廣播電視高山臺(tái)站監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)有線通信和無線通信

■大連老白山微波站：邸斌

廣播電視高山臺(tái)站一般所處農(nóng)村等偏遠(yuǎn)地區(qū)，多建在高山上，主要承擔(dān)廣播電視節(jié)目的傳輸和覆蓋。不僅是出于宣傳的需要，還是一項(xiàng)重要的民生工程。高山臺(tái)站順應(yīng)地勢(shì)而建，占地面積小，各類設(shè)備機(jī)房、工作區(qū)、休息區(qū)，間隔少則幾米，多則幾十千米。因此對(duì)于每個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集傳輸要因地制宜，選擇最佳的方案。

數(shù)據(jù)通信的定義為，一種新的通信方式，由通信技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合而成的通信方式。要在兩個(gè)不同的地點(diǎn)傳輸信息，一定要具備傳輸信道，根據(jù)傳輸媒體的不同，把數(shù)據(jù)通信分為有線數(shù)據(jù)通信與無線數(shù)據(jù)通信。兩種通信方式都是經(jīng)過傳輸信道把終端數(shù)據(jù)設(shè)備與計(jì)算機(jī)聯(lián)結(jié)起來，這樣就使不同地點(diǎn)的終端數(shù)據(jù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)軟件、硬件以及信息資源的共享。

1. 有線通信基本概念及技術(shù)原理

有線通信，普遍意義上來說有線通信是指有線電信，人們把借助線型、管型金屬導(dǎo)線和光纖等有形媒質(zhì)傳遞信息的技術(shù)方式稱為有線通信，把聲音、圖像和文字信息轉(zhuǎn)化為光和電信號(hào)進(jìn)行傳輸。有線通信系統(tǒng)主要由終端設(shè)備、傳輸設(shè)備和交換設(shè)備共同組成。在信息傳輸過程中，傳輸設(shè)備會(huì)將信號(hào)傳輸至交換設(shè)備，由其實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，再將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)傳輸至終端設(shè)備，終端設(shè)備接收到這些電信號(hào)后，通過編解碼設(shè)備對(duì)信號(hào)進(jìn)行翻譯，最終獲得相應(yīng)的信息。現(xiàn)階段有線通信的使用成本通常比較高，其中技術(shù)成本主要是通信設(shè)備，占比較大；服務(wù)成本是傳輸媒介公司的服務(wù)費(fèi)用，占比較小。有線通信技術(shù)依賴于有形媒體，通過實(shí)體介質(zhì)傳輸信號(hào)，使信息的傳輸更加安全、穩(wěn)定、快速，不易受外部干擾，服務(wù)質(zhì)量更高，同時(shí)也受到有形媒體的制約。有線通信設(shè)備產(chǎn)生的輻射極其微小，更有益于人類的身體健康。有線通信設(shè)備使用中不容易出現(xiàn)故障，偶爾出現(xiàn)故障，通過及時(shí)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，可以快速解決，有效地保護(hù)信息，從而避免了信息的丟失。有線通信一直在人們的生活中占據(jù)著十分重要的地位，尤其是那些要求通信質(zhì)量高的客戶（比如科研部門、軍隊(duì)等），有線通信技術(shù)是更好、更優(yōu)、更安全的選擇?，F(xiàn)階段主要應(yīng)用的有線傳輸介質(zhì)包括同軸電纜，雙絞線和光纖等，如圖1所示。

圖1 有線通信組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

1.1 有線傳輸介質(zhì)簡(jiǎn)介

（1）同軸電纜，是兩個(gè)同心導(dǎo)體，導(dǎo)體和屏蔽層，同是一個(gè)軸心的電纜，用于點(diǎn)到點(diǎn)連接，或者多點(diǎn)之間連接。同軸電纜按功能分為基帶同軸電纜以及寬帶同軸電纜。基帶同軸電纜50歐姆阻抗，用于數(shù)字信號(hào)傳輸；寬帶同軸電纜75歐姆阻抗，可以傳輸模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，用于百米以上設(shè)備之間的信號(hào)傳輸。

（2）雙絞線，由兩根絕緣保護(hù)的銅導(dǎo)線互相絞在一起組成，用于點(diǎn)到點(diǎn)連接，也可用于多點(diǎn)連接?？捎糜趥鬏斈M或數(shù)字信號(hào)，安裝方便、布線靈活、價(jià)格低廉。雙絞線的信道寬度，傳輸距離和數(shù)據(jù)傳輸速度是有局限性的，常用作短程傳輸介質(zhì)。

