時(shí)間：2023-04-19 16:54:48
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第四代移動(dòng)通信技術(shù)中采用了智能天線技術(shù)，智能天線一般是指安裝在基站的天線，主要是通過(guò)能夠編程的電子相位關(guān)系來(lái)確定方向性。智能天線技術(shù)采用的是SDMA，而SDMA是衛(wèi)星通信方式的一種，主要是利用天線的方向性來(lái)確定范圍，也就是頻域，從而減少了成本，增加了收益。SDMA是利用空間分割來(lái)劃分信道，采用智能天線技術(shù)可以改善信號(hào)質(zhì)量，4G移動(dòng)通信技術(shù)廣泛采用這一能夠降低建設(shè)成本的技術(shù)。另外，為了提高移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能，4G移動(dòng)移動(dòng)技術(shù)還采用了無(wú)線鏈路增強(qiáng)技術(shù)，像分集技術(shù)和多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)，為數(shù)據(jù)的高速傳輸提供了技術(shù)支持。
2、4G移動(dòng)通信技術(shù)的安全缺陷繼解決措施
病毒，一般來(lái)說(shuō)，是有些計(jì)算機(jī)操作人員惡意制造的一些計(jì)算機(jī)操作指令，載入在一些人們常用的軟件和網(wǎng)頁(yè)當(dāng)中傳播，破壞計(jì)算機(jī)的信息安全。病毒對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的破壞是猝不及防的，而且其傳播速度很快，在很短的時(shí)間內(nèi)能讓成千上萬(wàn)的文件或者程序受到攻擊。而且病毒自身繁殖性也很強(qiáng)，一旦遭到病毒侵害的程序就會(huì)自身復(fù)制，能夠像生物病毒一樣繁殖下去，對(duì)通信安全將造成巨大的危害。黑客，一般都擁有大量的計(jì)算機(jī)相關(guān)的技能，能夠輕易侵入別人的電腦或者拿別人的電腦當(dāng)跳板再入侵其他的電腦來(lái)竊取用戶(hù)信息，或者破壞通信信息安全。黑客非法地對(duì)國(guó)家政府、軍事情報(bào)機(jī)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)、軍事指揮系統(tǒng)、公司企業(yè)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行竊聽(tīng)、篡改，以達(dá)到危害國(guó)家安全，破壞社會(huì)穩(wěn)定，致使企業(yè)造成損失，這將對(duì)用戶(hù)的通信安全產(chǎn)生巨大的威脅。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或者瀏覽器本身存在的安全缺陷，極易被一些惡意軟件攜帶的病毒攻擊，而這些病毒經(jīng)常不容易被發(fā)現(xiàn)，最終對(duì)通信和信息交換造成破壞。科技不斷地發(fā)展，我們有信心解決以上提出的安全問(wèn)題，為了有效地解決，我們?cè)?G移動(dòng)通信技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)的過(guò)程中一定要嚴(yán)密把控各方面的環(huán)節(jié)，確保第四代移動(dòng)通信技術(shù)對(duì)于用戶(hù)數(shù)據(jù)的信息安全。采取增加網(wǎng)絡(luò)防火墻，使用更加復(fù)雜的秘鑰等措施，提高系統(tǒng)的抗攻擊能力，在不影響數(shù)據(jù)安全和完整性的前提下，同時(shí)提高系統(tǒng)的恢復(fù)能力。同時(shí)，各國(guó)政府也要成立專(zhuān)門(mén)的機(jī)構(gòu)，出臺(tái)相關(guān)的法律法規(guī)，增加對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全管理人員的培養(yǎng)，普及安全知識(shí)，同時(shí)加大對(duì)安全保護(hù)措施的投資力度，對(duì)危害通信安全和網(wǎng)絡(luò)安全的不法分子嚴(yán)懲不貸。
3、結(jié)語(yǔ)
2．1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件主要由傳感器節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器、控制開(kāi)關(guān)器和上位機(jī)組成。傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器、處理芯片、及通信模塊組成，主要有溫濕度傳感器、H2S氣體傳感器、NH3氣體傳感器等；控制開(kāi)關(guān)器主要是由主芯片、繼電器電路、接收通信模塊組成，主要用于控制通風(fēng)設(shè)備的工作狀態(tài)；協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的建立維護(hù)和數(shù)據(jù)的中轉(zhuǎn)，主要任務(wù)是為各個(gè)傳感器分配地址，建立和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)；上位機(jī)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)，并能根據(jù)設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行預(yù)警作用。傳感器節(jié)點(diǎn)由MSP430系列處理器模塊、無(wú)線通信模塊、串口通信模塊、傳感器模塊、電源模塊和其它擴(kuò)展模塊組成。選取MSP430系列處理器主要考慮低功耗。為了提高節(jié)點(diǎn)間的通信距離，需要在發(fā)射器的輸出端和發(fā)射天線之間增加一個(gè)功率放大器，并且采用定向傳輸技術(shù)。各種傳感器模塊、控制開(kāi)關(guān)器和協(xié)調(diào)器都是獨(dú)立設(shè)計(jì)的，利于節(jié)點(diǎn)的重復(fù)使用，提高靈活度。
2．2定向天線技術(shù)
定向天線（Directionalantenna）是指在某一個(gè)或某幾個(gè)特定方向上發(fā)射及接收電磁波特別強(qiáng)，而在其他的方向上發(fā)射及接收電磁波則為零或極小的一種天線。定向天線具有增益高、方向性好等特點(diǎn)，能夠有效抑制干擾信號(hào)，大大減少節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)干擾，增大了數(shù)據(jù)的傳輸距離和數(shù)據(jù)傳送效率，降低信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)延和節(jié)點(diǎn)的功耗、提高空間復(fù)用度，能夠使多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸，空間復(fù)用率高。并且通過(guò)定向天線傳輸增加額外增益能夠?qū)崿F(xiàn)WSN節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)距離通信，協(xié)議可靠性高，時(shí)延小，有效提高了WSN網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
2．3節(jié)點(diǎn)軟件系統(tǒng)的組成
軟件的設(shè)計(jì)主要由傳感器節(jié)點(diǎn)軟件、控制開(kāi)關(guān)器軟件、監(jiān)測(cè)軟件組成，除監(jiān)測(cè)軟件外，所有程序采用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)，監(jiān)控軟件采用eclipse軟件結(jié)合an－droid－sdk完成。各個(gè)應(yīng)用程序主要由各個(gè)傳感器硬件模塊的驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集和通信協(xié)議。
2．4通信協(xié)議
2．4．1通信算法
針對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)過(guò)程中存在有障礙物影響，會(huì)導(dǎo)致傳輸距離受限制、監(jiān)測(cè)精度不高等結(jié)果，因此設(shè)計(jì)了傳輸通信協(xié)調(diào)。通信協(xié)議算法主要包含四個(gè)階段：初始化階段、路由發(fā)現(xiàn)階段、數(shù)據(jù)傳輸階段、路由重發(fā)現(xiàn)。
1）初始化階段
當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)定時(shí)器tt1時(shí)間，當(dāng)tt1時(shí)間到達(dá)后，節(jié)點(diǎn)就定期時(shí)間（tt2時(shí)間內(nèi)）向周?chē)?jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)HELLO信息，發(fā)送HEL－LO信息后就等待回復(fù)號(hào)RET信息，如果在tt2時(shí)間內(nèi)收到周?chē)?jié)點(diǎn)的RET信息，標(biāo)注節(jié)點(diǎn)已被發(fā)現(xiàn)。同時(shí)，周?chē)?jié)點(diǎn)在收到HELLO信息后，就會(huì)把此節(jié)點(diǎn)作為鄰節(jié)點(diǎn)保存在臨時(shí)列表中，在tt3時(shí)間內(nèi)向發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送RET信息。如果此節(jié)點(diǎn)在自己的通信范圍內(nèi)，就作為自己的鄰節(jié)點(diǎn)保存在正式鄰點(diǎn)列表中，否則拋棄此節(jié)點(diǎn)。
