通信标准与规范精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇通信标准与规范，期待它们能激发您的灵感。

篇1

【关键词】：电力通信；存在问题；标准体系；发展趋势

引言

电力通信是保障电网安全生产、优质运行的重要支撑，电力通信网建设水平关系到电网坚强智能。在智能电网和能源互联网“两化融合”大力推进的形势下，电力通信作为推动电力企业集约化经营与精细化管理的重要基础，迎来新的机遇和挑战。电力系统信息化、数字化、自动化、互动化建设，将实现在发电、输电、变电、配电、用电和调度等各个环节的数据采集数字化、生产过程自动化、业务处理互动化、经营管理信息化、战略决策科学化，开创电力智能化新时代。

1、电力系统通信标准现状

我国电力通信技术标准体系起步于20世纪90年代左右，是随着电力企业的整顿、安全文明生产达标、创一流活动的开展而进行，特别是在创一流的时候对通信等技术标准有了一个明确的要求，从此电力通信的技术标准逐渐在电力企业当中逐步推广实施，在电力通信技术的发展中发挥着至关重要的作用。相关技术标准也从较为单一的通信电缆和电力线载波通信技术标准到包含光纤、数字微波、卫星等多种通信手段并用，从局部点线通信方式到覆盖全国的干线通信网和以程控交换为主的全国电话网、移动电话网、数字数据网相关标准。

2电力通信标准体系方案研究

2.1设计目标

紧密结合电力行业和通信技术发展趋势，建立电力通信技术标准体系框架和顶层设计，适时组建相关标委会或工作组，为电力行业通信领域发展提供技术支持；依据电网发展方向和工作重点，持续推进重点领域和重点标准突破，提高标准水平；通过政策引导和市场推动加强标准宣贯，为电力通信领域发展提供标准化技术支撑。

2.2设计要求

电力通信标准体系应服务于电力行业发展需求、突出电力行业特色，除了具有标准体系的继承性、完整性、先进性、可操作性等基本要求外，还需考虑以下要求：（1）覆盖广泛。电力通信标准体系构建是一个综合化的过程，覆盖电力通信全过程，需要满足电力行业各专业的通信需求，这是由电力通信服务于电力生产的本质所决定的。此外，电力通信网络自身的网络规划、建设、运维与管理等工作也是电力通信标准体系中的重要组成部分。因此电力通信标准体系需要兼顾各环节、各类业务类型的需求，形成最佳的体系方案，使每个环节、每类业务的需求都能够在标准体系中得到充分体现。（2）协调推进。电力通信标准体系虽然涉及领域广泛，但作为体系而言，其功能更强调并反映出整体性。电力通信标准体系内各个具体通信标准的功能是相互协调、衔接的，不协调之处应及时调整，以利于功能互补，形成合力，共同推进电力通信领域乃至电力行业的全面发展。

2.3设计特征

电力通信标准体系旨在加强科学管理、提高规划效率、促进通信网安全稳定、推进电力通信领域标准化工作，需具备以下特征：（1）充分考虑国行标体系要求，与现有的电力标准体系和信息通信标准体系具有良好的集成性。已有的通信标准分散于其他标准体系的不同分支中，该标准体系能够与其他的标准体系进行匹配，便于标准的管理与应用。（2）根据电力通信业务流程进行分类，便于电力通信专业理解和使用。各个标准子系统有利于在本专业内实行有序化管理，利于各企业采用标准来规范各区域电力通信网络的规划建设、运维管理，有利于网络资源的合理有效配置以及规范化操作，从而减少重复性、不必要的技术浪费，从整体上提高电力通信网络的建设运维水平。（3）借鉴国际通信标准研究成果，重点开展电力通信需求研究。电力通信标准体系中的通用技术标准将引用国际通信标准组织的研究成果，重点开展电力通信网络规划、建设、运行中的技术研究，进一步降低技术风险，突出重点方向。

3、标准体系发展方向

3.1实时可靠

特高压、大电网的建设，对驾驭大电网安全、稳定、经济运行的能力提出了更高的要求，“电网运行分析在线化、动态化、全过程化，电网调度智能化，电网运行管理精益化，主备调运行一体化”，需要电力通信网提供更可靠、更优质的服务。

3.2灵活泛在

（1）在能源开发方式变革方面。未来电力系统的一次能源将转变为以风能、太阳能等可再生能源为主的能源开发方式，家庭、楼宇、工厂中的分布式可再生能源成为重要的能源供给方式。能源开发方式的变革，对电网的可再生能源消纳能力提出了更高要求，覆盖更广泛的通信网络、面向复杂负荷预测的分析能力，是支持能源开发方式变革的必不可少信息通信环节。（2）在能源配置方式变革方面。未来电力系统的生产方式，从发、用分开的长距离电能配置方式，转变为电能大规模输送和就地平衡相结合的电能配置模式，电网调度将向配用电侧延伸，为用户侧电源及就地消纳提供管控支持。能源配置方式的变革要求电网信息通信需要完善用户侧的接入与终端间信息交互能力，加强通信的实时性，在电网全面数据采集、分析的支持下，实现基于数据驱动的更加精确的电网调度新模式。（3）在能源消费变革方面。未来电力系统将彻底改变电网电能转售的盈利模式，电网成为开放的能源配置和交易平台，丰富多彩的能源交易业务在该平台上得以实现。电网信息通信需要对未来更加广泛、实时的双向电能计量提供支持，同时，必须依托电网信息能力，构建能源交易平台，为能源交易各参与方提供开放、公平的交易环境，在此基础上，海量的用电、交易数据将成为电网宝贵的资产，对数据的挖掘、分析和利用，将成为营销场景中的最重要的业务，形成不可估量的价值。

结语

电力通信标准化工作对于支撑电力行业可靠、安全、优质、智能发展具有战略意义。

篇2

作为智能ODN产品通信标准制定的参与者，江苏亨通光网科技有限公司产品线高级工程师雷非日前在接受《通信产业报》（网）记者独家专访时表示，智能ODN通信标准已经陆续确定下来了，其中设备类的三个标准已经；接口类的六个标准中已有五个通过审查，待。

然而，据了解，接口类仍有一个通信标准尚未通过审查，有待标准制定和评审部门进一步讨论。

技术方案难分高下

尚未审查通过的这条通信标准是接口类六大标准之一，主要规定了光纤活动连接器上的智能标签与插座之间的接口标准。据介绍，该标准候选方案主要有两个，分别是插头簧片方案和插头金手指方案，它们的优劣势正好形成互补，势均力敌，但是又不能相互兼容，使得标准制定和评审专家组分歧严重，至今未能形成统一意见。

另外，在接口协议方面也存在争议。华为、中兴等厂商主推的1-wire接口标签的接口触点只有两个，而亨通等厂商主推的I2C接口标签的接口触点有四个。

雷非指出，华为方案的优势在于接口触点少，可靠性高，但是该方案所使用的芯片目前全球仅有一家供应商，产量低、成本高，市场吸引力有限；而亨通方案所使用的芯片供应商较多，成本不到前者的1/4，而且随着工艺进步，未来还有更大的下降空间。

事实上，目前制约智能ODN产业发展的重要原因之一就是成本过高，如果能够有效降低成本，对智能ODN产品的推广是非常有利的。然而从目前国内智能ODN产业发展来看，尽管产业链希望能够制定出统一的通信标准，但是由于目前智能ODN厂商众多，制作方法各异，且均投入了大量资金，因而都希望自己的方案成为通信标准。不过从目前几大主流方案来看，并没有哪一个方案具有绝对优势能脱颖而出，从而导致通信标准迟迟无法最终确定。

在雷非看来，标准制定初期不需要设置更多限制，应给予几大方案平等竞争的机会，最终由市场决定孰优孰劣。

其实，在通信行业，统一标准下存在多技术方案的案例屡见不鲜。例如，4G通信标准就包括TD-LTE、LTE FDD等多个标准制式。

亨通智能ODN进行时

通信标准不能落地，对国内智能ODN产业的发展会产生很大影响。雷非表示，原则上各运营商招标都需要一个技术规范，厂商可以根据运营商的规范生产供货，但是厂商还是希望有一个统一的行业标准来指导生产。

目前，国内ODN产业基本形成两大阵营，分别是以华为、中兴为代表的大型设备商，以及以亨通为代表的线缆厂商，其中以华为的技术实力最为强大。在这一背景下，作为该行业的新兵，亨通没有选择与华为正面竞争，而是主推成本较低的I2C接口标签。而且值得注意的是，在采用该方案的同时，亨通的智能ODN产品还采用了集中控制方案这一设备架构体系。雷非表示，该方案具有结构简单、成本低、功耗低等特点，在行业内同样具备很强的竞争力。

目前，亨通正在全力研发自有的智能ODN产品。据介绍，该产品由设备、网络管理服务器、智能终端三部分组成，其中设备分成三类，分别是智能光配线架、智能光缆交接箱和智能光缆分纤箱。目前，该产品的硬件部分已经研发完毕，亨通正在研发其软件部分，预计2015年年底开发完毕。

智能ODN市场需要培育

近两年来，中国宽带发展如火如荼，国内智能ODN产业也一直在进步，但是由于成本过高，并没有得到运营商大规模部署。事实上，国内三大运营商对智能ODN的态度始终没有同步。

据了解，中国电信对智能ODN一直持观望态度，因为中国电信现网建设起步较早，运维管理流程较为完善，但是现网光纤基础设施存量大，智能化改造成本较高。

中国移动则是智能ODN积极响应者。据悉，随着大规模光网络建设，中国移动在今年年初规划全年ODN网络建设中有1/3采用智能ODN设备，而且起标已经全部完成，部分地方子公司已经进行了设备招标，然而从目前发展来看，仍没有大规模部署智能ODN。

中国联通对智能ODN的态度一直比较暧昧。尽管现在已经开始起标，进行了网络测试，但是由于智能ODN成本过高，中国联通也没有实现大规模部署，不过明年会有FTTH方面的大规模投资，而ODN则是FTTH中的基础设备之一。

篇3

当然，它的前提是，只讨论大国技术的抉择，不涉及行业管理与政策制度。

1999年，经过投票推选，原中国邮电部代表中国政府，向国际电信联盟（ITU）提出的TD-SCDMA正式成为第三代国际通信标准。

TD-SCDMA纯属技术名词，但在草拟人李世鹤（原邮电部科学技术研究院副院长，大唐电信集团首席科学家）在美国向周寰（原邮电部科技司司长，后调任大唐电信集团董事长）介绍时，它被赋予了另外一个涵义：超越（Super）CDMA。

CDMA也是国际第三代通信标准，这个由高通公司提出的技术规范，是到目前为止，全球通信行业唯一一个由公司技术，越过了企业标准、行业标准、国家标准，直接一步上升为国际标准的技术规范。

CDMA给高通公司带来的成功，一直延续到今天。但在4G时代，CDMA将退出主流市场。尽管从CDMA技术向LTE FDD仍然存在平滑演进途径，但最佳的平滑演进技术，仍然属于WCDMA—由欧洲阵营主导的3G标准。

