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物联网时代的计算机技术,通过二维码识读设备、射频识别装置、红外感应装置等信息传感设备将各种物理对象整合成网络,对我们影响巨大。首先物联网技术的应用不仅提高了我们日常生产和生活的信息化程度,还在提高效率的同时达到能源节约的效果。另外物联网有着全面感知、可靠传递、智能处理的优势可以对物体实施更精密及时的控制,这种及时精密的控制和管理应用于工业生产中可以直接转化为生产效率。物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,通过“物联网”与现有的互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合,在这个整合的网络中,存在能力超级强大的中心计算机群,能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制,在此基础上,人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。
2物联网时代计算机网络技术教学的发展现状
2.1教学模式单一,教学质量不高
面对物联网技术的快速发展,我国传统的面对面课堂教学方式已经难以跟上计算机网络技术的发展速度。我国的计算机网络技术教学由于紧张的教学任务,教师在教学时往往为了教学任务忽视学生的学习效果,由此直接导致学生学习的积极性下降从而使知识不能成系统的传授给学生。由于物联网科技的进步速度太快,学校难以有足够的资源对教学内容进行更新,新科技的学习主要依靠学生的自学,理论知识不扎实的学生在面对专业性极强的物联网新技术、新理论学习时,根本达不到自学效果。
2.2教材更新缓慢,教学内容滞后
联网的发展使得计算机网络技术迅速发展,新应用、新技术不断涌现,同时也要求技术人员能动态更新网络知识。虽然现有的网络教材不断推陈出新,但是其更新的速度远不及网络技术的发展。许多与物联网相关的网络新技术如Adhoc网络、传感器网络、体域网知识等都未能及时补充到教材里,造成计算机网络教材在内容上的滞后性与局限性,如果教师在授课过程中不及时调整补充教学内容,教学内容的前瞻性、系统性与实践性必定无法得以保证。
2.3实验条件受限,理论与实践脱节
网络设备由于其有着较高的科技附加值,因此普遍价格比较昂贵,作为教学主体的学校由于设备仅仅用来教学不能产生直接的利润,很难有足够的资金对网络设备进行及时的更新换代。这就导致学生在课堂上学一套理论,但进行理论实践时面对的却是已经淘汰设备的尴尬现象。这样理论知识与实践相脱节的教学模式不仅达不到应有的教学效果,刚学习的抽象的知识很快就会被学生忘记。
3物联网时代的计算机网络教学的课程改革
面对物联网时代计算机网络技术教学的严峻任务,如何对现存的计算机网络技术教学模式进行改革就成了一项亟需解决的问题。在进行教学改革时,一定要秉持实事求是的原则,针对我们计算机网络技术教学目前的问题,对相关课程进行彻底的改革。
3.1加大对硬件技术应用于教学的教学力度
在当前软件技术课程的教学中,大量的数据都来自于手工输入或从文件导入的现成数据,这就局限了软件系统的应用领域和软件技术的发展。如果能多元化的接收数据,就可以扩大软件系统的使用范围。进入“后硬件”时代后,我们关心的不再是硬件产品的研发,而是在硬件产品后的软件开发,但绝大部分都对硬件产品缺乏必要的认识,导致硬、软研发脱节的情况。我们可以采用身边对物联网应用的案例进行分析,比如说对超市的射频扫码系统,通过一定的理论技术学习将硬件的教学融汇到日常的生活当中,将数据采集任务下放到超市的日常运营当中,从而增进学生对数据来源和物联网应用的认识。在现今的软件技术教学中就准备对感知层技术应用的教学,一旦物联网技术发展成熟,软件技术便可以顺利的过渡到物联网时代,否则的软件技术教学又将滞后3-4年。
3.2配备软、硬件结合的物联网软件开发实验室
如今我们针对计算机网络技术的教学主要运用PC机和对应软件产品的模拟进行教学实验操作,然而随着物联网技术的发展,这种教学模式所收到的教学效果是不够的。今天的计算机网络技术已经不再是只凭借编写代码就能完成的工作,而是需要代码编写和硬件设备的系统集成才能实现物联网技术的应用,针对这种特点,我们就应该从根本上解决问题,那就是建立软、硬件结合的物联网软件开发实验室,让学生在编写软件的过程中融入硬件使用的相关特性,并且提前掌握物联网的信号收集、传输和处理等知识,为以后进入工作岗位做准备。
3.3加大教职员工的培训力度,抓好教学工作
物联网毕竟是近年才出现的新生事物,大多数人都还不是很了解。对于智能手机、智能家电的概念是接触了不少,但许多学校都缺乏物联网实验室及能指导做物联网实验的技术人员,这也是使学校软件技术跟不上物联网发展的一个重要原因。介于此,可以每学期利用空闲或专门去企业学习锻炼,把先进的技术带入校园。不能闭门造车,落后就要被淘汰。
4总结
关键词: 物联网;IPv6;ZigBee;无线网络
中图分类号:TP393
0 引 言
物联网(Internet of Things,IoT),顾名思义就是指“物物相连的互联网”,就是在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式芯片和软件,使之成为“智能物体”,进而通过网络设施实现信息传输、协同和处理,从而实现物与物、物与人之间的通信 。
2009年8月7日,总理在无锡考察时提出要尽快建立中国的传感信息中心(也称为“感知中国”中心),标志着我国发展物联网的信心与决心。事实上,物联网的概念是在1999年提出的。根据2005年国际电信联盟(ITU)的定义,物联网主要解决物到物(Thing to Thing, T2T)、人到物(Human to Thing, H2T)、人到人(Human to Human, H2H)之间的互联。这一高度交叉的新兴前沿领域在国际上备受关注,现在,物联网已成为我国经济领域的热词,也将成为我国经济发展的新型发动机。
1 计算机网络技术在物联网时展中的作用
