時間:2023-03-23 15:02:35
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2改革教學方法
2.1授課模式的改進思路
“無線通信原理”雙語課程在大三下學期開設,主要采用傳統的課堂授課模式。由于該英文教材有700頁左右,但是因為課時限制,我們的教學大綱僅覆蓋其中250頁左右的章節。由于學生往往忽略剩余的其他章節(在學習英文教材時學生缺少主動性),這不利于學生專業知識結構的培養。我們今后可能需要引入網絡大學堂等改革到此類課程中[6],把部分章節內容轉化為網絡學習資源,以便于學生利用碎片化時間自學。
2.2教學方法多樣化
在教學過程中應該多采用啟發式、互動式的教學方法,以課堂授課、課間討論、課后自學等方式組合授課,這樣有助于充分調動和激發學生的學習熱情。因此,我們將考慮引入微課和翻轉課堂等新型教學方法,以改進傳統教學模式的缺點。
2.3考核方法靈活化
在“無線通信原理”雙語課程考核時,采用課堂表現分、作業完成分、考試成績分等組合打分的考核方式,改變以往單一依靠考試成績考核的局面,從而全面考察學生的專業綜合素質。其次,我們也可能考慮引入輔助的線上考核方法。
3教學成果展示
為了更好地評估2014年度教學方案,本文對隨機選取的南京郵電大學“通信工程”專業修習該雙語課程的學生成績進行分析。該班級共有學生38人,對學生成績畫出對數曲線擬合圖及成績分布的餅狀圖(如圖1所示),從圖1可見看出學生成績多分布在70-90分數段(該分數段人數占比超過70%),與預期學生考試評價范圍吻合。由此可見,傳統教學模式下雙語教學方案還是可行的。
2移動AdHoc技術原理
2.1移動AdHoc主要特點
移動AdHoc網絡有以下幾個顯著的特征:a節點的移動性。網絡中的每個節點并非靜止不動,每一個節點都可以獨立地做隨機的運動。b動態的網絡拓撲結構。由于網絡中的每一個節點都可以自由地、相對對立地運動,使得AdHoc網絡沒有固定的拓撲。更糟糕的是,網絡拓撲的改變是隨機的、頻繁的,而且是不可預測的。c傳輸帶寬受限且鏈路的容量是時變的。通常情況下,無線鏈路的容量比相應的有線鏈路的容量低很多。如果再考慮多址接入、信道衰落、噪聲和干擾等不利因素的影響,實際可獲得的鏈路容量比理想的無線傳輸速率還要低很多。d節點能量受限。一般來說,AdHoc網絡的節點都是一些便攜式的移動終端,它們都要靠隨身攜帶的電池或者其他消耗性的手段提供能源。為了能夠延長節點的運行時間,一個最重要的系統設計準則就是要盡量的節約能量,采用較小的發射功率。分布式隨機接入協議,節點基于信道忙閑狀態的監測結果來決定是否發送分組。由于在AdHoc網絡中,每一個節點的無線覆蓋范圍是有限的,因此簡單的采用CSMA多址接入方式不可避免地帶來了隱藏終端和暴露終端問題,如圖2所示。隱藏終端問題是在目的節點的載波監聽范圍內而未在源節點監聽范圍內,在目的節點處發生沖突;暴露終端問題是在源節點的載波監聽范圍內而未在目的節點監聽范圍內,在源節點處發生沖突。圖1移動AdHoc網絡示意圖以上這些特點決定了AdHoc網絡獨特的運行機制,其網絡示意圖如圖1所示。由于每一個節點的無線覆蓋范圍相對整個網絡的覆蓋區域來說較小,那么網絡中從一個節點到另一個節點可能要經過多個其他節點的轉發,也就是說是多跳的。網絡中不存在固定的路由器,每一個節點在完成自身的功能之外,還必須充當一個路由器,轉發其他節點的分組。網絡的運行是完全分布式的,與網絡的組織和控制有關的任務被分配到各個節點。AdHoc網絡中無需中心控制實體,所有的協議只能分布式的運行。
2.2移動AdHoc多址接入技術
多址接入技術是一種用來解決多個用戶共享一個通信信道的技術。多址接入技術是否設計得當或者選擇合理直接影響到無線資源的利用率和通信質量。根據對無線信道共享的方式不同,多址接入技術可以分為三大類:固定多址接入(如FDMA,TDMA等);隨機多址接入(如ALOHA,CSMA),預約型的多址接入(如PRMA,DSA等)。目前,在AdHoc網絡中的多址接入協議通常都是基于載波偵聽的隨機多址協議CSMA。CSMA是一種簡單的圖2隱藏終端問題和暴露終端問題移動AdHoc網絡在MAC層和PHY層采用的典型協議是IEEE802.11系列協議。IEEE802.11的MAC協議具有兩種信道接入方式:分布式協調方式DCF和點協調方式PCF。其中DCF為競爭型的信道訪問機制;PCF為無競爭的信道訪問機制,有中心控制點(通常成為AP)進行集中控制。DCF中采用載波檢測與碰撞避免(CSMA/CA)協議,其中有兩種基本的信道接入方式:簡單的CSMA方式和增強型的接入方式(即RTS/CTS方式)。基本的CSMA/CA協議采用兩次握手機制,接收方正確接收業務分組后,立即發送ACK。而發送方收到該ACK后,就知道業務分組己被成功接收。在增強型接入方式中,RTS/CTS方式采用四次握手機制,即在發送有效數據之前,先通過采用RTS/CTS預約信道。這樣不僅能夠解決發送長業務分組時發生分組碰撞導致信道利用率急劇下降的問題,而且可以有效減少“隱藏終端”問題。在增強型接入方式中如果在發送完RTS的規定時間內沒有收到CTS,則發送節點認為RTS發送出錯。在這兩種情況下,發送節點都會按照“二進制指數退避算法”進行退避與重傳操作。
2.3移動AdHoc路由技術
移動AdHoc網絡中的路由技術給網絡的設計和維護都提出了嚴峻的考驗。這主要是由于在移動AdHoc網絡中節點是運動的、網絡節點間的通信需要進行多次中繼、無線鏈路的不可靠性以及供電設備能量的限制。移動AdHoc網絡的路由必須在受到多重約束條件和動態環境下,能夠保證數據的可靠傳輸。因此,動態分布式的路山算法成為了AdHoc網絡中研究的一個關鍵問題。路由協議主要分為單播路由和多播路由算法,其中以單播路由應用最為廣泛。所謂的單播路由,實際上就是從網絡中的某一個節點到另一個節點的可用路徑。傳統的路由算法基本上是為有線網絡設計的,沒有考慮到網絡的動態特性。移動AdHoc網絡還面臨著無線信道的不可靠性、高速移動環境下鏈路頻繁出現故障以及節點的有限電能等情況。很顯然,上述這些傳統的路由算法不可能直接應用到AdHoc網絡中。更為重要的是,傳統的路由算法中都存在著一些致命的缺陷,如路由閉環、收斂速度慢等問題,因此,我們必須研究新的路由策略來適應移動AdHoc網絡的特殊性。
