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篇(1)

論文摘要:早在七十年代，人們開始研究無(wú)線電通信技術(shù)。無(wú)線電通信技術(shù)有線電通信相比，具有不用架設(shè)傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠(yuǎn)、通信靈活等優(yōu)點(diǎn)，備受市場(chǎng)的青睞。無(wú)線電通信技術(shù)為人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)的影響無(wú)疑是巨大的，但它亦有不容忽視的缺點(diǎn)，譬如聲音、文字、數(shù)據(jù)、圖像和視頻等傳輸?shù)馁|(zhì)量不甚穩(wěn)定，由此造成的聲音失真、文字模糊、數(shù)據(jù)滯后、圖像和視頻失真都亟須改進(jìn)之處，還有信號(hào)容易受到干擾、容易被人截獲造成通信內(nèi)容保密性差[1]，尤其在軍事和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，再一次說(shuō)明無(wú)線電通信技術(shù)通信方法的拓新勢(shì)在必行。本文就無(wú)線電的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，探討其通信技術(shù)所需拓新之處，并提出建議。

1無(wú)線電通信技術(shù)的發(fā)展歷程

1895年5月7日俄國(guó)物理學(xué)家波波夫已“金屬屑與電振蕩的關(guān)系”的論文向全世界宣布無(wú)線電通信技術(shù)的誕生，并當(dāng)眾展示了他發(fā)明的無(wú)線電接收機(jī)，那天俄國(guó)當(dāng)局定為“無(wú)線電發(fā)明日”。

1896年3月24日，波波夫?qū)o(wú)線電通信的通信距離延長(zhǎng)到250米，做了用無(wú)線電傳送莫爾斯電碼的表演為無(wú)線電通信技術(shù)拉開新的序幕。

1898年，年輕的意大利青年馬可尼利用游艇證明了他的無(wú)線電電報(bào)能夠在20英里的海面暢通無(wú)阻地通信，第一次實(shí)際性地使用無(wú)線電通信技術(shù)。

1901年，他在相隔2700公里英國(guó)和紐芬蘭島之間成功地進(jìn)行了跨越大西洋的遠(yuǎn)距離無(wú)線電通信，從此人類進(jìn)入無(wú)線電波進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信的新時(shí)代。

隨后，無(wú)線電通信技術(shù)如雨后春筍其涌現(xiàn)出來(lái)。直到1946年，美國(guó)人羅斯.威瑪和日本人八本教授利用高靈敏度攝像管家用電視機(jī)接收天線問題，從此超短波轉(zhuǎn)播站一些國(guó)家相繼建立了，無(wú)線電通信技術(shù)迅速普及開來(lái)[2]。

隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，信息超遠(yuǎn)控制技術(shù)為滿足遙控、遙測(cè)和遙感技術(shù)的需要，于人們生產(chǎn)與生活中被廣泛使用；后來(lái)微電子技術(shù)也推動(dòng)了電子計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代，使電子計(jì)算機(jī)信息處理功能大大增加，日益成為信息處理最重要和必不可少的工具。

信息技術(shù)是以微電子和光電技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為支撐，以信息處理技術(shù)為主題的技術(shù)系統(tǒng)的總稱，是一門綜合性的技術(shù)。今天的信息化時(shí)代，就是電子計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)緊密結(jié)合的標(biāo)志。

無(wú)線電通信技術(shù)發(fā)展到今日，擁有無(wú)限潛力。軍事、氣象、生活、生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域都對(duì)其都有空前的需求。雖然無(wú)線電通信技術(shù)優(yōu)點(diǎn)雖然卓越，但其缺點(diǎn)至今給技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)很大的障礙，都是我們亟須解決的難題。

2無(wú)線電通信技術(shù)的特點(diǎn)

近些年無(wú)線電通信技術(shù)領(lǐng)域引入無(wú)線接入技術(shù)，是迅速發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)領(lǐng)域，不需要傳輸媒質(zhì)，部分接入網(wǎng)甚至入網(wǎng)的全部皆可直接采用無(wú)線傳播手段代替，無(wú)論是概念上還是技術(shù)含量上都產(chǎn)生了一個(gè)重大的飛躍，實(shí)現(xiàn)了降低成本、提高靈活性和擴(kuò)展傳輸距離的目的。其特點(diǎn)喜憂參半，優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在傳輸線路線、通信方式等方面，我們可以總結(jié)如下：

不受時(shí)空限制。大多數(shù)情況下，人們對(duì)通信運(yùn)用的時(shí)間、地點(diǎn)、容量需求無(wú)法預(yù)知，而無(wú)線電通信不受時(shí)空限制的優(yōu)點(diǎn)能夠采取靈活多樣的手段和方法，確保通信聯(lián)絡(luò)綜合高效，語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像的綜合傳輸暢通無(wú)阻，隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)各個(gè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和國(guó)際經(jīng)濟(jì)的來(lái)往，無(wú)線電通信技術(shù)不受時(shí)空限制方法為其打開方便之門，尤其通信與網(wǎng)絡(luò)的連接，通信技術(shù)踏上新的臺(tái)階。

具備高度的機(jī)動(dòng)性及可用性。無(wú)線電通信技術(shù)傳輸數(shù)字化、功能多樣化、設(shè)備小型化、智能化及系統(tǒng)大容量化決定了其具備高度的機(jī)動(dòng)性和可用性，尤其在軍事構(gòu)建地域通信網(wǎng)方面起到很大的作用。

可靠性高。無(wú)線電通信比起有線通信的一個(gè)卓越優(yōu)點(diǎn)在抵抗水淹、臺(tái)風(fēng)、地震等方面有較大的可靠性，一般情況下除非信號(hào)干擾都能保持通信的暢通，這也是無(wú)線架輸?shù)淖畲筇攸c(diǎn)。

無(wú)線電通信技術(shù)雖然解決了架設(shè)傳輸線路線、脫離傳輸距離限制、傳輸距離遠(yuǎn)、通信靈活等的難題，但其信號(hào)容易受到干擾、影響，還有容易被截獲造成了該項(xiàng)技術(shù)的保密性極差。無(wú)線電通信技術(shù)的缺點(diǎn)幾百年來(lái)都是讓人頭疼的問題，目前全球化經(jīng)濟(jì)愈演愈熱，其信號(hào)的穩(wěn)定性與安全性上升為經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域里關(guān)注的焦點(diǎn)，因此，無(wú)線電通信技術(shù)的通信方法拓新成為其發(fā)展的新話題。

3無(wú)線電通信技術(shù)之通信方法的拓新

21世紀(jì)無(wú)線電通信技術(shù)正處在關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折時(shí)期，尤其最近幾十年最為活躍。信息化的飛速發(fā)展和IP技術(shù)的興起，欲求無(wú)線電通信技術(shù)適應(yīng)未來(lái)社會(huì)生產(chǎn)和生活的需求。務(wù)必在通信方法上進(jìn)行一系列的拓新。針對(duì)以上無(wú)線電通信技術(shù)的缺陷，筆者認(rèn)為，我們可以從通信技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、軟件技術(shù)等方面進(jìn)行嘗試，主要可總結(jié)一下八點(diǎn)：

3.1采用了數(shù)字通信技術(shù)

提高系統(tǒng)頻譜資源的利用率，維持信號(hào)上的穩(wěn)定，避免通信信號(hào)收到干擾，增大了系統(tǒng)通信容量，提供話音、圖像和數(shù)據(jù)等多種通信服務(wù)，確保用戶信息安全保密。

3.2推廣通信信息技術(shù)寬帶化的發(fā)展

信息的寬帶化對(duì)于光纖傳輸技術(shù)和高通透量網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展起到關(guān)鍵的推進(jìn)作用[3]，尤其近年來(lái)世界范圍內(nèi)全面展開，無(wú)線通信技術(shù)正朝著無(wú)線接入寬帶化的方向演進(jìn)，這個(gè)方向?qū)o(wú)線電通信信號(hào)源穩(wěn)定來(lái)說(shuō)的確非常之重要。

3.3推廣個(gè)人信息化技術(shù)

個(gè)人信息化在全球個(gè)人通信已經(jīng)有著不爭(zhēng)的發(fā)展趨勢(shì)。個(gè)人信息話，能夠有效地減低傳輸路線的信息量堵塞，大幅度提高通信的傳播速度。

3.4拓新接入網(wǎng)絡(luò)的樣式

技術(shù)上融合實(shí)現(xiàn)固定和其他通信等不同業(yè)務(wù)，在無(wú)線應(yīng)用協(xié)議（WAP）的出現(xiàn)以后，無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的開展得到大幅度的推動(dòng)，促進(jìn)了信息網(wǎng)絡(luò)傳送多種業(yè)務(wù)信息的發(fā)展。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)與新興的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)融合，尤其具備開發(fā)潛力接入網(wǎng)部分通過固定接入、移動(dòng)蜂窩接入、無(wú)線本地環(huán)路入等不同的接入設(shè)備，滿足了生活與生產(chǎn)地各種通信需求。

.5過渡電路交換網(wǎng)絡(luò)

關(guān)于過渡電路交換網(wǎng)絡(luò)，IP網(wǎng)絡(luò)無(wú)疑是核心關(guān)鍵技術(shù)，是最合適的選擇對(duì)象，處理數(shù)據(jù)的能力電路交換網(wǎng)絡(luò)大大提升，這一點(diǎn)對(duì)保持通信暢通方面解決了信號(hào)容易受到干擾的難題。

3.6使用Bluetooth技術(shù)作為信號(hào)傳感器

Bluetooth技術(shù)具有更高的安全性和適用性，利用藍(lán)牙做出來(lái)的傳感器隨時(shí)反映出用戶所需要的信號(hào)方向，一旦連接到Internet上的話，即可以實(shí)現(xiàn)更具備高度的機(jī)動(dòng)性及可用性。

3.7推廣軟件無(wú)線電

軟件無(wú)線電通信偵察與對(duì)抗方面世人矚目，但它僅限于軍事通信領(lǐng)域,如果能夠推廣到市場(chǎng)，對(duì)于無(wú)線電通信技術(shù)的通信內(nèi)容保密性來(lái)說(shuō)將是一大跨步的改革創(chuàng)新。

3.8提高無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)性

無(wú)線電通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如果沒有良好的配置和網(wǎng)絡(luò)部署，一旦受到安全威脅，其后果不堪設(shè)想。因此，無(wú)線電通信技術(shù)通信方法的拓新我們與必要提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能、優(yōu)化設(shè)備配置、冗余備份等等手段來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性[4]。

結(jié)束語(yǔ)

回顧無(wú)線通信的發(fā)展歷程，無(wú)線電通信技術(shù)的傳輸路線、傳輸距離、通信靈活性、信號(hào)穩(wěn)定性、保密性等方面的需求將愈來(lái)愈突出。通信方法新技術(shù)的拓新將有愈來(lái)愈廣闊的活動(dòng)舞臺(tái)及光明的發(fā)展前景。鑒于市場(chǎng)對(duì)經(jīng)濟(jì)的推進(jìn)作用，盡管我國(guó)的無(wú)線電通信技術(shù)發(fā)展速度飛快，但面對(duì)我國(guó)12億人口的通信需求，無(wú)線電通信技術(shù)普及率低的問題，面對(duì)我國(guó)12億人口，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和容量方面就變得蒼白無(wú)力了。同時(shí)，無(wú)線電通信技術(shù)愈來(lái)愈激烈競(jìng)爭(zhēng)局面促使各無(wú)線電通信運(yùn)營(yíng)企業(yè)積極拓新新的技術(shù)涵蓋面，提升自身的營(yíng)業(yè)水平，為市場(chǎng)提供豐更加富的選擇，滿足用戶各個(gè)方面、各個(gè)層次的需求。因此，在無(wú)線電通信技術(shù)通信方法應(yīng)用開發(fā)的發(fā)展?jié)摿o(wú)窮，這要求我們積極加快無(wú)線領(lǐng)域的科技進(jìn)步，為無(wú)線電通信技術(shù)創(chuàng)新出謀劃策，為全球信息化及經(jīng)濟(jì)全球化的通信事業(yè)貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)

[1]《信號(hào)與系統(tǒng)(第二版)》A.V.Oppenheim西安交通大學(xué)出版社2000年.