2）路由發(fā)現(xiàn)階段
每個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，并且根據(jù)本身的能量、與基站節(jié)點(diǎn)的距離、整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的均衡等因素，設(shè)置成為初始的簇頭節(jié)點(diǎn)，各個(gè)簇頭負(fù)責(zé)簇內(nèi)數(shù)據(jù)的采集。除此，各個(gè)簇頭之間，為了保證路由的可靠性和降低傳輸數(shù)據(jù)消耗的能量，采用單跳或多跳的傳輸方式傳輸數(shù)據(jù)。如果簇頭節(jié)點(diǎn)在基站的接收范圍內(nèi)，就直接把數(shù)據(jù)傳送給基站，如果不在基站接收范圍內(nèi)，就計(jì)算各個(gè)簇頭離基站的位置、本身剩余的能量，保證傳輸消耗能量最低原則，采用多跳方式傳輸數(shù)據(jù)到基站。
3）數(shù)據(jù)傳輸階段
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)將采集的數(shù)據(jù)傳送給簇頭節(jié)點(diǎn)，為了避免數(shù)據(jù)冗余，簇頭節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合后發(fā)送給基站。數(shù)據(jù)會(huì)按照設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)傳送格式進(jìn)行傳輸。
4）路由重發(fā)現(xiàn)階段
由于能量的限制，如果一直保持原路由進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，就會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)能量過(guò)多而不能工作，從而破壞整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。考慮到簇頭在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中承擔(dān)更重任務(wù)，設(shè)計(jì)簇頭更換策略。簇頭更換策略主要取決于三個(gè)因素：選舉系數(shù)、邊緣位置、閾值能量。選舉系數(shù)決定簇頭選舉的時(shí)間和更換的輪數(shù)，設(shè)置合理可行的選舉系數(shù)保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能；處于邊緣位置的節(jié)點(diǎn)若成為簇頭，會(huì)因傳輸距離太遠(yuǎn)，容易耗盡能量而死亡；閾值能量設(shè)置得太大，導(dǎo)致很多節(jié)點(diǎn)不能成為簇頭，勢(shì)必會(huì)因數(shù)據(jù)傳輸距離過(guò)遠(yuǎn)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定。所以，簇頭更換策略是當(dāng)簇頭的滿(mǎn)足選舉系統(tǒng)時(shí)，進(jìn)入到簇頭更換，此時(shí)選取出簇內(nèi)具有最大剩余能量的節(jié)點(diǎn)，判斷此節(jié)點(diǎn)是否處于邊緣位置，如果處于邊緣位置，繼續(xù)尋找簇內(nèi)第二大剩余能量節(jié)點(diǎn)，一直到不處于邊緣位置為此，然后判定其剩余能量是否大于閾值能量，如果滿(mǎn)足則設(shè)置此節(jié)點(diǎn)為新一輪的新簇頭，并向周?chē)械墓?jié)點(diǎn)發(fā)送成為簇頭的標(biāo)志信息，重新進(jìn)行簇內(nèi)成員的構(gòu)建，再形成新的路由進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。
2．4．2MAC協(xié)議
基于定向天線的MAC協(xié)議主要使用兩種方式：使用RTS／CTS握手方式和不使用RTS／CTS握手方式。前者使用RTS獲得鄰節(jié)點(diǎn)的信息，RTS需要硬件設(shè)備獲取鄰節(jié)點(diǎn)的位置信息，后者則使用了音的信號(hào)幀，但是這兩種方式會(huì)帶來(lái)隱藏終端和聾節(jié)點(diǎn)等問(wèn)題，從而降低了MAC的性能。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以結(jié)合定向虛擬載波偵聽(tīng)（DVCS）機(jī)制、使用多跳、SDMA（空分多址）等的優(yōu)點(diǎn)，充分利用定向天線的優(yōu)勢(shì)。
2．4．3數(shù)據(jù)通信格式
考慮到數(shù)據(jù)通信過(guò)程中的可靠性和安全性，設(shè)置了數(shù)據(jù)通信格式。1）傳感器節(jié)點(diǎn)到協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)格式定義如：Head＋len＋data＋stx。其中：Head（2byte），固定為0xFF，0XFE；Len（1byte），data的字節(jié)數(shù)；Data：數(shù)據(jù)域———2byte本機(jī)地址＋2byte父節(jié)點(diǎn)地址＋nbyte傳感器數(shù)據(jù)（n大于等于2）；stx（2byte），固定為0x0D，0X0A。具體發(fā)送命令如：FFFE0800010000031200000D0A。其中：FFFE為固定數(shù)據(jù)頭；08為數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；0001為本機(jī)地址（子節(jié)點(diǎn)地址）；0000為父節(jié)點(diǎn)地址；03為傳感器類(lèi)型；12為傳感器數(shù)據(jù)，1Lsb＝0．1，如0x10表示1．8；0D0A為數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志。2）協(xié)調(diào)器發(fā)往監(jiān)測(cè)軟件的數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)格式定義如：FFFD000430300000hhhhhh。其中：byte1byte2：傳感器端數(shù)據(jù)發(fā)送的固定頭，固定為FFFD；byte3：數(shù)據(jù)類(lèi)型的標(biāo)識(shí)，00為H2S傳感器的數(shù)據(jù)，01為溫濕度感測(cè)器的數(shù)據(jù)，02為NH3感測(cè)器的數(shù)據(jù)；byte4為傳感數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（統(tǒng)一為04）；byte4～byte7：為傳感器數(shù)據(jù)；Byte9～byte10：保留；byte11：byte1—byte10校驗(yàn)值（相加取低8位）。
2．5網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建系統(tǒng)上電后
協(xié)調(diào)器進(jìn)行搜索并尋找合理的信道，完成系統(tǒng)初始化和建立網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)。各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)通電后，掃描信道，尋找協(xié)調(diào)器，并加入到網(wǎng)絡(luò)中。加入網(wǎng)絡(luò)后，則開(kāi)始采集環(huán)境數(shù)據(jù)，傳輸給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器接收各個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，判定其格式正確后，將其傳輸給監(jiān)測(cè)軟件。
2．6監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)
以eclipse軟件為開(kāi)以平臺(tái)，結(jié)合android－sdk完成監(jiān)控軟件的開(kāi)發(fā)。Android系統(tǒng)是一個(gè)源碼公開(kāi)、開(kāi)放和完整的軟件，是由操作系統(tǒng)、用戶(hù)界面中間件和重要應(yīng)用程序組成，得到手機(jī)運(yùn)營(yíng)商的廣泛使用。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)用到了Activity、Intent、Service、An－droidUI、多線程等技術(shù)。本系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)方面組成：Android軟件與硬件傳感器通信的底層驅(qū)動(dòng)，包括打開(kāi)串口、關(guān)閉串口、發(fā)送串口信息、接收串口信息以及異步方式讀取傳感器數(shù)據(jù)等；主界面內(nèi)容顯示，包含各種傳感器數(shù)據(jù)顯示、控制開(kāi)關(guān)器的控制等信息。監(jiān)控軟件接收到數(shù)據(jù)時(shí)首先要對(duì)數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行分析，判定數(shù)據(jù)格式正確后，確定是哪個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算結(jié)果，在相應(yīng)界面位置顯示數(shù)值；把結(jié)果與設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，如果不在設(shè)置數(shù)值范圍內(nèi)，就進(jìn)行報(bào)警，并把報(bào)警信息通過(guò)串口發(fā)送到協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器再轉(zhuǎn)發(fā)到控制開(kāi)關(guān)器，驅(qū)動(dòng)通風(fēng)設(shè)備工作。
