導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇無線通訊技術論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

隨著因特網(wǎng)、多媒體和無線通信技術的發(fā)展,人們與信息網(wǎng)絡已經(jīng)密不可分。當今無線通信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信產(chǎn)品尤其是便攜產(chǎn)品的強烈追求,作為無線通信技術一個重要分支的短距離無線通信技術正逐漸引起越來越廣泛的觀注。

1短距離無線通信技術簡介

近年來,由于數(shù)據(jù)通信需求的推動,加上半導體、計算機等相關電子技術領域的快速發(fā)展,短距離無線與移動通信技術也經(jīng)歷了一個快速發(fā)展的階段,WLAN技術、藍牙技術、UWB技術,以及紫蜂(ZigBee)技術等取得了令人矚目的成就。短距離無線通信通常指的是100m以內(nèi)的通信,分為高速短距離無線通信和低速短距離無線通信兩類。高速短距離無線通信最高數(shù)據(jù)速率>100Mbit/s,通信距離<10m,典型技術有高速UWB、WirelessUSB;低速短距離無線通信的最低數(shù)據(jù)速率<1Mbit/s,通信距離<100m,典型技術有藍牙、紫蜂和低速UWB。

2藍牙(Bluetooth)技術

“藍牙(Bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通信技術標準,也是目前國際上最新的一種公開的無線通信技術規(guī)范。它可以在較小的范圍內(nèi),通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網(wǎng)絡互聯(lián),使得近距離內(nèi)各種通信設備能夠?qū)崿F(xiàn)無縫資源共享,也可以實現(xiàn)在各種數(shù)字設備之間的語音和數(shù)據(jù)通信。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信設備,使設備去掉了連接電纜的不便,通過無線建立通信。

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(FrequencyHopping)和時分多址(TimeDivisionMulti-access—TDMA)等先進技術,為固定與移動設備通信環(huán)境建立一個特別連接。藍牙技術使得一些便于攜帶的移動通信設備和計算機設備不必借助電纜就能聯(lián)網(wǎng),并且能夠?qū)崿F(xiàn)無線連接因特網(wǎng),其實際應用范圍還可以拓展到各種家電產(chǎn)品、消費電子產(chǎn)品和汽車等信息家電,組成一個巨大的無線通信網(wǎng)絡。打印機、PDA、桌上型計算機、傳真機、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數(shù)字設備都可以成為藍牙系統(tǒng)的一部分。目前藍牙的標準是IEEE802.15,工作在2.4GHz頻帶,通道帶寬為lMb/s,異步非對稱連接最高數(shù)據(jù)速率為723.2kb/s。藍牙速率亦擬進一步增強,新的藍牙標準2.0版支持高達10Mb/s以上速率(4、8及12~20Mb/s),這是適應未來愈來愈多寬帶多媒體業(yè)務需求的必然演進趨勢。

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信技術,它必將在不久的將來滲透到我們生活的各個方面。

3超寬帶(UWB)技術

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信設備中使用。隨著無線通信的飛速發(fā)展,人們對高速無線通信提出了更高的要求,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%的無線通信方案。與常見的使用連續(xù)載波通信方式不同,UWB采用極短的脈沖信號來傳送信息,通常每個脈沖持續(xù)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(shù)據(jù)傳輸速率可以達到幾百分之一。在高速通信的同時,UWB設備的發(fā)射功率卻很小,僅僅是現(xiàn)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(xiàn)有無線電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數(shù)據(jù)通信方式,它有望在無線通信領域得到廣泛的應用。UWB的特點如下:

(1)抗干擾性能強:UWB采用跳時擴頻信號,系統(tǒng)具有較大的處理增益,在發(fā)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(chǎn)生的噪聲。

(2)傳輸速率高:UWB的數(shù)據(jù)速率可以達到幾十Mbit/s到幾百Mbit/s,有望高于藍牙100倍。

(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(tǒng)容量大,并且可以和目前的窄帶通信系統(tǒng)同時工作而互不干擾。

(4)消耗電能少:通常情況下,無線通信系統(tǒng)在通信時需要連續(xù)發(fā)射載波,因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波,只是發(fā)出瞬間脈沖電波,也就是直接按0和1發(fā)送出去,并且在需要時才發(fā)送脈沖電波,所以消耗電能少。

(5)保密性好:UWB保密性表現(xiàn)在兩方面:一方面是采用跳時擴頻,接收機只有已知發(fā)送端擴頻碼時才能解出發(fā)射數(shù)據(jù);另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低,用傳統(tǒng)的接收機無法接收。

(6)發(fā)送功率非常小:UWB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小,通信設備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實現(xiàn)通信。低發(fā)射功率大大延長了系統(tǒng)電源工作時間。

(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(diào)制和解調(diào),所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉(zhuǎn)換器及本地振蕩器等復雜元件,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化,成本大大降低,同時更容易集成到CMOS電路中。

篇2

前言

目前，我國大型石化企業(yè)在廠內(nèi)的通訊方式，一般仍然采用傳統(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)在防爆區(qū)與非防爆區(qū)之間的通訊。這樣的通訊系統(tǒng)龐大，線纜眾多不易于人員維護，加之廠區(qū)內(nèi)部腐蝕性氣體，工作環(huán)境，自然環(huán)境等經(jīng)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(fā)生時更加容易遭受破壞。一旦通訊中斷，對企業(yè)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(fā)展無線通訊網(wǎng)絡在企業(yè)的應用。 1、無線通訊技術的重要作用

石化工廠廠區(qū)面積大，人員分布散，防爆區(qū)內(nèi)移動作業(yè)人員和零散作業(yè)人員眾多。無線通訊系統(tǒng)對滿足人員通訊需要，加強防爆區(qū)內(nèi)分布人員的動態(tài)管理，優(yōu)化廠區(qū)網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)企業(yè)安全生產(chǎn)，調(diào)度指揮的有線，無線互聯(lián)互通，相互結(jié)合的信息傳遞，保證企業(yè)安全高效的生產(chǎn)具有十分重大的現(xiàn)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(shù)傳電臺、擴頻微波、無線網(wǎng)橋及衛(wèi)星通信、短波通信技術等。 2.1 數(shù)字電臺用于點對點或點對多點的工作環(huán)境，能夠提供標準RS-232接口，可直接與計算機、RTU、PLC等數(shù)據(jù)終端連接，實現(xiàn)透明傳輸。數(shù)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(shù)傳電臺技術比較成熟，標準統(tǒng)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(shù)傳電臺被GPRS/CDMA所取代。但同時，數(shù)傳電臺的相關技術也在不斷發(fā)展，智能化、網(wǎng)絡化、高帶寬的數(shù)傳電臺也不斷涌現(xiàn)。

2.2 擴頻微波和無線網(wǎng)橋技術是近幾年興起的一門數(shù)據(jù)傳輸技術。擴頻微波最大優(yōu)點在于較強的抗干擾能力，以及保密、多址、組網(wǎng)、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(lián)網(wǎng)應用。而無線網(wǎng)橋是無線射頻技術和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)橋技術相結(jié)合的產(chǎn)物。無線網(wǎng)橋是為使用無線（微波）進行遠距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c對點網(wǎng)間互聯(lián)而設計。它是一種在鏈路層實現(xiàn)LAN互聯(lián)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)設備，可用于固定數(shù)字設備與其他固定數(shù)字設備之間的遠距離（可達50km）、高速（可達百Mbps）無線組網(wǎng)。這兩項技術都可以用來傳輸對帶寬要求相當高的視頻監(jiān)控等大數(shù)據(jù)量信號傳輸業(yè)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(guī)范。它可以在較小的范圍內(nèi)，通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網(wǎng)絡互聯(lián)，使得近距離內(nèi)各種通訊設備能夠?qū)崿F(xiàn)無縫資源共享，也可以實現(xiàn)在各種數(shù)字設備之間的語音和數(shù)據(jù)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(huán)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(fā)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(xù)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(xù)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(shù)據(jù)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(fā)射功率卻很小，僅僅是現(xiàn)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(xiàn)有無線電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數(shù)據(jù)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(tǒng)具有較大的處理增益，在發(fā)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(chǎn)生的噪聲。 4.2 傳輸速率高：UWB的數(shù)據(jù)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(tǒng)容量大，并且可以和目前的窄帶通訊系統(tǒng)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(tǒng)在通訊時需要連續(xù)發(fā)射載波，因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波，只是發(fā)出瞬間脈沖電波，也就是直接按0和1發(fā)送出去，并且在需要時才發(fā)送脈沖電波，所以消耗電能少。 4.5 保密性好：UWB保密性表現(xiàn)在兩方面：一方面是采用跳時擴頻，接收機只有已知發(fā)送端擴頻碼時才能解出發(fā)射數(shù)據(jù)；另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，用傳統(tǒng)的接收機無法接收。 4.6 發(fā)送功率非常?。篣WB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小，通訊設備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實現(xiàn)通訊。低發(fā)射功率大大延長了系統(tǒng)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(diào)制和解調(diào)，所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉(zhuǎn)換器及本地振蕩器等復雜元件，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，成本大大降低，同時更容易集成到CMOS電路中。

5、結(jié)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(jù)現(xiàn)場需求及時調(diào)整項目方案，靈活性好，系統(tǒng)的功能擴展方便，因此特別適合石化行業(yè)對通信鏈路的要求。

參考文獻

[1]方旭明，何蓉.短距離無線與移動通訊網(wǎng)絡[M].北京：人民郵電出版社，2004.

