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B. 互联网接入技术论文(2)
互联网接入技术论文篇二
移动互联网接入 网络技术
摘 要:移动互联网是当前信息技术领域的热门话题之一,而接入网络则是移动互联网的重要基础设施。对目前的接入网络技术:卫星通信网络、无线城域网、无线局域网、无线个域网、蜂窝网络的特点及应用进行了分析,提出了接入网络技术未来的发展趋势是各种网络的融合演进, 报告 了异构 无线网络 融合的特点及应用。
关键词:移动互联网 接入网络技术
中图分类号:TN92 文献标识码:A 文章 编号:1672-3791(2013)03(b)-0009-02
移动通信技术和互联网技术是信息技术领域中重要的组成部分,这两项技术的发展直接影响着人们的生活和工作方式。移动互联网是一个新型的融合型网络,是移动通信技术和互联网技术充分融合的产物。在移动互联网环境下,人们可以通过智能手机、PDA、车载终端等设备通过移动网访问互联网,随时随地的享受互联网提供的服务。
2011年中国工业和信息化部电信研究院在《移动互联网白皮书》中指出:“移动互联网是以移动网络作为接入网络的互联网及服务,包括三个要素:移动终端、移动网络和应用服务[1]。”简而言之,移动终端是移动互联网的前提,接入网络是移动互联网的基础,而应用服务则成为移动互联网的核心。本文详细描述了接入网络技术的现状及发展趋势。
1 接入网络技术现状
现有的无线接入网络主要有五类:卫星通信网络、无线城域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)、蜂窝网络(2G网络、3G网络等)[2]。它们在带宽、覆盖、移动性支持能力和部署成本等方面各有利弊。
1.1 卫星通信网络
1.1.1 概述
简单来讲,卫星通信就是把卫星作为中继站,在地球上(包括地面和低层大气中)的通信站点间进行通信。卫星和地球站就是卫星通信系统的重要组成部分。卫星通信新技术主要包括VSAT系统,即甚小口径终端;中低轨道的移动卫星通信系统等。
1.1.2 特点及应用
卫星通信具有通信区域大、距离远、频段宽、容量大的特点,即只要是在卫星发射电波覆盖范围内的任意两点间,都可以互相通信。其次,卫星通信的可靠性高、质量好、噪声小、可移动性强,即不容易受自然灾害的影响;但是,卫星通信存在传输时延大、回声大、费用高的问题[3]。
目前,卫星通信主要用于电视广播、远距离的越洋电话、军事通信、应急通信等。卫星通信作为一种特殊的通信技术,其基本定位必然是地面系统的有效支持、补充与延伸[4],对于农村及偏远地区的通信发挥重要的作用,使实现全球通信海陆空一体化的无缝覆盖成为可能。卫星通信的广播与多播等技术优势,结合现代Internet技术,在地面互联网络拥塞的状态下,可充分发挥以IP为基础的多媒体远距离传送与高速连接,将宽带高速数据业务进行有效地传送。伴随着移动互联网的发展,卫星通信与3G、4G技术的相互融合将成为卫星通信发展的必然趋势。
1.2 无线城域网(WMAN)
1.2.1 概述
无线城域网主要用于解决整个城市区域的接入问题,以微波等无线传输为介质,以无线方式为主要接入手段,提供同城数据高速传输,以及 其它 如图像、视频等多媒体通信业务和Internet接入服务[5]。而WiMax是受到较多关注的无线城域网通信技术。WiMax(World Interoperability for Microwave Access)即全球微波互联接入,是一项基于IEEE 802.16标准的无线接入技术[6],它采用有线方式为企业、家庭提供“最后一英里”的无线接入。覆盖范围大于无线局域网,可以覆盖几千米到几十千米的范围。
1.2.2 特点及应用
WiMax具有传输距离远、覆盖面积大、接入速度快等特点。WiMax所能实现的50 km的无线信号传输距离是无线局域网所不能比拟的,网络覆盖面积是3G发射塔的10倍[7],最高接入速度70M是3G所能提供的宽带速度的30倍。此外,WiMax具有高效、灵活、经济的组网方式,以及较为完备的Qos机制。支持移动和固定宽带无线接入的特点,使它集成了无线接入技术的移动性与灵活性以及DSL等传统宽带接入技术的高带宽特性,为用户提供了优良的最后一公里网络接入服务及广泛的多媒体通信服务。但是,WiMax技术目前无法支持用户在移动过程中无缝切换。性能与3G的主流标准相比,仍存在差距。
基于WiMax特点,它可以被用于远程医疗卫生、远程 教育 、物流、金融、交通等行业,提供一定条件下的高速数据通信服务。从业务应用来看,WiMax在逐步实现宽带业务的移动化,而3G实现的是移动业务的宽带化。越来越多的多媒体通信服务大量消耗现有的3G网络资源,使网络的建设投资远远超过了收入的增加。WiMAX可以在保证服务质量的基础上,有效降低运营成本。WiMax不可能完全取代3G,但是WiMax在以IP为主的高速数据应用方面的优势使它成为了3G网络的补充手段,两种网络的融合程度会越来越高。
1.3 无线局域网(WLAN)
1.3.1 概述
无线局域网(Wireless Local Area Networks,WLAN)是工作于2.5 GHz或5 GHz频段,以无线、或无线与有线相结合的方式构成的局域网。它利用射频技术及简单的存取架构取代传统电缆线,以提供传统有线局域网的功能,是非常便利的数据传输系统。简而言之,无线局域网仍然是以有线局域网为基础的,它只是在有线局域网的基础上通过无线HUB、无线访问节点(AP)、无线网桥、无线网卡等设备构建了无线通信网络[8],是有线局域网的扩展和替换。
1.3.2 特点及应用
无线局域网具有布网便捷,网络规划调整可操作性强,网络易于扩展的特点。只需要一个或多个接入点设备,就可以搭建覆盖整个区域的网络,搭建网络所需的基础设施也不需要隐藏在地下或墙里,便于网络优化配置、改造和维护。只要在无线信号能够覆盖的范围内,用户都可以在任意位置接入网络,并随时改变位置,具有较强的灵活性和移动性。由于无线局域网多采用无线电波作为传输介质以及其工作在S频段的特点,使其具备良好的抗干扰性和保密性,不会对人体造成辐射伤害。但是任何障碍物都会成为电磁传播的阻碍,任何外部其他电信号都会成为局域网的干扰源。所以,无线局域网在性能、速率、安全性方面还有一定的不足之处。 无线局域网的最大传输速率为54 Mbit/s[9],较适合应用于有限空间、小规模网络等,如机场贵宾厅、股票大厅。其次,对于难以进行有线网络布线的环境、需要暂时使用网络的环境、实时通信要求很高的特殊场合,如人迹罕至的边关、港口等都有较好的应用。无线局域网并不能作为一个完备的全网解决方案,但是随着无线局域网技术的成熟应用,它可以与广域网结合为用户提供移动互联网应用,成为3G网络有益的补充。
1.4 无线个域网(WPAN)
1.4.1 概述
无线个域网(Wireless Personal Area Network,WPAN)是面向特定群体活动半径小、业务种类丰富、无缝连接的新兴无线通信技术,相对于无线广域网、无线城域网、无线局域网,它的覆盖范围更小,进而有效全面解决“最后几米电缆”的问题。目前,蓝牙(Bluetooth)是WPAN应用的主流技术,其它的还有家庭射频(HomeRF)、红外技术(IrDA)、射频识别(RFID)、超带宽(UWB)等。
1.4.2 特点及应用
无线个域网具有低功耗、低成本、体积小等特点。设备与组网都简单方便、易于操作,且支持点对点、点对多点的应用。WPAN所覆盖的范围一般在10 m半径以内,是短距离、个人专用的无线网络。具有代表性的Bluetooth技术,在全球范围内的可操作性都很强,因为其使用了2.4 GHz频段在全球都是可以自由使用的有效频段。通过鉴权、加密等 措施 确保设备识别码在全球的唯一性和设备的安全性。但是WPAN的技术标准多样,都需要不断的完善和创新。
WPAN主要应用于个人、家庭和办公设备的无线通信,它可以在小范围内将各种移动通信设备、固定通信设备、计算机及其终端设备、各种数字数据系统(例如数字照相机、数字摄像机等)甚至各种家用电器,使用一种廉价的无线 方法 建立它们之间的信息传输[10]。WPAN可以使用户随时随地的进行设备间的无缝通讯,可以通过移动网络、局域网、城域网方便快捷的接入到互联网Internet。未来,WPAN和WLAN一起为用户提供完备的短距离无线通信环境。
1.5 蜂窝网络
1.5.1 概述
蜂窝网络是把移动电话的服务区分为一个个正六边形的小区,每个小区设置一个基站,这样的结构酷似一个个“蜂窝”。 蜂窝技术是移动通信的基础,所以把这种移动通信方式称为蜂窝移动通信。蜂窝移动通信系统由移动站、基站子系统、网络子系统组成,采用蜂窝网络作为无线组网方式,通过无线信道将移动终端和网络设备进行连接,使用户在移动中进行语音、数据通信业务。
1.5.2 特点及应用
宏蜂窝、微蜂窝是蜂窝移动通信系统应用较多的蜂窝技术,宏蜂窝覆盖半径大,多在1~25 km,但是存在盲区,小区半径缩小时会产生干扰。微蜂窝相对于宏蜂窝覆盖范围小,一般覆盖半径为30~300 m,传输功率低、安装方便灵活,主要用于提高覆盖率和容量,作为宏蜂窝的补充和延伸,为用户提供更好的网络覆盖。它的主要特征是终端的可移动性,并具有成熟的切换和漫游方案,频率复用技术、多址技术、移动性管理技术促进了移动通信业务的发展。伴随着网络的发展,蜂窝网络从第一代蜂窝移动通信系统发展到现在的第三代蜂窝移动通信系统(3rd Generation,3G),成为实现网络融合和业务融合的统一平台,也是公认的下一代网络的核心网架构。3G网络把语音通信和多媒体通信巧妙结合,能支持更多的用户,提供更高的数据传输速率。如HSPA的速率已经达到7.2 Mbit/s。但高成本、低带宽的问题越发凸显。
蜂窝系统或许是当今社会最重要的通信媒体。目前,3G网络可以为用户提供丰富的应用服务,除电信业务、承载业务在内的基本业务外,还可以提供如呼叫前转、呼叫等待、多方通话等补充业务。支持的增值服务应用包括网页浏览、图像、音乐、移动游戏、移动冲浪、视频会议、视频点播、各类信息服务等。
2 接入网络技术发展趋势
目前的接入网络技术能为用户提供丰富的通信接入手段以及无处不在的接入网络服务,但是各有利弊。例如,蜂窝网络覆盖的范围大,移动性管理技术成熟,但带宽低、建设成本高;相反,WLAN高带宽、低成本,但其覆盖范围有限。为解决此问题,需要充分利用不同网络技术的互补性,网络的融合将成为促进移动互联网未来发展的关键要素,接入网络正在经历一个动态的转型过程,异构无线网络融合应运而生。
2.1 定义
异构网络是一种网络的类型,是不同的计算机、手持终端等网络设备及相关系统组成,运行在不同的协议上,支持不同的功能和应用。异构无线网络融合是将现有的多种无线接入技术有机的进行结合,符合下一代无线通信网络(4G网络)中多系统融合演进的设计思路和发展方向。
2.2 特点及应用
异构无线网络融合技术具有成本低、风险低的优点,它是现有接入技术的融合,可以充分利用现有网络资源,降低建设运营成本。其次可以增加网络的覆盖范围,利用不同接入技术的特点使网络进行有效地延伸。对于用户来说,可以享受更加全面、丰富、便捷的移动互联网服务,是下一代网络发展的必然趋势。
近年来,业界和学术界不断的在进行异构无线网络融合的应用研究,BARWAN计划提出并实现了多模移动终端在无线局域网和无线广域网之间的垂直切换方案。ETSI和3GPP对3G网络与WLAN之间的互连互通进行了深入的应用研究[2]。MOBYDICK对IPv6网络中WLAN和移动网络的融合应用进行了探讨。国内各运营商为缓解大量数据业务对3G网络的冲击,也开始进行网络的改造,主要是把3G+WLAN方式应用到网络中,例如将WLAN作为3G网络的一个无线接入网,通过网关连接到3G核心网[2],共享核心网络提供的计费认证功能及信令协议,实现WLAN和3G网络的互联互通,以促进移动互联网的发展。但是,异构无线网络融合还存在很多需要解决的问题,比如各种接入网络的互联互通问题、无缝切换等移动性管理问题,网络中各个功能实体的位置及网络架构也直接决定了网络的融合程度及实际应用效果。 3 结语
