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浅析4G通信技术和物联网在移动办公系统中的运用

2017-03-01 05:52:33 来源网站: 百味书屋

篇一:浅析在物联网技术下移动通信技术的应用与发展

浅析在物联网技术下移动通信技术的应用与发展

【摘 要】能够实现无缝覆盖、接入方便的移动通信网络为物联网的实际应用提供了坚实的物质基础。本文介绍了物联网和移动通信技术的相关概念以及发展,重点论述了移动通信系统在物联网中的应用。

【关键词】物联网;移动通信;信息感知

0.引言

自全球金融危机爆发后,各国都在寻找新的经济增长点,物联网作为今后经济发展的重点,开始被各国重视。我国温家宝总理2009年8月在无锡视察时提出了“感知中国”,并将其写入今年的政府工作报告,现物联网已被正式列为国家五大新兴战略性产业之一。与此同时,具有数据通信功能的第三代移动通信网络已经在各国普及使用,移动通信设备和网络作为覆盖范围最为广泛的信息传输设施,为物联网的实际应用提供了较好的物质基础,物联网成为各国经济今后发展的重点。本文就对移动通信技术在物联网中的应用进行探讨。

1.物联网

1.1物联网的概念

物联网( internet of things)的概念最早由MITAuto-ID中心Ashton教授于1999年在研究RFID时首先提出,在2005年国际电信联盟(ITU)发布的同名报告中,则对物联网的概念进行了扩充。简单地从字面理解,可以认为物联网是指物物相联的互联网,是互联网在现实实物世界的延伸。也可以将物联网定义为:物联网是指采用一定的感知手段对实物世界物体的一定信息进行感知,并利用相应的信息网络传输技术将物体互联成网,实现信息的相互和远距离传输,最终实现实物系统一定程度的自我智能管理,以及人们对物品和过程的智能化感知、定位、监控和管理的一种互联网络。

1.2物联网的基本组成结构

根据上述物联网的定义,物联网的逻辑组成结,构如图1所示。

1.2.1信息感知和控制部分。该部分位于物联网的最底层,是物联网中直接接触各种物体的部分,由各种不同的传感器和相应的控制器组成。

1.2.2信息传输网络部分。主要负责将各信息感知和控制节点互联成网 ,同时为上层信息的应用提供相应的信息资源。

1.2.3信息应用部分。该部分处于物联网的最高层次,必须采用数据挖掘、云计算等技术实现数据信息的管理和应用。

篇二:物联网与移动通信技术

物联网与移动通信技术

(班级:物流管理101 学号:1993100137 姓名:张冰冰)

移动通信使电话摆脱了电缆的束缚,让人们可以以更加灵活方便的方式进行交流。我国的移动通讯产业发展迅速。截止2010年4月份,我国电话用户的数量已经达到10.94亿,其中移动电话用户已经达到7.9亿,仅第一季度就累计净增3911.7万户。在物联网时代,移动通信将发挥更大的作用。

1864年,英国物理学家麦克斯韦成功证明了电磁波在理论上是存在的;1876年,德国物理学家赫兹用实验证明了电磁波的存在;1900年,意大利发明家马可尼等人利用电磁波进行了远距离的无线电通信;1901年,随着马可尼成功将信号从英国传到了远在大西洋彼岸的纽芬兰(现属于加拿大),无线电通信时代也随之而来。到目前移动通信经历了4代的发展:模拟语音、数字语音、数字语音与数据以及第四代通信技术(4G)。

随着3G的出现,第一代移动通信技术已经慢慢在人们脑海里淡忘。但是我们应该知道,没有第一代移动通信技术做基础,3G不可能发展成今天。因此,我们有必要了解第一代移动通信技术的相关知识。

第一代移动通信技术(1G)是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准,制定于上世纪80年代。Nordic移动电话(NMT)就是这样一种标准,应用于 Nordic国家、东欧以及俄罗斯。其它还包括美国的高级移动电话系统(AMPS),英国的总访问通信系统(TACS)以及日本的JTAGS,西德的 C-Netz,法国的Radiocom 2000和意大利的RTMI。第一代移动通信主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。由于受到传输带宽的限制,不能进行移动通信的长途漫游,只能是一种区域性的移动通信系统。第一代移动通信有多种制式,我国主要采用的是TACS。第一代移动通信有很多不足之处,如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通话质量不高、不能提供数据业务和不能提供自动漫游等,第一代移动通信服务在许多地方正被逐步淘汰。

