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關(guān)鍵詞:光纖通信技術(shù); 趨勢; 光纖到戶; 全光網(wǎng)絡(luò)
Abstract: Due to the optical fiber communication with low loss, wide bandwidth, large capacity, small volume, light weight, resistance to electromagnetic interference, is not easy to crosstalk and other advantages, has been the industry favor, very rapid development. This paper describes the characteristics, optical fiber communication technology, and analyzes its advantages, and puts forward some corresponding countermeasures for the development of optical fiber communication in our country, to promote its development trend.
Key words: optical fiber communication technology; trend; FTTH; all-optical network
中圖分類號(hào):TN91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):
1 光纖通信技術(shù)
光纖通信是利用光作為信息載體、以光纖作為傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健T诠饫w通信系統(tǒng)中,作為載波的光波頻率比電波的頻率高得多,而作為傳輸介質(zhì)的光纖又比同軸電纜或?qū)Рü艿膿p耗低得多,所以說光纖通信的容量要比微波通信大幾十倍。光纖是用玻璃材料構(gòu)造的,它是電氣絕緣體,因而不需要擔(dān)心接地回路,光纖之間的串繞非常小;光波在光纖中傳輸,不會(huì)因?yàn)楣庑盘?hào)泄漏而擔(dān)心傳輸?shù)男畔⒈蝗烁`聽;光纖的芯很細(xì),由多芯組成光纜的直徑也很小,所以用光纜作為傳輸信道,使傳輸系統(tǒng)所占空間小,解決了地下管道擁擠的問題。
光纖通信在技術(shù)功能構(gòu)成上主要分為:(1)信號(hào)的發(fā)射;(2)信號(hào)的合波;(3)信號(hào)的傳輸和放大; (4)信號(hào)的分離;(5)信號(hào)的接收。
2 光纖通信技術(shù)的特點(diǎn)
頻帶極寬,通信容量大。光纖比銅線或電纜有大得多的傳輸帶寬,光纖通信系統(tǒng)的于光源的調(diào)制特性、調(diào)制方式和光纖的色散特性。對(duì)于單波長光纖通信系統(tǒng),由于終端設(shè)備的電子瓶頸效應(yīng)而不能發(fā)揮光纖帶寬大的優(yōu)勢。通常采用各種復(fù)雜技術(shù)來增加傳輸?shù)娜萘浚貏e是現(xiàn)在的密集波分復(fù)用技術(shù)極大地增加了光纖的傳輸容量。目前,單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率一般在2.5Gbps到1OGbps。
損耗低 ,中繼距離長。目前,商品石英光纖損耗可低于0~20dB/km,這樣的傳輸損耗比其它任何傳輸介質(zhì)的損耗都低;若將來采用非石英系統(tǒng)極低損耗光纖,其理論分析損耗可下降的更低。這意味著通過光纖通信系統(tǒng)可以跨越更大的無中繼距離;對(duì)于一個(gè)長途傳輸線路,由于中繼站數(shù)目的減少,系統(tǒng)成本和復(fù)雜性可大大降低。
抗電磁干擾能力強(qiáng)。光纖原材料是由石英制成的絕緣體材料,不易被腐蝕,而且絕緣性好。與之相聯(lián)系的一個(gè)重要特性是光波導(dǎo)對(duì)電磁干擾的免疫力,它不受自然界的雷電干擾、電離層的變化和太陽黑子活動(dòng)的干擾,也不受人為釋放的電磁干擾,還可用它與高壓輸電線平行架設(shè)或與電力導(dǎo)體復(fù)合構(gòu)成復(fù)合光纜。這一點(diǎn)對(duì)于強(qiáng)電領(lǐng)域(如電力傳輸線路和電氣化鐵道)的通信系統(tǒng)特別有利。由于能免除電磁脈沖效應(yīng),光纖傳輸系還特別適合于軍事應(yīng)用。
無串音干擾,保密性好。在電波傳輸?shù)倪^程中,電磁波的泄漏會(huì)造成各傳輸通道的串?dāng)_,而容易被竊聽,保密性差。光波在光纖中傳輸,因?yàn)楣庑盘?hào)被完善地限制在光波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中,而任何泄漏的射線都被環(huán)繞光纖的不透明包皮所吸收,即使在轉(zhuǎn)彎處,漏出的光波也十分微弱,即使光纜內(nèi)光纖總數(shù)很多,相鄰信道也不會(huì)出現(xiàn)串音干擾,同時(shí)在光纜外面,也無法竊聽到光纖中傳輸?shù)男畔ⅰ?/p>
3 光纖通信技術(shù)應(yīng)用的主要對(duì)策
波長就是一個(gè)信號(hào)系統(tǒng),把從前的電路交換,換成當(dāng)前的光路交換。這種交換系統(tǒng)就是把光的傳輸和交換融為一體,把交換給取消了。希望今年能作出一個(gè)演示系統(tǒng)。這個(gè)問題是最簡單最有效的解決如此困惑傳輸高速路的問題,寬帶推廣應(yīng)用就有很好的基礎(chǔ)。