[2]《數(shù)字與模擬通信系統(tǒng)》LeonW.Couch,II電子工業(yè)出版社.

篇(2)

關(guān)鍵詞：擴(kuò)展頻譜，抗干擾通信，跳頻電臺(tái)

 

1 引言

擴(kuò)展頻譜技術(shù)是抗干擾通信中的主要應(yīng)用技術(shù)。目前，該技術(shù)已在戰(zhàn)術(shù)抗干擾通信、衛(wèi)星通信、數(shù)據(jù)信息分發(fā)以及衛(wèi)星導(dǎo)航等系統(tǒng)和設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。在戰(zhàn)術(shù)抗干擾通信中，基于跳頻抗干擾體制的跳頻電臺(tái)和基于直擴(kuò)抗干擾體制的直擴(kuò)電臺(tái)等是主要抗干擾通信設(shè)備。

本文分析了外軍抗干擾通信設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀和抗干擾通信技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)。

2 外軍抗干擾通信設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀

外軍跳頻抗干擾技術(shù)及其設(shè)備的發(fā)展可以歸結(jié)為三代產(chǎn)品。20世紀(jì)70年代中后期至80年代初期，外軍開始推出第一代跳頻通信設(shè)備，即模擬跳頻電臺(tái)，以較低跳速、較窄帶寬為特征；80至90年代，開始推出第二代跳頻通信設(shè)備，即數(shù)字跳頻電臺(tái)和數(shù)字跳頻接力機(jī)等，以較高跳速、數(shù)字話音、數(shù)據(jù)通信為特征；目前正在發(fā)展的是第三代跳頻通信設(shè)備，以多頻段、多模式、多功能自適應(yīng)數(shù)字跳頻技術(shù)以及有關(guān)特殊的跳頻技術(shù)為特征。

在應(yīng)用上，外軍現(xiàn)役通信抗干擾設(shè)備有以下一些基本特點(diǎn)：

（1）大部分無(wú)線電臺(tái)（短波電臺(tái)、超短波電臺(tái)等）采用純跳頻體制，少部分超短波電臺(tái)采用窄帶直擴(kuò)/跳頻組合的體制；

（2）短波跳頻電臺(tái)跳速的實(shí)用水平一般為數(shù)跳～100跳/秒（以下簡(jiǎn)寫為hop／s），大部分在50hop／s以下，很少為1000hop／s以上的高速跳頻；受天調(diào)技術(shù)的限制，其跳頻帶寬通常為數(shù)百kHz的窄帶跳頻，只有極少數(shù)采用新體制的短波跳頻電臺(tái)才達(dá)到了較大的跳頻帶寬；

（3）超短波跳頻電臺(tái)跳速的實(shí)用水平一般為100～500hop／s，多為中速跳頻；

（4）微波接力機(jī)既采用了跳頻體制，也采用了直擴(kuò)體制，；設(shè)備已數(shù)字化、系統(tǒng)化、固態(tài)化，可靠性高，但其綜合抗干擾性能還有待于進(jìn)—步提高；

（5）大部分現(xiàn)役通信抗干擾裝備采用單頻段，少數(shù)采用多頻段；

（6）一些國(guó)家，特別是軍事強(qiáng)國(guó)，通信抗干擾裝備已形成了較大的裝備規(guī)模。

3 抗干擾通信技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)分析

20世紀(jì)90年代以來(lái)，擴(kuò)展頻譜技術(shù)趨于完善，在應(yīng)用上取得了突破性的進(jìn)展。外軍相繼推出的數(shù)10種新型通信抗干擾設(shè)備，代表了當(dāng)今抗干擾通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，主要有以下幾個(gè)方面：

（1）提高抗跟蹤干擾能力是現(xiàn)階段跳頻通信的重點(diǎn)問題之一

提高跳頻通信抗跟蹤干擾能力的技術(shù)動(dòng)態(tài)主要有兩個(gè)方面，一是適當(dāng)提高跳速，二是采用變速跳頻。目前，外軍具有跳頻網(wǎng)分選能力的實(shí)用跟蹤干擾機(jī)的跳速短波為幾十hop／s，超短波為幾百hop／s。由于技術(shù)和成本等原因，目前還未見可以對(duì)付信號(hào)密集條件下的較高跳速的實(shí)用跟蹤干擾機(jī)的報(bào)導(dǎo)。外軍較新的跳頻通信設(shè)備，如美國(guó)的HF—2000，瑞典的TRC—350，法國(guó)的ALCATEL111等，均采用了中高跳速跳頻，以提高其抗跟蹤干擾能力。值得注意的是，外軍有些跳頻通信設(shè)備大幅度提高跳速，并不是以提高抗跟蹤干擾能力為出發(fā)點(diǎn)的，其主要目的是利用相應(yīng)的技術(shù)體制，由高跳速提高數(shù)據(jù)傳輸速率。提高跳速還便于糾錯(cuò)處理。當(dāng)然，提高跳速也會(huì)引起其它問題，需要綜合考慮。

變速跳頻是抵抗跟蹤干擾的有效措施之一，外軍現(xiàn)役跳頻電臺(tái)中也有所采用，但多是半自動(dòng)變速或有限種跳速隨機(jī)變速，還沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上的變速跳頻，通常將其稱為準(zhǔn)變速跳頻。論文大全。

（2）提高跳頻通信抗阻塞干擾的技術(shù)措施日趨成熟

最初提出跳頻抗干擾體制實(shí)際上是以抗阻塞干擾為出發(fā)點(diǎn)的。長(zhǎng)期以來(lái)很多國(guó)家和不少學(xué)者都致力于跳頻通信抗阻塞干擾技術(shù)的研究，目前已取得了較好的進(jìn)展，有些技術(shù)已得到了成功的應(yīng)用，有些還處于研究之中。

跳頻通信抗阻塞干擾技術(shù)的實(shí)用化研究成果主要有：在短波波段采用自適應(yīng)選頻與跳頻相結(jié)合的體制，即將經(jīng)過LQA(鏈路質(zhì)量分析)選出的最佳或準(zhǔn)最佳頻率作為跳頻頻率表生成的基準(zhǔn)；在超短波波段采用具有FCS（頻率控制系統(tǒng)）功能的跳頻體制，即在一般的窄帶干擾情況下，使用常規(guī)跳頻，在遇到寬帶阻塞干擾時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)到FCS功能，在當(dāng)前最佳頻點(diǎn)上定頻工作，一旦寬帶干擾消失，又可回到跳頻方式上工作；在UHF波段采用了頻率自適應(yīng)與跳頻相結(jié)合的體制，即在跳頻通信過程中自動(dòng)檢測(cè)和刪除受干擾頻率，使系統(tǒng)在無(wú)干擾或干擾較弱的頻點(diǎn)上跳頻。另外，擴(kuò)展頻段和跳頻帶寬也是提高跳頻通信抗阻塞干擾的有效途徑之一，如下所述。

（3）拓寬現(xiàn)有頻段、發(fā)展多頻段是通信抗干擾裝備的重要發(fā)展趨勢(shì)

拓寬現(xiàn)有頻段、發(fā)展多頻段除了有利于協(xié)同通信和全頻譜作戰(zhàn)以外，也為提高通信裝備的戰(zhàn)場(chǎng)適應(yīng)能力提供了選擇的余地，對(duì)于提高跳頻通信抗阻塞干擾能力更為重要。在外軍新一代通信抗干擾裝備中，包含HF／VHF、VHF／UHF和HF／VHF／UHF多頻段的跳頻電臺(tái)或定頻電臺(tái)就多達(dá)數(shù)十種之多，這是外軍新一代通信抗干擾裝備的重要發(fā)展趨勢(shì)。

在拓寬頻段方面，少數(shù)短波電臺(tái)的頻段范圍已拓寬到1.6～50MHz，如美國(guó)的RF—500短波電臺(tái)等；少數(shù)超短波電臺(tái)的頻段范圍拓寬到30～108MHz，如比利時(shí)的BAMS超短波電臺(tái)等，增加了20MHz的帶寬。

在研制多頻段通信抗干擾裝備方面更是如火如荼，電臺(tái)以HF／VHF／UHF三個(gè)頻段的為典型特征，如：美國(guó)的AM—7177A／ARC—182(V)，加拿大的AN／GRC—512(V)多頻段電臺(tái)等。

隨著軟件技術(shù)和高速處理芯片的發(fā)展，多頻段、多功能(MBMFR)抗干擾通信裝備是目前的重要發(fā)展方向之一。

（4）提高短波跳頻數(shù)據(jù)傳輸速率取得了突破性進(jìn)展

自從短波通信出現(xiàn)以來(lái)，由于通信體制、器件以及空中信道等原因，使其數(shù)據(jù)傳輸速率一直限制在2.4kbit／s以下。在跳頻體制下，由于需要數(shù)據(jù)壓縮，實(shí)現(xiàn)短波高速數(shù)據(jù)傳輸更為困難，其有效數(shù)據(jù)速率一般還達(dá)不到2.4kbit／s。

近年來(lái)，對(duì)這一難題的研究取得了突破性進(jìn)展，如美國(guó)休斯公司研制的HF2000，跳速為2560hop／s，在不采用信道均衡技術(shù)的情況下，數(shù)據(jù)速率為2.4kbit／s；美國(guó)Sanders公司推出的CHESS系統(tǒng)，以差分高跳速(5000hop／s)體制實(shí)現(xiàn)了4.8～19.2kbit／s的高數(shù)據(jù)率，首次突破了2.4kbit／s的限制，較好地解決了短波高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾y題。

（5）直擴(kuò)體制的發(fā)展與應(yīng)用

直擴(kuò)體制目前還是主要用于微波及衛(wèi)星通信系統(tǒng)，少數(shù)國(guó)家也將直擴(kuò)體制在低頻段嘗試應(yīng)用，但由于直擴(kuò)體制固有的弱點(diǎn)，使其在戰(zhàn)術(shù)電臺(tái)中仍然沒有得到實(shí)際的應(yīng)用。為了增強(qiáng)其實(shí)用性，直擴(kuò)體制是伴隨著自適應(yīng)濾波、自適應(yīng)調(diào)零天線以及可變直擴(kuò)帶寬等技術(shù)的應(yīng)用而發(fā)展的。盡管這幾項(xiàng)技術(shù)在直擴(kuò)通信裝備中被廣泛采用，但是近些年還幾乎未見有突破性的報(bào)導(dǎo)。比如自適應(yīng)濾波的收斂速度、抗窄帶干擾的個(gè)數(shù)、陷波深度及其能量損失、自適應(yīng)天線的調(diào)零增益等，并且對(duì)于窄帶直擴(kuò)與寬帶直擴(kuò)利弊的爭(zhēng)論也未見分曉。不過，對(duì)于多進(jìn)制直擴(kuò)的優(yōu)勢(shì)已基本達(dá)成共識(shí)，并在外軍直擴(kuò)通信裝備中得到了廣泛應(yīng)用。論文大全。

