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物聯(lián)通信技術(shù)范文1
1 引言
從手機(jī)和移動寬帶衍生發(fā)展而來的M2M模塊在行業(yè)應(yīng)用信息化中得到大力應(yīng)用，移動物聯(lián)網(wǎng)成為一個新興市場。戰(zhàn)略無線業(yè)務(wù)咨詢公司Northstream曾公布了它對2016年全球移動電信行業(yè)走勢的預(yù)測：預(yù)計(jì)“物聯(lián)網(wǎng)黃金時代”將拉開序幕。
目前承載移動物聯(lián)網(wǎng)的主要無線傳輸網(wǎng)絡(luò)包括2G(2.5G)/3G/4G移動網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)、ZigBee、藍(lán)牙等，并且大約70%的移動物聯(lián)網(wǎng)都是以低數(shù)據(jù)速率的低端通信模塊為主。本文將主要探索低數(shù)據(jù)速率移動物聯(lián)網(wǎng)的通信技術(shù)發(fā)展方向和產(chǎn)業(yè)化方向，并以車聯(lián)網(wǎng)為例進(jìn)行探討。
2 車聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)
截至2015年6月底，全國機(jī)動車保有量達(dá)2.71億輛，電動自行車保有量也已突破2億輛。汽車、摩托車、電動自行車已經(jīng)成為各個階層工作、生活中必備的交通工具，但被盜現(xiàn)象卻時有發(fā)生，因此用戶對車輛防盜、定位管理需求日益強(qiáng)烈。
此外，一些快遞物流、外勤服務(wù)、車隊(duì)管理、汽車租賃管理等不僅需要車輛定位，而且使用軌跡輔助生產(chǎn)調(diào)度管理、里程數(shù)量統(tǒng)計(jì)、圍欄管理等應(yīng)用。車輛的運(yùn)行狀況也是車主非常期望掌握的，這通常需在汽車4S店或者車輛維修點(diǎn)才可以查看。
而目前機(jī)動車車載自動診斷系統(tǒng)“OBD Ⅱ”已經(jīng)可以提供外部接口車況檢測或者汽車廠家直接通過其ECU(Electronic Control Unit，電子控制單元)接口完成車況檢測，甚至電動自行車也已經(jīng)結(jié)合控制器可以提供車況檢測和電池電量管理等功能。
車輛防盜定位、生產(chǎn)調(diào)度管理、車況檢測等都驅(qū)動了車聯(lián)網(wǎng)平臺的誕生。車聯(lián)網(wǎng)組成不僅包括車輛本身，而且還包括車聯(lián)網(wǎng)終端、用戶智能手機(jī)/電腦、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)云平臺，并依賴移動通信數(shù)據(jù)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)完成，具體如圖1所示：
車聯(lián)網(wǎng)終端先通過GPS衛(wèi)星實(shí)時獲取地面行駛車輛的位置信息，再通過移動通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與車聯(lián)網(wǎng)云平臺之間建立通信。車聯(lián)網(wǎng)終端除了包括由單片機(jī)組成的控制模塊外，還包括定位模塊、通信模塊以及智能傳感模塊。
定位模塊以GPS芯片為基礎(chǔ)獲得車輛所在的地理位置信息，實(shí)時不斷地接收GPS衛(wèi)星信號，提供車輛運(yùn)動狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括車輛經(jīng)緯度信息、運(yùn)行速度、運(yùn)行方向、時間信息等。
通信模塊在圖1中可與車聯(lián)網(wǎng)云平臺和用戶手機(jī)/電腦終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，目前通信網(wǎng)絡(luò)和終端模式可以基于2G、3G、4G甚至Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。
但考慮定位和車輛控制的交互數(shù)據(jù)量小(主要包括控制信令、GPS經(jīng)緯度、車況檢測等數(shù)據(jù))，而且室外移動范圍廣，同時結(jié)合移動物聯(lián)網(wǎng)成本的考慮(終端2G通信模塊與終端4G通信模塊的價(jià)格約相差3至8倍)，因此圖1中車聯(lián)網(wǎng)終端連接車聯(lián)網(wǎng)平臺所需的移動通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)主要基于2.5G移動網(wǎng)絡(luò)為主，這包括GPRS(GSM)網(wǎng)絡(luò)和CDMA 1X(CDMA)網(wǎng)絡(luò)。
智能傳感模塊包括防盜模塊和車體性能感知模塊。其中，防盜模塊在用戶設(shè)置防盜功能后，通常利用GPS位置信息形成電子圍欄和G-Sensor(重力傳感器)感知車輛被觸碰或劇烈震動通過系列算法觸發(fā)整車被盜報(bào)警，或者通過斷電感知電池被盜，即可向用戶手機(jī)發(fā)送報(bào)警信息，這種模式基本可以避免誤報(bào)警;車體性能感知模塊包括電池電量和車況檢測功能等，讓車況信息黑匣子可以向用戶直觀展現(xiàn)。
車聯(lián)網(wǎng)云平臺除了包括存儲車輛的各種數(shù)據(jù)檔案信息外，還包括軌跡、綁定智能手機(jī)和智能終端關(guān)系、車輛報(bào)警記錄等。用戶智能手機(jī)和電腦終端可以利用圖1中無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(這可以是各類制式的2.5G、3G、4G移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或者Wi-Fi網(wǎng)絡(luò))或者有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接車聯(lián)網(wǎng)云平臺，實(shí)時查看車輛信息、接收報(bào)警信息或控制車輛，以確保報(bào)警的有效性和遠(yuǎn)程可控性。
3 低數(shù)據(jù)速率移動通信相關(guān)技術(shù)和特性
在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用
在移動物聯(lián)網(wǎng)中，大量的應(yīng)用如車聯(lián)網(wǎng)、抄表業(yè)務(wù)、智慧農(nóng)業(yè)、工業(yè)自動化、可穿戴設(shè)備、安防等，由于沒有穩(wěn)定的Wi-Fi覆蓋，只能基于移動通信網(wǎng)絡(luò)。2G網(wǎng)絡(luò)(GSM和CDMA)經(jīng)過較長時間的建設(shè)運(yùn)行維護(hù)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、覆蓋質(zhì)量佳，特別是2G終端芯片相比3G/4G價(jià)格低廉優(yōu)勢明顯，因此結(jié)合低速需求和成本控制的要求，GPRS和CDMA 1X低速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)還是大有用武之地。
如果后期手機(jī)用戶大量遷移到4G VoLTE網(wǎng)絡(luò)，空余的2G頻率和網(wǎng)絡(luò)或許可以迎合快速發(fā)展的低速移動物聯(lián)網(wǎng)無線承載容量需求。由于3G網(wǎng)絡(luò)(CDMA EV-DO和WCDMA)通信模塊的價(jià)格始終無法靠近2G通信模塊，因此在低數(shù)據(jù)速率移動物聯(lián)網(wǎng)中很難找到應(yīng)用的切入。在當(dāng)前4G時代，LTE與移動物聯(lián)網(wǎng)之間總是存在一條難以跨越的鴻溝，其中成本是主因。
3GPP組織在LTE Release 13版本中所研擬的LTE-M標(biāo)準(zhǔn)目前暫時被各方看好，具備低功耗、低傳輸速率和高覆蓋率三項(xiàng)特點(diǎn)，該規(guī)格的目標(biāo)是達(dá)到100～200 kbps的最高傳輸速率，但標(biāo)準(zhǔn)尚在制定中，最為關(guān)鍵的成本看是否能突破。下面將主要探討當(dāng)前廣泛應(yīng)用的GPRS和CDMA 1X相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用發(fā)展態(tài)勢。