第一個(gè)是可變波長激光器、高頻調(diào)制器;第二是波分復(fù)用/解復(fù)用器/濾波器;第三是增益平坦和鎖定的SCL 波段放大器;第四是RAMAN 放大器;第五是高頻光探測器、MEMS光開關(guān)。我國建立環(huán)保型的微電子和光電子的生產(chǎn)基地,我國的硅石材料是非常豐富的。多晶硅是未來最清潔的能源。
21 世紀(jì),要發(fā)展光網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)通信式的結(jié)合,這是一個(gè)很大的商機(jī)。光網(wǎng)絡(luò)與毫米波的結(jié)合,如果成功的話,也是很大的具有革命性的進(jìn)步。再一個(gè)是制造高精度的光纖陀螺。這不僅僅是未來航空系統(tǒng),導(dǎo)彈系統(tǒng)要用它,國外的汽車?yán)锩嬉灿型勇荨4送猓滦蛯?shí)用化電流傳感器、電壓傳感器,光纖光柵應(yīng)力傳感器,光纖光柵溫度傳感器。
雖然這幾年來,我國光纜電纜技術(shù)有很大發(fā)展,有一些具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)已在發(fā)揮作用,但是應(yīng)該看到這種比例仍是很小的,國內(nèi)有近200 家光纖光纜廠,但大多產(chǎn)品單一,沒有自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán),技術(shù)含量較低,競爭力不強(qiáng)。實(shí)際上我國的光纖光纜技術(shù)應(yīng)該說與國際水平己差距下大,因此我們作為世界第二的光纜大國,應(yīng)該把開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)作為我們工作的重中之重,爭取創(chuàng)造更多的光纖光纜專利。
西部大開發(fā)是國家的重大策略,國家制定了有利的政策,政府對(duì)發(fā)展通信等行業(yè)也給予了大力的支持。西部是一個(gè)地域復(fù)雜、分布較寬、通信相對(duì)落后的地區(qū)。經(jīng)濟(jì)大發(fā)展中,通信要先行,需要一些與之相適應(yīng)的光纖光纜及通信電纜的先進(jìn)產(chǎn)品來配合發(fā)展的需求。因此,符合條件的產(chǎn)品將會(huì)在這里找到很好的市場,光纖光纜和通信電纜的各種技術(shù)、產(chǎn)品及成果都會(huì)在西部開發(fā)中得到發(fā)揮。
4 光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢
對(duì)光纖通信而言, 超高速度、超大容量、超長距離一直都是人們追求的目標(biāo), 光纖到戶和全光網(wǎng)絡(luò)也是人們追求的夢想。
(1) 光纖到戶
現(xiàn)在移動(dòng)通信發(fā)展速度驚人, 因其帶寬有限,終端體積不可能太大, 顯示屏幕受限等因素, 人們依然追求性能相對(duì)占優(yōu)的固定終端, 希望實(shí)現(xiàn)光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬, 它是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代,光纖到戶的成本大大降低, 不久可降到與DSL 和HFC 網(wǎng)相當(dāng), 這使FTTH 的實(shí)用化成為可能。據(jù)報(bào)道, 1997 年日本NTT 公司就開始發(fā)展FTTH, 2000年后由于成本降低而使用戶數(shù)量大增。美國在2002 年前后的12 個(gè)月中, FTTH 的安裝數(shù)量增加了200%以上。在我國, 光纖到戶也是勢在必行, 光纖到戶的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)已在武漢、成都等市開展, 預(yù)計(jì)2012 年前后, 我國從沿海到內(nèi)地將興起光纖到戶建設(shè)。可以說光纖到戶是光纖通信的一個(gè)亮點(diǎn), 伴隨著相應(yīng)技術(shù)的成熟與實(shí)用化, 成本降低到能承受的水平時(shí), FTTH 的大趨勢是不可阻擋的。
(2) 全光網(wǎng)絡(luò)
傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化, 但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍用電器件, 限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康奶岣? 因此真正的全光網(wǎng)絡(luò)成為非常重要的課題。全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn), 節(jié)點(diǎn)之間也是全光化, 信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換, 交換機(jī)對(duì)用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行, 而是根據(jù)其波長來決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴(kuò)展性, 并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率, 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單, 組網(wǎng)非常靈活, 可以隨時(shí)增加新節(jié)點(diǎn)而不必安裝信號(hào)的交換和處理設(shè)備。當(dāng)然全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不可能獨(dú)立于眾多通信技術(shù), 它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等相融合。