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移动通信导论范文

发布时间:2023-10-12 17:42:41

导语:想要提升您的写作水平,创作出令人难忘的文章?我们精心为您整理的5篇移动通信导论范例,将为您的写作提供有力的支持和灵感!

篇1

1.介绍

移动通信中,提供给用户和无线网络基站之间通信的频带宽度是有限的。因此,随着手机用户的普及,这个有限的资源成为移动通信系统发展的瓶颈。为满足信噪比要求,本文从以下三种基本的干扰:同信道干扰,同区域干扰,邻道干扰考虑来设计网络。

无线频率传播和预期的通信量作为某些信道分配给某个区域时是否会产生干扰的决定因素。通信量也可以用来预测每个区域内所需要的信道数目。信道分配问题可以分为两类。第一类:在满足整个系统无干扰的情况下,最小化所需的信道数,以节约有效的频率资源。这就是参考[1]中提到的信道分配问题1(CAP1).第二类:在大多数实际应用中,无法提供足够可用的信道确保无干扰的信道分配,只能最小化整个系统内的干扰,满足各区域对信道数量上的需求。这就是参考[1]中提到的信道分配问题2(CAP2)。近几年来,一些启发式算法(HeuristicApproach)([2],[3],[4])等多种算法被用来解决信道分配问题。但由于算法的一些局限,往往结果并不理想。

基因算法GA的本质:全局性概率搜索算法,是可行的搜索技术,用定长的线性串对问题的解进行编码,通过复制、交叉和变异等遗传操作改变个体的结构。个体作为搜索对象。根据适应度进行选择,决定个体是否参加复制、交叉等遗传操作,得到的返回值后,代入适应度函数求出子染色体树的适应度(适应度:表示了个体产生的效益,是个体优秀程度的度量)。取适应度最大的作为最优子个体。

已经有大量的例子使用基因算法GA来解决信道分配问题.例如,参考文献[12],[19],[20],[21],[22]使用基因算法来解决信道分配问题1(CAP1)。[23]和[24]用公式描述了CAP2,但是它们只对无干扰的情况感兴趣。参考文献[16]中依据基因算法给出了解决信道分配问题2的独特的公式,在本论文中,就依据这个公式,将无干扰条件作为软限制条件(Softconstraint),而将各个小区所需要的信道数作为硬限制条件。我们用十个基准(benchmark)问题来进行模拟仿真,并将结果与其它算法获取的结果相比较。

2.信道分配问题

假设一个无线通信网络,它有N个小区和M个通信信道。小区i的信道需求(由预期的通信量求出)为Di个信道。电磁波的传播方式可以决定在频域中两个信道之间能保证没有干扰的最小距离。这些最小的距离存储在的对称矩阵C中。我们回顾一下Smith和Palaniswami[4]提出CAP2的数学模型:

其中;.如果,就是说小区j和i分别分配到信道k和信道l。分配所引起的干扰程度可以由张量中的一个元素进行计算,其中是信道k和信道l在频域中的绝对距离。当时,干扰的程度最大。干扰随着两信道间距的增大而减小。减小整个网络中的干扰程度的问题就可简化,即:

最小化:

(1)

限制条件:

(2)

(3)上述提到邻近因子张量P是一个三维矩阵。立方体正前平面对角线被置0的矩阵C。张量的第三向线成线性减少,因此张量的有效深度为矩阵C的最大对角线值,它由递归方法生成:

(4)

3仿真结果

在我们的仿真试验中,采用了参考文献[16]推荐的方法,初始化一组满足限制条件的个体。每个个体是一个的矩阵的解。每一行代表一个小区内的分配方案。每一行内的1的数量代表了分配给该小区的信道数目。根据前面介绍的基因算法,进行行间交叉,行内变异的算法。这样,每次生成的新解都可满足限制条件。我们用等式(1)来评估每个个体的适应度,并根据适应度来选择用于生成下一个族群的个体。

果”0”代表无干扰分配。我们可以看出对于HEX2和KUNZ1我们获得了比其带爬坡的Hopfield神经网络算法(thehill-climbingHopfieldnetwork(HCHN))[8]中更好的数据.在仿真过程中,一些参数,例如交叉操作机率,变异操作机率和族群大小都需要去设定.我们是通过反复试验来设定这些参数的.

到目前为止,许多研究者已经研究了在保证无干扰情况下最小化所需信道数的问题。而本论文则是针对那些实际可用信道数少于无干扰所需信道数的实际问题,研究在有限的信道的条件下来最小化生成干扰的的可行性方案,这将会很有实际应用价值.

基因算法是一个有趣的方法,它是从点到点的全局搜索,在解决优化组和问题时,可快速获取更优的解。基准问题的仿真结果表明基因算法可得到比其它方法更理想的结果,即在满足需求限制的条件下,使得信道分配带来更少的干扰的解决方案.

