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1.1首先,話音通信和寬帶數(shù)據(jù)通信逐漸無(wú)線化。隨著固定無(wú)線接入系統(tǒng)和移動(dòng)通信系統(tǒng)在技術(shù)和市場(chǎng)方面的發(fā)展,通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行通信的用戶數(shù)量急劇增長(zhǎng),在幾年后,無(wú)線話音通信和窄帶數(shù)據(jù)通信的用戶數(shù)量將可能超過(guò)有線用戶。目前在中國(guó)的部分地區(qū),移動(dòng)電話用戶的增長(zhǎng)數(shù)量已超過(guò)有線電話用戶的增長(zhǎng)。
1.2無(wú)線通信須適應(yīng)IP業(yè)務(wù)的發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)的普及和電子商務(wù)等新業(yè)務(wù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)量正以指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng),其中使用IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的業(yè)務(wù)量更是急劇增加。固定無(wú)線接入系統(tǒng)和移動(dòng)通信系統(tǒng)須適應(yīng)IP通信業(yè)務(wù)發(fā)展的需求,并逐漸向高速、寬帶通信網(wǎng)推進(jìn)。
1.3無(wú)線通信與有線通信始終在互補(bǔ)支持發(fā)展。與無(wú)線通信相比,有線通信具有容量大、速率高、寬頻帶和傳輸質(zhì)量穩(wěn)定的特點(diǎn),能滿足高速數(shù)據(jù)通信和寬帶多媒體業(yè)務(wù)的通信需求。在無(wú)線通信方面,第三代移動(dòng)通信擬達(dá)到的目標(biāo)是靜止?fàn)顟B(tài)下為2Mbit/s,10GHz頻段下的固定無(wú)線接入通信已可實(shí)現(xiàn)20Mbit/s左右或更高速率。更高頻段的無(wú)線接入亦在向更高速率邁進(jìn),無(wú)線通信正利用其實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信的優(yōu)勢(shì)始終與有線通信在互補(bǔ)支持發(fā)展著。
2.無(wú)線接入系統(tǒng)在通信網(wǎng)中的定位
無(wú)線接入技術(shù)的主要作用是,在一定條件下,用于提供本地交換局至用戶終端之間的通信傳輸,但不提供局間漫游服務(wù)。在建筑物內(nèi)或局部區(qū)域,可通過(guò)移動(dòng)終端提供服務(wù)。在地形復(fù)雜的山區(qū)、海島或用戶稀少、分散的農(nóng)村地區(qū),鋪設(shè)有線電纜比較困難、投資大,用戶經(jīng)濟(jì)實(shí)力較低,只有選用無(wú)線接入技術(shù),才能解決電話普及與運(yùn)營(yíng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的矛盾。在遇到洪水、地震、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害時(shí),無(wú)線接入系統(tǒng)可作為有線通信網(wǎng)的臨時(shí)應(yīng)急系統(tǒng)快速提供基本業(yè)務(wù)服務(wù)。
在通信網(wǎng)中,無(wú)線接入系統(tǒng)的定位是:本地通信網(wǎng)的部分是本地有線通信網(wǎng)的延伸、補(bǔ)充和臨時(shí)應(yīng)急系統(tǒng)。
3.無(wú)線接入技術(shù)
3.1MMDS接入技術(shù)
MMDS多路微波分配系統(tǒng)已成為有線電視系統(tǒng)的重要組成部分,MMDS是以傳送電視節(jié)目為目的,模擬MMDS只能傳8套節(jié)目,隨著數(shù)字圖像/聲音技術(shù)和對(duì)高速數(shù)據(jù)的社會(huì)需求的出現(xiàn),模擬MMDS正在向數(shù)字MMDS過(guò)渡。MMDS的頻率是2.5~2.7MHz。它的優(yōu)點(diǎn)是:雨衰可以忽略不計(jì);器件成熟;設(shè)備成本低。它的不足是帶寬有限,僅200MHz。許多通信公司看中用LMDS技術(shù)來(lái)作為數(shù)據(jù)、話音和視頻的雙向無(wú)線高速接入網(wǎng)。但由于MMDS的成本遠(yuǎn)低于LMDS,技術(shù)也更成熟,因而通信公司愿意從MMDS入手。它們正在通過(guò)數(shù)字MMDS開(kāi)展無(wú)線雙向高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),主要是雙向無(wú)線高速英特網(wǎng)業(yè)務(wù)。
近年,我國(guó)有的大城市已經(jīng)成功地建成了數(shù)字MMDS系統(tǒng),并且已經(jīng)投入使用。不僅傳送多套電視節(jié)目,同時(shí)還將傳送高速數(shù)據(jù),成為我國(guó)數(shù)字MMDS應(yīng)用的先驅(qū)。數(shù)字MMDS不應(yīng)該單純?yōu)榱硕鄠麟娨暪?jié)目,而應(yīng)該充分發(fā)揮數(shù)字系統(tǒng)的功能,同時(shí)傳送高速數(shù)據(jù),開(kāi)展增值業(yè)務(wù)。高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,同時(shí)也為MMDS經(jīng)營(yíng)者帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)閿?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的收入遠(yuǎn)高于電視業(yè)務(wù)的收入。
3.2LMDS接入技術(shù)
本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)LMDS工作于24GHz~38GHz頻段,帶寬在1.3GHz左右,傳輸容量大和應(yīng)用靈活等特點(diǎn)使其成為目前倍受矚目的天線寬帶接入技術(shù)。
一個(gè)完整的LMDS系統(tǒng)由四部分組成,分別是本地光纖骨干網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中心(NOC)、基站系統(tǒng)、用戶端設(shè)備(CPE)。
寬帶無(wú)線接入技術(shù)主要有多通道多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)(MMDS)和本地多點(diǎn)分配業(yè)務(wù)(LMDS)兩種。它們是在成熟的微波傳輸技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的,所采用的調(diào)制方式與微波傳輸相似,主要為相移鍵控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度調(diào)制QAM(包括4-QAM、16-QAM、64-QAM等)。不同之處是MMDS和LMDS均采用一點(diǎn)多址方式,微波傳輸則采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式。
LMDS的特點(diǎn)是:
(1)LMDS的帶寬可與光纖相比擬,實(shí)現(xiàn)無(wú)線“光纖”到樓,可用頻帶至少1GHz。與其他接入技術(shù)相比,LMDS是最后一公里光纖的靈活替代技術(shù)。
(2)光纖傳輸速率高達(dá)Gb/s,而LMDS傳輸速率可達(dá)155Mb/s,穩(wěn)居第二。
(3)LMDS可支持所有主要的話音和數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn),如ATM、TCP/IP、MPEG-2等。
(4)LMDS工作在毫米波波段、20~40GHz頻率上,被許可的頻率是24GHz、28GHz、31GHz、38GHz,其中以28GHz獲得的許可較多,該頻段具有較寬松的頻譜范圍,最有潛力提供多種業(yè)務(wù)。
LMDS的缺點(diǎn)是:
(1)傳輸距離很短,僅5~6Km,因而不得不采用多個(gè)小蜂窩結(jié)構(gòu)來(lái)覆蓋一個(gè)城市。
(2)多蜂窩系統(tǒng)復(fù)雜。
(3)設(shè)備成本高。
(4)雨衰太大,降雨時(shí)很難工作。
3.3WCDMA接入技術(shù)
