馬 磊,王召明,劉知青,符利秀
(貴州電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)事業(yè)部,貴州 貴陽(yáng) 550025)
人此外,科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,也決定了信號(hào)傳輸技術(shù)在利用通信工程實(shí)現(xiàn)交流的進(jìn)程中,也在實(shí)現(xiàn)訊號(hào)的轉(zhuǎn)移。信號(hào)的轉(zhuǎn)移和傳輸,使人們能夠順暢交流。當(dāng)前,中國(guó)的信息通信工程主要應(yīng)用于長(zhǎng)途干線網(wǎng)傳送、局域網(wǎng)傳播和無(wú)線傳送這三項(xiàng)主要的技術(shù)手段。但上述這三項(xiàng)主要信息傳遞技術(shù)手段又各有特點(diǎn),必須按照實(shí)際情況加以選用。的智能化、商品化和功能多樣化的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)通信工程中的信號(hào)傳輸技術(shù)的研究將有助于我國(guó)通信工程行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
傳統(tǒng)的有線電視網(wǎng)也必須設(shè)置線路。但線路易被損壞。調(diào)試施工的量也較大?;ヂ?lián)網(wǎng)內(nèi)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)問(wèn)題等不可避免的自然問(wèn)題。相反,由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擁有的各種自然優(yōu)勢(shì),比如工作范圍較廣、連接方式靈活、容易故障排查等,因此只要移動(dòng)裝置在接入點(diǎn)的工作區(qū)域內(nèi)就可以隨意移動(dòng),而不受固定地點(diǎn)限制就有了自身的自然優(yōu)勢(shì)。如果當(dāng)前時(shí)期信道是空閑的,則每個(gè)站點(diǎn)不能及時(shí)沖突信道,導(dǎo)致嚴(yán)重的信道資源浪費(fèi),并且有效的MAC層協(xié)議有效地利用無(wú)線信道資源應(yīng)該能得到更高的吞吐量。MAC層協(xié)議在許多網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)接入無(wú)線信道時(shí)起到幫助調(diào)節(jié)的作用,但是是否可以在同一網(wǎng)絡(luò)中公平地向所有站點(diǎn)分配信道資源是評(píng)價(jià)MAC層協(xié)議的優(yōu)秀條件之一。如果MAC層協(xié)議不能成功實(shí)現(xiàn),則網(wǎng)絡(luò)的一些站點(diǎn)不能長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)信道,MAC層協(xié)議是無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和研究的重點(diǎn)有效MAC協(xié)議對(duì)于提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能具有非常重要的意義。同時(shí),隨著終端網(wǎng)絡(luò)裝置的快速發(fā)展,出現(xiàn)了在各種復(fù)雜環(huán)境下工作的網(wǎng)絡(luò)裝置,MAC層協(xié)議也需要適應(yīng)其應(yīng)用系統(tǒng)的要求。因此,MAC層協(xié)議的優(yōu)化和軟件設(shè)計(jì)也為下一代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)終端裝置的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
MAC是適合于單頻網(wǎng)絡(luò)的MAC層協(xié)議,其用于解決隱藏/暴露終端。該協(xié)議采用RTS/CTS握持方式。其優(yōu)點(diǎn)是:第一,成功解決了終端暴露/隱藏問(wèn)題。第二,使用協(xié)議無(wú)線信道的利用率相對(duì)提高。雖然RTS和CTS幀之間仍然可能發(fā)生沖突,但是由于這兩個(gè)幀長(zhǎng)度非常短的特征,站點(diǎn)的沖突可以減少。此外,由于采用了常規(guī)的二進(jìn)制指數(shù)退避算法,因此無(wú)法更好地保證網(wǎng)站接入信道的公平性的缺點(diǎn)在該協(xié)議中是不可避免的。第二,控制幀(RTS/CTS)中存在的沖突未完全解決。第三,缺乏數(shù)據(jù)鏈路層確認(rèn)機(jī)制嚴(yán)重影響傳輸效率。