機中的應用。NFC由射頻識別（RFID）及互聯互通技術整合演變而來，保持對RFID的兼容性。通過在單一芯片上結合感應式讀卡器、感應式卡片和點對點的功能，具備NFC功能的設備能在短距離內與兼容設備進行識別和數據交換。這項技術最初只是RFID技術和網絡技術的簡單合并，現在已經演變成一種短距離無線通信技術，近年來逐年受到關注。很明顯，近場通信利用的是無線電波的臨近電磁場，根據電磁理論，近磁場的信號傳播過程中強度會以大約1/d 6的速率下降（d 表示通信距離），如此大的衰減使近場通信成為名副其實的短程通信技術。相比之下，在無線電波的遠場中，信號強度以1/d 2的速率下降。
近場通信技術在ISO 18092、ECMA 340和ETSI TS 102 190框架下推動標準化，同時也兼容應用廣泛的ISO 14443 A/B以及Felica標準非接觸式智能卡的基礎架構。
作為一種近距離的高頻無線通信技術，近場通信的可用距離約為10 cm，可以實現電子身份識別或者數據傳輸，其應用范圍已由電子支付擴展至旅行、交通、購物等方面。NFC技術的短距離交互很大程度簡化了設備互聯過程中整個認證識別過程，使得電子設備間互相訪問更直接、簡答、安全并更清楚。
NFC技術結合了非接觸式感應以及無線連接的相關技術，并作用于13.56 MHz頻帶，同時支持106 kbit/s、212 kbit/s 或者424 kbit/s等傳輸速度，將來最高支持速率可提高至1 Mb/s左右，為設備間不同的應用場景提供了靈活的選擇能力。與其他短距離無線通信技術相比，NFC技術更安全，反應時間更短。并且，由于近場通信技術與現有非接觸智能卡技術相兼容，目前已經得到越來越多廠商的支持并成為正式標準，這些都為NFC技術大范圍的應用提供了可能。NFC技術提供各種設備間輕松、安全、迅速而自動的通信，例如借助NFC技術，人們可以在不同的設備間交換照片、音樂、視頻剪輯等信息。
其實，近場通信并非新生事物，但直到近年來才逐漸受到關注。在NFC技術發展過程中有幾個重要的歷程值得一提：1983年查爾斯·沃爾頓獲得第一個RFID相關專利；2004年諾基亞、飛利浦和索尼聯合組建了近場通信論壇；2006年NFC標簽的初步規范；2006年規范“SmartPoster”的記載；2006年諾基亞6131成為首個NFC功能的手機；2010年三星Nexus S成為首款可以支持NFC功能的Android手機。
作為一種無線技術，NFC同樣面臨安全問題。但是NFC技術本身的特點——非常小的通信范圍，有效隔絕了黑客的入侵，用戶完全可以放心地在這樣的近距離中進行通信。但是為了提供安全可靠的通信，近場通信技術也包含了完整的安全技術。
1.2 NFC的3種工作模式
近場通信技術支持3種不同的工作模式： 卡模式、點對點模式和讀卡器模式，如圖1所示。
在卡模式下，NFC設備相當于一張采用RFID技術的IC卡，完全可以應用于現在IC卡（包括信用卡）的使用場合，如公交卡、商場消費卡、車票，門禁管制、門票等等。這種方式下的一個明顯優點是卡片通過非接觸讀卡器的RF域來供電，即便是在寄主設備（如手機、移動終端）沒電的情況下也可以保證數據的傳輸工作。
在點對點模式下，NFC技術和紅外線技術一樣，可用于數據交換，只是采用NFC技術的設備傳輸距離較短，傳輸創建速度較快，傳輸數據的速度也較快。相比于紅外設備，采用NFC技術的設備功耗較低。將兩個具備NFC功能的設備連接后，即可實現數據在設備間的點對點傳輸，可完成下載音樂、交換圖片或者同步設備地址薄等功能。因此通過近場通信技術，多個設備（如數位相機、PDA、計算機和手機等）之間可以交換資料或者互相提供服務。
在讀卡器模式下，NFC設備可以作為非接觸讀卡器使用，從海報或者展覽信息電子標簽上讀取相關信息。
需要進行數據交互時，NFC設備可以工作于主動模式或被動模式下。在被動模式下，發起NFC通信的設備，也稱為NFC發起設備（主設備），在整個通信過程中提供射頻場。它可以從106 kbit/s、212 kbit/s或424 kbit/s中選擇一種傳輸速度，將數據發送到另一臺設備。另一臺NFC設備作為目標設備（從設備），不必主動產生射頻場，僅需要通過負載調制技術，以相同的速度將數據傳回發起設備。此通信機制與基于ISO14443A、FeliCa的非接觸式智能卡兼容。因此，NFC發起設備在被動模式下，可以用相同的連接和初始化過程檢測非接觸式智能卡或NFC目標設備，并與之建立聯系。在主動模式下，通信雙方收發器加電后，任何一方可以采用“發送前偵聽”協議來發起一個半雙工發送。在一個以上NFC設備試圖訪問一個閱讀器時，這個功能可以防止沖突。
在主動模式下，每臺設備要向另一臺設備發送數據時，都必須產生自己的射頻場。發起設備和目標設備都要產生自己的射頻場，以便進行通信。在被動模式下，像RFID標簽一樣，目標是一個被動設備。標簽從發起者傳輸的磁場獲得能量，然后通過負載調制技術將數據傳送給發起者。
需要注意的是，移動設備主要工作于被動模式下，從而能夠大幅降低功耗，延長電池壽命。在一個應用會話過程中，NFC設備可以在發起設備和目標設備之間切換自己的角色。利用這項功能，電池電量較低的設備可以要求以被動模式充當目標設備，而不是發起設備。
1.3 與其他無線通信技術的比較
目前，無線通信市場多種技術并存，尤其是近距離通信領域，已經存在多種近距離無線通信技術，比如藍牙技術、紅外線技術、RFID技術等，這些技術的并存為用戶提供了豐富多樣的業務，并且每一種技術都有自己的應用場景和優勢。近場通信技術的出現，豐富了近距離無線通信技術的種類，完善了近距離無線通信的應用場景和范圍，也為用戶提供了更大的選擇靈活性。與現存的諸多近距離無線通信技術相比，NFC技術具有明顯的優勢。圖2展示了無線通信市場中各技術適用場景[1]。
與RFID相比，近場通信技術中的信息也是通過無線頻率的電磁感應耦合方式傳遞，利用了負載調制的功能。但兩者之間還是存在很大的區別。首先，與RFID技術相比，NFC的傳輸距離更短，可以提供輕松、安全、迅速的無線連接。已知的RFID的傳輸范圍可以達到幾米、甚至幾十米，近場通信技術由于其獨特的技術優勢，對信號進行了有效衰減，從而有效地降低了電磁波的傳輸距離，因此NFC具有比RFID技術更近的傳輸距離、更高的帶寬、更低的能耗等特點。其次，近場通信技術天生的優勢是與現有非接觸智能卡技術兼容，目前已經成為越來越多主要廠商支持的正式標準，因此具有更廣闊的應用前景和使用范圍。同時，NFC技術是一種近距離連接協議，提供設備間輕松、迅速、安全而自動的通信。與其他無線連接方式相比，近場通信是一種近距離的私密通信方式。最后，近場通信與RFID的應用領域不同，NFC技術主要應用于門禁、公交、手機支付、交通、旅行、購物等領域，RFID技術則在生產、物流、跟蹤、資產管理等領域內發揮著巨大的作用。
