水運(yùn)行業(yè)無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)分析

黎廣宇　任勤雷

摘要：近年來(lái)數(shù)字無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的不斷發(fā)展?jié)M足了水運(yùn)行應(yīng)用系統(tǒng)靈活多變的通訊需求。因此其應(yīng)用范圍不斷的擴(kuò)展，并對(duì)水運(yùn)行業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用起到了推動(dòng)的作用。本文對(duì)水運(yùn)行業(yè)廣泛應(yīng)用的移動(dòng)通訊和WiFi技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了回顧，并結(jié)合在大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的背景下水運(yùn)行業(yè)的需求變化，分析得出了無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)在水運(yùn)行業(yè)的應(yīng)用存在著模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變、以通訊帶寬不斷增長(zhǎng)為代表的通訊能力提升、專(zhuān)用網(wǎng)向綜合性網(wǎng)絡(luò)過(guò)渡、單純報(bào)文數(shù)據(jù)向多種數(shù)據(jù)融合傳輸轉(zhuǎn)化等趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞： LTE ； 802.11ac ； 水運(yùn)行業(yè)應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：U692 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（B）-0000-00

隨著無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，其通訊帶寬不斷擴(kuò)大、信號(hào)穩(wěn)定性及安全性不斷提高、系統(tǒng)通訊費(fèi)用不斷降低，同時(shí)無(wú)線(xiàn)通訊又以其靈活、便捷、施工量小等特點(diǎn)的特點(diǎn)，滿(mǎn)足了水運(yùn)行業(yè)應(yīng)用移動(dòng)性能越來(lái)越高的需求，因此無(wú)線(xiàn)通訊在現(xiàn)今的水運(yùn)行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中占有了極為重要的地位。

隨著無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)在水運(yùn)行業(yè)內(nèi)應(yīng)用的不斷深入以及水運(yùn)行業(yè)本身應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)于無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)能力的需求不斷提高，其技術(shù)應(yīng)用模式不斷的發(fā)生著變化。本文試通過(guò)對(duì)無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)發(fā)展和水運(yùn)行業(yè)需求發(fā)展的梳理，分析得出無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)在水運(yùn)行業(yè)的應(yīng)用趨勢(shì)。

1無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)發(fā)展

在水運(yùn)行業(yè)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)包括移動(dòng)通訊技術(shù)和WiFi技術(shù)，此外還包括VHF、UHF、WiMax、Zigbee、衛(wèi)星通訊、衛(wèi)星通訊等通訊技術(shù)。

1995年問(wèn)世的第一代模擬制式手機(jī)（1G）只能進(jìn)行語(yǔ)音通話(huà)；1996到1997年出現(xiàn)的第二代GSM、CDMA等數(shù)字制式手機(jī)（2G）便增加了接收數(shù)據(jù)的功能；第三代與前兩代的主要區(qū)別是在傳輸數(shù)據(jù)的速度上的提升，其數(shù)據(jù)傳輸帶寬最大可達(dá)到42Mbps，也是目前針對(duì)大數(shù)據(jù)傳輸使用最為廣泛的移動(dòng)通信技術(shù)。其后，LTE技術(shù)在世界范圍內(nèi)如火如荼的發(fā)展。2013年，韓國(guó)的運(yùn)營(yíng)商SK電信推出了首個(gè)LTE-Advanced（4G）商用服務(wù)。其后韓國(guó)成為首先擁有CAT6制式4G網(wǎng)絡(luò)的國(guó)家之一，并將其網(wǎng)絡(luò)傳輸速率推高至300Mbps。

WiFi技術(shù)是一個(gè)以IEEE 802.11協(xié)議簇為基礎(chǔ)的局域無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。該技術(shù)支持了電子設(shè)備在2.4GHz和5GHz頻段下進(jìn)行無(wú)線(xiàn)的數(shù)據(jù)通訊。目前已成熟應(yīng)用的WiFi物理層接入技術(shù)主要包括802.11、802.11a、802.11b、802.11g和802.11n。802.11ac作為IEEE 無(wú)線(xiàn)技術(shù)的新標(biāo)準(zhǔn)，于2013年12月下旬被證實(shí)批準(zhǔn)通過(guò)（IEEE 802.11ac-2013）。其802.11ac使用了大信道帶寬、高階調(diào)制、MU-MIMO等方式使得其通訊能力較之前的802.11n有數(shù)倍的提高，且其傳輸帶寬再使用更多空間流和寬信道的模式下還能有較大的提升空間。

2水運(yùn)行業(yè)需求發(fā)展

在大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展的大背景下，水運(yùn)行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟛粩嗟脑黾印Ｆ湮?物感知、長(zhǎng)期在線(xiàn)的技術(shù)特性極大的體現(xiàn)于作為最后一公里的接入方式幾乎無(wú)可辯駁的為無(wú)線(xiàn)通訊方式。由此也可以看出無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)在未來(lái)將扮演更為重要的角色。

從近年來(lái)水運(yùn)行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通訊需求的變化趨勢(shì)可以看出，后續(xù)新建系統(tǒng)在通訊帶寬、接入能力、傳輸性能和成本等方面需求將不斷提高。

3技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)分析

無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)在水運(yùn)行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)上應(yīng)用的趨勢(shì)總體上呈現(xiàn)出模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變、通訊能力不斷提升、專(zhuān)用網(wǎng)向綜合性網(wǎng)絡(luò)和多類(lèi)型數(shù)據(jù)融合傳輸?shù)劝l(fā)展趨勢(shì)。

