发布时间:2023-03-17 18:00:24
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为了适应网络发展和传输流量提高的需求,传输系统供应商都在技术开发上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纤上进行了55x20Gbit/s传输的研究,实现了1.1Tbit/s的传输。NEC公司进行了132x20Gbit/s、120km传输的研究,实现了2.64Thit/s的传输。NTT公司实现了3Thit/s的传输。目前,以日本为代表的发达国家,在光纤传输方面实现了10.96Thit/s(274xGbit/s)的实验系统,对超长距离的传输已达到4000km无电中继的技术水平。在光网络方面,光网技术合作计划(ONTC)、多波长光网络(MONET)、泛欧光子传送重叠网(PHOTON)、泛欧光网络(OPEN)、光通信网管理(MOON)、光城域通信网(MTON)、波长捷变光传送和接入网(WOTAN)等一系列研究项目的相继启动、实施与完成,为下一代宽带信息网络,尤其为承载未来IP业务的下一代光通信网络奠定了良好的基础。
(一)复用技术
光传输系统中,要提高光纤带宽的利用率,必须依靠多信道系统。常用的复用方式有:时分复用(TDM)、波分复用(WDM)、频分复用(FDM)、空分复用(SDM)和码分复用(CDM)。目前的光通信领域中,WDM技术比较成熟,它能几十倍上百倍地提高传输容量。
(二)宽带放大器技术
掺饵光纤放大器(EDFA)是WDM技术实用化的关键,它具有对偏振不敏感、无串扰、噪声接近量子噪声极限等优点。但是普通的EDFA放大带宽较窄,约有35nm(1530~1565nm),这就限制了能容纳的波长信道数。进一步提高传输容量、增大光放大器带宽的方法有:(1)掺饵氟化物光纤放大器(EDFFA),它可实现75nm的放大带宽;(2)碲化物光纤放大器,它可实现76nm的放大带宽;(3)控制掺饵光纤放大器与普通的EDFA组合起来,可放大带宽约80nm;(4)拉曼光纤放大器(RFA),它可在任何波长处提供增益,将拉曼放大器与EDFA结合起来,可放大带宽大于100nm。
(三)色散补偿技术
对高速信道来说,在1550nm波段约18ps(mmokm)的色散将导致脉冲展宽而引起误码,限制高速信号长距离传输。对采用常规光纤的10Gbit/s系统来说,色散限制仅仅为50km。因此,长距离传输中必须采用色散补偿技术。
(四)孤子WDM传输技术
超大容量传输系统中,色散是限制传输距离和容量的一个主要因素。在高速光纤通信系统中,使用孤子传输技术的好处是可以利用光纤本身的非线性来平衡光纤的色散,因而可以显著增加无中继传输距离。孤子还有抗干扰能力强、能抑制极化模色散等优点。色散管理和孤子技术的结合,凸出了以往孤子只在长距离传输上具有的优势,继而向高速、宽带、长距离方向发展。
(五)光纤接入技术
随着通信业务量的增加,业务种类更加丰富。人们不仅需要语音业务,而且高速数据、高保真音乐、互动视频等多媒体业务也已得到用户青睐。这些业务不仅要有宽带的主干传输网络,用户接人部分更是关键。传统的接入方式已经满足不了需求,只有带宽能力强的光纤接人才能将瓶颈打开,核心网和城域网的容量潜力才能真正发挥出来。光纤接入中极有优势的PON技术早就出现了,它可与多种技术相结合,例如ATM、SDH、以太网等,分别产生APON、GPON和EPON。由于ATM技术受到IP技术的挑战等问题,APON发展基本上停滞不前,甚至走下坡路。但有报道指出由于ATM交换在美国广泛应用,APON将用于实现FITH方案。GPON对电路交换性的业务支持最有优势,又可充分利用现有的SDH,但是技术比较复杂,成本偏高。EPON继承了以太网的优势,成本相对较低,但对TDM类业务的支持难度相对较大。所谓EPON就是把全部数据装在以太网帧内传送的网络技术。现今95%的局域网都使用以太网,所以选择以太网技术应用于对IP数据最佳的接入网是很合乎逻辑的,并且原有的以太网只限于局域网,而且MAC技术是点对点的连接,在和光传输技术相结合后的EPON不再只限于局域网,还可扩展到城域网,甚至广域网,EPON众多的MAC技术是点对多点的连接。另外光纤到户也采用EPON技术。
二、光纤通信技术的发展趋势
对光纤通信而言,超高速度、超大容量、超长距离一直都是人们追求的目标,光纤到户和全光网络也是人们追求的梦想。
(一)光纤到户
现在移动通信发展速度惊人,因其带宽有限,终端体积不可能太大,显示屏幕受限等因素,人们依然追求陸能相对占优的固定终端,希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它有极大的带宽,它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。随着技术的更新换代,光纤到户的成本大大降低,不久可降到与DSL和HFC网相当,这使FITH的实用化成为可能。据报道,1997年日本NTT公司就开始发展FTTH,2000年后由于成本降低而使用户数量大增。美国在2002年前后的12个月中,FTTH的安装数量增加了200%以上。在我国,光纤到户也是势在必行,光纤到户的实验网已在武汉、成都等市开展,预计2012年前后,我国从沿海到内地将兴起光纤到户建设。可以说光纤到户是光纤通信的一个亮点,伴随着相应技术的成熟与实用化,成本降低到能承受的水平时,FTTH的大趋势是不可阻挡的。
(二)全光网络
传统的光网络实现了节点间的全光化,但在网络结点处仍用电器件,限制了目前通信网干线总容量的提高,因此真正的全光网络成为非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点,节点之间也是全光化,信息始终以光的形式进行传输与交换,交换机对用户信息的处理不再按比特进行,而是根据其波长来决定路由。全光网络具有良好的透明性、开放性、兼容性、可靠性、可扩展性,并能提供巨大的带宽、超大容量、极高的处理速度、较低的误码率,网络结构简单,组网非常灵活,可以随时增加新节点而不必安装信号的交换和处理设备。当然全光网络的发展并不可能独立于众多通信技术,它必须要与因特网、ATM网、移动通信网等相融合。目前全光网络的发展仍处于初期阶段,但已显示出良好的发展前景。从发展趋势上看,形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层,建立纯粹的全光网络,消除电光瓶颈已成未来光通信发展的必然趋势,更是未来信息网络的核心,也是通信技术发展的最高级别,更是理想级别。