目前全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段,但已顯示出良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢上看, 形成一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層, 建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò), 消除電光瓶頸已成未來光通信發(fā)展的必然趨勢, 更是未來信息網(wǎng)絡(luò)的核心, 也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級(jí)別, 更是理想級(jí)別。
5 結(jié)束語
現(xiàn)在光通信網(wǎng)絡(luò)的容量雖然已經(jīng)很大,但還有許多應(yīng)用能力在閑置,今后隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展先導(dǎo)的信息需求也必然不斷增長,一定會(huì)超過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能力,推動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的繼續(xù)發(fā)展。因此,光纖通信技術(shù)在應(yīng)用需求的推動(dòng)下,一定不斷會(huì)有新的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:信號(hào)與系統(tǒng);MATLAB;離散傅里葉級(jí)數(shù)
一、緒言
信號(hào)與系統(tǒng)課程是電子信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,其內(nèi)容涵蓋了信號(hào)處理、系統(tǒng)分析的基本概念和基本方法,在整個(gè)專業(yè)學(xué)習(xí)中起著舉足輕重的作用,它為今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)信號(hào)處理、網(wǎng)絡(luò)理論、通信理論、控制理論等課程奠定基礎(chǔ)。
鑒于信號(hào)與系統(tǒng)課程十分重要,多年來一線的教育工作者對(duì)其進(jìn)行了一系列改革,使該課程從原先的純理論性發(fā)展到理論和實(shí)踐并重。理論和實(shí)踐結(jié)合使得信號(hào)與系統(tǒng)課程不再那么乏味,尤其是實(shí)踐的加入,使學(xué)生明確了學(xué)習(xí)方向和學(xué)習(xí)目的,開闊了學(xué)習(xí)思路。為了更靈活地應(yīng)用信號(hào)與系統(tǒng)的理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)踐,必須指導(dǎo)學(xué)生打牢理論知識(shí)的基本功。
二、信號(hào)與系統(tǒng)課程中有關(guān)離散傅里葉級(jí)數(shù)問題的研究
信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析是信號(hào)與系統(tǒng)課程的重點(diǎn)部分,它既是一種分析方法,又具有自身的物理意義,在頻域中可以看到信號(hào)在時(shí)域中看不到的一些特點(diǎn)。信號(hào)與系統(tǒng)的很多應(yīng)用都是基于對(duì)頻域的分析,如信號(hào)的調(diào)制解調(diào)、信號(hào)的濾波等。信號(hào)與系統(tǒng)的頻域分析包括離散信號(hào)與離散系統(tǒng)的頻域分析和連續(xù)信號(hào)與連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析,其中包括周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)展開和非周期信號(hào)的傅里葉變換。下文就離散周期信號(hào)即周期序列的傅里葉級(jí)數(shù)展開進(jìn)行討論。
周期序列的傅里葉級(jí)數(shù)展開式及其傅里葉系數(shù)定義如下,其中N是序列的周期。
1.如何使用MATALAB正確計(jì)算離散傅里葉級(jí)數(shù)對(duì)
要想使用MATLAB正確計(jì)算出周期信號(hào)的離散傅里葉級(jí)數(shù)對(duì),必須正確理解離散傅里葉級(jí)數(shù)對(duì)的含義,并且熟記巴塞瓦爾能量恒等定理。例如,要計(jì)算和顯示如圖1所示的周期序列的三個(gè)周期的傅里葉級(jí)數(shù)的頻域特性及其逆變換,可以使用兩種方法對(duì)其進(jìn)行操作:第一種方法,先計(jì)算序列一個(gè)周期中傅里葉級(jí)數(shù)的幅值和相位及其逆變換,再顯示三個(gè)周期的頻域特性及其逆變換(結(jié)果見圖2);第二種方法,直接計(jì)算序列三個(gè)周期的傅里葉級(jí)數(shù)的幅值和相位及其逆變換,再顯示(結(jié)果見圖3)。
如表1的兩個(gè)程序所示,第一種方法比較直觀易懂,計(jì)算過程也不容易出錯(cuò),只是每次在顯示結(jié)果圖的時(shí)候都要列寫出三個(gè)周期;第二種方法只需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行一次三周期拓展,代碼簡單,但是計(jì)算傅里葉級(jí)數(shù)的過程不是很直觀,學(xué)生在使用這種方法的時(shí)候容易出錯(cuò)。第二種方法是對(duì)信號(hào)的三個(gè)周期同時(shí)進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)展開的,求解逆變換的時(shí)候也是如此,為了保持能量守恒,在計(jì)算它的頻譜和逆變換的時(shí)候一定要在原有公式的基礎(chǔ)上除以3。