（6）綜合抗干擾體制及技術(shù)的應(yīng)用

目前，采用綜合抗干擾體制的典型標(biāo)志之一是跳頻、直擴(kuò)和跳時(shí)三種基本抗干擾體制的組合應(yīng)用，特別是在VHF／UHF及其以上頻段更是如此。

除此之外，很多通信抗干擾設(shè)備采用了頻率自適應(yīng)、窄帶干擾自適應(yīng)濾波器、跳頻濾波器、交織糾錯(cuò)、猝發(fā)傳輸、變速跳頻、變帶寬直擴(kuò)以及自適應(yīng)天線調(diào)零增益等增效措施。有些通信抗干擾設(shè)備，特別是短波跳頻電臺(tái)，具備了猝發(fā)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Γ岣吡丝垢蓴_、抗截獲和抗測(cè)向能力；有些通信抗干擾裝備增加了GPS定位功能，可與跳頻同步相結(jié)合，提高了綜合應(yīng)用能力。論文大全。從總體上看，外軍通信抗干擾設(shè)備體現(xiàn)了頻率域、時(shí)間域、空間域、調(diào)制域、速度域等多維空間抗干擾技術(shù)的綜合以及擴(kuò)譜抗干擾技術(shù)與非擴(kuò)譜抗干擾技術(shù)的結(jié)合。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文基于所收集的國(guó)外戰(zhàn)術(shù)抗干擾通信設(shè)備技術(shù)資料，對(duì)抗干擾通信的技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)進(jìn)行了綜述。近年來(lái)，盡管我國(guó)抗干擾通信技術(shù)和裝備得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，在有些方面已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但總體上與國(guó)際先進(jìn)水平還存在一定差距。希望本文能對(duì)我國(guó)抗干擾通信技術(shù)和裝備的發(fā)展起到一定指導(dǎo)作用。

參 考 文獻(xiàn)

1 張傳慶,羅蓉媛,陶香云等.外軍抗干擾電臺(tái)匯集.信息產(chǎn)業(yè)部電子7所,2006.7

2 羅蓉媛,陶香云.外軍抗干擾電臺(tái)技術(shù)的進(jìn)展. 1999軍事通信抗干擾研討會(huì)論文集,南京,1999.10

3 姚富強(qiáng).擴(kuò)展頻譜處理增益算法修正[J].現(xiàn)代軍事通信,2003（1）

篇(3)

【關(guān)鍵詞】無(wú)線電通信技術(shù) 信噪比估計(jì) 自適應(yīng)控制

在眾多的信息技術(shù)中，無(wú)線電通信技術(shù)是最受歡迎的一種通信技術(shù)，人們?cè)陂_始研究無(wú)線通信技術(shù)，投入了大量的時(shí)間和精力，從而取得了顯著的成績(jī)。無(wú)線電通信和有線電通信技術(shù)相比，無(wú)線電傳輸過程不需要傳輸設(shè)備，也不會(huì)受到地理位置的限制，傳輸十分靈活，也很大程度的降低了成本，無(wú)線電通信技術(shù)倍受當(dāng)前市場(chǎng)的青睞。

1 無(wú)線電通信技術(shù)的發(fā)展過程

俄國(guó)物理學(xué)家波波夫在1885年論述了發(fā)明無(wú)線電接收機(jī)的過程，這篇無(wú)線電通信技術(shù)的論文也就成武無(wú)線電技術(shù)研究的重要發(fā)展歷史，同時(shí)為了表示對(duì)他的紀(jì)念，也就將5月7日作為無(wú)線電發(fā)明日期。波波夫的不斷研究延長(zhǎng)了無(wú)線通信的距離，也就將無(wú)線電通信引入到了新的發(fā)展階段。后來(lái)意大利發(fā)明家馬可尼在1898年在海上進(jìn)行通信實(shí)驗(yàn)，對(duì)于這次的實(shí)驗(yàn)也就標(biāo)志無(wú)線電通信的真正實(shí)現(xiàn)，在馬可尼的實(shí)驗(yàn)中有進(jìn)一步將無(wú)線電信號(hào)延長(zhǎng)，在1901年對(duì)相聚3000多公里的兩個(gè)國(guó)家之間成功進(jìn)行了無(wú)線通信，馬可尼實(shí)驗(yàn)的成功也就標(biāo)志著人類正式進(jìn)入無(wú)線電遠(yuǎn)距離的通信時(shí)代，之后不斷出現(xiàn)了各種各樣的無(wú)線通信的產(chǎn)生。

科學(xué)家八本、威瑪、羅斯等在1946年用電視機(jī)進(jìn)行天線信號(hào)的接收，他們實(shí)驗(yàn)的成功也就標(biāo)志著無(wú)線電技術(shù)的真正的普及，在當(dāng)今的信息社會(huì)中，我們對(duì)無(wú)線電通信技術(shù)的質(zhì)量的要求也就越來(lái)越高，對(duì)通信技術(shù)也就有了更多的期待。同時(shí)信息社會(huì)也就要設(shè)置更好的管理措施，運(yùn)用計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)開發(fā)各種通信應(yīng)用軟件，更好的為人民提供通信服務(wù)。雖然無(wú)線電通信技術(shù)優(yōu)點(diǎn)雖然卓越，但其缺點(diǎn)至今給技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)很大的障礙，都是我們亟須解決的難題。

2 無(wú)線電通信技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 不受時(shí)空限制

無(wú)線電通信技術(shù)不受時(shí)空限制，能夠采用靈活多樣的手段和方法，確保通信聯(lián)絡(luò)綜合的高校利用，對(duì)信息的傳輸暢通無(wú)阻，隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)各種經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和國(guó)際經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展，無(wú)線點(diǎn)通信技術(shù)為信息傳輸打開了方便之門，尤其通信與網(wǎng)絡(luò)的鏈接，讓通信技術(shù)踏上新的臺(tái)階。

2.2 具備高度的機(jī)動(dòng)性及可用性

無(wú)線電通信技術(shù)對(duì)數(shù)字傳輸、功能多樣化、設(shè)備小型化和智能化的優(yōu)勢(shì)下，具備了高度機(jī)動(dòng)性和可用性，尤其在軍事結(jié)構(gòu)地域通信網(wǎng)絡(luò)方面起到了很大的作用。無(wú)線電通信作為信息化服務(wù)的重要標(biāo)志，無(wú)線電通信技術(shù)在發(fā)展過程中具有巨大的潛力，不僅在人民生活中扮演著重要角色，在軍事中同樣起到重要的作用。軍事、氣象、生活、生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域都對(duì)其都有空前的需求。

2.3 可靠性高

無(wú)線電通信比有線通信可以很好的控制地質(zhì)災(zāi)害，具有很高的可靠性，在一般情況下除非受到信號(hào)的干擾，平時(shí)都能保證通信，這也就是無(wú)線電通信的最大優(yōu)點(diǎn)。無(wú)線電通信技術(shù)雖然有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是在受到干擾影響，很容易被截獲保密性極差，這也就是無(wú)線電的缺點(diǎn)，這也是人們最為頭痛的問題，因此對(duì)無(wú)線電通信技術(shù)的通信方法拓新成為其發(fā)展的新話題。

3 無(wú)線電通信的信噪比估計(jì)和自適應(yīng)控制技術(shù)

3.1 信噪比估計(jì)技術(shù)

對(duì)于現(xiàn)在無(wú)線電通信技術(shù)正處于關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折時(shí)期，信息技術(shù)的飛速發(fā)展，也就要求無(wú)線點(diǎn)通信技術(shù)適應(yīng)未來(lái)社會(huì)生產(chǎn)和生活的需要，也就要在通信方面不斷的進(jìn)行拓新。無(wú)線電通信信號(hào)的信噪比估計(jì)一直是衛(wèi)星通信領(lǐng)域一個(gè)重要的研究課題，在衛(wèi)星通信中信噪比是衡量信道質(zhì)量的最主要指標(biāo)也是實(shí)現(xiàn)功率控制、調(diào)制方式識(shí)別、迭代譯碼等應(yīng)用的前提條件。利用無(wú)線信道通信，在其過程中主要就是多途徑的傳播，而噪聲是始終存在的一種危害，為了更好的提高數(shù)據(jù)傳輸速率和效率，我們必須對(duì)信道的特征參數(shù)具有一定的預(yù)知能力，信噪比是信道參數(shù)的一個(gè)重要的方面，信噪比估計(jì)技術(shù)也就成為信道估計(jì)的重要內(nèi)容之一，同時(shí)也是移動(dòng)通信研究的對(duì)象。在通信系統(tǒng)的實(shí)際使用中，信噪比的估計(jì)作為表征信道特征的參數(shù)，對(duì)信道切換和自適應(yīng)通信速率調(diào)節(jié)功能都起到了重要作用。

3.2 無(wú)線通信自適應(yīng)控制技術(shù)

隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)各個(gè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域和國(guó)際經(jīng)濟(jì)的來(lái)往，無(wú)線電通信技術(shù)不受時(shí)空限制方法為其打開方便之門，尤其通信與網(wǎng)絡(luò)的連接，通信技術(shù)踏上新的臺(tái)階，同時(shí)具備高度的機(jī)動(dòng)性及可用性，無(wú)線電通信技術(shù)傳輸數(shù)字化、功能多樣化、設(shè)備小型化、智能化及系統(tǒng)大容量化決定了其具備高度的機(jī)動(dòng)性和可用性。自適應(yīng)控制的基本的思想就是將參數(shù)估計(jì)方法與某種控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法結(jié)合起來(lái)，產(chǎn)生具有自校正能力的控制律，其控制的對(duì)象是不確定性的系統(tǒng)。在面對(duì)客觀上的各種不確定性，自適應(yīng)控制系統(tǒng)在其運(yùn)行過程中，通過不斷的測(cè)量系統(tǒng)的輸入狀態(tài)，不斷的掌握對(duì)象從中獲取相應(yīng)的信息，再根據(jù)獲取的信息設(shè)計(jì)方法，做出控制決策去更新控制器的結(jié)構(gòu)，使控制效果達(dá)到最優(yōu)或近似最優(yōu)。一個(gè)理想的自適應(yīng)控制系統(tǒng)應(yīng)具有：適應(yīng)環(huán)境變化和系統(tǒng)要求的能力；學(xué)習(xí)能力；在變化的環(huán)境中能逐漸形成所需的控制策略和控制參數(shù)序列，在內(nèi)部參數(shù)失效時(shí)，又恢復(fù)的能力，良好的魯棒性。

3.3 無(wú)線電通信技術(shù)發(fā)展方向

提高系統(tǒng)資源的利用率維持信號(hào)的穩(wěn)定，避免通信信號(hào)受到干擾，增大系統(tǒng)的容量，同時(shí)要確保用戶信息安全和保密，無(wú)線電通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如果沒有良好的配置和網(wǎng)絡(luò)部署，一旦受到安全威脅，其后果不堪設(shè)想。因此，無(wú)線電通信技術(shù)通信方法的拓新我們與必要提高網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能、優(yōu)化設(shè)備配置、冗余備份等等手段來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性。無(wú)線通信的展望無(wú)線通信具有跨越時(shí)空進(jìn)行信息溝通的靈活性，以及全球無(wú)縫隙覆蓋的特性，成為當(dāng)今世界最具吸引力的通信方式。無(wú)線通信特別是移動(dòng)通信市場(chǎng)進(jìn)入規(guī)模化大發(fā)展階段，無(wú)線通信業(yè)務(wù)和技術(shù)呈現(xiàn)出從傳統(tǒng)的話音領(lǐng)域向數(shù)據(jù)領(lǐng)域和寬帶多媒體領(lǐng)域轉(zhuǎn)變的態(tài)勢(shì)，市場(chǎng)空前繁榮。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于無(wú)線電通信技術(shù)在通信方法開發(fā)應(yīng)用上具有很大潛力，這也就是我們研究和開發(fā)過程中對(duì)無(wú)線電通信進(jìn)行前面的了解，為無(wú)線電通信技術(shù)創(chuàng)造新的發(fā)展方向，為全球信息化的通信事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]宋怡橋.光載毫米波無(wú)線電通信技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].中興通訊技術(shù)，2009（03）.

