時間：2023-03-23 15:19:44
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遠距離無線通信技術逐漸更新換代，而近距離無線通信技術也在同步發展?，F階段，人們隨身攜帶的通信工具，主要利用紅外線進行傳輸，通過IRDA能夠避免長距離電線電纜的麻煩，但仍然不便于利用。藍牙技術應運而生，并成功地在短距離內創建了公眾化的無線網絡。各種信號均可以借助接入點進行傳輸，摒棄了傳統的電纜，而且被廣泛應用于交互式短距離無線通信中。這就包括了電話會議、相機與電腦終端之間的圖像傳輸、不同家庭電器的遙控等。Wimax科技正逐漸興起，其特點是遠距離傳輸與高帶寬。通過Wimax，人們有效地構建了城市之間、城鄉之間的無線網。Wimax能夠覆蓋幾十公里以上，網絡速度達到了幾十M/s。所以有些科學家認為，其遠距離與高速傳輸服務也許會搶占3G通訊的市場份額。Wimax技術在運營開支、傳輸速度和距離等層面有著得天獨厚的優越性，也許會成為一類開創產業新局面的科技。
2超寬帶無線接入技術
超寬帶是一類時域通信手段，其無線接入技術比普通科技手段的帶寬高，有著高速率、開支少、能耗少的優勢。相比于傳統的無線通訊網絡，這種技術無需載波，僅僅通過小周期的脈沖信號作為載體，以二進制信號進行傳輸。這種超寬帶信號的頻譜比較稀疏，信號強度是mW級別，能夠抵御強干擾信號。相比于CDMA框架，此通信系統更利于實現，僅需較少的開支。
3未來無線通信領域的發展趨勢
3.1無線通信領域技術互補性日益明顯
無線通信技術種類逐漸增多，每種都有各自的優劣勢與適用場合。3G相對適合于大范圍與城際漫游的數據傳輸需求，而無線局域網則適合于中距離范圍內的信號傳輸，超寬帶技術適合于近距離、超高速的無線通訊。所以在發展無線網絡通信技術的歷程中，我們應當依照不同消費者的個性化需求，甄選出最適合的無線通訊手段，使得無線通信業務有著多元化未來，更好地處理移動通信應用中的各類難題。在不遠的將來，無線寬帶接入技術仍會朝著高帶寬、大范圍傳輸的方向不斷發展。未來仍有可能會孕育出更先進的技術手段?，F階段的無線寬帶接入技術應用于受限條件下的高速度傳輸，其話音通訊性能仍然與公眾移動通訊手段相距甚遠。因此，我們應著眼于未來，不斷挖掘其技術優越性，彌補移動網絡的應用缺陷，以更好地服務大眾，同時避免資源浪費。
3.2藍牙技術將革新無線通信業的發展
在藍牙技術的發展大潮中，眾多企業都在探究和制造以藍牙技術為主導的電子產品，譬如某集團研制了以藍牙技術為基礎的無線耳機等。芯片設計研發團隊成功開發了在藍牙技術所需頻段內的專用IC，同時配備了與之匹配的應用硬件軟件套裝，便于其他客戶或應用廠商可以快速掌握此芯片的應用之道，并生產出以藍牙技術為本的新產品。除此之外，軟件開發企業研發出了大量適用于藍牙技術的軟件，被廣泛應用于電腦、手機等。大部分電子產品都能借助藍牙技術以無線方式連接成網絡，使人們可以自由地傳輸訊息。藍牙技術的產生推動了無線通信業的進一步發展，計算機業和電器行業都得益于藍牙技術的發展，并加大了對藍牙技術開發的投資力度。
3.3無線網絡通信技術的融合趨勢
3.3.1無線技術與蜂窩網技術的融合
為了完成其計費與檢測功能，短距離無線通信技術被應用于電子產品中。無線通信技術在近些年來迎來了更快速的發展，愈來愈多的短距離無線接入技術被應用于社會生活的各個層面，譬如藍牙技術有效融合了短距離無線技術與蜂窩網技術。
3.3.2移動通信技術和無線寬帶接入技術的融合
移動通信業務的發展成熟，與寬帶業務領域的拓寬，直接推動了多種寬帶接入技術的產生和發展。譬如無線局域網技術推動了3G通訊技術的其他應用。而且移動通信技術和無線寬帶接入技術互惠互利，并在4G時代完美地融合成一個健全的系統。
3.3.3無線通信技術與視頻等多媒體技術的融合
1.13G技術不斷成熟
3G指的是第三代移動通信，現階段全球范圍內包括三種主流3G標準。中國科研人員通過不懈努力，成功研發出了國際通用的標準，即TD-SCDMA。這三類技術有不同的優缺點，是3G技術的主流應用標準。3G網絡能夠在各類蜂窩之間自由切換，可以在移動的條件下進行數據傳輸，且可以應用于大范圍傳輸，能夠傳送語音類與數據類訊息。
1.2寬帶固定無線接入技術快速發展
寬帶固定無線接入技術有諸多優勢：帶寬高、建設速度快、接入手段靈活多變等。因此無線通信業越來越加大了對該技術的投入。然而也存在一些局限性，譬如高頻段的LMDS技術無法應用于惡劣天氣條件下，而DDMS技術在國內的應用帶寬受限，其發展受到了約束。正基于此，在現實應用中必須依照具體情況，有針對性地進行應用，最大化其特長，規避其缺陷。
1.3藍牙技術成為新興的短距離無線通信技術
遠距離無線通信技術逐漸更新換代，而近距離無線通信技術也在同步發展。現階段，人們隨身攜帶的通信工具，主要利用紅外線進行傳輸，通過IRDA能夠避免長距離電線電纜的麻煩，但仍然不便于利用。藍牙技術應運而生，并成功地在短距離內創建了公眾化的無線網絡。各種信號均可以借助接入點進行傳輸，摒棄了傳統的電纜，而且被廣泛應用于交互式短距離無線通信中。這就包括了電話會議、相機與電腦終端之間的圖像傳輸、不同家庭電器的遙控等。