WCDMA技術(shù)能為用戶帶來(lái)最高2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率,在這樣的條件下,現(xiàn)在計(jì)算機(jī)中應(yīng)用的任何媒體都能通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)輕松地傳遞。WCDMA的優(yōu)勢(shì)在于,碼片速率高,有效地利用了頻率選擇性分集和空間的接收和發(fā)射分集,可以解決多徑問(wèn)題和衰落問(wèn)題,采用Turbo信道編解碼,提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速率,FDD制式能夠提供廣域的全覆蓋。下行基站區(qū)分采用獨(dú)有的小區(qū)搜索方法,無(wú)需基站間嚴(yán)格同步;采用連續(xù)導(dǎo)頻技術(shù),能夠支持高速移動(dòng)終端。相比第二代的移動(dòng)通信技術(shù),WCDMA具有:更大的系統(tǒng)容量
、更優(yōu)的話音質(zhì)量、更高的頻譜效率、更快的數(shù)據(jù)速率、更強(qiáng)的抗衰落能力、更好的抗多徑性、能夠應(yīng)用于高達(dá)500Km/h的移動(dòng)終端的技術(shù)優(yōu)勢(shì),而且能夠從GSM系統(tǒng)進(jìn)行平滑過(guò)渡,保證運(yùn)營(yíng)商的投資,為3G運(yùn)營(yíng)提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。WCDMA通過(guò)有效地利用寬頻帶,不僅能順暢地處理聲音、圖像數(shù)據(jù)、與互聯(lián)網(wǎng)快速連接,而且WCDMA和MPEG-4技術(shù)結(jié)合起來(lái)還可以處理真實(shí)的動(dòng)態(tài)圖像。
3.43G通信技術(shù)
在上述通信技術(shù)的基礎(chǔ)之上,無(wú)線通信技術(shù)將邁向3G通信技術(shù)時(shí)代。3G強(qiáng)大的帶寬和傳輸速率給多媒體通信提供了高速傳輸?shù)目赡苄浴耐ㄐ湃萘可?3G較第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)有大幅提升。另外,3G有效地利用了頻率選擇性分集和空間的接收和發(fā)射分集,可以解決多徑問(wèn)題和衰落問(wèn)題,使傳輸速率有了大幅提高,該技術(shù)又稱為國(guó)際移動(dòng)電話2000,該技術(shù)規(guī)定,移動(dòng)終端以車速移動(dòng)時(shí),其傳轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)速率為144Kbps,室外靜止或步行時(shí)速率為384Kbps,而室內(nèi)為2Mbps。但這些要求并不意味著用戶可用速率就可以達(dá)到2Mbps,因?yàn)槭覂?nèi)速率還將依賴于建筑物內(nèi)詳細(xì)的頻率規(guī)劃以及組織與運(yùn)營(yíng)商協(xié)作的緊密程度。然而,無(wú)線LAN一類的高速業(yè)務(wù)的速率已可達(dá)54Mbps。
3.54G通信技術(shù)
在3G技術(shù)還沒(méi)有最終成型時(shí),人們又開(kāi)始提出了4G技術(shù)。該技術(shù)目前還只有一個(gè)主題概念,就是無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),隨著互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展4G也會(huì)繼續(xù)高速發(fā)展;電腦日趨向小型化、簡(jiǎn)便化,最終將所有技術(shù)整合為一個(gè)類似PDA的產(chǎn)品,將來(lái)4G在業(yè)務(wù)上、功能上、頻寬上均有別于3G,應(yīng)該是將所有無(wú)線服務(wù)聯(lián)合在一起,能在任何地方接入互聯(lián)網(wǎng),包括衛(wèi)星通訊、定位定時(shí)、數(shù)據(jù)收集遠(yuǎn)程控制等綜合功能。4G將會(huì)是多功能集成的寬帶流動(dòng)通訊系統(tǒng),是寬帶接入IP的系統(tǒng)。
要想使上述構(gòu)想成為現(xiàn)實(shí),就必須打破常規(guī)的鐵路通信網(wǎng)的接入方式,采用先進(jìn)的、現(xiàn)代化的有線和無(wú)線通信的傳輸和接入方式,實(shí)現(xiàn)鐵路通信網(wǎng)的升級(jí),適應(yīng)信息社會(huì)的發(fā)展,發(fā)揮鐵路通信網(wǎng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
一、鐵路接入網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)狀
由于鐵路列車具有高速運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),因而無(wú)線(移動(dòng)通信)接入網(wǎng)在鐵路通信網(wǎng)中占有相當(dāng)大的比重。當(dāng)然,固定位置的車站(場(chǎng))、單位以及各種固定設(shè)施之間的通信方式,首選方案仍是采用SDH光同步數(shù)字傳輸設(shè)備進(jìn)行組建,同時(shí)應(yīng)考慮采用ATM交換以及網(wǎng)絡(luò)IP通信等先進(jìn)技術(shù)來(lái)構(gòu)成通信主干網(wǎng)及光纖用戶接入網(wǎng)。比如采用“雙纖單向環(huán)”接入方式,其不僅具有高速、安全、傳輸質(zhì)量高、價(jià)格合理等光纖通信特有的優(yōu)點(diǎn),而且還具有路由迂回、設(shè)備備用等特點(diǎn),從而具備自愈合功能,并使系統(tǒng)的可靠性大大提高。另外,采用遠(yuǎn)端用戶單元(RSU)和數(shù)字環(huán)路載波(DLC)設(shè)備,組網(wǎng)更靈活、方便。組網(wǎng)的過(guò)程中要把投資與效益綜合統(tǒng)籌來(lái)考慮,使系統(tǒng)不僅滿足現(xiàn)在乃至幾年內(nèi)鐵路通信的需求,而且還能夠?yàn)槌鲂械穆每图暗孛嬗脩籼峁┫冗M(jìn)的電信業(yè)務(wù),并且還需具備便于擴(kuò)容的功能。
按照通信網(wǎng)被分為主干網(wǎng),局域網(wǎng)和接入網(wǎng)等三部分的構(gòu)思來(lái)看,鐵路通信網(wǎng)也可以通過(guò)上述劃分方法進(jìn)行。就鐵路的通信網(wǎng)來(lái)看,接入網(wǎng)占有相當(dāng)大的比重,包括有線接入網(wǎng)和無(wú)線接入網(wǎng)兩大部分。鐵路有線接入網(wǎng)的情況與電信的接入通信網(wǎng)相似,鐵道部將在未來(lái)的1~2年內(nèi)建成可覆蓋全國(guó)大中城市的鐵路互聯(lián)網(wǎng),它是由鐵路部門(mén)依托于基礎(chǔ)鐵路電信網(wǎng),組織建設(shè)的可以支持眾多信息服務(wù)的、具有多媒體通信能力的全國(guó)范圍的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),鐵道部將有可能成為我國(guó)第六個(gè)面向大眾的計(jì)算機(jī)信息互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)單位,為鐵路通信走向市場(chǎng)做準(zhǔn)備。關(guān)于有線接入這里不再敘述,下面主要討論鐵路的無(wú)線接入網(wǎng),為此首先回顧一下移動(dòng)通信的發(fā)展過(guò)程。
1.移動(dòng)通信的發(fā)展過(guò)程
移動(dòng)通信技術(shù)經(jīng)歷了由模擬到數(shù)字,由頻分多址到頻分+時(shí)分多址,再到碼分多址(CDMA)的發(fā)展過(guò)程,并即將向?qū)拵Щ?、智能化和個(gè)人化的方向發(fā)展。移動(dòng)通信系統(tǒng)大體可分為二代,第一代是以模擬技術(shù)為主,頻分多址,工作在400~800MHz頻段。由于模擬系統(tǒng)存在頻譜利用率低、容量小、設(shè)備復(fù)雜、抗干擾性能差、保密性不強(qiáng)、價(jià)位高、業(yè)務(wù)面窄等固有缺點(diǎn),不能滿足通信市場(chǎng)急速發(fā)展的需要,因此誕生了第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)。第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用數(shù)字化、時(shí)分多址方式等全數(shù)字化技術(shù),克服了第一代移動(dòng)通信的缺點(diǎn),得到了迅速發(fā)展,目前的移動(dòng)通信數(shù)模兼容,以數(shù)字系統(tǒng)為主。隨著用戶對(duì)信息接入量的需求呈指數(shù)的增長(zhǎng),電信工作者們著手建立最新一代的移動(dòng)通信第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)。
第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)具有全球化、智能化、個(gè)人化和綜合化的特點(diǎn),工作在2000MHz波段,采用寬帶的CDMA技術(shù),涵蓋地面系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng),包括海陸空三維服務(wù)面,集成話音、數(shù)據(jù)、視像、ISDN和多媒體多種業(yè)務(wù)。這一系統(tǒng)以多種空中接口和接入方式,可向高速和慢速移動(dòng)用戶提供服務(wù)。
