現代通信技術范文
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關鍵詞:短波通信 技術與裝備 發展趨勢
中圖分類號:TN92 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2012)05-0057-02
短波通信歷來是軍事指揮的重要手段之一。隨著現代通信技術的發展,短波通信在戰場中的地位和作用亦日趨顯著。因此,有必要了解短波通信的特點、技術與裝備及其發展趨勢。
1、短波通信概述
利用短波進行無線電通信稱為短波通信, 又稱高頻通信。短波通信的頻率為1.5MHz~30MHz,它既可以通過天波來進行遠距離通信,又可以利用地波進行近距離通信。
1.1 短波通信的發展現狀
短波通信是歷史最悠久的無線電通信方式。長期以來,短波通信因其固有特點而被廣泛用于政府、外交、氣象、商業等各個部門。上世紀七十年代初,衛星通信的興起對短波通信造成了巨大沖擊。然而, 經過實踐人們認識到,與衛星通信相比,短波通信不但成本低、易實現, 重要的是其主要傳播媒質-電離層具有天然的抗摧毀性。
上世紀八十年代后,人們又重新探索研究短波通信技術,利用自適應信道探測和頻率管理等手段,大大提高了短波通信質量、可靠性以及數據傳輸速率,使得現代短波通信又重獲廣泛的應用前景。
1.2 短波通信的特點
天波是短波通信的主要傳播方式,而天波是靠電離層的反射來傳播的,由此決定了短波通信存在著獨有的特點:
(1)傳播距離遠。電離層對短波吸收少,靠天波傳播可以達到很遠距離,即使是中小功率的電臺,電波也能靠天波傳播到很遠的地方。例如TKR150A型電臺屬中小功率短波電臺,利用天波可以傳播到一千公里以外的地方去。
(2)衰落現象比較嚴重。衰落現象是由于利用天波傳播時,接收點收到了由兩個或兩個以上的途徑傳來的電波,而反射這些電波的電離層又在不斷變化造成的。尤其是在黃昏和拂曉,電離層正處在急劇變動過程中,衰落現象更為嚴重。
(3)有時存在靜區。在短波的較高頻率工作時,會出現地波收不到,天波又超越接收點的區域,這個區域就叫靜區。接收者處在靜區范圍內時,就收聽不到對方的信號。
(4)信號傳輸穩定性差及受大氣和工業無線電噪聲干擾嚴重等。
(5)短波通信設備簡單、易隱蔽、維護費用低及破壞后易恢復。
2、現代短波通信技術與裝備
在現代短波通信中,許多新技術得到了進一步的發展和應用,由此短波通信系統及裝備的性能也得到了較大提高。
2.1 現代短波通信技術
短波通信技術基本上都是圍繞著克服和彌補短波通信原有缺點而發展起來的。近些年來,短波通信新技術主要有以下若干方面:
(1)短波自適應通信技術。短波自適應通信技術是現代短波通信的象征,是短波通信技術發展史上的一次重大變革。它利用微處理機控制技術,實現自動選頻、信道存儲及自動無線調諧。微處理技術的不斷發展,產生高速信號處理器(DSP),利用信號處理器的快速傅里葉變換,完成對音頻編解碼、信噪比測量等短波信道質量的高速探測,因而能實時選擇出最佳的通信信道,克服短波信道的時變性、多徑時延及噪聲干擾等對通信的影響,實現短波信道的高質量通信。短波自適應通信技術主要包括:自適應選頻與信道建立技術、自適應跳頻技術、功率和傳輸速率自適應技術及自適應調零天線技術等。
(2)短波高速調制解調技術。在短波信道上傳輸高速數字、數據信號時,遇到的主要問題是由多徑傳輸導致的多徑延遲,其結果導致接收端信號在時間上被展開,包括形狀畸變,從而增加了形成碼間干擾和錯誤判決的概率。要實現高速傳輸,必須對數字、數據信號進行適當的處理-調制解調。目前常用的窄帶短波電臺的調制解調器有串行和并行兩種體制。正交頻分復用調制方式具有傳輸速率快、頻帶利用率高和抗多徑能力強等優點,被廣泛應用于短波通信領域。
(3)短波傳輸頻帶擴展技術。在短波通信中,由于主要靠天波傳播,每條路徑受自由空間損耗、電離層吸收損耗和地面反射損耗等因素影響,使得短波頻段存在“窗口效應”和“多孔性”等現象。應用傳輸頻帶擴展技術,則可以提高通信的抗干擾、抗截獲能力,提高通信傳輸容量。比較常用的傳輸頻帶擴展技術主要有短波直接序列擴頻技術、高速跳頻技術。
(4)短波通信突發技術。“突發通信”就是將信息分包(組)后,在某瞬間突然發出,具有隨機性和短暫性。信息每次發送時間短,頻率更換頻繁,發送時間難以捉摸,因此抗截獲能力強。目前,突發通信時間短到60~200ms。在此體制中捕獲序列碼的設計與檢測方法以及由于通信時間短,同步的快速建立和自適應均衡器的快速收斂是設計中的難點,現已基本解決。
2.2 現代短波通信裝備
隨著微電子技術的發展,短波通信裝備逐步走向集成化、綜合化、智能化,技術性能顯著提高。比較有代表性的性能優良的設備和系統有:澳大利亞的HF-90H、西德的CHX-200(智能化HF通信系統)、美國的CHESS、HF2000系統以及法國TRT公司的MDM12/24等。
篇2
【關鍵詞】第三代移動通信技術 現代通信技術 問題 影響
1 第三代移動通信技術概述
要想深入探究第三代移動通信技術究竟如何影響現代通信技術,那么首先要對其定義及特征有所了解,對其簡要概述如下:
1.1 第三代移動通信技術之定義
第三代通信技術一般被人們稱為3G,由英文3rd Generation縮寫而來。主要相對第一代模擬式手機(也就是1G),和第二代GSM、TDMA等數字手機(也就是2G)而言。具體而言,第三代通信技術是指,將無線通信和國際互聯網等其他多媒體通信相結合,一種新興的移動通信系統。它不僅能夠對音樂、視頻流、圖像等多媒體形式進行處理,還能夠提供諸如電話會議、電子商務、網頁瀏覽等多種多樣的信息服務。但是,要想其能夠實現這些功能,就必須保證無線網絡達到支持該項活動發生的數據傳輸速度。
1.2 第三代移動通信技術之特征
通過查閱相關文獻,結合工作實際,可以看到第三代移動通信技術主要由以下幾點特征:第一,與第一、二代移動通信技術相比,其可實現全球無縫覆蓋、高頻譜利用率、高服務質量、高保密性、低成本等特點。第二,第三代移動通信技術具備了支持從話音到多媒體業務轉換的能力,尤其是在支持互聯網業務方面有著出色的表現。
2 當前發展第三代移動通信技術所面臨的問題
雖然第三代移動通信技術在許多方面比第一、第二代移動通信技術更為便捷、高效,但是在發展過程中仍然面臨著一些問題,對其主要存在的問題歸納如下:
2.1 時延擴展問題
時延擴展問題是指,來自不同路徑的信號會產生不同的傳播時延,而一旦時延超過檢測脈沖寬度的百分之十,脈沖之間的干擾就會變得十分明顯,從而對移動通信的數據傳輸速率產生影響,受到限制。
2.2 多徑衰落問題
這一問題在幾乎所有的移動通信系統中都有可能會產生。主要是因為,無線電波在傳播的過程中會發生反射、散射、折射現象,這樣一來就會產生多條傳播路徑。當不同路徑的信號同時到達接收機的時候,受到天線位置、極化、方向不同的因素影響,接受信號的相位、幅度也會產生起伏狀的變化,從而導致較為嚴重的衰落現象。
2.3 多址干擾問題
多址干擾是3G系統所獨有的一種干擾,產生的原因主要是,用戶不同的擴頻碼字相互之間的干擾。因為3G系統采用的是CDMA技術,也就是利用不同的擴頻碼字對用戶進行區分,正因為如此,各個用戶的擴頻碼就必須幾倍較強的自相關性和較弱的互相關性。但是,即便自相關性很強,互相關性很弱,也不可能保證各個用戶之間的互相干擾完全消失。因此,CDMA系統就會收到干擾限制。
2.4 遠近效應問題
遠近效應所帶來的問題,主要是因為各個移動臺在發射信號的時候都是使用相同的頻率,而基站在接收信號的時候,對較近的移動臺發射出來的信號接收功率要遠遠大于較遠處的。簡單來說,遠近效應問題就是指近處打工了信號對遠處的小功率信號產生較強的干擾。這種干擾不僅僅在3G系統中存在,但是在3G系統中表現得最為明顯。
3 第三代移動通信技術對現代通信技術的影響
隨著第三代移動通信技術的發展和推廣,其對現代通信技術帶來了重大的影響。最為主要的表現形式就是,為人們生活、工作、學習等提供了更為優質的通信服務。具體而言,可以分為以下幾類:
3.1 移動支付服務
移動支付也被人們成為手機支付,一般是指用戶在購買商品、服務時,直接用手機進行支付。例如,支付寶推出的當面付、掃碼付等服務項目,都屬于移動支付。在移動通信產生的最初時期,重點主要是最基本的通信,隨著移動通信技術的不斷發展和推進,已經延生到了生活的各個方面,極大的方便了人們的生活。一些技術較為成熟的城市,已經推出了同時具備公交卡、銀行卡、信用卡等多重功能的手機卡。在移動支付服務的實現過程中,需要銀行、商家、運營商等多方配合,才能保證完成,并確保支付安全。
3.2 定位服務
定位服務又叫做位置服務,主要是講移動通信網絡與衛星定位系統相互校核,為消費者提供的一種通信增值業務。通常是借助使用者的移動終端,在某種具體的定位技術下,將用戶所處位置進行確定。
3.3 可視電話服務
相比較傳統的電話通信方式而言,第三代移動通信技術以其技術的先進性,設備的現代化,實現了可視電話服務功能。普通的電話只能夠實現語音的傳輸,但是第三代移動通信技術能夠將“順風耳”變成“千里眼”。
3.4 視頻留言服務
視頻留言服務是,當用戶在撥打對方電話無人接聽或者自動轉接到留言信箱的情況下,借助用戶手機的攝像頭及錄音設備錄制音頻、視頻這一類多媒體留言的服務。被呼叫用戶在有網絡數據傳輸的情況下,能夠在手機或者網頁上查看留言。
4 結語
第三代移動通信技術是通信業與互聯網業相互融匯、結合的產物。用戶只要擁有一臺支持3G網絡的手機,除了在完成日常通信需求之外,還能夠及時、方便、迅速的實現購物、視頻等多媒體通信。并能能夠直接在手機屏幕上寫字繪畫,在十分短的時間內傳輸給另外一臺手機。除此之外,還能夠利用3G技術實現實時位置共享、電話會議、多媒體彩鈴等服務。隨著近年來對第三代移動通信技術的普及,越來越多的城市對移動運營商發放了3G牌照,越來越多的人們體會到3G通訊技術帶來的便利與快捷。因此,第三代移動通訊技術將對現代通訊技術的發展產生重大影響。
參考文獻
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篇3
關鍵字:超寬帶;通信技術;研究;應用
Abstract: the pulse uwb transmission technology is a kind of carrier communication technology, with high data rate transmission, indoor multipath resolution ability strong, accurate positioning, low power consumption, high confidentiality. Ultra-wideband communication technology in this paper, a detailed analysis of unique characteristics and the latest research situation, and introduces the key application fields of modern ultra wideband communication technology.