1.4Wimax成為寬帶無線技術新產物
Wimax科技正逐漸興起，其特點是遠距離傳輸與高帶寬。通過Wimax，人們有效地構建了城市之間、城鄉之間的無線網。Wimax能夠覆蓋幾十公里以上，網絡速度達到了幾十M/s。所以有些科學家認為，其遠距離與高速傳輸服務也許會搶占3G通訊的市場份額。Wimax技術在運營開支、傳輸速度和距離等層面有著得天獨厚的優越性，也許會成為一類開創產業新局面的科技。
1.5超寬帶無線接入技術
超寬帶是一類時域通信手段，其無線接入技術比普通科技手段的帶寬高，有著高速率、開支少、能耗少的優勢。相比于傳統的無線通訊網絡，這種技術無需載波，僅僅通過小周期的脈沖信號作為載體，以二進制信號進行傳輸。這種超寬帶信號的頻譜比較稀疏，信號強度是mW級別，能夠抵御強干擾信號。相比于CDMA框架，此通信系統更利于實現，僅需較少的開支。
2未來無線通信領域的發展趨勢
2.1現代無線通信領域技術互補性日益明顯
現代無線通信技術種類逐漸增多，每種都有各自的優劣勢與適用場合。3G相對適合于大范圍與城際漫游的數據傳輸需求，而無線局域網則適合于中距離范圍內的信號傳輸，超寬帶技術適合于近距離、超高速的無線通訊。所以在發展無線網絡通信技術的歷程中，我們應當依照不同消費者的個性化需求，甄選出最適合的無線通訊手段，使得無線通信業務有著多元化未來，更好地處理移動通信應用中的各類難題。在不遠的將來，無線寬帶接入技術仍會朝著高帶寬、大范圍傳輸的方向不斷發展。未來仍有可能會孕育出更先進的技術手段?，F階段的無線寬帶接入技術應用于受限條件下的高速度傳輸，其話音通訊性能仍然與公眾移動通訊手段相距甚遠。因此，我們應著眼于未來，不斷挖掘其技術優越性，彌補移動網絡的應用缺陷，以更好地服務大眾，同時避免資源浪費。
2.2藍牙技術將革新現代無線通信業的發展
在藍牙技術的發展大潮中，眾多企業都在探究和制造以藍牙技術為主導的電子產品，譬如某集團研制了以藍牙技術為基礎的無線耳機等。芯片設計研發團隊成功開發了在藍牙技術所需頻段內的專用IC，同時配備了與之匹配的應用硬件軟件套裝，便于其他客戶或應用廠商可以快速掌握此芯片的應用之道，并生產出以藍牙技術為本的新產品。除此之外，軟件開發企業研發出了大量適用于藍牙技術的軟件，被廣泛應用于電腦、手機等。大部分電子產品都能借助藍牙技術以無線方式連接成網絡，使人們可以自由地傳輸訊息。藍牙技術的產生推動了無線通信業的進一步發展，計算機業和電器行業都得益于藍牙技術的發展，并加大了對藍牙技術開發的投資力度。
2.3無線網絡通信技術的融合趨勢
2.3.1無線技術與蜂窩網技術的融合
為了完成其計費與檢測功能，短距離無線通信技術被應用于電子產品中?，F代無線通信技術在近些年來迎來了更快速的發展，愈來愈多的短距離無線接入技術被應用于社會生活的各個層面，譬如藍牙技術有效融合了短距離無線技術與蜂窩網技術。
2.3.2移動通信技術和無線寬帶接入技術的融合
移動通信業務的發展成熟，與寬帶業務領域的拓寬，直接推動了多種寬帶接入技術的產生和發展。譬如無線局域網技術推動了3G通訊技術的其他應用。而且移動通信技術和無線寬帶接入技術互惠互利，并在4G時代完美地融合成一個健全的系統。
2.3.3現代無線通信技術與視頻等多媒體技術的融合
［論文摘要］隨著現代科學技術的飛速發展，構建完善堅強可靠的電力通信網，顯得越來越重要。文章結合電力通信的特點和需求及無線新技術的特性，分析無線通信技術在電網通信中的應用前景。
一、概述
電力通信網是為了保證電力系統的安全穩定運行應運而生的。它同電力系統的安全穩定控制系統、調度自動化系統被人們合稱為電力系統安全穩定運行的三大支柱。我國的電力通信網經過幾十年風風雨雨的建設，已經初具規模，通過衛星、微波、載波、光纜等多種通信手段構建而成為立體交叉通信網。隨著無線通信技術的發展，無線通信系統的特性發生巨大的變化。鑒于采用無線通信網不依賴于電網網架，且抗自然災害能力較強，同時具有帶寬大、傳輸距離遠、非視距傳輸等優點，非常適合彌補目前通信方式的單一化、覆蓋面不全的缺陷。本文簡單介紹一下無線通信傳輸體制的應用特點和優缺點，并分析其在電力系統的應用前景。
二、無線技術介紹
（一）無線通信技術的概念
目前，無線通信及其應用已成為當今信息科學技術最活躍的研究領域之一。其一般由無線基站、無線終端及應用管理服務器等組成。
（二）無線通信技術的發展現狀
無線通信技術按照傳輸距離大致可以分為以下四種技術，即基于IEEE802.15的無線個域網（WPAN）、基于IEEE802.11的無線局域網（WLAN）、基于IEEE802.16的無線城域網（WMAN）及基于IEEE802.20的無線廣域網（WWAN）。
