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在疆內超長距離光傳輸系統中最常用的配置就是光信號入SDH設備配合后向拉曼、預放PA、解碼器OEO,在出SDH光板之前配置前向拉曼、功放BA和編碼器OEO。從煙墩750kV站至沙洲750kV站光傳輸系統典型配置中可以看出從SDH設備至線路中間經過了多個跳接點,跳接點越多故障概率就會越高,所以除了兩站點間的線路光纜和跳纖,光放設備運行穩定性也決定兩站點間光路穩定性。在長距離傳輸中功放和預放直接搭配使用較多,比如傳輸距離為220公里的鳳凰750kV站至達坂城750kV站便是采用功放和預放直接搭配。在2013年多次出現因為中間某個設備(編、解碼OEO,BA、PA,前向、后向拉曼)故障而出現光路異常。傳輸距離為270公里的吐魯番變至金沙中繼站出現兩次因為編解碼OEO故障而引起的光路異常,搶修中通過更換故障設備消除該異常。所以光放設備的穩定性關系著整個通信網的穩定運行,對采購的光放設備必須要求可靠性高。
2遙泵技術
遙泵技術其實就是摻鉺光纖放大技術,摻鉺光纖被熔接在傳輸光纜的適當位置,通過在某站端發送較大功率的泵浦光,在光纖傳輸后經過合波器進入摻鉺光纖,并激勵摻鉺光纖中的鉺離子,最終在線路中將光功率放大[2]。遙泵為無緣設備可以放在光纜任何位置,在該技術中,大功率的泵浦源必不可少,泵浦源的穩定性決定了整個傳輸系統的穩定性。泵浦放大器對光纜的性能要求較高,在大于250公里的傳輸鏈路中就可以考慮使用遙泵技術。2014年初在疆內吐巴線路中興OTN設備光路搭建中就使用了遙泵,為了降低損耗,入站光纜在光配內不經過法蘭跳接,而直接將纜芯和尾纖熔接,以減少跳接點的損耗和大功率的光對尾纖接頭損害,以減少故障的發生。前后遙泵放大配置方案如圖1所示。
3超低損耗
光纜可以在超長距傳輸中可以明顯延長光傳輸的距離,能夠進一步減少中繼站的設立,從而減少和優化光路子系統(拉曼放大器等)的配置,進而減少故障點。
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。
SystemView的操作圖符庫包含功能強大、易于使用圖形模板設計模擬和數字以及離散和連續時間系統的環境.如FIR濾波器設計(包括:低通、帶通、高通、帶阻、Hilbert和微分)、IIR濾波器設計(包括:多極Bessel,Butterworth,Cheby-shev和Linear Phase)和FFT類型:magnitude,squared、光譜分析器、能量譜密度和相位.
1.2 信號分析、處理功能
SystemView分析窗口是能夠提供系統波形的交互式分析窗口、動態探針、實時顯示的可視環境.它還提供完成系統仿真、數據生成并處理操作的接收端計算器.另外,SystemView允許用戶如同系統內建的庫一樣使用自己用C/C++編寫插入的用戶代碼庫;能自動執行系統連接檢查,并顯示出錯的圖符等特點,便利于用戶系統的診斷.
2實驗過程的流程及基于SystemView的電路原理模塊的設計流程
實驗過程流程如圖1所示,在教學過程中,結合具體的教學內容,借助于SystemView仿真平臺,根據原理、規律,應用軟件提供的模塊,設計電路,并確定電路中的各模塊器件參量,運用仿真平臺提供的虛擬儀器進行在線動態測量[8-14],這樣以人機交互的方式,可使每位學生親自動手接觸電路,連接元件,依據電路設計要求更改相應元件參量,從而達到培養學生的設計、創造能力.SystemView電路模塊設計流程如圖2所示,可按照理論要求,方便地調整和修改模塊器件參量,分析各器件參量對系統產生的影響與作用.這樣將連線、測試、修改、分析、仿真結果的觀察相統一,與理論描述相對照比較,把實驗與理論有機相結合,加深了學生對理論的認識及理解,提高學生邏輯思維能力.
3電路設計與仿真實踐
以“數字基帶傳輸系統[15]”為例進行電路設計及實時仿真.3.1電路模型分析數字信號基帶傳輸系統主要由脈沖形成器、發送濾波器、傳輸信道、接收濾波器和識別等功能電路組成[2,10].3.2模型搭建及仿真
啟動SystemView仿真平臺[14],進入設計窗口.設計創建實驗電路過程如下:1)模塊選取在SystemView原理圖編輯窗口中,從左邊的圖符庫中選擇需要的圖符,將各圖符模塊選取到設計窗口中.2)實驗電路圖符的連接將每個圖符依據數字基帶傳輸系統電路原理模型,在設計窗口中連接起來形成如圖3所示仿真電路.系統仿真電路中各圖符塊的參量設置如表1所示.
3)電路文件的保存電路創建完成后將該電路保存為“TEST”,以便進行調用、測試.設置SystemView系統視窗并仿真:設置“時間窗”參量:Start Time 0s;Stop Time 0.5s;Sample Rate 10 000Hz.運行系統之后,進入“分析窗”,進行觀察、分析.
4仿真結果及分析
眼圖是利用實驗手段方便地估計系統性能時在示波器上觀察到的一種圖形,衡量基帶傳輸系統性能的重要方法,借助于它可以達到有效地改善系統性能.通過SystemView分析窗“繪制新圖”功能,在“System Sink Calculator”對話框中的Style和Time Slice按鈕,設置好“Start Time(sec)”和“Repeat Length(sec)”欄內參量,獲得數字基帶傳輸系統的眼圖.如圖4所示,在低通濾波器為巴特沃茲濾波器(Fc=60Hz)條件下,當信道中噪聲方差(Std Dev)為0.1V時,接收濾波器的輸出波形眼圖與噪聲方差為0.3V的眼圖分別如圖4(a)和(b),可以觀察到,“眼睛”張開情況;改變低通濾波器的帶寬,如巴特沃茲濾波器(Fc=30Hz)條件下,當信道中噪聲方差(Std Dev)為0.1V時,接收濾波器的輸出波形眼圖與噪聲方差為0.3V的眼圖分別如圖5(a)和(b),直觀地觀察出“眼睛”的情況;當信道中噪聲方差(StdDev)為0.1V,巴特沃茲濾波器的信道帶寬不同時,抽樣判決比較后輸出的信號眼圖如圖6(a)和(b)所示.接收端通過抽樣判決來重現基帶信號,當噪聲過大、低通濾波器的帶寬較窄時,抽樣判決就會產生錯誤,產生誤碼.通過以上眼圖的觀察研究,明顯地得出:噪聲大小對眼圖的影響,噪聲越小,線條越細,越清晰,“眼睛”張開越大,誤碼率越?。瑫r觀察到信道帶寬對眼圖的影響情況,眼皮厚度反映了加入噪聲的幅度和信道帶寬,信道中加入的噪聲干擾越大及信道越窄,眼圖越模糊,越雜亂等這些較抽象的物理現象及使學生深刻理解高斯濾波器、抽樣比較電路的物理功能.
