无线技术对日常生活方式改变的探讨

　　无线通信（Radio Communication）最早是相对于有线通信的一个概念，和有线通信通过线缆等介质传递信号不同，无线通信利用电磁波的辐射和传播，不需要任何介质，经过空间就可以达到传输信息的目的。通信领域中，在近现代以来，尤其是二战后，无线通信是发展最快、应用最广的通信技术，正因为如此，无线通信受到科技界的普遍关注，公众也对其充满了期待。无论是在发达国家还是发展中国家，手机已经成为人人所必需的通信工具，许多学校、企业也建立了局域无线网络，无线通信已经成为人们工作生活中必不可少的技术之一。

　　1.2.1无线通信的发展历程

　　无线通信的鼻祖可以追溯到远古时期，人们在战争时应用狼烟、火炬、手语或旗语等传输信息，为了传输更加复杂的信号，人们试图设计多重信号组合而成的复杂信号。直到1838年，塞缪尔·摩尔斯发明了无线电报，通过摩斯码来传递信息，这是真正意义上的无线通信技术，但是无线电报局限性很大，传递信息量少、效率低的缺点非常明显。几十年之后，电话取代了电报成为了通信的主力军，1895年，马可尼首次从英国怀特岛到30km之外海上的一条船成功地进行了无线通信的测试，现代意义上无线通信的里程碑从此诞生。无线通信技术的起步是在20世纪20年代到50年代，其主要采用短波频的传送方法和电子管技术，涉及的范围主要是在军用以及海洋船舰上的通信上。无线通信技术的发展阶段主要是从20世纪50年代到90年代中期。起初对它的应用都是在电话系统、电报系统中，逐渐向半导体过渡。无线通信具有很多的优点，替代了以往的固定电话无线通信系统。进入本世纪以来，随着现代电子信息技术的不断发展，无线通信被赋予更多的高科技技术，效率和使用方式都有了质的变化。

　　1.2.2无线通信的特点

　　在无线通信技术应用的过程中，其受到空间和时间的限制比较小。尤其是在最近的发展历程中，我国无线通信技术主要表现为两方面的特征：①公众移动通信用户的数量呈现持续增长趋势。与其他发展中国家比较而言，我国的移动用户数量增加幅度是非常惊人的，移动通信越来越普及，从而使与之相关的数据业务和增值业务也得到了发展，为运营商提供了更多的利润。②无线通信技术更新换代的速度非常快。鉴于无线通信自身存在一些问题，加上用户量激增，引发了大量的问题。此外，对于无线通信技术，人们也给予了越来越多的要求。在无线通信领域，新技术得到了研发，有效促进了无线通信技术的发展。

　　众所周知，无线通信所使用的电磁波和我们耳朵可以听到的声波一样，也是一种波。无线通信创立初期使用的电磁波频率较低，频率范围较窄，波段主要集中在长波和中波。随着科学技术的不断进步，使用的频率范围不断扩大，从而实现了各种通信的共存。目前使用的无线通信电磁波频率从超长波到亚毫米波，以至光波。其频率范围和波段如表2.1所示。

　　表2.1无线通信频率范围和波段

　　在国外，欧美等发达国家经常把微波的波段分为L、S、C、V、Ku、K、Ka等波段。

　　无线通信中的电磁波按照其波长的不同具有不同的传播特点，主流的波段为：

　　（1）甚长波。无线电通信中使用的甚长波的频率为10-30kHz，该波段的电磁波可在大地与底层的电离层之间的波导中进行传播，传输距离可达数千公里，质量较高的可覆盖全球，一般作为手机的移动通信。

　　（2）长波。长波分为可以沿地面而传播的地波和靠电离层反射传播的天波。天波虽然可以通过电离层反射传播很远，但是电离层对其吸收较强，而且底层电离层的参数变化较大，极不稳定，信号衰弱也较为严重。地波的传播主要和大地的导电率有关，传播较为稳定，在陆地的传播距离一般为几十到几百公里。该波段的低端电磁波（30-60kHz）能穿透一定深度的海水，可用于对潜艇和水下航行器的通信。

　　（3）短波。短波可以沿着地表面传播（地波），沿空间以直接或绕射的方式传播（空间波）和依靠电离层反射传播（天波）。由于地表对于短波的吸收强烈，且随着频率的升高而明显增大。短波的天波是主要传导方式，其与电离层的变化（昼夜变化、季节、气候和自然现象如磁暴、太阳黑子等）密切相关，也与设备天线的仰角和工作频率密切相关。

　　（4）微波。微波的传播类似于光波的传播，是一种视距传播。其主要在对流层内进行，传播方式较为稳定，但是其受到大气折射和地面反射的影响较大。另外，对流层中的大气集团对微波有散射作用，虽然这在一定程度上削弱了信号，但是可以利用这种散射做超视距传播。

