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第一篇:現(xiàn)代水聲通信技術(shù)發(fā)展

摘要：近年來，隨著各種新技術(shù)的層出不窮，對(duì)我國各行業(yè)的發(fā)展建設(shè)都起到了重要推進(jìn)作用。尤其是在通信技術(shù)方面水聲技術(shù)的發(fā)展也越來越成熟，國內(nèi)外對(duì)其研究也越來越重視。目前水聲通信主要有以下幾種方式，如OFDM、擴(kuò)頻以及其他方式等都是比較常見的，且隨著信息技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行無線電水聲通信的研發(fā)已經(jīng)進(jìn)入比較成熟的階段，對(duì)于實(shí)現(xiàn)海洋全方位監(jiān)測有著不可忽視的重要影響，下面文章就其現(xiàn)代水聲通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)地分析與闡述，希望可以為相關(guān)人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：水聲通信；相干通信；非相干通信

1水聲通信技術(shù)的發(fā)展

早在歐美發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)將水聲通信技術(shù)應(yīng)用于軍事和民用兩方面，甚至隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在國外一些機(jī)構(gòu)組織研究中已經(jīng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)徹底融入至水聲通信技術(shù)中并形成了水聲通信網(wǎng)絡(luò)化。水聲技術(shù)作為海洋開發(fā)的重要技術(shù)之一，對(duì)于海洋的研究及開發(fā)有著不可忽視的重要影響。利用水聲通信技術(shù)可以有效對(duì)海底各種信息的傳輸及數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)分析，對(duì)于海洋資源的開發(fā)及運(yùn)用都起到了很重要的影響。通過水聲通信技術(shù)可以有規(guī)律的了解到海洋的全天候的變化和信息資料的收集，作為海洋系統(tǒng)之一水聲通信技術(shù)的建立和水聲通信網(wǎng)絡(luò)的完善，可以為不同海洋開發(fā)客戶資源提供全面的檢測。甚至能夠精準(zhǔn)測出環(huán)境對(duì)海洋資源的影響和自然災(zāi)害的發(fā)生。在我國在水聲通信網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃方面還處于初級(jí)研究階段，相信在不久的將來，同樣可以結(jié)合各種先進(jìn)技術(shù)，建立完善的水聲通信體系。全世界很多科研機(jī)構(gòu)都在對(duì)通信技術(shù)的擴(kuò)展進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)研究和實(shí)驗(yàn)，在對(duì)如何提高系統(tǒng)帶寬和速度傳輸?shù)耐瑫r(shí)，也對(duì)其他技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。就如同水聲通信技術(shù)發(fā)展至今，有兩種形式被人們廣泛應(yīng)用于海洋監(jiān)測中。一種是非相干通信技術(shù)；另一種是相干通信技術(shù)。兩者在使用的過程中其原理是相同的，但也有其不同之處，如非相干通信技術(shù)，它接收抗干擾信號(hào)的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)要高于相干通信技術(shù)，且極易被解調(diào)，算法也比較簡單并不需要知道發(fā)射機(jī)的承載頻率就能夠直接對(duì)其進(jìn)行相位確定；而相干通信技術(shù)是必須在確定接收機(jī)發(fā)出頻率之后方能對(duì)相位做出判斷，雖然相干通信的結(jié)構(gòu)以及算法沒有非相干通信那樣簡便，但是它帶寬利用率較高，且通信速度也較快。相關(guān)研究表明，在這兩種通信技術(shù)的使用過程中，會(huì)依據(jù)不同的實(shí)際需要進(jìn)行合理化的技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用，這就在很大程度上使得他們都能夠發(fā)揮應(yīng)用的效用。對(duì)于數(shù)據(jù)的傳輸以及利用率來講都是相對(duì)較高的，在這方面也得到了理論上和技術(shù)上的突破。甚至越來越多的新技術(shù)融入其中，使得水聲通信技術(shù)越來越成熟。下面就其兩種技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)地分析。

2非相干通信技術(shù)

