1紅外通訊技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸中的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)今的數(shù)據(jù)通訊方式非常多樣，但應(yīng)用領(lǐng)域最廣的還是紅外通訊技術(shù)，紅外通訊技術(shù)之所以能夠得到如此廣泛的應(yīng)用，主要是因?yàn)樗饕铝袔c(diǎn)顯著優(yōu)勢(shì)：首先，紅外通訊技術(shù)便于進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，它的所有數(shù)據(jù)都只是將電脈沖和紅光脈沖進(jìn)行各種轉(zhuǎn)化；其次，紅外通訊技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)的線纜連接方式而使用先進(jìn)的無線電連接，方便進(jìn)行小型設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送工作；再次，紅外通訊技術(shù)雖然進(jìn)行了大量的創(chuàng)新但仍符合舊有的數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠嘘P(guān)規(guī)定；最后，紅外通訊設(shè)備進(jìn)行的是兩個(gè)設(shè)備間的直線數(shù)據(jù)傳輸，它的錐角度數(shù)不超過30度，所以保密性能更強(qiáng)。此外，紅外通訊技術(shù)的最顯著優(yōu)勢(shì)是傳輸速度快，這是傳統(tǒng)的傳輸方式所不可比擬的，現(xiàn)今常用的傳輸速度是4M，不過，最先進(jìn)的VFIR技術(shù)早已達(dá)到16M。

2可以運(yùn)用紅外技術(shù)的設(shè)備

紅外數(shù)據(jù)通訊在數(shù)據(jù)傳送方面取得的工作成效十分顯著，所以在多種小型設(shè)備中都有應(yīng)用，本文只列舉了一些和我們的生活工作密切相關(guān)的使用了紅外通訊設(shè)備的技術(shù)，例如：①生活中使用的各種電腦；②打印機(jī)等各種電腦附屬設(shè)備等；③各種通訊聯(lián)系工具；④單反相機(jī)、家用筆記本、電視機(jī)頂盒和手表等；⑤各種工業(yè)用或醫(yī)用設(shè)施；⑥網(wǎng)絡(luò)的接入設(shè)施。

3紅外技術(shù)的缺陷

進(jìn)行紅外數(shù)據(jù)傳輸時(shí)必須直線工作，這就需要徹底排除其間的障礙物，這樣才能高效的完成數(shù)據(jù)傳輸工作。分析當(dāng)前的紅外數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn)，其通訊速率是有待提高的，否則將無法提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省＜t外通訊技術(shù)的突破點(diǎn)在于引進(jìn)了先進(jìn)的無線傳輸方式，這也使得其使用功能比較簡(jiǎn)單，想要擴(kuò)展其功能是具有非常大的難度的。

4紅外技術(shù)為計(jì)算機(jī)技術(shù)帶來的進(jìn)步

一、量子通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

量子力學(xué)誕生于1926年，是人類對(duì)微觀世界加以認(rèn)識(shí)的理論基礎(chǔ)之一。量子力學(xué)和相對(duì)論之間的不相容性在1935年被愛因斯坦、波多爾基斯和羅森論證后，約翰•貝爾于1964年提出貝爾理論，，阿斯派克等人于1982年證明了超光速響應(yīng)的存在。1989年第一次演示成功量子密鑰傳輸，1997年量子態(tài)隱形傳輸?shù)脑硇詫?shí)驗(yàn)驗(yàn)證由奧地利蔡林格小組在室內(nèi)首次完成，2004年，該小組又將量子態(tài)隱形傳輸距離成功提高到600米。2007年開始我國(guó)架設(shè)了長(zhǎng)達(dá)16公里的自由空間量子信道，于2009年成功實(shí)現(xiàn)世界上量子隱形傳態(tài)的最遠(yuǎn)距離。