物联网可广泛应用于社会生产和人们生活的各行各业,从而大大提升整个社会的信息化水平,并在提高效率的同时,实现节能减排。物联网的魅力来源于三大关键特征:第一,全面感知,即利用RFID、二维码、传感器等随时随地获取物体的信息;第二,可靠传递,即通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传递出去;第三,智能处理,即利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术,对海量的数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化的控制。在业界,物联网大致公认为有三个层次,其中底层是用来感知数据的感知层,中间是数据传输的网络层,最上面则是内容信息的应用层。图1所示是物联网体系的基本架构。
物联网技术是在互联网技术基础上延伸和扩展的一种网络技术,其核心和基础仍然是互联网技术,其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间进行信息交换和通讯。物联网的网络层将建立在现有的移动通讯网和互联网基础上。物联网通过各种接入设备与移动通讯网和互联网相连,网络层也包括了信息存储查询、网络管理等功能。网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术。现在,越来越多的高校都开设了计算机网络技术的相关课程,包括无线传感网络概论、TCP/IP网络与协议等目前物联网方向专业的主要课程。就不同的行业和应用背景,众多高校同仁在如何改进计算机网络技术教学内容方面,提出了诸多有益的理念。随着信息技术的发展,计算机网络技术教学过程中的诸多环节,仍然需要进一步的探索和改进。
2 计算机网络技术课程的改革
2.1 加入IPv6内容
尽管物联网的互联对象数不胜数,但却主要分为两类:一类是体积小、能量低、存储容量小、运算能力弱的智能小物体,如传感器节点;另一类是没有上述约束的智能终端,如无线POS机、智能家电、视频监控等。这两类互联对象,从终端侧向通信网络提出了特定的需求,而支持巨大的地址空间、网络可扩展、传递可靠等显然是其共性需求。通信网络不仅要能提供足够多的地址空间来满足互联对象对地址的需求,而且网络容量足够大,能满足大量智能终端、智能小物体之间的通信需求。值得注意的是,智能小物体在尺寸与复杂度等方面的限制决定了其能量、存储、计算速度与带宽也是受限的,因而需要通信网络能够提供轻量级的通信协议、可靠的低速率传输,同时网络还要具备自组织能力。
基于以上原因,物联网对IP地址产生了前所未有的大量需求。而构成现今互联网技术基石的IPv4,在面临地址资源枯竭等困境的背景下,显然已无法为地球上存在的万事万物都分配一个IP地址,而这又恰恰是实现物联网的关键。
所以,在现在的计算机网络技术教学中适当引入IPv6的教学内容,有助于学生了解当前网络的状态和物联网时代的要求。
2.2 加大无线网技术的内容
物联网技术的应用主要以公众无线网络为载体,大多使用2G、3G网络来实现远程通信,同时也有部分应用采用固定光纤接入方式。固定光纤接入具有传输速率高、传输信息量大、可靠稳定、保密性好等特点,因此,应用时需要根据不同的应用场景选择不同的接入方式。
常用的近距离无线通信技术有802.11b、802.15.4(ZigBee)、Bluetooth、UWB、RFID、IrDA等。其中,ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术,完整的协议栈只有32 KB,可以嵌入到各种设备中,同时支持地理定位功能,因而成为构建近距离无线传感网的主流技术。
鉴于上述情况,在课程内容中加入物联网中的无线通信内容,让学生学习各种无线RF通讯技术与标准,比如ZigBee、蓝牙、Wi-Fi、GPRS、CDMA、3G、4G、5G等,使学生能够适应未来物联网时代的发展要求。
3 结 语
物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的信息产业的一个新方向。作为培养中、高级应用人才的主力军,高等学校要掌握时代的脉搏,要通过广泛的社会调研来跟踪物联网发展的趋势和前沿技术,以此占领人才培养的制高点,促进高等学校计算机专业的改革和发展,从而使所教知识都能转化为社会生产力。
参 考 文 献
[1] 马建.物联网技术概论[M].北京:机械工业出版社,2011.
[2] 王汝传,孙力娟秀. 物联网技术导论[M].北京:清华大学出版社,2011.
[3] Ayesta U, avrachenkov K. The effect of the initial window size and limited transmit algorithm on the transient behavior of TCP transfers[C]. Proc. of The 15th ITC Specialist Seminar on Internet Traffic Engineering and Traffic Management, Wutzburg, Germany, 2002, 7.
[4] Manish Jain, Ravi S. Prasad, Constantinos Dovrolis. The TCP Bandwidth-Delay Product revisited: network buffering cross traffic, and socket buffer auto-sizing[R]. Technical Report GIT-CERCS-03-02, College of Computling, Georgia Tech, 2003.
【关键词】 物联网 关键技术 通信网络 影响
物联网技术是一种基于业界公认的Zombie通信协议框架下,搭载信息传感设备,依据通信网络客户的信息需求,借助数据处理技术,通过在实体物品上嵌入电子标签(RFID)、传感器等信号识别接口,实现实体物体与虚拟通信网络、实体物体与实体物体的相互连接与信息交互、通讯的一种网络技术。就此而言,物联网技术实质上是通信网络连接通讯终端、促进主体信息交互、对话的末端网络,物联网技术是介于通信网络环境下被应用并发挥实用的网络技术。现如今随着通信网络应用的广泛渗透,得到快速发展的同时,对通信网络信息处理、传输效率、系统优化等多方面产生一定影响。
一、物联网关键技术发展现状及未来趋势
1、无线传感器网络技术。无线传感器网络是集传感器技术、分布式信息处理技术和无线通讯技术等多技术于一体的、旨在实现对信息的智能化识别和管理的网络技术。无线传感网络因布网具有低成本、低使耗、高灵活性的特点,受到社会各界的高度青睐。未来,无线传感器网络将会朝着更加微型化、智能化方向发展。