2.鐵路無(wú)線接入網(wǎng)現(xiàn)狀
鐵路通信網(wǎng)是為旅客和鐵路公務(wù)、應(yīng)急搶險(xiǎn)、行車維修等人員提供及時(shí)可靠的通信,以提高服務(wù)等級(jí)和運(yùn)輸效率。保證列車的安全,達(dá)到高效運(yùn)營(yíng)而建立的,它是一種集列車公務(wù)通信和區(qū)間移動(dòng)作業(yè)通信為一體的列車移動(dòng)通信系統(tǒng)。但是鐵路結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn),決定了該系統(tǒng)與公用移動(dòng)通信網(wǎng)和區(qū)域性的專業(yè)移動(dòng)通信網(wǎng)的差別,它是一種屬于線面結(jié)合、以線為主的鏈狀網(wǎng)。
鐵路通信的無(wú)線接入部分目前僅有的是400MHz的無(wú)線列調(diào)系統(tǒng),它完成車站值班員與進(jìn)入其管轄區(qū)段的列車車長(zhǎng)以及列車司機(jī)之間的通話聯(lián)系。當(dāng)列車即將進(jìn)站或即將出站時(shí),這些通話才進(jìn)行,否則如果沒(méi)有特殊的情況,則在列車運(yùn)行于區(qū)間時(shí),通話一般不進(jìn)行,這主要是從節(jié)約頻率資源,減少同頻干擾的角度出發(fā)的。但是,隨著鐵路現(xiàn)代化改造進(jìn)程的迅速推進(jìn),從前單一的無(wú)線列調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足鐵路無(wú)線通信的需要,這樣就迫切需要建設(shè)一套適合于鐵路現(xiàn)代化運(yùn)營(yíng)指揮需要的先進(jìn)的無(wú)線通信系統(tǒng)。這一系統(tǒng)應(yīng)該采用小區(qū)制,并完成大三角功能。也就是說(shuō),系統(tǒng)必須可以實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心與車站值班員之間、車站值班員與列車司機(jī)之間、列車司機(jī)與調(diào)度中心之間的通話功能,必須可以實(shí)現(xiàn)線路管理區(qū)間的公務(wù)移動(dòng)通信功能,同時(shí)還必須能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)度中心與列車司機(jī)室之間實(shí)時(shí)的雙向數(shù)據(jù)通信功能?;谶@一想法,構(gòu)成鐵路無(wú)線通信接入網(wǎng)的方式可以采用現(xiàn)有的無(wú)線通信方式的集群通信方式、GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))移動(dòng)通信方式、CDMA移動(dòng)通信方式。
集群通信系統(tǒng)是一種功能強(qiáng)大的專用移動(dòng)通信系統(tǒng),是通信與微處理機(jī)技術(shù)、程控交換技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。它集交換、控制、通信于一體,通過(guò)無(wú)線撥號(hào)的方式把一組信道自動(dòng)最優(yōu)地動(dòng)態(tài)分配給系統(tǒng)內(nèi)部用戶,最大限度地利用系統(tǒng)資源和頻率資源,降低系統(tǒng)內(nèi)呼損,提高服務(wù)質(zhì)量。由于它具有群呼、組呼、強(qiáng)插、強(qiáng)拆等功能,特別適合于調(diào)度指揮以及應(yīng)急、搶險(xiǎn)等場(chǎng)合,并較好地解決了通信頻率合理分配的問(wèn)題,因而倍受專業(yè)運(yùn)營(yíng)管理部門(mén)的青睞,被確定為現(xiàn)行鐵路移動(dòng)通信方式的首選類型。但是這一系統(tǒng)還具有一定的缺點(diǎn),主要包括采用動(dòng)態(tài)的頻率分配,沒(méi)有考慮與周圍公用網(wǎng)的有效融合問(wèn)題,沒(méi)有先進(jìn)的路由合理選擇功能,并且在建立通路和自動(dòng)過(guò)網(wǎng)時(shí)存在信息丟失現(xiàn)象,保密性不強(qiáng),容易受干擾等,這些缺點(diǎn)對(duì)于話音通信的影響不大,但是會(huì)對(duì)列車與調(diào)度指揮中心之間的實(shí)時(shí)雙向數(shù)據(jù)通信造成較大的誤碼,因而對(duì)于要求較高數(shù)據(jù)通信誤碼率的場(chǎng)合并不適合。
即將動(dòng)工的秦沈客運(yùn)專線的移動(dòng)通信系統(tǒng)主要包括400MHz的無(wú)線列調(diào)系統(tǒng)和800MHz的集群移動(dòng)通信系統(tǒng),考慮到集群移動(dòng)通信系統(tǒng)在越區(qū)切換過(guò)程中會(huì)存在信息的損傷,因此將數(shù)據(jù)通信部分交由無(wú)線列調(diào)系統(tǒng)來(lái)完成,集群移動(dòng)通信系統(tǒng)僅進(jìn)行區(qū)間通信(如大三角功能的話音通信,公務(wù)通信以及應(yīng)急搶險(xiǎn)通信等),并留有調(diào)度電話進(jìn)入的余地和接入公用通信網(wǎng)的功能。這一系統(tǒng)也是我國(guó)鐵路以集群通信的方式為無(wú)線接入系統(tǒng)的第一例,是我國(guó)鐵路通信史上的一個(gè)重大變革。
二、鐵路無(wú)線接入網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)
隨著改革的進(jìn)一步深入和社會(huì)信息化的進(jìn)展,不僅要求鐵路通信網(wǎng)具有更強(qiáng)的保障鐵路安全運(yùn)營(yíng)的通信功能,以適應(yīng)高速列車通信的需求,而且要以鐵道部的全程全網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)全力發(fā)展電信增值服務(wù)及經(jīng)營(yíng)與中國(guó)電信業(yè)務(wù)范圍一樣的電信業(yè)務(wù),參與同中國(guó)電信的競(jìng)爭(zhēng),使旅客和網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)的廣大用戶方便地享受信息的服務(wù)。比如隨時(shí)隨地的提供鐵路客貨運(yùn)輸資訊信息、訂購(gòu)火車票等服務(wù),在列車就能享受語(yǔ)音、傳真、數(shù)據(jù)、視頻、移動(dòng)通信及Internet等服務(wù)。不過(guò),鐵路現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施龐大而落后,這是目前該網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的最大障礙。
80年代開(kāi)發(fā)應(yīng)用的集群移動(dòng)通信系統(tǒng)具有信道利用率高、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點(diǎn),能夠確保旅客通話的高質(zhì)量和優(yōu)先等級(jí),可供列車公務(wù)人員進(jìn)行業(yè)務(wù)通信,也可利用調(diào)度功能組成臨時(shí)的應(yīng)急通信和收容沿線的移動(dòng)作業(yè)通信,基本上能夠滿足目前的鐵路通信的需要,秦沈客運(yùn)專線就是采用這一系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)鐵路移動(dòng)通信的功能。但從更高的通信目標(biāo)來(lái)說(shuō),比如為了實(shí)現(xiàn)列車的實(shí)時(shí)定位、追蹤,讓列車上和列車下的公務(wù)人員都能夠隨時(shí)隨地獲得整個(gè)路況信息,實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行、調(diào)度等自動(dòng)控制,能夠?yàn)閺V大旅客提供除語(yǔ)音服務(wù)外,還能提供傳真、數(shù)據(jù)、視頻、移動(dòng)通信及Internet等服務(wù),還有向鐵路沿線的居民提供電信業(yè)務(wù),隨著這些業(yè)務(wù)的出現(xiàn),原有的通信系統(tǒng)就不能滿足要求,應(yīng)該應(yīng)用先進(jìn)的移動(dòng)通信技術(shù),對(duì)鐵路通信網(wǎng)進(jìn)行改造,建立新的、必要的移動(dòng)通信系統(tǒng),比如微蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng),或者是第三代的移動(dòng)通信系統(tǒng)。當(dāng)然,建造鐵路通信網(wǎng),應(yīng)根據(jù)鐵路的實(shí)際情況,在不同的地區(qū)要因地制宜地發(fā)展有線和無(wú)線接入系統(tǒng)。