　　在无线通信发展历程中，无线通信技术是其重要的特色之一。目前，无线通信技术的需求和技术都在持续发展中，其更新换代的目的是为了更好地为我们服务。通过阅读跟无线通信技术相关的参考文献，可知无线通信技术的发展主要包括了以下几个方面。

　　4G技术是第四代移动电话行动通信标准，指的是第四代移动通信技术。它在世界上其他国家和我国很多地区得到了应用与发展。4G技术的出现，使市场竞争形成了多足鼎立的局面，它不但让用户的数据传输速度加快，且能够提供更加快捷和质量更好的语音和视频服务，用户的体验也更佳。

　　目前，带宽高、宽带接入的方式也变得灵活多变。宽带固定无线接入技术毫无疑问已经在无线通信业中占据了重要地位。然而，宽带固定无线接入技术受到了诸多因素的影响，比如易受到天气影响，且配套的技术存在一些问题，其在发展的过程中受到较大的影响。所以，在应用时，应充分利用好其优势，避开其短处。只有这样，才能真正将该技术很好地应用于无线通信实践中。

　　蓝牙技术在短距离内无线通信优势较大。通过借助蓝牙技术，我们能够通过通信设备进行连接，设备之间的信息不仅能够实现交换，还能实现共享，其能够较好地解决短距离无线通信问题。

　　这种技术的出现成为了无线通信技术中的新宠。它具有两个重要特点，即覆盖范围大、带宽比较宽。这种技术的出现是为了处理无线局域网问题，该技术已经在应用中获得了较好的效果。这种技术在一定程度上对3G技术造成了一些竞争。

　　LTE技术标准主要采用的是ALL-IN-IP的无线组网架构以及扁平化的无线网络结构，从而使得无线通信系统的延时大为降低，从而使得无线通信系统的网络通信性能得到了整体性的提高，从而使得不论是在用户无线通信使用感官体验方面还是在控制层面，使用LTE技术能够使得无线通信从空闲模式到激活模式这一模式切换的时间控制在100ms的范围以内，而将无线通信从休眠模式向激活模式切换的时间控制在50ms的时间范围以内，在用户的使用体验中最小延时极小，从而使得用户能够在高速行驶的列车中得到较为良好的无线通信服务，用户无线通信使用感官大为提高。LTE技术在频谱效率方面也有着极大的提高，由于采用的是正交频分复用技术，从而使得无线通信的频谱效率得到了极大的提高，采用多人多出技术后带来速率的成倍数增长。此外，使用LTE技术也使得铁路无线通信的抗干扰的能力有了较大的提高，通过在铁路无线通信中采用OFDM技术，可以使得无线通信在保持高频谱效率的前提下能够更好的实现对于多径干扰进行抑制，并通过使用小区干扰协调技术将原先的干扰信号向有用无线通信信号进行转变。

　　4.1.1实现实时监控调度

　　在消防灭火救援工作前，消防队伍较为关心的是消防车辆的具体行驶情况，是否会发生拥堵，或者水箱是否处于正常状态，而运用无线通信技术有利于消防指挥部门对车辆的出动救援情况进行监控，为救火车辆调度提供行车轨迹，避免拥堵。另外，随着城市化进程不断加快，城市间高楼林立，增加了有效通信使用的难度，而运用无线通信技术，可在中国电信、中国移动以及中国联通等运营商基础上，对火灾高危单位和楼宇进行实时监控调度，依据静止与动态图像的传输需要来调整，为消防队伍监控分析提供全面的作战信息。

　　4.1.2建立现场网络连接

　　由于消防灭火救援工作自身的特殊性，消防救援对象的时间、火情和地点具有较强的可变性。要想在较短的时间内控制火势蔓延和救出被困人员，消防人员必须运用无线通信技术将火灾现场和指挥中心的通讯信号连接起来，实时接收火灾现场的数据信号，并将其反馈给指挥中心，为开展消防灭火救援指挥工作提供依据，保证工作有序开展。例如，在消防灭火救援任务中，运用4G无线通信技术建立现场网络连接，消防指挥部门、通信人员可随时和指挥调度中心保持良好的通信联系，在PDA与智能移动终端上及时汇报火灾现场的火情进展、各指挥员发布的救灾行动和各消防车辆到场营救的进展，方便消防指挥调度中心在不在现场的情况下，实时了解火灾现场的动态。另外，在火灾现场，指挥中心和现场火灾指挥人员可实时传递现场建筑物图纸，从数据库中调取现场受灾的建筑平面图、内部结构图和立体图，然后借助4G无线通信网络系统传送给现场指挥人员，方便救援人员及时掌握建筑物的情况，展开有效的消防灭火救援活动。