三、结语
关键词:光纤 通信 信息 技术
光纤通信就是利用光导纤维传输信号,以实现信息传递的一种通信方式。光导纤维通信简称光纤通信。可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤,而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。随着信息科学技术的飞速发展,光纤通信技术越来越受到人们的重视,并逐步地开始普及。究竟什么是光纤通信呢?简单地说,光纤通信就是利用光作为信息载体、以光纤作为传输的通信方式。和以往的通信方式不同,光纤的材料是玻璃的,因其是电气绝缘体,不需要担心接地回路,所以光纤之间的串绕非常小;光纤通信系统的通信载体是光波,它的频率要比以往的电波高得多,再加上光纤又比同轴电缆或导波管的损耗低得多,光纤通信的容量要比微波通信大几十倍,光纤的芯很细,由多芯组成光缆的直径也很小,因此光纤通信的传输系统所占空间较小,很好地解决了地下管道拥挤的问题;另外,光波在光纤中传输,还不会因为光信号泄漏而担心传输的信息被人窃听,可谓好处多多。
1、光纤通信的发展历程
1966年,美籍华人高锟同霍克哈姆发表了关于传输介质新概念的论文,这篇论文具有划时代的意义,它奠定了利用光纤进行通信的基础,指明了利用光纤进行通信的可能性。1970年,美国康宁公司成功了研制出了损耗20dB/km的石英光纤。促使光纤通信研究的进一步发展。1976年,NTT公司继续将光纤损耗度降低,达到了0.47dB/km。1977年,美国首先推出了用多模光纤进行光纤通信实验。实现了第一代光纤通信系统。1981年,实现了第二代光纤通信系统。1984年,实现了第三代光纤通信系统。80年代后期,实现了第四代光纤通信系统。而后,利用光波分复用提高速率,利用光波来增长传输距离的系统,即第五代光纤通信系统。
2、光纤通信技术的特点
2.1 大容量、高速度
光纤通信的第一特点就是容量大,光纤比铜线或电缆有大得多的传输带宽,虽然现在的单波长光纤通信系统由于终端设备的电子瓶颈效应而不能发挥光纤带宽大的优势,但是经过一系列的技术处理,单波长光纤通信系统的传输容量也在大幅增加,目前,光纤的传输速率一般在2.5Gbps 到10Gbps,还有很大的扩展空间。
2.2 损耗低
和以往的任何传输方式相比,光纤传输的损耗都是最低的,目前,商品石英光纤损耗可低于0~20dB/km,随着科技的进步,将来采用非石英系统极低损耗光纤,那么,它的损耗可能更低,这就意味着通过光纤通信系统可以跨越更大的无中继距离,这无疑就减少了中继站数目,成本也就可以大幅降下来。
2.3 保密性好
大家都知道,电波传输时容易出现电磁波的泄漏,保密性差,而光波在光纤中传输,光信号被完善地限制在光波导结构中,泄漏的射线则被环绕光纤的不透明包皮所吸收,不会出现泄漏,因而光纤通信不会造成串音,也不会被窃听,保密性非常好。
2.4 抗电磁干扰能力强
光纤材料由石英制成的,不仅绝缘性好,抗腐蚀,更重要的是抗电磁干扰能力强,它既不受雷电、电离层和太阳黑子的变化和活动的干扰,也不受人为释放的电磁干扰,可以与高压输电线平行架设或与电力导体复合构成复合光缆,也特别适合于军事应用。
另外,光纤还有很多其他的优点,比如光纤径细、轻柔、易于铺设,其原料资源丰富,成本低,其自身温度稳定性好、寿命长等等,这些特点决定了光纤将在各个领域得到广泛应用。
3、光纤通信技术的应用
3.1 光纤通信技术的分类
(1)光纤传感技术。因为光纤传感器具有耐腐蚀、宽频带、防爆性、体积小、耗电少的优点,所以其可分为功能型传感器和非功能型传感器;(2)波分复用技术。根据每一信道光波的频率不同,利用单模光纤低损耗区带来的巨大宽带资源,可以将光纤的低损耗窗口划分成为若干个信道,采用分波器来实现不同光波的耦合与分离;(3)光纤接入技术。光纤接入技术的应用十分广泛,已经应用到千家万户。光纤接入技术不仅仅可以解决窄带的业务,也可以解决多媒体图像等业务。
3.2 光纤通信技术的现实应用
现今,我国的光纤通信产业发展十分迅速,尤其是广播电视网、电信干线传输网、电力通信网等发展极其迅速,使得对于光纤光缆的需求量急剧地增加。因为广电综合信息网规模的扩大和系统的复杂难度的提升,让我们在对于全网的管理和维护以及设备故障的判定等问题上存在着很大的难度。为了解决以上存在的问题,采用了ATM+或者是SDH+光纤组成宽带数字传输系统。对于这个传输网,我们可以采用环网传输系统,也可以采用链路系统或者是用它们组成的各种不同形式满足不同需要的符合网络。我们可以采用宽带传输系统,可以将通道设置为广播的方式,这样的话,可以让人们在任何地方都可以对同样的电视节目进行下载,也可以让工作人员对下载的权限进行统一设置,更有利于管理。在全国各地目前已经具有基本规模的有线电视网络的基础上,宽带多媒体传输网络是比较容易实现的。我们可以通过数据通道或者是电信网中的语音通道来形成上行信号,也可以通过语音接入系统来完成上行信号的传送。
4、光纤通信技术发展趋势
4.1 向超高速、超大容量发展
目前10Gbps系统已开始大批量装备网络,在理论上,基于时分复用的高速系统的速率还有望进一步提高,例如在实验室传输速率已能达到4OGbps,然而,采用电的时分复用来提高传输容量的作法已经接近硅和镓砷技术的极限,电的40Gbps系统在性能价格比及在实用中是否能成功也还是个未知因素,可以说采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽,然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1%,99%的资源尚待发掘。于是人们将目光转向波分复用,采用波分复用系统可以将光纤容量迅速扩大几倍乃至上百倍,可以大大降低成本,可以方便快捷的引入宽带新业务,有望实现光联网,基于此,近几年波分复用系统发展十分迅速,预计不久实用化系统的容量即可达到1Tbps的水平。
4.2 实现光联网的全面发展