二、量子通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

量子通信技術(shù)的研究方向除了包括量子隱形傳態(tài)還包括量子安全直接通信等，突破了現(xiàn)有信息技術(shù)，引起了學(xué)術(shù)界和社會(huì)的高度重視。與傳統(tǒng)通信技術(shù)相比，量子通信除具有超強(qiáng)抗干擾能力外且不需對(duì)傳統(tǒng)信道進(jìn)行借助；與此同時(shí)量子通信的密碼被破譯的可能性幾乎沒有，具有較強(qiáng)的保密性；另外，量子通信幾乎不存在線路時(shí)延，傳輸速度很快。量子通信發(fā)展僅僅經(jīng)歷了20年左右，但其發(fā)展卻十分迅猛，目前已經(jīng)被很多國(guó)家和軍方給予高度關(guān)注。

量子通信在國(guó)防和軍事上具有廣闊的應(yīng)用前景，作為量子技術(shù)的最大特征，量子技術(shù)的安全性是傳統(tǒng)加密通信所無可企及的。量子通信技術(shù)的超強(qiáng)保密性，能夠有效保證己方軍事密件和軍事行動(dòng)不被敵方破譯及偵析，在國(guó)防和軍事領(lǐng)域顯示出無與倫比的魅力。另一方面，在破解復(fù)雜的加密算法上，也許現(xiàn)有計(jì)算機(jī)可能需要好幾萬年的時(shí)間，在現(xiàn)實(shí)中是完全無法接受且?guī)缀鯖]有實(shí)用價(jià)值的。但量子計(jì)算機(jī)卻能在幾分鐘內(nèi)將加密算法破解，如果未來這種技術(shù)被投入實(shí)用，傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)密碼體制將處于危險(xiǎn)之中，而量子通信技術(shù)則能能夠抵御這種破解和威脅。

在民間通信領(lǐng)域量子通信技術(shù)的應(yīng)用前景也同樣廣闊。中國(guó)科技大學(xué)在2009年對(duì)界上首個(gè)5節(jié)點(diǎn)的全通型量子通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組建后，使得實(shí)時(shí)語音量子保密通信被首次實(shí)現(xiàn)，城市范圍的安全量子通信網(wǎng)絡(luò)在這種“城域量子通信網(wǎng)絡(luò)”基礎(chǔ)上成為了現(xiàn)實(shí)。

三、總結(jié)

1直接內(nèi)存通信技術(shù)DMC

1.1DMC技術(shù)思想

現(xiàn)有的網(wǎng)卡通信是把網(wǎng)卡作為計(jì)算機(jī)的一個(gè)外圍設(shè)備來進(jìn)行操作的，用戶先要把數(shù)據(jù)從內(nèi)存送到網(wǎng)卡設(shè)備里，網(wǎng)卡才能把數(shù)據(jù)發(fā)送出去，接收數(shù)據(jù)時(shí)則需要把數(shù)據(jù)先接收到網(wǎng)卡設(shè)備的存儲(chǔ)空間中，然后再把數(shù)據(jù)拷貝至內(nèi)存中。這種實(shí)現(xiàn)方式避免不了網(wǎng)卡設(shè)備和內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)拷貝，并且網(wǎng)卡作為一種外圍設(shè)備通信活動(dòng)也受到相應(yīng)總線接口如PCI總線接口的限制。DMC技術(shù)是把網(wǎng)卡作為一塊特殊的內(nèi)存，插在物理地址最高內(nèi)存區(qū)的內(nèi)存插槽中，使得網(wǎng)卡和主機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換如同主機(jī)訪問內(nèi)存一樣，主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信活動(dòng)與讀寫內(nèi)存一樣，這就避免了原有的通信過程中網(wǎng)卡設(shè)備和內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳輸，因此把這種通信機(jī)制稱為直接內(nèi)存通信（DirectMemoryConnection，DMC），并且把基于DMC技術(shù)實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)適配器稱為DMC網(wǎng)卡。DMC通信機(jī)制可以應(yīng)用于多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，下面以高速光纖通道交換網(wǎng)作為應(yīng)用環(huán)境，對(duì)DMC通信機(jī)制技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行介紹。DMC技術(shù)的詳細(xì)過程描述如下：首先，把網(wǎng)卡作為一塊特殊的內(nèi)存插入最高內(nèi)存區(qū)的內(nèi)存插槽中，修改操作系統(tǒng)對(duì)內(nèi)存的最高物理地址區(qū)部分空間，即DMC網(wǎng)卡上的部分存儲(chǔ)空間進(jìn)行注冊(cè)預(yù)留，將其作為CPU和網(wǎng)卡共享的通信專用區(qū)，只允許與網(wǎng)絡(luò)通信活動(dòng)相關(guān)的用戶讀寫，其他系統(tǒng)進(jìn)程無權(quán)訪問。我們把通信專用區(qū)按照以下4種用途進(jìn)行分配：接收緩沖區(qū)、發(fā)送緩沖區(qū)、網(wǎng)卡命令區(qū)以及網(wǎng)卡狀態(tài)區(qū)。然后，根據(jù)相應(yīng)的通信協(xié)議如FC協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信活動(dòng)，通過訪問通信專用區(qū)，控制具有通信控制邏輯、并串轉(zhuǎn)換／串并轉(zhuǎn)換器和光收發(fā)器等部件的DMC網(wǎng)卡，進(jìn)行計(jì)算機(jī)之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接內(nèi)存通信。

