发布时间:2023-10-12 17:41:55
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现在,由于无线通信技术的飞速发展进步,我国的移动电话用户增长十分迅速,无线通信已被广泛认可。针对无线通信技术的实际使用的拓展,对我国的现代通信技术的数字化进程的意义是相当重大的。
一、目前无线电通信技术发展的情况
1.1 Wi-Fi技术
Wi-Fi技术,一种无线局域网接入技术,其技术指标是802.11,它对目前网络用的802.11b标准的移动通信做到了补充。
1.2 5GHz技术
目前正在利用3.5GHz的宽带固定无线接入技术MMDS研发近似3.5GHz的无线频率段用来对宽带无线接入技术进行操作。宽带固定无线接入技术受到企业的关注也是因为它构建快速,灵活的接入方式等。它的优点是,你可以远离网络。但在中国一直受带宽不足的限制,易受外界因素影响就成为了它的缺点。
1.3 3G技术
在我国的含义是第三代数字通信。提供多种移动多媒体服务是它的主要特点,支持移动环境144kb/s的高速传输速率,滞销环境下大概384kb/s,静态支持2mb/s。作为具有自主知识产权的3G技术指导文件并注明“2000年国际移动通讯计划”。
1.4 蓝牙(Bluetooth)
蓝牙(Bluetooth)是一种支持10米范围内信息传输的短距离的通信设备。信息可以在无线状态之间交换包括移动,无线耳机或者PAD,膝上型计算机以及设备和其他相似设备。利用“蓝牙”技术,省略了在段距离内的许多设备多种线路接入,极其便捷。改变了在空间上的位置。一个分散式网络结构和快跳频和短包技术的蓝牙技术,可以做到点对点和点对多点的信息交流,在工业、科学、医学领域的全球通用的2.4GHz ISM频段发挥着作用。
二、多媒体通信应用
视频会议系统倚靠视频、音频压缩以及多媒体通信技术来完成。音频压缩和多媒体通信技术,支持多人即时远程信息交换和共享。用于操作协作的使用程序,视频会议由于相互合作的成员的视频或是音频内容的传送,使相互合作人与人之间的信息交换更加真切客观。而且,视频会议还通过对多媒体哦支持协同工作中信息的整理解决,以此来营造一个多人共享的工作环境。
VOD视频点播系统,是一种交互式电视系统,也是一种结合了高科技系统技术如计算机技术,网络通信技术,多媒体技术和数据压缩技术等多学科、多领域的成品技术,用于视频点播节目内容任意的选择。
三、无线电通信技术发展的优势
3.1 通信信息技术促进宽带的发展
由于信息技术逐步向宽带迈进,光纤传输的技术外加通透量较大的网络蔓延速率变得更加明显。尤其最近一段时间世界各地无线通信技术正向着宽带化大步前进,同时此领域在无线通信信号源稳定性的方面,也发挥着的作用。
3.2 个人信息技术化的推广
个人信息化在全球个人通信中已是无可厚非的。个人信息不仅可以有效地减少拥塞信息传输线的量,而且也极大地提高了通信的传播速度。
3.3 新颖的入网款式
技术上融合对于提高信息网络的发展,尤其的各种业务的传输起到了推动作用。由于激烈的市场竞争中,传统电信网计算机网络两网融合的出现,尤其是在固定接入网络的一部分,通过接入,移动蜂窝接入,具发展潜力特别是在满足各种通信需求的生活生产。
3.4 过渡电路交换网络
IP网络无疑是过渡性的电路交换网络的关键技术,是最合适的选择对象,数据处理能力大大提高了电路交换网络,目的是保持通信信号的畅通,解决信号易受干扰减轻的问题
3.5采用数字通信技术
提高频谱资源在系统中的使用情况,保持由所述通信信号中接收到的信号的稳定性,为了避免干扰,提高通信系统的容量,来提供各种通信服务模式,如视频、数据和语音用于确保用户信息安全性和保密性。
参 考 文 献
欧奠:先进技术带来更多服务
欧美地区发达国家早在20世纪80年代就全面开展了卫星多媒体传输技术的研究,90年代开始进入规模商用阶段。1997年,美联邦通信委员会(FCC)启动多媒体卫星通信系统牌照申请工作,各公司可以自主申请卫星多媒体专用频段,包括Ka频段、Q/V频段和Ku频段。
进入21世纪后,全球卫星宽带多媒体进入了快速发展阶段.欧美发达国家陆续建设了多个卫星宽带多媒体系统.较有代表性的有:麦考通信公司的Teledesic系统、休斯公司的太空之路(Spaceway)系统、欧洲卫星通信组织的Eutelsat系统、欧洲航空局的Artemis卫星系统、EuroSkyway卫星系统、美国Viasat公司的Ka宽带星系统等。
Teledesic系统是由微软公司和麦考通信公司筹建的一个着眼于宽带业务发展的低轨道卫星通信系统。系统原计划由840颗卫星组成,均匀分布在21个轨道平面上,实际使用后简化到288颗:Teledesic系统的每颗卫星可提供lo万个16kb/s的话音信道,整个系统峰值负荷时,可提供超出100万个同步全双TEl速率的连接。该系统同时支持视频会议、交互式多媒体通信以及双向高速数据业务。Teledesic系统以卫星为通信节点,构建星间交换网络,具备全球覆盖能力,是名副其实的“全球空间互联网”,但由于其后续投入巨大.投资回报率低,发展受到了很大的制约。
休斯公司从2000年起开始研制太空之路(spaceway)卫星宽带多媒体系统,采用分阶段部署的方案。2005年,由休斯公司和波音公司共同研制的太空之路1号(SpacewayF1)成功进入预定轨道,这是美国直播电视公司DirectTy的首颗Ka频段高清直播卫星,标志着电视直播进入高清时代。2006年,太空之路2号(Spaceway F2)发射升空,为DirectTy的八个新市场提供本地高清电视节目广播服务。太空之路1号和2号一同工作,使得DirectTV公司具备传送1500多个本地高清频道和150多个国家高清频道的能力。2007年发射的太空之路3号(spaceway-3)是第三代卫星宽带技术的代表,其星载转发器全部为Ka频段,数据传输能力可达到同期Ku频段卫星的五到八倍,支持全网格结构的多媒体IP接入。其核心技术为星上IP交换处理技术和多点波束技术、在星上即可完成对地面用户数据的接收、处理和路由等功能,实现数据的单跳传输,大大降低数据延迟,从而使卫星网格传输成为可能,点对点速率高达440Mbps。
2010年,欧洲卫星通信组织和美国卫讯公司合作开发的Eutelsat卫星是欧洲首颗全Ka频段大容量宽带多媒体通信卫星,该星采用了最先进的Ka波段点波束设计,用于向欧洲、中东及非洲部分地区提供高速宽带、视频和数据应用等服务。Eutelsat系统的地面网络由10个与互联网骨干网相接的地面站组成,地面站采用了美国卫讯公司的SurfBeam技术和设备,搭载82个Ka波段237MHz宽带转发器,即82个点波束,每个点波束数据吞吐量为457Mb,卫星频率复用率极高,可达20次,总吞吐量达到70Gb/s,是标准Ku波段通信卫星的38倍,用户终端数量可达200万。
2011年,美国卫星通信设备及宽带服务提供商Viasat的首颗宽带通信卫星Viasat 1升空,这是全球首颗总数据吞吐量超过100Gbps的全Ka波段的大型宽带多媒体卫星,其总容量超过140Gbps,超过北美地区其他所有商用卫星容量总和。作为下一代宽带通信卫星的代表,Viasat 1卫星应用Ka波段多点波束和频率复用技术,使卫星总带宽增加到最大限度。该卫星的超大容量可满足未来十年加速增长的多媒体互联网接入服务对卫星带宽的需求,并可以更快的数据传输速度和更高的数据量,使用户能以合理的价格获得更好的宽带体验。
Viasat 1卫星共有72个点波束,其中63个点波束为美国本土提供多媒体宽带互联网业务,其他9个点波束则为加拿大农村地区用户提供宽带服务。该系统由星上系统以及SurBeam2地面系统组成,地面系统包括卫星用户终端(Ka波段蝶形天线和卫星调制解调器)、网关卫星地面站及网络操作中心,提供多种形式的多媒体业务。该系统不仅满足地面用户的媒体密集型网站流量、视频通话、流媒体视频剪辑、新闻采集、动态HD视频共享等住宅型多媒体应用需求,还可以满足各种专业多媒体应用的需要,如SNG、HDTV直播等,可为飞机和火车上的乘客提供多媒体接入服务。借助该系统,用户无论在何处居住或工作,都可以获得等同DSL的多媒体通信服务。
中国:从卫星电视起步
我国卫星多媒体应用的起步,源于卫星广播电视。1985年,中央电视台通过租用国际通信卫星向全国传输模拟电视信号,正式拉开我国卫星广播电视业务的序幕。进入21世纪、我国迎来了数字卫星电视直播的快速发展阶段。2001年,中国空间技术研究院开始研制新一代大型通信卫星平台――“东方红四号”,该平台可适用于进一步研制大容量通信广播卫星和大型直播卫星。2003年,该平台的关键技术全部研制完成。2006年,采用该平台的“鑫诺二号”直播卫星发射,这是我国首颗电视直播卫星,配置22路Ku频段高功率转发器。其后陆续成功发射鑫诺三号、中星9号、中星10号、中星6A、中星2A等多颗广播和直播电视卫星。目前,我国大陆地区已实现几十套卫星高清电视节目和100多套标清数字电视节目的广播,“村村通”和“户户通”直播卫星用户超过3000万户。
与卫星广播相比,其他宽带卫星多媒体应用在我国虽得到一定的发展,但普及面不大。较有代表性的有双威通信网络有限公司经营的高速Turbo 163平台、中国通信广播卫星公司经营的“中星宽带”平台和“中星在线”系统、东方家园信息公司使用的电子商务卫星网络系统、上海建华卫星网络公司等单位经营的“宽带之星”系统、中国卫星通信公司的IPSTAR~.星宽带系统等。Turb0163系统自2001年起开始运营,定位为全国性空中宽带网络服务平台,转发卫星采用“亚太3号”同步轨道卫星。该系统采用休斯公司的DirectPG信息接入技术,为用户提供高速上网、多媒体远程教学、多媒体证券行情传输等业务。中国通信广播卫星公司研制的“中星宽带卫星多媒体”平台集成先进的视频会议系统,集音视频和数据协同操作为一体,能提供多种方式的数据共享功能,采用DVB标准进行传输。其功能包括卫星多媒体节目实时传输和投递、卫星广播/组播模式视频会议、远程教育等。中国卫通IPSTARTJ星宽带系统是基于IPSTAR卫星的低成本、高容量卫星宽带平台,该系统将卫星通信与基于IP的宽带业务结合,与地面宽带网络互为备份和补充,能同时满足千万级用户的宽带多媒体传输需求。其主要业务包括MPEG4视频流直播、双向互动视频、新闻采集和TV回程服务、视频点播、应急可视信息采集、视频监控、移动中继、链路备份等。
总体上看,我国卫星多媒体业务还是以卫星广播和直播业务为主,其他卫星多媒体应用规模相对较小,大多集中在特定行业内,并未形成大规模普及应用。
未来走向何方?
