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Abstract:Haveintroducedthattheoperationimagetransfersapplicationinworkinginhospitalmedicaltreatmentandtheirprinciplemainly.

Keywords:Operationimagetransmission,standardandagreementthattheimagetransfers,MPEG-4heightislimpidlookatamessage

馬鞍山市中心醫院是三級醫院，其骨科在國內外享有盛名，相關教學和學術交流活動十分頻繁，手術觀摩和指導是交流的重要內容，手術室的特殊性決定了不可能在現場開展這些活動。采用圖像傳輸系統，將手術圖像傳到觀摩會議室來可以有效解決這一難題。骨科手術屬于高精密、高難度手術，對于傳輸的圖像清晰度要求非常高，傳統的會議電視系統提供的圖像質量遠遠不能滿足需要，經過多次演示和實際檢驗，發現采用DVISION的基于IP網絡的MPEG-4高清晰會議電視終端和多點控制單元（MCU），可提供高質量手術圖像的遠程傳輸。

1圖像傳輸的概述

醫院圖像傳輸是現代電信技術在醫療系統的應用，綜合了異步傳輸模式（ATM）、電視、快速以太網和計算機技術的優點，實現圖像、聲音、數據的高速寬帶傳輸，具有雙向的功能。既有可視電話的雙向性，又有現場直播的時效性，且容量大、清晰度高。

醫院手術圖像傳輸系統有以下功能：手術室的教授通過該設備進行雙向交流；一般的學生或醫生，可以在資料室通過設備終端進行手術觀摩；可進行手術圖像的傳輸和過程監視；主要設備可作為多點控制用；存儲服務器可以對視音頻碼流進行數字存儲，存儲功能使保存、回放、剪輯和VCD/DVD制作輕易實現。

2圖像傳輸系統的結構

手術直播特指專家于特定會議室實時觀看手術過程，給予手術醫生實時指導，同醫生就手術情況進行實時交流、討論和研究的雙向交互式視頻會議系統。本方案中我院采用了三套終端（其中一套是只接收終端），一臺MCU，一臺存儲服務器。設備匯接在網絡交換機上，通過醫院的快速以太網的千兆光纖實現互通。

手術室終端視頻源包括：PELCO球型攝像頭和顯微鏡，并匯接在1臺視頻切換矩陣上。PELCO球型攝像頭可以水平方向360度旋轉，垂直方向90度旋轉，放置在手術室的頂角處，攝入角度可以覆蓋整個手術室，觀察宏觀景物活動，也可以進行遠端遙控。攝像機是通過無影燈的專用孔中觀察，不但可以看到手術部位的手術圖像。還可以遠程遙控手術室攝像機的切換、搖移、拉伸、聚焦等，可以看到各種儀器的數據、主刀醫生的畫面、手術全景等畫面，并掌握全面情況。而無線麥克風則可放置在醫生身上，以便于和遠端進行交流。傳統遠程醫療設備不能提供高清晰的手術畫面，只能進行遠程的會診和交流，高清晰會議電視系統應用于遠程醫療，不但可以進行一般的會診和交流，同時可以提供高清晰的手術畫面和顯微畫面。通過采用MPEG-4的4M碼流，其高品質的圖像，使顯微鏡下的組織結構也清晰無比。MPEG-4編碼器可實現每秒約48000個宏塊的吞吐率，提供了對兩個逐行SDTV（720×480，60fps）視頻流或14個CIF分辨率視頻流進行解碼的足夠吞吐率。音頻編碼采用MPEG-4(AAC)，AAC是一種由MPEG-4標準定義的有損音頻壓縮格式。

數字化高清晰遠程醫療系統不但可以提供高清晰的手術畫面、高保真的語音和雙向實時交流，而且可以將手術過程同步存儲在計算機中，便于教學和點播，并可以作為資料文獻記錄在光盤上。

3手術圖像傳輸功能介紹

3.1高清晰圖像在網絡中的傳輸

因為采用MPEG-4編解碼，在網絡中進行廣播級質量的視頻交流成為現實。手術室傳來的手術動態圖像可達352x576像素(1CIF),X光片通過圖文展示臺可達704x576像素(4CIF)，電腦圖像可達1024x768像素(XGA)。兩臺顯示設備分辨率自動動態調整，如CIF+4CIF(手術圖像和X光片)，CIF＋XGA(手術圖像+PC圖像)等。同樣，會議室專家亦可將會議室圖像和專家提供的參考資料同時顯示在手術室的顯示設備上。傳統的視訊系統絕大多數采用的視頻編碼方式的圖像分辨率（352x288）就不高，從圖像本身來講比傳統產品要高。由于MPEG-4算法本身的優勢，可以保證高品質的視頻回放質量，即使在對視頻質量要求極為苛刻的廣電行業，MPEG-4也依然可以提供符合要求的廣播級圖像，這就是為什么MPEG-4會成為事實上的廣電數字化標準的原因。醫院由于要傳輸高質量的手術圖像，所以對圖像清晰度的要求非常高，尤其是顯微鏡下的組織圖像，MPEG-4產品能夠提供從標準質量圖像到專業廣播級的圖像質量，滿足了醫院對圖像質量的高要求。由于采用了4Mbit/s碼率，使顯微鏡下的組織圖像清晰，富有層次感。

3.2實時存儲

通過在線存儲系統實時將手術全過程圖像畫面和聲音以流媒體格式存儲在服務器中，方便術后重新播放，可通過訪問存儲服務器進行網上的點播或廣播，并可制作成資料光盤存檔和交流。

3.3雙向、實時的教學功能

醫院手術室的主刀大夫可以通過圖像和聲音同監視點或會議室的人員進行討論和交流，監視點或會議室的人員可以指導手術和隨時提問。

3.4強大的視頻會議控制中心MCU功能

醫院使用的視頻會議控制中心（MCU），是能夠同時支持H.261、H.263、H.264、MPEG-2、MPEG-4編解碼方式的多點控制單元，可以同時支持窄帶和寬帶終端（384Kbit/s－6Mbit/s），具有廣泛的適用性和極強的兼容性。