2、语义网络和云计算技术。语义网络通过将所有信息、资源转化成机器可理解的描述,促进人与机器顺畅协作。而云计算是专门进行计算过程的技术。目前电子商务是语义网络和云计算技术应用较为广泛的领域。未来语义网路和云计算技术将会在任何需要人机协作的领域应用,语义网络对于信息转化除了描述性语言,随着数字媒体的发展,将会朝着更易于机器接收、理解的形式发展。
3、语义P2P技术。语义P2P是物联网中能够发挥促进机器和agent形成共性理解的本体与P2P融合而成的新兴物联网关键技术。未来像这种技术融合将会是物联网技术的发展主导。语义P2P将人机交互转化成人人交互,且将分散的信息点转化为易于理解的知识和关系,大大减少管理负担,并提高人们查找信息的速度。 。
二、物联网关键技术对通信网络的影响
1、提高通信网络整体运行效率。物联网关键技术能够在全球范围内、无载体限制、无环境要求、无主体差别的自动识别信息,并能够最大限度的实现对信息进行及时的处理和传输,如利用语义P2P技术,不仅能够简化信息交互语言,加速信息后台检索速度,因此,能够为通信网络提供更为广泛、时效性更强、处理结果更为稳定的数据来源,扩宽通信网络数据的采集范围;同时,借助于物联网关键技术处理多样化的信息方法、高灵活性的处理方式,加速通信网络系统信息处理和传输速度,使得通信网络系统的信息处理效率得到极大提升,继而提高通信网络系统的整体运营效率。另外,对于诸如物流行业这类对数据信息处理时效、速度、稳定要求高的行业来讲,物联网提升通信网络系统的整体运行效率,辩证看也是推动行业的快速发展。
2、增加通信网络节点整合运行压力。物联网关键技术基于通信网络环境下,如无线局域网、宽带,才能发挥出加快信息采集和处理的功能,提高通信网络数据信息应用与处理能力。物联网关键技术需要增加一些即使出现故障也不会对通信网络的正常运行造成影响的通信节点,这些节点需要通信网络来进行运营管理。因此,从物联网关键技术与通信网络的依附关系角度来看,物联网关键技术需要完全依附在良好的通信网络环境中,高效的通信网络需要物联网关键技术增加部分通信节点来实现。这种矛盾的依附关系反应出物联网关键技术会对通信网络节点的整合运营管理增加压力。
3、扩大通信网络应用范围。物联网关键技术对于提升通信网络运营效率,拓宽通信网络数据信息处理渠道,这从应用层面讲,即是在提高通信网络实际业务的应用适用性和实用性,不断扩大通信网络应用范围。并且未来物联网关键技术将会应用于任何载体介质,无论是任何行业,在互联网+行业转型战略的不断深入推进中,都将会应用物联网关键技术,借助通信网络,促进行业市场发展。
三、强化物联网关键技术积极影响建议
为不断强化物联网关键技术对通信网络的积极影响,促进通信网络发展,本文建议:一是要不断优化通信网络的硬件和软件系统,改善通信网络为物联网关键技术应用的环境支撑;二是创新通信网络应用平台和物联网关键技术应用源,不断提高二者的辩证融合性,发展物联网关键技术的同时,实现通信网络的可持续发展。
结语:物联网关键技术作为通信网络延展产物,既能提升通信网络的运营效率,拓宽通信网络应用单位,但与此同时也能增加通信网络的运营压力。因此,需要用辩证的眼光看待物联网关键技术对通信网络的影响。不能盲目追求提高通信网络运营效率而过度应用物联网关键技术,从而增加通信网络的运营压力。
参 考 文 献
关键词:物联网;计算机网络;课程群;教学改革
1 计算机网络技术课程群在物联网工程专业中的重要地位
物联网是继计算机、互联网之后信息产业的第三次革命性浪潮。它融合了智能感知、识别技术、传感器网络以及普适计算等技术,按照约定的协议,实现无处不在的物与物、物与人、人与人之间的互联,其应用领域包括医疗监测、智能交通、政府工作、智能消防、环境监测、情报搜集等。物联网公认有3个层次,其中底层是感知数据的感知层,中间是传输数据的网络层,上层是内容信息处理的应用层。
由物联网技术层次结构可以看出,物联网是三网融合的延伸和扩展,技术的核心和基础仍然是互联网。它以IP协议为基础,采用类似互联网TCP/IP协议的分层网络通信协议为上层的各种应用提供服务[1]。
从物联网技术核心需求的角度来看,计算机网络基础知识在整个物联网的课程知识体系中尤为重要。在专业建设过程中,应以互联网为核心和基础,以计算机网络课程为中心,充分考虑物联网工程专业对计算机网络知识的需求,围绕课程选取与阶梯式课程群设置、教学内容安排与衔接、教学方法与改革、实践课程体系设置等方面展开改革和探索,培养学生扎实的网络知识,为后续物联网相关课程打好基础[2]。
2 课程选取与阶梯式课程群的课程设置
课程群的课程设置不是简单的课程组合,需要对课程体系统筹规划。计算机网络技术作为一个重要的知识模块,涵盖了从计算机网络的理论基础到实践操作,再到综合应用的全部内容,是一个内涵丰富的课程体系。
湖北工业大学的物联网工程专业依托原有的网络工程专业,课程体系设置在网络工程专业的基础上进行了大幅度的修改,网络工程专业计算机网络技术课程群的主要课程见图1。
可以看出,原有计算机网络技术课程群的课程主要基于IPV4,偏重于互联网理论基础、层次模型、有线网络结构及组建、网络管理与分析等方面,并不能体现现代物联网的架构和特点。
因此,在进行物联网工程专业的计算机网络技术课程群设置过程中,笔者充分考虑物联网工程专业的需求和特点,经过大量调研和反复思考,整体改造原课程群,加入了无线网络、嵌入式、传感等知识模块,形成一条层次分明且知识体系完整而独立的课程链,主要专业核心课程有计算机网络、TCP/IP协议原理、网络互联技术、物联网技术概论、无线传感器网络、RFID原理及应用、物联网安全技术、网络编程与系统开发。物联网工程专业阶梯式计算机网络技术课程群具体课程设置见图2。
由图2可以看出,经过精心设置的物联网工程专业计算机网络技术课程群的各门课程并非简单的、平面式的结构,而是5个阶段的课程群[3],分别为网络基础理论模块、网络基础应用模块、物联网基础模块、物联网应用与安全模块、物联网综合应用与实践模块,具有良好的课程递进层次关系。
3 课程群具体的教学内容设置