總的來說,單播AdHoc路由算法分為三種,具體分類見圖4。(1)平面式路由(FlatRouting)算法,即網絡中的所有節點都處于同一層次上,各節點獲得的網絡中的路由信息基本相同。我們又根據其設計的具體原則進一步的將平面式路由分為ProactiveRouting算法和ReactiveRouting算法。(2)分層路由(HierarchicalRouting)算法,即網絡按一定的規則分為多個不同的層次,在不同層次中又可以有不同的路由策略。分層的路由策略比較容易進行網絡規模的擴充。(3)地理位置輔助的路由(GeographicpositionassistedRouting)算法,即網絡中的節點可以獲得.
3移動AdHoc應用展望
由于移動AdHoc網絡不需要架設固定的通信基礎設施,組網迅速、靈活,抗毀性強,因此具有極高的軍用價值和商用價值。
(1)軍隊通信系統需要具有抗毀性、自組織性和機動性。移動AdHoc網絡不依賴固定的有線設備,節點自行組織和管理。采用分布式技術,即使網絡中某些節點或鏈路發生故障,也可以通過其他節點繼續通信,很適合戰場的惡劣通信環境,另外移動AdHoc網絡組建簡單、迅速、機動性強。因此,移動AdHoc網絡技術已經成為數字化戰場通信的首選技術。
(2)在地震、洪水、臺風等自然災害發生后,固定的通信網絡設施可能被毀壞而無法正常工作。這時就需要移動AdHoc這種不依賴任何固定網絡設施又能快速布設的自組織網絡技術來滿足搶險救災的通信需要。另外,移動AdHoc還可用于臨時通信需求,如商務會議中參會人員之間的通信交流等。
(3)與移動通信系統的結合。移動AdHoc網絡還可以與蜂窩移動通信系統相結合,利用移動節點的多跳轉發能力擴大蜂窩移動通信系統的覆蓋范圍,均衡相鄰小區的業務量,提高小區邊緣的數據速率等。
(4)個域通信。可用于實現PDA、手機、手提電腦等個人電子通信設備之間的通信。還可用于個人局域網之間的多跳通信,藍牙技術中的超網、VANET就是典型的應用案例。
(5)傳感器網絡。傳感器網絡是移動AdHoc網絡技術的一大應用領域,很多應用場合的傳感器網絡只能使用無線通信技術,同時受體積和節能的圖3DCF工作時隙及原理圖點的地理位置信息,通過這些信息可以有效的減低路由算法中用戶路由建立或維護的開銷。影響,傳感器的發射功率不可能很大。使用移動AdHoc網絡實現多跳通信是非常實用的解決方法。分散在各處的傳感器組成移動AdHoc網絡。可以很好地實現信息的傳遞和收集。
2探究式教學方法及其應用
探究式教學是一種在學校環境下模擬性的科學研究活動,旨在培養學生的科學素質,特別是培養學生的創造精神和創新能力,使學生在知識獲得的過程中經歷類似科學家的探究過程,積極主動地構建知識體系,掌握解決問題的方法,培養科學態度和科學探究能力。在數字通信原理課程教學中,我們重點抓好了課前預習準備、課堂研討交流、課后總結練習三個環節中探究方法的應用。每次課前都會提前告知學生需要學習的內容,讓學生實現對課程相關知識先自主進行探究,發現問題,帶著問題來聽課。同時,考慮到該課程涉及大量公式、定律推導,往往教師在臺上講得口干舌燥,寫得粉塵飛揚,而學生在下面聽得云里霧里,昏睡一片,對于一些相對簡單的公式、定律推導,讓數學基礎較好的學生參與講解,例如平穩隨機過程自相關函數性質的證明、2PSK功率譜密度的推算,等等。學生接到任務,有壓力就有動力,最終能夠上臺給其他同學講解,需要私底下在課前做足功課,來不得一點馬虎。課堂教學中,教師主要引導作用,為學生設置場景,介紹背景知識。通過介紹工程實踐中的一些實際問題,引導學生去思考。例如,通過給學生觀看實際的信號形狀,讓學生發現實際系統中信號經過信道后會發生變形,引導學生思考這種變形會產生什么后果,進而引導學生思考采用什么方法來解決這個問題。而一些簡單推倒,通過隨機抽點的方式讓學生來講解,在講解過程中鼓勵其他學生提問,教師在適當的時候也進行引導性提問。而當學生講解中出現一些錯誤觀念時及時進行糾正。此外,還針對一些有爭議的問題,讓學生采用分組辯論的方式來解決。從而充分調動了學生的課堂積極性。課后復習也是教學中的重要環節。探究式教學方法改變了以往簡單出習題的方式,提出一些開放性、前沿性的問題,讓學生自己動手查閱資料,跟蹤最新的通信領域研究成果,撰寫讀書報告。每個學生的報告會被教師評分,計入課程最終成績。同時,針對數字通信原理課程的特點,設置了很多仿真作業,讓學生自己動手來實現一些基本的通信模塊。教師也給學生提供一些基本的仿真程序,然后學生根據自己的興趣進行修改。通過抓好以上三個環節,數字通信原理課程教學效果有了明顯改善。學生既能夠從中學到基本的原理,又能夠了解通信領域最新發展,既能夠達到課程考試要求,又確實提高了能力素質。
一、擴頻通信的工作原理
在發端輸人的信息先調制形成數字信號,然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜,展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號,變頻至中頻,然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴,再經信息解調,恢復成原始信息輸出。可見,一般的擴頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制,二次調制為擴頻調制,三次調制為射頻調制,以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較,多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征:(1)數字傳輸方式;(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬;(3)帶寬的展寬,是利用與被傳信息無關的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的;(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴),求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。