TD-SCDMA的起步较晚，是无法回避的事实。WCDMA的早期性研究，从1988年就开始了；而CDMA更是起源于第二次世界大战，高通公司将其引入蜂窝通信技术领域，并早在1995年就实现商用组网。而TD-SCDMA真正意义上的规范起草是在1998年，第一个试验网组建则已经是2005年了，还只是由高校研究实验室所实施。

起步较晚和产业链的滞后，成为TD-SCDMA被业界诟病的重要原因，中国也为此付出了巨大的代价。即使全球范围内盈利能力最强的中国移动承担其建设和运营，也没有获得足够成功，曾经试图进行的全球化推广，也举步维艰。

但这并不妨碍中国通信业在TDD制式和技术领域内取得成就的决心。

2010年，在确定由TD-SCDMA延续的TD-LTE成为第四代国际标准之后，在3G时代感觉彷徨无依、后退无路的中国移动，选择了大干快上，在4G牌照尚未发放前，就已在全国范围内，建成了通信史上前所未有的大规模的“试验网”：多达20万个基站。

要知道，美国最大的移动通信运营商Verizon，其3G基站总数也只有20万个左右，其4G网络建设号称大手笔，在2013年部署的LTE基站数量，也只有5000个左右。

在这个通信技术标准专利高度分散的时代，通信标准的兴衰，看似已经失去以举国之力支撑其发展的意义。

但事实上，由于电信设备提供商以运营商合同为主要诉求，所以往往正是这种国家主导的机制，成为电信设备市场格局与发展轨迹的决定性因素。

正因如此，我们看到了北电网络的破产，美国朗讯科技被来自欧洲的阿尔卡特合并，北美电信设备商逐渐失去在全球角逐竞技的活力。

同样失去昔日光芒的，还有日本电信设备商们。因为采取和全世界都不一样的3G制式，又缺乏如中国市场这般广阔的容量，使得NEC、富士通、三菱等企业已成往日烟云。

与此同时，来自中国的华为，成为和全球领头羊爱立信一争高下的新贵，而同样来自中国的中兴通讯，也逐步打开了全球化局面。

要知道，包括美国（3.15亿）、法国（6400万）、英国（6300万）、俄罗斯（1.44亿）、日本（1.26亿）、德国（8500万）在内，总共也只有不到8亿人口，而2013年10月底，中国移动电话总用户数已然高达12.16亿（以号码计算）。如此庞大的用户基数，成为中国将TD-LTE这一由中国主导的4G标准打入商业主流，甚至全球主流市场的底气所在。

篇4

关键词 动环；集中；监控；枢纽

中图分类号 TP2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）11-0137-02

1 概述

面对分布各地的核心枢纽机房电源室改为无人值守的实际情况，单纯依靠传统的人工轮巡维护方式已经无法满足高质量维护的需求。通过动力环境监控系统可以及时发现故障，提示维护人员采取必要的措施解决问题，大大提高了维护质量，成为动力维护一种必要而且有效的手段。

针对铁通网络维护集中化工作要求和目前监控手段落后的实际情况，要实现对地市核心通信枢纽机房的动力环境参数进行监控，以实现地市网管由7×24h值守向5×8h值守转变，因此，需要新建枢纽机房集中化动力设备及环境参数的集中监控系统，对各地市的电源引入、电源设备、各机房温湿度环境、各机房配电柜引入、空调、蓄电池组等设备的各种参数进行实时监测，记录和分析相关数据，从而保证网络的安全稳定运行，达到落实质量战略，提升管理水平，促进网络质量提高，支撑网络运行良好的目的。

2 系统组成与范围

一般一个地区建设一个三级网络结构（监控单元SU，区域监控中心SS，地区监控中心SC），河北铁通全省11个地市分公司，共计57个核心枢纽机房需要纳入集中监控系统。监控系统由以下3部分组成如图1所示。

1）接入层部分：每处枢纽楼作为一个或几个监控点，包括实现采样、采集、预处理及接入的设备或器件（包括智能设备接入、非智能设备采集、环境量采集、图像等）。

2）传输层部分：机房（SU）与监控中心（SC或SS）之间的监控系统传输网络必须与业务网络分离，形成独立的监控传输网络。传输网络可灵活采用采用既有IP传输（MPLS VPN）。

3）业务层部分：省中心采用本地网SC，包括监控所需的软硬件，地市监控终端（PC），系统与省监控管理中心（PSC）平台的接口。监控系统内部以及监控系统与监控对象、与其他系统之间接口的定义（A接口、B接口、C接口、D接口）遵循YD/T 1363-2005.1要求。

每个枢纽楼定义为1个或几个监控单元（SU），安装1套或几套采集接入设备和若干传感器、变送器、采集器、f议转换器等，用以实现对电源、空调、环境量等监控对象的数据采集，并向监控对象发出控制命令；1台传输接入设备，用以将采集到的数据通过传输网络上传到监控中心（SC或SS），并接收监控中心发出的命令，传给采集接入设备。在实际应用中，也可将采集接入功能集成于传输接入设备中，或将传输上联功能集成于采集接入设备上。

电源机房要监控全部动力环境参数，电池室、总配室可只监控环境参数，其他机房监控直流电源参数和环境参数。提供GSM短信发送设备，由系统根据告警级别、内容进行自动短信发送。

3 系统性能要求

基站内所有监控系统硬件应能满足下列工作环境要求：工作温度：-10℃～+50℃；相对湿度：0%～95%RH（+20℃）；海拔高度：≤2 000m。

系统遥测精度要求为：直流电压测量相对误差应≤0.5%，蓄电池2V单体电压测量绝对误差应≤5mV，12V单体电池电压测量绝对误差应≤20mV，其他电量测量相对误差应≤2%；非电量测量相对误差应≤5%，其中当被测温度≤20℃时，温度测量绝对误差应≤1℃。

监控系统硬件可靠性指标MTBF应不低于100 000h，MTTR应小于0.5h，整个系统的MTBF应不低于20 000h。

4 告警的处理

处理告警是集中监控的关键环节，处理的快慢直接影响设备安全。当一系列相关联的告警信息同时（或先后）出现时，只显示关键告警信息（父告警，如市电停电），而将其余关联告警信息（子告警，如整流器告警、蓄电池电压低等）进行过滤（不显示或以提示方式显示）；被过滤的告警仍可以被查询、统计，但应作为系统提示性事件处理。当对父告警信息进行确认时，系统能同时对子告警信息进行自动确认；也可选择只确认父告警，或仅对部分子告警进行确认。当父告警恢复后，子告警通常会自动恢复。

根据告警等级和内容设置，当特定告警发生时，系统可自动拨打预设电话（固定电话、手机等均可），播放语音告警信息。支持GSM/CDMA短信告警功能；可按告警等级和内容、按区域及监控局向、按单个特定告警信号等方式配置短信告警；可自定义短信格式、内容；可接收短信回复确认。

此监控项目实现了河北铁通全省枢纽机房动环信息监控集中化，进一步提升河北铁通网络的集中化和专业化管理水平，释放的人力资源，提高运营效率。

参考文献

[1]中国通信标准化协会.YD/T 1622-2007通信局（站）门禁集中监控系统技术要求[S].北京：中国标准出版社，2007.

[2]中国通信标准化协会.YD/T 1623-2007通信局（站）图像集中监控系统技术要求[S].北京：中国标准出版社，2007.

[3]中国通信标准化协会.YD/T 1051-2010通信局（站）电源系统总技术要求[S].北京：中国标准出版社，2010.

[4]中国通信标准化协会.YD/T 1363-2005.1～4通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统[S].北京：中国标准出版社，2005.

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关键字:嵌入式;低功耗;网络协议;无线传感器网络

中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 09-0000-02

Embedded Low-power Wireless Sensor Network

Yang Yuhong

(Heilongjiang Institute of Architectural Technology,Harbin150000,China)

Abstract:Wireless sensor network is an integration of sensor technology,computer technology and wireless communication technology of the twenty-first century communications network has great value and important research value.Wireless sensor network consists a large number of integrated sensors,data processing unit and the wireless communication module node through self-organization structure,environmental information can be timely and effective manner through the network to transmit to the receiver.As the energy of the node power supply unit with limited and difficult to change,the energy consumption of a wireless sensor network,the core of the problem.There are two ways to solve the problem:One is to increase the energy supply;second is through the low-power design techniques to improve the energy efficiency of the network.However,due to increased energy supply bottlenecks,improve the energy efficiency of the network to extend the network lifetime is the solution to the problem.

Keywords:Embedded;Low-power;Network protocol;Wireless sensor networks

一、研究意义

近年来随着通信技术、嵌入式计算技术、微机电系统技术和传感器技术的飞速发展,具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器开始出现,这些微型传感器通过组网构成传感器网络。这种传感器网络能够协同实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息,并对这些信息进行处理,获得详尽而准确的信息,传送给需要这些信息的用户。无线传感器网络在环境与军事监控,地震与气候预测、地下、深水以及外层空间探索等许多方面都具有广阔的应用前景。可以说无线传感器网络是信息感知和采集的一场革命,是21世纪最重要的技术之一。

无线传感器网络是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集中的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络以及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种技术领域,通过各类集成化的微型传感器对目标信息进行实时监测,通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络系统,目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给终端用户。人们可以通过传感器网络直接感知客观世界,从而极大地扩展了现有网络的功能和人类认识世界的能力

二、IEEE802.15.4/ZigBee标准概述

为了满足低功耗、低成本的无线网络的要求,任务就是开发一个低数据速率WPAN(LR-WPAN,Low Rate wireless Personal Area Network)标准。无线传感器网络的应用目标多种多样,这要求IEEE 802.15.4标准要非常灵活,应能够支持个人工作空间中无限多种可能的应用需求。

三、协议架构

ZigBee标准定义了一种网络协议,这种协议能够确保无线设备在低成本、低功耗和低数据速率网络中的互操作性。ZigBee协议栈构建在IEEE 802.15.4标准基础之上,IEEE 802.15.4标准定义了物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC),PHY和MAC层定义了射频以及相邻的网络设备之间的通讯标准;ZigBee联盟则定义了ZigBee协议的网络层(NWK)、应用层(APL)和安全服务层的标准。ZigBee协议栈的每层为其上层提供一套服务功能:数据实体提供数据传输服务,管理实体提供其他服务。每个服务实体和上层之间的接口称作“服务访问电(SAP)”,通过SAP交换一组服务原语为上层提供相关的服务功能。

物理层提供两类服务:物理层数据服务和物理层管理服务。PHY层功能包括无线收发信机的开启和关闭、能量检测(ED)、链路质量指示(LQI)、信道评估(CCA)和通过物理媒体收发数据包。

MAC层提供MAC层数据服务和MAC层管理服务,其主要功能包括采用CSMA/CA进行信道访问控制、信标帧发送、同步服务和提供MAC层可靠传输机制。

网络层提供设备加入/退出网络的机制、帧安全机制、路由发现以及维护机制。ZigBee协调器的网络层还负责新网络并为新关联的设备分配地址。

应用层包括应用支持子层(APS)、ZigBe设备对象(ZDO)以及设备商自定义的应用对象。APS子层负责维护绑定列表,根据设备的服务和需求对设备进行匹配,并在绑定的设备之间传递信息。ZDO负责发现网络中的设备并明确其提供的应用服务。

