通信技术原理
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通信技术原理范文第1篇
中图分类号：R123.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0361-01
1 扩频通信的工作原理
扩展频谱通信（spread Spectrum Communication，简称扩频通信）.是基于信息论和抗干扰理论的信息传输方式，它与光纤通信、卫星通信一同被誉为信息时代的三大高技术通信传输方式。著名的香农定理（Shnoon Theorem）中用公式C=Wlog（1+PIN）阐述了信道容量C、带宽w、有用信号P和无用白噪声N之间的定量关系。其原含义是：如果有用信号功率P和无用白噪声功率N是确定的，那么只要采用合适的编码系统来确定传输信号的带宽w，就能够有效地完成信道容量为C的可靠通信。专业人士由香农定理得出以下重要结论：在满足信道容量要求，并能可靠传输的前提下，信号的传输带宽和信噪比之间是可以互相变换的，即可以通过牺牲传输带宽的办法.实现低信噪比的可靠传输，这就是扩频通信技术的核心。
扩频通信的基本工作原理就是根据以上推论实现的。在信号发送端.首先将信息{制形成数字信号，该数字信号经扩频发生器产生的扩频码序列调制后，信号的频带被展宽，展宽后的信号再凋制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号，经变频至中频，然后由本地产生的与发端柑同的扩频码序列去相关解扩，再经过信息解调，恢复成原始信息输出。
概括起来讲，一般的扩频通信系统都要经过三次涮制和相应的解凋、第一步为信息调制，将信息源形成基带数字信号；第二步用扩频码对基带数字信号进行扩频调制形成十频信号；最后，对展宽了频谱的中频信号进行射频凋制形成高频信号，再由天线发射出去。收信是发信的逆过程。即二次相反的解调过程。由此可见，与常规的无线通信系统相比，扩频通信增加了扩频凋制与解扩部分。
2 扩频通信技术的应用
2.1 扩频通信技术在军事中的应用
扩频通信最早就是应用在军事中，国家的国力都体现在军事上。由于扩频通信技术具有保密性良好的特点，正适合军事中保密工作的需求，因此扩频通信是军事领域中的重要通信方式。目前，该技术被广泛应用到军事通信反对抗、通信信息系统和武器系统中。在海、路、空三个方面的战争通信中，扩频通信不仅使得保密性良好，而且使得电台具有更强的抗干扰性能。
2.2 扩频通信技术在移动通信中的应用
移动通信与我们的日常生活密不可分。近年来，扩频通信技术在数字蜂窝移动通信中的应用越来越广泛，一方面提高了频率利用率，另一方面也提高了抗共道干扰的能力。应用扩频通信的CDMA系统，分配给不同移动台特有的并且互不相关的随机码序列，这就大大方便了对每个移动台发送的信号进行区分，并且增加了信道中所能够容纳的用户的数量，频谱利用率大大提高，相比于传统的CDMA系统，频谱利用率提高了20倍。此外，扩频通信技术对克服多径效应的影响也具有很好作用。
2.3扩频通信技术在卫星通信领域中的应用
前面已经提到，扩频通信在军事卫星通信中已经应用的十分广泛了，而近年来，其在民用卫星通信领域中的应用也逐渐发展起来。基于扩频通信的CDMA系统不仅具有灵活性较高的组网技术，而且具有很强的承受过载的能力，使得扩频通信技术在民用卫星通信领域的应用效果十分显著。扩频码CDMA和用伪随机序列进行频谱扩展应用到卫星通信中，能够达到既扩散能量，又减少干扰的双重目的。
2.4扩频通信技术在测距定位中的应用
扩频通信技术除了应用在军事和通信领域中，还可应用在测距定位系统中。GPS卫星定位系统是两个载波频率由多星共用来进行定位信号的发送，所以在GPS中应用扩频CD-MA来实现对卫星地址的区分。其中，每个特定的不同伪随机序列分给每颗卫星，测距定位的精度与码片的宽度息息相关，随码片宽度变窄，精确度越来越高。此外，由于扩频通信具有抗干扰能力强的特点，使得测距定位时的抗干扰能力大大提高。又因测距定位中应用的是无源方式，系统中的用户数的容纳量大大提升。
3 扩频通信的发展趋势与限制
从扩频技术的历史可以看出，每一次技术上的大发展都是由巨大的需求驱动的。军事通信抗干扰的驱动以及个人通信业务的驱动使得扩频技术的抗干扰性能和码分多址能力得到最大限度的挖掘。展望未来，第四代移动通信系统（4G）的驱动无疑会使扩频技术传输高速数据的能力得到更大的拓展。
扩频通信受到的限制主要来自技术方面。对直接序列扩频的限制在于用很高的PN码率进行扩频调制，目前采用CMOS使最大的时片率可达70Mchips/s，而采用砷化镓FET器件，则可高达2Gchips/s。对跳频（FH）的限制在于频率合成器的高速转换而又无杂波产生，现在数字控制振荡器可以产生这样的信号，在20MHz带宽内跳频速率高达1M跳/秒。此外，重叠在同一频带上的用户数对扩频通信也是一个限制，重叠越多，信噪比越低，差错概率增加，这就需要通过分配频带或制定法规来提高频带的利用率。毋庸置疑，扩展频谱通信技术将在克服这些限制的过程中不断成熟、向前发展，为人类社会做出更大的贡献。
扩频通信以其较强的抗干扰、抗衰落、抗多径性能而成为第三代通信的核心技术，这种技术有着广阔的发展前景。随着越来越广泛的应用和研究，新技术将会不断涌现。
参考文献
通信技术原理范文第2篇
关键词：智能配电网；通信；原理应用
中图分类号：TN915.853文献标识码： A
1 智能配电网业务及通信需求
智能配电网的发展是一个长期艰巨的科学研究和工程实践过程，提出了现有电力通信系统面临的问题和挑战。智能电网模型的业务主要是体现在分配领域，一个典型的新的业务领域，包括网络纵向配电自动化，配电网保护，配电网络视频监控，配电网络设备监控，分布式能源站的管理和控制，微电网的控制管理，用电领域的典型新业务包括专变用户负荷管理，配电变压器监测，低压集抄，家庭用电，电动汽车充电桩管理等智能化管理。