更高级的基因算法诸如并行基因算法(parallelGA)和微基因算法(microGA)可以在短时间内解决信道分配问题2,得到更好的结果.基因算法(GA)特别适合于在高速并行计算机上运算.目标函数和限制条件可同时执行,对整个族群操作运算,通过交叉和变异操作生成选取新一代适应度更高的子族群参数。因此对硬件性能要求高,直接关系到运行时间长短,效率问题.

在一台高速并行机上,基因算法预计能以几K倍的速度处理很多问题,K是入口尺寸大小。即使要并行的评估的个别问题功能有效性,也可在最短时间内获得最佳解决办法。REFERENCES

参考文献

1K.Smith,“Solvingcombinatorialoptimizationproblemsusingneuralnetworks,”Ph.D.dimerfation,UniversityofMelboume,Australi41996.

2D.Kunz,‘‘SuboptidsolutibniobtainedbytheHopfield-Tankneuralnetworkalgorithm”,BiologicnlCybernetics,vol.65,pp.l29-133,1991.

3F.BOX,~‘‘Aheuristictechniqueforissigningfrequenciestomobile:radionets,”IEEETrans.Veh.Techno/.,vol.VT-27,no.2,pp..57-64,1978.-~

4M.:Duque&to&D.KunzandB.Ruber,“Staticanddynamicchannelassignmentusingsimulatedannealing,”NeuralNehvorkrinTelecommunications.B.YuhasandN.&sari,E&.Boston,MA:Kluwer,1994.

5M.Sengokq“Telephonetrafficinamobileradiocomunicationsystemusingdynamicfrequencyassignments,’’IEEETrans.Veh.Technol..vo1.29,no.2,pp.270-278,1980.

6A.Camst,“Homogeneousdistributionoffrequenciesinaregularhexagonalcellsystem,”IEEETrans.Veh.Technol.,vol.31.no.3,pp.132-144,1982.

7A.Gamst,“Somelowerboundsforaclassoffrequencyassignmentproblems,’’IEEETrans.Veh.Technol.,vo1.35,no.I,pp.8-14,1986.

8K.SmithandM.Palaniswami,“StaticindDynamicChannelAssignmentusingNeuralNetworks”,IEEEJoumlonSelectedAreasinCommunications,vol.15,no.2,pp.238-249,1997.

9E.Falkenauer,Geneticalgorithmsandgroupingproblems.Chichester,England:Wiley,1998.

10R.Matbarand1.Mattfeldt,”Channelassignmentincellularradionetworks”,IEEETrans.Veh.Technoi.,Vo1.42,pp.1421,Feb1993.

11.S.KitqS.H.Park,P.W.Dowd,andN.M.Nasrabadi,“Channelassignmentincellularradiousinggeneticalgorithm”,WirelessPersona:Commun,vo1.3,110.3,pp.273-286,Aug.1996.

12D.BeckmannandU.Killat,“Anewstrategyfortheapplicationofgeneticalgorithmstothechannelassignmentproblem”,IEEETrans.Veh.Technol.,vol.48,no.4,pp.1261-1269,July,1999.

13E.DavidGoldberg,Geneticalgorithmsinsearch.optimization,andmachinelearning.Reading,Mass.:Addison-WesleyPub.Co.,1989.

14K.Deb,“Multi-objectiveOptimizationUsingEvolutionaryAlgorithms”,JohnWiley&Sons,2001.

15LawrenceDavis,HandbookofGeneticAlgorithms.NewYorkVanNosbandReinhold,1991.

16K.A.Smith,“Ageneticalgorithmforthechannelassignmentproblem.”IEEEGlobalTechnohaConference,vol.4,1998.

17DonaldE.Knuth,TheArtofcomputerprogramming:FundnmentalAlgorithms.nirdEdition.Reading,Mass:Addison-WelseyPub.Co.,1997

I8T.Kohonen,“Self-organizedformationoftopologicallycorrectfeaturemaps,”Biol.Cybern.,vol.43,pp.59-69,1982.

19A.ThavarajahandW.H.Lam,“Heuristicapproachforoptimalchannelassignmentincellularmobilesystems,”IEEProceedingsCommunications,vol.1463,pp.196-200,June,1999.

20G.ChahbortyandB.ChaLborty,“Ageneticalgorithmapproachtosolvechannelassignmentproblem~incellularradionetworks,”Proc.I999IEEEMidnight-SunWorkshoponSoftComputingMethodsinIndustrialApplications,pp.3439,1999.

21M.Williams,“Makingthebestuseoftheairways:animportantrequirementformilitatycommunications,”Electronics&CommunicationEngineeringJoumal.v01.12,no.2,pp.75-83,April,2000.