尽管波分复用系统技术有诸多好处,但依旧是以点到点通信为基础的系统,其灵活性和可靠性还不够理想,如果在光路上也能实现类似SDH 在电路上的分插功能和交叉连接功能的话,无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路,光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功,并已投入商用。实现光联网的基本目的是:(1)实现超大容量光网络;(2)实现网络扩展性,允许网络的节点数和业务量的不断增长;(3)实现网络可重构性,达到灵活重组网络的目的;(4)实现网络的透明性,允许互连任何系统和不同制式的信号;(5)实现快速网络恢复,恢复时间可达100ms。光联网的全面发展将对21世纪的中国产生重要的影响。
4.3 新一代的光纤
近几年来随着IP 业务量的爆炸式增长,传统的单模光纤已暴露出力不从心的态势,目前已出现了两种不同的新型光纤,即非零色散光纤(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。
4.3.1 新一代的非零色散光纤
非零色散光纤(G.655光纤)的基本设计思想是在1550 窗口工作波长区具有合理的较低色散,足以支持10Gbps的长距离传输而无需色散补偿,从而节省了色散补偿器及其附加光放大器的成本;同时,其色散值又保持非零特性,具有一起码的最小数值(如2ps/(nm.km)以上),足以压制四波混合和交叉相位调非线性影响,适宜开通具有足够多波长的DWDM系统,同时满足TDM和DWDM两种发展方向的需要。
4.3.2 全波光纤
与长途网相比,城域网面临更加复杂多变的业务环境,要直接支持大用户,因而需要频繁的业务量疏导和带宽管理能力,显然开发具有尽可能宽的可用波段的光纤成为关键。全波光纤就是在这种形势下诞生的,全波没有了水峰,光纤可以开放第5 个低损窗口,从而使可复用的波长数大大增加,使元器件特别是无源器件的成本大幅度下降,从而降低了整个系统的成本;另外上述波长范围内,光纤的色散仅为1550nm 波长区的一半,因而,容易实现高比特率长距离传输。
5、结语
在新世纪的信息技术发展中,光纤通信技术将成为重要的支撑平台,光纤通信也将成为未来通信发展的主流,光纤通信有着巨大的潜力等待人们的开发。
参考文献
[1]苏赐民.从光纤通信技术的发展中看前景[J].工业设计,2011(05).
[2]李中满.我国光纤通信技术发展现状及趋势探讨[J].现代商贸工业,2010(24).
一、光纤通信的概况
光纤通信技术的诞生给通信领域带来了一场革命。学者C﹒K﹒Kao和HC﹒A﹒Hock在1966年发表传递新概念的论文,才建立光纤通信的基础,光纤通信学习使用方面的发展是非常快的。技术是不断革新,应用范围不断扩大,现在新技术的光通信仍然是新兴不断,现在光通信追求的目标是超长距离的高速和广阔的能力,主要是利用放大器延长传输距离,它是依靠单波长时分复用(etdm)来提高利率的,利用密集波分复用(DWDM)以改善单一光的纤传输能力,并采取了一些新的技术,如新形式的调节,利用光电技术以改善装备的性能,以促进不同更新的光纤通信系统。
二、光纤通信技术发展的现状
1.波分复用技术。波分复用技术可以充分利用单模光纤低损耗区带来的巨大带宽资源。根据每一信道光波的频率(或波长)不同,将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道,把光波作为信号的载波,在发送端采用波分复用器(合波器),将不同规定波长的信号光载波合并起来送入一根光纤进行传输。在接收端,再由一波分复用器(分波器)将这些不同波长承载不同信号的光载波分开。由于不同波长的光载波信号可以看作互相独立(不考虑光纤非线性时),从而在一根光纤中可实现多路光信号的复用传输。
2.光纤接入技术。光纤接入网是信息高速公路的“最后一公里”。实现信息传输的高速化,满足大众的需求,不仅要有宽带的主干传输网络,用户接入部分更是关键,光纤接入网是高速信息流进千家万户的关键技术。在光纤宽带接入中,由于光纤到达位置的不同,有FTTB、FTTC、FTTCab和FTTH等不同的应用,统称FTTx。FTTH(光纤到户)是光纤宽带接入的最终方式,它提供全光的接入,因此,可以充分利用光纤的宽带特性,为用户提供所需要的不受限制的带宽,充分满足宽带接入的需求。目前,国内的技术可以为用户提供FE或GE的带宽,对大中型企业用户来说,是比较理想的接入方式。
三、光纤通信技术的发展趋势
1.向超高速系统的发展。从过去20多年的电信发展史看,网络容量的需求和传输速率的提高一直是一对主要矛盾。传统光纤通信的发展始终按照电的时分复用(TDM)方式进行,每当传输速率提高4倍,传输每比特的成本大约下降30%~40%:因而高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长,这就是为什么光纤通信系统的传输速率在过去20多年来一直在持续增加的根本原因。目前商用系统已从45Mbps增加到10Gbps,其速率在20年时间里增加了2000倍,比同期微电子技术的集成度增加速度还快得多。高速系统的出现不仅增加了业务传输容量,而且也为各种各样的新业务,特别是宽带业务和多媒体提供了实现的可能。
2.向超大容量WDM系统的演进。采用电的时分复用系统的扩容潜力已尽,然而光纤的200nm可用带宽资源仅仅利用了不到1%,99%的资源尚待发掘。如果将多个发送波长适当错开的光源信号同时在一极光纤上传送,则可大大增加光纤的信息传输容量,这就是波分复用(WDM)的基本思路。采用波分复用系统的主要好处是:①可以充分利用光纤的巨大带宽资源,使容量可以迅速扩大几倍至上百倍;②在大容量长途传输时可以节约大量光纤和再生器,从而大大降低了传输成本:③与信号速率及电调制方式无关,是引入宽带新业务的方便手段;④利用WDM网络实现网络交换和恢复可望实现未来透明的、具有高度生存性的光联网。
3.实现光联网。上述实用化的波分复用系统技术尽管具有巨大的传输容量,但基本上是以点到点通信为基础的系统,其灵活性和可靠性还不够理想。如果在光路上也能实现类似SDH在电路上的分插功能和交叉连接功能的话,无疑将增加新一层的威力。根据这一基本思路,光的分插复用器(OADM)和光的交叉连接设备(OXC)均已在实验室研制成功,前者已投入商用。实现光联网的基本目的是:①实现超大容量光网络;②实现网络扩展性,允许网络的节点数和业务量的不断增长;③实现网络可重构性,达到灵活重组网络的目的;④实现网络的透明性,允许互连任何系统和不同制式的信号;⑤实现快速网络恢复,恢复时间可达100ms。鉴于光联网具有上述潜在的巨大优势,发达国家投入了大量的人力、物力和财力进行预研。光联网已经成为继SDH电联网以后的又一新的光通信发展。