计算机网络课程群主要培养物联网工程系本科生的互联网与物联网理论基础和实践能力,要求学生掌握互联网和物联网的基本理论知识与关键技术,能够理解网络体系结构与物联网总体构架,并具备网络管理与配置、网络应用与创新的能力。计算机网络课程群的建设不仅是选取内容纵向有传承关系、横向有内在联系的几门课程,还要梳理和整合课程教学内容,打破课程间的壁垒,减少重复内容并保证内容的连贯性与完整性[4]。因此,在进行课程群建设时,笔者充分考虑了课程群内诸课程在结构、内容、侧重点、时间分配等方面的相互关系。经过几年的教学实践与探索,笔者在教学内容的安排和设置方面做了如下安排和改革,见表1。
从第三学期开始,每学期逐渐增加网络方向的课程,这学期开设的计算机网络主要以培养学习兴趣和奠定网络基础为主。从最熟悉的互联网应用入手,首先阐述计算机网络的起源与发展、网络的基本概念以及网络协议与体系结构分层模型,使学生对网络整体架构有清晰的了解;然后以自底至上的顺序详细讲解网络各层次的协议内容与工作原理,并在实验环节使用抓包软件进行协议分析和观察,以验证性和演示性实验为主,使学生通过实验过程了解网络相关知识;在计算机网络课程的后期,加入对未来网络展望的内容,包括下一代因特网、物联网等知识,一方面扩展传统计算机网络授课的范畴,增加课程的广度和深度,另一方面旨在提高学生的学习兴趣,为后续课程打好基础。
第四学期的教学内容主要在第三学期课程的基础上进行扩充和深入,开设网络互联技术与TCP/IP协议原理课程。通过学习网络互联技术课程,学生将掌握交换与路由的基本知识与基本原理,培B学生对中小型园区网的组网与管理能力,能对具体的网络应用给出合理的规划和可行的解决方案,并具备解决网络中常见问题的基本技能,将理论知识付诸于应用。TCP/IP协议原理课程是计算机网络课程的延续和深化,通过课程学习,学生将深入掌握TCP/IP原理,在理论学习的基础上用程序设计语言实现,从而提高网络应用程序开发能力,夯实网络管理基础,提高网络安全意识,增强网络分析能力。
在前面两个学期学习互联网技术的基础上,第五学期的教学内容开始体现物联网特色,开设的物联网技术概论、无线传感器网络以及RFID原理及应用3门课程都是物联网专业的核心课程。物联网技术概论是学生认识物联网的起点,通过课程学习,学生能了解物联网的起源和典型应用,理解物联网的概念与内涵,并对物联网的体系架构和核心技术有充分的认识,这是一门重要的物联网技术启蒙课程。无线传感器网络和RFID原理及应用这两门课,是深入学习和研究物联网技术的核心专业课程。通过学习,学生应掌握无线传感器平台和网络架构、射频识别技术的基本概念与原理方法,为后续的综合实践环节打好理论基础。
第六学期开设的网络管理与安全和物联网安全两门课程是进阶课程,通过这两门课程的学习,学生应在掌握互联网与物联网基本原理的基础上,了解网络管理和网络安全知识模块,包括密码理论、无线传感器网络安全概述、密钥管理、安全路由、物联网中的抗干扰、射频识别的隐私与安全、物联网嵌入式系统的安全设计等基础知识,达到从理论到应用、从架构到安全的全方位提升。
第七学期设置的物联网应用综合设计及创业实践环节,旨在提高学生的综合应用和动手能力。通过为期一个月的实践学习,学生能够设计一个物联网综合应用系统,能够从系统的角度看待物联网的应用问题,并能综合利用几年来所学的互联网及物联网知识解决网络通信及应用的相关问题。
综上所述,本课程群的课程内容在设置上是完整的、连续的、突出重点的,涵盖了从基础的互联网到物联网的基本原理、体系架构、网络应用、关键技术与安全的内容,并遵循从易到难、从浅到深、从原理到应用、从互联网到物联网、从系统到安全的原则来设置教学内容。课程分布于第三学期到第六学期之间,内容在时间的安排上符合学习的一般规律,并注重理论与实践相结合的原则,具有科学性和可实施性。
4 计算机网络课程群教学方法改革
物联网技术属于集成创新型技术,培养的人才不仅要具备扎实的理论基础,还应具备很强的工程实践与应用能力。因此,在计算机网络课程群的教学中,笔者坚持“课程精、实践强”的原则,强调理论与实践相结合的教学方法,不断改革理论教学,引入MOOCs、混合教学、开放课堂、对分课堂等形式,强化实践教学,深入开展校企合作模式,形成了工程训练、专业认证、创新培养并举的特色教育理念。鉴于在实践教学和创新能力培养方面的有力措施和突出成绩,笔者在2012年获得了湖北工业大学优秀教学成果一等奖。
4.1 根据不同课程探寻多种教学模式,提高教学效果
近年来,以MOOCs为代表的新型教学模式不断涌现,大多依托网络教学资源,秉承自由学习的理念,旨在调动学生的学习积极性和创造性,为传统课堂注入了新的活力。笔者在计算机网络课程群的建设中,结合各门课程的优势和特点,进行了多种课程教学模式的改革和尝试,力求获得更好的教学效果。
以计算机网络课程教学模式改革为例,该课程作为课程群的第一门专业基础课,其教学效果对整个专业的后续学习至关重要。考虑到这门课程的网络资源比较丰富,且大部分内容难度不大,笔者采取了传统教学与网络教学相结合的混合教学模式。这种模式由课前预习、面对面授课(face-to-face)、在线学习(On-line)、实践训练4个过程组成。此学习模式整合了各种教学资源和多样化的学习形式,如课堂学习、自主学习、分组讨论、任务驱动、协作项目实践活动、实践训练等[5]。混合教学模式既保持了传统课程教W的优势,又在课前和课后引导学生自主学习,学生能通过各种学习方式保持学习兴趣并取得良好的学习效果。
在物联网技术概论课程教学模式改革中,针对该课程内容繁而细、知识更新快、实践性强的特点,笔者提出了物联网导论的开放式教学法,主要途径有开放教学过程、开放教学内容、开放教学考核与开放教学环境等。在教学过程中,以学生为主体开展教学活动,课堂上有分组讨论、头脑风暴、及时答疑、小组展示等各种环节。在注重师生关系平等的基础上,尽量与学生进行课堂互动,引导学生积极思考并大胆表达自己的观点。在教学内容上以新技术和实例教学为主,每学期的课件和内容都要及时更新和补充,并将教学内容融入实际案例。比如在介绍常用传感器及其典型应用的时候,会联系生活中的小米手环、智能医疗、智能家居应用等,既提高了学生的学习兴趣,也扩充了学生的视野。在教学环境上,以开放的网络教学平台作为课堂的补充,并以开放的形式进行考核,注重对学生分析能力和创新能力的考核。
实践证明,依据不同课程的特点和性质,在课程群中开展适合不同课程的多种教学模式探索,能大大增加课程的吸引力并降低学习的难度,学生不仅能学到知识,更能提高学习的兴趣,并锻炼自学能力和创新能力。
4.2 重视实践教学环节,提高学生工程实践能力