在上文的論述中，我們已經(jīng)清晰地了解到非相干通信技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，但是對(duì)其原理還不是很清晰，下面就其原理進(jìn)行闡述：通常情況下，非相干通信技術(shù)主要是利用頻移鍵控和多進(jìn)制頻移鍵控進(jìn)行非相干調(diào)制。這兩種調(diào)制相比較傳統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)而言可信度和敏感度都比較精準(zhǔn)。其最大的優(yōu)點(diǎn)則是正在通信的過程中可靠性極高，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定。特別是針對(duì)較遠(yuǎn)距離、環(huán)境較差的信號(hào)傳輸或是在接收命令時(shí)，都能第一時(shí)間做出反饋。所以在選擇上可以從可靠度和數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性等兩方面對(duì)其進(jìn)行參考。現(xiàn)階段對(duì)于非相干通信技術(shù)的應(yīng)用也是進(jìn)入了一個(gè)創(chuàng)新的階段，研究人員發(fā)現(xiàn)如果是針對(duì)低碼率、高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸且滿足在水下航行而獲得數(shù)據(jù)，就要采取此種技術(shù)。因?yàn)樵谒曂ㄐ偶夹g(shù)中，這種技術(shù)能夠精準(zhǔn)的對(duì)其數(shù)據(jù)傳輸做出判斷。

3相干通信技術(shù)

相干通信技術(shù)主要針對(duì)非相干通信技術(shù)而言，它主要是靠相移鍵調(diào)試來確定水聲通信傳輸?shù)木唧w位置。其中常見的幾種技術(shù)主要有：相移鍵控；差分相移鍵控；派生相干調(diào)制等。在進(jìn)行通信信號(hào)解調(diào)時(shí)，必須對(duì)通信發(fā)射機(jī)的相位及幅度進(jìn)行精準(zhǔn)定位后，方能做出判斷。否則就會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。目前，相干通信的解調(diào)方法有：自適應(yīng)線性均衡、自適應(yīng)決策反饋均衡（DFE）以及最大似然序列估計(jì)和最小均方信道估計(jì)的聯(lián)合處理。在嚴(yán)重的多途時(shí)延擴(kuò)展（通常為幾十至幾百個(gè)碼元周期）、快速的信道起伏與嚴(yán)重的頻率選擇性衰落條件下，可以說DFE是迄今在水下應(yīng)用中最為成功的一種解調(diào)技術(shù)。實(shí)驗(yàn)表明，無論信道特性如何，DFE均衡器在各種水聲信道都顯示出滿意的性能。雖然相干通信技術(shù)對(duì)其通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)南辔灰蟊容^精準(zhǔn)，但它能夠大大減少噪音在傳輸過程中對(duì)其距離產(chǎn)生的影響，甚至是信號(hào)的影響。這就大大提高了數(shù)據(jù)的可靠性。尤其是在高速傳輸過程中，通常情況下會(huì)與自適應(yīng)均衡技術(shù)相結(jié)合共同測試出數(shù)據(jù)的傳輸距離和減少噪音對(duì)其數(shù)據(jù)調(diào)制的影響，通過實(shí)驗(yàn)表明，此種技術(shù)的發(fā)展在水聲通信技術(shù)中也是較為廣泛被使用的。尤其是近年來，我國水聲通信技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，在很大程度上對(duì)水下數(shù)據(jù)高速度傳輸?shù)囊笤絹碓骄珳?zhǔn)，甚至在一些移動(dòng)通信技術(shù)方面都要求采用正交頻分復(fù)用技術(shù)、多輸入多輸出等技術(shù)。這種技術(shù)的抗干擾性比較明顯且頻譜利用率較高，對(duì)于提高信道容量，抗體干擾性、降低誤差率有著積極的重要作用。在未來水聲通信技術(shù)的發(fā)展過程中，還要將其兩者很好的結(jié)合，綜合兩者的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)上的創(chuàng)新，這樣也是為了使得兩者能夠充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)。更好地推動(dòng)我國現(xiàn)代水聲通信技術(shù)的發(fā)展，提高信息獲取的準(zhǔn)確度。