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。
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。
2電力通信光傳輸網發展的現狀
2.1電力通信光輸網現存問題
我國的科學技術在新形勢下,得到了很大的提高,出現了許多的先進的設備、系統、管理手段等?;谛滦蝿莸拇蟊尘跋?,人們對光纜和設備也進行了深入的研究,采用諸多先進的技術和管理方式來進行優化,因此我國電力通信光傳輸網發展到現階段中,存在有諸多的問題需要進行改進。首先,在電力通信光傳輸網中,光纜設備是其必不可少的部分,我國在電力通信光傳輸網中較多的采用的是ADSS光纜。而這類型的光纜若使用時間較長,再加上容易受到周邊環境的干擾,就這致使其存在有腐蝕隱患。這樣的隱患在很大程度上是落后于我國電網建設的,阻礙著我國的電力通信光傳輸網的進一步發展。其次,電力通信光傳輸網中,除去光纜設備這一基礎設施外,光傳輸網絡也是重中之重的。但是在現今這個社會中,我國的光傳輸網絡的可靠性和安全性不高。另一方面,在光傳輸網中,網絡資源并沒有得到充分的利用,致使網絡資源受到了很大的浪費。再加上光傳輸網絡中的設備在建成后也在逐漸的老化,因此設備的各個性能不能滿足電力通信光傳輸網絡的發展。
2.2電力通信光輸網優化的必要性
在以上的陳述中,可以看出我國的電力通信光傳輸網存在有設備以及光傳輸網這兩方面的問題,而這兩類問題還僅僅是顯著存在的,在很多的細微之外任留有別的漏洞?;诖耍鸵髮﹄娏νㄐ殴鈧鬏斁W進行優化,既就通信資源管理系統的引入。只有將通信資源管理系統應用到我國的電力光傳輸網中,才能夠進一步使得電力通信優化,獲得到相應的效益,還能夠促使我國的電力通信水平得到較大的進步。從另一角度來講,隨著社會的不斷發展,人們對于生活品質的要求更高,通信水平的提高也就成為了人們追求的一項。因此對電力光傳輸網進行不斷的優化,并且將通信資源管理系統引用到電力通信中,才能夠進一步滿足人們對通信業務的要求。因此,對于電力通信光傳輸網的優化已經成為了一項勢在必行的任務,如何將通信資源管理系統應用到電力通信光傳輸網中也就成為了電力通信界的重中之重。
3如何將通信資源管理系統應用到電力通信光傳輸網中
3.1通信資源管理系統構成
要深入探究如何將通信資源管理系統應用到電力通信光傳輸網中,就首先要對通信資源管理系統的構成進行簡要的分析。電力光傳輸網中存在有可靠性和安全性不高的缺陷,而電力通信資源管理系統的引進,能夠為電力通信信息增加其可靠性、安全性以及精準性。這樣的優勢是因為:電力通信資源管理系統是采用了典型的客戶端加服務器的形式,這樣就能夠將系統中的數據統一的儲存在數據庫的服務器中,而用戶端計算機則進行資源管理軟件的安裝。通信資源管理系統由一下幾塊模板構成:(1)數據庫設計:客戶端/服務器的模式。(2)GIS系統,既地理信息系統。(3)系統軟件體系結構。(4)硬件組成。
3.2設備管理
在通信資源管理系統中,除去結構構成外,還需要有硬件設備,這樣才能夠引入到電力通信光傳輸網中。硬件設備的設置,主要是為了將電信通信系統進行硬件配置,進而對電力通信光傳輸網進行修改等的操作。與此同時,還能夠為其統計和分析光傳輸網中重大數據。而硬件設備的管理是以地理信息系統為基礎的,并且在此基礎上,分為傳輸設備、PCM設備、交換機設備等。只有將設備管理引進到電力通信光傳輸網中,才能夠為電力通信光傳輸網的整體系統提供其自身的硬件設備的配置、查詢以及維護信息的數據,到達統一化管理。
3.3資源管理
在通信資源管理系統中,除去對電力通信光傳輸網進行設備管理外,還能夠對其內部以及周邊的資源進行一個有效的整合管理。這也就是指:通信資源管理系統中,存在有一個報表管理模塊。這一部分,能夠促進電力通信光傳輸網的工作人員對整個網絡系統中的運行日志以及通信動態進行查詢,進而對通信網絡中的數據進行統計和分析,最終促使工作人員根據資料和數據得出最好的傳輸線路的方案。在形成方案之后,就能夠對電力通信光傳輸網中的各項可用資源進行一個合理并且精準的調度,使得傳輸網中的資源都能夠獲得到很好的利用,減少電力通信光傳輸網中諸多資源的浪費。通過對資源的合理調度,這樣才足以滿足每個用戶的電力通信業務的要求,客戶得到了滿意服務,才能夠為電力通信光傳輸網絡帶來更多的經濟效益。最終促進我國的電力通信光傳輸網獲得更大的發展空間。
3.4線路管理
在電力通信光傳輸網中,最為關鍵的部分就是傳輸網中所用的線路了。線路遍布整個網絡中,每一項線路都代表著很多的電力通信業務,牽涉到很多用戶的電力通信的使用。因此對于線路的管理也就成為了最為關鍵的一項任務。在對線路進行管理時,通信資源管理能夠達到傳輸電路調度一起傳輸線路的管理。通信資源在對電路進行管理中,是要求其建立在整個局站之間的,并且還要求在對電力通信光傳輸網進行操作時,要按照現有的手工業生產的各種業務流程來展開,這樣就能夠促使在整個電力通信光傳輸網的管理中,自動地形成電路的開通方式調度單。
比較成本理論與要素稟賦理論。此后,雷布津斯基、薩繆爾森等人在此基礎上進一步完善和補充,形成了我們所熟知的流行的國際貿易理論的內容。
傳統的國際貿易理論的最大特點是邏輯嚴密,形式完美。但這也是它的弱點所在。因為現實的世界畢竟不如它想象的完美。事實上,傳統國際貿易理論自它誕生之日起,就不斷遭到嚴峻的挑戰。里昂惕夫之迷,首先通過實證研究對它關于國際貿易商品和要素模式的預測提出了疑問。戰后,尤其是60年代以后,國際貿易領域出現了許多新的現象。發達國家間(即要素稟賦相似國家間)的貿易以及相似產品之間(即生產所需要素比例相似的產品之間)的貿易等。對此傳統的國際貿易理論一籌莫展。80年代以來,許多西方經濟學家致力于利用產業組織理論和市場結構理論來解釋國際貿易現象,用不完全競爭、規模報酬遞增和相異產品等概念及思想來構造新的貿易理論模型。以斯蒂格利、克魯格曼、格羅斯曼以及赫爾普曼為主要代表的一批經濟學家創建了一個新的分析框架,吸取了以往諸多貿易理論的合理因素,發展出自己的理論。這一理論因其理論的新穎、分析方法的獨到和解釋現實的能力逐步為大家所贊同,其地位已遠遠超過了傳統國際貿易理論。格羅斯曼、克魯格曼為此先后獲得了克拉克獎。該理論也被稱為“新貿易理論Neo—tradetheory”。