考慮到未來(lái)鐵路發(fā)展對(duì)通信的需求,認(rèn)為在通信系統(tǒng)壽命期內(nèi),運(yùn)輸會(huì)出現(xiàn)明顯的增加,作為用戶聯(lián)絡(luò)手段的通信系統(tǒng),在規(guī)劃其指標(biāo)構(gòu)成時(shí),必須計(jì)算一定的彈性需求。此外還要考慮通信系統(tǒng)的容量擴(kuò)充性問(wèn)題,選擇便于擴(kuò)容的通信方式。從系統(tǒng)高可靠性的要求出發(fā),還必須與別的系統(tǒng)(如微波/租用線路等)結(jié)合起來(lái)構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體,以此提供必要的備份。
在歐洲,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究和決策,最初確定的是兩種系統(tǒng),一個(gè)是GSM,另一個(gè)是TETRA(泛歐集群無(wú)線通信)。后來(lái)由于GSM的技術(shù)日趨成熟,使用范圍迅速擴(kuò)大,造價(jià)逐漸下降,并且又由于在用戶迅速擴(kuò)展的情況下,集群移動(dòng)通信解決方案所存在的問(wèn)題日趨突出。鑒于此,歐洲的鐵路移動(dòng)通信系統(tǒng)最后定位于GSM的方式,并將鐵路移動(dòng)通信所具有的特色(群呼、組呼、優(yōu)先級(jí)別、強(qiáng)插、強(qiáng)拆等功能)加進(jìn)去,構(gòu)成GSMR(用于鐵路的全球移動(dòng)通信系統(tǒng))的解決方案。
鐵路通信網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是向著與公用網(wǎng)相融合的方向,并達(dá)到與公用網(wǎng)的統(tǒng)一。從而使得用戶無(wú)比是在運(yùn)行中的列車上,還是在鐵路網(wǎng)的覆蓋區(qū)域均能夠通過(guò)鐵路通信網(wǎng)進(jìn)行如同辦公室一樣方便的信息交流,如進(jìn)行電話聯(lián)絡(luò),寬帶的數(shù)據(jù)通信和圖像傳輸,接入Internet等。而要滿足這一要求,集群移動(dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,GSM(R)和現(xiàn)行的CDMA技術(shù)也不能達(dá)到這一要求。從現(xiàn)在的發(fā)展情況看,惟有第三代的CDMA技術(shù)才可能擔(dān)當(dāng)起這一重任。因此,鐵路通信網(wǎng)的無(wú)線接入部分今后的發(fā)展方向也必須是朝著第三代CDMA的方向。當(dāng)然,并不是說(shuō)第三代的CDMA技術(shù)就可以直接用來(lái)完成未來(lái)的鐵路無(wú)線接入系統(tǒng)的功能,如同GSMR一樣,必須將鐵路通信所必備的功能(如群呼、組呼、優(yōu)先級(jí)別、強(qiáng)插、強(qiáng)拆等功能)融入這一技術(shù)之中,形成具有鐵路通信特有要求的公用無(wú)線通信接入網(wǎng)。
關(guān)鍵詞:小學(xué)數(shù)學(xué) 生活化 解決實(shí)際問(wèn)題 實(shí)踐 探索
中圖分類號(hào):G623.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1673-9795(2014)01(b)-0000-00
隨著新課改的不斷深化,對(duì)小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)目標(biāo)作出了相應(yīng)調(diào)整,以往小學(xué)數(shù)學(xué)僅要求學(xué)生對(duì)教材中的數(shù)學(xué)方法簡(jiǎn)單掌握,教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)在理論方面,對(duì)于能否學(xué)以致用,用數(shù)學(xué)方法解決生活中的問(wèn)題則甚少關(guān)注。當(dāng)前,在新課改背景下,小學(xué)數(shù)學(xué)更為側(cè)重學(xué)生能否在生活中對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行靈活應(yīng)用。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生主動(dòng)投入到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中,培養(yǎng)學(xué)生用理論指導(dǎo)實(shí)踐的能力,教師應(yīng)在數(shù)學(xué)教學(xué)中引入生活化的應(yīng)用問(wèn)題,使教學(xué)與生活相貼近,改變學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)的感觀,變枯燥、乏味為生動(dòng)、直觀,變晦澀難懂為清晰易懂,讓學(xué)生體會(huì)到生活中處處有數(shù)學(xué),切實(shí)感受數(shù)學(xué)的魅力。小學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)和學(xué)習(xí)中,無(wú)論是學(xué)生還是教師都對(duì)數(shù)學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題的學(xué)和教比較頭疼,普遍認(rèn)為解決實(shí)際問(wèn)題是小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)。本文筆者根據(jù)多年來(lái)從事教學(xué)一些工作的積累和經(jīng)驗(yàn),淺析了在小學(xué)數(shù)學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題教學(xué)中的體現(xiàn)生活化、貫徹生活化的一些方法。
1 注重小學(xué)數(shù)學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題教學(xué)目標(biāo)的整合
在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中,教師應(yīng)當(dāng)充分重視解決實(shí)際問(wèn)題對(duì)于學(xué)生價(jià)值目標(biāo)的培養(yǎng)和實(shí)用技能的訓(xùn)練,以及在生活化教學(xué)中起到的重要作用有足夠充分的認(rèn)識(shí)。在實(shí)際教學(xué)中融入學(xué)生的日常生活,要將學(xué)生的日常生活作為課程資源開(kāi)發(fā)的重要領(lǐng)域,尤其是有益于學(xué)生綜合發(fā)展和健康發(fā)展的活動(dòng),可以積極引進(jìn)課堂教學(xué)之中。新課程改革明確指出了數(shù)學(xué)教學(xué)中的生活化教學(xué)方向,因此數(shù)學(xué)教師應(yīng)當(dāng)樹(shù)立生活化的教學(xué)理念,掌握生活化的教學(xué)方法,將日常生活中的點(diǎn)滴收集到課堂中,讓數(shù)學(xué)課堂擺脫傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)中的死記硬背、不求甚解、囫圇吞棗、人云亦云的教學(xué)模式,讓生活化的教學(xué)方式聯(lián)系數(shù)學(xué)課程和學(xué)生的實(shí)際生活,豐富了原本枯燥的教學(xué)內(nèi)容,使數(shù)學(xué)教學(xué)能夠真正源于生活、服務(wù)于生活。解決實(shí)際問(wèn)題教學(xué)不僅使學(xué)生獲得了解決解決實(shí)際問(wèn)題的技能和知識(shí),更強(qiáng)調(diào)了數(shù)學(xué)在實(shí)際生活中的應(yīng)用,增強(qiáng)了學(xué)生在日常生活中應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)意識(shí),使學(xué)生不僅獲得了知識(shí)上的提高,也獲得了情感和操作技能和應(yīng)用技能上的進(jìn)步。在小學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題教學(xué)的過(guò)程中,通過(guò)對(duì)解決實(shí)際問(wèn)題教學(xué)目標(biāo)的整合與平衡,是充分發(fā)揮解決實(shí)際問(wèn)題教學(xué)作用的重要手段。
2 解決實(shí)際問(wèn)題題型設(shè)置應(yīng)當(dāng)符合學(xué)生的生活現(xiàn)實(shí)
