時間：2023-03-17 18:09:04
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[論文摘要]3G的時代已經(jīng)來臨，其主要技術標準WCDMA和CDMA2000誰優(yōu)誰劣自然引起了我們的關注。本文從各個方面對兩個技術標準做了全面的對比研究。
一、引言
上世紀70年代末，誕生了被稱為第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)的雙工FDMA模擬調(diào)頻系統(tǒng)，但由于模擬系統(tǒng)固有的先天缺陷，在90年代初被以TDMA為基礎的第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)所取代，相對FDMA系統(tǒng)有諸多優(yōu)點，如頻譜利用率高，系統(tǒng)容量大、保密性好等。與此同時產(chǎn)生了以CDMA為基礎的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，相比TDMA系統(tǒng)具有低發(fā)射功率、信道容量大、軟容量、軟切換、采用多種分集技術等優(yōu)點。
隨著網(wǎng)絡的廣泛普及，圖像、話音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的多媒體和高速率數(shù)據(jù)業(yè)務的業(yè)務量大大增加，人們對通信業(yè)務多樣化的要求也與日俱增，而一代二代系統(tǒng)遠遠不能滿足用戶的這些需求，所以誕生了第三代移動通信技術，它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。國際上承認的3G標準有三個：CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA，這里主要從各個方面做WCDMA和CDMA2000的對比研究。
二、WCDMA和CDMA2000的綜合比較
由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術都是將CDMA技術用于蜂窩系統(tǒng)，許多的思想都是源于CDMA系統(tǒng)，因此WCDMA和CDMA2000有許多相試之處：從雙工方式上看，WCDMA和CDMA2000屬于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都滿足IMT-2000提出的技術要求，支持高速多媒體業(yè)務、分組數(shù)據(jù)和IP接入等。但它們在技術實現(xiàn)、規(guī)范標準化、網(wǎng)絡演進等方面都存在較大差異。
WCDMA和CDMA2000各有優(yōu)勢和缺點。WCDMA技術較成熟，能同廣泛使用的GSM系統(tǒng)兼容；相比第二代通信系統(tǒng)能提供更加靈活的服務；而且WCDMA能靈活處理不同速率的業(yè)務。其缺點是只能共用現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的核心網(wǎng)部分，無線側(cè)設備可以共用的很少。
CDMA2000的優(yōu)勢是可以和窄帶CDMA的基站設備很好地兼容，能夠從窄帶CDMA系統(tǒng)平滑升級，只需增加新的信道單元，升級成本較低，核心網(wǎng)和大部分的無線設備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍，手機待機時間也增加了兩倍。缺點是CDMA2000系統(tǒng)無法和GSM系統(tǒng)兼容。
1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術比較
WCDMA和CDMA2000物理層技術細節(jié)上有相似也有差異，由于考慮出發(fā)點不同，造成了不同的技術特點。WCDMA技術規(guī)范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統(tǒng)的互操作性和對GSM核心網(wǎng)的兼容性；CDMA2000的開發(fā)策略是對以IS-95標準為藍本的窄帶CDMA的平滑升級。
（1）這兩個標準的物理層技術相似點可以歸納為以下幾點：
①內(nèi)環(huán)均采用快速功率控制。CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng)，因此為了提高系統(tǒng)容量，應盡可能的降低系統(tǒng)的干擾。功率控制技術可以減少一系列的干擾，這意味著同一小區(qū)內(nèi)可容納更多的用戶數(shù)，即小區(qū)的容量增加。因此CDMA系統(tǒng)中引入功率控制技術是非常必要的。
②系統(tǒng)都支持開環(huán)發(fā)射分集，信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。
③系統(tǒng)均采用軟切換技術。所謂軟切換是指移動臺需要切換時，先與新的基站連通再與原基站切斷聯(lián)系，而不是先切斷與原基站的聯(lián)系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進行，因此模擬系統(tǒng)、TDMA系統(tǒng)不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性，大大減少切換造成的掉話。
④WCDMA工作頻段：1900～2025MHz頻段分配給FDD上行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給FDD下行鏈路使用，2110～2170MHz頻段分配給TDD雙工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900～2025MHz頻段(上行)，2110～2170MHz(下行)。
（2）兩個標準的物理層技術差異可以歸納為以下幾點：
①擴頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據(jù)ITU關于5MHz信道基本帶寬的劃分規(guī)則，將基本碼片速率定為3.84Mcps。WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上，能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷。CDMA2000分兩個方案，即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個階段。CDMA2000系統(tǒng)可支持話音、分組數(shù)據(jù)等業(yè)務，并且可實現(xiàn)QoS的協(xié)商。室內(nèi)最高數(shù)據(jù)速率達2Mbit/s，步行環(huán)境384kb/s，車載環(huán)境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在單載波上采用碼片速率1.2288Mcps的直接序列擴頻，射頻帶寬為1.25MHz。
②支持不同的核心網(wǎng)標準。WCDMA要求實現(xiàn)與GSM網(wǎng)絡的兼容，所以它把GSMMAP協(xié)議作為上層核心網(wǎng)絡議；CDMA2000要求兼容窄帶CDMA，因此它把ANSI-41作為自己的核心網(wǎng)絡協(xié)議。
③WCDMA進行功率控制的速度是CDMA2000的2倍，能保證更好的信號質(zhì)量，并支持多用戶。
④為了使支持基于GSM的GPRS業(yè)務而部署的所有業(yè)務也支持WCDMA業(yè)務，為了完善新的數(shù)據(jù)話音網(wǎng)絡，CDMA2000-1x需要添加額外的網(wǎng)元或進行功能升級。
2.WCDMA與CDMA2000網(wǎng)絡接口的比較
3G標準的基本目標是能在車載、步行和靜止各種不同環(huán)境下為多個用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數(shù)據(jù)速率。為多個用戶提供可變的無線接入數(shù)率是3G標準的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同，兩系統(tǒng)可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps，顯然WCDMA系統(tǒng)中低速率用戶或語音用戶的移動臺成本會大幅上升，在CDMA2000系統(tǒng)中則不會如此。
WCDMA的接口標準規(guī)范、制定嚴謹、組織嚴密，而CDMA2000的接口標準嚴謹性有待加強。IS-95廠家設備難以互通，給運營商設備選型帶來了較大問題；3G許諾的高速無線數(shù)據(jù)服務必須可以和話音一樣實現(xiàn)無縫的漫游，這是至關重要的。多媒體信息要漫游、視頻通話也要漫游，沒有這些基本要素，3G就不能稱其為3G。漫游涉及到的不僅僅是技術問題，更重要的是商業(yè)利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌，它支持全球漫游，全球移動用戶均有唯一標識，而CDMA2000尚不能很好做到這一點。
3.WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡演進的比較
（1）WCDMA的網(wǎng)絡演進技術
現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數(shù)據(jù)服務。如果復用多個時隙就能升級為HSCSD（高速電路交換數(shù)據(jù)）方式；此后出現(xiàn)了GPRS（通用分組無線業(yè)務），首次在核心網(wǎng)中引入了分組交換的方式，可提供144kbit/s的數(shù)據(jù)速率。接著繼續(xù)升級采用8PSK調(diào)制，這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE；WCDMA的數(shù)據(jù)傳輸速率將高達2M/s。
（2）CDMA2000網(wǎng)絡演進技術
主要的CDMA2000運營商將來自現(xiàn)在的窄帶CDMA運營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數(shù)據(jù)傳輸速率為14.4kbit/s，為了提供更高的速率，1999年部分廠商開始采用IS-95B標準，理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進一步使容量加倍，最后升級為CDMA2000。
窄帶CDMA系統(tǒng)向CDMA2000系統(tǒng)的演進分為空中接口、網(wǎng)絡接口及核心網(wǎng)絡演進等方面。
①目前窄帶CDMA系統(tǒng)的空中接口是基于IS295A，其支持的數(shù)據(jù)速率為14.4kbit/s，由IS295A升級到IS295B，可支持64kbit/s。
②窄帶CDMA網(wǎng)絡接口的演進主要指窄帶CDMA系統(tǒng)A接口的升級和演進。對于窄帶CDMA系統(tǒng)，以前其A接口不是規(guī)范接口(即不是開放接口)，窄帶CDMA和GSM的A接口的規(guī)范相比較，GSM是先有A接口標準，然后廠家依據(jù)標準開發(fā)；窄帶CDMA是廠家各自開發(fā)，然后廣泛宣傳，最后憑借自身影響修改標準。
③窄帶CDMA的核心網(wǎng)在美國經(jīng)過多年發(fā)展后，從IS241A到IS241B到IS241C，我國CDMA試驗網(wǎng)和紅皮書以IS241C為基礎，IS241D規(guī)范在1999年底，目前IS241E規(guī)范還未正式。
三、WCDMA和CDMA2000在我國的前景
對3G標準的選擇不僅要看其技術原理及成熟程度，還要結(jié)合本國國情、市場運作狀況等因素進行考慮。按目前的進展來看，兩種標準最后不能融合成一種，但可以共存。
在我國，GSMMAP網(wǎng)絡已形成巨大的規(guī)模，歐洲標準的WCDMA在網(wǎng)絡上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性，在技術上也考慮了與GSM的雙模切換兼容，向WCDMA體制的第三代系統(tǒng)演進，從一開始就解決了全網(wǎng)覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統(tǒng)，對GPS依賴較大；在小區(qū)站點同步方面，CDMA2000基站通過GPS實現(xiàn)同步，將造成室內(nèi)和城市小區(qū)部署的困難，而WCDMA設計可以使用異步基站，運營者獨立性強；對于電信設備制造行業(yè)，我國在GSM蜂窩移動通信方面發(fā)展成熟，而窄帶CDMA系統(tǒng)尚未形成規(guī)模和產(chǎn)業(yè)。
WCDMA采用全新的CDMA多址技術，并且使用新的頻段及話音編碼技術等。因此GSM網(wǎng)絡雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數(shù)據(jù)服務，卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設計是以IS-95系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗為依據(jù)的，因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進無論從無線還是網(wǎng)絡部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板，并將系統(tǒng)軟件升級，即可將IS-95基站升級為CDMA2000基站。
由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長時間在我國共存，鹿死誰手？尚未分曉。
參考文獻：
［1］TeroOjanpera，RamjeePrasad.朱旭紅譯.寬帶CDMA：第三代移動通信技術.北京：人民郵電出版社.