篇3

    前言

    目前,我國大型石化企業(yè)在廠內(nèi)的通訊方式,一般仍然采用傳統(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)在防爆區(qū)與非防爆區(qū)之間的通訊。這樣的通訊系統(tǒng)龐大,線纜眾多不易于人員維護,加之廠區(qū)內(nèi)部腐蝕性氣體,工作環(huán)境,自然環(huán)境等經(jīng)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(fā)生時更加容易遭受破壞。一旦通訊中斷,對企業(yè)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(fā)展無線通訊網(wǎng)絡在企業(yè)的應用。 1、無線通訊技術的重要作用

    石化工廠廠區(qū)面積大,人員分布散,防爆區(qū)內(nèi)移動作業(yè)人員和零散作業(yè)人員眾多。無線通訊系統(tǒng)對滿足人員通訊需要,加強防爆區(qū)內(nèi)分布人員的動態(tài)管理,優(yōu)化廠區(qū)網(wǎng)路結(jié)構(gòu),實現(xiàn)企業(yè)安全生產(chǎn),調(diào)度指揮的有線,無線互聯(lián)互通,相互結(jié)合的信息傳遞,保證企業(yè)安全高效的生產(chǎn)具有十分重大的現(xiàn)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(shù)傳電臺、擴頻微波、無線網(wǎng)橋及衛(wèi)星通信、短波通信技術等。 2.1 數(shù)字電臺用于點對點或點對多點的工作環(huán)境,能夠提供標準RS-232接口,可直接與計算機、RTU、PLC等數(shù)據(jù)終端連接,實現(xiàn)透明傳輸。數(shù)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(shù)傳電臺技術比較成熟,標準統(tǒng)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(shù)傳電臺被GPRS/CDMA所取代。但同時,數(shù)傳電臺的相關技術也在不斷發(fā)展,智能化、網(wǎng)絡化、高帶寬的數(shù)傳電臺也不斷涌現(xiàn)。

    2.2 擴頻微波和無線網(wǎng)橋技術是近幾年興起的一門數(shù)據(jù)傳輸技術。擴頻微波最大優(yōu)點在于較強的抗干擾能力,以及保密、多址、組網(wǎng)、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(lián)網(wǎng)應用。而無線網(wǎng)橋是無線射頻技術和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)橋技術相結(jié)合的產(chǎn)物。無線網(wǎng)橋是為使用無線(微波)進行遠距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)狞c對點網(wǎng)間互聯(lián)而設計。它是一種在鏈路層實現(xiàn)LAN互聯(lián)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)設備,可用于固定數(shù)字設備與其他固定數(shù)字設備之間的遠距離(可達50km)、高速(可達百Mbps)無線組網(wǎng)。這兩項技術都可以用來傳輸對帶寬要求相當高的視頻監(jiān)控等大數(shù)據(jù)量信號傳輸業(yè)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(guī)范。它可以在較小的范圍內(nèi),通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網(wǎng)絡互聯(lián),使得近距離內(nèi)各種通訊設備能夠?qū)崿F(xiàn)無縫資源共享,也可以實現(xiàn)在各種數(shù)字設備之間的語音和數(shù)據(jù)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(huán)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(fā)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(xù)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(xù)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(shù)據(jù)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(fā)射功率卻很小,僅僅是現(xiàn)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(xiàn)有無線電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數(shù)據(jù)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(tǒng)具有較大的處理增益,在發(fā)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(chǎn)生的噪聲。  4.2 傳輸速率高:UWB的數(shù)據(jù)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(tǒng)容量大,并且可以和目前的窄帶通訊系統(tǒng)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(tǒng)在通訊時需要連續(xù)發(fā)射載波,因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波,只是發(fā)出瞬間脈沖電波,也就是直接按0和1發(fā)送出去,并且在需要時才發(fā)送脈沖電波,所以消耗電能少。  4.5 保密性好:UWB保密性表現(xiàn)在兩方面:一方面是采用跳時擴頻,接收機只有已知發(fā)送端擴頻碼時才能解出發(fā)射數(shù)據(jù);另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低,用傳統(tǒng)的接收機無法接收。  4.6 發(fā)送功率非常小:UWB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小,通訊設備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實現(xiàn)通訊。低發(fā)射功率大大延長了系統(tǒng)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(diào)制和解調(diào),所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉(zhuǎn)換器及本地振蕩器等復雜元件,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化,成本大大降低,同時更容易集成到CMOS電路中。 

    5、結(jié)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(jù)現(xiàn)場需求及時調(diào)整項目方案,靈活性好,系統(tǒng)的功能擴展方便,因此特別適合石化行業(yè)對通信鏈路的要求。

    參考文獻:

    [1]方旭明,何蓉.短距離無線與移動通訊網(wǎng)絡[M].北京:人民郵電出版社,2004. 

篇4

1引言

智能建筑的核心是系統(tǒng)集成，而系統(tǒng)集成的基礎則是智能建筑中的通信網(wǎng)絡。隨著計算機技術和通信技術的發(fā)展和信息社會的到來，迫使現(xiàn)代建筑觀念不得不更新。在信息化社會中，一個現(xiàn)代化大樓內(nèi)，除了具有電話、傳真、空調(diào)、消防與安全監(jiān)控系統(tǒng)外，各種計算機網(wǎng)絡、綜合服務數(shù)字網(wǎng)等都是不可缺少的。只有具備了這些基礎通信設施，新的信息技術，如電子數(shù)據(jù)交換、電子郵政、會議電視、視頻點播、多媒體通信等才有可能進入大樓。使它成為一個名符其實的智能建筑。隨著分布式智能建筑控制系統(tǒng)技術的日益成熟和應用普及，在建筑設備自動化系統(tǒng)中控制將進一步分散，在網(wǎng)絡中傳遞的將更多的是管理信息，系統(tǒng)的集成則越顯得重要。

目前，由于人們信息需求的激增，以及計算機技術帶來的多媒體終端等先進的終端技術，智能建筑實現(xiàn)智能化的瓶頸往往在于它的通信網(wǎng)絡?？梢哉f，通信網(wǎng)絡技術水平的高低制約了智能建筑的智能程度。為此，智能建筑中的通信網(wǎng)絡的設計是完成建筑智能化工程的重點所在。因此，在建設智能建筑時，需要在大樓的設計階段，就要融進通信網(wǎng)絡的設計。通信網(wǎng)絡主要分為兩大類，一類是有線網(wǎng)絡，一類是無線網(wǎng)絡。

2有線網(wǎng)絡

有線網(wǎng)絡是把分布在數(shù)公里范圍內(nèi)的不同物理位置的計算機設備連在一起，在網(wǎng)絡軟件的支持下可以相互通訊和資源共享的網(wǎng)絡系統(tǒng)。有線網(wǎng)絡在某些場合要受到布線的限制：布線、改線工程量大；線路容易損壞；網(wǎng)中的各節(jié)點不可移動。特別是當要把相離較遠的節(jié)點聯(lián)結(jié)起來時，敷設專用通訊線路布線施工難度之大，費用、耗時之多，實是令人生畏。這些問題都對正在迅速擴大的聯(lián)網(wǎng)需求形成了嚴重的瓶頸阻塞，限制了用戶聯(lián)網(wǎng)。