3.5操作簡便

該圖像傳輸系統采用WEB方式的操作界面，功能一目了然，設置方便。成功地應用MPEG-4高清晰遠程醫療系統進行手術圖像的傳輸，標志著我院在遠程圖像傳輸系統已經進入數字化、高清晰、可視化、實用化階段。MPEG-4高清晰視訊系統也成為現代遠程圖像傳輸系統的標志性產品。

4手術圖像傳輸在醫院的應用及發展

手術圖像傳輸系統是遠程視頻會議系統的有效擴展應用。應用于醫療的實時畫面的遠距離傳輸，所傳輸的效果、質量、畫面乃至色差都直接與病人的生命及健康密切相關，系統需對其承擔的任務負完全醫療和法律責任。因此，為了保證手術直播和遠程醫療的效果，系統必須建立在高端視頻傳輸設備之上。

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2我國通信工程中傳輸技術的顯著特點

自從改革開放以來，我國的經濟水平和科學技術得到了很大提升，在這個大背景下，通信工程也獲得更高的發展，同步數字技術體系出現在了人們的視野中，該種技術不僅在我國乃至全世界都獲得了一致的肯定。同步數字技術體系是指本身就具有一種獨立性質的通信傳輸模塊，通過這個模塊能夠對信息進行靈活多樣的傳輸，同時還能夠加強不同設備之間的連接功能。這就使得這種技術相比其他通信設備技術而言更具有優勢，在當前的通信領域使用中也更為廣泛。通過大量的調查研究和實踐經驗總結，同步數字技術體系的每一小步提升，都會促進通信工程的一大步提高，所以我們必須對同步數字技術進行深入研究，全面掌握同步數字技術體系在當前通信工程中所占的重要作用，并根據當前我國通信工程發展的特點和未來目標，不斷對同步數字技術進行改進，使其更加適合我國通信工程的需求。

3通信工程中傳輸技術分類

在實際通信工程傳輸的過程中會使用到不同的信道，通過信道的不同可以把傳輸技術進行分類，當前主要分為無線傳輸技術和光纖傳輸兩類。相比無線傳輸技術，光纖傳輸技術使用的范圍更加廣泛，組成成分也更多。包括：對稱電纜設備、架空明線設備、光纜設備及其同軸電纜設備等；相比光纖傳輸技術，無線傳輸技術的組成部分有：地波傳播技術、視距傳播技術及其天波傳播技術等。在當前時期，這兩種傳輸技術是現代通信工程中最為常用。這兩種傳輸方式都各有所長，對通信工程都起到了十分重要的作用。由于光纖傳輸技術具有更高的帶寬，而且能夠保證信息傳輸過程中的安全性，使得該項傳輸技術成為了通信工程中的核心組成部分。由于無線傳輸技術本身存在著很高的靈活性，同時還具有更高的機動性，能夠根據用戶自身的需求自行轉換，使得該技術成為了最為普遍的通信傳輸技術。

4通信工程中傳輸技術的具體應用

4.1在我國通信工程傳輸網中應用的長途干線

同步數字技術體系在通信工程傳輸技術中的運用是最多、最為常見的，在開發其通信傳輸網的作業過程中，通過運用同步數字技術，可以使得該傳輸網的使用性能、管理性能及其經濟效益等各個方面均將會得到很大程度上的提升，進而可以開辟比較高效、靈活的新型網絡系統。但是，在實踐中由于受到較遠距離的移動交換中心內部所產生的某一些負面影響和干擾，對運用于長途傳輸網進行通信的同步數字技術體系而言，其自身的使用性能和使用效果就將會發生降低，那么我們為了有效地維持或是不斷地提高其使用質量，則需要在一定程度和一些方面繼續擴大通信工程建設和技術應用的成本，不斷增加通信網絡的總體容量。假如把同步數字技術體系與密集波分復用進行有機的結合，不僅可以保證結合的步驟相對更為簡單，并且還能夠最終實現以十倍上下的速度進行通信傳輸容量的增長效果。所以，將同步數字技術體系以及密集波分復用進行行之有效的融合運用，一方面可以不斷提高通信工程的經濟利潤，另一方面還能夠有效地節約了信息傳輸過程中的經濟成本。

4.2在通信工程傳輸網中本地骨干的具體應用

通信工程的實現需要建立本地傳輸網，當前本地傳輸網的建設基本都集中在一個地區的中心地帶，實現了由一個中心向四周輻射的形態，之所以采用這種分布方式，一方面能夠更好地進行管理，同時還能夠保證集中分布點和周圍不同區域之間的長度相似。但是在實踐中，因為通信工程建設的傳輸網處在一個城市內部的中心地區或者是重點區域，所以導致本地的傳輸網附近位置建筑物也就是隨之比較多。城市中的本地傳輸網一般情況下只能夠通過管道來進行信息的傳輸工作。所以，實踐中這種分布格局事實上最終將導致光纖資源與其使用時受到了一定的局限，因此就需要在能夠接受的范圍內將光纖資源盡可能地最大化利用，那么這種手段也是現階段需要解決的最為重要的問題，而且這一問題尚不只是屬于通信設計方面的問題，同時需要通信工程的傳輸部門來進行有效地解決。眾所周知，因為密集型的光波復用及其密集波分復用均相對較為實用，同時它們的使用性價比普遍均比較高，假如要將其應用到通信系統的完善、升級、系統整改及其系統維護等方面，都具有非常顯著的優勢。所以，現階段我國通信工程中傳輸技術運用本地骨干來進行傳輸的途中，不僅能夠滿足人們對于通信工程的實際需求和使用標準，同時還可以顯著地降低通信行業的實際占地面積。

