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移动通信研究方向精选(十四篇)

发布时间:2023-10-11 17:27:54

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篇移动通信研究方向,期待它们能激发您的灵感。

移动通信研究方向

篇1

每一次时代的进步,都离不开通信手段的变革。很久以前,古人便发明了烽火、鼓声、旗语来传递信息。但无法打破的地域阻隔,拉长了人们的距离,岁月因等待而漫长。在电被发明之后,人类的通信史发生了革命性的变化,从电话到手机,人与人之间的距离越来越近。现代移动通信技术的发展始于20世纪20年代,经历了五个重要阶段,经过近百年的发展,造就了目前无处不在的无线网络世界。伴随着互联网时代的到来和信息技术、移动通信技术的迅速发展,移动通信技术的发展已经到了一个特定的阶段――移动互联网时代。随着下一代移动通信时代来临及物联网技术的成熟,刚刚稳定的通信行业格局将再一次被打破,传统运营商之间的竞争日趋激烈,传统运营商与虚拟运营商之间不断开始上演着合作和博弈、对立和融合,一场关乎商业模式的纵横捭阖“时代大剧”正在上演,并推动着时代向新的高度迈进。

2 移动通信技术发展历程

第一代移动通信技术(1G)诞生于20世纪70年代到80年代,主要采用模拟技术。它使移动通信走下神龛,真正进入个人领域。然而,囿于技术的限制,它只能用于本地通话,无法进行长途漫游,数据业务更无从谈起。第一代移动通信技术的通讯工具主要为“大哥大”,在当年,拥有一部大哥大,绝对是身份的象征。2000年中国移动成立后,第二代移动通信技术(2G)迅速在全国普及,2G技术完成了模拟向数字的演变,手机开始有了收发电子邮件、互联网浏览等功能。这一时代让手机这个以往的奢侈品飞入寻常百姓家,“人手一机”成为当时社会最普遍的现象。就在人们认为手机不过是用来打电话、发短信的时候,3G时代的到来,彻底颠覆了这种传统观念。与前两代技术相比,第三代移动通信技术(3G)传输速率和质量大幅提高,手机屏幕变得丰富多彩、有声有色。3G将无线通信与互联网融为一体,提供网页浏览、收发邮件、视频会议、电子商务等丰富多彩的移动多媒体业务,给人们带来前所未有的“移动生活”新体验。4G的到来,更让一切有了新的突破,与3G的渐进式发展不同,4G从一面世便呈现爆炸式发展,并向各行业广泛蔓延。4G的速度是3G的10倍乃至几十倍,移动互联网可以拓展的空间更大了,所有终端都可以连接到互联网上。移动互联网拉近了时间和空间,产生了丰富多彩的内容应用,像高清视频、流行音乐、移动游戏等,通过网络的变革,给更多的消费者带来越来越丰富的服务体验,并且带动了新的网络产业的出现,越来越多的创业者投入其中。

3 通信行业发展格局

众所周知,目前我国共有三家传统电信运营商,移动、电信、联通成三足鼎立之势。数据显示,三大传统电信运营商移动用户数达到12.9亿,意味着94.5%的中国人是手机用户。[1]传统电信运营商拥有庞大的用户群、雄厚的资金实力、强大的运营能力。他们的盈利模式较为简单直接,主要通过建造基础网络,营销基于通信网络的基础产品,比如语音、流量、专线等业务;同时也运营增值业务,如短信、手机报、铃声下载、彩铃等业务,依托强大的网络支撑和稳定的客户群保持稳定的盈利模式,但存在经营理念固化、产品创新性不足的问题,与虚拟运营商的竞争中往往不被看好。

与传统电信运营商不同,虚拟运营商自己不建造基础网络。它们一般采用在传统电信运营商基础网络和产品的基础上来设计自己的产品。与传统电信运营商相比,企业理念先进、经营方式灵活多变,产品创新性强,但对传统电信运营商的基础网络有着绝对的依赖。虚拟运营在我国刚刚出现不久,但在国外已经开展多年。截至目前,全球共有1200多家虚拟运营商,主要集中在欧洲和北美等发达地区。在这些地区,虚拟运营商的市场规模占整体市场份额可达到7%~10%,而其他市场的规模较小,仅有3%左右的占比。[2]我国的虚拟经营业务起步晚,但发展速度迅猛。目前我国已向42家虚拟运营商牌照,移动通信行业正在由三足鼎立时代走向群雄逐鹿时代。

虚拟运营商应运而生,顺应了移动互联网时代的大趋势,其发展有助于使移动互联网更开放、应用更丰富、客户体验更好,同时也存在一定的问题。也就是说,既有好的方面,也有不好的方面。好的方面,一是培育市场新需求。与传统电信运营商总是愿意关注企业和客户群的稳定不同,虚拟运营商则更愿意开展创新性的客户需求研究和开发,因而培育了新的市场空间,促进移动互联网市场日趋繁荣。二是转变产业新模式。虚拟运营商的到来,为通信行业竞争注入了新活力、新色彩、新对抗及新合作,迫使传统运营商不得不提升能力,加快转型,加快技术革新和产品创新,有利促进了移动通信行业更快地发展。三是创新产品多样化。虚拟运营商具有天生的创新精神和个性,它的加入会使得市场更加多样化、个性化,越来越多的针对性的个性化产品和服务将会被创造出来,给消费者带来前所未有的多样化选择和个性化新体验。不好的方面,一是管理困难。越来越多的虚拟运营商加入通信行业,市场规范化将面临难题,市场监管部门的管理能力受到考验;二是消费者信息泄密问题。第一个问题直接导致第二个问题的出现,同时,各家虚拟运营商信息安全防范水平不一,对消费者产生不利影响。

4 物联网时代的思考

随着4G技术的不断成熟升级和移动互联网产业的不断升华,随时随地打电话、上网、定位导航、共享内容和服务等传统意义上的人与人之间的通信需求已得到极大满足,人与人之间的通信已被现代技术发挥到了极致。下一步,通信需求直接指人与物、物与物之间的互联通信,万物互联的时代已经开启,物联网、云数据、超高速率、智能通信将是未来的主题,我们的生活将再一次迎来翻天覆地的变化。未来五年内,将会有100亿~200亿智能设备连接互联网,这些设备的数量将远远超过今天我们的人口。[3]可以想象,当你在下班的路上,拿起手机对家里的电器发送一个指令,到家后你家的电饭煲做好饭,热水器烧好热水。你也可以在出门前就通过手机知道上班的路上交通状况如何,从而选择一条最方便快捷的路线去上班。还可以通过网络实时了解一切你关心的事物的进展情况,并进行实时干预。

篇2

关键词:第四代移动通信(4G);正交频分复用;多模式终端

一、引言

移动通信是指移动用户之间,或移动用户与固定用户之间的通信。随着电子技术的发展,特别是半导体、集成电路和计算机技术的发展,移动通信得到了迅速的发展。随着其应用领域的扩大和对性能要求的提高,促使移动通信在技术上和理论上向更高水平发展。20世纪80年代以来,移动通信已成为现代通信网中不可缺少并发展最快的通信方式之一。

回顾移动通信的发展历程,移动通信的发展大致经历了几个发展阶段:第一代移动通信技术主要指蜂窝式模拟移动通信,技术特征是蜂窝网络结构克服了大区制容量低、活动范围受限的问题。第二代移动通信是蜂窝数字移动通信,使蜂窝系统具有数字传输所能提供的综合业务等种种优点。第三代移动通信的主要特征是除了能提供第二代移动通信系统所拥有的各种优点,克服了其缺点外,还能够提供宽带多媒体业务,能提供高质量的视频宽带多媒体综合业务,并能实现全球漫游。现在用的大多是第二代技术,第三代技术还不太成功,但已有了第四代技术的设想。第四代移动通信系统(4G)标准比第三代具有更多的功能。

二、4G移动通信简介

第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络,具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力。它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。第四代移动通信标准比第三代标准拥有更多的功能。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务,可以在任何地方用宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层通信),能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外,第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统,是宽带接入IP系统。目前正在开发和研制中的4G通信将具有以下特征:

(一)通信速度更快

由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率,因此4G通信的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。专家预估,第四代移动通信系统的速度可达到10-20Mbit/s,最高可以达到100Mbit/s。

(二)网络频谱更宽

要想使4G通信达到100Mbit/s的传输速度,通信运营商必须在3G通信网络的基础上对其进行大幅度的改造,以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的带宽高出许多。据研究,每个4G信道将占有100MHz的频谱,相当于W-CDMA3G网络的20倍。