無(wú)線LANMAC層協(xié)議中DCF機(jī)制的性能分析是網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域研究的重點(diǎn),IEEE802.11MAC層的信道接入的控制由DCF機(jī)制實(shí)現(xiàn),DCF機(jī)制在CSMA/CA基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。由于無(wú)線信道的半雙工操作方案,無(wú)線信道只有等待從數(shù)據(jù)發(fā)送者發(fā)送的確認(rèn)信息,才能知道發(fā)送是否成功,并且在發(fā)送期間不能獲得任何載波信息。因此,為了提高信道利用率,避免再?zèng)_突,站點(diǎn)使用相關(guān)的退避等待裝置,否則,在ACK接收失敗的情況下,站點(diǎn)只能再發(fā)送。綜上所述,退避機(jī)制與網(wǎng)絡(luò)性能密切相關(guān),有效的退避算法在提高信道的有效利用率和減少碰撞概率方面起著重要的作用,但研究開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的意義也不言而喻。
NB網(wǎng)絡(luò)即窄帶網(wǎng)絡(luò),是無(wú)線通信網(wǎng)的一個(gè)重要分支。在這種我信號(hào)傳輸技術(shù)種類很多,其中以光纖作為傳輸介質(zhì)的傳輸技術(shù)最為普遍。而MAC,則是介質(zhì)訪問(wèn)控制的意思,它定義了數(shù)據(jù)幀怎樣在介質(zhì)上進(jìn)行傳輸。在共用一個(gè)帶寬的鏈路中,對(duì)所有連接介質(zhì)的訪問(wèn)都是“先來(lái)先服務(wù)”的。所以物理尋址就在此處被定義,而邏輯拓?fù)洌ㄐ盘?hào)通過(guò)物理拓?fù)涞穆窂剑┚驮谶@里被界定。線路控制、錯(cuò)誤提醒(不糾正)、幀的傳送順序,還有可選的流量控制等也在這一子層進(jìn)行了。在5G時(shí)代,不同的介質(zhì)需要進(jìn)行高頻率的通信協(xié)作,本文將對(duì)這些協(xié)作模式進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。長(zhǎng)線協(xié)作技術(shù),就是把信息轉(zhuǎn)換成光信號(hào),再通過(guò)光纖傳到我們需要的地方。通過(guò)這種方式,可以大大提高信號(hào)的傳輸速度和準(zhǔn)確性。另外,相對(duì)于傳統(tǒng)的導(dǎo)體,光纖具有輕便耐用的特點(diǎn),非常適合長(zhǎng)途傳輸信號(hào)。我們國(guó)家地域遼闊,東西跨度、南北跨度都很大,要搭建起一條四通八達(dá)的光纖網(wǎng)絡(luò)非常不易。另外,有限數(shù)量的光纜也可以傳送有效數(shù)量的信號(hào)。要真正高效地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信,我們必須建設(shè)一條覆蓋面足夠?qū)挼拈L(zhǎng)距離主干網(wǎng)。這一長(zhǎng)距離干線網(wǎng)在中國(guó)目前已經(jīng)基本形成,為中國(guó)今后的通信業(yè)發(fā)展打下了牢固的基石。使用這些長(zhǎng)距離干線移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng),人們就能夠十分安全地完成遠(yuǎn)距離的通信工作。但現(xiàn)在,有很多不法之徒可以利用互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)等手段盜取個(gè)人信息甚至國(guó)家機(jī)密資源,那就是對(duì)人們的通信保密做得還不夠。而使用長(zhǎng)距離主干網(wǎng),就能夠?qū)σ恍┬枰h(yuǎn)距離傳送信息的國(guó)家秘密資源實(shí)現(xiàn)更安全的信息傳輸,從而提高了信息的機(jī)密性。但這種信號(hào)傳輸技術(shù)也有一個(gè)非常突出的缺點(diǎn),即成本高。為了真正建立起能夠完整運(yùn)行的長(zhǎng)途干線信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。要架設(shè)大量電纜,安裝大量通信設(shè)備。此外,這些工作也會(huì)花費(fèi)很多時(shí)間。所以,建設(shè)長(zhǎng)途干線網(wǎng)要花費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力,高成本也讓一些有需要的地區(qū)望而卻步。目前,我國(guó)為了讓全國(guó)各地的人民都能享受到通信技術(shù)帶來(lái)的便捷,不惜耗費(fèi)大量的資源為偏遠(yuǎn)地區(qū)拉光纖,取得了令人矚目的輝煌成就。