此外，與紅外和藍牙傳輸方式相比，近場通信技術也表現出自己獨特的優勢。與紅外技術相比，NFC技術提供一種面向消費者的、更近距離的交易機制，比紅外傳輸方式更快、更可靠、更簡單。與藍牙傳輸技術相比，一方面，近場通信技術面向近距離交易，適用于交換財務信息或敏感的個人信息等重要私密數據；另一方面，藍牙技術能夠彌補NFC技術通信距離不足的缺點，可以應用于較長距離的數據通信。因此，NFC技術和藍牙技術可以相互補充、共同存在。事實上，快捷輕型的NFC協議可以用于引導兩臺設備之間的藍牙配對過程，促進藍牙的使用。表1中直觀地表示了近場通信技術、紅外技術和藍牙技術在幾個技術性能指標上的差異。
正是由于近場通信技術具有獨特的技術優勢，以及其對多種標準規范的有效支持和兼容，加上NFC具有成本低廉、方便易用和更富直觀性等特點，這讓它在某些領域顯得更具潛力。NFC通過一個芯片、一根天線和一些軟件的組合，能夠實現各種設備在幾厘米范圍內的通信，并且費用低廉。近幾年隨著智能手機的普及，NFC技術逐漸走入尋常百姓家，眾多廠商紛紛在自己的終端設備中加入了NFC功能，搶占NFC市場先機。可以預言：如果NFC技術能得到普及，它將在很大程度上改變人們使用許多電子設備的方式，甚至改變使用信用卡、鑰匙和現金的方式。我們有理由相信：近場通信技術將在移動互聯網時代大放異彩。
2近場通信技術架構
近場通信技術支持3種不同的工作模式，每種工作模式具有相似的技術架構，但是具體的工作模式又體現出各自的差別。我們將概述性地介紹近場通信的技術架構。
按照從下至上的順序，近場通信技術的總體技術架構包括以下幾個部分：模擬協議規范、數字協議規范、NFC相關動作規范、邏輯鏈路控制協議、NFC標簽技術規范、NFC數據交換格式、記錄類型定義規范等。每一種技術規范都完成特定功能，并且針對具體的業務應用和工作模式靈活選擇適當的協議規范實現。具體架構如圖3所示[1]。
模擬協議規范的作用主要是定義了具備NFC功能的設備的無線射頻特性，如射頻域的形狀和強度。該規范主要用來決定NFC設備的可操作范圍。根據規定，近場通信技術的射頻磁場的載波頻率為13.56 MHz，未經調制的射頻磁場磁場強度最小值為H min =1.0 A/m rms，未經調制的射頻磁場強度最大值H max =7.5 A/m rms。在通信的過程中需要對磁場進行調制。被動通信模式下，初始方應產生一個射頻磁場來給目標方供應能量，目標方應該能夠在H min和H max 間連續工作，在實際使用過程中，當目標方在初始方的工作區域中時，初始方在其工作區域中的磁場強度應不小于H min 。在主動通信模式下，初始方和目標方都是用自身產生的射頻磁場（H min ～H max ）進行通信。在實際使用過程中，當目標方和初始方在對方的工作區域中時，初始方和目標方應保證在自身工作區域中的磁場強度不小于H min 。當進行外部磁場檢測時，如果外部磁場在頻率為13.56 MHz 處的場強高于H Threshhold，NFC 設備應能檢測出該外部磁場的存在。外部射頻磁場閾值H Threshhold = 0.1875A/m。
數字協議規范主要定義了用于完成通信的構件，是實現ISO/IEC 18092和ISO/IEC 14443標準中數字技術的規范。涉及到4種不同角色（初始方、目標方、讀寫器、卡模擬器）下的NFC設備的數字接口和半雙工傳輸協議。主要包括調制機制、比特級編碼、比特速率、幀格式、相關協議和命令集。
NFC相關動作規范以滿足數字協議規范的構件為基礎，定義了互動方式下建立通信的一系列動作。如輪詢周期、何時執行進行沖突檢測等動作。規范中定義的一些動作可以原樣使用，或者通過適當修改來定義其他的方式來建立通信，這些變種方式可以適用于原用例或者適用于不透光的用例。
邏輯鏈路控制協議（LLCP）描述了NFC套件邏輯鏈路控制層（LLC）的功能、特征和協議。邏輯鏈路控制層構成了OSI模型數據鏈路層的上半層，與下半層的媒體接入控制層（MAC）互補。LLCP層技術規范通過一系列映射可以支持MAC層。LLCP協議到外部MAC協議的每一種映射都指定了相應的綁定需求。LLCP主要特征包括鏈路激活、監測、去活，異步均衡通信，高層協議復用，無連接傳輸，面向連接的傳輸等。LLCP不支持同步傳輸、多播與廣播、數據的安全傳輸、服務用戶接口等功能。
NFC標簽技術規范定義了4種NFC的標簽類型，以支持設備的讀卡器工作模式。
數據交換格式（NDEF）規范定義了NFC應用中的信息編碼格式。該規范支持NDEF信息的復用和分塊。
記錄類型定義規范如何在NDEF信息中構造記錄，并指出記錄可以互相包含。每一種記錄都包含一個類型指示，表明其包含的內容。
NFC設備有3種工作模式，對不同的工作模式，在協議使用與應用定義方面有明顯的差異。
工作于讀寫模式下的設備支持的應用可分為3類：NDEF參考應用、第三方NDEF應用和非NDEF應用。NDEF參考應用是指NDEF論壇預定義的一些具有參考價值的應用，如鏈接切換、智能海報等；第三方NDEF應用是指使用NDEF技術基于標簽的專利性私有應用；非NDEF應用是指需要與非接觸式卡片交互的專利性私有應用[1-2]。讀寫模式下的技術架構如圖4（a）所示。
點對點模式下的技術架構如圖4（b）所示。邏輯鏈路控制協議負責鏈路的激活、管理、去激活，該協議支持異步平衡模式和協議復用技術，同時支持無連接傳輸和面向連接的傳輸情況；協議綁定模塊為NFCC論壇定義的協議規范提供標準的綁定（即端口號），增強不同協議之間的互操作性；論壇已有協議部分是指那些論壇已定義了的與LLCP相互綁定的協議，如IP、對象交換協議（OBEX）；其他協議是指那些論壇為指定的可以運行于LLCP協議層之上的部分協議；參考應用指論壇定義的可以運行于NDEF協議上的參考性應用；點對點應用可能包括從相機打印照片、交換商務名片，以及第三方NDEF應用等等。
卡模式下的NFC設備架構比較簡單。其應用主要包括一些專利性的非接觸式卡片應用，如基于ISO14443 A/B或FeliCa標準的付賬、購票應用等。具體技術架構如圖4（c）所示。 （待續）
參考文獻
[1] NFC Forum. NFC digital protocol technical specification 1.0[S].2010.
