無線傳輸范文
時(shí)間:2023-03-29 23:08:30
導(dǎo)語:如何才能寫好一篇無線傳輸,這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn),歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文,供你借鑒。
篇1
關(guān)鍵詞:無線傳輸有線傳輸比較水廠供水運(yùn)行情況
1概述
大唐巖灘水力發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“業(yè)主”)2010年開始進(jìn)行擴(kuò)建工程的施工,需要為施工單位提供取水點(diǎn),取水點(diǎn)為原用于生活供水的一個(gè)100m3的圓形水池,取水點(diǎn)與水廠分布在一座500米高的山頭的兩側(cè),環(huán)山距離約3公里,中間有電廠一期廠房。水池原供水方式為通過水廠控制中心的PLC控制兩臺(tái)供水泵進(jìn)行定時(shí)供水,此供水方式滿足不了施工單位的連續(xù)用水需求,為了保證施工用水,需要根據(jù)水池水位實(shí)時(shí)供水。因此,需要對(duì)原水泵控制方式進(jìn)行改造。
2方案的選擇
水廠控制中心的控制PLC采用的是施耐德電氣Premium TSX PLC,為實(shí)現(xiàn)根據(jù)水池水位實(shí)時(shí)供水,必須將水池水位信號(hào)引入水泵控制PLC。
承接此項(xiàng)改造項(xiàng)目的施工單位最初提出的方案為從水池埋設(shè)電線桿至水廠,通過架空電纜將水池水位的開關(guān)量信號(hào)送至水廠控制中心,此方案也是控制信號(hào)引入的常規(guī)方法,看起來無可非議,但預(yù)算價(jià)格高達(dá)90多萬元,超出了業(yè)主的預(yù)想,而且此方案還牽涉到埋桿需征用農(nóng)民的土地的問題,協(xié)調(diào)很困難,此方案被否決。之后承建單位提出了第二個(gè)方案:取消埋桿,通過將信號(hào)電纜埋入地下的方式,預(yù)算可降低到60多萬元,此方案雖降低了成本,但是將信號(hào)電纜埋入地下,一方面仍存在埋設(shè)電纜需補(bǔ)償農(nóng)民的問題,另一方面還存在電纜埋入農(nóng)民耕種的土地中,容易被損壞,且損壞后難以查找故障點(diǎn)的問題,此方案也不合適。
此時(shí),一方面是擴(kuò)建工程的施工單位用水的迫切需要,另一方面是水池水位信號(hào)引入的方案定不下來,業(yè)主陷入了兩難的境地。
此問題最終提到了擴(kuò)建工程項(xiàng)目部機(jī)電部,要求機(jī)電部拿出一個(gè)合理的方案。由于電纜傳輸信號(hào)的方式不論是敷設(shè)電線桿還是埋入地下,都存在造價(jià)高、牽涉到農(nóng)民的土地補(bǔ)償?shù)膯栴},要避免這些問題,只有采用無線傳輸信號(hào)的方式。而且用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式比有線傳輸方式相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
1. 成本廉價(jià)
有線通信方式的建立必須架設(shè)電纜,或挖掘電纜溝,因此需要大量的人力和物力;而用無線傳輸方式只需要在每個(gè)終端安裝無線數(shù)傳模塊既可。相比之下用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式,節(jié)省了人力物力,投資是相當(dāng)節(jié)省的。
2. 建設(shè)工程周期短
當(dāng)要把相距數(shù)公里到數(shù)十公里距離的遠(yuǎn)程站點(diǎn)相互連接通訊的時(shí)候,采用有線的方式,必須架設(shè)長距離的電纜或者挖掘漫長的電纜溝,這個(gè)工程周期可能就需要數(shù)個(gè)月的時(shí)間,而用數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?,只需要架設(shè)適當(dāng)高度的天線,工程周期只需要幾天或者幾周就可以,相比之下,無線的方式可以迅速組建起通信鏈路,工程周期大大縮短。
3. 適應(yīng)性好
有線通訊的局限性太大,在遇到一些特殊的應(yīng)用環(huán)境,比如遇到山地、湖泊、林區(qū)等特殊的地理環(huán)境或是移動(dòng)物體等布線比較困難的應(yīng)用環(huán)境的時(shí)候,將對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的布線工程有著極強(qiáng)的制約力,而用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式將不受這些限制,所以說用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式將比有線通訊有更好的更廣泛的適應(yīng)性,幾乎不受地理環(huán)境限制。
4. 設(shè)備維護(hù)上更容易實(shí)現(xiàn)
有線通訊鏈路的維護(hù)需沿線路檢查,出現(xiàn)故障時(shí),一般很難及時(shí)找出故障點(diǎn),而采用無線數(shù)傳模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式只需維護(hù)數(shù)傳模塊,出現(xiàn)故障時(shí)則能快速找出原因,恢復(fù)線路正常運(yùn)行。
咨詢了幾個(gè)大的自動(dòng)化控制公司,都沒有使用無線傳輸信號(hào)的經(jīng)驗(yàn);其他廠家的PLC雖然有無線傳輸模塊,但和PLC配套使用,只有選用第三方開發(fā)的無線傳輸設(shè)備比較合理。
目前,各廠家開發(fā)的無線傳輸設(shè)備種類繁多,價(jià)格也相差很大,在進(jìn)行了多次比較以后,最終選用了性價(jià)比較高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)容易的西安達(dá)泰電子有限責(zé)任公司的DTD110系列無線測(cè)控終端。
3DTD110系列無線測(cè)控終端簡(jiǎn)介
DTD110系列無線測(cè)控終端是一種遠(yuǎn)端測(cè)控單元裝置,測(cè)控終端集A/D功能和I/O功能為一體,負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)、工業(yè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制。該模塊提供4路模擬量信號(hào)輸入和4路模擬量信號(hào)輸出;或者4路開關(guān)量輸入、4路開關(guān)量輸出。模擬量可以是0~5V電壓信號(hào),或者是4~20mA電流信號(hào)。能采集工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的變送器輸出的各種模擬量、開關(guān)量信號(hào);可以輸出控制信號(hào),控制繼電器輸出。
產(chǎn)品型號(hào) 說明
DTD110FA 4通道模擬輸入,遠(yuǎn)端4通道模擬輸出,200米以內(nèi)。
DTD110FB 同上,參考距離1000米左右
DTD110FC 同上,參考距離2000米左右
DTD110HA 4通道開關(guān)輸入,遠(yuǎn)端4通道開關(guān)輸出,200米以內(nèi)。
DTD110HB 同上,參考距離1000米左右
DTD110HC 同上,參考距離2000米左右
產(chǎn)品特點(diǎn):
多種配置應(yīng)用方案,可以滿足用戶不同的需要
4個(gè)開關(guān)量輸入通道,4個(gè)開關(guān)量輸出通道
4個(gè)模擬量輸入通道,4個(gè)模擬量輸出通道
可以直接代替有線的PLC設(shè)備
一體化設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)緊湊,軌道式安裝,安裝方便
多種產(chǎn)品規(guī)格適應(yīng)于不同的傳輸距離
射頻輸出功率10mW、500mW、1000mW
GFSK調(diào)制,高效前向糾錯(cuò)信道編碼技術(shù)
軟件無線電技術(shù)保證高抗干擾能力和低誤碼率
ISM 頻段433MHz,無需申請(qǐng)頻點(diǎn)
工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),能工作于各種惡劣環(huán)境
直流9~24V供電,電流小于800mA
標(biāo)準(zhǔn)PVC外殼:115×74×60mm
4方案的實(shí)現(xiàn)
由于我們的實(shí)際應(yīng)用只需傳輸水池水位的開關(guān)量信號(hào),考慮傳輸距離的要求,我們選用了型號(hào)為DTD110HC的開關(guān)量模塊,DTD110HC模塊提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線遙測(cè)遙控功能,通常該模塊是成對(duì)使用的,一個(gè)是發(fā)射模塊,一個(gè)是接收模塊。通過將安裝在水池的三個(gè)浮球水位信號(hào)器提供的三個(gè)液位信號(hào)引入發(fā)射模塊,接收模塊接收信號(hào)后將輸出信號(hào)引入水廠控制中心的PLC,由PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)水池水位的自動(dòng)控制。
由于無線傳輸模塊需要提供電源,所以在離水池300米遠(yuǎn)的一個(gè)變電站內(nèi)安裝了一個(gè)控制箱,水池水位信號(hào)通過沿輸水管敷設(shè)的信號(hào)電纜首先引入發(fā)射模塊。另因信號(hào)傳輸距離超過了一對(duì)無線傳輸模塊的最遠(yuǎn)傳輸距離,所以增加了一級(jí)中繼,即在水池與水廠控制中心之間的電廠廠房內(nèi)安裝一個(gè)控制箱,在控制箱內(nèi)安裝一個(gè)接收模塊和一個(gè)發(fā)射模塊,接收模塊接收變電站內(nèi)發(fā)射模塊發(fā)送的數(shù)據(jù),輸出接至發(fā)射模塊,發(fā)射模塊再將數(shù)據(jù)發(fā)送至水廠控制中心的接收模塊。整個(gè)系統(tǒng)接線原理圖如下:
圖一:水池水位信號(hào)及變電站內(nèi)控制箱接線原理圖
圖二:電廠內(nèi)中繼控制箱接線原理圖
圖三:水廠控制中心控制柜接線原理圖
使用此無線傳輸方案,需要投入的設(shè)備為3個(gè)浮球式水位信號(hào)器,300米4×1.5電纜,4個(gè)無線傳輸模塊,2個(gè)控制箱及配套元器件,總投資不超過10萬元,且在一周內(nèi)就完成了施工及調(diào)試工作,與原兩個(gè)方案相比較,極大的節(jié)省了投資,大大縮短了施工周期。
5設(shè)備運(yùn)行情況
設(shè)備投運(yùn)4個(gè)月后出現(xiàn)了信號(hào)傳輸失敗的故障,但因模塊無故障指示燈,無法直觀確認(rèn)是水池至變電站控制箱電纜的故障還是某一個(gè)無線傳輸模塊的故障,經(jīng)故障查找,最終確定為模塊故障,更換故障的一組模塊后,設(shè)備一直運(yùn)行正常。結(jié)果表明,無線傳輸方式在本工程的應(yīng)用是成功的。如果對(duì)無線傳輸模塊進(jìn)一步的改進(jìn),增加電源指示燈,輸入/輸出信號(hào)指示燈,故障指示燈,更加便于用戶使用,相信此類無線傳輸設(shè)備會(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景。
篇2
關(guān)鍵詞:光纖;無線傳輸技術(shù);傳輸系統(tǒng)
Abstract: in the science and technology and rapid economic development today, in the wireless communication network rail, has been widely applied to optical fiber/wireless transmission technology. This paper introduces the optical fiber/wireless transmission technology railway the characteristics, analyzed the railway optical fiber/wireless transmission system the working principle and system structure.