有線網(wǎng)絡需要使用以太網(wǎng)電纜和網(wǎng)絡適配器。雖然兩臺電腦可以通過以太網(wǎng)交叉電纜實現(xiàn)互聯(lián)，但是有線網(wǎng)絡一般還需要網(wǎng)絡結(jié)點設備，比如HUB集線器、交換機或者路由器，以實現(xiàn)更多電腦的互聯(lián)。以太網(wǎng)、集線器或者交換機都是比較可靠的，畢竟這方面的技術已經(jīng)十分成熟。要出問題的話，一般也就是電纜連接松散導致網(wǎng)絡掉線。有線網(wǎng)絡性能十分優(yōu)越。傳統(tǒng)的以太網(wǎng)連接只提供10Mbps的帶寬，但是現(xiàn)在普遍使用100Mbps的快速以太網(wǎng)帶寬，需要的也僅僅是更高一點的成本。而且現(xiàn)在硬件發(fā)展迅速，大多支持100Mbps，而且有些也已經(jīng)開始支持千兆速率了。

在大量使用網(wǎng)絡資源的時候，有線網(wǎng)絡中的集線器很容易造成網(wǎng)絡擁堵。而如果使用以太網(wǎng)交換機的話，則完全可以避免這個問題，所增加的成本也僅僅是一臺集線器的費用。

對于接入互聯(lián)網(wǎng)的任何有線網(wǎng)絡來說，防火墻是最首要的考慮因素。眾所周知，集線器和交換機本身并沒有防火墻功能，對于使用這些網(wǎng)絡設備的家庭用戶，可以在主機電腦上安裝防火墻。而使用路由器的用戶，則可以利用路由器本身具有的防火墻模塊，在連接路由器的電腦上，打開配置頁面進行簡單配置即可。

3無線網(wǎng)絡

所謂無線網(wǎng)絡，既包括允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，也包括為近距離無線連接進行優(yōu)化的紅外線技術及射頻技術，其與有線網(wǎng)絡的用途十分類似，而最大的不同在于傳輸媒介的不同，即利用無線電技術取代網(wǎng)線。無線網(wǎng)絡技術既可以節(jié)省鋪設線纜的昂貴開支，避免了線纜端接的不可靠性，同時又可以滿足計算機在一定范圍內(nèi)可以任意更換地理位置的需要。近年來，無線網(wǎng)絡已能夠通過與廣域網(wǎng)相結(jié)合的形式提供移動Internet多媒體業(yè)務。無疑，無線網(wǎng)絡將以它的高速傳輸能力和靈活性在智能建筑中發(fā)揮重要作用。

在現(xiàn)今有線網(wǎng)絡條件下的寫字樓中，隨著公司員工數(shù)量的增加，導致了工位的增加，但辦公室的空間有限，一味擴大辦公室、增加桌椅會增加運營成本，并不是理想的解決辦法。同時，人員座位和部門辦公室的調(diào)整也都會造成很大的麻煩，而銷售及服務支持人員頻繁外出使座位閑置造成了公司資源的嚴重浪費。

無線網(wǎng)絡可以克服這些問題，例如：在裝備了無線網(wǎng)絡以后，惠普公司的移動辦公環(huán)境使工位不再是唯一的辦公地點，與以前相比，員工數(shù)量在增加，但辦公桌椅的數(shù)量卻減少了，因為每天都有外出的員工，而那些在公司工作的員工，只要找到一個空位置就可以開展工作。員工不管在辦公室的任何一個角落，都能隨意地發(fā)電子郵件、分享文檔及上網(wǎng)瀏覽，大大提高了工作效率，同時也降低了總體擁有成本。

4有線網(wǎng)絡與無線網(wǎng)絡的對比

與有線網(wǎng)絡相比較，無線網(wǎng)絡具有開發(fā)運營成本低、時間短，投資回報快，易擴展，受自然環(huán)境、地形及災害影響小，組網(wǎng)靈活快捷等優(yōu)點。可實現(xiàn)“任何人在任何時間，任何地點以任何方式與任何人通信”，彌補了傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡的不足。隨著IEEE802.11標準的制定和推行，無線網(wǎng)絡的產(chǎn)品將更加豐富，不同產(chǎn)品的兼容性將得到加強?，F(xiàn)在無線網(wǎng)絡的傳輸率已達到和超過了10Mbps，并且還在不斷變快。目前無線網(wǎng)絡除能傳輸語音信息外，還能順利地進行圖形、圖像及數(shù)字影像等多種媒體的傳輸。

眾所周知有線網(wǎng)絡是通過網(wǎng)線將各個網(wǎng)絡設備連接到一起，不管是路由器，交換機還是計算機，網(wǎng)絡通訊都需要網(wǎng)線和網(wǎng)卡；而無線網(wǎng)絡則大大不同，目前我們廣泛應用的802.11標準無線網(wǎng)絡是通過2.4GHz無線信號進行通訊的，由于采用無線信號通訊，在網(wǎng)絡接入方面就更加靈活了，只要有信號就可以通過無線網(wǎng)卡完成網(wǎng)絡接入的目的；同時網(wǎng)絡管理者也不用再擔心交換機或路由器端口數(shù)量不足而無法完成擴容工作了。總的來說無線網(wǎng)絡相比傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

第一，無線網(wǎng)絡組網(wǎng)更加靈活。無線網(wǎng)絡使用無線信號通訊，網(wǎng)絡接入更加靈活，只要有信號的地方都可以隨時隨地將網(wǎng)絡設備接入到企業(yè)內(nèi)網(wǎng)。因此在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)應用需要移動辦公或即時演示時無線網(wǎng)絡優(yōu)勢更加明顯。

第二，無線網(wǎng)絡規(guī)模升級更加方便。無線網(wǎng)絡終端設備接入數(shù)量限制更少，相比有線網(wǎng)絡一個接口對應一個設備，無線路由器容許多個無線終端設備同時接入到無線網(wǎng)絡，因此在企業(yè)網(wǎng)絡規(guī)模升級時無線網(wǎng)絡優(yōu)勢更加明顯。

但是無線網(wǎng)絡相比傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡同樣存在著缺點：

1.傳輸帶寬方面：與有線網(wǎng)絡相同，無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸也受到帶寬限制，而且由于無線電傳輸沒有外部屏蔽能力，因此帶寬實際受限程度要遠超有線網(wǎng)絡，即使最先進的無線網(wǎng)絡技術也只能達到54Mbps每秒，比起100Mbps網(wǎng)絡而言實在是小巫見大巫。

2.傳輸距離方面：有線網(wǎng)絡與無線網(wǎng)絡都有信號衰減，與有線網(wǎng)絡相比，無線技術由于在空氣中傳輸，隨著氣候條件的改變，衰減速率有高有低，往往實際有效距離達不到最大極限，尤其在電器設備使用頻繁的室內(nèi)，使用距離更是大幅度縮短。

3.抗干擾能力方面： 有線網(wǎng)絡是通過加屏蔽層等技術抗干擾，必要時以光纖技術提供千兆級別的傳輸質(zhì)量，而無線網(wǎng)絡沒有任何屏蔽能力，只能通過自身的無線信號發(fā)射強度以及頻率、頻跳等技術來增強抗干擾性能，也由此造成了成本、體積和使用上的區(qū)別。

4.安全性方面：無線網(wǎng)絡的信號沒有邊界，任何人都可能截獲，其安全性能的缺陷主要體現(xiàn)在如下幾個方面：

第一，加密密文頻繁被破譯，已不再安全。曾幾何時無線通訊最牢靠的安全方式就是針對無線通訊數(shù)據(jù)進行加密，加密方式種類也很多，從最基本的WEP加密到WPA加密。然而這些加密方式已被陸續(xù)破解，首先是WEP加密技術被黑客在幾分鐘內(nèi)破解；繼而國外研究員將WPA加密方式中TKIP算法逆向還原出明文。

WEP與WPA加密都被破解，這樣就使得目前無線通訊只能夠通過自己建立Radius驗證服務器或使用WPA2來提高通訊安全了。

第二，無線數(shù)據(jù)sniffer讓無線通訊毫無隱私。用戶最不放心的就是由于無線通訊的靈活性，只要有信號的地方入侵者就一定可以通過專業(yè)無線數(shù)據(jù)sniffer類工具嗅探出無線通訊數(shù)據(jù)包的內(nèi)容，不管是加密的還是沒有加密的，借助其他手段都可以查看到具體的通訊數(shù)據(jù)內(nèi)容。然而從根本上杜絕無線sniffer又不太現(xiàn)實，畢竟信號覆蓋范圍廣泛是無線網(wǎng)絡的一大特色。所以說無線數(shù)據(jù)sniffer讓無線通訊毫無隱私是其先天不安全的一個主要體現(xiàn)。