[2]錢沈廉.無(wú)線電通信技術(shù)之通信方法拓新[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2009（12）.

[3]丁季丹.無(wú)線電通信技術(shù)的應(yīng)用[J].網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，2011（12）.

[4]王志剛，蔣挺，趙成林，周正.一種基于傳輸成功率的自適應(yīng)傳輸策略[J].無(wú)線電通信技術(shù)，2011，37（2）.

篇(4)

近年來(lái)，由于數(shù)據(jù)通信需求的推動(dòng)，加上半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)等相關(guān)電子技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，短距離無(wú)線與移動(dòng)通信技術(shù)也經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展的階段，WLAN技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、UWB技術(shù)，以及紫蜂(ZigBee)技術(shù)等取得了令人矚目的成就。短距離無(wú)線通信通常指的是100m以內(nèi)的通信，分為高速短距離無(wú)線通信和低速短距離無(wú)線通信兩類。高速短距離無(wú)線通信最高數(shù)據(jù)速率>100Mbit/s，通信距離<10m，典型技術(shù)有高速UWB、WirelessUSB;低速短距離無(wú)線通信的最低數(shù)據(jù)速率<1Mbit/s，通信距離<100m，典型技術(shù)有藍(lán)牙、紫蜂和低速UWB。

2藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)

“藍(lán)牙(Bluetooth)”是一個(gè)開放性的、短距離無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也是目前國(guó)際上最新的一種公開的無(wú)線通信技術(shù)規(guī)范。它可以在較小的范圍內(nèi)，通過無(wú)線連接的方式安全、低成本、低功耗的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，使得近距離內(nèi)各種通信設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫資源共享，也可以實(shí)現(xiàn)在各種數(shù)字設(shè)備之間的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信。由于藍(lán)牙技術(shù)可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中，因此特別適用于小型的移動(dòng)通信設(shè)備，使設(shè)備去掉了連接電纜的不便，通過無(wú)線建立通信。

藍(lán)牙技術(shù)以低成本的近距離無(wú)線連接為基礎(chǔ)，采用高速跳頻(FrequencyHopping)和時(shí)分多址(TimeDivisionMulti-access—TDMA)等先進(jìn)技術(shù)，為固定與移動(dòng)設(shè)備通信環(huán)境建立一個(gè)特別連接。藍(lán)牙技術(shù)使得一些便于攜帶的移動(dòng)通信設(shè)備和計(jì)算機(jī)設(shè)備不必借助電纜就能聯(lián)網(wǎng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線連接因特網(wǎng)，其實(shí)際應(yīng)用范圍還可以拓展到各種家電產(chǎn)品、消費(fèi)電子產(chǎn)品和汽車等信息家電，組成一個(gè)巨大的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。打印機(jī)、PDA、桌上型計(jì)算機(jī)、傳真機(jī)、鍵盤、游戲操縱桿以及所有其它的數(shù)字設(shè)備都可以成為藍(lán)牙系統(tǒng)的一部分。目前藍(lán)牙的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.15，工作在2.4GHz頻帶，通道帶寬為lMb/s，異步非對(duì)稱連接最高數(shù)據(jù)速率為723.2kb/s。藍(lán)牙速率亦擬進(jìn)一步增強(qiáng)，新的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)2.0版支持高達(dá)10Mb/s以上速率(4、8及12～20Mb/s)，這是適應(yīng)未來(lái)愈來(lái)愈多寬帶多媒體業(yè)務(wù)需求的必然演進(jìn)趨勢(shì)。

作為一個(gè)新興技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用還存在許多問題和不足之處，如成本過高、有效距離短及速度和安全性能也不令人滿意等。但毫無(wú)疑問，藍(lán)牙技術(shù)已成為近年應(yīng)用最快的無(wú)線通信技術(shù)，它必將在不久的將來(lái)滲透到我們生活的各個(gè)方面。

3超寬帶(UWB)技術(shù)

超寬帶(Ultra-wideband—UWB)技術(shù)起源于20世紀(jì)50年代末，此前主要作為軍事技術(shù)在雷達(dá)等通信設(shè)備中使用。隨著無(wú)線通信的飛速發(fā)展，人們對(duì)高速無(wú)線通信提出了更高的要求，超寬帶技術(shù)又被重新提出，并倍受關(guān)注。UWB是指信號(hào)帶寬大于500MHz或者是信號(hào)帶寬與中心頻率之比大于25%的無(wú)線通信方案。與常見的使用連續(xù)載波通信方式不同，UWB采用極短的脈沖信號(hào)來(lái)傳送信息，通常每個(gè)脈沖持續(xù)的時(shí)間只有幾十皮秒到幾納秒的時(shí)間。因此脈沖所占用的帶寬甚至高達(dá)幾GHz，因此最大數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到幾百分之一。在高速通信的同時(shí)，UWB設(shè)備的發(fā)射功率卻很小，僅僅是現(xiàn)有設(shè)備的幾百分之一，對(duì)于普通的非UWB接收機(jī)來(lái)說(shuō)近似于噪聲，因此從理論上講，UWB可以與現(xiàn)有無(wú)線電設(shè)備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數(shù)據(jù)通信方式，它有望在無(wú)線通信領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。UWB的特點(diǎn)如下：

(1)抗干擾性能強(qiáng)：UWB采用跳時(shí)擴(kuò)頻信號(hào)，系統(tǒng)具有較大的處理增益，在發(fā)射時(shí)將微弱的無(wú)線電脈沖信號(hào)分散在寬闊的頻帶中，輸出功率甚至低于普通設(shè)備產(chǎn)生的噪聲。

(2)傳輸速率高：UWB的數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到幾十Mbit/s到幾百M(fèi)bit/s，有望高于藍(lán)牙100倍。

(3)帶寬極寬：UWB使用的帶寬在1GHz以上，高達(dá)幾個(gè)GHz。超寬帶系統(tǒng)容量大，并且可以和目前的窄帶通信系統(tǒng)同時(shí)工作而互不干擾。

(4)消耗電能少：通常情況下，無(wú)線通信系統(tǒng)在通信時(shí)需要連續(xù)發(fā)射載波，因此要消耗一定電能。而UWB不使用載波，只是發(fā)出瞬間脈沖電波，也就是直接按0和1發(fā)送出去，并且在需要時(shí)才發(fā)送脈沖電波，所以消耗電能少。

(5)保密性好：UWB保密性表現(xiàn)在兩方面：一方面是采用跳時(shí)擴(kuò)頻，接收機(jī)只有已知發(fā)送端擴(kuò)頻碼時(shí)才能解出發(fā)射數(shù)據(jù);另一方面是系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度極低，用傳統(tǒng)的接收機(jī)無(wú)法接收。

(6)發(fā)送功率非常小：UWB系統(tǒng)發(fā)射功率非常小，通信設(shè)備可以用小于1mW的發(fā)射功率就能實(shí)現(xiàn)通信。低發(fā)射功率大大延長(zhǎng)了系統(tǒng)電源工作時(shí)間。

(7)成本低，適合于便攜型使用：由于UWB技術(shù)使用基帶傳輸，無(wú)需進(jìn)行射頻調(diào)制和解調(diào)，所以不需要混頻器、過濾器、RF/TF轉(zhuǎn)換器及本地振蕩器等復(fù)雜元件，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，成本大大降低，同時(shí)更容易集成到CMOS電路中。

參考文獻(xiàn)：

[1]方旭明，何蓉.短距離無(wú)線與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)[M].北京：人民郵電出版社，2004.

[2]劉乃安.無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)—原理、技術(shù)與應(yīng)用[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2004.

篇(5)

關(guān)鍵詞：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；軍隊(duì)；安全；物理層安全；可見光通信

中圖分類號(hào)：TN 929.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2015.08.004

0 引言

進(jìn)入二十一世紀(jì)的第二個(gè)十年以來(lái)，信息已經(jīng)成為人類社會(huì)文明進(jìn)步的要素資源，成為現(xiàn)代社會(huì)持續(xù)發(fā)展的基本條件。信息網(wǎng)絡(luò)空間已經(jīng)成為繼陸、海、空、天之后的第五大國(guó)家疆域，成為世界各國(guó)戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)的重要領(lǐng)域。信息安全已成為與國(guó)防安全、能源安全、糧食安全并列的四大國(guó)家安全領(lǐng)域之一。

近些年來(lái)，以美國(guó)為代表的信息技術(shù)強(qiáng)國(guó)利用自身所壟斷的全球信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)，加緊構(gòu)建信息安全保障和攻擊體系，以進(jìn)一步鞏固其在網(wǎng)絡(luò)空間的統(tǒng)治地位。在美國(guó)現(xiàn)有的國(guó)家信息安全體系中，政府、IT企業(yè)和社會(huì)團(tuán)體分工協(xié)作，相互配合，共同推進(jìn)美國(guó)國(guó)家和軍隊(duì)的信息安全體系建設(shè)。當(dāng)前，美國(guó)政府部門作為信息安全戰(zhàn)略制定、網(wǎng)絡(luò)和信息安全項(xiàng)目策劃、網(wǎng)絡(luò)情報(bào)偵查、網(wǎng)絡(luò)防御以及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)攻的主導(dǎo)者，引領(lǐng)了整個(gè)美國(guó)信息安全領(lǐng)域的發(fā)展和規(guī)劃。其主要部門包括國(guó)土安全部、國(guó)防部、美軍網(wǎng)電司令部、商務(wù)部、聯(lián)邦調(diào)查局以及中央情報(bào)局；美國(guó)的IT企業(yè)則是網(wǎng)絡(luò)攻防的具體實(shí)施機(jī)構(gòu)和重要支撐單位，是美國(guó)政府和軍隊(duì)海量情報(bào)數(shù)據(jù)的來(lái)源，同時(shí)也是實(shí)施網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)的實(shí)施主體；而美國(guó)及其盟國(guó)中一些非營(yíng)利性團(tuán)體和學(xué)術(shù)組織則為美國(guó)政府和軍隊(duì)提供了輿論和技術(shù)層面的支持，同時(shí)進(jìn)行了人才的輸出，以支撐日益強(qiáng)大的美國(guó)信息作戰(zhàn)部隊(duì)。