Key words: ultra broadband; Communication technology; Research; application
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A文章編號:2095-2104(2013)
引言
超寬帶通信這項新興的技術利用極窄、超低功率的射頻脈沖在收發兩端傳遞信息。使用短持續期的脈沖作為基本的通信單元將使這項技術獲得獨特的優勢,同時也帶來技術的挑戰。超寬帶無線通信的獨特優勢在于它能夠提供高速率、低功耗及低成本的短距離無線鏈路,并且由于超寬帶是對現在已被占用的頻率資源的重用,因而可以緩解目前日趨緊張的頻帶資源需求。此外,超寬帶也非常適合室內密集多徑傳輸環境下的高速無線傳輸。目前,這種無線通信技術已經被美國聯邦通信委員會(fcc)采納,允許超寬帶技術和產品參與商業化動作,并且頒布了超寬帶占用帶寬的相關條件。ieee802.15.3a標準已經將超寬帶技術選為其實現無線個域網中物理層的基本技術,此外,最近提出的ieee802.15.3a標準中也包括了超寬帶的物理層方案。與此同時,歐洲和亞洲的諸多國家(包括我國)也在積極地展開研究和指定各自的標準,期望形成獨立自主的超寬帶技術知識產權。
1.超寬帶通信技術的概述及特點
超寬帶通信技術因為具有系統復雜度低、發射信號功率譜密度低、能夠提供厘米級定位精度、被截獲能力低和對信道衰落不敏感等特點。
1.1 超寬帶通信技術的概述
超寬帶通信技術是現代被廣泛且深入研究的一種新型無線通信技術,不僅僅是因為它與其余的通信系統同時享有頻段,且占有極寬帶寬,同時還給研究兼容、干擾的等領域引起挑戰,更是因為它擁有低功耗、低消費、高數據率等特點。現在超寬帶通信技術包括DS-CDMA方案、MB-OFDM方案(多頻帶OFDM)、脈沖超寬帶方案三種。超寬帶通信技術脈沖長度比包括以3G為代表的寬帶cdma技術在內的現有無線通信技術的帶寬都大,一般都在亞納秒量級。現在超寬帶基于專利和現實技術復雜等關系,其主要方案是DS-CDMA和MB-OFDM。
1.2超寬帶通信技術的特點
超寬帶技術在歷史上還有其他的名稱,如脈沖無線電 (ImpulseRadio),時域脈沖,無載波技術等。上述名稱反映了超寬帶信號在時域上持續時間極短,在頻域上覆蓋了很寬的頻帶這個典型特點。
1.2.1輻射譜密度低
超寬帶通信系統使用很低的功率譜密度發射信號,功率譜密度與窄帶系統接收端的背景噪聲電平持平。因此,超寬帶系統對窄帶系統的干擾小,能與其他通信系統共享頻譜資源。此外,低的輻射譜密度使得信號的隱蔽性特別強,被截獲
和檢測的概率低,保證了通信的安全性。
1.2.2傳輸速率高
信道容量隨帶寬是線性增加,而隨信號功率是呈對數增加。對于脈沖UWB無線系統來說,帶寬非常寬,可能比現存系統的帶寬寬很多,因此系統能夠在很低的發射功率下工作。這也意味著UWB系統能以相對低的傳輸功率實現高數據率傳輸。
1.2.3多徑分辨能力強
多徑衰落是無線通信的一大障礙,這在密集建筑物環境中(如室內)尤為明顯。在無線通信系統中,信道情況比較復雜,發射機和接收機之間存在許多障礙物。發射信號經過多次反射、散射、繞射后經過不同的路徑到達接收端。由于經過不同路徑的信號其幅度的衰減和時間的延遲都是不同的,所以在接收端這些信號的疊加會引起信號的衰落,窄帶系統尤為嚴重。在超寬帶系統中,承載數據信息的是持續時間在納秒級的時間離散窄脈沖,經多徑反射的延時信號與直達信號在時間上是可以分離的。因此,超寬帶信號具有很強的分辨多徑衰落能力。
1.2.4低截獲和檢測概率
超寬帶系統對檢測和截獲具有先天的免疫能力。正是由于這種低發射功率,竊聽者必須非常靠近發射機(大約1m)才能檢測到發射信息。此外,超寬帶脈沖對每一對發射機/接收機而言,在時域用唯一的碼進行調制。非常窄的脈沖進行時域的調制增加了超寬帶通信的安全性,因為若不知道到達的時刻來檢測皮秒級的脈沖幾近于不可能。因此,超寬帶系統使得獲得高度的安全、低截獲和檢測概率(lpi/d)的通信能得到保證,這些對于軍事通信而言是很重要的。
1.2.5超強的穿透特性
與窄帶技術不同,超寬帶系統能夠有效地穿透不同的材料。在范圍寬廣的超寬帶頻譜中所包含的低頻成分為長波,它使得超寬帶信號能夠穿透多種材料,包括墻。該特性使得超寬帶信號適用于穿透墻的通信系統以及穿透地的雷達。然而僅當其頻譜包含有無線頻譜的低頻部分時,超寬帶信號的材料穿透能力才有用。
1.2.6體積小、功耗低
超寬帶技術不需要載波,傳輸的數據(信息)直接調制在持續時間為納秒級的窄脈沖上,超寬帶信號的輻射功率極低,大大簡化了發射機結構。接收機的結構也比較簡單,與傳統載波通信系統相比,不需要頻率合成器、混頻器等復雜的射頻電路模塊。因此,脈沖超寬帶系統的功耗和成本較低。
1.2.7保密性高
相比于現有的無線通信系統,UWB無線通信系統發射的無線信號具有更寬的信號帶寬,更低的功率譜密度,與背景噪聲差不多,因而可以隱藏在噪聲背景之中,這使得UWB信號被截獲和被檢測的概率非常低。
2.超寬帶通信的關鍵系統
超寬帶通信傳輸信息是通過發射和接受擁有皮秒量級的脈沖信號來實現的,以每秒鐘幾十兆的速度發射和接受脈寬小于1NS的窄脈沖信號。信息調制到精確定時的脈沖串是通過脈沖鍵控調制(OOK)或者脈沖位置調制(PPM)方式。超寬帶通信系統包括控件、延時器、相關器、脈沖源、超寬帶天線等附件。發射信號時是通過延時器對系統進行精確的延時,用輸出的觸發信號去觸發脈沖源,觸發后的脈沖源將產生具有一定脈寬和功率的極窄脈沖信號,在產生的脈沖功率滿足限定值時,將直接觸發超寬帶天線將信號發射出去。接受信號時,信號隨著天線輸入到相關器的輸入端,相關器會把接受到的信號和來自被觸發產生的脈沖模塊進行模擬相關處理,輸出后的直流電壓信號通過a/d轉換之后傳送到數字基帶進行判決和數字的相關處理。
3.超寬帶通信技術的研究
3.1超寬帶通信技術的研究現狀
目前,已有多個大學的研究項目得到了國家自然科學基金和863重大項目的支持,涌現一大批研究成果。2007年,國家863計劃又啟動了高速超寬帶芯片研發的新項目,開發我國有自主知識產權的超寬帶芯片。中國科大無線網絡通信安徽省重點實驗室與同年承擔了國家“863”計劃課題“超寬帶soc芯片設計及組網試驗”。經過3年的努力,課題組完成了超寬帶集成技術研究和關鍵專用集成電路芯片開發,實現了超寬帶無線接入與互聯的組網應用示范。這是脈沖超寬帶技術走向工程實現的一個重要突破。國內企業看到了超寬帶技術的市場前景,也積極參與超寬帶技術的研發,華為技術有限公司已經成功開發出了基于超寬帶技術的視頻傳輸演示系統和無線USB等。超寬帶技術正逐步走向實用化、商業化階段。
3.2超寬帶通信技術的研究方向
目前國內外UWB通信技術研究主要集中在以下幾個方向上:信號傳播特性的研究與信道建模;UWB同其他通信系統的相互干擾;超寬帶天線的設計;脈沖形狀、脈沖產生電路和脈沖修形電路與天線的聯合設計與優化;調制方式與偽隨機碼的選擇;接收機的設計;MAC層的設計與優化等。
4.超寬帶技術的應用領域
相對于常規的窄帶無線通信系統,超寬帶通信系統具有空間頻譜效率高、分辨多徑能力強、截獲概率低、測距和定位精度高、體積小功耗低等諸多優點,因此超寬帶技術可以應用于無線多媒體局域網、個域網,雷達定位和成象系統,智能交通系統,涉及到軍事、公安、救援、醫療、測量等等領域:
4.1在無線多媒體局域網,家域網,個域網、通信運營商的無線中繼線路的應用中,各種多媒體設備通常希望使用數十兆甚至數百兆的數據速率,目前超寬帶技術被認為是能夠符合這種要求的最合適的技術之一
4.2超寬帶系統同時具有無線和定位的功能,可以應用于傳感器網絡、消防、公共安全、庫存盤點、人員監護與救生及智能交通系統中。
4.3使用基帶脈沖方式的超寬帶系統,具有比較強的穿透障礙的能力,在勘探、安全等領域具有很大的應用潛力。