移动互联网可以提供除传统互联网迷你主页之外的几乎所有业务,在韩国、日本等应用较好的国家,移动互联网的ARPU值可以达到10美元[11]。截至2012年6月底,中国手机网民规模达到3.88亿,相比台式电脑上网的3.80亿,手机首次超越台式电脑成为第一大上网终端。手机视频用户规模激增,已经超过一亿人。手机微博用户涨幅明显,使用率提升5.3个百分点至43.8%[12]。种种数据表明,“无处不在的网络、无所不能的业务”已深入人心。
伴随着用户规模的快速增长,移动互联网产业将飞跃式的发展,必将推进接入网络技术的融合演进,各种无线网络接入形式和应用成为研究和开发的 热点 。相信未来各种独立的无线网络将与整个有线Internet相互联,为用户提供覆盖范围更广,应用更丰富,服务更完善的下一代移动互联网服务。
参考文献
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铁路应急系统中无线通信技术的应用论文
【摘要】 铁路应急系统对抢险救援工作起着重要作用。当紧急状况发生时,铁路应急系统应具备基本的无线通话能力,现阶段接入设备采用Wi-Fi和无线PBX技术,可满足应急系统最基本的要求。分析Wi-Fi和无线PBX技术的特点,比较其优缺点,总结其在应急系统中的应用。
【关键词】 铁路应急系统;无线通信技术;应用
引言
随着我国铁路建设规模的日益扩大,列车速度及密度得到了很大的提高,因此对运输安全及应急通信保障能力的要求相应也越来越严格。一旦出现行车事故或者遇到破坏程度大的自然灾害时,铁路应急通信系统必须立即做出反应,把现场信息发送到应急指挥中心,是上级部门能够切实了解现场的实际状况,并采取应对措施,同时将指令及时传达给现场的抢险救援人员。
1铁路应急系统的概述
1.1铁路应急中心通信设备
应急中心通信设备是铁路应急系统中的核心部分,其所具备的功能主要是对事故现场与应急中心进行有效连接,以此实现语音、视频及数据信息的实时交互,以此使应急指挥中心采取相应的解决措施。主设备利用外部接口和自动电话网、调度通信网之间进行通信,由此一方面完成综合视频系统的接入,另一方面完成静图系统图像信息的接入,同时为图像显示系统提供真实可靠的信息数据。
1.2铁路应急通信接入设备
在铁路应急系统中,应急通信接入设备是其不可或缺的组成部分,通过各种通信技术,将事故现场的语音、数据及视频等信息经由传输网络接入至各级应急救援指挥中心。通常情况下,应急通信接入设备主要包括:现场终端设备、GSM-R基站应急接入设备以及和事故现场相邻的车站或区间的接入点。其中,应急现场终端设备又分为三大类型,即移动影音采集设备、数据终端设备及话音终端。
2铁路应急系统建设的原则
(1)先进性。在应急系统建设中,网络通过无线、光纤、数据网等方式实现传输功能。
(2)便捷性。应急系统现场部署应便捷、简单,接入方式灵活,保证在短时间内开通业务。
(3)经济实用性。充分利用现有的`数据网和光纤资源。
(4)集成性。通过光纤、AV、Z等接口搭建光纤与数据网的联通,实现图像、电话等设备的接入,系统设备应兼容。
(5)可扩展性。通过无线通信技术,将语音、图像等业务拓展至区间,与既有自动电话、调度电话网、动静图互联互通。我国铁路应急系统站点与应急中心之间,可利用既有的光纤与数据网,对其进行优化整合,提高传输稳定性,解决传输带宽窄的问题,而且降低建设投资。应急电话、动静图等业务采用无线平台承载,可接入铁路区间通信业务,接入形式应多样。
3接入方案
在救灾抢险现场,首先要解决无线话音的接入。一般情况下,应急现场配备的专用手机数量不得低于4部,现场基站设备可以轻松挪移,无线网络搭建要快捷。虽然通用的3G/4G系统及GSM-R手机可实现话音接入,但事故区域的移动通信网络可能并未覆盖,若是地震、洪水等自然灾害导致的铁路事故,通用网络往往不能发挥作用,所以有必要引进专用无线网络与专用手机。专用无线网络,若选择GSM或CDMA,涉及设备多,组网复杂。尽管一些厂家已将移动交换中心、基站控制器等重要设备集成于一体,但其重量和体积也难以满足应急通信快捷、便利的需要,而且成本费用极高。为了满足铁路应急事故现场无线话音通信需求,目前最佳的技术方案:①Wi-Fi手机;②无线PBX手机方案。这两种技术均具有着良好的优越性,不但在体积、重量因素上适应铁路应急现场的工作,便于携带,并且成本投入较少,实现起来不存在难度。
3.1Wi-Fi技术
在无线局域网络接入的Wi-Fi手机,采取直接接入和增加中继的形式,能够实现无线话音通信功能。在应急系统中,Wi-Fi手机的注册服务器一般由事故现场或应急指挥中心提供,将注册服务器和AP接入点连接,Wi-Fi手机利用AP注册到服务器,实现手机之间以及手机和固定电话之间的通话。当前,在全球范围内Wi-Fi使用的2.4GHz频段属于免费频段,用户在Wi-Fi覆盖区域内可随意拨打或接听电话,不用考虑时间、地点因素。基于WLAN的宽带数据应用完全可以和Wi-Fi一并使用。Wi-Fi传输速度高,有效距离达到300m以上,如果在合适的地点加设AP装置,能够满足铁路应急系统语音通话功能。Wi-Fi使用的频率属于自由频段,AP模块能够实现话音、数据通信的兼容,而且Wi-Fi手机是通用产品,投入费用较少。然而AP和Wi-Fi手机功率不高,通常在400MW以内,如果要满足铁路应急系统规定的500m距离,需在合适地点加设中继设备;另外,Wi-Fi使用频段的波长为12.5cm,绕射能力不高,当处于隧道、山区等环境复杂境地时,通话质量很难保障。
3.2PBX技术
无线PBX设备的组成部分是主机,每个主机可配备1~90部手机,采用跳频技术,每秒在100个频道内采用伪随机方式跳变100次。此外,无线PBX技术的寻址采用码分多址方式,每一个手机与主机均被授予一个单独的编码,编码容量众多,最多达6万以上,具有良好的安全性及保密性。整个无线PBX系统覆盖面积比较大,在开阔地域能够超过1000m。手机能够设置群组,在脱离主机的情况下,手机之间仍然能够通话,同时具有单呼、组呼及群呼等功能。利用和铁路应急指挥中心通信主设备之间的有效连接,通过应急指挥台,在中心与事故现场之间实现二级调度通信功能及电话会议功能。无线PBX技术的优点:①非视距通信覆盖范围达到1000m以上;②无线PBX模式使用的频段为900MHz,波长较长绕射能力较强;③能够实现全双工双向呼叫、半双工多路通信功能;④能够实现群组呼叫功能;⑤手机具有良好的防尘及防雨功能。无线PBX技术的缺点:①无线PBX技术不属于自由频段,使用时需到国家相关部门进行备案;②主机与手机非通用设备,购买途径具有一定的特殊性,投入成本较高。
4结束语
在铁路应急通信系统中,应用Wi-Fi和无线PBX技术,两者均可以满足铁道应急系统的需求,然而在具体使用Wi-Fi模式时,需要加设中继设备。根据当前的铁路应急现场的使用情况的相关调查,从专业性、便利性、无线覆盖范围及绕射能力的角度来说,无线PBX专用手机所具备的优越性比较显着,所以其在铁路应急系统中得到了良好的推广与应用。对于Wi-Fi而言,其主要的优越性表现在能够充分发挥出IP技术的作用,紧密结合基于IP技术的各种数据、视频业务,无需占用抢险救援现场接入设备的话音通道即可实现无线通信功能。从整体层面来看,Wi-Fi的实现较集中紧凑,投入费用也不高,当事故现场的环境因素不太复杂,对其绕射能力、距离要求不高时,Wi-Fi技术具有一定的应用价值。在日后我国铁路实现光通话主方案后,因为预留IP接口,因此Wi-Fi技术的应用会更加便捷。反之,因为光通话柱内所预留的模拟用户有限,不能和无线PBX设备进行直接对接,还需利用VoIP模拟网关转接,所以日后在铁路通信系统中应用无线PBX会受到一定的制约。
参考文献
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在工业控制系统中,应用现场总线技术、以太网技术等,可实现系统的网络化,提高系统的性能和开放性,但是这些控制网络一般都是基于有线的网络。有线网络高速稳定,满足了大部分场合工业组网的需要。但是,有线网络只能沿着一维的线路传输数据,传输需要导体介质,因而带来规划布线、预设接口、线路检测、线路扩容等一系列和传输途径有关的工作,并且这些工作不可避免地具有破坏建筑、浪费接口、检修困难、扩展困难的弊病。在现代控制网络中,许多自动化设备要求具有更高的灵活性和可移动性,当工业设备处在不能布线的环境中或者是装载在车辆等运动机械的情况下,是难以使用有线网络的。与此相对应,无线网络向三维空间传送数据,中间无需传输介质,只要在组网区域安装接入点(Access Point)设备,就可以建立局域网;移动终端只要安装了无线网卡就可以在接收范围内自由接入网络。总之,在网络建设的灵活性、便捷性、扩展性方面,无线网络有独特的优势,因此无线局域网技术得到了发展和应用。随着微电子技术的不断发展,无线局域网技术将在工业控制网络中发挥越来越大的作用。
一、无线局域网简介
一般来说,凡是采用无线传输媒体的局域网都可称为无线局域网。这里的无线媒体可以是无线电波、红外线或激光。无线局域网(Wireless LAN)技术可以非常便捷地以无线方式连接网络设备,人们可随时、随地、随意地访问网络资源,是现代数据通信系统发展的重要方向。无线局域网可以在不采用网络电缆线的情况下,提供网络互联功能。
1.无线协议简介
无线局域网络协议标准建立至今已有较长时间,但由于无线局域网速度低、协议标准不统一、价格昂贵,用户为保护投资,不愿意使用无线网络,因此无线局域网并没有得到广泛应用。近几年来,随着速率较高的无线通讯协议开始推出,无线局域网得到快速发展。
IEEE802.11是IEEE802标准委员会在1997年通过的第一个无线局域网的国际标准。1999年9月,该委员会又颁布了IEEE802.11b标准,包含了ISO/OSI模型的物理层和媒体访问控制层(MAC)。该标准工作在2.4 GHz,传输速率可达11 Mbps。 IEEE802.11b标准将节点设备分为基站和客户站,各客户站相互间可直接通信,也可在基站的统一管理下进行通信。一个基站与一组客户站的连接称为基本服务集BSS(Basic Service Set),两个或多个BSS构成扩展服务集。IEEE802.11b标准规定了物理层的三种实现方法,即跳频扩展频谱方式FHSS、直接序列扩展频谱方式DSSS和红外技术IR。在MAC层采用CSMA/CA(载波侦听多路访问/碰撞避免)技术进行通信介质访问。为了尽量减少冲突。802.11b设计了独特的MAC子层,如图1所示。下面的一层叫做分布协调功能DCF(Distributed Coordination Function)子层,该子层使各个节点采用竞争的方式使用信道,向上提供争用服务。这种信道接入方式可能会导致冲突的发生,但是对信道的利用率较高。上面的一层叫做点协调功能PCF(Point Coordination Function)
图1 IEEE802.11的MAC子层
子层,该子层使用集中控制的接入算法,基站以轮询的方式将通信权轮流交给各个客户站,从而避免了冲突的发生。但是基站需要周期性的轮询所有客户站,需要占用大量的时间,因此适用于中、小型网络。无线局域网的技术还在不断发展。美国Radia-ta和Atheros公司分别宣布将推出IEEE802.11a芯片组。802.11a的数据传输速率为54 Mbps。Atheros公司宣称,他们的芯片组在“Turbomode”(强化模式)下,速率可以达到72 Mbps。对802.11a来说,不仅仅是传输速率的提高,它将工作在5 GHz的频率上,从而避开了拥挤的2.4 GHz频段。2001年11月15日,IEEE试验性地批准了一种新技术802.11g,该技术可以提升家庭、公司和公共场所的无线互联网接入速度,该技术使无线网络每秒传输速度也可达54 Mbps,比现在通用的802.11b要快5倍,并且和802.11b兼容。以上介绍的技术标准可通过下表1进行对比。