本地主干網(wǎng)與長(zhǎng)途主干網(wǎng)一樣,它們都以光纖傳輸技術(shù)為基礎(chǔ)。在MAC層寫作的過(guò)程當(dāng)中,本地傳輸技術(shù)也起到了重要的作用。它和長(zhǎng)途傳輸?shù)闹饕獏^(qū)別,就是長(zhǎng)途主干網(wǎng)絡(luò)更強(qiáng)調(diào)在長(zhǎng)距離通信的高效和保密性,而本地主干網(wǎng)絡(luò)更追求的是在本地傳遞信息的正確性。而本地主干網(wǎng)的主要使用對(duì)象一般是政府部門和學(xué)校、市教體局等教育機(jī)關(guān),當(dāng)然也有部分大公司采用。本地骨干網(wǎng)建立后,可形成高效、準(zhǔn)確的局域網(wǎng)通信,更便于部門工作和教育機(jī)構(gòu)教學(xué)。因此本地骨干網(wǎng)建設(shè)的使用,在當(dāng)今中國(guó)可以說(shuō)是十分普遍的?;旧显诟鱾€(gè)設(shè)有大量校園的大中城市都設(shè)置了本地骨干網(wǎng),以適應(yīng)校園的教學(xué)需要。雖然利用本地主干網(wǎng)比接入互聯(lián)網(wǎng)更具有顯著的優(yōu)越性。但因特網(wǎng)上是魚(yú)龍混雜的,個(gè)人電腦也很易被某些不法分子侵入而導(dǎo)致數(shù)據(jù)損失和泄漏。所以如果學(xué)校不能直接接入因特網(wǎng),而是通過(guò)局域網(wǎng)進(jìn)行通信和資源共享,則安全性將大大提高。與互聯(lián)網(wǎng)相比,局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸往往更高效、更準(zhǔn)確,這也更有利于學(xué)?;蚱渌麢C(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
無(wú)線傳輸是應(yīng)用最為廣泛的一種通信信號(hào)傳輸技術(shù)。它在軍事、政治、教育和生活的各個(gè)方面都得到了廣泛的應(yīng)用。在5G時(shí)代,萬(wàn)物互聯(lián),MAC層的協(xié)作主要采用了這類技術(shù)。無(wú)線協(xié)作技術(shù)具有效率高,成本低,便于部署等明確的優(yōu)點(diǎn),因此正在得到大力的發(fā)展。空間信息技術(shù)也是無(wú)線傳送的主要科技基礎(chǔ)。為建設(shè)能夠遍及世界各地的通信網(wǎng)絡(luò),我們已經(jīng)向太空中發(fā)射了通信衛(wèi)星。手機(jī)電話等,都是首先將信息帶到了宇宙中的衛(wèi)星上,之后再傳到了通信的另一方當(dāng)事人面的。就和傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)一樣,這也是一種覆蓋范圍非常廣泛的全球性信息技術(shù),而且與其應(yīng)用價(jià)值一樣,生產(chǎn)成本也非常低。正是由于這樣,無(wú)限傳輸技術(shù)才獲得了發(fā)達(dá)國(guó)家的大力支持。而二十一世紀(jì)也將是空間技術(shù)的世紀(jì),誰(shuí)能掌握劃時(shí)代的空間技術(shù),誰(shuí)就能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。在使用空間信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳送之時(shí),還需要進(jìn)行對(duì)信息的嚴(yán)格保密,以免機(jī)密信息被不法分子所盜用。
盡管通信過(guò)程的信號(hào)傳輸技術(shù)是多種多樣的,但是當(dāng)前的信號(hào)傳輸技術(shù)總體上是缺乏智能的。與通信網(wǎng)絡(luò)的有害信息的判別能力還沒(méi)有達(dá)到我們的使用要求,信息的可靠性也經(jīng)常被懷疑。MAC層通過(guò)發(fā)射信道和邏輯信道分別與物理層和RLC層進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,并且當(dāng)UE發(fā)送上行鏈路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)時(shí),MAC層通過(guò)與RLC層相關(guān)聯(lián)的處理發(fā)送到MAC。當(dāng)UE接收到下行鏈路業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)時(shí),數(shù)據(jù)被物理層處理并發(fā)送到MAC層。在進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的情況下,MAC層負(fù)責(zé)邏輯通道與傳輸信道之間的映射。能夠按照發(fā)送數(shù)據(jù)的信息類別來(lái)定義邏輯通道,而且還能夠把邏輯通道分為控制信道和服務(wù)信道??刂破矫娴男畔⒃诳刂菩诺郎蟼魉?,而用戶平面信息則在服務(wù)通道上傳送,從而實(shí)現(xiàn)了傳輸通道與邏輯信道之間的交叉映射。在今后的一段時(shí)間里,信息傳送系統(tǒng)將越來(lái)越智能。有可能開(kāi)發(fā)一個(gè)信息中斷管理系統(tǒng),其智能地消除了通信網(wǎng)絡(luò)中的廣告、發(fā)動(dòng)等不良信息,并使用戶獲得的信息有用。