（3）光纖，是由玻璃或者塑料制成的纖維，利用光的全反射原理傳遞信息的工具。光波作為信息載體，光導(dǎo)纖維作為傳輸媒介。光纖體積小、重量輕、衰減小、容量大、傳輸遠(yuǎn)、抗電磁干擾能力強(qiáng)，用于500米以上距離的信息傳遞。

1.2 有線通信技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

人類產(chǎn)生之初通信就伴隨而來，那時(shí)人與人之間的通信是肢體語言，是通過身體感知器官接收和發(fā)送信息。隨著科技的進(jìn)步，逐漸產(chǎn)生了現(xiàn)代的通信技術(shù)。1839年摩爾斯發(fā)明了有線電報(bào)，從此以電信號(hào)作為載體的通信技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，開啟了人類信息交流的新篇章。1876年美國(guó)人貝爾成為了電話之父，人們的聲音可以在電線上傳播。有線電話歷經(jīng)人工交換機(jī)、步進(jìn)制電話交換機(jī)、縱橫制自動(dòng)電話交換機(jī)、存儲(chǔ)程式控制交換機(jī)，現(xiàn)已步入數(shù)字交換的新時(shí)期。進(jìn)入80年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸成熟，并大規(guī)模運(yùn)用到日常生活中。隨之，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也突飛猛進(jìn)的發(fā)展，并誕生了強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（internet）。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，計(jì)算機(jī)相互之間的數(shù)據(jù)通信需求飛速增長(zhǎng)，人們通信傳輸?shù)闹饕獌?nèi)容已從語音轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信，這些數(shù)據(jù)包括聲音、視頻、圖像等信息。同時(shí)傳輸媒介也歷經(jīng)了同軸電纜、雙絞線和光纖。最近幾十年，光纖以低廉的成本、超大的容量、超高的速率，被廣泛應(yīng)用于城市之間的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中。光通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，電子設(shè)備響應(yīng)慢，限制了光纖通信的優(yōu)勢(shì)。因此逐步向全光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。全光網(wǎng)絡(luò)中，無須光電轉(zhuǎn)換，各種編碼形式和協(xié)議可以存在，實(shí)現(xiàn)了客戶信息透明傳輸，全光網(wǎng)絡(luò)是各國(guó)通信研究的技術(shù)熱點(diǎn)。

2. 無線通信基本概念及技術(shù)原理

無線通信是指利用電磁波信號(hào)能夠在自由空間中傳播的特殊性質(zhì)，用來進(jìn)行信息交換的通信方式。無線電技術(shù)原理指的是通過導(dǎo)體中的電流強(qiáng)弱發(fā)生改變時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生無線電波。借助這一現(xiàn)象，經(jīng)過信號(hào)調(diào)制可以將信息加載到無線電波之上。當(dāng)經(jīng)過空間傳播的電波抵達(dá)收信端時(shí)，電波所引起的電磁場(chǎng)的改變又會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生電流。此時(shí)經(jīng)過信號(hào)解調(diào)將信息從變化的電流中提取出來，便可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、圖像、聲音等信息的傳遞。電磁波的傳播方式分為直線傳播即沿地面和四周傳播以及靠大氣層中電離層的反射傳播。電磁波能夠在空氣、水、固體中傳播，無須介質(zhì)，傳輸速度快，傳播范圍廣。所以無線通信技術(shù)不受地理環(huán)境限制，可以使用各種波長(zhǎng)的電磁波進(jìn)行通信，目前人們多采用微波、紅外線和激光等。

2.1 無線傳輸介質(zhì)

（1）微波，是指頻率為300MHz ～300GHz的電磁波，是一種定向傳波的電磁波。微波數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要分為地面系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)。地面微波傳送的距離一般只有幾十千米，因此相隔幾十千米就要建微波中繼站。衛(wèi)星微波是借助通信衛(wèi)星作為中繼站，在兩個(gè)或多個(gè)地面站之間通信或者兩個(gè)和多個(gè)移動(dòng)體之間建立微波通信聯(lián)系。微波通信受天氣影響大，抗電磁干擾性也較差。

（2）紅外線，是指頻率介于可見光與微波之間的電磁波，是一種不可見光，波長(zhǎng)在760nm--1mm之間。我們平時(shí)使用的家電遙控器幾乎都是利用紅外線作為傳輸介質(zhì)。紅外線局域網(wǎng)采用小于1mm波長(zhǎng)的紅外線作為傳輸媒體，有較強(qiáng)的方向性，但受太陽光的干擾大，對(duì)非透明物體的透過性極差，這導(dǎo)致傳輸距離受到限制。