Keywords: fiber; Wireless transmission technology; Transmission system
中圖分類號(hào):F530.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
一、鐵路光纖/無線傳輸技術(shù)的特點(diǎn)
鐵路沿線一般都經(jīng)過山區(qū)、隧道以及市區(qū)等地區(qū),通信的環(huán)境非常復(fù)雜,采用通常的大區(qū)制的基站來覆蓋整個(gè)地區(qū),常常會(huì)出現(xiàn)通信的盲區(qū),尤其是對(duì)于手持機(jī)用戶進(jìn)行通信就更加困難了。而采用最新引進(jìn)的鐵路光纖/無線傳輸技術(shù),基站覆蓋的范圍將會(huì)被延伸和擴(kuò)大,同時(shí)還可以使基站信道的利用率得到提高和通信盲區(qū)的減少。以下介紹一下鐵路光纖/無線傳輸技術(shù)的特點(diǎn):第一,端站射頻信號(hào),主要由電/光轉(zhuǎn)換器、光/電轉(zhuǎn)換器和低噪音放大器組成,不能對(duì)接收到的功率進(jìn)行監(jiān)測(cè),也沒有調(diào)制解調(diào)的功能,其它功能的實(shí)現(xiàn)都是在基站中進(jìn)行的,所以,光纖/無線傳輸系統(tǒng)是很簡(jiǎn)單的,但是非常的可靠,可以實(shí)現(xiàn)低成本化以及小型化;第二,在光纖/無線中進(jìn)行傳輸時(shí),信號(hào)不會(huì)被放大或是中繼,所以對(duì)信號(hào)的損耗也是非常小的,信號(hào)能夠傳輸?shù)木嚯x將很遠(yuǎn);第三,光纖/無線傳輸?shù)念l帶比較寬,利用光的波分復(fù)用技術(shù)以及電的頻分復(fù)用技術(shù), 一條光纖同時(shí)可以將不同頻段的無線信號(hào)進(jìn)行傳輸。[1]
二、鐵路光纖/無線傳輸系統(tǒng)的原理
在傳統(tǒng)方式下的無線蜂窩系統(tǒng)中,中心的控制站和許多基站相連接。而且每個(gè)基站都有對(duì)無線信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)的功能,還能對(duì)接收的電頻進(jìn)行監(jiān)測(cè)。所以,每個(gè)基站的成本很高,而且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。然而,新引進(jìn)的光纖/無線傳輸技術(shù)方式下的蜂窩系統(tǒng),中心基站和各個(gè)端站是通過光纖進(jìn)行連接的。端站并不能對(duì)信號(hào)實(shí)現(xiàn)調(diào)制解調(diào)的功能,而無線信號(hào)所進(jìn)行的傳輸是一種透明式的信號(hào)傳輸,相當(dāng)于是延伸和擴(kuò)大了基站的覆蓋范圍。[2]
光纖/無線技術(shù)傳輸方式的蜂窩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,如圖1所示。射頻信號(hào)是由下行方位的基站發(fā)出的,通過E/O將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào),然后傳輸?shù)焦饫w中。而在光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)將被傳輸?shù)浇K端站中,并再次轉(zhuǎn)化為射頻信號(hào),接著在濾波放大以及輻射的作用下,將其傳輸?shù)蕉苏痉?wù)小區(qū),最后移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行射頻信號(hào)的接收。
而反方向的傳輸是,移動(dòng)臺(tái)將上行信號(hào)發(fā)出,終端站接收該信號(hào),將進(jìn)行低噪、濾波以及放大處理之后,射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)。在光纖/無線的傳輸作用下,光信號(hào)被傳輸?shù)街行恼?,光信?hào)被轉(zhuǎn)化為射頻信號(hào),到達(dá)基站,由其進(jìn)行處理。
光纖/無線傳輸式的蜂窩系統(tǒng),還可以采用壁掛式的端站,在路燈、墻壁上進(jìn)行安裝,這種方式與高架式的天線塔相比,系統(tǒng)的控制更加精準(zhǔn),緊密;對(duì)發(fā)射功率降低的射頻信號(hào)的傳輸將會(huì)更加安全;同時(shí)基站的數(shù)量減少,可以實(shí)現(xiàn)成本的降低。
圖1光纖/無線技術(shù)傳輸方式的蜂窩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
三、鐵路光纖/無線傳輸系統(tǒng)
3.1鐵路無線通信的特點(diǎn)
目前,在鐵路無線通信系統(tǒng)中,應(yīng)用比較廣泛的是450MHz無線式列車調(diào)度和800MHz車務(wù)、公務(wù)以及公安等鐵路部門獨(dú)立于一體的通信系統(tǒng)。但是只有450MHz無線式列車調(diào)度系統(tǒng),能夠在不受到業(yè)務(wù)量以及建筑成本的限制下,保證鐵路沿線通信的連續(xù)性,其它系統(tǒng)則難以實(shí)現(xiàn)。【3】鐵路無線通信有其自身的特點(diǎn):第一,鐵路無線通信網(wǎng)成鏈狀,覆蓋鐵路的范圍比較大。以調(diào)度區(qū)間為標(biāo)準(zhǔn),將無線調(diào)度的指揮系統(tǒng)進(jìn)行區(qū)域的劃分,但是傳統(tǒng)方式下的大區(qū)制的調(diào)度指揮系統(tǒng)并不能對(duì)過網(wǎng)越區(qū)進(jìn)行切換,當(dāng)列車經(jīng)過該區(qū)域時(shí),很可能導(dǎo)致通信信號(hào)的中斷。如果采用的是基站式的覆蓋方式的話,架設(shè)的基站是很多的,投資將非常大;第二,鐵路無線通信主要是調(diào)度方式的通信,服務(wù)對(duì)象主要是在鐵路沿線范圍內(nèi),各部門中的移動(dòng)用戶。由于各個(gè)基站在覆蓋的區(qū)域內(nèi),所服務(wù)的對(duì)象比較少,如果采用多信道基站的方式進(jìn)行覆蓋,會(huì)對(duì)頻率資源造成很大程度的浪費(fèi)。在樞紐地區(qū)、工程的搶險(xiǎn)救援等特殊地區(qū),建設(shè)的話務(wù)量將很大,這樣就會(huì)出現(xiàn)頻率資源不足的情況;第三,鐵路無線通信的環(huán)境非常復(fù)雜。鐵路沿線一般都是經(jīng)過山區(qū)、隧道以及市區(qū)等地區(qū)的,采用通常的大區(qū)制的基站來覆蓋整個(gè)地區(qū),常常會(huì)出現(xiàn)很多通信的盲區(qū),尤其是對(duì)于手持機(jī)用戶進(jìn)行通信就更加困難了;第四,在鐵路無線通信服務(wù)和運(yùn)輸?shù)男枨笙?,鐵路多個(gè)不同部門的通信系統(tǒng)常常在同一個(gè)基站的覆蓋區(qū)內(nèi)進(jìn)行工作,但這些部門建設(shè)自己獨(dú)立的基站又是不實(shí)際的。
3.2鐵路光纖/無線傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成
鐵路采用光纖/無線傳輸系統(tǒng),可保留鐵路無線通信自身的特點(diǎn)并對(duì)存在的問題進(jìn)行處理,同時(shí)使鐵路無線的覆蓋率得到提高,實(shí)現(xiàn)鐵路沿線多個(gè)部門的多個(gè)通信系統(tǒng)在同一個(gè)覆蓋區(qū)同時(shí)進(jìn)行工作,最終使鐵路無線通信改變了單一式的通信網(wǎng),實(shí)現(xiàn)了綜合式的通信網(wǎng)。
鐵路光纖/無線傳輸系統(tǒng)構(gòu)成圖,如圖2。鐵路通信的系統(tǒng)采用多信道移動(dòng)的通信系統(tǒng)或者是集群式的通信系統(tǒng),在鐵路的調(diào)度中心建設(shè)光纖/無線的中心站,光纖/無線的終端站要沿著鐵路線進(jìn)行設(shè)置。中心站的設(shè)立,可采用CDMA或者是GSM式的基站,也可以采用集群式的基站。鐵路光纖/無線傳輸系統(tǒng)采用的結(jié)構(gòu)是鏈狀網(wǎng),上下行通過光纖與N個(gè)終端站進(jìn)行連接,利用N個(gè)終端站來完成基站的覆蓋。BS1、BS2表示無線通信系統(tǒng)的基站,該基站可以采用800MHz的集群基站,也可以采用450 MHz的集群基站,或者是將450MHz的列調(diào)電臺(tái)和其它的頻段接入作為基站使用。
CCU表示:中心控制單元 ONU表示:光網(wǎng)絡(luò)單元
NMU表示:網(wǎng)管單元TS表示:終端站
圖2鐵路光纖/無線傳輸系統(tǒng)構(gòu)成圖
在調(diào)度所中,設(shè)置網(wǎng)管單元和中心站,各個(gè)頻段基站發(fā)出的射頻信號(hào)通過調(diào)度所傳輸?shù)街行恼荆俳?jīng)過光調(diào)制的作用之后,信號(hào)被傳輸?shù)絽^(qū)間光纖。而對(duì)于終端站的設(shè)置,一般設(shè)在無線電場(chǎng)覆蓋比較廣的弱場(chǎng)區(qū)或者是車站,鐵路沿線范圍內(nèi)的移動(dòng)用戶經(jīng)過電磁波可以接入到終端站。
在鐵路中采用光纖/無線傳輸系統(tǒng),集群式通信中大區(qū)制的特點(diǎn)被充分的體現(xiàn)出來。一個(gè)調(diào)度區(qū)作為傳輸?shù)囊粋€(gè)大區(qū),在該大區(qū)的任何一個(gè)地方列車或者是其它的移動(dòng)臺(tái)都不需要進(jìn)行過網(wǎng)頻率的切換,充分保證了連續(xù)地進(jìn)行調(diào)度和指揮。鐵路光纖/無線傳輸系統(tǒng),不光使得司機(jī)和調(diào)度之間的通信問題得到了解決,同時(shí)在鐵路的通信系統(tǒng)中心設(shè)置鐵路各個(gè)部門的獨(dú)立基站,再利用光纖/無線傳輸技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的連續(xù)傳輸。采用大區(qū)制的基站進(jìn)行小區(qū)的覆蓋是鐵路光纖/無線傳輸?shù)南到y(tǒng)最主要的特征,這種覆蓋方式避免了盲區(qū),而且鐵路沿線的移動(dòng)用戶進(jìn)入系統(tǒng)更加的可靠。所以,在鐵路無線通信中,采用光纖/無線傳輸系統(tǒng)在改善目前鐵路通信中存在問題的同時(shí),為鐵路無線通信未來的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
四、結(jié)語
鐵路無線通信中,光纖/無線傳輸技術(shù)不僅能夠應(yīng)用到高速鐵路的無線通信中,而且能夠應(yīng)用到有線路的通信之中。它的應(yīng)用非常廣泛,尤其是在山區(qū)、市區(qū)、隧道中的應(yīng)用更是顯得尤為重要,不僅解決了山區(qū)、隧道等復(fù)雜地區(qū)無線通信的問題,而且展示出其自身的優(yōu)勢(shì)。在光纖/無線傳輸技術(shù)的不斷發(fā)展下,在鐵路中應(yīng)該光纖/無線傳輸技術(shù)的情景將非常廣泛。
參考文獻(xiàn):
[1]袁惠清,董天臨.鐵路光纖在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化和改進(jìn)的設(shè)想[J].電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化,2003,(03)
篇3
關(guān)鍵詞:HDMI;硬件編碼;無線傳輸;H264
中圖分類號(hào):TN926+.24;TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-1302(2017)01-00-03
0 引 言
在當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)浪潮的推動(dòng)下,物與物相連的需求快速增長,而多媒體信息特別是視頻信息因其數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn),一直是通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在應(yīng)用方面,智能家居、智能會(huì)議室、智能教學(xué)等系統(tǒng)得到了不斷推廣,而音視頻的局域網(wǎng)內(nèi)傳輸技術(shù)始終扮演著智能系統(tǒng)的重要角色。雖然傳統(tǒng)的有線傳輸方式能提供高質(zhì)量的音視頻傳輸效果,但在實(shí)際應(yīng)用中人們常常囿于布線困難,因而提出無線傳輸?shù)男枨?。目前,市?chǎng)上的音頻無線傳輸方案已經(jīng)相對(duì)成熟,其媒介選擇有U段無線、WiFi、藍(lán)牙等。相比而言,無線視頻的發(fā)展相對(duì)緩慢,因?yàn)槠溟_發(fā)難度和開發(fā)成本都相對(duì)較大。盡管如此,無線視頻的需求依然是市場(chǎng)的熱點(diǎn)。比如安防專用的攝像頭無線監(jiān)控系統(tǒng),拍攝專用的無人機(jī)拍攝無線傳輸系統(tǒng),教學(xué)或會(huì)議專用的無線視頻投影應(yīng)用等。
無線視頻傳輸應(yīng)用中的視頻源和接收端在不同場(chǎng)景中各有不同。例如教學(xué)或會(huì)議中的無線投影,其視頻源可來自個(gè)人電腦的HDMI輸出或VGA輸出,接收端則一般是投影儀的HDMI端口或VGA端口。由于HDMI標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高清視頻的支持較好,因此在高質(zhì)量視頻傳輸中,研究HDMI視頻流的無線傳輸方案具有很好的應(yīng)用價(jià)值。
對(duì)于視頻數(shù)據(jù),未經(jīng)壓縮的原始視頻數(shù)據(jù)量是無線傳輸難以承受的,尤其對(duì)于高清晰度視頻,大數(shù)據(jù)量的無線傳輸將導(dǎo)致系統(tǒng)傳輸方案的成本大大增加[1]。因此對(duì)HDMI視頻流的無線傳輸必須引入合適的編碼方案,平衡編碼效果和無線通信容量之間的矛盾,達(dá)到低延時(shí)的播放效果[2]。為解決上述問題,本文采用S5PV210處理器,以ADV7611接收HDMI視頻流,然后通過硬件編碼器進(jìn)行視頻編碼,再由處理器打包無線發(fā)送;接收端接收到視頻數(shù)據(jù)后解碼視頻,并由HDMI接口輸出。
1 系統(tǒng)整體硬件方案設(shè)計(jì)
圖 1所示為高清視頻無線傳輸?shù)南到y(tǒng)原理及實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)分為發(fā)送端和接收端兩部分,這兩部分是獨(dú)立的系統(tǒng),可以使用一個(gè)發(fā)送端和一個(gè)接收端進(jìn)行一對(duì)一工作,也可以使用一個(gè)發(fā)送端和多個(gè)接收端同時(shí)工作,或者多個(gè)發(fā)送端和一個(gè)接收端分時(shí)連接工作,這些都可以在軟件應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)。底層的編解碼和無線通信架構(gòu)相同,為了描述方便,在此以一個(gè)發(fā)送端對(duì)一個(gè)接收端作為描述實(shí)例。
由圖1可知,發(fā)送端包括視頻接收前端模塊和編碼發(fā)送模塊。視頻接收前端主要由ADV7611實(shí)現(xiàn)HDMI視頻流的輸入,并將視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為YCbCr信號(hào),通過板上總線傳輸?shù)骄幋a發(fā)送模塊。編碼發(fā)送模塊主要是S5PV210處理器,通過處理器內(nèi)部的多格式編解碼器(Multi Format Codec,MFC)對(duì)視頻進(jìn)行壓縮。壓縮后的視頻由RTP協(xié)議發(fā)送,通過物理層WiFi實(shí)時(shí)傳輸?shù)浇邮斩薣3]。解碼端將視頻流解碼,獲取LCD設(shè)備的緩存區(qū)視頻流數(shù)據(jù),將HDMI流以HDMI流媒體的形式輸出。