如果UE側(cè)需要進(jìn)行上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸,則必須獲取作為從網(wǎng)絡(luò)側(cè)提供的上行鏈路準(zhǔn)予指示的ULGrant。在獲得上行鏈路準(zhǔn)予并向UE分配NPUSCH資源之后,業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)被正常地上行鏈路傳輸。在終端未被分配上行傳輸資源,此時(shí)還需要傳輸數(shù)據(jù)的情況下,需要通過(guò)發(fā)送Msg3向網(wǎng)絡(luò)側(cè)通知資源分配在網(wǎng)絡(luò)側(cè)接收到隨機(jī)接入前導(dǎo)碼序列之后,在這種情況下,認(rèn)為需要向終端發(fā)送數(shù)據(jù),并且接入網(wǎng)絡(luò)元件可以向終端進(jìn)行資源調(diào)度。通常,在制作程序時(shí),可以按照對(duì)應(yīng)的流程結(jié)構(gòu)圖,以規(guī)定的邏輯關(guān)系進(jìn)行編程工作。在制作大規(guī)模復(fù)雜的程序的情況下,在容易發(fā)生邏輯混亂的情況下,可以采用有限狀態(tài)機(jī)的想法,將該大規(guī)模的程序分成有限的不同狀態(tài),根據(jù)不同的觸發(fā)條件來(lái)描繪對(duì)應(yīng)的狀態(tài)遷移圖,由此程序具有較強(qiáng)的邏輯性,不容易發(fā)生錯(cuò)誤。通信網(wǎng)絡(luò)還可以深入調(diào)查個(gè)人信息的來(lái)源,其智能分類信息的可靠性能滿足不同群體的需要。同時(shí),根據(jù)用戶火的年齡階段,可開(kāi)發(fā)智能的溝通模型,以支持不同年齡階段的使用者之間進(jìn)行個(gè)人信息的傳遞。
傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作通信技術(shù)的應(yīng)用可以獲得多天線和多跳傳輸?shù)男阅茉鲆?,提高頻譜效率,增加系統(tǒng)容量,擴(kuò)大覆蓋范圍,成為近年通信領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)。應(yīng)用協(xié)作通信技術(shù),提高光譜檢測(cè)率,增加訪問(wèn)機(jī)會(huì)。在便攜式通信中應(yīng)用協(xié)作通信技術(shù),提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量,降低中斷概率,NC結(jié)合協(xié)作通信技術(shù),提高編碼增益。在5G通信中,協(xié)作通信技術(shù)也受到關(guān)注。合作通信技術(shù)主要考慮3個(gè)問(wèn)題。什么時(shí)候合作,和誰(shuí)合作,怎么合作。最初的問(wèn)題主要是協(xié)作的目的,解決傳輸速度的提高、通信蓋范圍的擴(kuò)大等問(wèn)題。第二個(gè)問(wèn)題主要解決合作中的中繼選擇問(wèn)題,如固定中繼或機(jī)會(huì)中繼。第三個(gè)問(wèn)題是采用單一中繼協(xié)作、采用多中繼協(xié)作模型、物理層采用怎樣的協(xié)作協(xié)議、鏈接層MAC如何實(shí)現(xiàn)等協(xié)作模型、主要解決協(xié)議。這里主要介紹與本文研究?jī)?nèi)容相關(guān)的技術(shù)。中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的源節(jié)點(diǎn)的信號(hào)進(jìn)行解碼,以相同(或不同)編碼方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行再編碼,最后將編碼后的信號(hào)傳送到目的節(jié)點(diǎn)。對(duì)于AF,DF的優(yōu)點(diǎn)是避免中繼節(jié)點(diǎn)的噪聲放大傳播,缺點(diǎn)是中繼節(jié)點(diǎn)的誤解碼導(dǎo)致誤編碼傳播,中繼節(jié)點(diǎn)的解碼運(yùn)算復(fù)雜度大,產(chǎn)生了相應(yīng)的傳輸延時(shí)。因此如果對(duì)中繼使用錯(cuò)誤編碼傳輸協(xié)議,將導(dǎo)入編碼誤差,而如果使用錯(cuò)誤放大傳輸協(xié)議,則噪聲將被錯(cuò)誤放大。而如果來(lái)源節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)之間的信道狀況高于中繼節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間的信道狀況,則系統(tǒng)將被視為使用錯(cuò)誤解碼傳輸協(xié)議。因此無(wú)線通信業(yè)是一種大工業(yè),它使人類生活必不可少的重要組成部分。在移動(dòng)5G時(shí)代,無(wú)線通信業(yè)可以讓人類生活的方方面面都產(chǎn)生極大的變化。