二、新貿易理論的特點
(一)全新的理論假設前提
傳統的國際貿易理論是古典經濟學的產物,其理論的假設前提很多,最主要有以下幾點:(1)規模收益不變;(2)各國的需求偏好相似且不變;(3)商品市場和要素市場都是完全競爭的;(4)兩個國家、兩種要素、兩種商品,即通常所稱的2×2×2模型。這些假設前提與自由市場經濟學的前提是一致的,在當時也是符合社會經濟生活主流的。然而,時過境遷,面對客觀現實,新貿易理論者意識到傳統的國際貿易理論的假設前提已與當今社會經濟生活相去甚遠。他們認為:
1.規模收益不再是不變的?,F實世界中的許多商品是以遞增規模報酬生產的,并且這些行業(如汽車業、半導體業、計算機業等)構成了國民經濟的支柱。商品生產的規模經濟可分為外部規模經濟效應和內部規模經濟效應兩個部分。外部規模經濟效應指公司水平上的規模報酬不變,而社會的遞增性報酬以外部經濟的形式出現的情況。這種外部效應原則上可以來自任何經濟活動。比如說,日本電腦公司的生產率多半依賴于美國電腦業的大小——國際間的外部效應、日本半導體業的大小——產業間的效應以及日本本國電腦業的規?!獓鴥犬a業的產出效應。但這些對公司間的經濟行為影響并不大,因為各公司都同時和同等程度地享受這種外部經濟效應帶來的益處,公司間的競爭行為并不因此而受到影響。重要的是公司的內部效應,即公司水平上的規模經濟。例如,在其他條件不變的情況下,一個較大的公司能夠更好地克服生產的不可分割性使生產能力得到更充分的利用,或者說,它能使用更專業化而更有效率的設備;同時,由于某些一般管理費用并不隨著生產規模而變化,因此其每單位成本會隨著生產增加而下降;甚至一些物理現象就為大的規模提供優勢。例如,體積和表面積不成比例增長的關系刺激著加工工業中的管道、儲藏柜以及其他器具做得更可能大。內部規模經濟之所以重要,關鍵問題是,如果規模經濟持續存在,則平均成本總大于邊際成本,如果以邊際成本定價就意味著損失。因此,內部規模經濟不可避免地與競爭均衡發生了矛盾。也就是說,它必然與一個允許價格超過邊際成本的市場結構相聯系。這就引出了新貿易理論與傳統理論的第二個不同假設前提。
2.市場不可能是完全競爭的。公司水平上的規模經濟的存在意味著價格受行為(即邊際成本定價行為)與非負的利潤不一致。因而市場不可能是完全競爭的。然而,對于不完全競爭的市場結構,西方經濟學迄今沒有一個一般性的理論。這涉及到兩個難點:一是具有市場力量的公司以合作的方式還是以不合作的方式行事。現實的回答是兩者都有。二是即使假定參與者之間是不合作的,一產業競爭的結果仍依賴于兩種因素進行不合作游戲的戰略變量及進入和退出該產業的條件。理論上游戲的戰略變量有兩個;一是產出——古諾假定,二是價格——伯蘭特假定。所有這些都造成了理論一致的困難。新貿易理論分析了以下可能的三種市場結構:(1)可競爭市場(伯蘭特假定與無代價的無限制地進入和退出相結合);(2)古諾寡占(分進入限制使賺得利潤以及自由進入使利潤為零兩種情況);(3)壟斷競爭(伯特蘭假定與相異產品相結合,并分進入限制利潤存在以及自由進入利潤為零兩種情況),并指出,在各種不同的市場結構下,在實證和規范兩個方面有關貿易的一些重要結論都有效,這也表明,即使沒有一個關于不完全競爭市場的一般理論,形成一種存在規范經濟的貿易理論也是可行的。
3.傳統的國際貿易理論的2×2×2的模型雖然形式簡潔明了,但卻把事實過分簡單化了,以至忽視了一些重要而可能的情況。新貿易理論則如實地把經濟世界劃分為J個國家、N個商品、M種要素(以后我們稱J×N×M模型),并指出在J×N×M模型下,可能出現商品的生產模式和貿易模式不確定的情況。
至此,我們知道,新貿易理論建立在一系列幾乎全新的假設前提之上。更重要的是這些理論前提更貼切于當今的現實。
(二)全新的結論
1.國際貿易形成的根本原因。傳統的貿易理論認為:需求偏好和生產要素的所有權分配決定了對最終產品的需求,由此導出了對要素的派生需求。對要素的派生需求和要素的供給決定了要素價格。要素價格和生產技術決定了商品價格。商品價格差異則是貿易產生的最直接的原因。傳統的國際貿易理論假定了兩國需求偏好與生產技術是相同的,得出兩國間相對要素稟賦的差異決定了兩國相對要素報酬的差異,又直接導出了兩國相對商品價格的差異、相對要素報酬差異和相對商品價格三者在解釋貿易原因的功能上是等效的。相對要素稟賦的差異是根本的原因。反過來,如果兩國間不存在相對要素稟賦差異,則兩國間的貿易不存在。新貿易理論則認為由于規模經濟的存在,兩國相對商品價格的差異就不能由要素價格差異直接得出,必須加入生產技術的因素。在其他條件相同的情況下,兩國經濟規模的不同就會導致生產成本的不同,也就影響到商品的價格。商品相對價格差異決定的軌跡為,相對要素稟賦的差異決定了相對要素價格差異,相對要素價格的差異和國家間的經濟規模差異(具體地說是產出水平的差異)共同決定商品相對價格的差異。因此,相對要素稟賦差異與相對要素價格差異是等價的,但兩者與相對商品價格差異不再等價。相對要素稟賦差異與國家大小決定的經濟規模的差異共同作用的結果是貿易的根本原因。反過來說,即使兩國間沒有要素稟賦的差異,由于經濟規模的不同也會出現貿易。這就解釋了傳統貿易理論面臨的發達國家間存在大量貿易這一難題。
2.貿易的商品模式。傳統的貿易理論根據2×2×2模型得出:一個國家將出口的商品是那些需要密集地使用該國相對豐饒和便宜要素的產品,而進口的商品是那些需要密集地使用相對稀缺和昂貴要素的產品。簡言之,這里存在著一種必然性,勞動相對豐裕的國家出口勞動相對密集型商品而進口資本相對密集型商品,另一國則相反。新貿易理論突破了2×2×2模型的限制,指出,當貿易商品數量大于要素數目時,兩國商品生產和商品貿易中存在著不確定性。一國在一個生產模式下可以出口一種商品,在另一個生產模式下則可能進口該商品。而生產模式卻可能是由一些偶然的歷史原因決定的,如政府計劃等。下面我們假定存在兩個國家(甲、乙),兩種要素(K和L),3種商品(X、Y、Z),解釋這種可能情況。