在應(yīng)用方面,上述系統(tǒng)的發(fā)送端通過HDMI接口接收電腦或視頻播放器等視頻源的輸出,而接收端也通過HDMI接口連接投影儀或顯示器等設(shè)備,實(shí)現(xiàn)HDMI視頻流的無線傳輸。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)配置
系統(tǒng)配置包含Linux系統(tǒng)內(nèi)核配置與對(duì)ADV7611的配置。根據(jù)系統(tǒng)需求,ADV7611與S5PV210之間以ITU601的格式傳輸視頻數(shù)據(jù),因此在Linux內(nèi)核中需要修改視頻輸入驅(qū)動(dòng)為ITU601格式,并設(shè)置好YCbCr數(shù)據(jù)的順序格式,例如CbYCrY等。這兩個(gè)參數(shù)在內(nèi)核中的結(jié)構(gòu)體s2c_platform_camera定義。對(duì)ADV7611的寄存器配置則是在應(yīng)用程序中通過I2C驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn),具體參數(shù)可根據(jù)需求按芯片文檔說明設(shè)定。
2.2 視頻編碼
為了實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量高清視頻的無線傳輸,平衡視頻效果和無線通信容量之間的矛盾,系統(tǒng)對(duì)HDMI接收器得到的視頻流進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮,通過減少和去除冗余視頻數(shù)據(jù)的方式,達(dá)到可靠發(fā)送的目的[4]。為了達(dá)到低延時(shí)的播放效果,可以充分利用S5PV210中集成的MFC硬件編碼模塊,以減輕處理器的計(jì)算量。MFC是ARM微處理器內(nèi)部一種支持多種硬件編碼方式的硬件電路,視頻編碼支持 MPEG-4、H.263以及H.264,分辨率可達(dá)到1 080P@30fps。本文選用H.264的編碼方式。
圖 2所示為MFC硬件編碼流程圖。MFC硬件編碼在程序?qū)崿F(xiàn)中定義了三個(gè)函數(shù),分別為初始化函數(shù),執(zhí)行函數(shù)和句柄放函數(shù),利用這三個(gè)函數(shù)即可實(shí)現(xiàn)整套編碼操作。初始化函數(shù)的作用是對(duì)整個(gè)MFC的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。打開設(shè)備節(jié)點(diǎn),進(jìn)行內(nèi)存到應(yīng)用的內(nèi)存映射,初始化關(guān)于MFC設(shè)備的結(jié)構(gòu)體,并提供相應(yīng)的參數(shù),把_MFCLIB_H264_ENC參數(shù)傳入MFC跟深層次的結(jié)構(gòu)體當(dāng)中,通過ioctl函數(shù)把參數(shù)傳入內(nèi)核。
初始化MFC之后讀取視頻流,得到輸入圖像的地址緩沖指針,等待緩沖區(qū)成像數(shù)據(jù)。成像后讀取一幀視頻數(shù)據(jù),并將這一幀數(shù)據(jù)放入MFC編碼,第一次的編碼需要傳入配置參數(shù)。編碼完成后得到H.264編碼格式的網(wǎng)絡(luò)提取層(Network Abstraction Layer,NAL)數(shù)據(jù)。因?yàn)橄到y(tǒng)采用RTP協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸,對(duì)于一幀圖像的NAL數(shù)據(jù)需要根據(jù)RTP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的幀長度進(jìn)行分片,分片后的視頻數(shù)據(jù)添加載荷頭FU-A打包,添加RTP包頭并向客戶端發(fā)送一幀視頻數(shù)據(jù)。之后系統(tǒng)重新讀取一幀視頻數(shù)據(jù)再進(jìn)行MFC編碼。
為了方便描述沒有顯示編碼過程的退出機(jī)制,實(shí)際程序中根據(jù)具體需求以合適的方式退出編碼,釋放句柄,解除映射。
2.3 無線傳輸
編碼后的視頻以RTP協(xié)議在局域網(wǎng)傳輸。為了實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的視頻傳輸,發(fā)送端利用WiFi網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)軟接入點(diǎn)的功能。因此多個(gè)接收端可以同時(shí)連接到發(fā)送端的接入點(diǎn),從而訪問RTP服務(wù)獲得視頻數(shù)據(jù)。對(duì)于多個(gè)發(fā)送端對(duì)一個(gè)接收端的情況,可以設(shè)定接收端為WiFi接入點(diǎn),發(fā)送端連接到接收端再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,但是在應(yīng)用中各發(fā)送端只能以時(shí)分復(fù)用的形式將數(shù)據(jù)發(fā)送到接收端。
2.4 視頻解碼
解碼器對(duì)發(fā)送來的H.264等壓縮格式的視頻數(shù)據(jù)包進(jìn)行實(shí)時(shí)解碼,通過采用相應(yīng)的解壓縮算法還原視頻的高清晰度,轉(zhuǎn)化為可播放的非壓縮視頻流格式。FFMPEG是一個(gè)集音視頻編解碼在內(nèi)的多種功能為一體的開源解決方案,支持H.264在內(nèi)的40多種編碼和70多種解碼[5]。解碼端利用FFMPEG旖飴耄主要涉及l(fā)ibavcodec庫、libswscale庫和libavformat庫[6]。視頻數(shù)據(jù)流解碼流程:由ByteIOContext表示的廣義輸入文件,在AVStream提供的特定文件容器流信息的指引下,用AVInputFormat接口的read_packet()函數(shù)讀取完整的一幀數(shù)據(jù),分別放到音頻或視頻PacketQueue隊(duì)列中,這部分功能由獨(dú)立的解碼線程完成。對(duì)于視頻數(shù)據(jù),視頻處理線程不停從視頻PacketQueue 隊(duì)列中取出視頻幀,調(diào)用AVCodec接口的decode()函數(shù)解碼視頻幀,在適當(dāng)延時(shí)后做顏色空間轉(zhuǎn)化并調(diào)用顯示輸出函數(shù)庫顯示出來。
3 功能測(cè)試
為了驗(yàn)證系統(tǒng)的功能和效果,本節(jié)搭建一發(fā)一收的演示系統(tǒng),其實(shí)物圖如圖3所示。
發(fā)送端由ADV7611的視頻前端測(cè)試板接收筆記本電腦輸出的HDMI視頻流,然后通過ITU-R.BT601標(biāo)準(zhǔn)接口將轉(zhuǎn)碼得到的YCbCr數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊5PV210開發(fā)板進(jìn)行硬件編碼。發(fā)送端S5PV210開發(fā)板配置了WiFi的軟接入點(diǎn),并與接收端建立無線連接,同時(shí)開啟視頻RTP傳輸服務(wù),支持編碼后的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送服務(wù)。
接收端硬件只需提供WiFi網(wǎng)卡和HDMI視頻輸出接口。接收端處理器通過網(wǎng)卡連接到發(fā)送端接入點(diǎn),然后由RTP客戶端軟件獲取發(fā)送端的視頻數(shù)據(jù),將視頻數(shù)據(jù)解碼后由HDMI接口輸出。
由圖3可知,筆記本電腦直接復(fù)制屏幕并輸出到HDMI接口;HDMI接口的視頻流輸入發(fā)送端S5PV210開發(fā)板;S5PV210開發(fā)板將視頻壓縮編碼后通過無線連接發(fā)送給接收端;接收端將視頻解碼輸出到HDMI接口,并最終輸出到顯示器顯示。
4 結(jié) 語
本文針對(duì)HDMI視頻流給出了一種無線視頻傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該方案將傳輸系統(tǒng)分為發(fā)送端和接收端兩個(gè)獨(dú)立模塊,可以靈活配置為一發(fā)一收、一發(fā)多收、多發(fā)一收等應(yīng)用場(chǎng)景。系統(tǒng)采用硬件編碼的方式實(shí)現(xiàn)了在無線傳輸條件下的視頻清晰度和視頻傳輸延時(shí)的優(yōu)化。針對(duì)該方案,可以從進(jìn)一步提高視頻清晰度著手,因?yàn)镾5PV210的硬件編碼模塊在1 080P的輸入分辨率時(shí)最高支持的幀率為30 fps,而很多高清視頻源可達(dá)50/60 fps。因此可以在幀率提高方面進(jìn)行研究,或?qū)Ω叻直媛嗜? 160 P的視頻處理進(jìn)行研究。
參考文獻(xiàn)
[1]馬思偉.AVS視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)回顧及最新進(jìn)展[J].計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展,2015,52 (1):27-37.
[2]CHIEN S Y, HUANG Y W, CHEN C Y, et al. Hardware architecture design of video compression for multimedia communication systems[J]. IEEE Communications Magazine, 2005, 43(8): 122-131.
[3]胡東,黃辰,朱文杰,等.基于H264的智能家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2016,6(2):25-26.
[4]樊曉平,熊哲源,陳志杰,等.無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)視頻編碼研究[J].通信學(xué)報(bào),2011,32(9):137-146.
[5]楊德偉,易善強(qiáng),王華.基于ARM和WiFi的無線視頻傳輸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2014,33(10):156-161.
[6]王剛,毛劍飛,田青,等.基于ARM11的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用,2011,20 (8):18-22.
篇4
【關(guān)鍵詞】家用 電視信號(hào) 無線傳輸
家庭環(huán)境中的綜合電視線號(hào)傳輸并非專業(yè)高要求,對(duì)于這種業(yè)余的條件下的綜合信號(hào)的傳輸方式并不復(fù)雜,文中針對(duì)涉及到的家用綜合電視信號(hào)的無線傳輸方法主要從信號(hào)的無線發(fā)射器的工作原理(包括確定信號(hào)發(fā)射器的發(fā)射頻率以及分析信號(hào)發(fā)射器的工作原理)以及元器件的選擇(包括型號(hào)或制作方法)和調(diào)試以及注意事項(xiàng)等方面來進(jìn)行闡述,以期為家用綜合電視信號(hào)的無線傳輸提供指導(dǎo)性意見。
1 無線發(fā)射器工作原理
無線發(fā)射器主要分為發(fā)射天線以及寬帶放大器兩大元素。
1.1 確定發(fā)射頻率
對(duì)于屬于射頻信號(hào)分配網(wǎng)的有線電視用戶分配網(wǎng)來說,系統(tǒng)設(shè)置為450 MHz和550 MHz以及750 MHz系統(tǒng),此外系統(tǒng)還設(shè)置有860 MHz系統(tǒng)(全頻段系統(tǒng))。針對(duì)上述所設(shè)置的系統(tǒng),目前廣泛采用的是550 MHz系統(tǒng),550 MHz系統(tǒng)的最高頻道為22頻道(UHF波段),綜合市面上正規(guī)廠家生產(chǎn)的衛(wèi)星接收機(jī)和DVD或VCD機(jī)以及錄像機(jī)等等音像設(shè)備的信息:頻率為526 MHz到 654 MHz之間,20-35頻道(LHF波段),以及有線電視系統(tǒng)傳輸信號(hào)的最低頻率(48.5 MHz)決定家庭綜合電視信號(hào)的發(fā)射頻率范圍為45 MHz到650 MHz之間。
1.2 發(fā)射器工作原理
發(fā)射器的電路圖如圖1所示,圖1中左下角是經(jīng)過混合的影像設(shè)備以及有線電視信號(hào)的綜合電視信號(hào),綜合電視線號(hào)林勇75Ω同軸的射頻電纜線送至電容C1和C2以及電感L1所組成的高通濾波器,按照所確定的最低發(fā)射頻率,此處的截止頻率為45MHz,所以高通濾波器能夠把頻率低于45MHz的傳輸信號(hào)進(jìn)行濾除,達(dá)到要求的信號(hào)之后通過前置放大器(由三極管V1等組成)放大后,再通過電容C3偶合到至ICl (uPC1651G)的2號(hào)管腳進(jìn)行信號(hào)放大,放大之后的綜合信號(hào)由ICl的4號(hào)管腳輸出,放大后的綜合信號(hào)通過天線進(jìn)行發(fā)射。由二極管和IC2(LM7805)以及電阻R3等元器件組成正5 V的電源指示電路以及穩(wěn)壓電路,圖1中反向連接的二極管D1和D2的作用是避免輸入電壓過高而損壞集成電路ICl (uPC1651G)。
2 元器件的選擇與調(diào)試
2.1 元器件的選擇以及元器件的制作
圖1中所示的IC1采用由NEC公司所制造的高增益高頻放大器集成電路uPC1651G,(注,文中選擇的這種高增益高頻放大器集成電路為電視天線信號(hào)放大器專用的集成電路)集成電路uPC1651G的主要技術(shù)參數(shù)如下所述:uPC1651G的電壓為4.5V到5.5V之間,電流為15 mA 到25 mA之間,功率的增益為16dH 到19dH之間,噪聲系數(shù)是5.5dH,uPC1651G的通頻帶寬頻率是1200 MHz。
圖1中所示的三極管VI采用超高頻、低噪聲的三極管9018 (FR=700MHz)或者2SC3358。圖1中所有的電容均選用高頻瓷介電容器,所有的電阻均使用1/8 W的普通碳膜電阻,電感L1采用Φ為0.2 毫米的漆包線密繞直徑是3 毫米的圓棒支撐脫胎而成,纏繞的圈數(shù)為16圈,圖1中的反向保護(hù)二極管D1以及D2采用1N4148,發(fā)射器的天線可使用音像設(shè)備收音機(jī)的拉桿天線。
2.2 電路調(diào)試以及注意事項(xiàng)
使用的各種元器件的工作電流的情況如下所述:整機(jī)的工作電流大約為25 毫安左右,圖1中的三極管V1的工作電流為5 毫安左右,如果家用綜合電視信號(hào)不能達(dá)到要求,采取的應(yīng)對(duì)措施為,適當(dāng)?shù)恼{(diào)整電阻R1的阻值,使得發(fā)射器的發(fā)射功率得以提高,文章將發(fā)射器的整機(jī)增益設(shè)計(jì)為30 dB,發(fā)射器的發(fā)射半徑設(shè)計(jì)為14 米左右,家用電視接收機(jī)的天線采用長度為1米的銅芯導(dǎo)線或者長度為1米的拉桿天線。
3 結(jié)束語
文章主要針對(duì)家庭業(yè)余的條件下環(huán)境中的綜合電視線號(hào)傳輸方法進(jìn)行討論分析,對(duì)于這種的綜合信號(hào)的傳輸方式并不復(fù)雜,文中針對(duì)涉及到的家用綜合電視信號(hào)的無線傳輸方法主要從信號(hào)的無線發(fā)射器的工作原理,綜合市面上正規(guī)廠家生產(chǎn)的衛(wèi)星接收機(jī)和DVD或VCD機(jī)以及錄像機(jī)等等音像設(shè)備的信息以及目前大部分地區(qū)所使用的射頻信號(hào)分配網(wǎng)系統(tǒng)頻率和有線電視有線電視系統(tǒng)傳輸信號(hào)的最低頻率(48.5 MHz),最終將家庭綜合電視信號(hào)的發(fā)射頻率范圍決定為45 MHz到650 MHz之間;此外,根據(jù)信號(hào)發(fā)射器的電路圖對(duì)于信號(hào)發(fā)生器的工作原理進(jìn)行分析,最后進(jìn)行元器件的選擇(包括型號(hào)或制作方法)和調(diào)試以及注意事項(xiàng)等方面來進(jìn)行闡述,以期為家用綜合電視信號(hào)的無線傳輸提供指導(dǎo)性意見。
參考文獻(xiàn)
[1]王清.衛(wèi)星電視信號(hào)在FTTH網(wǎng)絡(luò)中的傳輸[J].中國新通信,2014(22):110.
[2]李寧靜.我國電視數(shù)字化發(fā)展的失衡生態(tài)及發(fā)展形態(tài)[J].西部廣播電視,2013(19):3-5.