3.1 終端通信模塊開發(fā)
在車聯(lián)網(wǎng)中，車聯(lián)網(wǎng)終端在不同的通信制式中，主要是通信模塊上的差異，但其也是影響車聯(lián)網(wǎng)終端的重要成本。構(gòu)成通信模塊主要是GSM芯片和CDMA芯片的差異。
GSM芯片廠家眾多，在MTK、展訊、互芯、Mstar等，GSM已經(jīng)沒有專利費(fèi);而在CDMA芯片，目前主要有高通、英特爾(2015年收購了威睿電通)，且專利主要集中在高通手中。
由于高通專利費(fèi)、入門費(fèi)居高不下;CDMA支持廠家明顯弱于GSM，而且CDMA模塊外圍套片價(jià)格也高，CDMA成本約高于GSM模塊2至3倍，因此基于CDMA 1X模塊的車聯(lián)網(wǎng)移動終端生產(chǎn)成本相對較高，CDMA 1X模塊在工業(yè)領(lǐng)域有較大幅度落后于GSM/GPRS模塊的應(yīng)用。
目前在移動物聯(lián)網(wǎng)終端包括車聯(lián)網(wǎng)終端也出現(xiàn)一些新的開發(fā)模式，有些開發(fā)者摒棄采用模塊化開發(fā)的模式，改為采用芯片開發(fā)共享ARM和FLASH的方式，以大幅降低成本，但這種開發(fā)模式難度大、周期長、產(chǎn)品穩(wěn)定性對開發(fā)者要求更高。
3.2 移動物聯(lián)網(wǎng)號碼開卡
我國手機(jī)終端普遍采用機(jī)卡分離的模式。中國移動和中國聯(lián)通的GSM手機(jī)終端通常采用SIM(Subscriber Identification Module，用戶身份識別卡)卡，是手機(jī)的一張個人資料卡;而中國電信CDMA手機(jī)終端通常采用UIM(User Identify Module，用戶識別模塊)卡，是接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的標(biāo)識和身份驗(yàn)證。在移動物聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用中，通常也是采用SIM卡(UIM卡)+卡槽的模式。
但是在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，運(yùn)行環(huán)境較差，耐高溫、低溫，抗劇烈震動等對移動物聯(lián)網(wǎng)終端要求較高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，5%～10%的機(jī)械障礙與SIM卡(UIM卡)和卡槽的耦合有關(guān)，這也是部分用戶在使用車聯(lián)網(wǎng)終端中反饋質(zhì)量問題的一個重要方面。
目前，基于CDMA的車聯(lián)網(wǎng)移動物聯(lián)網(wǎng)終端已經(jīng)重新啟用在北美較為廣泛使用的燒號開通號碼模式，這不僅節(jié)約了UIM卡和卡槽成本，而且較好地提升了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。另外，在一些統(tǒng)一運(yùn)營的行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)模式中，行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)管理者或者經(jīng)營者期望通過燒號，形成號碼與物聯(lián)網(wǎng)終端一體化，避免SIM卡被非法挪用產(chǎn)生額外費(fèi)用和網(wǎng)絡(luò)違法行為。
目前CDMA燒號通常有兩種模式：OTA(Over-the-Air Technology，空中下載技術(shù))燒號模式和電腦數(shù)據(jù)線手編燒號模式。具體如下：
(1)OTA模式：電信運(yùn)營商提供的身份識別鑒權(quán)數(shù)據(jù)無線遠(yuǎn)程傳輸?shù)揭苿咏K端內(nèi)。這通常需要終端撥打*228或*22800，通過系統(tǒng)支撐完成。*228或*22800等同于緊急特服，在協(xié)議中規(guī)定即使運(yùn)營商中沒有開戶注冊，手機(jī)終端也可以有權(quán)限默認(rèn)撥打。
(2)手編模式：完成移動物聯(lián)網(wǎng)終端號碼開戶后，從相關(guān)渠道獲取手機(jī)卡五碼數(shù)據(jù)，并且改ESN(Electronic Serial Number，電子序列號)，然后通過電腦軟件寫入移動物聯(lián)網(wǎng)終端，使其具備注冊入網(wǎng)資格。在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，基于CDMA 1X終端只要三碼IMSI(International Mobile Subscriber Identification Number，國際移動用戶識別碼)、AKEY(Authentication Key，鑒權(quán)碼)、ESN即可。
由于GSM沒有燒號協(xié)議支撐，因此SIM卡槽的質(zhì)量要求顯得特別重要。為了提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性，有些開發(fā)者采用SIM卡與卡槽焊接的方法變通來解決SIM卡與卡槽之間松動造成的機(jī)械障礙和仿一體化問題。
3.3 移動網(wǎng)絡(luò)性能要求
(1)抗干擾性。車聯(lián)網(wǎng)或者其他移動物聯(lián)網(wǎng)所處的環(huán)境通常較為復(fù)雜，有人為無線干擾器或者其他應(yīng)用的干擾。在通常的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃中，對于基本相同的誤幀率要求，GSM系統(tǒng)要求到達(dá)基站的手機(jī)信號的載干比通常為9 dB左右，由于CDMA系統(tǒng)采用擴(kuò)頻技術(shù)，擴(kuò)頻增益對全速率編碼的增益為21 dB，所以對解擴(kuò)前信號的等效載干比的要求小于-14 dB，GSM對底噪的要求更為嚴(yán)格。
(2)安全保密性。當(dāng)前GSM網(wǎng)絡(luò)偽基站不僅對手機(jī)造成脫網(wǎng)影響，而且對所處的基于GSM模塊的移動物聯(lián)網(wǎng)終端造成脫網(wǎng)影響。此外，GSM手機(jī)短信、通話可被黑客監(jiān)聽也一直困擾著GSM的安全。而CDMA網(wǎng)絡(luò)中手機(jī)與基站是雙向驗(yàn)證，同時要在CDMA的42位PN碼中去猜測某一編碼有如大海撈針，可以有效保護(hù)空口安全，無線解密器無法攻破。
(3)2.5 G網(wǎng)絡(luò)吞吐率。在支持低速率物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上，GPRS(GSM)支持最大42.8 kbps、85.6 kbps上/下行數(shù)據(jù)傳輸速率，CDMA 1X(CDMA)支持最大153.6 kbps上/下行對等數(shù)據(jù)傳輸速率。在低數(shù)據(jù)速率應(yīng)用中，CDMA模塊比GSM模塊可以支持相對更高的峰值速率。
4 結(jié)束語
車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)在某些汽車、智能電動自行車、摩托車出廠中開始預(yù)安裝，也有部分行業(yè)應(yīng)用用戶或者個人用戶后安裝車聯(lián)網(wǎng)終端，預(yù)測其今后將有廣闊的市場空間，而且用戶忠誠度相對較高。
本文通過從車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用分析來看低數(shù)據(jù)速率移動物聯(lián)網(wǎng)涉及移動通信技術(shù)應(yīng)用發(fā)展態(tài)勢，雖然近年來高數(shù)據(jù)速率移動通信技術(shù)更新迭代非常快，但是低數(shù)據(jù)速率通信技術(shù)或許有更穩(wěn)定且獨(dú)到的應(yīng)用場合和應(yīng)用空間。“技術(shù)為市場服務(wù)”，市場的需求將促使基于2.5 G的低速移動通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可能伴隨著不斷更新的高速移動通信網(wǎng)長期并存。
物聯(lián)通信技術(shù)范文2
[關(guān)鍵詞]地鐵通信；互聯(lián)互通；應(yīng)用