为了保证实践教学环节的教学质量和教学效果,笔者多次对物联网工程专业实践教学计划进行深入的研究和有针对性的修订,包括增加实践教学环节的学时、提高综合性与设计性实验比例、增加物联网应用综合设计及创业实践环节、强化实习环节和毕业设计环节,并加强对实践教学体系各环节的规范化管理。
1)调整实验学时,改革实验教学方式,提高综合性与设计性实验比例。
计算机网络课程群中的每门课程都配备了实验教学环节。对于一些实践性较强的课程,如网络互联技术课程,根据其课程特点,改革性地将理论课堂搬到实验室。为保证课堂效果和实验过程完整性,采用4节连上的方式,并将对分课堂和任务驱动的教学理念引入课堂,用一节课讲解核心的理论和实验内容,余下3节课全部进行实验、调试和答疑。每节课以一个实践小项目为驱动,学生通过分组合作的方式进行,以实践项目完成效果为考核的标准。学生普遍反映这种实践教学效果良好,可以及时消化和理解理论知识,避免理论与实践的脱节,并锻炼了协作与学习能力。
为了弥补大多数课程中以验证性实验为主的局限性,课程在每门课程的实验教学大纲中都加入了一个综合性的实验内容,并在高年级增加了物联网应用综合设计及创业实践环节,主要提供一些平台和一段时间给学生进行知识的梳理和总结,鼓励学生进行创业计划实现自己的想法,把学生的兴趣、爱好、学习、创新融为一体,这也是实践环节的主要目标。
[关键词]网络营销 电子商务供应链 图书网络营销 策略
互联网的普及以及电子商务的蓬勃发展,使得传统的图书销售方式面临着改革和更新,图书网络营销逐渐成为为各出版社、图书商所重视。网络营销与传统图书营销有着各自的优劣势,如何让网络营销既有着现代营销的便利,又有着传统营销的真实感,减少消费者在网上购买图书时不安全感,是网络营销最需改进的地方。基于电子商务供应链的图书网络营销是将电子商务供应链管理与网络营销相结合的营销理念,网络营销涉及资金流、信息流和物流,而资金流和信息流可以在互联网上得到实现,物流则无法办到,它是网络之外的实物流动,是完成网络营销的现实环节,决定着网络营销是否能成功。因此如何在电子商务环境下充分利用供应链管理的理念,更好的实现图书网络营销是解决网络营销目前所遇到瓶颈的有效手段。
一、相关概念
关于文章中所涉及的一些概念,如网络营销、电子商务供应链、基于电子商务供应链的图书网络营销这些,由于刚引进不久,目前国内尚未存在统一的定论,如关于网络营销的概念就有起码6783种定义。
网络营销(Online marketing)即运用电子商务技术来帮助企业实现经营目标的一门新科学。对于图书网络营销来说它分为两部分,图书的网上营销和图书的网下营销。与传统图书营销相比,网络营销具有省时省力,不用跑实体店而是任何时间地点只有有网络就可以购买自己想要的书籍,方便高效,同时也省去了图书销售商的店铺租金,让中小图书商有更多更大的发展空间。
电子商务供应链(E-Bussi ness Based on SupplyManagement)是指在基于双赢的指导思想,通过对现代电子商务技术的充分利用,以及在互联网技术平台的有利条件(交互、全球化、及时、低成本)下,形成从原材料供应商节点到最终产品或服务的终极消费者节点,中间涵盖生产商、分销商以及零售商等节点的基于供应链的网络结构。它的目标是通过整合供应链上的各个节点。从而实现供应链管理中资金流、信息流以及物流的高效运作,实现整个供应链运行的效益,降低供应链管理及实施中的成本。
电子商务供应链的图书网络营销,由字面上即可看出它是电子商务供应链和图书网络营销的结合物,目的就是在电子商务背景下,以供应链管理为指导思想,利用电子商务的相关技术,如GPS。Internet、数据挖掘等技术来确保供应链中物流、资金流以及信息流的高效运行,实现图书网络营销中的效益最大化,从而满足消费者个性多变的需求,更好的帮助图书相关企业赢得市场,应对全球化市场竞争。
二、我国图书网络营销所面临的瓶颈
图书网络营销与传统图书营销方式相比,存在两大瓶颈,即网络营销中涉及的交易信用问题和物流问题,这也是决定图书物流营销能否顺利进行的两大因素。
1.信用问题
尽管网上购物为消费者购物带来了便利,网上销售也给销售商带来新的商机和创新型的销售方式,但是由于网络的虚拟性,使得消费者在购买过程中存在对信息的公开化存在顾虑,担心自己的真实信息被盗用,而销售商则担心消费者对于产品过于挑剔或者利用一些空隙来谋求利益,因此缺乏彼此缺乏信任是网络营销过程中面临的一大难题。
(1)买家方面
每个消费者因为其自身差异,包括年龄、性别、个性、学历以及工作等因素,而产生对于图书网络营销的不同理解和认知。如消费者往往通过第一次网上购物经历来判断网上购物的优劣,若第一次购物经历十分愉悦,它所想得的产品和服务和实际获得的相符,则会激发他下一次的购物,相反若第一次购物不顺利,出现摩擦,消费者就容易得出网上购物不如实体店购物来得放心就会降低他的以后的购物欲望。所以无论是消费者对于网络营销的认可,还是消费者对于风险的承受力度以及对新事物、是理念的接受程度都是影响网络营销的买家因素。
(2)卖家方面
从卖家角度来看。它的几个因素也影响着网络影响过程中的相互信任程度。一方面,买家对于卖家的信任感知来自于卖家的实力,体现在卖家的销售规模、资金实力,卖家规模越大,买家对卖家就越信任,因为这证明买家承担风险能力强,可以给买家的补偿力度越大;另一方面,卖家的声誉即购买者对于该图书网店的评价以及网上书店在店铺中的声誉,这是卖家长期积累下来的成绩,声誉越好证明卖家越对买家负责,服务质量越值得保证;另外,图书网站的质量也是影响信用问题的因素之一,图书网络营销的网站是买家和卖家进行交易过程的平台,网站界面设计的合理性、功能的完备性影响着消费者对于图书网店的第一感知,而网站质量高也是图书网店质量高、值得信任的间接体现。
(3)法律保障方面
买家对网络营销的认可、卖家自身增强网络营销能力是促进网络营销发展的动力,但是真正使得网络营销成为可能还需要法律政策上的保护,让网上交易实现合法化。然而,因为电子商务也是从2005年开始刚刚兴起、普及,尽管为企业和消费者带来了双赢的局面,但由于关于电子商务的相关法律条例尚未完善,给一些不法分子创造了谋求利益的空隙,出现图书的质量不过关、盗版现象严重、读者信息被盗等问题,给买家带来很大损失,也不利于卖家的信誉构建,造成信用缺失。
2.物流问题