二、擴頻通信技術的特點
擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號,其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬,同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。
1.抗干擾性強
擴頻信號的不可預測性,使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾,干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬,所以即使信噪比很低,甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下,仍能不受干擾、高質量地進行通信,擴展的頻譜越寬,其抗干擾性越強。
2.低截獲性
擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上,傳輸信號的功率密度很低,偵察接收機很難監測到,因此擴頻通信系統截獲概率很低。
3.抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的這些反射或散射信號與直達路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程,利用擴頻碼序列間的相關特性,在接收端解擴時,從多徑信號中分離出最強的有用信號,或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加,這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現象,使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。
4.保密性好
在一定的發射功率下,擴頻信號分布在很寬的頻帶內,無線信道中有用信號功率譜密度極低,這樣信號可以在強噪聲背景下,甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信,使外界很難截獲傳送的信息,要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了.所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時,對不同用戶使用不同碼,旁人無法竊聽通信,因而擴頻系統具有高保密性。
5.易于實現碼分多址
在通信系統中,可充分利用在擴頻調制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關特性和互相關特性,接收端利用相關檢測技術進行解擴,在分配給不同用戶不同碼型的情況下,系統可以區分不同用戶的信號,這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。三、擴頻技術的發展與應用
在過去由于技術的限制,人們一直在走增加信號功率,減少噪聲,提高信噪比的道路。即使到了70年代,偽碼技術已經出現,但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事.近幾年,由于大規模集成電路的發展,幾十兆赫茲,甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實,擴頻通信獲得極其迅速的發展.通信的發展史又到了一個轉折點,由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代.從最佳通信系統的角度看擴頻通信.最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機.幾十年來,最佳接收理論已經很成熟,但最佳發射問題一直沒有很好解決,偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度,構成了最佳發射機.因此,有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識,人們就不難預測擴頻通信的未來前景.從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代.擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信,碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環路,發揮越來越大的作用.接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統,逐步發展、演變和升級而形成的.現代電信網絡分為3部分:傳輸網、交換網和接入網.由于接入網發展較晚,往往成為電信發展的“瓶頸”,各國都很重視接入網的發展,因此各類接人技術和系統應運而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性,經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段,而無線擴頻技術所使用的頻段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM頻段,包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段.在無線接人系統中,擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點:抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜.而且,擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說,有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢,在接入網中起著不可替代的作用.