2.離散周期序列的重復(fù)周期對(duì)頻譜特性的影響
圖4為周期N=10的序列的不同重復(fù)周期對(duì)幅頻特性的影響,由圖可以看出當(dāng)重復(fù)周期數(shù)越來越多時(shí),頻譜特性越來越集中到某些頻率值上,并趨向于離散化。
如表2中程序所示,為了得到圖4的正確結(jié)果,在計(jì)算頻譜特性時(shí)要保持能量守恒,在原有公式的基礎(chǔ)上必須除以序列的重復(fù)周期數(shù)。同理,在計(jì)算傅里葉級(jí)數(shù)的逆變換時(shí),必須要乘以重復(fù)周期數(shù)以保證時(shí)域和頻域的能量守恒,此處也是學(xué)生比較容易出錯(cuò)的地方。
三、結(jié)論
離散傅里葉級(jí)數(shù)是信號(hào)與系統(tǒng)頻域分析的重要部分,離散傅里葉級(jí)數(shù)變換對(duì)的公式給出的僅僅只是一個(gè)周期的對(duì)應(yīng)關(guān)系,我們要從本質(zhì)上對(duì)它們進(jìn)行透徹的理解以及挖掘隱藏在它們背后的能量守恒定理。通過MATLAB的計(jì)算和顯示,有利于我們更直觀地觀察離散傅里葉級(jí)數(shù)變換對(duì)之間的關(guān)系,更好地掌握離散信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù),在頻域中更靈活地對(duì)離散信號(hào)和離散系統(tǒng)進(jìn)行分析。
參考文獻(xiàn):
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2019年6月,工信部正式向中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國廣電發(fā)放5G商用牌照,而這標(biāo)志著我國正式邁入5G時(shí)代。與4G通信技術(shù)相比,5G通信技術(shù)在性能方面得到了長足的發(fā)展,應(yīng)用的范圍和領(lǐng)域也變得更為全面。在5G通信技術(shù)研究與應(yīng)用中,關(guān)于無線通信技術(shù)應(yīng)用研究是重點(diǎn)內(nèi)容,也是眾多應(yīng)用領(lǐng)域共同關(guān)注的內(nèi)容。無論是從技術(shù)層面還是行業(yè)發(fā)展層面,5G無線通信技術(shù)的應(yīng)用前景都是十分廣闊的,而關(guān)于無線通信技術(shù)應(yīng)用前景的研究也是準(zhǔn)確把握技術(shù)研究與應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提。
15G無線通信技術(shù)的優(yōu)勢分析
5G無線通信技術(shù)在功能和屬性等方面極大地超越了原有的2G、3G、4G技術(shù),無論是在通信技術(shù)層面還是應(yīng)用性能方面都超過了原有的技術(shù)內(nèi)容。具體來說,5G無線通信技術(shù)具有的優(yōu)勢可以歸納為以下三方面。
1.1多載波技術(shù)
多載波技術(shù)的核心在于控制子載波的寬帶設(shè)置和交疊程度,避免相鄰子載波之間的互相干擾。多載波技術(shù)賦予了5G無線通信技術(shù)高效的傳輸性能,使5G的傳送速度變得更為迅速。例如,在5G無線通信設(shè)備尚不健全的情況下,一些偏遠(yuǎn)地區(qū)會(huì)因?yàn)橹T多不確定性因素的限制而無法提高寬帶頻率資源的獲取和使用,進(jìn)而導(dǎo)致傳輸速度偏低,而在多載波技術(shù)的支持下,這種因?yàn)閺?fù)雜性因素而造成寬帶頻率資源無法高效利用的問題迎刃而解。
1.2多天線傳輸技術(shù)
5G無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了與多天線傳輸技術(shù)的深度融合,借助天線陣列技術(shù)保證信息傳送的可靠性,提升寬帶頻率利用的效率,從而滿足信息傳送的需要。同時(shí),在多天線傳輸技術(shù)的支持下,5G通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了同一時(shí)間段服務(wù)多個(gè)用戶的功能,使無線通信技術(shù)的功能更加強(qiáng)大。并且,基于多天線傳輸技術(shù)支持基礎(chǔ)上的5G無線通信技術(shù)擁有在減少芯片面積的同時(shí),提升網(wǎng)絡(luò)下載速度,從而滿足用戶對(duì)無線通信技術(shù)發(fā)展的需求。1.3密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是關(guān)于如何適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)用戶個(gè)性化網(wǎng)絡(luò)需求的技術(shù)內(nèi)容。在快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境下,人們所從事的生產(chǎn)生活活動(dòng)對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)方面的要求有了明顯的提高,并且,不同人群對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸速度方面的要求也存在明顯的差別。為了滿足不同用戶的需求,就需要借助密集網(wǎng)絡(luò)的技術(shù),提高無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的性能,使無線通信技術(shù)的安全性和可靠性得以保證。