總的來說，長距離無線接入技術的代表為：GSM、GPRS、3G；短距離無線接入技術的代表則包括：WLAN、UWB等。按照移動性又可以分為移動接入和固定接入。其中固定無線接入技術主要有：3.5GHz無線接入（MMDS）、本地多點分配業務（LMDS）、802.16d；移動無線接入技術主要包括：基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照帶寬則又可分為窄帶無線接入和寬帶無線接入。其中寬帶無線接入技術的代表有3G、LMDS、WiMAX；窄帶無線接入技術的代表有第一代和第二代蜂窩移動通信系統。
1.主流無線通信技術
從技術發展的趨勢可以看出，以OFDM+MIMO為核心的無線通信技術將成為未來無線通信發展的主流方向。而目前基于該技術的無線通信技術主要有：B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4種技術。
2.其他無線通信技術
除了上述主流的無線通信技術外，目前已存在的無線通信技術還包括：IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距離通信技術及LMDS、MMDS、點對點微波、衛星通信等長距離通信技術。
（1）IrDA：InfraredDataAssociation，是點對點的數據傳輸協議，通信距離一般在0～1m之間，傳輸速率最快可達16Mbps，通信介質為波長900納米左右的近紅外線。
（2）Bluetooth：Bluetooth工作在全球開放的2.4GHzISM頻段，使用跳頻頻譜擴展技術，通信介質為2.402GHz到2.480GHz的電磁波。
（3）RFID：RadioFrequencyIdentification，即射頻識別，俗稱電子標簽。它是一種非接觸式的自動識別技術，通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據。RFID由標簽、解讀器和天線三個基本要素組成。
（4）UWB：UltraWideband，即超寬帶技術。UWB通信又被稱為是無載波的基帶通信，幾乎是全數字通信系統，所需要的射頻和微波器件很少，因此可以減小系統的復雜性，降低成本。
三、無線技術優劣分析
（一）WLAN技術分析
Wi-Fi的技術和產品已經相當成熟，而且大批量生產。該技術適用于無線局域網，作為有線網絡的延伸，對于特殊地點寬帶應用，盡管Wi-Fi技術應用非常廣泛，但是它依然在安全性上存在一定的安全隱患，Wi-Fi采用的是射頻（RF）技術，通過空氣發送和接收數據。由于無線網絡使用無線電波傳輸數據信號，所以非常容易受到來自外界的攻擊，黑客可以比較輕易地在電波的覆蓋范圍內盜取數據甚至進入未受保護的公司內部局域網。
（二）WiMax技術分析
WiMax是一個先進的技術，推出相對較晚，存在頻率復用性小、利用率低的問題，但由于最近才完成標準化，該技術的大規模推廣還需要實踐考驗。從應用前景看，該技術可以在較大范圍內滿足上網要求，覆蓋可以包括室外和室內，可以進行大面積的信號覆蓋，甚至只要少數基站就可以實現全城覆蓋。WiMax由于其技術的先進性和超遠的傳輸距離，一直被業界看好，是未來移動技術的發展方向，并提供優良的最后一公里網絡接入服務。
（三）WMN技術分析
WMN是正在研究中的技術，在研究中不斷地在不同方面結合各種技術的特點進行融合，而且暫時沒有一個成熟的產品系列來支持該技術的大規模應用。從應用前景看，WMN這一新興網絡不僅在無線寬帶接入中有著廣闊的應用空間，在其他方面如結合數據、圖像采集模塊可以對目標對象進行監控或數據采集，并廣泛應用到環境檢測、工業、交通等領域。隨著其他技術的不斷更新完善，WMN更好地與之相融合、互補，從而能夠揚長避短，發揮出各自的優勢。
（四）3G技術分析
3G于1996年提出標準，2000年完成包括上層協議在內的完整標準的制訂工作。3G網絡部署已具備相當的實踐經驗，有一成套建網的理論，包括對網絡的鏈路預算、傳播模型預算以及計算機仿真等。從商用前景看，目前，3G在部分地區已得到大規模的商業應用，比如歐洲很多國家、日本、韓國等都已經建設了3G的網絡。3G技術已經進入可以實用的階段，還有很多國家和地區正在建設或將要建設3G網絡。
（五）LMDS技術分析
本地多點分布業務系統LMDS是一種提供點對多點通信的固定寬帶無線接入技術，其工作頻率在20GHZ以上，利用毫米波傳輸，可在一定的范圍內提供數字雙工語音、數據、因特網和視頻業務，是一種非常好的寬帶固定無線接入解決方案。在最優情況下，距離可達8公里；但是由于受降雨的原因，距離通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通過扇區或基站設備將ATM骨干網基帶信息調制為射頻信號發射出去，在其覆蓋區域內的許多用戶端設備接收并將射頻信號還原為ATM基帶信號，在無需為每個用戶專門鋪設光纖或銅纜情況下，實現數據雙向對稱高帶寬無線傳輸。
（六）MMDS技術分析