生活化的教學(xué)方法將源于生活、高于生活的數(shù)學(xué)知識(shí)融入數(shù)學(xué)教學(xué)之中,真正提高了學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力,在數(shù)學(xué)教學(xué)中完美地融入了素質(zhì)教育。隨著新課改的推進(jìn)和素質(zhì)教育在我國(guó)的普遍推廣,生活化方式的學(xué)習(xí)和教學(xué)方法受到廣大教師的青睞,并在實(shí)際課堂中得到了大量的應(yīng)用。學(xué)以致用是教育的目標(biāo),教師在給學(xué)生傳授知識(shí)的同時(shí)要通過(guò)潛移默化的引導(dǎo),使學(xué)生學(xué)會(huì)用所學(xué)知識(shí)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題,而不是僅僅學(xué)會(huì)了解答考試題。通過(guò)生活化的教學(xué)方式使學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí),享受用數(shù)學(xué)知識(shí)分析、解決生活中的實(shí)際問(wèn)題帶來(lái)的成就感和樂(lè)趣,是生活化的教學(xué)方式給學(xué)生帶來(lái)的不一樣的感受。要在小學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題教學(xué)中體現(xiàn)生活化,首先應(yīng)當(dāng)設(shè)置生活化的解決實(shí)際問(wèn)題。教師在日常做題訓(xùn)練和考試中,設(shè)置解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)不能簡(jiǎn)單的抄襲或引用題庫(kù)或其它解決實(shí)際問(wèn)題,而應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生生活中接觸到的實(shí)際設(shè)置相應(yīng)的解決實(shí)際問(wèn)題,要想充分發(fā)揮解決實(shí)際問(wèn)題在生活化進(jìn)程上的功效,教師應(yīng)當(dāng)充分觀察實(shí)際生活、觀察學(xué)生生活中的點(diǎn)滴,設(shè)計(jì)符合學(xué)生生活現(xiàn)實(shí)的解決實(shí)際問(wèn)題。從解決實(shí)際問(wèn)題的內(nèi)容、解決實(shí)際問(wèn)題的題干和答案都應(yīng)當(dāng)充分考慮學(xué)生實(shí)際生活中的內(nèi)容。在小學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題教學(xué)中,許多題型通常涉及一些學(xué)生生活中沒(méi)有的或不符合生活現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題,阻礙了解決實(shí)際問(wèn)題在學(xué)生情感上的認(rèn)知和認(rèn)同。例如一次小學(xué)數(shù)學(xué)考試試卷中的解決實(shí)際問(wèn)題“小明坐公交車從甲地到丙地,他先從甲地到乙地,坐了五站公交車,后從乙地到丙地坐了六站公交車,問(wèn)小明從甲地到丙地一共坐了幾站公交車?”這是一個(gè)很簡(jiǎn)單的意在應(yīng)用加法的解決實(shí)際問(wèn)題,在城市生活的學(xué)生很容易得出答案,但是在農(nóng)村生活的學(xué)生對(duì)公交車的概念不是很清楚,對(duì)公交車的站也不是很理解,因此不能得出正確的答案和有效的理解。通過(guò)這樣的題實(shí)現(xiàn)生活化的目標(biāo)也無(wú)從談起。
3 通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題教學(xué)提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣
小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)是引導(dǎo)學(xué)生從最簡(jiǎn)單、最基本的數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的階段,教師通過(guò)解決實(shí)際問(wèn)題的形式將生活中的實(shí)際融入數(shù)學(xué)中,可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,可以是生活化的目標(biāo)在數(shù)學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題教學(xué)中得到更好的體現(xiàn)。為了增強(qiáng)數(shù)學(xué)課程在實(shí)際生活中的應(yīng)用,為了誘導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí),提高學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣和增強(qiáng)課堂的參與程度,提高學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力和理論聯(lián)系實(shí)際的能力,培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)理論解決實(shí)際生活問(wèn)題的技巧,教師在進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)的過(guò)程中有必要將生活中的實(shí)際問(wèn)題引入到枯燥乏味的數(shù)學(xué)理論之中,使純理論的數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)過(guò)程變得生動(dòng)、具體和直觀,使同學(xué)們?cè)鰪?qiáng)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,理解數(shù)學(xué)在生活中的實(shí)際應(yīng)用,利用數(shù)學(xué)解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。
4 結(jié)語(yǔ)
總之,所謂解決實(shí)際問(wèn)題,就是要充分體現(xiàn)應(yīng)用的特征,應(yīng)當(dāng)將實(shí)際生活或生活化的內(nèi)容在解決實(shí)際問(wèn)題教學(xué)中充分體現(xiàn),因此在小學(xué)數(shù)學(xué)的解決實(shí)際問(wèn)題教學(xué)中,如何充分發(fā)揮解決實(shí)際問(wèn)題的特征和教學(xué)特點(diǎn),將生活化的內(nèi)容融入解決實(shí)際問(wèn)題教學(xué)之中是當(dāng)前教學(xué)改革推進(jìn)過(guò)程中的要點(diǎn)。。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】中壓寬帶 電力線 通信接入方式 信道特征 測(cè)試 分析
一、中壓電力線路的結(jié)構(gòu)與特征
中壓電網(wǎng)構(gòu)成相對(duì)簡(jiǎn)單。與低壓線路相比,它能夠克服距離長(zhǎng)短的限制,噪音較低,然而,供電系統(tǒng)僅適合于幾十赫茲低頻信號(hào)傳輸,如果進(jìn)行高頻信號(hào)傳輸,附加寬帶PLC的使用,就會(huì)產(chǎn)生一系列影響信號(hào)傳輸質(zhì)量的不良因素,如:通信串?dāng)_、信號(hào)泄漏、信號(hào)的干擾等,解決這些問(wèn)題的唯一方法就是發(fā)明更加高端、更為先進(jìn)的PLC接入設(shè)備與調(diào)制方式。其中寬帶PLC中壓耦合接入設(shè)備成為重點(diǎn)探究的對(duì)象,經(jīng)研究其符合我國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與特征。我國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)圖如下所示:
從上圖可看出:我國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)包括:高、中、低三個(gè)層次級(jí)別,變壓器將各個(gè)等級(jí)層次連接起來(lái),這無(wú)疑成為了高載頻數(shù)據(jù)通信的一大障礙,所以,要想解除變壓器的限制,就要通過(guò)分級(jí)接入的方式來(lái)處理PLC寬帶鏈接,也就是要根據(jù)各個(gè)電壓級(jí)別層次來(lái)對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)出適應(yīng)性的接入設(shè)備。如圖展示,只有在中低壓中間設(shè)置合適的接入設(shè)備,才能確保遠(yuǎn)距離通訊的實(shí)現(xiàn)。
二、中壓寬帶PLC系統(tǒng)接入方式