(三)多种业务的完整融合

个人通信、信息系统、广播、娱乐等业务无缝连接为一个整体,满足用户的各种需求。4G应能集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信,移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。各种业务应用、各种系统平台间的互联更便捷、安全,面向不同用户要求,更富有个性化。而且4G手机从外观和式样上看将有更惊人的突破,可以想象的是,眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋都有可能成为4G终端。

(四)智能性能更高

第四代移动通信的智能性更高,不仅表现在4G通信的终端设备的设计和操作具有智能化,更重要的是4G手机可以实现许多难以想象的功能。例如,4G手机将能根据环境、时间以及其他因素来适时提醒手机的主人。

(五)兼容性能更平滑

要使4G通信尽快地被人们接受,还应该考虑到让更多的用户在投资最少的情况下轻易地过渡到4G通信。因此,从这个角度来看,4G通信系统应当具备全球漫游、接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从2G、3G平稳过渡等特点。

(六)实现更高质量的多媒体通信

4G通信提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等,大量信息透过宽频的信道传送出去,为此4G也称为“多媒体移动通信”。

(七)通信费用更加便宜

由于4G通信不仅解决了与3G的兼容性问题,让更多的现有通信用户能轻易地升级到4G通信,而且4G通信引入了许多尖端通信技术,因此,相对其他技术来说,4G通信部署起来就容易、迅速得多。同时在建设4G通信网络系统时,通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上,采用逐步引入的方法,这样就能够有效地降低运营成本。

三、4G移动通信的接入系统

4G移动通信接入系统的显着特点是,智能化多模式终端(multi-modeterminal)基于公共平台,通过各种接技术,在各种网络系统(平台)之间实现无缝连接和协作。在4G移动通信中,各种专门的接入系统都基于一个公共平台,相互协作,以最优化的方式工作,来满足不同用户的通信需求。当多模式终端接入系统时,网络会自适应分配频带、给出最优化路由,以达到最佳通信效果。目前,4G移动通信的主要接入技术有:无线蜂窝移动通信系统(例如2G、3G);无绳系统(如DECT);短距离连接系统(如蓝牙);WLAN系统;固定无线接入系统;卫星系统;平流层通信(STS);广播电视接入系统(如DAB、DVB-T、CATV)。随着技术发展和市场需求变化,新的接入技术将不断出现。

不同类型的接入技术针对不同业务而设计,因此,我们根据接入技术的适用领域、移动小区半径和工作环境,对接入技术进行分层。

分配层:主要由平流层通信、卫星通信和广播电视通信组成,服务范围覆盖面积大。

蜂窝层:主要由2G、3G通信系统组成,服务范围覆盖面积较大。

热点小区层:主要由WLAN网络组成,服务范围集中在校园、社区、会议中心等,移动通信能力很有限。

个人网络层:主要应用于家庭、办公室等场所,服务范围覆盖面积很小。移动通信能力有限,但可通过网络接入系统连接其他网络层。

固定网络层:主要指双绞线、同轴电缆、光纤组成的固定通信系统。

网络接入系统在整个移动网络中处于十分重要的位置。未来的接入系统将主要在以下三个方面进行技术革新和突破:为最大限度开发利用有限的频率资源,在接入系统的物理层,优化调制、信道编码和信号传输技术,提高信号处理算法、信号检测和数据压缩技术,并在频谱共享和新型天线方面做进一步研究。为提高网络性能,在接入系统的高层协议方面,研究网络自我优化和自动重构技术,动态频谱分配和资源分配技术,网络管理和不同接入系统间协作。提高和扩展IP技术在移动网络中的应用;加强软件无线电技术;优化无线电传输技术,如支持实时和非实时业务、无缝连接和网络安全。

四、4G移动通信系统中的关键技术

(一)定位技术

定位是指移动终端位置的测量方法和计算方法。它主要分为基于移动终端定位、基于移动网络定位或者混合定位三种方式。在4G移动通信系统中,移动终端可能在不同系统(平台)间进行移动通信。因此,对移动终端的定位和跟踪,是实现移动终端在不同系统(平台)间无缝连接和系统中高速率和高质量的移动通信的前提和保障。

(二)切换技术

切换技术适用于移动终端在不同移动小区之间、不同频率之间通信或者信号降低信道选择等情况。切换技术是未来移动终端在众多通信系统、移动小区之间建立可靠移动通信的基础和重要技术。它主要有软切换和硬切换。在4G通信系统中,切换技术的适用范围更为广泛,并朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。

(三)软件无线电技术

在4G移动通信系统中,软件将会变得非常繁杂。为此,专家们提议引入软件无线电技术,将其作为从第二代移动通信通向第三代和第四代移动通信的桥梁。软件无线电技术能够将模拟信号的数字化过程尽可能地接近天线,即将A/D和D/A转换器尽可能地靠近RF前端,利用DSP进行信道分离、调制解调和信道编译码等工作。它旨在建立一个无线电通信平台,在平台上运行各种软件系统,以实现多通路、多层次和多模式的无线通信。因此,应用软件无线电技术,一个移动终端,就可以实现在不同系统和平台之间,畅通无阻的使用。目前比较成熟的软件无线电技术有参数控制软件无线电系统。

(四)智能天线技术

智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能,能满足数据中心、移动IP网络的性能要求。智能天线成形波束能在空间域内抑制交互干扰,增强特殊范围内想要的信号,这种技术既能改善信号质量又能增加传输容量。

(五)交互干扰抑制和多用户识别

待开发的交互干扰抑制和多用户识别技术应成为4G的组成部分,它们以交互干扰抑制的方式引入到基站和移动电话系统,消除不必要的邻近和共信道用户的交互干扰,确保接收机的高质量接收信号。这种组合将满足更大用户容量的需求,还能增加覆盖范围。交互干扰抑制和多用户识别两种技术的组合将大大减少网络基础设施的部署,确保业务质量的改善。

(六)新的调制和信号传输技术

在高频段进行高速移动通信,将面临严重的选频衰落(frequency-selectivefading)。为提高信号性能,研究和发展智能调制和解调技术,来有效抑制这种衰落。例如正交频分复用技术(OFDM)、自适应均衡器等。另一方面,采用TPC、Rake扩频接收、跳频、FEC(如AQR和Turbo编码)等技术,来获取更好的信号能量噪声比。

五、OFDM技术在4G中的应用

若以技术层面来看,第三代移动通信系统主要是以CDMA为核心技术,第四代移动通信系统技术则以正交频分复用(OrthogonalFreqencyDivisionMultiplexer,OFDM)最受瞩目,特别是有不少专家学者针对OFDM技术在移动通信技术上的应用,提出相关的理论基础。例如无线区域环路(WLL)、数字音讯广播(DAB)等,都将在未来采用OFDM技术,而第四代移动通信系统则计划以OFDM为核心技术,提供增值服务。

在时代交替之际,旧有系统之整合与升级是产业关心的话题,目前大家谈的是GSM如何升级到第三代移动通信系统;而未来则是CDMA如何与OFDM技术相结合。可以预计,CDMA绝对不会在第四代移动通信系统中消失,而是成为其应用技术的一部份,或许未来也会有新的整合技术如OFDM/CDMA产生,前文所提到的数字音讯广播,其实它真正运用的技术是OFDM/FDMA的整合技术,同样是利用两种技术的结合。因此未来以OFDM为核心技术的第四代移动通信系统,也将会结合两项技术的优点,一部份将是以CDMA的延伸技术。

六、结束语

对于现在的人来说,未来的4G通信的确显得很神秘,不少人都认为第四代无线通信网络系统是人类有史以来最复杂的技术系统。总的来说,要顺利、全面地实施4G通信,还将可能遇到一些困难。

首先,人们对未来的4G通信的需求是它的通信传输速度将会得到极大提升,从理论上说最高可达到100Mbit/s,但手机的速度将受到通信系统容量的限制。据有关行家分析,4G手机将很难达到其理论速度。

其次,4G的发展还将面临极大的市场压力。有专家预测,在10年以后,2G的多媒体服务将进入第三个发展阶段,此时覆盖全球的3G网络已经基本建成,全球25%以上的人口使用3G,到那时,整个行业正在消化吸收第三代技术,对于4G技术的接受还需要一个逐步过渡的过程。

因此,在建设4G通信网络系统时,通信运营商们将考虑直接在3G通信网络的基础设施之上,采用逐步引入的方法,使移动通信从3G逐步向4G过渡。

参考文献:

1、谢显忠等.基于TDD的第四代移动通信技术[M].电子工业出版社,2005.