25G無線通信技術(shù)的應(yīng)用前景
5G無線通信技術(shù)所具有的強(qiáng)大技術(shù)性和功能性,使得其在應(yīng)用廣度和深度方面大大超越了原來的3G、4G技術(shù)。對(duì)于當(dāng)前5G無線通信技術(shù)的研究與應(yīng)用探索而言,積極探討和把握5G無線通信技術(shù)的應(yīng)用前景可以奠定技術(shù)應(yīng)用的良好基礎(chǔ),賦予通信技術(shù)更強(qiáng)大的發(fā)展黏性。總體來看,5G無線通信技術(shù)的應(yīng)用前景集中體現(xiàn)在以下幾方面。
2.15G無線通信技術(shù)在移動(dòng)終端系統(tǒng)中的應(yīng)用
5G無線通信技術(shù)在移動(dòng)終端系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在該技術(shù)在安卓系統(tǒng)中的應(yīng)用。基于5G無線通信技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出的安卓系統(tǒng)具有更加強(qiáng)大的系統(tǒng)操作功能。從系統(tǒng)的架構(gòu)層次來看,安卓系統(tǒng)的架構(gòu)主要分為應(yīng)用程序?qū)印⒊绦蚩蚣軐印⑾到y(tǒng)運(yùn)行庫以及內(nèi)核層等四個(gè)層面,其中內(nèi)核層是基于5G納米技術(shù)支持的基礎(chǔ)上形成的,該技術(shù)可以在一定程度上劃分出硬件驅(qū)動(dòng)和基礎(chǔ)文件,從而滿足移動(dòng)終端的各種需求。雖然目前關(guān)于5G無線通信技術(shù)在移動(dòng)終端系統(tǒng)中的應(yīng)用研究尚處于探索發(fā)展階段,缺乏成功或者失敗的經(jīng)驗(yàn),但可以通過5G無線通信技術(shù)在移動(dòng)終端中的應(yīng)用情況進(jìn)行積極的了解和深入的分析,以促進(jìn)5G無線通信技術(shù)在移動(dòng)通信領(lǐng)域的應(yīng)用。
2.25G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)等信息承載體的基礎(chǔ)上形成的,可以使所有能夠行使獨(dú)立功能的普通物體通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)效果。與傳統(tǒng)的4G技術(shù)相比,5G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建和應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ),使用戶的一些原本看似不可能實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)功能得以真正實(shí)現(xiàn)。例如,在物聯(lián)網(wǎng)支持下設(shè)計(jì)的智能家居情境,為用戶實(shí)現(xiàn)自己在日常生活方面的需求提供了科學(xué)的技術(shù)支持,使智能家居由想象轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,水下無線通信技術(shù)得到了較為廣泛地應(yīng)用,這對(duì)于提升海洋資源探索水平來說,具有十分重要的影響。但是水下無線通信技術(shù)在應(yīng)用過程中,如何保證網(wǎng)絡(luò)安全,成為現(xiàn)階段水下無線通信技術(shù)必須考慮的一個(gè)重要議題,也是本文研究的重點(diǎn)內(nèi)容。
【關(guān)鍵詞】
網(wǎng)絡(luò)安全;關(guān)鍵技術(shù);水下無線通信
前言
隨著人們加大對(duì)海洋資源的開發(fā),水下無線通信技術(shù)在這一領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用,通過利用水下無線通信技術(shù),能夠更好地進(jìn)行海洋資源探索。同時(shí),水下無線通信技術(shù)的應(yīng)用,還體現(xiàn)在了海洋環(huán)境的監(jiān)測以及軍事領(lǐng)域當(dāng)中。本文在對(duì)水下無線通信技術(shù)問題的研究,從通信網(wǎng)絡(luò)安全角度出發(fā),對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)安全的關(guān)鍵技術(shù)手段進(jìn)行了分析。
1水下無線通信網(wǎng)絡(luò)安全問題分析
在對(duì)水下無線通信技術(shù)研究過程中,涉及到通信網(wǎng)絡(luò)安全的問題,主要表現(xiàn)在了水聲信道、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⑺鹿?jié)點(diǎn)三個(gè)方面內(nèi)容。關(guān)于水下無線通信網(wǎng)絡(luò)安全問題,具體內(nèi)容如下所示:
1.1水聲信道的安全問題
水下無線通信技術(shù)應(yīng)用過程中,水聲信道能夠?qū)?shù)據(jù)信息進(jìn)行接收,被應(yīng)用于情報(bào)傳輸當(dāng)中。但是由于水聲信道在應(yīng)用時(shí),具有一定的開放性特點(diǎn),導(dǎo)致信號(hào)傳輸時(shí),情報(bào)容易被竊取,從而對(duì)水下無線通信技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用產(chǎn)生了較為不利的影響[1]。