电网业务根据其功能属性，可分为保护类、控制类（遥控）、信息监测类（遥信、遥测）、视频类（遥视）。智能配电网业务属性分类见表 1 所列。
表 1 智能配电网业务属性分类
Tab.1 Business categories of the intelligent power distribution network
1）保护类业务：对通信安全性要求特别高，在《微波电路传输继电保护信息设计技术规定》（DL/T5062-1996）中规定微波通道(光纤通道参照执行)传输主保护信息时对通信的时延应不大于5 ms，路由要求也非常严格（必须确定路由，不允许随便更改路由）；通信的失效可能影响电网的保护跳闸动作执行，导致电网事故扩大，严重时可能导致电网瘫痪；
2）控制类业务：对通信安全性要求特别高；对通信的时延（秒级以下）、路由要求较严格（必须是相对固定的路由，可以根据需要在备选路由中切换）；通信的失效可能影响电网的控制执行，导致电网运行故障；
3）信息监测类业务：对通信安全性要求较高、对通信的时延（秒级）、路由要求相对较宽松（无需确定路由，信息在要求时间可达即可），通信的失效对电网运行存在一定管理方面的影响，但不会导致电网故障或瘫痪；
4）视频类业务：与信息监测类业务类似，但对通信的带宽需要较大，每路信息需要 2 Mbit/s 以上的带宽。
综上所述，保护类、控制类业务必须采用专用的电力通信专网；信息监测类、视频类业务应优先采用电力通信专网，在电力通信专网暂无网络覆盖的区域，可选择租用公用通信网络。不同属性业务对通信的需求见表 2 所列。
表 2 不同属性业务对通信的需求
Tab.2 Communication requirements of different business
2 配网常用通信技术特性分析
配网通信网常用通信技术包括光纤通信技术、中压载波通信技术、无线公网通信技术和无线专网通信技术（如 TD-LTE）等。通信技术的特性包括多个方面，但在业务应用上，通信技术的通信时延、带宽、安全性和可靠性等是最主要的特性。
2.1 光纤通信技术
配网光纤通信技术主要采用工业以太网交换机和 EPON 技术，两者都基于以太网技术，因此两者的网络性能基本一致。
1）通信时延。网络时延指数据帧从源到目的地址所需要的时间，交换机以太网的时延由帧收发时延（F）、交换时延（S）、线路传输时延（L）、帧排队时延（Q）组成，存储转发最小的时延等于交换机传输一帧所用的时间，100 M 以太网帧收发时延与帧长度成比例，从 5~120 μs 不等；交换机本身带来的交换时延在 5~10 μs，总的网络时延 = ∑（F+S+L+Q）；一般情况下，100 Mbit/s 工业以太网经过 15 个网络设备100 km 传输的总时延小于 2 ms。
2）通信带宽。工业以太网交换机、EPON 均支持百兆或千兆以太网，因此网络带宽可根据需要达到百兆或者千兆比特每秒。
3）通信安全性。电力配网光纤通信网络是专用数据网络，可以采用一定的网络安全措施提高网络的安全性，总体上通信安全性很高。
4）通信可靠性。电力配电网光纤通信网络的可靠性很高，主要体现为：专网专用，保证网络通道的高可靠性；采用成环组网，具备 1∶1 保护能力；采用工业级设备，确保设备的高可靠性。
2.2 中压载波通信技术
1）通信时延。目前适合长距离通信的、采用窄带调制技术的中压电力载波通信系统的通道建立时间和单个数据报文传输时间通常在几十和几百毫秒。受频率干扰、环境影响，时延波动较大。在实际应用中，由于中压载波技术采用主、从载波轮询方式通信，一般每个节点的轮询间隔根据字节长度设计为 2 s 以上。
2）通信带宽。采用窄带调制技术的端口传输速率可根据要求设计为 1 200，2 400，4 800，7 200，9 600 Band，实际网络速度与传输距离、环境情况等有关，一般 5 km 左右的距离，传输距离只有几 kbit/s或者更低。实际应用中，一般设置主、从载波之间的数据发送间隔为 2 s，数据包长不超过 200 B。
3）通信安全性。中压载波通信属于电力通信专网，且传输媒介为高压电缆，具有较高的防接入安全性。另外由于该产品在技术实现上可采用复杂的编码和加密措施，因此业务接入的安全性很高。
4）通信可靠性。中压载波系统在实际应用中的可靠性较低，主要存在以下风险。①网络结构风险：中压载波的应用主要采用“1 个主载波机 +N 个从载波机”的树形、星形（物理上看像链形）组网方式，存在单点故障风险；②电缆线路迁改导致系统失效风缆线路的迁改将导致中压载波系统无法通行；③电缆线路开关开合、用户负荷变化、电缆沟积水等情况下，可能导致通信故障。
2.3 无线公网通信技术
当前，配电网中常用的无线公网主要采用 2G 技术（GPRS/EDGE/CDMA）。
1）通信时延。无线公网通信的网络时延与网络负载有很大的关系，网络负载大时，时延长，网络负载轻时，时延短。无线公网技术由于存在资源的竞争性、处理节点较多、且易受环境因素干扰，一般平均时延在几百毫秒。
2）通信带宽。2G 无线公网的通信带宽具有不确定性，从 0~200 kbit/s，如 GPRS 的理论带宽为171.2 kbit/s，但由于信号情况、网络负载等情况，一般 GPRS 网络的上行速率在 10~20 kbit/s，下行速率在 30~50 kbit/s。
3）安全性。2G 无线公网数据传输加密技术面向所有业务，其现有的鉴权规则已被破解，且与互联网互通，网络安全性较低。根据电监会要求，“公用数据网”在传送生产控制大区业务时，仅承载信息上传业务，不能承载控制类业务。