擴頻微波主要應用在以下幾個方面.語音接入(點對點);數據接入;視頻接入;多媒體接入;因特網(Internet)接入。
四、結語
擴頻通信是通信的一個重要分支和發展方向,是擴頻技術與通信相結合的產物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點,使它的應用迅速從軍用擴展到民用通信中,它的易于實現碼分多址的特點,使它能與第三代移動通信系統完美結合,發展前景極為廣闊。
參考文獻:
1概述
LMS202E和LMS485分別是美國國家半導體公司生產的RS-232通信用雙收發器和多點傳輸線用高速雙向數據通信差分總線/線路收發器。這兩種器件均使用5V單電源供電,電源電流分別為1mA(LMS202E)和0.32mA(LMS485的典型值)。
LMS202E滿足E1A/T1A-232和CCITTV.28規范,數據傳輸率可達230kbps,而其±15kV的靜電放電(ESD)保護指標符合IEC1000-4-2(EN61000-4-2)標準要求。LMS202E主要用于銷售點終端POS(條形碼閱讀機)、手持式設備(或裝置)和通用目的RS-232通信等方面。
LMS485滿足ANSI標準E1A/T1ARS485/RS-422,數據速率為2.5Mbps。LMS485的應用領域主要是低功率RS-485系統網絡中心、橋路和路由器銷售點設備(自動柜員機ATM、條形碼掃描儀)、局域網(LAN)、綜合業務數據網(ISDN)、工業可編程邏輯控制器、高速串/并聯應用以及噪聲環境下的多點應用系統等。
2RS-232雙收發器LMS202E
LMS202E采用16引腳SOIC封裝,可與MAXIM公司的MAX202E相互代換。
LMS202E的內部結構及典型應用電路如圖1所示。該器件內含DC-DC變換器,利用電路中的C1~C4使內部對偶充電泵為兩個發送器提供±10V的雙電源。通過C1,電荷泵可將+5V的電源電壓轉換為+10V,并存儲在C3中。而通過C2電荷泵則可將+10V轉換為-10V電壓,而后再把-10V存儲在C4中。
發送器輸入信號可從腳11和腳10輸入且兩個發送器在14腳和7腳上的輸出與T1A/E1A-232E電平一致。T1和T2兩個發送器的輸出擺幅為±8V,開路輸出電壓擺幅為(V+-0.6V)~V-。接收器的R1IN和R2IN信號從腳13和腳8輸入以接收T1A/E1A信號,并從腳12和腳9輸出與TTL/CMOS兼容的信號。RS-232接收器的輸入電壓VRi范圍為-30V~+30V,VS為5V時的輸入低門限電平是1.4V,高門限電平為2V。接收器輸出電壓的最大范圍為-0.3V~(VS+0.3V),從輸入到輸出的傳輸延遲時間為0.08μs(典型值)。
LMS202E的所有引腳都帶有ESD保護。除了發送器輸出腳(7腳和14腳)和接收器輸入腳(8腳和13腳)外,其它引腳帶有±2kV的人體模型(HBM)和±200V的機器模型(MM)ESD額定值。RS-232總線引腳(7腳、8腳、13腳和14腳)帶有±15kV的HBM和IEC1000-4-2的耐沖擊ESD保護。此外,總線引腳還能滿足±8kV的IEC1000-4-2接觸ESD保護要求。因此,這種ESD結構在加電、斷電等場合可以承受較高ESD沖擊。
3LMS485低功率差分數據收發器
LMS485采用8引腳DIP或SOIC封裝,可與MAX485互相代換。LMS485芯片在內部集成了一個TRI-STATETM差分線路驅動器(D)和一個差分輸入接收器,圖2所示是LMS485芯片的內部結構及引腳排列圖。
LMS485的DI(4)腳是驅動器輸入,DE(3)腳為驅動器輸出使能輸入,A(6)腳和B(7)腳分別是驅動器(同相和反相)輸出和接收器輸入,RO(1)腳和RE(2)腳分別是接收器輸出和接收器輸出賦能輸入,GND(5)腳為接地腳,VCC(8)腳為5±0.25V電源電壓輸入端。
LMS485的輸入與輸出邏輯真值表如表1所列。其中“X”為不相干,“Z”為三態,“OPEN”為非終止(僅開路輸入)。
表1真值表
驅動器
REDED1AB
XHHHL
XHLLH
XLXZZ
接收器
REDEA-BRO
LL≥+0.2VH
LL≤-0.2VL
HXXZ
LLOPENH
LMS485的主要特點如下:
滿足ANSI標準RS-485-A和RS-422-B;
采用5V單電源工作,低功率BiCMOS工藝可保證電源電流典型值不超過320μA,工作溫度范圍為-40~85℃;
總線上允許掛接的收發器數目多達32個,數據速率可達2.5Mbps;
(1)猶如人們對陽光、空氣、食物和水的依賴
從遠古時代以來,陽光、空氣、食物和水一直是人們賴以生存的必需品,而今在科學技術飛躍發展的時代,電也已成為人們的必需品。因為有了電,我們的生活才有了歡樂。
(2)摩天大樓與基礎的關聯性
摩天大樓高聳入云,雄偉壯觀,強風中堅定不移,堅實的基礎則是默默無聞的功臣。通信系統的安全優質運轉,無處不在的通信電源則是堅實的基礎和根本保障。
(3)廣泛的實用性
在通信樞紐大樓里,在衛星地面站、光纜、微波中繼站、國際海光纜登陸站……所有需要安裝電器設施和通信設備的地方,都需要首先建設好電源和通信電源。眾多電源設備能在不同類型外電環境中經不同組合生產出A、B和C不同級別的多種電源,以滿足不同用戶的不同需求,做到穩定、安全和可靠。
結論:電源是一切通信必不可少的堅實基礎,而且是非常重要的根本保障。
2通信電源的重要性
下面列舉了郵電行業幾次因電源故障而引起的重大的事故:
A)1995年4月1日,廣東汕頭金砂郵電大樓電氣特大火災,直接經濟損失1497.9萬元;