3系統(tǒng)的應(yīng)用
根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成并搭建，在豬舍做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)和相關(guān)的測(cè)試，系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果說(shuō)明，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，成功讀取相應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)。主界面運(yùn)行顯示圖中是各個(gè)傳感器終端節(jié)點(diǎn)采集發(fā)送回來(lái)的數(shù)值顯示和通風(fēng)設(shè)備工作狀態(tài)情況。可以通過(guò)“菜單鍵”設(shè)置邏輯狀態(tài)的“關(guān)閉”和“啟動(dòng)”在邏輯狀態(tài)都已關(guān)閉情況下，只能顯示所有傳感器的數(shù)據(jù)和此時(shí)通風(fēng)設(shè)備工作狀態(tài)，不能達(dá)到超限預(yù)警的效果。為了能實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)的自動(dòng)控制，必須要開(kāi)啟所有的邏輯狀態(tài)。通過(guò)“菜單鍵”設(shè)置溫度、濕度、H2S氣體和NH3氣體的范圍，當(dāng)采集數(shù)據(jù)中任一參數(shù)超出范圍，都可以自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉通風(fēng)設(shè)備，達(dá)到自動(dòng)控制效果。H2S和NH3參數(shù)范圍設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)《農(nóng)產(chǎn)品安全質(zhì)量無(wú)公害畜禽產(chǎn)地環(huán)境要求（GB／T18407．3—2001）中的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)置，H2S和NH3應(yīng)控制在10、25mg•m－3以下。根據(jù)相關(guān)研究表明，豬舍最適宜的溫度為8℃～20℃，相對(duì)濕度根據(jù)豬體質(zhì)量類(lèi)型的不同一般為65％～85％。
4結(jié)論
在隧道工程中，防排水施工技術(shù)可以分為防水施工技術(shù)和排水施工技術(shù)兩方面，其中防水施工技術(shù)是指利用防水材料、二次襯砌防水混凝土、初襯噴射混凝土等將隧道周?chē)牡叵滤綦x開(kāi)來(lái)，避免地下水對(duì)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行侵蝕；排水施工技術(shù)是指對(duì)隧道工程進(jìn)行詳細(xì)的分析，設(shè)計(jì)出合理的排水系統(tǒng)，從而將隧道中存在的地下水排除，從而為隧道的安全提供保障。在進(jìn)行隧道工程防排水施工時(shí)，要堅(jiān)持“安全第一、規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、全程監(jiān)控、綜合管理”的原則，嚴(yán)格的按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行操作，從而為整個(gè)隧道工程的施工質(zhì)量提供保障。
2工程概況
元壩氣田17億立方米/年滾動(dòng)建產(chǎn)工程地面集輸工程隧道三標(biāo)建設(shè)地點(diǎn)位于四川省蒼溪縣境內(nèi)。第三標(biāo)段共有兩條隧道：牛包山隧道和天坪梁隧道。牛包山隧道穿越地段的微地貌特征為緩坡、陡坡、陡崖、山脊、沖溝等。區(qū)內(nèi)為單斜地層，其巖層產(chǎn)狀為236°∠3°，地下水主要由南向北徑流，巖體的風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙為地下水的主要貯存和富集空間。該隧道隧址區(qū)域內(nèi)無(wú)大的地表水匯集區(qū)和流通區(qū)，只在隧道的進(jìn)出洞口和洞身段發(fā)育多條小沖溝，入洞口沖溝內(nèi)有地表水，水量較大，常年有水。天坪梁隧道隧址區(qū)內(nèi)為單斜地層，其巖層產(chǎn)狀為240～250°∠3～6°，地下水由西南向東北徑流，其含水巖層為砂巖層，風(fēng)化裂隙及基巖裂隙為地下水的主要貯存和富集空間。該隧道隧址區(qū)域地表水系主要為進(jìn)洞口側(cè)有一沖溝，進(jìn)洞口側(cè)沖溝內(nèi)水流較小，由于沖溝上游有堰塘攔截，沖溝內(nèi)水流在暴雨季節(jié)，洪水水位較小。
3隧道工程防排水施工技術(shù)的施工準(zhǔn)備
在進(jìn)行隧道工程防排水施工前，施工單位首先要做好施工準(zhǔn)備工作，只有這樣才能為施工的順利進(jìn)行提供保障，才能確保隧道工程的施工質(zhì)量。在施工前，施工單位要安排測(cè)量人員深入施工現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)各個(gè)樁位進(jìn)行測(cè)量，確保各個(gè)樁位能滿(mǎn)足施工需求，同時(shí)測(cè)量人員要根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，設(shè)置好水準(zhǔn)點(diǎn)和導(dǎo)線網(wǎng)，并對(duì)隧道進(jìn)行測(cè)量、復(fù)測(cè)，確認(rèn)無(wú)誤后，進(jìn)行二次襯砌放樣。采購(gòu)人員需要根據(jù)隧道防排水施工設(shè)計(jì)要求，購(gòu)買(mǎi)合理的施工材料，采購(gòu)人員在選購(gòu)施工材料時(shí)，要對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行充分的調(diào)查，選擇質(zhì)量?jī)?yōu)越、價(jià)格便宜的施工材料。施工材料在進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)前，施工單位要安排專(zhuān)門(mén)的質(zhì)檢人員對(duì)施工材料的質(zhì)量進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)施工材料質(zhì)量不合格，要及時(shí)將施工材料退回，重新選購(gòu)，嚴(yán)禁質(zhì)量不合格的施工材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。在正式施工前，施工單位還要對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和安全培訓(xùn)，從而有效地提高施工人員的技術(shù)水平和安全意識(shí)，確保施工人員能?chē)?yán)格的按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行操作，只有這樣才能為隧道工程的施工質(zhì)量提供保障。在施工前，施工人員還要組織施工人員對(duì)施工使用的各種機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查，確保施工機(jī)械設(shè)備能安全穩(wěn)定的運(yùn)行，從而為隧道工程施工的順利進(jìn)行提供保障。
4防排水施工技術(shù)的應(yīng)用
4.1測(cè)量放樣
在進(jìn)行測(cè)量放樣時(shí)，測(cè)量放樣人員要利用全站儀將隧道的中心線準(zhǔn)確的測(cè)量出來(lái)，然后沿著隧道中心線向兩側(cè)散開(kāi)放樣，在本工程中，每隔5m為一個(gè)放樣點(diǎn)，水平方向放樣結(jié)束后，測(cè)量放樣人員要將縱向排水管道的中心線測(cè)量出來(lái)，然后每隔10m設(shè)置一個(gè)放樣點(diǎn)，最后利用全站儀將排水管道底部的設(shè)計(jì)標(biāo)高測(cè)量出來(lái)。測(cè)量人員還要將矮邊墻的邊線測(cè)量出來(lái)，每隔5m設(shè)置一個(gè)放樣點(diǎn)，并將矮邊墻的頂標(biāo)高測(cè)量出來(lái)。
4.2進(jìn)入隧道前的防排水處理
在進(jìn)入隧道施工前，施工單位要對(duì)隧道內(nèi)部的情況進(jìn)行充分調(diào)查，了解隧道隧址區(qū)地表水、地下水的情況，并對(duì)地表水的補(bǔ)給方式進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際情況，制定相應(yīng)的地表防排水工作，從而為隧道施工提供方便。在本次隧道工程施工中，施工單位采用漿砌片石截水溝、排水溝將隧址區(qū)地表水排入隧道地表外側(cè)，并將其引入隧址區(qū)原排水系統(tǒng)中，從而有效地防止地表水滲漏對(duì)隧道工程施工造成影響。