篇3

【关键词】MIMO技术;移动通信;4G;研究方向

随着科技的不断发展,在近几年内,我国移动通信得到迅猛发展,虽然在第三代移动通信中融入了部分多媒体服务,但是,由于4G通信系统的发展,人们对传输的速度以及效率提出了更高的要求,这就需要相应的技术进行实现。通过研究表明,MIMO技术在一定程度上能够促进移动通信的发展,并且对无线系统所具有的频谱利用率产生重要影响。除此之外,随着MIMO技术的不断发展,移动通信系统在对信息的传输速率上也得到了提高,从而致使MIMO技术成为4G时代最为关键的技术之一。

一、MIMO技术简介

所谓的MIMO技术主要是指发射端与接收端在使用的过程中存在多个发射天线与接收天线,并且形成多进单出与单进多出的基本方式。从本质上而言,MIMO技术在一定程度上为系统提供空间复用以及空间分集。这样就可以提高信息的容量与信息的可靠性,从根本上降低信道出现代码错误。

(一)空间复用技术。空间复用是在利用MIMO技术上利用多副天线进行信息的接受,并且对空间传播中的分量进行充分利用,从而实现在一个频带中利用多个数据通道进行信号发射。这种技术可以使信息的容量进行增加,并且不必消耗额外的发射功率,从而在一定程度上提高信道以及系统的容量。

(二)空间分集技术。一般而言,空间分集技术分为两种类型,一种是接收分集,一种是发射分集。通常情况下,接收分集的代表技术为SIMO系统,发射分集的代表技术为MISO系统。无线信号在无线通道中会导致信息的衰落,并且在不同的位置也会呈现出不同的衰落特性。空间分集在通常情况下会用两幅或者两幅以上的天线对信号进行接收,然后再对此进行多路信号的合并。当空间分集在对信号进行合并时,能够从众多信号之中选择质量比较好的天线信号,并且利用该信号对其它信号进行接收。由于信号存在大功率,那么在合并之后信号的的信噪比与其它的信噪比进行合并,形成最佳的合并方式。发射分集是将分集的负担进行转移,从终端转移到基站端。但是,在发射分集中往往存在一个重要的原因,那便是发射端对信息的衰落并不知情,从而无法获取信道运行的整体状态。因此,要想从根本上保证各个信道的顺利运行,那么就要对信道进行编码,可以实现空时码,使信号与信号之间形成密切联系,获取到相同的分级增益。

二、MIMO技术在4G中的主要运用

就目前而言,国内外很多公司都倡导MIMO技术,并且使其技术逐渐融入到4G通信之中。较为著名的公司包括了松下、金桥以及朗讯等。在随着移动通信的不断发展之中,高速信息流通的方案中利用MIMO技术,并且这种技术在进行信息的接收以及发送时利用多副天线,为天线的分级产生了重要的理论基础。除此之外,在3GPP之中,MIMO技术的分集发射方法包括了六种,分别包括空时分集发射、时间切换分集发射、软切换中宏分集、两种闭环分集发射、站点选择分集发射。随着MIMO 技术的不断推广,已经逐渐运用到4G通信之中,除此之外还在固定宽带无线接入中有所运用。很多国内外企业在对移动通信技术进行研究中以MIMO技术与FDD技术为主。并且在众多系统之中已经安装了MIMO解耦,从而可以利用控制器进行相关控制。

三、MIMO技术在4G中的研究方向

在过去的几年内,MIMO技术以及取得了重要进展,但是,在理论上还存在很多技术难点,这些技术难点是MIMO技术研究的重点,只有对此进行解决,才能从根本上促进MIMO技术在4G中的运用。

(一)MIMO技术的信号设计以及信号处理。MIMO系统在实际操作中要对信号进行设计以及处理,首先,要对MIMO的信道进行识别,并且对信道进行古今,从而可以使盲或者非盲进行信道估计;其次,要对信道所发出信合进行设计,尽可能的设计出适用于大多数模型的通用信号,并且要对MIMO信道进行编码的纠正;最后,要对接收端进行处理,对接收信号进行处理以及设计,如果信号发送的信号的方案比较适合,那么就可以对接收信号的处理进行简化。如果设计方案确定,那么就可以对接收的结构进行改变。

(二)与传播相关的研究方向。由于无线信道在传播与接收的过程中存在很多种途径,那么就会对编码进行干扰,对于这种情况,一般会利用时域上的均衡进行多径渠道的抵抗,这种形式在经过多次试验之中已经在CDMA系统中得到运用。其中,要想解决MIMO系统中所出现的问题,就要利用两种方式,一种是对接收端进行均衡处理,第二种方式则是将MIMO技术与OFDM技术进行结合。一般而言,OFDM技术具有抗多径的途径,并且在实质上属于高速率的调制技术,这种技术不仅具有灵活性,并且还具有方便性,易于操作,能够利用数字化进行处理。因此,在4G技术的发展中,OFDM与MIMO技术进行结合成为了4G通信中的研究方形。

(三)MIMO技术在网络中的运用。MIMO技术作为4G通信网络中的重要技术,在一定程度上促进了移动通信技术的发展。但是,MIMO技术还存在其它的局限性,比如收发天线的体积比较大,射频的开销比较大。因此,只有对此解决,才能从根本上促进MIMO技术在4G中的发展。其中,要对MIMO技术的链路进行改变,从而提高频谱的效率,对覆盖的范围进行扩大,从根本上促进信号传输的质量。

目前,随着科技的不断发展,4G时代已经到来,4G时代人们对信号的速率提出的要求更高,因此,要想实现4G时代的信号传播与接收,那么就要利用高频谱利用率技术。MIMO技术不仅具备高频谱利用率,并且还能根据空间分集对无线系统进行覆盖。MIMO技术作为竞争性极强的技术,为移动通信带来了创新性改变。

参考文献:

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[3]朱晓华,张滋朋. 4G移动通信技术的研究[J]. 电脑知识与技术,2013,15:3911-3912.

篇4

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篇5

关键词:研究性课程;移动通信;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)19-0053-02

当今社会知识经济迅猛发展,对创新型人才提出了更高的要求。高校作为科技创新、人才培养的主要基地,肩负着培养具有创新意识与创新能力人才的重要任务。要培养学生的创新意识和能力,就需要推进高校教学改革,而研究型教学[1]-[3]是高校教学改革的趋势,是培养学生能力的重要途径。《移动通信》作为通信工程专业的一门重要专业课,知识点多、信息量大、技术更新换代非常快。国内3G刚刚全面部署实施,4G已经以不可阻挡的趋势即将走进我们的生活。由于移动通信领域技术发展迅猛,目前大多数教材的内容都要滞后于技术的发展。仅仅依靠传统的课堂授课讲教材的方法,远远不能满足学生汲取新知识、新技术的需要,更谈不上培养学生的创新能力。为顺应移动通信技术迅速发展的要求,适应时展对高等教育人才培养的要求,提高教学质量,我们尝试对通信工程专业的《移动通信》进行研究性课程改革,收到了良好的效果,深刻感受到授人以渔的重要性,但也在实践中反映出很多问题。本文旨在介绍《移动通信》研究性课程改革的主要举措,探讨实施过程中遇到的若干问题,以期为后续研究性课程改革提供借鉴。

一、研究性课程改革的主要举措

在本次《移动通信》研究性课程改革中,主要做法是在课堂教学过程中摒弃传统的灌输式授课方式,采用教师主讲与学生研讨相结合的方法。在教学中增加课堂讨论,调动学生的积极性,引导学生积极思考,主动参与到课堂学习中来,提高教学效果。一是在课堂教学中根据教学内容,适时提出学生感兴趣、正确恰当的主题,供学生分组讨论,并给出自己的想法和思路。讨论主题要求能够紧扣所学知识,不但要涵盖学生需要掌握的知识点,又要能够激发学生兴趣、当堂及时解决,达到预期的教学目的。二是在课程一开始预先提出5~6个跟移动通信技术相关的课题,供学生在整个授课过程中根据课堂知识,查阅资料、调研论证,在期中和期末各进行一次专门的集中研讨,由学生自由组合分组进行。集中研讨采取分组答辩、其他组质疑提问的方式,以此展开互动讨论,得到满意的教学效果。

二、研究性课程改革实施中的主要问题

1.学生认可度有待提高。学校一切教育活动的中心都是学生,研究性课程改革也不例外。学生对研究型教学的认可程度、主动参与的积极性都直接影响到研究性课程的顺利开展。由于受传统教学观、学习观的影响,有一部分学生对研究性教学的认识不足、不感兴趣、不愿意参与,认为其会浪费时间,不但增加学业负担,还会影响到毕业成绩单上的成绩。而很多评优、保研、考研、出国等,都是以成绩单上的成绩为主要依据。因此,在实施过程中仅有一部分同学积极参与,受益的也只有这一部分同学,其他同学受益很少,这样就违背了实施研究性教学的初衷。所以如何激发学生的积极性,提高学生对研究性课程改革的认可度是实施过程中应该解决的首要问题。