這一系統(tǒng)接入涵蓋PLC 以及同其他寬帶通信網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商)之間的接口, 傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)與這一接口鏈接起來(lái)得到相關(guān)的數(shù)據(jù)信息,其中包括傳輸信號(hào)于中壓線路的設(shè)備接口,這些傳輸?shù)男盘?hào)需要途經(jīng)MV-PLC主調(diào)制設(shè)備以及MV耦合裝置這兩項(xiàng)設(shè)備。
MV-PLC主調(diào)制設(shè)備是對(duì)中壓與低壓連接處的接口進(jìn)行調(diào)節(jié),主要作用為將中壓線中所附帶的寬帶PLC數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換與調(diào)制,直接目標(biāo)為低壓線路,終極目的為網(wǎng)絡(luò)用戶。下面就第一個(gè)中壓PLC實(shí)驗(yàn)線路展開(kāi)測(cè)試,把這一測(cè)試當(dāng)作理論探究的依據(jù)。
三、中壓線路信道測(cè)試與分析
(一)測(cè)試的目的與結(jié)果分析
目的:研究出更先進(jìn)的設(shè)計(jì)依據(jù)以及技術(shù)儲(chǔ)備為寬帶PLC逐步發(fā)展到中壓線路打下基礎(chǔ),為全程中壓線路長(zhǎng)距離接入做好技術(shù)與信息資源上的準(zhǔn)備。
(二)測(cè)試結(jié)果分析
1.阻抗特性分析
經(jīng)過(guò)實(shí)踐的操作運(yùn)行得出:中壓10kv配電線路的阻抗性能會(huì)受到測(cè)量方位、時(shí)間以及頻率等的影響,會(huì)隨著它們?nèi)プ兓兓扔蓴?shù)十到上百的量,通過(guò)高頻信號(hào)發(fā)生器所出現(xiàn)的正弦電壓信號(hào),設(shè)定1MHZ-30MHZ的頻率范圍,在500KHZ的頻率間查看阻抗變化。通過(guò)采集V1、V2來(lái)對(duì)應(yīng)計(jì)算出線路的阻抗值。下圖為測(cè)試整理后得出的中壓線路輸入阻抗變化圖:
2.噪聲特征分析
經(jīng)過(guò)實(shí)踐測(cè)試得出:中壓線路的有色背景噪聲大概在―60dBV/hz―80dBV/hz,同低壓線路的平均噪音對(duì)比起來(lái),大約多出10 dBV/hz。而且其窄帶擾亂性噪音則更高。而且測(cè)試發(fā)現(xiàn):中壓線路中各個(gè)測(cè)試點(diǎn)有色背景噪聲的PSD數(shù)值間沒(méi)有很大差別,其窄帶干擾也發(fā)生在小于25MHZ的范圍內(nèi)。由此可見(jiàn),展開(kāi)對(duì)線路上噪聲頻域以及進(jìn)行時(shí)等方面的分析是十分必要的。
3.衰減性分析
與低壓線路相比,中壓線路更容易發(fā)生衰減現(xiàn)象,而且相對(duì)嚴(yán)重。大概每100米衰減8―11db,但是,在1.7千米線路范圍內(nèi)也能夠順利進(jìn)行通信。當(dāng)將調(diào)制解調(diào)器的功率放大時(shí),在各個(gè)測(cè)試長(zhǎng)度中都能夠達(dá)到信息傳輸與通信通話等目的,實(shí)現(xiàn)了通訊水平的提高。各個(gè)測(cè)試點(diǎn)距離下的測(cè)試內(nèi)容與數(shù)據(jù)如下圖:
四、總結(jié)
為了提高通信質(zhì)量與水平就要促進(jìn)寬帶PLC系統(tǒng)向著中壓電力線路前進(jìn),經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)驗(yàn)與測(cè)試來(lái)提供大量寶貴的信息數(shù)據(jù)資源,并且在阻抗性、衰減性等加以發(fā)展與更新。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:高校校園網(wǎng),無(wú)線局域網(wǎng),無(wú)線基站AP
0引言
隨著現(xiàn)代多媒體技術(shù)的發(fā)展,以及筆記本電腦、掌上型、膝上型電腦等便攜式終端設(shè)備的廣泛使用,學(xué)校師生對(duì)無(wú)線上網(wǎng)需求越來(lái)越高,希望利用移動(dòng)式、便攜式的上網(wǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信、信息資源檢索、遠(yuǎn)程教學(xué)、移動(dòng)辦公、移動(dòng)會(huì)議、移動(dòng)學(xué)習(xí)等活動(dòng),校園無(wú)線局域網(wǎng)為之提供了可能。因此,組建校園無(wú)線局域網(wǎng)能更有效的促進(jìn)高?,F(xiàn)代化教學(xué)。
1高校有線局域網(wǎng)現(xiàn)狀及問(wèn)題分析
近年來(lái),信息技術(shù)的發(fā)展日新月異,正以不可抗拒的力量改變著人們的生產(chǎn)方式、生活方式,同時(shí)也正在影響并改變著學(xué)校的管理模式、教學(xué)模式乃至師生的學(xué)習(xí)方式,校園網(wǎng)(有線局域網(wǎng))在教學(xué)、科研和管理上發(fā)揮了巨大的作用。但是,有線網(wǎng)絡(luò)也存在一定的局限性:
(1)網(wǎng)絡(luò)組建受布線的限制。在校園有線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)的實(shí)踐過(guò)程中,由于眾多高校的校園網(wǎng)大多是通過(guò)光纖、網(wǎng)線連接起來(lái)的“有線網(wǎng)”,有線網(wǎng)絡(luò)在某些場(chǎng)合要受到布線的限制,例如:已裝修好的住宅、圖書(shū)館、校園中具有歷史意義怕受破壞的古跡及年久失修的歷史建筑不適合鉆孔布線,不便施工的報(bào)告廳、操場(chǎng)、展覽會(huì)館等。
(2)不方便移動(dòng)辦公。諸如很多學(xué)校只在部分區(qū)域接入有線網(wǎng)絡(luò),而無(wú)法顧及所有區(qū)域,有線網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)比較固定,網(wǎng)中的各節(jié)點(diǎn)不可移動(dòng),而且接口數(shù)量也有限,布線、改線工程量大,線路容易損壞等等。因此,移動(dòng)設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)很不方便,移動(dòng)辦公受到很大限制。免費(fèi)論文,高校校園網(wǎng)。
(3)難以滿足日益變化發(fā)展的校園格局?,F(xiàn)階段高校有一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是建立分校區(qū),校本部與分校區(qū)之間的網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介主要依賴銅纜或光纜構(gòu)成有線局域網(wǎng)。當(dāng)要把相離較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)時(shí),架設(shè)專用通信線路的布線施工難度大、費(fèi)用高、耗時(shí)長(zhǎng),因此,對(duì)正在迅速擴(kuò)大的聯(lián)網(wǎng)需求形成了嚴(yán)重的瓶頸阻塞。
2無(wú)線局域網(wǎng)概述
無(wú)線局域網(wǎng)是無(wú)線通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。從專業(yè)角度講,無(wú)線局域網(wǎng)就是通過(guò)無(wú)線信道來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信,并實(shí)現(xiàn)通信的移動(dòng)化、個(gè)性化和寬帶化。通俗地講,無(wú)線局域網(wǎng)就是在不采用網(wǎng)線的情況下, 提供以太網(wǎng)互聯(lián)功能。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備特點(diǎn):
(1)無(wú)線網(wǎng)卡:無(wú)線局域網(wǎng)中無(wú)線網(wǎng)卡是操作系統(tǒng)與無(wú)線產(chǎn)品之間的接口,用來(lái)創(chuàng)建透明的網(wǎng)絡(luò)連接,其作用與有線網(wǎng)卡類似。無(wú)線網(wǎng)卡按照其接口類型的不同,主要有三種:PCMCIA無(wú)線網(wǎng)卡(適用于筆記本電腦,支持熱插拔)、PCI無(wú)線網(wǎng)卡(適用于臺(tái)式機(jī))和USB無(wú)線網(wǎng)卡(適用于筆記本電腦和臺(tái)式機(jī),支持熱插拔),它們都用于短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信。