1.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞陌踩珕栴}
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞陌踩苯佑绊懙搅怂聼o線通信技術(shù)的應(yīng)用,并且這一問題直接關(guān)系到了水下無線通信技術(shù)的應(yīng)用效果。水下無線通信技術(shù)應(yīng)用過程中,由于水深的影響,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置產(chǎn)生移動(dòng),從而造成位置出現(xiàn)不確定性問題。這樣一來,在對(duì)水下無線通信技術(shù)應(yīng)用時(shí),如果沒能夠?qū)@一因素進(jìn)行考慮,將會(huì)給網(wǎng)絡(luò)安全帶來較大的隱患[2]。
1.3水下節(jié)點(diǎn)安全問題
水下節(jié)點(diǎn)的安全問題,直接影響到了水下無線通信技術(shù)的有效應(yīng)用,并且水下節(jié)點(diǎn)設(shè)置的可靠性與否,直接關(guān)系到了海洋軍事的保密性。一般來說,水下無線通信技術(shù)在應(yīng)用過程中,單個(gè)節(jié)點(diǎn)遭受破壞,不至于對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響。但若是遭到破壞的節(jié)點(diǎn)數(shù)較多,就可能對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生較大的干擾和破壞,從而影響到水下無線通信技術(shù)的質(zhì)量[3]。
2水下無線通信網(wǎng)絡(luò)安全關(guān)鍵技術(shù)探究
針對(duì)于水下無線通信技術(shù)在應(yīng)用過程中,可能存在網(wǎng)絡(luò)安全問題,這就需要采取有效措施,更好地保證水下無線通信技術(shù)具有較高的可靠性,使其能夠發(fā)揮應(yīng)有作用。
2.1加強(qiáng)水下無線通信網(wǎng)絡(luò)安全體系建設(shè)
水下無線通信網(wǎng)絡(luò)安全體系構(gòu)建,能夠從整體上保證水下無線通信技術(shù)具有較高的可靠性,從而滿足人們對(duì)水下無線通信技術(shù)的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)安全體系的建設(shè),要注重提升網(wǎng)絡(luò)防御能力,能夠?qū)暨M(jìn)行較好的抵擋,避免影響到網(wǎng)絡(luò)通信體系的性能。同時(shí),注重對(duì)數(shù)據(jù)完整性進(jìn)行保護(hù),并構(gòu)建有效的身份認(rèn)證體系,切實(shí)保證其具有較高的安全性能[4]。
2.2加強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)安全管理
水下無線通信網(wǎng)絡(luò)安全體系建設(shè)是提升水下無線通信網(wǎng)絡(luò)安全的重要基礎(chǔ),同時(shí),配合相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安全管理方法,對(duì)于提升網(wǎng)絡(luò)安全來說,起到了至關(guān)重要的作用。加強(qiáng)通信安全管理過程中,需要對(duì)水下無線通信網(wǎng)絡(luò)安全的特殊性進(jìn)行考慮,通過設(shè)置分級(jí)混合加密機(jī)制、分級(jí)信任管理機(jī)制能夠很好地提升網(wǎng)絡(luò)安全,更好地滿足水下通信網(wǎng)絡(luò)安全管理需要。
2.3保證網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒踩?/p>
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒踩ㄔO(shè),要注重對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行有效地應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇,直接影響到了其在水下無線通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的效果。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),主要涉及到了集中式、分布式、混合式三種結(jié)構(gòu),這三種結(jié)構(gòu)在應(yīng)用過程中,存在一定的局限性。例如降低無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和網(wǎng)絡(luò)的使用壽命,這樣一來,就需要對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理,能夠使其具有較好的性能,更好地提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和可靠性。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒踩ㄔO(shè),要將其放在一個(gè)重要位置,并且能夠?qū)ν負(fù)渲行录尤氲墓?jié)點(diǎn)信息進(jìn)行有效地檢測,保證海域安全。
2.4建立健全網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的安全協(xié)議