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天線的安裝技術

接收天線可安裝在地面和平面屋頂。不管采用何種方式，都要先澆筑基座，等基座凝固好后，才能安裝天線。天線基座制作尺寸和方法通常由天線制造方提供，在安裝時要嚴格按圖紙要求完成。在天線放置在屋頂上或樓頂上時，要進行風荷載和天線質量計算，確認安全后才能進行施工，同時要注意必須將基座制作在承重梁上。安裝天線要根據廠家提供的結構圖嚴格進行安裝。在裝配時，不可把面板劃傷或碰撞變形，而影響裝配精度和天線電氣性能。要把腳架裝在基座或地面上，校正水平，調好方位角后固定腳架，完全調好方位角后方可緊固腳架或焊接固定；裝上方位托盤和仰角調節螺桿或螺釘；按順序把反射板的加強支架和反射板裝在反射板托盤上，在反射板及相連接時稍微固定，暫不固緊，在全部裝完后，調整板面平整，再把全部螺釘緊固；饋源、高頻頭和矩形波導口要對準、對齊，波導口內應平整，兩波導口間要加密封圈，擰緊螺釘而避免滲水，把連接好的饋源和高頻頭裝在饋源固定盤上，對準天線中心位置焦點。如果接收天線在某建筑避雷針保護范圍以內，可不單獨設避雷針。而其基座螺栓接地要良好，接地電阻不大于4h，不然，要重新作接地極。若接收天線獨處于空曠地區，或在雷雨較多區域，要加裝避雷針。避雷針要在接收天線的主反射面和副反射面的頂端各裝一個，避雷針的高度要使它的保護范圍覆蓋整個主反射面，通常高出1m~2m?；菟ń拥仉娮璨淮笥?h時能作為接地極，不然也應重新做接地極。避雷針的引下線用10mm的鍍鋅圓鋼。天線的避雷接地線不能與室內衛星電視接收機等設備的保護地線接在一起。同時要按規范要求進行接地線的安裝。

接收天線的調試

技術準備。要了解欲接收衛星電視下行技術參數：波段、極化方式、傳輸方式、符碼率、加密情況和衛星的位置；通過計算和查表等方式確定天線的方位角和仰角；正確連接高頻頭、低損耗電纜、衛星接收機和監視器，準備適當的調試儀器。調試。極化匹配調試要對照安裝圖安裝極化器；進行天線仰角、方位角和極化角粗調。要依次對天線仰角、方位角和極化角進行粗調，再檢查沒備接線，在確認接線無誤后，開啟電源，對衛星接收機輸入欲接收的衛星電視自于信號參數，獲得較好的圖像和伴音；進行天線仰角、方位角、極化角和焦距細調：運用場強儀調整天線仰角、方位角、極化角和饋源的位置，按仰角、方位角、饋源焦距和極化角順序進行；天線固定要在細調完成后，把全部螺栓緊固好，并把仰角和方位角在天線上做好標記。

本文作者：李曉華工作單位：勃利縣廣播電視事業局

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SDH是指同步數字系列，是在SONET的基礎上形成的主要針對光纖傳輸的新的數字傳輸網體制。它在應用過程中的主要原理是在信號通過某種形式固定在某個結構上，并使光纖通過其進行傳送，以一定的速率并且通過技術手段使光纖信號轉換成基本的電信號，并使其在通過電纜和DDF接到所需用戶的端口。這種傳送信號的方式在發展過程中形成了全球統一的數字傳輸標準，提高了網絡的可靠性。

2、WDM系統

WDM是波分復用系統，是一種可以提高光纖頻率帶寬利用率的系統。WDM系統的主要特點是使信號在光纖的傳播過程中能夠適應不同的波長，這種技術采用了光發射機來進行信號的傳送，將不同波長的信號附著在一根光纖上，使其先復用再在節點處解復用，這項技術節省了大量的中間環節，使信息傳輸速度更加快速、穩固。

3、MSTPMSTP是以SDH為核心來實現多種線路的速率

MSTP具有多種技術的融合優勢，同時也具有了一些新的特點，不僅提供了ATM、以太網、RPR、MLSP等多方面的功能，還能夠充分滿足用戶對數據業務的匯集、與整合要求。在信息傳輸過程中MSTP不僅能夠對數據進行整合，還可以滿足人們對信息管理的要求，在降低成本的同時提高的相應的傳輸效率。

4、ASONASON是通過智能化來完成光網絡交換連接的傳送網

是在通信工程中最具核心意義的發展項目，數據信息傳輸速度快、容量大、安全性強在同領域項目的比較下具有較大的競爭優勢。在傳輸及管理過程中自身的適用性更強，在可擴展性方面也具有相當大的優勢，相較于以往的傳輸管理體系更能適應對信息需求不斷增強的現代社會的發展。

二、通信工程傳輸技術的應用

1、長途干線的傳輸網建設應用

SDH憑借具有較強的同步復用能力與較強的網管系統因而得到了廣泛的認可和應用，它不單單可以在通信工程的傳輸技術中廣泛應用，同時在管理運行網絡信息傳輸方面具有絕對化的優勢，它的傳輸信息的可靠性與靈活性使得SDH與WDM、ASON、DWDM等進行相互組合，調配其兼容性，發揮各自的長處，減少相對成本，從而建立起適合長途干線傳輸的性能穩定、功能強大的網絡系統。

2、本地骨干傳輸網的應用

本地傳輸網的的布局要求一般對容量要求較小，可以根據各種傳輸技術的特點來分配，來實現本地的信息傳輸過程的要求，本地的信息傳輸雖然距離短，但相較與長途干線的信息傳輸要更加復雜化，包括各個節點的設計等等。所以綜合考慮成本及傳輸速率等，一般情況下，本地傳輸網中的主要節點往往都集中在城市，采用WDM與DWDM具有較強的性價比和實用性，在系統維護、升級、管理等方面具有較大的優勢。

