高速传输系统范文

高速传输系统范文（精选12篇）

高速传输系统 第1篇

传统的图像传输普遍采用由PC机主板所提供的各类接口来实现, 如PCI接口、EPP接口、IEEE 1394接口等。以上三种接口分别存在无法作电磁屏蔽, 传输慢, 与外围PC无法兼容的等缺点。

该系统基于USB总线技术, 将CY7C68013A芯片的Slave FIFO块传输接口模式和FPGA技术相结合, 实现了计算机与外设之间高速的图像数据传输。

1 系统设计

1.1 硬件及外设控制设计

USB接口单元的主要芯片是CY7C68013A, 负责完成硬件系统与PC之间的图像传输。它与外设有三种接口方式:端口模式、可编程接口GPIF和Slave FIFO。Slave FIFO方式是从机工作方式, 在具有外部数据处理逻辑的设备中, USB数据在主机和外部逻辑设备中传输, 通常不需要FX2LP的CPU参与, 而是经过FX2LP内部端点FIFO来传输。外部控制器可对多个端点的FIFO选择读写。FX2LP的Slave FIFO工作方式可设为同步或异步;工作时钟均可由内部产生或外部输入。基于该系统处理的是高速图像的传输, 需要外部控制器直接对FIFO进行控制, 故采用从机, 即Slave FIFO方式。

高速图像传输的原理:首先图像可由计算机上层应用软件发送或者接收, 再通过USB接口芯片连接高速缓存。

USB接口采用CY7C68013A芯片的SlaveFIFO接口模式, 使得上层PC与缓冲器之间能够高速通信, 并利用FPGA控制USB的高速传输。CY7C68013A的主要功能信号及与FPGA之间的握手信号。IFCLK为时钟信号, 可以选择由外部输入或者内部输出;FI-FOADR[1:0]引脚选择4个FIFO (2, 4, 6或8) 中的一个与USB数据总线FD连接。定义该系统中上行数据传输为FIFOADR[1:0]=10, 即为EP6端口;下行数据传输为FIFOADR[1:0]=01, 即为EP2端口。FLAGB, FLAGC为所选择FIFO的标志信号, FLAGB代表FIFO为满;FLAGC代表FIFO为空;默认低电平有效。FPGA可以通过不断查询这两个标志信号决定是否进行读或写操作。SLOE为读/写使能信号;SLWR, SLRD分别为读写控制信号, 在同步和异步模式下, 控制信号不一;FD[15:0]为16位的双向数据总线。PA0, PA1为输出信号, 作为硬件系统工作状态的控制信号。

1.2 软件设计

图像传输系统的软件设计主要包括三个部分:固件程序设计、驱动程序设计和计算机上层应用软件。固件程序是硬件中的软件部分, 主要包括初始化、处理标准的USB设备请求以及USB挂起时的电源管理等。固件首先初始化内部的状态变量, 然后调用用户初始化函数TD_Init () 从该函数返回后, 固件初始化USB接口到未配置状态并使能中断然后每间隔进行一次设备重枚举直到端点0接收到一个SETUP包。一旦检测到SETUP包, 固件函数将开始交互下述任务调度:调用用户函数TD_Poll () ;判断是否有标准设备请求等待处理。如果有, 分析该请求并响应;判断USB内核是否收到USB挂起信号。如果有, 则调用用户函TD_Suspend () 。从该函数成功返回TRUE值后, 在检测是否发生USB唤醒事件。如果未检测到, 则处理器进入挂起方式;如果有, 则调用用户函数TD_Resume () , 程序继续运行。如果从TD_Suspend函数返回FALSE, 则程序继续进行。TD_Init函数负责CY7C68013A进行初始化, 首先设置时钟为48 MHz, 然后设置芯片工作于从属FIFO块传输模式, 并配置端点6工作于自动块传输IN, 端点2自动块传输OUT模式。其主要程序段如下:

DR_VendorCmnd函数负责处理上位机发出的用户自定义请求, 通过控制PA0, PA1的高低电平, 以控制整个硬件系统的运行。该系统中, 使用0xB3使PA0置低进行图像数据的上行操作, 用0xB4使PA0置高进行图像数据的下行操作, 使用0xB5使PA1置低来通知硬件开始传输, 使用0xB6请求使PA1置高以通知硬件系统停止传输。USB设备驱动程序负责建立起主机端和设备端的联系。驱动程序主要有两个:一是开机自动将固件程序下载至芯片RAM中, 以由增强性8051执行。结合CYPRESS开发包EZ-Loader Drivers以及HEX2C和Windows DDK即可生成所需要固件自动下载程序*.sys文件。二是完成上位机应用程序和硬件设备之间的数据传输。其主要包括驱动程序入口例程、即插即用例程、分发例程、电源管理例程和卸载例程。本系统根据通用驱动结合自身需要, 在DDK环境下修改编译, 生成自己需要的驱动程序。USB上层应用程序都通过I/O控制来访问设备驱动程序。上层应用程序首先通过调用Win32函数CreaFile () 来取得访问设备驱动程序的句柄;然后应用程序使用Win32函数DeviceIo-Control () 来提交I/O控制码, 并且为CreaFile () 函数返回的设备句柄设置I/O缓冲区。该系统中, 设置USB端口缓冲区FIFO为1 024 B, 端口非空即读取, 保持了传输的连续性, 并且每次以帧结构包形式传输, 每包的大小为512 B。以实验中为例, 每传输大小为245 KB的一幅图像, 需要490个包进行传输。接收端应用程序流程图如图1所示。发送端应用程序流程类似, 少了判断图像是否完整一幅, 而多了传输完毕之后的图像数据校验。

接收端应用程序流程图如图1所示。发送端应用程序流程类似, 少了判断图像是否完整一幅, 而多了传输完毕之后的图像数据校验。

摘要：随着铁路的发展, 货运系统的提速, 货车运输过程中有可能出现包装松懈、偏载, 给列车形成安全造成隐患, 这需要我们应用摄像系统来帮助我们及时检查, 发现存在隐患并及时处理。本文介绍一种利用摄像系统监测铁路货运过程中的包装松懈, 偏载造成的安全隐患, 用快传输图像的方法及时发现处理隐患车厢的技术。

关键词：运输安全,图像传输

参考文献

高速铁路通信系统技术 第2篇

摘要：随着社会的技术飞跃和高速发展，人们对高速铁路通信的要求越来越高，构建一个先进的高速铁道通信系统已成为大众日期夜盼的事项。

目前，我国对高速铁路通信系统的存在较高需求，而目前高速铁路通信系统仍存在较多问题，需要改进和提升。

因此，本文通过对高速铁路系统的现状进行分析，提出了系统仍存在的问题及目前可以应用的解决方法，并对高速铁路通信系统所采用的高新技术进行阐述，把通信技术、计算机及网络技术有效地结合在一起，构成满足大众需求的综合性的通信系统。

船用高速宽带联接系统　等 第3篇

美国波音公司向海上船舶提供了一种船用高速宽带联接系统。该系统是一种船用高速通信服务系统，通过船上卫星通信，再经船内局域网向乘客提供宽带高速联接互联网及内部网、收发电子邮件、实况转播电视节目等服务。在安装了相应设备的船上，乘客用自己的笔记本电脑或具有局域网功能的掌上电脑就能收看新闻、气象、目的地等相关信息以及浏览网上娱乐内容，而且船航行到任何海域都可与陆上保持联系。波音公司有关负责人表示：“这种海陆之间的宽带联接系统，不仅可以提高海上交通的安全性，而且还可以扩大娱乐范围，与目前海上船舶所使用的窄频带通信系统相比，波音宽带联接系统可将通信速度提高约十倍，船员在世界上任何水域都可通过高速的因特网获取更多的信息。”◆

降低摩擦阻力的船用防水材料

日本三井造船公司研制成一种新型的船用防水材料，它能有效地降低40％以上的船舶航行摩擦阻力，因而能大大提高船舶的推进效率。

这种防水材料表面涂有一层防水漆，将材料浸入水中后，整个材料表面便会形成一层薄薄的防水气膜。这种形成于整个材料表面的气膜具有如下特性：当空气从外部到达材料表面时，该材料则具有吸收这种被施加气体的能力。该项新技术获得了成功实施，研究人员在船头施加少量的气流，使船壳底部的整个表面形成薄气膜，以此来降低摩擦阻力。

