通信論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇通信論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

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在許多基于單片機的應用系統中，系統需要實現遙控功能，而紅外通信則是被采用較多的一種方法。紅外通信具有控制簡單、實施方便、傳輸可靠性高的特點，是一種較為常用的通信方式。紅外線通信是一種廉價、近距離、無線、低功耗、保密性強的通訊方案，主要應用于近距離的無線數據傳輸，也有用于近距離無線網絡接入。從早期的IRDA規范（115200bps）到ASKIR（1.152Mbps)，再到最新的FASTIR（4Mbps），紅外線接口的速度不斷提高，使用紅外線接口和電腦通信的信息設備也越來越多。紅外線接口是使用有方向性的紅外線進行通訊，由于它的波長較短，對障礙物的衍射能力差，所以只適合于短距離無線通訊的場合，進行"點對點"的直線數據傳輸，因此在小型的移動設備中獲得了廣泛的應用。

1.紅外通信的基本原理

紅外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發送端將基帶二進制信號調制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發射管發射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉換成電信號，再經過放大、濾波等處理后送給解調電路進行解調，還原為二進制數字信號后輸出。常用的有通過脈沖寬度來實現信號調制的脈寬調制（PWM）和通過脈沖串之間的時間間隔來實現信號調制的脈時調制（PPM）兩種方法。

簡而言之，紅外通信的實質就是對二進制數字信號進行調制與解調，以便利用紅外信道進行傳輸；紅外通信接口就是針對紅外信道的調制解調器。

2.紅外通訊技術的特點

紅外通訊技術是目前在世界范圍內被廣泛使用的一種無線連接技術，被眾多的硬件和軟件平臺所支持：

⑴通過數據電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉換實現無線的數據收發;

⑵主要是用來取代點對點的線纜連接；

⑶新的通訊標準兼容早期的通訊標準；

⑷小角度（30度錐角以內），短距離，點對點直線數據傳輸，保密性強；

⑸傳輸速率較高，目前4M速率的FIR技術已被廣泛使用，16M速率的VFIR技術已經。

3.紅外數據通訊技術的用途

紅外通訊技術常被應用在下列設備中：

⑴筆記本電腦、臺式電腦和手持電腦；

⑵打印機、鍵盤鼠標等計算機設備；

⑶電話機、移動電話、尋呼機；

⑷數碼相機、計算器、游戲機、機頂盒、手表；

⑸工業設備和醫療設備；

⑹網絡接入設備，如調制解調器。

4.紅外數據通訊技術的缺點

⑴通訊距離短，通訊過程中不能移動，遇障礙物通訊中斷;

⑵目前廣泛使用的SIR標準通訊速率較低（115.2kbit/s）;

⑶紅外通訊技術的主要目的是取代線纜連接進行無線數據傳輸，功能單一，擴展性差。

5.紅外通信技術對計算機技術的沖擊

紅外通信標準有可能使大量的主流計算機技術和產品遭淘汰，包括歷史悠久的調制解調器。預計，執行紅外通信標準即可將所有的局域網(LAN)的數據率提高到10Mb/s。

紅外通信標準規定的發射功率很低，因此它自然是以電池為工作電源的標準。目前，惠普移動計算分公司正在開發內置式端口，所有擁有支持紅外通信標準的筆記本計算機和手持式計算機的用戶，可以把計算機放在電話機的旁邊，遂行高速呼叫，可連通本地的因特網。由于電話機、手持式計算機和紅外通信連接全都是數字式的，故不需要調制解調器。

紅外通信標準的廣泛兼容性可為PC設計師和終端用戶提供多種供選擇的無電纜連接方式，如掌上計算機、筆記本計算機、個人數字助理設備和桌面計算機之間的文件交換；在計算機裝置之間傳送數據以及控制電視、盒式錄像機和其它設備。

6.紅外通信技術開辟數據通信的未來

目前，符合紅外通信標準要求的個人數字數據助理設備、筆記本計算機和打印機已推向市場，然而紅外通信技術的潛力將通過個人通信系統(PCS)和全球移動通信系統(GSM)網絡的建立而充分顯示出來。由于紅外連接本身是數字式的，所以在筆記本計算機中不需要調制解調器。便攜式PC機有一個任選的擴展插槽，可插入新式PCS數據卡。PCS數據卡配電話使用，建立和保持對無線PCS系統的連接；擴展電纜的紅外端口使得在PCS電話系統和筆記本計算機之間容易實現無線通信。由于PCS、數字電話系統和筆記本計算機之間的連接是通過標準的紅外端口實現的，所以PCS數字電話系統可在任何一種PC機上使用，包括各種新潮筆記本計算機以及手持式計算機，以提供紅外數據通信。而且，由于該系統不要求在計算機中使用調制解調器，所以過去不可能維持高性能PC卡調制解調器運行所需電壓的手持式計算機，現在也能以無線方式進行通信。紅外通信標準的開發者還在設想在機場和飯店等地點使用步行傳真機和打印機，在這些地方，掌上計算機用戶可以利用這些外設而勿需電纜。銀行的ATM(柜員機)也可以采用紅外接口裝置。

預計在不久的將來，紅外技術將在通信領域得到普遍應用，數字蜂窩電話、尋呼機、付費電話等都將采用紅外技術。紅外技術的推廣意味著膝上計算機用戶不用電纜連接的新潮即將到來。由于紅外通信具有隱蔽性，保密性強，故國外軍事通信機構歷來重視這一技術的開發和應用。這一技術在軍事隱蔽通信，特別是軍事機密機構、邊海防的端對端通信中將發揮出重要的作用。正如前面所述，它還將對計算機技術產生沖擊，對未來數據通信產生重大影響。

參考文獻

[1]蔣俊峰.基于單片機的紅外通訊設計[J].電子設計應用,2003,11.

[2]曾慶立.遠距離紅外通訊接口的硬件設計與使用[J].吉首大學學報(自然科學版),2001,4.