1.2DMC通信活動(dòng)描述

DMC通信機(jī)制中主要通信活動(dòng)描述如下：（1）發(fā)送數(shù)據(jù)：通信源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，只需用戶使用寫普通內(nèi)存的方法將數(shù)據(jù)寫入通信專用區(qū)的發(fā)送緩沖區(qū)中，同時(shí)把發(fā)送命令寫入通信專用區(qū)的網(wǎng)卡命令區(qū)。DMC網(wǎng)卡上的通信控制邏輯根據(jù)網(wǎng)卡命令區(qū)的命令解析結(jié)果，從通信專用區(qū)的發(fā)送緩沖區(qū)中取出數(shù)據(jù)發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)；（2）接收數(shù)據(jù)：在DMC通信機(jī)制的應(yīng)用環(huán)境下，通信目的節(jié)點(diǎn)配置有相同的DMC網(wǎng)卡，網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)卡的通信邏輯接收后放入通信專用區(qū)的接收緩沖區(qū)，同時(shí)網(wǎng)卡控制邏輯修改通信專用區(qū)中的網(wǎng)卡狀態(tài)信息。當(dāng)用戶需要獲得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)時(shí)，只需使用訪問普通內(nèi)存的方法讀通信專用區(qū)的接收緩沖區(qū)數(shù)據(jù)即可。因此，DMC通信機(jī)制實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)計(jì)算機(jī)內(nèi)存之間的直接通信。用戶感覺不到DMC網(wǎng)卡的存在，使用訪問普通內(nèi)存的方法就可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直接通信。

1.3DMC通信機(jī)制的體系結(jié)構(gòu)

在直接內(nèi)存通信體系結(jié)構(gòu)中，DMC網(wǎng)卡和內(nèi)存處于對(duì)等的位置，對(duì)CPU是透明的，CPU使用操作普通內(nèi)存的方法操作DMC網(wǎng)卡的通信專用區(qū)，用戶通過對(duì)DMC網(wǎng)卡的通信專用區(qū)進(jìn)行讀寫來完成網(wǎng)絡(luò)通信活動(dòng)。因此，DMC通信機(jī)制避免了數(shù)據(jù)在網(wǎng)卡設(shè)備和內(nèi)存之間的拷貝，并且通信速率也不再受傳統(tǒng)I／O總線的限制。