MMDS的主要缺點是有阻塞問題且信號質量易受天氣變化的影響，可用頻帶亦不夠寬，最多不超過200MHz。其次，MMDS對傳輸路徑要求非常嚴格。由于MMDS采用的調制技術主要是相移鍵控PSK（包括BPSK、DQPSK、QPSK等）和正交幅度調制QAM調制技術，無法做到非視距傳輸，在目前復雜的城市環境下難以推廣應用。另外，MMDS沒有統一的國際標準，各廠家的設備存在兼容性問題。
（七）集群通信技術分析
數字集群系統具有很多優點，它的頻譜利用率有很大提高，可進一步提高集群系統的用戶容量；它提高了信號抗信道衰落的能力，使無線傳輸質量變好；由于使用了發展成熟的數字加密理論和實用技術，所以對數字系統來說，保密性也有很大改善。
數字集群移動通信系統可提供多業務服務，也就是說除數字語音信號外，還可以傳輸用戶數字、圖像信息等。由于網內傳輸的是統一的數字信號，因此極大地提高了集群網的服務功能。
（八）點對點微波通信技術分析
微波傳輸的優勢主要體現在以下幾個方面：第一，可以降低運營商的運營成本。與租用線路相比，微波系統的投資只要一年左右即可收回。第二，微波傳輸系統部署簡潔快速。與傳統的傳輸手段相比，其快速部署的優勢可以更快地滿足新業務發展的需要。第三，目前的微波產品對未來的發展是有保障的，對于運營商的新業務和新需求都可以給予很好的支撐。未來，微波傳輸系統將升級到全IP的平臺之上，可以全面支持運營商未來的發展。
（九）衛星通信技術分析
利用衛星在有些人口不很密集的地區來配合陸地通信。在這些地區散布著范圍較廣但不密集的用戶，可以利用衛星作為用戶連至固定有線網的接入設施。在陸地通信網已經構成寬帶多媒體通信網的環境下，利用衛星建成寬帶衛星接入系統是比較好而切合實際的方案，經濟又可靠。
但是衛星通信畢竟是采用衛星作為通信平臺，其地面站的建設、通信信道租用費用都需要花費大量資金，而且通信資源為衛星通信公司所有，受其帶寬的限制，使得大量數據的傳輸需要付出非常大的代價。因此，作為日常生產、生活使用是極為不經濟的；而將衛星通信作為應急通信、作戰通信、海外通信等則比較適合。
四、無線技術綜合比較
目前無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍、不同的適用區域、不同的技術特點、不同的接入速率。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數據接入，而UWB可實現近距離的超高速無線接入。
首先，從標準化程度上看，本報告所涉及的技術中，僅僅WMN技術沒有成熟的標準體系，LMDS、MMDS、集群通信均有多種標準，只是沒有統一的國際標準，其余的技術均已經完成標準化工作，并且都進行了試驗網建設和商業網建設。
從頻率上看，Wi-Fi技術、WMN均使用的是開放頻段，WiMax技術、3G技術等其他技術使用的是授權頻段。
從覆蓋范圍上看，Wi-Fi技術、WMN技術屬于局域網無線接入技術，僅覆蓋35m～100m；WiMax技術、3G技術、LMDS技術、MMDS技術、集群通信屬于城域網接入技術，覆蓋范圍在1km～54km不等，而衛星通信、點對點微波則屬于廣域網技術，通常用于通信主干組網建設。
從傳輸速率上看，點對點微波和衛星通信屬于干線傳輸技術，不同的情況速率變化較大，而其余的技術均為接入技術，僅僅是3G技術接入速率最小，僅為384k，而其余技術均為幾十M甚至上百M的速率。
從調制技術上看，其中WiFi技術、WiMax技術、WMN、3G技術均采用最新的調制技術OFDM，其余的技術均未采用OFDM調制技術。
從天線技術上看，僅僅3G和WiMax技術采用了MIMO技術，而其他技術均未采用MIMO技術；從傳輸環境上看，僅僅WiMax技術和3G技術支持非視距傳輸，其余技術均要求視距傳輸環境；從網絡安全和QoS機制上看，WiMax技術和3G技術在這方面做得比較優秀、完善，其余的均存在較大的問題。
社會發展和國民經濟的信息化，人們開始在傳統的工作方式、商貿方式、思想交流方式、管理模式、金融方式、醫療系統、文化教育方式、以及生活消費方式等上開創新的信息化開展。從制造材料，從最開始應用短波頻和電子管技術到MTS系統，到20世紀50年代的UHF450MHZ，到過渡至半導體，70年代的800MHZ，至現如今的適應于移動數據、移動多媒體運作和移動計算機，通信技術也從單純的主要運用于軍事應用擴大至現在的個人通信業務。第三代移動通信正式崛起，向全球標準化發展。
無線通信技術信息溝通的靈活性，以及其在全球無縫覆蓋的特性，使其成為當今世界最具競爭力的通信方式。目前的無線通信技術根據其傳輸的距離大致可以分為以下四種：WPAN、WLAN、WMAN、WWAN。長距離的無線接入技術代表有GSM、GPRS、3G，短距離的無線接入技術大致包括WLAN、UWB等。當前的主流無線通信技術還是以OFDM+MIMO為核心的通信技術，以B3G、WiFi、WiMAX、WMN等四種為主。除了這幾種逐流無線通信技術外，還存在著IrDA、RFID、UWB、Bluetooth、集群通信等短距離內的通信技術和MMDS、LMDS、衛星通訊、點對點微波等長距離通信技術。而我國現無線通信技術還是以中國聯通和中國移動兩大公司所提供的2G業務服務為主，主要包括的是人們所熟知的語音、電子郵件、數據、網頁瀏覽等，電信企業也推出了3G無線網絡TD-SCDMA，在接入方面，多個用戶可以通過WLAN技術實現Internet共享的高速接入。高接入速率的無線技術在我國還停留在技術研究階段，沒有實質性進展，在這一方面，自主知識產權的無線通信技術還需大規模發展。在網絡應用上，大中城市的使用率和覆蓋率還需要大力提高，特別是高速無線接入的應用。