為了能夠有效的優(yōu)化MAC協(xié)作模式,我們應(yīng)當(dāng)積極的利用商業(yè)化的手段,發(fā)揮出市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的活力,從而激發(fā)相關(guān)技術(shù)的不斷進(jìn)步。在未來(lái)的日子里,隨著科技水平和人們消費(fèi)能力的不斷提高,通信網(wǎng)絡(luò)將會(huì)變得更加商業(yè)化。一些新型的私人企業(yè)也將會(huì)站起來(lái),和國(guó)用公司的企業(yè)大亨們共同競(jìng)爭(zhēng)通信市場(chǎng)。而市場(chǎng)化的發(fā)展趨勢(shì)也將會(huì)推動(dòng)著通信產(chǎn)業(yè)向越來(lái)越適應(yīng)用戶需要的方面發(fā)展,而通信網(wǎng)絡(luò)也在這種潮流的帶動(dòng)下,也將會(huì)走向越來(lái)越商品化。商業(yè)化經(jīng)營(yíng)對(duì)一個(gè)消費(fèi)者而言,既有利又有弊。但另一方面,運(yùn)營(yíng)商們的相互競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)導(dǎo)致通信收費(fèi)不斷降低。而在另一方面,運(yùn)營(yíng)商們的相互競(jìng)爭(zhēng)又會(huì)使得通信收費(fèi)水平進(jìn)一步的下降。而另外,由于通信事業(yè)過(guò)快的更新?lián)Q代也可鞥會(huì)造成通信信息的巨大損失。這就需要我們,在通訊網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越商品化的大趨勢(shì)下,國(guó)家必須要更加積極的對(duì)此類現(xiàn)象加以引導(dǎo),防止惡性競(jìng)爭(zhēng)的出現(xiàn);而公司在發(fā)展壯大自己事業(yè)的過(guò)程中,也要建立職業(yè)道德,把消費(fèi)者的利益立志放在第一地位;而消費(fèi)者自身則更要睜大眼睛,明辨是非,努力避免自己遭到損失。
MAC協(xié)作方式目前來(lái)看只有前文所講的三種,而這些技術(shù)實(shí)際上都有著一定的局限性。在5G時(shí)代到來(lái)之時(shí),將會(huì)產(chǎn)生更多更復(fù)雜的MAC協(xié)作場(chǎng)景,也會(huì)對(duì)MAC協(xié)作技術(shù)提出更高的要求。因此,提供更多的協(xié)作方式也是MAC協(xié)作優(yōu)化的一個(gè)重要內(nèi)容。在5G時(shí)代到來(lái)之前,通信的功能一直是運(yùn)營(yíng)商們相互攀比的一個(gè)方面。在今天,很多通信都能夠達(dá)到無(wú)損。但是我們的通信不應(yīng)囿于這兩種形式。在未來(lái),通信的功能一定會(huì)變得更加多樣。現(xiàn)在很多運(yùn)營(yíng)商都在他說(shuō)如何進(jìn)行無(wú)延遲的視頻通話,人類也在不久的將來(lái),也許還能夠利用虛擬成像技術(shù)被投影在萬(wàn)里以外的地方,和親人好友們實(shí)現(xiàn)面對(duì)面的溝通。這種通信功能如果真的出現(xiàn)在了市面上,勢(shì)必帶來(lái)社會(huì)極大的震動(dòng),甚至帶來(lái)了新的哲學(xué)探討。但不管再怎么講,在未來(lái),通信功能一定會(huì)變得越來(lái)越豐富多彩,而人類也將會(huì)有更多的選擇權(quán)。而隨著5G技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,一些人們的想象也將逐漸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),帶來(lái)生活方式的巨變。
隨著信息時(shí)代的到來(lái),通信的重要性也逐漸被人們所重視。通信工程也一躍成為關(guān)系國(guó)計(jì)民生的大事。我們可以利用許多技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)通信過(guò)程中的信號(hào)傳遞。這幾種技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn),應(yīng)通過(guò)研究分析,選擇最符合當(dāng)?shù)貙?shí)際的通信技術(shù)。此外,通信工程在當(dāng)今的大時(shí)代中還有一些新的發(fā)展趨勢(shì),我們?cè)谶x擇通信工程技術(shù)時(shí)應(yīng)充分考慮到這些方面,努力順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流,以更好地建設(shè)和發(fā)展通信工程事業(yè)。本文主要是對(duì)通信工程中的信號(hào)傳輸技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹,并提出了幾個(gè)信號(hào)傳輸技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),希望可以起到一定的啟發(fā)作用。