設全世界總資源為K=7,L=9。X、Y、Z的生產函數分別為:X=1K+3L;Y=2K+2L;Z=3K+1L。考慮:(1)資源集中于一國,則可生產X=2,Y=1,Z=1,經濟達到充分就業均衡;(2)資源分布于兩國甲國為K=3,L=5,乙國為K=4,L=4,則以下兩種生產模式:①甲國(X,Y,Z)=(1,0,1),乙國(X,Y,Z)=(1,0,1);②甲國(X,Y,Z)=(1.5,0,0.5),乙國(X,Y,Z)=(0.5,1,0.5)都能使兩國達到充分就業均衡,即生產模式是不確定的。并且在第一種情況下,甲國出口Y商品到乙國,第二種生產模式下,甲國從乙國進口Y商品。對一國而言,Y商品既可能是出口商品也可能是進口商品。即貿易的商品模式也是不確定的。
3.貿易的要素模式。傳統貿易理論的貿易要素模式很簡單,貿易中要素的凈流動方向為:一國出口本國相對豐富的要素,進口本國相對稀缺的要素。新貿易理論則指出,即使兩國的貿易是平衡的,一國也可能是所有要素的凈流入國。原因是:由于規模經濟的存在,公司不可能遵循邊際成本定價原則。同時,如果由于規模、政府管制或是其他原因使進入受到限制,則規模報酬遞增的行為中存在著壟斷利潤(經濟租),當這些產業的商品出口到國外時,壟斷利潤將從國外獲得。而兩國獲得的壟斷利潤的幅度(即壟斷利潤率)由于管理程度不同而不等時,一國就可以利用獲得的壟斷利潤購買另一國商品,甚至可能達到進口所有要素的狀況。這部分解釋了當前世界貿易中初級產品生產國貿易條件不斷惡化的現象。發達國家的產業一般具有強大的規模經濟和壟斷程度,以美國為例,在原鋁、電話電報器材、機動車、合成纖維等行業中,前四大公司的工業產量均占全行業的90%以上。而1987年,??松?、通用汽車公司、福特汽車公司、莫比爾石油公司銷售額竟超過了挪威、希臘、芬蘭等中等發達國家的國民生產總值。憑借這些強大的壟斷的優勢,發達國家的工業制成品在世界市場上以高價出售,獲得了巨額的壟斷利潤,而從初級產品生產國獲得廉價的原料、燃料、間接地占有了這些國家的資源。隨著這種壟斷趨勢的加強,初級產品生產國的貿易條件不斷惡化。
4.貿易構成和貿易量。傳統的貿易理論認為,一國必然出口相對豐富要素密集型產品而進口本國相對稀缺要素密集型產品。兩國間只存在產業間貿易,產業內貿易(要素密集度相似的產品的貿易)不可能存在。并且在一定范圍內,兩國要素稟賦相對差異越大,貿易量越大。當兩國要素稟賦無相對差異時,不存在相互貿易?,F實情況卻不然,不僅許多產業內(如小汽車、機械、電子)等存在著大量貿易;而且戰后世界貿易量增長速度遠遠超過了經濟增長速度。更有甚者,發達國家之間的貿易增長更快,這些都是傳統貿易理論無法作出解釋的。
新貿易理論則引入了相異產品的概念來建立貿易模型。所謂相異產品是:我們確定了商品部門結構后,屬于這一商品部門的不同種類的產品。譬如說,我們確定“石英表”為一商品部門,則精工牌、北極星牌、海達牌等市場上可以買到的各種品牌的石英表均為“石英表”這一商品的相異產品(也稱“變體”),不僅如此,有更多的變體可以潛在地生產出來,例如,一年后可能會出現“夢想牌”、“虛構牌”石英表,這些都屬于新貿易理論相異產品的范疇。尤其重要的是,各種相異產品都能因其自身有價值(市場上總有一些人喜好這種變體)而存在,并且,相異產品各類越多,消費者可選擇余地越大,社會福利越高。然而在一國自給自足的情況下,由于規模的限制。變體的種類不可能很多,因為變體的數目越多,則生產規模越小,規模越小,規模經濟效益受到限制。變體種類將保持在與規模經濟權衡的水平上。開展貿易后,兩國市場合一,兩國分別生產幾種變體,互不重合,但總數目大于貿易前任一國的數目。在需求方面,由于可消費變體數目的增加將提高福利,兩國互相進口對方的變體。于是,產業內貿易產生。并且,就貿易量而言,存在相異產品的世界經濟與傳統的貿易理論之間存在著根本的區別,此時,國家相對規模對貿易量產生了極大的影響。國家大小越相似,產業內貿易量越大。就總的貿易量而言,要素稟賦的相對差異(決定產業間貿易量)和國家相對規模(決定產業內貿易量)共同決定了貿易量。
5.貿易利益。傳統的貿易理論認為:不考慮貿易產生的動態利益,當存在著要素稟賦相對差異的兩國分別進行不完全專業化生產,各自發揮比較優勢,然后進行貿易,則雙方都能獲利。這種靜態的貿易利益來自專業化生產的生產效率的提高。新貿易理論則指出,在規模經濟和不完全競爭的市場結構下,經濟不可能達到完全競爭市場下的資源最佳配置狀態,只能在一種次優狀態下運行。但相比于各國自給自足的情況,開展貿易后,全世界的總體福利水平提高。這不僅得自于傳統的比較優勢利益,而且由于存在以下的潛在得益:(1)生產效率效益。貿易使報酬遞增的產業由于市場的擴大而擴大,規模經濟增加,提高了生產率。(2)生產集中。貿易使報酬遞增的產業,集中于世界上效率最高的國家生產,使商品價格下降。(3)生產的合理化。貿易的開展的增加了不完全的競爭產業的競爭,減少了壟斷利潤,緩和了價格扭曲,資源配置優化。(4)產品多樣性。貿易使世界市場遠大于國內市場,可選擇的變體增多,福利增加。但新貿易理論也指出,對一國而言,也存在著貿易受損的可能性。當貿易使得本國以遞增規模生產的行業和高度壟斷的行業收縮,(這是因為本國生產效率低于國外,在國際市場上競爭失敗),而貿易帶來的其他利益不足以補償這種收縮帶來的規模經濟損失和壟斷利潤損失(此時壟斷利潤由外國獲得)時,貿易使本國受損,當然這種可能性不大。所要重視的是貿易利益分配不公的問題。
從以上的分析我們可以看出,新貿易理論幾乎在國際貿易的所有理論問題上修正了傳統貿易理論得出的結論,較好地解釋了現實世界中出現的各種新的貿易現象,稱其為“新”并不為過。
三、新貿易理論的理論和政策意義評價
新貿易理論的核心部分是壟斷競爭與產品種類內生化的模型。這種研究方法的創始人是迪克西特·克魯格曼則把它應用到國際貿易理論中。但這一模型的意義不僅僅局限于此,它甚至影響到了發展理論和宏觀經濟學。