4.新一代的光纤。近几年来随着IP业务量的爆炸式增长,电信网正开始向下一代可持续发展的方向发展,而构筑具有巨大传输容量的光纤基础设施是下一代网络的物理基础。传统的G.652单模光纤在适应上述超高速长距离传送网络的发展需要方面已暴露出力不从心的态势,开发新型光纤已成为开发下一代网络基础设施的重要组成部分。目前,为了适应干线网和城域网的不同发展需要,已出现了两种不同的新型光纤,即非零色散光纤(G.655光纤)和无水吸收峰光纤(全波光纤)。
【关键词】传输技术;通信工程应用;发展趋势
信息社会的不断发展进步,人们对通信的要求不再仅仅是手机和其他一些简单的方法,尤其是在最近几年各种通信业务都在不断的进步。如何探索目前新业务成为市场竞争中的成功或失败的关键因素。传输业务进行各种基于业务的物理平台,得到比较平稳的发展。更为灵活,安全,高效,网络建设等业务的传输网络的主要工作。
1. SDH和DWDM技术现状
最近两年普遍应用的基于单波道的最高传输容量一直停留在SDH9.9Gb/s。459.9Gb/s仍然在继续应用。但它在一些方面存在的问题还没有很好的解决,比如在网络应用、系统的性能价格以及节点技术等方面存在的问题。影响459.9Gb/sSDH系统走向商用的原因是因其存在着具有部分可替代性的解决方案,例如DWDM,DWDM技术提高光传送容量的最高水平基本上都保持在 10Tb/s 。根据OFC2001和OFC2002 报导光纤传输系统最高传输容量的记录已达到9.9Tb/s 而OFC2003 报导的光纤传输系统最高传输的记录仅为6.3 Tb/s。
2.SDH传输技术的原理
SDH 是新数字传输网体制,它是在SONET的标准的基础上形成,主要是针对光纤传输,信号固定的地方是帧结构中,以一定的速度在光纤上传送,带着信号的光纤再通过光纤分配架进入 ADM时信号必须要通过 O/E 转换和设备上的支路卡,这时才能形成基本电信号,然后通过数字配线架和通信电缆接到用户接口。SDH 传输系统在国际上有着统一的帧结构,数字的传输有着标准的光路接口以标准速率,它可以使网络管理系统相互联通,所以SDH 系统有着很好的横向兼容特性,它还可以和已存在的PDH完全兼容,并且可以容纳各种新的业务信号,形成一个全球完全统一的数字传输体制的标准,以此提高网络的可靠性。
3.当前通信传输应用技术的热点
小型化:小型化的直观体现就是产品外型的减小,比如信号延伸类传输产品、光纤收发器现在已经可以做到比巴掌还要小,产品的高度不会超过1.5个U。产品外形的缩小会给制造商带来很多方面的好处,材料成本会降低,运输费用也会减少,这对提高产品的性能价格比带来了空间。
一体机:传输的一体机技术可以将各个同速率的单板机集成为一体,使多台设备共用一框,方便实施统一的监控管理,可以分散供电也可以集中供电。这种设备不是简单的物理集合,一套监控管理系统使他们成为有机的整体,还可以在重要的路由器上设备备用系统,方便及时的控制倒换的实施。
多功能:多功能也就是多业务传输。小型化是多业务传输的基础,把过去分由各个独立设备传送的信号,或者实现的功能集中到一台设备上,这将大减少了对光缆芯数的占用,而且还提高了传输线路容量的利用率,这也会因此而增加了同一对线缆传送的业务类别。多功能的优势特性主要是它能使过去纯粹用于传送信号的设备具有了直接的接入功能。提高了设备的技术含量,给传输设备提供了增值业务的能力。
4.本地传输网与长途干线传输网的应用
4.1本地传输网
本地传输网是的主要节点都是在一些县市中心,进入市区后的光缆一般都是以管道形成敷设,SDH急需要解决的问题就是如何利用光纤资源。本地传输网容量相对比较小,采用DWDM的经济价值会比较高。 做到一个环网的连接甚至不需要 EDFA 就可以,数量中等的波长的设备本身也是升级、备份、管理等方面,这些方面都有潜力可挖。在价格方面也更容易接受一些。
4.2长途干线传输网
早期的 SDH一直都是以其强大的网管和同步复用能力得到用户的好评,但是SDH 产品在反射、色度色散以及偏振膜色散方面的要求的太高,因此受到限制,导致扩大网络容量成本比较高。假如使用WDM与SDH结合的系统只需要新开几个波长的信号就可满足要求,不必增加光缆和对设备升级,它们结合后可形成Nx2.5Gb/s的光通道,传输容量可以扩大到几倍到几十倍。EDFA 的商用化还可以在省去大量的SDH中继设备后依然完成超长距离的传输,这将大在节约成本。
使用ASON 加DWDM组网方式,利用DWDM系统的长途传输能力和宽带容量,以及ASON 节点的灵活调度能力和宽带容量建成一个功能强大的网络,在骨干汇聚层面ASON 可以完成传统 SDH设备所能完成的一切功能,而且还可以提供更大的节点宽带容量和灵活快捷的电路高度能力。ASON 节点提供的单节点交叉容量能缓解网络节点关键问题。
5.传输技术在通信工程中的发展趋势
5.1发展ASON传输技术
ASON技术将WDM高容量同SDH系统的保护能力相互结合,能够同智能网络进行交接;其能能自动搜索可用的网络资源;并满足客户多样化的通信需求,构建畅通的通信网络。所以SAON通信技术在未来通信传输系统建设时,发展潜力很大。
5.2通信设备体积小型化
随着城市现代建设进程的不断深入,大量的建筑设施占据城市大量的土地资源,人们居住的城市也更加拥挤,通信建设小型化是未来通信技术发展必然趋势。在保持将通信设备功能的同时,尽可能的控制设备积体,有利于设备运输、安装,降低设备制作材料的消耗。目前通信设备小型化的发展在很大程度上促进了通信传输技术推广和使用,显着的降低了通信网络建设周期,更加有效的利用城市紧缺的土地资源。
5.3通信技术的多功能化
通信技术的多功能化也是该领域发展的一个主流趋势,通常基于设备小型化的发展,普通大小的通信设备上,往往能够集成多个功能各异的独立通信设备,也就可以提升传输线路的使用效率,降低通信成本。通信设备多功能化的另一优势在于,可以让传统的信号传输的设备具有接受和传输的多种功能,提高了通信传输设备开展增值业务的能力,也更有利于通信网络的接入以及通信传输。
6.结束语
随着进步的时代,技术驱动型企业的网络驱动器方向的业务发展势头越来越明显。在这个领域,如何实现更好的创新自己的业务,其新颖性和实用性构建企业的竞争力,以不断满足客户的需求,市场竞争已成为不可忽视的一个热点。
参考文献:
[1] 漆强.SDH 和DWDM传输技术在江西网通省内长途传输网上的工程应用[ D ].硕士学位论文.2009.