4.3安裝排水管
在本工程中，施工單位在安裝排水管時(shí)，對(duì)于環(huán)向排水管的安裝，施工單位首先沿著隧道內(nèi)部，每隔1m設(shè)置一個(gè)混凝土懸掛錨釘，然后利用鐵絲將排水管道固定在混凝土懸掛錨釘上，在施工過(guò)程中，施工人員要特別注意，錨釘需要牢固的地錨在混凝土表面，從而避免彈簧管墜落對(duì)隧道中的行人帶來(lái)危害。彈簧管的端頭需要預(yù)留出10cm，從而為彈簧管和縱向排水管的交接提供保障。在安裝縱向排水管時(shí)，其安裝工序與環(huán)向排水管的安裝工序大致相同，施工人員首先要沿著隧道坡度，每隔1m設(shè)置一個(gè)混凝土懸掛錨釘，利用鐵絲將排水管道固定在混凝土懸掛錨釘上，最后施工人員要縱向排水管道和環(huán)向排水管道交接處割破，將環(huán)向排水管道、縱向排水管道、橫向排水管道連接好，最后對(duì)管道的接頭進(jìn)行密封處理，避免管道接頭處發(fā)生漏水現(xiàn)象。
4.4防水板的安裝
在進(jìn)行防水板安裝前，施工人員要對(duì)隧道初期施工的支護(hù)情況進(jìn)行認(rèn)真的檢查，并對(duì)巖面的欠挖進(jìn)行處理，避免襯砌臺(tái)車(chē)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，因沒(méi)有處理巖面欠挖，從而對(duì)隧道工程防排水施工進(jìn)度造成影響。施工人員還要鑿除凸出的巖石噴射混凝土，割掉凸出的鋼筋頭和錨桿，同時(shí)在鋪設(shè)防水板前，施工人員要先將防水板拼好，然后利用裝載機(jī)將防水板放在架子上。在安裝塑料防水板時(shí)，施工單位可以采用無(wú)釘法，按照順序逐環(huán)安裝；在安裝復(fù)合放水板時(shí)，施工人員首先要將錨釘釘入混凝土中，然后沿著縱向拉鐵絲，從而對(duì)防水板進(jìn)行保護(hù)。施工人員在安裝復(fù)合防水板時(shí)，要從側(cè)面開(kāi)始，從上到下依次鋪設(shè)，同時(shí)施工人員要在鋪設(shè)過(guò)程，將吊帶系在鐵絲上。
5結(jié)語(yǔ)
1.1傳輸通道抗衰落油田數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的移動(dòng)臺(tái)與通信基站之間的傳輸主要依靠無(wú)線電磁波，在傳輸過(guò)程中，周?chē)娏€發(fā)射的電磁波會(huì)干擾信號(hào)強(qiáng)度。移動(dòng)臺(tái)發(fā)射無(wú)線電磁波的衰減率為N=V/(λ/2)，其中V為數(shù)據(jù)信息在傳輸信道內(nèi)的速率，λ為外界電磁波的波長(zhǎng)。如果增大電磁波波長(zhǎng)便能有效地控制抗衰減系數(shù)，一般采取增大信源設(shè)備發(fā)射功率的方法來(lái)提高傳輸速率[4]。在傳輸系統(tǒng)一級(jí)電路信號(hào)功率放大過(guò)程中，數(shù)據(jù)信號(hào)容易在通信線路中發(fā)生全反射現(xiàn)象，使數(shù)據(jù)信號(hào)的碼片呈現(xiàn)離散狀態(tài)。在距終端處理器3/4位置處，繼續(xù)進(jìn)行二級(jí)數(shù)據(jù)信號(hào)功率的放大，使傳輸線路中產(chǎn)生電磁波的強(qiáng)度高于外界干擾電磁波的強(qiáng)度，讓傳輸信道內(nèi)的電磁波與電磁波相互抵消，可降低其電磁波的強(qiáng)度。并且電磁波在相互抵消過(guò)程中，也進(jìn)行了一部分的疊加，從而增強(qiáng)了通信信號(hào)強(qiáng)度。
1.2編碼調(diào)制油田數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)編碼調(diào)制分為二進(jìn)制編碼調(diào)制、十進(jìn)制編碼調(diào)制以及十六進(jìn)制編碼調(diào)制。十進(jìn)制編碼調(diào)制的輸入端有10個(gè)數(shù)據(jù)連接點(diǎn)，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)代表不同的數(shù)據(jù)值。輸出部分的連接點(diǎn)共有4個(gè)，形成為8421十進(jìn)制編碼。該數(shù)據(jù)連接點(diǎn)的排布從左向右為I0~I9，當(dāng)編碼的數(shù)字首位為0，其他數(shù)字為1時(shí)，輸出端編出的碼型序列為0；當(dāng)編碼的數(shù)字第二位為0，其他數(shù)字為1時(shí)，輸出端編出的碼型序列為1；當(dāng)編碼的數(shù)字第三位為0，其他數(shù)字為1時(shí)，輸出端編出的碼型序列為2，以此類(lèi)推，即為十進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換原則。十進(jìn)制編碼比二進(jìn)制編碼過(guò)程復(fù)雜，但保密性能比二進(jìn)制好。十六進(jìn)制編碼與十進(jìn)制編碼過(guò)程相類(lèi)似，但是對(duì)9以后的數(shù)字編碼要用ABCDEFG進(jìn)行編制，當(dāng)編制的數(shù)據(jù)信息為103131156時(shí)，那么接收到的編碼序列即為A3D1F6。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中二進(jìn)制編碼技術(shù)通常應(yīng)用于傳輸話音信號(hào)，其優(yōu)勢(shì)為編碼技術(shù)簡(jiǎn)化，占用的信道寬；十進(jìn)制編碼和十六進(jìn)制編碼技術(shù)應(yīng)用于傳輸視頻信息與數(shù)據(jù)信息，這兩種編碼技術(shù)保密性能佳，并且在傳輸數(shù)據(jù)信息中添加了冗余碼與糾錯(cuò)碼，可保證傳輸信息的有效性。
1.3移動(dòng)天線射頻移動(dòng)天線射頻技術(shù)中的設(shè)備根據(jù)俯仰角度不同，分為全向天線與定向天線兩種類(lèi)型。全向天線由于覆蓋范圍大，發(fā)射功率低，所以容易受到大氣層中電磁波的干擾，使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)失真，這種設(shè)備多用于油田空曠地區(qū)。定向天線覆蓋范圍小，傳輸距離遠(yuǎn)，但是發(fā)射的功率信號(hào)只能朝一個(gè)傳播方向，如果在大型油田建筑群體設(shè)立單獨(dú)的定向天線，發(fā)射的信號(hào)就會(huì)被障礙物吸收，因此每個(gè)建筑通常設(shè)立3個(gè)天線，每個(gè)定向天線覆蓋的范圍為120°，組成一個(gè)全向覆蓋范圍區(qū)域。每個(gè)定向天線的俯仰角度控制在15°范圍內(nèi)，定向發(fā)射的頻率為8000Hz。在發(fā)射射頻功率過(guò)程中，發(fā)揮主要功能的設(shè)備為耦合器，其結(jié)構(gòu)組成為直流耦合端、輸入端、隔離端及耦合輸出端。
2TD—LTE技術(shù)的應(yīng)用
2.1數(shù)據(jù)傳輸信道TD—LTE無(wú)線通信系統(tǒng)的傳輸信道分成等間隔的32個(gè)信道，其中上行信道16個(gè)，下行信道16個(gè)。上行信道負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的編碼，下行信道負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸。上行信道具有數(shù)據(jù)信息編碼和譯碼功能，可以在數(shù)據(jù)編碼過(guò)程中添加冗余碼和糾錯(cuò)碼。在數(shù)據(jù)字符串間添加冗余碼的過(guò)程中，上行信道會(huì)根據(jù)冗余碼的排列順序進(jìn)行翻譯，若對(duì)等的字符串沒(méi)有得到有效的翻譯，編碼器便會(huì)重新接收冗余碼，再一次進(jìn)行翻譯表達(dá)，直到油田數(shù)據(jù)終端設(shè)備接收到的數(shù)據(jù)信息與信源設(shè)備輸出的信息一致，才會(huì)完成對(duì)數(shù)據(jù)信息的譯碼。
2.2油田數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)的組建要根據(jù)不同的IP地址進(jìn)行劃分，以達(dá)到共享石油專(zhuān)網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)資源的目的。IP地址段分為4個(gè)區(qū)域段，A類(lèi)IP地址段為0~127，B類(lèi)IP地址段為128~191，C類(lèi)IP地址段為192~223，D類(lèi)IP地址段為224~239，每個(gè)區(qū)域段之間的主機(jī)設(shè)備都能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)端控制功能。
3結(jié)語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】無(wú)線電測(cè)向 測(cè)向設(shè)備 測(cè)向體制 軍用和民用
1 無(wú)線電系統(tǒng)探測(cè)輻射源的基本原理