四、MAC层规范

介质访问控制(MAC)层是物理层上面的第一层,因此,MAC协议的性能受到物理层的强烈影响。MAC协议的主要任务是解决无线信道的合理共享,通常要保证某些特定的性能或应用相关的性能得到满足,这包括一些传统的性能准则,例如延迟、吞吐量和公平性等。而对于WSN网络来说,能量消耗问题更为重要。

(一)信道访问机制

1.信道的时段分配。

PAN中的协调器可选用超帧结构来对信道进行划分。超帧通过发送的信标帧来标定,并且一个超帧可分为活动区和非活动区两部分。超帧活动区间由三部分构成:信标、竞争访问机制(CAP)和无竞争周期(CFP)。协调器只在活动区间才和PAN交互信息,而在非活动区间则处于低功耗的睡眠模式。信标帧在时隙0开始时发送,不使用CSMA机制,信标之后就是CAP,如果存在CFP,则CFP紧跟在CAP之后直到活动区间结束。CFP由所分配的GTS构成。除了确认帧和紧跟在数据请求命令确认之后的数据帧外,在CAP内传输所有其他帧都需要采用时隙CSMA-CA机制来访问信道。在CAP内传输数据的设备必须保证其事务(包括接收确认帧)在CAP结束前一个帧间隔(IFS)完成,否则事务就需要推迟到下一个超帧的CAP中处理。MAC命令帧总是在CAP内发送的。

2.CSMA-CA算法。

除了紧随数据请求命令的确认之后能够马上发送的帧,在CAP内发送数据帧和MAC命令帧之前都需要使用CSMA-CA算法来访问信道。信标帧、确认帧和CFP内传输的数据帧不需要使用CSMA-CA算法。

在使用信标的PAN中,MAC层采用时隙型CSMA-CA算法在CAP内传输数据。相反,如果在不使用信标的PAN中,或在使用信标的PAN中无法定位信标,则MAC层采用非时隙CSMA-CA算法。两种形式的CSMA-CA算法的时间计算都以“退避周期”作为时间单位,可以理解位将整个CAP时段离散划分成多个退避周期,然后CSMA-CA里面的所有时间长度都以多少个退避周期来度量。

在时隙CSMA-CA算法中,PAN每个设备退避周期的边界都应该与PAN协调器超帧时隙的边界对齐,即每个设备的第一个退避周期的开始位置总是和信标的开始位置对齐的。使用时隙CSMA-CA算法时,MAC层应保证物理层的所有发送开始于退避周期的边界处;使用非时隙CSMA-CA算法时,PAN中一个设备的退避周期在时间上与任何其他设备的退避周期是不相关的。

为减少冲突以提高整个网络的吞吐量,有两种特殊情况是不采用CSMA-CA算法进行发送的,一是应答帧,另一个是紧接在数据请求帧之后的数据帧。它们可以直接发送。

(二)MAC层帧结构

MAC层帧结构的设计目标是在保持低复杂度的前提下实现在噪声信道上的可靠数据传输。所有的MAC帧由以下三部分组成:

帧头(MHR,MAC header)包括帧控制字段、帧序列号、地址信息域和附加安全头部。

MCPS-SAP支持在两个SSCS实体之间的数据传输。MAC子层的管理服务主要体现在:PAN的建立与维护、关联请求与取消、与协调器的同步、数据的间接传输、GTS的分配与管理、帧安全及安全套件和MAC子层PIB的维护方面。

五、网络层规范

ISO定义的开放式系统互连模型指出网络层:“通过网络连接在两个传输层实体之间提供函数化的和过程化的方法来实现网络服务数据单元的交换,使传输层实体不必考虑路由和交换问题”。网络层控制网络的运作,负责路由数据包,还完成流量控制功能。

(一)网络层帧格式

一个NWK帧(即NPDU)由两个基本部分组成:NWK头和NWK有效负载。NWK头部分包含帧控制、地址和序号信息;NWK有效负载部分包含的信息因帧类型的不同而不同,它是可变长度的。NWK头中的字段按固定的顺序排列,但不是每个NWK帧都包含完整的地址和序号信息字段。

(二)网络层功能实现

ZigBee标准确定了ZigBee网络中的三种设备:ZigBee协调器、ZigBee路由器和ZigBee终端设备。每个网络都必须包括一台ZigBee协调器,负责建立并启动一个网络,其中包括选择合适的射频信道、唯一的网络标识符等一系列操作。ZigBee路由器作为远程设备之间的中继器来进行通信,能够用来拓展网络的范围,负责搜寻网络路径在任意两个设备之间建立端到端的传输。ZigBee终端设备作为网络中的终端节点,负责数据采集。

六、应用层规范简介

ZigBee应用层有三个组成部分:应用支持(APS)子层、ZigBee设备对象(ZDO)和制造商定义的应用对象。APS子层只要负责以下方面:维护绑定表,从而实现两个匹配设备之间的需求和服务,以及在两个绑定的设备之间传输信息。ZDO的主要职能包括定义网络中设备的角色是ZigBee coordinator、ZigBee router还是End device,发现网络中的设备并且判定这些设备提供何种服务,初始化和相应绑定请求,并保证网络设备之间的通信安全。

APS通过ZDO和制造商定义的应用对象所使用的通用服务集在NWK层和APL之间提供了接口,其接口功能是通过ZDO和厂商定义的应用对象都可以使用的一组服务来实现的。该服务由两个实体实现:APS数据实体(APSDE,APS Data Entity)和APS管理实体(APSME,APS Management Entity)。APSDE提供在同一网络中两个和多个设备之间的数据传输服务。

七、小结

在无线传感器网络中,最关键的技术是实现节点间的通信。低成本、低功耗、应用简单的IEEE802.15.4/ZigBee协议的诞生为无线传感器网络及大量基于微控制器的应用提供了互联互通的国际标准,也为这些应用及相关产业的发展提供了一个契机。

参考文献:

[1]史永彬,叶湘滨,刘培亮.无线传感器网络研究现状[J].国外电子测量技术,2005

[2]崔莉,鞠海玲,苗勇.无线传感器网络研究进展[J].计算机研究与发展,2005

[3]陈英,舒坚,陈宇斌.无线传感器网络技术研究[J].传感器与微系统,2007

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关键词：地铁列车；CBTC；信号技术；探析

中图分类号：U231+.3 文献标识码：A

地铁CBTC系统要求不依靠轨道电路向列控车载设备传递信息，利用通信技术实现“车地通信”并实时地传递“列车定位”信息。通过车载设备、轨旁通信设备实现列车与车站或控制中心之间的信息交换，完成速度控制。系统通过建立车地之间连续、双向、高速的通信，使列车命令和状态可以在车辆和地面之间进行实时可靠的交换，并确定列车的准确位置及列车间的相对距离，保证列车的安全间隔。因此，CBTC对无线传输的系统容量、稳定性、抗干扰能力以及高速移动下的切换等都有较高的要求，目前从宽带技术的角度出发，GSM-R、WLAN、漏泄同轴电缆、裂缝波导管、WiMax等技术都可以提供CBTC系统中相应的无线数据传输服务，但这些技术本身的技术标准、技术成熟度、系统应用经验和整个产业链的发展以及部署成本等决定了它们能否最终广范应用到地铁CBTC系统中。

在CBTC下的列车定位在该系统中只能达到虚拟区段，即定位到30m（站台区段）～250m（区间区段）的范围，并将列车的移动在人机界面上仍然按照准移动闭塞的方式映射为逐段跳变，这种延续准移动闭塞下的列车定位的设计思路并未完全利用连续通信的特点，实时传输列车的精确位置并在系统中定位，它与完全意义上的移动闭塞仍有区别。因为在这种模式下ATS已经得到了每列车的具置信息，此时的系统内部列车定位应以实际列车发送的位置信息为准，精确地对应到轨道拓扑图上具体的某一点，而不应仍然定位到某个区段。同时，在实际应用中，大范围或长时间的系统故障后往往不能准确地重新定位列车也是该系统的局限，还有待于进一步改进。

1 移动闭塞列车控制系统（CBTC）简介

1.1 移动闭塞列车控制系统的定义

IEEE在1999年将CBTC（移动闭塞列车控制系统）定义为：“是一种连续自动列车控制系统，利用高精度的不依赖于轨道电路列车定位，大容量、双向连续的车地数据通信，实现车载、地面的安全功能处理器”。与传统基于轨道电路的列车控制系统相比，移动闭塞列车控制系统由于采用无线通信、安全处理器和列车定位技术，具有易于互联互通、调度指挥自动化、工程建设周期短、系统安全性高、通过能力大、轨旁设备少、可以实现移动闭塞以及系统兼容性和灵活性强等特点。

1.2 移动闭塞列车控制系统的结构和功能

ATS子系统、地面子系统、车载子系统以及数据通信子系统共同组成了CBTC系统。CBTC的ATS子系统用于实现列车运行调整，ATS的自动/人工设置进路，列车的显示、跟踪和识别等；地面子系统是由一个设置在控制中心或轨旁的基于处理器的系统；车载子系统包括测速和定位传感器以及智能控制器；设置在中心、轨旁及车上的数据通信子系统能够实现地面与列车、地面与地面以及车载设备内部的数据通信。CBTC系统的功能与系统配置有关，其基本功能如下：定位功能、计算功能、车地双向通信功能、构成闭塞功能、远程诊断和监测功能、提供线路参数和运行状态功能等。

2 测速电机和雷达

测速电机和雷达单元一起用于列车速度和距离的精确检测。测速电机是一个经过广泛验证的单元，通过计算经车轮旋转在测速电机里产生的脉冲来测量列车的速度和距离。雷达则通过评估反射雷达波的多普勒效应来计算列车速度和距离值。雷达的测算结果完全不受列车的空转和滑行的影响。两种传感方式的有机结合得到了更加安全、可靠、精确的速度距离值。列车速度和距离的精确测量是所有与速度有关的安全功能以及列车定位的先决条件。

3列车定位过程与位置计算

3.1列车位置计算

列车定位系统主要由安装在车底的多普勒雷达和信标读取器、安装在车轴上的速度传感器以及安装在轨道中间的信标等设备组成。列车定位系统根据速度传感器和多普勒雷达采集的数据进行列车位置计算，并判别列车运行方向。列车定位系统中的4个速度传感器分别安装在TC1车的4个轮轴上，其中2个连接到VATC A系统，2个连接到VATC B系统。每个速度传感器会不断发送以2个脉冲为一组的信号到VATC。每个脉冲代表列车已运行的一个固定位移， 因此，VATC可连续地确定列车在系统地图中的位置以及列车的速度和加速度。列车的运行方向则是通过比较每个速度传感器的2个顺序脉冲的相位关系来判定。安装在TC1车车底，根据多普勒原理通过测量发送频率和接收频率来确定列车运行速度。多普勒雷达主要用于精确测量5km/h以上的速度，并检测车轮空转/打滑。多普勒雷达与速度传感器测量到的数据，最终都将用于列车速度和位置的确定。