22F.J.Jaimes-Romero,D.Munoz-Rodriguez,andS.Tekinay,“Channelassignmentincellularsystemsusinggeneticalgorithms,”IEEE46thVehicularTechnologyConference,vol.2,pp.741-745,1996.

篇2

中图分类号:J712 文献标识码:A 文章编号:1673-2596(2013)11-0240-03

杨丽萍用一曲《雀之灵》让中国观众记住了洁白的孔雀形象,也让世界记住了这位来自云南的原生态舞者。她将自己对孔雀形象的理解,将自己对生命的了解融入了手指、腕、臂、腰等技巧动作中,让人们感受到了一股超凡脱俗的气质,看到了一个高贵纯洁的艺术形象。当然,还有无数的艺术家用技巧和情感的合二为一为我们奉献了一个个经典的舞蹈作品,让我们在精美绝伦的舞蹈动作中感受到了生命的震撼与可贵。这也让我们沉思,怎样才能实现舞蹈表演中技巧动作与内心情感的和谐和统一?

一、关于舞蹈表演中技巧动作与内心情感的概述

1.技巧动作在舞蹈表演中的重要性。人们欣赏舞蹈,欣赏的舞蹈整体的编排、舞台的布置,还有一个最重要的因素就是舞蹈演员的表演。在舞蹈表演中,当舞蹈演员做出高难度劈叉动作、跳跃旋转动作或者超出观众想象的极限动作时,观众往往会凝神屏息,往往会不由自主地大声叫好。这说明,舞蹈演员的技巧动起着吸引观众注意力的重要作用。舞蹈表演的实践也证明,平淡无奇、没有张力的技巧动作往往会让观众感觉索然无味,而充满张力、技术含量高的动作往往能博得观众喝彩。而从舞蹈表演本身来说,舞蹈技巧也是其最为重要和精彩、最能吸引观众眼球的部分。正是因为技巧动作在舞蹈表演中的重要作用,很多舞蹈演员为了持久地吸引观众注意力,不断地创新着技巧动作,不断地挑战高难度的技巧动作。需要注意的是,舞蹈不是靠单一技巧动作就可以吸引观众的,必须要注意舞蹈动作的连续性和突出性,某一个高难度的舞蹈技巧动作只是为把观众带向一个情绪的,而不是为了哗众取宠。因此,要特别注意技巧动作整体的编排,要让技巧为舞蹈服务。

2.内心情感在舞蹈表演中的重要性。首先,舞蹈和音乐艺术不同,它需要通过视觉来传递,观众通过肉眼观察才能看到舞蹈的形,才能看到舞蹈动作。而在这种特有的传递方式下,舞蹈演员自身的情绪、动作、甚至一个席位的表情都会被观众收入眼底,观众通过舞蹈演员的表情,可以感悟舞蹈本身所要表现的情感,可以感受到舞蹈中的主角思想活动和心理活动的变化。如果没有这种情绪的渲染,那么观众欣赏的就只是舞蹈的技巧动作,并不能从舞蹈中获得感性认知。而如果在舞蹈表演中能够充分表现出情感要素,把主角人物内心的挣扎和纠结,把人物的涅通过舞蹈表现出来,那么就能够达到通过舞蹈传情的目的。这种情感的传达力量是巨大的,它能够触动观众神经,能够让观众感受到灵魂的洗涤,进而会激发观众与舞者之间产生情感的交流与互动,会实现艺术的共鸣。由此可见,内心情感在舞蹈表演中的地位是不可取代的,它是决定舞蹈表现力、决定舞蹈成败的关键。外行看热闹,内行看门道。只有当舞蹈以独特的感情形式表现和存在时,它才能够带给观众真正的视觉享受。

二、关于舞蹈表演中技巧动作与内心情感和谐统一的重要性

技巧动作和内心情感都是舞蹈表演中的关键要素,二者缺一不可,缺失了任何一个部分,舞蹈对观众而言就会失去吸引力,无法让观众感同身受。因此,在舞蹈表演中,必须要想方设法实现技巧动作与内心情感的和谐统一。具体来说,实现二者和谐统一的重要性表现在以下几个方面:

1.技巧动作与内心情感的和谐统一是舞蹈艺术表现的需求。舞蹈是一门艺术,这种艺术不是几个复杂的、高难度的技巧动作就能表现的,也不是只靠情感的渲染就能成功表现的。形象一点来说,只有技巧没有情感的舞蹈,就像只加了盐,没有加其他作料的食物,能吃但是很难让人吃得香;而只有感情没有技巧的舞蹈,则就像添加了无数作料,却唯独少了盐的食物,也会让人觉得索然无味。因此,想充分地表现舞蹈这门艺术,必须要坚持技巧动作与内心情感的融合。既要让观众欣赏到高难度、精湛的技巧动作,也要让观众感受到舞蹈独有的精神色彩,只有实现二者的充分融合,于技巧中表情感,于情感中展现技巧,才能呈现出极具艺术含量和艺术品质的舞蹈作品。只有当舞蹈演员在表演中将自己内心的情感充分调动,并通过具体的肢体动作表现出来,才能让欣赏者感受到独特的肢体语言。可以说舞者的每一个动作都是在传情。比如蒙古舞中雄鹰展翅的动作,鹰是蒙古草原的一种象征,雄鹰展翅是蒙古草原一个极普通的艺术形象,却又展示了蒙古人民勤勤恳恳、渴望过上幸福生活的美好愿景。也就是说,是情感造就了动作的独一无二,是情感促使动作更具美感。

2.技巧动作与内心情感的和谐统一是观众对舞蹈艺术的欣赏需求。观众欣赏舞蹈多是基于内心需求,他们希望通过欣赏舞蹈达到一种艺术的享受,一场视觉的盛宴。如果舞蹈演员在表演中一味地追求技术动作的高、精、尖,一味地在动作中求新、求异,而忽略了内心情感的表达,那么在观众眼中,舞蹈和杂技也就没什么区别,舞蹈独有的魅力就很难展现,观众也就很难在舞蹈中获得感性认知,产生情感共鸣。这样的舞蹈对观众来说,只能吸引他们的眼球一时,不可能让观众久久回味。而如果舞蹈演员在表演中只追求情感的表达,想方设法向观众表达舞蹈中主人公的情感诉求,而忽略了手、臂、肚、腰等基本技巧动作的展现,那么在观众眼中,舞蹈还不如话剧精彩,舞蹈独特的舞台张力就无法体现,观众也很难被吸引。因此,观众对舞蹈的诉求决定了其必须坚持技巧动作与内心情感的和谐统一。

三、实现舞蹈表演中技巧动作与内心情感和谐统一的建议

实现舞蹈表演中技巧动作与内心情感的和谐统一,能够充分展示舞蹈的魅力,能够让舞蹈舞台表现出极大的张力,能够让舞蹈演员将所饰演角色表现得淋漓尽致,能极大地引发观众共鸣,可以达到一种空前的情感交流。因此,要注重技巧动作和内心情感的融合,使二者有效互补,共同为观众打造视觉盛宴。舞蹈角色的内心情感并不是靠舞蹈演员口述来实现的,不是要舞蹈演员通过描述表达自己的内心情感。实现二者的统一,指的是在技巧动作中,巧用面部表情、眼神、“气”等动作,来展现舞蹈动作的同时,将舞蹈角色内心的情感也淋漓尽致地演绎出来。以下是实现二者和谐统一的一些建议:

1.将舞蹈技巧动作和面部表情统一起来。一个人或高兴、或愤怒、或忧伤,面部表情最能表达这种情绪。因此,注重舞蹈演员面部表情的训练一直是舞蹈演员情感训练的重要内容,管理不好自己面部表情的舞者注定是失败的,面部表情僵硬的舞者,会让观众产生抗拒心理,会让观众丧失欣赏兴趣。因此,一个舞蹈演员必须善于管理自己的面部情绪,在舞蹈技巧动作的训练同时,也要注意训练自己的面部表情。面部表情的训练并不能一蹴而就,需要进行专项训练,坚持基本功训练和面部训练的统一。首先,训练舞蹈演员的肢体控制能力,让舞蹈演员可以轻松驾驭自己的肢体,做出各种舞蹈动作,并让舞蹈演员渐渐找到肢体感觉,在训练中保持动作的优美,上下身保持协调,保证动作的准确到位;然后要让舞蹈演员掌握不同舞蹈的音乐风格。

以舞蹈作品《小小水兵》为例,该作品坚持朴素的舞蹈表现方式,通过对小小水兵这个形象的演绎,表达其深深的爱国情感。这个舞蹈之所以能够成为少儿舞蹈中的经典作品,在于其通过舞蹈演员欢快的跳跃和翘腿晃悠以及下后腰、仰卧在地等动作,表现了小小水兵的生活状态,同时,通过舞蹈演员沐浴在晨光下的微笑惬意的面部表情和注视大海时留恋、深情的面部表情,让观众在欣赏小小水兵生活的同时,感受到了他们特有的朝气和活力,激发了观众的爱国感情。在训练时,不但要让舞蹈演员掌握下后腰等基本动作,还要训练他们的面部表情,让他们想象并通过面部配合表达出早晨起来看到了蓝天碧水时、呼吸到清晨海上新鲜的空气时惬意的享受。通过独特的“Z”技巧造型和小小水兵恰到好处的表情,极容易让观众认可小小水兵可爱充满朝气的形象。