试验结果表明，在罐装船以20海里的时速高速航行时，摩擦阻力能降低40％左右；在航行速度为时速15海里时，摩擦阻力可降低50％左右；在航行时速低于7海里时，摩擦阻力可降低80％以上。◆

世界上隐蔽性能最优的核潜艇

英海军研制出集百年造艇技术结晶的“机敏”级核动力攻击型潜艇。该艇是当代隐蔽性能最优、噪声最低的（仅100分贝）、处于世界领先地位的核潜艇。“机敏”级核动力攻击潜艇具有三大卓越特点：一、火力强，比英现役核潜艇多达50％武器载荷；二、可在服役期内（25年）无需更换核燃料；三、以光纤红外热成像摄像机取代传统潜望镜。

“机敏”级核潜艇是世界上第一艘无桨喷水推进的攻击型核潜艇。在对付日益严重的恐怖威胁中，具有在远离海岸的水下窃听移动电信的功能。

“机敏”级核潜艇：排水量7 800吨，长97米，宽11．3米。造价35亿英镑／艘，2009年服役。共建造8艘。◆

国产最大非自航半潜驳工程船

浙江台州制造的“奔腾诚基工8号”船是目前中国沉降深度最大的非自航半潜驳工程船，该船为钢质、平甲板、四角塔楼结构，总长54米，型宽36米，型深4．5米，拥有4个高达24米的作业塔，沉降最大深度达到24米，主要用于

3 500吨级沉箱运输、大型码头和跨海大桥桥梁作业，也可作为其他大型钢结构运输和水泥预制件的筑港搬运工具。经过9个多月精心打造，6月底，“奔腾诚基工8号”前往大连进行处女航。◆

巨型总段法造再气化船获得成功

大宇造船最近对外透露，公司用巨型总段方法建造再气化（ＬＮＧ－ＲＶ）船获得成功。大宇在建造ＬＮＧ－ＲＶ船的过程中，首先对船艏的4个分段进行总组，形成重达2 580吨的巨型分段，然后再通过浮吊进行船体组装，从而达到缩短建造周期的目的。与其他巨型分段不同，ＬＮＧ－ＲＶ船艏极其复杂，需要安装天然气传输装置。据报道，分段如此之重，是各家造船厂都没有尝试过的。在ＬＮＧ－ＲＶ船的建造过程中，工作难度极大，要求有高超的技术水平。采用该方法，能够使工期缩短1个月，且能提高施工的安全性。大宇表示，今后要将这一方法进一步推广。◆

中船重工获得世界最大吨位散货船订单

近日，中船重工所属渤海船舶重工有限责任公司和中国船舶重工国际贸易有限公司作为联合卖方，与新加坡百国盛环球航运公司在北京签署了4艘38．8万载重吨矿砂船建造合同。

38．8万吨矿砂船，是迄今为止中国制造的吨位最大的船舶，也是世界上最大的散货运输船。其主尺度为：总长360．6米，型宽65米，型深30．5米，设计吃水22米，航速不低于14．8节，续航力25 000里。该船是目前世界上同类产品中吨位最大的环保型船舶，由渤船重工自主研发，具有自主知识产权。本次合同的成功签订，标志着渤船重工自主研发能力又有了新突破，自主研发水平和成果得到了国际船舶市场更加广泛的认可，公司的产品结构进一步向高技术含量、大型化和批量化方向发展。◆

国内最大全自动铺排船顺利下水

近日，由中国长航集团长江船舶设计院为武汉航道工程局设计的40米长江及沿海航道铺排船“长雁1号”顺利下水，这是我国目前最大的全自动化江海型铺排船。该型船的顺利下水，标志着我国在工程船设计领域取得新的突破。

40米长江及沿海铺排船，主要用于在长江及海上水域软基础（沙质等）河床上铺设砂肋软体排、砂袋堤芯或砼联锁块软体排。该船为钢质非自航工程船，船体为双底、单甲板结构，能适应长江航道和沿海堤岸对软质基础河床和堤岸护底构筑物的要求，该船采用工控计算机和专用控制软件实现了铺排和检测的自动化控制。◆

中国研制双承重吊船系统

中国石油工业的蓬勃发展，刺激了市场对离岸石油设施及海上重型运输服务的需求，而中国企业在相关技术领域积极与国际接轨，并大胆创新以追求更先进的设备及生产力。中石油集团旗下的中国石油天然气第一建设公司（ＣＰＦＣＣ）日前与专长于海上重吊运输的挪威ＳｅａＭｅｔｒｉｃ国际等公司签署合同，联合建造、组装及试验全球首台起吊能力2万吨的双承重吊船（ＴｗｉｎＭａｒｉｎｅＬｉｆｔｅｒ，ＴＭＬ）系统。

双承重吊船系统的原理是利用两艘各配备4支类似巨型“千斤顶”的重型运输船同时操作，以举起海上作业平台、钻油台等大型离岸石油设施，每支“千斤顶”举重能力达2 500吨，长度更可由75米延长至90米。上述两艘ＤＰ－3动力的半潜式重型运输船各长140米，宽40米，载重量分别达2．5万吨，最高下潜深度为负20米。

参与这项建造工程的公司包括ＣＰＦＣＣ、阿什卡（香港）公司、江苏靖江南洋船舶制造公司及ＳｅａＭｅｔｒｉｃ国际公司。其中ＣＰＦＣＣ将负责管理整项工程、建造ＴＭＬ的“千斤顶”装备、组装及试验ＴＭＬ系统，而ＳｅａＭｅｔｒｉｃ国际亦承担ＴＭＬ系统的设计工作。另外，两艘重型运输船的建造工程则由靖江南洋船舶制造公司负责。

ＳｅａＭｅｔｒｉｃ国际的财务总监安达逊称：“这对ＳｅａＭｅｔｒｉｃ来说是一项重大突破，我们与有实力的集团签署了一份理想的合同。我们同时拥有建造1台双举重系统及两艘180米长的半潜式重型运输船的选择权，这批船足够支持一套承重能力达3万吨的双举重系统。”

另外，中石油集团早前亦接收了由中国自主研制的全球最大座底式钻井平台——中油海3号。该钻井平台由中国石油海洋工程公司与上海708所联合研制，由山海关造船厂制造，全长78．4米，宽41米，上甲板高20．9米，空船总重量5 888吨，适合10米以内水深的海上作业，是目前全球最大的座底式钻井平台。该平台投用后，将大大提高中国石油滩海地区勘探开发的能力。

中石油今年5月宣布，在渤海湾滩海地区发现储量规模达10亿吨的冀东南堡油田。这被视为40多年来中国石油勘探又一个最重大的发现。◆

美海军将建造4艘世界最大的两栖战舰

据美《今日防务》6月5日报道，美海军将花24亿美元（由诺·格公司设计）建造世界最大的4艘新一代两栖攻击舰。

诺·罗公司应在2012－2013年前，建成第一艘世界最大排水量5万吨级的ＬＨＡ－6两栖攻击舰。

5万吨级的ＬＨＡ－6两栖攻击舰（比轻型航母还要大），是一型远征打击群（ＥＳＧ）的旗舰；也是海上基地重要的组成部分。

该型舰可搭载登陆艇、Ｆ－35Ｂ型短距／垂直起降战斗机、ＯＶ－22旋翼机和各型直升机。计划4艘ＬＨＡ到2018年全部建成。

高速相干光传输系统链路优化方案 第4篇

目前,基于相干光接收及数字信号处理技术补偿色散和偏振模色散已成为长距离、骨干和大容量光纤传输系统的主流选择[1,2]。对高速相干光通信系统的非线性传输性能管理和优化大多基于规则跨段配置场景,即系统中每个光纤跨段的光纤类型、长度和放大器增益配置完全相同。此时每个跨段非线性作用互不相关,各跨段采用相同的最优入纤功率即可取得最优系统性能。但是,在实际部署过程中,常常出现各跨段光纤长度并不相同甚至有较大差别的情况。针对非规则链路,在每个光纤跨段完全补偿该段链路衰减的传统功率控制方案无法取得最优性能,而实现最优的传输性能则往往需要较多的跨段功率和光放大器增益调节,这将导致系统中存在较大的调节时延、瞬态效应和代价。