3.2列车定位过程

为确定列车精确位置，系统采用列车长度来确定列车两端位置。通过处理速度传感器和多普勒雷达的输出信息，得到行驶距离（位移）、速度和方向。由于考虑到误差的普遍存在，系统针对特定距离设有一个误差范围，如列车每运行100m最大允许误差为仪a%（a为定值），累计误差不得超过N（N为定值）。只要不超过误差范围，系统即认为列车位置正确。为了防止位置误差累计过大，系统沿轨道设置若干信标。当遇到信标时，系统先检查信标的位置坐标是否在当前计算的列车位置误差范围之内。如果信标坐标不在当前计算得到的位置（超过位置误差范围）、信标的坐标错误或其坐标位置不在轨道数据库中，系统即认为列车位置错误，并采取紧急制动。只有在检查通过后，系统才会根据信标位置信息更新列车位置，并重置位置误差。此外，当列车连续通过2个有效信标后，VATP会自动校准轮径，以消除人为输入车轮直径所产生的误差。系统根据上一个信标的位置，不断计算从上一个信标开始的位移和位置误差，并以此来计算列车当前位置（包括列车前端和后端的位置误差）。这样就可以确保列车始终在系统计算得到的虚拟占用区域内。在确定列车位置之后，车载信号系统会将信息实时发给轨旁。轨旁信号系统拥有与车载信号系统相同的轨道物理地图，这样轨旁就可以实时校验并更新列车位置，从而实现轨旁信号系统对列车位置的实时追踪。通过以上方法，信号系统就可以实时得到列车精确位置，进而维持区间列车追踪运行间隔，并实现列车站台精确停车功能。

4 位置误差校正

4.1利用信标校正列车位置

信标安装在轨旁，存储着线路绝对物理位置数据信息。当列车驶近信标，读取器传输一个无线电载波频率给信标，并接收当读取器越过信标时由信标反射回来的调制信号。来自信标的反射信号为读取器提供一个线路精确位置，与列车物理地图的一点相对应。每个信标的数据都会通过读取器来验证，以确保其准确性。然后，该数据会通过一个RS-485串口连接传输到每个车载ATP通道上。ATP处理器根据这些数据对通过速度传感器和多普勒雷达得到的列车位置进行校正，从而得到列车在系统中的准确位置。全线设有若干个信标，这样系统就可以不断校正列车位置，从而保证列车位置的准确性。

4.2采用轮径校准技术保证精确性

由于速度传感器需根据列车轮径值大小，及车轮转速计算列车走行距离，从而确定列车位置，因此，当列车更换新轮或车轮磨损时，系统还需及时校正车轮轮径值大小以保证列车位置的精确性。列车定位系统采用2个信标之间的已知距离进行轮径值校准，即当列车在平直轨道上连续通过2个有效信标，并及时读取其中有效位置信息后，系统将根据2信标间的有效距离计算出当前列车车轮的轮径值。采用多普勒雷达防止因空转/打滑而导致的列车位置误差。多普勒雷达能精确测量5km/h以上的速度，以防止因雨、雪天气等外界因素，导致车轮空转/打滑而使系统得不到准确的列车运行速度。

5 结束语

在实际应用中，这套系统对测速电机、雷达的安装工艺要求较高，在运营过程中曾多次出现因两者的安装精度不够而使列车失去定位而降级运行，极大降低了运营效率。通过对电机及车载应答器天线加装屏蔽来改善EMC问题，取得了显著效果，但仍有部分车存在EMC问题，需继续查找原因整改。

参考文献：

[1] 林祥.城市轨道交通的列车定位技术[J].电子工程师，2012，（08）.

[2] 陈新，周俊，林必毅.地铁列车定位技术的研究[J].微计算机信息，2012，（03）.

[3] 吴汶麒.城市轨道交通信号与通信系统[M].北京:中国铁道出版社, 2008.

[4] 北京城建设计研究总院. GB50157- 2003地铁设计规范[S] .北京:中国计划出版社, 2003.

[5] 董昱.区间信号与列车运行控制系统[M].北京:中国铁道出版社, 2008.

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[Key words]patents licensing rules standard essential patents industry collaboration

1 标准必要专利许可现状

随着移动通信产业的发展，越来越多的企业参与到国际移动通信标准的制定中，相应的移动通信标准必要专利的持有人也越来也多。到了4G阶段，已经有超过30家企业向ETSI（European Telecommunications Standards Institute，欧洲电信标准化协会）披露其拥有和4G相关的必要标准专利。具有公权性质的标准和具有私权性质的专利在移动通信产业结合得越来越紧密，企业的利益导向使得围绕标准必要专利许可的争论逐渐成为移动通信产业的常态。标准必要专利许可不仅引起了企业的广泛关注，也引起了各国政府的关注。

以美国高通公司（Qualcomm Incorporated）为例，标准必要专利许可是其主要业务之一，大约70%的净利润来自专利许可，其标准必要专利许可模式也备受关注。以高通公司的专利授权模式为主要内容，中国、欧盟和韩国的相关政府部门对高通公司进行了反垄断调查，其中，在2015年中国公布了对高通公司的处罚结果：“高通公司在CDMA、WCDMA、LTE无线通信标准必要专利许可市场和基带芯片市场具有市场支配地位，实施了包括收取不公平的高价专利许可费在内的滥用市场支配地位的行为”。2015年11月，韩国公平贸易委员会也指控高通公司的技术授权方式违反该国反垄断法，并计划对高通进行处罚，并强迫其调整商业行为。在中国的反垄断处罚结束后，高通公司也陆续与中国企业进行专利授权谈判，并且和部分企业签署了专利授权协议。但是由于产业缺乏统一的标准必要专利授权规则，不仅高通公司在许可过程耗费了很多的精力，被许可企业对许可模式和许可条款上也争议很多，这也导致国内终端销售量排名靠前的一些企业还在就专利许可问题与高通公司进行谈判。

由此可见，移动通信产业缺乏统一的标准必要专利许可规则，不仅会出现专利权滥用行为，还会导致专利许可双方的激烈对抗，使双方利益受损。而专利许可双方的对抗实质上仍是对标准必要专利许可规则统一理解的缺乏。

2 标准必要专利许可纠纷分析

2016年6月，由于对标准必要专利许可规则存在分歧，高通公司对魅族公司发起了诉讼，包括向北京知识产权法院“请求法院判决Qualcomm向魅族提供的专利许可条件符合《中华人民共和国反垄断法》的规定和Qualcomm所承担的公平、合理和非歧视的许可义务。同时请求法院判决Qualcomm向魅族提供的专利许可条件，构成Qualcomm与魅族之间针对移动终端中所实施的Qualcomm中国基本专利的专利许可协议的基础。前述Qualcomm中国基本专利包括与3G（WCDMA和CDMA2000）及4G（LTE）无线通信标准相关的专利”；以及向北京和上海知识产权法院分别指控魅族侵犯了Qualcomm覆盖智能手机多种功能和技术的多项专利，包括与3G（WCDMA和CDMA2000）及4G（LTE）无线通信标准相关的专利。

以往和FRAND（Fair， Reasonable and Non-Discriminatory，公平、合理和不带歧视性的条款）原则有关的案件上，通常是被许可人认为专利权人违法FRAND原则，从而向法院发起诉讼，请求法院来判决标准必要专利的持有人在许可时是否违法FRAND原则。而本案中，高通公司则以专利权人作为原告，请求法院来判决高通公司的专利许可条件符合FRAND原则，即希望获得官方证明其专利许可的合法性和合理性，也防止魅族以违反FRAND原则进行反诉。另外一个则是典型的以专利许可为目的的专利侵权诉讼案件，属于欧美公司经常使用的策略，例如，当年美国知名的计算机巨头对不接受其专利许可的企业经常凭借其专利数量和资金的优势，反复对许可对象发起专利诉讼，实力弱小的企业通常会疲于奔命，最终接受对方的许可条件。从诉讼标准可以看出，高通公司和魅族纠纷的根源就在于标准必要专利许可规则，双方由于在许可规则上存在分歧导致不能在专利许可上达成一致。高通公司一方面希望通过司法的方式证明其专利许可规则的合理性，同时也凭借其强大的专利实力迫使对手就范。

FRAND原则是各标准组织对标准必要专利许可的一个要求，就是要求进行公平、合理、非歧视的许可，公平和非歧视在行业没有太多争议，基本上就是专利权人给所有人的许可条件都是基本一致的。但是在合理的判断上产业一直存在很大的争议。高通公司的专利许可协议的主要内容包括：（1）收取专利许可费的基数最低为设备净价的65%；（2）在中国对3G设备（包括3G/4G多模设备）收取5%的许可费，对包括3模LTE-TDD在内的4G设备如不实施CDMA或WCDMA则收取3.5%的许可费；（3）要求许可对象除中国外，在高通公司有专利布局的国家或地区按照设备净价的100%缴纳许可费，在无专利布局的地方按照设备净价的65%缴纳许可费。在此规则下，以魅族为例，魅族2015年的销售量是2500万台，以各种机型的综合平均价格为1000元计算，销售额大约在250亿左右，如果按照高通公司的收费标准，魅族需要支付的专利费在8亿元左右。国内移动终端厂商的毛利润最高一般在5%左右，如果以此为标准，那么魅族在2015年的毛利润为12.5亿。

众所周知，高通公司的主要产品是基带芯片，目前基带芯片价格占整机的10%～20%。高通公司认为他的专利技术对移动通信的发展作出了巨大的贡献，不能简单的以基带芯片的价值来衡量，因此要以整机价格的65%为基础收取专利费。而终端厂商，例如魅族，认为其产品的整体价值不仅是基带芯片等移动通信产品的集合，还包括屏幕、外壳、电池等其它成本较高的部件，这部分价值和高通公司的专利无关，不应也算在收费基数里面。并且部分企业长期以来主要使用MTK等公司研发的基带芯片，对高通公司的芯片依赖程度低，在专利许可中把自己定位为元器件的使用者，对按整机价格比例收费的方式不能接受。

综上可以看出，专利纠纷的根源就是专利许可规则的矛盾，由于没有统一的专利许可规则，各方都会有各自的理解，以及支持自身的理由。但标准必要专利的许可规则问题是否是司法诉讼能够解决的，这也是一个值得探讨的问题。

3 标准必要专利许可规则需要多方参与

专利许可协议中包含了相当多的商业条款和专利收费条款，从根本上来说属于商业协议。从法律依据上来说，通常只有当标准必要专利权人的专利许可存在市场垄断、违反《反垄断法》的情况时，政府部门才会对其进行反垄断调查，要求进行整改等。法院受理的与FRAND相关的案件，也通常是专利权人的专利侵权赔偿和被许可人申诉专利权人滥用专利权为主。例如，被许可人请求法院判决专利权人违法FRAND，法院会给予专利权人既有的专利许可协议，类似于“既然你要别人10块钱，为什么要他20块钱，这样不合理”来进行判决，是请求法院来处理一个公平性的问题。高通公司作为专利权人请求法院说“我这东西要20块钱，有些人接受了，他觉得贵就不给，法院你让他给了吧”，这成了要法院不仅要判定公平性，还要判定专利许可费用是否合理。高通公司相当于把市场难题交给法院，希望能够通过司法行为来解决市场难题。