[2] NFC Forum. NFC Data Exchange Format （NDEF） technical specification 1.0[S].2006.
作者簡介
論文摘要：自2000年“城域網”的概念在中國首次亮相以后，國內就不斷掀起城域網建設。城域網如此受業界關注，引得各種城域網技術趨之若鶩。本文從城域網的內容、作用、特點出發，提出了構建城域網的方案和技術，并探討了城域網的產生原因與核心組網技術，從現狀與市場前景等幾方面研究分析了中國城域網市場的現狀與發展前景。
隨著我國骨干網帶寬擴展的完成，各電信運營商已經將工作重心轉移到寬帶城域網的建設和運營上，不論是中國電信，還是中國移動、中國聯通等運營商，都在向大客戶，商業樓字進軍，直接推動著光纖城域網快速發展。目前我國通信骨干網主要是中國電信和中國網通的骨干網，經過“八橫八縱”光纖網絡建設和中國各大通信運營商的努力，已經在骨干核心層上解決了長途傳輸的帶寬問題。因此，在電信運營企業寬帶核心骨干網和省際省內干線網建設初具規模后，近兩年的通信網絡的建設重點已從骨干網向城域網的區域性網絡發展，實現寬帶網絡從線到面的輻射，使整個寬帶運營網逐級解決帶寬瓶頸問題。但在應用時，也面臨著實用性和多樣性選擇等實際問題。如何在激烈的市場競爭中樹立自己的品牌，如何用最簡單的技術手段、最低廉的價格、最快的速度來吸引用戶，形成一個簡單、快速、便宜的寬帶城域網，并通過建設城域網來開發新業務，創造業務收入新的增長點，成為急待解決的課題。
1城域網的內容與作用
1.1城域網的內容
目前城域網范圍電信網由上至下可縱向劃分為三種網絡：業務網、傳送網、光纜網。其中業務網主要包括話音網和數據網；傳送網主要基于SDH技術構建；光纜網由廣泛分布的光纜線路互連組成，是所有上層網絡的物理媒體承載平臺。城域數據網的結構一般分為核心層、匯聚層和接八層。核心層負責進行數據的快速轉發，同時實現同骨干網的互連，提供城市的高速IP數據出口。匯聚層負責匯聚分散的接人點，進行數據交換，提供流量控制和用戶管理功能。接入層負責提供各種類型用戶的接入，在有需要時提供用戶流量控制功能。
1.2城域網的定位和作用
隨著幾年多來對城域網理念的反復探討與不斷完善，對城域網定位和作用基本上有了比較一致的認識。但是不同的電信運營者站在不同的角度去理解城域網，其網絡結構有所不同。盡管各個電信運營者部署的城域網各不相同。但是城域網具有業務需求密集、業務量大、覆蓋面廣等特點的公用多業務網的特性這一點是大家所共識。它的業務范圍包括數據、語音和圖像等全業務。它要支持各種客戶層信號，快速地提供客戶層信號所需的帶寬；它有一定的業務質量QoS保障要求；它是發展寬帶IP網絡的基礎；城域網覆蓋范圍一般為50～150km；城域網的建設成本應比較低(影響成本的關鍵是節點而非線路)。當前，電信運營者們對于城域網所關心的重點問題就是多業務，因為業務是一個最不確定的因素，城域網只有具備極強的多業務能力，才能源源不斷地將網絡覆蓋變為盈利，才能談得上網絡的可演進性與可塑性。因此，不斷完善城域網絡就成為當前傳送網絡建設的重點領域，各大電信運營者都將建設城域光網絡作為自己的重要目標。
1.3城域網的特點
(1)城域網基本上是在確定標準之后才大力發展并推向應用的，這就避免了令人十分頭痛的設備不兼容，標準不一致等問題。(2)城域網的早期概念雖然由計算機科學家提出，但在后來它主要由電信公司和企業推向應用。城域網技術的發展是電信界和計算機界通力合作的成功范例。城域網技術在保護現已大量存在于用戶計算機中的軟硬件資源方面很可能優于其它公用數據網技術。(3)城域網在制定標準時充分考慮了B-ISDN的要求，它可以和ATM等技術在一起，成為公用寬帶高速網的基礎。
1.4城域網的技術方案
當前，城域網的技術解決方案很多，分類方式也很多。按照所用底層業務融合的承載技術的不同，主要有5類，第1類是SDH多業務平臺；第2類是電信級以太網多業務平臺；第3類是彈性分組環多業務平臺；第4類是ATM多業務平臺；第5類是WDM多業務平臺。按照目前市場結構看，除了ATM多業務平臺外，其它4類處于同一細分市場，都可以稱為多業務傳送平臺(MSTP)，工作于第一層和第二層乃至第三層。按照內部結構，特別是一層是否采用SDH技術，MSTP又可以分為基于傳送的MSTP和基于數據的MSTP兩大類。實際上由于基于傳送的MSTP是當前市場的主流，因而MSTP往往暗指基于傳送的MSTP。
2城域網的產生原因
2.1局域網互聯的需要
城域網是隨著網絡技術和其它計算機技術、通信技術進一步發展而出現的新型網絡，它是為了解決局域網互聯的問題首先提出來的，隨著網絡覆蓋范圍的增大，傳輸速度的增加，引進了新的概念和新的結構，又使城域網有著廣域網的某些特征。由此可見，數據通信的分組交換方式保證了遠距離安全可靠的傳輸，但復雜的協議和節點結構影響了廣域網的速度。局域網的成功開發使計算機的研究和設計工作者逐漸形成了這樣一種想法，即怎樣采用盡可能簡單的網絡拓撲和協議來實現高速數據通信。在這樣一種概念的支配下，顯然希望能綜合廣域網和局域網兩者的長處，克服它們的缺點，設計出一種新型的計算機網絡，能在比較遠的距離范圍內實現數據的高速傳輸，又因為經濟發達，信息交換要求比較迫切的地理區域往往是大城市及其郊區，城市群或者某些三角洲地區，同時新技術的發展又為實現這一設想提供了可能性，于是城域網(MAN)就作為獨立的計算機網絡分支而提出來了。
