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数字地球对现代通讯有何用处?

时间:2015-10-03  归属:数字地球百问

电(光)缆、微波及蜂窝传输设施都是现代通信媒介。电(光)缆用于有线通信,如传统的电话;微波用于无线通信,如广播、传呼机等;蜂窝传输设施则用于移动通信,即正日益普及的手机。实际上这三者并不是相互独立的。现代通信的发展趋势是通过覆盖全球的通信卫星及宽带互联网络将这三种通信手段融为一体。比如,当您使用手机与远在大洋彼岸的朋友交谈时,您的声音首先以微波形式传播到最近的蜂窝基站,然后进入有线通信网,并选择一条最便捷的路径到达您的朋友那里。这个过程中还有可能用到通信卫星(如果没有连通的有线网,或通过卫星更便捷)。而且,这一系列过程一定要高速高质量地完成。否则,您的朋友要等很长一段间隔才听到您的回答,而且声音模糊或干脆听不到——这可是很糟糕的事情。要避免这一点,通信设施的规划是至为重要的,特别是对于蜂窝通信。

蜂窝通信的原理可以参阅图1。您无论在那一个地理小区内使用手机,声音信号会首先被该小区内的基站接收到,然后由此连入有线网。而如果您正在穿越小区的边界,则必须使信号切换为另一个小区。这一过程要影响到通信质量。而更为糟糕的是,由于规划得不好,您可能进入到一个没有任何基站能接收信号的地方——盲区!

蜂窝通信的规划要考虑到覆盖的完整性(没有盲区)、地形影响(地形对微波的传输影响非常大,地形包括城市中的建筑物)、人口分布(人口密集的地方业务繁忙)以及交通干线(用户在快速行驶时会频繁地穿越小区),等等。

数字地球可以作为现代通信的基础设施,并且对其设施规划作用重大,甚至是必不可少的。我们已经知道,宽带高速网络和1米分辨率的全球数据库是数字地球的重要组成部分,前者使我们能够快速地传输数据,包括声音、图像、文字等,后者可以使我们准确详尽地了解到地球上每一个地方的情况,包括地形、人口、道路等。因此,数字地球首先是现代通信的主干网,是现代通信的基础。再结合专业分析模型,数字地球还可以精确有效地规划通信设施。下面列举两个例子。

确定蜂窝系统的规模。规模的大小由覆盖范围和话务处理容量决定。这两项因素主要是通过人口统计数据及其地理分布确定的。通过数字地球可以及时、准确并动态地了解这些信息,这对于蜂窝系统的设计、维护及服务质量非常重要。

规划蜂窝小区。蜂窝小区的形状和大小各不相同,这取决于人口密度及分布、人流活动路线和场所。比如,当一条车流繁忙的高速公路穿过荒漠地区(图2),此时如果仍将小区规划为六边形,那使用移动通信的司机或旅客会频繁地穿过小区边界,这一定会严重影响通信质量。因此,交通干线上的小区最好为狭长的带状,在人口密集的旅游点上的小区会被分割成很小的区域以适应繁忙的话务需要。地面设施和人口信息的地理区划和空间叠加是数字地球最为拿手的了。

另外,数字地球对于基站选址(基站既不能太偏离小区中心,又要就便建在山顶、塔顶或高楼顶)、“盲点”和“热点”的确定和补救都会有非常大的用处。

数字地球对微波通信设计和电缆(光缆)铺设也有很大作用。地形对微波在大气中的传播影响非常大,主要表现在三个方面:反射、绕射和散射。实际地形是多种多样的,在实际传播中这三种现象都存在,只是在不同条件下有主次之分。因此,数字地球对于预测真实环境下的微波传播损耗、合理地布置发射台站和发射功率会有重要作用。电缆(光缆)铺设设计要考虑合理的线路拓扑结构、路径选择、所经地区的施工难度、维修便利程度以及潜在的受破坏的危险度等问题。可以想象,数字地球在这一系列工作中都会有上佳表现。

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  • 关键词:数字地球现代通讯
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