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)在無(wú)線電測(cè)向已經(jīng)越來(lái)越廣泛的被運(yùn)用在民用和軍用設(shè)施之中。無(wú)線電事業(yè)近年來(lái)突飛猛進(jìn)，給人們帶來(lái)了極大的便利。無(wú)線電測(cè)向系統(tǒng)主要由測(cè)向天線、輸入匹配單元、接收機(jī)和方位信息處理顯示四個(gè)部分組成。其中測(cè)向天線是電磁場(chǎng)能量的探測(cè)器、傳感器，它也是能量轉(zhuǎn)化器，主要利用感應(yīng)空氣中傳播的電磁波能量以及幅度、相位、到達(dá)時(shí)間等等信息來(lái)變成交流的電信號(hào)，饋送給接收機(jī)；輸入匹配單元從而實(shí)現(xiàn)天線甚至是接收機(jī)的匹配傳輸與轉(zhuǎn)變。接收機(jī)的作用包括選頻、下變頻、無(wú)失真放大和信號(hào)解調(diào)；而方位信息處理顯示部分的任務(wù)就是檢測(cè)、比較、計(jì)算、處理和顯示方位信息。
測(cè)向機(jī)示向度就是指在測(cè)向過(guò)程里顯示的測(cè)向讀數(shù)。測(cè)向站是由測(cè)向設(shè)備、通信系統(tǒng)和附屬設(shè)備三個(gè)方面構(gòu)成。其中測(cè)向站是擔(dān)任專(zhuān)門(mén)執(zhí)行測(cè)向任務(wù)的專(zhuān)職單位，它可以分成固定站和移動(dòng)站兩種形式。
無(wú)線電測(cè)向主要是利用無(wú)線電波在幾個(gè)位置不同的測(cè)向站組網(wǎng)來(lái)測(cè)向，用測(cè)向站的示向度進(jìn)行交匯。短波的單臺(tái)定位，主要是在測(cè)向的同時(shí)測(cè)定來(lái)波仰角，再利用仰角、電離層來(lái)計(jì)算距離，從而用示向度和距離粗步可以判斷臺(tái)位。
不過(guò)在實(shí)際操作上要確定輻射源的具置，還需要完成從遠(yuǎn)到近的分布交測(cè)，從而再實(shí)現(xiàn)具體確定輻射源的具置。
2 無(wú)線電測(cè)向系統(tǒng)的主要分類(lèi)
目前，根據(jù)天線系統(tǒng)從來(lái)波信號(hào)取得信息和對(duì)信息處理系統(tǒng)的技術(shù)不同主要可以分成兩類(lèi)：一是標(biāo)量測(cè)向，不過(guò)它僅僅可以獲得和使用到來(lái)波信號(hào)相關(guān)的標(biāo)量信息；另一種測(cè)向方法即是矢量測(cè)向，它可以依據(jù)它得到的矢量信息數(shù)據(jù)從而同時(shí)獲得和使用電磁波的幅度與相位信息。
兩種測(cè)向方法相比較而言，標(biāo)量測(cè)向的系統(tǒng)歷史悠久，應(yīng)用也更加廣泛。最簡(jiǎn)單的幅度比較式標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)就是旋轉(zhuǎn)環(huán)形測(cè)向機(jī)，這種系統(tǒng)主要對(duì)垂直的極化波方向圖成8字形。在軍用方面，大多數(shù)采用比較式的標(biāo)量測(cè)向系統(tǒng)，其測(cè)向天線和方向圖都是采用了某種對(duì)稱(chēng)的形式，如：阿爾考克測(cè)向機(jī)和沃特森-瓦特測(cè)向機(jī)以及各種使用旋轉(zhuǎn)角度的圓形天線陣測(cè)向機(jī)；其中有干涉儀測(cè)向機(jī)和多普勒測(cè)向機(jī)是屬于相位比較的標(biāo)量測(cè)向系統(tǒng)。而對(duì)于矢量測(cè)向系統(tǒng)，例如：空間譜估計(jì)測(cè)向機(jī)。它就是矢量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，它的前端就用多端口天線陣列和至少同時(shí)利用了兩部以上幅度、相位一樣的接收機(jī)，然后它再根據(jù)相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型和算法，用計(jì)算機(jī)來(lái)解答。矢量系統(tǒng)主要依據(jù)天線和接收機(jī)數(shù)量和后續(xù)的處理能力，它主要可以分辨兩元甚至多元波長(zhǎng)和來(lái)波方向。
3 無(wú)線電測(cè)向體制分類(lèi)
利用不同的測(cè)向原理，現(xiàn)在主流的測(cè)向機(jī)制可以分為以下幾種：
3.1 幅度比較式測(cè)向體制
幅度比較式測(cè)向體制的工作原理是：依據(jù)電波在行進(jìn)中，利用測(cè)向陣或者測(cè)向天線的特性，對(duì)不同方向來(lái)波接收信號(hào)幅度的不同來(lái)測(cè)定來(lái)波方向。
幅度比較式的測(cè)向體制原理應(yīng)用十分廣泛，主要可以體現(xiàn)在：環(huán)形天線測(cè)向機(jī)、間隔雙環(huán)天線測(cè)向機(jī)、旋轉(zhuǎn)對(duì)數(shù)天線測(cè)向機(jī)等等，這些是屬于直接旋轉(zhuǎn)測(cè)向天線和方向圖的；交叉換天線測(cè)向機(jī)、U型天線測(cè)向機(jī)、H型天線測(cè)向機(jī)等，都屬于間接旋轉(zhuǎn)測(cè)向天線方向圖。間接旋轉(zhuǎn)測(cè)向方向圖，是通過(guò)手動(dòng)或電氣旋轉(zhuǎn)角度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。手持或者佩戴式測(cè)向機(jī)也是屬于幅度比較式測(cè)向體制。
3.2 沃特森-瓦特測(cè)向體制
沃特森-瓦特測(cè)向機(jī)實(shí)際上也是幅度比較式測(cè)向體制，不過(guò)它是利用計(jì)算求解或者顯示正反切值而不是采用直接或者間接旋轉(zhuǎn)天線方向圖。正交的測(cè)向天線信號(hào)，主要是分別經(jīng)過(guò)兩部幅度、相位特性相同的接受機(jī)來(lái)進(jìn)行變頻和放大的，最后求解或者是顯示反正切值，從而解出或者顯示來(lái)波方向。
單信道的沃特森-瓦特測(cè)向機(jī)就是將正交的測(cè)向天線信號(hào)，分別由兩個(gè)低頻率信號(hào)來(lái)調(diào)解，再由單信道 接收機(jī)來(lái)變頻、放大，從而解調(diào)出方向信息信號(hào)，最后求解或顯示正反切值，最后來(lái)確定出來(lái)波方向。
3.3 干涉儀的測(cè)向體制
干涉儀測(cè)向體制的測(cè)向原理是：利用電波在行進(jìn)中，從不同方向來(lái)的電波到達(dá)測(cè)向天線陣時(shí)在空間上各測(cè)向天線單元接受的相位不同，從而相互間的相位差也不同，最后由測(cè)定來(lái)確定來(lái)波相位和相差，即可確定來(lái)波方向。
我們至少需要在空間架設(shè)三副分開(kāi)的測(cè)向天線的準(zhǔn)確的單值確定出電磁波的來(lái)波方向。干涉儀測(cè)向主要是在正負(fù)180度范圍里單值的測(cè)量相位，當(dāng)天線間距比較小時(shí)候，相位差的分辨能力就會(huì)收到限制，天線間距大于0.5個(gè)波長(zhǎng)的時(shí)候就會(huì)引起相位模糊。利用沿著每個(gè)主基線來(lái)插入一個(gè)或者多個(gè)附加真元來(lái)提供附加的相位測(cè)量數(shù)據(jù)，用這些附加項(xiàng)為數(shù)據(jù)就可以解決主基線相位測(cè)量的模糊問(wèn)題從而來(lái)解決上述的矛盾。這種變基線的方法已經(jīng)被當(dāng)代干涉儀測(cè)向機(jī)所廣泛使用。而相關(guān)干涉儀測(cè)向，它是在測(cè)向天線陣列工作頻率范圍內(nèi)和360度的方向里，利用一定的規(guī)律設(shè)點(diǎn)，并且同時(shí)在頻率間隔和防衛(wèi)間隔上建立樣本群。這樣，在測(cè)向的時(shí)候，就可以把測(cè)得的數(shù)據(jù)和樣本群來(lái)相關(guān)運(yùn)算和插值處理，最后得到來(lái)波信號(hào)方向。
3.4 多普勒測(cè)向體制
多普勒測(cè)向體制主要是利用電波在傳播的時(shí)候，遇到的與它相對(duì)運(yùn)動(dòng)的測(cè)向天線時(shí)，被接受的電波信號(hào)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，來(lái)測(cè)定多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的頻移最后來(lái)確定來(lái)波的方向。
我們必須采用測(cè)向天線和被測(cè)電波間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)得到多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的頻移。一般來(lái)說(shuō)我們?cè)跍y(cè)向天線接收?qǐng)隼铮米銐蚋叩乃俣冗\(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)測(cè)向天線作圓周運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，我們利用來(lái)波信號(hào)的相位受到正弦調(diào)制。通過(guò)多普勒頻移f與0點(diǎn)參考頻率相比較，即可得來(lái)波方向角。
3.5 烏蘭韋伯爾測(cè)向體制
烏蘭韋伯爾測(cè)向體制的測(cè)向原理是采用大基礎(chǔ)測(cè)向天線陣，在圓周上面架設(shè)多副測(cè)向天線，來(lái)波信號(hào)可以經(jīng)過(guò)可旋轉(zhuǎn)的角度計(jì)、移相電路、合差電路形成合差方向圖，最后再利用測(cè)向找到方向。以民用的40副測(cè)向天線陣元為例，角度計(jì)瞬間可與12副天線元耦合，進(jìn)而分別利用移相補(bǔ)償電路把信號(hào)相位對(duì)齊，這樣就可以形成旋轉(zhuǎn)的等效直線天線陣，12副天線分為兩組，每組6副，進(jìn)而兩組間可以經(jīng)過(guò)合差電路的相加減形成合差方向圖。測(cè)向以合差方向圖來(lái)找來(lái)波方向，在來(lái)波方向里，用兩組天線信號(hào)均處在來(lái)波等相位位面上，兩組天線信號(hào)大小相等，差方向圖輸出相減為零，合方向圖時(shí)，為一組天線信號(hào)輸出的二倍。