同时,技巧动作与内心情感和谐统一中的面部训练还要有针对性。要让舞者学会用头、用嘴巴、用眼睛演绎不同的面部表情。比如舞蹈人物愤怒时,不但肢体动作要硬,要有力度,舞蹈演员也要做出相应的或瞪圆眼睛或凶神恶煞的表情。而如果要表达惊吓的表情,舞蹈演员要适时张开嘴巴或者用手遮住眼睛;要表达害羞,则要面露微笑,用手轻掩半边脸庞;要表达悲伤的表情,就要保持嘴角弧度向下,或者让下嘴唇往外翻;要表达快乐的表情,则要然嘴角上扬,并咧开嘴,传达出正在大笑的感觉。

2.要注重技巧动作和眼神的和谐统一。我们常说一身的戏在脸上,一脸的戏在眼上。眼睛是心灵的窗户,通过一个人的眼睛可以看清这个人的内心世界,眼神是反应内心情感的点睛因素,如果只是通过丰富的面部表情,比如嘴部的动作等来表现情感,无疑缺乏厚度和灵性。而有了眼神的装点和修饰,整个舞蹈就会变得有力起来,整个舞蹈的美感也就可以充分体现。在舞蹈中,我们把眼神定义为一种神韵,一个有神韵的舞蹈演员,才能将舞蹈演绎得淋漓尽致,才能让不同的舞曲、不同的舞蹈内涵展现给观众。以我国的少数民族舞蹈为例,不论是维吾尔族舞蹈还是蒙古族舞蹈,通过舞蹈演员眼神的柔和美,就可以让观众感受到少数民族热情好客的情谊。同时,眼神能反映一个人的内心世界,忧郁的眼神能够让观众感受到舞蹈演员演绎的是一个处在情绪低落期的角色,明亮的眼神能够让观众感受到舞蹈演员演绎的是一个开朗的角色,兴奋调皮的眼神能够让观众感受到一个活泼的舞台形象。不同的眼神总能向观众传递出不同的情感,让他们产生不一样的情感共鸣。从这个意义上说,舞蹈作品和美术作品一样,都要具备传神的特性。

坚持技巧动作和眼神训练的和谐统一讲究的是舞蹈演员感受、身体、眼和气的协调,这是舞蹈的精髓所在。通过眼神发出信息,能够让观众第一时间了解舞蹈角色的内心情绪,同时,它能够让观众与舞蹈演员之间形成一种无声的交流。既要保持动作的干净,也要直接用眼神传递感情。

眉目可以传情,因此在舞蹈训练中,要坚持技巧动作和眼神训练的融合。首先,可以让舞蹈演员进行定眼训练。可以让舞蹈演员在压腿或者劈叉时,让他们的眼睛盯着一个设定好的目标,可以正视,也可以斜视。具体的做法是,在舞蹈演员身体3米左右的地方选择一个不明显的点,保证点的高度与舞蹈演员眼睛的相平。然后让舞蹈演员睁大眼睛,并保持双眼对标记点的正视,要注意他们眼神的集中,避免眼神涣散。为了保护舞者的眼睛,在定眼一段时间后,可以让舞蹈演员稍事休息,而后再进行反复的定眼训练。斜视训练和正视训练基本相同,需要注意的是要调整角度,舞蹈演员眼睛和注视的目标点之间保持二十五度左右的斜角。其次,对舞蹈演员进行转眼训练。所谓转眼,就是让舞蹈演员灵活地控制眼珠,让其在眼眶里可以随意来回转动。比如让舞蹈演员眼球由正前方开始,移到眼角处,并左右眼角来回运动,坚持反复练习;或者让舞蹈演员眼球由正前方开始,进行上下左右转动,注意在向上转动时,不要抬眉,避免带出其他情绪因素,影响内心情感的表达。同时,可以训练舞蹈演员眼球转动的快慢,让他们进行快速和慢速的交替反复训练。只有让舞蹈演员的身体技巧和神韵集合起来,才能让舞蹈体现出独有的魅力,才符合舞蹈的审美内涵,才能让舞蹈演员在舞台上身心并用,让舞蹈显现出艺术魅力。