网络营销过程中包含信息流、物流和资金流的运行,物流作为互联网之外的网上购物的一部分,决定着网络营销实体运作环节,也是网络营销能否实现的斜街环节。在图书的网络营销过程中。关于图书的查询、预览、选择以及最后的付款都可以在互联网上进行,利用电子钱包的方式支付,这些都处于虚拟的环境中,而对于图书纸质形式以及相关教科光盘、CD等则无法利用网络来传递,这就需要通过物流形式来送到图书购买者手中。因此,如何使得图书的价格既能保证网上书店在去除成本之后有利可图,也让图书买家可以接受,并在需要的时间准确地送到消费者手中是图书网络销售所面临的最大难题。但目前存在的图书网络营销由于网上销售存在的折扣和实体折扣相差不大,而且买家还要支付物流费用,且由于地理位置的约束,对于本地之外的读者网络书店不可能通过直接送货上门,而是通过投递的方式寄给读者,这其中的时间就无法保证。这也是消费者可能直接选择实体店购买的另一个原因。
因此,由于现在我国的物流业尚未发展成熟,很多地方存在缺陷,如物流公司较分散、缺少规模大的企业,且大部分的物流企业所提供的服务基本一致,缺乏竞争力,配送范围仅局限与交通发达的城市,对于偏僻的地区还未涉及,这使得图书这种低价位的商品
无法及时送到消费者手中,甚至无法送到买家所在的地址,即使送到业存在高额的运输费用,这完全无法跟上人们对于网上购买图书的要求――方便、及时、省力。这是制约我国图书物流营销的最大瓶颈。
三、基于e-供应链的图书网络营销策略
通过对我国图书在电子商务背景下网络营销存在的问题,以及影响这些问题的因素分析,可以试着从电子商务供应链的角度来考虑构建图书网络营销系统,从而作为应对图书网络营销瓶颈的对策。
1.转变图书网络营销企业的思想意识
目前,我国的图书企业大大小小总共近六万八千多家,由于民营企业居多,所以有至少90%左右的企业尚未了解何谓供应链管理。更不用说如何将供应链管理理念与电子商务技术相结合实现图书的网络营销。由于未能理解供应链管理,所以现存的图书企业大多以竞争来赢得市场,而忽视了合作,这样图书企业失去了许多来自消费者的一手资料,从而无法预测各类图书的销售量,容易造成生产过量或者供不应求的状态,造成资源的浪费。因此图书企业要一改原来的竞争意识,通过和供应链上的其他企业合作协调来实现信息共享,帮助企业更好的预测图书市场需求,提高市场应变能力。
另外。图书网络营销的理念的来自于发达国家,尤其是像美国Amazon网上书店,自从成立到发展仅仅10年时间就成为全球500强企业,它的成功经验一直是其他国家地区企业所模仿学校的对象。但并不意味着我国的图书网络营销将要复制国外模式,中国需要根据自身国情来实现网络营销的本土化转变。这里的自身国情是指目前中国的供应链体系还尚未完善,图书供应链中的各网络节点企业还十分松散。物流产业不发达无法和现代图书网络营销相匹配,这与亚马逊公司所处的环境完全不同,因为它的建立和发展有庞大的数据库、雄厚的资金以及发达的电子商务技术支持。
2.选择合适的网下物流模式
物流问题是图书网络营销的关键问题,制约网络营销的具体实现,在图书网络营销过程中。不论企业花了多少时间做市场调研,花了多大的心血设计完善图书网站,消耗多少时间精力和物力来宣传网站,而没有最后有效的物流让顾客感知到真实的产品和服务,都将是虚拟而已,所以网下物流使影响这个电子商务供应链下图书网络营销成功的关键。而选择合适的物流方式则是卖家即网上店铺迈向成功的基础一步。网下物流的运行模式主要有两种,它们各自的特点决定着它们的适用性,企业则需要根据自身企业的实力和图书网络销售的实际情况来选择。
图书网络营销目前采用的物流模式主要有两种:第一种为外包的方式,即将运输配送业务外包给第三方如中国邮政或者快递公司来完成,这也是大多数网上书店所采用的物流模式,因为图书的价位低,体积不大且附加值较低,若书店单独承担这个物流环节将面临很高的物流成本,不适合一般的卖家,尤其是资金实力不够的中小企业,所以选择第三方物流公司进行合作是大部分网上书店采用的运输方式,而这种方式不足之处就是无法做到及时、准确送到读者手中,且很难实现物流公司的服务理念和网上书店所要传递给读者的服务理念,若物流服务态度差就间接影响读者对于卖家的评价和感知:第二种方式为自行建立物流配送系统,这种模式的优势在于它与网上书店的文化和理念融为一体,可以最好的向读者提供企业特有的服务,传递公司的服务理念,且可以更好控制图书的运输时间和运输效率,较好的满足读者的个性化需求,对卖家产生良好印象,为下次交易以及维持客户忠诚埋下伏笔。但这种模式需要较高的构建成本以及维护成本,如果利用不充分容易造成资源浪费,因此这较适合于规模大、图书销售量高的网上书店,且还要去公司具有专业的物流团队,才能设计出和网上书店匹配的物流系统。
3.发挥政府的协调指导作用
书籍是人类不断进步和发展的精神源泉,关系着整个民族的持续发展,尽管现在的电子类图书充斥着图书市场,但对于纸质书籍的拥有和阅读仍然受到追捧。随着电子商务技术的快速发展。图书的购买也不仅限于书店,人们新的消费方式带动了图书的网络营销,如何协调好网络市场和实体市场,保证图书市场的公平合理发展是政府的重要职责。
一方面,由于我国电子商务平台尚在建设和完善中,网上经营还处于不稳定状态,再加上各地企业的竞争意识过强,缺乏合作共赢的意识,即使各地建立了图书的网络销售平台以及图书标准,也很难形成全国性的图书电子商务网络营销平台,不利于资源和信息的共享。所以政府的作用是通过投资建立电子商务平台将全国图书网上销售节点联系起来,提供网络营销的效率,来对抗国际图书网络营销巨头的挑战。
另一方面,政府还要致力于构建发达的运输通道,完善、专业的物流配送系统和基础设施,通过合理的路线规划和设施建设来提高图书物流运输的效率,提高资源利用率,促进图书网络营销的发展。这里的基础设施建设由运输通道(公路、航线、铁路、水路等运输通道)和物流节点(汽车站、火车站、物流基地以及飞机场等运输点组成),政府要统筹规划,建立全国一体化式的运输通道,较少重复建设,避免不必要的浪费。
除此,针对目前我国图书网络营销信用问题,即缺少完善的电子商务法律、信用制度以及合理的惩罚措施来制止图书网上销售中涉及的侵权和盗版现象,我国政府要努力构建公正的图书网络营销环境,建立权威性的信用制度体系,维护图书网上卖家的合法权益。同时通过构建全国性的电子商务供应链图书网络营销平台来打破各地对于当地图书销售的保护,打击图书盗版行为和大企业的垄断经营。
4.积极学习吸收国外的成功经验
发达国家作为电子商务的开拓者,其图书网络营销也发展得较为成熟,许多国际图书网上销售巨头就是他们图书网络营销成功的最好体现,如英国的朗文、美国的亚马逊网上书店以及德国的贝塔斯曼等书店的经验都值得国内的图书网上卖家学习和借鉴。