2.研讨课占用既定课时。在研究型教与学的过程中,增加了一些分组研讨的课时,而培养计划上本门课程的课时是一定的,因此增加这些研计课时后,讲授课时明显不够。而本科阶段的培养,有些知识点是非常基础又非常重要的,必须由老师系统地讲解,学生才能深刻理解与掌握,否则就会影响到学生后续对本专业的学习理解。这样研究性课程改革与培养计划就出现了矛盾,需要在实施过程中进一步协调、策划课堂组织方式。

3.学生的课外时间占用太大。目前,学生的学业负担相对较重。研究性课程《移动通信》和学生的很多其他专业课、专业基础课在同一学期开设,学生不但要完成这些课程的理论学习、实验实践环节,还要忙于英语四六级、计算机等级考试、参加各种科技大赛,甚至出国准备。在如此较沉重的负担和压力下,学生很少有自由支配的时间,课外没有太多的时间和精力用于本门课程的学习,去收集与阅读文献资料、为答辩研讨做准备。这样就直接打击到学生参与的积极性,进而影响到研究性课程教学改革所期望的教学效果。

4.考核方式主观性增大。研究性课程改革中的考试方式,必然要打破传统授课方式中的单一考试模式,实施多元化的评价体系。要进行全程评价,加强教学过程中平时学习情况的考查,把学生查阅资料、问题讨论、项目答辩等都纳入考核范围。这样学生的最终成绩中主观性的成分就会增加。比如,老师对学生的研究型学习过程不可能完全掌握,或者项目答辩时不同的老师对于不同的课题的理解程度不一样,给出的成绩也会受该老师主观认知的影响。还有最重要的一点,学生分组进行研究、讨论、答辩时,组与组之间的成绩因有比较,可以客观地给出,但同一组内不同学生的成绩如何衡量,也在很大程度上受老师主观判断的影响。

5.实施教师压力大。要很好地组织实施研究性课程改革,教师面临的压力也非常大。一方面不但要求老师自身有很好的科研素养,深刻理解研究性教学的理念、目标,而且还要求老师付出比传统课堂大很多倍的时间和努力去调研、查阅资料,以便选择研讨内容、组织教学。另一方面,学校在考核教师时,很多情况下都会以学生对老师的测评成绩为主要依据之一,这样实施研究性课程改革的老师就会比传统课堂授课的老师风险大。一旦有部分学生不认可研究性课程的课堂组织方式,或者有学生认为该老师、该课程给他们的课余时间带来了不小的麻烦,学生的打分就会很低,影响到老师的评职、评奖、评优。老师精心准备、付出巨大努力的课程得不到认可,得不到相应的回报,直接影响到老师的积极性。

早在2005年,教育部在《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中就明确提出“积极推动研究性教学,提高大学生的创新能力”。响应教育部号召,顺应高校教学改革发展趋势,对《移动通信》实施研究性课程改革,收到了良好的成效,也在实施过程中发现很多问题,需要在下一步实施过程中进一步改进、探索、实践。

参考文献:

[1]叶国荣,陈达强,吴碧艳.高校本科生教育中研究型教学模式探讨[J].中国高教研究,2009,(3):90-91.

[2]崔军.高校研究型教学模式及其教学活动探析[J].高等理科教育,2008,(1):103-105.

[3]郑伦楚,徐晓军.论高校研究型教学的阶段性模式与深度推进策略[J].中国大学教学,2012,(1):18-20.

[4]张安富.改革教学方法 探索研究型教学[J].中国大学教学,2012,(1):65-67.

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通过对我国2G、3G网络建设状况的反思,从避免重复建设、节约频谱资源、利于市场均衡和移动通信事

>> 关于4G通信的网络结构与关键技术的若干思考 关于4G技术研究的若干思考 铁塔公司时代下运营商4G网络投资模式的转变 4G网络的深度覆盖 4G新竞争形势下移动运营商营销渠道建设的分析 3G和4G LTE网络的下一代安全 4G时代的运营商革命 LTE Small Cell助力4G网络建设 当前移动通信(4G)网络建设技术分析 关于通信运营商4G“快运营”发展策略探讨 关于4G无线通信网络安全问题的探讨 关于4G无线通信系统的网络安全问题研究 彪悍的团队 飘扬的战旗长沙移动4G网络建设团队攻坚纪实 4G网络发展对我国电信运营商带来的挑战及应对 4G时代运营商核心网络融合运维模式的探索与实践 通信4G建设网络无线接通率的分析与指标提升 浅谈4G网络建设中的BBU组网对策 小基站在4G网络建设中多场景应用的探讨 4G元年:首都网络文化产业发展的机遇和挑战 当前4G移动通信网络技术的应用和发展探索 常见问题解答 当前所在位置:

[4] 徐勇. 5G研发在全球开启大幕[EB/OL]. (2013-05-30). http://.cn/internation/2013-05/30/content_1157418.htm.

[5] 丁建一. 运营商的角逐 解读国内4G网的现状[EB/OL]. (2011-04-29). http:///2011-04-29/129151.

[6] 中国民航局. 体制改革给中国民航带来活力[EB/OL]. (2007-09-30). http:///D1/SQDZT/200709/t.

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在5G移动通信技术的研究发展过程中,许多先进技术得到应用,包括高频传输技术、超密集网络技术等。在此情况下,5G移动通信技术的数据传输效率得到明显提高,可以实现对移动通信资源的充分利用。应积极推动5G移动通信技术的研究发展,使其能够早日投入全面应用。

15G移动通信技术研发现状

作为新一代移动通信技术,5G移动通信技术在业务功能和传输能力等方面都较4G移动通信技术有明显提升。与技术相比4G,5G移动通信技术具有突出优势,从研究方向来看,5G技术主要致力于提高系统容量、支持大规模设备连接、提升数据速率,同时满足节约能源和成本等方面的需求。在5G技术即将全面投入商业应用之际,许多关键技术已经较为成熟,其数据传输效率可以达到10GB/s,大约是4G技术的100倍。5G移动通信网络同样是数字蜂窝网络,其对覆盖的服务区域进行划分,并对模拟信号进行数字化处理,采用比特流传输方式。在5G移动通信网络中,所有无线设备可通过无线电波进行通信,在本地网络中有天线阵及收发设备。收发器在频率池中分配到频道后,可以在蜂窝网络中重复使用。本地天线还可以通过光纤与互联网连接。从5G通信技术研发现状来看,5G技术可以满足大数据流量传输需求,峰值速率可达到1GB/s,用户体验速率能够达到100MB/s,而且具有超大的网络容量,支持千亿设备连接,连接密度大幅度提升[1]。

25G移动通信技术的关键技术

高频传输技术。在手机用户规模以及资源传输需求量快速增加的情况下,现有频率已经无法满足用户对网络资源的需求。5G移动通信技术通过提高频谱利用率,采用足够的通信天线,让大量用户可以介入移动通信网络中,避免受到相互影响。超密集网络技术。5G网络通信突破了4G网络的通信限制,可以满足人们日益增长的流量使用需求。5G网络为用户提供的流量可达到4G网络的数千倍,主要原因是超密集网路技术的应用能够在很大程度上提升网络覆盖范围、增强通信灵活性。多天线传输技术。5G网络通过采用多天线传输技术,使天线性能得到进一步提升,可以解决通信频率的资源问题,为智能化应用奠定基础。大规模MIMO技术。5G网络采用无线技术,提高了频谱效率,确保了数据传输的可靠性,实现了对频谱资源的充分利用。在大规模MIMO技术的应用下,可以实现多发多收,而且不会增加频谱资源占用,成倍提高信道容量。全双工技术。5G全双工技术对传统TDD、FDD技术进行了改进,可以实现同频全双工,防止信号收发产生相互干扰,从而为数据传输质量提供保证。全双工技术的应用,也使5G移动通信更加灵活。终端直接传输技术。终端直接传输技术即D2D通信,它可以减轻基站压力,支持终端之间的直接数据交换,从而降低端到端的通信时延。在终端直接传输技术的应用下,5G网络还可以降低终端发射功率,满足节约能源的需求[2]。