表1 技术标准、频率分配及传输速率
技术标准
制定年份
频率占用
最高速率
调制技术
802.11
1997
2.4GHz
2Mbps
FHSS
802.11b
1999
2.4GHz
11Mbps
DSSS
802.11a
1999
5GHz
54Mbps
OFDM
802.11g
2000
2.4GHz
54Mbps
DSSS
说明:
1.802.11、802.11b、802.11g都工作在2.4GHz的ISM(工业、科学、医疗)公共频段,无需向无委申请;而802.11a工作在5GHz频段,该频段目前暂不开放,需要申请。
2.802.11a和802.11g物理层速率最高都可达54Mbps,传输层速率最高也可达25Mbps,但稳定性有待进一步改善,且成本也较高。而802.11b最高速率可达11Mbps,因为起步较早,技术较为成熟,成本也不高,将是未来最有前途的无线局域网标准,下面重点介绍802.11b标准。
二、IEEE 802.11b无线网络标准
1. 无线局域网的物理层
无线局域网同传统有线局域网的区别,表现在物理层上就是无线局域网一般用无线电作为传输介质,而不是传统的电缆。对于IEEE 802.11b无线局域网,有三种可选物理层:跳频扩频(FHSS)物理层、直接序列扩频(DSSS)物理层和红外线(IR)物理层。物理层的选择取决于实际应用的要求。跳频扩频和直接序列扩频是通信技术中两种常用的扩展频谱技术,用以提高无线信道的利用率和数据通信的安全性。目前大多数基于IEEE 802.11b的无线局域网产品的物理层介质工作在2.4000~2.4835GHz的无线射频频段(ISM频段),采用直接序列扩展频谱技术以提供高达11Mbps的数据传输速率。
2. 无线局域网的MAC协议
原则上讲,无线局域网的MAC协议和有线局域网的MAC协议并无本质上的区别。然而,由于无线传输媒体固有的特性以及移动性的影响,无线局域网的MAC协议不能沿用原有的局域网协议。例如,IEEE 802.3的MAC层采用CSMA/CD来使各个不同的站点共享同一物理信道。而实现CSMA/CD的一个重要前提是,各站点能够非常容易地实现冲突检测功能。在有线局域网(如以太网)的情况下,可根据检测电缆线上直流分量的变化容易地实现冲突检测。然而在使用无线传输媒体时,由于以下的原因,很难实现冲突检测。
1) 冲突检测的能力要求各站能同时发送(发送自己的信号)和接收(决定其他站的传输是否干扰自己的传输),这将增加信道的花费。
2) 更重要的是,由于隐藏终端问题的存在,即使一个站有冲突检测的能力,并已经在发送时检测到冲突,在接收端仍然会有冲突发生。
鉴于以上原因,无线局域网协议标准IEEE 802.11b采用了一种具有冲突避免的载波监听多路访问(CSMA/CA)协议实现无线信道的共享。
一种简单的CSMA/CA可实现如下:在数据包传输之前,无线设备将先进行监听,看是否有其他无线设备正在传输。若传输正在进行,该设备将等待一段随机决定的时间,然后再监听,若没有其他设备正在使用介质,该设备开始传输数据;因为很有可能在一个设备传输数据的同时,另一个设备也开始传输数据,为了避免此类冲突造成的数据丢失,接收设备检测所收到的分组的CRC,如果正确,则向发送设备传输一个确认信息(acknowledgement)以指示没有冲突发生。否则,发送设备将重复上述CSMA/CA过程。
为了使两个无线设备同时进行传输(这将导致冲突)的可能性减到最小,802.11设计者使用称为发送请求/清除以发送(RTS/CTS)的机制。例如:若数据到达无线节点指定的无线访问点(AP),该AP将给那个无线节点发送一个RTS帧,请求一定量的时间向它传输数据,无线节点将用CTS帧进行回应,表示它将阻止任何其他的通信,直到AP发送完数据为止。其他无线节点也能听到正在发生的数据传输,并把它们的传输延迟到那段时间之后。在这种方式下,数据在节点之间进行传递时,由设备导致的在介质上产生冲突的可能性最小。这种传输机制同时解决了无线局域网中的隐藏终端问题。
为了确保数据在传输中不丢失,CSMA/CA还引入了确认(ACK)机制,接收者在收到数据后,向发送单元发一个确认通知ACK。若发送者没有收到ACK,表明数据丢失,将再次传输该数据。
3. 无线局域网实时性性能分析
IEEE 802.11b无线局域网标准在媒体访问控制层采用CSMA/CA协议以实现无线信道的共享。在网络负荷较轻的情况下,发生冲突的机会很少,再加上一些无线网络产品采取了一些附加的措施,甚至可以完全避免冲突的发生。如Wi-LAN的无线产品AWE 120-24无线网络桥接器利用动态时间分配轮询的方式:当有多个无线远端设备要与基站通信时,基站会根据远端站的ID依次询问各个远端站是否有数据要发送,如果有数据要发送,就给其分配时间片,如果没有,则会继续向下询问,周而复始。这里的所谓动态轮询是指用户可以设置基站的轮询方式,对于非活动站减少对其询问的次数,这样可以保证时间片不会被浪费。动态时间分配轮询技术完全避免了冲突的发生,可以获得比CSMA/CA更好的实时性。这使得无线技术在工业控制网络中的应用成为可能。
三、基于无线技术的网络化智能传感器介绍
计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的结合,产生了“基于无线技术的网络化智能传感器”的全新概念。这种智能传感器集成了数据采集、数据处理和无线网络接口模块,无线网络接口模块底层网络接口(硬件接口)采用基于IEEE 802.11b的网络接口芯片,高层网络接口(软件接口)采用TCP/IP协议,把TCP/IP协议作为一种嵌入式应用,即把TCP/IP协议固化到智能传感器的ROM中,使得现场数据的收发都以TCP/IP协议进行。这种基于无线技术的网络化智能传感器使得工业现场的数据能够通过无线链路直接在网络上传输、发布和共享。
无线局域网可以在普通局域网基础上通过无线Hub、无线接入站(AP)、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实现。
在工业自动化领域,有成千上万的感应器,检测器,计算机,PLC,读卡器等设备,需要互相连接形成一个控制网络,通常这些设备提供的通信接口是RS- 232或RS-485。无线局域网设备使用隔离型信号转换器,将工业设备的RS-232串口信号与无线局域网及以太网络信号相互转换,符合无线局域网IEEE802.11b和以太网络IEEE 802.3标准,支持标准的TCP/IP网络通信协议,有效的扩展了工业设备的联网通信能力。
四、无线局域网在工业控制网络中的应用
工业控制系统的网络化为无线技术在工业控制系统中的应用提供了基础和可能。近几年很多研究人员也展开了这方面的研究工作。中国科学院沈阳自动化所的曾鹏等人以FF(现场总线基金会)颁布的FFHSE(高速以太网)为蓝本,结合无线以太网标准IEEE802.11b,构造了现场级无线通信协议栈。该协议栈保持了基金会现场总线的通信模型,能够完成无线设备间的时间同步和实时通信。韩国釜山国立大学的Kyung Chang Lee等人设计了协议转换模型,实现了Profibus-DP网络和IEEE802.11无线局域网的互连。Mario Alves等人对基于广播方式的现场总线/无线网络的混合网络报文传送延迟时间进行了估算。C.Koulamas等人研究了Profibus现场总线与基于IEEE802.11b的DSSS物理层相结合的性能。
除了在理论上的研究工作外,在一些工业控制网络中,无线通信技术已获得了应用。如美国罗克威尔公司在基于DeviceNet、Control-net、Ethernet/IP的三层控制网络体系中,加入了无线以太网部分,可以实现无线通信。德国西门子公司在基于Profibus-DP、Profinet的控制网络中结合无线以太网技术,使控制网络具有了无线通信功能。由于无线网络无可比拟的优越性,它可以免去大量的线路连接,节省系统的构建费用和维护成本,还可以满足一些特殊场合的需要,与此同时,大大增强了系统构成的灵活性。加之无线通信技术自身的不断改进,无线通信技术在工业控制领域中必将具有广阔的发展空间和应用前景。
五、无线技术在工控网络中的应用方案及使用设备
1.无线工业控制的方法
通过使用基于无线技术的网络化智能传感器,结合目前市场上出现的各种基于IEEE 802.11b的无线局域网网桥,就可以实现无线局域网技术在工业控制网络中的一种应用方案。无线局域网网桥用作无线访问点(AP),基于无线技术的网络化智能传感器采集现场数据、处理,并以TCP/IP协议对数据进行打包,通过无线链路发送到AP,由于无线链路和有线以太网高层均采用TCP/IP协议,且低层协议对高层协议是透明的,就实现了无线网络和有线网络的无缝连接。通过Internet,就可以实现远程监控。
2.无线设备的选择
要实现无线网络,需要选择的设备一般为两种。一种为无线局域网网桥,可将多个无线站点连入已有的局域网之中;另一种为无线通讯装置,例如无线网卡、无线Modem等。下面介绍一下研华公司的无线装置。
A.WLAN-9200系列11Mbps工业无线局域网接入器
WLAN-9200是一款用于室外的增强11Mbps无线局域网网桥。它能够在无须任何物理布线的情况下,将多个远程站连接到局域网中。
特点:
·支持IEEE 802.1lb标准2.4GHz ISM频段
·支持高级用户验证,提供坚固的安全性WEP128,MAC地址控制
·带符合IP 66/NEMA 4x标准的防水锈外壳,保护系统不被损坏
·提供冷却风扇和加热器,防止系统过热和过冷
·提供按钮和LED显示,可方便的设置温度
·采用IP66防水接口,保护电源、LAN和无线接口
·提供各种天线,用于增大传输距离
WLAN-9200是一款用于室外的增强11Mbps无线局域网网桥。它能够在无须任何物理布线的情况下,将多个远程站连接到局域网中。这样就节省了大量维护及组建相应电缆网络的成本。WLAN-9200带有一个坚固的外壳,可以防止水、酸、闪电、低温及高温对系统的破坏。由于这些特点,WLAN-9200工作极为稳定和可靠,是室外应用的理想选择。因此,WLAN-9200非常适合在布线困难的恶劣场所使用,如水库和建筑物。WLAN-9200与IEEE 802.1lb标准兼容,具有各种强大功能。在提供高度安全保护(WEP:128位),DHCP客户、SNMP代理等的同时,能够提供11Mbps的高传输速度。此外,为了满足室外恶劣环境下的使用要求,WLAN-9200还提供了先进的系统保护功能:发光保护、冷却风扇、加热器、防水接口、工业设备箱、电源/LAN同轴电缆等。
成本低,安装简便
WLAN-9200可以将不同的分布式站点连接在一起,组成一个更宽范围的无线网络。它能够节省到远程地点的布线成本。WLAN-9200采用了专门的设计,用户可以方便快捷的将其装上或拆下。此外,WLAN-9200还提供了按钮和LED显示,用于显示和设置高/低温度。用户可以使用它快速组建自己的无线网络。为了能够在更远的范围内使用,WLAN-9200还提供了各种天线,用于延长传输距离。
可靠稳定的坚固设计
WLAN-9200采用了先进的设计,带有一个不生锈的防水外壳,能够对系统起到有效的保护。它符合IP 66/NEMA 4x标准,具有耐腐蚀、防紫外线、安全和自动灭火的特点。为了防止WLAN-9200内部过热或过冷,研华还在它的内部设计了一个冷却风扇和一个加热器,用户可以设置高/低温度设置。当工作温度高于或低于用户指定的温度时,冷却风扇或加热器就会开始工作。此外,WLAN-9200还提供了防水接口和防闪电保护,可以对电源,局域网和天线接口起到保护的作用。