4.4基于超寬帶技術的穿透能力,不僅可以研發穿地雷達,發現埋藏的地雷,保護地面的安全,并找出敵人地下工作室給予毀滅打擊,同時也可以制成成像雷達,運用在裝甲機械化得部隊中,幫助炮擊手射擊隱藏敵人。隨電磁環境的復雜化和信息量的劇增,抗干擾問題和部隊信息安全問題日益突出,超寬帶技術的使用就解決了這一問題。因為超寬帶技術功率頻譜密度低、信號頻譜極寬,對方不知道精確的信號參數是很難恢復,具有很強的保密性,加之其抗干擾能力強,能在噪聲中順利傳輸,在超復雜的環境中也能正常傳送,減少對方的偵查機率。超寬帶技術不僅可以滿足信息安全且保密,還可以實現裝甲部隊通信的抗干擾性,完全符合現代軍事作戰的要求。
結論
鑒于超寬帶廣闊的應用前景和技術優勢,很多國家的政府都積極地引導對超寬帶技術和應用的研究,這些研究涉及超寬帶信號的產生、調制、發送、傳播、接收及檢測、組網、應用等諸多方面。隨社會發展、科技進步,電子設備也越來越趨向智能化,加上對短距離高速數據傳輸要求的提高,以及兼容性的發展苗頭日益加快,使得超寬帶技術在未來發展與應用有著更為廣闊的天地。
參考文獻
[1]葛利嘉,曾凡鑫,劉郁林等。超寬帶無線通信。第一版。北京:國防工業出版社,2006,5。
篇4
關鍵詞:現代通信技術;通訊技術發展;數字通信技術;程控交換技術
中圖分類號:TN914 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2012)06-0006-03
一、概述
縱觀通信技術的發展,可分為以下三個階段:第一階段是語言和文字通信階段。在這一階段,通信方式簡單,內容單一。第二階段是電磁通信階段。1837年,莫爾斯發明電報機,并設計莫爾斯電報碼。1876年,貝爾發明電話機。這樣,利用電磁波不僅可以傳輸文字,還可以傳輸語音,由此大大加快了通信的發展進程。1895年,馬可尼發明無線電設備,從而開創了無線電通信發展的道路。第三階段是電子信息通信階段。
從總體上看,通信技術實際上就是通信系統和通信網的技術。通信系統是指點對點通所需的全部設施,而通信網是由許多通信系統組成的多點之間能相互通信的全部設施。從國外通信技術的發展看,大約從70年代開始,通信即進入了現代通信的新時代,現代通信的多項技術發展處在方興未艾之中。
二、現代通信技術
(一)數字通信技術
數字通信即傳輸數字信號的通信,是通過信源發出的模擬信號經過數字終端的信源編碼成為數字信號,終端發出的數字信號經過信道編碼變成適合與信道傳輸的數字信號,然后由調制解調器把信號調制到系統所使用的數字信道上,經過相反的變換最終傳送到信宿。數字通信以其抗干擾能力強,便于存儲,處理和交換等特點,已經成為現代通信網中的最主要的通信技術基礎,廣泛應用于現代通信網的各種通信系統。
相關技術包括有:模擬/數字信號轉換技術,數字濾波(去干擾),編碼技術,數字通信技術(包括有線和無線,有線包括各種通信接口的相關技術,例如RS232、USB、協議,無線根據頻段又分為藍牙技術、802.11b/g技術、微波技術等)等。
(二)程控交換技術
程控交換技術是指人們用專門的計算機根據需要把預先編好的程序存入計算機后完成通信中的各種交換。以程控交換技術發展起來的數字交換機處理速度快,體積小,容量大,靈活性強,服務功能多,便于改變交換機功能,便于建設智能網,向用戶提供更多,更方便的電話服務,還能實現傳真,數據,圖像通信等交換,它由程序控制,是由時分復用網絡進行物理上電路交換的一種電話接續交換設備。常見結構有集中控制、分散控制或兩者結合。技術指標有很多,主要為BHCA/呼損接通率,無故障間隔時間等。
隨著電信業務從以話音為主向以數據為主轉移,交換技術也相應地從傳統的電路交換技術逐步轉向給予分組的數據交換和寬帶交換,以及向基于IP的軟交換方向發展。
就控制方式而論,程控電話交換機主要應用分為分布線邏輯控制(WLC) 和存儲程序控制(SPC)兩大類。
(三)信息傳輸技術(計算機傳輸)
主要是指一臺計算機向遠程的另一臺計算機或傳真機發送傳真、一臺計算機接收遠程計算機或傳真機發送的傳真、兩臺計算機之間屏幕對話及兩臺計算機之間實現文件傳輸,即EDI(Electronic Data Interchange)技術。
現代計算機信息傳輸技術的的蓬勃發展,給現代信息傳輸帶來了一場深刻的革命,享受ISP提供的Internet服務是信息傳輸的最廣泛、發展最快的有效途經,它是現代計算機技術和現代通信技術的有機結合,促進了現代信息傳輸技術的發展,尤其近十多年,以HTML語言為基礎的WWW技術的廣泛應用,使信息服務進入前所未有的發展熱潮,并朝著多媒體方向發展。
(四)通信網絡技術
通信網是一種由通信端點、節(結)點和傳輸鏈路相互有機地連接起來,以實現在兩個或更多的規定通信端點之間提供連接或非連接傳輸的通信體系。通信網按功能與用途不同,一般可分為物理網、業務網和支撐管理網等三種。
物理網是由用戶終端、交換系統、傳輸系統等通信設備所組成的實體結構,是通信網的物質基礎,也稱通信裝備網。用戶終端是通信網的設備,它將用戶發送的各種形式的信息轉變為電磁信號送入通信網路傳送,或把通信網路中接收到的電磁信號等轉變為用戶可識別的信息。交換系統是各種信息的集散中心,是實現信息交換的關鍵環節。傳輸系統是信息傳遞的通道,它將用戶終端與交換系統之間以及交換系統相互之間聯接起來,形成網路。
業務網是完成電話、電報、傳真、數據、圖像等各類通信業務的網絡,是指通信網的服務功能,按其業務種類可分為電話網、電報網,數據網等。業務網具有等級結構,即在業務中設立不同層次的交換中心,并根據業務流量、流向、技術及經濟分析,在交換機之間以一定的方式相互聯接。
支撐管理網是為了保證業務網正常運行、增強網路功能,提高全網服務質量而形成的網絡。在支撐管理網中傳遞的是相應的控制、監測及信令等信號,按其功能不同可分為信令網、同步網和管理網。信令網由信令點、信令轉接點、信令鏈路等組成,旨在為公共信道信令系統的使用者傳送信令。同步網為通信網內所有通信設備的時鐘(或載波)提供同步控制信號,使它們工作在同一速率(或頻率)上。管理網是為保持通信網正常運行和服務所建立的軟、硬系統,通常可分為話務管理網和傳輸監控網兩部分。
(五)數據通信與數據網
數據通信是通信技術和計算機技術相結合而產生的一種新的通信方式。要在兩地間傳輸信息必須有傳輸信道,根據傳輸媒體的不同,以有線與無線區分,但它們都是通過傳輸信道將數據終端與計算機聯結起來,從而使不同地點的數據終端實現軟、硬件和信息資源的共享。
信號是數據的電磁編碼,信號中包含了所要傳遞的數據。信號一般以時間為自變量,以表示消息(或數據)的某個參量(振幅、頻率或相位)為因變量。信號按其自變量時間的取值是否連續,可分為連續信號和離散信號;按其因變量的取值是否連續,又可分為模擬信號和數字信號。
信號具有時域和頻域兩種最基本的表現形式和特性。時域特性反映信號隨時間變化的情況;頻域特性不僅含有信號時域中相同的信息量,而且通過對信號的頻譜分析,還可以清楚地了解該信號的頻譜分布情況及所占有的頻帶寬度。
由于信號中的大部分能量都集中在一個相對較窄的頻帶范圍之內,因此我們將信號大部分能量集中的那段頻帶稱為有效帶寬,簡稱帶寬。任何信號都有帶寬。一般來說,信號的帶寬越大,利用這種信號傳送數據的速率就越高,要求傳輸介質的帶寬也越大。
相關技術主要有:電纜通信技術;微波中繼通信技術;光纖通信技術;衛星通信技術;移動通信技術。
(六)寬帶IP技術
ATM曾被認為是一種十分完美的、用來統一整個通信網的技術,未來的所有話音、數據、視頻等多種業務均通過ATM來傳送。國際上,特別是電信標準化機構對該項技術進行了多年的研究,而且也得到了實際應用,但事與愿違,ATM沒有能夠達到原來所期望的目標。與此同時,IP的發展速度大大出乎人們的預料,一方面,在若干年前自始至終沒有一種獨立的IP骨干網技術;另一方面,IP在高速發展的同時確實有一定的缺陷,如QoS不高等。因此,在寬帶IP骨干網中首先產生的是IP over ATM(IPOA)技術。
IP over ATM的基本原理是將IP數據包在ATM層全部封裝為ATM信元,以ATM信元形式在信道中傳輸。當網絡中的交換機接收到一個IP數據包時,它首先根據IP數據包的IP地址通過某種機制進行路由地址處理,按路由轉發。隨后,按已計算的路由在ATM網上建立虛電路(VC),以后的IP數據包將在此虛電路VC上以直通(Cut-Through)方式傳輸,從而有效地解決IP路由器的瓶頸問題,并將IP包的轉發速度提高到交換速度。