2.2充分利用新技術提供的條件和機會
近年來通信技術，特別是光纖通信技術得到了突飛猛進的發展，廣泛鋪設的光纖線路給計算機網絡的研究和設計者提供了新的物質條件，也使構思網絡的手段和方法需要一些革命性的變化光纖作為通信介質，除了有中繼距離長、保密性好、傳送質量高、抗電磁干擾強等優點外，最大的吸引力是它具有極寬的頻帶，在低噪聲光譜范圍內(1－2.5um之間)，理論上它可以提供高達10Hz的頻帶，與之相比較，常用的雙絞銅線只能支持106Hz，寬帶同軸電纜是109Hz。這樣光纖介質為通信系統提供了“頻帶的海洋”，而主要支持話音通信的電話交換網和主要支持數據通信的分組交換網只使用了頻帶的極少部分。當然要是能做到全部采用光元件，包括光計算機、光電話、光交換機等就可以充分利用光纖這一潛在的資源，但目前的技術水平離這一理想境界還有相當的距離，現在所能提供的通信接口還不能與光纖的高速度相配合。由于頻帶這時是豐富和廉價的資源，如何充分開發這一資源，在現有技術條件下，設計出更有效率的網絡拓撲結構和協議，這對網絡的設計和研究者既是一種挑戰，也是一次機會。
2.3網絡技術的快速發展的需要
目前，作為中國移動通信主業的GSM網絡正在持續快速發展，GPRS、3G是現階段和下一階段提供移動數據業務的主導技術，其在本地范圍內的傳輸對城域網的建設提出了新的要求：隨著業務的迅速發展，移動商務等新的應用不斷涌現。在不遠的將來，城域網承載的數據業務將不斷增長，對承載這些業務的平臺的要求也越來越高1中國移動已于2000年取得ISP牌照，進人數據業務領域，而且中國移動自身也有大量的數據業務：WAP業務、GPRS業務、將來的3G數據業務以及辦公自動化等數據業務，已于“2000年開始建設CM-Net，現已完成覆蓋全國的0P數據骨干網：全國大多數省正在建設或計劃建設省內數據骨干網：但是由于沒有寬帶傳送網絡，很難針對企業用戶或者個人用戶開展業務，所以有必要建設寬帶城域網。
3城域網的技術與核心組網模式
3.1城域網的技術
目前城域網技術的發展有三個主流方向，即IP城域網技術、城域以太網技術、光城域網技術。對應每種技術有相應的組網方案。IP城域網技術和城域以太網技術均屬于城域數據網范疇，IP城域網指利用路由器組網，核隊匯聚節點之間利用POS端口互連。城域以太網指利用L2/L3交換機組網，節點之間利用裸光纖互連。光城域網屬于傳送網范疇，它的核心是利用光傳輸網絡直接承載IP/Ethemet，為上層的業務提供更有效的承載。可以使用各種光纖電路承載IP/Ethemet：SDH/SONE廠連接、DWDM/CWDM連接或者RPR連接。
3.2城域網核心組網模式
目前在寬帶城域網建設中存在兩種基本技術即采用純ATM體制和純IP體制，由于它們各有優缺點，所以又衍生出ATM+IP體制。純ATM體制全部采用ATM交換機和復用設備，純IP體制采用路由器和以太網交換機，而ATM+IP體制僅在城域網的接入部分采用以太網交換機，其它部分采用ATM設備。技術和需求是通信市場發展的重要推動力，但當前技術發展滯后于需求，單純地依靠一種技術仍然很難滿足不同用戶的業務需求。寬帶城域網可以采用在建設一個ATM多業務網的同時再疊加一個純IP網的方案，同時滿足高質量的企業互聯業務和低質量的Internet業務的需求。誠然，重疊建網存在著諸多缺點，但其優勢也較為明顯，而且目前也只有在雙業務網并存的前提下，寬帶城域網才有可能針對細的客戶提供差別服務。
4城域網的發展方向
4.1建設可運營的寬帶城域網
建設可運營的寬帶城域網，有利于開展寬帶城域網的各種業務，為用戶創造價值，提供長期優質服務。首先，要解決的問題是技術選擇。寬帶城域網業務定位是高速互聯網、數據專線、語音、視頻和多媒體等，要根據自身優勢確定重點發展的主業務，同時兼顧其他業務。不應該純粹的進行技術比較，而要從業務開展的需求進行技術路線選擇，例如，在城域網內開展互聯網、數據和語音業務，必須考慮綜合多業務城域網方案。
4.2建設可擴展的城域網
城域網是一個包羅萬象和不斷發展的網絡，一步到位的想法很不現實，還受到投資規模的限制。如果縮手縮腳，城域網難以形成規模，業務得不到充分發展，喪失競爭優勢；如果全面鋪開，又可能造成資源浪費。建設可擴展的城域網，打破了一步到位的建設模式，事先制定持續發展的統一規劃，分階段、分步驟逐步實施，這樣既可減少一次性投資過大的問題，又可根據業務的開展動態調整建設節奏和規模，最大程度地降低投資風險。除了考慮組網，還要注重設備的升級和業務提供能力。城域網的設備點多面廣，對網管和測試等輔助能力的要求較嚴格，要求設備必須具備很好的后續支持能力。同時，城域網的未來技術發展具有不確定性，難以準確預測哪種產品、形態和建網思路符合未來發展，選擇設備時必須考察廠家的綜合技術能力、服務能力和持續改進能力，因此選擇主流技術和實力廠家是建設可擴展寬帶城域網的重要環節。
4.3積極應用無線技術
論文摘要：本文首先介紹了我國電信業發展的總體形勢，然后分別就固定電話網、移動通信網、數據及寬帶業務網的發展態勢及面臨的問題和挑戰進行了分析，最后就第三代移動通信及其它先進的無線接入技術在中國的發展給出了自己的觀點和判斷。
1、當前我國電信業發展的總體形勢