中圖分類號：TN92；U231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）29-0355-01
前言
隨著地鐵換乘車站會越來越多，地鐵車輛在兩條線路上跨線混跑是必然的結(jié)果。解決好換乘車站的無線覆蓋、互聯(lián)互通及車載臺的跨線漫游問題，對整個無線通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量、調(diào)度安全有著非常重要的意義。互聯(lián)是指物理上的連接，互通是指功能的實(shí)現(xiàn)。互聯(lián)是基礎(chǔ)，互通是目的。互聯(lián)互通的含義：假設(shè)地鐵1號線、2號線和3號線所建立的TETRA網(wǎng)，分別叫A網(wǎng)、B網(wǎng)和C網(wǎng)，并在換乘站附近重疊。又設(shè)各網(wǎng)的移動用戶編號分別為100X、200X和300X，如圖1所示。為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，要求A網(wǎng)用戶（例如1008）從A網(wǎng)進(jìn)入B網(wǎng)后，可以成為B網(wǎng)用戶，具有B網(wǎng)用戶的功能，可以和A網(wǎng)、C網(wǎng)其他用戶（例如1001、3001）正常通信，功能不減，性能不降，無縫連接，平滑過渡，這就是真正意義上的互聯(lián)互通。
圖1 TETRA移佑沒Э繽漫游
一、互聯(lián)互通的重要性
民用通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過很長時間的發(fā)展，在技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、接口協(xié)議等方面已經(jīng)得到很好的改進(jìn)和完善，無論網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商是否相同、使用設(shè)備是否一致，同一個無線終端在不同的網(wǎng)絡(luò)之間都已經(jīng)能夠平穩(wěn)的過渡。而地鐵專用無線集群網(wǎng)絡(luò)，由于地鐵運(yùn)營環(huán)境的影響，與民用無線網(wǎng)絡(luò)相比，專用無線網(wǎng)絡(luò)相對獨(dú)立。特別是在線網(wǎng)建設(shè)的初期，一般每條線路都會有自己的控制中心，同一條線路中的無線用戶基本上也只會在本線路范圍內(nèi)活動，采用單線控制的運(yùn)營機(jī)制基本上可以滿足運(yùn)營需要。在這種情況下，線路與線路之間的跨線無線通信很少出現(xiàn)。隨著新線路的不斷建設(shè)開通，線網(wǎng)逐漸形成，在新的線網(wǎng)運(yùn)營模式下，無線集群調(diào)度系統(tǒng)中傳統(tǒng)的單線運(yùn)作機(jī)制逐漸顯露出其不足，具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：
（1）當(dāng)列車資源使用緊張的情況下，可能出現(xiàn)列車跨線使用的情況，此時，車載無線電臺會由于不同線路之間的無線通信不能互通的原因，導(dǎo)致其不能正常進(jìn)行通話。
（2）線路之間換乘站的增多，會導(dǎo)致車站工作人員在不同線路之間進(jìn)行處理日常事務(wù)，此時，無線手持臺也會由于不同線路之間的無線通信不能互通的原因，導(dǎo)致其不能正常進(jìn)行通話。
上述問題會隨著線網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大而更加顯露出來，并且還有可能會帶來新的問題，對正常運(yùn)營產(chǎn)生非常不好的影響。為此，加強(qiáng)集群無線調(diào)度系統(tǒng)的互聯(lián)互通功能，成為了地鐵通信建設(shè)的客觀要求，也是必然選擇。
二、跨線路互聯(lián)互通
（1）同類型設(shè)備
同類型設(shè)備指的是參與互聯(lián)互通的所有設(shè)備都由同一個廠家生產(chǎn)。這種模式的優(yōu)點(diǎn)是兼容性好、互聯(lián)技術(shù)的成熟性好和穩(wěn)定性好。
①單中心交換機(jī)
單中心交換機(jī)互聯(lián)互通是指不同線路的無線基站系統(tǒng)共用一套中心交換設(shè)備的互聯(lián)方式，原理見圖2。
單中心交換機(jī)互聯(lián)互通的優(yōu)點(diǎn)是成本低、結(jié)構(gòu)簡單。但這種方式也存在一定的不足：（1）對中心設(shè)備要求比較高，既要有足夠的容量，又要有很強(qiáng)的處理能力；（2）中心交換設(shè)備一旦發(fā)生故障，將影響所有線路的使用，影響了整個系統(tǒng)的安全性和可靠性。
②多中心交換機(jī)
多中心交換機(jī)互聯(lián)互通是指在單中心交換機(jī)互聯(lián)互通的基礎(chǔ)上增加控制中心和互聯(lián)互通設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)線路之間的互聯(lián)互通，原理見圖3。
圖3 多中心設(shè)備互聯(lián)互通
多中心交換機(jī)互聯(lián)互通具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）互聯(lián)互通設(shè)備發(fā)生故障只會影響跨線路之間的通信，單條線路的通信可以正常運(yùn)營；（2）可以對新入網(wǎng)線路進(jìn)行獨(dú)立調(diào)試，在其滿足線路要求的情況下接入原網(wǎng)絡(luò)，減少了調(diào)試帶來的風(fēng)險(xiǎn)；（3）一個控制中心發(fā)生故障，不會影響其他控制中心控制的線路，大大的提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。但是，對于單中心交換機(jī)來說，多中心交換機(jī)也有其劣勢，例如，成本高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等。
（2）不同類型設(shè)備
不同類型設(shè)備指的是參與互聯(lián)互通的設(shè)備是由不同廠家生產(chǎn)的。和同類型設(shè)備相比，不同類型設(shè)備的兼容性、穩(wěn)定性和互聯(lián)技術(shù)成熟性都比較差。但是，不同類型設(shè)備對線網(wǎng)設(shè)備的多元化發(fā)展有極大的好處。
三、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的設(shè)置建議
在建立互聯(lián)互通之前，各個運(yùn)營線路之間的無線通信系統(tǒng)是獨(dú)立的，但是在互聯(lián)互通之后，所有參與互聯(lián)的子線路融合成一個很大的線路網(wǎng)，這時，任意子線路中的一個參數(shù)進(jìn)行更改，都有可能影響到其他線路的運(yùn)用。因此，在互聯(lián)互通的數(shù)據(jù)配置上必須小心謹(jǐn)慎。
對于以下幾種關(guān)鍵參數(shù)的配置需要特別小心：網(wǎng)路及登記參數(shù)；最大通話時長參數(shù)；鑒權(quán)參數(shù)（鑒權(quán)是一種系統(tǒng)的功能，可以為合法的用戶提供服務(wù)，拒絕不合法的用戶的服務(wù)要求，進(jìn)而以防非法用戶進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)）；有效站點(diǎn)參數(shù)（此參數(shù)設(shè)置了某個用戶或者通話組的有效使用范圍）；鄰區(qū)參數(shù)（無線用戶在通話中不斷的移動，經(jīng)常發(fā)生用戶從一個小區(qū)走到另一個小區(qū)）。
四、結(jié)束語
隨著地鐵線網(wǎng)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，為了能更好的發(fā)揮無線集群調(diào)度系統(tǒng)的作用，必須將現(xiàn)有的零散網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合，進(jìn)一步提高既有的網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。互聯(lián)互通技術(shù)也將會被更廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1] 天津地鐵專用無線通信系統(tǒng)互聯(lián)互通方案趙彥芳鐵道通信信號，2016年.