3.6 空間譜估計(jì)測(cè)向體制
空間譜估計(jì)測(cè)向體制的測(cè)向原理：在已知坐標(biāo)的多元天線陣?yán)铮瑴y(cè)量單元或多元電波場(chǎng)的來(lái)波參數(shù)，經(jīng)過(guò)多信道接收機(jī)變頻、放大來(lái)得到矢量信號(hào)，把采樣量化為數(shù)字信號(hào)陣列，送給空間譜估計(jì)器，再運(yùn)用確定的算法求出各個(gè)電波的來(lái)波方向、仰角、極化等參數(shù)。
空間譜估計(jì)測(cè)向體制的特點(diǎn)是空間譜估計(jì)測(cè)向技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)幾個(gè)相干波同時(shí)測(cè)向，這是其它測(cè)向體制所不具有的。它可以實(shí)現(xiàn)在同信道中對(duì)同時(shí)存在的多個(gè)信號(hào)進(jìn)行超分辨測(cè)向。空間譜估計(jì)測(cè)向僅僅利用很少的信號(hào)采樣，就可以精確測(cè)向，它的測(cè)向準(zhǔn)確度比傳統(tǒng)的測(cè)向體制高了很多。并且測(cè)向場(chǎng)地要求不高，可以實(shí)現(xiàn)天線陣元特性選擇以及陣元位置的靈活性。
4 無(wú)線電測(cè)向在軍用和民用領(lǐng)域的應(yīng)用
隨著無(wú)線電事業(yè)的飛速發(fā)展，無(wú)線電測(cè)向技術(shù)在民用和軍用得到了極大的應(yīng)用，但依靠傳統(tǒng)儀器設(shè)備組成的無(wú)線電監(jiān)測(cè)測(cè)向系統(tǒng)已不能滿(mǎn)足當(dāng)前各種新型、密集的無(wú)線電信號(hào)的監(jiān)測(cè)和測(cè)向的要求，尤其是在電子作戰(zhàn)中，無(wú)線電測(cè)向技術(shù)更是大顯身手，要將干擾功率最大化加載在敵方的通信設(shè)備上，首先要求我們的是，測(cè)出敵方的通信所在地。從軍用微波通信的特點(diǎn)看，其天線波束窄，電波方向性強(qiáng)，與軍用戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)廣播發(fā)射的電波截然不同。所以高度數(shù)字化、集成化和數(shù)字處理技術(shù)應(yīng)用，自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和小型化，多信道的信號(hào)監(jiān)測(cè)和測(cè)向就成為發(fā)展的潮流。因此，國(guó)內(nèi)外的許多公司都研發(fā)或集成了較為先進(jìn)的固定、車(chē)載、移動(dòng)及手持式測(cè)向設(shè)備。有的公司可根據(jù)用戶(hù)對(duì)設(shè)備性能及經(jīng)濟(jì)能力的要求進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)，可組成單信道、雙信道及多信道的相關(guān)干涉儀或其他體制的監(jiān)測(cè)測(cè)向系統(tǒng)，并具備寬帶掃描、本振共享、同步采樣、信號(hào)識(shí)別、信號(hào)分析功能，系統(tǒng)測(cè)向功能極其強(qiáng)大，且測(cè)向速度快、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大、可靠性強(qiáng)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，界面友好、直觀，操作使用極為方便，大大提高了無(wú)線電技術(shù)人員測(cè)定無(wú)線電輻射源或無(wú)線電干擾的能力。
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關(guān)鍵詞：RFID；標(biāo)簽天線；遠(yuǎn)程寵物管理系統(tǒng)
中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 24-0000-01
一、RFID標(biāo)簽天線
RFID是無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，也叫做電子標(biāo)簽。RFID標(biāo)簽天線是一種通信的感應(yīng)天線，能夠利用射頻識(shí)別技術(shù)自動(dòng)識(shí)別特定的對(duì)象[1]。電子標(biāo)簽?zāi)壳耙呀?jīng)被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代人們生活的方方面面。本論文通過(guò)對(duì)遠(yuǎn)程寵物管理系統(tǒng)這一項(xiàng)目的介紹，來(lái)簡(jiǎn)要分析對(duì)適用于多種環(huán)境的RFID標(biāo)簽天線的研究。
二、環(huán)境對(duì)RFID標(biāo)簽天線的影響
在應(yīng)用的過(guò)程中，都要將RFID標(biāo)簽放到需要識(shí)別的物體上。在設(shè)計(jì)和使用的過(guò)程中，一定要考慮實(shí)際情況，因?yàn)樽x寫(xiě)器與標(biāo)簽之間還可能隔著包裝等。
同時(shí)我們還應(yīng)該意識(shí)到，天線的性能也會(huì)受到環(huán)境等因素的影響。天線周?chē)兴徒饘贂r(shí)，這種影響會(huì)十分明顯。本論文設(shè)計(jì)的RFID標(biāo)簽天線是一個(gè)遠(yuǎn)程寵物管理系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證，這個(gè)RFID標(biāo)簽天線能夠適用于多種環(huán)境。
三、遠(yuǎn)程寵物管理系統(tǒng)總體描述
（一）主要組成部分
本論文所設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程寵物管理系統(tǒng)，采用了最新的雙頻識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)寵物的遠(yuǎn)程管理，系統(tǒng)主要由遠(yuǎn)程寵物電子身份證、遠(yuǎn)程寵物電子身份識(shí)別器、手持PDA讀寫(xiě)器和中心服務(wù)器四個(gè)部分組成。四個(gè)部分的具體介紹如下：（1）遠(yuǎn)程寵物電子身份證：采用2.4～2.5GHz與13.56MHz波段，可存儲(chǔ)大量信息，低功耗、低輻射，對(duì)寵物健康無(wú)負(fù)面影響。（2）遠(yuǎn)程寵物電子身份識(shí)別器：識(shí)別距離可在50米范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可穿透障礙物識(shí)別寵物電子身份證；（3）手持PDA讀寫(xiě)器：基于PDA直接對(duì)寵物電子身份證進(jìn)行識(shí)別，手持PDA讀寫(xiě)器與PDA之間可通過(guò)藍(lán)牙、串口、CF口相連；（4）中心服務(wù)器：手持PDA讀寫(xiě)器與中心服務(wù)器通過(guò)藍(lán)牙、無(wú)線局域網(wǎng)或GPRS相連。
遠(yuǎn)程寵物管理系統(tǒng)的產(chǎn)品式樣主要分為兩種：手持PDA識(shí)別器和遠(yuǎn)程電子身份證。
（二）主要功能
本論文的遠(yuǎn)程寵物管理系統(tǒng)的主要功能有：（1）寵物電子身份證的遠(yuǎn)距離識(shí)別和讀寫(xiě)；（2）寵物定位和搜索；（3）信息公告和；（4）丟失寵物查找。
（三）主要性能指標(biāo)
（1）寵物識(shí)別距離不低于50米；（2）寵物移動(dòng)速度不大于80公里/小時(shí)時(shí)，對(duì)寵物識(shí)別沒(méi)有影響；（3）同時(shí)識(shí)別的最大寵物數(shù)量，不小于300只；（4）電子身份證發(fā)射功率小于-3db；（5）識(shí)別器的識(shí)別速度，不低于300個(gè)/秒；（6）寵物電子身份證的功耗小于0.3mW，普通紐扣電池的使用壽命大于2年。
四、遠(yuǎn)程寵物管理系統(tǒng)技術(shù)原理
寵物電子身份證使用了128個(gè)頻道、2.4G到2.5GHzISM的微波段，頻道帶寬13.56MHz以及8MHz的雙頻識(shí)別技術(shù)，每張寵物電子身份證的ID號(hào)全球唯一，并可存儲(chǔ)主人、地址、電話、出生日期、防疫信息、圖片等大量信息。同時(shí)寵物電子身份證可遠(yuǎn)程加密讀寫(xiě)。
遠(yuǎn)程寵物身份識(shí)別器可遠(yuǎn)距離穿透障礙物搜尋、定位寵物，當(dāng)寵物防疫過(guò)期或?yàn)槭й檶櫸铮h(yuǎn)程身份識(shí)別器可發(fā)出報(bào)警音和振動(dòng)提醒，并鎖定寵物。
手持PDA讀寫(xiě)器可和PDA通過(guò)藍(lán)牙、串口、CF口相聯(lián)，實(shí)時(shí)讀取寵物信息，并發(fā)送到PDA上顯示，手持PDA讀寫(xiě)器可通過(guò)藍(lán)牙、無(wú)線局域網(wǎng)、GPRS和中心數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)接，獲取最新的寵物信息。中心服務(wù)器為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)系統(tǒng)，可以對(duì)寵物的相應(yīng)信息進(jìn)行查詢(xún)。
五、項(xiàng)目創(chuàng)新內(nèi)容
（一）應(yīng)用創(chuàng)新
目前，對(duì)寵物的身份識(shí)別主要通過(guò)傳統(tǒng)犬牌、二維條碼、植入式芯片這三種方式。