[关键词]移动通信技术 互联网 网络架构 影响分析
在4G网络迅猛发展的环境下,网络化的系统建设得到了系统性的提升。但是,在网络需求逐渐提升的环境下,网络僵化问题的出现为用户需求能力的提升造成了一定的制约。因此,在现阶段移动通信技术运用及互联网网络构建的环境下,通信系统的研究应该呈现出全球标准化的发展方向,通过对不同组织系统的研究进行项目产品的研发,从而为移动通信网络技术的优化以及互联网网络体系的构建营造良好的发展空间。随着网络技术的优化,5G时代的出现充分满足了时展的基本需求,相关技术的设计也与5G系统达成了一定共识,通过5G网络系统的构建,可以实现对物联网业务的支持,实现全球网络系统的稳定运行,从而为整个网络系统的优化及系统性能的提升提供良好依据。
一、移动通信技术对互联网网络构建的影响分析
1.1移动通信中互联网网络模型对网络构建的影响
伴随互联网网络模型的构建,一些互联网管理区域的构建实现了地域覆盖范围广、横跨区域多以及用户数量较为庞大的现象,通过对其模型的研究,具有一定的技术代表性。文章在研究中所选取的互联网网络模型主要包括了骨干网、城域网以及IDC网络构建形式,其中的骨干网主要是运用在信息高速交换平台系统之中,满足跨网络流量的转发,同时实现直接性承载业务的构建及设计。城域网主要是骨干网络的延伸机制,是与用户业务接入及交流的基本平台。而IDC互联网主要是指基础性信息资源的平台,在其网络环境优化设计中,会实现性资源网络的有效接入。
1.2移动通信对骨干网的影响
第一,高品质业务环境对骨干网络的影响分析。在IP专网系统优化设计的环境下,高品质业务对全网性的业务具有一定的资源优势性,通过IP专网对骨干网承载因素的分析,可以发现其存在的争议性分析。首先,是成本费用的考虑分析。在现有骨干网上承载高品质业务需求的环境下,互联网资源需要对网络以及设备进行全新的改造,主要是为了在移动系统运用中,满足高品质的业务需求,但是,在网络系统再造之后,系统的运维以及管理成本也逐渐增加,这种现象的出现会造成网络管理业务管理难度复杂等因素。其次,业务属性资源的考虑分析。在移动通信网络资源环境下,开发业务是较为重要的环节,其重要的特征是实现超额订购。但是,在短期内无法充分满足用户对宽带的基本需求,从而造成全网开放业务出现爆发性的增长状态。因此,在高品质业务承载的环境下,其项目设计的原则是不需要出现超卖现象的,其流量在短期内具有较为强烈的可预测性。第二,分析精品骨干网是否存在着延伸及或是城域端局的现象。在全网网络建设及项目构建的过程中,应该在管理区域内建设一张高品质的业务承载网,通过各个城域端局的建设,可以有效降低网络建设中出现的成本问题,减少通信网络骨干对系统的影响。
二、移动通信技术在互联网网络构建中的技术运用
2.1D2D通信技术
在网络社交、本地广告等技术运用的环境下,人们更为全面的认识到了数据通信的相关需求,但是,在现阶段蜂窝系统项目设计的过程中,仍然存在着覆盖、容量以及耗能等方面的问题,导致系统项目的设计在某种程度上缺乏足够的灵活性,使用户在运用中很难满足不同业务的实时性及可靠性需求,因此,在5G项目研究的环境下,应该逐渐提升D2D的网络通信形式,实现其对5G网络环境构建的有效支撑。对于D2D而言,其作为一种短距离的通信形式,可以实现数据终端的直接交流,如图一所示,为蜂窝网中D2D通信图。
虽然D2D得到了互联网网络构建的系统运用,但是,其仍然存在着一些制约性的问题。第一,D2D通信中无线资源的管理问题。在网络通信系统运行的环境下,怎样运用D2D通信进行辅助系统资源的设计,会对用户资源的调度及复杂性分析造成制约。而且,在D2D通信信息构建的过程中,与蜂窝数据所形成的通信资源会呈现出信息共享的状态,这些问题的出现都造成了较为严重的D2D辅助通信问题,同时也影响了用户的基本体验需求,因此,在现阶段网络系统构建的环境下,应该通过D2D通信资源的合理分配,进行分配调度项目的优化,从而为网络系统的优化构架提供良好保证。第二,通信技术环境中,应该实现系统设计的实时性及可靠性。在未来5G网络系统构建的环境下,通信时延以及可靠性网络系统的构建逐渐成为对通信系统评价的关键技术,因此,应该在网络系统优化的环境下,保证系统设计的实时l生及可靠性,从而为D2D技术的优化提供稳定支持。
2.2大规模MIMO系统的设计
对于MIMO系统而言,主要是在互联网背景下,通过发送端以及接收端多个天线的设计,所形成的通信链路,通过这种系统项目的设计可以在不增加宽带以及重大输送率的状态下,实现网络系统的大幅度增长,满足项目设计的基本需求。所以,在大规模MIMO系统设计中,应该在满足5G需求的基础上,构建以下几种技术形:式第一,在节点控制方面,展现其可扩展性的特点。在4G时代下,网络系统的构建存在着多方面不可扩展的问题,这种现象的出现主要是由于定位天线的空间相对有限,而且,项目传播中也存在着角度扩散的问题,这种现象的出现也就为项目的传播造成了不可避免的影响。第二,实现项目工程设计的全新部署。在MIMO系统设计的过程中,大规模的项目设计仍然存在着一些限制因素,应该注意到信道估计是技术设计中的关键问题,同时也是工程项目的主要局限问题之一,在用户运动的环境下,需要使信道获得较为有利的项目条件,并为工程系统的优化提供稳定支持。第三,在现实角度中分析,大规模的MIMO可以通过不同成本问题的降低实现天线模块的半自治功能,但是,要想实现其经济化的项目运用,需要通过项目方案的解决提升成本效益的支持。应,在5G时代下,通过MIMO系统的设计,应该稳定并解决项目测试的基本方式,满足时展的基本需求,从而为互联网网络体系的构架营造良好的空间。
移动互联网;网络优化;能耗优化
This paper describes the similarities and differences between Internet and mobile Internet in terms of technologies, optimization techniques, and energy consumption. In light of current developments in mobile Internet, IPv6 transition and integration of the Internet of things appear to be future development trends in mobile Internet.