从国际卫星通信发展来看,Ka频段卫星通信已成为下一代宽带多媒体卫星通信发展的主要方向。Ka卫星通信系统将发展成远程空间宽带信息传输的主要形式,其与地面无线宽带通信、地面有线宽带通信共同构成覆盖全球的信息高速公路网。预计5年后,Ka新星数量将为现在5倍以上,单颗Ka星的容量可高达几百Gbps,Ka资源将占固定轨道卫星资源的80%以上。目前,我国卫星多媒体业务基本上还是承载在Ku频段和c频段上,由于这些频段已属于过度开发,拥挤不堪,严重制约我国卫星宽带多媒体的进一步发展。所以,全面开发Ka频段多媒体卫星系统迫在眉睫。
中图分类号:U412.36+6 文献标识码:A 文章编号:
引言
多媒体通信技术是多媒体及通信技术应用发展结合的产物,多媒体是由文本、图形图像、音视频动画等多种基本要素组成的,能不同形式的表达多种信息,多媒体技术与通信技术结合,构成了多媒体通信系统,它突破了计算机、通信等传统产业间相对独立发展的界限,是计算机、通信和电视领域的一次变革,它对多种媒体信息进行采集处理、存储传输,向人们提供全新的信息服务。
1多媒体通信技术的特征
随着信息技术的发展,多媒体通信技术不断地融进各种新的信息技术,把各种信息的采集处理、存储传输和显示控制技术高度集中,综合在一个系统之中,具体来讲,多媒体通信技术具有如下几个特征:
1.1集成性:多媒体是结合文字图形、视频声音等各媒体的一种应用,并且是建立在数字化基础上的。它的集成包括信息媒体的集成及处理这些信息的设备设施的集成,它需要具备能同时处理信息数据的采集、存储、传输和显示的能力,基本上包含了当今信息技术领域内最新的硬件技术和软件技术。
1.2交互性:多媒体技术的主要特色之一就是交互性,交互性为使用者提供了对通信全过程的交互控制能力。
1.3同步性:各种媒体之间必须有机地配合才能协调一致。传输的多媒体信息必须保持它们在时间上或事件之间的同步关系,保证不同媒体间,如音视频之间、音频和文本之间在多媒体通信终端上的同步播放。
2多媒体通信中的技术发展
2.1数据压缩技术
在多媒体系统中,信息从单一媒体转化到多媒体信息;中间需要传输和处理大量数字声音、图片及影像信息,数据量是非常大的,为方便接收满意的图片、视频效果,必须解决数据的存储和传输问题。除了提高计算机本身性能和通信带宽之外,就必须对多媒体数据进行有效压缩。
音频和图像作为多媒体信息中两种主要的信息,占用了较大空间,但都具有较大的压缩空间,整体的数据冗余度都很大;在允许一定限度失真的前提下,可对图像、音频数据进行很大程度的压缩。目前数据压缩技术不断发展,针对数据冗余类型的不同,相应地有不同的压缩方法。如有变换编码、统计编码、分析合成编码等压缩方法。
2.2通信网络技术
在多媒体通信系统中,网络上运行的不再是单一媒体,而是多种媒体综合而成的数据流,因此对通信网络有很高的要求,如吞吐量、实时性、可靠性,要求网络对信息具有高速传输能力,还要求网络对各种信息具有高效综合能力,能实现一点对多点,或者多点对多点的进行实时不间断的信息传输。宽带综合业务数字网(B-ISDN)和宽带IP网技术的快速发展和应用,为多媒体通信奠定了基础。
2.3信息存储技术
多媒体通信技术的应用,使得它对大量信息的存储提出了高要求,它要求设备容量足够大的同时,还具备高速的数据读取吞吐能力。传统的磁带库、磁带机等存储设备是零散分布在主机系统中的。与之相比,网络存储(SAN)和网络附加存储(NAS)把存储设备从主机系统中解放出来,使它成为一个独立、可管理的存储系统,其采用可伸缩的网络拓扑结构,以数据存储为中心,利用光纤通道有效的进行数据传输。
随着以上多媒体通信关键技术的发展众多行业对利用多媒体技术以提高工作效率的要求越来越迫切,使得多媒体通信被广泛的应用于多个领域,特别是在快速发展的交通行业也在积极运用多媒体通信技术辅助管理。
3多媒体通信中技术在高速公路的应用
随着当今国内经济的发展,各地经济圈在迅速形成,高速公路作为城际间主要的交通运输方式之一受到各级政府的的普遍重视,遍布全国的高速公路网建设是一项庞大的系统工程,其中也涉及到高速公路通信系统建设、道路规划设计等诸多问题。如何实现高速公路的智能化管理,以便更全面掌握全路通行状况,提高道路的畅通能力、服务能力和应急保障能力等问题成为行业内颇为关注的话题。
多媒体通信技术的发展,使之能在高速公路的运营上建立起一套指挥调度及信息综合处理的智能化管理系统,可在集成视频、语音、数据的基础上对高速公路运输管理系统进行更加便捷、直接、清晰的调控,为智能交通系统也给高速公路系统的指挥调度带来很大的便利并能建立实时、准确、高效的综合运输和管理调控,大幅度提升高速公路交通运输效率和高速公路交通服务水平。
目前,多媒体通信技术运用在高速公路的多媒体调度和管理方面有较好的表现,体现在如下几个方面。
3.1视频会议,可进行紧急视频会议
多媒体调度系统是高速公路监控中心进行应急指挥的重要手段,通过在一些重要地段和应急车上配备语音、视频、网络等设备,现场采集相应的图像和语音,发送到监控中心,可实现对高速公路路况的实时视频监控和语音调度。当路段出现重大交通事故时,指挥调度人员即便不在现场也可了解现场情况,并通过3G网络实现对车上人员的远程遥指挥。
视频会议是通过在指挥中心配置视频会议服务器、给指挥中心和各路段分中心的工作人员配置视频会议软件、摄像头和其他相关音视频设备。
当指挥中心需要紧急调度某个点的成员进行视频会议时,只需要点击该点组名和视频会议功能键,即可召集此组内的所有人员参加一个紧急视频会议。
视频会议提供基于WINDOWS操作系统的纯软件客户端应用。用户使用PC机,并配备摄像头设备,利用视频会议客户端软件,就可以实现视频会议的功能。
而当工作人员没有配备音视频设备时,仍能够参加会议,可以收听整个会议,并可通过文字等形式和其他与会人员进行交流。同时还可以召集外线手机或座机加入到会议中通过语音的方式和其他参会人员进行交流。
3.2视频监控,可建立视频联动,实时监控现场
公路指挥中心的调度系统和视频监控系统进行集成,把各路段的视频监控摄像头和调度机分机号码绑定在一起,在视频显示器上可以显示各个路段的现场环境。
当指挥中心需要调度某个路段摄像头时,只需要点击与此路段的摄像头绑定的分机就可会向视频监控系统发起一个指令,要求启动此摄像头,即可在指挥中心的视频显示器上看到现场的视频状态。
同时,多媒体通信技术也可实现视频联动的功能,如可把各路段分中心的摄像头和分中心的调度分机绑定在一起,当指挥中心需要调度分中心的分机时,直接点击分中心的分机号码,分机接听后,同时也自动启动了本地的监控摄像头,指挥中心可一边和分中心人员进行语音通信,一边监控分中心的现场图像状态。支持3G网络的视频回传,提升应急事件处理能力。
在整个高速公路的联网体系中,身处任何地点的人员,也可以通过3G终端参与到视频会议中;该人员还可以将3G终端所拍摄到的现场实时声音和图像,发送到分指挥中心或是总指挥中心。由于3G视频终端是通过相对性价比更高的3G公网来传送音视频信号,因此可以低成本实现对公路的机动无盲点巡检。
而这种移动巡检的方式,也为高速公路的管理部门提升了更大的管理应用空间。当路段发生应急突发事件时,可以快速持3G终端设备对现场进行及时监控,以将第一手视频资讯进行回传,有利指挥中心对事件严重性的判断和指挥,以此提升对高速公路应急突发事件的处理能力。
【参考文献】
1多媒体通信技术的特征
随着信息技术的发展,多媒体通信技术不断地融进各种新的信息技术,把各种信息的采集处理、存储传输和显示控制技术高度集中,综合在一个系统之中,具体来讲,多媒体通信技术具有如下几个特征:
1.1集成性:多媒体是结合文字图形、视频声音等各媒体的一种应用,并且是建立在数字化基础上的。它的集成包括信息媒体的集成及处理这些信息的设备设施的集成,它需要具备能同时处理信息数据的采集、存储、传输和显示的能力,基本上包含了当今信息技术领域内最新的硬件技术和软件技术。
1.2交互性:多媒体技术的主要特色之一就是交互性,交互性为使用者提供了对通信全过程的交互控制能力。
1.3同步性:各种媒体之间必须有机地配合才能协调一致。传输的多媒体信息必须保持它们在时间上或事件之间的同步关系,保证不同媒体间,如音视频之间、音频和文本之间在多媒体通信终端上的同步播放。
2多媒体通信中的技术发展
2.1数据压缩技术
多媒体系统中,信息从单一媒体转化到多媒体信息;中间需要传输和处理大量数字声音、图片及影像信息,数据量是非常大的,为方便接收满意的图片、视频效果,必须解决数据的存储和传输问题。除了提高计算机本身性能和通信带宽之外,就必须对多媒体数据进行有效压缩。
音频和图像作为多媒体信息中两种主要的信息,占用了较大空间,但都具有较大的压缩空间,整体的数据冗余度都很大;在允许一定限度失真的前提下,可对图像、音频数据进行很大程度的压缩。目前数据压缩技术不断发展,针对数据冗余类型的不同,相应地有不同的压缩方法。如有变换编码、统计编码、分析—合成编码等压缩方法。
2.2通信网络技术
在多媒体通信系统中,网络上运行的不再是单一媒体,而是多种媒体综合而成的数据流,因此对通信网络有很高的要求,如吞吐量、实时性、可靠性,要求网络对信息具有高速传输能力,还要求网络对各种信息具有高效综合能力,能实现一点对多点,或者多点对多点的进行实时不间断的信息传输。宽带综合业务数字网(B-ISDN)和宽带IP网技术的快速发展和应用,为多媒体通信奠定了基础。
2.3信息存储技术
多媒体通信技术的应用,使得它对大量信息的存储提出了高要求,它要求设备容量足够大的同时,还具备高速的数据读取吞吐能力。传统的磁带库、磁带机等存储设备是零散分布在主机系统中的。与之相比,网络存储(SAN)和网络附加存储(NAS)把存储设备从主机系统中解放出来,使它成为一个独立、可管理的存储系统,其采用可伸缩的网络拓扑结构,以数据存储为中心,利用光纤通道有效的进行数据传输。随着以上多媒体通信关键技术的发展,众多行业对利用多媒体技术以提高工作效率的要求越来越迫切,使得多媒体通信被广泛的应用于多个领域,特别是在快速发展的交通行业也在积极运用多媒体通信技术辅助管理。
3多媒体通信中技术在高速公路的应用
随着当今国内经济的发展,各地经济圈在迅速形成,高速公路作为城际间主要的交通运输方式之一受到各级政府的的普遍重视,遍布全国的高速公路网建设是一项庞大的系统工程,其中也涉及到高速公路通信系统建设、道路规划设计等诸多问题。如何实现高速公路的智能化管理,以便更全面掌握全路通行状况,提高道路的畅通能力、服务能力和应急保障能力等问题成为行业内颇为关注的话题。