21世紀的通信技術還處于關鍵的轉折期，現目前的無線通信邁入大規模發展階段，呈現向寬帶多媒體和數據領域轉變的態勢，在未來的十年內，無線通信技術還將朝著分組化、個人化、綜合化、分組化、多元化飛速發展。就目前看來，無線通技術的發展十分火熱，正以向高寬帶、大范圍快速躍進。將來，無線通信領域還可能會出現對無線通信產業有著更加強大推進作用的新技術。但就目前來看，對于無線通信技術，我們應有一個科學理性的態度正確把握，我們對寬帶無線接入技術發展應該有一個理性的態度和科學的把握。無線通訊技術走向趨勢呈現出一下幾個態勢：
首先，就目前的通信領域來看，無線通信技術使用區域、技術特點、和接入速率存在一定的分化，在未來的發展中，各種通信領域的互補性會更加明顯。如現在人們比較熟悉的WLAN、3G、UWB等，在互補效應上會更加成熟。WLAN更利于結局中等舉例的較高數據接收，3G則更加適應強漫游和廣域無縫覆蓋的移動需求，而UWB則以低發射率、高傳輸速率、抗干擾能力強、結構簡單和安全性高的為優勢，可幫助實現短距離的高速無線連接。未來的無線網絡將是一個綜合一體化的系統，各種無線通信技術各自發揮作用，大范圍來看，3G或者超3G技術將成為該領域主導，而UWB、WLAN等技術則因各自不同的技術特點在相應的區域和覆蓋范圍內，與3G形成有效互補。因此，我們應當在各種無線的接入和組網的一體化，以及接入手段的多元化上做進一步的嘗試和推進發展，更加利于實現不同客戶群的需求，實現業務多元化和市場的細化，進一步平衡移動通信的發展狀況，同時也達到合理規劃無線通信網絡和資源有效配置及利用的目的。將無線通信技術演變成為推動社會市場經濟發展的強大動力。
第二，單純從公眾移動通信的發展來看，3G已成為現目前全球移動網絡發展的趨勢。歐美發達國家早已不采用以發展用戶數量的模式來實現利潤的增長，他們更希望可以通過3G網絡搭建更大、更廣、更全面的業務平臺。就這方面，他們的經驗值得我們借鑒。據GSMA和CDG的數據顯示表明，目前全國已有超過86%的運營商已提供了3G服務，全球3G用戶已高達11.6億。動態觀察顯示，3G走勢還在繼續上升。新興經濟體系為3G發展所作出的重要貢獻已被普遍認可。據調查，僅2010年上半年，全球3G用戶的增長率就高達37%，其中中國是94.1%。有機構作出這樣的預測：今年全球將會有一半以上的3G手機用于新興市場。3G商務網絡部署的啟動，也在一定程度上給我們以提示，培育新興的移動市場將是移動業界所面臨的巨大機遇之一。
第三，信息業下一步的發展方向必然是以適應個人商務、工作的，移動IP的信息個人化將成為重要技術手段之一，IP應用載體多元化、移動IP技術逐漸被人們所關注，這預示著無線通信技術與IP技術的組合也是未來通信技術的發展趨勢之一。鑒于技術、市場需求和技術上的要求，融合異構網絡的鏈接，已經很有必要。網絡的融合可以體現在接入網、核心網、業務和終端的融合等。不同的網絡接入需要起協同工作作用的無線漫游存在，具有重配置的能力也就成為未來通信終端所必須具備的，也就是通信與計算的融合體。通信終端不在需要用戶的干預操作，即可根據客戶需求，綜合分析，匹配多種無線網絡的接入，實時監測網絡服務情況，自動完成網絡檢測感知和選擇、軟件下載升級更新等工作，集合IP業務和非IP業務，語音、數據和圖像等的綜合，多MAC接入，無線傳輸的綜合，服務模式的選擇等等。
由于煤炭生產的施工環境比較復雜，井下人員較多，設備流動性也較大，在生產操作中，常常采用多工種聯合流水作業的形式進行煤礦開采，這就要求需要大量的重型設備參與到煤礦生產中，無論是在設備運輸中，還是在安裝、調試中，其都有較高的要求，若不注重煤炭井上井下的協同生產，則容易發生瓦斯爆炸等事故。然而，隨著移動通信技術的發展，建立基于4G通信技術的無線移動通信系統，并將其應用于煤礦生產中，其不僅可以確保煤礦生產順利進行，還可以完成緊急事故的處理，因此，煤礦4G無線通信移動系統的實現，具有十分重要的意義。
二、基于4G通信技術的煤礦無線通信系統
（一）無線移動通信系統架構