第二代移动通信技术(2G)目前在全球范围内广泛应用。和第一代不同,第二代移动电话是数字制式的,不仅能够进行传统的语音通讯,收发短信和各种多媒体短信,还可以支持一些无线应用协议。目前最为流行的数字移动电话系统是GSM和CDMA。

GSM全名为:Global System for Mobile Communications,中文为全球移动通讯系

统。它是起源于欧洲的移动通信技术标准、是第二代移动通信技术,其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准,让用户使用一部手机就能行遍全球。

GSM系统提供的业务有:一、电信业务:包括电话、紧急呼叫、三类传真以及短消息业务。二、承载业务:它在某个接入点上提供用户所需的传送相应信号的能力。三、补充业务:用于补充或修改基本业务,以提供用户完整的业务。如呼叫偏转(有被叫,实时前转)、呼叫前转(无条件、遇忙、无应答、不可及)、主叫号码识别、呼叫等待(被叫忙时,接收新业务)、呼叫保持(保持当前呼叫,发起新呼叫)、呼入呼出限制。四、增强型补充业务:语音群呼叫(VGCS)、话音广播业务(VBS)、多用户特征(MSP)、移动定位业务。

GSM特点:一、客户与设备分离(人机分开)。在GSM通信中,SIM卡与移动设备之间已设置一个开放式的公共接口,这样,使用者与自己的设备之间没有互相依存的关系。在SIM卡中存储有持卡者的客户数据、保安数据、鉴权加密算法等,只要客户手持此卡就可以借用、租用不同厂家的移动台,得到卡内存储的各种业务的服务,大大方便了客户,大大增强了GSM通信的移动性,也大大地增强了各生产厂家的设备的共享性。特点之二,通信安全可靠。因为在SIM卡中有一个永久性的存储器,既有存储能力,又有进行计算的能力,所以它属于智能卡。当客户建立呼叫时,首先要客户输入个人身份号码(PIN),此码由4~8位数字组成,由移动台的键盘键入。若输入三次不正确的PIN码后,PIN码被锁,通信终止,这是防范那些伪客户盗用通信的方法之一。若有权客户忘记了码或一时疏忽,输入三次错误,可利用SIM卡中存储的0~9位数字的个人解锁钥(PUK)来解锁PIN码,使之恢复正常。特点之三,成本低。它比电话磁卡的成本低,并且质地结实耐用,易于推广。

在各国的新兴市场上,手机普及率随着市场的增长仍在增大,GSM同样是市场上的领先标准。截止2007年底,GSM在巴西的市场份额为76.5%,在印度为78.9%,在中国为91.9%,在俄罗斯则更高,达到了99.3%。截止2010年底,GSM用户占全球移动用户的83.5%。我国自从1992年在嘉庆建立和开通了第一个GSM演示系统,并于1993年9月正式开放业务以来,全国各地的移动通信系统中大多采用GSM系统,使得GSM系统成为目前我国最成熟和市场占有量最大的一种数字蜂窝系统。

CDMA (Code Division Multiple Access) 即:码分多址 移动通信,是一种先进的大容量无线通信技术。CDMA技术的原理是基于扩频技术,即将需传送的具有一定信号带

宽信息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展,再经载波调制并发送出去。接收端使用完全相同的伪随机码,与接收的带宽信号作相关处理,把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩,以实现信息通信。

CDMA技术的出现源自于人类对更高质量无线通信的需求。第二次世界大战期间因战争的需要而研究开发出CDMA技术,其思想初衷是防止敌方对己方通讯的干扰,在战争期间广泛应用于军事抗干扰通信,后来由美国高通公司更新成为商用蜂窝电信技术。1995年,第一个CDMA商用系统(被称为IS-95)运行之后,CDMA技术理论上的诸多优势在实践中得到了检验,从而在北美、南美和亚洲等地得到了迅速推广和应用。全球许多国家和地区,包括中国大陆、中国香港、韩国、日本、美国都已建有CDMA商用网络。在美国和日本,CDMA成为国内的主要移动通信技术。在美国,10个移动通信运营公司中有7家选用CDMA。到2006年4月,韩国有60%的人口成为CDMA用户。在澳大利亚主办的第27届奥运会中,CDMA技术更是发挥了重要作用。