第三，修改MAC地址讓過濾功能形同虛設。雖然無線網(wǎng)絡應用方面提供了諸如MAC地址過濾的功能，很多用戶也確實使用該功能保護無線網(wǎng)絡安全，但是由于MAC地址是可以隨意修改的，通過注冊表或網(wǎng)卡屬性都可以偽造MAC地址信息。所以當通過無線數(shù)據(jù)sniffer工具查找到有訪問權(quán)限MAC地址通訊信息后，就可以將非法入侵主機的MAC地址進行偽造，從而讓MAC地址過濾功能形同虛設。

5.適用范圍方面： 無線技術不同的固有屬性決定了它們大致的使用范圍，即使某些時候試圖強行使用不合適的技術也將沒有合適的產(chǎn)品。一般來說，無線網(wǎng)絡更適用于移動特征較明顯的網(wǎng)絡系統(tǒng)，而有線網(wǎng)絡則更適用于固定的，對帶寬需求較高的網(wǎng)絡系統(tǒng)。

5結(jié)語

因此，在智能建筑的設計過程中，通信網(wǎng)絡的選擇就要針對建筑物本身的使用功能進行分別選擇，多數(shù)為固定人員位置的宜選用有線網(wǎng)絡，多數(shù)為移動人員位置的宜選用無線網(wǎng)絡，若兩者兼具則應考慮實現(xiàn)有線網(wǎng)絡與無線網(wǎng)絡兼容使用。

篇5

中圖分類號：TP277.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）12-00-03

0 引 言

在橋梁工程領域，隨著各類自然及人為災害的增加，對橋梁穩(wěn)定性監(jiān)測和預警的要求也越來越高。目前，橋梁監(jiān)測主要集中在橋面、橋墩等橋體的監(jiān)測，而對于橋梁橋墩所在基質(zhì)（基礎地質(zhì)條件）的監(jiān)測卻相對較少?；|(zhì)是橋梁穩(wěn)定的重要基礎，當基質(zhì)經(jīng)過流水沖刷，地質(zhì)條件發(fā)生變化時，橋墩的穩(wěn)定性會隨基質(zhì)變化直接影響整個橋梁的穩(wěn)定性。

本文設計了一個基于CC2530無線傳感網(wǎng)絡，利用GPRS通訊及云服務器的橋梁基質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。實現(xiàn)了將監(jiān)測所得的各橋墩基質(zhì)高度數(shù)據(jù)上傳至云服務器處理并預警的功能。

1 系統(tǒng)簡介

系統(tǒng)設計包含物聯(lián)網(wǎng)層、承載網(wǎng)絡和應用層三個部分，其中物聯(lián)網(wǎng)層將CC2530作為基礎，設計監(jiān)測基質(zhì)高度的無線傳感器，每個橋墩都安裝一個傳感器作為ZigBee無線網(wǎng)絡的終端或中繼設備。協(xié)調(diào)器與SIM900A通過串口進行數(shù)據(jù)通訊，控制SIM900A連接GPRS，通過GPRS網(wǎng)絡發(fā)送數(shù)據(jù)至服務器或接收來自服務器的指令。系統(tǒng)基礎結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)ZigBee網(wǎng)絡的特點[1]，網(wǎng)絡內(nèi)使用短地址進行通訊，而重新組網(wǎng)后短地址可能會發(fā)生變化，系統(tǒng)設計使用CC2530的長地址（IEEE地址）作為區(qū)分唯一設備的ID，長地址為64位全球唯一識別碼，不會更改。服務器數(shù)據(jù)庫保存橋墩的長地址，每次終端注冊時數(shù)據(jù)庫更新長地址對應的短地址。物聯(lián)網(wǎng)層與服務器通訊簡圖如圖2所示。

系統(tǒng)設計一座橋只有一個協(xié)調(diào)器和GSM模塊，即一座橋只有一個確定的IP地址和端口。如圖2所示，系統(tǒng)要與某座橋的某個橋墩進行通訊的步驟為：查詢橋墩綁定的長地址――查詢長地址對應的IP、端口及短地址――往IP和端口發(fā)送包含短地址的數(shù)據(jù)――IP對應的GSM模塊收到數(shù)據(jù)――發(fā)送到協(xié)調(diào)器――通過短地址發(fā)送到終端。如此，系統(tǒng)即可實現(xiàn)服務器與多座橋不同橋墩傳感器之間的通訊。

2 系統(tǒng)硬件設計

2.1 基質(zhì)監(jiān)測傳感器設計

由于橋梁橋墩基質(zhì)測量的特殊性，沒有現(xiàn)成的即方便又經(jīng)濟的傳感器可以使用，論文以CC2530為核心芯片設計了一款綜合測量和無線通訊傳感器。傳感器采用磁環(huán)+普通的霍爾傳感器作為測量部分[2]，CC2530作為中控部分，磁環(huán)和塑料墊片相隔放置于一定長度的PVC管中，一個磁環(huán)和墊片的高度為5 mm，即測量的精度為5 mm。傳感器樣機如圖3所示。

圖中所示為橫向放置，正常安裝時為豎向安裝，傳感器底座和PVC管為一體，穿過CC2530電路板，兩者之間可以相互移動，當有位移時，電路板上的霍爾傳感器感應到變化則通知CC2530產(chǎn)生一次中斷，每產(chǎn)生一次中斷移動5 mm距離。傳感器在橋墩上安裝的示意圖如圖4所示。

由圖4可知，無線傳感器的CC2530部分與大鋼管為一體，安裝固定在橋墩上，底座、PVC管同小鋼管固定，PVC管穿過CC2530的感應器，小鋼管套入大鋼管內(nèi)，底座沉入水底與基質(zhì)接觸。當基質(zhì)高度降低時，小鋼管跟隨降低，當降低高度達到分辨率5 mm時，CC2530產(chǎn)生一次中斷，系統(tǒng)監(jiān)測到高度變化后，傳感器計算當前高度，將高度數(shù)據(jù)通過協(xié)調(diào)器發(fā)送到服務器。

2.2 協(xié)調(diào)器設計

協(xié)調(diào)器電路設計與常用CC2530電路設計類似，加入SIM900A模塊，利用串口與協(xié)調(diào)器通訊。其樣機如圖5所示。

2.3 供電設計

考慮到設備都在戶外運行，系統(tǒng)設計協(xié)調(diào)器和傳感器都采用太陽能板+蓄電池的供電模式。

3 CC2530程序設計

根據(jù)系統(tǒng)功能，程序設計分為協(xié)調(diào)器程序和無線傳感器程序兩個部分。無線傳感器可以作為終端或中繼使用。

3.1 協(xié)調(diào)器程序設計

協(xié)調(diào)器主要用于數(shù)據(jù)處理，組建ZigBee網(wǎng)絡，接收橋墩的監(jiān)測數(shù)據(jù)并通過SIM900A發(fā)送到服務器，接收服務器的控制查詢數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)下發(fā)至終端或中繼設備。程序主要分為組網(wǎng)、串口通訊、無線通訊三個模塊。

在組網(wǎng)程序方面，協(xié)調(diào)器運行Z-Stack協(xié)議棧與終端或中繼設備組網(wǎng)，該部分程序只需在Z-Stack協(xié)議棧[3]基礎上稍做修改即可。

串口程序的設計主要使用AT指令與SIM900A模塊進行通訊。通過程序設計，讓CC2530根據(jù)AT指令模式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)并判斷命令類型，實現(xiàn)GPRS連接和數(shù)據(jù)傳輸。與服務器間的數(shù)據(jù)通訊通過UDP實現(xiàn)。

無線通訊程序主要接收處理橋墩終端上傳的數(shù)據(jù)，包括注冊、心跳、高度數(shù)據(jù)、報警等，將數(shù)據(jù)按照協(xié)議格式通過串口和GPRS發(fā)送至服務器。處理串口轉(zhuǎn)換過來的相關指令并發(fā)送至橋墩終端。協(xié)調(diào)器端程序流程圖如圖6所示。

3.2 終端傳感器程序設計

終端傳感器的主要功能包括與協(xié)調(diào)器組網(wǎng)通訊，接收協(xié)調(diào)器指令進行查詢、設置基質(zhì)初始高度等，監(jiān)測基質(zhì)高度變化，并將變化后的高度數(shù)據(jù)發(fā)送至協(xié)調(diào)器。按照功能區(qū)分，將終端程序的設計分為組網(wǎng)程序、傳感器程序和無線接收處理三個模塊。傳感器端程序流程如圖7所示。