（3）激光，激光束也可以用于在空中傳輸數(shù)據(jù)。和微波通信相似，至少要由兩個(gè)激光站組成，每個(gè)站點(diǎn)都擁有發(fā)送信息和接受信息的能力。激光技術(shù)需要無障礙地直線傳播。

2.2 無線通信的技術(shù)應(yīng)用

1896年，意大利人馬可尼發(fā)明了無線電報(bào)，實(shí)現(xiàn)了人類歷史上首次無線電通信。至此，人類通信技術(shù)開辟了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。20世紀(jì)以來，無線通信技術(shù)從長(zhǎng)波、短波、超短波、中波、分米波、毫米波、微波發(fā)展到激光。1946年，貝爾實(shí)驗(yàn)室制造出了世界上第一部移動(dòng)通訊電話，1973年摩托羅拉公司的工程師馬丁庫(kù)帕發(fā)明了手機(jī)，從此移動(dòng)通信歷經(jīng)了從1G到5G的高速發(fā)展階段。隨著時(shí)代的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛使用，人們隨時(shí)隨地，無時(shí)無刻，需要與外界保持聯(lián)系和交換信息。無線通信技術(shù)也不再局限于傳統(tǒng)的語音通話方面，已經(jīng)全方位滲入到生活工作之中，視頻通話、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)交換、數(shù)字電視等領(lǐng)域都有無線通信技術(shù)的涉足。人們只需要一個(gè)固定或者移動(dòng)的終端設(shè)備，在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都可以享受無線通信技術(shù)帶來的便利服務(wù)（視頻通話、數(shù)據(jù)交換、圖像傳真等）。無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)有著自己的特點(diǎn)，例如Zig-Bee技術(shù)擁有成本低、功耗低、網(wǎng)絡(luò)容量大、安全等特點(diǎn)。藍(lán)牙技術(shù)，具有開放性強(qiáng)、移植性強(qiáng)等特點(diǎn)。不同的技術(shù)特點(diǎn)取長(zhǎng)補(bǔ)短，充分發(fā)揮作用。無線通信不受地區(qū)和條件的限制，也不需要太多的物理介質(zhì)和設(shè)備，非常方便人們的生活和生產(chǎn)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。如今常見的無線通信技術(shù)主要包括如下：

（1）Zig-Bee，是應(yīng)用于低速率和短距離條件下的無線通信技術(shù)，基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，主要用于功耗低，傳輸速率不高的電子設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。Zig-Bee高可靠，網(wǎng)絡(luò)容量大，通訊距離75m到幾公里，可以嵌入各種設(shè)備，廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化、移動(dòng)POS終端、智能交通等領(lǐng)域。

（2）藍(lán)牙(Bluetooth)，是一種無線通信技術(shù)，支持設(shè)備短距離（10m內(nèi)）無線語音和數(shù)據(jù)通信。實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線數(shù)據(jù)和聲音傳輸，使用2.4～2.485GHz的ISM波段的UHF無線電波，可以在移動(dòng)電話、筆記本電腦、無線耳機(jī)等便攜移動(dòng)設(shè)備和計(jì)算機(jī)設(shè)備之間進(jìn)行無線信息交換。

（3）Wi-Fi，移動(dòng)熱點(diǎn)，是基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)技術(shù)，通過無線電波聯(lián)網(wǎng)。Wi-Fi技術(shù)傳輸?shù)耐ㄐ刨|(zhì)量不大好，數(shù)據(jù)安全性一般，但傳輸速度非常快，覆蓋范圍幾十米甚至百米。幾乎所有的電腦、智能手機(jī)以及外圍設(shè)備都支持Wi-Fi上網(wǎng)，它是當(dāng)今社會(huì)使用最廣泛的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。

（4）超寬帶（UWB），是一種短距離無線通信技術(shù)，利用極短的脈沖信號(hào)作為基礎(chǔ)，通過大寬帶的頻譜進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息傳輸。超寬帶的頻譜寬、定位精準(zhǔn)、抗干擾性好，經(jīng)常用于高精準(zhǔn)定位、雷達(dá)探測(cè)以及高速率數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。

（5）近場(chǎng)通訊（NFC），是一種新的近距離通信技術(shù)，使用非接觸式射頻識(shí)別技術(shù)，結(jié)合無線連接技術(shù)，在互相靠近的情況下（通常距離10cm內(nèi)）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換以及電子設(shè)備身份識(shí)別。目前多用于移動(dòng)支付、電子門禁、身份識(shí)別、防偽以及電子票務(wù)等領(lǐng)域。