B)1995年11月26日,貴州畢節地區郵電局通信大樓電氣特大火災,直接經濟損失901萬元,中斷通信50h,間接經濟損失335萬元;
C)2002年2月27日0時35分,海南省海口市海府路通信樓無人值守市話傳輸機房失火,造成海府局的市話出入局中繼大面積閉塞,出入局呼叫、數據通信、小靈通網絡、部分金融系統網絡和有線電視網絡都受到不同程度的影響,同時造成6500個接入網用戶通信中斷,52個中國移動通信機站的通信受阻。其政治影響甚大。
若要恢復原有的通信能力,投入資金是損失資金的若干倍,投入的力量也將很大。
通信電源的質量與實用安全直接影響到通信質量、通信設施和人身安全,輕則影響通話質量,中斷通信;重則毀壞機樓,釀成重大事故。A、B和C事故及以前的幾個重大火災,迫使郵電系統下大力氣連續幾年進行全行業的安全大檢查。近年來暴露出的安全隱患問題,需要我們采取更有效的措施,扭轉極不安全的被動局面。中國電信集團會經常性地進行安全大檢查,扎扎實實地把安全生產抓好。
電源專業及應用對通信企業的安全生產有著至關重要的作用,萬萬不可忽視。
3通信電源的特點、現狀及存在的問題
(1)設備品種甚多,使用組合奇特
高、低壓配電設備;發電設備包括柴油、汽油發電機,風能、太陽能和燃汽輪發電機;交直流變換設備包括AC/AC、AC/DC、DC/DC、DC/AC、UPS和蓄電池設備等。
在通信樞紐大樓、衛星地面站、光纜、微波中繼站、國際海光纜登陸站、交換機樓和模塊局等眾多的不同供電環境(條件)中,不同需求的魔方組合,神奇而多樣化。一個關鍵問題是要嚴格貫徹通信電源的相關技術標準,遵循科學規律,做好設計、建設和維護工作。
(2)涉及專業學科知識多
通信電源的專業維護需要動力機械學、化學、電子、通信與自動控制技術和計算機應用知識。
(3)消耗能源巨大,設備資源豐富,需要精心管理通信生產用電和確保通信機房環境溫度等用電,所消耗的電能源是巨大的。而且通信電源設備的種類多、數量多,通信電源、空調設備資產大約占總資產的3%~5%,在一個擁有4000多億元人民幣資產的強大通信企業——中國電信集團公司,通信電源、空調設備的資產約占200億元人民幣,因此加強管理,提高使用效率,降低成本,意義重大。
(4)維護好通信電源責任重大
電源專業工作常處于高電壓、大電流、使用易燃油類和防雷保護等特殊環境,對安全生產、通信防護和消除火災等方面有著不可推卸的責任。(5)通信電源專業維護體制亟待與通信維護體制改革同步
對于中國電信集團,該專業共有近萬名員工,工作面廣,維護設備多。目前的維護操作方法與傳統方式變化不大,減員只是在人員看守設備方面有一定的潛力,而且必須達到通信電源設備自動化、監控手段完善化,只有安全防護達到無人值守條件時,才能實現無人值守。實際設備的檢測需推廣新技術和新方法,提高工作效率,減員才有實效。過去,通信能力飛速發展,而電源維護人員的數量卻變化不大,這是生產效率提高的具體體現。
(6)電源專業方面存在的問題
·生產安全險象環生。近年來供電事故不斷發生,嚴重影響并威脅到通信安全。例如,根據已了解到的電源設備事故分析,蓄電池事故占70%,高壓切換事故占20%,高頻開關電源事故占10%(強排風,灰塵侵入設備);全通信專業對通信電源的使用也存在很多的不安全因素,眾多的火災事件也都與電源或其使用有很多關聯。技術管理需有效加強。缺乏對運行維護中存在的問題進行及時、有效的研究和有效的對策,對事故的分析,特別是通信電源的應用安全、通信機房環境、蓄電池的容量和放電等問題,值得深入研究其維護方法,進一步完善和提高監控系統的技術規范。
·亟待提高企業化管理。對企業體制發生巨大變化的今天,沒有適應新的電源維護響應模式,沒有企業化管理的應對策略。例如:全方位服務問題,電源維護成本分攤問題,高質量的通信電源應用技術支持問題等。
4重視通信電源的管理與應用研究
要加強運行管理,減少通信事故,預防、杜絕惡性事故發生;對于龐大的設備資產,要科學使用,優化組合;在抓節能降耗方面,電源專業有著很大責任,需加強管理;要抓好通信電源、機房專用空調和環境監控系統的完善研究推廣應用,抓好通信電源的維護規程、技術規范和安全操作等方面的研究與推廣應用;要進行電源專業維護體制改革的研究與推廣;要對新的先進供電技術與設備進行應用驗證研究,防止盲目性;在知名度極高的通信企業,要培養及配備有一定水平的通信電源管理專家,中國電信集團應在企業內部建立具有高水平、高素質的通信電源技術維護中心及維護隊伍。
5具體建議
在通信企業的集團公司總部和省級電信公司的運維部門設通信電源(空調)專業管理崗位,選用熱愛通信電源專業并具有相當專業技術知識,對通信專業有一定的維護或管理經驗,具有管理才能的技術骨干,負責通信電源(空調)專業的管理。主要抓以下工作:
·集團運維部側重抓通信電源(空調)專業的運行維護技術管理,負責編制通信電源(空調)專業維護規程。技術規范。安全操作及規章制度,負責指導全通信部門安全管電和安全用電的具體實施工作。
·省運維部門側重對本企業通信電源(空調)專業的設備運行維護管理,做到科學使用。優化組合;在抓節能降耗、安全生產、安全用電等方面,省運維部分負有責任。
·參與通信電源重大工程的技術選型及重大工程質量驗收;電源設備選型應從5個方面考慮:電氣性能符合規范要求;安全可靠;技術先進;廠家技術服務保障體系完善;價格合理。而這些方面需要在采購設備中完整體現,宏觀地選型無法確定5個因素。應重視待選設備的應用歷史及表現。
·負責進行電源(空調)專業維護體制改革的研究與推廣;
·負責對新的先進供電技術與設備進行驗證、研究與推廣。科學技術在不斷的發展,其新設備也不斷推出,要積極地學習了解,嚴肅認真地進行實用研究,集團和省電信公司要嚴格把關。