圖7 傳感器端程序流程

終端組網(wǎng)程序同樣使用Z-Stack協(xié)議棧，在協(xié)議棧的基礎上稍做修改，組網(wǎng)時讀取短地址和長地址并發(fā)送到協(xié)調(diào)器。

傳感器程序主要利用I/O口中斷，每中斷一次表明基質(zhì)高度發(fā)生5 mm變化，程序根據(jù)初始設置高度值計算當前高度并上報至協(xié)調(diào)器，若短時間內(nèi)高度變化過快則發(fā)送報警指令等。

無線數(shù)據(jù)處理模塊主要處理來自協(xié)調(diào)器的指令，包括查詢、設置高度等指令。程序接收到指令后，根據(jù)協(xié)議做相應的處理。此外，程序還設計了1分鐘定時向服務器發(fā)送心跳的功能，以表明設備在網(wǎng)，方便服務器處理。

4 云服務器功能設計

云服務器是系統(tǒng)運行的核心部分，論文所用系統(tǒng)將阿里云的云服務器作為基礎，設計數(shù)據(jù)庫和應用，實現(xiàn)橋梁基質(zhì)的實時監(jiān)測。云服務器主要包含數(shù)據(jù)庫設計，網(wǎng)絡通訊設計和應用層設計三個模塊。人機界面設計如圖8所示。

數(shù)據(jù)庫設計使用SQL Server2008進行數(shù)據(jù)管理，根據(jù)系統(tǒng)功能數(shù)據(jù)庫保存橋梁各橋墩傳感器的長地址和短地址，保存每座橋梁SIM900A的IP地址和端口及每個橋墩的高度數(shù)據(jù)等。

網(wǎng)絡通訊設計主要用于服務器跟橋梁和橋墩傳感器之間的通訊。論文使用UDP完成，根據(jù)設計的通信協(xié)議以及數(shù)據(jù)庫功能保證通訊正常進行。通訊指令包含注冊、心跳、高度數(shù)據(jù)、設置、報警等類型。

應用層設計主要是人機界面設計。論文采用地圖供應商提供的接口[4]，將監(jiān)測的橋梁以地圖模式顯示，此外，還包括設備綁定、查詢、報警等功能。

圖中左側(cè)為各橋梁以及橋墩的信息，中間為當前橋梁的地圖位置，下方為橋梁各橋墩的基質(zhì)高度信息。菜單包括綁定傳感器、設置等功能。

5 結(jié) 語

本文設計了一種監(jiān)測橋墩基質(zhì)高度變化的傳感器，利用ZigBee網(wǎng)絡+云服務器實現(xiàn)了實時監(jiān)測橋梁橋墩基質(zhì)高度變化的功能，系統(tǒng)設計友好的人機界面將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行直觀展現(xiàn)，系統(tǒng)無需人工值守即可實現(xiàn)遠程實時監(jiān)測、報警等功能。目前，該系統(tǒng)已在麗水市宣平港大橋投入測試階段，測試期間系統(tǒng)穩(wěn)定，各項功能均正常運行。

參考文獻

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篇6

二十一世紀以來，人們對無線通訊的需求越來越大，要求越來越高，無線頻譜空間的占用也越來越多，使得可用頻譜越來越少。在這樣的大背景下，如何將有限的頻譜發(fā)揮出最大的功效成為了無線通訊技術領域的一個熱點話題。隨著研究的深入，美國聯(lián)邦通信委員會研究指出，頻譜的利用存在很不平衡的情況，一些非授權(quán)頻段占用擁擠，而有些授權(quán)頻段則經(jīng)?？臻e，3GHz以下頻段的平均頻譜利用率僅為5.2%[1]?；诖朔N發(fā)現(xiàn)，眾多的專家、學者將目光聚焦到了不可再生的頻譜資源實現(xiàn)再利用的頻譜共享技術上，認知無線電隨之進入了公眾視野。

一、認知無線電的定義

認知無線電這一概念始于1999年，美國Joseph Mitola博士首先提出，他指出認知無線電即通過一種“無線電知識表示語言”的新語言提高個人無線業(yè)務的靈活性， 隨后在2000 年瑞典皇家科學院舉行的博士論文答辯中，Joseph Mitola對此進行了深入的探討[2]。在Joseph Mitola博士研究的基礎上，美國聯(lián)邦通信委員會也對認知無線電進行了定義，指出認知無線電是一種可通過與其運行環(huán)境交互而改變其發(fā)射機參數(shù)的無線電，這種定義在當前得到了較為廣泛的認可。綜合看來，筆者認為認知無線電是一種能夠依靠人工智能的支持，感知無線通信環(huán)境，根據(jù)一定的學習和決策算法，實時、自適應地改變系統(tǒng)工作參數(shù)，動態(tài)地檢測和有效地利用空閑頻譜的無線電。

二、認知無線電的功能

認知無線電的研究尚屬起步階段，其功能亦等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。從目前的研究來看，認知無線電具有檢測、分析和重構(gòu)三大功能[3]。

一是檢測功能。認知無線電必須具備精確的無線頻譜檢測能力，必須在可使用的全頻段范圍內(nèi)多維度進行頻譜檢測，從而發(fā)現(xiàn)可使用的頻段。由于是免許可使用，認知無線電必須具備迅速發(fā)現(xiàn)主用戶的能力，在工作過程中時刻檢測主用戶是否處于活動狀態(tài)，從而確保不對其產(chǎn)生干擾。

二是分析功能。分析包括對自身性能、網(wǎng)絡內(nèi)部狀態(tài)、外部相關數(shù)據(jù)和用戶自身需求等相關知識的分析。如果說檢測是信息的獲取，那么分析就是對相關信息的初步處理。認知無線電設備通過所獲取的頻譜檢測結(jié)果分析主用戶的位置、使用的頻點和發(fā)射時間，同時分析可用頻點位置、可用帶寬、信道狀況、自身傳輸可能會對其他用戶產(chǎn)生的影響以及完成業(yè)務傳輸所需的帶寬和時間等。

三是重構(gòu)功能。重構(gòu)能力使得認知無線電設備可以根據(jù)無線環(huán)境動態(tài)編程，從而允許認知無線電設備采用不同的無線傳輸技術收發(fā)數(shù)據(jù)。在不對頻譜授權(quán)用戶產(chǎn)生有害干擾的前提下，利用授權(quán)系統(tǒng)的空閑頻譜提供可靠的通信服務，這是重構(gòu)的核心思想。當該頻段被授權(quán)用戶使用時，認知無線電有兩種應對方式：切換到其它空閑頻段進行通信和繼續(xù)使用該頻段，但改變發(fā)射功率或者調(diào)制方案，以避免對授權(quán)用戶造成有害干擾。

三、認知無線電運用的關鍵技術

認知無線電要得到有效運用，就必須解決好頻譜資源匱乏和目前固定分配頻譜利用率較低的問題，以下技術研究就顯得尤為重要。

一是頻譜分配技術。頻譜分配是指根據(jù)需要接入系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)目及其服務要求將頻譜分配給一個或多個指定節(jié)點，是認知無線電實現(xiàn)有效運用的前提與核心。頻譜分配策略的選擇直接決定系統(tǒng)容量、頻譜利用率以及能否滿足用戶因不同業(yè)務而不斷變化的需求。頻譜分配技術按分配方式可以分為一般分為靜態(tài)頻譜分配、動態(tài)頻譜分配和混合式頻譜分配，按網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)分類可分為集中式頻譜分配和分布式頻譜分配，按合作方式分類可分為合作式頻譜分配與非合作式頻譜分配。無論是哪種分配方式，在進行分配時都必須堅持靈活性原則、系統(tǒng)性原則、減小信令開銷和計算量原則，在此基礎上設計認知無線電頻譜分配模型。

二是感知位置技術。無線電信號會受到地理環(huán)境的影響，不同的地理空間對與無線電信號的影響各異。室內(nèi)與室外、市區(qū)與鄉(xiāng)村、山區(qū)與平原相比，室外、鄉(xiāng)村和平原就更有利于無線電信號的傳輸。認知無線電與全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)結(jié)合，通過自我學習的方法，能夠識別出自身所處的地理位置，進而能根據(jù)地理環(huán)境選擇合適的發(fā)送頻率、調(diào)制方式等參數(shù)，這對認知無線電功能的實現(xiàn)有著重要的作用。

三是功率控制技術。認知無線電技術必須有效控制功率，這樣才能使主用戶不受干擾，實現(xiàn)頻譜共享。在研究功率控制問題時，有兩種方法值得我們?nèi)L試。一種是將測量到的主用戶接收機信號的本地信噪比近似為認知用戶與主用戶間的距離，從而相應地調(diào)整認知用戶的發(fā)射功率。另一種即采用兩用戶重復對策理論建模，借助遺傳算法來搜索策略空間。這些方法可實現(xiàn)在保證主用戶不受有害干擾的前提下增加認知用戶的發(fā)送功率。

除了上述三大技術外，物理層安全技術、鏈路保持技術、動態(tài)頻譜管理技術等亦有待于我們進一步去研究探索，進而促進認知無線電技術發(fā)揮出更大的功效。

參考文獻

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[3]畢志明，匡鏡明，王華.認知無線電技術的研究及發(fā)展[J].電信科學，2006（7）：56-60.