[論文摘要]3G的時代已經(jīng)來臨,其主要技術標準WCDMA和CDMA2000誰優(yōu)誰劣自然引起了我們的關注。本文從各個方面對兩個技術標準做了全面的對比研究。
一、引言
上世紀70年代末,誕生了被稱為第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)的雙工FDMA模擬調(diào)頻系統(tǒng),但由于模擬系統(tǒng)固有的先天缺陷,在90年代初被以TDMA為基礎的第二代數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)所取代,相對FDMA系統(tǒng)有諸多優(yōu)點,如頻譜利用率高,系統(tǒng)容量大、保密性好等。與此同時產(chǎn)生了以CDMA為基礎的數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng),相比TDMA系統(tǒng)具有低發(fā)射功率、信道容量大、軟容量、軟切換、采用多種分集技術等優(yōu)點。
隨著網(wǎng)絡的廣泛普及,圖像、話音和數(shù)據(jù)相結(jié)合的多媒體和高速率數(shù)據(jù)業(yè)務的業(yè)務量大大增加,人們對通信業(yè)務多樣化的要求也與日俱增,而一代二代系統(tǒng)遠遠不能滿足用戶的這些需求,所以誕生了第三代移動通信技術,它能夠處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式,提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務。國際上承認的3G標準有三個:CDMA2000、WCDMA以及TD-SCDMA,這里主要從各個方面做WCDMA和CDMA2000的對比研究。
二、WCDMA和CDMA2000的綜合比較
由于WCDMA和CDMA2000這兩種技術都是將CDMA技術用于蜂窩系統(tǒng),許多的思想都是源于CDMA系統(tǒng),因此WCDMA和CDMA2000有許多相試之處:從雙工方式上看,WCDMA和CDMA2000屬于FDD模式。WCDMA和CDMA2000都滿足IMT-2000提出的技術要求,支持高速多媒體業(yè)務、分組數(shù)據(jù)和IP接入等。但它們在技術實現(xiàn)、規(guī)范標準化、網(wǎng)絡演進等方面都存在較大差異。
WCDMA和CDMA2000各有優(yōu)勢和缺點。WCDMA技術較成熟,能同廣泛使用的GSM系統(tǒng)兼容;相比第二代通信系統(tǒng)能提供更加靈活的服務;而且WCDMA能靈活處理不同速率的業(yè)務。其缺點是只能共用現(xiàn)有GSM系統(tǒng)的核心網(wǎng)部分,無線側(cè)設備可以共用的很少。
CDMA2000的優(yōu)勢是可以和窄帶CDMA的基站設備很好地兼容,能夠從窄帶CDMA系統(tǒng)平滑升級,只需增加新的信道單元,升級成本較低,核心網(wǎng)和大部分的無線設備都可用。容量也比IS-95A增加了兩倍,手機待機時間也增加了兩倍。缺點是CDMA2000系統(tǒng)無法和GSM系統(tǒng)兼容。
1.WCDMA與CDMA2000的物理層技術比較
WCDMA和CDMA2000物理層技術細節(jié)上有相似也有差異,由于考慮出發(fā)點不同,造成了不同的技術特點。WCDMA技術規(guī)范充分考慮了與第二代GSM移動通信系統(tǒng)的互操作性和對GSM核心網(wǎng)的兼容性;CDMA2000的開發(fā)策略是對以IS-95標準為藍本的窄帶CDMA的平滑升級。
(1)這兩個標準的物理層技術相似點可以歸納為以下幾點:
①內(nèi)環(huán)均采用快速功率控制。CDMA系統(tǒng)是干擾受限系統(tǒng),因此為了提高系統(tǒng)容量,應盡可能的降低系統(tǒng)的干擾。功率控制技術可以減少一系列的干擾,這意味著同一小區(qū)內(nèi)可容納更多的用戶數(shù),即小區(qū)的容量增加。因此CDMA系統(tǒng)中引入功率控制技術是非常必要的。
②系統(tǒng)都支持開環(huán)發(fā)射分集,信道編碼采用卷積碼和Turbo碼。
③系統(tǒng)均采用軟切換技術。所謂軟切換是指移動臺需要切換時,先與新的基站連通再與原基站切斷聯(lián)系,而不是先切斷與原基站的聯(lián)系再與新的基站連通。軟切換只能在同一頻率的信道間進行,因此模擬系統(tǒng)、TDMA系統(tǒng)不具有這種功能。軟切換可以有效地提高切換的可靠性,大大減少切換造成的掉話。
④WCDMA工作頻段:1900~2025MHz頻段分配給FDD上行鏈路使用,2110~2170MHz頻段分配給FDD下行鏈路使用,2110~2170MHz頻段分配給TDD雙工方式使用。其中WCDMA和CDMA2000利用1900~2025MHz頻段(上行),2110~2170MHz(下行)。
(2)兩個標準的物理層技術差異可以歸納為以下幾點:
①擴頻碼片速率和射頻帶寬。WCDMA根據(jù)ITU關于5MHz信道基本帶寬的劃分規(guī)則,將基本碼片速率定為3.84Mcps。WCDMA使用帶寬和碼片速率是CDMA2000-1X的3倍以上,能提供更大的多路徑分集、更高的中繼增益和更小的信號開銷。CDMA2000分兩個方案,即CDMA2000-1X和CDMA2000-3X兩個階段。CDMA2000系統(tǒng)可支持話音、分組數(shù)據(jù)等業(yè)務,并且可實現(xiàn)QoS的協(xié)商。室內(nèi)最高數(shù)據(jù)速率達2Mbit/s,步行環(huán)境384kb/s,車載環(huán)境144kb/s。CDMA2000在前向和反向CDMA信道在單載波上采用碼片速率1.2288Mcps的直接序列擴頻,射頻帶寬為1.25MHz。
②支持不同的核心網(wǎng)標準。WCDMA要求實現(xiàn)與GSM網(wǎng)絡的兼容,所以它把GSMMAP協(xié)議作為上層核心網(wǎng)絡議;CDMA2000要求兼容窄帶CDMA,因此它把ANSI-41作為自己的核心網(wǎng)絡協(xié)議。
③WCDMA進行功率控制的速度是CDMA2000的2倍,能保證更好的信號質(zhì)量,并支持多用戶。
④為了使支持基于GSM的GPRS業(yè)務而部署的所有業(yè)務也支持WCDMA業(yè)務,為了完善新的數(shù)據(jù)話音網(wǎng)絡,CDMA2000-1x需要添加額外的網(wǎng)元或進行功能升級。
2.WCDMA與CDMA2000網(wǎng)絡接口的比較
3G標準的基本目標是能在車載、步行和靜止各種不同環(huán)境下為多個用戶分別提供最高為144kbit/s、384kbit/s和2048kbit/s的無線接入數(shù)據(jù)速率。為多個用戶提供可變的無線接入數(shù)率是3G標準的核心要求。CDMA2000可分別用于900MHZ和2GHZ兩個頻段CDMA2000的碼片速率與IS-95相同,兩系統(tǒng)可以兼容。WCDMA的碼片速率為3.84Mcps,顯然WCDMA系統(tǒng)中低速率用戶或語音用戶的移動臺成本會大幅上升,在CDMA2000系統(tǒng)中則不會如此。
WCDMA的接口標準規(guī)范、制定嚴謹、組織嚴密,而CDMA2000的接口標準嚴謹性有待加強。IS-95廠家設備難以互通,給運營商設備選型帶來了較大問題;3G許諾的高速無線數(shù)據(jù)服務必須可以和話音一樣實現(xiàn)無縫的漫游,這是至關重要的。多媒體信息要漫游、視頻通話也要漫游,沒有這些基本要素,3G就不能稱其為3G。漫游涉及到的不僅僅是技術問題,更重要的是商業(yè)利益。在這方面WCDMA顯然更勝一籌,它支持全球漫游,全球移動用戶均有唯一標識,而CDMA2000尚不能很好做到這一點。
3.WCDMA和CDMA2000網(wǎng)絡演進的比較
(1)WCDMA的網(wǎng)絡演進技術
現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)利用單一時隙可提供9.6kbit/s的數(shù)據(jù)服務。如果復用多個時隙就能升級為HSCSD(高速電路交換數(shù)據(jù))方式;此后出現(xiàn)了GPRS(通用分組無線業(yè)務),首次在核心網(wǎng)中引入了分組交換的方式,可提供144kbit/s的數(shù)據(jù)速率。接著繼續(xù)升級采用8PSK調(diào)制,這樣傳輸速率可以上升至384kbit/s這就是EDGE;WCDMA的數(shù)據(jù)傳輸速率將高達2M/s。