4水聲通信方式的選擇

（1）從通信系統(tǒng)性能角度來看，如果抗噪聲性能是主要因素，一般選擇PSK信號(hào)；如果帶寬是主要因素，一般選擇多進(jìn)制PSK，F(xiàn)SK不可取；（2）從通信系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜度來看，在發(fā)射端，使用PSK以及FSK調(diào)制方式的發(fā)射設(shè)備復(fù)雜度差異不大；在接收端，一般相干解調(diào)時(shí)的接收設(shè)備比非相干解調(diào)的接收設(shè)備要復(fù)雜；（3）從信道限制性來看，信道可分為功率受限和帶寬受限兩種。當(dāng)基于能量檢測而不是相位檢測時(shí)，系統(tǒng)在聲學(xué)信道時(shí)間和頻率擴(kuò)展上的性能更佳。為使傳輸更可靠，對(duì)于多途傳播所引起的信號(hào)衰減，經(jīng)常將調(diào)制方法與信道編碼方法結(jié)合使用。編碼的作用就是以冗余方式傳輸信息———通過不同的子頻帶發(fā)送信息（頻率分集）或重復(fù)發(fā)送信息（時(shí)間分集）。采用上述兩種方式，使所有子頻帶在同一時(shí)間或全部到達(dá)時(shí)間產(chǎn)生破壞相干性不太可能。顯然，頻率分集減少了帶寬，時(shí)間分集導(dǎo)致傳輸時(shí)間增加。在兩種情況下，編碼的結(jié)果都是降低了數(shù)據(jù)傳輸率。

5水聲通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

水聲通信系統(tǒng)相比較其他系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，是一項(xiàng)比較復(fù)雜的作業(yè)。因受客觀環(huán)境因素的影響，水聲通信系統(tǒng)是在一個(gè)相對(duì)比較復(fù)雜的環(huán)境下進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)其信號(hào)帶寬、抗干擾性、接收強(qiáng)度都有較高的要求。一般情況下要對(duì)水聲通信系統(tǒng)的復(fù)雜性、多變性、高噪音和有限的使用帶寬進(jìn)行充分的研究與分析。考慮水聲通信的復(fù)雜特征，進(jìn)行信號(hào)的加強(qiáng)設(shè)計(jì)和提高擴(kuò)展頻道的時(shí)域性。從某種角度上來講，影響水聲通信穩(wěn)定性的因素較多，如聲傳播損失和海水吸收損失造成的水聲信道帶寬受限、多途傳播造成的碼間干擾和多普勒效應(yīng)引起的頻移，所以提高帶寬效率、抑制多途效應(yīng)、補(bǔ)償多普勒頻移，達(dá)到遠(yuǎn)距離、高速可靠的數(shù)據(jù)傳輸無疑是水聲通信系統(tǒng)中最富有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。水聲通信系統(tǒng)的性能，通常用誤碼率和數(shù)據(jù)率指標(biāo)來衡量。對(duì)于水聲通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，同時(shí)要求高數(shù)據(jù)率和低誤碼率是矛盾的。所以要保證水聲通信的質(zhì)量，實(shí)質(zhì)上就是在保持所需數(shù)據(jù)率的前提下，盡量降低傳輸誤碼率。不同的傳輸信號(hào)對(duì)水聲通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)有不同的需求，因此設(shè)計(jì)水聲通信系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需要和實(shí)際情況綜合考慮。誤碼率與信噪比、信道模式和不同類型的調(diào)制方式有關(guān)。在設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)聲學(xué)信道的特點(diǎn)可以計(jì)算出接收信號(hào)的信噪比。目前，對(duì)抗多途效應(yīng)可采用如下技術(shù)：（1）利用避免多途效應(yīng)的調(diào)制技術(shù)。信號(hào)體制一般首選非相干或者差分相干解調(diào)，因?yàn)樾诺辣旧硪约敖邮掌骱桶l(fā)送器的運(yùn)動(dòng)會(huì)引起相位的不穩(wěn)定；還可以使用擴(kuò)頻技術(shù)來解決和對(duì)抗多途效應(yīng)。（2）使用具有高度指向性的收發(fā)器陣列。通過使用非常窄的發(fā)射波束，來保證只存在單一傳播路徑。采用這種方法一般能夠獲得20～30dB的定向增益，但需要非常大的陣列。為避免采用大陣列，可使用參數(shù)化聲源，但這種聲源的局限性在于功率要求高。在接收器端采用波束形成處理，可以提取直接路徑信號(hào)分量，抑制不需要的多途信號(hào)，但該方法較適合短程通信鏈接。（3）多信道均衡方法。使用保護(hù)時(shí)間和擴(kuò)頻技術(shù)的兩種信號(hào)設(shè)計(jì)方法都是以犧牲可用帶寬為代價(jià)來抑制碼間干擾的，而均衡技術(shù)則不但能夠提供帶寬效率高的通信，還能給出獨(dú)立波動(dòng)的各傳播路徑的分集。陣列處理和均衡處理可以結(jié)合在同一個(gè)空間分集的多信道均衡器中，而不是先通過陣列處理消除多途效應(yīng)然后再進(jìn)行均衡。新一代高速水聲通信系統(tǒng)將基于多信道均衡方法。