物聯(lián)通信技術(shù)范文3
【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；通信技術(shù)；發(fā)展應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)是一個非常先進(jìn)的、綜合性的和復(fù)雜的系統(tǒng)。其最終目標(biāo)是為單個產(chǎn)品建立全球的、開放的標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)基于全球網(wǎng)絡(luò)連接的信息共享。物聯(lián)網(wǎng)主要由六方面組成：EPC編碼、EPC標(biāo)簽、識讀器、Savant（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件）、對象名解析服務(wù)（ObjectNamingService：ONS）和實(shí)體標(biāo)記語言（PhysicalMarkupLanguagePML）。
一、物聯(lián)網(wǎng)組成結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)
1、EPC編碼。EPC編碼是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。它是對實(shí)體及實(shí)體的相關(guān)信息進(jìn)行代碼化.通過統(tǒng)一并規(guī)范化的編碼建立全球通用的信息交換語言。EPC編碼是EAN.UCC在原有全球統(tǒng)一編碼體系基礎(chǔ)上提出的新一代的全球統(tǒng)一標(biāo)識的編碼體系，是對現(xiàn)行編碼體系的一個補(bǔ)充。EPC編碼有3類7種類型，分別為EPC-64-I、EPC-64-II、EPC-64-III，EPC-96-I、EPC-256-I、EPC-256-II、EPC-256-111。
2、射頻識讀器。在射頻識別系統(tǒng)中，射頻讀寫器是將標(biāo)簽中的信息讀出，或?qū)?biāo)簽所需要存儲的信息寫入標(biāo)簽的裝置。射頻讀寫器是利用射頻技術(shù)讀取標(biāo)簽信息、或?qū)⑿畔懭霕?biāo)簽的設(shè)備。讀寫器讀出的標(biāo)簽的信息通過計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行管理和信息傳輸。
3、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件（Savant）。每件產(chǎn)品都加上RFID標(biāo)簽之后，在產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)輸和銷售過程中，識讀器將不斷收到一連串的產(chǎn)品電子編碼。整個過程中最為重要、同時也是最困難的環(huán)節(jié)就是傳送和管理這些數(shù)據(jù)。Auto-ID中心提出一種名叫Savant的軟件中間件技術(shù)，相當(dāng)于該新式網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)處理各種不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)讀取和傳輸。
4、對象名解析服務(wù)（ObjectNameService對象名服務(wù)，簡稱ONS）.EPC標(biāo)簽對于一個開放式的、全球性的追蹤物品的網(wǎng)絡(luò)需要一些特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因?yàn)闃?biāo)簽中只存儲了產(chǎn)品電子代碼，計(jì)算機(jī)還需要一些將產(chǎn)品電子代碼匹配到相應(yīng)商品信息的方法。這個角色就由對象名稱解析服務(wù)擔(dān)當(dāng)，它是一個自動的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)。
二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下移動通信技術(shù)的應(yīng)用
（一）3G移動通信技術(shù)
3G是在2G移動通信技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的第三代移動通信技術(shù)，是將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動通信系統(tǒng)，能滿足城市和偏遠(yuǎn)地區(qū)各種用戶密度條件下和不同速度移動用戶的需求，提供高速高質(zhì)量的語音、圖像、數(shù)據(jù)以及多媒體業(yè)務(wù)。3G提供了速率有三種：高速移動環(huán)境下為144kb/s，步行和慢速移動環(huán)境下為384kb/s，室內(nèi)環(huán)境內(nèi)為2Mb/s。工作頻率有三類：①FDD方式時，為2110～2170MHz和1920～1980MHz；②TDD方式時，為2010～2025MHz和1885～1920MHz；③MSS移動衛(wèi)星通信方式時，為2170～2200MHz和1980～2010MHz。3G的主要標(biāo)準(zhǔn)有歐盟提出的WCDMA，北美提出的CDMA2000，中國提出的TD-CDMA。2007年，WiMAX也被列為3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一。
（二）4G移動通信技術(shù)
4G是在3G的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的第四代移動通信技術(shù)，是基IP協(xié)議的高速蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)。4G集3G與WLAN于一體，能夠快速傳輸高質(zhì)量的數(shù)據(jù)、音頻、視頻和圖像等多媒體業(yè)務(wù)。相對于3G技術(shù)，4G具有如下的特征：①速率高，上傳速率可達(dá)20～50Mb/s，下載速率達(dá)100Mb/s；②網(wǎng)速高，是3G網(wǎng)速的100倍；③采用了多種智能技術(shù)，提高了靈活性和利用率；④兼容傳統(tǒng)的GSM、TDMA和CDMA系統(tǒng)；⑤引入了自適應(yīng)技術(shù)，使得用戶數(shù)量增多；⑥支持多媒體業(yè)務(wù)；⑦采用多種新型技術(shù)，如OFDM調(diào)制技術(shù)、軟件無線電、智能天線、無線接入網(wǎng)等技術(shù)，提高了頻譜利用率和通信質(zhì)量及容量。⑧采用了基于IP的核心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了多業(yè)務(wù)系統(tǒng)的無縫覆蓋和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的自動調(diào)節(jié)。目前正在廣泛應(yīng)用的4G技術(shù)主要包括LTE和LTE-Advanced。LTE技術(shù)是3G技術(shù)的演進(jìn)，采用了正交頻分復(fù)用（OFDM）和多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)，能夠在帶寬20MHz提供上行50Mb/s和下行100Mb/s的峰值速率，相當(dāng)于3.9G技術(shù)，還不是真正意義上的4G技術(shù)。LTE-Advanced是LTE的增強(qiáng)版，有TDD和FDD兩種制式，其技術(shù)特征是：帶寬100MHz；下行峰值速率1Gb/s，上行峰值速率500Mb/s；下行峰值頻譜效率30bps/Hz，上行峰值頻譜效率達(dá)15bps/Hz；有效支持新頻段和大帶寬應(yīng)用等。2012年，國際電信聯(lián)盟（ITU）正式將LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced（802.16m）技術(shù)確立為4G國際標(biāo)準(zhǔn)，中國主導(dǎo)制定的TD-LTE-Advanced和FDD-LTE-Advance也被列為了4G國際標(biāo)準(zhǔn)。
（三）5G移動通信技術(shù)
物聯(lián)通信技術(shù)范文4
【關(guān)鍵詞】 移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 物流 實(shí)時通信系統(tǒng)
前言：物流業(yè)的發(fā)展速度在不斷提升，應(yīng)用了很多先進(jìn)技術(shù)，滿足了大眾需求，由于在移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中不僅有移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，還有通信技術(shù)，且必將成為未來網(wǎng)絡(luò)主要發(fā)展趨勢，因此，有必要研究移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流實(shí)時通信技術(shù)中的應(yīng)用情況，并提出構(gòu)建以移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的物流實(shí)時通信系統(tǒng)。