[3]鄧澤平.一種多用途電度表的紅外通訊問題[J].湖南電力,2003,4.

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二、“光纖通信”課程理論教學方法與實踐

1.理論教學過程中的理論分析應從簡單遞進難度。例如，我們在教學實踐過程中學習光纖中的光傳輸理論時，先討論學生較熟悉的幾何光學法的全反射傳輸理論，再分析光在光纖中遵循的電磁理論，提出麥克斯韋方程組，并進行嚴格推導和詳細討論。

2.教學中應適當展開課堂討論。對于一些較簡單并有一定重復性的內容，可以采取課堂討論的教學模式。由于，光纖制造和光纜制作工藝相對簡單易懂，制造過程和方法有很多種。因此，對以上內容進行課堂討論形式教學。預先把學生分成幾組，每組選擇2~3個題目，之后收集資料、制作PPT、充分備課。課堂上每組選出1~2個學生，上講臺利用15~25分鐘的時間對特定題目進行講解，講完后其他成員可以提問，相互討論。通過以上教學環節，本是一些繁雜的內容從不同講解者的不同風格再現出來，課堂氣氛積極活躍，講授內容豐富多彩。同時講解者完成了選題目、制作PPT及備課講課等全過程，這對即將畢業的學生是一個展現自己、鍛煉自己的好機會。

3.教學過程中適當展示實際器件或相關案例。光纖通信是一門要求理論與實踐相結合的課程。除了規定的實驗課外，在理論教學過程中應該注意理論與實際相結合。在理論教學過程中，涉及一些實際光學元件和設備時，比如，連接器、耦合器、光纖光柵和激光器等，課堂上盡量展示實物及說明書，并說明其在通信網絡中的具置和作用。不僅可以活躍課堂氣氛，還可以鞏固教學內容，留下深刻印象。比如，設計光纖分類和工藝等內容時，我們盡量引入許多國內外的著名企業并展示其相關光纖產品。我國已擁有長飛、亨通、烽火、富通、中天、永鼎、通光、匯源等光纜企業及特發、成康、北康、侯馬、富春江、天虹、宏安、華倫、華達、華新、港龍、通鼎、西古、法爾勝等一大批骨干企業。2006年，國內市場光纜總量達2000萬芯公里，出口光纜470萬芯公里，總產銷2470萬芯公里以上。2000~2012年，我國光纖需求量增加了整整24倍，年增長率達30%。2006年中國光纖需求量僅占全球的25%左右，至2012年，這一市場份額已超過了50%。光纜總體技術水平已達國際先進水平，主要企業的主要產品指標領先國際先進水平，產品種類規格基本齊全（海底越洋光纜尚差）［5］。

4.概念與其背景相聯系。每一學科與每一門課程都具有相應的概念和理論。其中一些現象的發現、一些概念的提出有其歷史背景和條件。在光通信，特別是光孤子通信屬于這一類，孤子這個名詞首先是在流體力學中提出的，其概念可以追溯到1844年英國工程師SocttRussel在《波動論》中記錄的一段于1834年8月在愛丁堡一戈拉斯高運河上的一次經歷。講授該內容時，我們抓住其獨特的歷史，回顧一下當年的發現，活躍課堂氣氛，形象準確地理解概念。

5.理論分析與科研成果相聯系。在教學實踐中應用科技論文，可以使學生對教學內容掌握得更好，同時對科技論文的查閱、內容格式和寫作等進一步了解，對以后畢業論文，乃至科研工作有一定的引導作用。對科技論文的選取要注意以下幾點：文章的主題符合課程相關內容；科技論文的難度要適當；科技論文作者及其單位在行業有一定的影響力；最后，科技論文內容為該領域研究熱點［2］。比如，講授完光纖結構、制造工藝和傳輸理論之后，組織學生學進延（烽火通信科技有限公司）的《S-C-L三波段傳輸新型單模光纖的設計和研究》和專利《一種新型低色散光纖》［3］。通過分析科技論文鞏固所學知識，進一步理解提出問題、解決問題，并把成果撰寫成科技論文或申請專利的整體過程，提升學生的科學素養，培養學生綜合能力。

6.實驗、課程設計和仿真模擬。在實踐教學環節，我們針對性地開設了12個典型實驗。除此之外，結合理論與實踐，設置了計算機仿真的課程設計內容。仿真是利用模型復現實際系統中發生的本質過程，并通過對系統模型的實驗研究存在的或設計中的系統［6］。很多情況下，因受到實驗條件限制，光纖通信中經實際操作，用實驗結果證實和分析的內容有限。此時，我們可以學習和利用仿真技術，主要是利用一些光纖通信領域功能較強的模擬軟件設計光纖通信器件和光纖通信系統。對光纖通信網絡的模擬，參數調整和結果分析加深對實際通信網絡的了解，分析其存在的問題，提出解決方案。

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本文作者：陳習權孫杰韓海林作者單位：浙江省計量科學研究院

反向射線跟蹤的三維路徑搜索

在建立城市小區地理信息系統的基礎上，分別以基站天線和待測點所在位置為射線的起點和終點，只要知道建筑物與建筑物上的鋁合金門窗及其外表面的長寬高等三維數據信息，并將其用作射線跟蹤算法中的相交測試，就可為輻射場強的計算提供所需的輻射射線的波程、角度和相位等信息。考慮到輻射信號的衰減，可忽略到達待測點幅值較小和對綜合場強影響較小的輻射射線，即忽略三次以上的反射及繞射傳播路徑的影響。反向射線跟蹤的三維路徑搜索算法主要包括直射、一次反射、一次繞射、一次反射加上一次繞射、一次繞射加上一次反射、二次反射、二次繞射。其中，直射是發射點到待測點間的視距傳播;一次反射是指發射點的射線遇到建筑物表面發生首次反射后剛好到達待測定點;一次繞射是指發射點的射線遇到建筑物的邊緣棱線發生首次衍射后剛好到達待測點;一次反射加上一次繞射是指發射點的射線遇到建筑物表面發生首次反射后剛好通過建筑物的邊緣棱線發生再次衍射后剛好到達待測點;一次繞射加上一次反射是指發射點的射線遇到建筑物的邊緣棱線發生首次衍射后再通過建筑物表面發生反射并剛好到達待測定點;二次反射是指發射點的射線連續兩次遇到建筑物表面發生兩次反射后剛好到達待測定點;二次繞射是指發射點的射線連續兩次遇到建筑物的邊緣棱線發生兩次衍射后剛好到達待測點。運用反向射線跟蹤算法進行路徑搜索，最主要的是進行射線與建筑物表面的求交運算。采用基于計算機圖形學的二叉樹分區算法和八叉樹分區算法即可求得相應的結果［9—13］。