论文摘要:随着计算机技术的广泛普及与计算机远程信息处理应用的发展,数据通信应运而生,它实现了计算机与计算机之间,计算机与终端之间的传递。由于不同业务需求的变化及通信技术的发展使得数据通信经过了不同的发展历程。
数据通信是以“数据”为业务的通信系统,数据是预先约定好的具有某种含义的数字、字母或符号以及它们的组合。数据通信是20世纪50年代随着计算机技术和通信技术的迅速发展,以及两者之间的相互渗透与结合而兴起的一种新的通信方式,它是计算机和通信相结合的产物。随着计算机技术的广泛普及与计算机远程信息处理应用的发展,数据通信应运而生,它实现了计算机与计算机之间,计算机与终端之间的传递。由于不同业务需求的变化及通信技术的发展使得数据通信经过了不同的发展历程。
1通信系统传输手段
电缆通信:双绞线、同轴电缆等。市话和长途通信。调制方式:SSB/FDM。基于同轴的PCM时分多路数字基带传输技术。光纤将逐渐取代同轴。
微波中继通信:比较同轴,易架设、投资小、周期短。模拟电话微波通信主要采用SSB/FM/FDM调制,通信容量6000路/频道。数字微波采用BPSK、QPSK及QAM调制技术。采用64QAM、256QAM等多电平调制技术提高微波通信容量,可在40M频道内传送1920~7680路PCM数字电话。
光纤通信:光纤通信是利用激光在光纤中长距离传输的特性进行的,具有通信容量大、通信距离长及抗干扰性强的特点。目前用于本地、长途、干线传输,并逐渐发展用户光纤通信网。目前基于长波激光器和单模光纤,每路光纤通话路数超过万门,光纤本身的通信纤力非常巨大。几十年来,光纤通信技术发展迅速,并有各种设备应用,接入设备、光电转换设备、传输设备、交换设备、网络设备等。光纤通信设备有光电转换单元和数字信号处理单元两部分组成。
卫星通信:通信距离远、传输容量大、覆盖面积大、不受地域限制及高可靠性。目前,成熟技术使用模拟调制、频分多路及频分多址。数字卫星通信采用数字调制、时分多路及时分多址。
移动通信:GSM、CDMA。数字移动通信关键技术:调制技术、纠错编码和数字话音编码。
2 数据通信的构成原理
数据终端(DTE)有分组型终端(PT)和非分组型终端(NPT)两大类。分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端(TeLetex)、用户分组装拆设备(PAD)、用户分组交换机、专用电话交换机(PABX)、可视图文接入设备(VAP)、局域网(LAN)等各种专用终端设备;非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。数据电路由传输信道和数据电路终端设备(DCE)组成,如果传输信道为模拟信道,DCE通常就是调制解调器(MODEM),它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换;如果传输信道为数字信道,DCE的作用是实现信号码型与电平的转换,以及线路接续控制等。传输信道除有模拟和数字的区分外,还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路之分。交换网线路要通过呼叫过程建立连接,通信结束后再拆除;专线连接由于是固定连接就无需上述的呼叫建立与拆线过程。计算机系统中的通信控制器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据。
3 数据通信的分类
3.1 有线数据通信
数字数据网(DDN)。数字数据网由用户环路、DDN节点、数字信道和网络控制管理中心组成。DDN是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。也可以说DDN是把数据通信技术、数字通信技术、光迁通信技术以及数字交叉连接技术结合在一起的数字通信网络。数字信道应包括用户到网络的连接线路,即用户环路的传输也应该是数字的,但实际上也有普通电缆和双绞线,但传输质量不如前。
分组交换网。分组交换网(PSPDN)是以CCITTX.25建议为基础的,所以又称为X.25网。它是采用存储——转发方式,将用户送来的报文分成具用一定长度的数据段,并在每个数据段上加上控制信息,构成一个带有地址的分组组合群体,在网上传输。分组交换网最突出的优点是在一条电路上同时可开放多条虚通路,为多个用户同时使用,网络具有动态路由选择功能和先进的误码检错功能,但网络性能较差。
帧中继网。帧中继网络通常由帧中继存取设备、帧中继交换设备和公共帧中继服务网3部分组成。帧中继网是从分组交换技术发展起来的。帧中继技术是把不同长度的用户数据组均包封在较大的帧中继帧内,加上寻址和控制信息后在网上传输。
3.2 无线数据通信
无线数据通信也称移动数据通信,它是在有线数据通信的基础上发展起来的。有线数据通信依赖于有线传输,因此只适合于固定终端与计算机或计算机之间的通信。而移动数据通信是通过无线电波的传播来传送数据的,因而有可能实现移动状态下的移动通信。狭义地说,移动数据通信就是计算机间或计算机与人之间的无线通信。它通过与有线数据网互联,把有线数据网路的应用扩展到移动和便携用户。
4网络及其协议
4.1计算机网络
计算机网络(ComputerNetwork),就是通过光缆、双绞电话线或有、无线信道将两台以上计算机互联的集合。通过网络各用户可实现网络资源共享,如文档、程序、打印机和调制解调器等。计算机网络按地理位置划分,可分为网际网、广域网、城域网、和局域网四种。Internet是世界上最大的网际网;广域网一般指连接一个国家内各个地区的网络。广域网一般分布距离在100-1000公里之间;城域网又称为都市网,它的覆盖范围一般为一个城市,方圆不超过10-100公里;局域网的地理分布则相对较小,如一栋建筑物,或一个单位、一所学校,甚至一个大房间等。
局域网是目前使用最多的计算机网络,一个单位可使用多个局域网,如财务部门使用局域网来管理财务帐目,劳动人事部门使用局域网来管理人事档案、各种人才信息等等。
4.2网络协议
网络协议是两台计算机之间进行网络对话所使用的语言,网络协议很多,有面向字符的协议、面向比特的协议,还有面向字节计数的协议,但最常用的是TCP/IP协议。它适用于由许多LAN组成的大型网络和不需要路由选择的小型网络。TCP/IP协议的特点是具有开放体系结构,并且非常容易管理。
TCP/IP实际上是一种标准网络协议,是有关协议的集合,它包括传输控制协议(Transport Control Protocol)和因特网协议(InternetProtocol)。TCP协议用于在应用程序之间传送数据,IP协议用于在程序与主机之间传送数据。由于TCP/IP具有跨平台性,现已成为Internet的标准连接协议。网络协议分为如下四层:网络接口层:负责接收和发送物理帧;网络层:负责相邻节点之间的通信;传输层:负责起点到终端的通信;应用层:提供诸如文件传输、电子邮件等应用程序要把数据以TCP/IP协议方式从一台计算机传送到另一台计算机,数据需经过上述四层通信软件的处理才能在物理网络中传输。