(2)CDMA2000網(wǎng)絡演進技術
主要的CDMA2000運營商將來自現(xiàn)在的窄帶CDMA運營商。窄帶CDMA向CDMA2000過渡的方式為IS-95AIS95BIS-95CIMT2000。IS-95A的數(shù)據(jù)傳輸速率為14.4kbit/s,為了提供更高的速率,1999年部分廠商開始采用IS-95B標準,理論上支持115.2kbit/s的速率。IS-95C進一步使容量加倍,最后升級為CDMA2000。
窄帶CDMA系統(tǒng)向CDMA2000系統(tǒng)的演進分為空中接口、網(wǎng)絡接口及核心網(wǎng)絡演進等方面。
①目前窄帶CDMA系統(tǒng)的空中接口是基于IS295A,其支持的數(shù)據(jù)速率為14.4kbit/s,由IS295A升級到IS295B,可支持64kbit/s。
②窄帶CDMA網(wǎng)絡接口的演進主要指窄帶CDMA系統(tǒng)A接口的升級和演進。對于窄帶CDMA系統(tǒng),以前其A接口不是規(guī)范接口(即不是開放接口),窄帶CDMA和GSM的A接口的規(guī)范相比較,GSM是先有A接口標準,然后廠家依據(jù)標準開發(fā);窄帶CDMA是廠家各自開發(fā),然后廣泛宣傳,最后憑借自身影響修改標準。
③窄帶CDMA的核心網(wǎng)在美國經(jīng)過多年發(fā)展后,從IS241A到IS241B到IS241C,我國CDMA試驗網(wǎng)和紅皮書以IS241C為基礎,IS241D規(guī)范在1999年底,目前IS241E規(guī)范還未正式。
三、WCDMA和CDMA2000在我國的前景
對3G標準的選擇不僅要看其技術原理及成熟程度,還要結(jié)合本國國情、市場運作狀況等因素進行考慮。按目前的進展來看,兩種標準最后不能融合成一種,但可以共存。
在我國,GSMMAP網(wǎng)絡已形成巨大的規(guī)模,歐洲標準的WCDMA在網(wǎng)絡上充分考慮到與第二代的GSM的兼容性,在技術上也考慮了與GSM的雙模切換兼容,向WCDMA體制的第三代系統(tǒng)演進,從一開始就解決了全網(wǎng)覆蓋的問題。而且CDMA2000采用GPS系統(tǒng),對GPS依賴較大;在小區(qū)站點同步方面,CDMA2000基站通過GPS實現(xiàn)同步,將造成室內(nèi)和城市小區(qū)部署的困難,而WCDMA設計可以使用異步基站,運營者獨立性強;對于電信設備制造行業(yè),我國在GSM蜂窩移動通信方面發(fā)展成熟,而窄帶CDMA系統(tǒng)尚未形成規(guī)模和產(chǎn)業(yè)。
WCDMA采用全新的CDMA多址技術,并且使用新的頻段及話音編碼技術等。因此GSM網(wǎng)絡雖然可采用一些臨時的替代方案提供中等速率的數(shù)據(jù)服務,卻不能提供一種相對平滑的路徑以過渡到WCDMA。而CDMA2000的設計是以IS-95系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗為依據(jù)的,因此窄帶CDMA向CDMA2000的演進無論從無線還是網(wǎng)絡部分都更為平滑。在基站方面只需更新信道板,并將系統(tǒng)軟件升級,即可將IS-95基站升級為CDMA2000基站。
由此可見,WCDMA和CDMA2000還將長時間在我國共存,鹿死誰手?尚未分曉。
參考文獻:
[1]TeroOjanpera,RamjeePrasad.朱旭紅譯.寬帶CDMA:第三代移動通信技術.北京:人民郵電出版社.
在通信中沒有穩(wěn)定通道，且在路由方面會出現(xiàn)極高延遲，無法保證網(wǎng)絡通信中的安全問題，例如一些重要信息可能會被攔截并對其泄露，因此網(wǎng)絡通信的安全性不夠強，則不能夠有效的保證信息安全的傳輸。
2對無線傳感器的安全技術造成破壞的因素
2.1破撞攻擊。在發(fā)包作用處于正常的節(jié)點中時，破壞方則會附帶的將另一個數(shù)據(jù)包進行發(fā)送，使得破壞的數(shù)據(jù)由于出現(xiàn)數(shù)據(jù)的疊加無法有效的被分離開，從而嚴重的阻礙了正常情況下的網(wǎng)絡通信，并且破壞了網(wǎng)絡通信的安全性，即為碰撞攻擊。建立監(jiān)聽系統(tǒng)則是最好的防卸方法，它是利用糾錯系統(tǒng)來查找數(shù)據(jù)包的疊加狀況，并及時的對其進行清除，從而確保數(shù)據(jù)安全的傳輸。
2.2擁塞攻擊。擁塞攻擊指就是破換方對網(wǎng)絡通信的頻率進行深入的了解之后，通過通信頻率附近的區(qū)域的得知，來發(fā)射相應的無線電波，從而進行一步對干擾予以加大。對于這種狀況，則需要采用科學合理的預防方式，來將網(wǎng)絡節(jié)點裝換成另一個頻率，才能進行正常的通信。
3加強無線傳感器網(wǎng)絡安全技術的相關措施分析
3.1密鑰管理技術。通常在密鑰的管理中，密鑰從生成到完畢的這一過程所存在的不同問題在整個加密系統(tǒng)中是極其薄弱的一個環(huán)節(jié)，信息的泄漏問題尤為頻繁。目前我國對密鑰管理技術上最根本的管理是對稱密鑰機制的管理，其中包括非預共享的密鑰模式、預共享密鑰模式、概率性分配模式以及確定性分配模式。確定性分配模式為一個共享的密碼鑰匙，處于兩個需要進行交換的數(shù)據(jù)節(jié)點間，且為一種非常確定的方式。而概率性分配則是將密碼鑰匙的共享得以實現(xiàn)，則要根據(jù)能夠進行計算的合理概率，從而使得分配模式予以提出。
3.2安全路由技術。路由技術的實施就是想節(jié)省無線傳感器網(wǎng)絡中的節(jié)點所擁有能量，并最大程度體現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)。但由于傳播的范圍較大，因此在傳輸網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息時常常不同程度的遭受攻擊，例如DD路由中最根本的協(xié)議，一些惡意的消息通過泛洪攻擊方式進行攔截及獲取，并利用網(wǎng)絡將類似虛擬IP地址、hello時間以及保持時間這樣的HSRP信息的HSRP協(xié)議數(shù)據(jù)單元進行寄發(fā)的方式，來對正常情況下的傳輸實行阻礙，使得網(wǎng)絡無法進行正常且順利的通信流程。但通過HSRP協(xié)議和TESLA協(xié)議進行有效結(jié)合所形成的SPINS協(xié)議，則可以有效的緩解且減少信息泄露的情況的出現(xiàn)，同時進一步加強了對攻擊進行預防的能力，從而保證無線傳感器網(wǎng)絡整體的系統(tǒng)具有安全性。
3.3安全數(shù)據(jù)相融合。無線傳感器網(wǎng)絡就是通過豐富且復雜的數(shù)據(jù)所形成的一種網(wǎng)絡，其中的相關數(shù)據(jù)會利用融合以及剔除，來對數(shù)據(jù)信息進行傳送，因此在此過程中，必須謹慎仔細的對數(shù)據(jù)融合的安全性問題予以重視。同時數(shù)據(jù)融合節(jié)點的過程中，必須將數(shù)據(jù)具體的融合通過安全節(jié)點進行開展，并且在融合之后，將一些有效的數(shù)據(jù)通過供基站予以傳送，才能進一步對監(jiān)測的評價進行開展，從而保證融合的結(jié)果具有真實性以及安全性。
3.4密碼技術。針對無線傳感器網(wǎng)絡中的一些極其不安全的特性，可通過密碼設置、科學化的密碼技術，從而進一步保證網(wǎng)絡通信能夠安全的進行。同時通過加大密碼中相關代碼以及數(shù)據(jù)的長度，來大大降低信息泄露的情況，從而可以有效的保證通信數(shù)據(jù)的安全性。由于出現(xiàn)的密鑰算法無法達到對稱性，其中所具備的保護因素較大，并且擁有簡單方便的密碼設置，從而廣泛、普遍的被人們運用到日常生活中。而在應用不同的通信設備時，則需要將相應的密碼技術進行使用。
4結(jié)束語
關鍵詞：云臺；無線傳輸，Mini2440；局域網(wǎng)
中圖分類號：TP277
目前在視頻傳輸系統(tǒng)領域中，有線視頻系統(tǒng)應用廣泛，但有很多缺點，只適用于小范圍的區(qū)域。尤其對于一些特殊的勘探場合，很難布線，因此有線視頻傳輸系統(tǒng)受物理布線的限制無法實現(xiàn)。無線視頻傳輸系統(tǒng)卻不受限制，可以克服有線視頻傳輸系統(tǒng)的缺點。同時隨著自動化，通信技術的飛速發(fā)展，一種以嵌入式系統(tǒng)為主要處理手段的視頻無線傳輸系統(tǒng)的實現(xiàn)已經(jīng)成為可能。