这种做法显然不利于产业形成规范化的标准必要专利许可规则。在不涉及市场垄断的情况下，许可条款和收费方式等标准必要专利规则属于许可双方的商业行为，更多时候是通过许可双方的协商来确定的，哪怕是强制许可，通常也是由许可双方协商许可条件为主，裁定为辅。因此，在专利许可规则中，政府通常会监督不合理和违法的行为，例如专利权滥用，如果企业之间达成许可协议，则是企业之间的商业行为，而不是官方认定其专利许可条件是合理的。如果专利权人和很多被许可人签署了专利许可协议，但是也不代表其许可协议的条件一定是合理或合法的，如果有企业反映其专利许可条件是不合理或违法的，政府部门也会对专利权人进行调查。

因此，在标准必要专利许可规则的规范化过程中，政府相关部门主要会发挥一个引导和监督的作用，专利许可规则的协商和确定主要还是要产业链多方参与，共同协商完成。要形成一个产业广泛认可的标准必要专利许可规则，首先需要一个公平对话的环境，无论是标准必要专利持有人、还是被许可企业都能够就专利许可获得公平的地位，能够获得表达自身观点的正常渠道。此外，需要标准组织和产业联盟等团体组织代表产业发挥标准必要专利的监督作用，一方面要保证披露的标准必要专利的真实性，另一方面也要引导各自成员加强专利合作，开展专利协同运用工作。产业各界还应就专利许可规则的主要内容尽快加强协商，就标准必要专利的披露、评估方案，以及专利许可费率的计算方式展开共同研究，在对话中寻求共识，最终形成产业认可的标准必要专利许可规则。

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【关键词】国际标准运营商TD-LTE

中图分类号：F626文献标识码：A文章编号：1006-1010(2014)-07-0053-05

1 概述

技术标准是一组有关产品、处理、外观、流程全体要素必须服从的要求[1]。在过去三十年间，学者们从技术生命周期和经济外部性的角度解释了标准的本质，提出了用户安装基础、兼容性、路径依赖、专利制度等标准演变的关键要素[2-7]。现有研究成果一般将需求方作为静止的已知条件，研究制造商如何根据用户需求和分布开展标准竞争。

传统上，电信设备制造商是技术和标准的创造者，运营商是标准的被动选择者。近年来，运营商参与全球标准化工作成为趋势，如图1所示，自2004年国际移动通信标准组织3GPP启动第四代移动通信标准化工作以来，运营商提交的文稿数量快速增长，已经与制造商形成了较为复杂的竞合局面。

图13GPP RAN WG1至WG4运营商文稿数总和增长趋势

运营商的参与一方面使得需求方“能动”地参与到标准的制订中，改变了标准的参与主体和形成机制；另一方面，随着用户需求复杂化、部署场景多样化，“确定需求”成为标准成功的关键因素。运营商和制造商在产业生态系统中的位置不同，产业制定标准的模式和策略也有区别，运营商如何更好地参与标准发展过程，仍然是一个有待研究的课题。

本文首先分析了移动通信标准的发展过程和关键要素，然后从需求方与生产方的差异入手，提出运营商参与标准的模式和发展策略，并以TD-LTE标准演变为例加以佐证。

2 移动通信标准发展模式和策略要素分析

2.1移动通信标准发展过程和关键要素

一种技术从研发到最终成为市场主导标准，往往经历相似的过程。Fernando F. Suarez[6]提出五阶段模型，即技术准备、技术就绪、创造市场、决定性争夺和主导市场，全面刻画了通用的标准发展过程。

由于移动通信技术具有复杂度高、规模大、投资大等特点，其标准化过程有着独特性：

（1）标准均以委员会形式决定，没有单一厂家制订标准；

（2）产业链长，技术扩散需要一定周期，须具备端到端的产业能力方可应用；

（3）商用前须经过广泛的验证；

（4）需政府以频率和牌照方式许可，标准化进程受政策影响明显；

（5）用户规模多，分布广，需求多样化。

基于上述特点，笔者在图2中描述了移动通信标准的发展过程。与图1通用的标准发展过程相比，移动通信标准化过程在“技术就绪”和“创造市场”两个环节的内容更加丰富。

图2移动通信标准的发展过程

Shapiro等[4]从制造商的角度，总结认为以下七个要素标准至关重要：用户基础、IPR（Intellectual Property Right，知识产权）、创新、进入时机、制造能力、产品配套、品牌声誉，并提出五项成功规律：建立同盟、先发制人、预期管理、占据优势时增加技术壁垒、处于劣势时增加兼容性。

标准是在市场环境和政府环境的双重作用下，大量企业标准策略的博弈结果。从市场角度看，标准源于经济外部性，即用户效用不仅与产品本身有关，还随着使用同类产品用户数的增多而提升，这使得初期的用户安装基础、网络间的转换成本、技术兼容性成为制造厂家标准竞争的关键。政府能够强制性改变用户安装基础，也能通过不同专利政策影响标准的扩散。

2.2制造商和运营商参与标准化的差异

制造商的标准竞争战略主要基于上节所述因素制定，表1描述了制造商在不同标准发展阶段的策略要素和竞争的策略。

表1制造商参与标准竞争的一般模式

通用标准阶段 策略要素 策略

技术准备 技术研发能力，产业链配套 增加研发投入，吸引优秀人才，建立产学研联合研发

技术就绪 技术优势，政府管制 创造最优产品，加强政府公关

创造市场 进入时机，价格，声望，专利授权，产业链配套 做好首个商用，加强市场宣传，健全创业链

决定性争夺 产业配套，用户安装基础，切换成本 健全产业链，扩大用户规模，降低其他标准切换至本标准的成本

主导市场 用户安装基础，切换成本 扩大和巩固用户规模，抬高本标准转换至其他标准的成本

与制造商不同，运营商可以通过影响和控制产业资源、扩大市场外部性、适应市场需求等方式影响标准的制订。二者在标准化过程中的主要区别是：

（1）首先运营商对标准制订的发挥价值与制造商不同。制造商的价值在于技术，运营商的价值在于市场需求。因此运营商的战略要素是围绕需求，反馈市场需求和发挥市场要素在创新中的作用，增强标准的市场竞争力。

（2）其次，运营商与制造商在标准中具有一定的利益差异。上游制造商供应方的数量越多，作为供应链中间环节的运营商能获得的利益就越大。

（3）在标准制订过程中，运营商反对专利的集中化，尽可能降低门槛使更多厂家进入市场。

3 运营商视角的移动通信标准竞争策略

基于上节所述区别，本文提出运营商在标准化中的分阶段关键策略如下：

（1）在技术储备阶段，相比于增强技术研发能力，运营商更关注对产业优质研发资源的影响，可以采取产学研创新联盟的形式，使其更多服务于市场需求的发展方向；

（2）在标准需求确定阶段，运营商之间通过制订联合需求，增强需求预测的准确性和代表性；

（3）在关键技术阶段，运营商一方面确保技术满足需求，另一方面从产业结构的角度出发，防止垄断技术的出现；

（4）在标准细化、性能验证阶段，标准依然有较大的可塑性，运营商需要尽快推动选定的关键技术在实际网络中进行测试，验证是否满足需求；

（5）在构建产业阶段，运营商需要扩大配套产业链，核心策略要素包括信息沟通、预期管理和联合研发；

（6）在首批应用阶段，先发运营商需要尽快投入资源推进网络建设，加强宣传，提升和管理市场预期，同时积极与政府沟通，争取牌照的发放；

（7）在扩大商用阶段，扩大用户安装基础、提升市场预期非常重要，运营商可采取市场联盟形式，通过增加兼容性、降低切换成本争取传统上不属于本标准阵营的运营商支持；

（8）在主导市场阶段，运营商应根据市场需求的变化，不断推动标准迭代更新，以保持持续的技术竞争力。

归纳起来，运营商标准战略要素包括需求匹配度、市场外部性、产业规模、产业影响力和政策管制五大方面，其模式呈现以下三大主要特征：（1）影响和控制产业资源；（2）扩大市场外部性；（3）适应市场需求。

运营商参与移动通信标准的策略如表2所示。

4 TD-LTE标准演变中运营商的分阶段

策略

TD-LTE，是LTE标准的TDD分支，在全球TDD频谱上占据市场主导地位。根据GSA（Global Supplier Association）统计，截至2014年2月，全球有274个LTE商用网络，其中TD-LTE网络为30个。以下通过对LTE和TD-LTE标准发展过程中运营商的策略行为进行案例分析，用以实证第三节所提出的结论。为了突出重点，本文忽略了技术储备阶段和主导市场阶段。

（1）需求确定阶段的“联合需求”

LTE标准制订之初，中国移动、沃达丰、法国电信等国际主流运营商主导的NGMN组织向产业“下一代网络需求”白皮书。白皮书提出了运营商对下一代网络建设和运营的联合需求，包括：高带宽、低时延、低成本、高安全性、端到端质量保障、兼容性和平滑演进等。通过表3发现，2/3的运营商均属于全球十大运营商（表中运营商排名来源于Total Telecom的2013年全球运营商100强排名）。

（2）关键技术选择阶段的“产业结构控制”

为了使LTE技术成为全球主流技术，运营商进行了关键技术选择，避免少数公司的关键技术垄断。表4列出了运营商控制产业平衡的措施。

（3）标准细化阶段的“加速迭代研发”

自2008年开始，运营商发起国际组织LSTI（LTE/SAE Trial Initiative），对LTE的系统样机和预商用产品进行验证，推动标准版本升级和成熟。运营商通过提供真实的网络环境，提高了标准的准确性，加快了厂商的产品研发速度。通过表5统计发现，3/4的运营商均属于全球十大运营商。

表5LSTI主要运营商排名

参加LSTI的主要运营商 国际排名

T-Mobile 6

NTT DoCoMo 2

中国移动 4

Telefonica 5

Vodafone 7

Orange 9

Telecom Italia 13

SKT 27

（4）构建产业阶段的“信息沟通”、“预期管理”和“联合研发”

经过前三个阶段的发展，标准性能已基本具备，下一步的目标是扩大产业外部性。关键策略包括：加强信息沟通，管理产业预期和上下游联合研发。

“信息沟通”的主要目的是向产业界传递TD-LTE的发展情况、市场需求和商用前景，是建立预期的前置条件。2008年2月，中国移动、沃达丰、Verizon三家大运营商联合宣布将共同进行TD-LTE测试，这成为TD-LTE产业研发的里程碑。2009年2月，运营商联合LTE TDD/FDD共芯片需求，推动TDD/FDD产业融合。

“预期管理”是向产业展示TD-LTE技术的优势和增强产业信心。该策略主要是通过一系列试验网不断展示TD-LTE产业的进展，如表6所示：

表6TD-LTE在构建产业阶段的主要展示

时间 里程碑

2009年4月 中国移动邀请国际运营商代表参观首例外场演示

2009年10月及11月 中国移动联合产业在日内瓦ITU大会和香港亚洲通信大会搭建外场展示

2010年4―10月 中国移动建设上海世博会TD-LTE演示网络，演示了全球首个TD-LTE大规模试验网络，得到总理参观指示和吸引70多家运营商参观。

“联合研发”是发挥运营商在产业链中的核心作用，构建上下游联合研发体系，发挥创新协同效应[1]，加快产品的研发过程。2010年，中国移动等运营商推动大唐、中兴、华为、创毅视讯、安立等11家公司在世博会上系列产品。同时，在政府的组织下，中国移动等运营商与端到端产业链通过开展国家重大专项的形式，在共同规范、共同测试的基础上持续推进产品研发。

（5）首个应用阶段的“示范作用”

该阶段主要目标是推动更多运营商选择TD-LTE标准，主要举措是运营商投入大量资源建设试验网络以起到示范带动作用。

2011年5月至2012年，中国移动在7个城市开展了超1 000个基站的TD-LTE规模外场试验；从2012年7月至2013年，中国移动在15个城市开展了超2万基站的TD-LTE扩大规模试验，采购20余万部终端，从而充分验证TD-LTE实际组网能力和促进产业链成熟。

（6）扩大商用阶段的“运营商联合拓展”

其主要目标是进一步扩大网络外部性预期。2011年2月，中国移动、英国沃达丰、日本软银、美国Clearwire、印度Bharti联合成立了TD-LTE全球推广合作平台GTI（Global TD-LTE Initiative）。截至2014年2月，其运营商成员已达100家，成为TD-LTE全球商用的主力军。图3显示了GTI成员数在中国移动等TD-LTE主流运营商进行相应行动后迅速增加：

图3GTI运营商数量增长历程

5 结论

本文通过理论分析和TD-LTE的实证得出运营商的标准参与模式以及三大主要特征：影响和控制产业资源、扩大市场外部性、适应市场需求，并进一步提出了在该标准参与模式下运营商的分阶段关键策略。下一步研究重点将是多家运营商的标准参与模式及关键策略，以及量化标准参与模式为运营商带来的收益。

参考文献：

[1] 江振林. 需求方导向的中国标准战略――基于需求方市场势力的研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2010.