针对上述问题,本文提出一种不规则跨段下的跨段功率及光放大器增益配置方案,在保证系统传输性能达到预定要求的同时,尽量减少链路中所需调节的光放大器个数,以减轻或避免由于过多的链路调节而导致的代价。仿真表明,对于10跨段系统,相对于性能最优配置方案,该优化方法可将链路中所需调节的EDFA(掺铒光纤放大器)个数从8个降低到4个,而传输性能仅下降0.2dB。该方案对实现快速的高速相干光系统设计、部署和性能在线优化具有指导意义。

1 高速相干光传输逐次优化配置算法

对于链路不规则、无色散补偿的高速相干光传输系统,如图1所示,由于链路中的色散、偏振模色散均通过接收端数字信号处理技术完全补偿,因此系统性能主要受限于链路EDFA引入的ASE(放大自发辐射)噪声和光纤非线性效应。

针对图1所示的不规则链路传输系统,每个光纤跨段均存在最优入射功率及最优的放大器增益,其中各跨段放大器的最优增益可以表示如下:

式中,αn、Lspan,n分别为第n个光纤跨段的光纤衰减系数和光纤长度。接收端系统相应的Q因子可以参考非规则跨段条件下接收端SNR(信噪比)的级联规则计算得到[3,4]:

式中,snr(n)为每一段的SNR,其计算与该段光纤的相关参数、入纤功率和放大器的配置相关[4]。

对于不同的调制格式,如BPSK(二进制相移键控)、QPSK(正交相移键控)和16QAM(16阶正交幅度调制)等,SNR、Q因子和BER(误码率)的关系由下式给出[5]:

式中,V表示调制阶数,erfc和erfc-1分别为误差和互补误差函数。

对于一个给定增益配置(通常为链路衰减完全补偿)的传输链路,通过公式(1)给出的最优化光纤配置可以实现系统性能的提升。但是,在最优化配置过程中,可能会发生链路EDFA调节过多导致较大的调节时延和瞬态效应等问题。因此,在保证系统性能达到要求或接近最优的同时,尽量减少系统中需要调节的EDFA个数成为高速相干光传输系统链路优化的主要目标。针对该问题,本文提出根据链路顺序从前向后逐次优化的策略,主要思路为首先计算出最优增益配置,然后按照从前向后的跨段顺序逐次计算将放大器的初始增益调整到对应的最优增益值时的传输性能,直到传输性能达到给定参考阈值完成优化计算。在优化过程中,为保证系统性能达到要求,设置Q≥Qref,其中Qref为保证光路可靠性传输所要求达到的指标。

假设光传输系统链路存在NS个跨段,在系统接收端,信号的质量参数Q受发射端入纤光功率Pin,1、各放大器的增益Gn(n=1,…,NS)、各跨段的长度Ln(n=1,…,NS)以及各放大器的噪声特性的影响。对于给定的链路,其中可调节的参量包括第一段光纤的入射功率Pin,1及每一跨段对应的放大器增益Gn。在系统优化前,存在入纤功率初始值Porig和各放大器增益初始值Gorig,n(n=1,…,NS)。在各跨段的衰减、各放大器噪声特性均确定的条件下,Q值最优(Qopt)时对应的系统参数为最优入纤功率Popt、最优增益配置Gopt,n(n=1,…,NS)。逐次优化配置算法的流程图如图2所示。

步骤1:通过管理或控制平面数据库获取光纤的链路配置,包括光路各传输跨段的传输光纤色散、衰减和非线性系数等参数,以及光纤第一跨段入射功率Pin,1、各可调放大器增益或衰减器的衰减、调节范围等信息。采用公式(3)计算出当前配置下的Q因子(Qorig),并根据Qorig设置Qref。

步骤2:在实际器件允许范围内,根据公式(1)计算出不规则链路的最优增益配置Gopt,n(n=1,…,NS)及相应的最优入射功率Popt,并根据最优化算法计算出接收端的最优传输性能Qopt。

步骤3:按链路顺序优先的方式,先将源节点入纤功率Pin,1选取为Popt,将G1设置为Gopt,1,采用公式(3)计算对应的Q1,比较Q1与Qref,若Q1>Qref,取Q1对应调节量,优化结束,转至步骤6;否则,继续步骤4,取k=1。

步骤4:令k=k+1,将Gk设置为Gopt,k,采用公式(3)计算对应的Qk。

步骤5:比较Qk与Qref,若Qk>Qref,优化结束,转至步骤6;否则,比较k与n,若k<n,继续步骤4,否则,取Qk对应调节量,优化结束,转至步骤6。

步骤6:将采用该优化方法得到的调节量通过网管或控制平面发送到各功率可调单元(如EDFA或可调光衰减器),进行发射机功率或相关光放大器增益的动态调节,并将最新的配置参数保存在网管或控制平面的数据库中。

优化配置计算过程中,首先根据链路初始增益配置传输性能,设置参考阈值,然后计算传输链路的最优传输性能及对应的最优入纤功率和最优增益配置,最后通过逐次优化策略调节链路中的增益配置,直到传输性能达到参考阈值。

2 仿真验证及结果分析

根据上述方法,对链路跨段不规则的100Gbit/s PDM-QPSK(偏分复用-QPSK)系统进行仿真。链路由10个光纤长度不同、EDFA增益不同的跨段组成。各EDFA的噪声指数均为6dB,各跨段均由G.652标准单模光纤构成,其衰减、色散和非线性系数分别为0.2dB/km、17ps/(nm·km)及1.36 W/km,各跨段光纤长度如表1所示。根据非规则链路的传统增益配置方法,将各跨段EDFA的初始增益值配置为完全补偿该跨段光纤衰减所对应的增益。在理论计算中假设信道个数为80个,在仿真中将信道个数设置为17个。

采用初始增益配置、最优增益配置和逐次优化增益配置3种方法,得到的最优系统性能及EDFA增益调节分布如图3所示。

在逐次优化策略中将Qref设置为20dB,由图3可以发现,相对于链路衰减完全补偿的初始增益配置方案,逐次优化方案和各跨段EDFA都调节的最佳配置方案,其Q因子提升了1.2dB。但是,对于最优配置方案而言,为实现1.2dB的性能提升,几乎所有的EDFA都进行了增益调节。而过多地调节站点个数造成了较大的调节时延和调节代价,在线增益调节过程中还会造成瞬态效应等性能损伤。本文所设计的逐次优化配置算法在尽可能提高并保证接收端性能要求的同时,按照从前向后的调节次序尽可能减少需要调节的EDFA个数。由图3(a)可以发现,仅对前4个EDFA进行增益优化配置后,系统Q因子就提升了1.1dB,接近最优增益配置方案。图3(b)的系统仿真结果同样证明通过从前向后逐次调节前4个节点的EDFA增益值,系统Q因子相对于初始增益配置提升了1.1dB,非常接近最优配置方案下的系统性能。因此逐次优化方案在显著提升系统性能、满足传输质量需求的同时,能够尽量减小链路所需调节的EDFA个数,从而有效降低实现系统性能提升所需的调节代价,具有性能提升快、调节代价低等优势。

3 结束语

随着高速相干光通信在长距、大容量、骨干光传输中的大规模应用,链路中的功率管理和增益优化配置成为实际部署过程中的重要问题。本文提出了基于逐次优化思想的链路功率及增益配置方案,旨在提升系统传输性能的同时尽量降低系统中所需调节的EDFA数量,以避免由于过多的功率调节导致的时延、瞬态效应和调节代价。仿真结果证明,使用逐次优化方法,系统传输性能在逼近最优的同时,所需调节的EDFA数量相对于最优性能方案降低了一半,为高速相干光通信系统及网络的升级规划和在线优化提供了一种经济有效的手段。

参考文献

[1]胡毅,杨家龙.40/100G相干光通信模块的技术分析[J].烽火科技,2011,(6):13-15.

[2]Xie Chongjin,Raybon Greg,Chandrasekhar S.Comparison of RZ and NRZ formats in 112-Gbs PDMQPSK long haul coherent transmission systems[C]//OFC/NFOEC 2011.Los Angeles,CA,USA:OSA,2011:JThA39.

[3]Poggiolini P.The GN model of non-linear propagation in uncompensated coherent optical systems[J].Lightwave Technol,2012,30(24):3857-3879.

[4]李炜,陈宝靖,柴京,等.100Gb/s PDM-QPSK系统传输性能评估技术研究[J].光通信技术,2015,(4):15-17.