網(wǎng)路數(shù)據(jù)鏈路層在水下無線通信技術(shù)應(yīng)用過程中,起到了十分重要的作用,它關(guān)系到了水下無線通信技術(shù)信息傳輸質(zhì)量,并對(duì)信道的利用效率產(chǎn)生重要的影響。在建立健全網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層安全協(xié)議過程中,要注重對(duì)影響到網(wǎng)絡(luò)安全的因素進(jìn)行考慮,并能夠保證協(xié)議設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的針對(duì)性,從而有效地提升信道的利用效率,保證水聲信道安全。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層安全協(xié)議的設(shè)計(jì),能夠有效地減少節(jié)點(diǎn)碰撞,并能夠降低能量的消耗,除此之外,還需要考慮到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的安全性,這樣一來,才能夠使其在應(yīng)用過程中,更好地保證水下無線通信網(wǎng)絡(luò)的安全性。
3結(jié)束語
結(jié)合本文的研究和分析,我們不難看出,水下無線通信技術(shù)在應(yīng)用過程中,由于其自身存在一定的局限性,導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用過程中,面臨較大的安全問題。這樣一來,為了更好地提升水下無線通信技術(shù)的可靠性,必須加強(qiáng)水下無線通信網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè),并采取有針對(duì)性的解決措施,從水下無線通信網(wǎng)絡(luò)安全體系建設(shè)入手,加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全管理,優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),建立健全網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層安全協(xié)議,從而更好地提升水下無線通信網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè),使之能夠更好地滿足實(shí)際需要。
作者:何騫 單位:武警警官學(xué)院
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代化;城市軌道交通;無線通信;技術(shù);應(yīng)用
城市軌道交通無線通信服務(wù)一般分為專用的網(wǎng)絡(luò)電臺(tái),還有公共的電臺(tái),以及公共安全方面的通信,伴隨著多項(xiàng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展相關(guān)的帶寬的提升,信息的實(shí)時(shí)處理技術(shù)也會(huì)得到較快的發(fā)展,并且得到更為廣泛性的使用。在當(dāng)前,城市的軌道交通系統(tǒng)當(dāng)中,有一些無線通信技術(shù)信號(hào)系統(tǒng),其中的列車控制系統(tǒng)還有無線通信系統(tǒng)等等都能夠使用技術(shù)的手段進(jìn)行應(yīng)用提升。
一、無線通信技術(shù)在軌道交通運(yùn)營中的重要性
伴隨著城市軌道交通的不斷變化和發(fā)展,無線通信技術(shù)也有了一定的廣度和深度,并且發(fā)展越來越快,自動(dòng)化軌道交通投入使用之后,管理和運(yùn)作也有了多方面的變化,在城市交通當(dāng)中被廣泛的使用。除了地鐵中使用無線通信技術(shù)之后,還有很多城市在商業(yè)方面也引入了無線通信技術(shù),這成為信號(hào)還有乘客信息系統(tǒng)的使用重要系統(tǒng)。
二、典型無線通信技術(shù)
(一)3G技術(shù)分析
3G技術(shù)就是第三代的通信技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)一共有三種制式,分為同步方式碼的分多址,寬帶碼還有分多址以及WCDMA,3G技術(shù)在工作授權(quán)的頻段之內(nèi),國家相關(guān)部門和工業(yè)部門在國內(nèi)對(duì)三大運(yùn)營商發(fā)放了關(guān)于3G運(yùn)營的相關(guān)牌照,在工作的頻率上分別為1880MHz-1995MHz,還有2010HMz-2145HMz處于兩個(gè)頻段之間。3G技術(shù)可以對(duì)音樂以及圖像還有視頻等等多媒體形式進(jìn)行分析,能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)頁的瀏覽以及會(huì)議的電話還有電子商務(wù)等方面的信息等等,能夠非常高速對(duì)傳輸速率以此能夠道道144kb/s,慢速的移動(dòng)傳輸速率也能夠達(dá)到384kb/s,在靜止的狀態(tài)下傳輸?shù)乃俾誓軌蜻_(dá)到2Mb/s,3G技術(shù)在此過程中沒有更高的速率,也不能被智能終端的高清影像進(jìn)行支持,未能滿足一定的需求。
(二)WLAN技術(shù)