隨著信息技術的發(fā)展，市場上出現(xiàn)很多基于嵌入式的有線和無線兩種視頻傳輸系統(tǒng)。它們有很多突出的優(yōu)點：系統(tǒng)提供良好的用戶接口，設置了用戶權限，只有有權限的用戶才能操作或控制該系統(tǒng)；可以用手機瀏覽網(wǎng)頁的方式查看實時視頻畫面。因此基于嵌入式技術的網(wǎng)絡視頻傳輸系統(tǒng)將有很好的發(fā)展空間。
1 云臺控制視頻無線傳輸系統(tǒng)的硬件結(jié)構
設計的系統(tǒng)由兩個大模塊組合而成：一個是控制攝像頭捕捉足夠大的視頻畫面的云臺控制器，此部分的設計是本論文的重點；另一個是基于Mini2440開發(fā)板的視頻無線傳輸模塊，此部分是實現(xiàn)整個系統(tǒng)功能的一個重要輔助工具，也是本系統(tǒng)以后發(fā)展、延伸的部分。基于云臺的視頻無線傳輸系統(tǒng)中硬件是實現(xiàn)整個系統(tǒng)功能的關鍵，由以下幾個部分構成：云臺控制器、視頻采集模塊、mini2440微處理器、無線傳輸模塊，GSM開關、手機終端模塊。
1.1 云臺控制器。云臺控制器是基于STC12C5A60S2 單片機設計的一個機體結(jié)構，通過單片機控制X軸和Y軸方向的兩個舵機，一個是X軸方向的旋轉(zhuǎn)，通過延時程序的設置可以以任意速度旋轉(zhuǎn)；Y軸方向的舵機可分三個檔位，當X軸舵機旋轉(zhuǎn)一個來回時Y軸方向的舵機才旋轉(zhuǎn)一個檔位，如此周而復始地旋轉(zhuǎn)，當X軸旋轉(zhuǎn)6個來回時Y軸舵機的三個檔位才能循環(huán)一次，如此的程序設計是為了云臺上的攝像頭能掃描到足夠大的視頻畫面。
1.2 mini2440微處理器。Mini2440是性價比較高的一款開發(fā)板。因采用了穩(wěn)定性特別強的電源芯片供電，再加上專業(yè)的復位電路，使得整體的電路板運行非常穩(wěn)定。其PCB是采用先進的四層板制板技術，布線合理，整個電路板的信號流非常流暢、完整，符合電路信號原理，而且具有很多先進性，支持基本的操作系統(tǒng)，不僅具有極強的視頻圖像處理功能，還有豐富的硬件資源。
1.3 視頻采集模塊。數(shù)字攝像頭可以直接捕捉視頻圖像，然后傳送到計算機里儲存或進一步的處理。本文涉及到視頻采集模塊是一款USB攝像頭。
1.4 無線傳輸模塊。本次設計是通過網(wǎng)頁瀏覽的方式將攝像頭捕捉到的視頻圖像經(jīng)過友善之臂開發(fā)板進行處理后經(jīng)過一個由路由器組建的局域網(wǎng)內(nèi)實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)無線傳輸。在本次設計中選擇TP-LINK無線路由器作為無線傳輸模塊來搭建本次設計所用到的一個局域網(wǎng)。TP-LINK無線路由器有很多優(yōu)點，適合于本次設計的視頻數(shù)據(jù)傳輸要求。
1.5 GSM開關。整個系統(tǒng)中控制攝像頭掃描范圍的云臺控制器是通過單片機控制兩個平面的舵機轉(zhuǎn)角來實現(xiàn)攝像頭的畫面捕捉范圍的。云臺控制器耗電量比較大，而且長時間運行會縮短舵機的壽命，所以需要一種開關來控制云臺控制器的開通與關斷，所以對一個GSM開關進行了改裝，從而實現(xiàn)了在任何一個位置，任何一個時間都可以控制云臺控制器的開通與關斷。查看視頻畫面掃不到的范圍時才打開云臺控制器運行，否則就關掉，這樣不僅節(jié)省電能，還能做到延長云臺控制器的壽命。
2 云臺控制器的設計
2.1 云臺機體設計。云臺是為了能使其上面搭載的攝像頭掃描到的范圍更廣泛而設計的。它的機械結(jié)構一般有兩個自由度即可，一般是指在水平方向即X軸和垂直方向即Y軸即可滿足要求。
2.2 云臺控制電路的設計。云臺電路結(jié)構如下圖1所示，本次云臺共用2路舵機，但考慮到某些端口發(fā)生故障而影響研究進程，再考慮到節(jié)約資源，避免浪費，此主控板可以對以后的擴展有所幫助，所以我預留了20個接口，主控板共有22路舵機接口，并且在云臺主控板上預留了其他傳感器接口，可以進行一些附加功能的擴展。
圖1 云臺電路結(jié)構
2.3 云臺動作程序。程序分兩個子程序：一個是單片機初始化子程序，另一個是云臺動作規(guī)劃控制程序。其中云臺動作規(guī)劃控制程序又分兩個動作，一個是X軸方向的旋轉(zhuǎn)，通過延時程序的設置可以以任意速度旋轉(zhuǎn)，Y軸方向的舵機可分三個檔位，當X軸舵機旋轉(zhuǎn)一個來回時Y軸方向的舵機才旋轉(zhuǎn)一個檔位，如此周而復始地旋轉(zhuǎn)，當X軸旋轉(zhuǎn)6個來回時Y軸舵機的三個檔位才能循環(huán)一次，如此的程序設計是為了云臺上的攝像頭能掃描到足夠大的視頻畫面。
3 視頻無線傳輸?shù)膶崿F(xiàn)
3.1 視頻的無線傳輸。隨著科學技術的不斷發(fā)展，各種無線設備如同雨后春筍，得到了很廣泛的應用。在本次論文設計中我主要采用目前技術比較成熟的無線局域網(wǎng)技術，無線局域網(wǎng)的通信標準是802.11a/b/g。通過無線路由器搭建一個局域網(wǎng)，使用TCP/IP協(xié)議再將攝像頭采集到的視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過Mini2440開發(fā)板處理后通過局域網(wǎng)可以查看到動態(tài)的視頻畫面。
3.2 視頻數(shù)據(jù)壓縮處理程序的實現(xiàn)。在本次設計中視頻數(shù)據(jù)的采集及壓縮處理程序是Mini2440-bin，可以與本次論文所選用的攝像頭驅(qū)動程序很好地匹配使用。此程序可實現(xiàn)的是實時視頻數(shù)據(jù)的傳輸，不需要用大量的存儲空間去保存大量的視頻數(shù)據(jù)，這也是本次畢業(yè)論文所設計系統(tǒng)區(qū)別與監(jiān)控錄像的地方。
然后可以通過智能安卓系統(tǒng)的手機在終端通過瀏覽網(wǎng)頁的方式查看實時的視頻畫面，同時也通過手機撥通GSM開關的方法來控制云臺的開通與關斷，即可以用手機查看實時畫面的同時也可以靈活的無線控制云臺輕松得到自己想要看到的視頻畫面角度。
3.3 手機查看視頻畫面。前期的設計和調(diào)試工作完成后，就可以通過手機查看系統(tǒng)傳輸?shù)膶崟r畫面。打開手機的瀏覽器，鍵入系統(tǒng)的IP地址，可以在手機上顯示動態(tài)的視頻畫面，同時還可以通過手機控制云臺的開通與關斷，從而得到自己想看的畫面角度，找好位置后可以通過手機發(fā)送指令關掉云臺，這樣可以節(jié)省電能。
4 結(jié)論
本次論文設計運用自動控制技術和信息通信技術的一些成熟的技術作為理論依據(jù)，成功地完成了基于云臺控制的視頻無線傳輸系統(tǒng)的設計工作。因為在設計云臺控制器主控板時預留了很多傳感器輸入，并且主控板還可以控制20路舵機，所以可以在系統(tǒng)上加一個濕度檢測傳感器，通過濕度檢測傳感器檢測雨點，同時驅(qū)動另幾路舵機來控制遮雨裝置工作，保護整個系統(tǒng)不會受雨水淋濕，這樣系統(tǒng)的安裝位置就不受環(huán)境限制了，不僅可以用在室內(nèi)，還可以用在戶外。如此改裝，完善后我們可以將本系統(tǒng)用在實驗室，老師可以隨時隨地查看學生的做實驗狀況。經(jīng)過長時間運行測試，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，對于畫面運動變化檢測靈敏，能夠滿足一般用途的視頻防盜監(jiān)控的需要。同時系統(tǒng)價格低廉，可以根據(jù)不同的應用改變智能監(jiān)控算法，具有廣泛的應用前景。
參考文獻：
[1]張秀玲.視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].工程技術，2011，1（3）：1-2.
[2]張杰.嵌入式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].科學技術，2010，2（1）：1-2.
[3]石曉棟，李全虎.嵌入式實時視頻傳輸系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古大學，2012.