從總體上看，我國電信業仍然在根據我們所處的發展階段和自身的發展規律，持續、快速、健康地向前發展，但也出現了許多的新情況，呈現了許多新的特點。
從用戶數和業務收入的增長率來看，我國電信業的增長速度已經趨緩。20世紀90年代我國電信業處于起飛階段，我們抓住了機遇，實現了平均每年40%左右的超高速增長，一舉扭轉了通信落后制約經濟發展的被動局面。90年代后期我國電信業增長率逐步降了下來，2001年按業務收入計算的年增長率開始降到百分之二十以下，2003年增長13.8%(調整后)。我國電信業增長率的下降是用戶基數加大和最迫切的通信需求得到滿足的結果，與2001-2003年發生的世界性電信危機性質完全不同。
從絕對增量來看，最近幾年正是我國電話用戶增長的高峰期。移動電話用戶已連續三年每年新增6000多萬戶，固定電話用戶已連續四年每年新增3500萬戶左右。2003年我國新增移動電話6395萬戶，固定電話4852萬戶(含無線市話，即小靈通)，均為歷史最高增量，增長率仍然分別高達23%和31%。互聯網用戶近兩年也處于用戶增長高峰，每年新增2000多萬戶以上。2004年上半年移動電話和固網電話新增用戶數，都又創造了歷史新高。
需要指出的是，我國電信服務在一定程度上已經超前于經濟發展，因此，從總體上看，我國電信業的發展勢頭將會繼續趨緩。我國固定電話與移動電話普及率均已達到世界平均水平，是同等人均GDP國家的2至3倍。電信服務適度超前，拉動經濟增長和社會進步，這正是改革開放以來電信行業一直在追求的目標，我們做到了。但是，這也給今后電信的進一步發展帶來了困難。首先是大批本來不完全具備電話支付能力的城鄉人口裝上了電話，這使得近期用戶發展空間受到了制約。更重要的是大量低收入用戶的進入，加之競爭激烈，使我國電信業務收入增長率遠遠低于用戶數量的增長率，電信用戶每月平均消費值(ARPU)持續下降。2003年我國固定和移動網用戶的ARPU值均為71元/月，不到世界平均水平的一半，我們是世界上電信用戶平均消費最低的國家之一。中國移動和中國電信兩公司擁有的用戶數早已高居世界之首，但按業務收入排名，2003年在世界電信公司中只能分別排在第16和第17位，其主要原因就是電信用戶平均消費很低。但是，若按占人均GDP的比例來比較，我國電信消費比卻又明顯高于世界平均水平。這使得許多用戶感覺電信資費還是偏高。此時用戶對價格差異(而非質量差異)十分敏感，價格戰成了企業之間競爭的主要手段。在這種情況下，我國電信業增長趨緩是正常現象。
所幸的是，隨著信息與通信技術進步，我國非語音通信業務，特別是數據業務正在崛起。數據業務的高速發展將彌補電話業務增長率的下降，使我國電信業在今后相當長的時間內，仍能保持兩位數的增長率，電信仍將是一個快速增長的行業。
2、固定電話網的發展態勢
主要基于程控數字交換技術的我國固定電話網，從20世紀80年代開始建設，90年代基本建成。其每年新增用戶從1990年100多萬戶，逐年遞增，到2000年達到高峰(與電信重組有關)，一年新增3600多萬戶。此后新增用戶數略呈現下降趨勢(見圖1)。2003年固網用戶增量又出現回升，猛增4 852萬戶。顯然，這種回升是“小靈通”大發展的結果。小靈通畢竟也是一種移動通信業務，如果扣除小靈通用戶，2003年固定電話實際新增用戶只有2437萬戶，比2000年已經下降了近三分之一。
圖l 固定電話用戶增長量
固定電話用戶增長放慢，除城市電話市場趨于飽和的因素外，主要是由移動業務的替代作用所造成的。許多低端電話用戶有了手機(包括小靈通)就不再裝固定電話了，甚至要求退出固網。此外，寬帶接入的迅速發展也使得固網用戶原來因撥號上網而安裝第二線的需求不復存在了。傳統的固定電話網增長放慢是通信技術更新的必然結果。在美、日等通信發達國家，固定電話用戶總數早在幾年前就已經開始下降，這種情況在我國早晚也會出現。
固定電話面臨的另一個挑戰是IP電話的分流作用。這種分流目前主要集中在長途領域(包括國內、國際與臺港澳通信)。開放競爭后，IP電話的價格只有固網長途的幾分之一，因此發展迅速。2003年上半年全國IP長途電話通話時長已超過傳統的長途電話，一年后IP長話與傳統長話通話時長之比已達到l.57:1。出于鞏固市場份額的需要，固網公司也不得不開放IP長話業務，這曾一度使傳統長話出現負增長。值得慶幸的是，這種情況2004年出現了轉機，上半年在IP長話增長45%的同時，傳統長話通話時長也增長了27%(部分歸功于小靈通帶來的長話話源)。這使得包括IP電話在內的長話業務，重新成了帶動固網收入增長的主要業務之一(見圖2)。
圖2 2003年各類主要電信業務收入增長率
除長途電話外，固網公司還有兩個重要的業務增長點。一個是前邊提到的小靈通，另一個是數據及多媒體業務，特別是互聯網寬帶接入業務。這兩種業務在不同程度上恰好體現著固網公司的發展方向。
小靈通是固網公司在無權經營2G、3G移動業務的情況下，作為固網的無線接入手段而經營的無線市話業務。小靈通基于并不先進的PHS技術，但由于具有移動功能，還能提供信息服務，卻按市話標準收費，因此受到大量低端移動用戶的歡迎，也給固網企業帶來了一個難得的收入增長點。2003年小靈通政策松動后，一年就增長了2415萬戶，達到3729萬戶。2004年增長更快，有人估計到七月底已達6000萬戶。小靈通依附于固網取得的大發展，從一個側面驗證了近幾年在國外出現的移動與固網重新融合的趨勢的合理性。這種融合有利于減少重復建設，提高網絡設備利用率，有利于固網接入無線化的發展，有利于滿足用戶對通信個性化和一站式服務的要求。