目前的IP协议是由32位二进制数组成的,如202.0.96.133就表示连接到因特网上的计算机使用的IP地址,在整个因特网上IP地址是唯一的。
红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体,即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号,通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号,再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调,还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制(PWM)和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制(PPM)两种方法。
简而言之,红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调,以便利用红外信道进行传输;红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。
2.红外通讯技术的特点
红外通讯技术是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术,被众多的硬件和软件平台所支持:
⑴通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发;
⑵主要是用来取代点对点的线缆连接;
⑶新的通讯标准兼容早期的通讯标准;
⑷小角度(30度锥角以内),短距离,点对点直线数据传输,保密性强;
⑸传输速率较高,目前4M速率的FIR技术已被广泛使用,16M速率的VFIR技术已经。
3.红外数据通讯技术的用途
红外通讯技术常被应用在下列设备中:
⑴笔记本电脑、台式电脑和手持电脑;
⑵打印机、键盘鼠标等计算机设备;
⑶电话机、移动电话、寻呼机;
⑷数码相机、计算器、游戏机、机顶盒、手表;
⑸工业设备和医疗设备;
⑹网络接入设备,如调制解调器。
4.红外数据通讯技术的缺点
⑴通讯距离短,通讯过程中不能移动,遇障碍物通讯中断;
⑵目前广泛使用的SIR标准通讯速率较低(115.2kbit/s);
⑶红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输,功能单一,扩展性差。
5.红外通信技术对计算机技术的冲击
红外通信标准有可能使大量的主流计算机技术和产品遭淘汰,包括历史悠久的调制解调器。预计,执行红外通信标准即可将所有的局域网(LAN)的数据率提高到10Mb/s。
红外通信标准规定的发射功率很低,因此它自然是以电池为工作电源的标准。目前,惠普移动计算分公司正在开发内置式端口,所有拥有支持红外通信标准的笔记本计算机和手持式计算机的用户,可以把计算机放在电话机的旁边,遂行高速呼叫,可连通本地的因特网。由于电话机、手持式计算机和红外通信连接全都是数字式的,故不需要调制解调器。
红外通信标准的广泛兼容性可为PC设计师和终端用户提供多种供选择的无电缆连接方式,如掌上计算机、笔记本计算机、个人数字助理设备和桌面计算机之间的文件交换;在计算机装置之间传送数据以及控制电视、盒式录像机和其它设备。
6.红外通信技术开辟数据通信的未来
目前,符合红外通信标准要求的个人数字数据助理设备、笔记本计算机和打印机已推向市场,然而红外通信技术的潜力将通过个人通信系统(PCS)和全球移动通信系统(GSM)网络的建立而充分显示出来。由于红外连接本身是数字式的,所以在笔记本计算机中不需要调制解调器。便携式PC机有一个任选的扩展插槽,可插入新式PCS数据卡。PCS数据卡配电话使用,建立和保持对无线PCS系统的连接;扩展电缆的红外端口使得在PCS电话系统和笔记本计算机之间容易实现无线通信。由于PCS、数字电话系统和笔记本计算机之间的连接是通过标准的红外端口实现的,所以PCS数字电话系统可在任何一种PC机上使用,包括各种新潮笔记本计算机以及手持式计算机,以提供红外数据通信。而且,由于该系统不要求在计算机中使用调制解调器,所以过去不可能维持高性能PC卡调制解调器运行所需电压的手持式计算机,现在也能以无线方式进行通信。红外通信标准的开发者还在设想在机场和饭店等地点使用步行传真机和打印机,在这些地方,掌上计算机用户可以利用这些外设而勿需电缆。银行的ATM(柜员机)也可以采用红外接口装置。
预计在不久的将来,红外技术将在通信领域得到普遍应用,数字蜂窝电话、寻呼机、付费电话等都将采用红外技术。红外技术的推广意味着膝上计算机用户不用电缆连接的新潮即将到来。由于红外通信具有隐蔽性,保密性强,故国外军事通信机构历来重视这一技术的开发和应用。这一技术在军事隐蔽通信,特别是军事机密机构、边海防的端对端通信中将发挥出重要的作用。正如前面所述,它还将对计算机技术产生冲击,对未来数据通信产生重大影响。
参考文献
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原有的实践教学环境与现代通信技术的发展不能同步高等院校的实践教学环境不能完全满足业内技术人员的素质要求,行业与技术、技术与实际、理论与实践的脱节相当严重.通信技术的几次更新换代,现存的孤立的各个实验箱根本无法承担起通信类专业的实践教学任务.如果从运营商的角度来分析传输网络的人才需求,电信传输网是通信行业的命脉,随着业务的需求,通信网络宽带化的发展,传输网络在不断扩大,对建设和维护的人才需求增大,通信运营商(中国电信、中国移动、中国联通)需要大量的机线维护人员、放线员、线路的施工人员、机房巡检员(机务员)、设备维护工程师等诸多岗位,而在学校里仅仅接触孤立的几门课(通信原理、光纤通信、程控交换、移动通信等)的实验箱的学生远远满足不了企业对人才的需求.通信类相关专业的高校应从中国网络的应用现状出发,为学生设计一个完整的现网运营模拟方案,使学生能够更好地认识电信网络的现状,并通过完成各个实验的二次开发内容掌握主要知识点的应用方法,提高技术开发能力.缺乏具有实践创新意识和经验的教师要培养具有创新意识的学生,首先必须有一定数量的具有实践创新意识和经验的教师.目前很多院系通信类专业的教师大部分是刚从学校毕业的硕士和博士,一出校门就走上讲堂,他们本身没有机会接触实际的通信网络设备,实践经验少,虽然理论讲的很好,动手能力不一定强,在一定程度上影响了实验教学的质量.通信类学生实践类课程比例大,学生忙于应付实验报告目前通信类学生的培养计划中实践类课程所占的比例逐年提高,以我校2012年的本科人才培养方案为例,工科类专业的实践课程比例要求不低于35%.为达到这个比例要求,实验课程的安排实行统一的标准,即每门课程的实验部分安排为0.5学分18课时,以每个实验3学时计,共6个实验.学生大部分的课余和周末时间用来做实验,并且每次实验都要求有实验报告,学生疲于应付撰写实验报告.其实每门课程的实验内容可以根据课程需求灵活设置,应结合通信技术的发展与需求,从培养学生的创新精神出发,构建以能力培养为主线的实验教学体系,才是提高学生动手能力的最佳方案途径.