6結(jié)束語

近年來，隨著通信技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，在很多領(lǐng)域都得到了較好的發(fā)展，其通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速度也有了明顯了提高。從某種意義上來講，水聲通信技術(shù)將在未來通信工程建設(shè)中獲得較大的發(fā)展空間，將帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)品的快速發(fā)展。總而言之，隨著各種新技術(shù)的層出不窮，技術(shù)上將越來越成熟，傳統(tǒng)通信技術(shù)在技術(shù)創(chuàng)新上存在的不足將得到很好的改善。我們有理由相信，水聲通信技術(shù)的發(fā)展將對(duì)航海事業(yè)的發(fā)展有著不可忽視的重要影響。

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作者:李鵬 單位:中國人民解放軍91439部隊(duì)

第二篇:計(jì)算機(jī)通信技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用

摘要：科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展對(duì)社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生了較為深刻的影響，人們正在步入全面信息化時(shí)代，在新的時(shí)代背景下，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)成為各種新型技術(shù)的核心內(nèi)容，同樣也獲得了快速的發(fā)展。基于此，對(duì)新時(shí)代背景下，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行了分析和探究，以期為新時(shí)代計(jì)算機(jī)通信技術(shù)應(yīng)用提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：新時(shí)代；計(jì)算機(jī)；通信技術(shù)

目前，計(jì)算機(jī)已成為新時(shí)代人們交流溝通的主要工具和技術(shù)，新時(shí)代背景下的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)已打破了傳統(tǒng)通信技術(shù)的局限性，通信不再受制于機(jī)房內(nèi)的互聯(lián)設(shè)備，在擴(kuò)展通信交流范圍方面凸顯了重要的效能。新時(shí)代背景下計(jì)算機(jī)通信技術(shù)還具有較強(qiáng)的信息處理能力和存儲(chǔ)記憶能力，促使通信交流更加靈活多樣。可以說新時(shí)代背景下計(jì)算機(jī)通信技術(shù)正在逐漸改變著人們的生產(chǎn)和生活方式。

1新時(shí)代背景下計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的基本內(nèi)容闡述

1.1計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的內(nèi)涵

新時(shí)代背景下的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)是新型計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的有效融合，其內(nèi)涵主要是通過數(shù)據(jù)通信的方式，利用計(jì)算機(jī)之間的相互信息傳遞方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)、信號(hào)和信息的傳遞[1]。與傳統(tǒng)通信技術(shù)相比，新時(shí)代背景下的計(jì)算機(jī)通信技術(shù)具有很強(qiáng)的信息處理能力和記憶存儲(chǔ)能力，而且操作簡單、便捷，在人們的生產(chǎn)與生活中發(fā)揮著十分重要的作用。例如，現(xiàn)代辦公系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)等都是依賴于計(jì)算機(jī)通信技術(shù)發(fā)展起來的。根據(jù)通信傳輸連接方式可以將計(jì)算機(jī)通信技術(shù)分為直接式通信技術(shù)和間接式通信技術(shù)，根據(jù)通信覆蓋廣度可以將其分為局域式通信、廣域式通信和城域式通信三種類型。計(jì)算機(jī)通信技術(shù)能夠有效滿足人與人之間的遠(yuǎn)距離信息化傳輸需求，通常情況下，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)作用主要是通過多臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備的線路與通信網(wǎng)絡(luò)連接來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享和信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)腫2]。