一、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述
移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就是將移動技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)聯(lián)系在一起，以便在無線情況下獲取自己所需要信息的通信技術(shù)，利用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了無線終端技術(shù)在用戶中的使用，如無線網(wǎng)的出現(xiàn)，可以將手機(jī)、平板電腦等與互聯(lián)網(wǎng)連接在一起，手機(jī)用戶也可以隨時獲取自己想要的信息，同時，移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)也加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)資源與無線通信之間的聯(lián)系。對于移動互聯(lián)網(wǎng)來說，其主要構(gòu)成部分有四種，分別為移動終端、子網(wǎng)、接入網(wǎng)絡(luò)以及核心網(wǎng)絡(luò)[1]。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，移動互聯(lián)網(wǎng)更為便捷、移動能力更強(qiáng)、開放性也很好，且具有良好的融合性。
二、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流實(shí)時通信系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)勢
將移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到物流實(shí)時通信系統(tǒng)中，可以使物流作業(yè)更顯精細(xì)化、智能化以及實(shí)時化[2]。
首先，從精細(xì)化角度講，將移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到物流實(shí)時通信系統(tǒng)中，可以使物流跟蹤更加詳細(xì)，無論是物流運(yùn)輸還是派送都更加精準(zhǔn)。
其次，智能化，由于有無線通信技術(shù)的應(yīng)用，物流雙方可以實(shí)時掌握物流情況，對于任務(wù)的下達(dá)、相關(guān)信息的采集等工作也都可以自動完成，且能夠?yàn)楣芾砣藛T優(yōu)化業(yè)務(wù)提供可靠依據(jù)。
最后，實(shí)時化。將移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到物流通信中，可以使整個物流管理實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，并將信息存在于物流各個環(huán)節(jié)，用戶也可以實(shí)時了解物流現(xiàn)狀。
三、基于移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的物流實(shí)時通信系統(tǒng)構(gòu)建
要構(gòu)建以移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的物流實(shí)時通信系統(tǒng)，首先做好系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)，在這一體系中，至少要有移動終端系統(tǒng)、物流監(jiān)控系統(tǒng)以及移動互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)這三個子系統(tǒng)，在構(gòu)建該系統(tǒng)的過程中，應(yīng)將集中式B/S架構(gòu)應(yīng)用其中，在集中式B/S架構(gòu)中包括監(jiān)控中心、移動通信傳輸網(wǎng)絡(luò)以及移動終端設(shè)備三部分[3]。其中，監(jiān)控中心主要用于實(shí)時監(jiān)控入網(wǎng)移動終端設(shè)備，及時采集相關(guān)信息與狀態(tài)參數(shù)，并為相關(guān)配送人員提供各種資訊信息，以便為管理部門提供業(yè)務(wù)動態(tài)信息，幫助相關(guān)人員做好工作。而移動通信傳輸網(wǎng)絡(luò)則是將無線公網(wǎng)作為基礎(chǔ)，建立起監(jiān)控中心和移動終端交互通道，隨著4G網(wǎng)絡(luò)與LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，這些技術(shù)也將被應(yīng)用到物流實(shí)時通信系統(tǒng)建設(shè)中。對于移動終端設(shè)備來說，不僅具有GPS定位與導(dǎo)航功能，還能為業(yè)務(wù)信息上報(bào)，加強(qiáng)管理控制等奠定基礎(chǔ)，它也是構(gòu)建物流實(shí)時通信系統(tǒng)的重要組成部分。
移動終端系統(tǒng)離不開終端設(shè)備的應(yīng)用，在這一模塊中包含了獲取任務(wù)單、掃描物件、物品簽收等多項(xiàng)內(nèi)容。在這些內(nèi)容中，獲取任務(wù)單主要是借助移動互聯(lián)網(wǎng)將相關(guān)信息下載到終端系統(tǒng)中，其主要作用是提高相關(guān)工作人員的工作效率，使作業(yè)更加快捷。
而掃描物件就是利用條碼掃描器了解物流信息，以便物流管理者了解物件動態(tài)。派件與簽收也是一項(xiàng)十分重要的工作，派件人員需要與收件人進(jìn)行物流信息核對，在確認(rèn)后進(jìn)行簽收。在整個物流通信中還需要注意的是對異常情況的處理，也就是在物件運(yùn)輸和派送階段，如果發(fā)生損壞等情況，就要及時上報(bào)，進(jìn)而采取合適的處理方式。
對于物流監(jiān)控系統(tǒng)來說，就是利用相關(guān)技術(shù)實(shí)時監(jiān)控物流情況，了解物流進(jìn)展，并將這些信息匯集在一起，上報(bào)給監(jiān)控中心，并制成業(yè)務(wù)報(bào)表，以便為物流人員提供全面且詳實(shí)的業(yè)務(wù)信息。而移動互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)則是以移動通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入，其覆蓋面十分廣泛，且能夠快速移動，也便于用戶使用，使用范圍在7km左右。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也能夠?yàn)槲锪鲗?shí)時通信提供更多支持，滿足社會需求。
四、結(jié)論
移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會不可或缺的組成部分，也是構(gòu)建物流實(shí)時通信系統(tǒng)的有效措施，將兩者結(jié)合在一起，不僅有利于物流通信實(shí)時性的實(shí)現(xiàn)，還可以提高物流工作效率，滿足社會發(fā)展需要。因此，應(yīng)重視移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流業(yè)務(wù)中的應(yīng)用，以便為物流實(shí)時通信系統(tǒng)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。
參 考 文 獻(xiàn)
物聯(lián)通信技術(shù)范文5
摘要：
未來信息化戰(zhàn)場環(huán)境錯綜復(fù)雜，將混沌擴(kuò)頻體制應(yīng)用到無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈中可以有效提高通信鏈路的保密性和安全性。對混沌擴(kuò)頻通信應(yīng)用于無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的關(guān)鍵性技術(shù)進(jìn)行了闡述，并對其未來研究方向進(jìn)行了展望。
關(guān)鍵詞：
混沌通信；無人機(jī)；數(shù)據(jù)鏈
引言
直接序列擴(kuò)頻(DSSS)技術(shù)是一種最常見的應(yīng)用在無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈中的抗截獲、抗干擾技術(shù)，擴(kuò)頻序列的性質(zhì)將直接影響擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的性能［1］。傳統(tǒng)直擴(kuò)系統(tǒng)中所采用的偽隨機(jī)序列普遍存在著數(shù)量有限、復(fù)雜度低、保密性不高的缺點(diǎn)，使得系統(tǒng)性能存在一定缺陷。隨著信號檢測技術(shù)的發(fā)展，直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)面臨著嚴(yán)重的威脅。混沌序列具有很多優(yōu)良的性質(zhì)，將混沌序列作為擴(kuò)頻碼使用在理論上可極大地提高無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路的抗截獲、抗干擾和安全保密能力，是未來無人機(jī)抗截獲、抗干擾數(shù)據(jù)鏈發(fā)展最有前途的方向之一。