藍牙計劃基本上是一個無線傳輸?shù)挠媱潱恍枰高^實質(zhì)線路，在一定的距離范圍內(nèi)，可以傳輸可觀的資料量，當然這種無線傳輸并不像行動電話那樣數(shù)十公里內(nèi)皆可傳達，而是數(shù)十至數(shù)百公尺內(nèi)的短距離無線傳輸。此外可傳輸?shù)难b置不限于手機，只要有裝設藍牙收發(fā)模塊的裝置都可以使用藍牙傳輸，眼前的構想即是讓其它的行動裝置都可以使用藍牙傳輸，包括PDA、筆記型計算機、車用裝置等等。藍牙計劃的發(fā)起，主要是1998年5月，由Ericsson（愛立信，瑞典）、Intel（英特爾，美國）、NOKIA（諾基亞，芬蘭）、IBM（國際商務機器，美國）、TOSHIBA（東芝，日本）等五家公司，共同組織一個“特別參與組織（SIG，SpecialInterestGrou）”稱為BluetoothSIG，以此組織來制定一套短距離的無線傳送、接收的技術規(guī)格。
二、淺談藍牙技術
藍牙計劃雖是1998年開始，但是藍牙的技術根基卻來自1997年制訂完成的無線局域網(wǎng)絡通訊協(xié)議：IEEE-802.11。
藍牙基本上也是運用射頻（RF）方式進行無線通訊，至于使用的頻帶范圍，則是使用2.45GHz，這個無線電頻帶是全世界共同開放、不受法令限制的頻帶，舉凡工業(yè)、科學、醫(yī)療（ISM，Industrial/Scientific/Medical）、甚至微波爐等都是使用2.45GHz的頻帶。
由于這個頻帶被廣泛使用了，那么使用此頻帶進行通訊，絕對是很容易收到干擾的，因此藍牙規(guī)格被設計成可跳頻通訊，能夠在一秒鐘內(nèi)進行1,600次的跳頻動作，此這樣的動作避免其它通訊的干擾。由于每秒1,600次的快速跳頻，這也使得藍牙無線收發(fā)的數(shù)據(jù)封包不能太長，否則不能滿足如此頻繁的跳頻次數(shù)，所以藍牙短封包、快速跳頻的特性，也使其無線傳輸能抗干擾、更穩(wěn)定通信。
藍牙規(guī)格已經(jīng)正式公布v1.0版，規(guī)格方面算是踏出成熟的第一步，接下來就是商品化、投入實際制造的階段。而要讓藍牙迅速普及，就是在既有的用途裝置上，追加設計藍牙功能即可，以節(jié)省開發(fā)時間與成本，為此藍牙射頻模塊就成為非常重要的一項零組件。
藍牙射頻模塊一方面要夠便宜，才可能快速普及，另一方面也要夠小巧，才能適用于所有的需求裝置上，目前專家推估射頻模塊的成本必須低于5美元才能普及，而各家公司也正加緊將射頻模塊設計地更精小、更便宜中。
三、藍牙技術的應用
藍牙由于具有1-2Mbps、10-100公尺的無線通訊能力，因此藍牙技術可以舒緩若干問題，例如可以直接利用藍牙的高速數(shù)據(jù)傳輸率來傳輸語音，等于是把藍牙通訊當成無線電話的功能。
另外對于小公司、小環(huán)境等，也可以省去布設實質(zhì)線路的成本，以及后續(xù)線路維護的困擾。還有藍牙可以指定隔絕與通行的通信功能，也等于可以建立無線的LAN環(huán)境、小族群通訊環(huán)境。
四、藍牙技術的展望
（一）藍牙收發(fā)話器對健康的好處。由于手機有高功率的電磁波，據(jù)報導證實電磁波會對人體造成傷害，所以有了藍牙，你將可以把一個小小的藍牙附件裝在你的大哥大，然后把收發(fā)話器戴在你的耳朵(由于藍牙應用的是低功率，所以不會對人體有任何傷害)。準備好了以后，你就把你的大哥大放在口袋里講電話，不必把電話緊貼的臉，甚至按下收發(fā)話器上的按鈕就可以直接接聽來電。
（二）比一般傳統(tǒng)式紅外線傳輸更快，且不用對準兩個傳輸端口成一直線。藍牙科技在傳輸方面的好處就是，它能夠允許兩個裝置，在不排成一直線的狀態(tài)下，還能夠以無線的方式傳送數(shù)據(jù)。不像紅外線傳輸最大的缺點是，你必須對準兩個傳輸端口成一直線才有辦法傳送數(shù)據(jù)。藍牙傳輸甚至無視于墻壁、口袋、或公文包的存在而可以順利進行。藍牙的數(shù)據(jù)傳輸速度比紅外線傳輸還要快，每秒鐘高達1MB
（三）手表可自動對時間，無線下載Mp3。只要將來手表有內(nèi)建藍牙且有Mp3撥放功能，這樣一來將可自動設定為標準時間，且可很方便的隨時從計算機傳輸歌曲。
（四）其它還有很多很多，只要現(xiàn)在是要接線的，都有可能會被藍牙所應用。藍牙技術一旦普及，相信對通訊方式、產(chǎn)品設計、生活方式等都會有巨幅的沖擊，甚至很難想象沖擊的程度。不過就現(xiàn)階段而言，藍牙可能帶來的便利卻是可以想象的，各位可以想象家里安裝一個藍牙收發(fā)基地臺，家中的計算機、電話、傳真機都不用實際接線，就可以互通或連外。在公司內(nèi)外務人員趕時間，只要在藍牙收發(fā)范圍內(nèi)都可以傳送數(shù)據(jù)，例如咖啡廳、車站等都可以。此外倉庫的盤點盤查，只要帶個PDA，倉庫內(nèi)設有藍牙基地臺，馬上可以跟全省各地的倉庫進行盤點加總，當然，藍牙基地臺后面有接往Internet，或是以公司專線，或VPN方式連接。另外數(shù)字相機拍完的相片，只要接近筆記型計算機就可以回傳，省去記憶卡的插拔，既有計算機外設裝置也都可以無線化，無線打印機、無線鍵盤、鼠標、搖桿。還有家中、公司都設有藍牙基地臺，則一支具有藍牙功能的手機，在家就可以跟居家無線電話一樣使用，而且是付居家電話費，在公司則變成自己的辦公分機，公司替您付電話費，而在外出時就跟一般行動手機一樣使用，這樣真正落實一人一機終生用的理想，這種方式也被人稱為三合一電話，即是居家、辦公、行動電話三者合一。
五、結(jié)束語
藍牙技術一定會飛速發(fā)展，但仍然有一些應用的細節(jié)問題需要解決，如相鄰設備之間為防止信息誤傳和被截取，必須要用戶提前設置對應頻段等，嚴重影響藍牙技術產(chǎn)品面市的速度。但相信隨著一個不斷完善的發(fā)展過程，藍牙技術會為我們的未來家居和辦公帶來不僅僅是方便一點的革命。
參考文獻：
[1]NathanJ.MullerBluetoothDemystified（影印本）.人民郵電出版社。
[2]金純，許光辰，孫睿.藍牙技術.電子工業(yè)出版社。
[3]井雅，徐曉東，呂志虎.藍牙協(xié)議模型及應用.現(xiàn)代通信技術，2001.3。
[論文摘要]藍牙計劃基本上是一個無線傳輸?shù)挠媱?不需要透過實質(zhì)線路,在一定的距離范圍內(nèi),可以傳輸可觀的資料量,當然這種無線傳輸并不像行動電話那樣數(shù)十公里內(nèi)皆可傳達,而是數(shù)十至數(shù)百公尺內(nèi)的短距離無線傳輸。此外可傳輸?shù)难b置不限于手機,只要有裝設藍牙收發(fā)模塊的裝置都可以使用藍牙傳輸,眼前的構想即是讓其它的行動裝置都可以使用藍牙傳輸。
一、前言
越來越多數(shù)字電子產(chǎn)品借著新科技提升本身的性能和實力。以目前發(fā)展的趨勢來看,未來消費性電子產(chǎn)品將有兩個重要的發(fā)展指標,一是使用藍牙技術這類開放技術,以無線,局域網(wǎng)絡,可攜帶式設備成為網(wǎng)絡體的延伸。另一項則是內(nèi)存規(guī)格的統(tǒng)一,加密以及輕量化應用。
無論您喜不喜歡,“藍牙計劃”這個名詞幾乎已到了無孔不入的境界,不論是商業(yè)財經(jīng)臺還是一般大眾電視臺,都不只一次以上報導這個計劃的進展與新聞,話雖如此,但卻很少人了解此計劃的原意與來龍去脈,只知道有這樣一個計劃正如火如荼地進行,且聲勢浩大、似乎充滿無限希望。可預見的,未來與藍牙計劃相關的新聞只會更多,因為計劃正一步步實現(xiàn)中。
藍牙(Bluetooth) 簡單講就是一種電信、計算機的無線傳輸技術。單從字面上很難了解藍牙是個怎么樣的技術,他不像“GSM”一樣可以望文生義。簡單的說藍牙是一種無線網(wǎng)絡與消費性電子產(chǎn)品之通訊技術,透過無線傳輸和基頻模塊構成,其快速響應和跳頻系統(tǒng)的特性使無線傳輸更佳穩(wěn)定。可以應用在各種電子產(chǎn)品如:筆記型計算機、行動電話、數(shù)字相機和其它相類似電子產(chǎn)品等。
二、藍牙的緣起
藍牙計劃基本上是一個無線傳輸?shù)挠媱?不需要透過實質(zhì)線路,在一定的距離范圍內(nèi),可以傳輸可觀的資料量,當然這種無線傳輸并不像行動電話那樣數(shù)十公里內(nèi)皆可傳達,而是數(shù)十至數(shù)百公尺內(nèi)的短距離無線傳輸。此外可傳輸?shù)难b置不限于手機,只要有裝設藍牙收發(fā)模塊的裝置都可以使用藍牙傳輸,眼前的構想即是讓其它的行動裝置都可以使用藍牙傳輸,包括PDA、筆記型計算機、車用裝置等等。藍牙計劃的發(fā)起,主要是1998年5月,由Ericsson(愛立信,瑞典)、Intel(英特爾,美國)、NOKIA(諾基亞,芬蘭)、IBM(國際商務機器,美國)、TOSHIBA(東芝,日本)等五家公司,共同組織一個“特別參與組織(SIG,Special Interest Grou)”稱為Bluetooth SIG,以此組織來制定一套短距離的無線傳送、接收的技術規(guī)格。
三、淺談藍牙技術
藍牙計劃雖是1998年開始,但是藍牙的技術根基卻來自1997年制訂完成的無線局域網(wǎng)絡通訊協(xié)議:IEEE-802.11。
藍牙基本上也是運用射頻(RF)方式進行無線通訊,至于使用的頻帶范圍,則是使用2.45GHz,這個無線電頻帶是全世界共同開放、不受法令限制的頻帶,舉凡工業(yè)、科學、醫(yī)療(ISM,Industrial/Scientific/Medical)、甚至微波爐等都是使用2.45GHz的頻帶。