1.2計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的優(yōu)勢

新時(shí)代背景下計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的優(yōu)勢主要集中表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先是適用范圍廣。計(jì)算機(jī)通信技術(shù)具有多種類型的通信傳輸方式，其中二值信號(hào)是適用性較強(qiáng)的一種信號(hào)傳輸方式，利用它能夠傳輸和再現(xiàn)語言、文字、圖像等多種形式的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了視頻聊天、語音電話和郵件信息傳遞等多種功能[3]。其次是防干擾能力較強(qiáng)。作為計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的數(shù)據(jù)信號(hào)形式，二進(jìn)制的信號(hào)表現(xiàn)形式具有很強(qiáng)的抗干擾能力，具有傳輸速度快、便于噪音處理操作的優(yōu)勢。最后是傳輸效率較高，數(shù)字信息是計(jì)算機(jī)通信技術(shù)傳輸信息的主要方式，一般情況下，模擬信息傳輸速度能夠達(dá)到1.8億個(gè)字符/分鐘，而數(shù)字傳輸?shù)倪@一參數(shù)則達(dá)到了48億個(gè)字符/分鐘，傳輸效率高。同時(shí)，較短的等待時(shí)間也是計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的主要優(yōu)勢，一般情況下載1s之內(nèi)能夠完成1/4的數(shù)據(jù)傳輸，等待時(shí)間短。

2新時(shí)代背景下計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

新時(shí)代背景下計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀主要集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1微電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在微電子技術(shù)中的應(yīng)用相對(duì)比較早，取得的發(fā)展效果和成就也是比較突出的，在多媒體通信領(lǐng)域中的應(yīng)用也比較早。從目前技術(shù)發(fā)展的時(shí)機(jī)來看，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在微電子方面的應(yīng)用主要是通過簡單的通信程序以及速率較高的分組交換設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。并且通信的高速分組交換技術(shù)主要包括異步傳輸模式和幀中繼技術(shù)兩種，其中前者主要被應(yīng)用在局域網(wǎng)通信傳輸和廣域網(wǎng)通信傳輸中，該種技術(shù)具有分組交換的特點(diǎn)和高寬帶、速度快的優(yōu)勢，能夠在數(shù)據(jù)、語音、圖像等信號(hào)傳輸方面發(fā)揮重要作用。而后者則更多地被應(yīng)用在局域網(wǎng)的互聯(lián)信息傳遞和圖像傳送領(lǐng)域，這主要是因?yàn)樵摲N技術(shù)具有低誤碼率的特點(diǎn)，能夠有效節(jié)約節(jié)點(diǎn)處理時(shí)間。隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，微電子技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步深入。

2.2光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

光纖通信技術(shù)在提高新時(shí)代計(jì)算機(jī)通信技術(shù)傳輸效率和傳輸性能方面發(fā)揮了十分重要的作用。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)據(jù)通信速度的提高，使得網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展中出現(xiàn)了新型的分布式數(shù)據(jù)接口，這種分布式數(shù)據(jù)接口具有傳輸速率高、可靠性好的特點(diǎn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的高效信息傳輸。由于這種分布式數(shù)據(jù)接口在計(jì)算機(jī)通信技術(shù)中的應(yīng)用，需要利用光纖通信技術(shù)，提升原本的局域網(wǎng)傳輸速度。另外，光纖通信技術(shù)在計(jì)算機(jī)通信中的應(yīng)用還能夠有效處理城域網(wǎng)通信和局域網(wǎng)通信存在的一些傳輸信號(hào)抗干擾能力弱、信號(hào)差等問題。同時(shí)，分布式接口還具有較為完整的國際化標(biāo)準(zhǔn)體系，這也是計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的一個(gè)重要優(yōu)勢所在。

3新時(shí)代背景下計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

新時(shí)代背景下計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀主要集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.1在多媒體技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀

將計(jì)算機(jī)通信技術(shù)應(yīng)用到多媒體技術(shù)領(lǐng)域中，能夠有效促使多媒體技術(shù)朝著多媒體通信技術(shù)的方向不斷發(fā)展。利用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)采集多媒體信息能夠發(fā)揮多媒體技術(shù)的優(yōu)勢和計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)多媒體信息的采集、處理和存儲(chǔ)的一體式技術(shù)處理。計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在多媒體技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，有效打破了多媒體技術(shù)在傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展中的局限，將數(shù)據(jù)傳輸、語音通話和視頻對(duì)講等內(nèi)容融合，實(shí)現(xiàn)了多媒體通信技術(shù)的發(fā)展，促使多個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生了變革。比如，通過遠(yuǎn)程教學(xué)能夠提高教育質(zhì)量、創(chuàng)新教學(xué)模式，有助于教學(xué)公平和信息化的實(shí)現(xiàn)。又如網(wǎng)絡(luò)視頻改變了影音產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局，網(wǎng)絡(luò)電視的發(fā)展具有非常廣闊的前景等等。