（6）GPRS/CDMA，是數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)。GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱，在GSM技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，GPRS是介于2G和3G中間的技術(shù)，常被叫作2.5G，核心是時(shí)分多址（TDMA）。CDMA是第三代移動(dòng)通信技術(shù)（3G），相比GSM（2G），CDMA安全性更好、容量更大、抗干擾性更強(qiáng)，CDMA的核心是碼分多址。

（7）數(shù)傳電臺(tái)（radio modem），又叫作無線數(shù)傳模塊。利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)（DSP）以及無線電技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高性能數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娕_(tái)。數(shù)傳電臺(tái)用作通信媒介，可像雙絞線、光纖、微波一樣，具有自己的適用范圍。數(shù)傳電臺(tái)具備數(shù)話兼容、成本低、安裝維護(hù)方便、繞射能力強(qiáng)、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)靈活、覆蓋范圍遠(yuǎn)、數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性好、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，適用于多點(diǎn)分散，地理位置偏遠(yuǎn)、環(huán)境復(fù)雜的場(chǎng)合。數(shù)傳電臺(tái)能夠連接RTU、PLC、數(shù)據(jù)采集器、GPS接收機(jī)等多種數(shù)據(jù)終端設(shè)備，廣泛應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集方面。

（8）無線網(wǎng)橋，既是無線網(wǎng)絡(luò)的橋接，利用無線射頻技術(shù)和有線網(wǎng)橋技術(shù)，能夠無縫連接相隔幾十千米的局域網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)橋的架設(shè)結(jié)構(gòu)分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式、中繼站方式、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式。無線網(wǎng)橋架設(shè)容易，擴(kuò)容方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，傳輸質(zhì)量可靠，在特殊的地理環(huán)境下使用更能突出其特點(diǎn)。

（9）衛(wèi)星通信，是指在地球上，借助人造地球衛(wèi)星為中繼站進(jìn)行的通信，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或者多個(gè)地球站之間通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由地球站和衛(wèi)星兩部分構(gòu)成，是地面微波通信的繼承和發(fā)展。衛(wèi)星通信傳輸距離遠(yuǎn)、質(zhì)量高，通信容量大，覆蓋面積廣，可靠性強(qiáng)，廣泛地應(yīng)用在人們的生活中。

圖2 無線通信組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

3. 有線通信和無線通信的優(yōu)缺點(diǎn)比較

有線通信優(yōu)點(diǎn)：信號(hào)可靠具備一定保密性，穩(wěn)定性高不易受到攻擊，帶寬足夠大，傳輸速率快，衰減小，抗干擾性強(qiáng)；有線通信缺點(diǎn)：施工難度大費(fèi)用高，需要布線，擴(kuò)展性較弱，不方便移動(dòng)，維護(hù)成本高，受環(huán)境影響較大。

無線通信技術(shù)自身有很多優(yōu)點(diǎn)，不需要建立物理線路，不受地理和環(huán)境限制，方便攜帶和移動(dòng)，能夠在移動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行通信，施工難度低，維護(hù)成本低，對(duì)抗環(huán)境變化的能力較強(qiáng)，擴(kuò)展性強(qiáng)，但無線通信設(shè)備抗干擾較弱，傳輸速率較慢，容易受到攻擊，帶寬有限，傳輸距離也有限。

4. 有線通信與無線通信的融合發(fā)展

綜上所述，有線通信的優(yōu)勢(shì)為信息傳遞安全，準(zhǔn)確性高。無線通信的優(yōu)勢(shì)為信息傳遞路徑架設(shè)方便，費(fèi)用低。把有線通信和無線通信結(jié)合使用，使其各自的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，既保證信息傳遞的高精度，又享受使用的低成本，這將是各個(gè)領(lǐng)域未來通信的發(fā)展方向。隨著人們生活質(zhì)量的提高，單一的通信業(yè)務(wù)已經(jīng)滿足不了人們的要求，我們希望更多的媒體方式加入信息互動(dòng)，這就提升了人們對(duì)通信傳輸技術(shù)的要求，未來的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸技術(shù)必將朝著寬帶化和智能化發(fā)展。

5. 結(jié)束語

廣播電視高山臺(tái)站的地理位置、周邊環(huán)境、硬件條件和經(jīng)費(fèi)情況各有差異。我們?cè)诔浞至私庠O(shè)備有線通信和無線通信的概況后，綜合考慮臺(tái)站的自身?xiàng)l件，選擇合適的數(shù)據(jù)傳輸方式，讓設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地發(fā)揮作用。