多媒体通信技术的发展,使之能在高速公路的运营上建立起一套指挥调度及信息综合处理的智能化管理系统,可在集成视频、语音、数据的基础上对高速公路运输管理系统进行更加便捷、直接、清晰的调控,为智能交通系统也给高速公路系统的指挥调度带来很大的便利并能建立实时、准确、高效的综合运输和管理调控,大幅度提升高速公路交通运输效率和高速公路交通服务水平。目前,多媒体通信技术运用在高速公路的多媒体调度和管理方面有较好的表现,体现在如下几个方面。
3.1视频会议,可进行紧急视频会议
多媒体调度系统是高速公路监控中心进行应急指挥的重要手段,通过在一些重要地段和应急车上配备语音、视频、网络等设备,现场采集相应的图像和语音,发送到监控中心,可实现对高速公路路况的实时视频监控和语音调度。当路段出现重大交通事故时,指挥调度人员即便不在现场也可了解现场情况,并通过3G网络实现对车上人员的远程遥指挥。
视频会议是通过在指挥中心配置视频会议服务器、给指挥中心和各路段分中心的工作人员配置视频会议软件、摄像头和其他相关音视频设备。
当指挥中心需要紧急调度某个点的成员进行视频会议时,只需要点击该点组名和视频会议功能键,即可召集此组内的所有人员参加一个紧急视频会议。
视频会议提供基于WINDOWS操作系统的纯软件客户端应用。用户使用PC机,并配备摄像头设备,利用视频会议客户端软件,就可以实现视频会议的功能。
而当工作人员没有配备音视频设备时,仍能够参加会议,可以收听整个会议,并可通过文字等形式和其他与会人员进行交流。同时还可以召集外线手机或座机加入到会议中通过语音的方式和其他参会人员进行交流。
3.2视频监控,可建立视频联动,实时监控现场
公路指挥中心的调度系统和视频监控系统进行集成,把各路段的视频监控摄像头和调度机分机号码绑定在一起,在视频显示器上可以显示各个路段的现场环境。
当指挥中心需要调度某个路段摄像头时,只需要点击与此路段的摄像头绑定的分机就可会向视频监控系统发起一个指令,要求启动此摄像头,即可在指挥中心的视频显示器上看到现场的视频状态。
同时,多媒体通信技术也可实现视频联动的功能,如可把各路段分中心的摄像头和分中心的调度分机绑定在一起,当指挥中心需要调度分中心的分机时,直接点击分中心的分机号码,分机接听后,同时也自动启动了本地的监控摄像头,指挥中心可一边和分中心人员进行语音通信,一边监控分中心的现场图像状态。支持3G网络的视频回传,提升应急事件处理能力。
随着我国通信业的发展,3G通信技术的发展给用户带来了前所未有的体验,也给用户带来了丰富的应用,但3G通信系统的无线传输模式的传输速率和数据格式的限制制约了无线通信技术的发展,不能满足人们对无线通信的需求,因此人们提出了4G无线通信技术。4G技术是对当前3G技术的一次全新的革新和发展,它融合了3G通信技术的诸多优点,同时提供了更为高速的信息传输速度,为用户的多媒体业务提供了工作平台,同时具有更好的安全性和保密性,因此,在通信业得到广泛的应用。
一、4G移动通信技术的定义
目前,在通信行业内对4G移动通信技术没有统一的科学定义,一般依靠功能性描述作为4G移动通信技术的界定。 4G移动通信技术首先具有在任何地点和时间以可能的方式无障碍地接入通信网络。其次,4G移动通信用户具有选择业务、应用和网络的自由。第三, 4G移动通信技术可以实现移动电子商务的综合性业务。最后,4G移动通信技术可以适应其它网络、体系和系统,开展物联网的业务。
二、4G移动通信技术的特征
目前,4G 通信会使我们可以更加自由自在的沟通信息,改变我们现在的生活方式和工作方式。4G通信将具有下面的特征。
2.1 通信速度较快
4G通信给人印象最深刻的特征应该是它具有比3G快得多的无线通信速度。3G数据传输速率可达到2Mbps,而4G数据传输速率可以达到10Mbps至20Mbps,甚至最高可以达到每秒高达100Mbps速度传输无线信息。在需要传送海量数据时,4G通信可以迅速完成,不需要用户长时间等待。
2.2 更宽的网络频谱
为了取得更快的数据传输速度,通信营运商必须在3G通信网络的基础上,进行大幅度的改进通信网络的带宽。未来的每个4G信道将占有100MHz的频谱,比3G的带宽增加20 倍。
2.3 具有灵活的通信方式及兼容性
目前,4G 通信将使我们不仅可以随时随地通信,双向下载传递资料、图画、影像,还可以像信用卡一样用于购物和提取现金。另外,4G移动通信技术的兼容性更好,不但具备全球漫游、接口开放的功能,还具有向下兼容各网络实现互联的特点。
2.4 提供各种增值服务
3G移动通信系统主要是以CDMA为核心技术,而4G移动通信系统技术则以OFDM技术为基础和核心,利用OFDM人们可以实现例如无线区域环路(WLL)、数字音讯广播(DAB)等方面的无线通信增值服务。
2.5 实现高质量的多媒体通信
4G通信能满足高速数据和高分辨率多媒体服务的需要,它包括语音、数据、影像等大量信息透过宽频的信道传送出去,是一种真正意义上的“多媒体移动通信”。3D视频技术也将会应用到4G通信上,可以在 4G手机上看立体的视频。
三、4G的网络结构
4G系统针对各种不同业务的接入系统,通过多媒体接入连接到基于IP的核心网中。基于IP技术的网络结构使用户可实现在 3G、4G、WLAN及固定网间无缝漫游。4G网络结构可分为三层:物理网络层、中间环境层、应用网络层。其中,物理网络层提供接入和路由选择功能;中间环境层的功能有网络服务质量映射、地址变换和完全性管理等;而应用网络层是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时,完成一系列业务处理所需的服务。
四、4G移动通信关键技术
4.1 正交频分复用(OFDM)技术
OFDM 技术是将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制在每个子信道上进行传输。OFDM 技术具有频谱利用率高的优点,其频谱效率比串行系统高近一倍;OFDM技术抗衰落能力强,OFDM通过多子载波传输提高了对脉冲噪声的抵抗和降低了通信信道快衰落的可能;OFDM技术适合高速数据传输,采用自适应调制机制使变化调制方式、信道和加载算法,提高信息传送的速率;OFDM 技术抗码间干扰能力强,用循环前缀的方式对抗码间的干扰。
4.2 智能天线技术(SA)
SA技术为波束间没有切换的多波束或自适应阵列天线。智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束调节等功能,被认为是未来移动通信的关键技术。SA技术成形波束可在空间域内抑制交互干扰,增强特殊范围内想要的信号,既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的收发,同时,通过基带数字信号处理器,对各天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并,实现上行波束赋形。
4.3 软件无线电技术(SDR)
软件无线电是4G移动通信技术的微电子技术基础,以开放性的平台,方便的升级和重配置构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台,允许多方运营的介入。
4.4 IPv6 技术
IPv6具有巨大的网络地址的空间方便为通信网络的所有设备提供一个全球惟一的地址; IPv6 方便实现自动配置, 获得一个全球惟一的路由地址; IPv6服务质量高于传统的IPv4, 便于形成基于服务级别的系统; IPv6具有移动性, 移动通信设备应用 IPv6 技术可以实现位置变化时通信质量不变。
4.5 多输入多输出技术(MIMO)
MIMO技术是指在基站和移动终端都有多个天线。MIMO技术为系统提供空间复用增益和空间分集增益。空间复用是在接收端和发射端使用多副天线,充分利用空间传播中的多径分量,在同一频带上使用多个子信道发射信号,使容量随天线数量的增加而线性增加。空间分集有发射分集和接收分集两类。基于分集技术与信道编码技术的空时码可获得高的编码增益和分集增益,已成为该领域的研究热点。MIMO技术可提供很高的频谱利用率,且其空间分集可显著改善无线信道的性能,提高无线系统的容量及覆盖范围。
五、4G 移动通信技术的展望
据统计,全球的移动通信用户终端数量高达45亿,占地球上总人口的四分之三,移动通信技术实现了人与人的互联,未来的4G 移动通信技术将实现人与互联网移动通信与互联网的互联3G移动通信技术推动了智能手机和掌上电脑的发展,应用手机和PDA等终端设备上网已经成为用户的基本需求,而未来的4G移动通信技术将改变现状用计算机上网的习惯,基于4G网络的高速数据传输效率,未来的移动通信中可视化多媒体化将成为趋势,更丰富的4G移动通信应用将改变未来人与人、人与物、人与网络之间的联通关系,人类将真正进入无线互联时代。
六、结语
综上所述,4G移动通信技术作为不远的未来移动通信的发展趋势,必然成为影响人们生活的又一重大变革,将对社会发展产生重要影响。因此我们应当抓住机遇、迎接挑战,争取在4G移动通信领域掌握先机,专研和开发4G移动通信技术,为未来4G 移动通信的发展和推广作出应有的贡献。
(一)数据传输速率较高。4G移动通信网络传输速率高达100Mbps/s,4G移动通信网络的传输速率是目前手机网络传输速率的10000倍。
(二)通信方式灵活。4G移动通信手机的功能已经不仅仅是“电话通信”,4G移动通信环境下,人们可以随时随地进行网络通信,实现双向网络的信息传递、影像交互、联机游戏等。
(三)网络智能化程度高。4G移动通信技术具有较强的智能性。例如,4G移动通信手机能够根据用户定位信息提醒用户处理相关事宜,或者在此位置避免做出哪些行为等,同时,4G移动通信手机可以当做掌中笔记本电脑使用,来观看直播体育赛事等节目。
(四)多媒体通信质量高。4G移动通信技术提供的无线网络多媒体通信服务可以将语音信息、文字信息、图像信息和视频信息等利用宽频信道进行传输,4G移动通信技术可以容纳海量移动通信用户,改善网络通信质量,提高数据传输速率。
二、4G移动通信关键技术应用探讨
(一)OFDM技术。4G移动通信系统主要以OFDM技术(正交频分复用)为核心,OFDM技术本质是多载波调制技术之一。OFDM 技术日益受到通信领域专家学者的关注,主要是因为OFDM技术拥有以下优势:
(1)具有较高的频谱利用率。4G移动通信系统的频谱效率高出其他串行系统1倍,由于OFDM信号的相邻子载波形成重叠,由此,频谱利用率几乎可以达到极限。