·參加相關技術交流活動。這是虛心學習和展現中國電信維護管理水平和維護技術水平的極好機會。應積極參加國家相關標準的制定研究工作,參與國際相關方面的研討事宜。
·在直接擔負通信設備運行及維護的省會局和地、市局,要有專人抓通信電源、空調設備的具體維護工作,各維護部門應有專門的通信電源、空調設備的維護專業隊伍(電源維護中心),培養和配備相關設備維護專家,抓好通信電源、機房專用空調及機房環境的集中監控系統的維護和完善工作,抓好對發電機組、整流設備、蓄電池和專用空調等設備的運行及例行檢測。
2通信電源常見的故障及維護
2.1蓄電池出現的故障及維護在多數的變電站事故中,多數導致事故的原因就是蓄電池內部發生短路的情況,由于電流出現了異常,最終致使蓄電池產生了爆裂的情況,蓄電池負極的接線外絕緣層可能受到了損壞,接觸到了蓄電池架。由于蓄電池架連接著地面,絕緣層的損壞處接觸到蓄電池架,導致對地放電,電源線會嚴重過熱,從而引起火災。所以管理人員在建設通信站時一定要注意在建立蓄電池柜時盡量不接觸地面,以免造成上述的事故。交流供電替換載波機,交流分配屏接至載波室,防止微波室和載波室接地網通過電源線連接。另外,嚴格對蓄電池進行定期的檢查工作,如發現蓄電池的損壞情況,及時地做出更換,并同時進行蓄電池的充放電工作,使蓄電池性能保證正常的使用要求,在通信站中蓄電池是不可或缺的部分。如果我們平時用電停止輸送時,蓄電池發生故障,那么會導致所有的機器設備停止工作,進而整個通信發生中斷現象。因此,蓄電池的維護工作非常重要。當然,蓄電池的維護工作也是有一定困難的,目前,我國的蓄電池大都是閥控式密封鉛酸蓄電池,這種蓄電池較比以前的蓄電池有明顯的優勢,最為明顯的就是大大減少了日常維護的工作量,而這種優勢也導致工作人員忽略蓄電池的日常維護,致使長期的使用而并沒維護的過程中出現故障。因此,雖說這種蓄電池的優勢較大,但也要在正常的使用中定期的對蓄電池進行維護檢查工作,如有損壞以便及時更換,保證蓄電池的使用狀態達到指定的標準。
2.2高頻開關電源的故障及維護如果主干網端發生了失壓的情況,應首先對電源開關進行檢查,檢查結果會發現內部的一個開關電源出現交流警告,接著對出現交流警告的電源開關仔細檢查,發現整流模塊已經沒有了絲毫的電壓,對開關電源的檢查,進線交流接觸器沒有完全的接合,再對交流切換控制的電路板檢查,電路板控制插件出現了松動情況,那么立刻對控制插件進行緊固,使控制插件重新開始工作,經檢查維修電源開關正常運行,還要對它觀察一些時間,留意查看防止再出現異常。在出現失壓的情況下,要對主要控制插件進行檢查緊固,使其重新工作。設備重新工作時,還要留意觀察,以防再次出現異常。電路板上的控制插件出現松動,是這種情況發生的主要原因。通常情況通信機房在初建時都會設置一臺帶有自動切換單元的交流配電屏,它具備兩路自動切換單元功能。一般情況下兩路市電是經過交流配電屏然后到達通信電源。所以工作人員應該甩開兩路自動切換電源,將市電直接引入到整流模塊控制空開和交流負載配電單元,經過改革后的通信電源交流電流,增加了穩定性,工作運行中會更安全、更穩定。
經過20多年的發展,我國的醫院管理信息系統歷經了單機單任務、一體化醫院信息系統。以前各醫院建立的計算機系統主要是MIS系統,以財務為重點,涉及掛號、收費、藥庫等流程。現在醫院信息化建設的重點將是臨床管理的信息化,把信息技術真正應用到疾病的診斷和手術中去,然后在臨床信息系統發展的基礎上,逐步建立電子病歷,促進病歷信息的共享和利用。一般來說,醫院信息系統的主要功能是為醫院及其所屬各部門提供患者醫療信息、財務核算分析、行政管理信息和決策分析統計信息的收集、存貯、處理、提取和數據通訊[1]。將門診管理、住院管理、醫技管理、職能科室管理等各部門通過計算機網絡有機集成在一起,提高醫院信息利用率和醫院整體運行效率。加強醫院管理信息系統信息安全的意義信息化為醫院帶來了更加科學、規范的工作流程,工作效率的明顯提升也產生了巨大的經濟效益,醫院的核心業務也越來越依賴于信息系統穩定可靠的運行支持。目前,我國約有3萬多所醫院,5萬多個防疫站,大多數醫院采用的是病床管理和財務管理。據衛生部一項統計顯示,參與調查的中國6000多家醫院中,只有31%的醫院用上了信息管理系統[2]。目前的3萬多家醫院中有6000家是三甲以上的醫院,衛生部曾強調“國內三甲以上的醫院都需要實行信息化管理”,未來幾年,我國將有超過70%的醫院實現信息化管理,信息系統所具有的絕對重要地位和其相對脆弱的本質應當引起高度重視。建立完善的安全備份系統和管理機制,對加強醫院管理信息系統的信息安全,顯得尤為重要。
2傳統的調度算法
傳統的調度算法主要有輪詢RR算法,最大C/I算法,比例公平PF算法等。輪詢RR算法主要的方法如下:系統遍歷其中所有的用戶,循環的進行調度,提供信道。RR算法主要的特點是循環調度每個用戶,使得每個用戶在任何時刻都有相同的調度機會,保證用戶的公平性,而且復雜度低,容易實現;但是在RR算法中,完全沒有考慮用戶的信道質量,將不同用戶的優先級設定為相同的,系統吞吐量很難提高,而且被調度的信道質量較差的用戶不能很好的利用資源,從而降低了整個系統的頻譜效率。最大C/I算法的主要方法是為信道條件最好的用戶服務,信道條件最好即為最大C/I,所以在此算法中優先級可以用在某個時刻用戶信道的載干比值來表示,載干比較高即優先級較高。最大C/I算法的特點是,信道條件好的用戶可以一直占用信道資源,而信道條件差的用戶調度機會較小,所以此算法中,用戶公平性差,但是系統吞吐量可以達到最大,頻譜效率較高,而且算法復雜度也不高。