远程站点之间的快速数据传输
WLAN-9200与高速无线局域网标准IEEE 802.1 lb完全兼容,它提供11Mbps(在空气中)的速度,可以进行更快的数据传输。WLAN-9200在2.4GHz ISM频段采用了DSSS技术,不会被噪声所干扰,使数据的传输更加安全和可靠。
保持通信的私有性
WLAN-9200采用了多种安全功能对您的无线网络进行保护(WEP128加密,MAC地址控制及口令安全)。通过采用先进的WEP128加密,您可以选择WEP密匙来保护您的数据,防止未授权的无线用户查看这些数据,只有接入点和无线适配器的可接入性,多种安全机制协同工作,能够有效防止对有线及无线网络的未授权访问。
B.ADAM-4550系列2.4GHz无线调制解调器(RS-232/485接口)
ADAM-4550是一款直序扩频无线调制解调器。它工作在2.4GHz的ISM波段上,该波段在全球都可以无需申请即可使用。通过RS-232或RS-485串口,ADAM- 4550可以以高达115.2Kbps的速度与计算机或其它设备进行通信。
ADAM-4550以半双工的方式工作,并以1Mbps的速率进行无线数据传输。它具有100mW的输出功率,并且如果使用自带的小型天线,它的传输距离可达150米,如果使用研华的高增益室外天线,其传输距离可以超过20公里(视距)。
RS-485标准支持半双工通信。这意味着使用一对双绞线即可进行数据的发送和接收。通常由握手信号RTS(请求发送)来控制数据流的方向。但在ADAM-4550中带有一个专门的I/O电路,它可以用来侦测数据流向,在不需要握手信号的情况下自动切换传输方向。
ADAM-4550无线调制解调器提供了可靠的“点到点”或“点到多点”的网络无线连接。一个典型应用是将一个ADAM-4550模块通过RS-232与主计算机相连,将其它ADAM-4550模块放置在远程现场。每个ADAM-4550模块都可以通过RS- 4550网络与远程设备相连接。远程ADAM-4550模块将远程数据传送到主ADAM- 4550模块,而主ADAM-4550模块会通过无线传输向远程ADAM-4550模块发送控制命令。
规格
·RS-232/RS-485传输速率(bps):1200,2400,4800,9600,19.2K,38.4K,57.6K,115.2K
·RS-232接口接头:孔型DB-9
·RS-485接口接头:插入式螺丝端子 支持AWG1-#12或2-#14-#22(0.5到2.5mm2线径)电缆
·无线传输速率:1Mbps
·无线传输频率:2.45GHz(标称值)
·无线传输功率:100mW(标称值)
·无线调制:直序扩频PSK
·无线收发器地址:可软件配置为254个不同的地址
·通信距离:550英尺有效距离(在开阔地使用2dBi全向天线的情况下),实际距离取决于环境条件、天线类型及位置
·工作温度:-10º到70℃(14º到158℉)
·电源要求:+10~+30VDC
·功耗:4W
·尺寸:60mm×120mm(2.36”×4.41”)
特点
·可软件配置RS-232或RS-485,数据传输速率可达115.2Kbps
·在有外部天线及放大器的情况下,传输半径可超过20公里
·内置看门狗定时器及自动RS-485数据流控制
·扩频无线调制
·工作在全球通用、无需申请的波段(2.4GHz)
·模块间的1Mbps无线数据传输速率
·可软件配置无线收发器地址
·方便的DIN导轨、面板或堆叠安装
·带有存储通信设置的EEPROM
·支持点到点或点到多点的应用
·透明的IEEE802.1协议及用于确保数据完整性的10K缓存
·用于故障诊断的电源及数据流指示灯
·带无线连接测试的诊断软件
·符合FCC Part15及ETSI 3000.683/300.328标准
六、结论
通过无线局域网对工业设备进行控制简单易行,但是成本稍高。目前,绝大多数无线控制如前所述采用的是IEEE802.11系列协议,它与我们大多局域网所采用的以太网可以无缝连接,所以,对于用户层测控程序没有任何影响,只需对原有方案的物理层设备作简单的配置即可。例如选用上述的研华的无线产品替代原有的有线通讯装置,其它硬件及软件配置均不受影响。
E. 5g通信技术的大学生论文
5G通信是未来移动通信系统一个新的发展方向,当前这种技术还不是很成熟,处于探索和研发阶段。下面是我带来的关于5g通信技术论文的内容,欢迎阅读参考!
5g通信技术论文篇一:《5G无线通信通信系统的关键技术分析》
摘要:5G无线通信是未来移动通信系统一个新的发展方向,当前这种技术还不是很成熟,处于探索和研发阶段。笔者在对5G无线通信技术系统进行简要介绍的基础之上,重点针对了5G无线通信系统的大规模MIMO 技术、超密集异构 网络技术 和全双工技术进行论述。
关键词:5G无线通信大规模MIMO 技术全双工技术超密集异构网络
引言:
经过了几十年的发展,移动通信使得人们生活和工作得到了翻天覆地的变化。当今已进入了信息化发展的新时代,由于移动终端越来越普及,使得多媒体数据业务的需求量极具增长。可以预测到,移动通信网络将在2020年增长1000倍的容量和100倍的连接数,众多的用户接入以及很低的营运成本的需求也会随之出现。因此,对5G 无线网络 技术的研究就显得格外重要。鉴于此,笔者希望本文的论述能够对5G无线通信网络技术的研究起到抛砖引玉的作用。
一、5G无线通信系统概述
5G无线通信和4G相比具有更高的传输速率,其覆盖性能、传输时延以及用户体验方面比4G更加良好,5G通信和4G通信之间有效的结合将贵构成一个全新的无线移动通信网络促进其进一步扩展。当前国内外对5G无线通信技术的研究已经进入到了深入时期,如2013年欧盟建立的5G研研发项目METIS(mobile and wireless communications enablers for the 2020 information society)项目,中国和韩国共同建立的5G技术论坛以及我国的813计划研发工程的启动。
由此可以看出5G无线通信是移动互联网在外来发展的最为重要的驱动力,将对移动互联网作为未来新兴业务的基础平台起到了重要的推动作用。而当前在互联网进行的各种业务大多都是通过无线传播的方式进行,而5G技术对这种传输的效率和传输质量提出了更高的要求。而将5G通信系统和 其它 通信系统进行有效的结合以及无缝的对接是5G无线通信技术研究的主要方向和目标。因此,在5G无线蓬勃发展的今天,其技术的发展主要呈现出以下特点:
首先,5G通信技术系统更加注重用户体验,而良好的用户体验主要是以传输时延、3D交互游戏为主要支撑来实现。
其次,5G无线通信系统以多点和多用户协作的网络组织是其与与其它通信系统相比最为明显的特点和优势,这种网络组织系统使得系统整体的性能得到了极大的提升。
再次,5G无线通信系统和其它通信系统相比应用到了较多的高端频谱,但是高端频谱无线电波穿透能力有限,因此,有线和无线相结合是系统采取的最为普遍的组成形式。
二、5G无线通信通信系统的关键技术
(一)大规模MIMO 技术
1技术分析
在多种无线通信系统中已经普遍采用了多天线技术,这种技术能够有效的提升通信系统的频谱效率,例如,3G系统、LTE、LTE-A、WLAN 等.频谱效率是随着天线数量的增多而效率随之提高。MIMO信道容量的增加和收发天线的数量呈现出近似线性的关系,因此在5G无线系统内采取较多数量的天线是为了有效的提高系统容量。但是当前系统收发终端配备的收发天线数量不多,这是由于天线数量的增多使得系统的空间容量会被压缩,并且多数量天线技术复杂所造成的。
但是,大规模MIMO 技术的优势还是非常明显的,主要体现在以下几个方面:首先,大规模MIMO分辨率更强,能够更加深入挖掘到空间维度资源,从而使得多个用户能够在大规模MIMO的基站平台上实现同一频率资源的同时通信,因此,使得能够实现小规模数量基站的前提下高频谱的信息传输。其次,大规模 MIMO抗干扰性能强,这是由于其能够将波束进行集中。再次,能够极大程度的降低发射功率,提高发射效率。
2我国的研究和应用现状
我国对大规模MIMO 技术的研究主要是集中在信道模、信道容量以及传输技术等方面,在理论模型和实测模型方面的研究比较少,公认的信道模型当前还没有建立起来,而且传输方案都是采用TTD系统,用户数量少于基站数量使得导频数和用户数呈现出线性增长的关系。除此之外采用矩阵运算等非常复杂的运算技术来进行信号检测和信息编码。因此,我国要充分挖掘MIMO 技术的内在优势,结合实际来对通信信道模型进行深入的研究,并且在频谱效率、无线传输 方法 、合资源调配方法等方面应当进行更多的有效分析和研究。
(二)全双工技术
所谓全双工技术就是指信息的同时传输和同频率传输的一种通信技术。由于无线网络通信系统在信息传输过程中传输终端和接受终端存在一种固有的信号自干扰。全双工计划苏能够充分的提高频率利用率,以实现多频率的信息的信息传输,从而改变了一般通信系统不能够实现同频率和双向传输的技术现状,因此这种技术已经成为无线通信技术当前研究的一个重要的关键点。这种技术应用在5G无线通信系统中能够实现无线频谱资源得到充分的挖掘和利用。当前5G无线通信系统由于接受信号的终端和发射信号的终端频率之间存在着较大的差异,使得其产生自干扰的现象比较突出,是5G无线通信技术发展的一个主要瓶颈,因此,全双工技术在5G无线通信系统内有效的应用使得信号自干扰的问题能够通过相互抵消的方式得到有效的解决。通过模拟端干扰抵消、对已知的干扰信号的数字端干扰抵消等各种新的干扰技术的发展以及这些技术的有效结合使得极大多数信号之间的自干扰现象都基本上得到了有效的抵消。
(三)超密集异构网络技术
5G无线通信通信系统不仅包括无线传输技术,而且也包括后续演化的无线接入技术,因此,5G网络系统就是各种无线接入技术,例如,5G,4G,LTE, UMTS (universal mobile telecommunications system)以及wireless fidelity等技术共同组成的通信系统,在系统内部,宏站和小站共同存在,例如,Micro,Pico,Relay以及Femot等多层覆盖的异构网络。在异构网络内部,运营商和用户共同部署基站,而用户部署的主要是一些功率较低的小站,并且节点的类型也比较多使得网络拓扑变得相当复杂。并且由于异构网络网络基站的密集程度较高,因此其网络节点和用户终端之间的距离就更为接近,使得功率的效率和频谱的效率以及网络系统容量等方面比一般通信网络系统更为优良。
虽然这种技术应用于5G无线网络通信系统中有着非常良好的发展前景,但是也存在着一些缺陷,这种缺陷主要表现在以下几个方面:首先,由于节点之间比较密集使得节点之间的距离相应就比较短,这样就会造成系统内会存在同种无线接入技术之间的同频干扰的现象以及不同无线接入技术在共享频谱之间分层干扰的现象,这种问题的解决有赖于对5G无线通信网络系统进一步的深入研究。其次,由于系统内存在着大量的用户部署的节点,使得拓扑以及干扰图样呈现出范围较大的动态变化。因此,要加强应对这种动态变化的相关技术的研究。
结束语
5G无线网络系统的建立是建立在现有无线网络技术的进步以及新的无线接入技术的研发的基础之上,通过5G无线网络技术的进一步发展,将会在未来极大的拓展移动通信业务的应用领域和应用范围。
参考文献
[1]石炯.5G移动通信及其关键技术发展研究[J].石家庄学院学报,2015(06)
[2]尤肖虎.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J]中国科学,2014(05).