隨著無(wú)線與移動(dòng)通信技術(shù)的高速發(fā)展，拋開有線束縛的無(wú)線通信技術(shù)為國(guó)家和軍隊(duì)的指揮和作戰(zhàn)帶來(lái)了極大的便利性，然而也埋下了極大的安全隱患。截至2014年年底，美國(guó)情報(bào)和軍隊(duì)相關(guān)部門在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中偵收和攻擊獲得的情報(bào)已經(jīng)占到美國(guó)情報(bào)總量的約57.6%，凸顯了當(dāng)前國(guó)家和軍隊(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全的嚴(yán)峻態(tài)勢(shì)。美軍網(wǎng)電司令部2015年戰(zhàn)略規(guī)劃指南顯示，未來(lái)美軍網(wǎng)電部隊(duì)將把無(wú)線領(lǐng)域作為網(wǎng)絡(luò)攻防作戰(zhàn)的重點(diǎn)，這對(duì)我國(guó)國(guó)防和軍隊(duì)網(wǎng)絡(luò)安全體系和技術(shù)提出了新的考驗(yàn)。本論文從歷史出發(fā)，對(duì)交換技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的回顧，指出了當(dāng)前交換網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸以及問題，并基于前沿的下一代智能網(wǎng)絡(luò)以及大數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)提出了展望和設(shè)想。

1 軍隊(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)狀

我國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)和各類專網(wǎng)（包含軍網(wǎng)）組成的國(guó)家基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)是國(guó)家和軍隊(duì)信息安全防護(hù)的重要對(duì)象，但是這些基礎(chǔ)社會(huì)建設(shè)過程中普遍存在著重建輕防，甚至只建不防的問題，造成網(wǎng)絡(luò)信息安全體系構(gòu)建的極大障礙。

當(dāng)前，我軍無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信手段主要包含戰(zhàn)場(chǎng)衛(wèi)星通信、短波電臺(tái)通信、水下潛艇長(zhǎng)波通信等戰(zhàn)時(shí)通信手段，以及軍隊(duì)日常辦公所使用的蜂窩網(wǎng)移動(dòng)手機(jī)通信、單位無(wú)線局域網(wǎng)（Wi-Fi）以及家庭使用的寬帶及家庭無(wú)線局域網(wǎng)等非戰(zhàn)時(shí)通信手段。由于戰(zhàn)時(shí)通信技術(shù)具有較強(qiáng)的應(yīng)用層加密以及物理層跳頻和擴(kuò)頻保障，傳統(tǒng)的竊密和攻擊手段并不能很快奏效，反而是和平時(shí)期工作用無(wú)線局域網(wǎng)、個(gè)人手機(jī)、家庭Wi-Fi等上網(wǎng)和通話極易被偵聽和竊密，導(dǎo)致無(wú)意識(shí)泄密。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2014年以來(lái)軍隊(duì)、軍工企業(yè)等軍事相關(guān)單位因手機(jī)、家庭寬帶/Wi-Fi等被攻擊及竊聽的事件約470起，造成不可估量的軍事、經(jīng)濟(jì)以及國(guó)家核心技術(shù)損失。

美國(guó)憑借其在信息領(lǐng)域的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，不斷將其技術(shù)和設(shè)備輸出到中國(guó)，而國(guó)產(chǎn)化設(shè)備的低性能、高價(jià)格等不足進(jìn)一步導(dǎo)致了黨政軍系統(tǒng)中日常無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度極低，使得日常無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全防線處于近乎失靈的狀態(tài)。在美國(guó)IT跨國(guó)公司和美國(guó)網(wǎng)絡(luò)部隊(duì)等諸如“棱鏡”項(xiàng)目面前，我軍的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和重要信息系統(tǒng)幾乎完全處于不設(shè)防狀態(tài)。諸如思科、微軟、英特爾、IBM等IT企業(yè)幾乎完全控制了我國(guó)高端IT產(chǎn)品的生產(chǎn)及應(yīng)用。據(jù)Gartner數(shù)據(jù)顯示，Windows系列操作系統(tǒng)在我國(guó)市場(chǎng)占有率超過9成，英特爾在微處理器市場(chǎng)上占有率也超過8成，谷歌的安卓操作系統(tǒng)在我國(guó)市場(chǎng)占有率達(dá)到8成。即使是國(guó)產(chǎn)的聯(lián)想、酷派等手機(jī)，其核心芯片和操作系統(tǒng)也多是國(guó)外生產(chǎn)，使得我國(guó)無(wú)法從技術(shù)層面根除安全隱患。

2 解決方案：物理層安全技術(shù)和可見光通信技術(shù)

針對(duì)目前日常軍隊(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全性的問題，本文提出了兩種可行的改進(jìn)方案，能夠在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，從防止無(wú)線信號(hào)被偵收和泄漏的角度實(shí)現(xiàn)日常狀態(tài)下部隊(duì)營(yíng)區(qū)無(wú)線通信的安全保密。

在現(xiàn)有的通信系統(tǒng)中，通信的保密性主要依賴于基于計(jì)算密碼學(xué)的加密體制，早在20世紀(jì)初就已有人提出將傳輸?shù)男畔⑴c密鑰取異或的方法來(lái)增強(qiáng)信息傳遞的安全性。這種基于密鑰的加密方法首次由Shannon于1949年給出了數(shù)學(xué)的理論分析。假設(shè)發(fā)送者希望把信息M秘密地發(fā)送給接收者，稱M為明文信息。則加密的過程為，在發(fā)送端，發(fā)送者通過密鑰K以及加密算法f對(duì)所要傳輸?shù)拿魑腗進(jìn)行加密，得到密文S。在接收端，接收者通過密鑰K以及與加密算法相應(yīng)的解密算法，我們用f-1標(biāo)記，來(lái)進(jìn)行解密，從而得到明文M。通過對(duì)加解密過程的觀察，可以得知，有兩個(gè)方法防止竊聽者從竊聽到的S中獲取明文M： 一個(gè)是竊聽者不知道密鑰K，另外一個(gè)是解密算法非常困難，竊聽者難以在有限的時(shí)間用有限的資源進(jìn)行解密。基于這兩個(gè)方法，延伸出了現(xiàn)代通信系統(tǒng)中非常常見的兩種加密形式，一個(gè)是對(duì)稱密鑰加密，一個(gè)是非對(duì)稱密鑰加密。

現(xiàn)代密碼學(xué)的加密體制主要是在物理層之上的幾層來(lái)實(shí)現(xiàn)的，譬如MAC層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等等，故有時(shí)也稱基于現(xiàn)代密碼學(xué)的安全為上層安全。物理層對(duì)于現(xiàn)代密碼學(xué)加密體制來(lái)說(shuō)是透明的，即物理層安全與上層安全是獨(dú)立的。下面分別介紹物理層安全的兩個(gè)基礎(chǔ)知識(shí)，分別是：竊聽信道模型和安全傳輸速率。竊聽信道模型是物理層安全所研究的基本信道模型，安全傳輸速率是衡量物理層安全系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。

物理層安全主要是利用特殊的信道編碼和無(wú)線信道的隨機(jī)特性使得秘密通信得以進(jìn)行，它與現(xiàn)代密碼學(xué)不同之處在于，其安全程度并不依賴于Eve的計(jì)算強(qiáng)度，而是依賴無(wú)線信道環(huán)境的隨機(jī)特性。但是，從保密環(huán)節(jié)上來(lái)說(shuō)，物理層安全與傳統(tǒng)的計(jì)算密碼學(xué)的安全卻有著本質(zhì)的相似之處。如圖1所示。物理層安全中的編碼調(diào)制環(huán)節(jié)和信道的隨機(jī)性是安全通信的必要條件，正如現(xiàn)代密碼學(xué)體制中的加密算法和密鑰。編碼調(diào)制環(huán)節(jié)是指Alice根據(jù)Alice-Bob和Alice-Eve信道的信道條件，通過獨(dú)特的信道編碼來(lái)保證Alice與Bob之間安全又可靠的通信。從安全的角度來(lái)說(shuō)，編碼調(diào)制環(huán)境可以被看作現(xiàn)代密碼學(xué)中的加密過程，信息加密后生成的密文記為Xn。密文經(jīng)過無(wú)線信道和解調(diào)譯碼可以等同為現(xiàn)代密碼學(xué)中的解密環(huán)節(jié)，其中信道信息{h，g}可以看作公共密鑰，而Bob接收端的噪聲可以看作Bob的私鑰，Eve是沒有辦法獲得的。因此密文通過Bob的無(wú)線信道和解調(diào)譯碼，可以被Bob正確地譯碼解密；而此密文通過Eve的無(wú)線信道和解調(diào)譯碼，Eve是不能獲得任何信息的。由此可見，雖然物理層安全與傳統(tǒng)的基于現(xiàn)代密碼學(xué)的加密原理是完全不同的，但是它們?cè)趯?shí)現(xiàn)框架上卻也能夠找到共同點(diǎn)。物理層安全可以看作是以調(diào)制編碼等發(fā)送端的技術(shù)為“加密算法”，充分利用Alice-Bob和Alice-Eve之間無(wú)線信道的差異性，把無(wú)線信道看作“加密密鑰”，從而使得Alice與Bob之間形成了安全可靠的通信。

物理層安全技術(shù)由于可以獨(dú)立于上層而單獨(dú)實(shí)現(xiàn)秘密通信，因此在無(wú)線通信系統(tǒng)中，可以在保證現(xiàn)有上層安全措施不變的情況下，補(bǔ)充物理層傳輸?shù)陌踩＿@使得通信系統(tǒng)的安全性能得到額外一層的保護(hù)。另一方面，將物理層安全用來(lái)傳輸現(xiàn)代密碼學(xué)中的密鑰，也是增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性的一種方法。

從實(shí)現(xiàn)的角度講，當(dāng)前傳統(tǒng)的無(wú)線路由器等均使用了全向天線進(jìn)行傳輸，有可能導(dǎo)致無(wú)線信號(hào)泄漏至營(yíng)區(qū)外部造成泄密。由于物理層安全技術(shù)方案的存在，除了進(jìn)行傳統(tǒng)的上層密碼和傳輸加密以外，考慮利用物理層定向天線和波束賦形技術(shù)使得無(wú)線信號(hào)定向的向營(yíng)區(qū)內(nèi)部輻射，使得竊聽者獲取的信息量近乎為0，從而進(jìn)一步降低失泄密的風(fēng)險(xiǎn)，這是物理層安全技術(shù)在現(xiàn)有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用改進(jìn)。

根據(jù)香農(nóng)公式，假設(shè)發(fā)射端信號(hào)表示為：y=hx+z，那么正常接收者bob收到的信號(hào)可以表示為：

此時(shí)人造噪聲設(shè)計(jì)對(duì)Bob沒有產(chǎn)生干擾的方向上均勻分布，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)用戶的正常信號(hào)發(fā)送，但是使得竊聽用戶獲得的干擾最大化，可用信息最小。