35G移动通信技术的未来发展趋势

3.1提升5G移动网络的整体性能

5G移动通信技术未来的发展,将进一步优化5G移动网络整体性能,包括资源传输效率、频谱利用率、数据传输质量等。5G移动通信技术的研究与社会移动数据需求增长密切联系,预计到2020年,移动网络容量要在4G基础上增长1000倍左右,因此,必须优化5G移动网络性能,避免数据流量暴增影响移动网络的正常运行。同时,在5G移动通信技术的应用下,大流量业务将占据主流,只有不断提升资源传输效率,才能减少用户的等待时间,满足实际应用需求。此外,高效的数据传输服务必须为数据安全及数据完整性提供保障,这是目前5G移动网络性能优化的主要方向。随着智能化技术的应用,5G网络也将具备一定的自我调整功能,可以更好地满足不同类型用户的实际使用需求。

3.2降低5G网络能耗及运营成本

降低运行能耗和运营成本,是5G技术发展的客观需求。现有的4G移动通信系统运行能耗较高,而业务流量相对较低,存在较为严重的能源浪费现象。5G移动通信技术的实现过程需要重点解决系统能耗方面的问题,通过对基站、天线系统、收发装置等进行优化,降低系统整体能耗水平。另外,在5G网络部署过程中,可以充分利用现有移动网络通信资源,降低建设及运营成本。只有实现对运营成本的有效控制,运营商才能进一步降低流量价格,从而为大流量传输业务提供市场空间。现阶段,应通过加强对5G网络规划及组网技术的研究,提高5G移动通信网络运行的合理性,才能有效控制系统能耗,降低5G网络的运行成本。此外,还要对5G通信技术设计理念进行创新,注重用户体验度,在降低能耗和成本的同时,满足用户业务功能需求以及通信网络性能需求。

3.3加快5G移动通信智能化发展

智能化技术研究与应用是未来5G移动通信技术发展的一个重要方向。比如在网络智能化方面,需要与云计算技术结合起来,利用云计算强大的存储和计算能力,使各种复杂的智能算法可以应用到5G移动通信网络中,提高其数据分析和处理能力。从实际应用角度来看,未来的智能化应用场景也较多,包括智能家居、智能停车管理等。5G移动通信技术只有与智能化技术深度融合,才能满足未来业务发展需求。目前自组织网络技术已经在5G移动通信网络中得到了广泛应用,是未来5G通信技术的一项关键技术。自组织网络主要采用智能规划和配置算法,使5G网络具有一定的自组织能力,能够根据实际用户接入需求,随时增加新的网络节点。以自组织网络技术取代传统人工网络部署方式,也有利于降低5G网络的建设及维护成本。此外,智能化技术的应用还可以使5G网络具备一定的自愈合能力,通过自动检测和排查系统故障问题,确保移动通信网络传输的可靠性,避免对用户体验造成影响[3]。

3.4提高5G移动网络业务丰富度

未来移动网络通信市场将以图像、音频、视频等业务为主,网络流量爆炸式增长,需要采用内容分发网络等技术手段,降低用户传输时延,优化用户通信体验。在此情况下,5G移动通信网络的业务丰富度将得到快速提升,需要积极构建信息网络中心,满足不同类型业务的处理需求。信息网络中心模式不同于传统TCP/IP模式,是以信息为中心的新型网络通信模型,弱化了IP地址的作用,满足了移动通信网络传输实时性、动态性和可扩展性等方面的需求。此外,信息网络中心模式还具有安全性高的优势,可以基于信息设计安全机制,保障数据传输的安全性。

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1.实习单位及心得体会

移动(分公司)

一、公司概况

中国移动通信企业文化的核心内涵是责任”和“卓越”即要以“正身之德”而“厚民之生”做兼济天下、善尽责任、不断进步的优秀企业公民。

移动通信有限责任公司分公司(简称“移动”于1999年7月19日正式成立,根据国家电信体制改革的要求。负责中国移动通信网在地区的网络建设、维护、发展与运营管理,经营范围为移动电话业务、移动数据业务以及移动话音、数据、ip电话和多媒体业务,除提供基本话音业务外,还推出了多种话音增值业务和无线数据业务。目前,公司拥有“全球通”神州行”动感地带”三大客户品牌,客户号码段包括“1391381371361351340至8号段)150158和“159公司下辖10个职能部门、11个生产部门、4个县市营业部,共有移动员工457人,平均年龄35岁。2002年7月,公司完成注资重组、改制上市,成为中国移动(香港)有限公司全资拥有的外商独资企业。

至今已建成功能完善、质量优良、覆盖全区的gsm数字移动通信网。2004年4月27日,xx移动通信始于1992年。全市移动通信网上通话客户总数已达159万户。除提供移动电话话音通信业务外,先后推出了点对点短消息、移动手机支付、移动交费卡、移动彩铃、企信通等新业务,开辟了移动通信服务新领域,更大范围、更高程度地方便了广大客户使用移动电话业务。

紧紧围绕争做世界一流通信企业的战略目标,公司成立以来。始终追求高水平的运营和管理,着力推进企业可持续发展。目前,已建成一个覆盖范围广、通信质量高、业务品种丰富、服务水平一流的移动通信网络,网络信号覆盖到全省所有乡镇,主要交通干线实现了连续覆盖,城市内重点地区、小区和主要酒店、宾馆等实现了室内覆盖;网络已漫游通达216个国家和地区。陆续推出了短消息、移动梦网、飞信、手机邮箱、移动秘书、移动全球呼、gpr随e行、彩信、无线局域网、手机支付等多种移动新业务、新功能。公司向广大客户提供10086服务热线24小时服务,增加了营业网点数量和服务功能,推出了多种交费方式,推行全球通大客户经理服务,实施客户积分奖励计划,开展“收费误差双倍返还”服务承诺活动,推广集团客户信息化解决方案,为广大中国移动客户提供专家级的移动通信服务,促进了社会和企业自身的可持续发展,并较好的维护了客户的合法权益。xx移动的客户数量以每年超过100万户的速度增长,目前已超过1000万户。面向未来,xx移动xx分公司将始终坚持以科学发展观为指导,时刻秉承“追求客户满意服务”经营理念,全面提升公司在通信行业的领先优势,推进企业全面、协调、可持续发展。

二、通信基础知识

数字移动通信

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关键词:第四代移动通信技术;无线通信;移动终端

【中图分类号】G642.0

移动通信是当前IT领域内发展速度最快的产业之一,其发展趋势具有高性能、低功耗、小型化和无线互联。一般认为,高速数据通信能力和无线网络互联能力是移动通信性能评价的主要方面,因此,无线通信技术的进步对移动通信发展的意义就显得非同一般。第四代移动通信技术(fourth-generation,4G)的出现对移动通信产业的发展带来了前所未有的新机遇。本文结合移动通信技术的发展现状及相关数据,对4G的相关知识进行了介绍、分析和讨论,最后对未来技术的发展进行了展望。

4G的产生和发展

第一代移动通信以模拟技术为主,只提供话音业务;第二代移动通信已经全数字化,除话音外,也可传输低速的数据业务、可漫游,主要有两大国际标准GSM和CDMA;第三代移动通信将无线通信与多媒体技术结合到一起,能够比较快速地处理声音、音乐、图像、视频流等多种形式数据,并提供与互联网连接的多种信息服务,主要有WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA三大主流国际标准。从2000年开始,许多国家和地区开始了对4G的研究,研究的目标是实现全球覆盖的无缝的高质量无线业务。国际电信联盟于2006年至2007年展开对4G无线频谱的规划工作,于2007年11月对外公布了结果,并从2008年开始向全世界征求4G候选技术。目前,第四代移动通信(4G)技术已经发展得日趋完善,很多国家已经开始运营。,第四代移动通信的普及与应用,是移动通信技术的又一次革命,它必将对经济社会产生重大影响。

4G的简介

第四代移动通信技术可称为宽带接入和分布网络,具有超过2Mbit/s的非对称数据传输能力。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带网络中提供无线服务,可以在任何地方宽带接入互联网(包括卫星通信和平流层通信),能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。根据研究及发展方向,一般认为4G是比3G更完美的网络通信系统,可集成各种不同模式的无线通信,能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求,移动用户在其中可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。

4G的特点

相对于现有的移动通信技术,目前行业内认为未来的4G系统将会有以下显著特点:

(1)速度快频谱宽

4G中将采用几项突破性技术如:OFDM(OrthogonalFrequencyDivi-sionMutiplexer)技术,无线接入技术,光纤通信技术,软件无线电技术等。数据传输速率从2Mbit/s提高到100Mbit/s。

(2)多种业务的融合

基于IPv6的高速移动通信网络,以移动数据为主,改变了传统的以电话业务为主的观念。个人通信、信息系统、广播娱乐等业务无缝连接为一个整体,数据、语音、视频等大量信息通过高带宽的信道进行传送,4G也因此被称为"多媒体移动通信"。