CDMA系统优势。与GSM相比、CDMA系统具备许多得天独厚的优势:一、对运营商来说:CDMA系统覆盖范围大、容量大、频谱利用率高、基站数量少、频率规划简单。CDMA系统具有路径分级及频率分集的特点,可更好的克服外界干扰,提高系统的灵敏度;二、对用户来说:CDMA系统具有良好话音质量、软切换所带来的低掉话率的优势,因低发射功率其手机被誉为“绿色手机”称号,且手机电池省电。

中国联通于2002年1月8日正式开通了CDMA网络并投入商用,2008年10月1日后转由中国电信经营,手机号段为133、153、189和180号段。

随着数字信息的更加多元化,许多移动通信用户要求的不只是能够正常、随时的进行语音交流,也不仅仅是收发短信或者电子邮件。他们更期望的是能够快速的处理图像、视频、音乐等多媒体信息,并且同时能够享用各种流媒体业务、电话会议以及电子商务等信息服务。第三代移动通信(3G)正是这种能够将国际互联网等多媒体通信与无线通信业务结合的新一代移动通信系统。

第三代移动通信技术(3G)全称为3rd Generation,中文含义就是指第三代数字通信。1995年问世的第一代模拟制式手机(1G)只能进行语音通话;1996到1997年出现的第二代GSM、CDMA等数字制式手机(2G)便增加了接收数据的功能,如接受电子邮件或网页;第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据的速度上的提升,它能够要能在全球范围内更好地实现无缝漫游,并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、移动办公、视频流、电话会议、电子商务等多种信息服务。

第三代移动通信技术主要技术标准有三种:W—CDMA、TD—SCDMA、CDMA2000。W—CDMA全称为Wideband CDMA,也称为CDMA Direct Spread,意为宽频分码多重存取,这是基于GSM网发展出来的3G技术规范,是欧洲提出的宽带CDMA技术,它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同,目前正在进一步融合。其支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商,日本公司也或多或少参与其中,包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电,以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。这套系统能够架设在现有的GSM网络上,对于系统提供商而言可以较轻易地过渡,而GSM系统相当普及的亚洲对这套新技术的接受度预料会相当高。因此W—CDMA具有先天的市场优势。

TD-SCDMA全称为Time Division ——Synchronous CDMA(时分同步CDMA),该标准是由中国大陆独自制定的3G标准,1999年6月29日,中国原邮电部电信科学技术研究院(大唐电信)向ITU提出。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中,在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外,由于中国内的庞大的市场,该标准受到各大主要电信设备厂商的重视,全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD—SCDMA标准。 该标准提出不经过2.5代的中间环节,直接向3G过渡,非常适用于GSM系统向3G升级。

CDMA2000是由窄带CDMA(CDMA IS95)技术发展而来的宽带CDMA技术,也称为CDMA Multi-Carrier,由美国高通北美公司为主导提出,摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与,韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的,可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G,建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美,所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的,许多3G手机已经率先面世。

2009年1月7日,我国工业和信息化部向中国移动、中国电信、中国联通分别发放了全业务牌照,包括基础电信业务牌照和第三代移动通信业务牌照,即3G牌照。其中,中国移动获得TD—SCDMA牌照,中国联通和中国电信分别获得W—CDMA和CDMA2000牌照。随着3G牌照的发放,中国电信业正式进入3G时代。

与之前两代通信网络相同、第三代移动通信网络(3G)也保持快速发展的势头。截止2009年底,我国3G用户总数为1325万,而到了2010年第一季度结束,这个数字达到了1900万,其中中国移动TD—SCDMA用户数为770万,中国电信CDMA2000用户数为557万,中国联通W—CDMA用户数达到550.5万。基站的建设也随之快速跟进,截止到2010年3月底,三大运营商已累计建成36.7万个基站。