傳統(tǒng)犬牌容易偽造，通過(guò)人眼近距離識(shí)別，已基本上被淘汰；二維條碼較難偽造，但識(shí)別距離只有幾個(gè)厘米，識(shí)別時(shí)必須抓住寵物，識(shí)別效率低；植入式芯片是目前最新出現(xiàn)的寵物識(shí)別技術(shù)，植入式芯片無(wú)法偽造，識(shí)別距離可達(dá)到幾十厘米。但植入式芯片也存在以下兩個(gè)缺陷：（1）識(shí)別距離短，無(wú)法在戶(hù)外識(shí)別屋內(nèi)的寵物；（2）植入方式對(duì)寵物存在一定健康影響，許多寵物主人無(wú)法接受。
采用雙頻識(shí)別技術(shù)的遠(yuǎn)程寵物管理系統(tǒng)，有很多優(yōu)勢(shì)：（1）無(wú)法偽造；（2）可遠(yuǎn)距離穿透障礙物識(shí)別，識(shí)別距離可在50米范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可戶(hù)外對(duì)屋內(nèi)寵物進(jìn)行身份識(shí)別；（3）可授權(quán)讀寫(xiě)，可根據(jù)寵物的狀況對(duì)識(shí)別體進(jìn)行讀寫(xiě)，存儲(chǔ)最新的寵物信息；（4）對(duì)寵物健康無(wú)負(fù)面影響；（5）識(shí)別速度快，每秒可識(shí)別300只寵物，無(wú)需抓住、靠近寵物；（6）產(chǎn)品已通過(guò)浙江省計(jì)量科學(xué)研究院檢測(cè)，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)滿(mǎn)足全部要求。
（二）結(jié)構(gòu)創(chuàng)新
電子犬牌結(jié)構(gòu)小，可懸掛于寵物上，質(zhì)量輕，對(duì)寵物無(wú)負(fù)面影響，具有卡通、精靈、寵物等多種造型。
六、項(xiàng)目技術(shù)開(kāi)發(fā)可行性
（一）項(xiàng)目技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
本項(xiàng)目涉及的核心技術(shù)包括：2.4G～2.5GHz射頻識(shí)別技術(shù)，13.56MHz射頻識(shí)別技術(shù)。下面對(duì)目前這些相關(guān)技術(shù)的研究、開(kāi)況做如下的簡(jiǎn)要介紹。（1）2.4G～2.5GHz射頻識(shí)別技術(shù)。2.4G～2.5GHzISM頻段是使用最多的短距離無(wú)線通信頻段，基于該頻段的短距離無(wú)線通信技術(shù)已經(jīng)比較成熟[2]，具有公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品，如ZigBee、Wi-Fi、藍(lán)牙、無(wú)線USB、無(wú)線局域網(wǎng)等。（2）13.56MHz射頻識(shí)別技術(shù)。基于13.56MHz射頻識(shí)別技術(shù)的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)有NFC，ISO15693等。主要產(chǎn)品有Philips公司的RC500芯片，Melexis公司的MLX12115等。
七、結(jié)束語(yǔ)
本論文簡(jiǎn)要介紹了遠(yuǎn)程寵物管理系統(tǒng)，從中我們可以看出RFID標(biāo)簽天線能夠適用于多種環(huán)境。RFID標(biāo)簽天線技術(shù)有著非常廣闊的發(fā)展前景。
參考文獻(xiàn)：
【關(guān)鍵詞】 TD-LTE 多天線技術(shù) 2/8天線 性能對(duì)比
引言
多天線技術(shù)（MIMO）是LTE系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過(guò)與OFDM及技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，能夠?qū)铡r(shí)、頻多維信號(hào)進(jìn)行很好的聯(lián)合處理和調(diào)度，使系統(tǒng)的靈活性和傳輸效率大幅度提升。TD-LTE系統(tǒng)集成了TDD的固有特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，能夠很好的滿(mǎn)足非對(duì)稱(chēng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用的需求。隨著LTE上涌進(jìn)程的不斷推進(jìn)，全球各大電信運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)大面積部署LTE網(wǎng)絡(luò)，大部分FDD運(yùn)營(yíng)商采取了將LTE和3G系統(tǒng)共同部署的策略，基站主要采用2天線，而TDD運(yùn)營(yíng)商為了將TDD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，其基站主要采用4天線和8天線技術(shù)，因此，需要充分了解不同天線技術(shù)各自的特點(diǎn)，從而為T(mén)D-LTE的實(shí)際部署和后續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。
一、多天線技術(shù)
多天線技術(shù)是一種統(tǒng)稱(chēng)，根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的不同可以分為天線分集、波束賦形以及空分復(fù)用三種[1]。從LTE的發(fā)展過(guò)程來(lái)看，最基本的LTE MIMO形式采用了兩端口的2×2形式。因此，多天線技術(shù)在TD-LTE系統(tǒng)中的發(fā)展及應(yīng)用對(duì)于TDLTE的發(fā)展發(fā)揮著非常重要的作用。最優(yōu)的MIMO算法對(duì)于不同的天線屬配置來(lái)說(shuō)存在一定的差異。
在TD-LTE系統(tǒng)中，常用傳輸方式主要包括TM2、TM3、TM4、TM7以及TM8，其中2天線主要采用的傳輸模式包括TM2、TM3和TM4；8天線除了支持2天線支持的傳輸模式之外，還支持TM7和TM8，其中TM8模式為R9支持技術(shù)[2]。表1給出了2天線和8天線的上下行對(duì)天線模式的支持能力。從表1來(lái)看，在上行上都是采用MIMO的分集模式，下行由于采用了模式間的自適應(yīng)技術(shù)，當(dāng)信道條件較好時(shí)會(huì)采用雙流技術(shù)，而當(dāng)信道條件較差時(shí)，則采用了單流技術(shù)。
二、2/8天線性能對(duì)比
2.1 2/8天線下行信道性能對(duì)比
表2給出了2/8天線SU-MIMO的系統(tǒng)性能對(duì)比數(shù)據(jù)，基于3GPP Casel-3D場(chǎng)景進(jìn)行仿真，2天線采用TM4模式，8天線采用TM8模式，均支持單雙流自適應(yīng)。
從表2中的數(shù)據(jù)來(lái)看，8天線相對(duì)于2天線來(lái)說(shuō)，平均頻譜效率的增益達(dá)到了19%，邊緣頻譜效率的增益達(dá)到了22%。8天線的性能增益主要是由于其本身的空間自由度更高，能夠形成更窄、指向性更強(qiáng)的波束，使有用信號(hào)提高，干擾也大幅降低。同時(shí)2天線通過(guò)終端反饋碼本的方式存在碼本量化損失，而8天線通過(guò)信道互易性得到的信道進(jìn)行矩陣分解，可以得到更加準(zhǔn)確的預(yù)編碼向量。
由于8天線相對(duì)于2天線來(lái)說(shuō)具有更大的空間自由度，因此8天線能夠?qū)U-MIMO進(jìn)行更好的支持。表3給出了8天線的SU-MIMO和MU-MIMO的性能對(duì)比，其中SUMIMO采用了單雙流自適應(yīng)技術(shù)，MU-MIMO則采用了2用戶(hù)配對(duì)的單流技術(shù)。從表中的數(shù)據(jù)能夠看出，MU-MIMO相對(duì)于SU-MIMO的平均頻譜效率和邊緣頻譜效率均有15%左右的提升。8天線MU-MIMO模式下，用戶(hù)配對(duì)準(zhǔn)則以及用戶(hù)之間的干擾消除的預(yù)編碼算法會(huì)在較大程度上影響傳輸性能。
2.2 2/8天線上行信道性能對(duì)比
從上行鏈路的性能來(lái)看，8天線相對(duì)于2天線具有更大的接收分集增益。同時(shí)，8天線的空間自由度優(yōu)勢(shì)方便基站通過(guò)更具優(yōu)勢(shì)的接收算法來(lái)提升處理增益。表5給出了2/8天線系統(tǒng)上行仿真性能對(duì)比，仿真基于理想的信道估計(jì)。
接收端通過(guò)采用8天線和基于MMSE的干擾消除接收算法，8天線在平均頻譜效率以及邊緣頻譜效率均有50%以上的增益效果，尤其是邊緣頻譜效率的增益接近80%左右。因?yàn)?天線具有很好的干擾消除性能，因此8天線的基站上行引入MU-MIMO技術(shù)能夠進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能增益。
三、8天線在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)中的挑戰(zhàn)
