水運行業(yè)無線通訊技術應用趨勢分析

黎廣宇　任勤雷

摘要：近年來數(shù)字無線通訊技術的不斷發(fā)展?jié)M足了水運行應用系統(tǒng)靈活多變的通訊需求。因此其應用范圍不斷的擴展，并對水運行業(yè)系統(tǒng)應用起到了推動的作用。本文對水運行業(yè)廣泛應用的移動通訊和WiFi技術的發(fā)展進行了回顧，并結合在大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)應用的背景下水運行業(yè)的需求變化，分析得出了無線通訊技術在水運行業(yè)的應用存在著模擬信號向數(shù)字信號轉變、以通訊帶寬不斷增長為代表的通訊能力提升、專用網(wǎng)向綜合性網(wǎng)絡過渡、單純報文數(shù)據(jù)向多種數(shù)據(jù)融合傳輸轉化等趨勢。

關鍵詞： LTE ； 802.11ac ； 水運行業(yè)應用

中圖分類號：U692 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（B）-0000-00

隨著無線通訊技術的不斷發(fā)展，其通訊帶寬不斷擴大、信號穩(wěn)定性及安全性不斷提高、系統(tǒng)通訊費用不斷降低，同時無線通訊又以其靈活、便捷、施工量小等特點的特點，滿足了水運行業(yè)應用移動性能越來越高的需求，因此無線通訊在現(xiàn)今的水運行業(yè)應用系統(tǒng)中占有了極為重要的地位。

隨著無線通訊技術在水運行業(yè)內應用的不斷深入以及水運行業(yè)本身應用系統(tǒng)對于無線通訊技術能力的需求不斷提高，其技術應用模式不斷的發(fā)生著變化。本文試通過對無線通訊技術發(fā)展和水運行業(yè)需求發(fā)展的梳理，分析得出無線通訊技術在水運行業(yè)的應用趨勢。

1無線通訊技術發(fā)展

在水運行業(yè)內應用最為廣泛的無線通訊技術包括移動通訊技術和WiFi技術，此外還包括VHF、UHF、WiMax、Zigbee、衛(wèi)星通訊、衛(wèi)星通訊等通訊技術。

1995年問世的第一代模擬制式手機（1G）只能進行語音通話；1996到1997年出現(xiàn)的第二代GSM、CDMA等數(shù)字制式手機（2G）便增加了接收數(shù)據(jù)的功能；第三代與前兩代的主要區(qū)別是在傳輸數(shù)據(jù)的速度上的提升，其數(shù)據(jù)傳輸帶寬最大可達到42Mbps，也是目前針對大數(shù)據(jù)傳輸使用最為廣泛的移動通信技術。其后，LTE技術在世界范圍內如火如荼的發(fā)展。2013年，韓國的運營商SK電信推出了首個LTE-Advanced（4G）商用服務。其后韓國成為首先擁有CAT6制式4G網(wǎng)絡的國家之一，并將其網(wǎng)絡傳輸速率推高至300Mbps。

WiFi技術是一個以IEEE 802.11協(xié)議簇為基礎的局域無線網(wǎng)絡通訊技術。該技術支持了電子設備在2.4GHz和5GHz頻段下進行無線的數(shù)據(jù)通訊。目前已成熟應用的WiFi物理層接入技術主要包括802.11、802.11a、802.11b、802.11g和802.11n。802.11ac作為IEEE 無線技術的新標準，于2013年12月下旬被證實批準通過（IEEE 802.11ac-2013）。其802.11ac使用了大信道帶寬、高階調制、MU-MIMO等方式使得其通訊能力較之前的802.11n有數(shù)倍的提高，且其傳輸帶寬再使用更多空間流和寬信道的模式下還能有較大的提升空間。

2水運行業(yè)需求發(fā)展

在大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術飛速發(fā)展的大背景下，水運行業(yè)應用系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟛粩嗟脑黾印Ｆ湮?物感知、長期在線的技術特性極大的體現(xiàn)于作為最后一公里的接入方式幾乎無可辯駁的為無線通訊方式。由此也可以看出無線通訊網(wǎng)絡在未來將扮演更為重要的角色。

從近年來水運行業(yè)應用系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通訊需求的變化趨勢可以看出，后續(xù)新建系統(tǒng)在通訊帶寬、接入能力、傳輸性能和成本等方面需求將不斷提高。

3技術應用趨勢分析

無線通訊技術在水運行業(yè)應用系統(tǒng)上應用的趨勢總體上呈現(xiàn)出模擬信號向數(shù)字信號轉變、通訊能力不斷提升、專用網(wǎng)向綜合性網(wǎng)絡和多類型數(shù)據(jù)融合傳輸?shù)劝l(fā)展趨勢。