4）可靠性。无线公网的可靠性低，风险主要包括以下几种情况。①无线信号干扰或遮挡导致的通道中断；②基站的基础设施故障导致的通道中断：无线公网的基站建设在民用建筑上，基站传输、电源，基站防偷盗、人为破坏等可靠性较差；③计费方式（如超过流量）导致的网络中断；④学校、政府机构、保密部门等企事业单位有意制定的信号屏蔽等；⑤应急情况下网络拥塞导致的数据业务不可用。以上安全风险，导致无线公网的总体可靠性较低。在实际应用中，一般无线公网的 GPRS 网络在线率在95%~99%。
2.4 无线宽带专网通信技术
1）通信时延。与无线公网一样，无线专网通信的网络时延与网络负载有很大的关系，网络负载大时，时延长，网络负载轻时，时延短。然而，由于无线宽带专网通信一般采用两层结构，且专网专用，险：中压载波系统依赖于电缆线路作为传输介质，电资源充裕，一般时延较固定且相对较短。但在环境影响、干扰影响方面，也难以保证固定的时延。根据某供电局 TD-LTE 试点网络的实际测试结果：下行接入时延最大 11 ms，平均 8.8 ms；上行接入时延最大59 ms，平均 36.9 ms。
2）通 信 带 宽。 无 线 宽 带 专 网 通 信 技 术（如TD-LTE）在 10 MHz 带宽情况下，上下行峰值吞吐量能达到 20 Mbit/s 以上，但实际网络吞吐量与网络的信号强度、信噪比等有关。根据某供电局 TD-LTE 试点网络的实际测试结果，在信号接收强度≥ 80 dBm 时，上行带宽为 4~5 Mbit/s，下行带宽 7~13 Mbit/s；信号接收强度在 –120~–115 dBm 时，上行带宽为 0.1~0.2 Mbit/s，下行带宽 1.2~1.8 Mbit/s。
3）安全性。无线宽带专网通信技术的认证性、机密性、完整性、可用性和不可否认性几个方面具备很成熟的标准、技术和加密算法，总体安全性好。根据电监会相关要求，“专用数据网络可以采用多种通信方式，如光纤通信、一点多址微波、无线电通信、电力线载波、屏蔽层载波等；不具备专网条件的可采用公用通信网络，如 GPRS，CDMA，TD-SCDMA，
ADSL 和无线局域网等，应当采取虚拟专网、防火墙等安全防护措施，并禁止与调度数据网互联”，“专用数据网”可以承载具备“控制”功能的双向业务。
可靠性。电力无线专网的可靠性较好，但仍然存在一定的可靠性风险。①设备故障导致的通信故障。电力无线宽带专网的典型组网结构是树形，1 套核心网接入多个基站，1 个基站接入多个终端，在核心网或基站出现故障的情况下，其下所有终端将无法通信。②无线信号干扰或遮挡，导致网络不同或信号强度弱而使通道中断的风险。
3 配电网通信技术应用原则
一般情况下，配网通信技术应用遵循以下原则。
1）配网通信网络业务接入须满足国家电力监管委员会电监安全 [2006]5 号令和 34 号文的规定要求，生产控制大区控制类业务应采用电力通信专网承载。
2）需要支持配电网保护类业务的，采用光纤信技术。
3）需要支持配电网控制类业务的，可选择光纤通信、中压载波、无线宽带专网技术，同时考虑区域特性、网络建设、运维和成本情况，选择如下：新建区域（一次线路新建）、重点保障的区域，选用光纤通信技术；老城区、高楼密集的区域，优先选用光纤通信技术，中压载波技术作为补偿；一般城区，适合无线网络覆盖的区域，以光纤通信和无线专网相结合，无线专网覆盖效果好的，采用无线专网技术；无线专网无覆盖的区域，采用光纤通信补充；郊区、农村区域、架空线路，以无线专网为主，中压载波为补充。
4）仅需要支持配电网信息监测类业务的，优先采用无线通信技术，具备优先专网覆盖的优先选择无线专网技术，否则选择无线公网技术。
5）需要支持配电网视频类业务的，优先采用光纤通信技术，慎用无线专网开展视频类业务。
4 结语
智能配电网及相应的配电网通信网络是当前电力行业的重点建设内容，本文分析并研究不同通信技术在智能配用电网中的应用场景、特性，规范不同技术在智能配用电网络中的应用模式，对于提高智能配电网通信的网络质量、促进智能配电网的发展具有重要意义。
参考文献：
[1]徐丙垠，李天友，薛永端． 智能配电网与配电自动化 〔J〕． 电力系统自动化，2009，33 ( 17) : 38-41．
通信技术原理范文第3篇
关键词：数据通信;发展;构成原理;适用范围;应用前景
Abstract: In the modern information infrastructure, the world economy more dependent on human knowledge and wisdom, information and knowledge becomes a strategic capital and the basic elements of social and economic development. Communication is limitless, sharing and innovation, to drive the three effects by osmosis, support and, instead of capital, can reduce material consumption, improve the utilization rate of resources, can can can improve labor productivity, can speed up the circulation of commodities, can be transformed into science and technology, and look forward to a better future.