1擴(kuò)頻通信技術(shù)的理論依據(jù)和實(shí)現(xiàn)方式

一般擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的工作原理如圖1所示。與普通數(shù)字通信系統(tǒng)相比，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)主要是增加了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)部分。在發(fā)送端，首先對(duì)輸入的信息進(jìn)行信息調(diào)制，形成數(shù)字信號(hào)，隨后由擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻碼序列對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使信號(hào)的頻譜展寬。展寬以后的信號(hào)再對(duì)載頻進(jìn)行調(diào)制，通過射頻功率放大后送至天線發(fā)射。在接收端，從接收天線上收到的寬帶射頻信號(hào)，經(jīng)過輸入電路、高頻放大器后被送入變頻器，而后由本地產(chǎn)生的與發(fā)射端完全相同的擴(kuò)頻碼序列解擴(kuò)，最后經(jīng)信息解調(diào)，恢復(fù)成原始信息輸出。根據(jù)擴(kuò)展頻譜的方式不同，目前常用的擴(kuò)頻通信實(shí)現(xiàn)方式主要包括直接序列擴(kuò)頻（DS）、跳頻擴(kuò)頻（FH）、跳時(shí)擴(kuò)頻（TH）、線性調(diào)頻（Chirp）等。另外，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體的通信要求，對(duì)這4種擴(kuò)頻方式進(jìn)行組合，組成各種混合式擴(kuò)頻系統(tǒng)，常用的有TH/DS、FH/DS、FH/TH、DS/FH/TH等。

2擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)

擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）抗干擾性能好。

對(duì)于干擾信號(hào)來說，由于與擴(kuò)頻信號(hào)不相關(guān)，所以被擴(kuò)展到一個(gè)很寬的頻帶上，使之進(jìn)入信號(hào)通頻帶內(nèi)的干擾功率大大降低，相應(yīng)地增加了相關(guān)器輸出端的信號(hào)/干擾比，因此擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有很好的抗干擾性能，非常適于移動(dòng)通信。

（2）可進(jìn)行多址通信。

1移動(dòng)中繼的應(yīng)用場(chǎng)景

類似于固定中繼系統(tǒng)，移動(dòng)中繼系統(tǒng)由基站、移動(dòng)中繼和用戶終端組成。其中，基站和移動(dòng)中繼之間的鏈路為回程鏈路(BackhaulLink)，移動(dòng)中繼和用戶終端之間的鏈路為接入鏈路(AccessLink)。若基站和用戶設(shè)備之間的信道狀況良好，還可以考慮直連鏈路(DirectLink)。移動(dòng)中繼可以選擇放大轉(zhuǎn)發(fā)和解碼轉(zhuǎn)發(fā)等模式。由于移動(dòng)中繼具有運(yùn)動(dòng)性和隨機(jī)性，而這種特點(diǎn)與性能密切相關(guān)，如何建立合理的移動(dòng)中繼運(yùn)動(dòng)模型是移動(dòng)中繼系統(tǒng)研究領(lǐng)域的首要問題。當(dāng)前研究中有的采用較簡(jiǎn)單的隨機(jī)游動(dòng)模型，或采用二維泊松過程來表示用戶終端的放置位置，使用M/M/∞排隊(duì)模型來表示用戶終端的移動(dòng)性。在實(shí)際部署移動(dòng)中繼系統(tǒng)時(shí)，需要考慮不同的應(yīng)用場(chǎng)景。在3GPPR11版本中，高鐵是主要應(yīng)用。在文獻(xiàn)［8］中，主要考慮以下兩種典型場(chǎng)景:場(chǎng)景1移動(dòng)中繼服務(wù)靜止用戶場(chǎng)景說明。在該場(chǎng)景下，中繼被安裝在交通工具的頂部，中繼天線被分別放置在車輛的內(nèi)外，分別用于和基站與用戶終端通信。若不使用中繼輔助傳輸，該場(chǎng)景下的通信將會(huì)面臨許多問題，如嚴(yán)重的車體損耗，多普勒頻移，小區(qū)切換帶來的大量開銷等。反之，則可以將較差的信道分為兩段傳輸條件較好的鏈路，從而很好地解決了該場(chǎng)景下的通信問題。與直接傳輸相比，中繼輔助傳輸?shù)牡粼捖拭黠@降低，為車內(nèi)用戶提供較高的吞吐量和較低的小區(qū)切換失敗率，從而提高了通信質(zhì)量，改善了用戶體驗(yàn)。場(chǎng)景2移動(dòng)中繼服務(wù)非靜止用戶場(chǎng)景說明如圖2所示。在該場(chǎng)景下，中繼也被部署在車輛頂部，不過其目的不是為了為車內(nèi)乘客提供服務(wù)，而是為街道和公園提供覆蓋。鬧市區(qū)的街道和公園，是行人比較集中的地方，通信業(yè)務(wù)量大，屬于“熱點(diǎn)”地區(qū)。在經(jīng)過這些地方的公交車上部署中繼，則可以增強(qiáng)覆蓋，提高吞吐量，具有實(shí)際意義。