随着3G时代的到来、3G在人们当今的生活中获得了快速的发展。想知道什么是真正的3G生活吗?你的眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋,任何一件你能看到的物品都有可能成为3G终端。当宽带和技术具备时,这个集成许多功能的终端使我们不仅可以随时随地通信,更可以双向下载传递资料、图画、影像,当然更可以和从未谋面的陌生人网上联线对打游戏。3G在当今生活中的主要应用有:宽带上网(宽带上网是3G手机的一项很重要的功能,能在手机上收发语音邮件、写博客、聊天、搜索、下载图铃等)、手机办公、手机执法和手机商务、视频通话(3G时代,传统的语音通话已经是个很弱的功能了,视频通话和语音信箱等新业务才是主流)、手机电视、无线搜索、手机音乐、手机购物、手机网游等。

第四代移动通信技术(4G)可称为宽带接入和分布网络,具有非对称的超过2Mb/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具有更多的功能。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4G并未大范围的应用。

“我们梦想,有哪一天人出去了,什么都可以不带,钱包可以不拿,钥匙可以不拿,钱也可以不带,任何东西都不用拿,你只要有个手机,所有问题都可以解决”,中国移动集团总裁王建宙如是说。移动通信则是实现这个梦想的坚实基础。

篇三:物联网与移动通信

《物联网导论》课程论文

论文题目: 物联网移动通信技术的应用研究

院 系: 人文·数信系

专业班级:物联网二班

学 号: 李佳新

姓 名:134996047

物联网移动通信技术的应用研究

作者姓名:李佳新

( 安阳师范学院 人文管理学院 河南 安阳 455000)

摘要:物联网要实现“任何地方,任何时间,任何物体”的互联,移动通信技术将在其中扮演者重要的角色。作为计算机互联网在实物世界的延伸,物联网被世界多个主要国家作今后主要的经济增长点,也成为现在业界和学术界研究的热点之一。本文首先介绍了物联网的相关概念和移动通信技术的发展,重点论述了移动通信系统在物联网中的应用方式。

关键词:物联网;移动通信;3G网络运营;应用研究

正文:

1 物联网蓬勃发展的社会背景

物联网是新一代信息技术的重要组成部分,是继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮。从"智慧地球"的理念到"感知中国"的提出,随着全球一体化,工业自动

【1】 化和信息化进程的不断深入,物联网(Internet of Things,IOT)悄然来临。

1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网这个概念,是1999年MIT Auto-ID中心的Ashton教授在研究RFID时最早提出来的,提出了结合物品编码、RFID和互联网技术的解决方案。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准,在计算机互联网的基础上,利用射频识别技术、无线数据通信技术等,构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of things”(简称物联网).而这也是在2003年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础。

1.1 互联网与物联网之间的区别

传统观念中或许都会对物联网产生一种对互联网相似的思维,其实不然,两者之间却有联系,却又是不同的两个本质。互联网和物联网最大的区别在于前者是人与人之间的信息交互,是一个虚拟世界。物联网则是对现实物理世界的感知和互联。

2.1 泛在网、物联网、移动网的关系

这几种概念之间的关联关系,可以用图1来大概表示。其实无论是物联网还是泛在网、M2M,都不是一种全新的网络技术,更不是对现有技术的颠覆,它是在综合利用现有各种技术基础上的创新,涵盖了软件、通信、智能计算、自动控制等领域,是跨学科的综合应用。下图1所示的即是物联网的相关概念与其它网的关系。

2.3 移动通信的发展历程

现代移动通信技术的发展始于20世纪20年代。共分为四个阶段:

第一阶段:早期专用移动通信阶段。

1928年美普度大学学生发明了超外差式无线电接收机,随后用于美国底特律警察局的车载无线电系统。

第二阶段:从专用移动通信网向公用移动通信过渡阶段。

40年代中期开始,美国和欧洲相继成功研制出公用移动电话系统,完成了专用到公用的过渡。1946年贝尔系统在圣·路易斯建立了第一个可用于汽车的电话系统。

第三阶段:移动通信系统改进与完善的阶段。

60年代,美国开始安装使用中小容量的改进移动电话系统。

第四阶段:移动通信蓬勃发展的阶段。

1978年,美国贝儿试验室研制成功先进移动电话系统(AMPS),大大提高了系统容量。1983年在芝加哥投入商用;同年华盛顿启用。提出了“蜂窝单元”的概念。物联网通信开