IP over ATM技術很多,但按模型可歸類為重疊模型和集成模型兩種。
(七)接入網與接入技術
從整個電信網角度講,可以將全網劃分為公用網和用戶駐地網(CPN)兩大塊。其中CPN屬用戶所有,因而,通常意義的電信網指的是公用電信網部分。公用電信網又可以劃分為長途網,中繼網和接入網(Access Network,簡稱AN)三部分。長途網和中繼網合并稱為核心網。相對于核心網,接入網介于本地交換機和用戶之間,主要完成使用戶接入到核心網的任務。
接入網可由三個接口界定,即網絡側經由SNI與業務節點相連,用戶側由UNI與用戶相連,管理方面則經Q3接口與電信管理網(TMN)相連。傳統以太網技術不屬于接入網范疇,而屬于用戶駐地網(CPN)領域。基于以太網技術的寬帶接入網由局側設備和用戶側設備組成。局側位于小區內,用戶側位于居民樓內。這種技術有強大的網管功能,而且和傳統以太網兼容,成本更低。
三、現代通信技術發展的總趨勢
現代通信與傳統通信最重要的區別是現代通信技術與現代計算機技術緊密結合,其技術發展總的趨勢以光纖通信為主體、以衛星通信、無線電通信為輔助,將寬帶化、綜合化(有的稱數字化)、個人化、智能化的通信網絡技術作為發展主要內容及方向,目標是實現通信的寬頻帶、大容量、遠距離、多用戶、高保密性、高效率、高可靠性、高靈活性。
(一)寬帶化
寬帶化是指通信系統能傳輸的頻率范圍越寬越好,即每單位時間內傳輸的信息越多越好。由于通信干線已經或正在向數字化轉變,寬帶化實際是指通信線路能夠傳輸的數字信號的比特率越高越好。
而要傳輸極寬頻帶的信號,非光纖莫屬。據計算,人類有史以來積累起來的知識,在一條單模光纖里,用3~5分鐘即可傳畢。光纖傳輸光信號的優點是:傳輸頻帶寬,通信容量大;傳輸損耗小,中繼距離長;抗電磁干擾性能好;保密性好,元串音干擾;體積小,重量輕。
(二)綜合化(或數字化)
綜合就是把各種業務和各種網絡綜合起來,業務種類繁多,有視頻、語音和數據業務。把這些業務數字化后,通信設備易于集成化和大規模生產,在技術上便于與微處理器進行處理和用軟件進行控制和管理。
早在1988年,國際上已一致認為,未來世界網絡的發展方向是寬帶綜合業務數字網。
(三)個人化
個人化即通信可以達到“每個人在任何時間和任何地點與任何其它人通信”。每個人將有一個識別號,而不是每一個終端設備(如現在的電話、傳真機等)有一個號碼。現在的通信,如撥電話、發傳真,只是撥向某一設備(話機、傳真機等),而不是撥向某人,如果被叫的人外出或到遠方去,則不能與該人通話。而未來的通信只需撥該人的識別號,不論該人在何處,均可撥至該人并與之通信。
(四)智能化
智能化通信就是要建立先進的通信智能網。一般說來,智能網是能夠靈活方便地開設和提供新業務的網絡。它是隱藏在現有通信網里的一個網,而不是脫離現有通信網而另建一個獨立的“智能網”,而只是在已有的通信網中增加一些功能單元,形成新的智能通信網絡。智能化后,如果用戶需要增加新的業務或改變業務種類時,只要在系統中增加一個或幾個模塊即可,所花費的時間可能只要幾分鐘。當網絡提供的某種服務因故障中斷時,智能網可以自動診斷故障和恢復原來的服務。
四、結語
綜上所述,現代通信的主要技術有數字通信技術、程控交換技術、信息傳輸技術、通信網絡技術、數據通信與數據網、ISDN與ATM技術、寬帶IP技術、接入網與接入技術等,其技術發展總趨勢中的數字化,寬帶化、智能化和個人化是互相聯系的。沒有數字化,寬帶化、智能化和個人化都難以實現;沒有寬帶綜合業務數字網,也就很難實現智能化和個人化,現代通信技術的“四化”實際上就是被廣為宣傳的“信息高速公路”的具體技術內容,隨著現代通信技術的發展,人類社會已經逐漸步入信息化的社會。
參考文獻
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篇5
關鍵詞:鐵路通信;通信信號;通信系統
中圖分類號:E965 文獻標識碼:A
引言
要適應現代信息社會的急速發展,現代的科技研究人員就必須要打破常規的鐵路通信網的結構和模式,采用更加先進的、現代化的有線和無線通信的傳輸方式和接入方式,實現鐵路通信的快速升級,從而使鐵路通信網絡在國民經濟中創造更大的社會效益和經濟效益。
一、現代通信技術在我國鐵路中的應用
通常來說,我們將通信網絡分為接入網、局域網和主干網三個部分,因此我們通常也將鐵路通信網絡按照上述方法劃分。在這三個部分中,接入網占有非常大的比例,分為無線接入網和有線接入網兩大部分。
1、無線接入網
高速運動是鐵路列車的特點,所以無線接入網在鐵路通信網絡中占有很大的比重。當然,固定位置的單位、車站(場)和各種固定設施之間的通信方式,我們首選方案仍然是采用SDH光同步數字傳輸設備來進行組建,與此同時考慮采用數字環路載波設備和遠端用戶單元,使組網更加方便、靈活。組網的過程中要同時考慮效益與投資,可以使系統不僅能滿足近幾年內鐵路通信的需求,而且還能夠為出行的旅客和地面用戶提供先進的電信業務。另外,采用網絡IP通信以及ATM交換等先進技術來構成光纖用戶接入網及通信主干網。比如,采用“雙纖單向環”的接入方式,其不僅具有傳輸質量高、安全、高速、價格合理等光纖通信所特有的優點外,而且還具有設備備用、路由迂回等優點,而且具有自愈合的功能,從而使系統的可靠性大大地提高。
鐵路通信網絡還可以為旅客和鐵路公務、行車維修、應急搶險等相關人員提供及時可靠的通信功能,從而提高服務等級和運輸效率,保證列車的安全運行。所以,這是一套集區間移動作業通信和列車公務通信為一體的列車移動通信系統。但是由于鐵路自身的特點,決定了該系統與區域性的專業移動通信網和公用移動通信網不同,這是一種屬于線面結合、以線為主的鏈狀網。
2、集群通信系統
鐵路通信系統中的集群通信系統所涉及的技術層面很多,主要包括計算機網絡技術、微處理機技術和程控交換技術等,該專用移動通信系統的功能非常強大,該通信系統具有控制、交換和通信等功能,其在將信號自動分配給系統內部用戶時通常采用的是無線撥號的方式,這樣在極大程度上實現了系統資源和頻率資源的利用,降低了通信系統的內呼損耗,并提高了鐵路通信系統的服務質量。此外,集群通信系統具有組呼、群呼、強插、強拆等特點,該系統在指揮調度和搶險應急場合應用廣泛,并能及時解決通信頻率的分配問題,因此,集群通信系統在我國現代鐵路中應用廣泛。但是,集群通信系統仍具有一定的缺陷,鐵路集群通信系統在采用動態頻率分配時沒有充分考慮其余周圍公共網絡能否有效融合的問題,且在建立集群網絡系統時很容易受到外界的干擾造成信息丟失,因此,該通信系統在對數據通信要求較高的鐵路運輸系統中并不適用。
二、通信信號一體化技術的基本特點
隨著我國人口的不斷增加,我國的鐵路建設正在緊張且有序的進行著,我國現代鐵路通信信號技術也在逐漸完善,朝著網絡化和智能化的方向不斷發展,現代通信技術在鐵路信號系統中得到廣泛應用,有效實現了通信信號一體化。隨著科技的發展,通信技術也在進行不斷地革新,獨立光芯和無線數字通道逐漸取代了傳統金屬線、光通道等,信息技術成為控制信號系統信息傳輸的主要手段。在傳統的鐵路銅線系統中,通信和信號屬于兩個相對獨立的專業,這種設計模式使得鐵路部門正常運行出現了弊端,因此,只有采取科學有效的計算模式實現通信信號一體化,對通信、信號進行合理設計、統籌管理,才能使得鐵路列車安全運行。通信信號一體化技術在我國現代鐵路中應用廣泛,其基本特點如下:
1、具有靈活性及通用性
系統支持雙向運行,有利于線路故障或特殊需要時的反向運行控制,既不需要新增任何其他設備,也不會因為列車的反方向運行,而降低系統的性能和安全。
2、降低生存期成本和工程投資
因為縮短了列車的編組,也降低了行駛列車的高密度運行,可以縮短站臺的長度和端站尾軌的長度。信息傳輸由以前主要依賴軌道電路,而現在逐漸轉變為設備主要集中在室內和機車上,這樣也就減少了投資。無線機車信號在車站跨越了軌道電路,擺脫了車站軌道電路電碼化的約束,系統結構從而變得更加簡潔。