篇5
[關(guān)鍵詞]數(shù)據(jù)信息;無線傳輸;采集和控制
中圖分類號(hào):TN919.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2017)13-0185-01
前言
如今數(shù)據(jù)信息于無線傳輸?shù)姆绞綕B透在我們生活的方方面面,無線傳輸雖然正處于一個(gè)快速發(fā)展的階段,但作為一個(gè)近幾年剛興盛起來的一項(xiàng)技術(shù)仍然有許多問題等待我們?nèi)ソ鉀Q,數(shù)據(jù)信息于無線傳輸之下的采集和控制就是其中重要的一項(xiàng)。數(shù)據(jù)信息于無線傳輸?shù)陌l(fā)展不僅會(huì)給數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)陌l(fā)展更是會(huì)給我們的生活帶來極大的好處,這也是社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程須要實(shí)現(xiàn)的。
1.數(shù)據(jù)信息于無線傳輸?shù)默F(xiàn)狀
1.1 數(shù)據(jù)信息于無線傳輸方式
數(shù)據(jù)信息的采集與控制的無線傳輸方式起步較晚,近20年來才開始發(fā)展。雖然較有線傳輸有很大的優(yōu)勢(shì),但在很多方面無線傳輸技術(shù)還不夠成熟,無線傳輸本身還需要改進(jìn)很多地方。當(dāng)前,我國主要采用的兩種無線傳輸數(shù)據(jù)信息的方式為ISM(Indnstrial Scientific Medical)的頻段射頻通信技術(shù)和IrDA的紅外無線通信技術(shù)。ISM的頻段射頻通信技術(shù)。其原理是當(dāng)電磁波頻率高于100khz時(shí)可以在空氣中傳播,經(jīng)過大氣層外緣的電離層反射就可以形成遠(yuǎn)距離傳輸能力,這種具有遠(yuǎn)距離傳輸能力的高頻電磁波稱為射頻。ISM的頻段射頻通信技術(shù)主要包括三種技術(shù),分別是藍(lán)牙技術(shù)、802.11標(biāo)準(zhǔn)以及Home RF技術(shù)。其中藍(lán)牙技術(shù)在我們的生活當(dāng)中應(yīng)用較為廣泛,1994年時(shí)由愛立信公司提出,是一種關(guān)于短距離無線通信技術(shù)和以及無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性的規(guī)范。IrDA技術(shù)是(Infrared Data Association)的簡(jiǎn)稱。是由紅外線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(InfraredDataAssociation)制定的一種無線協(xié)議,IrDA技術(shù)利用紅外線在兩個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。IrDA設(shè)備的核心部件是紅外線LED,其作為一種不耐用的器件,其壽命隨使用頻率升高而大大縮短。另外紅外線傳輸要求不能有阻擋,必須在視線上直接對(duì)準(zhǔn),且通信距離較短,但因IrDA硬件及相應(yīng)軟件技術(shù)都已比較成熟,而且產(chǎn)品價(jià)格低廉,通信速度也比較快,所以目前采用該技術(shù)的設(shè)備數(shù)量龐大。
1.2 數(shù)據(jù)信息于無線傳輸之下所面臨的主要問題
近距離,通過紅外線在設(shè)備之間進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸;遠(yuǎn)距離,通過高頻電流調(diào)制(調(diào)幅或調(diào)頻)電信息源(模擬或數(shù)字的),經(jīng)過天線將其形成的射頻信號(hào)發(fā)射到空中,遠(yuǎn)距離接收射頻信號(hào)后進(jìn)行反調(diào)制,還原成電信息源,這兩種都稱為無線傳輸。經(jīng)過仔細(xì)分析,我們不難發(fā)現(xiàn)在數(shù)據(jù)信息無線傳輸?shù)恼麄€(gè)過程中,主要的技術(shù)組成部分是數(shù)據(jù)信息的采集技術(shù),數(shù)據(jù)信息的控制技術(shù),還有無線傳輸技術(shù),這也是我們?cè)谘芯繑?shù)據(jù)信息于無線傳輸下需要重視的三個(gè)方面。雖然數(shù)據(jù)信息的采集與控制這兩個(gè)方面本身不相關(guān),但是想要進(jìn)一步提高無線傳數(shù)據(jù)信息的能力,我們必須將其連接起來共同作用。因此,在當(dāng)前的發(fā)展階段,我們面臨的主要問題就是通過無線傳輸?shù)募夹g(shù),將這數(shù)據(jù)信息的采集和數(shù)據(jù)信息的控制這兩個(gè)部分智能地連接起來,建立一個(gè)高效率的、智能連接地?zé)o線傳輸系統(tǒng),并增強(qiáng)各個(gè)系統(tǒng)的性能。
2.數(shù)據(jù)信息于無線傳輸?shù)牟杉涂刂苾?nèi)容
2.1 數(shù)據(jù)信息于無線傳輸?shù)谋匾?/p>
由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人類已經(jīng)步入信息化的時(shí)代,人類生產(chǎn)和生活的方方面面都離不開各種各樣的數(shù)據(jù)信息,無線傳輸給我們帶來的變化日益重要。如果數(shù)據(jù)信息的傳輸中斷,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也將陷入僵局,無法及時(shí)得到有效信息,社會(huì)的生產(chǎn)和人類的生活也講受到影響,由此可見,數(shù)據(jù)信息的采集和控制是各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ),同時(shí)也是人類現(xiàn)代生活的一個(gè)保障。舉例來說,現(xiàn)在隨著人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求越來越大,人們對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的期待也越磧高,而無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展更是離不開數(shù)據(jù)信息于無線傳輸之下的采集和控制。數(shù)據(jù)信息于無線傳輸下的采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)雖然還存在許多問題,但是在高新科學(xué)技術(shù)的支持下已經(jīng)在較短時(shí)間內(nèi)得到了快速的發(fā)展,并漸漸顯露出智能化、小型化的特點(diǎn),這是人類社會(huì)所期待的。為實(shí)現(xiàn)我國現(xiàn)代化進(jìn)程的目標(biāo),我們要深入研究數(shù)據(jù)信息于無線傳輸下的采集技術(shù)和控制技術(shù),而如何快速的收集和處理信息,即數(shù)據(jù)信息的采集和控制是我們要重點(diǎn)研究和改進(jìn)的。
2.2 無線傳輸?shù)牟杉涂刂葡到y(tǒng)的工作原理和設(shè)計(jì)要求
數(shù)據(jù)信息于無線傳輸之下的采集和控制系統(tǒng)的基本原理如下:當(dāng)我們準(zhǔn)備工作完畢,使得傳輸設(shè)備處于工作狀態(tài)后,充上電,控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息做出相應(yīng)的指令,采集系統(tǒng)接收到指令后會(huì)進(jìn)行將工作和數(shù)據(jù)信息進(jìn)行一定程度的轉(zhuǎn)換,采集好相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息后,控制系統(tǒng)再發(fā)出將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)较鄳?yīng)的系統(tǒng)的指令,此時(shí)數(shù)據(jù)信息的無線傳輸過程完畢。所有聯(lián)合完成上述工作的機(jī)器應(yīng)用的就是無線傳輸系統(tǒng)。由上述工作原理可見數(shù)據(jù)信息的控制系統(tǒng)指揮了整個(gè)數(shù)據(jù)信息的采集和控制過程,其在傳輸過程中起主導(dǎo)作用。同時(shí)我們要注意到繁雜的指令容易導(dǎo)致控制系統(tǒng)出現(xiàn)信息紊亂的問題,因此在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)要將系統(tǒng)設(shè)置成只有在前一個(gè)指令完成后下一個(gè)指令才開始。
優(yōu)化系統(tǒng)此過程,需要我們深入研究并增強(qiáng)控制系統(tǒng)發(fā)出信息指令的靈敏度和準(zhǔn)確度還有使采集系統(tǒng)快速精確的收集信息,并注意數(shù)據(jù)信息在傳遞時(shí)的傳輸質(zhì)量。具體的就是保證采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)各個(gè)機(jī)器的性能指標(biāo)符合嚴(yán)格的工作要求,主要的有采樣速率、系統(tǒng)分辨率、系統(tǒng)精度等,系統(tǒng)輸入信號(hào)的特性,如輸入信號(hào)的通道數(shù)、信號(hào)的強(qiáng)弱及動(dòng)態(tài)范圍還有數(shù)據(jù)量的大小,數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?,存?chǔ)器的容量等因素都要充分考慮。另外我們還要堅(jiān)持的一個(gè)設(shè)計(jì)原則就是保證數(shù)據(jù)信息的采集系統(tǒng)部分、數(shù)據(jù)信息的控制系統(tǒng)部分和無線傳輸系統(tǒng)部分這三個(gè)不可缺少的組成部分完整地結(jié)合在一起,因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)的完整性是系統(tǒng)高效工作的基礎(chǔ)?;跀?shù)據(jù)信息于無線傳輸之下的采集和控制系統(tǒng)的基本原理,我們的設(shè)計(jì)要保證數(shù)據(jù)信息于無線傳輸之下的采集和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,充分考慮社會(huì)生產(chǎn)和人們生活兩方面的需求并重點(diǎn)發(fā)展數(shù)據(jù)信息的采集和控制。
3.結(jié)語
時(shí)代在迅速的發(fā)展,無線傳輸數(shù)據(jù)信息的方式必將逐漸取代傳統(tǒng)的有線傳輸方式,大力發(fā)展數(shù)據(jù)信息于無線傳輸之下的采集和控制具有必要性。目前我國的無線傳輸技術(shù)正處于快速發(fā)展的階段,還有很多的問題等待科技研究人員解決。根據(jù)無線傳輸?shù)墓ぷ髟?,?jiān)持采集和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化,這樣才能促進(jìn)我國無線傳輸?shù)倪M(jìn)一步發(fā)展,加快我國社會(huì)現(xiàn)代化的進(jìn)程。
參考文獻(xiàn)
篇6
關(guān)鍵詞:無線傳輸;網(wǎng)絡(luò);優(yōu)化技術(shù);應(yīng)用實(shí)踐
對(duì)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)而言,其應(yīng)用和服務(wù)要求具備優(yōu)良的帶寬效能、寬泛的覆蓋范圍和較強(qiáng)的傳輸能力。隨著移動(dòng)通信的不斷發(fā)展,移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)也大力興建,用戶數(shù)量急劇增加?;谑袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng),移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)逐步擴(kuò)容,而網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃也全面調(diào)整,這要求無線傳輸網(wǎng)絡(luò)一定要精益求精,逐步優(yōu)化。
1 無線網(wǎng)絡(luò)概述
1.1 基本分類
1.1.1 無線個(gè)域網(wǎng)。無線個(gè)域網(wǎng)主要連接活動(dòng)范圍不大、業(yè)務(wù)類型多樣的終端,例如,把手機(jī)和藍(lán)牙耳機(jī)相連。無線個(gè)域網(wǎng)不僅造價(jià)低,而且能耗小,便于操作。
1.1.2 無線局域網(wǎng)。無線局域網(wǎng)一般通過無線通訊技術(shù)面向特定范圍所打造的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它主要運(yùn)用無線多址信道充當(dāng)傳輸媒介,讓用戶可在特定范圍自主上網(wǎng)。
1.1.3 無線城域網(wǎng)。無線城域網(wǎng)指代同城區(qū)中多個(gè)場(chǎng)所相連組成的無線網(wǎng)絡(luò),其構(gòu)建成本和光纜鋪設(shè)相比偏低,且便于施工。同時(shí),待無線網(wǎng)絡(luò)真正鋪設(shè)后,如果有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)生問題,則無線網(wǎng)絡(luò)能夠充當(dāng)備用網(wǎng)絡(luò)來應(yīng)用。
1.1.4 無線廣域網(wǎng)。無線廣域網(wǎng)是把物理距離較為分散的局域網(wǎng)通過無線通信進(jìn)行連接。無線廣域網(wǎng)可連接較大范圍,主要包含末端系統(tǒng)和通信系統(tǒng)這兩種結(jié)構(gòu)。
1.2 主要優(yōu)勢(shì)
1.2.1 安裝便捷。常規(guī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中不僅施工周期長,而且會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生顯著影響的即網(wǎng)絡(luò)布線施工,在具體的施工過程,通常應(yīng)破墻倔地。但無線局域網(wǎng)無需太多的網(wǎng)絡(luò)布線,僅僅安裝若干個(gè)設(shè)備便能夠覆蓋每一個(gè)建筑角落。
1.2.2 便于使用。對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò)而言,信息點(diǎn)位置會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安放產(chǎn)生較大影響,如果無線局域網(wǎng)一旦建成,則無線網(wǎng)信號(hào)所覆蓋的所有位置均能夠接入網(wǎng)絡(luò)。
1.2.3 經(jīng)濟(jì)節(jié)約。因有線網(wǎng)絡(luò)不具有靈活性,為此,網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃者應(yīng)綜合思量未來發(fā)展需求,使得預(yù)設(shè)較多的利用率不良的信息點(diǎn)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展突破設(shè)計(jì)規(guī)劃,則會(huì)花費(fèi)較多費(fèi)用來實(shí)施改造活動(dòng),而無線網(wǎng)能夠防范或規(guī)避上述問題的出現(xiàn)。
1.2.4容易擴(kuò)展。無線局域網(wǎng)存在多種配置樣式,可依照具體的需求合理選擇。由此可知,無線局域網(wǎng)可應(yīng)用在小型局域網(wǎng)和大型網(wǎng)絡(luò)中,且適用范圍寬泛,同時(shí),還可提供有線網(wǎng)絡(luò)不能提供的特性。因無線局域網(wǎng)具備眾多優(yōu)勢(shì),所以大力發(fā)展。其中近幾年,不管在醫(yī)院,還是工廠學(xué)校這些不適宜網(wǎng)絡(luò)布線場(chǎng)合均得到大面e應(yīng)用。
1.3 應(yīng)用模式
1.3.1 多網(wǎng)段互聯(lián)。多網(wǎng)段互聯(lián)主要包含三種模式,其一,點(diǎn)對(duì)點(diǎn),該模式一般應(yīng)用在距離遠(yuǎn)和不能布線的情形中;其二,一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)。對(duì)于這一模式,有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮著不同網(wǎng)段的作用;其三,戶外中繼。此模式涉及的天線均為定向天線。
1.3.2多點(diǎn)接入。多點(diǎn)接入包含移動(dòng)辦公和有線擴(kuò)展這兩種模式,其中前者形成于星型拓?fù)淠J街?,把接入點(diǎn)AP看成網(wǎng)絡(luò)中心,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的每一個(gè)基站通信時(shí)務(wù)必要利用AP進(jìn)行接轉(zhuǎn);后者是把無線接入點(diǎn)和有線網(wǎng)內(nèi)部的HUB相連,此種模式應(yīng)布設(shè)和應(yīng)用有線網(wǎng)絡(luò)。
1.3.3 對(duì)等連接。此模式主要應(yīng)用Net BEUI協(xié)議,在實(shí)際運(yùn)行過程無需特意連接AP,它覆蓋的每一個(gè)基站均能夠進(jìn)行對(duì)等通信。該模式可把基站調(diào)節(jié)為初始站,還能面向無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)施初始化處理,使得全部基站均位于相同局域網(wǎng)內(nèi),且局域網(wǎng)內(nèi)基站可在相同時(shí)間發(fā)送信息,也不會(huì)出現(xiàn)任何干擾。
2 優(yōu)化技術(shù)的具體應(yīng)用實(shí)踐
2.1 應(yīng)對(duì)話務(wù)阻塞與不均衡問題