在這一模型中,有一對規模經濟和產品多樣化之間的沖突,如生產很多種產品,則生產規模小,生產率低,反之亦然。市場競爭會調和這對沖突,找到一個均衡的產品種類數和每種產品的生產規模。如果一個國家的經濟規模很大,則人們有更大的余地來平衡這對沖突。這一理論的直觀意義是:美國經濟規模比澳洲大,所以增長的潛力更大,以高速公路和電視臺兩個規模報酬遞增行業為例,美國2億多人共用三四個全國電視網,而澳大利亞2000萬人共用4個電視網,結果澳洲平均每人負擔的電視臺固定費用要高得多。將此引申,由于國際貿易會使世界市場的總規模擴大,所以國際貿易會使生產率和產品種類數同時增加。而且會減少規模經濟帶來的壟斷性,因而減少不可避免的壟斷造成的信息歪曲。澳洲平均每人負擔的高速公路費用也比美國高得多。而且根據這一理論,在保持國家的情況下,建立歐共體那樣的生產要素較自由流動的經濟共同體,就能一定程度上減緩規模經濟和品種多樣化這一對矛盾,促進各國共同的經濟發展。這似乎為區域經濟一體化找到了一個不損人利已的正當理由。
在貿易政策方面,新貿易理論提出了所謂的對策貿易政策理論,即以著名的“波音一空中客車”的例子為模型所引出的貿易政策。這種理論把政府的政策加進了傳統的納什對策問題,其政策意義是反當前自由化潮流的,也與臺灣、香港的成功的非對策自由化貿易政策的經驗相沖突。連這種理論的創立者克魯格曼也承認,對策貿易實際上是不可能的,硬要推行,一定弊大于利。
相反,新貿易理論中關于商品生產模式和貿易模式的不確定性問題以及國際商品中存在“經濟租”(即壟斷利潤)的問題的提出能給我們一些借鑒意義,尤其對發展中國家的貿易政策具有指導價值。
由于商品生產模式和貿易模式是不確定的,一國政府就能夠根據自己的經濟目標,通過適當的干預,較靈活地調整生產要素的組合,使生產模式向所期望的方向發展,從而達到調整產業結構,保護幼稚產業的目的。以我國的汽車工業為例。汽車工業是資本密集型產業,而我國是發展中國家,資本要素相對匱乏。根據傳統的貿易理論,我國不應該大規模進行汽車工業的生產,而應根據比較優勢的原則,專業化生產勞動密集型產品,如紡織、輕工業品等。但現實的情況是,我國的汽車市場潛力很大,在今后不長的時間內汽車工業將成為國民經濟的重要支柱之一,如果大部分依賴進口,則會喪失國民經濟的自。因而,保護是不容置疑的。傳統的理論上的依賴的幼稚產業保護論。但它有兩個致命的弱點:一是幼稚產業如何選擇;二是采取何種保護措施。因此,這一理論的可操作性不強。根據新貿易理論,我們則可以很好地克服這兩個弱點。首先,幼稚產業的選擇不再成為問題,因為我們可以靈活地調整生產模式,使我們期望的保護對象得到充分發展。其次,要對這一對象進行保護,就不能單純地采取傳統高額關稅的辦法(實踐證明這種方法更多地是造成價格信息扭曲和低效率),而必須采取政府管制的措施,使這一產業相對對集中,形成規模經濟。我國12億人口,汽車工業市場潛力很大,發揮規模經濟的潛力也很大。因此,政府管制引導產業向規模經濟方向發展應是我國保護和發展汽車工業的主導措施。
“經濟租”存在的問題以上已有過一些理論上討論,這里需要說明的是其政策意義。當沒有對外貿易時,一國的“經濟租”是生產者向消費者獲得的超額利潤,只是財富在一國不同的集團間的重新分配。而一旦加入了國際貿易行列,則牽涉到財富在不同國家間的分配問題。由于各國都是國家,有權利保護自己的利益不受侵害,然而一味地保護和封閉又不利于世界經濟的發展。根據新貿易理論,發達國家通過規模經濟優勢和壟斷優勢在國際市場上獲得超額壟斷利潤,而這種規模經濟和壟斷優勢主要源自國家的大小和經濟規模。根據平等的國際政治關系的原則,國家大小不應成為一國侵占別國利益的依據。因此,在國際貿易談判中,發展中國有理由要求適當程度的關稅保護,使發達國家的超額利益部分回流到發展中國家,發達國家也不得以自由貿易為借口,限制發展中國的權利。
四、新貿易理論的地位和一點缺憾
首先,我們認為,新貿易理論是對傳統貿易理論的發展而不是全盤否定,傳統貿易理論的完全競爭,規模報酬不變下的2×2×2模型不過是新貿易理論J×N×M模型的一個特例,事實上,傳統的貿易理論仍能夠解釋一部分貿易現象。即使在規模報酬遞增和不完全競爭的條件下,新貿易理論指出,只要作出一些必要的假定,如將規模經濟和壟斷產生的壟斷利潤,看成是“企業家才能”這種虛擬要素的報酬(這種假設不盡合理),那么貿易商品所體現的要素凈含正確量仍反映了國家間的相對要素稟賦差異。也就是說,新貿易理論兼容了傳統貿易的正確結論,并有新的發展,從本質上說,是將傳統貿易理論的相對要素稟賦原理修正為相對要素稟賦和規模經濟優勢原理。
二、傳統電視與網絡電視如何形成傳播合力
(一)網絡電視主動向傳統電視靠攏聯姻
網絡電視雖然在播放方式上優于傳統電視,但是網絡電視自身并不能很好地編導、組織與制作各種節目內容,也就是說,網絡電視在播放內容上依然依靠傳統電視節目,沒有傳統電視制作電影、電視劇、娛樂、綜藝、體育、動畫等節目,網絡電視也沒有豐富多彩的播放內容來吸引廣大網民的眼球,因而可以這樣說,今后一段時間,傳統電視的內容制作優勢仍是網絡電視無可比擬的。雖然目前,網絡電視在國家政策、版權、運營模式上還比較寬松,但未來網絡電視要想得到長期持久、和諧健康的發展之路,爭取更為豐富齊全的節目內容,必須主動向傳統電視靠攏,兩者相互聯姻,以形成更好地傳播合力。這一點,許多網站與網絡電視發展負責人都有著比較清醒的認識,也在千方百計積極推動自身與傳統電視媒體的合作發展,如2008年以來搜狐網站與安徽電視臺的緊密合作,PPS、PPLVIE網絡電視與中央電視臺、全國各衛視臺的有效合作,以及奧運會期間,許多門戶網站花了重金來購買奧運會的直播權利,開辦網絡視頻直播,都足可以證明網絡企業加強與電視臺的合作誠意與發展方向。
(二)傳統電視自主更生,積極搭建自己的網絡電視傳播平臺