結果和討論

以杭州市某小區移動基站附近的輻射場強情況為例，首先對該小區的建筑物環境進行三維系統建模，利用建筑物模型的三維數據信息進行射線跟蹤的路徑搜索，并根據射線跟蹤搜索結果對小區不同空間分布點1—4進行輻射場強的數值計算與仿真，合成場強計算結果如表2所示。為進一步驗證上述數值仿真計算的正確性，采用意大利PMM公司生產的PMM8053A型電磁輻射分析儀按測試標準要求進行實測，實驗期間天氣晴朗，測試時間為16:00—19:00，室外溫度13—21℃，相對濕度50%－70%，每個測試點重復測量10次，現場測量結果如下表2所示。軟件數值仿真計算結果和實地測量值的比較如圖3所示。通過上述軟件數值仿真計算結果和現場實測結果的對比分析，發現實測值與數值仿真計算結果較為接近，二者的變化趨勢也完全一致。該數值仿真計算方法可較好地滿足城市小區移動通信基站附近電磁輻射場強理論預測的科學性要求，實踐證明其實用、正確、有效。該系統建模與數值仿真計算方法適合不同小區的輻射場強計算，但計算值與測量值有一定的誤差，可能由以下幾方面的原因造成:(1)在三維建模方面，考慮到計算時間和計算成本，忽略了建筑物表面的細節信息，可能會影響到系統的計算精度;(2)由于建筑物的材料比較復雜，而且分布不均勻，建筑物的等效電參數不易確定，也會影響到軟件預測的精確度;(3)忽略周圍汽車、電線桿等散射體影響也會給計算結果帶來一定的誤差;(4)天氣原因或者人為讀取數據的讀數誤差都可能造成測量值的誤差。但誤差是在允許范圍之內(一般不超過±4dB)，總體能很好地預測通信基站附近城市小區任意場點的電場強度。

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1農村移動通信用戶的市場消費特點。由于農村的經濟發展水平比城市要低很多，農民的收入也相對較低，消費水平自然跟不上，農村移動電信用戶對資費的敏感度就比較高。由于農村用戶的知識水平普遍較低，加上對移動業務缺乏了解，大部分的農村用戶只注重產品的通話功能，，希望通話語音清晰，繳費方便，賬單清楚等，對產品的需求比較簡單。另外，農村地區具有較濃的從眾心理，因此，產品具有良好的口碑成為其傳播的主要方式。

2農村通信市場的發展存在各種制約因素。我國農村地區范圍廣，面積大，居住地區的情況比較復雜，通信基站的建設跟不上通信發展的需要，存在很多通信盲區，越偏遠的地區信號越差，通信質量就越不高。比如在偏遠的大西北山區，由于地理環境的影響，移動通信工具的使用比較少，因此，必須加強通信基站的建設才能有效解決這一問題。其次，由于農村地區收入普遍較低，移動通信的消費對他們來說比較高，月租、話費、來電顯示等業務讓農民覺得太貴，而且購買手機在一些地區也是比較奢侈的消費，我國的農村移動通信市場還處于功能性的需求階段，更注重產品的使用價值，基本忽略產品的附加價值，更不在意產品帶來的精神享受。因此，引導農村移動用戶消費是發展農村移動通信市場的重要問題。另外，移動通信在農村的宣傳不到位，服務做的不周到。隨著通信技術日新月異的發展，一些新業務、新功能沒有宣傳到位，農民都不知道什么是套餐、什么是彩鈴，對手機功能的了解也不多，包月、充值卡等的使用相當低，農村地區對通信服務的新產品、新業務了解和接受程度普遍較低。同時，農村地區的服務機構比較少，繳納話費、手機維修等都不能滿足人們的需求。

3農村移動通信營銷渠道存在較大問題。首先營銷渠道的形式比較單一，覆蓋面也比較狹小，農村移動通信的主要營銷渠道一般為服務廳和有限的傳統商網點，這些服務點都是專業或兼營的通訊店鋪，銷售面很有限，完全不能滿足移動通信企業對農村市場發展的需求。其次，營銷渠道的結構布置的不合理，一般都聚集在比較繁華方便的地段，網點覆蓋不均勻，滲透率比較低。另外，農村移動通信服務廳不能有效發揮服務廳該有的作用，由于鄉鎮之間的經濟存在較大差異，有些鄉鎮服務廳的業務量嚴重不足，造成農村移動通信服務廳收入較低、運營成本較高的現狀，移動公司的主管部門應意識到調整農村渠道的必要性。

4終端維修難。由于農村收入普遍較低，終端消費是農村移動客戶的主要消費項目，但是終端銷售網絡的建設成本比較高，利潤卻很低，存在較大風險，廠商和經銷商都不愿深入農村去建設，導致農村移動用戶的終端維修不方便，嚴重影響了農村移動通信的使用情況。

擴大農村移動通信市場的營銷策略

1針對農村用戶的實際需求和特點，建設農村用戶的品牌。很多農村用戶不知道自己使用的品牌屬于哪家運營商，也不清楚全球通、神州行、動感地帶等的特征。移動通信公司要根據不同的客戶群建立合適的新品牌，并加以宣傳推廣，抓住農村用戶的心，是擴大農村移動通信市場的重要途徑。移動企業可以請農村地區比較熟知的名人做代言人，并在營業廳、代辦點等通過張貼海報、發傳單等方式加強推廣，從而樹立良好的口碑，有利于發展更多的用戶。