比例公平PF算法是對上述兩種算法的一種中和,使用較為普遍,比例公平算法同時考慮用戶信道質量和前面一段時間內此用戶在調度中獲得的吞吐量,用戶的優先級可以用用戶某時刻信道質量和用戶在此時刻前的一段時間窗口內的平均吞吐量()的比值,這樣信道質量好的用戶在一段時間的持續調度后,優先級就會減小,因為()增大了。這樣在用戶的公平性和系統效率間取得了一定的平衡,該算法為每個用戶都分配了一個優先級,每一個調度時刻,優先級高的用戶會優先進行調度,該算法優先級計算公式如下:()=()()其中()為用戶的優先級,()為的瞬時數據速率,即當前信道質量,()為用戶在時間段的平均吞吐量。()的更新規則為:()=(11)*(1)+1*(1)比率公平算法的時間窗口的選擇是比較復雜的,實現相對復雜。改變不同的參數,該算法就可以帶來不同的公平性程度。
34GLTE系統的無線資源調度
無線通信系統的目前的發展方向是多載波,多天線,目前LTE系統已經引入了OFDM技術,而OFDM信道的空時頻變化非常復雜,有很高的隨機性,故而在目前的無線資源管理需要考慮面對多維資源的合理分配。LTE系統中下行使用OF-DMA,上行使用SC-FDMA。下行資源包括頻率資源、時間資源和空間資源,上行使用頻分多址復用FDMA。LTE的最小資源單位是時頻資源塊RB。OFDMA是OFDM-FDMA的簡稱,它為不同的用戶提供一個OFDM符號的一組子載波來實現多用戶接入,用戶用子載波頻率來劃分。基于OFDM的優點,不同用戶間是不需要保護頻段的。LTE系統中,資源分配和調度的研究是重要一點,資源分配主要考慮對時間,帶寬和功率的動態分配,實現系統性能的優化,資源調度指如何安排不同用戶接入OFDMA子信道,來滿足不同的用戶需求。OFDMA系統的資源調度可以考慮為非線性的帶約束條件的優化,包括子載波,功率,碼字,以及用戶的質量需求和公平性需求,信道越多,用戶越多,算法復雜程度越高。LTE在無線資源調度的過程中,要求基站調度器實時動態的控制時頻資源,并將時頻資源合理分配給不同用戶。對LTE系統而言,調度最終體現在不同用戶占用的虛擬資源塊的數量和位置,這通常和用戶的質量需求,信道狀態以及和系統的整體需求有關。在調度中,對于下行鏈路,采用智能調度的模式,需要利用上行鏈路反饋的信道信息,進行資源分配,用戶設備通過下行控制信令得知下一個傳輸周期內的具體的下行資源塊和格式。在LTE系統中,功率分配一般和子載波的分配一起進行來保證用戶Qos和系統容量。其中簡單有效的下行功率分配一般有如下兩種:第一是平均分配方法,將功率平均分配到每個子載波上,用戶的發射功率則取決于占用了幾個子載波;第二是路徑損耗補償方法,基本上為系統采用方法,取系統功率的一部分補償部分用戶的較大的信號衰落,其余的功率用于功率注水。LTE系統下行資源分配中,分配子載波的方法主要包括基于子帶方法和間隔擴展方法,基于子帶的分配是將用戶分配到一組相鄰的子載波上,基于間隔的分配中每個用戶的子載波是不連續的,將擴展到整個帶寬。LTE系統上行資源分配在LTE的調度中,下行鏈路用來通知用戶所獲得的具體的資源塊和傳輸格式,上行如果是基于調度的接入,那么用戶根據獲得的時頻資源,選擇相應的時隙和頻率資源進行信號的發送。
45G移動通信系統的資源調度方案探討
5G移動通信系統
希望實現現有的無線通信技術融合,峰值速率希望達到10Gbps,希望引入更先進技術,通過更加高的頻譜效率,更多的頻譜資源和增加更多的小區來滿足移動業務增長的需求,實現高速率,高容量,低時延,高可靠性。5G移動通信系統資源調度方案應該具有以下特征。
4.1異構網絡技術
異構網絡要求在網絡多樣性和終端差異性的前提下依然保持移動用戶在任何條件下都擁有無縫業務,異構的無線資源不僅包括無線頻譜,也包括其他資源,例如接入權限,連接方式等,所以未來的異構網絡資源管理在多個方面進行擴展,首先在資源的內涵,資源的取值范圍和資源之間的關系都有所擴展,其次,由于資源內涵的擴展,一維變量已經不能表達出資源分配的狀態,需要多維變量動態表征,所以5G移動通信系統的資源分配需要為異構網絡中的不同接入網動態分配資源,進行頻譜管理。
4.2鏈路自適應技術
鏈路自適應技術基本的方法就是要以當前無線信道的變化狀態為基礎,快速確定要選擇的鏈路速率和調制方式以及其他資源,這被稱為自適應調制和編碼(AdaptiveModulationandCoding,AMC)。鏈路自適應技術對資源的選擇是不斷動態變化的,目標增加系統容量。若使用AMC,在空中無線環境的不斷變化的狀態中,系統不再改變終端的發射功率了,而是改變調制和編碼方式,這就是調制編碼方案MCS。AMC改變的是調制和編碼方式,取代了改變發射功率,以此方式在不同的信道狀態下獲得最大的吞吐量,所以需要建立一個MCS調制編碼傳輸格式集合,每個集合包括調制方式和編碼速率,當信道發生變化的時候,系統會選擇相應的傳輸格式。
5總結
未來用戶多媒體信息,視頻,音頻等數據業務的需求將不斷發展,需要未來的移動通信系統采用更合理的無線資源管理與資源調度算法來解決有限的無線資源和不斷發展的無線數據業務之間的矛盾。目前,5G移動通信系統的基礎研究已經在不斷開展中,隨著5G制式、網絡結構、關鍵技術的不斷標準化,對于5G移動通信系統的無線資源管理也將不斷深入開展下去。
作者:姚偉 單位:北京信息職業技術學院
參考文獻
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[2]閆麗生.5G系統技術標準與進展[J].電信工程技術與標準化,2015.28(4):33-37.