[3]杨绿溪.面向5G无线通信系统的关键技术综述[J]。东南大学学报,2015(09).
5g通信技术论文篇二:《试谈5G移动通信发展现状及其关键技术》
【摘要】 第5代移动通信(5G)是面向2020年以后的新一代移动通信系统,其愿景和需求已逐步得以确立,但相关技术发展目前仍处于探索阶段。本文简单介绍了5G移动通信的发展前景;概述了国内外5G移动通信的发展现状及相关研发单位和组织的学术活动;重点针对5G移动通信中富有发展前景的若干项关键技术做了详细的阐述,包括Massive MIMO、超密集异构网络、毫米波技术、D2D通信、全双工无线传输、软件定义网络、网络功能虚拟化和自组织网络等。
【关键词】 5G 发展现状 关键技术
前言
社会的进步,使人与人、人与万物的交集越来越大,人们对通信技术的需求和更优性能的追求在当今变得更加迫切。无论是在移动通信起步的伊始,还是迅速发展的当下,人们对移动通信的追求都是更快捷,更低耗,更安全。第五代移动通信为满足2020年以后的通信需求被提出,现今受到无数学人的关注。
第5代移动通信(fifth generation mobile communication network,5G)作为新一代的移动通信肩负着演进并创新现有移动通信的使命。它主要通过在当今无线通信技术的基础上演进并开发新技术加以融合从而构建长期的网络社会,是新、旧无线接入技术集成后方案总称,是一种真正意义上的融合网络。
一、5G发展现状
移动通信界,每一代的移动无线通信技术,从最开始的愿景规划,到技术的研发,标准的制定,商业应用直至其升级换代大致周期都是十年。每一次的周期伊始,谁能抢占技术高地,更早的谋划布局,谁就能在新一轮‘通信大洗牌’中获得领先优势。我国在5G之前的全球通信竞备中一直是落后或慢于发达国家的发展速度,因而在新一轮5G通信的竞备中国家是非常重视并给予了大力支持。2013年初,我国便成立了专项面对5G移动通信研究与发展的IMT-2020推进组,迅速明确了5G移动通信的愿景,技术需求,应用规划。2013年6月,国家863计划启动了5G移动通信系统先期研究一期重大项目。令人振奋的是2016年伊始,我国正式启动5G技术试验,这是我国通信业同国际同步的一个重要信号。
同样2013年以来,欧盟、韩国等国家与地区也成立相关组织并启动了针对5G的相关重大的科研计划[1]:1)METIS是欧盟第七框架计划中的一部分,项目研究组由爱立信、法国电信及欧洲部分学术机构共29个成员组成,旨在5G的愿景规划,技术研究等。2)5G PPP是由政府(欧盟)出资管理项目吸引民间企业与组织参加,其机制类似于我国的重大科技专项,计划发展800个成员,包括ICT的各个领域。3)5G Forum是由韩国发起的5G组织,成员涵盖政府,产业,运营商和高校,主要愿景是引领和推进全球5G技术。
二、5G关键技术
结合当前移动通信的发展势头来看,5G移动通信关键技术的确立仍需要进一步的考量和市场实际需求的检验。未来的技术竞争中哪种技术能更好的适应并满足消费者的需求,谁能够在各项技术中脱颖而出,现阶段仍然不能明确的确立。但结合当前移动通信网络的应用需求和对未来5G移动通信的一些展望,不难从诸多技术中 总结 出几项富有发展和应用前景的关键性技术[1]。
2.1 Massive MIMO
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术其实在5G之前的通信系统中已经得到了一些应用,可以说它是一种作为提高系统频谱效率和传输可靠性的有效手段。但因天线占据空间问题、实现复杂度大等一系列条件的制约,导致现有MIMO技术应用中的收发装置所配置的天线数量偏少。但在Massive MIMO中,将会对基站配置数目相当大的天线,将把现阶段的天线数量提升一到两个数量级。它所带来的巨大的容量和可靠性吸引了大量通信研究人员的眼球,彰显了该技术的优越性。
它的应用能够给我们带来的好处是:1)较于以往的多入多出系统,Massive MIMO可以加大对空间维度资源的利用,为系统提供更多的空间自由度。2)因其系统架构的优越性,可以做到降干扰、提升功率效率等。
同时它也存在着一系列问题:1)因缺乏大量理论建模、实测建模方面工作的支撑,当前没有认可度较高的信道模型。2)在获取信道信息时的开销要依靠信道互易性来降低,但是当前的假定方案中使用比较多的是TDD系统,且用户均为单天线,与基站天线数量相比明显不足,当用户数量增加时则会致使导频数量线性增加,冗余数据剧增。3)当前Massive MIMO面对的瓶颈问题主要是导频污染。
Massive MIMO在5G移动通信中的应用可以说是被寄予厚望,它将是5G区别以往移动通信的主要核心技术之一。
2.2 超密集异构网络
应5G网络发展朝着多元、综合、智能等方向发展的要求,同时随着智能终端的普及,数据流的爆炸式增长将逐步彰显出来,减小小区半径、增加低功率节点数等举措将成为满足5G发展需求并支持愿景中提到的网络流量增长的核心技术之一。超密集组网的组建将承担5G网络数据流量提高的重任。未来无线网络中,在宏站覆盖范围内,无线传输技术中的各种低功率的节点密度将会是现有密度5-15倍,站点间的距离将缩小到10米以内,站点与激活用户甚至能够做到一对一的服务,从而形成超密集异构网络[2]。超密集异构组网中,网络的密集化的构造拉近了节点与终端的距离,从而使功率效率和频谱效率加以提升,并且可以让系统容量得到巨幅提升。
2.3毫米波技术
在5G网络中,与即将面对的巨大的业务需求相冲突的是传统移动通信频谱资源已趋于饱和。如何将移动通信系统部署在6GHz以上的毫米波频段正成为业界广泛研究的课题。相比于传统移动通信频谱的昂贵授权费,MMW频段中包含若干免费频段,这使得其使用成本可能会降低。MMW频谱资源极为丰富可以寻找到带宽为数百兆甚至数千兆的连续频谱,连续频谱部署在降低部署成本的同时也提高了频谱的使用率[3]。 2.4 D2D通信
在未来5G网络中,无论是网络的容量还是对频谱资源的利用率上都将会得到很大空间的提升,丰富的信道模式以及出色的用户体验也将成为5G重要的研发着力点。D2D通信具有潜在的提升系统性能,增强用户体验,减轻基站压力,提高频谱利用率等前景,因而它也是未来5G网络的关键技术之一。
D2D通信是一种在蜂窝系统架构下的近距离数据直接传输技术。用户之间使用的智能终端可以在不经基站转发的情况下直接传输会话数据,且相关的控制信号仍由蜂窝网络负责。这种新型传输技术让终端可以借助D2D在网络覆盖盲区实现端到端甚至接入蜂窝网络,从而实现通信功能。
2.5全双工无线传输
全双工无线传输是区别于以往同一时段或同一频率下只能单向传输的一种通信技术。能够实现双向同时段、同频传输的全双工无线传输技术在提升频谱利用率上彰显出其优越性,它能够使频谱资源的利用趋于灵活化。全双工无线传输技术为5G系统挖掘无线频谱资源提供了一种很好的手段,使其成为5G移动通信研究的又一个 热点 技术。
同样,在全双工无线传输技术的应用上也有很多阻力因素:同频、同时段的传输,在接收端和发射端的直接功率差异是非常大的,会产生严重自干扰。而且全双工技术在同其他5G技术融合利用时,特别是在Massive MIMO条件下的性能差异现在还缺乏深入的理论分析[4]。
2.6软件定义网络(SDN)与网络功能虚拟化(NFV)
SDN技术是源于Internet的一种新技术。该技术的思路是将网络控制功能从设备上剥离,统一交由中心控制器加以控制,从而实现控、转分离,使控制趋于灵活化,设备简单化。
同时在考虑网络运营商的运维实际也提出了一种新型的网络架构体系NFV,该体系利用IT技术及其平台将网元功能虚拟化,根据用户的不同业务需求在VNF(Virtual Network Feature)的基础上进行相应的功能块连接与编排。NFV的核心所在即降低网络逻辑功能块和物理硬件模块的相互依赖,提高重用,利用软件编程实现虚拟化的网络功能,并将多种网元硬件归于标准化,从而实现软件的灵活加载,大幅度降低基础设备硬件成本。
2.7自组织网络
运营商在传统的移动通信网络中,网络的部署和基站的维护等都需要大量人工去一线维护,这种依赖人力的方式提供的服务低效、高昂等弊端一直深受用户诟病。因此,为了解决网络部署、优化的复杂性问题,降低运维成本相对总收入的比例,便有了自组织网络的概念。
SON的应用将会为无线接入技术带来巨大的便利,如实现多种无线接入技术的自我融合配置,网络故障自我愈合,多种网络协同优化等等。但当前在技术的完备上也存在一系列挑战:不支持多网络之间的协调,邻区关系因低功率节点的随机部署和复杂化需发展新的自动邻区关系技术等。
三、小结
5G移动通信作为下一代移动通信的承载者,肩负着特殊的使命,在完成人们对未来移动通信的诸多憧憬上被寄予厚望。本文概述了当前5G几项富有发展前景的关键性技术,结合5G一系列的发展背景和人们多方面的通信需求,对几项关键技术的利弊加以剖析。可以预计的是未来几年5G的支撑性技术将被确立,其关键技术的实验、标准的制定以及商业化的应用也将逐步展开。
参 考 文 献
[1]赵国峰,陈婧等.5G移动通信网络关键技术综述[J].重庆邮电大学学报(自然科学版),2015.08 DOI:10.3979/j.issn.1673-825X.2015.04.003
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5g通信技术论文篇三:《试论5G无线通信技术概念》
引言
近年来,移动通信技术已经历数次变革,从20世纪80年代速度慢、质量差、安全性小、业务量低的1G通信技术,到20世纪90年代提出的低智能的2G无线通信技术,再到近年来的频谱利用率较低的3G网络,和现在的前三代无可比拟的4G无线通信技术,可谓是长江后浪推前浪,一浪更比一浪高啊!5G无线通信工程技术作为当代最具前景的技术,将可以满足人们近期的对移动无线技术的需求。
15G无线网络通信技术的相关概念
5G无线网络通信技术实际上就是在前面无线网络技术的基础上不断改进充分利用无线互联网网络。这项技术是最近才在国际通信工程大会上被优点提出的,他将会是一项较为完美的、完善的无线通信技术,他将可能会将纳米技术运用到这种将会在未来占据一席之地的无线互联网网络工程中,运用纳米技术更好的做好防护工作,保护使用者的一切信息。在未来5G无线网络通信技术将会融合之前所有通信工程的优点,他将会是更为灵活与方便的核心网站,在运营过程中将会减少在传输过程中的能量损耗,速度更快。若是在传输信息的过程中受到阻碍,将会被立刻发现且能很好的保护个人信息起到保护作用。
5G无线网络通信技术将会有很多优点,不仅融会贯通了在它之前所有通信技术的长处而且集百家之长于一身,是个更加灵活的网络核心平台,也会就有更加激烈的竞争力。在这项网络技术中将会为人类提供更加优秀、比其他平台更优惠的价位,更接近人类生活的服务。它的覆盖面要比现如今的3G、4G的更为广阔,有利于用户更快更好的体验,智能化的服务与网络快速推进进程的核心化的全球无缝隙的连接。为了使人类体验到更优惠的、更先进化的、具有多样性的、保障人类通信质量的服务,我们必须利用有限的无限博频率接受更大的挑战,充分利用现在国家领导人为我们提供的宽松的网络平台,让5G无线网络通信技术在不久的将来更好的服务于我们。
25G无线网络通信技术的相关技术优点与特点
5G无线网络通信技术也就是指第五代移动网络通用技术,它与前几代通信技术有些许不同之处,他并不是独立存在的而是融合了别的技术的许多优点更为特别的是将现有的无限技术接入其中,它将实现真正意义上的改革,实现“天人合一”达到真正的融合。它的体型会更加的小巧,便于我们随时随地安装。现如今5G无线网络通信技术已经被提上日程,成为了全球相关移动通信讨论热议的话题,互联网公司在争先恐后的提高与改善自身的通信设备,加快创新的步伐,想要在未来的通信技术领域占据一席之地。现在让我么一起来探讨一下他可能具有哪些其他通信技术无可比拟的优点与特点:
(1)全新的设计理念:在未来5G无线网络通信技术将会是所有通信工程中的龙头老大,它设计的着重点是室内无限的覆盖面与覆盖能力,这与之前的通信工程的最根本的设计理念都不同。
(2)较高的频率利用率:5G无线网络通信技术将会使用较高频率的赫兹,而且会被广泛的使用在生活中但是我们国家现阶段的技术水平还较为低下,达不到这样的层次,所以我们必须先提高我们的科学技术,才能跟上通信技术更新的步伐。
(3)耗能、成本投入量较低:之前我们所使用的通信工程技术都是较为简单的将物理层面的知识营运的网络中,没有创新意识,不能够将环保的理念运用到通信工程中,都是一些较为传统的方法与手段,只是一味的追求经济利益。现如今随着科技的进步我们需要做到全方面的考虑,不能只注重眼前利益,所以低耗能、高质量的通信技术将是未来5G无线网络通信技术要面临的主要问题,也是难点问题,我们必须学会适时的对相应状况作出调整。
(4)优点:5G无线网络通信技术作为未来世界通信技术的主力,在不久将会得到实质性的开展,他将大大的提高我们的上网速度,将资源合理有效的利用起来,较其他之前的通信技术上升到一个新的层面,安全性也会得到保障不会出现个人信息外漏的现象,总而言之它的各个方面将都会得到改善,成为人们心中理想的模样,它具有较大的灵活程度可以适时更具客户的需求做出合理的调整,它的优点相信不久我们就会有切身的感受.
3小结
随着现代的快速进步,移动无线通讯技术也紧随时代的进步,呈现着日新月异的变革,现如今我国综合国力已经得到了很大程度的提高,当然在通信技术领域这一块我们也不愿屈居人后,必须加快通信技术改革与创新的脚步,满足人们对互联网的需求,尽快的、更好的发展5G无线网络通信技术才能在未来的通信技术中立于不败之地。
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F. 无线传感网络论文(zigbee),监测方面的
我进图书馆的万方系统,搜索“无线传感”,有3814个论文,好多呀,我把前10篇题目复制一下,你看看要哪个? [论文标题] 无线传感器车载自动投放装置及控制[英文标题] Automatically Vehicular Launching Device and Control for Wireless Sensor[作者] 刘光 孙凤池 苑晶 郭长波[作者单位] 南开大学,软件学院,天津,300071[作者信息] 刘光、孙凤池、苑晶、郭长波,南开大学,软件学院,天津,300071[作者英文名] LIU Guang SUN Feng-chi YUAN Jing GUO Chang-bo[第一作者] 刘光[第一作者单位] 南开大学,软件学院,天津,300071[作者个数] 4[刊名] 自动化与仪表[英文刊名] AUTOMATION & INSTRUMENTATION[期刊类别] TP[期刊ID] zdhyyb[核心期刊标记] H0H00[年] 2009[卷] 24[期] 09[页码] 36-40[栏目名称] 计算机应用[栏目英文名] COMPUTER ALPPLIATIONS[分类号] TP368.1[关键词] 无线传感器 控制器 自动投放装置[摘要] 分析无线传感器的应用趋势,提出了动态布置无限传感器的需要,然后设计并实现了一种无线传感器车栽自动投放装置及其控制器.详细介绍了该自动投放装置的结构、控制原理、软硬件设计、抗干扰措施.实验证明该装置具有运行稳定、可靠,结构简单等优点.[PDF全文] zdhyyb/zdhy2009/0909pdf/090911.pdf[URL文摘] zdhyyb/zdhy2009/0909/090911.htm[基金项目] 国家自然科学基金项目(60605021)[论文编号] 1001-9944(2009)09-0036-05[文献标识码] A[记录ID] zdhyyb200909011[入库日期] 20091124------------------------------------------[论文标题] 分布式多机器人通信仿真系统[英文标题] A simulated communications system for distributed multi-robots[作者] 蔡自兴 任孝平 邹磊[作者单位] 中南大学,信息科学与工程学院,湖南,长沙,410075[作者信息] 蔡自兴、任孝平、邹磊,中南大学,信息科学与工程学院,湖南,长沙,410075[作者英文名] CAI Zi-xing REN Xiao-ping ZOU Lei[第一作者] 蔡自兴[第一作者单位] 中南大学,信息科学与工程学院,湖南,长沙,410075[作者个数] 3[刊名] 智能系统学报[英文刊名] CAAI TRANSACTIONS ON INTELLIGENT SYSTEMS[期刊类别] TP[期刊ID] xdkjyc[核心期刊标记] 00000[年] 2009[卷] 4[期] 04[页码] 309-313[分类号] TP393.01[关键词] 多机器人系统 仿真系统 通信网络 连通覆盖 虚拟力[摘要] 针对目前多机器人通信仿真系统较少的问题,进行了多机器人通信仿真系统的设计研究.提出的多移动机器人通信仿真系统设计方案,侧重于反映通信网络的拓扑变化情况,以及多个机器人之间是如何进行通信的.仿真系统预留了机器人控制算法的接口,便于结合机器人避碰、任务分配、连通覆盖等进行综合研究.多机器人覆盖研究是目前多移动机器人和无线传感器网络中的一个研究热点, 针对这个问题,采用了虚拟力分配策略,使得多机器人在保持连通性的同时尽可能大地覆盖某一区域,最后以六边形覆盖为约束条件进行了区域覆盖,并实现了该仿真系统的原型.实验表明,该仿真系统能准确地模拟多机器人在保持相互通信的情况下,达到最大化的区域覆盖.证实了基于虚拟力覆盖策略的有效性.[PDF全文] xdkjyc/xdkj2009/0904pdf/090405.pdf[URL文摘] xdkjyc/xdkj2009/0904/090405.htm[基金项目] 国家自然科学基金资助项目(90820302,60805027);国家博士点基金资助项目(200805330005);湖南省院士基金资助项目(2009FJ4030);质检公益行业科研专项项目(20081002).[论文编号] 1673-4785(2009)04-0309-05[文献标识码] A[记录ID] xdkjyc200904005[入库日期] 20091124------------------------------------------[论文标题] 基于CC2420的ZigBee犯人劳作安全管理系统[英文标题] ZigBee for Prisoner's Working Management System Based on CC2420[作者] 翁哲[作者单位] 武警工程学院通信工程系,陕西西安710086[作者信息] 翁哲,武警工程学院通信工程系,陕西西安710086[作者英文名] WENG Zhe[第一作者] 翁哲[第一作者单位] 武警工程学院通信工程系,陕西西安710086[作者个数] 1[刊名] 西安文理学院学报(自然科学版)[英文刊名] JOURNAL OF XI'AN UNIVERSITY OF ARTS AND SCIENCE(NATURAL SCIENCE EDITION)[期刊类别] NA[期刊ID] xajyxyxb[核心期刊标记] 00000[年] 2009[卷] 12[期] 03[页码] 42-45[分类号] TN914[关键词] 射频 无线通信 CC2420 PICl8[摘要] ZigBee技术是近年来通信领域中的研究热点,具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活的优势,被称为无线传感器网络的国际标准.鉴于犯人外出劳作或在监区内活动无法有效监控的情况,主要介绍了一种基于Zigbee技术的射频收发芯片CC2420和以PIC18系列单片机为控制核心的犯人劳作无线安全管理系统,对其工作原理进行了分析,给出了设计思路和软硬件流程设计.该系统将可大大提高对犯人的管控.[PDF全文] xajyxyxb/xajy2009/0903pdf/090312.pdf[URL文摘] xajyxyxb/xajy2009/0903/090312.htm[论文编号] 1008-5564(2009)03-0042-04[文献标识码] A[记录ID] xajyxyxb200903012[入库日期] 20091124------------------------------------------[论文标题] 基于微粒群模型的移动传感器网络部署研究[英文标题] Deployment of Wireless Sensor Networks Mobile Nodes Based on Particle Swarm Optimization Model[作者] 户晓玲 曾建潮[作者单位] 太原科技大学复杂系统与计算智能实验室,山西太原,030024[作者信息] 户晓玲、曾建潮,太原科技大学复杂系统与计算智能实验室,山西太原,030024[作者英文名] HU Xiao-ling ZENG Jian-chao[第一作者] 户晓玲[第一作者单位] 太原科技大学复杂系统与计算智能实验室,山西太原,030024[作者个数] 2[刊名] 计算机技术与发展[英文刊名] COMPUTER TECHNOLOGY AND DEVELOPMENT[期刊类别] TP[期刊ID] wjfz[核心期刊标记] 00000[年] 2009[卷] 19[期] 10[页码] 81-84,88[栏目名称] 智能、算法、系统工程[分类号] TP393[关键词] 无线传感器网络 部署 微粒群算法 覆盖盲区[摘要] 传感器节点的部署是无线传感器网络中的很重要的问题,因为它反映了传感器网络的成本和监视能力.为了减少传感器节点部署时产生的覆盖盲区,提高网络的覆盖率,提出了一种新的基于微粒群模型的移动传感器节点位置优化配置算法.该算法根据节点的位置信息建立节点部署优化模型.利用微粒群算法求解该优化模型,优化过程中的最优解作为节点的最终配置位置.仿真结果表明该算法最大可能地减少了网络中的覆盖盲区,有效改善了网络的覆盖率.[PDF全文] wjfz/wjfz2009/0910pdf/091022.pdf[URL文摘] wjfz/wjfz2009/0910/091022.htm[基金项目] 国家自然科学基金资助项目(60674104)[论文编号] 1673-629X(2009)10-0081-04[文献标识码] A[记录ID] wjfz200910022[入库日期] 20091124------------------------------------------[论文标题] 无线传感器网络任务分配的粒子群优化算法[英文标题] Research on PSO Algorithm of Task Allocation in Wireless Sensor Network[作者] 陈庆枝[作者单位] 福建莆田学院电子信息工程学系,福建,莆田,351100[作者信息] 陈庆枝,福建莆田学院电子信息工程学系,福建,莆田,351100[作者英文名] CHEN Qing-[第一作者] 陈庆枝[第一作者单位] 福建莆田学院电子信息工程学系,福建,莆田,351100[作者个数] 1[刊名] 苏州科技学院学报(工程技术版)[英文刊名] JOURNAL OF UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OF SUZHOU(ENGINEERING AND TECHNOLOGY)[期刊类别] TA[期刊ID] szcjhbxyxb[核心期刊标记] 00000[年] 2009[卷] 22[期] 03[页码] 58-61,69[分类号] TP391[关键词] 无线传感器网络 任务分配 粒子群优化[摘要] 为延长网络生命周期,减少网络能量消耗和均衡网络负载,引入了离子群优化算法,提出了一种基于离散粒子群优化的任务分配算法.