3.2在遠(yuǎn)程信息通信領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀

上文提到，隨著新時(shí)代計(jì)算機(jī)通信技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，人們的生活方式變得更加豐富多彩。計(jì)算機(jī)通信技術(shù)促使人們利用電腦、手機(jī)等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，從而有效實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程通信。QQ、微信等即時(shí)通信方式的發(fā)展得益于計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在遠(yuǎn)程通信中的應(yīng)用，這種技術(shù)應(yīng)用不僅能夠便于人們交流溝通，而且對(duì)社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響，例如，很多的公司已開始實(shí)行在家辦公。同樣的，以此為技術(shù)支持的網(wǎng)絡(luò)購物更是對(duì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)形式產(chǎn)生了深刻影響。

3.3在無線通信技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀

無線通信技術(shù)已在新時(shí)代得到了應(yīng)用，無線通信技術(shù)的核心理念就是信息不受時(shí)間和空間限制。滴滴打車、美團(tuán)外賣、摩拜單車以及各種無人網(wǎng)絡(luò)銷售點(diǎn)的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)通信技術(shù)在無線通信技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用體現(xiàn)，這些深刻影響著人們的生活，成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。

4結(jié)語

新時(shí)代背景下計(jì)算機(jī)通信技術(shù)以其獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢在多媒體領(lǐng)域、無線通信領(lǐng)域和遠(yuǎn)程通信領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，隨著微電子技術(shù)和光纖通信技術(shù)的進(jìn)一步融合應(yīng)用，計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的優(yōu)勢將得到進(jìn)一步發(fā)揮，為新時(shí)代的全面發(fā)展提供可靠的現(xiàn)代技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

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[2]張濤.新時(shí)代背景下計(jì)算機(jī)通信技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用探析[J].信息系統(tǒng)工程,2016(11):28.

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作者:陳棟 單位:南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院

第三篇:物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)應(yīng)用

摘要：文章分別介紹了物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)中的短距離通信技術(shù)RF433/315M，ZigBee，WiFi，藍(lán)牙，Z-wave，IPv6/6LoWPAN以及廣域網(wǎng)通信技術(shù)中的NB-IoT和LoRa，并分析了每類通信技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用場景。

關(guān)鍵詞：短距離通信技術(shù)；廣域網(wǎng)通信技術(shù)；ZigBee；Z-Wave；NB-IoT；LoRa

1物聯(lián)網(wǎng)概念

“物聯(lián)網(wǎng)”概念在1999年美國麻省理工學(xué)院首次被提出，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的概念也隨之更新，當(dāng)前主要是指信息和物理設(shè)備的融合，把物體和事件通過信息表達(dá)，在物與物之間實(shí)現(xiàn)信息交互，實(shí)現(xiàn)物體的識(shí)別、實(shí)時(shí)定位與管理。從功能的角度分析，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)具有感知、互聯(lián)、計(jì)算和控制能力的信息系統(tǒng)。從功能角度抽取的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)一般包含物聯(lián)網(wǎng)從感知、傳輸、處理和執(zhí)行等部件[1]。

2物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)及應(yīng)用場景

物聯(lián)網(wǎng)最初是指設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，解決物與物相聯(lián)，采用的是有線方式，比如RS323，RS485，考慮設(shè)備的位置可移動(dòng)的方便性，后期更多采用無線方式。物聯(lián)網(wǎng)的無線通信技術(shù)很多，主要有兩類：一是短距離通信技術(shù)包括無線RF433/315M，ZigBee，WiFi，藍(lán)牙，Z-wave，IPv6/6LoWPAN等；另一類是低功耗廣域網(wǎng)（LowPowerWideAreaNetwork，LPWAN），即廣域網(wǎng)通信技術(shù)。包括NB-IoT和LoRa等。