(2)具有较强的抗衰落能力。利用OFDM技术可以将用户信息置于不同子载波进行网络传输,使子载波信号与相同速率的单载波信号时间长,因此,OFDM技术有良好的抗噪声和抗衰落能力。
(3)具有较高的传输速率。OFDM技术的自适应调制机制可以使多路子载波根据自己所在信道的实际情况选择不同的调制方式。当传输信道情况良好时,可以采用高效率的信号调制方式;当传输信道情况较差时,可以选择抗干扰、抗噪声能力强的信号调制方式。同时,OFDM技术采用了加载算法,可以将数据信息集中在传输信道情况良好的信道中进行高速传输,由此,OFDM技术可以实现高速率数据传输功能。
(二)智能天线技术。4G移动通信的智能天线技术选择的是SDMA技术(空时多址技术),利用不同信号在传输信道上传输方向不同的差异性,将频率相同、时隙相同和码道相同的传输信号进行区分,改变传输信号的覆盖范围,以主波束与用户相对,零陷与干扰信号方向相对,实现环境变化的自动监测,为终端用户提供优质的传输信号,真正消除和抑制干扰噪声信号。通过智能天线技术可以有效改善信号质量,增加数据传输容量。
(三)MIMO技术。MIMO技术采用分立式多天线技术,以此实现空间分集,将一个网络通信链路分解成为多个并行的通信子信道,从而提高网络带宽的数据容量。信息理论已经证明,当不同的接收天线和发射天线之间没有关联关系时,MIMO技术可以提高移动通信系统的抗干扰、抗噪声和抗衰落能力,以此获得巨大的数据传输容量。在功率受限、带宽受限的无线网络传输信道中,利用MIMO技术可以提高数据传输速率、扩充传输容量。
(四)软件无线电技术。在4G移动通信系统中,如果想要实现用户在任何环境下可以随时接入无线网络的通信方式,必须保证用户移动通信终端接口可以适应不同类型的无线网络接口,才能使用户在不同网络环境下进行业务切换、实现无缝漫游。由此可见,在4G移动通信系统中,软件应用程序将会越来越复杂,通信领域专家提出利用软件无线电技术,软件无线电技术是近几年来的新型技术,是以数字信号处理为技术核心,以无线电微电子技术作为技术支撑。软件无线电技术概念的提出受到了移动通信领域专家学者的关注,其内在的市场价值更是受到了通信运营商的广泛关注。
(五)多用户检测技术。4G移动通信系统用户终端和信号基站都需要利用多用户检测技术来提高移动通信系统容量。多用户检测技术的思想理念是:将同一时间内占用传输信道的全部用户的信号均作为有用信号,不再将其作为噪声干扰进行处理,利用各种信息技术对有用信号进行处理,实现对多用户信号的联合检测。多用户信号检测技术是基于传统信号检测技术之上实现的,利用造成噪声干扰的用户信号实施检测,以此降低移动通信系统对于功率控制准确度的要求,有效利用传输信道的信息资源,扩充系统数据容量。
三、4G移动的技术的覆盖体验
作为拿到4G运营牌照的中国移动,自去年开始在广州等10个城市启动TD-LTE(4G)扩大规模试验网建设,其中,广州、深圳、杭州三个城市已实现网络覆盖。根据广东移动的官网所显示,除却一些较为偏远的地区,4G网络的信号已经基本覆盖了广州的主城区。
在此选举广州海珠区为测试点,对4G网络的网速进行测试,海珠区江南西路是海珠区热门的商业区域,该道路拥有地下商场,同样人流较为密集,而且住宅楼宇也相对较多。从信号强度的表现来看,室外广区域还是能够做到3-4格信号强度,基本能够获得较佳的网络体验。信号强度有时并不代表网速的快慢,不过相对较弱的信号便需要手机加强天线的无线电发射功率,这样的结果便是加速电量的消耗。室外区域中,4G网络的测速成绩也相对正常,下行能做到10Mbps的速度,但是上行较为悲剧,造成这结果一方面与基站负载有关,同时也有TD-LTE技术的影响。下载速度与视频缓存速度令人满意。测试人员曾经尝试过打开网页等操作,因为其延时控制在100ms以内,因此响应速度是不俗的,基本2-3秒便能把太平洋电脑网首页完全加载,当然这种情况与3G网络的差距不大。此外在线视频中,测试人员坐上公交在移动状态下,江南大道中至江南西路途中,信号曾经出现了波动,但尚不会影响网络高清视频的播放,仍然非常流畅,这有可能得益于其高速网络提前把视频进行缓存。根据实际的应用体验,现阶段移动的4G网络在广州地区的覆盖已经整体达标,其网络运行较为稳定。
四、4G移动通信技术的展望
目前,全球移动通信用户数量已经超过了45亿人次,占全球总人口数量的 70%,移动通信技术的发展实现了人与人之间的沟通互联,4G移动通信技术的应用将彻底改变人们现有的上网模式,集可视化、多媒体化和数字化于一体,通过高速的数据传输效率转变人与人之间、人与网络之间的联通关系,将真正步入高速无线互联网时代。
参考文献
2、具有灵活的通信方式及兼容性。4G通信技术在实现人与人之间快速交流沟通,以及实现相关信息传输下载的情况下,更是实现了将信用卡功能囊括在自身的设置,人们可以通过手机实现真正的购物以及现金取现等。除此之外,4G技术的兼容性很大,除了开放接口以及全球漫游的功能之外,也有兼容各个分散网络的连接功能。
3、实现高质量的多媒体通信。多媒体服务的高速数据性和分辨率的要求通过4G通信技术得到了满足,它的主要服务内容如下:影像以及文档、文本数据等,信息的传输借助宽带得以实现。4G通信技术中还会逐渐应用3D技术,也就是人们可以通过手机观看3D立体视频。
4、具有更宽的网络频谱。为了更好的实现4G通信技术的应用,通信运行商就需要在3G通信网络基础上大大提高通信网络的带宽,这样做的原因很简单,4G通信技术需要的带宽大概是3G技术的20倍左右。
5、提供各种增值服务。4G技术基于的核心技术已经不是CDMA技术了,它所依靠的是OFDM技术,这是两者之间最明显的区别。这也意味着4G手机多了很多增值服务,相比于3G手机,它更有推广性,在人们实际生活中更具有实用性。
二、4G移动通信关键技术
1、正交频分复用(OFDM)技术。0FDM传输技术的抗衰落力很强,原因在于它的信号传输使用的是多子载波,正交频分复用技术的成功使用在降低通信信道快衰落可能性的基础上,大大提高了脉冲噪声阻力。该技术主要使用于进行高速数据传输,加上改变调制模式、渠道以及加载算法时采用自适调制机,进一步提高了信息传递的速度。
2、智能天线技术(SA)。智能天线技术主要是指波束间没有切换多波束以及自适应阵列天线。智能天线技术本身就很有优势,首先它有很好的信号抗干扰能力,其次又有着对数字波束的自动跟踪以及调节的能力,这两点都预示着智能天线技术有着很好的应用前景。4G通信技术中采用了这种技术,表示着其通信能力将大大得到提升。
3、IPv6技术。IPV6技术本身的网络地址空间就很广阔,广阔的网络地址空间保证了它可以针对全部通信网络设备提供全球特有的网址;该技术可以实现自动配置,进而促使形成全球唯一的路由地址;和传统的IPV4相比,前者含有更高的技术质量,可以形成更容易的服务水平系统。
三、4G移动通信展望思路及展望
1、4G通信技术与Ipv6技术。当前,现有的大多数网络都是在Ipv4协议基础上建立的,但由于Ipv4采用32位的地址长度,导致其容纳通信地址数量限制于43亿内,这与日益扩大的应用空间相矛盾,从而限制了网络的发展空间。Ipv6采用128位的地址长度,可有效地增大通信地址数量,解决网络的发展空间的限制问题。因此将4G通信技术与Ipv6技术有机结合起来,不仅有效地促进各种网络设备的应用,同时也扩大信息数据的传播范围。
2、4G通信技术与关键通信技术。由于4G通信技术存在着标准统一化差、容量限制、设备更新难度大、市场使用率低以及部分关键核心技术研发未实现等问题,限制了4G通信技术的进一步发展。根据4G通信技术的特点和功能,应推进OFDM技术与CDMA双核技术的融合。不断的对3G软件进行更新升级,提高其运行精度、速度以及稳定性,以此推动通信技术由第三代向第四代过渡。
3、4G通信技术与软件无线电技术。软件无线电技术(SDR)是应用数字信号处理方法,在无线电氛围中,基于相对规范化和模板化的硬件平台中,运用各种软件程序,使得无线通信系统各项功能得以实现。随着技术水平不断进步,4G通信技术将改变原有的基于硬件和面向用途思路,将逐渐利用软件的灵活性,功能的多样性。4G通信技术与软件无线电技术的结合运用,可见不同软件和硬件相互交换使用,并实现不同的功能。这项技术的结合,将有效地降低硬件的成本,实现了集约化发展思路。
2第五代移动通信技术发展方向
第五代移动通信技术目前有五大应用的场景,分别是支持大规模人群、超高速数据连接、可靠的实时通信、实时的多媒体通信、高品质的最佳体验。第五代移动通信技术想要达到这五个性能目标,必须要努力做到:信息传输速率要达到10GB/s左右,信号频谱利用率要提高到以前的10倍,通信业务时延要做到小于5m/s,通信网络容量要提升到四代的1000倍左右,信号能量效率要提升到之前的10倍。达到此要求的第五代移动通信网络将不再是简单的容量增大和速率提升,而是能够提供更多的移动终端应用和良好的用户体验。
3第五代移动通信关键技术探讨
上节对5G的发展需求与方向作了总体性的概括,为了满足这些需求,现在通信领域可行的网络、物理层关键技术主要有超密集小小区网络部署和大规模天线阵列等。
3.1超密集小小区网络
在未来的5G通信中,无线通信网络正朝着网络多元化、宽带化、综合化、智能化的方向演进。随着各种智能终端的普及,数据流量将出现井喷式的增长。未来数据业务将主要分布在室内和热点地区,这使得超密集网络成为实现未来5G的1000倍流量需求的主要手段之一。超密集网络能够改善网络覆盖,大幅度提升系统容量,并且对业务进行分流,具有更灵活的网络部署和更高效的频率复用。未来,面向高频段大带宽,将采用更加密集的网络方案,部署小小区/扇区将高达100个以上。在超密集小小区网络中,下面几个应该是主要关注点:①密集小小区网络下的干扰协调。3GPPRel-12提出密集小小区部署的场景。未来的5G发展,小区将进一步分裂,甚至出现多重覆盖的场景。在这种情况下,干扰环境将更加复杂,传统的干扰协调方法及其增强,如频率、时间的复用,功率控制等,在更密集网络下的效果将比较有限。因此,密集网络下的干扰管理,尤其是同部署的干扰协调方案,将是5G网络发展需要重点考虑的方向。②密集网络下的资源管理。密集网络的部署能够带来一定程度系统性能的提高,但是在现有技术条件下,系统性能的提升并不能与部署的密集程度成正比。因此密集网络部署场景下资源的有效利用、进一步实现资源的复用应该是达到5G网络性能要求的重点发展内容。③基站间通信效率。由于基站之间的非理想反馈回路,不能实现及时的信令交互,因此很多方案无法达到预期的效果,成为制约网络性能进一步提升的关键因素。尤其是密集网络部署场景下,需要更多的交互信令、更加有效的无线环境、信道测量与估计,因此基站间通信效率也将是支持未来5G支持密集网络部署的关键技术之一。