可見光通信（Visible Light Communications）是指利用可見光波段的光作為信息載體，不使用光纖等有線信道的傳輸介質(zhì)，而在空氣中直接傳輸光信號(hào)的通信方式，簡(jiǎn)稱“VLC”。

普通的燈具如白熾燈、熒光燈（節(jié)能燈）不適合當(dāng)作光通信的光源，而LED燈非常適合做可見光通信的光源。可見光通信技術(shù)可以通過LED燈在完成照明功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，用戶可以方便地使用自己的手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)智能終端接收這些燈光發(fā)送的信息。該技術(shù)可廣泛用于導(dǎo)航定位、安全通信與支付、智能交通管控、智能家居、超市導(dǎo)購(gòu)、燈箱廣告等領(lǐng)域，特別是在不希望或不可能使用無(wú)線電傳輸網(wǎng)絡(luò)的場(chǎng)合比如飛機(jī)上、醫(yī)院里更能發(fā)揮它的作用。可見光通信兼顧照明與通信，具有傳輸數(shù)據(jù)率高、安全性強(qiáng)、無(wú)電磁干擾、節(jié)能、無(wú)需頻譜認(rèn)證等優(yōu)點(diǎn)，帶寬是Wi-Fi的1萬(wàn)倍、第四代移動(dòng)通信技術(shù)的100倍，是理想的室內(nèi)高速無(wú)線接人方案之一。

據(jù)美國(guó)DAPRA報(bào)道，美軍已經(jīng)生產(chǎn)出軍用可見光網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)設(shè)備，用于國(guó)防部等軍事機(jī)關(guān)和設(shè)施的高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信。由于可見光室內(nèi)傳輸光源直接指向用戶且傳輸距離遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的微波無(wú)線通信，在不考慮人為主動(dòng)泄密的情況下，可見光通信信號(hào)是無(wú)法截獲的，從技術(shù)上為通信的有效性和可靠性提供了強(qiáng)有力的支撐。

圖2給出了微波無(wú)線通信和可見光通信之間的比較。對(duì)于手機(jī)、Wi-Fi等微波無(wú)線通信手段，除了目標(biāo)用戶能夠接收到無(wú)線信號(hào)以外，由于無(wú)線電波是全向發(fā)射的，竊聽者完全可以收到相同的信號(hào)，從而進(jìn)行破譯或者攻擊，帶來(lái)安全隱患；而可見光通信依賴于室內(nèi)的LED燈具，通常燈具會(huì)直接部署在工位上方，而照明具有定向發(fā)射的特點(diǎn)，因此位于營(yíng)區(qū)外部的竊聽者無(wú)法收到任何信號(hào)，不能進(jìn)行竊聽。從實(shí)現(xiàn)上講，可見光通信可以方便的利用LED臺(tái)燈、屋頂燈等照明燈具，通過加裝調(diào)制解調(diào)模塊即可使得燈具具有高速數(shù)據(jù)傳輸功能，可供營(yíng)區(qū)內(nèi)臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦、平板電腦等高速無(wú)線上網(wǎng)，滿足高清視頻會(huì)議等高帶寬需求。

目前，關(guān)于可見光通信在室內(nèi)外各種復(fù)雜環(huán)境下的信道測(cè)量與建模的工作還很欠缺，只有少量的研究結(jié)果。尤其是在有強(qiáng)光干擾、煙霧和灰塵遮擋的環(huán)境下的信道干擾模型，更是需要亟待解決的問題。

3 結(jié)論

軍隊(duì)作為國(guó)家的武裝力量，其信息安全問題尤為重要。在和平時(shí)期，如何從技術(shù)手段保證軍隊(duì)手機(jī)、Wi-Fi等無(wú)線通信安全，防止和平時(shí)期敵對(duì)勢(shì)力進(jìn)行的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)偵收和網(wǎng)絡(luò)攻擊，是當(dāng)前要重點(diǎn)關(guān)注的問題。

篇(6)

【關(guān)鍵詞】認(rèn)知無(wú)線電 軟件無(wú)線電 頻譜資源

一、引言

隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展與無(wú)線通信業(yè)務(wù)范圍的不斷擴(kuò)大，我們可以利用的頻譜資源越來(lái)越少[1]。無(wú)線頻譜作為一種可以為我們生活帶來(lái)便利的寶貴資源，如何提高其利用效率是制約無(wú)線通信發(fā)展的一大難題。近年來(lái)人們?cè)絹?lái)越關(guān)注頻譜資源的再利用技術(shù)。認(rèn)知無(wú)線電（CR）技術(shù)是對(duì)軟件無(wú)線電（SDR）功能的特殊拓展，有效解決了頻譜資源無(wú)法高效利用這個(gè)制約無(wú)線通信發(fā)展的難題。

二、認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)概述

（一）認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的概念。Joseph Mitola于1999年首先提出了認(rèn)知無(wú)線電這一概念，在學(xué)術(shù)論文中對(duì)CR理論進(jìn)行了描述，并在論文答辯過程中對(duì)該理論進(jìn)行了詳細(xì)闡述[2]。從廣義上來(lái)看認(rèn)知無(wú)線電的終端具有一定的認(rèn)知能力，可以對(duì)所處的環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)、分析和判斷推理，并利用獲取的結(jié)果進(jìn)行傳輸參數(shù)調(diào)整，然后制定最佳的無(wú)線傳輸方案，該技術(shù)也可以稱作智能無(wú)線電技術(shù)。CR技術(shù)可以自動(dòng)為用戶選擇最佳的無(wú)線傳輸路徑，也可以根據(jù)現(xiàn)有的情況主動(dòng)發(fā)送信息或者延遲傳輸。

（二）認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的主要特點(diǎn)1.認(rèn)知的特點(diǎn)。CR可以在所處的工作環(huán)境中監(jiān)測(cè)和感知信息，以特定的時(shí)間和空間為界，將部分沒有被應(yīng)用的頻譜資源做上標(biāo)記，進(jìn)一步選擇最佳的工作參數(shù)和頻譜，這就是其認(rèn)知的特點(diǎn)。CR認(rèn)知的過程中可以分為感知、分析和判定頻譜這三個(gè)部分。2.重構(gòu)的特點(diǎn)。CR設(shè)備在所處的工作環(huán)境中可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)編程，并且這些設(shè)備在收發(fā)數(shù)據(jù)過程中可以使用不一樣的傳輸技術(shù)，在不影響授權(quán)用戶使用的前提下，將感知到的空閑頻譜提供給可靠的用戶，這就是其重構(gòu)的特點(diǎn)。如果頻段已經(jīng)被授權(quán)用戶占用，CR可以運(yùn)用一定的方式轉(zhuǎn)換到其它空閑頻段，或者通過改變調(diào)制和發(fā)射頻率的方法繼續(xù)使用該頻段，并保障不影響首發(fā)用戶的正常使用。

三、認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的主要功能

目前CR技術(shù)的發(fā)展時(shí)間還不是很長(zhǎng)，該技術(shù)的部分功能還沒有完全實(shí)現(xiàn)，由Mitola 提出的認(rèn)知循環(huán)還沒有得到完全的應(yīng)用。在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)CR總體框架過程中，使用的組織架構(gòu)不同其中的具體內(nèi)容也有所區(qū)別。從整體意義上來(lái)說(shuō)，CR系統(tǒng)應(yīng)該具有檢測(cè)、分析、調(diào)整等基本功能。

1.檢測(cè)。CR由于所處的環(huán)境較為特殊，應(yīng)該具備無(wú)線頻譜檢測(cè)的能力，并在可以應(yīng)用的頻段范圍內(nèi)全方位地進(jìn)行精確檢測(cè)，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)可以利用的頻譜資源。在這種情況下CR設(shè)備應(yīng)該快速找出授權(quán)用戶，并隨時(shí)檢測(cè)授權(quán)用戶的活動(dòng)情況，避免分配頻譜過程中對(duì)授權(quán)用戶造成干擾。2.分析。CR的分析內(nèi)容有網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、設(shè)備性能和外部數(shù)據(jù)等，也包括對(duì)用戶需求等相關(guān)數(shù)據(jù)分析。在設(shè)備檢測(cè)到信息后通過分析對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理。在獲取頻段信息后對(duì)頻點(diǎn)位置、用戶位置和發(fā)射時(shí)間等進(jìn)行分析，并研究信號(hào)通道狀況、傳輸性能等對(duì)首發(fā)用戶帶來(lái)的干擾等，分析內(nèi)容也有信息傳輸時(shí)間和帶寬等。3.調(diào)整。CR設(shè)備完成檢測(cè)和分析之后，根據(jù)相關(guān)的分析結(jié)果對(duì)功率控制、編解器和調(diào)制技術(shù)等進(jìn)行選擇和調(diào)整，并確定具體的發(fā)射時(shí)機(jī)和頻點(diǎn)，以此保障傳輸過程的通暢。要完成這個(gè)過程CR設(shè)備必須有較高的性能，可以自由在不同傳輸方案之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，遇到突發(fā)狀況能夠及時(shí)停止，并在不影響授權(quán)用戶的前提下提高傳輸效率。

四、認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法

（一）靈敏度高的接收器。在使用CR之前應(yīng)該評(píng)估其頻譜功率密度，找出正在使用的頻點(diǎn)[3]。在測(cè)量和評(píng)估頻譜功率過程中需要用到靈敏度較高的接收器，以保障可以測(cè)量到區(qū)域邊緣的信號(hào)。如某小區(qū)邊緣有一臺(tái)數(shù)字電視機(jī)，該電視機(jī)在接收信號(hào)過程中的靈敏度就接近接收器靈敏度的最大值，而CR要想檢測(cè)到這一信號(hào)其靈敏度就需要大于數(shù)字電視機(jī)的靈敏度。如果CR接收不到這一信號(hào)，可能會(huì)錯(cuò)誤地將該頻點(diǎn)判定為空閑，進(jìn)而在分配頻譜過程中對(duì)數(shù)字電視帶來(lái)干擾。該技術(shù)也涉及到對(duì)授權(quán)用戶狀態(tài)的檢測(cè)和定位等，屬于頻譜資源檢測(cè)中的重要設(shè)備。

（二）智能處理系統(tǒng)。CR設(shè)備根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)無(wú)線傳輸情況和傳輸帶寬選擇等進(jìn)行分析評(píng)估，并確定多個(gè)技術(shù)參數(shù)的重要基礎(chǔ)就是智能處理系統(tǒng)。當(dāng)頻譜被確定之后CR需要根據(jù)授權(quán)用戶的干擾限值，進(jìn)一步計(jì)算自身的傳輸參數(shù)。干擾強(qiáng)度可以通過授權(quán)用戶的信號(hào)帶寬和傳輸距離這兩個(gè)因素確定，通過信號(hào)帶寬可以得出擾裝置的噪聲門限，而擾裝置接收到CR信號(hào)的強(qiáng)度可以通過距離確定。但這種分析方法較為簡(jiǎn)單，可以讓CR首先對(duì)授權(quán)用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率和信號(hào)類型進(jìn)行初步設(shè)別，根據(jù)這些額外的數(shù)據(jù)就可以得出擾裝置的準(zhǔn)確靈敏度數(shù)值。

（三）可重復(fù)配置的CR設(shè)備。CR設(shè)備主要根據(jù)可用頻譜資源和干擾強(qiáng)度等數(shù)據(jù)的分析，對(duì)無(wú)線電的功率和各種技術(shù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以此保障不影響授權(quán)用戶的情況下提高信號(hào)傳輸效率。CR設(shè)備具有較寬的工作頻帶，在選擇傳輸參數(shù)和傳輸方案過程中可以運(yùn)用多種方法，并且可以實(shí)現(xiàn)快速切換，具有可重復(fù)配置和性能高的特點(diǎn)。CR可以看做是SDR在檢測(cè)功能等方面的拓展，從CR的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，未來(lái)絕大部分CR設(shè)備可能都是以SDR為基礎(chǔ)的，而SDR也將是CR技術(shù)的一種有效實(shí)現(xiàn)方法。

五、結(jié)語(yǔ)

認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)是無(wú)線通信領(lǐng)域中的一項(xiàng)全新技術(shù)，越來(lái)越受到人們的重視。雖然目前CR技術(shù)在發(fā)展過程中還存在一些限制，但相信隨著無(wú)線電通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，必將為認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)提供廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]李波，劉勤，李維英.認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)[J].中興通訊技術(shù)，2010（02）.