(2)無(wú)線基站AP(Access Point):無(wú)線接入AP 是一個(gè)無(wú)線子網(wǎng)的基站,它在無(wú)線局域網(wǎng)和有線網(wǎng)絡(luò)之間接收、緩沖、存儲(chǔ)和傳輸數(shù)據(jù),是支持一組無(wú)線用戶入網(wǎng)的設(shè)備。免費(fèi)論文,高校校園網(wǎng)。AP作為無(wú)線子網(wǎng)中的核心設(shè)備是必不可少的,同時(shí)也是WLAN 和LAN 之間的橋接設(shè)備,WLAN工作站也可漫游(Roaming)在不同的AP之間,無(wú)線訪問(wèn)接入AP通常通過(guò)以太網(wǎng)線連接到有線網(wǎng)絡(luò)上,并通過(guò)天線與無(wú)線設(shè)備進(jìn)行通信,其作用半徑取決于天線的方向和增益(若不加外接天線, AP的覆蓋范圍理論上在視野所及之處約230m,但若在半開(kāi)放性空間,或有間隔的區(qū)域,則約20~30m左右,由于微波是直線傳播,所以微波都是小角度穿透幾面墻體, 墻體將減弱信號(hào), 如果墻體為鋼筋混凝土,信號(hào)則會(huì)更弱。所以在實(shí)際情況下,尤其在室外還需要加上外接增益天線,使傳輸距離到達(dá)更遠(yuǎn)、信號(hào)更強(qiáng))。
(3)無(wú)線路由器(Wireless Router):無(wú)線路由器是典型的網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備,是兩個(gè)局域網(wǎng)之間傳輸數(shù)據(jù)包的中介系統(tǒng),負(fù)責(zé)完成網(wǎng)絡(luò)層中繼或第三層中繼任務(wù)。近年來(lái),為了提高無(wú)線通信的能力和效率,不少無(wú)線路由設(shè)備整合了交換機(jī)和防火墻的功能。
(4)校園無(wú)線局域網(wǎng)可提供常規(guī)的Web服務(wù)、ftp服務(wù)、E-mail服務(wù)、撥號(hào)服務(wù)、服務(wù)、圖書(shū)館電子借閱等多種服務(wù),還可以根據(jù)各高校特點(diǎn),開(kāi)通國(guó)際著名電子期刊瀏覽、移動(dòng)辦公系統(tǒng)、移動(dòng)BBS討論系統(tǒng)、移動(dòng)答疑系統(tǒng)、移動(dòng)新聞系統(tǒng)、移動(dòng)教室管理系統(tǒng)、MIS等多種服務(wù)。學(xué)校應(yīng)該進(jìn)一步完善無(wú)線局域網(wǎng)軟硬件的建設(shè),以此來(lái)進(jìn)一步推進(jìn)數(shù)字化校園建設(shè)。
3校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)終端配置
3.1無(wú)線接入器的配置
網(wǎng)絡(luò)的物理連接就是一根網(wǎng)線接入AP作為信息的入口,在無(wú)線上網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上安裝好無(wú)線網(wǎng)卡,通過(guò)AP 和無(wú)線網(wǎng)卡之間的無(wú)線電信號(hào)接受信息,網(wǎng)絡(luò)物理連接后就是具體參數(shù)的設(shè)置,也就是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)終端配置的關(guān)鍵。這主要涉及兩個(gè)方面:
(1)首先要設(shè)置一臺(tái)能配置AP參數(shù)的計(jì)算機(jī),將一根網(wǎng)線一頭接入AP ,而將另一頭接入用于配置AP參數(shù)的計(jì)算機(jī),同時(shí)還要保證這臺(tái)計(jì)算機(jī)的IP地址和需要設(shè)置的AP在同一網(wǎng)段,以保證直接通信;
(2)進(jìn)入Web 配置界面后會(huì)看到AP的運(yùn)行狀態(tài)、無(wú)線設(shè)置、TCP/IP設(shè)置、流量統(tǒng)計(jì)、軟件升級(jí)、保存加載設(shè)置和修改密碼等選項(xiàng),因此只需要對(duì)TCP/IP的IP 地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)和DHCP客戶端等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,這些參數(shù)基本和有線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置一樣。若考慮到網(wǎng)絡(luò)安全性,就要在無(wú)線設(shè)置中選擇安全設(shè)置,使用WEP加密模式可以阻止無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所有非經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn),AP經(jīng)過(guò)這一序列設(shè)置后,就可把信號(hào)源的網(wǎng)線接入AP。
3.2無(wú)線網(wǎng)卡的配置
在安裝無(wú)線網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)或筆記本電腦上安裝好驅(qū)動(dòng)程序后,就會(huì)出現(xiàn)和普通網(wǎng)卡一樣的網(wǎng)絡(luò)屬性,如果其網(wǎng)絡(luò)屬性和有線網(wǎng)絡(luò)狀況下不一樣,就可能是驅(qū)動(dòng)程序安裝不正確造成的,就要檢查驅(qū)動(dòng)程序是否正確,無(wú)線網(wǎng)卡的配置與當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)和AP的DHCP 配置有關(guān),即當(dāng)AP的DHCP 設(shè)為Disabled時(shí),無(wú)線網(wǎng)卡的IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)和DNS都必須作相應(yīng)設(shè)置。如AP設(shè)置為192.168.1.1,則無(wú)線網(wǎng)卡的IP 地址就為192.168.1.x(x為2-254 之間一個(gè)地址,但不能和網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)分配的地址重復(fù)),子網(wǎng)掩碼就為255.255.255.0,默認(rèn)網(wǎng)關(guān)就為192.168.1.1,DNS設(shè)置就為222.172.200.x(學(xué)校的DNS服務(wù)器)。
4校園無(wú)線局域網(wǎng)的構(gòu)建
4.1無(wú)線校園網(wǎng)構(gòu)建方法
一是閥值法。通過(guò)調(diào)整AP的閥值設(shè)置,控制AP接入覆蓋范圍,從而在相同覆蓋面積條件下,通過(guò)增加AP數(shù)量,提高系統(tǒng)容量;
二是頻率復(fù)用。學(xué)校人群主要由管理人員、教師、科研人員和大量學(xué)生構(gòu)成,以上人群工作和學(xué)習(xí)主要分布在以下區(qū)域:教學(xué)樓、圖書(shū)館、辦公樓、實(shí)驗(yàn)研究樓、學(xué)生宿舍、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)以及校內(nèi)各類休閑活動(dòng)場(chǎng)地(草坪、廣場(chǎng)等)。因此,在同一覆蓋范圍內(nèi)的多個(gè)AP利用802.11g協(xié)議規(guī)定的13個(gè)可用信道中相互干擾最小信道進(jìn)行設(shè)計(jì),客戶端無(wú)線網(wǎng)卡根據(jù)各AP信號(hào)強(qiáng)度,選擇不同信道工作,從而提高系統(tǒng)容量。
4.2室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)
室內(nèi):指原先沒(méi)有安裝有線網(wǎng)絡(luò)的教室、會(huì)議室、臨時(shí)移動(dòng)辦公室等。
設(shè)備的選擇:室內(nèi)AP(WST-330)、全向天線、吸頂天線。免費(fèi)論文,高校校園網(wǎng)。在室內(nèi)部署WLAN的第一步是要確定AP的數(shù)量和位置,也就是要將多個(gè)AP形成的各自的無(wú)線信號(hào)覆蓋區(qū)域進(jìn)行交叉覆蓋,各覆蓋區(qū)域之間無(wú)縫連接。所有AP通過(guò)雙絞線與有線骨干網(wǎng)絡(luò)相連,形成以有線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),無(wú)線覆蓋為延伸的大面積服務(wù)區(qū)域,所有無(wú)線終端通過(guò)就近的AP接入網(wǎng)絡(luò),訪問(wèn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源。免費(fèi)論文,高校校園網(wǎng)。覆蓋區(qū)的間隙會(huì)導(dǎo)致在這些區(qū)域內(nèi)無(wú)法連通,技術(shù)人員可以通過(guò)地點(diǎn)調(diào)查來(lái)確定AP的位置和數(shù)量。地點(diǎn)調(diào)查可以權(quán)衡實(shí)際環(huán)境(如教室的面積等)和用戶需求,考慮到教學(xué)環(huán)境對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)速度的要求, 這包括覆蓋頻率、信道使用和吞吐量需求等。多個(gè)AP通過(guò)線纜連接在有線網(wǎng)絡(luò)上,使無(wú)線終端能夠訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部分。免費(fèi)論文,高校校園網(wǎng)。