1混沌擴(kuò)頻通信概述
混沌理論被認(rèn)為是20世紀(jì)物理學(xué)三大成就之一，混沌理論指出具有混沌特性的信號是不可預(yù)測的，這種不可預(yù)測性就是其保密性、安全性、抗截獲性的理論基礎(chǔ)［2］。按目前國內(nèi)的研究水平，將混沌通信劃分為混沌擴(kuò)頻、混沌鍵控、混沌參數(shù)調(diào)制、混沌掩蓋四大類。前三類屬于混沌數(shù)字通信，最后一類屬于混沌模擬通信。在這四大類混沌通信體制中，混沌擴(kuò)頻占有重要的地位，目前已經(jīng)提出了有關(guān)混沌擴(kuò)頻的初步理論和實(shí)現(xiàn)方法，將混沌擴(kuò)頻應(yīng)用到無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的研究尚處于起步階段。混沌擴(kuò)頻的核心是通過混沌序列對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制。混沌序列非隨機(jī)卻類似隨機(jī)，具有復(fù)雜性和不可預(yù)測性，非常適用于保密通信，同時與常規(guī)的偽隨機(jī)序列如m序列、Gold序列等相比，混沌序列還有很多優(yōu)良的性質(zhì)。其特性對比如表1所示。基于混沌擴(kuò)頻的無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的基本原理與傳統(tǒng)的無人機(jī)擴(kuò)頻數(shù)據(jù)鏈類似，只是將偽碼換成混沌序列。其原理是將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)用混沌序列進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，調(diào)制之后頻譜被擴(kuò)展，接收端則采用相同混沌序列進(jìn)行解擴(kuò)，以恢復(fù)數(shù)據(jù)，同時實(shí)現(xiàn)多普勒測速和測距。其方框圖如圖1所示。
2關(guān)鍵技術(shù)
無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)钦麄€無人機(jī)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，是連接無人機(jī)和地面控制站的生命線，需要極高的安全性［3］。混沌擴(kuò)頻可以有效提高無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的抗干擾能力和抗截獲能力。將混沌擴(kuò)頻通信體制應(yīng)用到無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈中，需要攻破混沌序列構(gòu)造方案、優(yōu)選方法和同步技術(shù)等難題。
2．1混沌序列構(gòu)造方案
混沌序列作為遙控遙測信息的載體，其性能將直接影響到無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的安全性和可靠性。混沌序列是由混沌映射方程經(jīng)過數(shù)值量化后生成，常見的混沌映射有Logisitc混沌映射、Chebyshev混沌映射、Tent映射等，但上述混沌映射均為一維單級映射，結(jié)構(gòu)簡單，生成的混沌序列復(fù)雜度不夠高，通過相空間重構(gòu)和反向迭代等方法破譯的可能性較大。因此，需要尋找能夠構(gòu)造更加復(fù)雜混沌序列的方案［4］。
1)組合混沌映射。組合混沌映射是指將不同混沌映射模型通過加法運(yùn)算或乘法運(yùn)算組合構(gòu)造出新型混沌映射模型的一種方案，組合混沌映射可以有效提高混沌系統(tǒng)的復(fù)雜度，大幅增加候選混沌序列的數(shù)量，擴(kuò)展混沌系統(tǒng)密鑰空間。
2)高維混沌映射。高維混沌映射相比于一維混沌映射擁有更加優(yōu)良的動力學(xué)特性，其吸引子結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出更高的復(fù)雜度，且不具備任何規(guī)律，可以有效降低通過相空間重構(gòu)法破譯擴(kuò)頻序列的可能性，更適用于混沌保密通信。
3)自編碼序列和混沌序列相復(fù)合。自編碼直擴(kuò)是一種跳碼方案，其優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻碼伴隨傳輸?shù)臄?shù)據(jù)時刻變化，將自編碼序列和混沌序列相復(fù)合可以有效提高直擴(kuò)通信系統(tǒng)的抗截獲能力，更有利于實(shí)現(xiàn)無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈在未來軍事環(huán)境中信息對抗的需求［5］。復(fù)合擴(kuò)頻碼產(chǎn)生原理如圖2所示。
2．2混沌序列優(yōu)選方法
為了進(jìn)一步提高無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的抗干擾、抗截獲性能，需要對得到的混沌擴(kuò)頻序列進(jìn)行優(yōu)選。優(yōu)選過程考慮到混沌序列的平衡性、自相關(guān)特性和互相關(guān)特性等因素。混沌序列的平衡性主要影響載波抑制度，不平衡的序列會增大直擴(kuò)系統(tǒng)的載漏，降低無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的抗截獲能力;混沌序列的自相關(guān)性能主要影響無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的抗多徑干擾能力，互相關(guān)性能影響無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的抗多址干擾能力［6］。對混沌擴(kuò)頻序列進(jìn)行優(yōu)選，首先選取序列初始值，經(jīng)過混沌映射迭代得到混沌序列，依次利用上述的平衡性、自相關(guān)性、互相關(guān)性準(zhǔn)則，逐級篩選，若優(yōu)選產(chǎn)生的混沌序列達(dá)到一定的數(shù)量要求，就可判斷完成了優(yōu)選過程;否則，需要改變迭代的初值，重復(fù)優(yōu)選流程，直至序列數(shù)能夠滿足要求為止。上述混沌擴(kuò)頻序列優(yōu)選過程的流程圖如圖3所示。
2．3混沌擴(kuò)頻序列同步技術(shù)
無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈路能否可靠有效地工作，很大程度上依賴于直擴(kuò)系統(tǒng)的同步能力。同步的重點(diǎn)是要求地面站數(shù)據(jù)終端和無人機(jī)機(jī)載數(shù)據(jù)終端接收到的信號在頻率和相位上保持一致，這樣才能正確地解調(diào)出遙控遙測信息。傳統(tǒng)同步技術(shù)捕獲速度慢、精度差，難以滿足長周期混沌擴(kuò)頻序列在無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈中的應(yīng)用需求，下面介紹幾種新型快速捕獲算法。
1)輔助引導(dǎo)捕獲。對長周期混沌擴(kuò)頻調(diào)制信號的捕獲可以采用短碼引導(dǎo)的方式，由于接收信號中不但攜帶需要捕獲的長周期混沌碼，還可能攜帶短周期混沌碼，考慮到短周期碼周期較短，容易捕獲的特性，同時利用長周期混沌碼與短周期混沌碼的相位一致性，從而實(shí)現(xiàn)混沌擴(kuò)頻序列的快速同步。
2)循環(huán)相關(guān)捕獲。為了進(jìn)一步提高處理速度，提出了基于FFT的循環(huán)相關(guān)捕獲技術(shù)。其基本思想是利用信號在時頻域上的變換關(guān)系，計(jì)算接收信號與本地信號在頻域上的乘積，再將結(jié)果進(jìn)行FFT反變換，得到相關(guān)值后進(jìn)行捕獲判決［7］。這種方法不同于產(chǎn)同滑動相關(guān)法的逐次移位，只需要進(jìn)行兩次FFT，一次逐點(diǎn)相乘和一次IFFT即可實(shí)現(xiàn)，大大減少了運(yùn)算量，提高了同步速度。運(yùn)算量對比如圖4所示。
3)XFAST(擴(kuò)展復(fù)制重疊)捕獲算法。XFAST捕獲算法主要依靠混沌擴(kuò)頻序列優(yōu)良的相關(guān)特性，其基本原理是將一個很長的混沌碼分為M個子段，并將各子段對應(yīng)的位置進(jìn)行算數(shù)疊加［8］。原來未疊加的碼片和從其它區(qū)段疊加過來的碼片互相關(guān)性很小，產(chǎn)生很小的背景噪聲，通過XFAST捕獲算法可以將運(yùn)算量減小M倍，其算法功能如圖5所示。
3未來研究方向
混沌擴(kuò)頻通信在無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈中的應(yīng)用還處于起步階段，在理論上和工程上都還有很多難題亟待解決，未來將重點(diǎn)解決以下3個問題:
1)無限長混沌序列的生成和同步。目前研究的混沌擴(kuò)頻序列一般要經(jīng)過截短處理，經(jīng)過截短處理后的混沌序列會損失部分混沌特性，導(dǎo)致性能下降。從某種意義上講，只有無限長的混沌序列才能充分體現(xiàn)混沌信號的優(yōu)良特性，才是真正的非周期性序列，才能更好地發(fā)揮出混沌信號優(yōu)良的抗截獲性能。但是，無限長混沌碼的序列生成和同步等問題還有待于做進(jìn)一步研究。
2)無人機(jī)混合擴(kuò)譜體制研究。直擴(kuò)體制和跳頻體制有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，將兩者合并得到的混合擴(kuò)譜體制可以充分結(jié)合兩者的優(yōu)勢。混沌序列不僅可以應(yīng)用在直擴(kuò)系統(tǒng)中，同樣可以控制跳頻系統(tǒng)的跳碼圖案，將混沌序列應(yīng)用到混合擴(kuò)譜體制中可以進(jìn)一步提高無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈抗干擾、抗截獲能力。
3)無人機(jī)“多站多機(jī)”技術(shù)。鑒于頻段使用的日漸復(fù)雜，傳統(tǒng)的“單站單機(jī)”模式已經(jīng)無法滿足未來信息化戰(zhàn)爭的需求，由多個地面站控制多架無人機(jī)的“多站多機(jī)”模式具有更強(qiáng)的生命力，可以對一片區(qū)域內(nèi)的所有裝備進(jìn)行組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò)化，同時整個體系的抗干擾、抗偵察能力也會大幅提升。混沌序列由于其優(yōu)良的特性，可以提供大量互不相關(guān)的混沌序列做擴(kuò)頻碼，可以極大地提高無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈系的多址性能，將混沌通信技術(shù)和“多站多機(jī)”技術(shù)結(jié)合將成為未來研究的熱點(diǎn)問題。
4結(jié)束語
為了適應(yīng)未來信息化電子對抗作戰(zhàn)的需要，無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈必須具備很強(qiáng)的抗干擾、抗截獲能力，將混沌擴(kuò)頻通信體制引入無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈中具有很大的優(yōu)越性，研究混沌擴(kuò)頻通信的關(guān)鍵技術(shù)，對提高無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈的安全性、保密性具有重要的意義。
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物聯(lián)通信技術(shù)范文6
關(guān)鍵詞：能耗管控系統(tǒng) 數(shù)據(jù)中心 物聯(lián)網(wǎng)
中圖分類號：TP308 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）006-088-02
隨著互聯(lián)網(wǎng)的寬帶化、移動化和物聯(lián)網(wǎng)的興起，互聯(lián)網(wǎng)以更大規(guī)模向更高水平高速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心迎來了建設(shè)期。當(dāng)前我國各類數(shù)據(jù)中心總量約50多萬個，可容納服務(wù)器共約500萬臺。2011年，我國數(shù)據(jù)中心總耗電量達(dá)700億千瓦時，占全社會用電量的1.5%。數(shù)據(jù)中心的高能耗，不僅給企業(yè)帶來了沉重的負(fù)擔(dān)，也造成了社會能源的巨大浪費(fèi)。為了推動數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排，工業(yè)和信息化部在《工業(yè)節(jié)能“十二五”規(guī)劃》提出，“到2015年，數(shù)據(jù)中心PUE值需下降8%”的目標(biāo)。PUE（Power Usage Effectiveness，電源使用效率）值是國際上通用的數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標(biāo)，指數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載消耗的能源之比。PUE值越接近于1，表示一個數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高。全球數(shù)據(jù)中心的平均PUE是2.0，發(fā)達(dá)國家數(shù)據(jù)中心的PUE約為1.8，日本部分?jǐn)?shù)據(jù)中心的PUE可達(dá)1.5，Google的數(shù)據(jù)中心PUE可達(dá)1.2以下。在我國，80%以上的數(shù)據(jù)中心PUE均大于2.0，有的甚至高達(dá)3.0以上。
1 數(shù)據(jù)中心的能耗組成和存在問題
近10年來，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營的開支增長速度是其他開支增長速度的3倍；高密度服務(wù)器3年的能耗開支等于它們的購置費(fèi)用。供電和散熱開支已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心可擴(kuò)展的主要限制。數(shù)據(jù)中心的能耗組成如圖1所示。
圖1 數(shù)據(jù)中心的能耗組成
數(shù)據(jù)中心能耗主要集中在兩個方面：一個是IT設(shè)備；另一個是機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施。從技術(shù)層面上看，解決高耗能現(xiàn)狀，目前有兩個工作方向：一個是降低IT設(shè)備尤其是服務(wù)器的能耗，結(jié)合云計(jì)算和虛擬運(yùn)算技術(shù)，集中管理、分配數(shù)據(jù)中心的運(yùn)算負(fù)荷，通過在硬件層面關(guān)閉無負(fù)荷服務(wù)器，從而降低IT設(shè)備損耗實(shí)現(xiàn)節(jié)能。另一個是降低機(jī)房設(shè)施的能耗，降低機(jī)房設(shè)施的能耗是一個系統(tǒng)工程，而且數(shù)據(jù)中心的需求不斷在變化、功率密度繼續(xù)增長、未來容量和密度的不確定性、可用性的要求越來越高、IT技術(shù)迅速地變化適應(yīng)性和要求越來越高、預(yù)算又不斷增加以及功率發(fā)生動態(tài)變化等各種因素增加了節(jié)能降耗的復(fù)雜性。
目前國內(nèi)數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗的主要困難和問題在于：（1）缺乏技術(shù)手段獲取全面和準(zhǔn)確的PUE數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)PUE提升空間，為制定和實(shí)施節(jié)能方案提供決策支持；同時數(shù)據(jù)中心的PUE指標(biāo)體系和標(biāo)準(zhǔn)也尚未建立。（2）作為數(shù)據(jù)中心能耗“大戶”的制冷系統(tǒng)，其溫度傳感和控制還停留在“房間級”，無法實(shí)現(xiàn)精確感知和控制。（3）數(shù)據(jù)中心對能耗的管控還不系統(tǒng)，各種相關(guān)工作相互獨(dú)立，導(dǎo)致節(jié)能效果不理想。
2 基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心能耗管控系統(tǒng)技術(shù)方案
數(shù)據(jù)中心中，IT設(shè)備、供配電設(shè)備和制冷系統(tǒng)是機(jī)房能源開銷的三大主要部分。IT設(shè)備由于業(yè)務(wù)的負(fù)載不同，能耗會有較大的波動，通過搜集全面準(zhǔn)確PUE數(shù)據(jù)為應(yīng)用層管理系統(tǒng)節(jié)能決策提供充分的參考基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如結(jié)合CPU、內(nèi)存等數(shù)據(jù)，可以時段性的物理關(guān)閉（開啟）某些閑置的服務(wù)器等，達(dá)到節(jié)能效果。實(shí)時現(xiàn)場的PUE數(shù)據(jù)又可以作為供配電系統(tǒng)調(diào)度控制的基礎(chǔ)決策數(shù)據(jù)，通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整各級電源供給策略，可以提高配電效率，達(dá)到節(jié)能效果。通過傳感設(shè)備收集實(shí)時全面的設(shè)備運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)，精確計(jì)算并預(yù)測冷荷負(fù)載，結(jié)合智能機(jī)柜的風(fēng)門控制，可以提高制冷冷風(fēng)效率，達(dá)到節(jié)能效果。
圖2 系統(tǒng)技術(shù)方案
