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研究生: 李清輝
ching-hui Lee
論文名稱: 多模無線通訊技術應用於野地資料傳輸之研究
Field Data Transmission Using Multi-mode Wireless Communication Technology
指導教授: 黃進芳
Jhin-Fang Huang
口試委員: 徐敬文
Ching-Wen Hsue
張勝良
Sheng-Lyang Jang
劉榮宜
Ron-Yi Liu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 92
中文關鍵詞: 野地資料傳輸多模組式通訊裝置銥衛星GPRS3G微波系統
外文關鍵詞: field surveillance, multi-mode transmission device, Iridium satellite
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  • 野地研究考量人員成本以及突破地理限制,必須仰賴無線通訊系統,但野外環境容易受到破壞,通訊設備必須能夠在野外環境變化後,能夠改變原本使用的通訊方式,自動重新建立新選擇的通訊方式,使得人員無法在第一時間前往野地時,依舊能夠可遠端確認儀器狀況,而作出妥善抉擇。
    本研究目的在於建立一套兼具經濟性、效益性及穩定性的多模組式傳輸裝置(Multi-mode Transmission Device,MTD),透過連接不同無線通訊系統,銥衛星、行動電話(GPRS/3G)和微波系統等,作為多模式傳輸裝置的通訊子系統,以應付通訊環境的變化。
    我們實作出系統,依據通訊成本和通訊能力,決定好各通訊子系統的使用順序,微波系統、3G、GPRS、Iridium,以此決定設計一套偵測通訊環境的演算法,並將水位監測系統結合我們設計的多模式傳輸系統。
    在外海的測驗結果顯示,在通訊環境的變化下,依然能夠選擇適合的子通訊系統,確保水位資料和影像資料能夠持續傳送。未來可透過更進一步的整合,可將此系統用於多項野地研究計畫,提高各野地系統的通訊強健性,並更彈性的選擇符合的通訊子系統。


    The researchers must consider the cost of labor power and use wireless communication technique to break the limitation of geography in field surveillance. But the environments of communication in fields are fragile and usually with alteration by natural disaster even terrorist attack. The system must have abilities to transfer the previous communication system and to choose new appropriate communication system. Let people still remote the system and make a right choice without taking any risks.
    The motivation of our research is developing a reliable multi-mode transmission device to self-reconstruct the stable and appropriate communication sub-system after the alteration of the communication environments. The communication sub-system of ours includes Iridium satellite communication system with high cost and high efficiency, wireless-based communication system as microwave, and the most popular and most convenient communication system, GPRS and 3G.
    We implement the multi-mode transmission system with water level surveillance system. We also make a decision of the sub-mode operation order, and then design the algorithm to detect the alteration of the communication environments according to the operation order, which is microwave, 3G, GPRS, and Iridium.
    In the result of testing in ocean, the system indeed keep transmitting water level data and video images after the alteration. We can provide advanced system or single device to present field researches or future ones after the high level integration. In the future, field research or surveillance system will have high robustness of communication abilities, and also have flexibility with alternative communication sub-system