由于收看網絡電視的受眾群體基本上都是有一定的知識文化水平、收入與消費相對較高的年青精英群體,或者受工作時間的限制或者受消費習慣的影響,這些受眾體不喜歡通過傳統的電視節目獲得信息,為了不使這部分群體流失,以最大程度的網羅收視群體,除接受網絡電視平臺的靠攏合作外,傳統電視如眾多電視臺也在紛紛引進網絡電視這一新型傳播方式,將網絡電視傳播方式作為自己眾多節目傳播產業鏈中重要的一環,積極構筑自己網絡電視播放平臺,雙管齊下,以吸引更數量更多、層次更廣泛的受眾群體加入到收視大軍當中來,同時,通過開通電子論壇,更方便更有效地實現與受眾體的互相反饋,虛心接受受眾群體的寶貴意見,以促進自身更快更好地發展。如2004年,央視開通了自己的中央電視臺網絡電視平臺,從此,每天播出的電視節目超過100小時,由于其把一些精選的直播節目存入到點播庫中,既豐富了內容,又有效地彌補直播的一次性,受眾群體大大增加,在今年南非世界杯期間,央視五臺利用中央電視臺網絡電視網站開通的CCTV5世界杯網絡在線直播平臺,受到眾多觀眾的青睞與贊賞,收視率并不低于傳統電視直播模式,這也說明傳統電視與網絡電視積極合作發揮傳播合力的重要性。
(三)傳統電視向知名網站、網絡電視平臺拋出友好橄欖枝
(2)早期:一直到90年代中前期,新媒體藝術的應用主要表現在裝置,錄像,攝影和音頻等媒介上的廣泛使用,90年代后期則表現為使用在90年代中期在媒介實驗上的所有手段用于傳達表現社會和社會現象批評的內容。裝置藝術和表演在1980年代后期雖然也有實驗,但真正在媒介上大規模地突破原有的繪畫和雕塑的傳統媒介還是在90年代初期。90年代初期的裝置藝術和表演的盛行還有另一個特征,就是與觀念藝術的結合。
(3)中期:在90年代中期,真正的新媒體藝術的卓越性的實驗是錄像藝術的興起。在90年代末期,隨著互聯網視覺技術的普及,網絡技術,Flas技術,電子游戲技術,互動藝術,三維視覺技術,以及計算機數字編輯技術等開始進入音頻藝術的制作。90年代末期的一個重要變化是音頻藝術不再成為一種單純的媒介,而是用音頻藝術的表現方式對中國社會轉型進行了文化層面上的反映,表達和社會各個群體息息相關的話題。
(4)期:進入21世紀后,中國的對外開放程度進一步深入,隨著中國IT產業的發展和創新能力的提高,人們開始注重精神方面的享受,大大推動了個人新媒體藝術在中國的蓬勃發展。新媒體藝術被引進中國后,影響時間還超不過十幾年,但它們卻和產生它們的基礎新媒體,包括光,聲音,電能一樣,以非常震驚人的速度發展和蓬勃壯大起來。
二、新媒體藝術的藝術特征
1.綜合性
新媒體藝術擺脫了傳統藝術單一媒介的局限性,融合了圖片,文字,動畫,聲音等綜合媒介的特征,具備了傳統藝術的所有特點。在包括傳感器,音效,網絡計算機,投影等許多工具的共同作用下,新媒體藝術將觸覺,視覺,聽覺甚至味覺一并合成進行綜合性的展現,讓大眾在虛擬世界中實現審美感受。
2.貼近性
新媒體藝術的取材大多是來自人民生活,或者是與傳統文化相融合。內容相對來說通俗易懂,但是它的與眾不同是在于將現代科學技術應用到了屏幕上來,通過這種表現形式,讓觀眾過產生了共鳴,增加了新媒體藝術貼近生活,貼近人民,貼近社會的性質。
3.互動性
新媒體藝術打破了往日傳統藝術單向互動的模式,更加注重觀眾的參與互動。通過與觀眾的互動,加深了觀眾對藝術的理解,從而對觀眾的思想意識產生一定的震撼,進而通過觀眾的人際傳播就會在社會上形成一種新的觀念和思想,發揮了藝術“文以載道”的作用。
4.迅速性
新媒體的特點就在于傳播速度快,范圍廣,影響力大的特點,那么,以新媒體技術為基礎的藝術也具備這樣的特征。新媒體藝術,由于其傳播的方便性和快捷性,讓大家快速欣賞了它們的藝術特色,并且在社會上的反應也是快速巨大的。
通信網正向著IP化、寬帶化方向發展。通信網由傳輸網、交換網和接入網三部分組成。目前,我國傳輸網已經基本實現數字化和光纖化;交換網也實現了程控化和數字化;而接入網仍然是通過雙絞線與局端相連,只能達到56kb/s的傳輸速率,不能滿足人們對多媒體信息的迫切需求。對接入網進行大規模改造,以升級到FTTC(光纖到路邊)甚至FTTH(光纖到戶),需要高昂的成本,短期內難以實現。XDSL技術實現了電話線上數據的高速傳輸,但是大多數家庭電話線路不多,限制了可連接上網的電腦數,而且在各房間鋪設傳輸電纜極為不便。最為經濟有效而且方便的基礎設備就是電源線,把電源線作為傳輸介質,在家庭內部不必進行新的線路施工,成本低。電力線作為通信信道,幾乎不需要維護或維護量極小,而且可以靈活地實現即插即用。此外,由于不必交電話費,月租費便宜。
電力線高速數據傳輸使電力線做為通信媒介已成為可能。鋪設有電力線的地方,通過電力線路傳輸各種互聯網的數據,就可以實現數據通信,連成局域網或接入互聯網。通過電源線路傳輸各種互聯網數據,可以大大推進互聯網的普及。此項技術還可以使家用電腦及電器結合為可以互相溝通的網絡,形成新型的智能化家電網,用戶在任何地方通過Internet實現家用電器的監控和管理;可以直接實現電力抄表及電網自動化中遙信、遙測、遙控、遙調的各項功能,而不必另外鋪設通信信道。因此,研究電力
線通信是十分必要的。
1OFDM基本原理
正交頻分復用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)是一種正交多載波調制MCM方式。在傳統的數字通信系統中,符號序列調制在一個載波上進行串行傳輸,每個符號的頻率可以占有信道的全部可用帶寬。OFDM是一種并行數據傳輸系統,采用頻率上等間隔的N個子載波構成。它們分別調制一路獨立的數據信息,調制之后N個子載波的信號相加同時發送。因此,每個符號的頻譜只占用信道全部帶寬的一部分。在OFDM系統中,通過選擇載波間隔,使這些子載波在整個符號周期上保持頻譜的正交特性,各子載波上的信號在頻譜上互相重疊,而接收端利用載波之間的正交特性,可以無失真地恢復發送信息,從而提高系統的頻譜利用率。圖1給出了正交頻分復用OFDM的基本原理??紤]一個周期內傳送的符號序列(do,d1,…,dn-1)每個符號di是經過基帶調制后復信號di=ai+jbi,串行符號序列的間隔為t=l/fs,其中fs是系統的符號傳輸速率。串并轉換之后,它們分別調制N個子載波(fo,f1,…,fn-1),這N個子載波頻分復用整個信道帶寬,相鄰子載波之間的頻率間隔為1/T,符號周期T從t增加到Nt。合成的傳輸信號D(t)可以用其低通復包絡D(t)表示。
其中ωi=-2π·f·i,f=1/T=1/Nt。在符號周期[O,T]內,傳輸的信號為D(t)=Re{D(t)exp(j2πfot)},0≤t≤T。