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在參與了某個通信公司的一套網管系統以及決策支持系統的設計后，我們分析了兩者的集成與應用工作，深切地感受到有一個良好的設計策略以及重視所選用的工具是一個關鍵。這個項目主要是對下屬各分站的子網以及有關鏈路的連通情況進行實時監控、實現報警、路由控制和授權等功能，其關鍵在于提供一個實時顯示情況的地圖界面，井將數據匯總和組織，建立起數據倉庫以及進一步實施數據挖掘分析，從而能支持企業的決策分析。我作為設計人員之一，著重在本文中討論控制系統與信息系統集成時的策略。

【正文】

眾所周知，通信行業需要有一整套監控通信網絡的手段，其工作特點是涉及到的各分站與基站的在地理位置L的分布性，更加需要有在更高一級提供檢測不同分站鏈接情況的手段。一般來講，由于數據都是海量的，所以，如何將整個網絡系統所得的數據及時處理，以便和決策部門的分析相結合，也成為迫切需要解決的重要課題。簡言之，分布性、實時性以及數據海量性是解決整個系統設計和集成的核心問題。

首先，讓我們來討論一下“網管監控系統”。由于我參與設計與開發的這個系統并不是位于基層的分站，其定位在將下屬各分站的主機通信數據（包括數據流量、鏈路負荷、通往其他結點即主機的連通情況等）加以收集，所以對于具體通信事務的底層操作要求并不很高。

考慮到上述原因，我們采用了一個地理信息系統開發平臺Mapinfo并采用Delphi編程，后臺用SQLServer數據庫（這是由于考慮到決策所需要用到的是Microsoft公司的OLAPService）。在分析和計劃之前，我們先對ITU801標準做了詳細的探討，這只是一個有關子網和鏈路定義以及分層等描述的標準，在聽取了許多分站人員的建議后，將MAPINFO公司提供的一個相關的MAPX的ActiveX控件嵌入到Delphi程序中，利用MAPX中提供的豐富的類以及操作，比如Object、Layer等實現網管界面，井且加入了子網和鏈路的概念，對屬下的分站可以隨意地組合成為不同子網，而且實現了放大與縮小的功能，大致可以將整個地區的分站集中在一張地圖中，能顯示在屏幕上，這時，只是顯示出各個分站的概要，小到可以顯示出某臺主機的機柜、機柜直到插件板（因為這些都要實時監控）。我們采用了分層的方法來實現以上縮放。對于一些靜態的數據，如分站，主機的位置等則先用Mapinfo公司提供的一套編制地理信息的工具（MAPX是其提供給編程工具的一個ActiveX控件）做成靜態的層次圖放置于數據庫中。

我們新做成的這套系統通過與各分站的專用線路加以連接，能實時地得到數據，顯示于地圖上，反映出各站、各子網、各鏈路的實時狀態，并能將控制命令傳回分站（如強制鏈路中斷、路由轉換等）。

現在，讓我們來討論其中最為關鍵的問題，即是要將實時控制系統與企業信息系統加以集成，我們的設想和體系結構大體上可以用一張簡圖表示。

在這個體系結構中，由各分站保留著詳細的數據，網管系統則在一定時間間隔內將匯總到的數據作少量統計，抽取其中需要保存的內容放入數據庫，如每分鐘流量，某分站與其他分站每分鐘通信流量，在該分站中某個鏈路的負荷（這些鏈路有可能是動態分配的，也可能是固定分站之間的通信鏈路）。盡管如此，數據仍然是海量的，因此，如果要把這些數據都直接送到各個決策部門，比如送給市場部門是不現實的。所以，我們在數據庫的基礎上建立了數據倉庫，確定了客戶、時間、通信量、計費和故障等幾個數據倉庫的主題，每隔一定時間對數據庫中的原始數據進行清理與抽取等預處理工作，建立好數據倉庫。這里的預處理包括了許多方面的內容，比如有建立計算時間，但是無計費的（計費值為零）的數據，應視為建立失敗的無效數據，需要予以剔除；某些企業租用的是專用線路按月計費，中間的通信因此無計費的一些有關記錄也應剔除等。在預處理之后，再利用OLAPService的分析將數據融合與匯總。按照決策部門的需要提供相應數據（比如：市場部門需要每一分站的收益，客戶分布情況以及客戶費用等）。這些都可以由OLAPService對數據作預先處理，此時處理完的數據在邏輯上是以立方體（CUBE）形式存在的，其占用的存儲空間便能顯著地降低，如1999年8月有2000萬條通訊記錄，即使形成作為備份的文本都需要4G空間，經過OLAPService處理后僅需200M左右空間，因此，經處理后的數據主要存放于另外的相關部門的機器中，而不能與主服務器放在一起。

最后，再來討論由決策人員所使用的系統。由于這些部門并不分散，我們就沒有采用OLAPServce的Web方案。采用Delphi編制了訪問OLAPService的客戶端軟件，用了OLAPService提供的、CubeBrowser控件，用相似于網頁的界面提供了數據立方體的各種操作，如上鉆（觀察角度從月轉到季度甚至年），切片，旋轉等操作。為了便于輸出打印數據，還內嵌了Microsoft的Excel數據透視表，可以將在CubeBrowser上所看到的數據轉化為Excel的表格形式，或者轉換成餅形圖、柱形圖和曲線圖等，比如可以觀察每天24小時通信流量的分布曲線圖，可以發現在夜間12點以后明顯通信流量減少，而決策部門便可制定某些優惠或減價措施吸引更多客戶在12點之后使用網絡。