[2] Katz M, Shapiro C. Technology Adoption in the Presence of Network Externalities[J]. Journal of Political Economy, 1986(94): 822-841.

[3] Farrell J, Shapiro C. Dynamic Competition with Switching Costs[J]. RAND Journal of Economics, 1988: 123-137.

[4] Shapiro C, Varian H R. The Art of Standards Wars[J]. California Management Review, 1999: 8-32.

[5] Tassey G. Standardization in Technology--based Markets[J]. Research Policy, 2000(29): 587-602.

[6] Suarez F F. Battles for technological dominance: an integrative framework[J]. Research Policy, 2004(33): 271-286.

[7] 胡武婕. 中国信息通信产业技术标准竞争与策略研究[D]. 北京: 北京邮电大学, 2010.

作者简介

徐兆吉：博士就读于北京邮电大学，现任中国移动通信研究院用户与市场研究所副所长，曾长期参与TD-LTE标准的产业化和全球化推进工作，目前主要研究方向为新型产业合作、电信市场策略、国际标准演进等。

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据有关方面预计，UMB规范正式之后，将迅速被 3GPP2的组织伙伴转化为全球官方标准，这些组织包括日本的无线电工业及商业委员会 (ARIB)、中国通信标准化协会( CCSA)、北美的电信工业协会 (TIA)、韩国的电信技术协会 (TTA) 和日本的电信技术委员会 (TTC)，几乎涵盖了目前全球最主要CDMA市场的官方电信标准组织。而在支持厂商方面，国际厂商如摩托罗拉、高通、日立以及中国的华为、中兴等移动通信大腕，都已经明确表示支持超移动宽带技术。

来势汹汹的UMB究竟将为我们带来什么？

惊人的移动宽带速率

UMB规范的,首先标志全球首个基于IP的、峰值速率高达288Mbps（20 MHz带宽内）、平均时延低于16毫秒的移动宽带解决方案问世。

想想看，我们现在使用的家庭ADSL上网，大多还停留在512Kbps的速率上，好一点的是1Mbps、2Mbps，手机上网（GPRS、CDMA1x）更是只有几十、一百多Kbps，与之相比，288Mbps是不是一个令人眩晕的数字？

从技术上看，UMB规范代表了下一代移动宽带技术的重大突破。它采用领先的正交频分多址接入(OFDMA)技术，并且引入复杂的控制与信令机制、有效的无线资源管理 (RRM)、自适应反向链路 (RL) 干扰控制以及包括多输入多输出 (MIMO)、空分多址 (SDMA) 和波束赋形等在内的先进的多天线技术。UMB解决方案可以全方位地提供先进的移动宽带服务，在经济高效地提供低速、低时延的语音业务的同时，也提供超高速、非时延敏感的宽带数据通信业务。另外，UMB还支持与现有CDMA2000 1X 和1xEV-DO系统间的跨系统无缝切换。

UMB高达288Mbps的峰值速率，将使高清电视、视频会议、网上冲浪、VoIP电话、高速下载以及其他多媒体应用能够同时在移动网络中进行，并且保证质量。UMB在一个开放性的全球标准中集成并优化了各类先进移动技术，能够以无线行业目前最优的性能与经济性为基础，提供充满吸引力的用户体验。

移动宽带竞争加剧

随着无线宽带技术WiMAX这几年风头越来越劲，3G阵营也不断发起有力反击――不仅提出了近年内速率可超越WiMAX的改进标准3G+（HSDPA、HSUPA、1xEV-DO、1xEV-DV），更进一步提出了长期发展的增强型标准E3G（3GPP LTE、3GPP2 AIE）计划。

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ZigBee协议框架

ZigBee协议是一种低成本、低功耗、低速率嵌入式设备互相间及与外界网络通信的组网解决方案，它是ZigBee联盟基于IEEE 802.15.4技术标准物理层和媒体访问控制层(MAC层)协议对网络层协议和API进行标准化而制定的无线局域网组网、安全和应用软件方面的技术标准。

ZigBee协议栈结构如图1所示。

ZigBee协议物理层和媒体访问控制层采用了IEEE 802.15.4 2003协议规范。物理层无线频段为全球通用的2.4GHz、欧洲适用的868MHz、美国适用的915MHz，使用直接序列扩频技术，提供27个信道，20Kb/s、40Kb/s、250Kb/s三种数据速率用于数据收发。物理层功能包括了激活和休眠射频收发器、信道能量检测、信道接收数据包的链路质量指示、空闲信道评估、收发数据等。

ZigBee的MAC层负责设备间无线数据链路的建立、维护和结束，确认模式的数据传送和接收，采用载波侦听多址/冲突避免接入方式，数据包的最大长度为127字节，每个数据包均由头字节和16位CRC校验值组成。

网络层为ZigBee协议栈的核心部分，实现节点接入或离开网络、路由查找及传送数据等功能，支持星形、树形、网络三种拓扑结构，网络拓扑结构根据具体的ZigBee应用来选择。节点按功能分为全功能设备(FFD)、简化功能设备(RFD)、协调器(ZcRD)和路由器，协调器与路由器通常也是全功能设备。

ZigBee的应用层包括了应用支持子层(APS)、ZigBee设备对象(ZDO)和制造商制订的应用对象。应用支持子层负责维护绑定表，根据服务和需求在两个绑定实体间传递信息。ZDO负责定义设备节点在网络中的角色，并负责网络设备的发现，决定提供何种应用服务，还负责初始化或响应绑定请求及建立网络设备间安全关系。

ZigBee网络采用多点接入，有使能信标网络或不使能信标网络两种类型。使能信标的网络中，协调器在预定义的时隙周期性发送信标帧用于节点关联、加入网络、同步传送数据。在不使能信标的网络中，协调器也周期性发送信号，但这只用于终端设备并检测协调器的存在，设备要随时准备好进行点对点通信，通过发送数据请求和应答进行通信。

ZigBee支持两种类型的数据格式：KVP关键值对及MSG消息帧。一般KVP帧采用命令响应机制，用于传输一个简单的属性变量值；而MSG帧还没有一个具体格式上的规定，通常用于多信息，复杂信息的传输，其支持二进制数据传输，数据大小受支持的帧大小限制。

在安全方面，ZigBee采用IEEE802.15.4媒体访问控制子层的安全模型，其规范了四个方面的安全服务，即访问控制、数据加密、帧完整性检查及采用顺序更新值防止帧重放。

ZigBee单芯片方案――KM250

EM250是Ember公司推出的ZigBee片上系统，它集成了一个符合IEEE 802.15.4标准的2.4GHz射频收发器和一个功能强大的高速率16位微处理器，支持网络级的调试，系统的软件开发简便。微处理器主频为12MHz，满足作为协调器、全功能设备或简化功能设备的要求。

EM250可以进入三种不同的状态：工作状态、待机状态和深度睡眠状态。在工作状态时可执行程序代码，典型情况电流为8.5mA。在待机状态，处理器不再工作，但允许中断唤醒，器件及射频收发器正常工作。在深度睡眠状态，处理器和射频收发器都不再工作，直至有外部中断或定时中断唤醒，典型情况电流仅为1.5μA。深度睡眠状态不适用于全功能设备，但对于简化功能设备节省耗电而言，则必不可少。

EM250具有4路模路转换，两路可用作数据转换单元的模拟信号捕捉。数字中断可在睡眠或待机状态接收一位的数字数据。其通用同步和异步串行接收器及转发器模块可配置成为通用异步接收器/发送器或串行接口SPI及12C总线接口。

EM250集成的射频收发器支持四种功率工作模式，即爆发模式、高功率模式、正常模式和最小功率模式，可根据设备类型及相邻节点距离，利用功率管理来合理设置工作模式。

硬件组成及设计

EM250集成了MCU、射频收发器、内存以及通信端口，只需要极少的元器件就可构成ZigBee网络节点硬件，以作为全功能设备、简化功能设备以及协调器。参考设计功能模块见图2。

元器件包括：射频不平衡到平衡转换器(RF BALUN 50/200Ω)、谐波滤波、晶振与负载电容构成的振荡器、电源去耦电容电路、电源板阻容滤波、上拉和下拉电阻、异步复位信号的阻容滤波、谐波滤波的输出端外接的50Ω非平衡天线等。

网络节点采用Future技术设备公司USB转UART芯片FT232R作为与PC通信接口。FT232R无须编程即可完成USB协议到RS232串口通信协议的转换，FT232R驱动可以支持在以PC端建立起虚拟通信端口(VPC)，VPC驱动将完成USB信号与RS232信号的自动转换。系统的电源可由3～3，3V直流源提供或由USB接口5V电源经FT232R转换为3.3V电源提供，3～3.3V直流源可以是电池或AC/DC变换器。两种电源可由跳线来进行选择。

系统的软件设计

一个ZigBee只能有唯一的协调器，其主要功能是初始化及维护整个ZigBee网络，其维护着所有直接连接的节点及未直接连接但允许加入网络的节点的表，加入到此ZigBee网络的设备必须得到协调器的批准。协调器需要不间断地监听其他节点加入或退出网络请求及消息，在不发送消息时就需进入接收状态，因此协调器不能进入“睡眠”模式。典型的协调器软件功能模块设计见图3。

ZigBee网络中的路由器为全功能设备，它完成各个全功能设备、简化功能设备、协调器等节点间数据的路由，是构建网络结构ZigBee网络所必须的，同协调器一样，全功能设备也维护着网络中节点的相关信息表，且由于它必须连续不断的监听路由消息，所以也不可进入“睡眠”模式。全功能设备的软件功能模块设计见图4。