2移動(dòng)中繼系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

2.1信道建模與估計(jì)

對(duì)于移動(dòng)中繼來說，由于其移動(dòng)的特點(diǎn)，而且可能是高速移動(dòng)，因此研究的首要問題是移動(dòng)中繼的信道建模問題，主要包括回程鏈路和接入鏈路的建模。不同鏈路的信道模型與各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用的天線數(shù)目、中繼的轉(zhuǎn)發(fā)模式和中繼的運(yùn)動(dòng)模型密切相關(guān)，信道建模的準(zhǔn)確度會(huì)極大地影響系統(tǒng)性能。如文獻(xiàn)［9］分析了不準(zhǔn)確的路徑損耗模型對(duì)移動(dòng)中繼系統(tǒng)性能的影響。此外，基站到移動(dòng)中繼的信道會(huì)隨著車輛的運(yùn)動(dòng)而急劇變化，同時(shí)車輛的運(yùn)動(dòng)會(huì)引起多普勒頻移問題，因此在實(shí)際的移動(dòng)中繼系統(tǒng)中采用合適的信道預(yù)測(cè)和估計(jì)方法也是非常必要的。如文獻(xiàn)［10～11］提出了一種采用在車輛頂部使用預(yù)測(cè)性天線的信道預(yù)測(cè)和估計(jì)方法，從而較好地解決了移動(dòng)中繼的信道估計(jì)問題。

2.2中繼選擇

在實(shí)際的移動(dòng)中繼系統(tǒng)中，可能會(huì)存在多個(gè)移動(dòng)中繼。現(xiàn)有研究表明，根據(jù)信道狀態(tài)信息選擇一個(gè)最好的中繼進(jìn)行協(xié)作，可以較低的復(fù)雜度獲得滿分集增益。因此，機(jī)會(huì)中繼選擇技術(shù)是移動(dòng)中繼系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。信令開銷是中繼選擇算法的首要考慮因素。對(duì)于快速移動(dòng)的用戶，基于信噪比的方案會(huì)產(chǎn)生大量的信令開銷，而基于位置或距離的選擇方案在高速場(chǎng)景下開銷較小，因而適用性更強(qiáng)。上述方案都是基于單個(gè)參數(shù)的選擇，實(shí)際信噪比和時(shí)延等參數(shù)會(huì)同時(shí)影響中繼選擇，為此，文獻(xiàn)［13］提出了一種具有服務(wù)質(zhì)量(QoS)保證的多參數(shù)聯(lián)合中繼選擇算法。由于信令開銷和系統(tǒng)復(fù)雜度與每個(gè)目標(biāo)用戶的候選中繼的數(shù)量成正比，文獻(xiàn)［14］考慮了如何減少候選中繼的數(shù)量而不影響使用中繼帶來的系統(tǒng)性能增益。文中所提算法限制了每個(gè)目標(biāo)用戶的數(shù)量從而減少了反饋開銷。文獻(xiàn)［15］提出了一種三步選擇算法。該算法在保持中繼增益的同時(shí)可以使中繼信令開銷維持在較低水平。雖然中繼選擇可以提高系統(tǒng)性能，但是不適宜的選擇會(huì)引起頻繁的中繼切換，從而影響系統(tǒng)的整體性能。文獻(xiàn)［16］從這個(gè)角度出發(fā)，提出了使中繼活動(dòng)時(shí)間最長(zhǎng)和中繼切換率最小的兩種中繼選擇算法。研究結(jié)果表明，與現(xiàn)有方案相比，所提方案在不降低系統(tǒng)吞吐量的情況下可以獲得較低的中繼切換率和較長(zhǎng)的中繼活動(dòng)時(shí)間。