3.1模擬信號向數(shù)字信號轉變

在信號源方面最有代表性的模擬信號向數(shù)字信號轉變的例子即音頻數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)。其中音頻數(shù)據(jù)的無線通訊發(fā)展體現(xiàn)在了模擬電臺向VHF數(shù)傳電臺（或UHF）的轉變。水運行業(yè)的視頻信號受傳統(tǒng)應用框架影響，早期的模擬信號均采用視頻線纜（75線）或光纖傳輸。但視頻信號數(shù)字化后，即可使用整體的IP數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡及無線通訊網(wǎng)絡進行視頻數(shù)據(jù)的傳輸。

信號數(shù)字化后抗干擾能力強、容易加密、便于處理且傳輸更加方便。

3.2以通訊帶寬不斷增長為代表的通訊能力提升

水運行業(yè)應用系統(tǒng)的無線通訊能力不斷的提升是非常明顯的發(fā)展趨勢。其中又以通訊帶寬的增加最為直觀且受到關注。水運行業(yè)利用公網(wǎng)進行無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡湫途褪抢靡苿油ㄓ嵕W(wǎng)絡。其通訊帶寬的增長展示出了移動通訊網(wǎng)絡從2G時代開始對數(shù)據(jù)通訊帶帶寬的不斷發(fā)展。從最早的SMS到后來的GPRS、CDMA 1X，再發(fā)展到各類3G數(shù)字通訊技術，其數(shù)據(jù)通訊帶寬已經(jīng)發(fā)生了幾十上百倍的增長。在自建無線網(wǎng)絡方面，WiFi技術的發(fā)展也體現(xiàn)出了近十幾年內的通訊變革。從最早的802.11-1997到802.11n，其理論通訊帶寬出現(xiàn)了數(shù)百倍的增長。而通訊帶寬的增加只是通訊能力增長的冰山一角，數(shù)據(jù)延時、數(shù)據(jù)交換能力、抗干擾能力、數(shù)據(jù)移動性支持、mesh網(wǎng)絡等等都體現(xiàn)了無線通訊的發(fā)展，也體現(xiàn)出了水運行業(yè)應用的發(fā)展。這種發(fā)展也一定程度上的反應了水運行業(yè)應用對數(shù)據(jù)通訊能力的需求，特別是隨著信息化不斷深入和物聯(lián)網(wǎng)應用的推進，部分現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡已難以支撐更多的系統(tǒng)應用數(shù)據(jù)的傳輸，而影響了應用的擴展。

3.3專用網(wǎng)向綜合性網(wǎng)絡

在水運應用系統(tǒng)建設的初期，其網(wǎng)絡建設更多的僅僅考慮了本應用系統(tǒng)的需求，并依托應用系統(tǒng)建設。這造成了在同一生產(chǎn)運營或管理單位中各并行的應用系統(tǒng)各自擁有相應的通訊系統(tǒng)，而沒有統(tǒng)一的規(guī)劃。這在無線環(huán)境下則更為復雜，因為無線信號在頻點相近時將產(chǎn)生互相干擾，特別是大功率的發(fā)射裝置將影響整個地區(qū)的無線網(wǎng)絡環(huán)境，給各無線通訊網(wǎng)絡均造成嚴重影響。為解決以上問題，水運行業(yè)后期進行的網(wǎng)絡建設，一般都將核心網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡覆蓋在統(tǒng)一的網(wǎng)絡架構下進行設計并考慮到各類的系統(tǒng)應用。后期現(xiàn)有應用升級或增加應用時更多的是考慮接入層的網(wǎng)絡設備或增加網(wǎng)絡覆蓋的范圍，從而減少了網(wǎng)絡之間的影響。

3.4單純報文數(shù)據(jù)向多種數(shù)據(jù)融合傳輸發(fā)展

專用網(wǎng)向綜合性網(wǎng)絡的發(fā)展從側面上也反映出了網(wǎng)絡已經(jīng)可以承載多種數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)同時傳輸。在早期VoIP等技術并不成熟的時候，視頻數(shù)據(jù)無法簡單的通過IP網(wǎng)絡進行傳輸，而需要用專用的模擬信號通訊設備進行各層次的匯聚和轉發(fā)。現(xiàn)在基于IP的通訊網(wǎng)絡已經(jīng)可以方便的承載各類多媒體數(shù)據(jù)、報文數(shù)據(jù)等內容。因此較為綜合的通訊網(wǎng)絡的非物理層的通訊設備多數(shù)使用IP技術的網(wǎng)絡設備。

4結束語

近年來，受通訊技術進步和水運行業(yè)應用需求的推動，在水運行業(yè)的無線通訊技術應用有較大的發(fā)展。特別是4G移動通訊和802.11ac技術設備的不斷成熟，將滿足水運行業(yè)中區(qū)域綜合無線網(wǎng)絡搭建和高清視頻數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)葘嶋H需求，給行業(yè)內通訊組網(wǎng)架構帶來一場變革。