高速公路通信系统简析 第5篇

高速公路通信系统简析

文章以高速公路发展情况为依据,分别通过对光纤数字传输子系统、程控数字交换子系统、光缆子系统和通信电源子系统的.介绍,全面分析和介绍了高速公路通信系统的情况.

作 者：熊俊 叶景福  作者单位：江西省公路管理局交通通信总站,江西,南昌,330000 刊 名：科技创业月刊 英文刊名：PIONEERING WITH SCIENCE & TECHNOLOGY MONTHLY 年，卷(期)：2010 “”(1) 分类号：U412.366 关键词：光纤数字传输子系统   程控数字交换子系统   光缆子系统   通信电源子系统  

高速公路通信系统管理与维护 第6篇

关键词：高速公路 通信系统 管理 维护

1 高速公路通信系统管理与维护的重要性

高速公路的通信系统是高速公路机电系统的重要组成部分，其影响是贯通了整个高速公路工程的。而高速公路事业，则是衔接着各地与各地之间的经济交流、文化交流的一个关键点。只有做好了高速公路事业，才能够使经济的市场化得到更进一步的落实，才能让“改革开放”这一伟大国策不流于形式，才能从根本上提高国家的整体实力。在社会竞争日益激烈的今天，趋于性的竞争已经远远满足不了人们的需求了。让高速公路事业发展壮大起来，已经是国家势在必行的一项重要举措了。要想做好高速公路事业，让高速公路事业满足国家发展的需要，就必须让其系统更为完备。而要让其系统更为完备，就必须从其通信系统开始抓起。由于高速公路事业的不断发展、社会竞争的日益激烈，高速公路的车流量也渐趋高压化了，这就给高速公路带来了许多的不定性因素，其通信系统即使在整个公路工程完工后能够符合设计的要求，在投入使用后，也往往会因为各方各面的原因而造成一定的损伤。这就奠定了高速公路通信系统管理与维护的重要地位。只有做到合理、精准、实时地对高速公路通信系统进行管理与维护，才能够从根本上提高高速公路的整体质量，才能够让高速公路更为贴近人们的需求，才能够让高速公路的整个系统更加完备。

2 高速公路通信系统管理与维护措施

通信维护是通信管理最重要的内容。通信系统的设备构成较为复杂，各种设备的具体维护内容和要求也不尽相同，这就给维护工作带来了一定的难度。但只要我们遵循客观规律，注重维护工作的科学性，认认真真地做好维护工作中的每一个环节，通信畅通就有保证。

2.1 高速公路专用通信网应统一规划，统一标准、尽快联网，为信息化打好基础

我们应该认识到要使高速公路发挥最大的效益和作用，高速公路必须提高信息化程度和水平，而高速公路信息化的基础就是完整、可靠的通信网络，目前我国的高速公路是分段建设，通信系统未形成网络，不利于今后的联网，因此高速公路专用通信联网势在必行，在建设前期，应统一规划，统一标准、建设分步实施，区域联网、跨区域联网、跨行业联网，为交通信息化打好基础。

2.2 对已建高速公路应提高交通信息化水平，对新建高速公路要充分考虑信息化建设

我国的高速公路建设速度在世界上史无前例，但道路信息化水平不高，现阶段交通量也不大，利用率较低。但随着市场经济的飞速发展，交通量将会有一个突飞猛进的增长，为了发挥高速公路的优势和提高投资效益，必须对已建高速公路进行改造，挖掘潜能，提高其信息化水平，并对新建高速公路要充分考慮信息化建设，统筹规划，按需建设、分步实施。

2.3 按实际需求考虑高速公路通信信息技术的应用和建设

交通管理部门对信息化建设应高瞻远瞩。建议部主管部门及时制定交通信息化有关技术、设计、施工、监理、验收等标准和规范，一切有依有据。可委托部通信中心联合部属科研院及相关企业及时制定和修订相关规则，组织相关专题研讨会，为制定政策等献计献策，提供有力依据；按实际需求考虑高速公路通信信息技术的应用和建设。另建议主管部门加强信息化建设的管理和投入，重点在智能交通的相关研究、产业化、建设的招投标管理，市场准入制的落实和监督，质量与安全的结合，信用评估制的实施等，使之良性竞争促发展，让基础设施真正发挥投资效益，质量更上新台阶。

3 结语

高速公路通信系统是为了满足高速公路现代化管理的需要，为了实现高速公路“高效、快速、安全”这一目标提供必要保障。而如何使整个系统处于良好的工作状态，这不仅决定于系统各项设备本身，更重要的是取决于我们对维护管理工作的认识、方法、力度和水平。现代化维护管理投资大、技术含量高，占用人员多，因此，我们在日常维护管理中要善于发现问题并根据自己的实际维护管理经验，提出相应的对策，并加以解决改进，充分发挥系统本身的优势，更好的为高速公路现代化管理服务。

参考文献：

[1]徐超忠.浅谈德国高速公路通信信息系统的管理[J].中国交通信息产业，2003-07-11.

[2]单洪海，马春凤，魏红素.高速公路通信系统的管理与维护[J].交通科技与经济，2005-09-05.

[3]王教宏.浅析高速公路通信系统现代化维护管理[J].工程技术，2010-10-25.

高速红外通信系统设计 第7篇

1.1 研究的背景及意义

物联网技术是当前研究热点,物联网的普及会使人们的生活日益便利。但是,目前基于物联网的设备还较少,需要人们不断开发。红外通信作为物联网通信的一种数据传输手段,是物联网技术的必要有益补充。与无线通信相比,红外通信技术具有安全、信息不易泄露的优势,但是其传输速率容易受到设备与环境的影响。

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。接收端将吸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,红外通信的本质就是对二进制数字信号进行调制与解调,以方便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。红外通信技术适合于低成本、跨平台、点对点高速数据连接,尤其是嵌入式系统。

1.2 本设计的目的

通过寻找高速的红外光源以及感光器件,设计出一套高速的红外通信系统。该系统可以通过串口将电脑连接起来,实现两台电脑之间的高速数据传输。通过本设计,可以帮助我们了解物联网相关知识,培养电子系统研发设计能力。

2 系统硬件部分

硬件电路图如图1所示 :

图 1 中 :

(1)红外发射头 :用于发射红外信号,波长为940nm 38k NEC编码信号的发射。

(2)红外接收头 :用于接收红外信号,进而单片机进行分析解码操作。

(3)红外头扩展 :该接口为红外发射头的扩展,可以连接多个红外发射头(常称红外发射模块),用于安放到不同的位置实现多方位控制。

(4)UART单片机串口通信接口 :该端口为单片机串口(TTL),作为与外界单片机的通信桥梁,其默认设置的波特率为9600bps。

3 系统结构与系统软件

3.1 系统结构

系统实现的功能是利用RS232实现红外模块与电脑的通信,通过高速红外接口实现两个红外模块之间的通信,红外模块实现RS232串口通信与红外通信数据的转发,最终实现两台电脑之间的通信,即采用红外方式实现串口透传。

3.2 软件流程图

软件流程图如图2所示。

以上流程主要完成了红外接收机数据接收并通过串口发送给电脑的功能。

4 系统测试

4.1 近距离测试

近距离红外通信基本不受角度限制,因为红外线在反射后仍可被接收模块收到。

4.2 远距离测试

经过测量,实验所用器件的有效传输距离上限在10米左右,大于10米后会出现传输的不稳定,在大于12米后,几乎接收不到信号。而在8到10米的情况下,其传输角度在30°之间。

5 总结

随着科技进步,人们对红外线认识的加深,红外线的应用领域不断扩大,目前已经开发出了众多的应用产品,从医疗、检测、航空到军事等领域,几乎处处都能看到红外的身影。它不仅仅能最基本的扫描热源,通信方面的作用也被开发出来,由于有众多优点,红外通信技术必会在未来的互联通信中发挥更大的作用。

摘要：红外通信技术作为技术成熟、应用广泛的无线短距离通信技术,在生产生活中发挥着越来越重要的作用,本研究主要分析了红外通信原理,重点通过寻找合适的红外器件,设计出一套高速的红外通信系统。该系统可以通过串口将电脑连接起来,实现两台电脑之间的高速数据传输。