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0前言

移動學習作為數(shù)字化學習(E-learning)中的一個分支,是又一個新的學習模式,是教育技術領域研究的又一個新熱點,對我國教育界已經(jīng)不是一個陌生的概念。如今伴隨著無線通訊技術的迅猛發(fā)展,人們逐漸看到、感覺到移動學習存在的巨大潛力,因此如何將無線通訊技術應用于教育和培訓的話題又漸漸升溫。正如基更先生所指出的“,不是技術本身所固有的教育特性造就了遠程教育和開放大學的成功,而是公眾普遍擁有的技術造就了這種成功?！盇lexzanderDye等人在它們的題為《MobileEducation-aglanceatthefuture》的文章中對M-Learning(移動學習)給出了一個較具體的定義:移動學習是一種在移動計算設備幫助下的能夠在任何時間、任何地點發(fā)生的學習,移動學習所使用的移動計算設備必須能夠有效地呈現(xiàn)學習內(nèi)容并且提供教師與學習者之間的雙向交流。

1移動學習的對象

移動學習的對象不僅僅局限于學生的學習,還推廣到公司員工、沒有受過良好教育又渴望學習的人等等,唯一的條件是他們必須擁有移動通訊設備。它的理念是讓學習“隨時、隨地、隨身”地發(fā)生。

(1)學生:在無線通訊發(fā)展迅速的今天,大部分的學生都擁有了電腦、手機等電子通訊工具。這就為移動學習提供了一個很好的條件,我們可以充分利用這個優(yōu)勢來彌補課堂學習中的不足。

(2)公司員工:對于公司而言,移動設備的齊全及其高級功能,使“隨需應變”的“移動學習”變得可行。公司面臨的最大挑戰(zhàn)是如何將相關的信息和材料在最恰當?shù)臅r間提供給員工,保持員工的工作投入和競爭力。而移動學習也可以方便地借助他們現(xiàn)有的設備來解決存在的問題。

(3)沒有受過良好教育又渴望學習的人:這些人要么工作環(huán)境差,甚至很無聊,又沒有機會參加任何社會組織的培訓。但是他們共有的是移動電話,用它來發(fā)短信、聊天、玩游戲。移動學習就要借助他們的移動電話來激發(fā)他們學習的熱情,給他們學習的機會,教給他們學習技能,讓他們更好地就業(yè)。

2移動學習的基本模式

以移動電話為支撐的短消息模式:這是最基本也最普遍的模式,是正在運用和開發(fā)潛力最大的模式。

以互聯(lián)網(wǎng)為支持的連接技術模式:移動學習是移動通信、網(wǎng)絡技術和現(xiàn)代教育三者結(jié)合的產(chǎn)物。所以互聯(lián)網(wǎng)的技術支持是非常重要的,在短信息模式中,可以借助這一技術基礎。其主要的技術支撐是:WAP(WirelessApplicationProtocol)無線應用協(xié)議“;藍牙”(Bluetooth)技術,一種用于替代便攜或固定電子設備上使用的電纜或連接線的短距離無線連接技術;GPRS(GeneralPacketRadioService)即通過無線分組業(yè)務、3G通信協(xié)議等,從而為我們提供在臺式和筆記本電腦上才能實現(xiàn)的功能,如收發(fā)E-mail、網(wǎng)頁瀏覽、流媒體、多媒體信息等。

3移動學習的特性

(1)數(shù)字化:移動學習主要借助的是移動通訊和網(wǎng)絡技術,它的數(shù)字化特性是由其自身所借助的設備和支持技術決定的,也正是由于網(wǎng)絡的迅速發(fā)展,才更能夠加快移動學習發(fā)展的步伐。

(2)即時性:移動學習能夠給學生提供一個最寬松的環(huán)境,使你隨時都能夠與他人交流新的想法,把你思想的閃光點與他人分享。移動學習的核心特征就是讓學習者能夠體驗學習的愉悅,讓學習者能夠在最佳的時間和地點進行學習。

(3)隨意性:移動學習可以利用零散時間學習,可以在回家、旅途、商場等任何時間、任何地點隨時進行學習。而如遇到什么疑難問題也可以借助手機短信與老師和同學聯(lián)系,獲得解答。

(4)學習環(huán)境是移動的:不論是傳統(tǒng)學習還是網(wǎng)絡學習,他們的學習環(huán)境都是固定的。而移動學習的一個最突出的特點就是它的環(huán)境的移動性。這樣學習不再局限于一個固定的環(huán)境,實現(xiàn)了學習真正意義上的自主性。4移動學習的環(huán)境

移動學習能否得到很好的應用和發(fā)展,與其環(huán)境也有很大的關系。它的環(huán)境是移動的,教師、研究人員、技術人員和學生都是移動的,這是不同于傳統(tǒng)學習環(huán)境的一個特性。但是移動學習主要借助的是移動公司的短信服務和網(wǎng)絡公司支持的移動設備,所以這個環(huán)境是非常重要的。在整個的過程中我們必須與移動通信公司及網(wǎng)絡公司達成協(xié)議,為我們的移動學習提供良好的環(huán)境。

在構(gòu)建移動學習的同時,還要注意在任何場所學習的可行性。人是環(huán)境中最重要的一個要素,這就要求學習者具備一定的自我控制能力和自主學習的能力。移動學習中的學習者在整個流程當中,要能夠協(xié)調(diào)好與老師、同學、同事之間的關系,合理選擇學習的方式,實現(xiàn)自己的有效學習。在這個環(huán)境中,物力、財力等因素也是要考慮的問題。移動學習畢竟需要的是手機和網(wǎng)絡移動設備,這就提出了一個高于傳統(tǒng)學習的條件。如今在大學中幾乎實現(xiàn)了這樣的條件,所以我們要能夠利用便利的條件,發(fā)揮移動學習的作用,從而在實踐中探索,達到移動學習的真正目的——隨時隨地隨身地進行終身學習。

5移動學習存在的不足

(1)大多數(shù)研究者表示,PDA和WAP手機等移動設備只是目前在學習手段上的一種擴展,它們不能夠替代現(xiàn)有的學習工具。更重要的是,并非所有的學習內(nèi)容和學習活動都適合使用移動設備。

(2)網(wǎng)絡學習中在線閱讀時間過長,學習者的眼睛容易疲勞,也容易讓學習者產(chǎn)生厭煩感。而利用手機來進行學習,其屏幕的大小、分辨率等對閱讀也有很大的限制,并且如果在路途中,車子的晃動等外在條件也影響學習者學習的心情等。

(3)移動學習的運用時機也存在一定的問題,人在走路或在車上學習時,最好是運用收音機、隨身聽或MP3等進行語言的聽力訓練。這樣也就不需要運用掌上電腦、手機等昂貴的移動設備,節(jié)約了學習成本。

(4)人文因素。在移動學習中我們經(jīng)?？紤]的是如何利用現(xiàn)有的設備進行有效的學習,而忽略了學習者的需求。如公司對員工進行培訓時運用移動學習,不僅可以提高員工的工作效率,也節(jié)省了很多的成本。但是員工是否樂意學習,是否能達到培訓的目的及產(chǎn)生一定的效果,這些問題都沒有考慮過。

總而言之,移動學習的優(yōu)勢是有目共睹的,我們相信在利用各種設備的輔助之下開展的移動學習,也能夠給我們的教育帶來新的發(fā)展。但是,它的發(fā)展仍處在探索階段,如何才能夠發(fā)揮好它的內(nèi)在優(yōu)勢,在解決技術、環(huán)境、物資財力等方面的基礎上,更好地對學習者進行人文關懷,這都是我們應該關心的問題。因為教育的要旨是使全體學習者進行愉悅的、主動的學習,而不是被動的學習。這就需要我們在整個過程中進行有益的探索,真正實現(xiàn)移動學習隨時隨地隨身”的終身學習目標。