教师参与实验设备的研制或自制实验设备在确认购买厂家的设备之前,相关课程的教师可与厂家协商共同研制实验设备,把本课程的重点内容体现在实验箱的实验内容中.在一定的条件下,教师可以申请自主研发实验设备,使实验内容可以和课堂内容更好地吻合.同时由于自制的实验设备成本较低,同样的资金投入可以购买多套设备,以缓解实验设备不足的现状.另外由于教师和实验室技术人员参与实验设备的研制,也提高了他们的系统知识水平,调动了他们参与教学改革的积极性,同时仪器出现问题后可以自行排除故障,不再依靠厂家的应付性维修,便于实验教学效果的改进和实验室的管理[2—3].建设通信网络实验平台通信网络实验平台是通信工程及相关专业的重要实验、实习基地,学生通过在实验平台上的动手操作,加深其对通信网络的基本原理的理解和掌握,使他们掌握的知识与社会应用同步.同时可以提高学生对通信网络规划、对通信网络实验的设计、对通信网络环境自我配置与调试等方面的综合能力,培养学生工程实践的思想意识,锻炼学生科研与工程实践的技能,培养学生在通信工程网络调试方面的动手能力.
以中兴网络通信(networkandcommunica-tion,NC)认证网络实训基地为例[4],其根据中国电信网络现网的运行状态,通过简化、汇集、典型性的研究,对各种NC实训室进行了最大程度的模拟现网运行,其基础通讯教育包括程控交换、光传输、数据网络等电信基础网络,高端技术教育包括GSM无线移动、TD-SCDMA第三代移动通信技术.以以太网无源光网络(ethernetpassiveopticalnetwork,EPON)实训室为例,它是一种应用于接入网,局端设备(opticallineterminal,OLT)与多个用户端设备(opticalnetworkterminal,ONT)之间通过无源的光缆、光分/合路器等组成的光分配网络.从internet网络传送来的数据在送给终端用户时,途经的线路终端和光网络单元之间没有任何有源电子设备.该实训室利用现网运营中的设备,真实地模拟出设备调试及维护的各个场景.通过校企合作等多种渠道,提高教师工程实践能力作为迅速发展的通信技术,实践校企合作的现代办学模式十分必要.学校可以根据不同专业学科的实际情况,有计划地安排青年教师利用寒暑假到相关企业参观、实习,了解行业发展前沿.企业可以结合本行业的发展趋势,移植本公司的员工培训项目,由企业提供设备对教师进行培训,培养教师在实验设备上进行再开发的能力,保证教师的知识体系结构和行业最新的技术发展同步.另外可以充分利用学院系内现有人才资源,在充分尊重学科带头人、课题负责人和教师意愿的基础上,将相关教师编入相应学术团队,承担研究任务,开展学术活动.协调改进本科生培养方案,调整实验课程内容实验课程的安排应采取灵活的机制,根据课程内容调整实验项目的设置和实验时间的安排.将验证性实验内容整合,同时加大综合性和创新性实验项目的比例,创新性实验的实验报告可以采取论文形式,鼓励学生通过创新性实验发现问题并解决问题,引导学生进行探究性学习.
高校应以内涵建设为依据,依托通信行业的发展需求,使通信专业的学生掌握现代通信系统的基本原理和技术,并具有较强的工程实践能力,这其中实践教学是落实高素质应用型人才培养的关键.只有创办适合社会需求的办学模式,才能使学生就业状态良好,同时获得持续发展的机会.
作者:王丽丽 邱相艳 李艳玲 程月波 刘姝延 马秋明 单位:信息与电气工程学院
【关键词】照明光源;无线网络;智能控制
1.前言
目前我国照明用电量占建筑用电的20%-30%,智能照明电气公司生产的场景控制器和调光产品基本上都采用开环控制,根据区域要求打开光源并调节光的输出,这样很难达到该环境最合理的照度,通常调节好一个照度水平后,不会再根据该环境的光线强度来改变照度。这种不合理的控制光源方法,增加了用电量,造成大量污染。无线传感器网络技术是本世纪最具影响力的技术之一,如果将无线传感技术应用到照明控制系统中,不仅会大大减少成本,而且节约资源,避免不必要的浪费。
本文提出的照明控制系统主要利用短距离无线通信和CAN总线技术,应用于小环境光源照明控制,由无线通信基站、无线通信从站和终端节点组成。本方案适合小环境光源控制,克服了自动化程度低、管理比较混乱、控制相对分散的传统照明控制系统的缺点,为人们生活提供一个更加智能化的环境。
2.原理及技术
本研究方案主要应用到短距离无线通信技术和CAN总线技术。其中,短距离无线通信技术采用低功率短距离无线通信技术,采用nRF905无线射频收发芯片。无线通信基站由STC89C52和nRF905无线收发器组成。STC89C52为改基站的控制芯片,用来产生控制信号,并对从站返回的状态做出反应,确保照明光源运转正常;nRF905无线收发器为基站信号发送设备,通过nRF905完成对控制信号的发送和对从站发送的照明光源状态信号的接收。
2.1 短距离无线通信
随着通信和信息技术的不断发展,短距离无线通信技术的应用步伐不断加快,正日益走向成熟。一般意义上,只要通信收发双方通过无线电波传输信息且传输距离限制在较短范围(几十米)以内,就可称为短距离无线通信。短距离无线通信技术的工作频段为ISM频段,使用这类频段不需要任何许可证,通常只要求发射不超过一定的功率(通常低于1W),只要不干扰其它频段即可。目前常见的短距离无线通信经常应用于以下几个ISM频段:27MHz频段;2.4GHz频段和315MHz;433MHz和868MHz等频段。
2.2 CAN总线
CAN总线是德国BOSCH公司从80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议,它是一种多主总线,通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维。通信速率可达1MBPS。CAN总线是具有通信速率高、容易实现、且性价比高等诸多特点的一种已形成国际标准的现场总线,是最有前途的现场总线之一。
3.选用部件
本方案所用设备主要为PHILIPS半导体生产PCA89C250收发器、SJA1000控制器和挪威Nordic公司nRF905无线收发器。