简化功能设备是ZigBee网络的终端设备，它可以同协调器和路由器进行通信，但不能作为中间路由器，RFD可以进入睡眠模式，以减少功率消耗，大大延长电源使用时间。

在简化功能设备进入睡眠模式时，相邻的协调器或路由器会缓存发送它的相关数据。在退出睡眠模式时，它会向相邻的协调器或路由器询问是否有发送到它的数据，相邻的协调器或路由器则返回是否有其数据包的响应。简化功能设备在处理完发送到它的数据后，可重新进入睡眠模式。简化功能设备的软件功能模块设计见图5。

各节点的管理可采用超级终端拨号到相连的单个节点或用统一的集中网络管理界面来完成。集中网络管理界面安装于与协调器相连接的PC，用于用户同ZigBee网络进行交互，主要功能有网络拓扑显示、节点状态显示、节点数据、告警信息、网络日志等。

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关键词　物联网　标识　寻址技术

1　引言

物联网是将传感器、执行器、智能装置以及通过标签标识的各种物体以一定的通信技术连接所组成的网络。

物联网要真正实现全球的互联互通，标准化是亟需解决的重要问题，而要将各种物体连接到网络中，并实现物与物、物与系统、物与人之间的通信以及基于此的各种应用，首先必须对物联网涉及的各种实体进行高效、唯一的标识。因此，目前国际国内相关标准化组织都在积极推进物联网的编码、标识以及寻址相关技术的研究工作。迄今为止，各标准组织还未形成统一的国际标准。当前主要的相关技术标准体系有EPCglobal的EPC(Electric Product Code，电子产品代码)系列规范、uID Center(ubiquitous ID Center，泛在识别中心)的UID系列规范、ISO／IEC的相关系列标准、IETF的ESDS(Extensible Supply-chain Discovery Service，可扩展的供应链发现服务)标准等。

由于物品标识的标准直接与物品息息相关。涉及到各国家、各行业以及各企业的切身利益，尤其当物品编码和标识在物联网中流通后将进一步增强物品编码管理权的重要性，因此各标准组织、各国家、各行业也还在进一步酝酿各自的物品编码与标识标准。可见，遵循不同标准的物品编码将共存于物联网之中，并且伴随着物联网的发展，不断会有新的物品编码标准出现。如何解决不同标准之间物品编码、标识以及在物联网中的寻址问题，已成为未来物联网大规模应用时不可回避的关键问题之一。

2　物联网时代对标识的需求

标识是一种自动识别各种物联网物理和逻辑实体的方法，识别之后才可以实现对物体信息的整合和共享、对物体的管理和控制、对相关数据的正确路由和定位，并以此为基础实现各种各样的物联网应用。

物联网主要采用赋予性标识。赋予性标识是为了识别方便而人为分配的标识，如物品编码、手机号、IP地址等。通常由数字、字母等符号按照一定编码规则组合而成，相对基于自然属性的本质性标识，赋予性标识形式简单易于保存、读取和处理，是现阶段物联网中标识的主要形式。物联网中有物理实体、通信实体和应用实体三种类型的对象需要标识。

物理实体：是指在实现对信息的获取、传递和处理以及对物的控制等各种物联网应用和管理的过程中，要与网络发生联系的任何物体。如各种传感器、执行器、贴有标签的物体(如动物、货物、食品)以及各种智能装置(如数码产品、家用电器)等。

通信实体：是物与物、物与系统、物与人通信过程中涉及到的各种通信硬件实体和逻辑实体。硬件实体包括手机、WSN设备、M2M网关等，逻辑实体比如通信协议、会话、端口等。

应用实体：是指物联网中涉及的各种服务和信息资源，如Web服务、数字内容、聚合数据等。

根据物联网应用的分析，物联网体系中对标识的需求应包括以下几个方面：

(1)实用性。要求物联网标识机制应能够稳定地对标识对象进行标识，并且易于存储、读取和处理，具有较好的经济性。

(2)唯一性，物联网标识应该是独一无二的。为了不产生标识冲突，特别是对于开环应用，应在最大范围内采用统一标识。标识应具有足够的容量保证大规模对象标识唯一性的需要；同时考虑到处理能力、存储空间、能量消耗、传输带宽等限制条件，标识又不宜过长，为保证标识的有效利用，应实施一定的标识生命周期管理机制。

(3)可扩展性，指标识机制应该可以实现对任何一种任何一个物体的标识，随着时间的推移、物联网规模的发展和新事物的出现，标识应能够继续使用。

(4)兼容性，目前已有众多的标识方法和编码机制，应通过恰当的物联网标识和解析机制，在满足各种标识需求的基础上，尽量兼容已有标识。

3　物联网的标识体系

基于物联网体系中物体实体的分类方法，可以将物联网的标识体系分为物体标识、通信标识和应用标识三大类标识，其与物联网的分层架构对应关系如图1所示。

物体标识主要标识物联网三类需标识对象中的物理实体和通信硬件实体。基于条码和RFID标签的物体标识主要用于实现对物体的辨别、信息追溯、信息交换和关联操作等，主要适用于非智能物体，如集装箱、食品等。

通信标识用于标识与信息数据传送和交换相关的逻辑实体，主要目的是寻址，实现信息的正确路由和定位。这些逻辑实体包括通信协议、会话、端口等。比如IP地址、E.164号码、IMSI号码、SIP URI、各类端口号等。

应用标识主要标识物联网中的各类应用实体，包括各种服务和信息资源等。如URL、Content ID等。

物联网中的通信标识和应用标识通常存储在计算机和其他智能设备中，而物体标识则需要存储在特定的载体中，在使用前通过特定技术写入，并在需要时利用相应技术读出。用于存储物体标识的介质就称为载体，物联网中的载体形式主要包括条码、IC芯片、IC卡和RFID标签。载体可以通过粘贴、卡扣、嵌入、焊接、配置等方式与被标识物附着在一起。

物联网在标识方面，与传统互联网及电信网相比，急需解决的问题重点主要集中在物体标识，其次是通信标识。物联网大规模分布式的特点，要求必须有一个健壮的可扩展的物体标识体系。如何建立起兼容多种标准体系的统一物体标识与解析体系，如何应对物体通信对通信标识数量需求的大规模增加是物联网需要解决的重点问题。

4　物联网寻址的特性与需求

除了标识体系需要新的设计以外，物联网的寻址机制更值得深入研究。目前，物联网资源寻址的研究仍处于起步阶段，基本上直接沿用互联网现有的寻址技术。但是，物联网自身的特殊性从根本上决定其资源寻址具有与互联网资源寻址的相异性，其存在多种物品编码标准共存而引起资源寻址；中突等特有的寻址问题。因此，物联网对互联网现有寻址技术提出了新的挑战，现有寻址技术无法完全满足物联网的资源寻址需求。

互联网资源寻址技术主要实现了互联网中资源名称到资源地址的寻址定位，其对传统的互联网资源名称，如MAC地址、IP地址以及域名等，提供了完善的寻址支持，而对E.164号码的寻址则根据特定规则对号码进行预处理的方式来实现寻址支持。由此可见，互联网对于需要预处理的资源名称并不能实现自动处理，而必须在事先知晓特定的预处理规则的前提下才能完成寻址操作。

然而，物联网中的物品编码存在EPC、uCode等多种不同的编码标准，且可能不断涌现出新的编码标准，因此为避免采用不同物品编码标准的物品编码在物联网资源寻址中产生冲突，物品编码同样需要进行预处理操作才能完成寻址。而物品编码随着所属编码标准的不同，其对应的预处理操作的规则也是不同的，并且新的规则会伴随着新编码标准的制定而产生，因此物联网资源寻址对于物品编码的预处理规则不能采用事先知晓的方式，而应当支持一种自动寻址、匹配的处理机制。此外，当前互联网资源寻址技术并未对资源寻址的隐私保护提供有效的保证，而物联网资源寻址涉及到物流等敏感信息，因此需要新的、更适用于物联网应用体系的隐私保护机制。

5　结束语

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关键字：TD―SCDMA无线接入3G

前言：在数据和多媒体通信日益发展的今天，迫切需要网络提供多种类型、高质量和高速率的多媒体业务，这促使第三代移动通信系统诞生。在3G网络技术发展中，中国提出了TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access）无线接口技术，并作为ITU（International Telecommunication Union）第三代移动通信标准之一。

1．无线接入系统

BSC以及相应的BTS组成了GSM无线网络系统（BSS），RNC以及相应的NodeB组成了TD-SCDMA 无线网络系统（RNS）。

无线系统可以在一定的无线覆盖区中，与移动终端进行通信，并接入到媒体网关（MSC Server/MGW）和SGSN。

NodeB是TD-SCDMA系统的基站（即无线收发信机），通过标准的Iub接口和RNC 互连，主要完成Uu接口物理层协议的处理。它的主要功能是扩频、调制、信道编码及解扩、解调、信道解码，还包括基带信号和射频信号的相互转换等功能。在TD-SCDMA系统中，NodeB在硬件上分为以下两个功能模块。

RNC是无线网络控制器，主要完成连接建立和断开、切换、宏分集合并、无线资源管理控制等功能。

BTS是GSM基站，用于实现无线网络覆盖，并在BSC控制下向MS提供空中接口服务。BTS的操作维护是通过BSC来完成的。

BSC是GSM基站控制器，用于控制整个BSS系统。

2．核心网 CS 域系统

TD-SCDMA核心网 CS 域系统网络实体包括 MGW、MSC Server、VLR、iGWB和HLR等。采用控制和承载相分离、基于IP承载的软交换架构，用于向用户提供电路交换业务。

MSC Server，移动软交换机，提供呼叫控制和移动性管理功能，通过接入 Iu-CS 接口的控制面实现对TD-SCDMA RNS的接入控制，通过Mc接口控制MGW，终结用户-网络信令，处理移动用户的业务数据和CAMEL相关数据。MSC Server所接入的无线接入网所覆盖的本地网或若干个本地网称为该MSC Server的交换业务辖区。

VLR，拜访位置寄存器。VLR 是一个动态数据库，负责所管辖区域内出现的移动用户的数据，包含呼叫处理相关的信息。可为移动用户分配 MSRN、TMSI等号码，并能从接收到的 MSRN、IMSI或TMSI来识别该用户。

媒体网关设备。在该MGW所归属的MSC Server的控制下实现媒体转换，并提供承载控制和媒体处理能力。具备内置信令网关SG，支持其它TDM网元与该MGW所归属的MSC Server互通时SS7信令基于SIGTRAN方式的转接。

通过接入Iu-CS接口的用户面将TD-SCDMA RAN的用户面媒体流接入TD-SCDMA核心网电路域，也可通过接入A接口的用户面将GSM BSS的用户面媒体流接入到TD-SCDMA核心网。MGW所接入的无线接入网所覆盖的本地网或若干个本地网称为该 MGW的业务辖区。