針對當前煤礦生產對無線移動通信系統的需求，利用4G中的TD-LTE通信技術來實現高傳輸速率的寬帶無線網絡，建立信息化、自動化、智能化于一體的煤礦安全生產管理系統，打破當前煤礦系統安全生產局面，將煤礦井下傳感器、視頻等各類業務數據進行統一的網絡部署，有效解決信息孤島的問題，確保煤礦安全生產，從而提高煤礦的生產效率。因此，建立基于分時長期演進（TD-LTE）的寬帶無線網絡，由于基于4G通信技術的無線移動通信系統可以在頻譜帶寬20MHz下可以實現上行峰值速率和下行峰值速率分別為50Mb/s，100Mb/s，其接入時延可以小于100ms，如表1所示[3]，表示4G通信系統與3G無線通信系統的對比，因此，采用TD-LTE無線通信技術不僅可以滿足語音和數據業務的實時傳輸，也可以有效避免數據丟包、延時等問題。下面對基于4G通信技術的無線移動通信系統進行對比分析：1.基于TD-LTE通信技術的系統架構。TD-TLE煤礦無線通信系統網絡總體架構主要由基站、接入網關、BRAS及核心網通信構成，其中，核心網網元可以實現語音通信、數據傳輸及集群呼叫功能，其主要通過IMS+EPC+DSS集群模式來實現的[4]。2.建立基于TD-LTE通信技術的基站通信系統。將Femto/Pico基站應用于無線通信系統建設中，增強區域的覆蓋范圍，通過自身的傳輸網絡統一接入到安全網關中，采用IPSEC的方式，以保證網絡傳輸安全。當基站通過提供WLANAP來承載數據業務過程中[5]，其也可以通過PDG直接接入網絡來承載數據業務，為了確保提高高質量、高傳輸速率的數據和語音業務，則可以通過直接接入3GPP核心網來滿足不同的產品需求，實現統一的業務活動，建立以SmallCell為基站的網管系統，從而實現下層無線網絡通信系統與上層網管系統的對接。3.建立基于IMS+EPC+DSS集群模式的核心網[6]。在系統中設置核心網，其主要作用是提供用戶連接、系統管理、網絡承載等功能，分析該系統的核心網系統AXUNiEPC-5[7]，其主要依托電信級EPC核心網的優勢來實現網元MME、PGW等功能融為一體的模式，該核心網實現了移動辦公、遙感業務、監視控制及電子商務等基本業務，其可以為用戶提供安全可靠的LTE接入。另外，核心網系統還利應用了IMS系統，其是一種全新的多媒體業務形式，其不僅可以滿足多樣化的多媒體業務需求，還可以實現LTE語音業務系統，并且DSS核心網可以實現LTE的集群呼叫功能，DSS與EPC相比，其都采用了ATCA架構，并且都可以實現設備小型化的核心網。4.建立綜合應用無線通信系統平臺。利用分布式高性能計算機框架架構來建立一個安全、可靠、統一的綜合應用系統平臺，為了構建靈活、適用強的處理平臺，應在軟件處理平臺基礎上增加分析處理數據的專用支持工具，如支持LTE、Wi-Fi網絡和終端的基站系統[8]，實現數據傳輸、視頻及語音等各類業務，提供統一的數據存儲及應用接口，從而實現自動化管理的應用系統。
（二）無線移動通信系統功能概述
1.調度功能。調度系統是煤礦生產的重要通信手段，生產調度員通過利用調度功能來統籌調度所有資源，并對煤礦生產中各種突發狀況進行處理，以保證煤礦生產順利進行。調度功能主要包括生產進程管理、煤礦生產流程整合及資源分配等功能。2.語音業務。其主要包括以下幾種業務：第一，移動電話，其可以提供語音通信功能；第二，緊急呼叫業務，當煤礦井下的集群用戶發起緊急呼叫，呼叫中心將會做出答復，其類似與電話業務，具有簡單方便、快速的特點；第三，主叫號碼識別顯示業務，其主要功能是提供主叫用戶號碼給被叫用戶。3.集群通信。為了實現用戶之間的通信，利用無線集群通信系統來實現自動化的信息共享功能，與公眾無線移動通信相比，無線集群通信系統不僅可以提供系統內部的全呼、組呼之外，還可以提高雙向通話功能，通過建立優先等級呼叫和緊急呼叫功能，以滿足煤礦生產安全部門指揮調度的需求。4.增殖數據服務。在增殖數據業務中，主要包括提供視頻通話、物聯網接入、手機終端定位、多種數據等業務，其中，對于視頻通話，通過手機實時進行無線視頻業務，以便于井上工作人員的判斷和決策；數據網接入，通過利用3G通信技術來實現終端及無線傳感器等接口的采集，并利用物聯網提供終端接入；手機終端定位，即利用4G無線通信技術來實現語音通話及礦用無線通信手機終端定位，即通過操作人員攜帶的手機與基站之間的信號傳輸來獲得操作人員在井下的信息，這樣地面上的工作人員則可以通過計算機來了解井下工作人員的信息，其可以確保煤礦井下的安全生產，同時也可以提供實時信息；數據業務，為了滿足煤礦井下多種業務對寬帶的需求，實現高速分組無線數據業務，并通過智能手機綁定內部系統，實現信息、視頻監控及安全生產實時監控等功能，將綜合自動化系統應用于系統中，實現組態軟件實時顯示功能，當煤礦井下出現異常情況，系統將會提供自動報警提示功能。
三、結束語
1．1時變多徑信道模型在礦井巷道環境下，障礙物對電磁波進行反射、散射和折射，使電磁波在巷道內形成復雜的多徑傳播，同時，工作人員及設備的移動作業，導致產生多普勒頻移，使巷道內的多徑信道具有時變性。因此，礦井巷道信道是具有時變特性的復雜多徑信道。因此，將相位分量視為常數是不夠準確的［10］。本文將相位分量建模為時間的變量，將信道沖激響應定義為。
1．2仿真分析采用MATLAB仿真工具，對礦井巷道時變多徑信道模型自相關函數仿真。圖1描述了傳統信道模型，帶寬為500Hz和1000Hz的時變多徑信道模型下接收信號的自相關譜，其中，橫坐標表示延時，縱坐標表示自相關函數。分析發現，時變多徑信道模型與實際接收信號自相關譜較為符合，此信道模型適合礦井無線通信。