3.2大规模MIMO
多天线技术(MIMO)作为近年来备受关注的技术之一,经历了从无源到有源,从二维到三维,从高阶MIMO到大规模阵列的发展,将有望实现将信号频谱效率提升到之前的数十倍甚至更高,是当前5G技术重要的研究方向之一。在LTE-A系统中最大支持8*8的天线阵列,但是仍有很大发展空间。MIMO技术引入有源天线阵列,可使基站侧支持的天线协作数有望达到128个。此外,原来的2D天线阵列拓展成为3D天线阵列,形成新颖的3D-MIMO技术,支持多用户波束智能赋型,减少用户间干扰,结合高频段毫米波的技术,将进一步改善无线信号覆盖性能。大规模MIMO的技术优势主要体现在以下几个方面:①大规模MIMO的空间分辨率显著增强,能深度挖掘空间维度资源,使得移动通信网络中的多个用户可以在同一时频资源上利用大规模MIMO提供的空间自由度与基站同时进行通信,从而在不需要增加带宽和基站覆盖率的情况下实现频谱效率的大幅度提高。②大规模MIMO可将波束集中在很窄的范围内,从而大幅度降低无线信道干扰。③大规模MIMO可大幅度降低天线的发射功率,从而提高移动通信系统的功率效率。④当天线数量足够多时,最简单的线性预编码和线性检测器趋于最优,并且信道噪声和干扰都可忽略不计。
0 引言
第三代移动通信(3G)在20 世纪80 年代末提出时倍受关注,近年来却遭遇降温。究其原因,单从技术角度考虑,3G系统就有很多需要改进的地方,如采用电路交换,而不是纯IP方式;所能提供的最高速率只有384kbit/s(标称最高速率为2Mbit/s)不能满足用户对移动通信系统的速率要求;不能充分满足移动流媒体通信(视频)的完全需求;没有达成全球统一的标准等。
正是由于3G的诸多不足,使得在3G还没有大规模投入商用、距离完全实用化还有一段时间的情况下,国内外移动通信领域的专家就已经在进行第四代移动通信系统(4G)的研究和开发工作。
1 什么是第四代移动通信技术
严格说来,现在还不能对第四代移动通信作出确切地定义,但可以肯定,4G通信将是一个比3G通信更完美的无线世界,它可以创造出许多难以想象的应用。
关于4G的一般描述为:“第四代移动通信的概念可称为广带接入和分布网络,具有非对称的和超过2Mbit/s的数据传输能力。它包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络(基于地面和卫星系统)。此外,第四代移动通信系统将是由多功能集成的宽带移动通信系统,也是宽带接入IP系统”。
实际上,世界各国在对4G的设想上存在着巨大的差异。
欧洲国家一般认为4G是一种可以有效使用频谱的数据通信技术,并且以IPv6为基础!网络上的所有单位都有自己的IP地址。通过在移动通信网络中引入IPv6 就可以把现有的各种不同的网络融合在一起,如4G网络将会融合卫星和平流层通信系统、数字广播电视系统、各种蜂窝和准蜂窝系统#无线本地环路和无线局域网,并且可以和2G、3G兼容。
与欧洲关于4G的观点正相反。日本热衷于建立一个单一的4G全球标准。
美国则希望把WLAN 技术进行扩展,从而演进为4G的基础。
2 第四代移动通信的目标要求和特点
2.1目前业界人士对第四代移动通信已达成的共识
a)与已有的数字移动通信系统相比,4G系统应具有更高的数据速率和传输质量。更好的业务质量(QoS)更高的频谱利用率,更高的安全性\智能性和灵活性;
b) 可以容纳更多的用户,应能支持包括非对称性业务在内的多种业务;
c) 4G系统应体现移动与无线接入网和IP网络不断融合的发展趋势,将在不同的固定和无线平台以及跨越不同频带的网络运行中提供无线服务;
d) 能实现全球范围内多个移动网络和无线网络间的无缝漫游,包括网络无缝\终端无缝和内容无缝;
e) 将是多功能集成的宽带移动通信系统,不仅联系人与人,更将联系人与机器、环境,人们将能够随时随地的接入需要的多媒体信息,并可远端控制其他设备。
2.2第四代移动通信系统的一些具体特点
2.2.1传输速率更快
4G系统的目标速率为:
a)对于大范围高速移动用户(250km/h)数据速率为2Mbit/s;
b) 对于中速移动用户(60km/h)数据速率为20Mbit/s;
c) 对于低速移动用户(室内或步行者),数据速率为100Mbit/s。
2.2.2带宽更宽
据研究,每个4G信道将占有100MHz或更多带宽,而3G网络的带宽则在5~20MHz之间。
2.2.3容量更大
将采用新的网络技术(如空分多址技术等)来极大地提高系统的容量,以满足未来大信息量的需求。
2.2.4智能性更高
4G系统的智能性更高"它将能自适应地进行资源分配,处理变化的业务流和适应不同的信道环境。
4G网络中的智能处理器将能够处理节点故障或基站超载,4G通信终端设备的设计和操作也将智能化。
2.2.5实现更高质量的多媒体通信
4G通信能提供的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等,大量信息透过宽频信道传送出去,让用户可以在任何时间、任何地点接入到系统中,因此4G也是一种实时的&宽带的以及无缝覆盖的多媒体移动通信。
2.2.6兼容性能更平滑
要使4G通信尽快地被人们接收,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,从这个角度看,4G通信系统应当具备真正意义上的全球漫游(包括与3G、WLAN和固定网络之间无缝隙漫游)接口开放、能跟多种网络互联、终端多样化以及能从2G平稳过渡等特点。
2.2.7业务的多样性
在未来的全球通信中,人们所需的是多媒体通信,因此个人通信、信息系统、广播和娱乐等各行业将会结合成一个整体,提供给用户比以往更广泛的服务与应用。系统的使用也会更加安全、方便,更加照顾用户的个性。
2.2.8灵活性较强
4G系统将能够自适应地进行资源分配,调整系统根据通信过程中变化的业务流大小进行相应处理。对信道条件不同的各种复杂环境都能进行信号的正常发送与接收,具有很强的智能性、适应性和灵活性。
用户将使用各式各样的移动设备接入到4G系统中来。设备与人之间的交流不再是简单的听、说、看,还可以通过其他途径与用户进行交流。4G移动设备的功能已不能简单地划归到“电话机”的范畴,而且从外观和式样上也将会有更惊人的突破,也许眼镜、手表、旅游鞋等都有可能成为4G终端。
2.2.9用户共存性
4G中的移动通信技术能够根据网络的状况和变化的信道条件进行自适应处理,使低速与高速用户以及各种各样的用户设备能够并存与互通,从而满足系统多类型用户的需求。
2.2.10通信费用更加便宜
4G通信能解决与3G的兼容性问题,让更多的现有通信用户轻易地升级到4G通信,而且4G通信引入了许多尖端通信技术,相对其他技术来说,4G通信部署起来就容易、迅速得多。
2.2.11灵活的网络结构
4G系统的网络将是一个完全自治、自适应的网络,它可以自动管理、动态改变自己的结构以满足系统变化和发展的要求。4G系统具有不同的网络结构,可能存在与1G、2G、3G完全不同的、没有基站的网络结构,包括Ad hoc网_自组织网络。
2.2.12将能实现不同QoS的业务
4G系统通过动态带宽分配和调节发射功率来提供不同级别的QoS
34G系统中可能的关键技术
近年来人们对实现B3G/4G的关键技术进行了大量的研究,并取得了初步的成果。归纳起来可分为以下一些方面。
3.1未来移动通信系统需要研究的课题
a)与系统相关的技术:IP 语音技术,软件无线电技术,广带无线收发信机,移动服务的系统平台,高可靠性的网络结构,全IP 无线,安全性、加密、计费、身份认证及移动电子商务Ad hoc 网技术。
b) 与应用相关的技术:下一代编码/压缩技术,动态可变码率编码技术,移动技术,人_机接口(包括“智能”移动终端),流数据通信技术,内容描述语言,应用发展环境技术。
c) 先进的无线接入技术:动态QoS控制,差错控制及超高速小区搜索,多播技术,IP 移动性控制,无缝IP 包传输,链路自适应,光纤无线电。
d) 频率的有效利用:微波频带的开拓,频带的共用与频率的共享,自适应动态信道分配,抗干扰与抗衰落技术,高密度三维蜂窝结构,自适应阵列无线及多输入多输出(MIMO)天线系统,自适应高效多电平调制,正交频率复用(OFDM)技术。
e) 先进的移动终端:新的功率管理技术,可包装终端技术,高功能显示器件技术,语声识别技术,下一代半导体器件技术,灵敏度的增强,移动终端的系统平台,移动终端安全性增强技术。
3.2 4G系统中可能用到的一些关键技术
3.2.1无线接入方式与多址方案
a) 在FDMA、TDMA、CDMA和OFDM 等多址方式中,OFDM 是4G系统最为合适的多址方案,从目前的研究进展来看,OFDM 也是将来4G系统最有可能采用的多址方式。
OFDM 是无线环境下的一种特殊的多载波传送方案。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的,即具有频率选择性,而OFDM 技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道,在每个子信道上使用一个子载波进行调制,并且各子载波并行传输,这样,尽管总的信道是非平坦的,但每个子信道是相对平坦的,并且在每个子信道上进行窄带传输,信号带宽小于信道的相应带宽,因此就可以大大消除信号波形间的干扰。另外,OFDM 弃用了传统的使用带通滤波器来分隔子载波频谱的方式,改用跳频方式来选用那些即便频谱混叠也能够保持正交的波形,而且OFDM 系统的各个载波可以根据频谱利用率和误码率的最佳平衡原则来为子载波选择不同的调制方式,如BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM 等。
OFDM 的主要优点是对多径衰落和多普勒频移不敏感,能对抗频率选择性衰落或窄带干扰,能够克服高速率数据传输时符号间干扰增大的问题;各个子信道的载波相互正交,在减小子载波间的相互干扰的同时又提高了频谱利用率;硬件实施简单等。