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篇(7)

關(guān)鍵詞： 移動(dòng)自組網(wǎng)；災(zāi)后營(yíng)救；實(shí)時(shí)通信；通信系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A doi：10.3969/j.issn.1006-2475.

Research on application of mobile ad hoc network in rescue after disaster

HUANG Chengbing1

（Computer Science Department， Aba Teachers College ， Wenchuan Sichuan 623002， China）

Abstract： Through the introduction of Mobile Ad Hoc network features、development and current situation， and with the comparison with existing means of communication， the paper indicates that， to a greater extent the mobile ad hoc could guarantee the smooth communication networking system during the process of tourism field position or post disaster rescue and modern war more. After that， the application prospect of mobile ad hoc networks in various fields are also presented.

Key words： mobile ad hoc； disaster rescue； real time communication； communication system

0 引言

近年來(lái)在世界范圍內(nèi)，災(zāi)后營(yíng)救的話題已成為攸關(guān)民生與發(fā)展的熱點(diǎn)與焦點(diǎn)。當(dāng)嚴(yán)重自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，原有的基礎(chǔ)通信設(shè)施大多受到損毀，從而給災(zāi)后營(yíng)救的順利開展形成障礙與阻力。當(dāng)前，我國(guó)對(duì)各類人員實(shí)施營(yíng)救位置確定以及災(zāi)難營(yíng)救時(shí)所使用的通信聯(lián)絡(luò)方式主要有無(wú)線電臺(tái)、衛(wèi)星通訊、 3G圖像傳輸這3種常規(guī)方式。但是，當(dāng)被營(yíng)救人員身處洪水、森林大火、地質(zhì)災(zāi)害等危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，由于這些災(zāi)害通常具備的突發(fā)性、毀滅性，將會(huì)給地面通信基站或交通樞紐等造成重大損壞，導(dǎo)致常規(guī)使用的通信手段已然無(wú)法滿足救援人員的應(yīng)急通訊需求。同時(shí)，傳統(tǒng)的通訊大多基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，在通信過程中需要始終保存一條穩(wěn)定的端到端通信鏈路。但在災(zāi)后應(yīng)急通訊的條件下，由于通信環(huán)境將會(huì)轉(zhuǎn)為極度惡劣，鏈路的頻繁中斷即會(huì)導(dǎo)致這樣一條滿足如上要求的鏈路必將難以獲得全程暢通保障[1]。因而，如何建立并保持災(zāi)后營(yíng)救過程中的及時(shí)通訊即已成為當(dāng)前頗具研究實(shí)用價(jià)值的重要課題。

隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)移動(dòng)通信設(shè)備進(jìn)行重新組合并構(gòu)建臨時(shí)通信網(wǎng)絡(luò) （即移動(dòng)自組網(wǎng)）已經(jīng)廣泛應(yīng)用于災(zāi)后營(yíng)救應(yīng)急通訊、軍事通訊以及野外旅游通訊等各種過程與場(chǎng)合。與此同時(shí)，硬件設(shè)計(jì)方面正日趨完善，組成的移動(dòng)自組網(wǎng)（Mobile Ad Hoc Network）也可稱為 MANET，已經(jīng)表現(xiàn)出諸多的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。具體地，移動(dòng)自組網(wǎng)不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，通訊時(shí)也不需依靠地面基站或者是控制中心的支持，而是只需利用多個(gè)可以實(shí)現(xiàn)路由功能的獨(dú)立終端數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，建立臨時(shí)的移動(dòng)通信環(huán)境即可。綜上可知，移動(dòng)自組網(wǎng)具備了不需基礎(chǔ)通訊環(huán)境、可自由移動(dòng)、可任意增加或刪除通訊節(jié)點(diǎn)等優(yōu)良性質(zhì)。基于此，本文即針對(duì)移動(dòng)自組網(wǎng)的綜合應(yīng)用給出研究綜述。

1 移動(dòng)自組網(wǎng)的發(fā)展與現(xiàn)狀

1.1 移動(dòng)自組網(wǎng)的發(fā)展

移動(dòng)自組網(wǎng)是美國(guó)國(guó)防部遠(yuǎn)景規(guī)劃局（DARPA）在20 世紀(jì) 70 年代通過“在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下采用分組無(wú)線網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信”研究時(shí)產(chǎn)生的新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段。1983 年，DARPA即已開始啟 動(dòng) SURAN （ Survivable Adaptive Network）以高效拓展 PRNET （ Packet Radio Network）項(xiàng)目中的各種技術(shù)手段，研究開發(fā)大型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并且設(shè)計(jì)提出網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)協(xié)議，從而滿足不同地域戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，為打贏戰(zhàn)爭(zhēng)提供通信技術(shù)保障。1994 年，DARPA正式提出了全球移動(dòng)信息GloMo（Global Mobile Information System）項(xiàng)目，該項(xiàng)目的研發(fā)主要是為海陸空三軍提供指揮中心與前沿陣地網(wǎng)絡(luò)連接，保證通信聯(lián)絡(luò)暢通無(wú)阻，方便軍隊(duì)首長(zhǎng)進(jìn)行作戰(zhàn)指揮。隨著戰(zhàn)爭(zhēng)信息化條件的逐步提高，很多發(fā)達(dá)國(guó)家為作戰(zhàn)軍隊(duì)配備了尖端的通信系統(tǒng)，保證作戰(zhàn)的極速協(xié)調(diào)與完備指揮。因此，移動(dòng)自組網(wǎng)的研究開發(fā)將為軍隊(duì)打贏高技術(shù)條件下的現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)提供堅(jiān)實(shí)有力保障。

由于最初移動(dòng)自組網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)生主要是為滿足軍事領(lǐng)域的通信需求，而且相對(duì)于民用通信系統(tǒng)在各方面要求更高，軍隊(duì)通信系統(tǒng)同時(shí)還必須滿足抗毀性、自組織性和機(jī)動(dòng)靈活性這3個(gè)特殊要求。由此則必須使用通信節(jié)點(diǎn)能夠任意移動(dòng)并且自由組合的通信網(wǎng)絡(luò)，從而形成新的移動(dòng)通信自組網(wǎng)。

1.2 移動(dòng)自組網(wǎng)的現(xiàn)狀

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線移動(dòng)終端進(jìn)入了更新?lián)Q代，體現(xiàn)在藍(lán)牙技術(shù)的開發(fā)使用、遠(yuǎn)程紅外技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步、Wi-Fi等無(wú)線通訊技術(shù)上，這就為移動(dòng)自組網(wǎng)的開拓進(jìn)步制造了有利契機(jī)，自組網(wǎng)在各領(lǐng)域的應(yīng)用正日趨廣闊，已經(jīng)陸續(xù)應(yīng)用在軍事通訊、災(zāi)后營(yíng)救、航海、航天、車載安全[2]通訊等多個(gè)方面。

1.3 移動(dòng)自組網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

移動(dòng)自組網(wǎng)是指通信中的多個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)簇通過無(wú)線信號(hào)傳輸連接在一起的通信系統(tǒng)。通信過程中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以自由移動(dòng)，每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)既是信號(hào)接收點(diǎn)又是中繼節(jié)點(diǎn)，在移動(dòng)過程中完成信息的收發(fā)功能，正因?yàn)橐苿?dòng)自組網(wǎng)的這一優(yōu)點(diǎn)，才可保證其在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變動(dòng)時(shí)，通信聯(lián)絡(luò)不致出現(xiàn)中斷[3]。在對(duì)旅游人員進(jìn)行趨于地點(diǎn)定位或者是災(zāi)難發(fā)生后提供營(yíng)救的過程中，當(dāng)由于特殊工作環(huán)境限制了通信系統(tǒng)的使用效果時(shí)，就可以啟用移動(dòng)終端的自組網(wǎng)來(lái)完成需求信息的傳遞交流，并快速鎖定目標(biāo)所在位置，彌補(bǔ)原有固定通信系統(tǒng)的不足。

2 移動(dòng)自組網(wǎng)的特點(diǎn)

2.1 廣泛的環(huán)境適應(yīng)性

移動(dòng)自組網(wǎng)不類似傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)，因其沒有中心控制節(jié)點(diǎn)，采用的卻是分布式通信技術(shù)，移動(dòng)自組網(wǎng)中的每個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)都可以自由移動(dòng)、相互組合，不依賴任何設(shè)備。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生了通信故障，其他節(jié)點(diǎn)還可以與臨近節(jié)點(diǎn)隨機(jī)組合保障通信暢通。移動(dòng)自組網(wǎng)與傳統(tǒng)的無(wú)線通信網(wǎng)相比，具有獨(dú)立性和組合開放性，不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，隨時(shí)構(gòu)建，而且也無(wú)需再有其他基礎(chǔ)設(shè)施的功能匹配輔助，在自身可調(diào)節(jié)掌握范圍內(nèi)即可完成通信任務(wù)。綜上可知，在搶險(xiǎn)救災(zāi)等重大任務(wù)的通訊聯(lián)絡(luò)中，移動(dòng)自組網(wǎng)只需通過自身組網(wǎng)，而再無(wú)需借助地面基站或者是控制中心的基本支持。此時(shí)，救援隊(duì)員只要隨身攜帶手機(jī)、PDA、圖像或者是語(yǔ)音傳輸系統(tǒng)等無(wú)線通信設(shè)備進(jìn)入該地區(qū)，就能自由組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)通信指揮網(wǎng)絡(luò)的全程暢通。