Key words: data communication; development; principle; application; prospect of application
中图分类号：E965 文献标识码：A 文章编号：
一、浅谈数据通信
数据通信是通信技术和机技术相结合而产生的一种新的通信方式。要在崐两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有有线数据通信与无线崐数据通信之分。但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不崐同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。
二、信息化的高速发展
人们的工作方式、管理模式、商贸手段、情感交流技巧、传统文化背景以及消费水平与生活方式全部实现信息化，是社会发展的必然趋势。而移动无线通信则是这种必然趋势下的产物，它的发展大致可以分为五个阶段。
2.1十九世纪四十年代：采用的便携式、车载式、船载式的超短波频及低噪声、稳定系数高的电子管技术主要用于舰船及军用，在该阶段末期出现了甚高频VHF150MHz和特高频UHF450MHz频段。
2.2六十年代：频段扩展至UHF450MHZ以及器件向半导体的过渡，公用移动网接入的内部电话交换装置内，实现了无线频道能够自动接续到公用电话网，接续问题得到了解决。
2.4八十年代：扩展出来了一个1800MHz频段，70年代末美国贝尔实验室开发了先进移动电话业务系统，这是第一种真正意义上的具有随时随地通信能力的大容量的蜂窝移动通信系统。
2.5九十年代：第二代数字移动通信关键技术，调制技术兴起且得到了大发展，这标志了无线信息网络的到来，也开启了个人通信业务的大门。此时出现了Digital AMPS、电子时间警报控制系统、GSM/DCS等各类系统与业务运行。
2.6二十一世纪：通信方式已经不能满足用户的需求，数据通信与多媒体业务需求的与日俱增，它可以满足移动用户话音和中、低速数据业务的需求，引起了第三代移动通信的兴起，数据传输速度有了大幅提升。
三、数据通信的构成原理
3.1数据终端
数据终端有分崐组型终端和非分组型终端两大类。分组型终端有计算机、数崐字传真机、智能用户电报终端、用户分组装拆设备（PAD）崐、用户分组交换机、专用电话交换机、可视图文接入设备（VAP）崐、局域网等各种专用终端设备；非分组型终端有个人计算机终端、可崐视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。数据电路由传输信道和数据电路终崐端设备组成，如果传输信道为模拟信道，DCE通常就是调制解调器崐，它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换；如果传输信道为崐数字信道，DCE的作用是实现信号码型与电平的转换，以及线路接续控制等。崐传输信道除有模拟和数字的区分外，还有有线信道与无线信道、专用线路与交换崐网线路之分。交换网线路要通过呼叫过程建立连接，通信结束后再拆除；专线连崐接由于是固定连接就无需上述的呼叫建立与拆线过程。计算机系统中的通信控制崐器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。中央处理器用来处理由数据终端崐设备输入的数据。
四、数据通信的交换方式
通常数据通信有三种交换方式：
4.1电路交换：
电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时，使用同一条实际的物理链路，崐通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其它计算机或终端同时共亨崐该电路。
4.2报文交换：
报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中（内存或外存），当所需崐输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储、转发的方崐式可以提高中继线和电路的利用率。
4.3分组交换：
分组交换是将用户发来的整份报文分割成若于个定长的数据块（称为分组或崐打包），将这些分组以存储、转发的方式在网内传输。第一个分组信息都连有接崐收地址和发送地址的标识。在分组交换网中，不同用户的分组数据均采用动态复崐用的技术传送，即具有路由选择，同一条路由可以有不同用户的分组在传送，崐所以线路利用率较高。
五、各种交换方式的适用范围