由于這個頻帶被廣泛使用了,那么使用此頻帶進行通訊,絕對是很容易收到干擾的,因此藍牙規(guī)格被設計成可跳頻通訊,能夠在一秒鐘內(nèi)進行1,600次的跳頻動作,此這樣的動作避免其它通訊的干擾。由于每秒1,600次的快速跳頻,這也使得藍牙無線收發(fā)的數(shù)據(jù)封包不能太長,否則不能滿足如此頻繁的跳頻次數(shù),所以藍牙短封包、快速跳頻的特性,也使其無線傳輸能抗干擾、更穩(wěn)定通信。
藍牙規(guī)格已經(jīng)正式公布v1.0版,規(guī)格方面算是踏出成熟的第一步,接下來就是商品化、投入實際制造的階段。而要讓藍牙迅速普及,就是在既有的用途裝置上,追加設計藍牙功能即可,以節(jié)省開發(fā)時間與成本,為此藍牙射頻模塊就成為非常重要的一項零組件。
藍牙射頻模塊一方面要夠便宜,才可能快速普及,另一方面也要夠小巧,才能適用于所有的需求裝置上,目前專家推估射頻模塊的成本必須低于5美元才能普及,而各家公司也正加緊將射頻模塊設計地更精小、更便宜中。
四、藍牙技術的應用
藍牙由于具有1-2Mbps、10-100公尺的無線通訊能力,因此藍牙技術可以舒緩若干問題,例如可以直接利用藍牙的高速數(shù)據(jù)傳輸率來傳輸語音,等于是把藍牙通訊當成無線電話的功能。
另外對于小公司、小環(huán)境等,也可以省去布設實質(zhì)線路的成本,以及后續(xù)線路維護的困擾。還有藍牙可以指定隔絕與通行的通信功能,也等于可以建立無線的LAN環(huán)境、小族群通訊環(huán)境。
五、藍牙技術的展望
(一)藍牙收發(fā)話器對健康的好處。由于手機有高功率的電磁波,據(jù)報導證實電磁波會對人體造成傷害,所以有了藍牙,你將可以把一個小小的藍牙附件裝在你的大哥大, 然后把收發(fā)話器戴在你的耳朵(由于藍牙應用的是低功率,所以不會對人體有任何傷害)。準備好了以后,你就把你的大哥大放在口袋里講電話,不必把電話緊貼的臉,甚至按下收發(fā)話器上的按鈕就可以直接接聽來電。
(二)比一般傳統(tǒng)式紅外線傳輸更快,且不用對準兩個傳輸端口成一直線。藍牙科技在傳輸方面的好處就是,它能夠允許兩個裝置,在不排成一直線的狀態(tài)下,還能夠以無線的方式傳送數(shù)據(jù)。不像紅外線傳輸最大的缺點是, 你必須對準兩個傳輸端口成一直線才有辦法傳送數(shù)據(jù)。藍牙傳輸甚至無視于墻壁、口袋、或公文包的存在而可以順利進行。藍牙的數(shù)據(jù)傳輸速度比紅外線傳輸還要快,每秒鐘高達1MB。
(三)手表可自動對時間,無線下載Mp3。只要將來手表有內(nèi)建藍牙且有Mp3撥放功能,這樣一來將可自動設定為標準時間,且可很方便的隨時從計算機傳輸歌曲。
(四)其它還有很多很多,只要現(xiàn)在是要接線的,都有可能會被藍牙所應用。藍牙技術一旦普及,相信對通訊方式、產(chǎn)品設計、生活方式等都會有巨幅的沖擊,甚至很難想象沖擊的程度。不過就現(xiàn)階段而言,藍牙可能帶來的便利卻是可以想象的,各位可以想象家里安裝一個藍牙收發(fā)基地臺,家中的計算機、電話、傳真機都不用實際接線,就可以互通或連外。在公司內(nèi)外務人員趕時間,只要在藍牙收發(fā)范圍內(nèi)都可以傳送數(shù)據(jù),例如咖啡廳、車站等都可以。此外倉庫的盤點盤查,只要帶個PDA,倉庫內(nèi)設有藍牙基地臺,馬上可以跟全省各地的倉庫進行盤點加總,當然,藍牙基地臺后面有接往Internet,或是以公司專線,或VPN方式連接。另外數(shù)字相機拍完的相片,只要接近筆記型計算機就可以回傳,省去記憶卡的插拔,既有計算機外設裝置也都可以無線化,無線打印機、無線鍵盤、鼠標、搖桿。還有家中、公司都設有藍牙基地臺,則一支具有藍牙功能的手機,在家就可以跟居家無線電話一樣使用,而且是付居家電話費,在公司則變成自己的辦公分機,公司替您付電話費,而在外出時就跟一般行動手機一樣使用,這樣真正落實一人一機終生用的理想,這種方式也被人稱為三合一電話,即是居家、辦公、行動電話三者合一。
六、結(jié)束語
藍牙技術一定會飛速發(fā)展,但仍然有一些應用的細節(jié)問題需要解決,如相鄰設備之間為防止信息誤傳和被截取,必須要用戶提前設置對應頻段等,嚴重影響藍牙技術產(chǎn)品面市的速度。但相信隨著一個不斷完善的發(fā)展過程,藍牙技術會為我們的未來家居和辦公帶來不僅僅是方便一點的革命。
參考文獻:
[1]Nathan J.Muller Bluetooth Demystified(影印本).人民郵電出版社。
[2]金純,許光辰,孫睿. 藍牙技術. 電子工業(yè)出版社。
[論文摘要]藍牙計劃基本上是一個無線傳輸?shù)挠媱?不需要透過實質(zhì)線路,在一定的距離范圍內(nèi),可以傳輸可觀的資料量,當然這種無線傳輸并不像行動電話那樣數(shù)十公里內(nèi)皆可傳達,而是數(shù)十至數(shù)百公尺內(nèi)的短距離無線傳輸。此外可傳輸?shù)难b置不限于手機,只要有裝設藍牙收發(fā)模塊的裝置都可以使用藍牙傳輸,眼前的構想即是讓其它的行動裝置都可以使用藍牙傳輸。
一、前言
越來越多數(shù)字電子產(chǎn)品借著新科技提升本身的性能和實力。以目前發(fā)展的趨勢來看,未來消費性電子產(chǎn)品將有兩個重要的發(fā)展指標,一是使用藍牙技術這類開放技術,以無線,局域網(wǎng)絡,可攜帶式設備成為網(wǎng)絡體的延伸。另一項則是內(nèi)存規(guī)格的統(tǒng)一,加密以及輕量化應用。
無論您喜不喜歡,“藍牙計劃”這個名詞幾乎已到了無孔不入的境界,不論是商業(yè)財經(jīng)臺還是一般大眾電視臺,都不只一次以上報導這個計劃的進展與新聞,話雖如此,但卻很少人了解此計劃的原意與來龍去脈,只知道有這樣一個計劃正如火如荼地進行,且聲勢浩大、似乎充滿無限希望。可預見的,未來與藍牙計劃相關的新聞只會更多,因為計劃正一步步實現(xiàn)中。
藍牙(Bluetooth)簡單講就是一種電信、計算機的無線傳輸技術。單從字面上很難了解藍牙是個怎么樣的技術,他不像“GSM”一樣可以望文生義。簡單的說藍牙是一種無線網(wǎng)絡與消費性電子產(chǎn)品之通訊技術,透過無線傳輸和基頻模塊構成,其快速響應和跳頻系統(tǒng)的特性使無線傳輸更佳穩(wěn)定。可以應用在各種電子產(chǎn)品如:筆記型計算機、行動電話、數(shù)字相機和其它相類似電子產(chǎn)品等。
二、藍牙的緣起
藍牙計劃基本上是一個無線傳輸?shù)挠媱?不需要透過實質(zhì)線路,在一定的距離范圍內(nèi),可以傳輸可觀的資料量,當然這種無線傳輸并不像行動電話那樣數(shù)十公里內(nèi)皆可傳達,而是數(shù)十至數(shù)百公尺內(nèi)的短距離無線傳輸。此外可傳輸?shù)难b置不限于手機,只要有裝設藍牙收發(fā)模塊的裝置都可以使用藍牙傳輸,眼前的構想即是讓其它的行動裝置都可以使用藍牙傳輸,包括PDA、筆記型計算機、車用裝置等等。藍牙計劃的發(fā)起,主要是1998年5月,由Ericsson(愛立信,瑞典)、Intel(英特爾,美國)、NOKIA(諾基亞,芬蘭)、IBM(國際商務機器,美國)、TOSHIBA(東芝,日本)等五家公司,共同組織一個“特別參與組織(SIG,SpecialInterestGrou)”稱為BluetoothSIG,以此組織來制定一套短距離的無線傳送、接收的技術規(guī)格。
三、淺談藍牙技術
藍牙計劃雖是1998年開始,但是藍牙的技術根基卻來自1997年制訂完成的無線局域網(wǎng)絡通訊協(xié)議:IEEE-802.11。
藍牙基本上也是運用射頻(RF)方式進行無線通訊,至于使用的頻帶范圍,則是使用2.45GHz,這個無線電頻帶是全世界共同開放、不受法令限制的頻帶,舉凡工業(yè)、科學、醫(yī)療(ISM,Industrial/Scientific/Medical)、甚至微波爐等都是使用2.45GHz的頻帶。
由于這個頻帶被廣泛使用了,那么使用此頻帶進行通訊,絕對是很容易收到干擾的,因此藍牙規(guī)格被設計成可跳頻通訊,能夠在一秒鐘內(nèi)進行1,600次的跳頻動作,此這樣的動作避免其它通訊的干擾。由于每秒1,600次的快速跳頻,這也使得藍牙無線收發(fā)的數(shù)據(jù)封包不能太長,否則不能滿足如此頻繁的跳頻次數(shù),所以藍牙短封包、快速跳頻的特性,也使其無線傳輸能抗干擾、更穩(wěn)定通信。
藍牙規(guī)格已經(jīng)正式公布v1.0版,規(guī)格方面算是踏出成熟的第一步,接下來就是商品化、投入實際制造的階段。而要讓藍牙迅速普及,就是在既有的用途裝置上,追加設計藍牙功能即可,以節(jié)省開發(fā)時間與成本,為此藍牙射頻模塊就成為非常重要的一項零組件。
藍牙射頻模塊一方面要夠便宜,才可能快速普及,另一方面也要夠小巧,才能適用于所有的需求裝置上,目前專家推估射頻模塊的成本必須低于5美元才能普及,而各家公司也正加緊將射頻模塊設計地更精小、更便宜中。
四、藍牙技術的應用
藍牙由于具有1-2Mbps、10-100公尺的無線通訊能力,因此藍牙技術可以舒緩若干問題,例如可以直接利用藍牙的高速數(shù)據(jù)傳輸率來傳輸語音,等于是把藍牙通訊當成無線電話的功能。
另外對于小公司、小環(huán)境等,也可以省去布設實質(zhì)線路的成本,以及后續(xù)線路維護的困擾。還有藍牙可以指定隔絕與通行的通信功能,也等于可以建立無線的LAN環(huán)境、小族群通訊環(huán)境。
五、藍牙技術的展望
(一)藍牙收發(fā)話器對健康的好處。由于手機有高功率的電磁波,據(jù)報導證實電磁波會對人體造成傷害,所以有了藍牙,你將可以把一個小小的藍牙附件裝在你的大哥大,然后把收發(fā)話器戴在你的耳朵(由于藍牙應用的是低功率,所以不會對人體有任何傷害)。準備好了以后,你就把你的大哥大放在口袋里講電話,不必把電話緊貼的臉,甚至按下收發(fā)話器上的按鈕就可以直接接聽來電。