PCA82C250是CAN控制器的物理接口,其主要作用是:给BUS提供差动发送信号,给CAN控制器提供差动接受信号。该芯片采用5V直流电供电,PCA82C50是针对汽车中高速通讯的应用而设计,符合ISO11898标准。
SJA1000是一种CAN独立控制器,通常用于自动化领域,用来控制区域网络控制。SJA1000与控制器Basic CAN最主要的不同在于SJA1000提供了Pelican的全新工作模式,在该模式下,CAN总线符合全部的CAN2.0B协议。
挪威Nordic公司的nRF905芯片主要应用于小面积区域。nRF905在无线数据通信、无线报警及安全系统、无线监测、无线开锁、家庭自动化和玩具等诸多领域得到广泛应用。
4.系统硬件
4.1 nRF905通讯模块
nRF905与STC89C52单片机硬件接口如图1所示。
4.2 CAN控制收发器
本方案用到的PCA82C250芯片是为CAN协议配置的物理总线接口,能够为CAN总线提供差动发送能力,为SJA1000提供差动接收能力。图2为SJA1000与PAC82C250组成的硬件图。
5.系统软件
硬件操作需要通过软件来实现。软件的基本操作包括初始化和常规服务两部分。初始化服务包括SJA1000和nRF905两个芯片的初始化,SJA1000发送和接收的配置,nRF905的发送和接收的配置;常规服务包括:无线通信基站、无线通信从站、无线终端节点之间的通信。
5.1 CAN总线操作
初始化SJA1000芯片,配置SJA_MOD寄存器,进入复位模式,确定验收滤波器模式;配置SJA_CDR0寄存器,选择PeliCAN模式,禁止SJA1000的CLKOUT引脚;配置总线定时寄存器波特率设置为125Kbps,配置输出控制寄存器为正常输出模式,TX0为下拉,TX1为下拉;配置命令寄存器释放接收缓冲器,配置验收滤波寄存器。
5.2 无线数据操作
初始化nRF905,nRF905所有配置都是通过SPI接口进行,SPI接口由5个寄存器组成,只有在掉电模式和Standby模式是激活的。置高PWR_UP,置低TRX_CE使nRF905工作于Standby模式。SPI接口包括5个内部寄存器:状态寄存器、RF配置寄存器、发送地址寄存器、发送有效数据寄存器、接收有效数据寄存器。通过配置RF配置寄存器可使nRF905正常运行。
5.3 CAN总线数据发送
CAN发送:发送缓冲器配置分为描述符区和数据区,描述符区第一个字节是帧信息字节,它说明了帧格式(标准帧格式或扩展帧格式)、远程或数据帧和数据长度。标准帧格式有两个字节的识别码,扩展帧格式有4个字节的识别码,数据长度最长为8个字节,发送缓冲器长13个字节。配置发送缓冲器工作在扩展帧格式,发送数据帧,数据长度为8个字节,识别码与下位机匹配,发送数据为nRF905无线接收的数据。检测状态寄存器,接收状态位为0、发送完成状态位为1且发送缓冲器状态位为1,则将发送缓冲器数据放入TX缓冲器,命令寄存器SJA_CMR发送请求位置1,发送数据。
5.4 CAM总线数据接收
CAN接收:中断寄存器SJA_IR接收中断位置高,开始接收RX缓冲区数据,将数据存入接收缓冲区,存储完成后接收缓冲器位置高释放RX缓冲区;释放仲裁丢失捕捉寄存器和错误捕捉寄存器。
5.5 无线数据发送
nRF905发送:TRX_CE=0,TXEN=0,nRF905处于SPI编程;CSN置低,SPI等待一条指令W_TX_PAYLOAD=“00100000”,写TX有效数据,写操作从字节0开始;发送TX缓存存放数据;CSN置高;CSN置低,SPI等待一条指令,W_TX_ADDRESS=“00100010”,写TX地址,全部写操作从字节0开始;发送TX缓存存放地址;CSN置高;TRX_CE置高开始发送;发送完成后TRX_CE置低。
5.6 无线数据接收
nRF905接收:TRX_CE=1,TXEN=0,nRF905处于接收状态;DR=1&&TRX_CE==1&&TXEN==0是否为1,判断是否有新数据传入且数据接收完成,TRX_CE=0进入Standby模式;CSN置低,SPI等待一条指令,R_RX_PAYLOAD=“00100100”,读RX有效数据,读操作从字节0开始;CSN置高;TRX_CE=1。
5.7 无线通信基站控制
常规服务即无线通信基站工作包括:在完成对nRF905芯片的初始化后使TXEN和TRX_CE引脚置低,nRF905处于SPI编程,将nRF905所发地址及数据写入缓存,置高TRX_CE和TXEN引脚,发送数据,发送不成功则重新发送,如果成功,置低TRX_CE,等待下一个数据发送。
6.系统测试
将CAN收发器单片机的串行接口与PC机串口相连,利用PC机串口通信程序将数据通过串口发送给CAN接收器,实现CAN节点的收发数据测试。串行通信的参数设置为:串口端口号:1;波特率:9600bps;数据位:8位;停止位:1位。
在使用串口时先要打开串口,然后将数据传给CAN节点单片机。发送数据中要包含无线控制器的下位机地址和其他控制信息,如在实验中使用的节点地址为0x00020406、其他控制数据为34。34对应的二进制数据为00110100。实验表明,本方案给出的无线与有线混合的网络控制系统工作正常。
无线通信基站发送0X34到无线通信从站,从站接收信号后通过CAN总线发送至终端节点,终端节点接收并在数码管显示接收数据,并控制下面LED灯相应的暗灭,显示正常发送RXOK信号通过CAN总线传输至无线通信从站,从站将信号发送至基站,基站接收信号并将数码管置零,等待下一个发送信息。
7.小结
该系统能利用有线与无线网络相结合完成对光源的控制,取得了较好的效果,综合了有线和无线网络的各自优点,使得网络控制成本更低、网络利用率更高、系统智能化更强,便于网络的管理和应用,适合学校、家庭、政府、企业等场所应用,该网络结构的应用将具有可观的社会效益和经济效益。
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