通常情況下,一個(gè)AP最多可以支持多達(dá)80臺(tái)計(jì)算機(jī)的接入,數(shù)量為20~30臺(tái)時(shí)工作站的工作狀態(tài)最佳,AP的典型室內(nèi)覆蓋范圍是30~100m,根據(jù)教室和會(huì)議廳的大小,可配置1個(gè)或多個(gè)無(wú)線接入器。針對(duì)不同區(qū)域無(wú)線校園網(wǎng)覆蓋方案有所不同:
①教學(xué)樓主要為教室,是學(xué)生和教師主要活動(dòng)場(chǎng)所。教室的結(jié)構(gòu)是完整的整體空間,在每個(gè)教室根據(jù)面積和容納人數(shù)設(shè)置一個(gè)或多個(gè)AP,從而使信號(hào)覆蓋教室各角落。
②圖書(shū)館內(nèi)多為寬敞、高大空間,適于無(wú)線局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋,使用設(shè)備少,覆蓋率高,可根據(jù)室內(nèi)面積和估計(jì)容量布置AP。
③辦公樓、實(shí)驗(yàn)研究樓和宿舍樓通常是在走廊放置若干AP,讓無(wú)線信號(hào)覆蓋各房間;也可通過(guò)室外無(wú)線覆蓋法,在樓外架設(shè)AP和增益天線,透過(guò)窗戶讓網(wǎng)絡(luò)覆蓋各宿舍,相對(duì)而言通過(guò)室外構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)成本較低,且可以兼顧宿舍周邊地帶無(wú)線上網(wǎng)需要。免費(fèi)論文,高校校園網(wǎng)。室內(nèi)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示:
圖1 室內(nèi)WLAN拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
4.3室外無(wú)線網(wǎng)
室外:指校園操場(chǎng)及其他室外公共場(chǎng)所等。
設(shè)備的選擇:高功率無(wú)線AP(WST-400)、無(wú)線全向天線、無(wú)線定向天線。全向天線:在所有水平方位上信號(hào)的發(fā)射和接收都相等。定向天線:在一個(gè)方向上發(fā)射和接收大部分的信號(hào)。室外考慮因素與教室、會(huì)議室不同,在校園區(qū)室外配置無(wú)線接入點(diǎn)要復(fù)雜一些,要把各自成一個(gè)局域網(wǎng)而又有一定距離的各棟樓房連接起來(lái)。在網(wǎng)絡(luò)的每一端接入AP,并在距離遠(yuǎn)或信號(hào)弱的地方同時(shí)外接高增益天線,就可以實(shí)現(xiàn)有效距離內(nèi)兩個(gè)網(wǎng)段之間的互連。例如:在圖書(shū)館樓頂架設(shè)一個(gè)全向室外天線和一個(gè)室外定向天線。全向天線覆蓋校園各教學(xué)樓和操場(chǎng);在教學(xué)樓上架設(shè)定向天線,將信號(hào)傳遞給理學(xué)樓A;理學(xué)樓A上也要架設(shè)定向天線,將信號(hào)傳遞給理學(xué)樓B;在理學(xué)樓B上架設(shè)全向天線可以將無(wú)線信號(hào)覆蓋草坪, 同時(shí)也可以將信號(hào)傳遞給理學(xué)樓C。其他實(shí)驗(yàn)樓、體教樓依此類推。具體操作時(shí),要根據(jù)實(shí)際情況(如各棟樓之間的實(shí)際距離以及障礙物等)來(lái)考慮選擇設(shè)備(如設(shè)備型號(hào)、是否要加用全向、定向天線, 以及增減設(shè)備數(shù)量等)。在樓房上架設(shè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還需加裝避雷器、防潮箱等輔助設(shè)備,以防止無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的損壞。
針對(duì)校園湖、體育場(chǎng)以及各類休閑區(qū)域一般多為室外空曠地帶,可使用室外型AP配合功率放大器和大功率天線,以取得大面積網(wǎng)絡(luò)覆蓋。由于目前802.11g無(wú)線局域網(wǎng)自身的局限性,建筑的布局和結(jié)構(gòu)基本決定了每個(gè)AP的覆蓋范圍。因此,在進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí),必須先對(duì)每個(gè)建筑物進(jìn)行詳細(xì)的信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試,同時(shí)根據(jù)在AP間無(wú)線覆蓋縫隙最小的條件下,盡量擴(kuò)大AP間距的設(shè)計(jì)原則定位每個(gè)AP的位置。室外網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示:
圖2 室外網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
4.4校園無(wú)線局域網(wǎng)安全設(shè)計(jì)
在安全方面,由于無(wú)線局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)是以廣播的形式傳播的,容易被非法用戶截獲,給無(wú)線局域網(wǎng)用戶帶來(lái)?yè)p失。因此,就必須使用無(wú)線加密功能,對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密。在無(wú)線局域網(wǎng)安全設(shè)計(jì)上,WLAN 技術(shù)提供了與有線網(wǎng)絡(luò)等價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)——專用(WEP)安全體系結(jié)構(gòu),并提供了128位的加密密鑰。Cisco1100或1240系列無(wú)線AP采用了基于IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)的集中安全體系結(jié)構(gòu)。這種新安全體系結(jié)構(gòu)利用Cisco Secure Access Control Server 2000 EAP型RADIUS(遠(yuǎn)程授權(quán)撥號(hào)接入用戶服務(wù))服務(wù)器軟件,提供與網(wǎng)絡(luò)登錄集成的集中用戶認(rèn)證,用戶提供學(xué)校授權(quán)的用戶名和密碼后,客戶機(jī)將通過(guò)AP與放置于網(wǎng)絡(luò)中心的RADIUS服務(wù)器交互確認(rèn)信息,RADIUS 服務(wù)器對(duì)客戶機(jī)進(jìn)行認(rèn)證后,將密鑰發(fā)送給AP,借助這種基于標(biāo)準(zhǔn)的集中管理體系結(jié)構(gòu),無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全才能夠得到保證,并且可以滿足不同等級(jí)信息安全的要求。
5結(jié)束語(yǔ)
校園無(wú)線局域網(wǎng)具有靈活性、低成本、移動(dòng)方便、易安裝等特點(diǎn),隨著無(wú)線技術(shù)的快速發(fā)展,無(wú)線局域網(wǎng)在技術(shù)上已經(jīng)日漸成熟,應(yīng)用日趨廣泛,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)雖然還不能完全脫離有線網(wǎng)絡(luò),但無(wú)線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成功服務(wù)于某些高校,以它的高速傳輸能力和靈活性日益發(fā)揮重要的作用,但無(wú)線局域網(wǎng)也存在數(shù)據(jù)可靠性、安全性、網(wǎng)絡(luò)傳輸距離有限等問(wèn)題,大學(xué)校園應(yīng)大力進(jìn)行校園無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)研究和實(shí)用化工作,有效彌補(bǔ)校園有線網(wǎng)絡(luò)的不足,應(yīng)用無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)最大限度地?cái)U(kuò)展延伸校園有線網(wǎng)絡(luò)。
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