3.注重技巧动作和“气”的和谐统一。舞蹈演员作为一个独立的个体,有自身的喜怒哀乐,这是作为人的真实情感。但是舞蹈演员在表达中不能只表现自己的情感,而应该把自己的情感与舞蹈角色有机地结合起来,要通过自身的演绎来表达和传递舞蹈中的情感,只有这样才能达到以舞传情的目的。而“气”是表达舞蹈角色内心情感的关键要素。通过气的用法的不同,比如呼吸的长短、呼吸的速度等,都可以反应舞台角色的性格特点,反应舞台角色的社会地位和生活背景。通过气、通过呼吸特点,可以让舞台角色内心的踌躇、对事物的冷漠、轻视或真挚的情感表现出来。比如如果舞蹈演员要表现一个劳动者,那么他在舞蹈表演中就要口鼻兼用,表现出劳动者较重的呼吸;如果其表演的是一个有高贵身份的角色,那么就不能用口出气而应该用鼻子呼吸。同时,在舞蹈表演中,如果需要表现出角色的英勇和无谓,那么舞蹈演员就要收腹挺胸,让气贯于胸。合理地用气能够让舞台人物的形象更突出,能给观众呈现更具舞台说服力和表现力的艺术形象。

综上所述,舞蹈作为一种视觉艺术,有其独特的表现形式,无论哪种形式,都必须坚持技巧和内心情感的和谐统一。也就是说,一个完整的舞蹈,不仅要包含完整流畅的技巧动作,还要蕴含感情,如果不注重技巧动作的运用,那么整个舞蹈就会变得平淡无奇,就很难有亮点,很难吸引观众,也很难呈现舞蹈的力量和形体美;而如果不注重内心情感的表达,那么舞蹈就会变成简单的技巧动作的呈现,舞蹈的艺术表现力将会缺失,舞蹈将会失去其生命,很难引起观众共鸣。因此,要加强舞蹈演员的训练,在技巧训练的同时,加强内心情感的表达训练,实现表演中二者的互相融合、互相促进,为观众奉献真正的经典。

参考文献:

〔1〕吴迪.舞蹈中情感与动作的关系[J].辽宁广播电视大学学报,2011(1).

〔2〕惠勇.如何加强舞蹈表演中的情感因素[J].大众文艺,2012(22).

篇3

2009年,在无锡,温总理提出了“感知中国”示范中心的建立,标志着我国物联网产业的启动。物联网是我们国家重点发展的战略技术,如果在物联网方面落后了,我们在下个世纪,在未来的100年,就会全面落后。物联网的发展,受制于通信技术。目前三大运营商,都已经进入4G阶段,技术不断成熟,通信功能日益强大,业务不断的扩展,4G通信技术在物联网中的应用,广受关注。4G通信技术,已经为物联网的发展,提供了强大的技术支撑。

一、物联网基本概念

物联网是新一代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是:“Internetofthings(IoT)”。顾名思义,物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:其一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于网络的融合中,也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。因此,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。物联网作为一个新经济增长点的战略新兴产业,具有良好的市场效益,《2014-2018年中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》数据表明,2010年物联网在安防、交通、电力和物流领域的市场规模分别为600亿元、300亿元、280亿元和150亿元。2011年中国物联网产业市场规模达到2600多亿元。2014、2015年的Gartner技术成熟曲线中,物联网技术都实现了登顶,而2016年曲线中又出现了物联网平台技术。伴随着NB-IOT以及LTE-V在3GPP协议冻结,5G网络面向的3个场景中有2个均为物联网应用,物联网行业终于迎来通信运营商的加入,首次大规模商用在即。NB-IoT是第一个面向物联网的运营商级别通信协议。三大运营商都在2017年大规模商用NB-IoT,LoRa、SigFox、Ingenu、NWave等一系列技术均不同程度的活跃起来。NB-IoT将在低耗能、低信息量、巨量化传感器网络中应用,领域包括:①以水电气的智能抄表业务为代表的智能家居业务;②以邮筒、垃圾箱、路灯、下水道、停车位管理为代表的智慧城市业务;③以快递、宠物、畜牧业、儿童老人跟踪为代表的智能追踪业务;④以可穿戴健康设备为代表的智能医疗业务;⑤其他工业领域小规模、长时间数据收集案例或周期性控制应用。

二、4G通信技术在物联网中的应用

第四代移动电话行动通信标准,指的是第四代移动通信技术,外语缩写:4G。该技术包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式(严格意义上来讲,LTE只是3.9G,尽管被宣传为4G无线标准,但它其实并未被3GPP认可为国际电信联盟所描述的下一代无线通讯标准IMT-Advanced,因此在严格意义上其还未达到4G的标准。只有升级版的LTEAdvanced才满足国际电信联盟对4G的要求)。4G是集3G与WLAN于一体,并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G能够以100Mbps以上的速度下载,比目前的家用宽带ADSL(4兆)快25倍,并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外,4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署,然后再扩展到整个地区。很明显,4G有着不可比拟的优越性。2017年全球运营商迎拐点,相对乐观但有不确定因素。我们认为总体上通信行业2017年应该会好于2016年,主要有政策推动:运营商混改列入第一批试点名单,引入互联网巨头或直接流量经营、数据经营转型,全面形成“云管端”闭环,行业形态有望重塑;以及技术周期推动:5G标准制定关键阶段,下半年海外运营商同步实现商用。全球市场运营商资本开支迎来拐点之年,增速触底。我们预期2017年全年全球通信设备市场仍将有3%的小幅下降,但在下半年资本开支有望触底反弹,4.5G网络扩容,5G及物联网的投资开始加大;国内厂商份额提升,全球市场占据半壁江山(无线通信市场,华为市场份额第一,达到35%;中兴稳健上升,从2010年市场份额6%提高至12%,表现抢眼。