3、具有較大的信息傳輸量
傳統的鐵路信號傳輸都是在軌道上進行的,其傳輸速度慢且信息傳輸量較小。隨著現代科技的不斷發展,列車密度增大且列車速度逐漸加快,這就使得列車控制信號大大增加,且日益繁瑣。無線通信網系統在鐵路中的廣泛應用使得信息傳輸量增大,從而實現列車的良好控制。
4、具有較高的運輸效率
鐵路運輸中的無線車載設備系統接收到的信息通暢具有很高的準確性和實時性,鐵路運輸中多采用無線通信方式實現移動自動閉塞的目的,移動自動閉塞分區會伴隨著列車的運行而移動,此時閉塞分區無需應用地面信號,只通過無線車載系統就能很好接收相關信息,從而實現列車的有效控制,確保列車安全運行。
5、傳輸可靠性高
軌道電路中的信號傳輸是開環的,也就是說發送者只負責發送,并不能確切地知道接收者是否真正接收到信息,而在CBTC系統中可以做到雙向的通信,并且同時還可以使用多種保證技術(如各類冗余技術、反饋糾錯技術等)來提高其自身的可靠性,從而實現鐵路信號通過無線網絡的安全和實時的傳輸。
三、我國現代鐵路通信技術的發展趨勢
20世紀80年代,集群通信系統在鐵路運輸中得到應用,該通信系統的信道具有組網靈活、利用率高等特點,這就使得旅客的通話質量得到良好的保障,列車公務人員的業務通信也得以正常進行,鐵路集群通信系統能基本上滿足鐵路通信的需求。雖然集群以通信系統已經基本滿足了鐵路通信的需求,但其無法實現列車的實時定位和追蹤,因此,為優化和完善通信系統鐵路部門對鐵路通信網進行了重新改造和建立,先進的移動通信技術例如第三代移動通信系統和蜂窩移動通信技術都在我國現代鐵路中應用廣泛。
為充分滿足未來鐵路發展對通信的需求,鐵路通信建設部門將采取有效措施,實現通信系統壽命周期內運輸增加的目的。為有效確保鐵路通信系統的可靠性和安全性,還要將其與其他系統有效的結合起來,以便必要時提供有效的備份。鐵路通信系統的發展趨勢一直是向著與公用網想融合的方向,采取有效措施對鐵路通信系統進行完善,從而實現其與公用網的協調統一。這就使得旅客在運行的列車中和列路網覆蓋區域都能通過鐵路通信網進行正常的信息交流,實現了信息的及時性和可靠性。為滿足這一鐵路通信系統要求,第三代CDMA技術取代了傳統的集群移動通信技術,但這并不是說死擔待CDMA技術就可以充分滿足鐵路通信系統中的無線接入系統功能,只有將鐵路通信必備的功能有效的融入到CDMA技術中,才能使得公用無線通信接入系統在鐵路運輸中充分發揮其通信作用,才能在極大程度上提高列車運行的安全性。
結束語
隨著鐵路建設的不斷發展,鐵路通信技術得到了進一步的發展,該技術發展所依托的新技術與通信技術的技術標準是一致的,屬于技術發展前沿科學,可以說鐵路通信技術是21世紀的一項熱門科學,會得到進一步的廣泛應用,目前客運專線建設和高速鐵路的研究,也為鐵路通信技術的發展提供了新的發展機遇。
參考文獻
[1]王永剛.淺談鐵路通信信號一體化[J].工業技術,2010年.
篇6
隨著現代通信技術發展,氣象信息傳播不再是依賴傳統的電視廣播、電話短信和傳真通信、紙質文字報告等,而是越來越依賴于多模式和多渠道的現代通信手段,衛星通信、無線網絡和手機APP等多方式共同運用已經成為氣象信息主要傳輸手段,在這樣的模式下一定程度擴寬了氣象服務信息傳播渠道,加強了氣象信息數據接收和探測能力,為氣象防災減災提供了保障,同時也為氣象服務業務和氣象工作人員現代通信技術能力提出了新的要求。本文將介紹一些現代通信技術在氣象防災減災工作中的應用,以供相關氣象工作人員進行參考。
2現代通信技術在氣象防災減災中的應用
2.1衛星技術的應用
衛星技術在防災減災中的應用是在現代化通信廣播技術、災害點導航定位技術、現代氣象探測技術發展和廣泛應用的必然成果。在氣象探測技術方面,在2010年左右,全國大多數氣象部門升級了衛星傳輸系統(CMACAST),該系統能夠通過接收天線接收到統一的氣象預報相關數據,包括MICAPS預報資料、風云3C衛星云圖探測數據、T639和日本、歐洲中心預報相關資料等。在防災減災工作中,衛星探測系統不會受到任何災害,其通信功能具有無障礙性,能夠全天時、全天候地進行氣象觀測[1]。因此將衛星連續大面積覆蓋的觀測、衛星照片的高度分辨率與地面自動氣象站數據收集系統相結合是在災害過程中進行氣象實時觀測的重要手段。對于偏遠地區和災害中常規通信手段受到破壞的情況下,衛星通信技術也是最有保障的通信手段之一。特別是基于海事衛星的實時通信技術除了在災害過程中做為應急備份通信通道,還廣泛應用于氣象災害調查、氣象視頻傳輸、氣象應急車指揮等。但是衛星通信的部分功能還受到TCP/IP網絡的限制,例如CMACAST衛星接收天線接收到的數據要通過衛星接收機進行處理,之后還要放在后臺服務器上,在實際運用時還要通過TCP/IP網絡進行連接后才能對數據讀取使用。
2.2WIFI無線通信系統的應用
WIFI無線通信因受到路由器信號、熱點的局限性,目前主要應用于對傳統有線氣象視頻會商系統的改進,它主要是通過WIFI無線網絡實現對氣象部門天氣預報會商平臺的控制,也可以在有條件的地方通過WIFI接入公網后再進行VPN撥號接入氣象部門內部網絡,從而實現氣象應急車和應急指揮部的災害現場氣象實時數據獲取,通過無線通信,在突發性災害天氣中可以快速地為氣象防災減災預警提供天氣實況,為救災部門決策指揮提供最為可靠的科學依據。另外,WIFI無線系統的使用為氣象防災減災應急指揮,災害性天氣監控,氣象信息資源共享等提供了良好的會商平臺[2]。通過WIFI搭建的無線網絡快速便捷地實現了省、市、縣三級同時進行視頻聯席會商,在會商中各救災單位均能將自己的音、視頻進行轉播,及時為各單位提供救災的情報及信息交換平臺,提高了救災防災工作效率,更提高了防災救災中氣象預警服務工作的現代化水平。
2.3基于手機營運商的無線通信應用
手機營運商的無線通信應用是指利用移動、聯通和電信的GPRS、GSM和CDMA無線網絡進行數據傳輸。這種通信方式要受到通信營運商基站信號的限制,目前主要應用于氣象部門對一些偏遠地區和山區的災害點氣象觀測實時數據的傳輸,例如在每個鄉鎮、村莊或地址災害點由氣象部門安裝的兩要素(雨量、溫度)、單要素(雨量)和常規氣象觀測站的就是利用手機營運商的網絡進行傳輸,它的主要傳輸方式是通過簡易氣象觀測站探測災區各類氣象要素,然后通過營運商的無線網絡傳輸到省級氣象部門服務器數據庫內存儲,再由市州級和縣區級氣象部門通過內部有線網絡直接從省級服務器上讀取所監測到的氣象數據。在發送數據時有通過普通短信發送和在無線網絡直接發送數據兩種方式,這兩種方式的特點是通信成本低,可以大面積覆蓋,是目前氣象部門和其它防災減災部門所應用的主要無線通信手段。但是這種通信方式也面臨著很多缺點,包括傳輸速率受基站信號影響,實時性較弱等,通常在一些大型災害發生時(例如地震、山體塌方、雷暴等),基站往往會受到影響,有時候甚至會失去傳輸功能,例如貴州省赫章縣媽姑鎮在2010年5月5日發展重大泥石流災害,在這次災害發生的過程中,當地無人值守的小型氣象站在監控到30mm降水時,由于移動基站被雷擊出現故障,導致之后降水情況再沒有正常傳輸,監控人員誤以為降水已經停止,直到事故發生后第二天才有維護人員趕往現場才讀取的降水時的真實數據為1.5h降水98mm,另外在汶川地震、雅安地震時移動基站受到破壞導致無法通信的情況也都有發生,因此,這種情況下還要準備衛星收發信號的數據通信方式和傳統單邊帶短波電臺通信發方式作為備份,以實現在防災減災過程中的通信保障。
2.4手機氣象軟件業務的應用
目前手機營運商的無線通信除了應用于防災減災過程中的氣象數據傳輸,還有很多利用手機軟件業務在氣象防災減災中也得到了應用。這種應用主要以兩種方式出現,一種是基于WEB的瀏覽器資料查詢方式,這種方式包括了WebServer和WebGIS的實現方式,通過用戶打開手機上的網頁瀏覽器進入氣象服務網站進行災害相關信息查詢,通常這種瀏覽頁面也可以實現在PC機瀏覽器上打開,但介于手機界面大小的局限性,用瀏覽器打開的氣象服務網站大多比較簡單和不清晰;另一種是基于手機APP軟件開發的應用,目前大多數用戶都是通過在移動設備上安裝專用的天氣軟件客戶端查詢天氣情況,這種查詢方式仍然要訪問氣象信息數據庫,由于是專業的服務軟件,查詢信息多樣化,顯示清楚,能夠滿足大多數用戶的需求,出此之外,基于微信、微博客戶端的氣象公眾號也開始得到推廣和被人們廣泛關注。總體來說,由于可以利用手機用戶數量龐大、移動設備攜帶方便、網絡覆蓋廣的優勢,使最廣大的用戶可以隨時隨地瀏覽相關災害預警預報信息,獲取最快捷、最權威的氣象服務產品,具有重大的社會效益,也是目前全國氣象部門科技投入和產品推廣的熱點。