另外，在采用OLAPService中的數據挖掘功能時，其中提供的兩類算法分別是基于決策樹的分類和基于決策樹的聚類，市場部門的聚類算法將客戶根據費用情況加以聚集，以期發現處于同一消費水平的客戶的共同特征，便于制定政策，吸引客戶。這方面的努力我們將會進一步持續進行，以保證有足夠的海量數據而發現其中的規律。

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（2）對狀態檢修的評價不容忽視，需合理制定評價標準，建立健全設備運行狀況評價體系，并實現與檢測、診斷系統的融合。

（3）實現電力通信設備故障輔助分析及檢修策略建議體系，故障發生后保證系統可自動做出初步診斷，并利用診斷功能對故障進行分析，最終得出處理方案，為工作人員提供有效的策略。

（4）為提供更強的技術支持，還應建立起網絡專家庫，將與系統有關的知識存入數據庫，包括設備的使用維護方法、典型問題及常見故障的處理方法、實際案例等內容。在發生事故后，可查找類似案件，借鑒其解決方案，提高辦事效率。

2狀態檢修系統中的關鍵

狀態檢修是以狀態評價為前提，并結合設備分析診斷結果等因素加以考慮，然后做出時間及項目安排的一種主動檢修方式。傳統的檢修方法只能反映檢修時設備的狀態，比較片面。而狀態檢修則是對整個過程的監測。某供電公司根據狀態檢修方式設計的信息通信設備系統狀態檢修流程圖，如圖1所示，包括了基本信息、巡視數據、在線監測系統等諸多內容，與傳統的檢修方式比自然更加科學，但同時也帶來了新的問題，例如如何有效處理海量數據、如何將處理后得到的設備數據用于狀態評價服務等。為解決這兩個關鍵點，在此建立相適應的數據處理模型和評價模型，并對其可行性加以驗證。假設狀態檢修周期是一個月，計算周期是一天。

3數據處理模型分析

針對不同的設備，評價標準也各有差異。為全面反映設備的運行狀態，評價標準中含有多項指標，均有專家系統為其打出的分值。在此將指標主要分為兩大類，一是連續變化型，二是開關型。

3.1面積法

先將周期內采集的所有數據轉換為面積數據，將其作為評價模型的輸入。此方法主要用于連續變化型指標的處理。通過在線監測系統將監測數據生成統計曲線，可反映指在特定階段內的運行狀況；而后挑選設備的一個指標，將其評價標準與相應的統計曲線置于同一個坐標系中，以方便觀察分析。評價標準會將曲線劃分為兩部分，只考慮能夠表示設備超標運行的異常面積。面積越大、異常時間越久，表明設備超標越嚴重，則評價時給的分數就低；相反，超標越輕，得分越多。可根據實際運行的異常面積在最大異常面積占的比重衡量設備指標的異常程度。通常需要考慮兩種情況，即當某一指標有且只有一條評判標準線和某一指標有多條評判標準線。此外，設備在實際工作時，隨著時間的變動，電力系統負荷也在起伏變動。這必然會影響到信息通信系統中的數據流量，所以就同一個指標而言，在其不同的運行階段，應制定相適應的標準。標準變化的幅值與時間區間可參考電力系統負荷曲線、系統運行經驗以及各通信設備運行特點而具體確定。須注意的是，在求面積時，還應觀察設備指標是否長時間運行在規定的最高告警線上方。并根據實際情況設計一個合理的值，一旦超過此值，必須提出緊急告警，并予以相應的處理。

3.2統計方法

適用于開關型指標。該方法具有離散性，所以不適宜采用曲線模型處理，可借助概率統計的方法加以處理。即將周期內采集的數據信息轉換為概率，作為評價模型的輸入。同時規定采集結果為真時，其值為1，否則為0。該方法有兩個步驟，先求取參考值，然后確定處理結果。

4模型可行性的驗證

采用的是自2012年05月20日到2012年06月20日的CPU利用率數據。已知評價標準為設備CPU平均利用率高于60%的部分越限越多扣越多，嚴重故障警戒為90%，該指標滿分5分。經過對所有指標模型的實際校驗，本文提出模型均符合現有實際系統，能夠滿足信息和通信系統狀態檢修的基本要求。但必須經過長期實際運行檢驗，不斷修正參數和完善模型，最終才能達到更加符合實際、更加精確的評價效果。

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1.2在高速公路管理中的應用優勢首先，它不僅復合通行卡的精細化和智能化管理，而且可以通過復合通行卡上的時間戳對車輛的通過時間進行標記，防止丟卡或倒卡，有效分離出通過復合通行卡進行逃費的車輛，如此在數據源頭即極大地縮小了數據分析的范圍，進一步減少了后期大數據分析的工作量，并能進一步區分逃費車輛的種類，起到事半功倍的作用；其次，雙向通信技術在高速公路交通流量調查，流量對賬、擁堵預警、出行指導等領域也具備相應的功能；再者，雙向通信技術的應用能在心理上對逃費行為威懾，使其最大限度地減少，同時改善高速公路的整體服務水平與使用效果發揮實際管理價值。雙向通信技術不僅能實現接收高速公路主線標識站發出的信號進行路徑標識，而且能自動向附近標識站發出信號，使高速公路管理者能較容易掌握逃費車輛的動向和實現復合通行卡的精細化管理。

2高速公路中應用雙向通信技術的策略

根據國內某條高速公路的車流量和收費數據不完全統計顯示，貨車占各種通行車輛的比例僅達20%左右，而收費額卻達到50%左右，而客車則恰恰相反。這足以揭示了勞動成本和收益的關系，并且近年來高速公路偷逃費的車輛大多是貨車，原因就在于通行費的額度較大。因此，如何能利用現有的管理手段或技術更好地打擊逃費行為，且針對逃費的貨運車輛的打逃行動更是迫在眉睫，以下從基礎保障、立體式稽核、聯動分析處理等方面對雙向通信技術在高速公路防逃費方面的應用策略進行簡要的闡述。