2.1.1 原因探究?;咎炀€高度和俯仰角不適宜,小區(qū)覆蓋寬泛,使得小區(qū)內(nèi)話務(wù)量偏高,進(jìn)而引發(fā)不均衡問題;移動(dòng)用戶自身消費(fèi)習(xí)慣的作用。因移動(dòng)用戶通話具有移動(dòng)性,在不同時(shí)段形成高話務(wù)量地區(qū)也存在差異,可能會(huì)出現(xiàn)此消彼長的現(xiàn)象,同時(shí),突發(fā)事件也可能引發(fā)話務(wù)阻塞;準(zhǔn)許連接最小電平等基本參數(shù)設(shè)置不科學(xué),出現(xiàn)話務(wù)量不均衡的問題;網(wǎng)絡(luò)地理位置作用,例如,若小區(qū)處在繁華商圈,則移動(dòng)用戶數(shù)目龐大,將引發(fā)該小區(qū)化話務(wù)量多于其他小區(qū)的問題。
2.1.2 應(yīng)對(duì)方案。利用OMC-R話務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)充當(dāng)依照,利用網(wǎng)絡(luò)參數(shù)調(diào)節(jié)和結(jié)構(gòu)改變等手段實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)均衡。利用OMC-R校驗(yàn)參數(shù)準(zhǔn)許連接最小電平值,判斷設(shè)置是否科學(xué)。對(duì)于業(yè)務(wù)量過載地帶,可有效提升該值,縮減覆蓋面積,讓話務(wù)量有所縮減,但話務(wù)量較低地帶,則可合理減小準(zhǔn)許連接最小電平,拓展覆蓋范圍,增加話務(wù)量,以此來幫助高話務(wù)量且鄰近小區(qū)。調(diào)節(jié)參數(shù)時(shí),此值不允許太大,規(guī)避盲區(qū)問題,然而,也不允許太小,若不合理,可反復(fù)修正,直至達(dá)到理想值。對(duì)于因用戶過多導(dǎo)致小區(qū)化話務(wù)量顯著的情形,若相同BTS內(nèi),三扇區(qū)頻點(diǎn)存在差異,那么可調(diào)整扇區(qū)天線和內(nèi)部頻點(diǎn)的實(shí)際分布,以此實(shí)現(xiàn)話務(wù)均衡,還可通過頻點(diǎn)增加等方法來減小每信道話務(wù)量,借此分擔(dān)話務(wù)量。調(diào)節(jié)基站天線高度與俯仰角,整合基站覆蓋面積,實(shí)現(xiàn)話務(wù)均衡。利用基站搬遷、構(gòu)建新基站來攻克話務(wù)阻塞,因基站設(shè)置不科學(xué),與話務(wù)中心相距較遠(yuǎn),我們可利用基站搬遷實(shí)現(xiàn)話務(wù)均衡。其中話務(wù)不斷增長地帶,可利用新增基站等方法來增大相應(yīng)的話務(wù)容量。
2.2 應(yīng)對(duì)通話掉話問題
網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化大多需要依照OMC-R話務(wù)研究和無線場(chǎng)強(qiáng)檢測(cè)等內(nèi)容,輔以基站的具體情況來開展。
2.2.1 原因剖析。掉話為無線網(wǎng)絡(luò)的多發(fā)問題,還是用戶投訴的主要內(nèi)容,控制無線掉話率為改善網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的重點(diǎn)內(nèi)容。無線系統(tǒng)掉話主要包含下述幾種原因:手機(jī)接收信號(hào)不強(qiáng);切換設(shè)置不適宜;不良干擾;基站軟硬件出現(xiàn)故障。
2.2.2應(yīng)對(duì)方案。(1)切換問題。首先,借助測(cè)試車開展大范圍測(cè)試。因切換主要在小區(qū)與基站中進(jìn)行,本小區(qū)掉話主要是因和相鄰小區(qū)的內(nèi)部切換設(shè)置不適宜。為此,應(yīng)針對(duì)和本小區(qū)存在切換拓?fù)潢P(guān)系,但擁塞可能性大的小區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)測(cè)試,確定小區(qū)附近是否有盲區(qū),若真是這種原因引發(fā)的,需馬上調(diào)節(jié)相關(guān)頻率,改變?cè)拕?wù)量。(2)干擾問題。無論是上行干擾,還是下行干擾,均可經(jīng)由路測(cè)明確干擾源,有效清理,待重新實(shí)施頻率規(guī)劃方可。對(duì)于天饋線,則可利用功率計(jì)檢測(cè)由XOMBINER到天線的實(shí)際駐波比,若VSWR超出1.3倍正常值,那么應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié),若VSWR不超過1.3倍正常值,則表明發(fā)射部分處于正常水平。當(dāng)因基站內(nèi)部軟硬件故障出現(xiàn)掉話問題時(shí),應(yīng)馬上排除故障。
3 結(jié)束語
無線傳輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化具有長期性和持續(xù)性,我們應(yīng)在實(shí)踐過程全面探索,大力積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。只有攻克網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有問題,改善網(wǎng)絡(luò)資源配置方可優(yōu)化運(yùn)行環(huán)境,提升運(yùn)行質(zhì)量,讓網(wǎng)絡(luò)始終處于最理想的運(yùn)行狀態(tài),進(jìn)而促進(jìn)通信業(yè)務(wù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]孫永,韓松悅.無線傳輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)探索[J].才智,2016(21):49.
[2]王培適.無線網(wǎng)與傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].哈爾濱工程大學(xué),2015.
[3]陸璐.無線中繼網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)編碼中的子載波分配和功率分配研究[D].南京郵電大學(xué),2015.
篇7
【關(guān)鍵詞】無線通信;協(xié)議設(shè)計(jì);參數(shù)整定
基于上述的情況,構(gòu)建一個(gè)無線傳輸系統(tǒng)極為重要。利用嵌入式系統(tǒng)和GPRS網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)中的GPRS無線數(shù)據(jù)終端。通過采集、傳輸、控制消防員的生命體特征和環(huán)境信息,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)后臺(tái)服務(wù)。根據(jù)無線網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)通信協(xié)議。協(xié)議設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用層自定義設(shè)計(jì),根據(jù)需求自定義GPRS協(xié)議和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義。通過自定義協(xié)議報(bào)文格式,制定出一個(gè)完善的協(xié)議,確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地工作,是本系統(tǒng)研制工作中一個(gè)十分重要的部分。
1.通信協(xié)議基本概述
1.1 底層協(xié)議
本文設(shè)計(jì)了GPRS無線數(shù)據(jù)終端,主要目標(biāo)是利用GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程控制中心通訊。在無線傳輸系統(tǒng)中,相對(duì)于終端而言,要通過GPRS網(wǎng)絡(luò)來接入互聯(lián)網(wǎng),該過程涉及到5個(gè)層次的通信:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。
物理層是無線信道,通過終端內(nèi)部的無線Modem(GTM-900)撥號(hào)到GGSN的號(hào)碼即可實(shí)現(xiàn)。終端內(nèi)部的單片機(jī)STM32通過標(biāo)準(zhǔn)串口RS232與無線GPRS Modem通信,通過無線Modem提供的AT指令驅(qū)動(dòng)無線Modem撥打GGSN的接入號(hào)碼,GGSN應(yīng)答后就建立載波,實(shí)現(xiàn)物理層接口。
數(shù)據(jù)鏈路層采用PPP協(xié)議。通過PPP協(xié)商過程,終端與GPRS網(wǎng)絡(luò)之間相互收發(fā)IP數(shù)據(jù)包。終端發(fā)出的IP數(shù)據(jù)幀被封裝成PPP幀后,被無線Modem打成數(shù)據(jù)分組,進(jìn)入GPRS網(wǎng)絡(luò),在GPRS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部經(jīng)過多種接口和協(xié)議轉(zhuǎn)換,經(jīng)GGSN接入Internet。終端網(wǎng)絡(luò)接口層可以通過GPRS信道之上的PPP來實(shí)現(xiàn)。具體協(xié)議過程如下:
(1)GPRS模塊在撥號(hào)后先與GPRS網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信鏈路的協(xié)商,協(xié)商點(diǎn)到點(diǎn)的各種鏈路參數(shù)配置。協(xié)商過程遵守LCP、PAP和IPCP等協(xié)議。LCP協(xié)議用于建立、構(gòu)造、測(cè)試鏈路連接;PAP協(xié)議用于處理密碼驗(yàn)證部分;IPCP協(xié)議用于設(shè)置網(wǎng)絡(luò)協(xié)議環(huán)境,分配IP地址。
(2)協(xié)商完成,創(chuàng)建鏈路。IP地址按照協(xié)商的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分配和IP報(bào)文的傳輸。跟據(jù)應(yīng)用的不同,IP報(bào)文可以攜帶UDP報(bào)文,也可以是TCP或ICMP報(bào)文。
(3)數(shù)據(jù)傳輸完成后,單片機(jī)向GGSN發(fā)送LCP的斷開連接報(bào)文,終止網(wǎng)絡(luò)連接。
單片機(jī)登陸GPRS網(wǎng)關(guān)(GGSN)與網(wǎng)關(guān)協(xié)商LCP、PAP、IPCP協(xié)議。LCP、PAP與IPCP協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)最常用的是請(qǐng)求(REQ)、同意(ACK)和拒絕(NAK)三種。單片機(jī)與GGSN各為一方進(jìn)行協(xié)商,任何一方都可以發(fā)送REQ幀請(qǐng)求某方面的配制,另一方覺得配置不接受回應(yīng)NAK幀,接受則回應(yīng)ACK幀。過程如下:
(1)在撥號(hào)成功連接后,GGSN首先返回一個(gè)PAP REQ數(shù)據(jù)幀。發(fā)送一個(gè)空LCP REQ幀,強(qiáng)迫進(jìn)行協(xié)議協(xié)商階段。隨后GGSN發(fā)送LCP設(shè)置幀,拒絕所有的設(shè)置并請(qǐng)求驗(yàn)證模式。GGSN選擇CHAP或PAP方式驗(yàn)證,只接受PAP方式。
(2)進(jìn)行PAP驗(yàn)證用戶名和密碼過程,GPRS中用戶名與密碼都為空,如果成功,GGSN會(huì)返回IPCP報(bào)文分配動(dòng)態(tài)IP地址,完成與GGSN的協(xié)商過程。
1.2 網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層協(xié)議
采用內(nèi)嵌TCP/IP、PPP、UDP協(xié)議的華為GTM-900模塊。TCP是基于連接的協(xié)議,在正式收發(fā)數(shù)據(jù)前,必須和對(duì)方建立可靠的連接。UDP是與TCP相對(duì)應(yīng)的協(xié)議。UDP適用于一次只傳送少量數(shù)據(jù),對(duì)可靠性要求不高的應(yīng)用環(huán)境。消防員的生命體特征和環(huán)境特征,屬于少量數(shù)據(jù),選用UDP協(xié)議比較合適。
1.3 應(yīng)用層協(xié)議
采用自定義協(xié)議。整個(gè)協(xié)議分成四種類型:消防員攜帶系統(tǒng)控制,獲取消防員生命體特征信息,監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境信息,報(bào)警信息和決策消息。整個(gè)協(xié)議采用請(qǐng)求/應(yīng)答的方式。
2.自定義協(xié)議報(bào)文格式
包括四個(gè)部分:報(bào)文頭,報(bào)文主題,報(bào)文校驗(yàn),結(jié)束符。
(1)報(bào)文頭
包含一個(gè)字節(jié),定義為0X7B,即起始符
(2)報(bào)文主體
由命令符,SIM卡號(hào)長度,SIM卡號(hào),GPRS ID GID,終端編號(hào)AID,消防員編號(hào)RID,控制符,數(shù)據(jù)組成。其中命令符包括:消防員攜帶系統(tǒng)控制,獲取消防員生命體特征信息,獲取消防員周圍環(huán)境信息,生命體報(bào)警信息和環(huán)境報(bào)警信息等。
(3)報(bào)文校驗(yàn)
僅對(duì)報(bào)文主體部分進(jìn)行CRC校驗(yàn)。
(4)報(bào)文尾部
定義為0X7D。
(5)報(bào)文總長度
報(bào)文總長度=1(報(bào)文頭)+1(命令符)十1(SIM卡號(hào)長度)+n(SIM卡號(hào))+1(GPRS編號(hào))+1(終端編號(hào))+1(消防員編號(hào))+1(控制符)+m(數(shù)據(jù))+2(CRC校驗(yàn))+1(報(bào)文尾)=10+n+m
3.自定義協(xié)議指令和命令字定義
為便于查找,按功能分類,分別描述各協(xié)議指令和命令字的含義。采用一條請(qǐng)求,多條返回的形式??刂品凑粘晒?失敗的格式返回。
3.1 消防員攜帶系統(tǒng)控制
此類型協(xié)議用于控制單個(gè)消防員信息,確定攜帶的智能消防系統(tǒng)是否正常工作。設(shè)定消防員攜帶系統(tǒng)控制響應(yīng)命令字控制符0X30和0X31(0X30表示模塊正常工作,0X31表示模塊非正常工作)。
3.2 消防員生命體特征信息
獲取的消防員生命體特征有體溫,呼吸頻次和深度,脈搏,體溫等。當(dāng)發(fā)出一條獲取指定消防員生命體特征消息后,就會(huì)返回對(duì)應(yīng)該名消防員所有的生命體特征信息。每個(gè)獲取的信息都有取值范圍,在協(xié)議設(shè)計(jì)中,對(duì)每個(gè)獲取信息都設(shè)定一個(gè)取值范圍,得到數(shù)據(jù)以后,就會(huì)對(duì)所得到數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷,如果在其取值范圍內(nèi),則為正常數(shù)據(jù),進(jìn)入數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)。如果數(shù)據(jù)不在取值范圍內(nèi),即數(shù)據(jù)超出正常范圍界限,這個(gè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)就會(huì)被剔除,進(jìn)行下一次的數(shù)據(jù)采集。響應(yīng)命令字都為0X40,選用不同的控制符。
(1)體溫TEM的讀取??刂品?0X41
(2)脈搏PUL的讀取??刂品?0X42
(3)呼吸頻率RPR的讀取??刂品?0X43
(4)呼吸深度RPD的讀取??刂品?0X44
(5)瞬時(shí)耗氣量IGC的讀取??刂品?0X45
(6)氣體剩余時(shí)間GRT的讀取??刂品?0X 45
3.3 消防員周圍環(huán)境信息
響應(yīng)命令字都為0X50:
(1)火場(chǎng)溫度FTE的讀取??刂品?0X51
(2)氧氣含量的讀取??刂品?0X52
(3)CO含量的讀取??刂品?0X53
(4) H2S含量的讀取??刂品?0X54
(5)SO2含量的讀取。控制符 0X54
3.4 生命體報(bào)警信息
控制符都為0X30/0X31:
(1)體溫TEM報(bào)警。命令字 0X61
(2)脈搏PUL報(bào)警。命令字 0X62
(3)呼吸頻率RPR報(bào)警。命令字 0X63
(4)呼吸深度RPD報(bào)警。命令字 0X64
(5)瞬時(shí)耗氣量IGC報(bào)警。命令字 0X65
(6)氣體剩余時(shí)間GRT報(bào)警。命令字 0X66
3.5 環(huán)境報(bào)警信息
控制符都為0X30/0X31:
(1)火場(chǎng)溫度報(bào)警。命令字 0X71
(2)氧氣含量報(bào)警。命令字 0X72
(3)CO含量報(bào)警。命令字 0X73
(4)H2S含量報(bào)警。命令字 0X74
(5)SO2含量報(bào)警。命令字 0X75
4.小結(jié)
本文介紹了傳輸協(xié)議的基本概述和設(shè)計(jì)思路。闡述了自定義設(shè)計(jì)的協(xié)議報(bào)文格式,協(xié)議指令和命令字定義等方面,介紹了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的通訊規(guī)約。無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奈锢韺?,?shù)據(jù)鏈路層,傳輸層,網(wǎng)絡(luò)層采用已經(jīng)存在的現(xiàn)有協(xié)議,應(yīng)用層采用自定義形式的協(xié)議。制定好一個(gè)完善的協(xié)議,能確保無線通信系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地工作,是研發(fā)工作中的重要部分。
參考文獻(xiàn)
[1]杜,李波.內(nèi)置TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊的應(yīng)用[J].新器材新技術(shù),2006(10):41-43.