高速数字电路系统概述 第8篇

高速数字电路通常是指由于信号的高速变化而使得数字电路中的模拟特性如导线的电感、电容等发生作用的电路。一般认为, 工作频率超过50MHz的电路是高速电路。还有一种定义方法是根据信号边沿变化的速度来定义。信号边沿的谐波频率比信号本身的频率高, 是信号快速变化的上升沿与下降沿 (或称信号的跳变) 引发了传输的非预期结果。因此, 通常约定如果线传播延时大于驱动端数字信号上升时间的1/2, 则认为此类电路是高速电路, 并产生传输线效应。

高速信号的定义也可以由信号的上升沿速度决定, 设Tr为信号上升时间, Tpd为信号线传播延时, 定义为:当Tr≥4Tpd, 为安全区域;当2Tpd≤Tr≤4Tpd, 信号落在不确定区域;当Tr≤2TPd, 信号落在问题区域。

对于落在不确定区域及问题区域的信号, 会出现信号质量的突变。一般认为, 上升时间小于4倍信号传输延迟时间的信号可视为高速信号, 设计时应采用高速数字电路的设计方法。

2 时间和频率

在低频时, 普通互连线可有效地将两电路短路。而在高频时情况则不同。在高频时, 仅有宽而平的导体能短路两个电路。相同的一根导线在低频情况下能有效地短路电路, 而在高频时这根导线会产生太大的电感以至于它不能用来使电路短路。我们可以用它作为高频电感线圈而不能作为高频短路电路。一个10-12Hz的正弦波需要30C联]年完成一个周期。在10-12Hz时, 晶体管-晶体管逻辑门电路 (TTL) 的正弦波在一天变化少于l V的百万分之一。这是一个非常低的频率, 但也不是全为0。如果把频率大幅度提高, 时间周期会变得非常短, 某些电气参数将会发生变化。例如, 在1KHz时, 一段短的接地导线经测量得到的电阻是0.01Ω, 而由于趋肤效应, 在1GHz时其电阻增加到了1.0Ω。不仅如此, 还得到了50Ω的感抗。

为了从频谱角度分析问题, 引入转折频率 (记为几动的概念。对于任何数字信号, 转折频率与其数字边沿的上升 (和下降) 时间有关, 而与它的时钟速率无关。

上式中, Fknee为转折频率, 数字脉冲的大部分能量集中在该频率以下。Tr为脉冲上升时间。上升时间越短, 转折频率越高;上升时间越长, 转折频率越低。

任何数字信号的时域特性主要由Fknee频率以下的信号频谱决定, 根据这一原理, 我们可以定性地推导出数字电路的两个重要特性:任何在Fknee频率以内 (包括Fknee频率) 具有一个平坦频率响应的电路, 可以允许一个数字信号凡乎无失真地通过。数字电路在Fknee频率以上的频率特性对于它如何处理数字信号几乎没有影响。

3 时间和距离

电信号在导线和印刷电路板走线中的传播速度取决于其周围的介质。传播延迟的大小以皮秒瑛寸印s方对为单位, 它是传播速度的倒数。导线的传播延迟与其周围介质的介电常数的平方根成比例增加。导线的时间延迟仅指信号传播过整个线长所用的时间总量。下列公式表明了传播速度、传播延迟、时间延迟和介电常数之何的关系:

其中, v为传播速度, c为光速, εt为介电常数, x为传输线长度, PD为传播延迟, TD为信号在传输线上传播x长度的时间。

布线的几何结构决定了其电场是驻留在电路板内还是进入空气中。当电场停留在电路板中时, 实际的介电常数增大, 因而信号传播较慢。当一个电路走线的环绕电场被封闭在电路板内两个地平面间时, 其环绕电场完全驻留在电路板内。对于典型的FR-4印刷电路板材料, 形成的实际介电常数为4.5。当电路走线位于印刷电路板的外表层时 (外层走线) , 它的电场一部分存在于空气中而另一部分存在于FR-4基板材料中, 由此形成的介电常数一般在2.8和4.5之间。因此, 印刷电路板外层走线的传播速度比内层走线快。

4 四种类型的电抗

有四个电路概念将高速数字电路与低速数字电路区分开来, 它们是电容、电感、互容和互感。这四个概念是描述和理解数字电路元件在高速电路中的特性的基础。

在高速数字电路中通常使用阶跃响应来研究电容和电感。通过观察阶跃响应并运用以下三个经验法则, 可描述出被测设备的特征:电阻器显示的是一个平坦的阶跃响应。在计时起点, 输出电压上升到一个固定值并保持不变。电容器显示的是一个上升的阶跃响应。在计时起点, 阶跃响应从零开始, 但随后上升为一个满幅值的输出。电感器显示的是一个下降的阶跃响应。在计时起点, 输出立即升至满幅值, 随后逐渐衰减到零。阶跃响应作为时间的一个函数, 我们可以根据其是否保持为常数, 上升还是下降, 就可以描述任何一个电路元件的特性, 并且分别将这些元件划分为电阻性的、电容性的或电感性的。电抗的效应 (电容和电感) 可以进一步细分为普通的和相互的两种类型。普通类型的电容和电感描述的是独立电路元件似端器件) 的特性。互容和互感的概念描述的是一个电路元件对另一个电路元件的影响。在数字电路中, 互容和互感通常会引起不必要的串扰, 我们应该尽量使其最小化。

5 高速数字电路的信号完整性定义

信号完整性 (Signal Integrity, 简称SI) 是指在信号线上的信号质量。差的信号完整性不是由单一因素导致的, 而是板级设计中多种因素共同引起的。主要的信号完整性问题包括反射、振铃、地弹、串扰等。源端与负载端阻抗不匹配会引起线上反射, 负载会将一部分电压反射回源端。布线的几何形状、不正确的线端接、经过连接器的传输及电源平面的不连续等因素均会导致此类反射。

信号的振铃和环绕振荡由线上过度的电感和电容引起, 振铃属于欠阻尼状态而环绕振荡属于过阻尼状态。在电路中有大的电流涌动时会引起地弹, 如大量芯片的输出同时开启时, 将有一个较大的瞬态电流在芯片与板的电源平面流过, 芯片封装与电源平面的电感和电阻会引发电源噪声, 这样会在真正的地平面上产生电压的波动和变化, 这个噪声会影响其它元器件的动作。负载电容的增大、负载电阻的减小、地电感的增大、同时开关器件数目的增加均会导致地弹的增大。串扰是两条信号线之间的祸合, 信号线之间的互感和互容引起线上的噪声。容性祸合引发祸合电流, 而感性祸合引发祸合电压。PCB板层的参数、信号线间距、驱动端和接收端的电气特性及线端接方式对串扰都有一定的影响。

6 特性阻抗

传输线的特性阻抗与定义为线上任意点电压波和电流波的比率, 即V/I=Z0。图1所示为一条传输线的二种表示法。图1a所示为用RLCG*单元建模的长度为dz的传输线微分段, 并且用一个阻抗为Z0的器件终结。RLCG单元的特性阻抗被定义为电压V和电流I的比率, 如图1a所示。假定负载而完全等于RLCG单元的特性阻抗, 图1a所示可以用图4b所示的无限长传输线表示。图1a中的终端岛简单表示了组成整个传输线模型的无限个阻抗为Z0的附加RLCG片段。从电压源看过去, 图1a和b是没有区别的。利用这个简化就可以导出无限长传输线的特性阻抗。

为了导出传输线的特征阻抗, 必须分析图2.4a, 假定线的特征阻抗等于终端阻抗Z0, 求解图4a的等效电路的输入阻抗得到等式:

其中, R为每单位长度欧姆, L为每单位长度亨利, G为每单位长度西门子, C为每单位长度法拉, 而ω为每秒弧度。

摘要：随着微电子技术的快速发展, 高速数字电路器件不断涌现, 在如今的电子设计领域, 高速数字电路设计已逐渐成为主流。当系统工作在如此高的速度时, 将产生传输线效应和信号的完整性问题。合理设计电路, 消除或者减小以上影响信号完整性的因素, 提高高速数字信号的信号质量, 是目前高速数字电路设计工程师所面临的主要问题。

关键词：高速数字电路,阻抗,频率

参考文献

[1]陈飞.PCB高速数字设计中的阻抗控制IJ].电子产品世界.2003, 4

[2]郝志松, 阂洁, 陈晖.高速数字电路的传输线效应分析[J].无线电通信技术.2005, (5)