计费网关。iGWB（iGateway Bill）由服务器和维护终端组成，提供将交换机所产生的话单传递到计费中心的通路，实现话单格式转换、分拣、备份等功能。

HLR,归属位置寄存器。负责移动用户管理的数据库。存储所管辖用户的所有签约数据以及移动用户的位置信息。

3.核心网PS域系统

TD-SCDMA核心网PS域系统网络实体包括 SGSN、GGSN和CG（Charging

Gateway），组网方式为 IP 组网，用于向用户提供分组型业务。

SGSN服务GPRS支持节点，主要完成分组的路由寻址和转发，负责跟踪记录移动台的位置信息，执行安全。具有网络接入控制、用户数据管理，以及计费、网络管理等。

GGSN，网关 GPRS 支持节点，起网关的作用，主要完成移动性管理、网络接入控制、路由选择和转发、计费数据的收集和传送，以及网络管理等功能。可以和多种不同的分组网相连，实现与外部分组交换网的互连功能，完成不同网络之间数据格式、信令协议和地址信息的转换，以确保不同网络之间能够通信。

计费网关（CG），负责将话单文件从 GSN 发送至计费中心。

4.业务系统

（1）视频留言

视频留言业务系统包括MS（Media Server）视频媒体服务器、AS（Application Server）应用服务器、消息用户数据库、VAP（VoIP Access Point）、BOSS（Business and Operation Support System）、AG（Application Gateway）等组件。

（2）视频共享

视频共享业务系统包括SharingX AS、SDU（Service Data Unit）、SIP Proxy、Portal、BOSS组件。

SharingX AS作为SharingX业务系统的核心部件，对外提供SOAP（Simple Object Access Protocol）、SIP和Diameter接口，实现业务管理、SIP信令处理和计费功能。

SDU主要实现接受AS的控制，提供媒体转发功能和提供流量统计，并上报给AS功能。

SIP Proxy 作为整个系统信令的关口，完成SIP信令路由、信令触发和SIP注册功能。

（3）视频会议

视频会议业务系统包括MMC（Multimedia Conference）、MRS（Media Resource Server）、SIP Proxy、Portal、BOSS、AG（Application Gateway）等。

（4）MBMS

MBMS（Multimedia Broadcast Multicast Service）即多媒体广播多播服务，由 3GPP（3rd Generation Partnership Project）规范标准定义。该业务提供点到多点的单向多媒体服务，支持数据从一个节目源发送到多个接收者的功能。

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【关键词】TCP/IP协议；通信报文；路由寻址；通信流程

1 概述

随着信息科学技术和通信技术的不断快速发展，基于互联网的网络通信应用在社会各个领域中的应用越来越广泛，使得互联网通信应用成为现代人日常生产生生活不可或缺的一部分，通过互联网络通信，网络用户之间可以实现数据传输、信息共享，从而极大地提高了人们的生活质量。然而，互联网络中的数据传输过程，并不是杂乱无章的随机传送，而是在计算机网络通信协议的基础上，双方都按照协议的内容和机制，来发送数据信息和读取分析数据信息，进而实现互联网络的数据传输和信息共享的功能，TCP/IP协议就是互联网络中重要的通信协议，它的存在奠定了整个互联网络通信的基础，所以对于TCP/IP通信协议的学习对于理解互联网通信机制来辅助互联网学习和工作具有很大的帮助。

2 计算机网络的TCP/IP通信协议

TCP/IP协议是“Transmission Control Protocol / Internet Protocol”的简写，是Internet网络基本的协议，它为计算机通讯的数据打包传输以及网络寻址提供了标准的方法。由于TCP/IP协议的优越性，使得越来越多的通信设备支持TCP/IP协议，使互联网络逐步走向规范化，最终TCP/IP协议成为了当前网络通信协议标准中最基本的网络通信协议、Internet国际互联网络的基础。

2.1 计算机网络TCP/IP协议

针对计算机互联网络的通信协议，国际标准组织ISO创立了七层OSI网络模型，自上而下，分别为应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。而TCP/IP协议则是应用在传输层和网络层的数据传输控制协议，来规定网络设备接入互联网络以及设备间数据通信的标准。在通信设备经过互联网络进行数据传输时，通信设备数据发送端，发送TCP/IP通信报文，此时TCP/IP协议携带着通信设备发送端的传输数据内容以及目标通信设备的地址标示在互联网络中进行寻址，从而正确地传送到目标通信设备。当目标通信设备接收到TCP/IP通信报文后，按照协议内容，去除通信标示，来获取传输数据内容，并加以校验，如果经校验后发生差错，目标通信设备会发出TCP/IP信息重发报文，让发送通信设备再次将TCP/IP通信报文发展目标通信设备，去掉通信标示来获取传输数据信息。

2.2 TCP/IP通信协议报文格式

在互联网络中，基于TCP/IP通信协议传输的数据内容都是以通信报文的形式在互联网络内部进行传输，通信报文实质上就是一串二进制字符串，而字符串内不同位置的二进制字符标示不同的含义。从TCP/IP通信协议的主要报文格式可以看出，IP协议是基于TCP协议至上的，TCP协议报文时作为IP通信报文的数据部分来进行传输的。实际上，互联网内传输的通信字符串还有其他的通信协议，TCP/IP通信报文也是作为其外层协议的通信数据部分嵌入到通信报文中在互联网内进行传输。

在IP协议首部，包含了一些关于IP协议的标示、通信地址等信息，主要包括数据字符串总长度的信息、通信标示号、源IP地址和目标IP地址等信息，当IP通信报文经过路由寻址时，会根据首部内记录的目标IP地址来选择传输方向，最终根据目标IP地址传输至目标通信设备。此外，IP通信报文首部还包含其他信息，比如IP协议版本号、首部长度、校验信息、该IP通信报文生存时间（即该报文经过多少个路由后自动取消传输）等与IP通信报文相关的信息，以确保IP报文传输的正确性和安全性。TCP协议通信报文是作为IP通信报文数据内容存在的，TCP协议也分为TCP报文首部和TCP通信数据。TCP通信报文首部主要包括了源端口号和目标端口号等信息，当TCP/IP通信报文经过互联网络到达目标通过新设备后，通信设备会根据TCP报文首部的目的端口号选择设备端口号来接受该数据信息，进而实现互联网络的数据传输。

2.3 TCP/IP协议通信过程

互联网络的通信设备基于TCP/IP协议建立通信过程，也是根据TCP/IP协议来实现的。当源通信设备想向目标设备发送数据时，首先会发送一个TCP/IP通信报文来确认连接，该通信报文在互联网络中经过寻找传输后找到目标设备，目标设备也会向源通信设备发送一个TCP/IP报文以确认建立通信连接，此时，源通信设备就会将通信数据以TCP/IP通信报文的形式进行数据打包，然后向目标数据进行传输，在收到数据后，目标设备同样会发送TCP/IP报文以确认收到信息。当然，TCP/IP通信数据长度是一定的，当通信数据超过报文长度时，源通信设备会将其分段发送，而目标设备则会根据IP报文首部的标识号进行数据重组来重现传输数据信息，进而完成互联网络通信设备数据传输。

3 总结

TCP/IP网络协议是当前互联网络最基本的通信协议。根据TCP/IP网络协议，连接在互联网内的通信设备可以根据TCP/IP通信报文格式的内容将传输数据打包在TCP/IP通信报文内，并以其规定的通信流程进行数据传输，从而实现互联网络内的数据高效安全的传输。

参考文献：

[1]杨绍文.谈计算机网络的TCP/IP协议[J].科技信息.2011（02）

[2]查东辉.试论计算机网络通信协议[J].电脑知识与技术.2013（14）

[3]杨娇娟.浅谈TCP/IP协议[J].数字技术与应用.2012（03）

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【关键词】 4G LTE OFDM

2012年1月18日，我国具有自主知识产权的通信标准TD-LTE正式成为国际标准，标志着我国通信事业实现了与国际的接轨和同步发展。之前我国通信产业发展相对世界发达国家而言一直处于相对落后的地位，为了改变这种不利的局面，我国在3G发展初期就积极参与4G国际标准的制定，对下一代通信技术进行了前瞻性的研究，逐步建立和形成了自主的移动通信标准体系。2013年12月4日，工业和信息化部向中国移动、中国电信、中国联通正式发放了第四代移动通信业务牌照，标志着中国通信事业正式进入了4G时代。

一、4G移动通信技术简介

4G是第四代移动通信的简称，通常被用来描述相对于3G的下一代通信网络。实际上，4G在开始阶段也是由众多自主技术提供商和电信运营商合力推出的，技术和效果也参差不齐。从2009年初开始，国际电信联盟（ITU）在全世界范围内征集IMT-Advanced（俗称4G）候选技术。截止2009年10月，共计征集到了六个候选技术，分别来自于北美标准化组织IEEE的802.16m、日本3GPP的FDD-LTE- Advanced、韩国（基于802.16m）和中国（TD-LTE- Advanced）、欧洲标准化组织3GPP（FDD-LTE- Advanced）。ITU在收到候选技术后，组织世界各国和国际组织进行了技术评估。2010年10月份，在中国重庆，ITU-R（国际电信联盟无线电通信组）下属的WP5D工作组最终确定了 IMT-Advanced的两大关键技术，即LTE- Advanced和802.16m技术。我国提交的候选技术作为LTE- Advanced的一个组成部分也包含其中。

4G最大的技术特点就是具有更高的无线下载和上传速度，可以对无线数据服务进行更好的支持，让移动用户能够更快的访问无线互联网。4G技术支持100Mbps-150Mbps的下行网络带宽，也就意味着用户可以体验到最大12.5MB/S-18.75MB/S的下行速度，这是当前国内主流中国移动3G（TD-SCDMA）2.8 Mbps的35倍，中国联通3G（WCDMA）7.2Mbps的14倍。因此4G技术可提供更高质量、高带宽和高速速的网络服务与应用选择。

二、4G移动通信系统网络结构和关键技术核心OFDM

4G移动通信系统网络结构一般可分为三层，分别为物理网络层、中间环境层和应用网络层。物理网络层由无线和核心网的结合格式构成，主要提供接入和提供接入和路由选择功能；中间环境层主要完成QoS映射、地址变换和完全性管理等；物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，可以提供无缝高速数据率的无线服务。

第四代移动通信系统的关键技术包括OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）、SDMA（Space Division Multiple Access， 空分复用接入）、MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多入多出技术）、SDR（Software Defined Radio，软件无线电）、MUD（Multiple User Detection，多用户检测技术）、IPv6等。而正交频分复用（OFDM）为其关键技术核心。

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是正交频分复用的简称，是在无线环境下的高速传输技术。这种技术能够将信道划分中许多的正交子信道，每个子信道使用一个子载波调制，各子载波并行传输。总的信道具有频率选择性，但每个子信道相对平坦，可以在子信道上进行窄带传输，信号带宽小于信道带宽。该技术的主要优点是能够显著提高频谱的利用率，再加上该技术可以消除或减小小信号波形间的干扰，因此具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供无线数据技术质量更高（速率高、时延小）的服务和更好的性能价格比，使网络结构高度可扩展。

三、结语

4G移动通信技术的发展，更好的实现了人与互联网、移动终端的互联，逐步改变和满足了用户的上网模式和对网络的需求。随着科技的进步，4G本身也必将不断的演进和完善，向着第五代移动通信技术发展。

作者简介：虞沧，男，1981年12月生，湖北浠水人，武汉理工大学信息工程本科、电子与通信工程硕士。现任武汉职业技术学院讲师，长期从事通信工程方向的教学和研究