(3)无缝漫游

4G系统实现全球统一的标准,各类媒体、移动终端及网络之间能进行"无缝连接",不同模式的无线通信,从广播电视网、蜂窝移动网、卫星网、无线局域网到蓝牙等集成到一起,真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信。

(4)兼容性更高

4G系统还将具备接口开放、多网络和多协议共存以及能从2G、3G平稳过渡等特点。低速与高速的用户以及各种各样的终端设备能够共存与互通,用户在投资最少的情况下可以

容易地实现到4G时代的过渡。

对4G的分析和讨论

目前4G技术已日渐成熟,有的国家已经开始运营,可想而知未来必将在市场上推动4G信息技术的各种应用,而这又会带动移动计算机、智能终端包括芯片和软件等许多相关行业的技术革新和发展,从而催生新一代信息技术革命的浪潮,带来巨大的发展机遇。

(1)当无线通信系统从模拟技术为主发展到全数字化以后,软件的地位和作用就进一步得到增强。软件的突出特点就在于易升级、易扩展和基本上不占空间。随着通信技术发展的发展,新技术的更新对保护运营商和用户的现有投资是一对日益突出的矛盾,智能手机和移动终端的小型化更一直是设计者努力的方向,而软件技术的推广无疑是解决这些问题的最有效方式。

(2)在计算机上进行多媒体处理的一个主要研究方向是信源数据的编码,即在信息量不明显减少的情况下,研究如何提高数据的压缩效率以减少通信链路的负载。即使按照4G

系统对高速移动用户2Mbps的目标数据速率标准,当前绝大多数的高质量的多媒体应用和服务也已经足够。计算机上多媒体处理技术的发展重点将可以实现从高压缩比向高实时性

的转变。

(3)网络就是计算机。现有的计算机通信网早已超越了铜线、光纤等有线概念的范畴。具有无线通信功能的外设、接口卡和接口模块正以迅猛的速度向每一台计算机扩张,未来的4G将与Internet融合为一体。4G时代的手机将有越来越多的信息处理功能,移动计算机、手持式终端和平板电脑也将有越来越强的通信功能,4G网络的用户终端将很难说到底是一部手机还是一台电脑。

(4)未来将会是计算机占领手机市场还是手机占领计算机市场?直观上,在计算机上增加一块无线网卡要远比把一部手机改造成一部电脑来得简单,实际情况可能与设备制造商的技术力量以及用户现有的资源配置都有关系。对计算机工作者来说,不管情形如何,有意义的是,计算机的发展将不能离开4G独自进行,移动计算机成为4G网络的用户终端只是时间上的早晚。同样,4G的进步和推广也离不开计算机技术的强大支持,软件技术、芯片技术等在4G上的应用前景非常广阔。

结束语

当今时代,计算机技术、通信技术和多媒体技术的相互结合、彼此渗透已经是一个明显的事实。随着第四代移动通信技术的进一步发展和深入应用,移动计算机技术必将随之发生深刻而持久的变化。我们相信,不远的将来,人们将不受时间、地点限制,可以自由自在地利用移动网络获取和传递信息。从而人们的学习、工作、生活将会发生更深刻的变化。

参考文献:

[1]王芳,熊建设.4G中的MIMO-OFDM原理及关键技术[J].中国新通信,2009(23):32-35.

[2]王军选.第四代移动通信系统及其关键技术研究[J].电信科学,2009(3):90-93.

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>> 现代通信技术课程教学改革与实践 “移动通信”课程教学改革与实践 浅析现代通信技术课程教学改革与实践 高职教育单片机技术课程教学改革与实践 高职液压与气动技术课程实践教学改革探索 浅谈高职院校建筑施工技术课程教学改革与实践 高职计算机网络技术课程教学改革与实践 检测技术课程教学改革研究与实践 网站建设技术课程教学改革与实践 浅析高职数字通信技术课程教学改革 电磁场与电磁波、微波技术和移动通信课程群实践环节教学改革 《移动通信系统》课程教学改革实践 WCDMA移动通信实践课程教学改革研究 浅谈高职移动通信技术专业课程的教学改革 高职计算机网络安全技术课程教学改革与实践 高职院校移动通信课程改革实践与探索 高职PLC应用技术课程实践教学改革的探讨 高职传感器技术课程教学改革实践探讨 高职《电视摄像技术》课程教学改革与实践 新移动通信技术背景下的信号处理课程群教学改革与探索 常见问题解答 当前所在位置:l

[3]伍学珍.高职通信技术人才培养模式探索――以广西水利电力职业技术学院为例[J].广西教育,2009(12C)

[4]戴士弘.职业教育课程教学改革[M].北京:清华大学出版社,2008

[5]伍学珍,黄跃华,邓海鹰.高职通信专业课程设置的改革与实践[J].广西教育,2011(12C)

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[关键词]IMS 物联网 网络结构

1 引言

物联网作为新一代的信息技术,是一种聚合性、系统性非常强的创新应用和发展,它的应用已经逐渐渗透到生活各个方面,并且已经形成了一定的工业规模。目前,物联网技术被广泛应用于交通运输、工业控制、零售、公众服务等领域,可以实现安全监控、自动售货、机械维护等功能,不仅可以提高生产效率,而且可以降低生产成本。物联网最大的特点是实现了分布于不同网络、采用不同接入方式的具备信息发送和接收能力的“物”之间的信息交互。进行通信的“物”可以处于计算机网络、移动通信网络、有线电视网络、固定电信网络等,采用的接入方式可以是WLAN、GSM、WCDMA、PSTN等,这就需要有一个可以融合不同网络、支持不同接入方式、可提供统一业务的网络控制技术。

IMS是承载网络和业务网络之间的中间控制层,它屏蔽了下层的接入差异性,并为上层业务提供集中的会话管理、业务接入控制、呼叫路由、服务质量控制、鉴权计费和安全管理等基本功能。IMS统一使用IP网络作为承载,并采用承载、控制、业务相分离的水平分层式网络架构,可以实现多种网络的融合,并且不受接入方式的限制,便于在不同的网络平台下开发同一业务。由此可见,IMS可以很好地解决物联网的网络控制问题,将IMS和物联网进行有机结合完全符合物联网的发展方向和建设需求。

2 IMS和物联网基本概念

2.1 IMS网络控制技术

IMS(IP多媒体子网系统)是由3GPP首先提出的一个国际公认的标准架构,它最初是为了解决在移动网络中提供实时的多媒体业务而提出的,但IMS同时也支持其他多种接入方式,如PSTN、GSN、UMTS、WLAN等。IMS信息以IP方式在网络中传输,可以在IP网络上灵活部署业务,便于在不同网络上实现同一业务。国际上关于IMS的研究主要集中在3GPP、3GPP2和TISPAN等几个标准组织,其中前两个组织侧重于移动网络IMS的研究,而TISPAN对IMS的研究主要针对固定接入以及固定网络和移动网络的融合。

随着1MS技术和产品的逐渐成熟,已经有一些运营商开始IMS商用。目前来看,IMS的应用主要集中在以下几方面:第一是移动网络的应用;第二是固定运营商出于网络演进和业务的需要,通过IMS为企业用户提供融合的企业应用(IP Centrex业务),以及向固定宽带用户(例如ADSL用户)提供VoIP应用;第三是用于不同网络融合,如移动网络与固定网络的融合;第四是IMS技术与其他技术的融合应用,如与物联网、数字集群通信等技术的融合。

IMS采用的承载、控制、业务相分离的分层技术,使得业务的开发、应用与具体的传输网络和接入网络无关,同一个业务只需要开发一次就可以用于多种接入网络,不同网络上的同一业务可以采用统一的管理,避免不同接入用户对业务体验不一致的现象。这些都为物联网的实现和良好运行提供了有力的网络控制保障。

2.2 物联网

物联网是由“The Internet of Things”翻译而来,广义来说它就是“将不同物体进行相互连接的通信网络”,即包含了两层意思:第一,物联网是以计算机网、移动通信网、电视网等通信网络为基础的一种业务拓展和网络延伸;第二,在该网络中进行信息交换和通信的主体是广泛分布于网络中的物体。物联网的一般定义是:通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物体与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

(1)物联网的“物”必须满足以下条件:

装有相应信息的接收器和发送器;

能够提供数据传输通路;

具有一定的信息存储功能;

具有一定的信息管理与处理能力;

有操作系统;

有专门的应用程序;

遵循物联网的通信协议;

在网络中有可被识别的唯一编号。

(2)物联网业务具有的主要特点可以概括为:

对物体的全面感知。利用传感、射频识别、二维码等技术随时随地监控物体,获取物体的特征信息。

无处不在的信息承载网和接入网。物体所处的位置是广泛任意的,而且可能是任意移动的,因此为物体提供接入的点无所不在,接入方式多种多样。

智能处理能力。物体的数目非常庞大,物体需要处理的信息达到海量级,物联网需要采用云计算、模糊识别等智能技术才能满足信息处理要求。

物体间远端识别,需要安全可靠的连接与传输。

3 基于IMS的物联网网络

基于IMS的物联网的网络体系结构,从宏观上规定了网络的基本架构和层次分区,是网络具体构建的重要参考。通过对物联网三层体系结构的分析,提出了基于IMS物联网的四层体系架构,如图1所示。

3.1 感知层

感知层是物联网的“感觉器官”,主要是通过综合运用各种感知技术和通过射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等各种信息传感设备,实现对物体信息的实时、自动采集、捕获与识别、定位。既要对物体的名称、型号、存储地点、数量、质量、生产厂家、价格、隶属单位等静态信息的感知,又要对物体的位置、运行状态等动态信息进行感知,便于管理,还要对物体所处的环境(如温度、湿度等)信息进行感知。感知层的设备有传感器、RFID、具有感知能力的移动终端和数据终端、定位设备、视频拍摄设备等等,它们既可以通过有线方式,也可以通过无线方式接入到相应的接入网。

3.2 接入层

接入层为感知层提供基本的网络接入功能、移动性管理、对现有网络的优化等,确保实时感知的物体信息能够接入信息网络,是实现物体信息实时、高效传输和共享的关键。物体进行接入的方式多种多样,可以是WLAN、GSM、TD-SCDMA、卫星等无线方式,也可以使光纤、电话线等有线接入方式。

3.3 IMS层,网络控制层

IMS层/网络控制层是物联网的“心脏”,是连接接入层与应用层的桥梁。它主要包括呼叫会话控制功能(P/I/S-CSCF)、归属位置服务器(HSS)、多媒体资源功能(MRF)、域名服务器(DNS)、E.164号码映射服务器、媒体控制功能(MGCF)和IP多媒体一媒体网关(IM-MGW)等。该层支持网络的安全管理、业务交换与控制、鉴权、QoS、计费等功能,并实现多种接入方式和网络的融合。

3.4 应用层

应用层是物联网的“大脑”,通过物联网管理平台 对汇聚的物体信息进行存储、处理、显示与管理,同时根据需要对物体进行控制。该层利用专门的存储设备对采集到的物理数据进行存储,用于支持不同部门间的信息共享和协同操作。应用层管理平台主要包括应用服务器、数据库、用户管理系统等。

另外,接入层、IMS层/管理控制层和应用层之间主要通过IP网络互联互通。

4 关键技术

4.1 网络的互联互通

一方面,基于IMS架构的固定网络和移动网络的融合在QoS方面有待进一步完善;同时IMS要求使用IPv6,但目前的大多数IP网络仍然采用IPv4,这就需要研究IMS对IPv4的支持。只有解决了这些技术问题,才能真正利用IMS实现不同通信网络之间的互联互通,为物联网业务提供全网络覆盖服务。

另一方面,各运营商为了自身利益都要单独建设属于自己的IMS网络。中国移动想通过建设IMS网络来提供政企服务和固定服务,争取原本不属于它们的企业用户。中国联则想利用IMS网络整合原有固网业务并提升网络的多媒体传输能力,以实现在多媒体业务方面与中国移动的抗衡。而对于在CDMA标准和固网业务方面具备优势的中国电信,它综合了移动和联通的诉求,并希望通过IMS改造原有的业务模式。因此就亟待解决不同运营商和设备商之间的多个IMS网络的互联互通问题。

4.2 移动终端的多模融合

为了提高物联网网络的灵活性,更好地支持物体的无线接入,作为移动通信网络的终端设备,应该不仅是人的通信终端,还应该是物联网的感知终端,甚至是RFID读写器、传感器网络接入移动通信网络的汇聚点,这就需要移动终端支持多种工作模式,即通信终端、感知终端、信息汇聚点等。下面以移动通信终端兼有RFID读写功能为例,进一步讨论移动终端的多模融合问题。

作为RFID的读写器,可以是手持移动终端也可以是数据移动终端,它既具有与移动通信网络进行数据通信的功能,又有与物体之间进行RFID通信的功能,还具有物联网信息加工处理功能。信息加工处理主要包括两个方面:一是它要创建一个适合于移动通信网络进行分组传输的IP数据包,该数据包以通过RFID读功能读取到的RFID标签中存贮的物体特征信息为数据包的包体、以物联网管理平台中的服务器地址为目的地址,以自己的地址为源地址,通过无线方式传送到移动通信网络;二是接收通过移动通信网络传过来的物联网管理平台发送的IP数据包,解读其包体信息并进行相应的操作。用户可以通过移动终端的RFID写功能来更新RFID标签中存贮的物体特征信息。

5 结束语

在国内,很多网络运营商、设备制造企业和科研院所都在对IMS技术和物联网技术进行跟踪与研究。如何将二者有机结合起来,充分发挥IMS技术在网络控制方面的优势,实现物联网在不同网络、不同接入方式间的无差别服务。必将成为IMS和物联网的研究热点,同时也符合物联网的发展需要。

参考文献

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作者简介

施志勇:讲师,硕士研究生,任教于重庆通信学院,移动通信教研室教员,研究方向为通信理论与技术。

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关键词:移动通信;信息安全;对策分析

中图分类号:TN929.5 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2014) 12-0000-02

在移动通信技术的应用过程中,如果没有将一系列的安全措施给应用过来,那么就会出现诸多的安全威胁,如用户信息被篡改、挤密信息遭泄露、拒绝服务等,结合网络协议和系统存在的漏洞,攻击者跟踪位置,并且在空中接口对信令和部分用户的数据进行截获,这样就会对用户的正常通信产生影响,并且对用户以及服务网络造成较大的损失。

一、前几代移动通信的安全技术

通过研究发现,在第一代移动通信中,利用明文形式来传送信息,用户利用明文的方式来向网络传递移动终端的电子序号以及由网络分配的移动识别号,如果两者与相关要求所符合,就可以构建呼叫。那么只需要对电子序号以及网络序号进行截获,就可以对电话进行模拟。在第二代数字移动通信系统中,将加密的方式应用过来,以便安全认证移动用户。网络将一个认证请求发送给移动用户,用户做出相应的响应。虽然可以在传输链路上对询问进行截获,但是计算相应的响应需要用到与特定用户相关的秘密信息。这样虽然对用户身份的保密进行了强化,但是只需要伪装成网络成员,就可以攻击用户的安全。

二、移动通信技术中的安全威胁

无线信道具有较强的开放性,那么就会有很多的安全威胁出现于移动通信网络中;其中,窃听和假冒是最为经常遇到的,因此,人们开始普遍关注移动通信的安全性。具体来讲,机密性、完整性以及认证性是移动通信中安全性的主要体现。当然,将一定的安全机制提供出来,也并不是长久安全的,因为安全威胁是在不断变化的,那么就需要进一步强化通信安全机制。通常情况下,移动通信面临的威胁主要包括三个方面:

一是获取信息,攻击者选择一个通信链路,来非法窃听攻击对象,然后从技术角度上伪装成为一个合法身法,诱导攻击对象掉入到陷阱之中。二是攻击者搜索浏览攻击对象的敏感信息存储位置。三是将获取到的重要信息给利用起来,然后与攻击对象的敏感信息存储位置进行连接,以便实施破坏活动。

三、移动通信中的入侵检测技术

在移动通信安全监控方面,非常重要的一项技术就是入侵检测技术,通过入侵检测技术的应用,可以对系统中入侵者的非授权使用以及系统合法用户的滥用行为进行识别,将各种原因导致的不适当的系统管理给找出来,如软件错误、认证模块失效等等,将这些安全性缺陷找出来之后,采取相应的措施来进行补救。将入侵检测系统应用到移动通信中,可以对非法用户以及不诚实的合法用户且全或者滥用网络资源的行为进行有效的检测。利用加密等安全技术,可以促使假冒合法用户、窃听等攻击手段对移动通信网进行攻击的危险进行有效研究。

四、安全技术的研究

一是网络接入安全:保证用户接入服务的安全性得到保证,对在接人链路上的攻击进行有效的抵抗;网络域如果是安全的,那么网络运营者之间的结点在对信令数据进行交换时,就可以保证足够的安全,对有线网络上的恶意攻击进行对抗;之后是用户域的安全,这样用户在与移动站连接过程中,就不会出现安全威胁;最后是应用程序域的安全,可以避免有安全威胁出现于用户应用程序和营运商的数据交换过程中。另外,我们还需要考虑的是安全的可视化以及可配置性,指的是用户可以对操作的安全程度进行感知。