一、方案選擇

機(jī)車在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的記錄數(shù)據(jù)必須全部下載下來并轉(zhuǎn)存到地面運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)中，在這一過程中運(yùn)行數(shù)據(jù)一般采用大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備或者其他數(shù)據(jù)傳輸方式來傳輸，這種數(shù)據(jù)傳輸方式不僅需要借助大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，同時(shí)也必須經(jīng)歷數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜斯に痛骐A段，不僅增加了數(shù)據(jù)信息的傳輸復(fù)雜性，而且讓數(shù)據(jù)的傳輸存儲(chǔ)活動(dòng)面臨著一定的操作風(fēng)險(xiǎn)，不利于數(shù)據(jù)信息的規(guī)范化管理，在數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)倪@種形勢(shì)下，采用無線通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)車與地面信息管理中心之間的無線通信，可以簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)管理的工作過程，并提高數(shù)據(jù)通信的穩(wěn)定性和可靠性。

二、硬件配置

1、數(shù)轉(zhuǎn)電臺(tái)。

RF-418數(shù)轉(zhuǎn)電臺(tái)是無線通信領(lǐng)域的一種新型產(chǎn)品，其在提高了自身通信技術(shù)水平和通信質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)了與單片機(jī)之間的無線通信，在運(yùn)行中可以提供RF測(cè)試、雙向通信測(cè)試、一般數(shù)據(jù)傳送、自動(dòng)調(diào)頻數(shù)據(jù)傳送等四種工作模式。這四種模式之間的切換簡(jiǎn)單方便，在保證其自身高可操作性的同時(shí)也提供了多樣化的數(shù)據(jù)傳輸形式，最大限度的滿足了機(jī)車和地面數(shù)據(jù)中心之間的通信需求。

2、數(shù)轉(zhuǎn)電臺(tái)與車載微機(jī)的接口。

無線通信技術(shù)在單片機(jī)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用，存在的最大問題就是數(shù)轉(zhuǎn)電臺(tái)與車載微機(jī)的對(duì)接問題，在單片機(jī)通信系統(tǒng)運(yùn)行過程中，要保證數(shù)轉(zhuǎn)電臺(tái)與車載微機(jī)之間對(duì)接的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。車載微機(jī)系統(tǒng)采用的處理器是DALLAS公司研發(fā)的DS80C320處理器，其在運(yùn)行中能夠提供兩個(gè)全雙工串行口，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針、13個(gè)中斷源。通過處理器自身強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，可以結(jié)合數(shù)轉(zhuǎn)電臺(tái)和車載微機(jī)所處的不同的實(shí)際運(yùn)行狀況，對(duì)其對(duì)接的方式進(jìn)行選擇，保證數(shù)轉(zhuǎn)電臺(tái)車載微機(jī)系統(tǒng)在對(duì)接活動(dòng)中最大限度的接口連接安全和數(shù)據(jù)傳輸安全，減輕了單片機(jī)控制接口的負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高了單片機(jī)通信系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

一、電信光纖通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

1.1光纖接入網(wǎng)技術(shù)