该算法根据任务总完成时间和能量损耗,建立代价函数,实现优化任务分配策略.引人变异算子,很好地保持了种群的多样性并提高了算法的全局搜索能力.仿真实验结果表明算法是可行的和有效的.[PDF全文] szcjhbxyxb/szcj2009/0903pdf/090315.pdf[URL文摘] szcjhbxyxb/szcj2009/0903/090315.htm[论文编号] 1672-0679(2009)03-0058-04[文献标识码] A[记录ID] szcjhbxyxb200903015[入库日期] 20091124------------------------------------------[论文标题] 无线传感器网络簇首生成算法的比较研究[英文标题] Comparison of Cluster-head Selection Algorithms in Wireless Sensor Networks[作者] 万润泽 许芷岩[作者单位] 湖北第二师范学院计算机学院,武汉430205[作者信息] 万润泽、许芷岩,湖北第二师范学院计算机学院,武汉430205[作者英文名] WAN Run-ze XUN Zhi-yan[第一作者] 万润泽[第一作者单位] 湖北第二师范学院计算机学院,武汉430205[作者个数] 2[刊名] 湖北第二师范学院学报[英文刊名] JOURNAL OF HUBEI UNIVERSITY OF EDUCATION[期刊类别] GA[期刊ID] pxyyj-hbjyxyxb[核心期刊标记] 00000[年] 2009[卷] 26[期] 08[页码] 24-26[栏目名称] 基础理论研究[分类号] TP393[关键词] 无线传感器网络 簇首生成 比较[摘要] 在无线传感器网络中,簇首节点通常具有较高的能量,负责其所在区域的内信息的处理和转发,因此簇首的选取对于网络的生命周期至关重要.本文对几种典型簇首生成算法从簇首产生速度、簇的形成速度、簇的维护开销、簇的负载均衡性和算法的健壮性、扩展性、节能性等方面做了综合分析.[PDF全文] pxyyj-hbjyxyxb/pxyy2009/0908pdf/090811.pdf[URL文摘] pxyyj-hbjyxyxb/pxyy2009/0908/090811.htm[基金项目] 湖北省高校中青年科技创新团队项目(资助号:T200904);湖北第二师范学院院管课题.[论文编号] 1674-344X(2009)08-0024-03[文献标识码] A[记录ID] pxyyj-hbjyxyxb200908011[入库日期] 20091124------------------------------------------[论文标题] 基于ZigBee的工业环境监测网络节点的设计[英文标题] Design of the Instrial Environment Monitoring Network Node Based on ZigBee[作者] 郝宪锋 刘广孚[作者单位] 中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,东营,257061[作者信息] 郝宪锋、刘广孚,中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,东营,257061[作者英文名] HAO Xian-feng LIU Guang-fu[第一作者] 郝宪锋[第一作者单位] 中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,东营,257061[作者个数] 2[刊名] 科学技术与工程[英文刊名] SCIENCE TECHNOLOGY AND ENGINEERING[期刊类别] NT[期刊ID] kxjsygc[核心期刊标记] 00H00[年] 2009[卷] 9[期] 18[页码] 5562-5564,5581[栏目名称] 研究简报[栏目英文名] Research Notes[分类号] TP393.06[关键词] 环境监测 无线传感器网络 ZigBee CC2430[摘要] 介绍了Zigbee技术及网络拓扑结构,在此基础之上构建了基于Zigbee的工业环境监测网络.以CC2430芯片为核心,设计了一种应用于工业环境监测的无线传感器网络节点,并详细阐述了网络节点中无线通信模块和数据采集模块的设计.[PDF全文] kxjsygc/kxjs2009/0918pdf/091872.pdf[URL文摘] kxjsygc/kxjs2009/0918/091872.htm[论文编号] 1671-1819(2009)18-5562-04[文献标识码] A[记录ID] kxjsygc200918072[入库日期] 20091124------------------------------------------[论文标题] 基于虚拟栅格的无线传感器网络路由协议[英文标题] VIRTUAL GRID BASED ROUTING PROTOCOL FOR WIRELESS SENSOR NETWORK[作者] 云春峰 王培康[作者单位] 中国科学技术大学电子工程与信息科学系,安徽,合肥,230027[作者信息] 云春峰、王培康,中国科学技术大学电子工程与信息科学系,安徽,合肥,230027[作者英文名] Yun Chunfeng Wang Peikang[第一作者] 云春峰[第一作者单位] 中国科学技术大学电子工程与信息科学系,安徽,合肥,230027[作者个数] 2[刊名] 计算机应用与软件[英文刊名] COMPUTER APPLICATIONS AND SOFTWARE[期刊类别] TP[期刊ID] jsjyyyrj[核心期刊标记] H0000[年] 2009[卷] 26[期] 09[页码] 200-202,218[栏目名称] 网络与通信[关键词] 无线传感器网络 虚拟栅格 拓扑控制 路由协议[摘要] 提出一种基于虚拟栅格的分簇路由协议.在本协议中汇聚节点动态、随机地建立虚拟栅格,同时形成簇结构;并依据剩余能量以及簇的整体能量消耗选择簇头.本协议不但减少了控制信息和冗余信息,而且均衡了传感器节点的能量消耗.仿真的结果表明本协议是能量有效、可扩展的无线传感器路由协议.[PDF全文] jsjyyyrj/jsjy2009/0909pdf/090964.pdf[URL文摘] jsjyyyrj/jsjy2009/0909/090964.htm[记录ID] jsjyyyrj200909064[入库日期] 20091124------------------------------------------[论文标题] 无线传感器网络距离无关定位算法研究[英文标题] Research on Range-free Localization Algorithm in Wireless Sensor Networks[作者] 许秀兰[作者单位] 常熟理工学院计算机科学与工程学院,江苏,常熟,215500[作者信息] 许秀兰,常熟理工学院计算机科学与工程学院,江苏,常熟,215500[作者英文名] XU Xiu-lan[第一作者] 许秀兰[第一作者单位] 常熟理工学院计算机科学与工程学院,江苏,常熟,215500[作者个数] 1[刊名] 计算机与现代化[英文刊名] COMPUTER AND MODERNIZATION[期刊类别] TP[期刊ID] jsjyxdh[核心期刊标记] 00000[年] 2009[期] 10[页码] 6-9[栏目名称] 算法与分析与设计[栏目英文名] ANALYSIS AND DESIGN OF ALGORITHM[分类号] TP301[关键词] 无线传感器网络 节点定位 距离无关定位 定位算法 定位系统[摘要] 网络自身定位问题是无线传感器网络的基本和重要问题之一.由于range-based定位机制的局限性,无需配置测距或测角设备,硬件成本低的距离无关定位算法被提出.根据是否有无锚节点来论述和比较现有的距离无关定位算法,提出距离无关定位算法需进一步研究解决的问题.[PDF全文] jsjyxdh/jsjy2009/0910pdf/091003.pdf[URL文摘] jsjyxdh/jsjy2009/0910/091003.htm[论文编号] 1006-2475(2009)10-0006-04[文献标识码] A[记录ID] jsjyxdh200910003[入库日期] 20091124------------------------------------------[论文标题] 一种无线传感器网络的路由异常检测方案[英文标题] A Scheme for Routing Anomaly Detection in Wireless Sensor Networks[作者] 宋建华[作者单位] 湖北大学数学与计算机科学学院,湖北,武汉,430062[作者信息] 宋建华,湖北大学数学与计算机科学学院,湖北,武汉,430062[作者英文名] SONG Jian-hua[第一作者] 宋建华[第一作者单位] 湖北大学数学与计算机科学学院,湖北,武汉,430062[作者个数] 1[刊名] 湖北财经高等专科学校学报[英文刊名] JOURNAL OF HUBEI COLLEGE OF FINANCE AND ECONOMICS[期刊类别] FA[期刊ID] hbcjgdzkxxxb[核心期刊标记] 00000[年] 2009[卷] 21[期] 04[页码] 53-55[栏目名称] 教育研究[分类号] TP393.08[关键词] 无线传感器网络 路由攻击 异常检测[摘要] 路由安全问题是无线传感器网络的关键技术之一.本文提出了一种如何将异常检测技术应用到无线传感器网络的路由安全中的方案.[PDF全文] hbcjgdzkxxxb/hbcj2009/0904pdf/090415.pdf[URL文摘] hbcjgdzkxxxb/hbcj2009/0904/090415.htm[基金项目] 国家自然科学基金(60603069);湖北省自然科学基金(21306ABA016);武汉大学软件工程国家重点实验室开放基金(SKLSE20080709).[论文编号] 1009-170X(2009)04-0053-03[文献标识码] A[记录ID] hbcjgdzkxxxb200904015[入库日期] 20091124------------------------------------------
G. 无线电通信的毕业论文
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匿名通信技术在电子商务中的应用
[摘 要] 随着Internet的迅猛发展和广泛应用,网上的匿名和隐私等安全问题也逐步成为全球共同关注的焦点,尤其在电子商务领域。文章从匿名通信技术的概述入手,简要论述了洋葱路由Tor匿名通信技术及其在电子商务中的应用。
[关键词] 网络安全 电子商务 匿名通信 洋葱路由
随着Internet技术的飞速发展,基于网络技术的电子商务应运而生并迅速发展。电子商务作为一种新兴的现代商务方式,正在逐步替代传统的商业模式。然而,网络交易安全也逐步成为电子商务发展的核心和关键问题。特别是随着网民的不断增多,信息网络中的隐私和保护已经成为广大网民最为关注的问题之一。据统计,有58%的电子商务消费者担心个人隐私得不到有效保障而放弃了网上购物等业务。因此,网络中的隐私权保护问题将成为困扰电子商务发展的重要保障。文章主要针对电子商务活动中存在的隐私权保护问题,简要论述了电子商务交易中的匿名通信及相关技术。