[2]馬丁.移動(dòng)通信GPRS模塊應(yīng)用開發(fā)分析[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2006(6).
[3]ST-MICROELECTRONICS.STM32F 103xE Data Sheet[M].ST MICROELECTRONICS,2010.
[4]Datasheet of STM32F103x6,STMicroelectronics,http:///.
[5]華為技術(shù)有限公司.GTM900-C無線模塊V100R001產(chǎn)品概述[Z].2009.
[6]王志平,程韜波.基于GPRS的遠(yuǎn)程無線監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2005(3):6-14.
[7]華為技術(shù)有限公司.華為AT資料手冊(cè)_精典[Z].2004.
作者簡(jiǎn)介:
篇8
【關(guān)鍵詞】無線傳輸功能 智能丙酮 氣敏傳感器
丙酮也稱作二甲基酮,是屬于飽和脂肪酮系列中最簡(jiǎn)單形式的酮。無色的液體,有特殊氣味,能夠溶解于醋酸纖維與硝酸纖維,還能夠溶于乙醇和水等有機(jī)溶液。丙酮的用途很廣泛,常用作涂料和農(nóng)藥的原材料,醫(yī)用領(lǐng)域也經(jīng)常涉及。但丙酮也屬于易燃易爆的液體,和空氣相結(jié)合便迅速形成爆炸性的混合物。所以,在生產(chǎn)過程中一定要注意丙酮的保存,一旦泄露很容易發(fā)生安全事故。
由于丙酮的特殊性,現(xiàn)在普遍使用檢測(cè)丙酮?dú)怏w的傳感器,一般屬于廣譜型敏感器件,使用范圍較廣,在此基礎(chǔ)上研發(fā)一種無線傳輸功能的丙酮蒸汽傳感器有更高的應(yīng)用價(jià)值。無線傳輸功能的丙酮?dú)饷魝鞲衅鞑坏珣?yīng)用于數(shù)據(jù)監(jiān)控與反饋領(lǐng)域,還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。
一、氣敏薄膜的制備
實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)一般采用的是JCK一500E的磁控濺射儀進(jìn)行薄膜的制備。在不同的溫度進(jìn)行退火的樣品,丙酮?dú)怏w選擇性能和靈敏度也會(huì)有所不同并且在恢復(fù)的時(shí)間上也有差異。在700攝氏度退火處理工藝之后樣品對(duì)于丙酮?dú)怏w的選擇性有明顯的效果影響,但是對(duì)丙醇或者是究竟影響力會(huì)比較小。薄膜的靈敏度會(huì)很好的作用于丙酮?dú)怏w,可以達(dá)到57.368,恢復(fù)時(shí)間一般是2秒,此時(shí)的丙酮?dú)怏w的靈敏傳感器靈敏度可以表示為:s=R/Rs,式中:R,Rs分別代表元件在被測(cè)的氣體和空氣中的電阻值。
二、智能丙酮?dú)饷魝鞲衅飨到y(tǒng)的電路設(shè)計(jì)
(一)傳感器系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
智能丙酮?dú)饷魝鞲衅飨到y(tǒng)的芯片是ARM,經(jīng)過嚴(yán)格的采樣電路檢測(cè)氣體,在控制電路和無線傳輸,再經(jīng)過顯示單元這一系列系統(tǒng)流程實(shí)現(xiàn)傳感器的功能。智能丙酮?dú)饷魝鞲衅鲗?duì)氣體的濃度進(jìn)行采樣,并將其發(fā)送到ARM芯片LPC2131,然后讀取A/D轉(zhuǎn)換值與氣體濃度的計(jì)算,并得出氣壓值。電壓值的傳輸形式主要是無線發(fā)送,接收端是通過接收模塊進(jìn)行的,把無線數(shù)據(jù)發(fā)送到LPC213l芯片,LPC213l芯片經(jīng)過信息處理再經(jīng)過Pc機(jī)或者是LCD顯示傳給用戶。并且智能丙酮?dú)饷魝鞲衅飨到y(tǒng)的無線接收電路均是采用了無線收發(fā)的模塊nRF905,nRF905是一種單片射頻收發(fā)器,無需客戶端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼,收發(fā)模式是無線的數(shù)據(jù)發(fā)送,具有很高的可靠性,操作方便,被廣泛的應(yīng)用到工業(yè)控制和消費(fèi)電子等領(lǐng)域。
(二)采樣電路
智能丙酮?dú)饷魝鞲衅鳠o線接收流程內(nèi)容是:丙酮?dú)饷魝鞲衅魃系拿舾性?huì)感受到氣體的濃度變化,經(jīng)過嚴(yán)格的測(cè)量電路,通過曲線的擬合會(huì)出現(xiàn)電壓信號(hào)的變化,在控制電路上將電壓信號(hào)經(jīng)過一系列的串口發(fā)送到LPC213l芯片,芯片在接受完數(shù)據(jù)后通過SPI接口繼而發(fā)送給nRF905,nRF905會(huì)將數(shù)據(jù)的前面加上導(dǎo)碼與CRC代碼,并將數(shù)據(jù)包發(fā)送客戶端。在nRF905正確讀取數(shù)據(jù)之后,經(jīng)過USART傳輸?shù)絃CD顯示或者是PC機(jī)器等外用設(shè)備上。
三、無線傳輸功能的智能丙酮?dú)饷魝鞲衅鬈浖O(shè)計(jì)
在nRF905基礎(chǔ)上進(jìn)行的智能丙酮?dú)饷魝鞲衅髟O(shè)計(jì)不但在傳統(tǒng)的電路基礎(chǔ)上增加了低通濾波和電壓跟舶器的隔離電路,并能夠自動(dòng)換擋,設(shè)計(jì)思路是改進(jìn)傳統(tǒng)傳感器的不穩(wěn)定性能與改善測(cè)量精度低的缺點(diǎn),丙酮?dú)饷魝鞲衅鬟€可以通過軟件改進(jìn)提高傳感器系統(tǒng)整體性能。硬件設(shè)計(jì)是測(cè)量裝置,軟件設(shè)計(jì)主要含有:中斷處理(服務(wù))程序、層芯片驅(qū)動(dòng)程序、無縵收發(fā)程序、監(jiān)控程序和實(shí)現(xiàn)各種不同種類計(jì)算的功能性模塊。軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)該保持在ADS的集成開發(fā)的環(huán)境中獨(dú)立完成,并且根據(jù)EASYJTAG仿真器進(jìn)行嚴(yán)格的系統(tǒng)調(diào)試。
無線傳輸功能的智能丙酮?dú)饷魝鞲衅飨到y(tǒng)模塊軟件的設(shè)計(jì)通過nRF905的接受和發(fā)送功能實(shí)現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)程序,能夠有效準(zhǔn)確的進(jìn)行數(shù)據(jù)銜接,并且在傳感器驅(qū)動(dòng)程序中可以自動(dòng)設(shè)置初始化的各種參數(shù)值的變量,例如:靜態(tài)的變量、全局的變量和端口變量等,對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行整體性的編譯,從而實(shí)現(xiàn)丙酮?dú)饷魝鞲衅鞯臄?shù)據(jù)采集的無線傳輸功能。
四、結(jié)束語
無線傳輸功能的智能丙酮?dú)饷魝鞲衅鞯脑O(shè)計(jì)基礎(chǔ)是nRF905,它的功能不但可以進(jìn)行丙酮和丙酮?dú)怏w濃度的準(zhǔn)確測(cè)量,還可以檢測(cè)其阻值變化的范圍,電阻的測(cè)量精度可以達(dá)到±0 5%。在智能丙酮?dú)饷魝鞲衅飨到y(tǒng)中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,并且具有很高的集成度,因此具有低消耗的特點(diǎn)。在操作上借助于ARM7內(nèi)核作為MCU,使得傳感器的系統(tǒng)能夠更好的發(fā)揮擴(kuò)展能力,并且發(fā)展前景也比較好,被廣泛的應(yīng)用于無線測(cè)試和遠(yuǎn)程顯示領(lǐng)域中。
參考文獻(xiàn):
[1]潘國峰;何平;王其民;孫以材;高金雍.具有無線傳輸功能的智能丙酮?dú)饷魝鞲衅鱗J].儀表技術(shù)與傳感器.2011(04-15).