①电路交换方式通常应用于公用电话网、公用电报网及电路交换的公用数据网等通信网络中。前两种电路交换方式系传统方式；后一种方式与公用电话网基本相似，但它是用四线或二线方式连接用户，适用于较高速率的数据交换。正由于它是专用的公用数据网，其接通率、工作速率、用户线距离、线路均衡条件等均优于公用电话网。其优点是实时性强、延迟很小、交换成本较低；其缺点是线路利用率低。电路交换适用于一次接续后，长报文的通信。②报文交换方式适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的同文为单位进行存储转发的数据通信。由于这种方式，网络传输时?延大，并且占用了大量的内存与外存空间，因而不适用于要求系统安全性高、网?络时延较小的数据通信。
③分组交换是在存储、转发方式的基础上发展起来的，但它兼有电路交换及报文交换的优点。它适用于对话式的计算机通信，如数据库检索、图文信息存取、电子邮件传递和计算机间通信等各方面，传输质量高、成本较低，并可在不同速率终端间通信。其缺点是不适宜于实时性要求高、信息量很大的业务使用。
六、无线通信技术的发展前景
①各种无线通信技术表现出互补发展，向接入模块化、网络一体化、应用综合化、集成化的宽带无线网络发展。各种接入技术根据本国的国情和不同的发展阶段，存在不同的技术特点，不同的接入速率实现互补，推进了组网的一体化进程。宽带无线接入技术在全球的无线通讯领域发展得十分红火。或许在未来，还会有更加强大的新技术出现，又会对无线网络通讯领域起到推进作用。但现在来看，我们应该理性的看待，科学的把握宽带无线接入技术。高速接入是目前宽带无线接入技术的主要技术，但它的移动性和话音支持能力仍不能与公众移动通信网络相提并论。从宏观的角度来看待宽带无线接入技术，在整体上对其进行把握调控，使其与移动网络互相补充，以此达到充分发挥技术特殊性且减少资源浪费的效果。
②移动与无线技术在实践中扬长避短、趋利避害，一步一步地走向灿烂和辉煌。随着各种创新移动、无线技术的不断推陈出新，移动、无线技术的发展进入了一个高速发展的时期。当今的移动、无线应用市场十分活跃，各种技术都投入到了商业运用中，并发挥着不小的作用。在多元融合的大趋势下，无线局域网和无线城域网等各种无线技术在竞争中互相借鉴靠近，这加快了新型射频技术的引入，如MIMO和OFDM等新技术。与此同时，蜂窝移动通信与无线宽带接入在各自发展的过程中，互相汲取，都增加了新的内容。 ③无线宽带技术的进步推动我们的网络一步步走向成熟，但接收信号的幅度和相位呈随机变化和频谱效率低下成为了亟待解决的问题。因此，采用MIMO与OFDM相结合，使传输速率成倍提高就成为各种无线技术的共同选择。作为多载波调制的一种，OFDM技术的核心能力就是将信道分成许多正交子信道，容易通过不同数量的子信道来实现上行和下行链路中不同的传输速率，它能在解决信道多径衰落问题的同时增加带宽分配、子载波数量、子载波调制的几率，实现系统复杂度的提升和带宽的增大；而MIMO技术能在不增加宽带的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率，它改善了系统性能，提高了数据速率，所以在新一代无线通信系统中MIMO技术必不可少。因此，MIMO系统与OFDM技术相结合，能充分利用两者的优势，弥补彼此的不足，是未来无线宽带技术的重要力量。
④如今，无线通信技术已经日臻完善。在未来的社会，移动通信与无线接入在相互角逐的同时，走向互补融合，各展所长，向接入综合化、全球化、电子 化、一体化的宽带无线网络的方向发展，进而逐步实现和宽带固定网络的有机融合。相信无线通信技术会实现新的突破
七、结语
通信技术的进步，给我们的生活带来了新的体验，为我们的生活带来新的变革，开辟了中国特色社会主义道路，赋予社会主义新的生机活力，展望未来，通信网络将向着综合业务数字网方向，数据、语音、图像等崐各种数据通信在各个层次、各个领域得到综合利用。
参考文献：
通信技术原理范文第4篇
【关键词】无线网络；电力数据；采集；应用
电力系统的经济运行和调度需要对变电站、水电站、配变设备以及开闭所等进行实时的监测，并且要及时将监测数据发送到管理中心的服务器上进行相应的处理。电力系统的监测点大多分布较为分散，并且范围较广，利用无线通信技术进行数据的传输能够起到事半功倍的效果。
1、基于无线网络的电力数据采集系统介绍
新型的基于无线网络的电力数据信息采集系统的建立，主要是由中心处理子系统以及前端数据采集系统两部分组成。前端数据采集系统包括采集器、集中器以及电能表等几部分，可实现对底层数据的采集。通过无线方式实现集中器和采集器之间的通信，在利用485总线实现采集器和电能表的通信，从而可实现电能表通过采集器向集中器传输数据的作用。中心处理子系统是由主站计算机及其相关软件共同构成的。主站计算机通过PSYN或是GPRS实现与前端数据采集系统中的集中器的通信，从而实现抄读及远程监控的作用，并且能够对用户电能表的数据进行分析、读取以及参数设置等。
2、无线网络数据采集系统方案简介
2.1系统的总体方案