(二)比一般傳統(tǒng)式紅外線傳輸更快,且不用對準兩個傳輸端口成一直線。藍牙科技在傳輸方面的好處就是,它能夠允許兩個裝置,在不排成一直線的狀態(tài)下,還能夠以無線的方式傳送數(shù)據(jù)。不像紅外線傳輸最大的缺點是,你必須對準兩個傳輸端口成一直線才有辦法傳送數(shù)據(jù)。藍牙傳輸甚至無視于墻壁、口袋、或公文包的存在而可以順利進行。藍牙的數(shù)據(jù)傳輸速度比紅外線傳輸還要快,每秒鐘高達1MB。
(三)手表可自動對時間,無線下載Mp3。只要將來手表有內(nèi)建藍牙且有Mp3撥放功能,這樣一來將可自動設定為標準時間,且可很方便的隨時從計算機傳輸歌曲。
(四)其它還有很多很多,只要現(xiàn)在是要接線的,都有可能會被藍牙所應用。藍牙技術一旦普及,相信對通訊方式、產(chǎn)品設計、生活方式等都會有巨幅的沖擊,甚至很難想象沖擊的程度。不過就現(xiàn)階段而言,藍牙可能帶來的便利卻是可以想象的,各位可以想象家里安裝一個藍牙收發(fā)基地臺,家中的計算機、電話、傳真機都不用實際接線,就可以互通或連外。在公司內(nèi)外務人員趕時間,只要在藍牙收發(fā)范圍內(nèi)都可以傳送數(shù)據(jù),例如咖啡廳、車站等都可以。此外倉庫的盤點盤查,只要帶個PDA,倉庫內(nèi)設有藍牙基地臺,馬上可以跟全省各地的倉庫進行盤點加總,當然,藍牙基地臺后面有接往Internet,或是以公司專線,或VPN方式連接。另外數(shù)字相機拍完的相片,只要接近筆記型計算機就可以回傳,省去記憶卡的插拔,既有計算機外設裝置也都可以無線化,無線打印機、無線鍵盤、鼠標、搖桿。還有家中、公司都設有藍牙基地臺,則一支具有藍牙功能的手機,在家就可以跟居家無線電話一樣使用,而且是付居家電話費,在公司則變成自己的辦公分機,公司替您付電話費,而在外出時就跟一般行動手機一樣使用,這樣真正落實一人一機終生用的理想,這種方式也被人稱為三合一電話,即是居家、辦公、行動電話三者合一。
六、結(jié)束語
藍牙技術一定會飛速發(fā)展,但仍然有一些應用的細節(jié)問題需要解決,如相鄰設備之間為防止信息誤傳和被截取,必須要用戶提前設置對應頻段等,嚴重影響藍牙技術產(chǎn)品面市的速度。但相信隨著一個不斷完善的發(fā)展過程,藍牙技術會為我們的未來家居和辦公帶來不僅僅是方便一點的革命。
參考文獻:
[1]NathanJ.MullerBluetoothDemystified(影印本).人民郵電出版社。
[2]金純,許光辰,孫睿.藍牙技術.電子工業(yè)出版社。
關鍵詞：實時監(jiān)測；環(huán)境參數(shù)；控制臺
1 引言
隨著可再生能源技術的發(fā)展，在最近幾年太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)得到了比較廣泛的應用。但是目前影響太陽能系統(tǒng)輸出參數(shù)的因素很多，主要的外部環(huán)境參數(shù)為溫度、表面風速和照度。溫度是光伏系統(tǒng)的重要參數(shù)之一，在給定光強下，光伏電池工作溫度的升高影響電池的輸出功率[1]。因此對溫度的采集和 檢測在光伏發(fā)電系統(tǒng)中顯得尤為重要。光伏發(fā)電系統(tǒng)的環(huán)境風速會影響到光伏發(fā)電組件的表面熱量散發(fā)，因此對風速的采集和監(jiān)控也是需要的。對于照度的監(jiān)控，能很好的監(jiān)控組件工作狀況，防止“熱點效應” [2]的產(chǎn)生。
本文設計了一種自動的、可以實時檢測、記錄以及傳輸?shù)奶柲芄夥l(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢測裝置，該裝置不僅可以實時檢測光伏發(fā)電組件的環(huán)境參數(shù)，而且可以把采集到的參數(shù)通過無線傳輸發(fā)送到遠程的控制臺，進行記錄處理分析。
2 系統(tǒng)構成及硬件部分
2.1 系統(tǒng)構成
系統(tǒng)主要包括電源模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊、無線通信模塊，系統(tǒng)框圖如圖1所示。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集模塊使用多個傳感器采集太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏發(fā)電組件的溫度、風速、照度；數(shù)據(jù)處理模塊，控制多個傳感器進行數(shù)據(jù)采集并處理傳感器采集的數(shù)據(jù)；無線通信模塊，執(zhí)行太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢測裝置與通信基站的無線通信，傳輸采集的數(shù)據(jù)；電源模塊為上述各模塊提供電源。
2.2 硬件結(jié)構及工作過程
數(shù)據(jù)采集模塊包括溫度傳感器，風速傳感器和照度傳感器。溫度傳感器包括美國AD公司生產(chǎn)的集成接觸式傳感器芯片AD590信號放大器，AD590的測溫范圍為-55℃～+150℃。AD590將外部溫度信號轉(zhuǎn)換為模擬電流信號，接著信號放大器將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號并自動調(diào)整信號的增益大小。風速傳感器采用了脈沖式風速傳感器，脈沖式風速傳感器體積小、質(zhì)量小、原理簡單，同時能夠?qū)L速模擬量直接轉(zhuǎn)換成電子脈沖數(shù)。
數(shù)據(jù)處理模塊采用德州儀器（TI）公司的LM3S1138微處理器，該微處理器可以對采集來的溫度和照度數(shù)據(jù)進行A/D轉(zhuǎn)換，并經(jīng)行數(shù)據(jù)比較和BCD碼轉(zhuǎn)換，最后可以在顯示模塊上顯示出當前的溫度、風速以及照度的數(shù)值。微處理器還可以控制采樣的周期，設定報警的上限，一旦采集到的數(shù)據(jù)超過報警的上限時，即發(fā)出報警信號。該微處理器還可以按照用戶定義的數(shù)據(jù)格式打包，并發(fā)送到無線通信模塊的緩存中去。顯示包括四個鍵，這4個按鍵可以對微處理器進行參數(shù)和報警上限的設定。
無線通信模塊采用索尼愛立信公司的G64無線傳輸模塊，G64可以將數(shù)據(jù)處理模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包封裝，通過GPRS接入Internet，傳入監(jiān)控中心。監(jiān)控中心的終端對接收來的數(shù)據(jù)包解析，還原，并由PC機執(zhí)行相關的處理，如記錄下一周期內(nèi)的溫度，風速，照度的變化曲線，定期進行數(shù)據(jù)庫更新等等。監(jiān)控中心的終端還可以通過Internet和無線網(wǎng)絡對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置經(jīng)行遠程設定。
數(shù)據(jù)采集模塊采集太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的溫度、風速、照度參數(shù)，并且把這些參數(shù)傳送到數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊對這些參數(shù)濾波，A/D轉(zhuǎn)換后打包發(fā)送到無線通信模塊的緩存中，無線通信模塊把這些數(shù)據(jù)包通過現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡羅如GSM，CDMA，WCDMA，TDSCDMA發(fā)送到各個基站，進而再傳送到控制臺，對這些數(shù)據(jù)進行記錄分析，當采集到的數(shù)據(jù)超過所設定的參數(shù)時，還可以發(fā)出報警信號。
3 軟件設計
在采集過程中，傳感器的輸入模擬信號經(jīng)前段信號處理之后送至C8015F320的引腳上，經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。單片機片外有8個45DB321C芯片組成一個32MB的Data flash 存儲器，采集到的數(shù)據(jù)不斷地通過SPI接口送到45DB321C芯片中存儲。
4 總結(jié)
本論文設計了一種太陽能電站使用的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測裝置，該裝置包括數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，無線通信模塊，電源模塊。本裝置可以把數(shù)據(jù)監(jiān)測由原來人工手持式監(jiān)測為自動實時監(jiān)測，大大提高效率，采集的數(shù)據(jù)可以通過無線網(wǎng)絡發(fā)送到各個計算機終端，進行記錄分析，使得工作人員可以在任意地方都能隨時了解到太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作狀況，對于產(chǎn)生的問題可以及時處理，符合國家職能電網(wǎng)建設中，免維護、可控、可視等要素的要求。
參考文獻：
[1] 趙 為.太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的研究[J].合肥工業(yè)大學學報，2010（4）：101-103.