3、寬帶局域網和接入網中的應用

通信工程的傳輸技術在寬帶局域網和接入網中的應用是十分普遍且具有時展意義的，目前個人用于記入到Internet和有線電視最主要的方式Modem、ASDL和HFC等，企業用戶則采用LAN接入，這些接入方式都是以SDH接入傳輸網，利用ADM提供的靈活的接入口來滿足不同寬帶用戶的需求。對于網絡接入是當前各項發展中最為活躍的，人們在學習及工作過程中對互聯網的需求是不容小覷的，通信工程在傳輸技術中的這項應用將為其帶來極大的經濟利益。

三、通信工程中傳輸技術應用的未來發展趨勢

1、ASON技術系統的發展

在未來的發展進程中，ASON技術能夠結合大容量的特點與保護能力強的特點，使得其在未來應用過程中可以更容易實現智能化地網絡交接，所以ASON在發展演變進程中具有相對的優勢，例如先進性、可靠性、恢復性及保護性等功能，能夠自動搜索和發現網絡資源，并且為市場需求提供多種準備條件，保證通信工程流通順暢，所以ASON在未來發展進程中具有很大的空間。

2、小型化的發展趨勢

通信工程的小型化發展趨勢是信息傳輸技術的又一個特點，顧名思義，小型化就是將設備設施與產品外形精簡化，不僅方便運輸安裝，而且占地面積小，更加受到人們的喜愛。未來電子產品的發展進程中一般都是以越來越精簡化取勝，在相對更靈活的設施設備中卻涵蓋著更加豐富的使用功能，這是未來發展的必然趨勢。

3、多功能化的發展趨勢

同前面所講的小型化發展趨勢是一個道理，多功能化也將以方便的服務成為適應潮流的必需品，在客戶自主選擇的過程中，小型且多功能的設備是首要考慮的因素。將多種功能集中在一個設備上，不僅節省成本及空間，更加減少輻射帶來的危害，其優勢就是通過將以往的單一傳送信號的設備替換為具有直接接入功能設備，以此增加了設備的功能和用途，提高了傳輸設備增值業務的能力。

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2光纖通信技術的應用與發展

光纖通信技術的應用是十分廣泛的，其中最主要的應用是市話中繼站，在這個領域中光纖通信具有很大的優勢。長途干線通信通過電纜，微波，衛星進行的通信逐漸被光纖通信取代并衍生出比特傳輸法，并在全球范圍內占據優勢。比特網傳輸法的應用范圍主要是全球通信網以及各個國家的公共電信網等。目前，光纖通信技術還應用于交通控制和監視指揮以及城鎮有限電視網等等領域，在各行各業中均體現出其優勢。由于光纖傳輸系統的組成特性，光纖通信技術在光纖模擬通信系統，光纖數字通信系統和數據通信系統中均得到了利用。前者電信號的處理和光纖通信系統基本類似，后者將基帶信號放大，取樣，量化后再由相關設備進行調解。數據光纖通信和數字通信系統的不同地方是在進行信號處理時不需要換碼型。

3無線傳輸的應用

無線傳輸是利用電磁波進行的信息傳輸工作。該技術的綜合成本較低，且具有較為穩定的性能。無線監控系統是無線傳輸技術與監控技術相結合的產物，其能夠將不同地點的現場信息及時的通過無線通訊手段來傳送到無線監控中心。此外還可以自動形成視頻數據庫，以后在檢時也可以更方便。無線傳輸具有較好的可擴展性，還能夠即插即用，并可以靈活組網。

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ASON系統作為通信工程傳輸技術中一項重要的科研項目，它有效的將通信數據與網絡有機的連接，并實現了IP所具有的一些特征。同時，在通信傳輸過程中，ASON系統可以實現超大容量的接收，針對所連接的網絡進行全面的覆蓋，有效的整合了網絡信息傳輸資源，實現了自動搜索的智能計算方式，是一種高效率的傳輸網絡系統，在通信工程管理中，ASON也發揮了極其重要的地位和作用，它可以將部分信息進行控制移動，然后進入系統控制層進行分布設置，完成一系列的智能恢復業務，以及動態式的管理方式鏈接。

1.2MSTP系統

MSTP是以SDH為基礎進行通信工程傳輸的新傳輸系統，它可以通過多條線路進行同時傳輸，也可以與其他通信工程系統進行交叉同步傳輸，這種傳輸方式大大提高了工作效率以及信息傳輸的穩定性。滿足了廣大用戶對信息傳輸量需求大的要求，同時也實現了多系統的整合與匯集。這樣在傳輸過程中即便發現問題也能針對數據進行有效的解決。

1.3WDM系統

WDM是一種能夠在很大程度上提高光纖頻率帶寬利用率的系統，它屬于波分復用系統；其工作原理是在光層上復用之后，通過光發射機將不同的波長信號進行傳輸，附著在一根光纖上，到達節點之后，可以再解復用。WDM系統在本質上屬于同時在光纖上傳輸不同的波長信號的技術，它可以實現光信號的傳輸，主要應用技術有OXC、OADM、DXC、ADM等，這些新技術并不需要通過OE技術的轉換。

1.4SDH系統

SDH是一種數字系列，它是在SONET的基礎之上，通過整合新的技術手段而得到的，其主要的功能是針對光纖傳輸的新型的數字傳輸網體系。國際上針對SDH技術有著標準的光路接口和統一的幀結構數字傳輸標準速率，以保證網管系統互通；它有著很好的橫向兼容性，能夠與現在通用的PDH完全兼容，并能夠整合、容納新的業務信號，形成統一的、全球通用的數字傳輸系統，從而實現了網絡的可靠性。SDH的主要工作原理是將信號固定在一定的幀結構之上，在電路層上復用之后，以一定的速率在光纖上傳輸。當光纖通過進入到ADM之中后，信號就轉變成為基本的電信號，再通過數字配線架（DDF）及電纜系統，接入到用戶端口。