2.1基礎保障涵蓋思想認識和技術管理保障兩層含義。首先要在業內取得打擊逃費的共識，上下齊心。力保收費秩序正常化。其次是技術管理保障，一方面是發卡規則，對客貨車實行區分發卡，即客車發放單向復合通行卡，貨車發放雙向復合通行卡；另一方面是設備選型，盡量選擇市場上主流設備，確保設備的成熟穩定、技術的先進可靠性。再者是設備和合理安裝位置，在出入口安裝路側標識單元，用以接收或發送信號，采集相關車輛信息；最后是避免其他客觀存在的電磁干擾行為。眾所周知，433MHZ段頻率屬于民用的，其很容易受到已存在的電磁信號的干擾，致使結果不理想。因此，信號覆蓋范圍和發射強度在一定程度上將會受到環境是否惡劣的影響。

2.2建立全網全時段的稽核機制通過事前、事中和事后的全網全時段的稽核可以有效遏制日益猖獗的偷逃費行為，進一步凈化高速公路正常運營秩序，為司乘人員營造安全、高效、有序的行車環境。事前的稽核是利用具備雙向通信的復合通行卡和路側標識單元可以相互通信的優勢在高速公路出入口，實現對貨車的提前預檢，如果發現其存在多余的復合通行卡，提示司乘人員上繳，并產生相應的藏匿記錄，形成車輛黑名單；事中的跟蹤稽核，在高速公路出入口車輛僥幸規避檢查之后，可以應用沿線路側標識單元與復合通行卡進行通信，通過路側標識單元上傳的流水數據對車輛實時跟蹤，實現實時的打擊；事后的全網的稽核，即對事前和事中檢查發現的逃費車輛可以進一步形成車輛黑名單，則可在高速公路網任何一個收費站打擊逃費車輛，并輔以合法合理的行政管理手段，迫使其遵守國家及地方的有關收費管理條例和規定。

2.3建立收費數據分析聯動處理機制在國家相關公路法律法規的框架內，對高速公路上偷逃費車輛進行打擊、懲罰，其中包括但不限于高速公路管理單位開展的打擊行動，可同步和地方公路建立數據共享機制，采取必要的管理手段，使該類高速逃費車輛無所遁形，增加其逃費行為所要付出的代價；加強媒體的宣傳，最大程度的取得社會和民眾的廣泛支持。

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基于SMS的移動通信網絡自動監控系統所采取的是分布式體系結構，該結構主要由三部分組成，即終端監測儀、監控中心和移動短信息服務中心。其中，終端監測儀的功能主要是對系統中的特定內容進行監測，并在此基礎上將監測到的數據以短信息的方式發送到監控中心。監控中心的功能主要是通過短信的方式，與各個終端實現信息數據的傳輸與共享，并以此為依據，對終端監測儀的工作參數進行科學設置。同時，監控中心還可以為移動通信用戶提供查詢和報表功能。而移動短信息服務中心的功能則主要是完成系統中終端監測儀和監控中心的短消息互發。

1.2系統的功能

如果想要將自動監控系統的各項功能順利實現，對于終端監測儀的設置，除了要確保其滿足系統的運行需求之外，還應該設置一套與之配套的軟件系統。就目前終端監測儀的功能來看，應該滿足以下幾個方面：①通信質量參數的采集，這是終端監測儀的一項基礎功能，通過對不同位置通信質量參數的有效采集，可以對通信整體質量有一個初步的了解，并針對不足之處，采取合理的優化措施。②通信質量參數的報送，系統在完成通信質量參數的采集之后，需要將采集的數據傳輸到控制中心，該環節是系統運行中的一個關鍵環節，為了能夠確保傳輸質量，根據系統的特點，選擇合理的報送方式是不容忽視的。目前，比較常用的報送方式有三種，即自報式、應答式和自報/應答兼容式。監控中心也是自動監控系統的一個重要組成部分，監控中心的功能主要包括以下幾個方面：①對終端監測儀的參數進行修改；②打開和關閉選定終端監測儀自動發送采集數據功能；③通話質量等級測試；④撥打掉話頻率測試；⑤修改自動監測儀上傳采樣數據的控制中心號碼。

2終端監測儀的設計

2.1終端監測儀的硬件組成

就目前終端監測儀的硬件組成來看，主要包括了51系列單片機和GSM模塊等。其中，為了進一步滿足系統需求，GSM模塊往往采用標準的移動通信模塊，最常見的就是SiemensMC35，該模塊可以提供標準的AT指令，在指令的控制下，可以一次完成6組數據的采集。也就是說，可以一次采集六個不同基站的工作參數。在系統運行過程中，單片機通過串口向GSM模塊發送AT指令來控制模塊的工作方式以及讀取采集的網絡參數，然后按照設計的協議將數據打成格式化的數據包再交給GSM模塊，發送數據每個GSM模塊中有一張SIM卡，監控中心通過每個監測儀的SIM卡號對它們進行分類管理和控制。

2.2終端監測儀的軟件設計

給出的是終端監測儀的軟件流程示意圖，從圖中我們能夠看出，該軟件流程大致可以分為前臺和后臺兩個部分，其中，中斷服務子程序這部分可以視為前臺行為，利用函數完成相關操作這部分則可以視為后臺行為。結合系統運行的特點和需求，終端監測儀的軟件設計需要具備以下幾個方面的功能：①自動發送通信質量參數和實時報警；②終端監測儀工作參數的設置和修改；③解決監控中心收到的通信質量參數延時問題；④防掉電功能。只有具備了上述功能，才能夠進一步滿足自動監控系統的運行需求。

3SMS和通信協議的設計

3.1移動短消息服務

移動短消息服務是GSM的一項重要業務，通過GSM所提供的網絡平臺，可以向監控中心傳輸固定長度的數據信息。與傳真業務相同，都是GSM數字蜂窩移動通信網絡提供的主要電信業務。就目前該服務所涉及的業務類型來看，大致可以分為兩種類型，一種是點到點短消息業務，另一種是小區廣播短消息業務。