【關鍵字】網(wǎng)絡編碼；無線多媒體；發(fā)展；應用
1 引言
雖然我國的通信網(wǎng)絡基礎設施得到了很大程度的發(fā)展，但是，隨著經(jīng)濟的快速增長和人民生活水平的提高，人們對無線數(shù)據(jù)的傳輸速率和質(zhì)量提出了更高的要求。同時，隨著多媒體技術的迅速發(fā)展，流媒體傳輸業(yè)務在人們的日常生活中扮演著越來越重要的角色，因此，高數(shù)據(jù)量、高速率和高質(zhì)量的傳輸要求對無線通信網(wǎng)絡技術提出了挑戰(zhàn)。目前，通信網(wǎng)絡的不可靠傳輸、信號易衰落和擾等特點使其無法滿足未來無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務的要求。因此，設計一套魯棒性較高的多媒體傳輸和差錯控制技術是當前多媒體技術發(fā)展的關鍵問題。由于理論上網(wǎng)絡編碼技術能夠使數(shù)據(jù)速率達到信道容量的最高值，因此網(wǎng)絡編碼技術成為解決多媒體傳輸關鍵問題的必要手段。這里，我們基于網(wǎng)絡編碼技術對無線多媒體技術的發(fā)展和應用進行了簡單的探討。
2 網(wǎng)絡編碼技術簡介
網(wǎng)絡編碼融合了編碼與路由信息交換等多種技術，以傳統(tǒng)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術為基礎，通過對接收的數(shù)據(jù)包重新進行編碼融合，能夠增加單次的信息傳輸量，顯著提高網(wǎng)絡傳輸?shù)恼w性能?
在新的結(jié)構體系下，通過網(wǎng)絡編碼能夠達到理論上的數(shù)量傳輸最大量，隨著我國無線傳輸速率和質(zhì)量要求的提高，人們對無線網(wǎng)絡編碼的研究也越來越重視。網(wǎng)絡編碼雖然是一種新的技術，但是不會對現(xiàn)有的網(wǎng)絡軟硬件設備及相應協(xié)議產(chǎn)生較大修改。同時還能夠顯著改善無線傳輸?shù)哪芰坷眯屎屯掏铝浚沟脗鬏數(shù)陌踩院涂煽啃远嫉玫搅吮ＷC。
但是，將網(wǎng)絡編碼應用于多媒體技術中并不簡單，需要對無線網(wǎng)絡的特點和多媒體傳輸?shù)囊蠛吞匦赃M行綜合分析，例如數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩说蕉搜舆t、帶寬容量、視頻比特率和信道誤碼率等。因此，根據(jù)實際要求設計合理的網(wǎng)絡編碼方案十分重要。在具體實施過程中，要對采用網(wǎng)絡編碼技術后的多媒體傳輸延遲、復雜度和魯棒性等多個因素進行綜合權衡。
3 網(wǎng)絡編碼技術在無線多媒體技術發(fā)展中的應用
網(wǎng)絡編碼能夠提高無線傳輸系統(tǒng)的性能，在網(wǎng)絡吞吐量的提高?節(jié)點能耗的降低和網(wǎng)絡魯棒性的增強等多個方面效果明顯，是多媒體傳輸技術的有力支持?下面我們簡單介紹網(wǎng)絡編碼技術在無線多媒體技術發(fā)展中的應用現(xiàn)狀?
3.1 多媒體組播
多媒體組播技術能夠充分利用無線網(wǎng)絡的帶寬資源，使得流媒體業(yè)務的速率和質(zhì)量得到了很大的提高。同時，網(wǎng)絡編碼又能夠提高組播網(wǎng)絡吞吐量和傳輸?shù)目煽啃裕虼巳藗儗α髅襟w組播中網(wǎng)絡編碼的應用機制進行了廣泛的研究?目前，基于流媒體在Ad-hoc網(wǎng)絡組播中的低帶寬率和高誤碼率特點，已經(jīng)提出一種基于網(wǎng)絡編碼技術的組播優(yōu)化模型，該技術能夠使得無線多媒體傳播得到最大的組播速率和有效的差錯控制?另外，學者們還同時對基于優(yōu)先級的網(wǎng)絡編碼視頻組播技術進行了研究，應用多入度、多層的組播樹模型，保證了無線視頻組播系統(tǒng)中優(yōu)先級網(wǎng)絡編碼的有效性?在此基礎上，學者又通過對無線碼率的分配和路由進行優(yōu)化，實現(xiàn)了網(wǎng)絡視頻組播技術的分布式優(yōu)化，保證了接收節(jié)點可用帶寬的最大化，從而能夠獲得最佳的視頻傳輸效果?
3.2 多媒體廣播
多媒體廣播是一種特殊的組播形式，由于無線網(wǎng)絡在物理層上本身具有廣播特性，因此對流媒體廣播傳輸?shù)膶崿F(xiàn)非常便捷。利用網(wǎng)絡編碼技術對無線流媒體的廣播服務進行優(yōu)化，已經(jīng)成為目前無線多媒體技術的研究熱點。對于單跳網(wǎng)絡中的實時廣播，一種合理的方案是在得知哪些數(shù)據(jù)包丟失以后，不對丟失的數(shù)據(jù)包本身進行簡單的重傳，而是對數(shù)據(jù)包的一個線性編碼組合進行重傳?這樣就可以同時恢復多個數(shù)據(jù)包，從而能夠充分利用網(wǎng)絡的帶寬資源傳輸數(shù)據(jù)?而對于multi-homed移動終端多媒體業(yè)務，可以應用協(xié)作對等修復NC-CPR技術來提高MBMS的業(yè)務服務質(zhì)量?這種技術使用了結(jié)構化的網(wǎng)絡編碼方案，通過強制編碼的系數(shù)矩陣結(jié)構化，使網(wǎng)絡終端在接收不到滿秩的無關數(shù)據(jù)包時，還能夠獲取部分解碼，這中編碼方案能夠顯著提高多媒體傳播的魯棒性，對優(yōu)化視頻或游戲的傳輸質(zhì)量具有重要的意義?
3.3 多媒體單播
通過網(wǎng)絡編碼技術還能夠顯著提高無線流媒體單播服務的效率和質(zhì)量?例如，針對多路單播數(shù)據(jù)流，可以采用基于機會主義的網(wǎng)絡編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)技術，這樣對提高網(wǎng)絡的吞吐量具有重要意義?在上述轉(zhuǎn)發(fā)技術中，基于無線網(wǎng)絡的特點，網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都對通信范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進行偵聽，并定期向鄰居廣播以通知其緩存的數(shù)據(jù)內(nèi)容。這樣，通過每個節(jié)點的網(wǎng)絡編碼，就可以使更多節(jié)點利用該編碼數(shù)據(jù)包，從而有效提高信息傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率。而針對overlay網(wǎng)絡，則可以基于網(wǎng)絡編碼進行多源視頻的協(xié)作傳輸，該技術主要是通過一種非系統(tǒng)網(wǎng)絡編碼技術來提高無線多媒體傳輸數(shù)據(jù)的分集性能?這對具有源分集與路徑分集特征的分布式網(wǎng)絡信息傳輸具有顯著的提升效果。同時，我們還可以將無線網(wǎng)中通過中間節(jié)點進行信息交換的兩個節(jié)點看作兩個方向相對的單播會話，這樣，基于無線網(wǎng)物理層的廣播特征，就可以應用網(wǎng)絡編碼技術實現(xiàn)無線節(jié)點的信息交換，從而有效提高無線網(wǎng)絡中的多媒體信息傳播速率，這對優(yōu)化流媒體的傳輸質(zhì)量具有重要作用?
3.4 視頻會議
基于網(wǎng)絡編碼技術能夠?qū)崿F(xiàn)高效?穩(wěn)定的多方無線視頻會議?具體實施過程中，通過將各節(jié)點的視頻數(shù)據(jù)與鄰居節(jié)點偵聽到的數(shù)據(jù)結(jié)合起來進行網(wǎng)絡編碼，然后將生成的數(shù)據(jù)包發(fā)送到基站。如果某節(jié)點無法直接從偵聽到的數(shù)據(jù)中提取源數(shù)據(jù)，則可以請求基站發(fā)送更多數(shù)據(jù)以協(xié)助解碼。而基站在接到請求后，計算所有請求節(jié)點的最大值，并應用廣播的方式傳輸數(shù)據(jù)。這種方式能夠有效保證多方無線視頻會議數(shù)據(jù)信息傳輸過程中的質(zhì)量和速率，保證了信息傳播的有效性，能夠滿足視頻會議的基本要求。
4 結(jié)論
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對無線數(shù)據(jù)的傳輸速率和質(zhì)量提出了更高的要求，而流媒體傳輸業(yè)務在人們的日常生活中也越來越重要。盡管現(xiàn)在網(wǎng)絡編碼技術在無線多媒體的傳輸應用研究中已經(jīng)取得了非常發(fā)的進展，但是，到目前為止，大部門的研究還只是停留在理論層面上，而從理論到實踐才是事物發(fā)展的必然方向。因此，在今后的研究過程當中，要以理論研究為基礎，以工程應用為目標來發(fā)展網(wǎng)絡編碼技術，尤其在無線多媒體技術的發(fā)展應用方面，要逐步將理論研究應用于實踐，這樣才能促進網(wǎng)絡編碼技術的快速發(fā)展。
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