2.1RF433/315M

無線收發(fā)模組，采用射頻技術(shù)，工作在ISM頻段（433/315MHz），包含發(fā)射器和接收器，頻率相對(duì)穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸速率在1～128kbps之間，一般選用GFSK的調(diào)制方式，具有比較強(qiáng)的抗干擾性能。主要應(yīng)用集中在汽車、醫(yī)藥、食品、交通運(yùn)輸、能源、軍工、動(dòng)物管理以及人事管理等各領(lǐng)域。具體應(yīng)用項(xiàng)目包括無線抄表系統(tǒng)、無線路燈控制系統(tǒng)、鐵路通信、航模無線遙控、無線安防報(bào)警、家居電器控制、工業(yè)無線數(shù)據(jù)采集等。

2.2WiFi

基于符合IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)，是有線局域網(wǎng)的無線延伸。WiFi只需要一個(gè)無線接入點(diǎn)就能組成無線局域網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)簡單，成本低廉。WiFi具有速度較快的優(yōu)點(diǎn)，無需網(wǎng)橋設(shè)備可以直接接入互聯(lián)網(wǎng)，而且支持與手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，但WiFi芯片的封裝尺寸偏大，功耗較高，不利于大范圍使用。WiFi技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)從家庭的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向傳統(tǒng)的醫(yī)療保健、庫存管理、教育等領(lǐng)域擴(kuò)展。

2.3藍(lán)牙（Bluetooth）

主要應(yīng)用頻段在2.4~2.485GHz的ISM波段的特高頻無線電波（UltraHighFrequency，UHF）頻段是基于數(shù)據(jù)包、依據(jù)主從架構(gòu)的無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可以實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和局域網(wǎng)之間的短距信息傳輸。藍(lán)牙可以利用跳頻技術(shù)將數(shù)據(jù)分割成數(shù)據(jù)包，通過不同的藍(lán)牙頻道傳輸數(shù)據(jù)包。不同頻道的頻寬為1MHz，藍(lán)牙4.0不同頻段間隔為2MHz，可容納40個(gè)頻段。藍(lán)牙在近距離無線傳輸具有很大優(yōu)勢，主要應(yīng)用于鼠標(biāo)、鍵盤、耳機(jī)等近距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)目纱┐髟O(shè)備。

2.4ZigBee

是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低速、短距離、低功耗、雙向無線通信技術(shù)的局域網(wǎng)通信協(xié)議，又稱紫蜂協(xié)議[2]。ZigBee具有近距離、低復(fù)雜度、自組織（自配置、自修復(fù)、自管理）、低功耗、低數(shù)據(jù)速率的特點(diǎn)，由物理層、媒體訪問控制層（MediaAccessControlLayer，MAC）、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層組成。物理層和媒體訪問控制層依據(jù)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用于傳感控制應(yīng)用。ZigBee的蜂窩式的傳輸模式，具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，主要用于可視距離的傳輸，適用室外空曠場所。ZigBee3.0技術(shù)整合了此前ZigBeePro一些應(yīng)用場景，包括家庭電器、建筑物自動(dòng)化、LED照明、醫(yī)療看護(hù)、零售、智慧能源等方面。

2.5Z-Wave

是由丹麥公司Zensys開發(fā)的基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、可用于網(wǎng)絡(luò)的近距離無線通信技術(shù)，利用FSK（BFSK/GFSK）等調(diào)制方式，可以實(shí)現(xiàn)9.6~40kb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，信號(hào)可以在室內(nèi)傳輸30m，室外可大于100m，適用于窄寬帶應(yīng)用場景。Z-Wave利用動(dòng)態(tài)路由技術(shù)，使得每個(gè)Z-Wave網(wǎng)絡(luò)都有自己的網(wǎng)絡(luò)地址；網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址，由控制節(jié)點(diǎn)分配。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可以容納232個(gè)節(jié)點(diǎn)，包括控制節(jié)點(diǎn)。Zensys提供Windows開發(fā)用的動(dòng)態(tài)鏈接庫（DynamicallyLinkedLibrary，DLL），開發(fā)者利用該DLL內(nèi)的API函數(shù)來進(jìn)行PC軟件設(shè)計(jì)[3]。利用Z-Wave技術(shù)搭建的無線近距離網(wǎng)絡(luò)，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的遙控，甚至可以通過廣域網(wǎng)對(duì)Z-Wave網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)行控制。