　　4.1.3传输火灾现场图像

　　随着无线通信技术的迅速发展与普及，为国内火灾事故现场的数据采集与传输提供了技术支撑。国内许多地方的指挥中心均以图像信息传输为主，将无线通信图像传输系统运用到实战中，取得了明显的成果，方便各个指挥中心与指挥人员掌握火灾现场的动态救援情况与动态图像，并针对现场的具体情况来调整救援活动，保证火灾救援工作顺利开展。此外，利用无线通信网络图像传输系统，可有效解决图像信息传输的问题，确保火灾事故现场图像信息得到实时采集与传输，提升处理突发事件快和能力，避免突发事件失控与范围扩大，从而降低了人员伤亡与财产损失。例如，在消防灭火救援中，为了将现场内部的情况及时传送到指挥中心，需将无线通信技术灵活运用到火灾救援工作中，建立火灾图像传输系统，将火场图像以MPEG1、H.263、MPEG4和H.261等压缩格式传输到移动通信指挥中心，保证在较低速率下能够传输高清晰度的图像，方便指挥系统中心及时了解火灾现场内部情况，确保消防灭火救援工作有序开展。

　　4.2.1井下信号传输的限制

　　井下人员精确定位技术的关键就是井下操作人员的定位。当前技术中，采用的通用定位技术具有局限性，只是采用区域化的定位技术，这类技术定位的精度是由定位基站的密度分布决定的，所以基站的定位是关键，这样才能实现人员的精确定位。井下实施精确定位的难点在于井下的特点。由于在井下的移动通信环境会受巷道的影响。井下巷道的特点是具有纵向、弯道和分支的有限空间。在井下进行通信时，通常情况下会在巷道内沿着巷道的方向进行纵向传输。所以这个特点决定了井下通信的特殊性，由于巷道壁的吸收作用，电磁波会产生反射和折射现象，无线电波的传输因此受到了极大的限制。

　　在当前技术领域，对于井下巷道的无线传播应用主要技术集中分析波模传播规律，通常的方式是将巷道简化后，然后再考虑特殊情况的影响作用。但是由于井下的作业环境非常特殊，由于地表的深处，工作面的局限性又不同于地面上的开放空间，信号传输受到的干扰容易增大，会产生多径效应。所以可以采用波模特性的定位技术，应用无线网络技术进行信号的转输。

　　4.2.2无线技术在井下作业中的应用

　　当前，基于组网类的通信数字化技术相对比较成熟，可以应用于井下的通信。这类技术通过计算机系统完成人员的定位和安全监控。通过系统的服务器可以对井下现场施工的人员实施准确地定位和管理，系统可与操作人员所携带的智能终端设备之间进行数据的传输。利用数字化的服务器软件可以对井下工作人员的分布情况进行实时的监控和调度，还可以对可能存在的危险和安全隐患做出一个相对比较精准的预判和报警，从而井上的管理人员可以对井下的安全生产状况有一个全方位的掌握。当前，应用无线定位技术有效解决了井下特定空间内人员和设备的定位问题，确保了井下生产的稳定状态和人员的安全状态。

　　当前，各种先进的无线通信技术已经在井下广泛应用。由于近些年来井下的安全生产事故常常出现，所以需要采取必要技术手段解决井下的安全问题。在目前的技术发展中，井下的无线通信技术已相对成熟，可以实现各类管理人员和一线操作人员以及井下生产指挥人员之间的通信联系。如果井下有突发情况产生时，借助无线通信技术可以很快地通知相关的人员，便以快速组织人员进行处理。此外，在日常管理中，借助无线通信技术增强了井下安全生产管理，对于井下作业人员的现场情况可以及时掌握，可以随时了解有关安全生产方面的信息。

　　4.2.3井下无线通信系统建立的前提

　　井下无线通信系统的建立要通过有线网络来实现的，在有线网络的基础上对无线网络进行了延伸。可以在井下的不同地域设立相应的基站，将无线局域网的通信信号覆盖到井下的相应区域，利用矿用手持终端实现网络的接入。此系统的功能强大，可以实现群呼或组呼。井上对井下语音得以调度，井下对井上的信息反馈可以同步进行。当井下需要进行应急救援时，或者发生了紧急情况，通过无线通信系统可以迅速和井下的现场人员进行联系。井下人员由于可以在很短的时间内收出求助信息，并通过井上人员的指挥，进行必要的应急处理或组织撤离，可以最大限度地降低人员的伤亡，井下人员的安全可以得到有效保证。在日常井下作业中，通过无线通信系统可以完成生产的调度、人员的管理、安全生产情况的反馈等，这可以更好地保证井下的安全生产。