OFDM 的主要缺点是功率效率不高,对载频的偏置较敏感。OFDM 系统对载频的偏置比较敏感的主要原因是在频率选择性深衰落情况下,OFDM 系统在相应子载波上的数据可能被破坏。为此,众多学者把OFDM 与直接序列扩频相结合,使得信号可以在多个载波上扩展,这样一来就能有效地利用未被破坏的子载波上的信息恢复出原始数据,实现频率的分集。
OFDM技术的主要技术难点是系统中的频率和时间同步、基于导频符号辅助的信道估计、峰平比问题、多普勒频偏引起的互载频干扰(ICI)降低系统性能的问题以及基于OFDM 、多载波技术的新一代蜂窝移动通信系统的多址方案的研究。
b)日本NTTDoCoMo提出的4G移动系统方案的无线接入方式为VSF(variable speding factor)-OFCDM(orthogonal frequency and code pision mul-tiplexing)。VSF-OFCDM在采用多载波的同时,进行与CDMA 相同的扩散处理来增大容量。
其最大特点在于,可以根据具体的通信服务来改变时间方向与频率方向上的扩散率,从而在类似热点的孤立区域,通过降低扩散率来优先增大传输速率;而在用户众多的环境下,提高扩散率,增加系统容量。这种接入方式可以提高频谱利用率,并且不受多径干扰的影响,可通过改变扩频因子,应用于高密度业务区和一般业务区。
转贴于 3.2.2调制与编码
a) 多载波调制(MCM)技术的基本原理是将所要传输的数据流分解成若干个子数据流,每个子数据流具有低得多的数据传输比特速率,用这些数据流去并行调制若干个载波,然后合成输出。其主要优点是可以有效抑制在单载波系统接收机中由于线形均衡所引起的噪声及干扰的提高,较长的信元周期对噪声和快衰落有更大的抵抗性。
时间弥散是无线信道传输速率受限的一个主要原因,而在多载波调制的子信道中,数据传输速率相对较低,码元周期长,只要时延扩展与码元周期之比小于一定的值就不会产生码间干扰,即MCM 对新到的时延弥散不敏感,具有抗时延弥散的特性。
MCM通常可以通过多载波码分多址(MC-CD-MA)、正交频分复用时分多址(OFDM-TDMA)和多音实现几种技术途径来实现。
b) 自适应调制与编码(AMC)是目前研究的又一热点技术。AMC 的原理是根据信道条件(基于从接收机反馈信息来估计)瞬时的变化改变调制与编码格式,对每个用户的链路参数优化$以达到最大化系统容量。
具有AMC的系统,接收机将收集一系列信道的统计数值,提供给发射机和接收机去优化系统参数(如调制及编码、信号带宽、信号功率、训练周期、信道估值滤波器、以及自动增益控制等),允许按照信道条件分配给不同的用户不同的数据率。对于靠近小区基站的用户分配给较高码率的较高阶的调制(如64QAM,R=3/4Turbo),对于靠近小区边界的,则分配给具有较低码率的较低阶调制(如QP-SK,R=1/2Turbo码)。AMC扩展了系统自适应良好信道条件的能力。
预计4G系统将会采用多载波调制技术#
3.2.3无线链路增强技术
能够提高容量和覆盖的无线链路增强技术有分集技术,如通过空间分集、时间分集(信道编码)、频率分集和极化分集等方法可获得最好的分集性能;多天线技术,如采用2 或4天线可实现发射分集,或者采用MIMO 技术可实现发射和接收分集。
对4G广带无线移动通信高性能的要求,促使其在基站及用户终端采用多天线系统。
广带信道是一个典型的非视线信道,并包含不匹配性,如时间选择性及频率选择性衰落。传统无线通信理论一直将多径传播视为造成无线信号衰落的干扰之一,而采用多天线则产生了多个空间信道,所有的信道不会同时产生衰落,因此MIMO天线系统恰恰利用了传播环境的多径特性,极大地提高了前向和反向链路的容量,并增加通信范围与可靠性。
3.2.4高效的频谱使用方案
频谱资源是一种有限的资源,在4G系统中,一方面要采用有效的措施提高频谱利用率,另一方面要开发新的频谱资源。因此,研究高频段宽带信号传输特性就变得非常重要。
3.2.5基于IP 的核心网
综观当前的发展趋势,IP 被认为是下一代移动通信最适合的网络层技术。统一的IP核心网络独立于具体的接入方案,使不同的无线和有线接入技术实现互联与融合,无线接入点可以是蜂窝系统的基站、无线局域网(WLAN)或者是Ad hoc自组织网等。对于公用电话网、2G以及未实现全IP 的3G网络等则通过特定的网关连接。
目前移动OK 急待解决的问题有三角路由问题&漫游和切换问题&安全问题等#
3.2.6软件无线电(SDR)技术
在4G系统中,由于移动用户在不同的系统间漫游,系统之间以及系统内部需要无缝切换,而且随着4G系统的发展,会不断出现新的业务和新的需求,这些都需要对终端和网络节点进行重新配置。
软件无线电在4G中的可能应用为:
a)采用软件无线电实现的基站可同时为多个网络服务;
b) 当终端移动时可重新配置。如当移动终端移动到一个采用不同标准的移动通信系统中时,终端可按照该系统的标准重新自动配置该终端,从而使该终端获得服务。
采用软件无线电技术实现的移动终端或基站将采用模块化结构,主要由天线模块、LNA 模块、ADC/DAC功率放大器模块、DSP 模块和多媒体模块等组成。软件无线电技术主要涉及数字信号处理硬件(DSPH)、现场可编程器件(FPGA)、数字信号处理(DSP)等。
3.2.7高性能的接收机
按照Shannon定理,对于3G系统如果信道带宽为5MHz,数据速率为2Mbit/s,则所需的SNR为1.2dB;而对于4G系统,要在5MHz的带宽上传输20Mbit/s的数据,则所需要的SNR为12dB。
可见由于4G系统的速率很高,因此对接收机的性能要求也要高很多。
3.2.8智能天线技术
智能天线原名自适应天线阵列,它具有抑制干扰、自动跟踪信号以及采用空时处理算法形成数字波束等智能功能,可以跟踪强信号,减少或抵消干扰信号,实现空间分集,提高信噪比,提升系统通信质量,缓解无线通信日益发展与频谱资源不足的矛盾,降低系统整体造价。
目前,智能天线被认为是未来移动通信的关键技术之一,其工作方式主要有全自适应方式和基于预多波束的波束切换方式两种。
全自适应智能天线虽然从理论上讲可以达到最优,但相对而言各种算法均存在所需数据量、计算量大,信道模型简单,收敛速度较慢,在某些情况下甚至可能出现错误收敛等缺点;实际信道条件下当干扰较多、多径严重,特别是信道快速时变时,很难对某一用户进行实时跟踪。而对于预多波束的切换波束工作方式,全空域(各种可能的入射角)被一些预先计算好的波束分割覆盖,各组权值对应的波束有不同的主瓣指向,相邻波束的主瓣间通常会有一些重叠#接收时的主要任务是挑选一个#也有可能是几个’但需合并后再输出(作为工作模式。与自适应方式相比它显然更容易实现,实际上可将其看作是介于扇形天线与全自适应天线间的一种技术,也是未来智能天线技术发展的方向。
3.2.9多用户检测技术
多用户检测器可以提高系统的容量,因此将是
4G系统必然采用的技术.
随着多用户检测器研究的不断深入,各种高性能但算法又不特别复杂的多用户检测器算法不断被提出来,因此在实际系统中采用多用户检测技术将是切实可行的。
3.2.10系统资源管理
在第四代移动通信系统中,移动商务和对QoS有较高要求的各类业务将持续增长。网络将处理前所未有的多媒体业务量、多运营商配置、无需授权频段和Ad hoc网络拓扑等#各类结构的存在也使得具有不同QoS方案的不同域之间具有移动性和互相作用,从而显著增加了系统的全局复杂度.
这需要一个具有丰富连接性和智能的QoS 无线分组网络的支撑#系统的\先进的无线资源管理策略也成为必需。该策略的关键单元包括协调业务连接处理的业务管理部分,维护所有网络实体已分配的和可用的资源许可控制管理部分,以及按照QoS需求和业务条件在共享同一资源的业务之间分配可用资源的资源管理部分。
采用一些能够使网络有效满足不同业务请求的政策或机制#包括接入控制、资源调度、缓冲区管理和流量控制等。系统检测可用的资源以及信号的质量,然后根据不同用户、不同业务质量要求动态地分配频率资源和信号发射功率,从而大大提高系统的性能。
3.2.11 Ad hoc网络技术
未来移动通信网络除了以低成本达到高数据速率外,还要求在无专用通信基础设施下,网络具有适应和生存能力。
Ad hoc 网络或称为分组无线网络作为非集中控制网络结构,因灵活性将在未来网络中扮演重要角色。用户和路由器能在网络中随机移动的Ad ho网络正成为主要研究领域,它准许袖珍终端扩展接入和改进应急通信质量。
现今蜂窝通信系统依靠集中控制和管理,而下一代移动通信系统标准转向固定与移动网络相结合,无隙缝和全方位通信Ad hoc 模式。
Ad hoc 网络没有事先确定的基础设施和网络链路的时间特性,给分组无线网络设计和实施带来一些基本的挑战,它们是:
a) 必须优化设计安全和路由功能,保证分布式结构有效运行;
b) 在网络动态时,降低路由表更新频数和开销来保证链路连接;
c) 在多跳网络中,改进路由协议设计来减少链路容量和等待时间的波动;
d) 全面权衡网络连接(覆盖)、时延、容量和功率预算等指标;
e) 以优化功率管理和MAC设计来减少先进技术的负面效应。
3.2.12网络设计
OSI 网络分层设计已经为通信系统服务多年,随着无线网络的发展和网络功能发生变化,对网络特性的要求也发生了变化,如时延、吞吐量、支持各种QoS多媒体业务动态流量\差错率、频谱带宽、节点连续不断进出网络引起的网络拓扑变化等,这些都对网络设计提出了新的挑战。
4 结束语
以上对4G的目标和关键技术进行了一些探讨,具体的实现还会面临着许多问题。但是4G的曙光已经出现,可以预见,随着技术的进步和网络的发展,下一代的移动通信世界必将会更加灿烂辉煌。 参考文献
1 吴伟陵.移动通信中的关键技术.北京;北京邮电大学出版社,2002。
2 李世鹤.第三代移动通信技术的改进及三代后技术.第三代移动通信TD-SCDMA 技术论文集。
3 雷春娟,李承恕.关于第四代移动通信若干问题的探讨.移动通信2002(06)。
4 樊自甫.3G后移动数据通信的发展探讨.移动通信2002(10)。
Abstract: This paper mainly discusses the interference of common development, satellite communication satellite communication satellite communication development, key technology problems and difficulties, and the processing of satellite communication measures.