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中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1110048-01

一、發(fā)展背景

目前國內(nèi)外的指紋識別系統(tǒng)設備大多停留在指紋采集器、和一臺計算機的組合水平上,這樣的系統(tǒng)有很多缺陷。針對于目前國內(nèi)存在的一些不足,本項目擬以ARM芯片為核心的藍牙通訊芯片硬件,以指紋識別系統(tǒng)為核心的軟件,實現(xiàn)一個基于ARM的無線便攜式指紋辨識系統(tǒng)平臺,能實現(xiàn)無線通信傳輸。以此改進現(xiàn)有的指紋識別系統(tǒng),并期望在應用方面得到推廣。

二、研究意義

為了解決目前大多指紋識別系統(tǒng)的攜帶不方便,身份識別時間較長,工作效率低,且目前的系統(tǒng)都不具有通信交換功能和信息傳遞的及時性的缺點,有針對性的去設計和開發(fā)一種無線通信功能的便攜式指紋識別系統(tǒng)。

三、創(chuàng)新點

與常見的產(chǎn)品模型相比,有如下優(yōu)點:1.便攜式:本項目擬設計以ARM9為平臺的便攜式指紋識別系統(tǒng),該系統(tǒng)可以方便在室外使用,通過比較存儲器內(nèi)的指紋特征信息與現(xiàn)場采集的指紋信息可以完成身份確認;2. 速度快:通過相關人員的指紋能夠馬上確認身份,無需與計算機相連;3. 實現(xiàn)了無線通訊的模式:通過單片無線收發(fā)芯片可以完成與機構(gòu)中心的信息交流。

四、硬件設計

本系統(tǒng)硬件設計主要包括指紋采集、無線通訊、和存儲模塊三個部分。先利用指紋采集模塊采集指紋圖像,再經(jīng)ARM9模塊進行算法處理,把相關的信息存儲起來,并與存儲模塊的中的指紋比對確認身份,并通過無線通訊模塊把相關信息發(fā)送至信息中心。1.指紋采集指紋采集傳感器采用OV7620,并以I2C總線及DMA的數(shù)據(jù)傳輸方式實現(xiàn)與CPU的信息交互。當nXDREQ1輸出由高電平變得低電平時,傳感器便有數(shù)據(jù)輸出,并且數(shù)據(jù)能夠維持至下一個同樣的過程的到來。這正好符合44B0的外部DMA請求的單步模式的要求。于是自然就可以采用DMA的方式來讀取數(shù)據(jù)。最終的數(shù)據(jù)讀取是通過片選鎖存器來實現(xiàn)的。由于DMA的方式不干預CPU,因此也大大提高了讀取的速度。2.電源管理。電源管理部分采用了1150mAh的LI電,通過DC-DC升壓至5V,再通過LDO給系統(tǒng)所需要的3.3V和2.5V電壓。具體的實現(xiàn)過程為:電池供電時,開關S9按下,TEST1點由高變低,Q0導通,NAND網(wǎng)絡為高,系統(tǒng)開始供電,此時程序運轉(zhuǎn)并給與SHDN引腳高電平信號,促使Q6導通,此時即使按鍵抬起TEST1點仍為低電平,維持Q0的導通。當插上U后,按鍵的按下使得Q4導通,Q0此時截至,系統(tǒng)由電池供電切換為U供電,其它道理相同。關機時按鍵按。系統(tǒng)可以實現(xiàn)圖像的連續(xù)采集以及溫度、濕度、照明亮度等的控制。其中圖像采集是系統(tǒng)的核心,其工作流程如下:(1)默認情況下,系統(tǒng)工作在休眠狀態(tài)。(2)工作人員通過PC管理軟件發(fā)送命令開始采集圖像,軟件通過USB接口把命令發(fā)送給藍牙適配器ARM命令。(3)接收到圖像采集命令后,ARM控制CPLD開始采集圖像數(shù)據(jù)。(4)CPLD把采集到的一幀圖像數(shù)據(jù)寫入一塊SRAM中,把ARM的總線切換到該SRAM上,并通知ARM進行壓縮;同時CPLD往另一塊SRAM中繼續(xù)采集下一幀圖像,便于提高系統(tǒng)的吞吐率。(5)ARM通過藍牙模塊返回響應命令,并返回采集JPEG-LS圖像的頭信息。(6)PC管理軟件發(fā)送命令接收下一行壓縮圖像,ARM壓縮該行原始圖像,并發(fā)送壓縮數(shù)據(jù);如果出錯,可以重新發(fā)送。重復本步驟可以獲取整幀壓縮圖像。(7)PC軟件對壓縮圖像解碼并顯示,并提供其他附加功能,如圖像處理、保存等。(8)重復步驟(2)～(7),獲取下一幀壓縮圖像。由上述流程可以看出,JPEG-LS壓縮以及無線信道傳輸決定整個系統(tǒng)的圖像傳輸速率。無線傳輸采用藍牙技術,其標稱空中速率為1 Mbps,不易提高;因此,系統(tǒng)設計的核心是JPEG-LS的編碼效率。3.ARM與藍牙接口設計.藍牙是無線數(shù)據(jù)和語音傳輸?shù)拈_放式標準。它將各種通信設備、計算機及其終端設備、各種數(shù)字系統(tǒng),甚至家用電器,采用無線方式連接起來。為了優(yōu)化系統(tǒng)設計,我們采用性價比高的CSR BC2實現(xiàn)藍牙無線串口。CSRBC2是一款高度整合的模塊級藍牙芯片,主要包括:基帶控制器、2.4～2.5GHz的數(shù)字智能無線電和程序數(shù)據(jù)存儲器。通過該模塊,系統(tǒng)可以提供無線標準UART接口,支持多種波特率(如9.6 kbps、19.2 kbps、38.4 kbps、57.6kbps、115.2 1kbps、230.4 kbps、460.8 kbps、92l.6 kbps)。當速率為460.8 kbps時,藍牙芯片能夠正常工作;而在921.6kbps時,會有很高的誤碼率。

五、軟件設計

本系統(tǒng)軟件設計主要包括固定主程序,管理功能模塊,指紋采集算法模塊,指紋匹配算法模塊,無線通信程序模塊,硬件操作模塊等。以下為各個模塊所包含的函數(shù):1.指紋采集算法模塊:打開采集儀函數(shù)、關閉采集儀函數(shù)、設置參數(shù)函數(shù)、指紋探測函數(shù);2.指紋匹配算法模塊:指紋驗證函數(shù)、指紋比對函數(shù);3.無線通訊模塊:協(xié)議層函數(shù)、控制層函數(shù)、網(wǎng)絡層函數(shù)、鏈路層函數(shù)、驅(qū)動層函數(shù);4.硬件操作模塊:讀寫存儲器函數(shù)、初始化函數(shù)、狀態(tài)讀取函數(shù);5.管理功能模塊:指紋的存儲、刪除、更新函數(shù)。

六、結(jié)語

本系統(tǒng)以ARM為核心,通過藍牙傳輸,實現(xiàn)了數(shù)字化的無線指紋辨識功能。本系統(tǒng)具有良好的擴充性,可以使得系統(tǒng)更加微型化。首先,如果采用CSR公司更新的BC3系列芯片,則將融合ARM核以及藍牙功能,可以更加減小整個系統(tǒng)的體積。最重要的是,如果發(fā)展自主產(chǎn)權(quán)的指紋識別芯片,那么以現(xiàn)有的SOPC技術,可以將ARM核、CPLD邏輯門以及藍牙通信功能集成在一起,形成指紋識別的集成解決方案,從而使其產(chǎn)業(yè)化成為可能。

基金項目:本文為九江學院科研課題“《基于ARM7的無線便攜式指紋辨識系統(tǒng)設計》09kj11的研究”研究成果之一

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一、相關概念

物探測量是工程測量的一個重要分支，主要任務就是依據(jù)物探設計，將設計的勘探點用一定的測量方法放樣到實地并準確記錄其物探點空間位置，為物探野外施工、資料處理及解釋提供符合設計要求的測量成果、圖件和信息資料。GPS是由美國國防部研制部署和控制的軍民兩用，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。GPRS即通用分組無線業(yè)務是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務。

二、系統(tǒng)的實現(xiàn)