2.6IPv6/6LoWPAN

符合IPv6overIEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低速無線局域網(wǎng)，IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)主要用于開發(fā)靠電池運(yùn)行小型低功率廉價(jià)傳感器設(shè)備。該標(biāo)準(zhǔn)使用2.4GHz頻段的無線收發(fā)設(shè)備傳送數(shù)據(jù)，使用的頻率與WiFi相同，但發(fā)射功率只有WiFi的1%。6LoWPAN通信技術(shù)使各種低功率無線設(shè)備能夠融入IP家庭網(wǎng)絡(luò)中，并同時(shí)可以與WiFi、以太網(wǎng)以及其他類型的設(shè)備工作在同一網(wǎng)絡(luò)中；6LoWPAN技術(shù)的低功耗、自組織網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，在物聯(lián)網(wǎng)感知層、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)得到了廣泛的應(yīng)用。

2.7LoRa

LoRa由美國Semtech公司支持的基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)。它使用線性調(diào)頻擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，既具有低功耗特性，又明顯增加通信距離，同時(shí)也提高了網(wǎng)絡(luò)效率并消除了干擾，即不同擴(kuò)頻序列的終端即使使用相同的頻率同時(shí)發(fā)送也不會(huì)相互干擾，因此在此基礎(chǔ)上研發(fā)的集中器/網(wǎng)關(guān)（Concentrator/Gateway）能夠并行接收并處理多個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，大大擴(kuò)展了系統(tǒng)容量[4]。LoRa主要使用免費(fèi)的非授權(quán)頻段，并且是異步通信協(xié)議，具有功耗低、成本低廉的特點(diǎn)。LoRa網(wǎng)絡(luò)包括終端設(shè)備、網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器組成，數(shù)據(jù)可以進(jìn)行雙向傳輸，傳輸距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到15~20km。LoRa技術(shù)具有得低功耗、大范圍覆蓋、易于部署的優(yōu)點(diǎn)，這使其非常適用于功耗低、遠(yuǎn)距離、大規(guī)模等的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，例如智能抄表系統(tǒng)、智慧停車、車輛定位追蹤、智慧農(nóng)業(yè)、智慧工業(yè)、智慧城市等領(lǐng)域。

2.8NB-IOT

窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NarrowBandInternetofThings，NB-IoT）是由3GPP標(biāo)準(zhǔn)化組織定義的一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是一種專為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的窄帶射頻技術(shù)。NB-IoT使用了授權(quán)頻段，有3種部署方式：獨(dú)立部署、保護(hù)帶部署、帶內(nèi)部署。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)覆蓋范圍取決于基站密度和鏈路預(yù)算。NB-IoT具有164dB的鏈路預(yù)算，GPRS的鏈路預(yù)算有144dB（TR45.820），LTE是142.7dB（TR36.888）。與GPRS和LTE相比，NB-IoT鏈路預(yù)算有20dB的提升，開闊環(huán)境信號(hào)覆蓋范圍可以增加7倍。20dB相當(dāng)于信號(hào)穿透建筑外壁發(fā)生的損失，NB-IoT室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)覆蓋相對(duì)要好。一般，NB-IoT的通信距離是15km。NB-IoT技術(shù)包含五大主要應(yīng)用場景，包括位置跟蹤、環(huán)境監(jiān)測、智能泊車、遠(yuǎn)程抄表、畜牧業(yè)。

3結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)多樣化的網(wǎng)絡(luò)，方案的設(shè)計(jì)要綜合考慮帶寬、覆蓋范圍、網(wǎng)絡(luò)容量、可靠性、電池壽命、成本、交互頻率和擴(kuò)展性等因素，才能最終形成設(shè)計(jì)方案。各技術(shù)之間并不是完全排斥的，互補(bǔ)共存要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于替代，低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)形成的互補(bǔ)共存在物聯(lián)網(wǎng)中有多種體現(xiàn)方式，包括對(duì)原有解決方案的擴(kuò)展、增加生存周期的能力。當(dāng)前多種物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都有其各自的應(yīng)用場景，這也是物聯(lián)網(wǎng)各種無線通信技術(shù)發(fā)展的必然過程。

[參考文獻(xiàn)]

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[4]鄭寧，楊曦，吳雙力.低功耗廣域網(wǎng)綜述[J].信息通信技術(shù)，2012（2）：47.

作者:許杰 單位:中國人民解放軍93886部隊(duì)