從前文的分析來(lái)看，基于8天線和2天線在物理實(shí)現(xiàn)、器件性能方面基本保持一致[3]。但是在實(shí)際產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)方面，兩者之間存在一定的差異，比如天線增益，這些對(duì)會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際上下行性能產(chǎn)生不同程度的影響。TD-LTE基于信道互易的8天線技術(shù)方案存在一定的問(wèn)題。基于用戶(hù)反饋碼本的多天線方案，需要對(duì)上行容量進(jìn)行充分的考慮，因此，一般會(huì)選擇較粗的時(shí)頻顆粒度進(jìn)行反饋。但是在TDD系統(tǒng)中，基站能夠通過(guò)上下行信道互易性獲取上下行信道信息。因此，在預(yù)編碼計(jì)算的過(guò)程中不會(huì)受到碼本量化帶來(lái)的影響。當(dāng)硬件處理能力較高時(shí)，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)所有物理資源塊的波束賦型矩陣的計(jì)算，這能夠使得波束賦型與信道條件之間的匹配程度進(jìn)一步提高，從而促進(jìn)波束賦型技術(shù)性能的進(jìn)一步提升。
四、結(jié)語(yǔ)
TD-LTE繼承了TDD的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，具有較高的靈活性和性能。通過(guò)論文的分析可以看出，8天線相對(duì)于2天線在平均頻譜效率和邊緣頻譜效率具有更好的性能，同時(shí)8天線的MU-MIMO比SU-MIMO在平均頻譜效率和邊緣頻譜效率具有更好的性能。因此，8天線能夠更好的發(fā)揮空間和復(fù)用和干擾抑制方面的優(yōu)勢(shì)，能夠進(jìn)一步提升TD-LTE系統(tǒng)的性能。
參 考 文 獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:MIMO 超寬帶 射線跟蹤 信道
中圖分類(lèi)號(hào):TN2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-3973 (2010) 01-099-01
1序論
超寬帶技術(shù)(UWB)是由一系列周期非常短、頻率非常高的脈沖波實(shí)現(xiàn)的一種通信方式,通常也被稱(chēng)為脈沖通信技術(shù)。當(dāng)信號(hào)頻率與中心頻率的比值大于等于25%,或者帶寬大于等于500Mbps,則為超寬帶。
將MIMO技術(shù)用于UWB系統(tǒng)具有很高的鏈路可靠性和速率適配能力, MIMO-UWB系統(tǒng)能夠在時(shí)域上很好地解決有害的碼間干擾和信道間干擾問(wèn)題,原因在于接收信號(hào)具有良好的自相關(guān)及互相關(guān)特性。同時(shí)又有很多關(guān)鍵技術(shù)可以運(yùn)用,見(jiàn)文獻(xiàn)[1]。
2UWB信號(hào)選取
在本文中,我們選取高斯二階信號(hào)作為發(fā)送信號(hào),根據(jù)文獻(xiàn)[2]可知,從相干帶寬的數(shù)據(jù)來(lái)分析,高斯信號(hào)族相干帶寬較大。當(dāng)傳輸信號(hào)帶寬大于信道帶寬時(shí),信號(hào)經(jīng)過(guò)信道將會(huì)產(chǎn)生頻率選擇性衰落,這種衰落將會(huì)造成傳輸信號(hào)的碼間干擾。而高斯信號(hào)所產(chǎn)生的碼間干擾較小。高斯二階信號(hào)又優(yōu)于其它階的高斯信號(hào)。由此,可以得出高斯二階信號(hào)建立的室內(nèi)信道模型較其它信號(hào)建立的模型更準(zhǔn)確。波形表達(dá)式為:
(2.1)
其中:――脈沖幅度,取值為1;――為脈沖成型因子,取值為;――為脈沖持續(xù)時(shí)間,1/中心頻率;進(jìn)行歸一化處理后可得到時(shí)域的高斯二階波形見(jiàn)圖1:
圖1時(shí)域的高斯二階脈沖波形
3用高斯信號(hào)仿真分析室內(nèi)MIMO信道
3.1計(jì)算過(guò)程
根據(jù)射線追蹤法的詳細(xì)計(jì)算過(guò)程,我們可以求得信道的H矩陣中任意hij,可將其轉(zhuǎn)化為時(shí)域形式公式(3.1),接收波形的時(shí)域表達(dá)形式為式(3.2)
(3.1)
(3.2)
其中:為每一射線到達(dá)接收點(diǎn)的功率值,為相位變化,為發(fā)送信號(hào)的載波頻率,為每一射的時(shí)延,為有效射線數(shù)。為高斯二階信號(hào),由求得。
我們將式(2.1)及式(3.1)帶入式(3.2)可化簡(jiǎn)得到一對(duì)發(fā)送接收天線的接收波形表達(dá)式為式(3.3),總的接收波形為公式(3.4),N,M分別為發(fā)送接收天線數(shù)。
(3.3)
(3.4)
3.2仿真圖形
仿真環(huán)境: 2天線,發(fā)送天線(半波偶極子)坐標(biāo)[1,1,1],[1.2,1,1];接收天線[6,7.5,0.8],[6.2,7.6,0.8],發(fā)射頻率2.35GHz~2.85GHz。以1MHz為間隔,取500個(gè)點(diǎn),房間尺寸8, LOS環(huán)境。
我們把大的帶寬分為N個(gè)小的帶寬,在每個(gè)帶寬內(nèi)取中心頻點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算,則分割之后的子信道,可視為平坦的,慢衰落信道,則可以由前文提到的頻域的射線追蹤算法進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算完每個(gè)子信道之后再進(jìn)行疊加處理。得到的仿真圖為:
圖2天線的接收波形
3.3結(jié)果分析
圖2為兩個(gè)接收天線接收到的波形圖,從圖中可以看出接收端的第一條到達(dá)路徑幅度最大,原因是第一條到達(dá)路徑是直達(dá)路徑,沒(méi)有傳播損耗和反射損耗。由于是MIMO信道,則兩個(gè)發(fā)送天線到達(dá)同一根接收天線的時(shí)延不一樣,則兩個(gè)直達(dá)路徑的時(shí)延不一樣,峰值則是由接收功率決定的。把圖中的部分波形進(jìn)行放大可以發(fā)現(xiàn)在有的位置出現(xiàn)了波形的混迭,原因?yàn)榉瓷浯螖?shù)多,到達(dá)接收天線的幾條路徑時(shí)延很接近,時(shí)域波形進(jìn)行了疊加,而由于多徑效應(yīng)造成了時(shí)延展寬,引入碼間干擾。
4結(jié)論
本文以確定性的射線追蹤算法為基礎(chǔ),通過(guò)理論分析選取高斯二階脈沖信號(hào)作為實(shí)驗(yàn)波形,在室內(nèi)MIMO情況下,進(jìn)行頻帶分割,推導(dǎo)接收波形的公式,通過(guò)公式仿真MIMO-UWB信道的接收波形,并分析波形出現(xiàn)混迭是由于多徑效應(yīng)造成了時(shí)延展寬,引入碼間干擾。
參考文獻(xiàn):
[1]杜洪峰,周正.基于自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)的MIMO-UWB無(wú)線通信系統(tǒng)的研究[J].電子與信息學(xué)報(bào),vol.28, No.6, 2006.
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)高校現(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(mǎn)足日益變化發(fā)展的校園格局。現(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(lài)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(zhuān)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(zhuān)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(lèi)似。無(wú)線網(wǎng)卡按照其接口類(lèi)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(hù)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(hù)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(lèi)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(hù)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(hù)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(hù)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(lèi)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(lèi)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(hù)截獲,給無(wú)線局域網(wǎng)用戶(hù)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(zhuān)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(hù)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(hù)認(rèn)證，用戶(hù)提供學(xué)校授權(quán)的用戶(hù)名和密碼后,客戶(hù)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(hù)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(mǎn)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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