2傳輸技術在通信工程中的應用

2.1無線傳輸

信息傳輸技術大多采用電磁波方式來實現其無線傳輸，這項技術因其穩定性高，成本低，故此被廣泛的應用于生產生活的方方面面。尤其是針對其安全防范措施而言，這項技術是一項比較優越的信息監控系統，在很多場合，例如商業大廈、智能小區都設有其這種無線監控系統，以便更好的通過無線傳輸的方式可以監測到環境的各方面，且無線傳輸技術對于環境的適應性很強，對于鋪設布線等要求比較低，是當今廣泛被使用的一種無線傳輸技術。這種無線傳輸技術對于網絡傳輸維修的費用相對較低，在起初使用的過程中，信息系統擁有其自我免費維修系統，隨即可以被使用。無線傳輸技術與監控技術的有效結合更加可以針對現場各個傳輸地點進行有效的無人監控，通過信息傳輸將信息畫面傳輸至控制中心并通過視頻軟件呈現，這種監測手段不僅僅可以確保信息傳輸過程中的質量，還可以有效的保障信息傳輸的連續性。

2.2光纖傳輸技術

隨著無線傳輸的廣泛使用，為了提高通信工程更好的服務于社會生產生活的各個方面，在此基礎上以光纖為媒介的傳輸方式開始大量的使用。這種傳輸技術可以通過光纖可以傳輸視頻以及數字信號，且傳輸速度比銅線的傳輸更加穩定可靠。光纖傳輸過程中信息容量比較大且在很大程度上可以抵御電纜傳輸過程中所產生的噪音，而且維修成本相對較低。就目前發展階段而言，光纖傳輸被廣泛的應用于工業與商業領域之中，尤其是在軍事方面更加可以有效的進行監控、防御等軍事監控。其他廣播媒體和衛星與光導纖維結合在一起，將在交通運輸、傳感器、機器人、航空電子學、武器系統中得到專業應用和商務通信。

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2通信工程中有線傳輸技術的改進———以光纖有線傳輸技術為例

與其他傳輸技術相比，光纖傳輸技術有著較為突出的優越性，現階段其己經基本取代同軸電纜傳輸技術、絞合電纜傳輸技術等成為當前最主流、應用最廣泛的通信技術。加強光纖有線傳輸技術的改進意義重大。

2.1光纖有線傳輸新技術的應用

我國最早的光纖傳輸技術即為PDH技術，其主要采用圖像與語音結合的多媒體方式進行光纖傳輸，傳輸方式相對簡單，且傳輸設備也比較單一，隨著經濟建設的不斷變化與發展，這種準同步數字傳輸技術已經很難適應時展的需要。2.1.1SDH技術的應用SDH技術是繼PDH技術之后的一種更嚴密、更靈活的傳輸技術。以SDH技術為主的光纖傳輸節點設備又稱為同步數字序列設備，SDH技術傳輸設備正為全球各領域廣泛應用于光纖節點處理和傳輸中。由于當前的SDH技術相較于之前的PDH技術在網絡傳輸與處理功能、業務處理能力及傳輸網絡的靈活度與運行能力、網絡維護等各方面都有了明顯的提升和改善，極大地彌補了原先的PDH技術的缺點和不足。2.1.2DXC技術的應用該技術的出現是在SDH基礎上演變而來的，是為了更好地服務于用戶之間相互傳輸、轉化等信息提供相應的技術支持。該技術的使用可以通過光纖數字技術傳輸網絡配線、軟件管理、業務監控等方面進行改革創新，進而做到光纖業務分級處理、動態信息監控，從而保證了信息傳輸的質量。2.1.3DWDM技術的應用密集波分復用系統簡稱DWDM，現今它大致向兩大領域發展：用于DWDM系統長途傳輸骨干網的大容量長距離，以及用于DWDM系統本地骨干傳輸網，其具有大容量短距離、多業務接口的低成本以及多速率的特征。使用DWDM技術，能夠增長光纖的傳輸容量，可達幾十倍、幾百倍，這給IP業務的指數性增長提供了條件。DWDM的優勢在于其具有容量超大，“透明”傳輸數據，高度的組網靈活性、經濟性和可靠性，兼容全光交換，能最大限度地保護已有投資的特點。

2.2光纖有線傳輸網絡改進方案

2.2.1骨干層骨干層改進由四部分組成：①通過收斂骨干層的帶寬和路由，讓它生成網狀或環狀型的組網，且節點的擴展性要非常強；②盡量使用不同種類的光纜路由組網，及不同種且能對其進行自愈保護SDH環網系統中的直達電路；③為了使障礙點降到最低，應盡最大努力縮減跳線轉接；④把接入層業務進行負荷分擔處理，盡量采用接入環雙歸屬，合理地增加骨干環與骨干節點的數量。2.2.2光纜線路光纜線路作為連接傳輸設備的物理介質，若中心局房對應管轄區域沒有清晰的劃分，根據目前的設備類型的組成，核心層承擔兩局間電路和調度電路，為傳輸系統提供物理上的光通路，并且至各局的業務趨于均衡，建議對設備區域進行中遠期的規劃劃分，使運營商選擇符合自身網絡發展的設備類型。故光纜線路優化要求根據網絡的組成，若中心局房對應管轄區域合理并有清晰的劃分，通過設備搬遷調整實現合理劃分，從而為本地SDH光傳輸網的網絡結構的穩定發展打下基礎，考慮經濟、工程等因素。假設各環路均為STM-16環路，既可提高設備的可控能力，網絡結構調整和設備搬遷替換過程可進一步對生產性能高效性的各指標進行評估比較。以通路規劃的思路，可采用拓撲，又可適當引入設備廠家，采用兩纖雙向復用段保護方式，提高競爭力。2.2.3接入層從兩個方面入手對接入層進行優化，根據接入環容量已經趨于飽和的實際情況對運用光纖資源并且做出接入環的裂變，相當于把接入部分進行化一為二的裂變，以此提升網絡的容納量；把接點數設置在8個范圍內更加適應當今的環網中的節點數的現狀。運用拆環的方法來提高環路的容量大小來解決接入節點相對多的環路。由于業務發展不斷增大的需要，通過提升環網的容量實現升級。2.2.4設備依據考慮的著重因素進行設備優化，主要從以下幾個方面考慮：①根據自身發展需要的網絡規劃和商務談判等情況，優化方案實施的難點是搬遷替換設備過程和調整網絡結構應標準規范，現今MSTP設備的優選處理能力弱于SDH光傳輸網設備，而且要以保證網絡的正常運行為基礎對網絡結構進行調整。②對廠家設備環境進行優化。根據優化網層面的分布對廠家設備環境進行優化。而且在實際優化的過程中，要對電源、光纖、機房等條件進行充分地考慮，運營商在準備的階段應做好與設計院等各方意見的協調工作。不能局限在一個廠家的設備，要做出詳細的方案，但也不宜做出過多的電路割接方案，盡可能地形成一個具有完善、穩定調整目標的網絡方案。