参考文献

[1]瞿中,熊安萍,蒋溢.计算机科学导论(第3版).北京:清华大学出版社,2010年3月

[2]PeterNorton著;杨继萍,钱伟等译.计算机导论(第6版).北京:清华大学出版社,2009年1月

[3]郭卫斌,杨建国.计算机导论.上海:华东理工大学出版社,2012年8月

[4]吴功宜,吴英.物联网工程导论.北京:高等教育出版社,2012年7月

篇4

二、剧本式的课程改革方案

2.1教学内容

这门课程是从系统总体的角度去介绍整个通信工程专业,由浅入深的介绍当前主流的各种电信技术的基本原理和应用,拓展学生的专业知识面。课程的教学设计基于CDIO的思想,以项目设计为导向、以能力培养为目标,采用专题项目制教学法,充分调动学生学习的主动性,提高学生积极思维的能力。课程教学内容包括专业概论课和四个专业方向专题,共5个部分。

2.2教学过程

除专业概论课外,每个专业方向专题分四部分:第一部分:教师授课。教师从一个本专题典型项目着手,由浅入深的展开专题介绍,让学生对本专题的主要原理、技术和应用有初步认识。第二部分:专题任务设置。在学生对本专题有初步认识的基础上,教师将一个或几个专题项目以任务形式分解到各个小组,一个专题任务将由多个小组共同协调完成。第三部分:任务的构思(Conceive)和设计(Design)。学生通过阅读教师提供的部分资料、课外的自主资料查询、小组讨论等方式,提交初步的设计方案。在此过程中教师可以适时加以引导纠正,最终以学生为主完成任务的初步构思和设计。第四部分:任务的实现(Implement)和运作(Operate)。通过组员间的分工协作、小组之间的协调合作,完成专题任务,展示任务成果,成果评定。

2.3教学形式

具体说“剧本式”的导论课程设置就是在现有的知识环节上,把以前各部分内容,如计算机通信网、移动通信、固化交换设置成相对应的几个专题,教师在专题开始简单介绍专题的基本内容,引导学生设计好的专题任务的剧本。让学生模拟剧本中的一个角色,最终通过学生的各项表现来进行评价。剧本式实训教学模式的关键在于把相关的专业知识融入剧本的设计。剧本要求设计出特定的环境,用生活中的实际体验来贯穿这种环境,这样学生能在掌握知识的同时不觉得单调枯燥,在此基础上把相关知识糅合进去。这些剧本要让每个学生担任不同的分工和角色,在实践的过程中除了加深对知识的了解还可以锻炼团队合作等综合素质,然后对学生的表现进行综合评定和讲解,方便学生了解和掌握相关问题的解决思路和办法。让学生在编写剧本的过程中去主动去了解掌握知识,在表演的过程中去消化知识,在了解自己所学专业的同时培养对专业的兴趣,甚至找到自己以后发展的方向。下面对剧本式模式举出一个简单的例子,权且是抛砖引玉,欢迎大家提出宝贵意见。剧本名称:GSM系统呼叫建立的基本过程宗旨:掌握移动通信系统的基本网络结构环境:两部手机A、B处于不同的小区,A呼叫B,演示呼叫过程中手机信号的流向。人员:学生。场景一:手机B空闲场景二:手机B通话中场景三:手机B已关机

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从以上数据可以看出,物联网经历了普及、发展,即将迎来狂飙猛进的增长。面对亿万红利的物联网市场,高校教育要与时俱进,跟得上时代的步伐,重视物联网专业人才的培养。物联网永远充斥着新的技术与模式,物联网专业的学生必须面对错综复杂的跨平台交互式集成化开发环境、编译器的优化乃至可持续集成方案的制定。毫无疑问,物联网是知识密集型的技术。作为物联网专业启蒙课程,“物联网工程导论”是启动物联网工程专业课程学习的基石和新鲜血液。