2.2 網(wǎng)絡(luò)機(jī)動(dòng)靈活

由于災(zāi)后營(yíng)救行動(dòng)過程的現(xiàn)場(chǎng)通信或?qū)Ρ皇┚热藛T的野外環(huán)境位置區(qū)域方位確定，或者是營(yíng)救人員在各區(qū)域來(lái)回移動(dòng)所需的實(shí)時(shí)通信，都在表明網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組織力度仍有待完善，同時(shí)也要一并增強(qiáng)其擴(kuò)展能力。而網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)沒有中心控制節(jié)點(diǎn)，任何2個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間有一個(gè)位置發(fā)生了變化，都不會(huì)影響到通信功能，而是隨機(jī)調(diào)用另一個(gè)臨近節(jié)點(diǎn)的中繼功能來(lái)實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的顯示暢通。由此可見，移動(dòng)自組網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)能夠以任意速度、方式自由移動(dòng)或者是以自身的原因加入、退出該自組織網(wǎng)絡(luò)，而且都不會(huì)影響到通信的過程質(zhì)量。由此得出自組網(wǎng)具有良好的機(jī)動(dòng)性，能夠保證災(zāi)后營(yíng)救人員在營(yíng)救時(shí)進(jìn)行定位搜救，并保持與指揮中心通信聯(lián)絡(luò)的優(yōu)質(zhì)連續(xù)，便于指揮中心完成指揮調(diào)度，實(shí)現(xiàn)指揮中心對(duì)前沿的全局性合理督導(dǎo)。

2.3 組網(wǎng)成本低廉

通信網(wǎng)絡(luò)有2種，分別是：無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)兩種，實(shí)現(xiàn)方式均為單跳型，由于在這些傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)收發(fā)設(shè)備信號(hào)的傳播范圍并非廣闊，即使得多數(shù)情況下需要通過一定的技術(shù)措施來(lái)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積。一是對(duì)于基站和終端，要加大發(fā)射功率，二是可以創(chuàng)建多個(gè)基站，但這些做法最終都將造成組網(wǎng)成本的大幅提升。而對(duì)于移動(dòng)自組網(wǎng)技術(shù)來(lái)說(shuō)，其中使用的通信方式為多跳型。多跳型的通信方式主要是指當(dāng)遇到節(jié)點(diǎn)和目的地出現(xiàn)不能成功對(duì)接通信的情況時(shí)，可以利用中間的節(jié)點(diǎn)分組轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)和目的地的信號(hào)。通過對(duì)比這2種網(wǎng)絡(luò)方式，可以明確知道，多跳組網(wǎng)具有顯著優(yōu)越性，一是其成本很低，二是功耗、電磁干擾等通信缺陷相對(duì)較少。多跳組網(wǎng)對(duì)移動(dòng)終端發(fā)揮的作用則尤為顯著，可使移動(dòng)終端更趨靈活、且呈現(xiàn)更佳的便攜性。

2.4 網(wǎng)絡(luò)可靠性強(qiáng)

移動(dòng)自組網(wǎng)主要通過網(wǎng)絡(luò)分布的方式來(lái)實(shí)際控制和操作，這即使得移動(dòng)自組網(wǎng)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都將居于同等地位和作用，因而這些節(jié)點(diǎn)都將具有相同的功能，具體就是要求每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠具有路由和主機(jī)的功能。在移動(dòng)自組網(wǎng)中，通信的傳輸鏈路不只是一條，而是會(huì)有很多條。因此，在傳輸過程中，可以采用路由算法來(lái)選擇得到一條最佳的傳輸鏈路[4]。實(shí)際情形是：如果這個(gè)傳輸?shù)逆溌烦霈F(xiàn)了問題，假設(shè)其中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生了損壞，那么系統(tǒng)就會(huì)選擇另外一條鏈路來(lái)代替先前的鏈路，從而確保網(wǎng)絡(luò)的正常工作運(yùn)行。綜上分析可得，移動(dòng)自組網(wǎng)具有強(qiáng)大的抗破壞能力。這一特性將能可靠應(yīng)用到執(zhí)行野外作業(yè)以及災(zāi)后營(yíng)救的過程中，可以使任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)隨時(shí)隨地地加入和退出，從而確保了前方指揮中心通信網(wǎng)絡(luò)不致因任何事件陷于故障或者摧毀。

2.5 移動(dòng)自組網(wǎng)缺點(diǎn)

對(duì)比傳統(tǒng)有線通信網(wǎng)絡(luò)以及衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)，雖然移動(dòng)自組網(wǎng)技術(shù)表現(xiàn)出顯著鮮明優(yōu)勢(shì)，但卻也仍然存在一定的問題，具體闡述如下：一是其無(wú)線傳輸帶寬較低；二是容易受到一些自然因素的不利影響，通信鏈路的容量也并非恒定，在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)就會(huì)時(shí)常降級(jí)為單向無(wú)線信道；三是移動(dòng)終端設(shè)備不一定都能滿足要求；四是采用移動(dòng)電源供電，能源極其有限；此外，還由于移動(dòng)自組網(wǎng)的獨(dú)特設(shè)計(jì)更使其同時(shí)存在一定的安全缺陷，諸如通道脆弱、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)、集中監(jiān)控難于實(shí)現(xiàn)以及移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自身的安全性也未臻理想等方面。這些問題使得移動(dòng)自組網(wǎng)在實(shí)施構(gòu)建中面臨嚴(yán)峻處境，因而在今后的課題研究中，需要逐步解決這些問題[5]。

3 移動(dòng)自組網(wǎng)在災(zāi)后營(yíng)救中的具體應(yīng)用

3.1 移動(dòng)自組網(wǎng)與常規(guī)無(wú)線電臺(tái)的對(duì)比

在位置定位、災(zāi)后營(yíng)救過程中，高頻首選的通信手段就是常規(guī)無(wú)線電臺(tái)，因其攜帶方便、成本較低，最重要的就是還可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，但在如上優(yōu)勢(shì)背后還需看到，這一技術(shù)手段的通信帶寬卻有著一定局限，只能使用單通道進(jìn)行傳輸。在此情況下，只有語(yǔ)音信號(hào)能夠完成傳輸，而圖像信號(hào)卻只會(huì)處于傳輸范圍外，這就使得前方指揮中心并不能充分了解前方現(xiàn)場(chǎng)的情況，從而無(wú)法作出最佳決策。而且，不僅如此，常規(guī)無(wú)線電臺(tái)還表現(xiàn)出頻道數(shù)量少、通信方式組播的缺點(diǎn)，由此將使得多方力量協(xié)同救援時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生通信混亂。

相比常規(guī)無(wú)線電臺(tái)來(lái)，移動(dòng)自組網(wǎng)通信的優(yōu)點(diǎn)就愈加明顯。一方面，其通信帶寬足夠大，既能夠傳輸圖像信號(hào)，又能夠多方位、多角度地報(bào)道現(xiàn)場(chǎng)情況，從而能夠助力后方指揮中心精準(zhǔn)制定關(guān)鍵決策，為救援現(xiàn)場(chǎng)提供了現(xiàn)實(shí)理想的技術(shù)保障。另一方面，在傳統(tǒng)的組播通信方式的基礎(chǔ)上，移動(dòng)自組網(wǎng)通信融入了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式，使得上級(jí)對(duì)下級(jí)發(fā)出命令時(shí)可以同時(shí)進(jìn)行安排部署，避免了通信混亂，從而更加快速、高效地調(diào)動(dòng)集結(jié)救援隊(duì)伍。

3.2 移動(dòng)自組網(wǎng)與 3G 圖像傳輸對(duì)比

目前，公安消防部隊(duì)在組建現(xiàn)場(chǎng)通信時(shí)，通常使用3G 圖像傳輸方式，這種方式主要是通過便攜式終端采集圖像信息，并由無(wú)線基站接收信號(hào)，再通過有線通信線路進(jìn)行傳輸，進(jìn)而抵達(dá)指揮中心。但是，由于災(zāi)害降臨時(shí)，無(wú)線通信基站以及有線線路一般均會(huì)中斷，使得此時(shí)將無(wú)法正常使用3G 圖像的傳輸方式[6]。而移動(dòng)自組網(wǎng)技術(shù)具有適應(yīng)性強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)可靠的特點(diǎn)，所以就能夠在這些相對(duì)極端的環(huán)境下，依然保持良好通信傳輸，最終，在搶險(xiǎn)救援中發(fā)揮重要的作用。

3.3 應(yīng)用范圍

眾所周知，災(zāi)難營(yíng)救現(xiàn)場(chǎng)大多將遭遇道路不通、通信中斷、基礎(chǔ)設(shè)施損毀、工作人員稀少等考驗(yàn)，此時(shí)要使?fàn)I救工作快速有效展開，基礎(chǔ)的通信保障將是必不可少、至關(guān)重要的。然而原有的通信設(shè)施大多損毀，重新架設(shè)即使在電力正常、道路優(yōu)良的情況都需要花費(fèi)大量時(shí)間、 人力、物力。移動(dòng)自組網(wǎng)則具有無(wú)需基礎(chǔ)設(shè)施、能夠方便快捷地增加或刪除一個(gè)節(jié)點(diǎn)（施救人員）、各個(gè)節(jié)點(diǎn)可以隨意移動(dòng)、能夠快速實(shí)效地地建立起一個(gè)臨時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點(diǎn)，因此尤為適合這一類的災(zāi)后營(yíng)救現(xiàn)場(chǎng)。移動(dòng)自組網(wǎng)通過采用“存儲(chǔ)/攜帶/轉(zhuǎn)發(fā)” 的方式進(jìn)行信息的傳遞，同時(shí)可以采用稱之為擺渡節(jié)點(diǎn)的外界節(jié)點(diǎn)進(jìn)行輔助路由[7]。在災(zāi)難營(yíng)救現(xiàn)場(chǎng)，為了盡量縮短消息延遲，同時(shí)還可以在空中規(guī)劃一定數(shù)量的攜帶有通信設(shè)備的無(wú)人機(jī)增強(qiáng)消息的傳輸效率，保持與指揮部的及時(shí)通信。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)移動(dòng)自組網(wǎng)技術(shù)，文中以其發(fā)展過程以及其自身具有的一些優(yōu)勢(shì)為主要內(nèi)容線索，通過對(duì)比野外環(huán)境的地域定位功能以及災(zāi)后營(yíng)救通訊使用的相關(guān)手段，可以得出，即使在無(wú)線基站損毀、通信線路癱瘓、道路不通等極端環(huán)境中，移動(dòng)自組網(wǎng)也能夠高效率運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)緊急狀況下的通信指揮功能。另外，雖然目前移動(dòng)自組網(wǎng)技術(shù)還存在著一些現(xiàn)實(shí)問題，主要表現(xiàn)在動(dòng)態(tài)路由算法的工作效率低、功耗高，通信系統(tǒng)生存時(shí)間較短等方面，但是在今后的實(shí)踐研究過程中，移動(dòng)自組網(wǎng)必將逐漸躍升為災(zāi)后通信指揮應(yīng)用中核心重要的技術(shù)組成部分，從而獲得未來(lái)廣闊的應(yīng)用發(fā)展空間。

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作者聯(lián)系方式：

姓 名：黃成兵

出生年月：1980年11月

出 生 地：四川省宜賓市

單位全稱：阿壩師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系

職 稱：副教授

學(xué) 位：碩士

研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

通訊地址：四川省阿壩州汶川縣水磨鎮(zhèn) 阿壩師范學(xué)院

郵 編：623002

作者Email：

聯(lián)系電話：18942828000

基金來(lái)源： 四川省教育廳自然科學(xué)重點(diǎn)基金資助項(xiàng)目（14ZA0306）；阿壩師范學(xué)院重點(diǎn)基金項(xiàng)（ASA12-23）

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收件人：黃成兵

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