若以符號傳輸速率fs為采樣速率對D(t)進行采樣,在一個周期之內,共有N個采樣值。令t=mt,采樣序列D(m)可以用符號序列(do,d1,…,dn-1)的離散付氏逆變換表示。即
因此,OFDM系統的調制和解調過程等效于離散付氏逆變換和離散付氏變換處理。其核心技術是離散付氏變換,若采用數字信號處理(DSP)技術和FFT快速算法,無需束狀濾波器組,實現比較簡單。
2電力線數傳設備硬件構成
電力線數據傳輸設備的硬件框圖如圖2所示。
2.1數字信號處理單元TMS320VC5402
用數字信號處理的手段實現MODEM需要極高的運算能力和極高的運算速度,在高速DSP出現之前,數字信號處理只能采用普通的微處理器。由于速度的限制,所實現的MODEM最高速度一般在2400b/s。自20世紀70年代末,Intel公司推出第一代DSP芯片Intel2920以來,近20年來涌現出一大批高速DSP芯片,從而使話帶高速DSPMCODEM的實現成為可能。
TMS320系列性價比高,國內現有開發手段齊全,自TI公司20世紀80年代初第一代產品TMS32010問世以來,正以每2年更新一代的速度,相繼推出TMS32020、TMS320C25、TMS320C30、TMS320C40以及第五代產品TMS320C54X。
根據OFDM調制解調器實現所需要的信號處理能力,本文選擇以TMS320VC5402作為數據泵完成FFT等各種算法,充分利用其軟件、硬件資源,實現具有高性價比的OFDM高速電力線數傳設備。
TMS320C54X是TI公司針對通信應用推出的中高檔16位定點DSP系列器件。該系列器件功能強大、靈活,較之前幾代DSP,具有以下突出優點:
速度更快(40~100MIPS);
指令集更為豐富;
更多的尋址方式選擇;
2個40位的累加器;
硬件堆棧指針;
支持塊重復和環型緩沖區管理。
2.2高頻信號處理單元
主要實現對高頻信號的放大、高頻開關和線路濾波等功能,并最終經小型加工結合設備送往配電線路。信號的放大包括發送方向的可控增益放大(前向功率控制),接收方向AGC的低噪聲放大部分。其中高頻開關完成收發高頻信號的轉換,實現雙工通信。同時使收發共用一個線路濾波器,這樣可以節省系統成本。2.3RS一232接口單元
用戶數據接口采用RS一232標準串行口。串口的數據中斷采用邊沿觸發中斷,串口中斷程序完成用戶數據的發送與接收。將接收到的用戶數據暫存到CPU的發送緩沖區中,等到滿一個突發包時就發送到DSP進行處理。
3參數設計
3.1保護時間的選擇
根據OFDM信號設計準則,首先選擇適當的保護時間,=20μs,這能夠充分滿足在電力系統環境下,OFDM信號消除多徑時延擴展的目的。
3.2符號周期的選擇
T>200μs,相應子信道間隔,f<5kHz,這樣在25kHz帶寬內至少要劃分出5個子信道。另外子信道數不能太多,增加子信道數雖然可以提高頻譜傳輸效率,但是DSP器件的復雜度也將增加,成本上升,同時還將受到信道時間選擇性衰落的嚴重影響。因此,考慮在25kHz的帶寬內采用7個子信道。
3.3子信道數的計算
子信道間隔:
各子信道的符號周期:T=250μs
考慮保護時間:=20μs,則有Ts=T+=270μs
各子信道實際的符號率:
總的比特率:3.71kbps×25子信道×2b/symbol=185.5kb/s
系統的頻譜效率:β=185.5kbps/100kHz=1.855bps/Hz<2bps/Hz
可以看出,這時系統已經具有較高的頻譜效率。25路話音信號總的速率與經串并變換和4PSK映射后的各子信道上有用信息的符號率相比,每個子信道還可以插入冗余信息用于同步、載波參數、幀保護和用戶信息等。需要指出的是:
①由于OFDM信號時頻正交性的限制條件,在此設計中盡管采用了25個子載波并行傳輸也只能傳25路語音。如果要傳8路語音,經串并轉換和16QAM映射后,各個子信道上有用信息的符號率為1.855bps/Hz,最多還可以插入的冗余信息為O.145bps/Hz,在實際傳輸中這是很難保證的傳輸質量的,因此該設計相對于M-16QAM采用4個子載波傳輸6路話音并不矛盾。
②在此設計中,為冗余信息預留了較多的位,其冗余信息與有用信息的比值為0.59,大于iDEN系統的0.44。這是考慮到OFDM信號對于載波相位偏差和定時偏差都較為敏感,這樣就可以插入較多的參考信號以快速實現載波相位的鎖定、跟蹤及位同步;另一方面對引導符號間隔的選擇也較為靈活,在設計中選擇引導符號間隔L=10。
③OFDM信號調制解調的核心是DFT/IDFT算法。目前,普遍采用DSP芯片完成DFT/IDFT,因此有必要對設計所需的DSP性能進行估計。根據設計要求,至少要能在250μs內完成32個復數點的FFT運算。我們知道,N個復數點的FFT共需要2Nlog2N次實數乘法和3Nl0g2N次實數加法。假設實數乘法和實數加法都是單周期指令,以32個復數點為例,這樣共需要800個指令周期,即20μs,因此采用TMS320VC5402能夠滿足設計要求(TMS320VC5402的單指令周期為10ns)。
4.1調制部分的軟件設計
此程序作為子程序被調用之前,要發送的數據已經被裝入數據存儲器,并將數據區的首地址及長度作為入口參數傳遞給子程序。程序執行時,首先清發送存儲器,然后配置AD9708的采樣速率,之后允許串行口發送中斷產生,使中斷服務程序自動依次讀取發送存儲器中的內容,送入AD9708變換成模擬信號。之后程序從數據存儲器讀取一幀數據,經編碼,并行放入IFFT工作區的相應位置,插入導頻符號并將不用的點補零。隨后進行IFFT,IFFT算法采用常用的時域抽點算法DIT,蝶形運算所需的WN可查N=512字的定點三角函數表得到。由于TMS320VC5402的數值計算為16位字長定點運算方式,所以IFFT采用成組定點法,既提高了運算精度又保證了運算速度。然后對IFFT變換后的結果擴展加窗,并將本幀信號的前擴展部分同上幀信號的后擴展部分相加,加窗所需窗函數可查表得到。窗函數存放在窗函數表中,是事先利用C語言浮點運算并將結果轉換為定點數存放在表中的。