（1）集成定位接收終端硬件的設計和實現(xiàn)。GPS-GPRS集成定位接收終端的設計思想是集成GPS和GPRS兩個模塊。該定位終端實時獲取GPS提供的經(jīng)緯度、速度、時間等GPS信息后，以GPRS上網(wǎng)的形式發(fā)送給監(jiān)控中心。所以硬件設計應該包括GPS模塊和GPRS兩個模塊，并且要有一個控制單元協(xié)調(diào)兩個模塊工作。除此之外，定位終端還應該包括LCD顯示模塊和電源模塊等部分?？偟脑O計思路是GPS模塊通過串口通訊與單片機建立聯(lián)系，由單片機來控制GPS模塊工作，并對數(shù)據(jù)進行處理，處理后的數(shù)據(jù)通過485總線傳輸給GPRS模塊，再有GPRS模塊通過無線通信將信息傳輸給終端LCD顯示模塊上。（2）集成定位接收終端軟件的設計和實現(xiàn)。定位接收終端的軟件主要完成上電后系統(tǒng)的初始化，對各個模塊的檢測，接收GPS模塊傳來的GPS消息，利用GPRS模塊傳輸?shù)腉PS定位信息。整個軟件系統(tǒng)應該包括主控模塊、GPRS模塊、GPS模塊、LCD顯示模塊和串口操作模塊五部分。本課題的軟件分為終端軟件部分和服務器軟件部分。將內(nèi)核加載到RAM中運行后，系統(tǒng)的控制權(quán)就完全轉(zhuǎn)交給內(nèi)核了。內(nèi)核在完成一系列初始化工作后，將自動運行用戶程序。終端軟件主要包括以下幾個主要模塊：鍵盤處理、GPS數(shù)據(jù)的處理、用戶數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。（3）監(jiān)控中心設計和實現(xiàn)。監(jiān)控中心主要實現(xiàn)對GPS-GPRS集成的定位系統(tǒng)中的各個定位終端的控制和跟蹤，它能主動向系統(tǒng)中各個定位終端發(fā)送位置請求，并且獲取各個終端的位置消息，解析出GPS消息中的經(jīng)緯度、時間、速度等值，并且通過軟件界面顯示，供用戶察看。同時通過軟件接口將定位消息發(fā)送到與電子地圖或GIS等軟件平臺接口，以便其他后臺程序利用終端的位置消息進一步進行分析和處理。監(jiān)控中心通過串口連接一個無線通訊模塊，以其來實現(xiàn)和各終端無線設備的通信。監(jiān)控中心的主要部分包括：無線通訊模塊部分――監(jiān)控中心服務器部分――無限通信終端部分。本次系統(tǒng)的工作流程下所述：第一，監(jiān)控中心接到一單新的任務后，馬上查找當前是否有空閑的終端，如果有則直接選擇一個，然后向其下達工作任務，如果沒有則轉(zhuǎn)到第二。第二，監(jiān)控中心在新接收任務附近的地點查找是否有正在工作的終端，如果有則向它們發(fā)送消息，要求報告當前的工作狀態(tài)。第三，監(jiān)控中心根據(jù)報告過來的信息，選取一個最合適的終端，向其下達工作任務。第四，各終端的使用者在完成工作之后，向監(jiān)控中心發(fā)送信息，報告各自的工作情況，監(jiān)控中心會自動在數(shù)據(jù)庫中更新這些信息。第五，監(jiān)控中心也可以提供一些公共服務，如信息查詢等。（4）定位系統(tǒng)在物探行業(yè)中的應用。物探測量作業(yè)多位于沙漠等荒蕪人煙的地方，地形復雜，山體高大，道路稀少，氣候多變，晝夜溫差大。由于受地形、氣候、山體遮擋、森林覆蓋等諸多不利因素的影響，使測量精度受到限制，施工進度無法保證，作業(yè)效率低下，人員安全不能保障，項目成本上升等?；贕PS-GPRS定位系統(tǒng)的物探測量作業(yè)具備了以下功能特點：一是有效增加物探測量作業(yè)距離，提高信號覆蓋范圍，有手機信號的地方即可工作，更加方便用戶的使用，；二是采用GPRS通訊模式的物探測量系統(tǒng)，數(shù)據(jù)速度快，隨著速度的增加，其數(shù)據(jù)延遲也降低了，相比于GSM通訊費用低，GPRS數(shù)據(jù)傳輸費用遠比打電話接入的費用低。GPS與GPRS技術的結(jié)合，使得任何地點的流動站都可以方便的與基準站、中繼站、監(jiān)控中心建立數(shù)據(jù)聯(lián)系。

三、結(jié)論

本文以物探測量的實際工作需要為目標，將GPS技術與GPRS技術有機地結(jié)合，嚴格按照實際物探測量操作流程建立相應的模型，利用GPRS的數(shù)據(jù)傳輸功能，對GPS數(shù)據(jù)進行實時傳輸，其可操作性及實時性都較強，而且成本較低，結(jié)構(gòu)簡單，具有較高的可靠性；同時可以將本地原始位置信息實時發(fā)送到基地進行處理，并給用戶返回更加精確的位置消息，這樣就可以避免由于誤差范圍太大而導致的重復勞動。

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在許多基于單片機的應用系統(tǒng)中，系統(tǒng)需要實現(xiàn)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(shù)據(jù)傳輸，也有用于近距離無線網(wǎng)絡接入。從早期的IRDA規(guī)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(shù)據(jù)傳輸，因此在小型的移動設備中獲得了廣泛的應用。

一、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(fā)送端將基帶二進制信號調(diào)制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進行解調(diào)，還原為二進制數(shù)字信號后輸出。常用的有通過脈沖寬度來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM）和通過脈沖串之間的時間間隔來實現(xiàn)信號調(diào)制的脈時調(diào)制（PPM）兩種方法。

簡而言之，紅外通信的實質(zhì)就是對二進制數(shù)字信號進行調(diào)制與解調(diào)，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(diào)制解調(diào)器。

二、紅外通訊技術的特點

紅外通訊技術是目前在世界范圍內(nèi)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(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā)；

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(nèi)），短距離，點對點直線數(shù)據(jù)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(jīng)。

三、紅外數(shù)據(jù)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、鍵盤鼠標等計算機設備；

⑶電話機、移動電話、尋呼機；

⑷數(shù)碼相機、計算器、游戲機、機頂盒、手表；

⑸工業(yè)設備和醫(yī)療設備；

⑹網(wǎng)絡接入設備，如調(diào)制解調(diào)器。

四、紅外數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸，功能單一，擴展性差。

五、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(chǎn)品遭淘汰，包括歷史悠久的調(diào)制解調(diào)器。預計，執(zhí)行紅外通信標準即可將所有的局域網(wǎng)(LAN)的數(shù)據(jù)率提高到10Mb/s。

紅外通信標準規(guī)定的發(fā)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(fā)內(nèi)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(wǎng)。由于電話機、手持式計算機和紅外通信連接全都是數(shù)字式的，故不需要調(diào)制解調(diào)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(shù)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(shù)據(jù)以及控制電視、盒式錄像機和其它設備。

六、紅外通信技術開辟數(shù)據(jù)通信的未來

目前，符合紅外通信標準要求的個人數(shù)字數(shù)據(jù)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(tǒng)(PCS)和全球移動通信系統(tǒng)(GSM)網(wǎng)絡的建立而充分顯示出來。由于紅外連接本身是數(shù)字式的，所以在筆記本計算機中不需要調(diào)制解調(diào)器。便攜式PC機有一個任選的擴展插槽，可插入新式PCS數(shù)據(jù)卡。PCS數(shù)據(jù)卡配電話使用，建立和保持對無線PCS系統(tǒng)的連接；擴展電纜的紅外端口使得在PCS電話系統(tǒng)和筆記本計算機之間容易實現(xiàn)無線通信。由于PCS、數(shù)字電話系統(tǒng)和筆記本計算機之間的連接是通過標準的紅外端口實現(xiàn)的，所以PCS數(shù)字電話系統(tǒng)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(shù)據(jù)通信。而且，由于該系統(tǒng)不要求在計算機中使用調(diào)制解調(diào)器，所以過去不可能維持高性能PC卡調(diào)制解調(diào)器運行所需電壓的手持式計算機，現(xiàn)在也能以無線方式進行通信。紅外通信標準的開發(fā)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(shù)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(gòu)歷來重視這一技術的開發(fā)和應用。這一技術在軍事隱蔽通信，特別是軍事機密機構(gòu)、邊海防的端對端通信中將發(fā)揮出重要的作用。正如前面所述，它還將對計算機技術產(chǎn)生沖擊，對未來數(shù)據(jù)通信產(chǎn)生重大影響。

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