2.5氣象電視頻道防災減災應用的初探
氣象電視頻道是利用有線和無線電視多媒體傳輸網絡構建的多媒體氣象專業節目。在美國,氣象頻道是落地率最高的頻道之一,覆蓋了全美一億多家庭[3]。在中國,由于氣象節目中的預報信息普遍比較單一,缺乏品牌效應,氣象頻道的普及程度還遠遠落后于發達國家,但是隨著現在人們對氣象防災減災關注度的逐步提高,國內很多電視臺也開始和氣象部門合作開展多種多樣的氣象類防災減災節目,這類節目在日常生活中逐步得到廣大群眾的認可,在各個電視頻道,特別是地方電視臺的電視節目中都占有一席之地。國內氣象頻道節目一般分為氣象新聞咨詢、天氣預報、氣象專題、本地氣象、氣象科普宣傳和氣象防災減災預報和預警服務。與其它電視節目不同,氣象節目主要是以服務對象需求為導向的性質更加明確,由于現代人生活方式的改變,通過電視頻道傳播的氣象防災減災信息往往在中老年人群中更能夠得到人們的關注和認同,因此,在氣象節目中增加預報信息的種類,提高天氣預報準確率,結合實時現狀的防災減災科普宣傳和有效預警信息將是國內氣象節目提升收視率和群眾關注程度的主要手段,另外還可以通過氣象頻道和網絡互連的方式,增加氣象節目和觀眾的互動性,從而實現氣象防災減災科普宣傳更加廣泛,使氣象節目的觀眾年齡更加年輕化,從而提高對氣象節目的關注度。
3結論
篇7
【關 鍵 詞】移動通信 3G通信 通信技術
【中圖分類號】TN929.5【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158(2013)02-0183-01
伴隨著移動通信市場的快速發展,用戶對更高性能的移動通信系統提出了更高要求,希望享受更為豐富和高速的通信業務。第二代移動通信運營商發展速度趨于緩和而競爭越加激烈,為尋找新的增長點,通過發展數據業務來提高自身的服務質量和業務類型,需要3G的支持。同時由于第二代移動通信無線頻率資源日趨緊張,已不能滿足長期的通信需求發展需要。
1、移動通信的發展歷程
第一代移動通信系統是在20世紀80年代初提出的,它完成于20世紀90年代初。第一代移動通信系統是基于模擬傳輸的,其特點是業務量小、質量差、交全性差、沒有加密和速度低。
第二代移動通信系統(2G)起源于90年代初期。歐洲電信標準協會在1996 年提出了GSM Phase 2+,目的在于擴展和改進GSM Phase 1及Phase 2中原定的業務和性能。它主要包括CMAEL(客戶化應用移動網絡增強邏輯),SO(支持最佳路由)、立即計費,GSM 900/1800雙頻段工作等內容,也包含了與全速率完全兼容的增強型話音編解碼技術,使得話音質量得到了質的改進;半速率編解碼器可使GSM系統的容量提高近一倍。在GSM Phase2+ 階段中,采用更密集的頻率復用、多復用、多重復用結構技術,引入智能天線技術、雙頻段等技術,有效地克服了隨著業務量劇增所引發的GSM 系統容量不足的缺陷;自適應語音編碼(AMR)技術的應用,極大提高了系統通話質量;GPRS/EDGE技術的引入,使GSM與計算機通信/Internet有機相結合,數據傳送速率可達115/384kbit/s,從而使GSM功能得到不斷增強,初步具備了支持多媒體業務的能力。盡管2G技術在發展中不斷得到完善,但隨著用戶規模和網絡規模的不斷擴大,頻率資源己接近枯竭,語音質量不能達到用戶滿意的標準,數據通信速率太低,無法在真正意義上滿足移動多媒體業務的需求。
2、第三代移動通信系統概述
第三代移動通信業務主要是話音和中低速數據, 碼率為384 kb/ s(局域網可達2 Mb/s),因而可傳送比目前GSM (第二代移動通信) 更高碼率的信息。隨著多媒體業務的發展,2 Mb/s 的碼率將越來越不能滿足用戶各種新的寬帶業務的需要, 因此國際上已開始研究第四代移動通信系統, 第一步目標是10 Mb/s 以上。我們國內則尚未啟動。因此需盡早開始研究其關鍵技術。需要解決的關鍵技術有: 寬帶多媒體移動通信系統的體系結構, 包括頻段、多址方法、無線接入技術、軟件無線電的硬件和軟件、多載波調制和OFDM 技術、自適應天線陣、高效信道編碼技術(如Turbo 碼)等。
第三代移動通信系統(3G),也稱IMT2000,是正在全力開發的系統,其最基本的特征是智能信號處理技術,智能信號處理單元將成為基本功能模塊,支持話音和多媒體數據通信,它可以提供前兩代產品不能提供的各種寬帶信息業務,例如高速數據、慢速圖像與電視圖像等。如WCDMA的傳輸速率在用戶靜止時最大為2 M b p s,在用戶高速移動時最大支持144Kbps,所占頻帶寬度5MHz 左右。但是,第三代移動通信系統的通信標準共有WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA三大分支,共同組成一個 IMT 2000家庭,成員間存在相互兼容的問題,因此已有的移動通信系統不是真正意義上的個人通信和全球通信;再者,3G的頻譜利用率還比較低,不能充分地利用寶貴的頻譜資源;第三,3G支持的速率還不夠高,如單載波只支持最大2Mbps 的業務,等等。這些不足點遠遠不能適應未來移動通信發展的需要,因此尋求一種既能解決現有問題,又能適應未來移動通信的需求的新技術(即新一代移動信:next generation mobile communication)是必要的。
第三代移動通信技術的基本特點:(1)全球統一頻段,統一標準,全球無縫覆蓋和漫游。(2)頻譜利用率高。(3)在144kbps(最好能在384kbps)能達到全覆蓋和全移動性,還能提供最高速率達2Mbps的多媒體業務。(4)支持高質量話音、分組多媒體業務和多用戶速率通信。(5)有按需分配帶寬和根據不同業務設置不同服務等級的能力。(6)適應多用戶環境,包括室內、室外、快速移動和衛星環境。(7)安全保密性能優良。(8)便于從第二代移動通信向第三代移動通信平滑過渡。(9)可與各種移動通信系統融合,包括蜂窩、無繩電話和衛星移動通信等。(10)終端(手機)結構簡單,便于攜帶,價格較低。
3、第四代移動通信系統
篇8
【關鍵詞】無線通信技術;現狀分析;發展趨勢
引言:
隨著我國經濟水平的逐漸提高,無線通信技術在人們生活中的應用越來越普遍,無線通信技術的廣泛應用,不僅便捷了人們生活中的溝通,而且也促進了通信技術的逐步更新。隨著時代的逐步發展,現代無線技術面臨著新的要求和挑戰,但是,與以往的通信技術相比,無論在技術水平還是應用方式上,現代無線通信技術都有了新的轉變與突破。
1.無線通信技術的概念
電磁波信號可以在自由空間中傳播,無線通信利用了電磁波的這一特性實現了空間中的信息交換。近年來無線通信技術發展飛快,應用領域也不斷拓寬。無線通信分為微波通信和衛星通信兩種通信模式。微波通信的優點是頻帶寬,通信容量大,缺點則是傳送的距離比較短,一般只有幾十千米,因此每隔幾十千米就要建立微波中繼站來保障通信網絡的暢通。而衛星通信是通過通信衛星作為中繼站來實現地面上不同通信體之間建立微波通信聯系,其優點是通信距離較遠。
2.現代無線通信技術的現狀分析
2.1第三代移動通信3G技術不斷成熟
3G 即第三代移動通信,目前世界上3G三大主流標準為WCDMA、cdma2000、TD- SCDMA。其中,TD-SCDMA是我國自主研發的、具有自主知識產權的國際標準。這三種主要的技術在技術特點上,各有所長,是3G技術應用的主流。3G網絡不但可以實現不同蜂窩直接的信號切換,支持移動環境下的數據服務,而且信號覆蓋面廣,可以同時支持語音和數據信號。
2.2藍牙技術成為新興的短距離無線通信技術