3.2SMS的特性與優點

之所以采用SMS為基礎來對移動通信網絡自動監控系統進行構建，主要是因為SMS具有諸多優點，這些優點主要體現在以下幾個方面：①存儲和轉發功能，在進行短信息發送的時候，信息的渠道并不是由發送者直接到接收者，而是發送者———短信中心———接收者。②傳達確認，當短信息成功傳達至接收人之后，發送者會收到確認信息；③主叫號碼自動顯示，SMS中自動包含發送者的電話號碼，接受者容易知道發送者并回復。

3.3通信協議的設計

通信協議的設計主要包括兩個方面的內容，即通信協議的數據格式和協議的算法。在自動控制監控系統運行過程中，不同環節對于數據格式也有不同的要求，因此，設計人員應該結合系統的特點，設計一套完整的通信協議，以此來滿足系統中數據的交互。采用移動短信的方式進行數據交換可以實現監測儀的任意布置投資成本小，運行維護費用低。

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引言

鐵路部門的雨量監測是有關鐵路安全的一個重要環節。由雨量過多引起的洪水會影響鐵路路基，引發列車交通事故。因此，為了確保交通命脈的安全，應及時將鐵路沿線的雨量反饋至鐵路管理部門。過去雨量監測是由各站點人工抄記雨量監測儀表數據，再匯總鐵路管理部門。顯然信息傳送不及時，且存在人為因素，備案困難。

微型計算機的發展和計算機通信技術的提高，使得各種信息采集的自動化、實時性變為可能。作者成功地運用微型計算機和單片機組成主從式微機網絡，將鐵路雨量監測構成一個分布式雨量監測系統。該系統將單片機雨量監測儀采集的數據，自動地由MODEM匯集到系統主計算機，從而使幾百公里長的遠程通信既經濟又可靠，大大提高了鐵路部門抗災的能力。

一、系統結構設計

雨量監測系統是由微型計算機和單片機組成的主從式微機網絡。以單片機為核心的雨量監測儀分布在鐵路各站點。該儀器功能有采集雨量、存儲雨量信息、雨量報警、現場雨量曲線打印以及通信。管理部門以個人計算機為系統主機。雨量監測系統結構如圖1所示。

從圖1中看出系統主機直接與單片機建立通信聯系。由于各站點遠離系統主機，在不附加外部連線等硬件設施基礎上，利用單片機加MODEM方式以及電話線實現單片機遠程。系統主機可對各站部的單片機雨量監測儀進行各種設置及數據采集，單片機雨量監測儀根據雨量情況也可自動向系統主機發送當前雨量數據，這樣就可做到及時提供現場的雨量情況。

二、單片機雨量監測儀及其遠程通信

各站點的雨量監測儀以8051系列單片機為CPU，輔以定制的液晶顯示器、SRAM、熱敏式繪圖儀、雨量傳感器等，其原理框圖如圖2所示。圖中W87E58是MCU，它兼容MCS-51單片機并具有32KB片內EEPROM。

單片機遠程通信由ST16C450連接MODEM實現。ST16C450是一種通用異步接收發送器，內部有10個寄存器，其中有MODEM控制寄存器和MODEM狀態寄存器。MCU通過這2個寄存器的操作實現對MODEM的控制并了解MODEM的工作狀態，從而順利進行數據通信。ST16C450進行通信前首先要對其進行初始化，即設置波特率、通信數據格式、是否使用中斷等。ST16C450初始化后可采用程序查詢或中斷方式進行通信。

MODEM的使用主要有以下4個操作：

①初始化MODEM；

②撥號；

③應答到來的呼叫；

④掛斷線路，使MODEM回到AT命令狀態。

MODEM的控制由HayesAT命令集完成，程序可直接發送（以AT字符開始再加命令和參）數給MODEM。但是，AT命令無法完成系統間的文件傳送，發送或接收文件必須由通信軟件按預先規定的通信協議完成。

MODEM初始化命令串"AT&FS0=3"，"&F"重置MODEM，"S0=3"表示應答鈴響3次。雨量監測儀MODEM初始化子程序如下：

MSTR：MOVR4，#0

MST0：MOVDPTR，#P3FE；MODEM狀態寄存器地址

MST1：MOVXA，@DPTR

ANLA，#30H

CJNEA，#30H，MST1

MOVDPTR，#P3FD；通信線狀態寄存器

MST2：MOVXA，@DPTR

JNBACC.5，MST2

MOVDPTR，#MTAB

MOVA，R4

MOVCA，@A+DPTR

JZMST3

MOVDPTR，#P3F3；數據發送保持寄存器

MOVX@DPTR，A

INCR4

SJMPMST0

MST3：RET

MTAB：DB41H，54H，26H，53H，30H，3DH，33H

DB0DH，0；AT&FS0=3

子程序執行后MODEM應答"OK"，表示初始化完成。

MODEM撥號命令串"ATDTxxxxx"，xxxxx是電話號碼；撥號成功時MODEM將應答以"CONNECT"字符開始的字符串。單睡機與系統主機連接完成后，按通信協議所規定的數據串通信交換數據。數據通信結束后，程序發送掛斷線路命令串"+++ATH0"，MODEM自動斷線，從而完成1次通信。

三、系統主機與雨量監測儀的通信

系統主機軟件用VB5.0編制，運行于Windows95環境。整個軟件由通信、日報表、月報表、年報表、設定、曲線圖、報警等模塊組成，操作平臺如圖3所示。主機可與30個站點的雨量監測儀連接。

程序中使用MSComm控件，通過向連接在串行口上的MODEM發送AT命令來控制。主機通信狀況分為2類：主動通信和被動通信。下面分別加以介紹。

1.主動通信

主機向站點雨量監測儀傳送報警設定值及收集當天或前天的雨量數據時稱為主動通信。電話圖標表示各站點的雨量監測儀，一旦被選中，程序就發出"ATDTxxxxx"撥號命令，雨量監測儀MDOEM處于自動應答方式被連接。MODEM連接成功后，主機會收到"CONNECT4800"信息，此時，主機就可以向站點發送命令和數據串。如果站點接收到正確數據，根

據命令代碼（由通信協議規定）就可知道主機是要設定參數還是要收集當天或前天的雨量數據。若是收集雨量數據，站點雨量監測儀將雨量數據傳送給主機；主機收到站點正確的雨量數據后，向MODEM發送"+++ATH0"離線掛機命令，結束本次通信。

主站發送的數據串里包括站點號、通信代碼、當前日期和時間、警戒值及校驗和等信息。用@K和@J作為開始和結束標志。

下面是主動通信的主要源程序：

PrivateSub主動通信（發送代碼）

Dimi,j,ss,FsStr,ret

設置充許通信False

Fori=0T029''''工區數

If工區選中（i）Then

顯示信息"撥號到"+工區名（i)+"..."