Key words: satellite communications; development status; key technology
中图分类号:F626.3
一、卫星通信的含义
从理论上来说,卫星通信主要是通过利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波的通信的一种卫星通讯方式。卫星通讯的水平如何在很大程度上影响了信号功能和水平。就目前来说,卫星通讯在国际通信、国内通信、国防通信、移动通信、广播电视等领域内,卫星通信技术正在迅速的发展,并已经成为世界电信结构中的重要组成部分。
二、卫星通信发展现状
随着科学技术的不断进步,卫星通信得到了快速发展。卫星通信根据不同业务可将其划分为卫星固定通信、卫星移动通信和卫星直接广播等,本文主要通过这三个方面的阐述来体现卫星通信发展现状。
2.1 卫星固定通信现状。全球卫星固定通信要占全球卫星数的一半以上。针对中国而言,中国在2005年时就已经建有国际、国内通信广播地球站80多座,中国已经建成国内卫星公众通信网,使中国边远地区的通信问题得以解决。
2.2 卫星移动通信现状。卫星移动通信是传统的卫星固定通信与地面移动通信交叉结合的产物。卫星移动通信所利用的卫星既可以是静止轨道卫星,也可以是非静止轨道卫星。“国际海事卫星”系统是由国际移动卫星公司经营的全球卫星移动通信系统。该系统自1982年使用以来经历了四代。此系统的应用将用户终端进一步小型化,进一步提高通信数据速率,实现了高清视频直播移动通信。作为国际海事卫星组织的成员之一的中国,其已经建成覆盖全球的海事卫星通信网络,跨入了国际移动卫星通信应用领域的先进行列。
2.3 卫星直接广播现状。卫星直接广播分为电视直接广播和声音直接广播。在卫星电视广播业务中,中国已经坚持覆盖全球的卫星电视广播系统和覆盖全国的卫星电视教育系统,全国共有34座卫星广播电视上行站,卫星电视广播接收站已经超过20万座。中国利用卫星传送广播电视节目是从1985年开始,目前已经有占用33个通信卫星转发器的卫星传输覆盖网形成,其主要对总共47套的中央、地方电视节目和教育电视节目负责。卫星广播电视业务的开展,扩大了农村地区广播电视的有效覆盖范围。2008年6月9日, “中星9号”直播卫星发射升空。该卫星可满足广播电视客户的多层次的需求,在2008北京奥运会期间成功为广大观众传输数量丰富、清晰可靠的广播电视节目。
三、卫星通信关键技术
3.1 数据压缩技术。目前,数据压缩技术已经在数据处理中运用地非常成熟。数据压缩可分为静态数据压缩和动态数据压缩,无论是哪种数据压缩,其在时间、频带、能量上给通信系统带了比较高的效率。MPEG62设计采用了面向对象的方法,目前已被多媒体卫星通信系统普遍应用。
3.2 智能卫星天线系统。通常情况下,根据需要要求通信系统的带宽在2500MHz以上,因此,Ku甚至Q和V波段都被多媒体通信系统的使用。但是,雨衰比较严重的就是K以上波段,此时卫星功率受到限制。因此,对智能高性能天线的研究是非常重要的,采用多波束快速跳变系统,能够构成较大范围的多波束覆盖。蜂窝式天线覆盖图可在低轨道系统中地面接收天线做同频再用使用,并且具有跟踪功能。同步轨道系统形成蜂窝式覆盖图可用多馈源或相控阵天线类进行。
3.3 卫星激光通信技术。未来对卫星通信数据率要求较高,要求其达到数百或数千Mbit/s,因此,激光通信技术在此时是非常重要的。激光通信技术主要在卫星网星际互联中应用。由于星际通信工作是在外层空间,可以将其激光的优点充分发挥出来,星际通信是不受大气层影响。全球卫星通信中“双跳”法能够带来信号长时延,为了减少这一状况,采用“星际激光链路”技术。卫星激光通信技术将为未来的卫星带来较快的发展。
四、卫星通信发展中存在的问题及阻碍
4.1 高速数据业务需求。随着数字化进程和分组交换技术的快速发展,传输高速数据业务的需求越来越高,传统的基于频分多址和码分多址的卫星通信已经难以满足其要求。由于卫星通信长时延的存在,在WAN和LAN中基于竞争的多址方式及差错控制协议均不再适用,因此,位于远地点的LAN利用卫星通信网络进行互联必须要有快速有效的转换协议,还需将时延对实时通信的影响得以减少。
4.2 卫星通信用用宽带IP。目前,基于ATM的传输技术是宽带IP卫星系统所普遍采用的技术。对于ITU-TG.826和I.356的性能指标要求,ATM性能都能满足,这个结论是通过欧美等对卫星ATM层和物理层性能研究测试所的。如果卫星链路要想达到准光纤链路质量,需要系统采用RS块状编码、FEC技术等,并且ATM也可作为卫星系统的数据传输技术。但是事实上,卫星ATM实现起来是比较困难且复杂的,其与现存的卫星传输技术相差较大。
随着信息技术的飞速发展和信息产业的不断扩大,通信领域的人才缺口逐年增大。3G时代的技术革命使通信企业对高职通信专业的培养的人才提出了更高的专业要求。学生除了掌握基本通信、电子理论知识和具备基础实践动手能力的情况下,通信企业对高职移动通信专业学生的岗位适应性和扩展性,新技术、新科技认知度,综合能力素质方面均提出了更高的要求。
一、漳州城市职业学院移动通信技术专业培养目标与特点
(1)漳州城市职业学院移动通信技术专业培养目标。坚持“以就业为导向,以职业素质培养为本位”的指导思想,通过本专业的学习,使学生能够进行移动通信基站建设与维护、3G移动通信产品生产与检修、3G移动通信增值业务开发,掌握现代通信领域的基础理论和应用技术,熟悉常用移动通信系统及3G网络、智能天线等的工作原理,能胜任通信产品生产企业的电子工程师、电子技术员工作,能在通信产品销售和客服等企业担任移动通信终端的硬件维修和刷机等软件维修、通信产品销售工作,并具备一定的可持续发展和创新能力的高素质技能型专门人才。(2)漳州城市职业学院移动通信技术专业主要课程。电路基础、电子技术、高频电子技术、Protel、通信基础理论、C及C++程序设计、光纤通信技术、单片机技术、移动通信原理与系统、移动通信设备、数据通信与网络技术、移动通信终端设备维修、现代交换技术、3G网络优化、带接入技术、信息安全等。(3)漳州城市职业学院移动通信技术专业特色。立足行业优势,培育紧缺人才。2012年2月14日,总投资108亿元的漳州联想科技城项目在漳州正式签约。该项目集科技产业、数字商业、智能生活为一体,包括云计算中心、物联网中心、移动互联中心、综合购物娱乐中心、智能化住宅等项目。凸显实践教学,提高综合素质。通过各种对接岗位的“项目化”实践教学,有效拓展学生的职业素养、形成综合能力,顺利完成从学校到岗位的对接。校企深度融合,创新培养模式。与漳州漳州八达电子有限公司共建校企合作,采用产业驱动,校企融合,岗课一体“三位一体”的人才培养模式。
二、高职移动通信技术课程教学存在的主要问题
(1)传统的课程体系没有密切关注通信技术和市场的革命性改变。一般地讲,3G是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统,未来的3G必将与社区网站进行结合,WAP与WEB的结合是一种趋势,如时下流行的微博客网站:大围脖、新浪微博等就已经将此应用加入进来。而传统的高职移动通信专业课程体系仍沿用传统的电子产品制作实践体系,基础电子、通信理论体系,与信息市场发展和通信市场技术更新没有密切关注。导致高职学生学习后没有办法对最新移动通信系统形成系统的理论认知,对通信新设备、新工艺没有较好的实践动手能力,与通信用人单位的要求有较大差距。(2)传统的课程体系中的教学模式没有根据学生的兴趣出发。“多媒体+板书”的教学模式目前在漳州城市职业学院的日常教学中已得到了较为广泛的应用,高职学生利用多媒体课件,在信号变化及流向和网络构造与运行等方面可以得到更加直观的认知,同时也有利于其加深对移动通信的理解。但移动通信课程所涵盖的内容范围很广,从网络组建到网络认识、从网络维护和管理到网络测试,其中不乏一些相对难以理解的内容,单靠多媒体课件及一些演示动画,很难使高职学生理解透彻,提高实践能力。在整个教学过程中,高职学生仅仅扮演着知识接收者的被动角色,很难融入专业知识学习过程。因此,学习专业知识积极性不高,并导致专业课堂教学效果下降。(3)传统的课程体系中的教材严重偏离教学实际内容。高职学生除了应具有一定的理论知识外, 还应具有较强的分析实际问题、解决现实问题的能力。其教学内容不仅包括需要基本的移动理论知识, 还需要有学生开展大量的实践过程。而现有的移动通信技术专业教材大致分两类: 实践性教材和理论性教材,比较少有适合当前高职教育特色的专业教材,而且通信技术教材的教学内容一般落后于现在通信技术行业应用技术。这样在高职专业学生毕业时,自身的专业技能严重滞后于行业需求,从而形成学生毕业困难。
三、漳州城市职业学院移动通信技术专业课程改革方案的实施
(1)定期组织培训加强专业师资队伍建设。随着科技更新,移动通信技术也跟着更新,那么我们教师也要跟着更新自己传授的知识。而作为应用电子技术教学中作为传授者的教师,教学水平高低不一,接受新我们要有针对性的组织教师进行学习,对于有较高水平的教师更要定期组织培训;并且在教学中多运用现代化多媒体手段进行教学,让学生对所学专业因“兴趣”而学,不是因为“学”而学。漳州城市职业学院电子信息工程系现有教职工26人,其中,教授1人,副高职称7人。博士1人,研究生11人,双师素质教师占58%,专业教师队伍具有较高的业务素质和良好的专业知识,学历、年龄、职称结构合理。同时充分发挥系内高级职称教师传、帮、带作用,认真落实“青年教师导师制”,制定了结对帮助的办法,安排每位高职称教师指导帮助2-3名青年教师的教学和科研工作,促使青年教师早日成熟。此外,还有校企合作单位一批高级技师作为专业实训全程指导教师。(2)及时更新教学内容,紧跟社会发展步伐。由于漳州城市职业学院移动通信技术专业采用的是“3+2+1”的培养模式,学生在校学习时间只有前5个学期,且在第5个学期的中旬漳州城市职业学院会召开大型招聘会,招聘会结束后很多同学就会放弃上课而选择参加企业顶岗实习。为了使这部分学生也能对专业课程的主要相关内容有所了解,并考虑到移动通信技术的现状及未来几年的整体发展趋势,漳州城市职业学院以关键技术内容和共同性的基本理论为基础,以移动技术典型系统内容为支撑,以前沿技术内容为向导,以社会实际应用需求为牵引,对移动通信教学内容进行更新。并对第二代移动通信CDMA网络和GSM网络的专业教学内容进行了有效整合,加重了对第三代移动通信系统的讲解,相应增加了第四代移动通信系统简介、移动通信关键技术应用、课堂设计及专业实践环节部分,使授课内容可以紧跟时展步伐,从而有利培养高职学生的实际应用能力。(3)坚持不断线的系统化岗位能力培养。从岗位技能(移动电话机测试、焊接、组装、维修等)培养来看,漳州城市职业学院通信学生从入学开始,就开始基于工学结合实现综合技能、基本技能、专业技能的不断线渐进岗位综合技能培养;从企业管理能力看,基于校企深度融合实现通信企业运作、通信企业文化、通信职场文化、通信企业管理的不断线训练;从专业外语看,基于现网通信产品实现传输系统、数据通信、程控交换、移动通信系统等通信全网核心模块的系统训练。(4)采用灵活运用多种教学模式和方法。综合运用板书+多媒体+网络化教学手段。对于基本原理和基本方法的证明和推导,仍然采用课堂板书的授课方式;而对于需要形象理解、图示举例以及演示操作的知识点,则采用多媒体课件辅助教学,并充分利用图像、声音、视频、flash 动画等多种形式进行互动式教学。建立网络化教学平台,将课件、批改作业、课后答疑、补充移动通信前沿知识等环节放在教学网站上进行,为师生之间提供更好的交流平台。
参考文献
1 引言
现代通信技术的巨大进步是人类在科学上取得的最具有历史意义的成就之一。由于通信技术的突飞猛进,我们所处的世界已经开始发生巨大变化,生产力从以生产物质能量为主转变到以生产数字知识和新的技术为主,从传统的工业经济步入到了数字知识经济时代,从读写为主的时代转换到视听为主的虚拟时代、数字时代,使人类由以前的语言符号文明进入到更高级的数字文明。如今时代,产业结构的升级和电子通信行业的整体竞争能力取决于电子通信技术的创新能力,能否在国际竞争中处于上游就要看是否能在电子通信方面取得创新。通信技术创新的主要措施,一是建立健全有利于电子通信技术人员脱颖而出的竞争机制,保持电子通信技术创新的核心竞争力。二是强力推进关键技术和基础技术的创新。要在电子通信关键技术和基础技术的创新上投入足够的资源,始终将电子通信核心技术和基础技术的研发放在第一位,突破关键点,以点带面,全面促进现代通信技术的创新。三是始终坚持标准化战略,加强知识产权保护。在电子通信技术的创新中,要始终坚持标准化战略,紧紧围绕电子通信核心技术进行技术创新和知识产权保护,进行电子通信标准化体系建设。四是大力推进电子通信产品的业务创新。电子通信产品的业务推广,不仅有利于电子通信技术的科学发展,加快电子通信技术创新的步伐,而且有利于拓展电子通信产品的产业链,促进电子通信技术开发商同电子通信业务商的合作共赢,为电子通信业的繁荣增砖添瓦。