二是保密技术:将保密技术应用过来,可以保证用户的身份不会在无线链路上被窃听到;避免当前用户位置被窃听无线链路所获取到;在无线链路上,窃听者也无法对用户正在使用的其他业务进行获取。因此,就需要将这两种方法应用过来,分别是使用临时身份和使用加密的永久身份。原因是在系统安全性认证的过程中,网络和用户之间的认证不再是过去单一的,而是双向进行的;另外,数据完整性也得到了强化,避免信息遭到篡改。

三是空中接口加密:具体来讲,空中接口加密主要是加密保护基站和移动台间无线信道上的信息数据和信息命令,并且不会重播这些信息。一般在媒体访问控制上层进行加密。此外,也可以加密MAC头中的地址,避免被不法分子窃听到移动的台识别码。

四是新的安全技术:随着时代的进步和发展,如今出现了第四代移动通信系统,人们也开始关注本系统中的安全问题。现有系统中的安全方案存在着一些漏洞,那么第四代将会提出一种新的安全技术,它是轻量、复合式和可重配置的,促使移动设备的安全性能得到提高。如今很多实验室都开始研究新一代移动通信技术的信息安全技术的安全体系,已经将4G安全体系的总体方向给确定了下来,如认证、授权以及审计等。

五、结束语

通过上文的叙述分析我们可以得知,在移动通信技术的应用过程中,逐渐出现了一系列的安全问题,需要引起人们足够的重视。那么就需要深入研究,结合移动通信技术的缺陷,依据可能出现的信息安全风险,将一系列的安全技术应用过来,促使移动通信技术的安全性和可靠性得到显著增强。本文简要分析了基于移动通信的信息安全风险及对策,希望可以提供一些有价值的参考意见。

参考文献:

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第五代移动通信技术5G(fifth-generation)是由于目前4G移动通信网络无法满足在信息技术和网络技术的迅猛发展情况下人们对未来移动通讯业务迅猛增长的需求,而正在研发的新一代的能力更强劲的无线移动通信技术。文章主要研究了第五代移动通信技术发展方向、特点和关键技术。

关键词:

移动通信;第五代;5G;关键技术

1概述

在信息技术的迅猛发展和智能终端的大规模普及的状况下,人们对移动通信服务的要求在不断提升,全球移动通信网络的数据流量每年在以翻倍的速度激增。移动通信业根据目前移动通信的发展速度作出预测,全球移动通信网络的数据流量到2020年时将达到2015年时的10倍(预计达到300Eb),并随着物联网以及移动M2M联接(指支持无线系统与类似设备进行通信的应用)的高速发展,联网终端设备数目到2020年时将达到2015年的5倍之多(预计达到500~1000亿台)。对于未来的移动通信网络数据业务的更高要求,目前的第四代移动通信系统(4G)明显不能满足其要求,这使得全球移动通信业开始着手研究发展更加迅速、更具效率、更智能化的下一代移动通信技术———第五代移动通信技术(5G)。

2移动通信网络的发展

按照用户的需求和技术的发展,移动通信网络发展分为多个阶段,每一次的发展换代都为移动通信带来了巨大的变革。第一代移动通信技术———1G以模拟技术为基础开展了最初的仅限语音的蜂窝电话标准,建立了移动通信的基本结构;第二代移动通信技术———2G改变了通讯技术:从模拟技术转向数字技术,2G系统基于电路交换架构,能够进行窄带数据通讯,能为用户提供除语音通信外的短信和低速率数据业务,传输速度很慢。第三代移动通信技术———3G是一种基于分组交换的网络,能够同时将声音及数据信息以几百kbps以上的速率的传送。第四代移动通信技术———4G是基于IP协议的高速移动通信网络,拥有比3G更快的速率,并且有VoLTE通讯技术。随着高性能应用对数据率需求的日益增长,人们对下一代移动通讯网络———5G产生了越来越浓厚的兴趣。

35G移动通信技术

3.15G通信发展方向

移动通信网络的迅猛发展是推动5G移动通信发展的主要动力。5G移动通信技术的主要发展方向将是与其他移动通信技术密切衔接,为移动通信网络的高速发展提供全面的基础。按照当前移动通信业的发展来看,未来的无线移动通讯网络(包含5G在内)业务能力的提升会在三个维度上同时改进:①研究发现新的无线传输技术,在4G的基础上把资源利用率提高至少10倍;②通过加入新的体系结构(如更加密集的小区结构等)和更加完善的智能化能力将整个移动通讯系统的网络吞吐率提高约25倍;③继续研究寻找新的频率资源(如高频段、毫米波与可见光等),将未来的移动通信系统的频率资源扩大到目前的4倍。

3.25G移动通信技术的特点

未来的5G移动通讯网络比起当下4G网络,数据流量会增长1000倍,联网的设备终端会扩大100倍,达到600~1100亿台,峰值速率将要提升10倍,即至少到10Gbit/s,并且在某些特殊情况下,单独某个用户的单链路速率需要高于10Gbit/s。而在一般状况下,只有极少数用户达不到10Mbit/s以上的速率。由于5G移动通讯网络的数据流量大、终端设备数目多,与4G网络相比就会发现频谱资源不足这一问题,因此5G网络就必须将平均频谱效率提升五至十倍才能达到满足要求。同时,5G将具有时延短和可靠性高的特点,能够满足用户随时随地的网络在线服务,极大地降低用户时延和控制时延,并对于重大业务端到端服务可靠性必须提升到99.99%以上。

3.35G移动通信技术的关键技术

5G移动通讯网络需要在无线传输技术和无线网络技术方面有新的进展才能满足其更进一步的业务要求。现在5G移动通信系统仍处于研究开发阶段,但是无线传输技术需要更高的效能、无线网络技术需要更高的密度是业界和学术界都普遍认可的5G移动通信系统的关键技术。而这具体应该包含以下几个方面:①在无线传输技术方面,将不断发掘能提升频谱效率潜力的技术,如先进的高频段传输技术、多天线传输技术、同时同频全双工技术、新的波形设计技术等;②在无线网络技术方面,将运用更加智能和灵活的网络架构和组网技术,如新型网络架构技术、密集网络技术、智能化技术等。

3.3.1高频段传输技术

如今的移动通信技术主要在3GHz以下的频段工作,随着用户数目的不断增加会使得频谱资源变得拥挤甚至不足。然而在高于3GHz的高频段,如频率范围为26.5~300GHz的毫米波段,可利用的带宽高达273.5GHz,是目前主要工作频段带宽的近10倍。如果采用毫米波段,5G移动通讯技术在终端容量和传输速率等方面的要求将会得到满足。

3.3.2新型多天线传输技术

作为5G移动通讯技术重要研究方向之一的多天线传输技术,能够将频谱利用率提高到4G网络的几十倍以上。目前业界和学术界正在研究大规模天线信道的测量与建模、阵列设计与校准、导频信道、用户空分多址(SDMA)、码本及反馈机制等问题,用来降低通讯系统网络能耗以及增强信号覆盖能力。

3.3.3密集网络技术

5G网络的数据流量将是4G的1000倍,是一个宽带化、多元化、综合化和智能化的网络。要想达到这个目标有两种途径:一是为了获取更高的室外空间增益而在宏基站处建立大规模天线,二是为了同时满足室内和室外的数据需求而增加更多的密集网络。由于室内和热点地区将是未来5G移动通信网络的数据业务主要分布地点,研究人员研究发现超密集网络是提高数据流量的重要技术。超密集网络由于极大缩短了输入端和输出端之间的实际距离,所以增强了网络覆盖能力,提高了终端用户的性能,巨大的增加了系统容量。

3.3.4智能化技术

在5G移动通信系统中,中心网络将会是云计算平台,由一个大型服务器组成;基站具有云计算和大数据存储功能;它们由路由器及交换机网络相连接。路由器及交换机网络具有数据交换功能,基站会智能的将特别大或不能及时处理的数据将提交到中心网络通过云计算去处理。

4结语

当前全世界5G移动通信系统的技术研究都尚处于初期阶段,接下来的几年将经历确定其技术需求、标准化、外场试验等过程,按照移动通信的发展规律,5G将在2020年之后实现商业应用。随着不断深入的研究,5G关键技术必将取得突破性的进展,从而推动全球的信息化发展和经济增长。

作者:李俊 单位:桂林电子科技大学

参考文献:

[1]尤肖虎,潘志文,高西奇,等.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].中国科学:信息科学,2014,(5).

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