FsStr="ATDT"+電話號碼（i）+vbCr

''''撥號的AT命令

ret=發送AT命令（FsStr,"CONNECT"，60000）

''''發送撥號命令，限時60s

Ifret="正常"Then

FsStr=Format(i,"00")+發送代碼

''''發送字符串組合

FsStr=FsStr+Format(Now,"yymmddhhmmss")

FsStr=FsStr+設定值

FsStr=FsStr+計算累加和（FsStr）

FsStr="@K"+FsStr+"@J"

ret=發送AT命令（FsStr,"@J"，5000）

''''發送數據，等待接收串結束符@J

IfInStr(接收串，"@KCUO@J")Then

''''收到下位機的返回是"錯"

顯示"返回有錯."信息處理

Else

處理接收串''''下位機接收正確

EndIf

顯示"掛機..."信息處理

ret=發送AT命令（"+++"，"OK"，3000）

''''掛機，等待OK，限時3S

ret=發送AT命令（"ATH0"+vbCrLf，"OK"，3000）

EndIf

EndIf

Nexti

EndSub

2.被動通信

當站點監測到雨量超過警戒值時，就主動撥號給主機，對主機而言就是被動通信。平時主機MODEM也處于自動應答狀態，隨時可以接收站點呼叫。主機程序接收到正確數據串后，將數據記錄到相應文件中保存，點亮操作平臺上該站點的報警指示燈提醒用戶，同時向站點發送"接收正確"的信息。站點收到主機正確信息后向MODEM發送"+++ATH0"離線掛機命令，結束本次通信。站點發來的數據串里包括站點號、通信代碼、各種雨量數據、報警數據及校驗和等信息。用@K和@J作為開始和結束標志。

被動通信部分的主要源程序如下：

PrivateSubMSComm1_OnComm()

DimstrSh,Shc

Shc=MSComm1.InBufferCount''''取接收字符個數

IfShc>0Then

strSh=MSComm1,Input''''取本次接收串

接收串=接收串+strSh

IfInStr(接收串，"RING")Then''''若是電話鈴響

顯示"接收數據..."信息算是''''顯示接收數據信息

接收串=""

EndIf

IfInStr(接收串，"@J")Then''''收到接收串結束答@J

處理接收串''''處理接收串

EndIf

EndIf

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1.2衛星通信MPLS網絡體系MPLS網絡體系可以將IP路由的控制和第二層交換無縫地集成起來，是目前最有前途的網絡通信技術之一。衛星通信MPLS體系結構分為用戶層、接入層、核心層三部分，其中，用戶層包括衛星手持移動終端、小型專用局域網用戶、其他網絡用戶等。各結構和網絡體系將信息有效綁定、標注和轉發，實現衛星的通信功能。

1.3衛星通信的抗干擾技術衛星運行在外太空，電磁環境復雜，統一受到太陽風、強磁暴等空間環境影響，導致出現信息干擾和信息失真，衛星通信的抗干擾技術主要依靠衛星傳輸鏈路中不同的抗干擾設備和系統完成其功能，抗干擾設備和系統主要有DS/FH混合擴頻、自適應頻域濾波、猝發通信、時域適應干擾消除、基于多用戶檢測的抗干擾、自適應信號功率管理、自適應調零天線、多波束天線、分集抗干擾、變換域干擾消除、糾錯編碼和交織編碼抗干擾技術等。在軟硬件共同的作用下阻斷電磁干擾、過濾雜波、屏蔽信號污染、實現程序監視等功能。

2衛星通信技術的發展趨勢

2.1通信衛星體積的發展趨勢通信衛星體積正在向大型化和微型化兩個方向發展。其一，各國把通信衛星體積建造得越來越大，以便實現高靈敏和強處理能力。其二，各國推出小型通信衛星，用多顆小衛星組網構成衛星通信網絡代替單顆大衛星，具有方便發射和成本低廉等優點。

2.2衛星移動通信技術方興未艾衛星移動通信是指利用衛星實現移動用戶間或移動用戶與固定用戶間的相互通信。隨著頻譜擴展、數字無線接入、智能網絡技術的不斷發展，衛星移動通信在向衛星個人通信方向演進，用手持機可實現方便接入衛星移動通信網，進行衛星移動通信。

2.3衛星互聯網技術興起將衛星通信網絡轉化為互聯網中數據上下交換的鏈路，可將電話撥號、局域網等其他通信鏈路作為上行數據鏈路，還可以將下載和傳輸作為下行數據鏈路，利用衛星的特點實現地面隨時連接互聯網絡。

2.4衛星通信向寬帶化發展為了滿足衛星通信系統用戶對大數據量和高負荷的需求，衛星通信技術已向拓展直EHF頻段發展，擴大頻段的容量，大大減輕現有頻譜擁擠現象，減少受電磁現象影響引發的信號閃爍和衰落，提高了衛星的抗干擾能力。使衛星通信部件尺寸和重量大大縮小和減輕，方便衛星搭載更多的通信設備。

2.5衛星通信光通信化發展衛星光通信是利用激光進行衛星間通信，達到降低衛星通信系統設備質量和體積，提高衛星通信保密性等目的。