2 电子通信技术对现代社会的影响
对社会生活方面的影响在于:民众生活质量的提高,社会交往方式的改变,社会关系的改善,社会经济的腾飞等;对于经济的影响:首先通信产业本身是一项高新技术产业,其对经济发展起到的作用非常巨大,其次,通信服务愈发周到,运营商将从多方面满足消费者的需求,另外通信技术的进步使各个产业成本降低,价格下调,价值增高,消费总量提升。对政治的作用表现在:现代通信技术增加了政治的开放性和透明度,在信息网络化的环境下,每个社会个体都能够非常便利地依靠通信技术从信息网络上获得大量的信息,并且主动地参加到社会政治当中去。电子政务,使政府信息透明化,民众更容易参与到政府决策,互动频繁;政府内部各个部门之间的资源相互共享,信息传达更便捷,增强了各部门的协作能力,进而提高了工作效率。在教育现代化方面现代通信技术依然功不可没。随着现代通信技术的发展,我国已经能够逐步实现远程教学,将教育资源在全国范围内进行优化配置。同时,多媒体通信技术的发展使得教育开始变得生动个性,未来教育正是朝着远程、自由、数字化的方向发展。随着通信技术的发展,世界的距离缩短了,地球由原来的大世界变成了地球村。
3对我国发展现代通信技术的若干建议
3.1科学的制定我国信息产业发展战略
自 20 世纪 90 年代以来,主要发达国家均已经将发展信息通讯技术,尤其是互联网经济作为国家发展战略。对此,我国必须积极行动起来,从国家层面将信息通讯技术作为一项核心竞争力,并采取相应对策,从战略高度对现代通信技术发展做出整体规划,为进一步发现并解决制约我国信息产业发展的“瓶颈”问题,推动经济发展和社会进步,应将信息产业作为支柱产业推向国际市场。为确定引导我国信息技术产业发展的关键所在,明确在技术和制度上制约我国信息技术发展的“瓶颈”,应积极跟近世界信息技术的发展趋势,依此制定当前乃至今后以现代通信技术为主体的我国信息产业发展战略。
3.2创建符合我国国情的国家创新系统
信息技术产业的创新和发展,不光光要有大量资源投入,更要建立起一个有利于信息技术产业创新和发展的技术体系。制度、体制、机制的建立和完善是促进信息产业发展的基础和根本。在与技术相关的制度建设中,建立起有利于多个创新主体之间自由交流和合作的符合我国国情的国家创新系统则是关键之所在。目前我国创建国家创新体系拥有很多的有利条件:第一,我国科技教育资源十分雄厚;第二,高新技术产业集群也已经初步成型,并具技术创新和市场开发优势日趋成熟;各个科研型大学和科研院所都进行了相关体制改革,促进了产学研相结合机制的愈发成熟;最关键的是的,我国的社会主义市场经济体制建设相当成功。
3.3加强现代通信技术关键技术的研发
在电子通信技术的激烈竞争中,核心技术和基础技术的创新占领着重要的地位。可以毫不夸张地说,谁掌握了电子通信核心的新技术,谁就在这场博弈中占据了优势地位。要想使我国信息产业实现飞速发展,跻身世界前茅,就必须要在加强相关领域的基础性科学研究的同时加大左右通信技术产业发展的关键性核心技术以及相关技术的研发力度。通信技术创新,关键技术和基础技术的创新是现代通信技术创新基础和后盾,是增强现代通信技术核心竞争力的关键性因素,关键技术和基础技术的创新必然引起人类社会和经济领域的重大变革,对社会生产力的推动力也明显大于其他技术。
3.4培养创新技术人才,充分重视人的价值
任何技术的创新和应用,关键在于人,现代的人力资源管理机制把人才作为优质的资源。信息产业是一项渗透性的产业,通信技术是一项底层的技术,其发展需要全体民众参与进信息的洪流之中,并且有足够量的通信技术人才做保证。但凡是产业之间的竞争其焦点都是人才的竞争,信息产业也不能例外,信息技术人才的整体水平的高低,总体质量的优劣,能够直接左右信息产业的发展。而我国信息技术人才队伍存在着数量的相对稀少、质量的稍微不高、结构的比较不合理等影响现代通信技术发展的突出问题。所以,要抓紧通信学科教育,加大对教育的资金投入,培养掌握通信技术知识并能从事信息产业软硬件产品研究、设计、开发的高素质专业型人才;还需要建立完善的奖励机制,不光能吸引人才,还要能够留住人才。另外,建设好现代通信技术学术带头人队伍,以领导通信技术人才大军,在通信科技前沿领域储备中坚力量、优势力量以及新生力量,以促进信息产业的快速发展。
4 结语
信息产业已经初步成为我国的支柱型产业,我们必须吸取世界发达国家通信技术产业发展的经验和精髓,结合我国基本国情,准确掌握全球信息产业发展的大趋势,认清我国信息产业发展的实际情况,明确我国信息技术产业发展的思路,大力推进我国信息技术产业飞速发展。
参考文献:
中图分类号:TN929.53 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)22-0362-01
4G移动通信技术,是基于远距离无线连接的一种全球语音以及数据网络,可实现快速数据信息准确传输,而且抗干扰能力、兼容率非常的强大。从应用效果来看,4G移动通信技术将成为未来全球通信领域的科技核心所在,并成为未来通信技术走向商业化不可或缺的手段和途径,其在现代通信行业发展过程中的作用不可小觑。
一、4G移动通信技术的特点分析
(一)传输速度更快
由于4G移动通信技术一开始就是为了能够提高GSM蜂窝式电话和移动终端访问网络的速度,因此4G移动通信技术给人们最深刻的印象就是传输速度快、通信速度快的特点,传统的2G通信最高的传输速度率是32Kbps,而3G通信最高的传输速度率也只能达到2Mbps/s,经专家分析,4G移动通信技术的传输速度率能达到100Mbps/s至200Mbps/s,这就相当于4G移动通信技术速度比目前手机的传输速度高出万倍左右。
(二)通信更加灵活
传统意义上的手机主要功能是打电话、发信息,随着通信技术的发展,4G手机已不再是传统的“电话机”的作用,从发展角度来说,它已经向一台小型“电脑”的方向发展,人们更愿意在手机上查询及上网,而且4G移动通信技术不仅仅只局限于手机,目前在手表上也开始应用,这使人们的通信变得更加灵活。融合4G通信技术的通信工具,通信方式非常灵活,不仅局限于传统通信、视频等途径,更重要的是完善终端服务,促使终端设备可以随时连接无线网络,应用于通信环境,不限制时间、地域,共享网络信息。因此,人们只要4G在手,一切通信问题都可以解决,只要双方都在网络状态下,双方可以随时实现视频交流、联网游戏等,这使通信变得更加灵活多样。另外,由于4G移动通信技术不受年龄、阶层限制,因此它可以满足任何人的需求,只要个人根据自己的需求改变网络就可以达到不同的需求,这不仅使通信变得更加灵活,也使生活变得更便捷。
(三)智能性能更高
4G移动通信技术的智能性能越来越高,它可以实现不同类型的多媒体通信,4G移动通信技术不仅在外观和造型上具有智能化特点,它还能在实现人们难以想象的功能,例如,在4G移动通信技术网络状态下,人们可以坐在家中查询电影院的出票及座位情况,还可以根据自己的喜好选择想要的座位,更神奇的是,通过4G移动通信技术还可以让手机记录你所要备注的内容,在指定时间内它会通知和提醒主人应该做什么事情,不应该做什么事情,这就相当于管家一样,能够将所有事情都安排得妥妥当当。如果闲来无聊,人们还可以运用4G移动通信技术搜索视频、直播等。
(四)兼容性更平滑
4G移动通信技术虽然智能性能高,但想要得到更多人的支持和使用,还需在兼容性上做出很大的努力,4G移动通信技术应该能够使不同用户在投资较少的情况下实现全球漫游、接口开放等。
二、4G移动通信技术应用分析
(一)OFDM技术应用实践
4G移动通信中的OFDM技术,作为整个通信系统的核心技术手段,该技术实际上是一种多载波调制技术。之所以OFDM技术能够成为4G的核心,主要原因表现在以下几个方面:①OFDM技术的频谱利用率较高。基于OFDM技术的应用,4G移动通信系统频谱效率得以大幅度的提升。②OFDM技术抗衰落能力非常的强,基于该技术的应用,可将用户信息资料通过子载波实现网络传输,使4G移动通信系统具备良好的抗衰落能力。③OFDM技术传输速率较高。通过上述分析可知,网络传输速率非常的高,它是4G的一大特点。OFDM技术应用于4G移动通信以后,因该技术具有较强的自适应能力,可使子载波根据信道情况选择适合的调整方式,这样可以实现数据信息的高速传输,4G移动通信传输速率也会随之大幅度的提高。
(二)MIMO技术应用实践
4G移动通信可容纳海量的信息数据传输,主要得益于4G移动通信中的MIMO技术手段,该技术主要采用分立式的多天线技术方法,可以实现空间的有效分集。在通信实践中可将网络通信链路进行分解,使其分成多个相互并行的信息通道,以此来提升网络带宽的信息数据容量;同时,4G中的MIMO技术具有较强的抗干扰能力以及抗衰落性,这些特征和优势为4G时代的大数据传输提供了有力的保障。在4G中引入MIMO技术,可使其数据传输量更大。
(三)智能天线技术应用实践
4G移动通信中的智能天线技术,采用的是SDMA技术方法,即空时多址技术手段。对于SDMA技术而言,其可利用各种类型的信号在信道中传输,因方向不同而表现出一定的差异,可区分不同信号特性,以此来改变传输信号有效覆盖面。智能天线技术的应用,可实现信号传输中自动检测环境变化,为客户端提供良好的传输信号,这样即可减小干扰噪声。4G移动通信中的该技术应用,不仅可以有效改善信号传输质量,而且可以有效增加数据信息的传输容量。
(四)软件无线电技术应用
4G移动通信中的网络数据实时传输过程中,弱项确保移动通信终端接口适应各种类型的网络接口,则需在4G系统中有较为复杂的应用程序。4G系统中引入软件无线电技术以后,可以有效解决这一问题;软件无线电技术,以处理数字信号为核心技术手段,基于无线电微电子技术的配合应用,使4G通信系统可让用户实时传输网络数据。
三、促进4G移动通信技术持续发展的建议
(一)加大宣传力度
目前国内4G通信技术仍处于初级发展阶段,很多新技术、新产品服务,均尚完善。移动通信在设施建设、广告宣传上所做的相对比较科学,特别是在平台建设层面上,更加注重多元化的盈利模式创新;同时,根据移动行业特点,企业优势与不足,参考市场需求,积极推出多元化的服务策略以及营销模式,这有利于促进了国内4G通信技术快速发展。加强广告宣传,无疑是运营商们推行新技术(4G)有效手段和途径,特别是精准市场划分以及认知程度的提高,可以促进4G通信技术的发展以及与人类生产生活的相互协调。
(二)加强科技创新
新技术的研发是4G通信技术与人类生产生活完美结合的基础,在新技术研发和创新过程中,技术人员应当深入调研市场现状,该措施可实时跟踪客户信息,这对产品和技术的研发与创新具有非常重要的作用。实践中,为了能够有效提高通信技术和设备需求量,移动通信运营商在设备与技术结合过程中,应当进行及时的改进和创新,其中较为重要的是提供比较方便的移动设备和客户端。以移动终端设计为例,应当采用比较适合用户生活习惯的相关操作,而且技术人员以及科研人员应当不断研发、创新数据。
(三)完善和健全市场机制以及通信产品标准
移动市场资源优化配置,起到了非常重要的基础调节作用。基于当前电子商务发展情况分析,4G通信技术仍处于初级发展阶段。,4G技术缺乏市场准入机制以及国标和行标,同时也缺少法律法规对移动通信技术发展和应用必要的指引和规约。完善和健全市场机制是4G通信技术科学合理发展的有效途径和方法,产品制定标准是市场机制的得以完善的前提条件。在此基础上,4G通信技术与市场需求之间可形成平衡点,这有利于双方的良性互动。
总而言之,4G移动通信技术是通信技术发展的必然趋势,随着4G移动通信技术在人们各方面的应用和普及,改变了人们的生活方式,在一定程度上对社会发展起到了推动作用,目前人们应该进一步研发4G移动通信技术,使之变得更加完善,让人们真正走上互联网时代。
参考文献