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    由于系統中選用了兩臺不同型號的激光傳感器作為船舶特征信息的采集,它們采用的數據接口各異。因此,需選用不同的傳輸方式獲取其數據信息。通過對三種方案的實踐和比較,最終得到了合適的傳輸方案。

    激光傳感器數據的傳輸

    1、激光傳感器

    激光傳感器船舶交通量觀測系統由數據采集子系統、數據處理子系統和輔助子系統三個部分組成。數據采集子系統中的激光傳感器通過自身激光頭的旋轉,對物體進行短時間的線掃描,從而實現對被測物截面的二維掃描,可實時采集航道上的目標圖像。數據采集子系統主要由兩臺激光傳感器組成。

    2、激光傳感器數據的傳輸

    傳輸方案:

篇9

藍牙（Bluetooth）是一種新型、開放、低成本、短距離的無線連接接技術，可取代短距離的電纜，實現話音和數據的無線傳輸。這種有效、廉價的無線連接技術可以方便地將計算機及外設、移動電話、掌上電腦、信息家電等設備連接起來，在它可達到的范圍內使各種信息化移動便攜設備都能實現無縫資源共享，還可通過無線局域網（WirelessLAN）與Internet連接，實現多媒體信息的無線傳輸。

藍牙系統采用分散式（Scatter）結構，設備間以及從方式構成微微網（Piconet），支持點對點和點對多點通信。它采用GFSK調制，抗干擾性能好，通過快速跳頻和短包技術來減少同頻干擾，保證傳輸的可靠性。使用的頻段為無需申請許可的2.4GHz的ISM頻段。

藍牙協議從協議來源大致分為四部分：核心協議、電纜替代協議（RECOMM）、電路控制協議和選用協議。其中核心協議是藍牙專利協議，完全由藍牙SIG開發，包括基帶協議（BB）、連接管理協議（LMP）、邏輯鏈路控制和適配協議（L2CAP）以及服務發現協議（SDP）。藍牙協議從體系結構又可分為底層硬件模塊、中間協議層和高端應用層三大部分，其中鏈路管理層（LM）、基帶(BB)和射頻層（RF）構成藍牙的底層模塊。由此可見，基帶層是藍牙協議的重要組成部分。本文主要對藍牙技術中最重要的基帶數據傳輸機理進行分析。

1基帶協議概述

圖1給出藍牙系統結構示意圖。在藍牙系統中，使用藍牙技術將設備連接起來的網絡稱作微微網（Piconet），它由一個主節點（MasterUnit）和多個從節點(SlaveUnit)構成。主節點是微微網中用來同步其他節點的藍牙設備，是連接過程的發起者，最多可與7個從節點同時維持連接。從節點是微微網中除主節點外的設備。兩個或多個微微網可以連接組成散射網（Scatternet）。

圖2給出藍牙協議結構示意圖?；鶐游挥谒{牙協議棧的藍牙射頻之上，并與射頻層一起構成藍牙的物理層。從本質上說，它作為一個鏈接控制器，描述了基帶鏈路控制器的數字信號處理規范，并與鏈路管理器協同工作，負責執行象連接建立和功率控制等鏈路層的，如圖3所示?；鶐瞻l器在跳頻（頻分）的同時將時間劃分（時分），采用時分雙工（TDD）工作方式（交替發送和接收），基帶負責把數字信號寫入并從收發器中讀入數據。主要管理物理信道和鏈接，負責跳頻選擇和藍牙數據及信息幀的傳輸、象誤碼糾錯、數據白化、藍牙安全等?；鶐б补芾硗胶彤惒芥溄?，處理分組包，執行尋呼、查詢來訪及獲取藍牙設備等。

在藍牙基帶協議中規定，藍牙設備可以使用4種類型的地址用于同場合和狀態。其中，48位的藍牙設備地址BD_ADDR（IEEE802標準），是藍牙設備連接過程的唯一標準；3位的微微網激活節點地址AM_ADDR，用以標識微微網中激活成員，該地址3位全用作廣播信息；8位的微微網休眠節點地址PM_ADDR，用以標識微微網中休眠的從節點。微微網接入地址AR_ADDR，分配給微微網中要啟動喚醒過程的從節點。

當微微網主從節點通信時，彼此必須保持同步。同步所采用的時鐘包括自身不調整也不關閉的本地設備時鐘CLKN，微微網中主節點的系統時鐘CLK以及為主節點時鐘對從節點本地設備時鐘進行周期更新以保持主從同步的補償時鐘CLKE。

與其它無線技術一樣，藍牙技術中微微網通過使用各種信道來實現數據的無線傳輸。其中，物理信道表示在79個或者23個射頻信道上跳變的偽隨機跳頻序列，每個微微網的跳頻序列是唯一的，并且由主節點的藍牙設備地址決定；此外，藍牙有5種傳送不同類型信息的邏輯信道，它們分別為：