經實測,從讀取串行數據到加窗工作完成最多占用75個抽樣周期(75×125μs)的時間,而發送一幀信號需512+32=544個抽樣周期(544×125μs)。這說明C5402的運算速度足夠滿足需要。
當上一幀信號發送完畢,程序立即將以處理好的本幀信號送入發送存儲器繼續發送,并通過入口參數判斷數據是否發送完畢。
4.2解調部分的軟件設計
用TMS320VC5402實現的流程分同步捕捉及解調兩個階段。同步捕捉階段執行時,首先清接收存儲器,配置AD9057的采樣速率,然后開串行口接收中斷,使接收中斷服務程序接收來自AD9057的采樣數據并依次自動存入接收存儲器。
每得到一個新的樣點,程序先用DFT的遞推算法解調出25路導頻符號,并對導頻均衡。之后分別同參考導頻符號矢量600h+j600h進行點積,這里用導頻符號矢量的實部與虛部的和代替點積,即可反映相關函數的規律,以簡化運算。求得25路導頻與參考導頻的相關值后暫時保存,并分別與前一個樣點所保存的各導頻相關值比較(相減),用一個字節保存比較結果的正負號(每路導頻占1bit)。在處理前一個樣點的過程中,也用一個字節保存它同其前一樣點的導頻相關值比較的正負號。對這兩個字節進行簡單的邏輯運算,即可判斷出各導頻是否在前一個樣點處出現峰值。倘若25路導頻中有20個以上的導頻同時出現峰值,則認為該樣點以前的N=512個樣點即為捕捉到的一幀信號,程序進入解調階段;否則等待接收新的采樣點繼續進行同步捕捉。
解調階段首先對捕捉到的幀信號進行實信號的FFT變換,仍然采用成組定點法,之后進行均衡。然后利用導頻算出本地抽樣時鐘的延遲τ,在計算中應盡量避免出現除法,可將常數分母取倒數后提前算出,作為乘法的系數。為了保證其后二維AGC的精度,計算中τ精確到O.1μs。接下來根據τ調整抽樣時鐘,程序將調整量通知串行口發送中斷服務程序后,繼續執行二維AGC,而由中斷服務程序在每次中斷響應時間命令,每次可以調整下一采樣時刻提前(或落后)1μs。
二維AGC分兩步進行。首先根據τ對均衡后的調制矢量進行相位校正,這里需要利用FFT變換所使用的512字的三角函數表,用一個指針指向三角函數表的表頭,根據τ及三角函數表角度間隔算出多少路子信道才需要將指針下移一格,通過這種查表的方法可以簡潔地確定各子信道的校正量。經相位校正后,即可利用導頻進行幅度校正。
數據報分為報文頭部和數據部兩部分,其格式如圖2所示。報文頭部由6字節組成,第1、2字節AB表示報文長度,即報文頭部長度加上數據部長度;第3、4字節CD表示整個報文的校驗和;第5、6字節XX表示應答ACK;第7、8字節GH表示報文序號。數據報長度AB范圍為0~65535,所以一個報文最大為8KB。數據部長度等于報文長度(AB)減去報文頭長度(8B)。2.2數據處理與報文處理數據處理包括分割上層應用提供的數據,以及從報文還原拼接數據;報文處理包括格式化報文以提供給串口發送以及從串口讀取報文、校驗報文、提取數據。
1.2.1數據分割
協議從應用程序接口獲取應用程序提供的數據并以流式數據寫入發送方數據緩沖區;然后以事先設定的數據分割長度取數據,長度不足的部分則全部取出,取數據指針移動相應距離。
1.2.2報文組裝
報文的組裝過程如下:
(1)計算取出數據的長度,填入報文第1、2字節;
(2)報文第3~6字節全部置0;
(3)計算報文序號GH;
(4)計算校驗和,從第1字節開始,每兩個字節為一個單元進行分割,末尾不足兩字節則在其后補0,再將這些單元進行二進制反碼求和,結果存在檢驗和字段中第3、4字節;
(5)將取出的數據接在報文頭部后面,將整個報文寫入報文緩沖區。
1.2.3報文拆分
報文拆分的具體步驟如下:
(1)從報文緩沖區按報文長度獲取報文數據;
(2)計算校驗和,方法同報文組裝里的計算方法:如果校驗和不為0xFFFF,則傳輸過程中發生差錯,丟棄此報文;如果校驗和為0xFFFF,取出報文長度及報文序號,計算數據部長度,取出數據。
1.2.4數據拼接
將從報文取出的數據填入接收方數據緩沖區,寫數據指針移動相應距離;接收完最后一個數據后,協議將數據緩沖區中的數據提供給上層應用程序,寫數據指針恢復初始值。
1.3數據報傳輸過程
數據報傳輸情況分為考慮定時器超時和不考慮定時器超時兩種,定時器超時處理應屬于中斷調用。
1.3.1傳輸過程數據報傳輸過程如下:
(1)在進行數據報傳輸前,發送方將數據分割并裝進報文,ACK置為0x0000,計算報文序號,再將報文送入報文緩沖區。
(2)開始發送時,串口按已經設定的工作方式和波特率工作,從報文緩沖區獲取報文數據并發送。
(3)發送方發送完畢一個數據報后,停止發送,啟動定時器計時,準備接收響應。
(4)接收方串口接收數據并填入報文緩沖區。
(5)接收方從報文緩沖區獲取報文數據,進行校驗:
①若接收方校驗結果為正確,則取出數據;若接收的ACK=0x0011并且收到的序號等于前面一個報文的序號,則將數據覆蓋到前一塊數據,否則將數據填入數據緩沖區;記錄報文序號,發送數據部為空、ACK=0x1111的報文。
②若接收方校驗結果為錯誤,則丟棄數據報,發送數據部為空、ACK=0x1110的報文,通知發送方重發。
(6)接收方每次處理完數據報均初始化并啟動定時器計時,剛收到數據報時關閉定時器。
(7)發送方收到響應報文,校驗通過則關閉定時器,獲取ACK,若ACK=0x1111,則發送下一個數據報;若ACK=0x1110,則重發當前數據報(ACK置0x0011)。如果校驗不通過就丟棄此數據報,仍保持定時器計時。
(8)雙方重復以上步驟直到最后一個報文發送完畢。
(9)發送方發送最后一個報文完成后,發送數據部為空、ACK=0x0001的報文提示數據傳輸完畢,若此報文發送后收到重傳響應,則重發此數據報(ACK仍置0x0001)。
1.3.2定時器超時處理
若發送方定時器達到發送方超時等待時間仍未收到響應報文,則重傳當前數據報(ACK置0x0011),連續超時三次還沒收到應答則停止發送數據報,清空報文緩沖區和數據緩沖區,并向應用程序返回通信失敗。若接收方定時器達到接收方超時等待時間仍未收到報文,清空報文緩沖區和數據緩沖區,關閉定時器,并向上層應用程序返回通信失敗。