远程电力数据采集系统是建立在无线通信和电话通信的基础上的，可以将其细化为数据库服务器、无线网络、数据前置机以及电力数据采集终端等几部分。远程电力数据采集改变了传统的点对点拨号的方式，采用MODEM拨号上网、无线网络等进行数据信息的采集，并且在内外网服务器上建立相应的安全隔离机制，采集终端将采集的数据传送到管理中心的主服务器上，通过通信接口和GPRS数据传输终端进行连接，再经过无线网络通信协议对其封装后传送到中心服务器，从而实现电力数据信息的远程采集、控制工作。
2.2通信的总体方案结构
远程电力数据采集系统主要是通过GPRS/CDMA的实时在线特性、系统的无时延特性以及其同步接收处理多个数据采集点的数据等来作为通信方案的，这种方案能够较好的满足系统的传输实时性以及对数据信息采集的要求。通过接口将内外服务器相连，并且只能传输指定的数据信息。
GPRS即通用分组无线业务，是基于GPRS系统的一种新型承载业务，能够提供分组数据。GPRS通信主要是采用基于IP地址的，数据分组通信网络形式，对系统的中心计算机配置固定的网络IP地址，然后采用GPRS模块，将各表的数据采集点与主机联系起来，从而实现通信的目的，再经过GSM网络空中接口，对所采集的数据信息进行同时的解析、译码处理，并将其转换为能够在公用网络中传输的数据格式。这种业务能够保证在GPRS网络覆盖区域内的地方随时在线通信，并且有合理的付费方式。
CDMA移动通信是由扩频、蜂窝组网、多址接入以及频率复用等几种技术结合而成的，是基于扩频通信技术的一种新型成熟的无线通信技术，能够实现时域、频域、码域等三维信号的处理协作，具有抗干扰性好、保密安全性高、合理的容量质量比、抗多径衰落以及同频率重复使用等特性，具有明显的优势。其原理是，先将所要传输的信号带宽信息数据，用大于此带宽的高速伪随机码进行调制，从而扩展数据信号带宽，最后在用载波调制发送。
3、数据采集系统的硬件实现
前端数据信息采集系统包括采集器和集中器两部分，并且他们的硬件设置基本相同。主要就是，通过RS-45接口将集中器和GPRS模块连接，将收集到的数据转发到主站计算机。集中器的硬件设计主要分为数据存储模块、数据处理模块以及数据传输模块。数据处理模块采用高性能的16位单片机，能够确保任务的快速执行，一般均可在1个时钟周期内完成，能够实现高级编程，为软件的开发提供了便利。对于数据的存储可采用铁电随机存储器FM18L08，这种非挥发性存储器，有利于系统的扩展。对于无线数据传输模块，可以采用CWDP1205芯片进行数据的传输。
4、数据采集系统的软件设计
4.1无线网络通信协议
根据我国的相关规定制定的无线通信协议，适用于集中器与采集器、采集器与采集器之间的无线射频载波信道通信。该协议主要可分为三层。物理层、链路层以及 应用层。物理层主要是用CWDP1205进行硬件实现，链路层能够提供可靠的无线数据传输，将应用层传输过来的长数据帧，合理的拆分成较短的数据帧，然后加上相应的包头和校验和，重新打包之后进行数据的发送传输。接收数据时，将数据进行解包处理，然后将短数据帧重新组合成完整的长数据帧，再移交给应用层。
CWDP1205无线射频通道属于不稳定的通信信道，因此，需要一个辅助的机制来完成数据信息的可靠传输。可以采用以下数据传输模式，对帧格式进行定义时，当收到一个数据帧请求时，目的地址必须应答一个数据帧，来通知该数据帧的源地址，数据已经接收到；当源地址在规定的时间内没有收到来自接收端的应答时，重复发送数据，如此循环往复，当源地址发送3次数据帧后，如果仍然没有接收到相应的应答数据，源地址将会放弃传输数据的操作。
4.2无线网络初始化设置
CWPD1205芯片是基于XE1205无线射频收到装置设计的，因此，在进行与CWDP1205通信之前，要先设置XE1205的寄存器。XE1205寄存器通过SPI总线进行数据写操作，由SDA、SCL来控制该模块的收、发等工作状态，NSS-C作为SPI的使能端，IRQ0与IRQ1是用于设定数据传送时钟和验证码的中断控制、SCK是时钟控制端、MOSI与MISO是模块内部寄存器的数据输入输出接口、DATA用于外部数据的输入输出。XE1205的内部寄存器是用来设置发送频率、工作模式以及带通滤波器的带宽等。通过2byte的设置来控制数据的收发工作，其中，1Byte包含一个读写控制位、一个停止位、一个起始位以及5位寄存器地址；2Byte在读模块中用于读取数据，在写模块中用于发送数据。当SCK处于上升沿时，改变MOSI的数据，在下降沿时采集MOSI数据。
4.3基于无线网络的数据传输
在CWDP1205完成初始化之后，首先对传输的数据进行检测，看是否有需要用无线射频方式传输的数据，如果有责转换到相应的传输状态，对CWDP1205的寄存器进行设置，将接收模式转换为发生模式后再进行数据的发送。反之，如果没有，则寄存器仍然保持原来的空闲状态，CWDP1205则保持接收模式。无线数据的接收工作对于实现整个无线数据通信的过程是至关重要的。
5、总结