(1)LC信道：控制信道，用來傳送鏈路層控制信息；

(2)LMC信道：鏈接管理信道，用在鏈路層傳送鏈接管理信息；

(3)UA信道：用戶信道，用來傳送異步的用戶信息；

(4)UI信道：用戶信道，用來傳送等時的用戶信息；

(5)US信道：用戶信道，用來傳送同步的用戶信息。

在藍牙系統中，主從節點以時分雙工（TDD）機制輪流進行數據傳輸。因此，在信道上又可劃分為長度為625μs的時隙（TimeSlot），并以微微網主節點時鐘進行編號(0-227-1)，主從節點分別在奇、偶時隙進行數據發送。

2藍牙數據傳輸

藍牙支持電路和分組交換，數據以分組形式在信道中傳輸，并使用流控制來避免分組丟失和擁塞。為確保分組包數據正確傳輸，還進行數據的白化和糾錯，下面分別對這些傳輸機制進行分析。

2.1藍牙分組

分組包數據可以包含話音、數據或兩者兼有。分組包可以占用多個時隙（多時隙分組）并且可以在下一個時隙繼續發送，凈荷(Payload)也帶有16位的錯誤校驗識別和校驗（CRC）。有5種普通的分組類型，4個SCO分組包和7個ACL分組包。一般分組包格式如圖4。

圖3基帶層抽象

其中，接入碼(Accesscode)用來定時同步、偏移補償、尋呼和查詢。藍牙中有三種不同類型的接入碼：

(1)信道接入碼（CAC）：用來標識一個微微網；

(2)設備接入碼（DAC）：用作設備尋呼和它的響應；

(3)查詢接入碼（IAC）：用作設備查詢目的。

分組頭（Header）包含6個字段，用于鏈路控制。其中AM_ADDR是激活成員地址，TYPE指明分組類型，FLOW用于ACL流量控制位，ARQN是分組包確認標識，SEQN用于分組重排的分組編號，HEC對分組頭進行驗。藍牙使用快速、不編號的分組包確認方式，通過設置合適的ARQN值來區別確定是否接收到數據分組包。如果超時，則忽略這個分組包，繼續發送下一個。

2.2鏈接及流控制

藍牙定義了兩種鏈路類型，即面向連接的同步鏈路（SCO）和面向無連接的異步鏈路（ACL）。SCO鏈接是一個對稱的主從節點之間點對點的同步鏈接，在預留的時間里發送SCO分組，屬于電路交換，主要攜帶話音信息。主節點可同時支持3個SCO鏈接，從節點可同時支持2～3個鏈接SCO，SCO分組包不支持重傳。SCO鏈路通過主節點LMP發送一個SCO建立消息來建立，該消息包含定時參數（Tsco和Dsco）。

ACL鏈接是為匹克網主節點在沒有為SCO鏈接保留的時隙中，提供可以與任何從節點進行異步或同步數據交換的機制。一對主從節點只可以維持一個ACL鏈接。使用多個ACL分組時，藍牙采用分組包重發機制來保證數據的完整性。ACL分組不指定確定從節點時，被認為是廣播分組，每個從節點都接收這個分組。

藍牙建議使用FIFO（先進先出）隊列來實現ACL和SCO鏈接的發送和接收，鏈接管理器負責填充這些隊列，而鏈接控制器負責自動清空隊列。接收FIFO隊列已滿時則使用流控制來避免分組丟失和擁塞。如果不能接收到數據，接收者的鏈接控制器發送一個STOP指令，并插入到返回的分組頭（Header）中，并且FLOW位置1。當發送者接收到STOP指示，就凍結它的FIFO隊列停止發送。如果接收器已準備好，發送一個GO分組給發送方重新恢復數據傳輸，FLOW位置0。

2.3數據同步、擾碼和糾錯

由于藍牙設備發送器采用時分雙工（TDD）工作機制，它必須以一種同步的方式來交替發送和接收數據。微微網通過主節點的系統時鐘來實現同步，并決定其跳頻序列中的相位。在微微網建立時，主節點的時鐘傳送給從節點，每個從點節給自己的本地時鐘加上一個偏移量，實現與主節點的同步。在微微同生存期內，主節點不會調整自己的系統時鐘。為了與主節點的時鐘匹配，從節點會偏移量進行周期的更新。藍牙時鐘應該至少具有312μs的分首辨率。主節點分組發送的平均定時與理想的625ms時隙相比，偏移不不能超過20ppm，抖動（Jitter）應該少于1ms。

在分組數據送出去并且在FEC編碼之前，分組頭和凈荷要進行擾碼，使分組包隨機化。接收數據分組包時，使用盯同的白化字進行去擾處理。

為了提高數據傳輸可靠性及系統抗干擾性，藍牙數據傳輸機制采用三種糾錯方式：1/3率FEC編碼方式（即每一數據位重復3次）、冗余2/3率FEC編碼方式（即用一個多項式發生器把10位碼編碼成15位碼）以及數據自動請求重發方式（即發送方在收到接收方確認消息之前一直重發數據包，直到超時）。

圖4藍牙分組包格式

3藍牙設備連接

藍牙鏈接控制器工作在兩種主要狀態：待令（Standby）和連接（Connection）。在藍牙設備中，Standby是缺省的低功率狀態，只運行本地時鐘且不與任何其他設備交互。在連接狀態，主節點和從節點能交換分組包進行通信，所以要實現藍牙設備之間的互相，彼此必須先建立連接。由于藍牙使用的ISM頻帶是對所有無線電系統都開放的頻帶，會遇到各種各樣的干擾源，所以藍牙采用分組包快速確認技術和跳頻方案來確保鏈路和信道的穩定。在建立連接和通信過程中使用跳頻序列作為物理信道，跳頻選擇就是選擇通信的信道。

3.1跳頻選擇

跳頻技術把頻帶分成若干個跳頻信道（HopChannel）。無線電收發器按一定的碼序列（以產生隨機數的方式）不斷地從一個信道跳到另一個信道，并且收發雙方都按這個規律才能通信并同步。跳頻的瞬時帶寬很窄，通過擴頻技術展成寬頻帶，使干擾的影響最小。當一個設備被激活時，該設備被分配32個跳頻頻點，以后該設備就在這些跳頻點上接收和發送信息。通用跳頻選擇方案由兩部分組成，即選擇一個序列并在跳頻頻點上映射該序列。對于每一情況，都需要從-主和主-從兩種跳頻序列。藍牙系統中使用的跳頻序列有如下幾種：