在各種遠距離無線通信技術飛速發展的同時,近距離無線通信技術也逐步得到發展。目前,各種近距離便攜式設備之間的通信連接用的主要是紅外線鏈路,使用IRDA 可以免去使用電線電纜的連接,但是使用起來不方便,藍牙技術的出現解決了在短距離內為公眾和商業用戶提供服務的無線網絡。數據和語音的接入點,替代電線和電纜,包含硬件、軟件和互操作需求的一種無固定中心站的網絡等
三個方面的短距離無線連接都可以通過藍牙技術來實現。它主要可以應用于三合一電話、因特網橋、交互性會議、數字相機中圖像的無線傳輸、各種家用設備的遙控和組成家電網絡等等。
2.3wimax成為寬帶無線技術新產物
wimax技術以其遠覆蓋和高帶寬特性,成為無線業界的新的焦點。wimax優勢主要體現在解決了無線城域網的問題。Wimax可以將信號傳送31達英里之遠,網絡連接速度為每秒70兆。因此便有專家覺得,wimax的覆蓋范圍之廣和傳輸速度之快可能會對3 g構成威脅。在成本、覆蓋范圍和傳輸速度等各個方面的優勢使wimax技術可能成為一項打破產業格局的技術。
2.4寬帶固定無線接入技術快速發展
寬帶固定無線接入技術的優點比較多,如:帶寬高,建設速度快,具有靈活的接入方式等等,越來越受到無線通信業的重視和關注。但其也有其固有的缺陷,如高頻段26 GHz 的LMDS技術容易受到天氣的影響,而3.5 GHz DDMS 技術在我
國帶寬不足等等,其發展也受到了一定的限制。因此,在實際應用中,應根據實際情況選擇,發揮其優勢,回避其劣勢。
2.5超寬帶無線接入技術UWB
UWB屬于一種時域通信技術,是一項超高速的無線接入技術,具有高速率、低成本、低功耗的顯著特性。與此前的無線通信網絡截然不同的是,它不使用載波,而采用超短周期脈沖進行調制,把信號直接按照0或1發送出去。脈沖調制產生的信號為超寬帶信號,譜密度極低,信號的中心頻率在650MHz―5GHz 之間,平均功率為亞毫瓦量級,抗干擾和多徑的能力強,具有多個可利用信道。與CDMA 系統相比,時域通信系統結構簡單,成本相對較低。
3.現代無線通信技術的發展趨勢
3.1藍牙技術將革新無線通信業的發展
基于藍牙技術的發展,越來越多的公司都在研發和生產基于藍牙技術的各種產品,如愛立信公司的基于藍牙技術的無線耳機等。有關開發芯片的廠商開發出了針對藍牙技術的專用集成電路,并配合了對應的開發工具包, 使越來越多采用該技術的廠商能夠更快更容易地生產出采用藍牙技術的新產品。另外,許多軟件開發公司也開發出了許多利用藍牙技術的軟件,如各種便攜式電腦、家用電器以及移動電話等等,這些產品可以通過藍牙技術用無線鏈路連接起來,將計算機技術與通信技術緊密的結合起來,使人們能夠隨時隨地進行數據信息的交換與傳輸。藍牙技術的出現革新了無線通信業的發展,不論是電信業、計算機業還是家電業都對藍牙技術未來的發展和應用愈加重視,在今后幾年內無線數據通信業務將快速增長,藍牙技術也將對未來的無線移動數據通信業務有更大的促進作用。
3.2無線網絡通信技術的融合趨勢
無線技術與蜂窩網技術的融合。為了實現其計費和檢測功能,短距離無線通信技術一直廣泛應用于電子產品領域。近幾年來,隨著無線通信技術的不斷發展,更多更新的短距離無線接入技術不斷涌現, 例如藍牙技術的應用, 實現了短距離無線技術和蜂窩網技術的有效融合。移動通信技術和無線寬帶接入技術的融合。移動通信業務的成功發展,以及寬帶業務的迅速增加,促成了多種寬帶接入技術的產生和成熟,WLAN 技術的發展,促進了3G 增強型業務和技術的迅速發展,為此,移動通信技術和無線寬帶接入技術獎在競爭和互補中,最終在4G時代實現二者的有機融合。無線通信技術與視頻等多媒體技術的融合。利用地面數字系統, 刺激數字電視廣播技術和視頻等多媒體業務的需求,為移動通信業務提供語音和視頻等節目,這也是無線通信技術與地面數字媒體有機融合的一個表
現。就視頻業務來說,還存在著在現有的移動網絡上開展視頻業務,以及適合的商業模式等問題。
3.3無線通信各種技術之間具有明顯的互補性趨向
在無線通信領域中,各種技術越來越呈現出明顯的互補性,這種互補主要是因為不同的接入技術,都擁有各自覆蓋范圍、適用區域、技術特點和接入速率。特別是對于LTE、WLANWiGig和UWB等技術,在上述幾個方面都具有互補效應,LTE技術可以滿足廣域無縫覆蓋以及強漫游的用戶需求,WLAN技術能夠解決中等距離的較高速率的數據傳輸,而UWB技術則能夠實現在近距離范圍內的超高速
無線接入.所以,從宏觀政策的角度,需要綜合推廣各類不同的無線接入業務,加速組網一體化的進程,實現建網接入方式的多元化,滿足不同用戶的需求,對市場進行細分,緩解移動通信發展水平上的不均衡現狀。
4.結束:
總之,在無線通信領域中新的研究和應用熱點不斷,在實際應用和發展中,只有促進各種技術之間的互補和共同發展,發揮其各自的優勢,才能實現接入方式的多元化、各種網絡的一體化以及在實際應用中的綜合化方向發展,滿足用戶更高層次的需要。
參考文獻
篇9
摘要:隨著全球將科技進步,經濟快速發展,通信技術也步入了高速發展的軌道,發生著百年未遇的巨大變化。而通信技術帶給人類的益處也是空前的,不僅如此,通信技術還在慢慢地改變著人們的生活,為人類創造出更多的價值。在本文中,筆者將結合個人的知識,向讀者介紹一下移動通信技術的發展歷程,并在此基礎上對未來的通信技術發展做出進一步的展望。
關鍵詞:移動通信; 3G ;發展; 展望
一、前言
我們需要了解一下通信技術,移動通信技術正在伴隨著市場進步而不斷快速發展,目前已經研發了第三代移動通信技術,也簡稱為3G。相信讀者對此一定非常熟悉,這種技術已經廣泛的存在于人們的身邊,成為人類形影不離的朋友。3G技術是為了尋找新的增長點,并通過發展數據業務來提高自身的服務質量和業務類型發展起來的,3G的產生與發展不僅滿足了長期的通信需求發展需要,而且提高了移動通信性能,給人類帶來快捷和方便。
二、移動通信的發展歷程
第一代移動通信技術簡稱1G,是最原始的通信技術,制定于20世紀80年代初并于20世紀90年代初完成。第一代移動通信技術是指最初的模擬,僅限語音的蜂窩電話標準,第一代移動通信有許多種制式。但是,1G存在著許多局限性如通話質量不同、業務量小、保密性差、不能加密、速度低等等,這些不足處促進了第二代通信技術的產生和發展。第二代通信技術簡稱2G,移動通信跨入第二代的旅途中離不開GSM網的使用。GSM是一種數字移動通信,與以往的1G想必有很多彌補之處,有較多的優點和特點。它的特點主要包括以下幾個方面:
(一)客戶與設備分離開來
在GSM通信技術中,SIM卡與移動設置之間已經設置了一個開放式的公共接口,客戶們無需再依存個人設備了,只需一張SIM卡就可以了,在SIM卡中儲存著大量客戶所需要的信息,客戶持有此卡在不同廠家的移動臺均可以得到各種業務服務,從而大大的方便了客戶,減少了不必要的時間浪費,也增強了各生產廠家設備的共享性,對雙方均帶來了便捷。
(二)通信安全可靠
實際上,SIM卡屬于智能卡,同時擁有這儲備和計算的功能。為了防范偽客戶盜用通信信息,GSM采用了一種PIN碼保護,PIN號碼是由4~8位的數字組成的,只有知道其PIN號碼的人才能使用SIM卡來進行通信,一旦三次輸入PIN號碼錯誤時,PIN碼就會自動被鎖,不能夠再進行通信交流。PIN碼是為了防止偽客戶盜用信息的有效手段,但如果客戶本身忘記了PIN碼,則可以用個人解鎖鑰來進行解碼,所謂的個人解鎖鑰亦稱PUK,PUK的輸入使用同樣也存在著限制,它的上限輸入次數為十次。由此可見,PIN碼的設定是一道有效的防盜的防線。不僅如此,GSM還存在著另外一道防盜防線那就是網絡鑒權,網絡鑒權指的是移動臺利用SIM卡中存儲的A3、A8算法來對客戶身份進行鑒權并與網絡鑒權相比較,防止了客戶信息盜用。
(三)成本低
GSM通信比模擬移動通信更為安全可靠,而且成本更低,由于它的低成本使2G技術更快的發展壯大起來,產生了易于推動的效果。
但是2G通信技術也存在著不足之處,由于用戶規模的增多和網絡規模的擴大,頻率資源已越來越不能滿足人們的需求,人們開始追求更高層次的通信技術,2G技術已逐漸不能滿足人們的需求。由此,第三代移動通信系統應運而生。