高速传输系统 第9篇

关键词：高速信号采集,光纤通道,高速传输,FPGA,CPCI,DDR2 SDRAM

随着现代电子信息技术的迅猛发展,处理信号的带宽变得越来越高。为了满足对较宽频域范围内的高频周期、瞬态非周期信号的准确、实时处理,必须要有一种高采样率、高分辨率的信号采集模块,以便完成对高速、复杂信号的快速采样、存储和传输。本文中提出的高速信号采集存储及光纤传输系统采用Altera公司的Stratix IV处理平台,主要完成高速数据流分组、宽带数字下变频,以及可变带宽的信道化滤波等数字信号实时预处理工作和控制;实现对DDR2 SDRAM SODIMM内存条的控制,完成本地数据的缓存操作[1];实现64 bit的CPCI接口,完成与上位机的通信功能[2];实现高速数据的光纤传输。该系统集成度高,性能稳定,有着较好的应用前景。

1 系统方案设计

本设计中数据采集模块采用2个12 bit的A/D(AD9434BCPZ-500)进行数据采集。系统主要是对所采集数据进行处理,包括数字下变频、FFT变换等工作,并把处理后的数据先存入1 GB的DDR2 SDRAM SODIMM中,采集一定容量后就不再往DDR2 SDRAM存数据,等待上位机读取DDR2 SDRAM内存中的数据后再继续存取。上位机通过CPCI接口读取数据,并对读取的数据进行频谱分析、包络解调和实时显示。当操作者观测到数据稳定可以进行远距离传输时,便通过上位机发出启动传输命令,传输通路被使能,光纤高速传输部分开始工作,从而开始数据高速传输。应对数据传输速率大于数据采集速率的情况,在数据发送模块中增加数据整合操作,并对整合后的数据进行异步缓存,用来解决数据的跨时钟域问题。整合后的数据按照FC协议标准打包成帧[3]、8B/10B编码、和高速并/串转换,最后通过光模块把高速串行数字信号转换为光信号进行传输[4,5]。系统总体方案图如图1所示。

2 主要FPGA逻辑模块设计

2.1 FPGA逻辑设计总体方案

如图2所示,整个系统以FPGA为核心[6],FPGA的工作可以划分为逻辑控制和数据传输两大部分。FPGA通过PCI 9656接收上位机的控制命令字,控制A/D采集、数据传输的工作,并协调整个系统的工作;同时FP-GA要上传A/D采集到的数据。

2.2 PCI 9656本地接口以及系统控制逻辑模块

首先当PCI 9656获得来自PCI总线的写命令和写数据之后,开始向本地请求总线控制权;得到总线控制权后,ADS信号向下跳变,持续一个周期的负电平,同时送出本地写地址和写数据,写信号有效一个时钟周期后,若本地总线返回的Ready#信号为低电平,说明本地已接收到了数据,PCI9656就会送出下一个写地址和写数据;若该信号为高电平,则上一个写地址和数据将会继续保持,直到该信号转为高电平[7,8]。

2.3 A/D采集数据接收模块

数据采集卡使用TI公司最高采样率为500 MS/s的12 bit AD9434BCPZ-500芯片,该芯片在500 MS/s采样率下的随路时钟是500 MHz。在FPGA内部用A/D的随路钟可以对采样数据进行解串,为了降低数据输入速率,以面积换速度的原则,选用4倍LVDS解串,输出解串时钟为125 MHz,数据宽度为48 bit。解串后48 bit并行数据相邻12 bit按位交错,需要重新进行排列组合,使其高低12 bit分别为一个完整数据。

2.4 DDR2 SDRAM控制器及本地接口逻辑设计

2.4.1 DDR2 SDRAM控制器本地读逻辑

当PCI 9656以DMA方式读取本地DDR2 SDRAM中的数据时,该模块向DDR2 SDRAM控制器发送读数据请求信号local_read_req,同时将读地址送出。当DDR2 SDRAM控制器输出的local_rdata_valid信号有效时,表示读数据已送出,此时锁存这些数据,并将这些数据送出给PCI 9656。判断local_ready信号,如果该信号有效,则可继续向DDR2 SDRAM控制器发送读请求;如果该信号无效,则等待直到信号有效再发起读请求。直到PCI 9656读空DDR2 SDRAM中的数据[9,10]。

2.4.2 DDR2 SDRAM控制器本地写逻辑

A/D采集的数据先存入两个异步FIFO中,两个FIFO作乒乓操作。当其中的一个FIFO满时,向DDR2 SDRAM控制器本地发出写DDR2请求。本地控制器在接收请求以后,发出FIFO固定深度字节数的请求,然后回到等待FIFO空状态,当接收到空信号后,跳回等待写状态,等待FIFO再次满。如此反复,直到写满固定的容量后跳回IDLE状态[11]。状态转换如图3所示。

中国大学生电子设计文章竞赛20122

2.5 基于FC协议的光纤传输机制设计

2.5.1 帧的生成

帧的构成包括起始界定符、帧头、数据载荷区、CRC校验位和终止界定符几个部分。帧生成模块在状态机的控制下,在不同的阶段,完成相应帧的组装过程。发送的帧包括PLOGI(登录帧)、LOGO(注销帧)和数据帧。帧生成模块内部功能结构如图4所示。

2.5.2 端口控制状态机

端口控制状态机转移图如图5所示。系统在上电之后首先进入端口初始化状态,等初始化完成后就进入IDLE状态,期间如果没有接收到发送命令,则发送IDLE原语进行填充。当接收到Send Command后,转到SEND FLOGI状态,发送登陆帧;接收到LS_ACC帧后确认登陆成功,加上起始界定符后跳向SEND FRAME DATA状态;当接收到Stop Command后加上CRC校验位和结束帧EOF转向SEND LOGO状态,在此状态发送LOGO帧,请求注销;接收到LS_ACC帧后回到IDLE状态,等待下次传输命令。

3 系统调试及结果分析

本系统采用Altera公司的Stratix IV GX系列芯片设计经Quartus II 10.1全编译。由其编译报告可知该硬件系统的实现占用了较少的硬件资源,这为以后实现多路光纤通道传输的设计提供了足够的资源。因本系统有两个光纤端口,所以在测试时采用自测试模式,用一个作为发送口,另外一个作为接收端口,同时本地只使能一路A/D。现对60 MHz的中频调制信号采集、传输、接收后给上位机,上位机对接收到的数据进行谱分析和解调,测试结果如图6所示。

从图6可以看出,上位机显示的是接收端接收到的正弦波(调制波)的信号波形,与发送前监测的原始数据波形一致。说明系统能正确恢复采集到的信号,基本满足设计要求。

本文在研究了光纤通道协议的帧结构及不同服务类型的交互方式的基础上,参考了光纤通道协议第三类服务,结合当前自动测试系统的应用需求,设计了一个基于光纤的高速信号采集、存储及光纤传输系统。DDR2 SODIMM内存条和光纤传输技术的应用使得系统成本得到降低,且系统的主要数据处理、控制和传输协议都在FPGA中实现,很大程度上降低了系统复杂度,使得系统性能、集成度和稳定性得到很大的提高,同时增加了系统设计的灵活性。

参考文献

[1]JEDEC Standard No.21C.200-Pin DDR2 SDRAM unbufferedSO-DIMM design specification[S].2008.

[2]Agilent.U1080A acqiris high speed CPCI digitizer with on-board FPGA processing[A].2012.

[3]American National Standards Institute(Rev 1.90).Fiberchannel-framing and signaling(FC-FS).FC-FS DraftStandard[S].2003:62-70.

[4]李霖.基于光纤通道的LVDS视频数据传输系统接收端设计与实现[D].成都:电子科技大学,2009.

[5]American National Standards Institute(Rev 1.90).Fibrechannel-link service(FC-LS).FC-LS Draft Standard[S].2006.

[6]Altera.Stratix IV Device Handbook[A].2009.

[7]黄绍锦.基于CPCI总线的中频信号处理模块的设计[D].成都:电子科技大学.2008.

[8]SFF Committee.SFF-8431(Revision 4.1).SFF-8431 specifi-cations for enhanced small form factor pluggable moduleSFP+[S].2009.

[9]周楠,王志刚.数据采集卡光纤高速收发模块的设计[J].光通信技术,2011(12):28-31.

[10]PCI-SIG.PCI Local Bus Specification(Rev.2.2)[S].1998.