随着人们生活水平的提高，人们对于电力的需求量越来越大，而电力数据信息的采集工作在整个电力系统中占据着重要作用，因此，对于电力数据信息采集系统的设计至关重要。文章利用低功耗的单片机CWDP1205以及MSP430F149芯片，实现了基于无线网络的电力数据信息采集系统的建立。这种方法的电力数据采集系统，具有成本低、节点增加删除方便、易于安装以及抗干扰能力强扥诸多特点，并且具有良好的通用性。
通信技术原理范文第5篇
关键词：信息化管理、技术资源、科研管理
建设部在《全国工程勘察设计行业2000-2005年计算机应用工程及信息化发展规划纲要》中，明确提出了“以发达国家相应行业现有的水平为参照，勘察设计单位于2005年建成以网络为支撑，专业CAD应用为基础，工程信息管理为核心，工程项目管理为主线，使设计与管理初步实现一体化的集成应用系统”的发展目标。
作为有着45年历史且专长城市轨道交通的大型设计院，北京城建设计研究总院很早就把企业信息化作为企业管理的一个重要方面。通过对多家设计院信息管理系统的调研及总院信息化管理架构的搭建，我们把设计院信息化管理的切入点选择为技术信息与科研项目管理，企业信息化的第一步是建立“技术信息资源管理系统”。该系统由我院和理正软件研究院共同开发，已于2003年7月正式投入使用，目前系统运行良好。本文把开发与推广过程中的体会写出来，以求同行共勉。
一、系统功能开发
企业的信息化管理，关键在于根据企业自身的管理模式与管理流程，建立可行的、合适的系统功能需求。我们把本系统的目标定位为实用性、开放性、先进性和可推广性。开发的技术路线是把控制的关口前移，侧重需求分析，加强过程控制，引进软件监理，重视后期推广。
1、系统功能定位
技术信息资源管理系统致力于搭建设计院信息资源管理中心，建立完善的信息资源数据库和信息采集、管理、维护、、检索共享为一体的数据管理体系，为全院职工及相关合作企业提供高效服务。资源管理系统开发包括以下内容：
1)利用先进的计算机技术、软件技术搭建设计院整体的信息资源中心；
2)建立完善的信息资源库，提供灵活的数据管理工具，实现内部高效的资源共享，有效的挖掘企业的信息资源；
3)完善信息管理体系，建成集数据采集、数据管理、数据维护、数据、数据共享为一体的数据管理体系；
4)建立信息库为全院职工（本埠、外埠）提供网络服务，传输本院、集团总公司和建筑行业的信息、文献、图库，建立数字化管理机制，使有关领导和每个职工及时掌握所需要的信息，以提高设计水平、设计效率、设计质量和管理水平，增加集团和设计院的企业竞争力，最终把设计院建成适应市场经济发展的优秀数字化企业。
5)信息库实现全文检索，建立详细的编码系统；
6)预留办公自动化系统和设计流程管理系统的接口。
7)实现图书规范管理，解决规范有效版本控制，图书规范借阅管理；
8)实现科研项目管理信息化，解决科研项目从立项、审批、实施、成果申报、存档的流程化管理。
9)确定系统的软硬件需求—保证系统的开放性和先进性；
10)建立完善的权限机制—实现系统的安全性目标
2、系统总体功能简介
根据确定的功能需求，我们将系统划分为六个子系统，分别是：
技术信息库子系统：实现各类信息的维护、共享。
图书规范库子系统：维护图书、规范信息和借阅记录。
公告信息子系统：实时规定、通知以及政策法规等公告类信息。
科研管理子系统：实现科研管理自动化。
日志管理子系统：提供详细准确的系统日志，便于查询统计。
系统管理子系统：提供详细安全的权限控制系统，保证系统安全正确。
各子系统集成在同一界面中，可以无缝跳转。
图1系统总模块图
各子系统之间数据相对独立。权限管理系统控制用户可以访问、操作的数据库，用户的每一部操作都记录在日志库中。
图2系统数据流示意图
3、技术信息库
技术信息库主要包括：院发文件库、文献库、图书库、定型图标准图库、设计前期文件库、科研成果库、软件库、管理文件库、设计档案库、院技术成果库、图片多媒体资料库。
各类信息下面可以分多层子项，实现多条件的查询统计，实现全文检索和模糊查询，可以添加、修改、删除信息。通过权限控制用户对信息的访问和维护。实现上传、下载、预览功能。实现详细、灵活的编码系统。
图3技术信息库结构图
4、公告信息
实时规定、通知以及政策法规。规定通知：院级、部门级的规定或通知。接收对象可以是全院，也可以只针对部门或个人。政策法规：向全院职工提供相关的政策法规。普通用户可以浏览、查询，管理用户可以添加、修改、删除。
图4公告信息功能结构图
5、图书、规范库功能设计
图书库模块除了图书信息维护的功能之外，还要求有图书借阅记录的功能。规范库的功能与图书库完全相同。模块功能包括：添加图书、修改图书、删除图书、查询图书；添加借阅记录、修改借阅记录、删除借阅记录、查询借阅记录等。
6、科研管理
科研管理模块实现了项目申请、项目实施、成果申报一系列的流程管理。
图5科研管理功能结构图
其中计划、立项模块实现了项目立项报告填写、提交申请、审批到通过正式立项的过程，经批准的项目及信息自动记录到实施项目清单中。
图6计划立项功能模块图