篇9
關(guān)鍵詞:乘客信息系統(tǒng);無線傳輸;數(shù)字電視; WLAN; LTE
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.07.132
1 概述
乘客信息系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱“PIS”)是運(yùn)用現(xiàn)代科技成熟可靠的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與多媒體技術(shù)、顯示技術(shù)等,實(shí)現(xiàn)運(yùn)營控制中心(簡(jiǎn)稱“OCC“)一車站一列車之間的文字、圖像、視頻信息的雙向傳輸系統(tǒng)。
本文將著重討論車地?zé)o線通信在乘客信息系統(tǒng)中的應(yīng)用,并提出可行性發(fā)展趨勢(shì)。
2 無線傳輸系統(tǒng)
分析目前城軌車輛實(shí)際應(yīng)用,乘客信息系統(tǒng)的車地傳輸可分為三種方案:
(1)車載子系統(tǒng)自成一體,不實(shí)現(xiàn)車地之間的實(shí)時(shí)移動(dòng)傳輸,車輛播出車載媒體播放器中已存儲(chǔ)的節(jié)目列表,不受中心或車站控制,即為通常所述的錄播模式。
(2)利用列車進(jìn)站或回庫的較短時(shí)間,通過無線傳輸將事先存儲(chǔ)好的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送給列車,帶列車行駛時(shí)向旅客播放,實(shí)現(xiàn)車地之間的準(zhǔn)實(shí)時(shí)傳輸;
(3)通過在整個(gè)列車運(yùn)行的區(qū)間設(shè)置無線基站,在任意時(shí)刻和地點(diǎn)列車都可以與地面進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行車地信息(包括視音頻、文字、圖形)傳輸,實(shí)現(xiàn)車地之間的實(shí)時(shí)移動(dòng)傳輸。
而不論是準(zhǔn)實(shí)時(shí)還是實(shí)時(shí)傳輸,都已涉及車地通信,其傳輸技術(shù)包括:數(shù)字電視廣播技術(shù)、無線局域網(wǎng)技術(shù)、LTE(Long Term Evolution,長期演進(jìn))技術(shù),且PIS系統(tǒng)無線帶寬應(yīng)有Qos(Quality of Service)控制,所傳圖像都應(yīng)要順暢清晰,不能出現(xiàn)畫面中斷或者跳播現(xiàn)象。
2.1 錄播模式
當(dāng)無法建立良好的車地通信時(shí),車載播放控制器中存儲(chǔ)的媒體信息通過車載播放系統(tǒng),根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的播放列表在客室顯示屏中進(jìn)行播放。該技術(shù)的主要特征是:
(1)不受列車運(yùn)行環(huán)境影響,能持續(xù)為乘客提供信息;
(2)信息預(yù)存儲(chǔ)或更新仍需通過車載機(jī)械接口逐一實(shí)現(xiàn),無法批量完成,耗時(shí)耗力;
(3)乘客無法獲取實(shí)時(shí)信息。
這種方式已無法適應(yīng)現(xiàn)代化民眾對(duì)信息高度攫取的需求,僅能作為一種備份播放模式。
2.2 數(shù)字電視廣播技術(shù)
目前地鐵中主要應(yīng)用無線數(shù)字電視技術(shù)(Digital Video Broadcasting-Terrestrial,DVB-T),可以滿足下行速率大于10Mbps 的多媒體數(shù)據(jù)信息傳輸要求。
這種傳輸模式在上海地鐵中是典型應(yīng)用,上海地鐵數(shù)字電視覆蓋系統(tǒng)建設(shè)已應(yīng)用于上海地鐵1-13號(hào)線,上海地鐵列車內(nèi)5700個(gè)LCD顯示屏與站臺(tái)內(nèi)1500個(gè)PDP顯示屏都通過該技術(shù)實(shí)時(shí)播出地鐵電視節(jié)目、地鐵運(yùn)營信息及新聞、娛樂等綜合資訊。
城軌車輛持續(xù)接收由地面發(fā)射基站傳遞到區(qū)間敷設(shè)的漏纜放射出的數(shù)據(jù)信號(hào),解碼后轉(zhuǎn)換成視頻和數(shù)字信號(hào),經(jīng)放大后輸出到LCD顯示屏。該技術(shù)的主要特征是:
(1)可實(shí)時(shí)獲取信息;
(2)采用廣播的方式發(fā)送信號(hào),其信息量較??;
(3)視頻源由電視臺(tái)統(tǒng)一,地鐵內(nèi)部無法編輯視頻源,不利于地鐵運(yùn)營方根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活控制,不能在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)緊急信息;
(4)單向傳輸,無法通過該通道回傳車輛信息至OCC。
2.3 無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Networks,WLAN)技術(shù)
IEEE 802.11 是無線局域網(wǎng)的主要標(biāo)準(zhǔn),也是國際上通用的標(biāo)準(zhǔn)[1]。該協(xié)議族主要包括以下4個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):
(1)802.11b 通常被人們稱為 Wi-Fi(Wireless Fidelity),該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的工作頻段主要在2.4GHz 頻段,最高可支持 11Mbps 的共享接入速率;
(2)802.11a ,該技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的工作頻段主要在5.8GHz 頻段,速率可高達(dá) 54Mbps,但最高速率的無障礙接入距離降到 30-50米;
(3)802.11g 可支持最高 54 Mbps 的速率,工作頻段也在 2.4 GHz頻段,因此,可以做到與 802.11b兼容,但是最高速率相比 802.11b 高出5倍;
(4)802.11n 支持的速率高達(dá) l50Mbps,最大可達(dá)到600Mbps;采用智能天線技術(shù),可以減少其他信號(hào)的干擾,接收到穩(wěn)定的信號(hào),而且可以同所有的 802.11 標(biāo)準(zhǔn)兼容。
比較802.11b、802.11a、802.11g 和 802.11n 可知:802.11b工作l段開放,目前應(yīng)用多,技術(shù)成熟,但兼容性最低;802.11a工作頻段有管制,傳輸速率較高;802.11g兼容性較高,應(yīng)用較多;802.11n兼容性最高,可兼容前三者,傳輸速度最高,但應(yīng)用較少。
國內(nèi)建設(shè)的城市軌道交通車地?zé)o線通信系統(tǒng)采用的技術(shù)基本為WLAN技術(shù) ,WLAN 作為一種寬帶無線接入網(wǎng)技術(shù),其網(wǎng)絡(luò)化、寬帶化等特點(diǎn)具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。但較多項(xiàng)目采用的WLAN 技術(shù)方案主要為802.11a或802.11g,具有很大的局限性:WLAN 網(wǎng)絡(luò)在固定情況下能提供高達(dá)54 Mbps 的數(shù)據(jù)帶寬,但在支持步速移動(dòng)情況下提供11~13 Mbps的數(shù)據(jù)帶寬,僅能實(shí)現(xiàn)標(biāo)清信號(hào)的傳輸,暫不能滿足高清的要求,而802.11n技術(shù)能較好的解決該情況。目前802.11n技術(shù)僅在AMGLRV項(xiàng)目上有應(yīng)用。
以AMGLRV項(xiàng)目為例(采用802.11n技術(shù),準(zhǔn)實(shí)時(shí)傳輸),介紹無線局域網(wǎng)傳輸過程:
車輛在每個(gè)司機(jī)室配置一個(gè)RF Receiver(三層交換機(jī),帶映射功能)和一個(gè)RF Antenna。車載設(shè)備經(jīng)過交換機(jī)地址轉(zhuǎn)換可以訪問OCC數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換,讀取,存儲(chǔ)等功能。
根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求,用802.11n的協(xié)議替換初期確定的802.11a協(xié)議。
保持設(shè)備配置不變,即每司機(jī)室配置1根RF Antenna(5.8GHz),此時(shí)傳輸速率理論上可達(dá)到一般150Mps傳輸速率要求;在百兆帶寬情況下,傳送一部容量為600M大小 mp4文件,802.11a協(xié)議下傳送時(shí)間約為T1=600/(54÷8)=1.5minute,現(xiàn)在最快理論傳送時(shí)間T2==600/(150÷8)=32s,時(shí)間大大縮短。
該傳輸性能已經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證,效果良好,且已準(zhǔn)備好線上測(cè)試。
2.4 LTE技術(shù)
LTE(Long Term Evolution)是是第三代移動(dòng)通信與第四代移動(dòng)通信技術(shù)之間的一個(gè)過渡,這種以O(shè)FDM/FDMA為核心的技術(shù)可以被看作“準(zhǔn)4G”技術(shù)。LTE按照雙工方式可分為頻分雙工(FDD)和時(shí)分雙工(TDD)兩種。我國應(yīng)用最多的是TDD―LTE。
已運(yùn)營的鄭州地鐵1號(hào)線(ZZL1項(xiàng)目)乘客信息系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)就是采用的TDD―LTE演M的TD―LTE技術(shù)。采用1795-1805MHZ頻段,與公網(wǎng)無線信號(hào)合路后共用漏纜,單向隧道中配備2條漏纜 ,承載PIS+CCTV業(yè)務(wù),10M帶寬下實(shí)現(xiàn)全線路下行8Mbps,上行6Mbps的的覆蓋,具體設(shè)備分別部署在控制中心,車站區(qū)間和車輛[2]。
以ZZL1項(xiàng)目車地組網(wǎng)方案為例,該方案分中心、車站及車載3部分。在方案中,PIS視頻數(shù)據(jù)下發(fā)路由如下:電視臺(tái)光端機(jī)一列車直播編碼器一PIS核心交換機(jī)LTE(長期演進(jìn))核心網(wǎng)一PIS核心交換機(jī)一中心SDH(同步數(shù)字體系)傳輸系統(tǒng)一車站PIS交換機(jī)車站BBU(基帶處理單元)設(shè)備一區(qū)間RRU(射頻拉遠(yuǎn)單元)一列車TAU(車載無線設(shè)備)一車載交換機(jī)車載LCD 控制器一編碼器一解碼器分頻器一LCD顯示屏。
ZZL1項(xiàng)目開通后,第三方機(jī)構(gòu)對(duì)LTE車地?zé)o線傳輸性能進(jìn)行了驗(yàn)證。標(biāo)準(zhǔn)要求為車一地吞吐量≥6 Mbit/s,地一車吞吐量≥8 Mbit/s。測(cè)試結(jié)果表明LTE車地?zé)o線通道性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求。實(shí)際運(yùn)行中直播效果良好,未出現(xiàn)卡屏、花屏現(xiàn)象[3]。
該項(xiàng)目仍存在庫內(nèi)帶寬(10M)無法滿足所有列車在線數(shù)據(jù)接收;應(yīng)用較少,造價(jià)較高昂;傳輸組網(wǎng)不獨(dú)立,較多依賴車地PIS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)等問題。
綜上所述,LTE技術(shù)可以較為圓滿解決地鐵車地傳輸?shù)碾y題,實(shí)現(xiàn)地鐵運(yùn)行列車與地面控制中心的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸,但仍存在一定的缺陷待彌補(bǔ)。
3 車地?zé)o線傳輸技術(shù)選擇
PIS系統(tǒng)中無線局域網(wǎng)的傳輸技術(shù)選擇主要考慮三個(gè)方面因素[4] :
(1)滿足車-地?cái)?shù)據(jù)傳輸容量要求(信息傳輸速率不小于13Mb/s);
(2)保證地鐵列車最高120km/h運(yùn)行速度條件下的可靠通信;
(3)無線雙向大數(shù)據(jù)傳輸。
根據(jù)上述分析可知,滿足以上條件的無線技術(shù)主要有LTE、WLAN技術(shù)。
目前WLAN技術(shù)非常成熟,主要設(shè)備從802.11a、802.11g發(fā)展到802.11n時(shí),設(shè)備可兼容,采購方便、接口標(biāo)準(zhǔn)、成本較低。但802.11n技術(shù)應(yīng)用于國內(nèi)時(shí)仍存在如下問題:
802.11n技術(shù)雖然可工作在2.4GHz頻段和5GHz頻段,且5.8G頻段干擾較少,但是由于在國內(nèi)該信道的使用需要向當(dāng)?shù)刂鞴懿块T無委會(huì)申請(qǐng),需要繳納費(fèi)用,應(yīng)用很少;2.4GHz則屬于開放的免費(fèi)頻段,綜合不重疊信道因素考慮,一般只能采用1個(gè)信道給車地?zé)o線傳輸網(wǎng)絡(luò)使用,干擾較多。
而TD-LTE技術(shù)目前應(yīng)用較少,造價(jià)較為高昂,而且在地鐵上應(yīng)用時(shí),較多依賴車地PIS系統(tǒng),導(dǎo)致其性能會(huì)受到PIS網(wǎng)絡(luò)影響。如PIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)遇到廣播風(fēng)暴、環(huán)路問題時(shí),都將直接導(dǎo)致LTE網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定,在ZZL1項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行中也曾發(fā)生過地面PIS網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴造成整個(gè)車地傳輸全部癱瘓的情況。但仍然有良好的解決辦法:
(1)應(yīng)用較少,造價(jià)較為高昂?jiǎn)栴}。隨著LTE 全球商用化的進(jìn)程進(jìn)一步加快,全球各大設(shè)備供應(yīng)商的全力投入以及產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境的快速發(fā)展,整體設(shè)備和終端成本會(huì)有較大的降低 。
(2)依賴車地PIS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)問題。后續(xù)項(xiàng)目應(yīng)用時(shí)可以采取獨(dú)立組網(wǎng)方式,有效提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。
綜合以上因素考慮,個(gè)人認(rèn)為802.11n技術(shù)和LTE技術(shù)都存在非常明顯的優(yōu)勢(shì)及一些固有缺陷。但相對(duì)而言,LTE技術(shù)問題更容易通過車地傳輸架構(gòu)的完善及市場(chǎng)調(diào)節(jié)進(jìn)行彌補(bǔ),故LTE技術(shù)將會(huì)成為國內(nèi)地鐵車地?zé)o線傳輸?shù)囊环N發(fā)展趨勢(shì)。
4 結(jié)束語
本文結(jié)合地鐵車輛車地?zé)o線傳輸?shù)膶?shí)際情況和需求,針對(duì)三種技術(shù)(數(shù)字電視技術(shù)、LTE技術(shù)、WLAN技術(shù))進(jìn)行較為深入的研究和對(duì)比,通過以上的分析研究表明,LTE技術(shù)是車地?zé)o線傳輸?shù)膽?yīng)用趨勢(shì)。
同時(shí),針對(duì)LTE在庫內(nèi)傳輸?shù)南拗菩裕覀円残枰紤]LTE(線路動(dòng)態(tài)傳輸)+802.11n WLAN(庫內(nèi)傳輸)的混合組網(wǎng)方案的可行性,這對(duì)城軌車輛車地傳輸系統(tǒng)有一定的參考意義。
需要注意的是,混合組網(wǎng)技術(shù)并沒有通用型產(chǎn)品,設(shè)備必須實(shí)時(shí)開發(fā)并進(jìn)行測(cè)試,這些需要各方的積極推動(dòng),首先需要各地鐵公司在招標(biāo)時(shí)能積極鼓勵(lì)開放性方案;其次需要各設(shè)備廠商不斷提高設(shè)備開發(fā)能力,這樣才能更好的適應(yīng)地鐵行業(yè)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]闞庭明.城市軌道交通乘客信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)探討[J].軌道交通信息系統(tǒng),2008(18).
[2]孫寰宇,顧向鋒.基于LTE技術(shù)的車地?zé)o線通信組網(wǎng)方案分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2014(08).
[3]趙晗.基于LTE(長期演進(jìn))技術(shù)的地鐵乘客信息系統(tǒng)組網(wǎng)方案分析[J].應(yīng)用技術(shù),2015(10).