1 物联网工程导论课程教学中存在的问题

1.1 物联网工程导论课程特点

物联网是一个朝阳产业,其目标是实现“一网联天下,万物为一家”,这样华丽的梦想中承载着不少亟待解决的关键技术,比如无线自主网的定位技术、无线通信技术、路由技术、无线传感器网络操作系统技术、认知无线电技术、移动计算中的群智感知技术和物联网的安全技术等[7]。大一的新生对该领域的认知是未曾涂染的白纸,把这些技术直接呈现在学生面前,学生真的是一头雾水。导论课程就是在开启专业课之前了解物联网的概念、架构、专业技术和商业模式,帮助其顺利完成学业的一门启蒙课程;目的在于明确所开设专业课程及其之间的联系,为后续专业课程的学习、综合应用能力的提高以及毕业后从事科研技术开发等工作打下夯实基础。

1.2 物联网工程导论课程教学中存在的问题

物联网产业火花四溅,相关新闻每天都在网络刷屏,比如李世石惨败阿法狗、微软小冰和苹果siri聊天机器人、Facebook的911报警机器人、微软研发“预知”技术、3D打印技术、iOS10增加独立智能家居管理应用、亚马逊推广无人机送货服务、胶囊传感器、Paper RFID、无人驾驶等,嫣然一幅“乱花渐欲迷人眼,春意春浓满人间”的景象。这些产品验证了物联网发展非常快,其新概念、新理论和新技术层出不穷,教材内容明显滞后于专业当前发展,导致教育和应用相脱节。专业知识基本融合了计算机、无线通信、微电子、互联网、传感器等学科方向[8]。教材内容基本呈现出现有学科知识的简单堆砌,该领域公开可查的网络资源也很多,但因其错中复杂性、硬件平台相关性和软件平台交叉编译性,即便找到相关资料,也未必能找到切入点和突破点,反而会增加了学生的厌学情绪。物联网的前期基础较差,师资力量的匮乏也严重影响着学科建设的发展。

2 物联网导论教学改革与思考

2.1 积极推进“双师双能型”教师队伍建设

作为一个应用型地方本科院校,物联网学科建设不完善,课程体系处在前期“摸石头过河”的探索阶段,严重缺乏系统掌握软件硬件的实践教学师资团队。物联网是工业和信息化领域急需紧缺人才,这对物联网专业教师提出了更高复合型要求。教师应与时俱进不断更新专业认知,积极主动参与“双师双能型”教师队伍建设,扩充知识结构,并加强工程实践能力培养。有计划地到行业领域一线挂职锻炼,也可以参与到陵阳科技、华清远见、成都国嵌等公司提供的物联网专业师资培训班。投身到STM32单片机、CC2530或CC1310无线模块、EDA、ARM和SOPC等嵌入式系统的开发中。通过挂职和培训,把握基础教育的规律,了解物联网的研究热点和科技动态,以丰富专业教学内容,搜集实践教学案例、使项目开发工作更加得心应手。

2.2 解析专业知识框架,优化教学内容

物联网导论课程内容基本上是以物联网的分层架构来展开的,在层中讲述相关软硬件知识和技术。对新生而言,有很多专业术语闻所未闻,比如RFID、OFDM、TDMA、CDMA、扩频通信、CSMA/CA、云计算等。为对学生进行相关专业术语扫盲,可以介绍一些通俗易懂的基础读物给学生,比如《大话通信》、《大话无线通信》、《实战无线通信应知应会》、《大话移动通信网络规划》、《3G技术问答》、《大话移动通信》、《大话TD-SCDMA》、《大话物联网》、《大话云计算》等。这些科普读物内容涉及物联网的方方面面,这些书中采取比喻、夸张等多种表现手法,以独特的角度由浅入深地为学者剖析专业术语、原理、应用和商业模式,通过大量实例和漫画插图来帮助学者理解晦涩难懂、枯燥乏味的术语,为初学者打开了一扇深入学习物联网技术的大门[9]。这样一来,使学生的学习从课堂内延伸到课堂外,发挥学生的主观性,充分利用课余时间,丰富学生的课外学习,从而保证教学任务的顺利完成以及激发学生的学习兴趣。

因课时受限,对导论课程只安排了理论课时,没有相应的实验课。针对这种情况,完全可以在期末之前安排学生进入实验室参观。学生观察试验箱结构,教师采用多媒体讲解试验箱用户硬件手册,实际的硬件和PCB电路原理图进行分析,学生很容易记住一些常用的接口,比如RS232串口、485电路、USB接口(HOST、OTG和DEVICE)、MIPI接口、TV接口、HDMI接口、SPI接口、I2C接口、摄像头CAMERA接口和SD卡等。这些接口生活中也常用,只是关注度不高。物联网接口外观形象有了,那么他们是如何运行的?由此激发学生进军物联网领域开发的冲动、兴趣盎然的投入到后续的专业课程的学习中。

2.3 利用网络资源激发学生学习的兴趣

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