基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心能耗管控系統(tǒng)，通過部署在機(jī)柜級的傳感器和感知設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)采集準(zhǔn)確詳細(xì)的電能和環(huán)境（溫度等）參數(shù)，傳送到服務(wù)器端計(jì)算PUE值，生成直觀的數(shù)據(jù)中心熱點(diǎn)視圖，為數(shù)據(jù)中心節(jié)能決策提供目標(biāo)方向和論證依據(jù)；同時，實(shí)施機(jī)柜級的實(shí)時節(jié)能控制。另外，采用標(biāo)準(zhǔn)和通用的協(xié)議保持系統(tǒng)的開放性，使得其他智能設(shè)備和系統(tǒng)也可以方便納入統(tǒng)一的系統(tǒng)中。系統(tǒng)技術(shù)方案如圖2所示。
物聯(lián)網(wǎng)智能IDC機(jī)柜，對電能和環(huán)境數(shù)據(jù)（溫度、濕度、煙霧等）進(jìn)行機(jī)柜級感知，智能監(jiān)控單元SU一方面收集感知數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接管控中心服務(wù)器，另一方面對機(jī)柜相關(guān)部件（如風(fēng)門）進(jìn)行實(shí)時控制，達(dá)到節(jié)能的目的。對感知數(shù)據(jù)的傳輸，采用帶外數(shù)據(jù)傳輸方式，避免管控功能影響數(shù)據(jù)中心設(shè)備的正常工作；同時，采用有線和無線結(jié)合的方式，避免密集傳感導(dǎo)致的傳輸不可靠、能耗增加等問題；采用zigbee低功耗傳感網(wǎng)降低帶外傳輸引入的能耗并減少布線開銷；各機(jī)柜之間采用zigbee自組網(wǎng)傳輸感知數(shù)據(jù)，方便新的傳感設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)中。對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的PUE計(jì)算和分析，獲得機(jī)柜級、區(qū)域級和機(jī)房級PUE數(shù)據(jù)，同時考慮PUE數(shù)據(jù)的時間和空間特性，并實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)可視化，熱點(diǎn)可視化如圖3所示；根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，提供故障預(yù)警；提供實(shí)時和遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺，為數(shù)據(jù)中心管理人員提供節(jié)能決策支持，同時為基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)提供PUE基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和時空熱點(diǎn)信息。
圖3 數(shù)據(jù)中心熱點(diǎn)可視化示意圖
3 基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心能耗管控系統(tǒng)架構(gòu)
基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心能耗管控系統(tǒng)主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用服務(wù)層組成，其架構(gòu)如圖4所示。
圖4 系統(tǒng)架構(gòu)圖
感知層由智能監(jiān)控單元、各種傳感器、數(shù)據(jù)采集器、智能儀表和智能子設(shè)備等組成。感知層中的智能子設(shè)備和傳感器包括：（1）用于電能能耗和其它電力參數(shù)監(jiān)測的傳感器和數(shù)據(jù)采集器有電流互感器、霍爾電流傳感器、模擬量采集器（溫度、電壓、電流等）和智能電表。（2）用于節(jié)能控制的傳感器、智能控制單元和智能子設(shè)備有溫度傳感器、智能新風(fēng)系統(tǒng)和新風(fēng)空調(diào)，以及設(shè)備中用于設(shè)備監(jiān)控的監(jiān)控單元（控制器）。（3）用于機(jī)房設(shè)備環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測的開關(guān)量數(shù)據(jù)信號采集器（煙霧傳感器、水位傳感器、紅外移動探測器）。
網(wǎng)絡(luò)層由Internet網(wǎng)絡(luò)、移動通信GPRS/CDMA/3G網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)（Intranet、DCN）、以太網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、RS485總線和ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)與通訊介質(zhì)等組成。網(wǎng)絡(luò)層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁，負(fù)責(zé)對感知層（現(xiàn)場設(shè)備）上傳的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時，下傳管控中心對現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令。
應(yīng)用層由管控中心[管控中心系統(tǒng)軟件（服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫）]、工作站、Web服務(wù)器、Web客戶端（PC機(jī)和手機(jī)等移動終端）等組成。
系統(tǒng)功能主要包括：（1）數(shù)據(jù)中心低壓配電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或設(shè)備（負(fù)載）的電能消耗等電力參數(shù)實(shí)時監(jiān)測；（2）對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的PUE計(jì)算和分析，獲得機(jī)柜級、區(qū)域級和機(jī)房級PUE數(shù)據(jù)，同時考慮PUE數(shù)據(jù)的時間和空間特性，實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)可視化。（3）根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，提供故障預(yù)警；提供實(shí)時和遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺，為數(shù)據(jù)中心管理人員提供節(jié)能決策支持，同時為基于云計(jì)算的數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)提供PUE基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和時空熱點(diǎn)信息。（4）機(jī)房/設(shè)備節(jié)能控制：根據(jù)IT設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境要求、氣候環(huán)境變化和設(shè)備負(fù)載變化，對設(shè)備進(jìn)行節(jié)能控制；（5）電能消耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析：根據(jù)管理需求，對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算和趨勢分析、輸出報(bào)表、給出預(yù)警信號等；（6）數(shù)據(jù)中心中配電系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測告警，在低壓配電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測通信設(shè)備是否過載或短路，配電系統(tǒng)是否出現(xiàn)電源故障（斷電、缺相、開關(guān)跳閘等），通過感知層的溫度傳感器監(jiān)測空調(diào)系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障（停止運(yùn)行）。
4 結(jié)語
基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心能耗管控系統(tǒng)從能耗監(jiān)測、PUE分析評估和節(jié)能控制三個方面為互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排提供創(chuàng)新型的技術(shù)和管理手段，對于能耗監(jiān)測、節(jié)能控制和計(jì)算機(jī)輔助能效管理具有重要的技術(shù)促進(jìn)作用，在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排和智能化管理應(yīng)用中前景廣闊。
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