WLAN是一種比較便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),主要是使用射頻的技術(shù),在電磁波方面能夠取代舊方式的雙絞銅線做成已有格局的區(qū)域網(wǎng)絡(luò),能夠在空中進(jìn)行多方面的通信連接,此種方式集合了眾多的無線通信網(wǎng)絡(luò)的全稱。這項(xiàng)技術(shù)使用非常廣泛的一項(xiàng)技術(shù)就是wifi技術(shù),通信標(biāo)準(zhǔn)上呈現(xiàn)的是IEEE802.11的標(biāo)準(zhǔn)方式,其中也包含了IEEE802.1lb/g/n有多種協(xié)議族,在此基礎(chǔ)上還需要對(duì)無線局域網(wǎng)允許的情況下進(jìn)行局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的分析,可以不授權(quán)ISM視頻中的2.4GHZ,或者5.8GHz,要在這兩個(gè)波段中進(jìn)行無線連接。在IEEE802.11b當(dāng)中使用11kb/s的傳輸速率信號(hào)進(jìn)行共享,在此頻段當(dāng)中也能夠制作出將近2.4GHz,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之下可以使用更為廣泛性的wifi信號(hào),支持兩個(gè)波段的信號(hào),也兼容協(xié)議族,其中一個(gè)最大的速率能夠達(dá)到300-600Mb/s,也是在這些基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,同時(shí)支持兩個(gè)波段,也兼容更多的協(xié)議族。在當(dāng)前的軌道交通當(dāng)中使用無線通信技術(shù)可以做好更為多方面和廣泛的電視一定,使用這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)恩能夠給讓工作的頻率進(jìn)行重疊,因此此項(xiàng)技術(shù)在軌道交通當(dāng)中的使用還面臨著更多的列車無線通信信號(hào)的相關(guān)問題,某地因?yàn)樵诘罔F當(dāng)中,乘客自帶wifi的終端信號(hào)就造成了列車的逼停事件[1]。
(三)4G技術(shù)
4G技術(shù)就是第四代通信技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)包含了TD-LTE以及FDD-LTE兩種方式,在工作手段的頻段當(dāng)中進(jìn)行工作,工業(yè)以及信息化部門對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營上發(fā)放了4G的牌照,工作的頻率也是在1880HMz-1900MHz以及其他波段上。4G無線通信技術(shù)相對(duì)于3G來比,已經(jīng)成為一項(xiàng)非常得體的通信技術(shù)方式,可以在非常大的范圍當(dāng)中進(jìn)行更高速率以及更高質(zhì)量的音頻傳輸,制作視頻的圖像等等。4G技術(shù)使用的是正交多任務(wù)的分頻技術(shù),能夠使用大約100Mbps以上的傳輸速率,相對(duì)于以前的寬帶要快將近20倍,還能夠讓客戶對(duì)于無線服務(wù)的要求得到較為多方面的滿足[2]。
三、現(xiàn)代城市軌道交通無線通信技術(shù)與應(yīng)用
(一)3G/4G技術(shù)在城市軌道交通當(dāng)中的普及
3G/4G技術(shù)能夠滿足更多關(guān)于音樂、視頻還有圖像等等多媒體的形式,在會(huì)議電話還有電子商務(wù)等等方面有諸多的服務(wù)需求,這樣能夠在人們的生活當(dāng)中扮演非常關(guān)鍵和重要的角色,很多個(gè)城市當(dāng)中對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的使用以及普及不是非常高,一些地方將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用引入到站臺(tái)以及站廳當(dāng)中,如果列車一直行駛,到隧道之后,若是去瀏覽網(wǎng)頁就非常不容易,有時(shí)候還不能連接到網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,因此這個(gè)問題成為當(dāng)前軌道交通使用的阻礙。此種問題通過技術(shù)創(chuàng)新非常容易得到多方面的解決,這樣在3G/4G普及的基礎(chǔ)上會(huì)伴隨著地鐵的運(yùn)行讓舊線路的共有網(wǎng)絡(luò)得到全面的實(shí)現(xiàn)[3]。
(二)WIFI在城市軌道交通當(dāng)中的應(yīng)用
Wifi此項(xiàng)技術(shù)在組網(wǎng)當(dāng)中靈活性的使用有著非常高的傳輸速率,也正是因?yàn)檫@個(gè)特點(diǎn)因此被廣泛的被使用,也存在一定的阻礙性問題,主要是在移動(dòng)電視還有信號(hào)系統(tǒng)當(dāng)中,相關(guān)的乘客信息系統(tǒng)能夠在2.4GHz頻段帶來諸多的干擾性要素,這一特點(diǎn)在城市軌道交通中被阻礙。某地的地鐵一號(hào)線當(dāng)中搭建了無線寬帶傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò),這也是第一個(gè)能夠?qū)ifi部署充分實(shí)現(xiàn)功能的城市,能夠讓此項(xiàng)技術(shù)得到更為廣泛性的使用,此地區(qū)也是開創(chuàng)了城市軌道交通使用wifi的先河[4]。
四、結(jié)束語
綜上所述,本文對(duì)現(xiàn)代城市軌道交通無線通信技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究,此項(xiàng)技術(shù)的使用能夠極大的提升軌道交通的現(xiàn)代化,讓軌道交通中的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用得到廣泛的普及,這也是現(xiàn)代化軌道交通通信技術(shù)一個(gè)非常好的辦法,提升了該項(xiàng)技術(shù)的使用空間,讓此項(xiàng)技術(shù)可以給人民乘車帶來更多的便利性。
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