篇10
引言
隨著短距離、低功率無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的成熟,特別是藍(lán)牙、802.11b等應(yīng)用的推廣,無線數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用再次成為應(yīng)用的熱點(diǎn)。本文介紹一款基于新加坡Winedge公司W(wǎng)E904芯片的無線收發(fā)模塊,說明其在一個(gè)實(shí)時(shí)無線圖像數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的應(yīng)用,以其實(shí)現(xiàn)一個(gè)低發(fā)射功率和低成本的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)。為低成本中低速的無線數(shù)據(jù)傳輸提供一種新的解決方案。
1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介
系統(tǒng)的簡(jiǎn)單框圖如圖1。此系統(tǒng)的簡(jiǎn)單工作過程為:①電腦眼負(fù)責(zé)圖像采集和圖像信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換。②電腦眼輸出的圖像信號(hào)由DSP芯片TMS320VC5402(以下簡(jiǎn)稱5402)編碼壓縮。③5402通過McBSP(多通道緩沖串口)實(shí)現(xiàn)與WE904模塊的接口,實(shí)現(xiàn)WE904模塊的配置,并且將編碼后的圖像信號(hào)以RS232協(xié)議的信號(hào)格式輸?shù)絎E904模塊,經(jīng)調(diào)制后發(fā)送出去。④接收端的WE904模塊輸出TTL電平的信號(hào),經(jīng)過RS232電平接口的電平轉(zhuǎn)換后由串口輸入PC機(jī)。⑤PC機(jī)將收到的圖像信號(hào)解碼并顯示出來。
2 WE904無線收發(fā)模塊WE915CTX1介紹
WE915CTX1無線收發(fā)模塊的主芯片是新加坡Winedge公司的WE904。WE904是一款支持全雙工的單片調(diào)頻收發(fā)芯片,僅需少量外部元件即可實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)功能,工作頻率范圍可以從0.1GHz到1GHz。WE904提供串行編程接口,通過串行編程接口可以靈活地調(diào)整收發(fā)頻率、信號(hào)輸出模式、是否支持全雙工等參數(shù)。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)初期直接使用了WE904的模塊WE915CTX1。WE915CTX1集成了WE904芯片和所需的外部元件,并提供了簡(jiǎn)明的使用接口,可以非常方便地嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中。其主要的特點(diǎn)是:
①工作于902MHz~928MHz美國ISM頻段,可以提供20個(gè)通道;
②使用FM/FSK的調(diào)制方式,頻道寬度100kHz;
③提供數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)兩種輸出模式,可用于數(shù)字和模擬信號(hào)的傳輸;
④靈敏度為-115dBm;
⑤在低輸出功率0dBm時(shí),可以提供約80m(數(shù)字信號(hào)) 和300m(話音等模擬信號(hào))的有效傳輸距離;
⑥傳輸速率可達(dá)57.6kbps,與傳輸距離有關(guān);
⑦提供串行編程接口,可能靈活配置收發(fā)頻率等參數(shù);
⑧提供RSSI接收信號(hào)強(qiáng)度指示。
3 WE904模塊WE915CTX1的接口
WE915CTX1提供簡(jiǎn)單的用戶接口,如圖2所示。①VCC和GND為電源,電源電壓為3.3~4.5V。②Audio In為待調(diào)制基帶信號(hào)的輸入引腳。其輸入信號(hào)可以是話音等模擬信號(hào),也可以是數(shù)字信號(hào)。對(duì)輸入信號(hào)的要求是,其交流有效值通常為140mV~200mV,更大的輸入有效值能得到更好的信噪比,但也將占用更大的帶寬。通常200mV將產(chǎn)生25kHz的頻偏。TTL電平的數(shù)字信號(hào)輸入Audio In引腳時(shí),必須先降低其電壓有效值,這可以通過使用2個(gè)串聯(lián)電阻分壓來實(shí)現(xiàn)。例如,可以用1個(gè)10kΩ和1個(gè)1.8kΩ的電阻串聯(lián)分壓,但使用的電阻阻值不能太大,否則會(huì)使輸入的方波波形產(chǎn)生嚴(yán)重的畸變。③Audio Out為接收信號(hào)的輸出引腳。當(dāng)輸出模式設(shè)置為模擬輸出(analog)時(shí),輸出信號(hào)有效值通常為140mV~180mV的已解調(diào)基帶信號(hào)。當(dāng)輸出模式設(shè)置為數(shù)字模式(digital)時(shí),輸出信號(hào)Vp-p為3V左右的數(shù)字信號(hào)方波。④LNA_ON為低哭聲放大器電源控制引腳,低電平有效。在接收時(shí)必須置低,能夠得到約15dB的增益;在不接收信號(hào)時(shí)可以關(guān)掉,以降低功耗。⑤ANT為天線連接引腳,其輸出阻抗為50Ω。⑥RSSI為接收信號(hào)強(qiáng)度提示。接收信號(hào)從-110dBm變化到-50dBm時(shí),RSSI的電平大約從0.65V變化到1.70V。⑦CLK、DATA和LE為串行編程控制端口,用來實(shí)現(xiàn)對(duì)WE904芯片的編程控制。以下將詳細(xì)介紹。
4 WE904模塊WE915CTX1的編程控制接口
WE904芯片內(nèi)部有4個(gè)控制寄存器,用來對(duì)WE904芯片的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。這4個(gè)寄存器分別是參考頻率寄存器、發(fā)送頻率寄存器、接收頻率寄存器和模式寄存器。這4個(gè)控制寄存器的相應(yīng)位的功能定義此處不作介紹,讀者可以參考W904的芯片資料。對(duì)這4個(gè)寄存器的寫入控制則是通過CLOCK、DATA和LE三個(gè)引腳業(yè)實(shí)現(xiàn)的,分別與模擬WE915CTX1的CLK、DATA和LE相對(duì)應(yīng),其寫入時(shí)序如圖3所示。
寫入的基本過程為:①LE開始時(shí)為低電平。②當(dāng)LE變?yōu)楦唠娖胶?,?shù)據(jù)在CLOCK的驅(qū)動(dòng)下開始由DATA引腳移入內(nèi)部的移位寄存器。數(shù)據(jù)的移位操作是在CLOCK的上升沿進(jìn)行的。所以設(shè)計(jì)接口時(shí)通常使時(shí)鐘CLOCK的下降沿和位邊界對(duì)齊,這樣在CLOCK的上升沿能有效的采樣到數(shù)據(jù)。③在最后一個(gè)數(shù)據(jù)位移入內(nèi)部移位寄存器后,LE在下一個(gè)時(shí)鐘上升沿之前變低。在LE的下降沿,數(shù)據(jù)將由內(nèi)部移位寄存器寫入控制寄存器。④數(shù)據(jù)具體寫入4個(gè)控制寄存器中的哪一個(gè),是由DATA的最低兩位的值來決定的。這兩位稱為裝載控制位(load control bit)。⑤WE915CTX1要求在CLOCK上升沿到來之前,DATA的數(shù)據(jù)至少已經(jīng)保持45ns,所以CLOCK的頻率不能太高,建議取10MHz以下。
5 5402r McBSP簡(jiǎn)介
5402是TI公司一款性價(jià)比非常優(yōu)越的通用DSP芯片,有著廣泛 的應(yīng)用。它提供有兩個(gè)McBSP。McBSP是一種全雙工的高速同步串行口,可以用來與系統(tǒng)中其它的DSP芯片、編碼解碼器等進(jìn)行高速的串行通信。McBSP的操作由DSP芯片中一系列寄存器來控制。圖4是McBSP的標(biāo)準(zhǔn)操作時(shí)序。無論是發(fā)送還是接收的移位操作,都是由幀同步信號(hào)FSX或者FSR的上升沿觸發(fā)的,并且由時(shí)鐘CLKR或CLKX來同步位邊界。從FSX或FSR的上升沿到移位操作開始可以有幾個(gè)時(shí)鐘的延遲,圖4所示為1個(gè)時(shí)鐘的延遲。這可以由控制寄存器XCR2和RCR2中的相應(yīng)的位來設(shè)定。在每一個(gè)幀同步信號(hào)之后發(fā)送或者接收的數(shù)據(jù)的位數(shù)也在控制寄存器XCR2和RCR2中有相應(yīng)的設(shè)定,圖4是McBSP的最簡(jiǎn)單的操作時(shí)序,對(duì)一般的應(yīng)用已經(jīng)足夠,更強(qiáng)大的功能則需要更復(fù)雜的設(shè)計(jì)。
6 5402與WE904模塊的接口設(shè)計(jì)
在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,圖像數(shù)據(jù)的發(fā)送和對(duì)WE904模塊的編程配置是使用DSP芯片5402的同一個(gè)McBSP來完成的。這了使這兩個(gè)過程互不影響,在設(shè)計(jì)中還使用了5402的一個(gè)I/O引腳XF。圖5為接口電路的簡(jiǎn)單原理,基本原理如下:①在對(duì)WE904模塊配置期間,XF為高電平,LE的輸入決定于McBSP的發(fā)送幀同步FSX,而發(fā)送時(shí)鐘CLKX和發(fā)送數(shù)據(jù)線DX分別驅(qū)動(dòng)WE904模塊的CLK和DATA。②為了對(duì)WE904模塊進(jìn)行配置,McBSP的設(shè)置為FSX周期大于24個(gè)CLKX的時(shí)鐘周期,高電平寬度設(shè)置為24個(gè)CLKX的時(shí)鐘周期。CLKX在驅(qū)動(dòng)CLK時(shí)先反相。這樣即可得到與圖4大體相同的時(shí)序,能夠完成對(duì)WE904模塊的配置。這里給出McBSP各個(gè)控制寄存器的參考值:SPCR1=0x0080,SPCR2=0x0262,RCR1=0x0000,SRGR2=0x301f,MCR1=0x0000,MCR2=0x0000,PCR=0x0b02。③在對(duì)WE904模塊的配置完成后,XF設(shè)置為低電平輸出,此時(shí)LE的輸入值恒為高電平,因此,CLK和DATA的輸入不會(huì)再改變WE904的設(shè)置。此時(shí),發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)從DX串行輸出,經(jīng)分壓后輸入EW904模塊的Audio In。發(fā)送的時(shí)鐘CLKX從FSR引腳輸入。這主要是因?yàn)楸鞠到y(tǒng)的DSP時(shí)鐘為100MHz,DSP的時(shí)鐘經(jīng)過內(nèi)部計(jì)數(shù)器分頻后仍然無法從CLKX引腳得到要求的幾十kHz的時(shí)鐘,所要求的時(shí)鐘必須經(jīng)過再次分頻后(在寄存器FPER中設(shè)定分頻參數(shù))從FSG得到,而發(fā)送幀同步FSX將設(shè)置成在數(shù)據(jù)從DXR拷貝到XSR時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生。在模塊的配置期間,F(xiàn)SR設(shè)置為輸入,不會(huì)影響CLK的輸入值。④XF在與FSX做或運(yùn)算前經(jīng)過了一次反相,主要是因?yàn)閄F在此系統(tǒng)中還同時(shí)用于其它結(jié)構(gòu)的控制,在圖像的發(fā)送期間,要求XF為低電平。
圖4
7 RS232異步串行通信
本系統(tǒng)采用RS232異步串行通信協(xié)議。RS232異步串行通信接口是微機(jī)的傳統(tǒng)外設(shè)接口,特點(diǎn)是使用簡(jiǎn)單,但速率較低。RS232接口在低速數(shù)據(jù)傳輸和工業(yè)控制、工業(yè)數(shù)據(jù)采集等方面有著廣泛的應(yīng)用。由于本系統(tǒng)要傳輸?shù)膱D像數(shù)據(jù)已經(jīng)得到較好的壓縮,速率在幾十kbps,所以本系統(tǒng)使用RS232串行口進(jìn)行通信。當(dāng)不需要握手時(shí),最簡(jiǎn)單的串口通信只需要3條線即可完成連接,單向通信甚至只需要2條線即可。但是由于RS232串行接口的電平較高(通常為正負(fù)4V~12V),不同于通常的TTL電平,所以必須經(jīng)過必要的電平轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)中使用MAXIM的MAX232完成電平轉(zhuǎn)換。RS232的通信協(xié)議的數(shù)據(jù)格式如圖6所示。在每一個(gè)字節(jié)的傳輸時(shí),都是以一個(gè)起始位開始,以停止位結(jié)束(停止位個(gè)數(shù)可設(shè)定)。在停止位前可以加入奇偶校驗(yàn)位,在各個(gè)字節(jié)之間還可以插入空閑位。起始位為0,停止位為1??臻e位也為1,與停止位有相同的電平。接收串口總線在檢測(cè)到起始位的下跳沿時(shí)開始接收數(shù)據(jù)。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,由于數(shù)據(jù)是單向傳輸,RS232的數(shù)據(jù)格式直接由McBSP負(fù)責(zé)構(gòu)建。之后送入WE904模塊的Audio In調(diào)制發(fā)送。如果要求雙向的數(shù)據(jù)傳輸,則可以加上一個(gè)異步串行通信的接口芯片來實(shí)現(xiàn),如TI公司的TL16C750。接收方的微機(jī)負(fù)責(zé)串口數(shù)據(jù)接收。串口接收程序的編寫通常有三種:①使用C或匯編語言控制硬件;②使用Windows的API函數(shù);③使用VB提供的Mscomm控件。本系統(tǒng)使用的是VB的Mscomm控件。這種方法比較簡(jiǎn)單,但是效率稍低,如需要更高效率的程序,可以選擇前兩種方法。關(guān)于串口收發(fā)程序編寫的資料很多,這里不再詳述。
8 FSK無線數(shù)據(jù)傳輸中低頻分量引起的誤碼
在FSK無線數(shù)據(jù)傳輸中,輸入信號(hào)中的低頻分量有可能引起很高的誤碼率。在二相FSK中的具體表現(xiàn)為當(dāng)短時(shí)間內(nèi)輸入信號(hào)中的“1”或“0”的個(gè)數(shù)顯著增多時(shí),接收信號(hào)的誤碼率也顯著上升。這主要是因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)對(duì)信號(hào)中的低頻分成衰減造成的,如系統(tǒng)中的隔直耦合電容的影響等。低頻成分衰減后造成信號(hào)無法正確恢復(fù),從而引起了很高的誤碼率。要提高系統(tǒng)性能,必須使輸入信號(hào)中的低頻成分盡量小并保持恒定,這就是所謂的均衡問題。對(duì)于簡(jiǎn)單的二元輸入,就是要使輸入信號(hào)中的1和0的個(gè)數(shù)盡可能的平衡。通常為減小低頻分量,可以將輸入信號(hào)采用HDB3編碼和曼徹斯特編碼等。HDB3是三元輸入碼,信號(hào)傳輸中有三種電平,需要用專門的硬件實(shí)現(xiàn)。曼徹斯特碼是二元碼。它的簡(jiǎn)單規(guī)則是:1用1到0的跳變來表示,0用0到1的跳變來表示。顯然采用曼徹斯特編碼后,1和0的個(gè)數(shù)達(dá)到了完全的均衡,但同時(shí)它增加了一倍的數(shù)據(jù)量??紤]到數(shù)據(jù)量的要求,本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中借用了高速光纖通信中使用的5B6B編碼。5B6B編碼將5位的二進(jìn)制數(shù)用6位二進(jìn)制數(shù)表示,它從6位二進(jìn)制數(shù)的64種組合中精選出32組對(duì)信碼進(jìn)行編碼。編碼時(shí)有正模式和負(fù)模式兩種,使用時(shí)成對(duì)選擇以使得碼序列中1、0碼個(gè)數(shù)趨于平衡。5B6B具有這樣的特性:該傳輸序列中最大的連及連1個(gè)數(shù)為5。累積的1、0碼個(gè)數(shù)的差值(稱為數(shù)字和)在-3~+3范圍內(nèi)變化。5B6B碼解決了輸入信號(hào)中1和0的均衡問題,同時(shí)具有較高的傳輸效率,它只增加了20%的碼數(shù)。本系統(tǒng)采用5B6B編碼后(在RS232輸出前進(jìn)行),在降低系統(tǒng)的誤碼率方面取得了非常明顯的效果。