3.1模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變

在信號(hào)源方面最有代表性的模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變的例子即音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)。其中音頻數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)通訊發(fā)展體現(xiàn)在了模擬電臺(tái)向VHF數(shù)傳電臺(tái)（或UHF）的轉(zhuǎn)變。水運(yùn)行業(yè)的視頻信號(hào)受傳統(tǒng)應(yīng)用框架影響，早期的模擬信號(hào)均采用視頻線(xiàn)纜（75線(xiàn)）或光纖傳輸。但視頻信號(hào)數(shù)字化后，即可使用整體的IP數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)的傳輸。

信號(hào)數(shù)字化后抗干擾能力強(qiáng)、容易加密、便于處理且傳輸更加方便。

3.2以通訊帶寬不斷增長(zhǎng)為代表的通訊能力提升

水運(yùn)行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)通訊能力不斷的提升是非常明顯的發(fā)展趨勢(shì)。其中又以通訊帶寬的增加最為直觀且受到關(guān)注。水運(yùn)行業(yè)利用公網(wǎng)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡湫途褪抢靡苿?dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)。其通訊帶寬的增長(zhǎng)展示出了移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)從2G時(shí)代開(kāi)始對(duì)數(shù)據(jù)通訊帶帶寬的不斷發(fā)展。從最早的SMS到后來(lái)的GPRS、CDMA 1X，再發(fā)展到各類(lèi)3G數(shù)字通訊技術(shù)，其數(shù)據(jù)通訊帶寬已經(jīng)發(fā)生了幾十上百倍的增長(zhǎng)。在自建無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)方面，WiFi技術(shù)的發(fā)展也體現(xiàn)出了近十幾年內(nèi)的通訊變革。從最早的802.11-1997到802.11n，其理論通訊帶寬出現(xiàn)了數(shù)百倍的增長(zhǎng)。而通訊帶寬的增加只是通訊能力增長(zhǎng)的冰山一角，數(shù)據(jù)延時(shí)、數(shù)據(jù)交換能力、抗干擾能力、數(shù)據(jù)移動(dòng)性支持、mesh網(wǎng)絡(luò)等等都體現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)通訊的發(fā)展，也體現(xiàn)出了水運(yùn)行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展。這種發(fā)展也一定程度上的反應(yīng)了水運(yùn)行業(yè)應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)通訊能力的需求，特別是隨著信息化不斷深入和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的推進(jìn)，部分現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)已難以支撐更多的系統(tǒng)應(yīng)用數(shù)據(jù)的傳輸，而影響了應(yīng)用的擴(kuò)展。

3.3專(zhuān)用網(wǎng)向綜合性網(wǎng)絡(luò)

在水運(yùn)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的初期，其網(wǎng)絡(luò)建設(shè)更多的僅僅考慮了本應(yīng)用系統(tǒng)的需求，并依托應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)。這造成了在同一生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)或管理單位中各并行的應(yīng)用系統(tǒng)各自擁有相應(yīng)的通訊系統(tǒng)，而沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)劃。這在無(wú)線(xiàn)環(huán)境下則更為復(fù)雜，因?yàn)闊o(wú)線(xiàn)信號(hào)在頻點(diǎn)相近時(shí)將產(chǎn)生互相干擾，特別是大功率的發(fā)射裝置將影響整個(gè)地區(qū)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，給各無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)均造成嚴(yán)重影響。為解決以上問(wèn)題，水運(yùn)行業(yè)后期進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，一般都將核心網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下進(jìn)行設(shè)計(jì)并考慮到各類(lèi)的系統(tǒng)應(yīng)用。后期現(xiàn)有應(yīng)用升級(jí)或增加應(yīng)用時(shí)更多的是考慮接入層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或增加網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍，從而減少了網(wǎng)絡(luò)之間的影響。

3.4單純報(bào)文數(shù)據(jù)向多種數(shù)據(jù)融合傳輸發(fā)展

專(zhuān)用網(wǎng)向綜合性網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展從側(cè)面上也反映出了網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)可以承載多種數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)同時(shí)傳輸。在早期VoIP等技術(shù)并不成熟的時(shí)候，視頻數(shù)據(jù)無(wú)法簡(jiǎn)單的通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，而需要用專(zhuān)用的模擬信號(hào)通訊設(shè)備進(jìn)行各層次的匯聚和轉(zhuǎn)發(fā)?，F(xiàn)在基于IP的通訊網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)可以方便的承載各類(lèi)多媒體數(shù)據(jù)、報(bào)文數(shù)據(jù)等內(nèi)容。因此較為綜合的通訊網(wǎng)絡(luò)的非物理層的通訊設(shè)備多數(shù)使用IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

4結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，受通訊技術(shù)進(jìn)步和水運(yùn)行業(yè)應(yīng)用需求的推動(dòng)，在水運(yùn)行業(yè)的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)應(yīng)用有較大的發(fā)展。特別是4G移動(dòng)通訊和802.11ac技術(shù)設(shè)備的不斷成熟，將滿(mǎn)足水運(yùn)行業(yè)中區(qū)域綜合無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)搭建和高清視頻數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)葘?shí)際需求，給行業(yè)內(nèi)通訊組網(wǎng)架構(gòu)帶來(lái)一場(chǎng)變革。