關于數據與多媒體業務，本文第四部分將專門論述。這里只想說明：現有的電話網是為電話設計的，很適合打電話，但用于數據和多媒體業務時，在傳輸速率、網絡效率與使用靈活性等方面的局限性都越來越明顯。隨著數據業務的發展和所占比重的提高，我國通信網更新換代的問題已經提上了日程。
3、移動通信網的發展態勢
我國蜂窩移動通信網1987年從廣東開始建設，經歷了第一代向第二代技術的轉變，到1997年達到1300多萬戶。此后以80%左右的年增長率繼續呈指數型增長。從2001年起每年用戶增長量穩定在6000多萬戶(見圖3)。2003年我國新增移動電話6395萬戶，移動用戶總數達2.7億戶，開始超過固定電話。
圖3 移動電話用戶增長量
現在世界上約一半左右的國家，包括部分最不發達國家，移動電話用戶數均已超過了固定電話。實踐證明，在用戶數超過固定電話以后，移動通信還會繼續強勁增長。一是移動通信能滿足人們隨時隨地、方便快捷地進行通信的需求，在現代社會將越來越受歡迎。二是由于移動電話以個人為服務對象，其潛在市場比固定電話大。三是隨著技術進步與規模加大，移動通信早已不再是昂貴的通信，其單位成本已降到能與固網相比的程度。四是移動網除語音通信外還適宜提供數據與多媒體信息服務，這使得移動通信的發展空間更為廣闊。
從圖3可以看到我國移動通信用戶增長2001年以后電達到或接近了頂峰。與固網不同的是，移動用戶增長在小靈通分流的情況下仍呈上升趨勢。可以設想，隨著3G網絡的布署，移動通信用戶增長還會出現一個新的高峰。預計未來五年內，我國移動網用戶總數可望在目前3億戶的基礎上再翻一番，達到6億戶左右。
移動通信面臨的挑戰是如何開發新的應用，發展語音以外的新業務，以緩解和扭轉ARPU值下降的趨勢。近幾年異軍突起的手機短信業務對此發揮了積極的作用。短信正在成為除電話以外另一種受到大眾歡迎的基本通信方式。移動互聯是另一類潛力很大的新業務，要繼續實行對內容服務商開放與合作的政策，共同推進移動互聯業務的發展。
4、數據與多媒體業務及寬帶網絡
數據與多媒體通信(簡稱“數據通信”)是繼電報、電話通信之后人類對信息交流方式提出的新要求，它代表著通信需求多樣化的發展方向。從70年代初在電話網上進行數據傳輸算起，我國數據通信發展已經歷了30多年技術演進與市場培育。只是在互聯網流行起來以后才開始形成規模。近幾年來數據通信一直是電信業務中增長最快的領域(見圖2)，它在電信業務收入中所占比重還不大，但卻在穩步地、不可逆轉地上升(見圖4)。今后隨著數據業務規模的加大，其所占比重上升的進程還會加快。
圖4 固網數據年增長率及其在電信業務總收入中所占比重
需要說明，我國現行統計指標中，“數據業務收入”僅包括固網數據，不包括移動數據。手機短信和無線上網等業務收入(2003年約220億元)被統計在移動通信業務收入中。如果將移動數據按數據業務統計，全國數據業務收入占電信業務總收入的比重已經達到10%左右(見圖5)，其對電信增長率的拉動將達到3、4個百分點。可見，數據業務正在成為電信業務的一個重要組成部分和電信業增長的主要推動力。
圖5 2003年我國電信業務構成
多媒體通信能同時傳送語音、文字、數據與圖像，是數據通信的高級階段，也是人類通信的高級階段。它占用的通信頻帶很寬，因此必須建設寬帶網絡。現代IT與光傳輸技術的進步已為建設寬帶網絡奠定了技術基礎。寬帶化已成為當前電信網的主要發展方向。
在寬帶骨干網尚未建設起來以前，首先發展的是對現有互聯網的寬帶接入。據CNNIC統計，我國互聯網上的寬帶接入用戶數已從2000年約70萬戶增長到2003年1740萬戶，三年間猛增25倍，而且還在以每年翻一番的速度增長。可見，我國互聯網正在悄然進入寬帶接入的時代。
我國對寬帶骨干網的研究與開發正在進入關鍵階段，一批試驗工程已開始實施。同時，對寬帶網絡的技術方向還在進行廣泛而深入的討論，不同技術背景的專家提出了不同的解決方案。
通信界的多數專家已就建設“下一代網絡”(NGN)形成初步共識，即將IP網絡技術與傳統電信網的設計理念相結合，建設有質量保障的、安全可靠的、可管理、可運營的電信級IP網絡。
IT界的專家主張堅持互聯網的基本設計理念，發展“下一代互聯網”(NGI)。NGI注重保持互聯網的開放性與靈活性，在著力解決寬帶與容量問題的同時，盡力解決質量保障、可靠性與可管理性問題。
NGN與NGI的設計理念不同，市場定位也不同，它們將會并行發展，。兩者之間既有相互競爭，又是相互補充，應提倡相互學習，相互借鑒。
我國寬帶網的發展也有許多制約因素。首先，從總體上看我國仍然處在語音通信時代，而寬帶網以及整個互聯網是以PC機擁有量為目標市場的，在有效地解決語音通信問題以前，互聯網的用戶群不會像電話那樣廣泛。事實上，目前迅速增長的寬帶接入用戶主要是由原有的窄帶撥號上網用戶升級而來的，以致2004年上半年我國的撥號上網用戶數開始出現了負增長，包括寬帶接入在內的互聯網用戶總數增長勢頭從2004年已經開始放緩。第二，下一代寬帶骨干網絡技術尚未成熟，目前主要靠在城域網、廣域網上追加傳輸容量來滿足寬帶業務增長需求的作法難以持久。第三，寬帶應用與內容服務的開發也要有一個過程。由于競爭激烈，目前寬帶的大發展帶有“圈地”性質，缺乏需求推動，而人們對多媒體通信的需求又與整個社會的發展程度有關，人為地推動作用有限，操之過急還會產生“泡沫”，影響健康發展。總之，寬帶化無疑是今后的發展方面，但是我國通信網寬帶化的進程將會一個持續漸進的過程。