项目实施模块实现了对项目的过程监控，包括半年执行情况报告书、结题报告、完成确认书、总结报告书、鉴定验收证书、成果鉴定验收申请表、经费总决算表等，其中半年执行情况报告书、结题报告、总结报告书以及经费总决算表需要流转审批。
图7项目实施管理功能模块图
合同管理包括各种合同模板，如集团项目合同、技术服务合同、技术开发合同、技术转让合同、技术咨询合同及合同情况统计。经费管理实现了对经费使用额度、到拨款记录、经费使用记录的统计。成果申报内容包括：科技进步奖推荐表、科学技术成果鉴定证书、科研项目登记表及成果摘要。
7、权限管理功能设计
系统专门设计了权限管理模块，包括组织结构管理、系统权限管理、技术信息库权限管理。用户所具有的权限跟用户身份是相对应的，系统通过用户登录时的密码验证用户身份，也可固定IP地址，锁定权限。用户权限以记录的形式存放于数据库中。对信息库的控制精确到文件夹，用户的每一步操作都由权限控制，同时提供系统日志模块，记录所有系统操作。
由于本院的行业特点和所处的业内地位，很多资料是参与市场竞争的资源，属于对外保密性质，要解决好推广应用和数据安全保密的矛盾，为此专门研究制定了针对不同人员的不同权限层次，以保证核心技术资源的保密。
8扩展模块功能
整个系统以LeadingInfo-Channel作为二次开发平台，可以很方便地实现与其他系统的链接。对于其他公司的产品，程序以及数据库都是完全独立的，如能提供数据库接口的，可以进行二次开发实现数据共享。
该系统目前成功地与容创达工程图档管理系统连接，将容创达工程图档管理系统链接到信息资源管理系统中，作为一个完全独立的子系统。其他已有系统也可以通过这种方式进行链接。目前分别建立了与中国期刊网CNKI、科技信息网、英文学习网的网络联系。今年10月与本院自主开发的办公平台实现了无缝跳转。
二、系统的推广应用
系统软件开发完成，只是完成了课题工作的一半，技术信息资源管理系统的成功与否，还有很大一部分取决于它是否可以得到推广应用。而软件尤其是管理软件的推广应用更是一个难点。为此我们集中时间，专门对软件进行了数据初始化，对核心应用人员进行了系统的培训和辅导，发现问题及时与软件公司沟通。在系统推广期间，我们特别制定了有力的推广措施，使其成为全员应用的工具。具体的推广措施包括：
1.建立信息员制度
根据我院技术管理现状和专业设置情况，组建了一个由系统总管理员和各部室信息员共同组成的系统管理员小组，各部室的信息员均为工程技术人员，他们都被系统赋予了相应的权限，可以随时随地做到对系统的实时更新维护。
2．合理权限设置
为保证技术资源的安全性和保密性，系统管理员对不同层次人员逐个赋予系统访问和操作的不同级别权限。
3．全方位点对点培训
直接上门服务，解决实际的应用问题。
4．信息中心消息；
利用信息中心的功能，系统管理员和信息员及时将各类通知、规定，既实现了无纸化办公又加大了信息的时效性。
5．技术信息库、图书规范管理的应用实施；
技术信息库是系统的核心内容之一，是本系统提供技术资源共享的功能模块，但必须有海量的数据做支撑，为此，我们专门集中进行了大量的数据录入。目前该模块中包括：以发文和信息为主的院发文件库；由各专业论文文献资料组成的文献库；以我院历来获奖项目为主构成的科研成果库；当前我院现有的软件拥有及使用情况为主的软件库；以及由我院组编的论文集、论坛文集等为主搜集来的技术成果库，此外还有由工程图片构成的图片库和反映我院现有专利情况的专利库。可以说，这些内容是工程技术人员的非常有价值的参考资料。我院授权职工可以在任何网络终端浏览。仅此一项就产生了强烈反响，发挥了技术信息库的强大作用。
科研管理的实施应用。
科研管理功能模块是本系统的核心功能模块之一，也是本系统惟一可以实现网络数据流转，最终实现科研项目管理从立项申请、项目实施、项目奖励申报和项目归档等全过程的各个环节，包括审批程序的全自动化管理。我院现有在研项目26项，其中2003年新立项7项，对这些项目的管理我们逐步尝试利用本系统提供的科研管理模块来进行控制和管理，尤其是2003年我院新立项项目，从项目申报、审批、项目合同计划、外部合作协议以及项目年中检查等管理和控制过程都原则上利用网络进行，极大的提高了我院科研项目的管理水平。
通过采取上述强有力的推广应用措施，使得信息资源库的应用达到全员使用率的70%，这些成功的经验还被行业协会推广，已有多家设计单位上门观摩学习。
三、系统的主要创新点及推广应用前景分析
2003年7月，本系统通过鉴定，确认其在以下几个方面有所创新：
1.本系统是在详细分析设计院技术科研管理内容的基础上，提出了优化的管理流程，并结合先进的信息技术研发的管理信息系统，是管理手段的一项创新。
2.技术信息库将仅对图档进行静态管理的传统模式提升到对各类技术信息资源进行全方位综合管理的更高层次，实现了技术资源高效共享，对科研项目从立项申请、项目实施、项目合同及经费、项目归档及成果申报的各个环节可实行动态远程的自动化流程控制管理，实现了零距离办公，大大提高了工作效率。
3.系统具有实用性、开放性、先进性、安全性和可推广性。