高速传输带来新安全挑战 第10篇

因此, 政府、运营商都在积极推动安全防护系统的进一步完善, 以应对高宽带时期的安全挑战。工业和信息化部通信保障局副局长熊四皓近日表示, 2012年网络安全要着力做好五个重点工作:针对网络攻击、黑客入侵、网络病毒等网络安全威胁, 组织开展通信网络安全防护检查;加快推进增值电信领域的网络安全防护工作;抓好移动互联网的恶意程序治理;继续推进标准化建设工作;加强用户信息安全保护。

高宽带造成新安全隐患

在新的网络安全威胁中, 云安全和移动互联网安全最受关注。一方面, 随着云计算的逐渐成熟, 电信运营商也不甘落后, 在应用云计算技术进行自身IT支撑的同时, 国内三大运营商纷纷进行云计算实践, 基于传统数据中心和移动互联网业务创新推出云主机、云存储、云手机等电信云服务。一些企业开始尝试将业务系统搬迁至电信云环境中。

然而, 看上去很美的云计算面临挑战用户一直担忧云环境下数据的安全。最近几年, 亚马逊、谷歌、微软等业界主流云计算服务提供商接连发生安全事件, 暴露了云计算应用安全运营在服务可用性、内容安全与隐私保护方面存在诸多隐患。为了减少安全问题对运营商云业务规模开展的影响, 电信运营商需要未雨绸缪。一位运营商人士指出, 虽然云计算技术的安全环节受到运营商的重视, 但云安全依然处于初级阶段, 需要业界人士共同进行更深入的研究和完善。

另一方面, 近年来随着移动通信网建设的高速发展及智能手机、平板电脑等智能终端的普及, 在用户量急剧暴增的同时, 智能终端安全问题也日益凸显, 如智能终端操作系统厂商非法收集用户位置信息、智能终端木马、病毒、吸费软件泛滥, 严重威胁终端用户的利益, 智能终端安全问题已影响了社会的安全。

针对近期移动互联网安全威胁发展趋势, 中国联通一位人士分析指出, 移动互联网安全风险重点已从可用性转移至信息资产损失, 移动互联网应用面临复杂、多样、与时俱进的安全威胁, 现网缺乏完整、开放、安全的移动互联网应用身份互信机制。

精细化管理和分析成关键

事实上, 电信运营商对网络安全要求很高, 从网络到终端到业务, 安全防护应该布局在每个环节。对于运营商来说, 传统网络打造端到端的方案已拥有成熟的方案, 但是面临云计算、物联网等新技术应用的挑战, 全网安全需要重新规划和管理。

在当前网络高速发展的同时, 运营商建设运营的网络及业务涵括了骨干网、城域网、IDC、移动互联网、企业支撑网、下一代互联网、云计算、物联网、智能管道、CDN、IPTV等, 其中不同的业务应用场景有不同的安全需求, 安全建设、规划的原则应精细化考虑。

一位安全厂商人士指出, 新时期运营商进行安全防护需要注重四方面的原则:一是安全建设是在保障网络及业务的稳定可靠运营的原则上进行;二是安全建设能对网络、业务进行可管及可控, 比如说制定安全的制度、政策, 云计算的安全标准等对服务提供商进行监控监管;三是满足国家对运营商安全监管政策的需求;四是在以上对网络管道、服务提供商进行安全管理的基础上, 可对IT技术力量薄弱的ICT客户为其提供信息安全化建设, 做的自身安全的同时也保障了客户的安全。

高速传输系统 第11篇

【关键词】高速铁路；信号系统；智能监测技术

前言

目前，我国已经成为世界上高速铁路运营里程最长、运营速度、建设规模最大的国家，而且随着我国信息技术的不断发展，我国的高速铁路信号技术和设备逐步由原来的单一转向了综合性、系统化的发展趋势，逐步建立了高速铁路信号系统监测综合自动化系统，以切实保障列车的安全、稳定运行。但是目前我国高速铁路信号系统的维修维护模式仍比较传统，采用的是人工检修为主的方式，虽然建立了铁路信号监测系统，但是由于各个监测系统之间没有形成一个整体，缺少互联互通，所监测到的数据也由于综合性、关联性不强而无法实现有效共享。但是随着我国社会经济的快速发展，高速铁路会成为未来的运输主力，针对高速铁路信号系统监测技术存在的弊端，我们必须要给予高度重视，利用先进的网络技术和控制设备对信号设备的运行状态进行全面、科学、实时监测与记录，实现真正意义上的现代化高速铁路信号系统，切实保障列车的安全运行。

一、我国高速铁路信号监测系统系统

（一）信号集中监测系统

信号集中监测系统，英文简称为CSM。它是一种三级四层体系架构，具有检测、信息储存、报警、状态再现等重要功能。CSM主要是通过CAN总线与信号机、电源屏、信号电缆、采集转撤机、轨道电路等多个信号设备的电气参数模拟量信息、部分开关量信息进行实时联系，同时CSM为了获取信息信息，还以通信接口的方式与CBI、TCC、ZPW2000轨道电路等设备的维修机进行连接。对于工作人员来说，在进行现场设备工作状态监测与诊断时，可以借助CSM设备，从而发现故障，更好的开展现场的维修工作。

（二）列控监测检测子系统

列控监测检测子系统的功能非常重要，对于列车运输过程的实时数据都能够进行不同程度的采集和处理。列控监测检测子系统主要包括： 车载司法记录器（JRU）、RBC维护终端、维护终端临时限速服务器 TSRS以及微机联锁电务终端。每个装置都有其重要的功能。其中车载司法记录器（JRU）是安装在列车上，主要对列车运行有关的安全数据进行记录，例如司机动作信息、输出常用制动命令或者紧急制动命令信息、输入信息、速度信。设置在RBC监控室的RBC维护终端主要用于查阅CTC系统的通信状态、RBC系统的工作状态以及C3列车的运行状态等。微机联锁电务终端是用于诊断计算机联锁系统故障，而临时限速服务器TSRS主要是诊断、管理与维护TSRS故障。

（三）GSM-R 通信监测系统

GSM-R通信监测技术主要包括两大检测装置，即GSM-R网管监测和通信接口监测。其中GSM-R网管具有告警管理、配置管理、故障管理等多项功能，可以对列车信号系统的工作状态进行实时监控，从而保障列车安全、稳定运行。而GSM-R接口监测主要是实时监测GSM-R网络重要接口，可以对网络接口的信令、业务数据进行跟踪与记录，并对异常网络事件进行分析，供GSM-R在线用户进行历史数据查询，监测网络状况等。

三、我国高速铁路信号监测系统技术现状分析

近年来我国在高度铁路信号系统技术方面也取得了一定的成就，围绕信号系统监测与维护也积极展开了很多工作，已经逐步将信号集中监测以及各种列控设备的管理与维修投入正常的使用中，但是在肯定这些成就的同时，我们还需要看到其不足，其和我国的高速铁路发展规模还存在很多不协调之处。

（一）信号系统监测设备之间缺少互联互通、监测数据关联性不强

对于我国铁路信号监测设备来说，信号集中监测系统是其的核心设备，信号集中监测系统主要对轨道电路、电源屏、转撤机、信号机、信号电缆等设备的电气参数和部分开关量信息进行实时监测，同时还连接ZPW2000轨道电路、TCC等设备的维修机，以此来获取有效的监测信息。但是信号集中监测系统却那些动态监测设备（DMS）、RBC维护终端等设备之间的连接性不强，缺少互联互通，因而监测的数据关联性、综合性也不是很强。如果列控系统出现了故障，信号集中监测系统无法实现自我诊断故障原因，还必须要依靠人工去完成检测与维修，这样检测、维修的效率就会大大降低。

（二）设备状态的智能分析与预测实施到位

列车在运行过程中必须要保障一切设备都处于良好的运行状态，一旦任何一个环节出现问题，极有可能造成严重的后果。因此在列车运行中，需要铁路信号各种监测设备存储和记录了大量的监测数据。但是铁路信号各种监测设备无法利用智能分析软件深度挖掘所记录的历史数据，进而也就无法准确分析道岔转辙机、轨道电路等设备的运用状况。

（三）通信网管及信号设备监测数据不能共享

目前，GSM-R已成为了列车控制与调度指挥系统的重要组成部分，主要负责CTCS-3级列控系统的车-地信息传输情况。但是在高速铁路运行过程中，我们会经常遇到通信超时、脱网等状况，这直接影响到了列车控制与调度指挥系统的正常工作。由于通信网管及信号设备监测数据不能实现共享，也就无法有效分析通信信号结合部分的故障问题，例如无线电干扰、信号地面设备、传输设备问题等问题，在第一时间内无法准确确定故障原因，也制约着我国列控系统应用的进一步发展。