2系統性能分析
根據多徑時變信道模型，假設接收天線總功率與發射總功率相等，且等于Pe，信道噪聲是加性白高斯噪聲，每根接收天線的噪聲功率為σ2，則信噪比SNR:ξ=Pe/σ2。
2．1系統容量分析實際的無線信道是時變的，受到衰落的影響。對于單天線系統，即單輸入單輸出(SISO)系統的信道容量可用下式計算。圖2給出了單輸入單輸出(SISO)系統和多輸入單輸出(MISO)系統的信道容量與發射天線數目之間關系的仿真結果，橫坐標表示信道容量，縱坐標表示概率。其中，仿真參數設定為信噪比10dB，迭代次數為1000，接收天線為1，發射天線數目分別為1，2，3。仿真結果表明，SISO系統信道容量最小，發射天線數目從1依次增加時，信道容量也依次增加。圖3給出了MIMO系統的信道容量與發射天線數目之間關系的仿真結果，橫坐標表示信道容量，縱坐標表示概率。其中，仿真參數的設定同上，發射天線數目分別為2，3，4，接收天線對應為2，3，4。從仿真結果可以看出，MIMO系統信道容量隨著收發天線數目的增加而增加。對比圖2與圖3發現，MIMO系統的信道容量顯然比SISO系統的信道容量有了較大增加。
2．2誤碼率分析令xm(l)表示第m根天線的第l個子載波上的發射信號(l=0，…，L－1)，經歷時變多徑衰落信道傳輸和FFT變換后，在t時刻第n根接收天線的第l個子載波上得到的信號yn(t)可由下式得到。采用MATLAB對MIMO－OFDM系統在不同天線數目下進行誤碼率性能對比，具體實驗流程如下:1)初始化過程。給定發射信號及時變多徑衰落信道的沖激響應初始值。接收端采用最小均方誤差(MMSE)檢測算法。2)確定接收信號過程。輸入數據經過串/并轉換、空時編碼、IFFT變換并添加循環前綴后經時變多徑衰落信道到達接收方，根據式(5)確定接收信號形式。3)對接收信號去除循環前綴、FFT變換、空時譯碼及并/串變換后，計算MMSE檢測加權矩陣，并進一步得到MMSE判決數據。4)誤碼率計算過程。根據數據檢測與判決結果，與初始輸入數據對比，計算系統誤碼率?；谏鲜龇治雠c描述，設置的仿真參數如表1所示。仿真在收發天線數目相等的情況下進行，天線數目分別為1，2，3，多徑數目假設為2，接收端采用MMSE檢測。圖4給出了收發天線數目相等，不同天線數目情況下的MIMO－OFDM系統的誤碼率性能，其中，橫坐標表示信噪比，縱坐標表示誤碼率。從仿真結果可以看出，隨著收發天線數目的依次遞增，從1增加到3，在BER為0．02處，天線數目選取3相對于選取數目2和1分別有4dB和9．6dB的增益，系統的誤碼率依次下降且抗多徑衰落的能力依次增強。圖5反映的是多徑對MIMO－OFDM系統性能的影響。圖中，橫坐標表示信噪比，縱坐標表示誤碼率。這里假設發射天線數目為2，接收天線數目為2，接收端采用MMSE檢測，多徑數目取2，4，6。分析發現，隨著多徑數目的遞增，在BER為0．02處，多徑數目選取6相對于選取數目4和2分別有4．3dB和9．7dB的增益，給定一定的信噪比值，誤碼率隨著多徑數目的遞增而遞減，此結果與MIMO－OFDM技術對抗多徑衰落相符，是一種更適合于礦井巷道通信的無線技術。
3結束語
隨著國民經濟和社會發展的信息化，人們要通信息化開創新的工作方式、管理方式、商貿方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、醫療保健方式以及消費與生活方式。無線通信也從固定方式發展為移動方式，移動通信發展至今大約經歷了五個階段：
第一階段為20年代初至50年代初，主要用于艦船及軍有，采用短波頻及電子管技術，至該階段末期才出現150MHZVHF單工汽車公用移動電話系統MTS。
第二階段為50年代到60年代，此時頻段擴展至UHF450MHZ，器件技術已向半導體過渡，大都為移動環境中的專用系統，并解決了移動電話與公用電話網的接續問題。
第三階段為70年代初至80年代初頻段擴展至800MHZ，美國Bell研究所提出了蜂窩系統概念并于70年代末進行了AMPS試驗。
第四階段為80年代初至90年代中，為第二代數字移動通信興起與大發展階段，并逐步向個人通信業務方向邁進；此時出現了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、cdmaOne、PDC、PHS、DECT、PACS、PCS等各類系統與業務運行。
第五階段為90年代中至今，隨著數據通信與多媒體業務需求的發展，適應移動數據、移動計算及移動多媒體運作需要的第三代移動通信開始興起，其全球標準化及相應融合工作與樣機研制和現場試驗工作在快速推進，包括從第二代至第三代移動通信的平滑過渡問題在內。
2無線通信領域的未來發展趨勢