5、關于第三代移動通信及其它先進的無線接入技術
第三代移動通信(3G)和其它寬帶無線接入都是下一代網絡的重要組成部分，它們代表了人類對通信個性化的發展要求。
歐洲通信部門對發展3G態度積極。今年六月初在瑞典召開的“全球電信發展趨勢專家論壇”上，歐洲電信專家們認為：經過30多個網絡的實際運行，3G技術已經成熟，今年3G建設將進入升溫期，年內還有40個網絡投入運行。他們認為，3G技術還在不斷改進，但改進不等于“不成熟”，改進后3G的性能將更先進，更具有競爭力。隨著用戶增長，3G手機在品種、價格與耗電等方面的瓶頸問題也將得到解決。
美國FCC電計劃在2005年發放3G牌照，但他們對推廣WiFi和WIMAX等“先進的無線接入技術”給予了更多的關注。在2004年6月下旬召開的“中美電信峰會”上，WiFi和WIMAX成了交流的熱點。這兩種技術都使用基于PC機的終端，都可以提供高速無線接入。前者用于室內局域網，基站覆蓋半徑幾十米至上百米；后者用于室外城域網，基站覆蓋半徑幾公里至幾十公里，與現有通信骨干網配合實際上也能組成全國網絡。一些美國專家認為，大量數據傳送、顯示與處理，本來就應當使用屏幕較大的顯示終端，坐下來工作。有人甚至認為，對于移動中的通信，2G已經能滿足要求。
根據我國的實際情況，筆者有以下幾點判斷：
第一，WiFi、WIMAX主要適用于高端市場的專業人士，在我國，近期內其用戶群難以支撐全國性的網絡成本，因此它只能作為一種補充，占領3G的部分高端市場，不可能完全取代3G。未來十年內，2G、3G、WiFi、WIMAX等無線接入技術和各種固網寬帶接入技術都可能找到自己的市場定位，相互之間既是競爭又是互補，并在競爭中發展完善，優勝劣汰。
第二，3G技術已經基本成熟，它能更有效地滿足人們在移動中對通信的需求，既能打電話，也能進行小數據量的多媒體通信，因此3G是有市場的，發展3G勢在必行。吸取歐洲3G牌照拍賣的教訓，過去三年我們采取冷靜跟蹤、積極試驗的態度是完全正確的。但現在已經到了需要做出進一步安排的時候了，否則弊大于利，甚至可能丟失機遇，影響我國移動通信產業的發展。
第三，問題在于，我國在擁有良好的2G網絡的情況下，近期內3G市場還有多大?它能支撐幾個網絡的建設成本?如果同時發幾個牌照，建幾個網絡，投入幾千億資金，沒有那么多用戶，勢必給電信業的發展帶來災難。一個比較穩妥的解決方案是：近期內只建一個3G網絡，以完善技術、培養市場，以后根據需要再增建新的3G網絡。這也與目前國際電信界“在一個市場上發3至4個牌照比較理想”的傾向性意見相符合。只建一個3G網絡，如何發照，需要有創新思維，也有方案可供選擇。
從技術發展的角度看，下一代的電信網應當是一個有線與無線有機結合的網絡。它將由寬帶骨干網和有線無線綜合運用的本地接入網構成。未來的電信用戶可以根據需要選擇使用不同的通信終端。一類是以手機為代表的移動終端，它可以隨身攜帶，強調移動性，目的在于隨時隨地、方便快捷地使用通信服務，特別適合語音通信與小信息量的數據通信與信息服務；第二類是基于PC機的座機終端，它不強調在移動中使用，需要坐下來工作，適合進行大量數據及圖像信息的傳送與處理，能夠滿足各類電子業務(E-business)的通信要求。還有一類叫游牧式終端，它可以異地漫游，適合在旅途中使用，但也要坐下來工作，因此也屬于座機終端。第三類是現在家庭和單位使用的普通電話終端，這種終端還會繼續長期使用。各類終端配合使用，服務于通信個性化、多樣化的要求，使人類的信息與通信功能大大增強。
論文摘要: 短波通信由于其天波傳播特性，在通信領域具有其它通信手段無法替代的地位，特別是在民用航空地空通信中，短波通信對于航線覆蓋與極地飛行，起著重要的保障作用。文章介紹了短波的傳播方式與通信特點，并就短波通信在民用航空中的應用進行了論述。
應用短波按照國際無線電咨詢委員會(CCIR)的劃分是指波長在10m～100m，頻率為3MHz～30MHz的電磁波。短波通信又稱高頻(HF)通信，實際上，為了充分利用短波近距離通信的優點，其實際使用的頻率范圍為1.5MHz～30MHz。由于短波通信的固有特點，長期以來，短波通信始終是軍事指揮的重要手段之一，一直被廣泛地應用于外交、氣象、郵電、交通等各個部門，用以傳送圖像、數據、語言、文字等信息。同時，它也是海上航行和高空飛行的必備通信方式。短波通信是無線通信的基礎，盡管目前無線通信新技術不斷涌現，短波通信有逐漸退出通信領域的趨勢，但是自身所擁有的優勢和長處并不能被完全取代，在國際通信、防汛救災、海難救援及軍事等領域依然發揮著重要作用。
1. 短波的傳播方式
民航通信中使用到的短波實質為無線電波，主要用于地面與飛機間的通信，其通信傳播方式主要有以下三種:
1.1地面波。 地面波是沿著地球表面傳播的波，它沿著半導電性質和起伏不平的地表面進行傳播，一方面使電波的場結構不同于自由空間傳播的情況而發生變化并引起電波吸收，另一方面使電波不像在均勻媒質中那樣以一定的速度沿著直線路徑傳播，而是由于地球表面呈現球形使電波傳播的路徑按繞射的方式進行。