　　井下高效畅通的信息通信是保证安全生产和确保人员安全的关键因素之一。井下通信系统的开发，要掌握电磁波在巷道中的传播方式和传播特点；通信方式要满足井下的工况条件，并且对安全生产不会产生任何的影响；还要保证使用方便，适合井下人员的使用。当前，无线通信系统已经成熟，可以广泛应用于矿山井下、地铁线路和各类隧道中。

　　井下的作业空间非常狭小，并且巷道的构造比较复杂，作业环境也相对特殊，这种情况造成了在地面上应用很成熟的通信方式和通信技术在井下无法使用。当前一些特殊的无线传输技术很好地解决了井下特殊环境中的人员通信问题。现在3种技术可用于井下的无线通信。（1）采用足够低的发射频率，电波可以在岩层中进行传播，即低频式导引化通信方式；（2）利用特殊材料的导体或电缆来建立通信，可以称为电缆通信方式；（3）采用足够高的频率，借助通道的波导效应实现信息的传播，可以称为UHF频段通信方式。

　　在无线通信技术中，陈旧的技术不断地被新技术替代，形成了一种优胜劣汰的竞争局面。这种发展态势对于新技术的研发和应用是非常好的。未来无线通信技术的发展将会呈现以下几个趋势。

　　综上分析可知，对于某一种技术而言，也许其在一些领域的优势是比较明显的，但很难适合所有的领域。因此，无线通信技术不是一家独大。所以，对于技术研发人员而言，充分认识到各个技术的优劣势，通过技术之间取长补短，就能够使无线通信技术得到提升，从而更好地满足客户的需求。

　　蓝牙技术对于我们并不陌生，智能手机就具有蓝牙耳机功能。目前，很多的生产厂家都在研制蓝牙技术方面的产品。蓝牙耳机可以使我们的双手得到解放，打电话和接电话时，可以腾出双手进行其他事情，这一点是以前无法实现的。另外，很多的硬件设备厂商能够提供一些集成电路，这些也更好地促进了蓝牙技术的发展。除此之外，很多软件公司能够研发蓝牙技术相关的软硬件，促进了无线通信业的快速发展。在不久的将来，蓝牙技术的用户量很有可能会激增。

　　未来，无线通信技术融合的趋势会更加明显，包括以下三个方面：①无线技术与蜂窝技术的融合。这种融合技术是非常普遍的。蓝牙技术打开了短距离无线通信的市场，它与蜂窝技术融合，能够取长补短。②宽带技术的出现使宽带接入技术变得更加多种多样。移动通信技术与无线宽带接入技术之间的融合，终将成为未来的发展趋势。这两者之间不仅存在合作，也有一些竞争。③无线通信技术会与视频多媒体技术进行融合。在无线通信技术得到发展之后，网页下载的速度得到提升，人们浏览文字和图片、图像更加便捷，这是一种全新的商业模式。

　　在我国，XX越来越重视无线通信技术的研发和应用。为了使人们的精神生活更加丰富，无线通信技术之间的竞争在加剧，同时，强强联合的现象也是非常普遍的。XX已经对这种发展趋势进行了一些协调。主要是以下几个方面的协调：①XX出台了一些政策，大力支持无线通信技术。事实上，无线通信技术对于我们的生活水平和工作效率都能够起到较好的提升作用。②XX制订了一些标志和规范来使无线通信市场发展。XX对不同技术之间的优势进行了协调，也出台了一些标志，可以成功引导无线通信技术朝健康的方向发展。此外，在无线通信市场激烈的竞争环境中，很多恶性竞争的情况随时会出现，影响了无线通信市场的发展。

　　无线通信技术作为信息发展领域上快速发展的行业之一，应该将国内现有的技术作为基础，多向国外无线通信技术发展较好的国家进行学习，不断地加强新技术的研究，实现我国无线通信技术的突破。随着当前科学技术的发展，通信技术上的要求也不断地提高，人们对它的期望值也有所提升，与以往的通信技术相比较起来，无线通信技术的发展会越来越快，向着更加人性化，低成本，高覆盖的目标迈去。不仅如此，无线通信技术的应用范围越来越广，大到世界，小到每一个家庭都已经离不开它，在21世纪，无线通信技术实现飞跃式的发展，在大家的一起努力下，无线通信技术将会把我国的社会经济带动起来，提高我国综合国力。

　　我首先要感谢我的论文指导老师，张小卫老师。张老师对我论文的研究方向做出了指导性的意见和推荐，在论文撰写过程中及时对我遇到的困难和疑惑给予悉心指点，提出了许多有益的改善性意见，对张老师的帮忙和关怀表示诚挚的谢意!同时，还要感谢陕西邮电职业技术学院的授课老师们和所有同学们，大家在移动通讯系学习中互相学习，互相帮忙，共同度过了一段完美难忘的大学时光。

　　最后，谢谢论文评阅老师们的辛苦工作。

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