首先，無線通信領域各種技術的互補性日趨鮮明。這主要表現在不同的接入技術具有不同的覆蓋范圍，不同的適用區域，不同的技術特點，不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等，都可實現互補效應。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求，WLAN可解決中距離的較高速數據接入，而UWB可實現近距離的超高速無線接入。因此，在政策上我們應該綜合推進各種無線接入的發展，推進組網的一體化進程，通過建網的接入手段多元化，實現對不同用戶群體的需求覆蓋，達到市場細分和業務的多元化，解決移動通信發展不均衡的狀況。
其次，我國政府應該給企業配置更多的無線頻率資源，推進不同技術相關頻譜的規劃和應用工作。這樣才有利于不同的企業根據不同的發展策略和市場需求，綜合地規劃自己的無線通信網絡，實現資源的有效配置和利用。當然，政府也需要加強對有限頻率資源的管理，對于企業閑置不用的頻率占用，考慮適當的手段予以收回。
其三，從公眾移動通信網絡發展來看，3G已經成為全球包括中國移動網絡演進的主要進程。從歐美發達國家的經驗來看，由于其移動話音用戶的普及率高，通過發展用戶實現增長的模式已成為歷史。因此，他們期望通過3G搭建更大的業務平臺，從而實現利潤的新來源。由于3G技術的成熟，目前3G商用網絡部署已經在全球范圍內啟動。就我國而言，也要借鑒歐美的經驗，在用戶數量增長放緩之前，就應提前培育新興移動市場。目前，政府應該開始積極考慮3G牌照發放和商用問題，把握住這個移動業界的巨大歷史機遇。
其四，從寬帶無線接入技術來看，全球該領域發展十分火熱。該領域的發展呈現出向高帶寬快速躍進、覆蓋范圍逐步擴張的趨勢。未來，該領域還可能出現更強大的新技術，從另一個角度對整個無線通信產業起到推進作用。但從近期來看，我們對寬帶無線接入技術發展應該有一個理性的態度和科學的把握。目前的寬帶無線接入技術主要集中在固定環境下的高速接入，其移動性和話音支持能力無法和公眾移動通信網絡抗衡。在發展中，我們應該從全局的觀點來把握，使之成為與移動網絡互補的重要技術手段，這樣既可以充分發揮其技術個性，又防止出現不必要的資源競爭和浪費。
其五，移動與無線技術在演進中走向融合。當前，移動、無線技術領域正處在一個高速發展的時期，各種創新移動、無線技術不斷涌現并快速步入商用，移動、無線應用市場異?；钴S，移動、無線技術自身也在快速演進中不斷革新。在網絡融合的大趨勢下，3G、WiMAX、WLAN等各種移動、無線技術在演進中相互融合。
在多元融合的大趨勢下，3G、WiMAX、WLAN等各種無線技術在競爭中互相借鑒和學習，涌現出了同時被上述無線技術采用的新型射頻技術，如MIMO和OFDM技術等。與此同時，在以ITU和3GPP/3GPP2為引領的蜂窩移動通信從3G到E3G，再走向B3G/4G的演進道路上，以及IEEE引領的無線寬帶接入從無線個人域網到無線局域網、無線城域網，再到無線廣域網的演進道路上，都開始增加對方的內容，例如：移動通信不斷強化寬帶傳輸性能，無線寬帶接入不斷增強漫游性能以及安全性能。
借鑒WiMAX的高速數據傳輸特性，蜂窩移動通信啟動了LTE，即“3G長期演進”項目，用以增強寬帶傳輸性能。LTE的確立，令蜂窩移動通信系統的技術線路與定位為“低移動性寬帶接入”的WiMAX有了很多的相似之處。
在“無線＋寬帶”的大趨勢下，無論是蜂窩移動通信技術還是WiMAX、WLAN等無線寬帶技術，都面臨著同樣的考驗：信道多徑衰落和頻譜效率。在這樣的情況下，OFDM和MIMO就成為各種無線技術的共同選擇。OFDM在解決多徑衰落問題的同時，增加了載波的數量，造成了系統復雜度的提升和帶寬的增大；MIMO則能夠有效提高系統的傳輸速率，在不增加系統帶寬的情況下提高頻譜效率。因此，OFDM和MIMO的結合，成為推動“無線＋寬帶”發展的重要力量。
其六，更遠的未來，按當前專家們的預想，通信信息網絡將向下一代網絡NGN融合。在未來NGN概念中，固定網絡將形成一個高帶寬、IP化、具有強QoS保證的信息通信網絡平臺。在這一平臺上，各種接入手段將成為網絡的觸手，向各個應用領域延伸。而3G、寬帶固定無線接入、各種無線局域網或城域網方案，都將成為大NGN平臺的延伸部分。從而形成集固定無線手段于一體，各種接入方式綜合發揮效用，各種業務形成全網絡配置的一體化綜合網絡。當然，這一進程將是漫長的，也必將遇到很多挫折。
由于無線通信網絡存在的帶寬需求和移動網絡帶寬不足的矛盾，用戶地域分布和對應用需求不平衡的矛盾以及不同技術優勢和不足共存的矛盾，因此，決定了發展無線通信網絡需要綜合運用各種技術手段，從全局和長遠的眼光出發，采取一體化的思路規劃和建設網絡。發揮不同技術的個性，綜合布局，解決不同區域、不同用戶群對帶寬及業務的不同需求，達成無線通信網絡的整體優勢和綜合能力。對此，我國政府管理部門也應該積極為運營商配備充足的頻譜資源，為其綜合規劃提供有力的支撐和保障。
總之，無線通信中期未來的發展趨勢表現為：各種無線技術互補發展，各盡所長，向接入多元化、網絡一體化、應用綜合化的寬帶無線網絡發展，并逐步實現和寬帶固定網絡的有機融合。