1.2天波。 天波是經過地面上空40~800公里高度含有大量自由電子離子的電離層的反射或折射后返回地面的電波傳輸方式。天波是短波的主要傳播途徑，可實現長距離的傳播，短波信號由天線發出后，經電離層的多次反射，傳播距離可以由幾百公里達到上萬公里，且不受地面障礙物阻擋。在天波傳播的過程中，路徑衰耗、大氣噪聲、時間延遲、電離層衰落、多徑效應等因素，都會造成信號的畸變與弱化，影響短波通信的效果。
1.3直接波。 直接波是從發射天線到接收天線之間，不經過任何發射，直接到達，電波就象一束光一樣，所以有人稱它為視線傳播。由于民航中，飛機大多數時間都是在飛行，所以有些時候地、空之間的短波通信，實際上是可以靠直接波完成的。
2.短波通信的特點
與衛星通信、地面短波等通信手段相比，無線電短波通信有許多顯著的優點:(1)短波通信無需建立中繼站即可實現遠距離通信，(2)短波通信元器件要求低、技術成熟、制造簡單、設備體積小、價格便宜，建設和維護費用低;(3)設備簡單，目標小、架設容易、機動性強，即使遭到損壞也容易修理，由于其造價相對較低，可以大量裝備，因而系統頑存性強。(4)電路調度容易，靈活性強，可以使用固定設置，進行定點固定通信，也可背負或裝入車輛，實現移動中的通信。這些優點是短波通信被長期保留、至今仍被廣泛應用的主要原因。同時，短波通信也存在著一些明顯的缺點:(1) 信道擁擠、頻帶窄;(2)短波的天波信道是變參信道，故信號傳輸不穩定;(3)大氣和工業無線電噪聲干擾嚴重;(4)天線匹配困難。
3.短波通信在民航中的應用
短波通信系統的主要用途是使飛機在飛行的各階段中和地面的航行管制人員、簽派、維修等相關人員保持雙向的語音和信號聯系，當然這個系統也提供了飛機內部人員之間和與旅客的聯絡服務。
3.1民航短波通信基本設備
民航短波地空通信設備由短波單邊帶發信機、短波單邊帶收信機、遙控器及地空選擇呼叫器組成，設備一律使用單邊帶抑制載波、模擬單信道無線電話工作方式。短波單邊帶發、收信機均采用全固態電路及頻率合成技術，頻率范圍為2.8～22MHz，發信機功率不大于6KW。
3.2民航短波通信地面站
民航短波通信地面站系統由三部分組成:短波機房設備、天線和饋線以及操作臺設備。短波機房設備作為大功率發射設備，通常設置在遠端，以減少對其他電子設備的干擾以及對操作員健康的影響。操作臺設備設置在操作終端附近，便于操作與管理。
3.2.1短波機房設備。 短波機房設備的主要設備包括短波通信電臺、功放、預后選器、交流穩壓電源、光端機及一整套控制電纜，主要功能是傳送選呼信號和語音信號。短波電臺是整個系統的核心設備，地面與航空器上均有配備，用于收發信號，包括選呼信號和音頻信號。電臺的性能直接決定了整個系統的性能，電臺選型依據主要有兩點:符合用戶需求并且與飛機上電臺匹配。預后選器是為了提高系統的抗干擾能力而選擇的設備。光端機是地面站系統中實現遠程控制的接口設備，起著連接短波機柜和操作臺的作用。
3.2.2 操作臺設備。操作臺設備由操作終端及監控軟件、選呼器、選呼控制器和光端機組成。操作員的所有操作都在監控軟件上進行。監控軟件實現對選呼器和短波電臺的遠程遙控，控制選呼器產生選呼代碼，呼叫對應的飛機，控制電臺的調制方式轉換和音頻信號收發，同時監測電臺的工作狀態。選呼器的功能是通過發射4個單音信號選擇通知某個飛機。選呼器提供了一個7針的音頻接口，包括一對平衡的選呼音頻輸出口、一個PTT輸出口和一個地線，其余3個口經改造用于同選呼控制器通信。 選呼控制器作為選呼器、電臺和控制終端的中間設備，是實現系統自動化的關鍵，其基本作用是實現對電臺、選呼器、控制終端、音頻設備的信號轉接、電平匹配、遠程控制和狀態感知，并自動轉換調制方式。
3.2.3天線 。天線的選擇具體根據用途來確定:近距離固定通信:選擇地波天線或天波高仰角天線。點對點通信或方向性通信:選擇天波方向性天線等。組網通信或全向通信:選擇天波全向天線。車載通信或個人通信:選擇小型鞭狀天線。3.3短波地空通信數據鏈系統 在民用航空領域，由于我國地理復雜、疆域遼闊、超短波網絡尚不能實現完全覆蓋，短波依然是地空通信的主要手段。短波地空通信數據鏈系統作為民航數據通信系統的子系統，在當前興起的極地飛行中，有效解決了飛行盲區問題，對飛行安全起著非常重要的保障作用。短波地空通信數據鏈系統用于航空器飛行中保持與基地和遠方航站的聯絡。其系統構造由短波/超短波通信系統、衛星通信站、地空數據網及機載通信系統組成，短波地空通信數據鏈系統通過短波、超短波與衛星實現了近、中、遠程地空實時話音和數據通信。
4.結束語
近年來，隨著微型計算機、移動通信和微電子技術的迅速發展，短波通信技術有了新的突破性進展，出現了實時選頻、自適應、跳頻、差錯控制、多載波正交頻分復用(OFDM)調制及軟件無線電等新技術，使短波通信很好地彌補了它的缺點，還使短波通信的設備更加小型化、更加靈活方便，進一步發揮了短波通信設備簡單、造價低廉、機動靈活等固有的優點。短波通信必將在應急通信、抗災通信、特別是在軍事通信中發揮更重要、更廣泛的作用。因此。短波通信作為民航內部通信的重要手段，必將在今后較長時間內得到保持和發展。
參考文獻
[1]Johb G.Proakis Masoud Salehi.通信系統原理.電子工業出版社.2006年6月
[2]游戰清.無線射頻識別技術規劃與實施[M].北京:電子工業出版社，2005