[3]王映民,孫韶輝.TD-LTE技術原理與系統設計[M].北京:人民郵電出版社,2011.
醫學中的心理護理是以現代護理觀為指導,以護理程序為框架,根據病人身、心、社會、文化需要,提供優質護理。而在兒科中開展的心理護理,就是以滿足患兒的各種心理需要為目的,從而開展的優質護理。
一、案例分析
自2003年來,對住院的732名患兒臨床觀察,患兒心理主要表現為缺乏安全感、惶惑、焦慮、反抗、任性、淡漠,甚至是自卑等反應。
1歲以前的嬰兒出生后就具備了多種感覺。2個月后開始認識母親,見到母親表現得非常快樂;6個月時會對母親表現出強烈的依戀感。嬰兒最初的情緒反應的狀態主要取決于需要滿足的程度和健康狀況:吃飽、睡足、舒適就有愉快、肯定的情緒;反之,當饑餓、瞌睡和身體不適時就哭鬧,受到突然的刺激則產生驚嚇等否定的情緒。
幼兒時期(1~3歲)幼兒對母親有很深的依戀,患兒的心理反應很單純,以哭鬧為主要。但隨著年齡的增大,表現出自我意義趨向,帶有明顯的任性、違拗性。此時患病住院后會對新環境及打針吃藥產生畏懼心理,害怕與父母分離,感到受束縛,表現出羞怯、疑慮,產生不合作,反抗情緒,甚至出現神經、心理發育的退步現象。[1]此反應阻礙其自主性的發展和健康發育。
學齡前期(3~6歲)患兒思維能力進一步提高,并努力發展自己的主動性。心理活動帶有很大的不穩定性,住院后兒童存在的問題有:分離性焦慮、懼怕陌生環境、懷疑被父母遺棄、懼怕身體完整性受到損壞,學齡前兒童開始應用防衛機制,以應對住院這一危機,如見到其他患兒哭鬧時,他們極力反抗,要求回家,不打針。
學齡兒童(7~13歲)時期患兒以進入學習階段,控制、理解、分析能力增強,有一定的個性,自尊心很強。他們的主要擔心學業落后,擔心變殘或死亡,對體檢怕羞等。由于思維的相對成熟和對于美麗的向往,此時容易產生強烈自卑、淡漠感。
二、住院兒童的護理
對于不同時期的嬰兒有不同的護理方法,按時間段劃分可以分為嬰兒、幼兒和孩童三個階段的護理。
對于0~3歲的嬰兒身體上的接觸很重要。由于患兒年齡、疾病的不同,他們對外界的反應也不同。嬰兒不能用語言表達自己的需求,唯一的表示就是“哭”。因此,在護理工作中要分析哭的原因給予不同的處理。如:給患兒輸液后哭鬧,經詳細檢查沒發現異常,就讓家屬在不牽扯動輸液管撥出的情況下,輕輕抱起患兒哄著玩。[2]對于幼兒,由于從熟悉溫暖的家庭環境來到了陌生的醫院,外界的環境發生了變化,使已經習慣了的活動受到了限制,因此,心理狀態由輕松變得緊張、恐懼。由此,護理人員要根據患兒的性格,有針對性地進行護理,同時,我們護理要針對性地啟發、誘導他們一塊做游戲,學習講故事等,消除他們對醫院及對醫護人員的恐懼心理,使他們愉快地接受治療、檢查、盡早康復。
對于3~6歲的幼兒,護理人員宜對患兒應體現慈母般的親昵和溫柔,主動熱情地同他們交流,主要護理措施為:①建立安全感:設固定護士,連續、全面的護理,盡量應有父母在場的情況下接觸患兒;②盡量滿足幼兒的愛好及生活習慣,引導患兒熟悉醫院周圍環境,減少焦慮情緒;③豐富與孩子的交流方式,如陪同孩子玩游戲、玩具等;④鼓勵患兒展自主性,如穿衣、吃飯,在患兒間樹立榜樣等。
當患兒和父母踏入醫院后,患兒因為疾病而表現出疼痛、難受、哭鬧等反應,父母易緊張、著急、焦慮、缺乏安全感。這時醫護人員應當熱情地接診,親切和藹耐心細心的詢問患兒和父母,使他們感受到我們的關心、愛心和幫助,拉近醫患之間的心理距離,使他們更容易接受配合醫護人員的工作,也更信任醫護人員,從而也緩解了他們緊張不安、焦慮恐懼的心理。