(1)呼叫跳頻序列：在呼叫（Page）狀態使用；

(2)呼叫應答序列：在呼叫應答（PageResponse）狀態使用；

(3)查詢序列：在查詢（Inquiry）狀態使用；

(4)查詢應答序列：在查詢應答（InquiryResponse）狀態使用；

(5)信道跳頻序列：在連接（Connection）狀態使用。

3.2藍牙連接建立

從待令狀態到連接狀態的過程就是連接建立過程。通常來講，兩個設備的連接建立過程如下：

首先，主節點使用GIAC和DIAC來查詢范圍內的藍牙設備（查詢狀態）。如果任何附近的藍牙設備正在監聽這些查詢（查詢掃描狀態），就發送它的地址和時鐘信息后，從節點可以開始監聽來自主節點的尋呼消息（尋呼掃描），主節點在發現附近的設備之間可以尋呼這些設備（尋呼狀態），建立鏈接。在尋呼掃描的從設備被這個主節點尋呼后，就會以DAC（設備訪問碼）來響應（Slaveresponsesubstate）。主節點在接收到從節點的響應后，便可以以送主節點的實時時鐘、BD_ADDR、BCH奇偶位和設備類（FHS分組包），最后在從節點已經接收到這個FHS分組之后，進入連接狀態。具體過程如圖5。

由圖5可見，在藍牙連接建立的呼個不同階段，主節點和從節點分別處于不同的狀態，這些狀態包括：

查詢（Inquiry）：查詢是主節點用來查找可監視區域中的藍牙設備，以便通過收集來自從節點響應查詢消息中得到該節點的設備地址和時鐘，查詢過程使用IAC；

查詢掃描（InquiryScan）：藍牙設備周期地監聽來自其他設備的查詢消息，以便自己能被發現。掃描過程中，設備可以監聽普通查詢接入碼（GIAC）和特定查詢接入碼（DIAC）；

查詢響應（Inquiryresponse）：從節點以FHS分組響應查詢消息，它攜帶從節點的DAC、本地時鐘等信息；

尋呼（Page）：主節點通過在不同的跳頻序列發送消息，來激活一個從節點并建立連接，尋呼過程使用DAC；

尋呼掃描（PageScan）：從節點周期性地在掃描窗間隔時間內喚醒自己，并監聽自己的DAC，從節點每隔1.28s在這個掃描窗上根據尋呼跳頻序列選擇一個掃描頻率；

從節點響應（SlaveResponse）：從節點在尋呼掃描狀態收到主節點對自己的尋呼消息即進入響應狀態，響應主設備的尋呼消息；

主節點響應（MasterResponse）：主節點在接收到從節點對它的尋呼消息的響應后，主節點發送一個FHS分組給從節點，如果從節點響應回答，主節點就進入連接狀態。

3.3連接狀態

連接（connection）狀態以主節點發送一個POLL分組開始，表示連接已經建立，此時分組包可以在主從節點之間來回發送。連接兩端即主從節點都使用主節點的接入碼和時鐘，并且使用的跳頻為信道跳頻序列。即在連接建立后，主節點的藍牙設備地址（BD_ADDR）決定跳頻序列和信道接入碼。在連接狀態的藍牙設備，可以有以下幾個子狀態：

Active:在這個模式下，主從節點都分別在信道通過監聽，發送和接收分組包，并彼此保持同步；

Sniff:在這個模式下，從節點可以暫時不支持ACL分組，也就是ACL鏈路進入低能源sleep模式，空出資源，使得象尋呼、掃描等活動、信道仍可用；

Park：當從節點不必介入微微網信道，但仍想與信道維持同步，它能進入park（休眠）模式，此時具有很少的活動而處于低耗模式，從節點放棄AM_ADDR，而使用PM_ADDR。

篇10

在教學實踐中我利用傳感技術儀器進行實驗能夠得到很好的實驗效果。分析教材、根據教學目標及學生的年齡特點合理選擇利用數字化傳感器材能夠有效提高課堂實驗效果。課堂實驗探究的高效，傳感技術儀器的有效使用，不僅需要分析教材，合理選材，還需要精心設計實驗方案。只有通過有效的實驗設計和規范的實驗操作，以學生為主體性，讓學生配合教師來完成實驗，學生便于理解，又可增加學習興趣，才能使實驗變得簡單易行，達到教學目標。以下是四上年級《運動起來會怎樣》一個有關于心率傳感器的實驗。首先，連接手握心率傳感器、界面和計算機。其次，啟動LoggerPro或LoggerLite軟件，最后，程序將自動識別手握心率傳感器，這樣就可以準備采集數據了。測量一個人在激烈活動，例如做跳躍運動前、之間和之后的心率；測量一個人在運動后的心率返回平常心率要多久。讓學生在探究實踐的過程中，注重體驗和感悟，又便于學生對知識的接受和理解，從而也激發學生的興趣。

二、傳感技術探究實驗室的組建

為了提高實驗探究效率，保證實驗教學的有效開展，創建探究實驗室，合理利用“數字化”儀器設備是非常重要的。數據采集器和傳感器的配備，主要用于采集并儲存實驗數據并根據探究需測定的參數。通過政府采購，我們采購到探究實驗室套材，主要有濕度、音高、音量、光強、pH值、溶解氧濃度、電流、電壓、氧氣含量、二氧化碳含量等傳感器，還可以根據需求來自行選擇；同時，這些儀器的輕巧與便攜還為學生進行戶外探究提供了可能。計算機軟件的安裝將傳感器插入計算機時，傳感器可以精確地測量實驗中獲取的各種數據，并通過數據采集器傳到計算機中，計算機經由配套軟件將數據以表格和圖像的形式呈現，并進行分析處理。