光纖接入網(wǎng)技術(shù)利用傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)用戶接入光纖，共同實(shí)現(xiàn)光纖接入網(wǎng)下信息傳輸效果的持續(xù)提升，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)信息傳輸?shù)募夹g(shù)性突破，滿足人們對(duì)信息傳輸速度的需求。光纖用戶接入技術(shù)發(fā)展起著關(guān)鍵作用。FTTH是光纖接入網(wǎng)發(fā)展的一種最終形式，光纖接入網(wǎng)以光網(wǎng)絡(luò)單位（0NU）的位置所在，分為FTTH、光纖到大樓（FTTB）、光纖到駐地（FTTP）、光纖到路邊(FTTC)等幾種情況。目前，以”千兆到小區(qū)、百兆到大樓、十兆到用戶”為基礎(chǔ)的光纖+五類纜接入方式（FTTx+LAN）非常適合我國(guó)國(guó)情。它適用于用戶相對(duì)集中的小區(qū)、大專院校、企事業(yè)單位及人口密集的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。這種光纖接入方式的上傳和下傳帶寬，能夠?qū)崿F(xiàn)高速上網(wǎng)或企業(yè)局域網(wǎng)間的高速互聯(lián)，滿足不同客戶群體對(duì)不同速率的需求。

1.2光纖波分復(fù)用技術(shù)

光纖波分復(fù)用技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的重要組成部分，充分表現(xiàn)了現(xiàn)代光纖通信技術(shù)發(fā)展的主要特點(diǎn)。在ITU-T標(biāo)準(zhǔn)中，通過引入控制層面，使網(wǎng)絡(luò)具有自動(dòng)連接建立和修改功能，以及提高連接恢復(fù)能力。光纖網(wǎng)絡(luò)控制層面本身能夠支撐不同的技術(shù)，不同的業(yè)務(wù)需求及不同的功能組合。光纖波分復(fù)用技術(shù)主要是應(yīng)用波分復(fù)用器對(duì)廣信信息傳輸出現(xiàn)的損耗進(jìn)行控制，保證寬帶資源的有效獲取。同時(shí)在光波頻率根據(jù)波長(zhǎng)的不同情況對(duì)光纖損耗情況進(jìn)行獨(dú)立性信息發(fā)送，充分發(fā)揮波分復(fù)用器的效果將信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。波分復(fù)用器能夠?qū)⒉煌盘?hào)波長(zhǎng)進(jìn)行傳輸，承載電信光纖通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1.3光聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)

目前，在擴(kuò)充骨干網(wǎng)、迅速普及應(yīng)用DWDM系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)光網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)已出現(xiàn)巨大變化，光傳送網(wǎng)的角色由原來大容量帶寬傳送轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┒说蕉说姆?wù)連接。電信運(yùn)營(yíng)商在電路交換轉(zhuǎn)變?yōu)榉纸M交換過程中，在光層網(wǎng)絡(luò)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了傳輸功能和交換功能，而全光網(wǎng)絡(luò)以其良好的透明性、波長(zhǎng)路由特性、兼容性和可擴(kuò)展性，成為下一代高速（超高速）寬帶網(wǎng)絡(luò)的首選。光纖接入網(wǎng)技術(shù)和光纖波分復(fù)用技術(shù)的創(chuàng)新推廣應(yīng)用中，光分插復(fù)用器（OADM）和光交叉連接設(shè)備（OXC）的成功研制，使得二者能夠在基礎(chǔ)通信設(shè)備基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)光路交叉，為光聯(lián)網(wǎng)起步奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，能夠進(jìn)一步擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，提升網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的透明性，使全光聯(lián)網(wǎng)成為可能，掀起了SDH電聯(lián)網(wǎng)之后又一次新的光通信發(fā)展高潮，建設(shè)一個(gè)最大透明、高度靈活的和超大容量的國(guó)家骨干網(wǎng)絡(luò)不僅可以為未來的國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施（NII）奠定一個(gè)堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ)，而且對(duì)應(yīng)我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)騰飛及國(guó)家安全有極其重要的戰(zhàn)略意義。