    目錄 摘要 1 Abstract 2 致謝 3 目錄 4 圖目錄 6 表目錄 8 第一章、前言 9 1.1研究背景 9 1.2研究動機 9 1.3研究目的 10 1.4論文架構 10 第二章、無線資料傳輸技術 12 2.1行動電話系統簡介 12 2.2衛星通訊系統簡介 21 2.3各無線資料傳輸 32 2.3.1行動電話系統之結論 32 2.3.2各通訊衛星系統的比較 34 2.3.3多模式子系統之選定 35 2.4各多模通訊子系統 36 2.4.1銥衛星通訊系統 36 2.4.2微波通訊系統 39 第三章、野地監測系統與文獻探討 41 3.1野地監測系統之研究 41 3.2無線通訊之應用 41 3.3多模式通訊系統之研究 42 3.4野地監測系統之實作 42 第四章、通訊介面技術轉換設計 46 4.1多模式通訊轉換之分析與討論 46 4.2多模式通訊轉換之設計 47 第五章、野地水位量測系統 55 5.1系統軟硬體 55 5.2多模式傳輸應用 61 5.2.1多模式傳輸實作 62 5.2.2多模式傳輸設定 64 第六章、實測結果與分析 67 6.1實測設計 67 6.1.1實測環境 67 6.1.2微波系統的鏈結分析 72 6.1.3通訊環境變化模擬 73 6.2實測結果與討論 74 第七章、結論與後續研究 85 7.1研究成果之分析與討論 85 7.2後續研究之分析與討論 85 參考文獻 88   圖目錄 圖1. FDMA技術圖示. 13 圖2. TDMA技術圖示. 14 圖3. GSM各系統的使用區域覆蓋示意圖. 15 圖4. WAP傳輸架構圖. 16 圖5. WAP技術架構. 17 圖6. GPRS網路架構. 18 圖7. 3G網路架構. 20 圖8. WiMAX未來應用示意圖. 21 圖9. LEO/MEO/GEO衛星軌道高度圖. 23 圖10. 通過衛星內部連線. 25 圖11. 通過地面中繼站連線. 25 圖12. GLOBALSTAR衛星涵蓋圖. 27 圖13. INTELSAT衛星涵蓋圖. 28 圖14. INMARSAT-4衛星涵蓋圖. 31 圖15. Iridium衛星涵蓋圖. 32 圖16. 防洪減災格網系統介面. 43 圖17. 防洪減災格網系統一般使用者使用影像畫面. 43 圖18. 防洪減災格網系統管理者使用介面. 44 圖19. 防洪減災格網系統選擇介面. 44 圖20. 水利署水災災害即時影像監視及應變決策資訊系統介面. 45 圖21. 階層式通訊環境偵測示意圖. 48 圖22. 平行式通訊環境偵測示意圖. 51 圖23. 本論文軟體架構圖. 54 圖24. 單模系統架構圖. 55 圖25. 多模系統架構圖. 56 圖26. 實際系統架構圖一,接收端為相同的通訊設備. 57 圖27. 實際系統架構圖二,接收端透過網路取得資料. 58 圖28. 檢視水位歷線. 59 圖29. 安平外海上觀測樁的雙模影像監測系統架構圖*. 62 圖30. 遠端取得安平外海上觀測樁的影像監測畫面. 63 圖31. 安平外海上觀測樁的四模影像監測系統架構圖*. 64 圖32. 安平外海的觀測樁位置與地面訊號站的位置. 68 圖33. 安平外海的觀測樁實照圖. 68 圖34. 交通部運輸研究所海氣象即時觀測及監視系統. 69 圖35. 量測A:水位計訊號圖-可見水位計資料傳輸由3G系統轉換為微波系統. 76 圖36. 量測A:影像訊號圖-可見影像資料傳輸由3G系統轉換為微波系統. 76 圖37. 量測B:水位計訊號圖-可見水位計資料傳輸由微波系統轉換為3G系統. 78 圖38. 量測B:影像訊號圖-可見影像資料傳輸由微波系統轉換為3G系統. 79 圖39. 量測C:水位計訊號圖-可見水位計資料傳輸由微波系統轉換為GPRS系統. 81 圖40. 量測C:影像訊號圖-可見影像資料傳輸因為GPRS的頻寬不足,故無法進行即使影像傳輸. 81 圖41. 量測D:水位計訊號圖-可見水位計資料傳輸由微波系統轉換為GPRS系統,再轉換為銥衛星系統. 83 圖42. 量測D:影像訊號圖-可見影像資料傳輸因為GPRS和銥衛星的頻寬不足,故無法進行即使影像傳輸. 84   表目錄 表1. GSM四大主要規格的上下行頻道表. 14 表2. LEO/MEO/GEO三大類衛星比較表. 23 表3. L、C、Ku和Ka四種頻段劃分表. 26 表4. 黑色圓圈由左至右INTELSAT通訊衛星名稱與位置表. 29 表5. 紅色圓圈由左至右INTELSAT通訊衛星名稱與位置表. 30 表6. 2G(GSM)、2.5G(GPRS)、3G、4G(WiMAX)的各項評比表. 33 表7. 各項通訊衛星系統比較表. 35 表8. 各通訊系統比較表. 36 表9. 計算Ka頻帶雨衰減的參數表. 38 表10. 階層式通訊環境偵測演算法. 48 表11. 平行式通訊環境偵測演算法. 51 表12. 軟體檔名欄位字元標示表. 60 表13. 程式使用時,檔案內容裡的欄位字元標示表. 60 表14. 多模式傳輸設定檔內容裡的水位計設定欄位字元標示表. 64 表15. 多模式傳輸設定檔內容裡的三種傳輸設定欄位字元標示表. 65 表16. 觀測樁上的設備列表. 70 表17. 觀測樁上各系統的通訊能力表. 71 表18. 各多模式通訊子系統比較表. 72 表19. 量測A參數. 75 表20. 量測A結果. 77 表21. 量測B參數. 78 表22. 量測B結果. 79 表23. 量測C參數. 80 表24. 量測C結果. 82 表25. 量測D參數. 83 表26. 量測D結果. 84

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    無法下載圖示 全文公開日期 2014/01/15 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
    全文公開日期 2014/01/15 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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