四、铁路信号系统智能监测技术的未来发展构想

铁路信号综合智能化监测维护系统主要针对目前铁路信号系统的不足而开展的，其能够进一步提高铁路信号监测检测、综合智能分析和辅助决策的能力，从而为完善检测、监测设备功能以及技术集成提供一个发展平台。铁路信号综合智能化监测维护系统的总体构架主要包括三级应用平台，即车站、电务段以及电务处。首先信号集中监测车站系统汇聚来自车站的监测数据，然后将这些数据低昂电务段上传。而电务段将这些数据进一步整合为电务段的数据信息，以供自身的智能化故障分析和预报警。最后电务段通过数据中心将预报警数据向电务处上传，最终电务处在对所有来自电务段的数据信息以及TSRS、RBC、DMS、GSM-R网管等电务段无法获取的系统监测数据整合为自身的数据中心，以进行自我故障诊断。这样一来铁路信号智能化监测维护系统就能够克服掉原有信号系统监测技术存在的弊端。

结语

综上所述，本文主要在分析目前我国铁路信号系统监测技术组成基础上，指出了其中存在的主要问题，并初步提出了建立综合智能化电务监测维护系统的构想，以期更好的适应现代高速铁路的快速发展节奏，但是这个构想的真正实现还需要我们进一步的努力。

参考文献

[1]岳春华.广铁集团电务调度指挥中心的建设与运用[J].铁道通信信号，2013.49（3）：2-7

高速公路通信系统数据传输方案探究 第12篇

关键词：高速公路,通信系统,多元数据,数据传输

1 高速公路通信系统数据传输的内容与设计

通过前面的分析, 高速公路通信系统数据传输的主要内容需要满足:收费系统业务数据传递、图像监控系统数据传递;监控系统中心与场外设备的数据传递;高速公路信息系统的数据传递, 如:办公自动化的数据传递;收费系统的视频信号的处理与传递;会议电话系统数据传递;业务电话、传真、指令电话的数据传递。综合这些业务新需求, 按照工程经验其数据传递的数据量如下:各种电话业务的数据传递需要300kpbs, 监控系统最大的数量为50kpbs (以5套远程设备为例) , 收费系统最大数据传递量为5Mbps, 信息系统正常的传递量为1Mbps, 闭路电视系统 (视频) 最大数据量为4Mbps, 综合在一起就构成了通信系统的数量, 因此通信方案的最大带宽为9.35Mbps, 其中大部分满足的是数据业务。

2 高速公路通信系统采用的传输技术与特点

按照前面的分析, 高速公路光传输系统主要是以传递数据为主要任务, 电话业务仅仅是一小部分。所以光传输的系统只要可以满足数据传输就可以满足高速公路通信系统的功能需求。在高速公路的数据业务中, 除了点对点数据传递外, 还具有大量的点对点、多点对多点、对点对对点的数据传输, 如视频数据、收费管理等, 需要数据传输系统提供对上述传输方式的支持, 并具有良好的功能。

随着网络性技术的发展, 引发了大量基于IP的数据业务进入数据传输中, 窄带网络也被宽带网络技术所取代成为了数据传输的主要技术。宽带业务对整个通信系统数据传输的方案产生了较大的影响, 主要体现在面向电路优化的传统SDH网络方案, 已经不能完全适应数据业务的需求, 在宽带利用、网络构建成本、业务传输速度、满足灵活性等方面都不能适应数据传输的需求。虽然SDH技术在不断改进, 但是其固有的连接特性并没有改变, 这就使得其在办理数据业务时不能完全满足业务需要的改变。因此在构建高速公路的通信系统数据传输方案的时候可以选择以太网络为主要技术措施。以太网技术在网络组建、端到端业务实现、传输质量、管理优势、稳定性等方面都可以体现其优势, 完全可以满足各类型的数据传输业务。在语音、视频、数据相融合的高速公路通信系统中, 以太网络可以发挥其优势, 可以降低网络维护的费用要求, 提高通信网络的传输效率, 为高速公路数据业务提供必要的支持。

利用以太网技术成本低、结构简单、扩展方便、可以实现IP包的分组传输以及处理等。以太网技术在网络技术中的广泛应用与普及, 都证明了以太网技术优势。QoS技术针对各种不同的需求可以为其提供不同的服务质量, 如:组建专线宽带、降低错误率、降低延时性等, 完全可以替代专门的语音系统与视频系统数据传输质量, 因此可以满足高速公路通信系统的数据传输需求。

3 基于以太网的高速公路通信系统数据传输方案

以太网近似的应用和新功能的不断增加, 使得传统的各种业务包括了语音、视频图像等不断地进入到以太网的系统中, 并为其提供了更好的传输性能, 得到了广泛的应用。这些优势的拓展保证了各种应用功能的稳定运行。当前, 视频与语音的数字化处理技术已经十分成熟, 使得以太网成为多种数据传输的重要技术措施。在高速公路机电工程中, 视频编码器已经成为了工程中的主要数字处理设备, 语音电话网络也在高速公路工程中得到了广泛应用, 在此基础上采用以太网作为数据传输的方案已经水到渠成, 其整体网络的实现方式如下:

主要传输系统构成, 光纤传输系统采用的是SDH光同步数字传输系统为系统的主干, 设计的传输速度为STM-4等级, 采用保护方式为1+1.区域通信中心设置采用的是分插复用器。

分段传输系统构成, 各个区域的光纤传输系统以及各个路段到区域通信中心的光纤网络是以太网, 各个路段设置有采集信息的集中设备, 从各个收费站到信息集中点利用100M的速率进行传输, 从信息集中点到区域采集中心则是1000M速率。各个通信站设置的有三层交换机结构, 信息集中点和路段的采集终端利用三层汇聚交换模式, 区域中心则是利用高等级路由交换机来实现功能。为了保证系统的稳定性, 信息汇集中心上设置了双通道设备互为备用。利用此种结构方案通信系统的数据传输就可利用以太网完成, 数据传输的效率也得到了提高, 方便可靠, 同时为系统的扩容增加了冗余的部分, 可以适应高速公路长度不等、区域跨度大的特征。

程控数字交换系统构成, 在区域处理中心, 设置有SPC设备。交换系统可以采用新一代的程控交换机, 组成综合性的数据处理网络, 主要负责整个网络的电话通信和视频交换业务, 并具有公共系统编码设施, 并实现完整的性能与系统透明度。交换机提供的是V5.2接口性能, 远端各站点的电环通过交换机V5接口和IP接入以太网络。

数据传输的实现, 区域中心的路由器提供区域系统与高等级控制中心完成数据传递, 其他本区域内的所有监控与收费数据传输通道都采用10/100M的网络通道。在ADM设备上设置有专用的网络接口来代替2M支路板, 收费系统、视频系统图、办公指令等都通过这个计算机网络完成系统之间的数据传递, 这样的系统为今后的业务增长预留了空间, 只要调整每个通道的传输带宽就可以满足管理和运行中机电系统的数据业务需求, 且不需要增加过多的设备投入。

系统中各个通信站设置均为三层交换机, 设置信息中心点和路段中心点也是三层交换机结构, 区域中采用的是高端的路由交换机。这样就可以将多元数据源汇集在一起, 实现了视频、语音、数据都可以通过这样的网络实现传输。在三网合一的应用中, 利用设备分流将语音、视频、数据这三种不同的传输需求设置为不同的优先等级, 同时保证高等级的语音报文在网络出现繁忙的时候获得优先的服务, 以此将低语音通信的传输延时。网络设备还可以提供对数据流量的控制以降低网络的用度, 防止其出现堵塞, 同时保证网络堵塞的时候需要优先通信的数据优先传递, 以此降低重要数据的延时和延时抖动等情况, 这样设计可以保证数据在敏感时段的传输效率, 保证其传输的质量提高管理效果。

4 结语

综合来看, 以太网技术为高速公路通信系统数据传输方案提供了新的方案选择, 此种以太网技术可以帮助高速公路通信系统中的语音、视频、数据信号的传递, 通过以太网技术构建一个多层次、分布式控制网络, 进而保障高速公路通信系统数据的传输。

参考文献

[1]王彤.吐乌高速公路机电系统改造[J].中国交通信息技术, 2008 (3)