1WHBC的理論與模型

依據(jù)耦合方式的不同WHBC可分為：①電流耦合，發(fā)射端輸入人體的信號(hào)為電流信號(hào)，接收器、發(fā)射器的兩個(gè)電極均需與人體直接接觸；②電容耦合，發(fā)射端輸入人體的信號(hào)為電壓信號(hào)，接收、發(fā)射端的兩個(gè)電極可不與人體直接接觸。當(dāng)前大部分的研究都集中于后者，因此本論文主要介紹電容耦合WHBC系統(tǒng)。當(dāng)前被認(rèn)可的基于電容耦合的人體通信機(jī)制主要有兩種：靜電耦合機(jī)制和把人體作為波導(dǎo)的電磁波傳播機(jī)制，大多數(shù)WHBC模型基于這兩種傳輸機(jī)制建立。另外還有一些WHBC模型是基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的，下面我們簡(jiǎn)單介紹一下當(dāng)今主要的WHBC理論和模型。

1．1靜電耦合機(jī)制及其物理模型

首先我們來介紹WHBC的靜電耦合傳輸機(jī)制。發(fā)射接收信號(hào)的電路、放在人體上或者人體附近的電極、導(dǎo)電的人體（相當(dāng)于一個(gè)電阻）、電極和大地之間的耦合電容可構(gòu)成一個(gè)閉合回路。整個(gè)閉合回路可被看作為一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，發(fā)射端的信號(hào)電極和地電極是其信號(hào)輸入端，接收端的信號(hào)電極和地電極是其信號(hào)輸出端，已知電路中的各電阻及電容的值，就可根據(jù)電路知識(shí)求出信號(hào)的路徑損失。由于靜電耦合作用（即二端口網(wǎng)絡(luò)電路中的耦合電容）是該傳輸原理中的關(guān)鍵所在，因此稱該原理為靜電耦合原理。其中發(fā)送端和接收端信號(hào)電極可以直接貼在人體皮膚上或者靠近人體皮膚的鄰近區(qū)域（例如緊貼衣服上），發(fā)送端和接收端的地電極懸空或者貼在皮膚上。但Luˇcev等證明信號(hào)電極直接與皮膚接觸、地電極懸空的電極結(jié)構(gòu)可以得到最小的路徑損失。Xu等根據(jù)靜電耦合機(jī)制設(shè)計(jì)了一個(gè)WHBC通信系統(tǒng)，其系統(tǒng)模型使用了有限元件建模方案。該系統(tǒng)模型包含了大氣、人體、發(fā)射端電路和接收端電路。其中大氣分為三個(gè)區(qū)：近域區(qū)、過渡區(qū)和遠(yuǎn)域區(qū)；人體模型則由手臂、胸部、腹部和腳組成，而各器官分別由對(duì)應(yīng)的皮膚、脂肪、肌肉層組成。模型的仿真結(jié)果在低頻和實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)相差不大，但在高頻段差別就有些大，還需要仔細(xì)研究。

1．2人體作為波導(dǎo)的傳播原理及其物理模型

有些研究人員把人體看作波導(dǎo)，從電磁波傳播的相關(guān)原理方面建立人體信道的計(jì)算模型。發(fā)射機(jī)的信號(hào)電極與其地電極是電磁波的發(fā)射源，人體表面是人體與空氣之間的邊界面，信號(hào)的傳輸過程可看作一種特殊情況的表面波傳輸。已知人體表面的電介參數(shù)，根據(jù)麥克斯韋方程和人體空氣邊界條件可求出在人體表面各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度以及路徑損失。Fujii等用有限差分時(shí)域方法（finitediffer－encetimedomain，F(xiàn)DTD）建立WHBC模型。在FDTD計(jì)算方法中，使用了日本成年男性和女性的高精度身體模型。實(shí)驗(yàn)中用生物組織固體人體等效模型驗(yàn)證文中提到的理論模型，結(jié)果雖還不錯(cuò)，但模型跟真實(shí)的人體畢竟不一樣，該方法的有效性還需通過真實(shí)的人體加以驗(yàn)證。

1．3其它的WHBC傳輸原理和模型