【3】 始迅速发展开来。

2.4 移动通信网络的结构与基本工作原理

图2 移动通信网络的结构与基本工作原理

3 移动通信技术在物联网中的应用

由于物联网是建立在多种网络融合的基础之上的,它的信息节点具有广泛性和移动性的特点,这就决定而来它可以讲无线通信技术作为主要的联网技术之一。近几年来,中国的移动通信网络不断升级发展,第三代移动通信已经基本普及,4G网络已经开始应用。移动通信技术的发展和移动通信网络的升级为物联网的实现和应用提供了坚实的基础,移动通信网络必将在物联网的组网中得到广泛地应用。

3.1 移动通信系统在物联网中的应用方式

移动通信系统一般由移动终端、传输网络和网络管理维护等部分组成, 因此移动通信在物联网的应用主要包括以下几个方面:

(1)移动通信系统的移动终端具有网络信息节点移动并实现随时随地的通信,与物联网的感知终端有着共通性,移动通信终端完全可以成为物联网信息节点终端的通信部件。

(2)移动通信网络具有成熟的技术,广泛地覆盖面,可以作为物联网的信息传输网络使用。

(3)移动网络管理维护平台具有成熟的管理和维护功能,可确保传输安全和信息安全。物联网可以使用移动网络管理平台以实现对物联网的相关管理维护功能。

3.2 移动通信应用于物联网的改进思路

虽然移动通行网络可以承载物联网,但是如果要实现其在物联网中的广泛支持和应用,仍然需要进行不断改进。因为移动通信网络作为电信网络,基础设计是从实现语音对话开始的,虽然3G和4G网络的构架增加数据通信功能,但是仍然不能满足物联网的应用要求,因此,根据物联网的应用要求,移动通信网络仍然需要进行很多的改进,改进的思路主要从以下几点完成:

3.2.1 移动终端需要进行改进:

我们现有的移动终端的只具备了语音和数据通信功能,而物联网却要求终端需要强大的信息感知能力和控制能力,所以移动终端并不能满足物联网应用要求。所以我们必须在现有的移动终端中加入相关的感知和控制元件,使其动起来,更加智慧。

3.2.2 移动网络需要进行改进:

我们现有的移动网络虽然技术成熟,网络覆盖面广,但是仍然有继续普及的必要,要让网络覆盖到任何一个角落,方能适应物联网的要求。我们要让网络覆盖到农民的在深山里的一片菜园,才能让大城市的人们能看到它们的生长状况。

3.2.3 移动网络管理需要进行改进:

我们现有的移动网络管理虽然运行稳定而且成熟,但是也远远无法满足物联网的要求,移动网络管理是基于移动业务的,而物联网则涉及方方面面,因为物联网对信息传输的运行效率、安全性和可靠性要求都非常高。

3.2.4移动网络管理需要进行改进:

现在的移动通信网络管理中的用户管理、信息传输管理和业务管理都还不能满足物联网的使用要求,而必须加以改进。首先如前所述,物联网中用户不仅包括人,还包括数量更多的物品,且物品的信息发送和接收和传统的用户具有不同的特点,因此必须对现有的用户管理方式进行改进,包括采用新的用户标示手段以增加用户容量、并区分物品用户和人员用户的不同,以提高网络的运行效率。其次,物联网对信息传输的安全性和可靠性要求都非常高,这就要求必须改进现在移动通信网络中信息传输的管理方式,以提高其安全性和可靠性。最后,必须为物联网用户不断开发新的业务,并对新的物联网业务进行高效

【4】 的管理。

4 3G开展的移动网络运营

若此,覆盖地域广泛的移动通信网络系统为人们提供了随时随地进行信息联网传输的方便手段,物联网则为人们描绘了对实物世界进行更加智能化管理的美好前景,将移动通信技术应用于物联网中的信息接入和传输、实现移动通信网络和物联网的有机融合,无疑既能极大地促进物联网的普及应用,也能为移动通信网络拓宽应用业务范围。实际上,现在的移动运营商已经将移动通信技术和系统应用到物联网之中,利用现有的移动通信网络开展形式多样的物联网业务:如现在各运营商利用移动通信网络开展的移动支付业务、物


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