一、匿名通信系统技术
作为网络安全来说,它的技术总是针对防御某些网络攻击而提出来的,匿名通信技术也不例外。匿名通信技术是指通过一定的方法将数据流中的通信关系加以隐藏,使窃听者无从直接获知或推知双方的通信关系和通信的一方。匿名通信的一个重要目的就是隐藏通信双方的身份信息或通信关系,从而实现对网络用户的个人通信隐私以及对涉密通信更好的保护。在电子商务不断发展的今天,匿名通信技术作为有效保护电子商务活动中的电子交易起着相当重要的作用。
通常,按照所要隐藏信息的不同,可以将匿名分为三种形式:发起者匿名(Sender anonymity)即保护通信发起者的身份信息,接收者匿名(Recipient anonymity)即保护通信中接收者的身份信息,发起者或接收者的不可连接性(Unlinkability of Sender and Recipient)即通过某种技术使通信中的信息间接地到达对方,使发送者与接收者无法被关联起来。
二、Tor匿名通信系统
1.Tor匿名通信系统概念
所谓Tor(The Second Onion Router),即第二代洋葱路由系统,它由一组洋葱路由器组成(也称之为Tor节点)。这些洋葱路由器用来转发起始端到目的端的通信流,每个洋葱路由器都试图保证在外部观测者看来输入与输出数据之间的无关联性,即由输出的数据包不能判断出其对应输入的数据包,使攻击者不能通过跟踪信道中的数据流而实现通信流分析。Tor是一个由虚拟通道组成的网络,团体和个人用它来保护自己在互联网上的隐私和安全。
与传统的匿名通信系统不同,Tor并不对来自不同用户的数据进行任何精确的混合,即不采用批量处理技术,这样可保证所有连接的数据被公平地转发。当一个连接的流缓存为空时,它将跳过这一连接而转发下一个非空连接缓存中的数据。因为Tor的目标之一是低延迟,所以它并不对数据包进行精确的延迟、重新排序、批量处理和填充信息丢弃等传统操作。
2.Tor匿名通信技术分析
洋葱路由技术的提出主要目的是在公网上实现隐藏网络结构和通信双方地址等关键信息,同时可以有效地防止攻击者在网上进行流量分析和窃听。洋葱路由技术结合Mix技术和Agent代理机制,不用对Internet的应用层进行任何修改,通过洋葱代理路由器,采用面向连接的传输技术,用源路由技术的思想对洋葱包所经过的路由节点进行层层加密封装,中间的洋葱路由器对所收到的洋葱包进行解密运算,得出下一跳的路由器地址,剥去洋葱包的最外层,在包尾填充任意字符,使得包的大小不变,并把新的洋葱包根据所指示的地址传递给下一个洋葱路由器。
洋葱路由方案采用了实时双向隐藏路径的实现方法,它是在请求站点W上的代理服务器与目标主机之间进行匿名连接,其数据流经过若干中间洋葱路由器后抵达目的站点而形成一条隐藏路径。为了在请求和响应站点之间建立一条会话路径,请求站点的代理确定一连串的安全路由器以形成通过公网的路径,并利用各洋葱路由器的公钥构造一个封装的路由信息包,通过该路由信息包把双向会话加密密钥和加密函数分配给各洋葱路由器。若分配成功则在请求和响应站点之间建立了一条洋葱隐藏路径。建立这样的隐藏路径采用松散源路由方式,为增强抵抗路径分析能力,洋葱包采用填充技术,在每个洋葱路由器站点之间传送的信息包大小是相同的。
3.国内外研究现状
Tor是第二代洋葱路由的一种实现,网络用户通过Tor可以在因特网上进行匿名通信与交流。最初该项目由美国海军研究实验室(US Naval Research Laboratory)赞助。2004年,Tor成为电子前哨基金会(Electronic Frontier Foundation,EFF)的一个项目。2005年后期,EFF不再赞助Tor项目,但开发人员继续维持Tor的官方网站。我们可以在http://tor.eff.org网站上很容易下载到Tor程序,并且通过Tor可以进行匿名通信。而且,Tor主要是针对现阶段大量存在的流量过滤、嗅探分析等工具,在JAP之类软件基础上改进的,支持Socks5,并且支持动态代理链,因此难于追踪,可以有效地保证网络的安全性。此外,Tor已经实现了匿名原理的分析与设计,但是并没有一个规范的协议标准,因为它是不断发展变化的,Tor是一个工具集,最新的版本(稳定版 0.1.2.17;测试版0.2.0.6-alpha)修正了一些严重的安全漏洞。
三、结束语
总之,网络隐私权的保护是一项庞大的工程。在基于匿名通信技术的电子商务环境下,采取何种匿名通信技术要依实际情况而定,还要综合运用其他网络安全技术措施,例如防火墙技术、病毒防护技术、认证技术、加密技术等。只有这样,才能确保电子商务活动的双方进行安全电子交易,从而进一步促进我国电子商务蓬勃发展。
参考文献:
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H. 毕业论文题目:无线办公室网络设计
利用无线网络技术组建小型无线办公网络
随着网络技术的发展,笔记本电脑的
普及,人们对移动办公的要求越来越高。
传统的有线局域网要受到布线的限制,因
此高效快捷、组网灵活的无线局域网应运
而生。现在很多高校和大型企业已经实现
了无线局域网。
1无线局域网的优点
无线局域网WLAN(wireless local area
network)是计算机网络与无线通信技术相
结合的产物。它以无线多址信道作为传输
媒介,利用电磁波完成数据交互,实现传统
有线局域网的功能。无线局域网具有以下
特点:
1.1安装便捷
无线局域网免去了大量的布线工作,
只需要安装一个或多个无线访问点(access
point,AP)就可覆盖整个建筑的局域网络,
而且便于管理、维护。
1.2高移动性
在无线局域网中,各节点可随意移动,
不受地理位置的限制。目前,AP可覆盖
10~100 m。在无线信号覆盖的范围内,均
可以接入网络,而且WLAN能够在不同运
营商、不同国家的网络间漫游。
1.3易扩展性
无线局域网有多种配置方式,每个AP
可支持100多个用户的接入,只需在现有无
线局域网基础上增加AP,就可以将几个用
户的小型网络扩展为几千用户的大型网
络。
2无线局域网的技术分析
无线局域网的基础还是传统的有线局
域网,是有线局域网的扩展和替换。是在
有线局域网的基础上通过无线HUB、无线
访问节点(AP)、无线网桥、无线网卡等
设备使无线通信得以实现。与有线网络一
样,无线局域网同样也需要传送介质。只
是无线局域网采用的传输媒体不是双绞线
或者光纤,而是红外线(IR)或者无线电波
(RF),以后者使用居多。
3无线局域网的主要协议标准
无线接入技术区别于有线接入的特点
之一是标准不统一,不同的标准有不同的
应用。目前比较流行的有802.11标准、新
贵蓝牙(Bluetooth)标准以及HomeRF(家
庭网络)标准。
3.1 802.11协议简介
IEEE在1997年为无线局域网制定─
─IEEE 802.11协议标准。总数据传输速
率设计为2Mbit/s,两个设备之间的通信可
以设备到设备的方式进行,也可以在基站
或者访问点的协调下进行。
3.1.1 IEEE 802.11b
是无线局域网的一个标准。其载波的
频率为2.4GHz,可提供1、2、5.5及
11Mbit/s的多重传送速度。IEEE 802.11b
是所有无线局域网标准中最着名,也是普
及率最广的标准。它有时也被错误地标为
Wi-Fi。实际上Wi-Fi是无线局域网联盟
(WLANA)的一个商标,该商标仅保障使
用该商标的商品互相之间可以合作,与标
准本身实际上没有关系。
3.1.2 IEEE 802.11a
是802.11原始标准的一个修订标准,
于1999年获得批准。802.11a标准采用了
与原始标准相同的核心协议,工作频率为
5GHz,最大原始数据传输率为54Mbit/s。
3.1.3 IEE 802.11g
其载波的频率为2.4GHz,原始传送速
度为54Mbit/s,净传输速度约为24.7Mbit/
s。802.11g的设备向下与802.11b兼容。
现在很多无线路由器厂商已经应市场
需要而在IEEE 802.11g的标准上另行开
发新标准,并将理论传输速度提升至
108Mbit/s或125Mbit/s。
3.2蓝牙
蓝牙(IEEE 802.15)是一项新标准,
“蓝牙”是一种极其先进的大容量近距离
无线数字通信的技术标准,其目标是实现
最高数据传输速度1Mbit/s(有效传输速
率为721kbit/s)、最大传输距离为10cm~
10m,通过增加发射功率可达到100m。蓝
牙比802.11更具移动性,比如,802.11限
制在办公室和校园内,而蓝牙却能把一个
设备连接到LAN(局域网)和WAN(广
域网),甚至支持全球漫游。此外,蓝牙成
本低、体积小,可用于更多的设备。“蓝牙”
最大的优势还在于,在更新网络骨干时,如
果搭配“蓝牙”架构进行,使用整体网路的
成本肯定比铺设线缆低。
4无线局域网的安全性
无线局域网采用公共的电磁波作为载
体,容易受到非法用户入侵和数据窃听。
无线局域网必须考虑的安全因素有三个:
信息保密、身份验证和访问控制。为了保
障无线局域网的安全,要使用适当的技术,
主要有:物理地址(MAC)过滤、服务集标
识符(SSID)匹配、有线等效保密(WEP)、有
线等效保密(WEP)、虚拟专用网络(VPN)、
Wi-Fi保护访问(WPA)。要针对自己网络
的特点和要求,来选择相应的技术。
5小型无线办公网络组网方案
5.1 Wi-Fi与蓝牙的选择
根据目前的无线技术状况,目前主要
是通过蓝牙及802.11b/a/g二种无线技术
组建无线办公网络。现比较如下:
(1)蓝牙技术的数据传输速率为1Mbit/
s,通信距离为10m左右;而802.11b/a/g的
数据传输速率达到了11Mbit/s,并且有效
距离长达100m,更具有“移动办公”的特
点,可以满足用户运行大量占用带宽的网
络操作,所以802.11b/a/g比较适合用在办
公室构建无线网络(特别是笔记本电脑)。
(2)从成本来看,802.11b/a/g比较廉
价,目前很多笔记本一般都为迅弛平台,本
身集成了802.11b/a/g无线网卡,用户只要
购买一台无线局域网接入器(无线AP)即
可组建无线网络。蓝牙则要根据网络的概
念提供点对点和点对多点的无线连接。在
任意一个有效通信范围内,所有设备的地
位都是平等的。当然,从另一个角度来看,
蓝牙更适合家庭组建无线局域网。
5.2 Wi-Fi无线网络组网方案
在组建Wi-Fi无线网络前,需要准备无
线网卡和无线AP,如果电脑本身不具备无
线网卡,那么可以购买相同协议的PCMICA、
USB等接口的802.11b无线网卡。另一个就
是无线AP的选择了,建议这类用户选择小
型办公使用的USB无线AP。根据资金实力
选择功能和性能较强一点的,这关系到办公
电脑上网的稳定性和安全性。
在实际组建当中,比如有5台电脑,其
中1台放在单独一间房间里,另外4台在办
公的大房间里,并且使用ADSL拨号的电
话也在1号机器上。因此,将无线AP安装
到1号机器上,其它机器通过无线网关连
接到1号机器的AP上组成无线网络
5.3无线网络的安装
设备准备好后,就需要将设备安装并
配置。
首先是无线网卡的安装,不管是使用笔记
本内置无线网卡,还是通过扩展安装无线网
卡,首先需要安装好无线网卡的驱动程序。
接下来进行无线网络的安装,要求计
算机的操作系统至少为Windows XP SP2,
它对无线的支持也有很大程度的提高。可
直接进入“控制面板”的“无线网络安装
向导”进行配置。此外,根据你所选用的设
备为每台电脑的无线网卡设置一个IP地
址、进行安全设置。
6结语
无线局域网把网络和移动应用有机地
结合在一起,克服了有线局域网的不足,随
着各种技术、标准的完善,无线局域网将
越来越成熟,为人们提供一个高速、灵活
的多媒体网络。