第三代移動通信系統簡稱3G,也可稱之為IMT2000,它于1985年被提出,是一代有能力徹底解決第二代通信系統主要弊端的先進移動通信系統。3G系統最主要的特點即是個人終端用戶能夠在全球范圍內的任何時間、任何地點,用任意的方式來高質量的完成任何任意之間的移動通信與傳輸,因此3G系統又被稱為未來個人通信系統。
第三代移動通信系統能夠滿足全球范圍內的任何用戶所使用的小型廉價移動臺,實現全球范圍的立體通信連網,保證通信無距離和時間限制并提供具有有線電話的語音質量,提供智能網業務,多媒體及眾多寬帶業務。第三代移動通信系統綜合了尋呼、無線擴頻、無線接入、移動數據等各類移動通信功能,實現移動性、交互性和分布式三大業務。第三代移動通信具有以下幾個基本特征:
1.3G系統是以數據量、服務質量和使用時間為收費參數的,而并非以距離為收費參數。
2.3G手機具有全球漫游的能力。
3.可以最大程度的利用有限的寬帶,防止頻率資源的衰竭,具有高效的頻譜利用率。
4.3G系統具有固定通信網絡同樣的高語音質量和高安全性。
5.3G支持分層小區結構,同時也支持包括用戶向不同地點通信時瀏覽國際互聯網的多種同步連接。
三、第四代移動通信系統
3G通信技術已經將移動通信技術推進到了爐火純青的地步,但是隨著社會的不斷進步和發展,這種移動通信技術將漸漸退出人們的視野,取而代之的是新一代的移動通信技術。這種新型通信技術將會大大的改變原有技術的不足之處,運用更加科學的技術手段使人們的通信更加方便快捷實惠。4G通信技術就是人們將會研發的新型通信技術。這項通信技術將會解決兩個主要的問題:一是無線通信全球覆蓋的問題,二是無線業務的質量問題。4G通信技術目前正在構思中,科學家們構思的4G通信具有很多優秀的特征,它是在傳統通信網絡和技術的基礎上不斷提高無線通信的網絡效率和功能。實際上,4G網絡通信技術包含的不僅僅是一項技術,更多的是技術的融合。
4G通信技術的特點可以概括為以下幾個方面:(1)網絡頻譜更加寬廣。4G通信技術可以實現更加迅速的信息傳遞速率,在3G網絡的基礎上對通信傳輸速率進行大幅度的改造,使人們溝通更迅速。(2)通信更加靈活。科學家們創新性的認為,4G通信時代到來時,通信設備并不再僅僅局限于手機,任何一件平常的物品都有可能成為人們相互交流的工具,成為4G終端。(3)智能型更高。3G時代的到來,引發的智能手機的時代,智能手機更加吸引人們的眼球,滿足人們的需求欲望。而4G時代到來的時候,將會引發更加巨大的智能化時代,這不僅僅是表現在了4G通信終端設備的設計和操作更加智能化,而且表現在通信設備的更加智能化。(4)兼容性更加平滑。這樣的平滑兼容性可以在很大程度上使人們的信息接受更加容易和迅速。
四、結語
隨著科技社會的迅速發展,通信技術也在不斷的變化革新,人們對于通信技術也提出了更高的要求,3G時代的到來已經為人類社會提供了很多方便,而4G時代的到來將會為人們提供更多的便捷。,不遠的將來,人們將不受時間、地點限制,可以自由自在地利用移動網絡獲取和傳遞信息,為人類創造出更多的財富。
參考文獻:
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(1)需要較好的數學演算推理能力。例如概率論、傅立葉變換、卷積等數學知識在通信系統的理論推導中會頻繁的使用。
(2)需要較好的邏輯思維能力。通信理論較為抽象,學生很難把簡單的建模框圖與實際通信系統中的設備聯系起來。
(3)需要良好的綜合分析能力。“現代通信技術”課程中知識體系結構復雜,綜合性強,學生不容易抓住重點、難點,難以理清頭緒。
比如“數字基帶傳輸系統”與“數字頻帶傳輸系統”和“數字信號復用系統”的知識點都有著緊密聯系。但是,高職高專學生數學基礎普遍較弱,自學能力不強,課程知識在短時間內難以理解和消化,學生在學習過程中有著較大的難度。所以,根據“現代通信技術”課程的分析以及高職高專學生特點,在授課過程中對課程教學內容的取舍、教學方法的設計以及實驗內容的選擇與設計都作出了相應的調整,同時增加了仿真技術。
1“現代通信技術”理論教學教育改革
(1)教學內容的選擇
“現代通信技術”課程主要介紹的是通信系統的組成、工作原理、實現過程和分析方法,但是模擬通信系統中的調幅、調頻和調相的調制和解調技術在“高頻電子線路”課程中已講過,因此“現代通信技術”課程在教學內容上以數字通信原理為主,同時還要兼顧現有的先進的數字通信系統,如移動3G系統、移動4G系統等。
(2)教學方法的設計
“現代通信技術”的傳統教學方法都是逐一介紹通信系統中各個關鍵技術的數學模型和原理,由于理論抽象、知識點零散,使學生學習起來很難有系統的概念,更不易將簡單的系統框圖與實際通信系統聯系起來。所以在教學方法上采用了“以線帶點”的改革思路對教學內容進行設計,即以數字通信系統的模型圖作為學習的總線路圖,圖中方框為“點”,有向線段為“線”,如圖1所示。在授課時始終以通信系統的模型圖為基礎,以圖中的節點涉及的典型技術理論分析為重點,以信號的傳輸流程為主線,以線帶點,使學生掌握通信系統的綜合分析方法。首先,講解通信技術的實現過程不應求全求深,而是幫助學生建立數字通信技術的知識體系從而激發學生的學習興趣,再系統闡述數字通信技術中信源編碼模塊、信道編碼模塊、傳輸模塊(基帶傳輸與頻帶傳輸)和同步模塊等核心技術節點的說明以及每個節點在教材中的章節分配。其次,根據信號線的傳輸方向,對每個節點進行功能分析,例如,在調制器和解調器節點中應重點講解數字調制技術2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK的調制、解調、帶寬分析、波形分析和抗噪聲分析等內容,避免復雜的數學推導,要求學生掌握該節點基本理論、關鍵性能和指標以及分析方法。最后,教師應重點說明各節點存在的必要性以及前后節點之間的邏輯關系,讓學生建立數字通信系統的整體概念,同時將簡單的系統框圖與實際通信系統聯系數字通信系統模型圖起來。
(3)引入SystemView仿真軟件
SystemView仿真軟件是用于各種線性或非線性控制系統的設計和仿真軟件。“現代通信技術”的知識體系概念抽象,很多知識點單純用口述很難直觀的表達清楚,因此采用SystemView計算機仿真技術來進行系統分析和設計能夠幫助學生更好理解知識點。在授課時將一些抽象難懂的知識點的仿真結果利用多媒體投影出來,使課堂教學更加形象化,讓學生對知識點的理解更加清楚。比如在講解AM調幅輸出波形在改變調制指數的仿真波形時,如圖2所示,教師通過調節參數來改變調制指數,學生能夠很直觀的觀察到調制指數的改變對輸出波形的影響。
2“現代通信技術”實驗教學教育改革
目前實驗教學中大多是對已知原理進行驗證的實驗,學生按照實驗指導書上的實驗步驟在實驗箱上測試已預留好的測試點的數據、波形,然后根據實驗結果寫出實驗報告。這種實驗過程學生根本不考慮實驗的基本原理和出現錯誤結果的原因,學生往往是動手多、動腦少,甚至在沒弄懂電路原理的情況下進行測試并寫出實驗報告,因此有必要對實驗教學內容和方法進行改革。首先,對實驗指導書進行修改,其中弱化復雜的計算,只需將各個模塊的功能詳細說明,引導學生能自主地對所做的實驗內容的原理進行分析,并抽象出系統的框圖,再利用模塊連接實現功能。其次,在實驗中要求學生自行給定輸入數據,比如HDB3的編譯碼,學生則自己隨機給出編碼的碼型,并通過實驗來驗證輸出的碼型和自己在課堂所學的編碼規律是否一致。同時,當學生實驗過程出現問題時,教師應引導他們分析問題的原因并按照“從后往前”的方式查找故障點,而不是簡單地給出問題的解決方法,通過這種方法實質的提高學生分析問題和解決問題的能力。最后,將軟件仿真引入到實驗教學當中并與硬件實驗相結合。在做硬件實驗之前要求學生應做好SystemView的仿真,然后將仿真結果在硬件實驗實現,這種軟件仿真和實驗驗證同步進行的方式使學生的實驗興趣和動手能力明顯提高,讓學生更加深入理解通信系統的工作原理,同時對理論學習也起到了輔助的作用。
3總結
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