mobile Internet; networking design; energy optimization
互联网的出现对世界经济、政治、文化等方方面面产生了深刻影响。然而传统互联网难以满足人们移动、实时接入网络的需求。移动互联网的诞生实现了人们随时随地接入互联网的梦想。
在起步的最初5年,全球移动互联网用户数量的增长速度是传统互联网相同发展阶段的2倍,目前已经超过了传统互联网,达到了15亿之巨。移动互联网的迅猛发展更是创造了产业迭代周期由PC时代的18个月(摩尔定律)缩减至互联网的6个月的奇迹[1]。移动互联网的应用已经渗透到人们工作、生活的每个角落,但移动互联网的概念却始终缺乏一个统一的定义。
广义上来说,移动互联网是以无线方式接入互联网并提供移动网络访问服务的各种网络的总称。移动互联网继承了互联网的网络体系架构,具有应用层、传输层、网络层等清晰的网络层次结构。但由于移动互联网网络环境复杂多变,又强调移动实时接入,传统互联网的组网方式以及终端接入技术已经无法完全适用于移动互联网。此外,互联网网络节点有持续电量供应,而移动互联网的网络终端多采用电池供电,有限的电量直接影响到用户的网络体验。以上这些差异导致移动互联网与传统互联网在网络技术、能耗技术等方面具有较大差异。
1 移动互联网的网络技术
为满足网络节点移动实时接入网络的需求,移动互联网在终端接入、组网技术等方面都与互联网有着巨大差别。为适应新的网络环境,网络终端更注重多接口多连接管理与移动性管理。
1.1 网络接入技术
互联网的接入方式主要为有线接入,而为实现各应用场景的移动性支持,移动互联网则主要为无线接入,并有多种网络接入方式。
(1)移动通信网
移动通信网络是移动互联网的重要组成部分,采取集中控制、层次化路由的体系架构,通过核心网分组域的GPRS业务支持节点(SGSN)和GPRS网关支持节点(GGSN)为接入端提供分组数据服务。
移动通信网络具有很强的移动性支持,使终端可以在很大地域范围内,在高速移动的同时保持移动通信网络的连接。为适应移动互联网用户高速传输的需求,移动通信网又推出了LTE技术,在无线接入时采用正交频分复用多址编码技术来达到高速传输,通过有空间复用特性的多输入多输出(MIMO)技术,使得无线传输时数据可以在多重天线之间并行收发,同时取消无线控制器(RNC),简化网络设计,实现全IP路由,朝着扁平化全IP网络结构演进。高速数据服务的支持使得移动通信网宽带化,必将为移动互联网提供更强有力的网络支持。
(2)无线局域网
无线局域网是互联网的延伸,其网络速度几乎与以太网相当,并允许终端在一定范围内移动接入。同以太网不同的是,以IEEE 802.11系列标准为基础的无线局域网在媒体访问控制子层中采用载波监听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)控制传输媒介,在数据传输前必须检测媒介空闲状态,避免冲突,而不是同时进行传输和冲突监听,并采用两次握手模式的确认机制来确保数据传输[2]。最新的802.11ad利用开放的60 GHz频段,大幅度提升了码元传输速率。60 GHz频段的短波长使天线尺寸更小,易实现智能天线阵列,高增益接收信号。该频段的优良定向性使传输波束更窄,有利于减少接入点(AP)间干扰,实现波束空间复用,使得最大传输速率可达到6.76 Gb/s[3]。
高速发展的无线局域网是互联网和移动互联网相互交叉的网络形式,为宽带业务移动化的实现提供了有力支持。
(3)其他接入网络
除了以上两种主要的接入技术外,移动互联网还具有多种网络接入方式,以满足不同场景移动用户的无线接入需求。
针对小范围无线传输的无线个域网(WPAN)包括Bluetooth、Zigbee、NFC、UWB、IrDA、6LoWPAN等技术,实现了短距离、低功耗、低成本的无线通信。
针对室外大范围宽带无线接入的无线城域网(WMAN)以IEEE 802.16标准为基础,其中基于802.16e 的WiMax是国际电信联盟批准的全球3G标准之一。
针对边远地区的无线区域网(WRAN)由IEEE 802.22推动,利用认知无线电技术自动检测空闲的电视频段并加以利用,对低人口密度区域提供无线宽带服务。WMAN和WRAN的出现极大推动了宽带业务移动化,使得更多区域能够高速接入移动互联网。
1.2 组网技术
互联网的组网思想主张分布式和无层次的组网结构,局部则采用以太网网络的星形拓扑结构。移动互联网组网技术源于互联网,但又衍生出一些新的组网方式,以满足节点的移动需求,适应网络拓扑动态变化,使得移动互联网能够适应各类特殊应用场景。
无线局域网延续了以太网的星形结构,移动通信网络则采用集中式控制、严格的层次结构[4],这两种网络为集中式无线网络,均有中心节点,而移动自组织网络则是无中心节点的分布式无线网络,无线Mesh网络则是多中心的自组织网络。
移动自组织网络是无需基础设施支持、自组织、无线多跳连接、高度动态、对等式、支持移动通信的网络。该网络是由一组处于移动状态的节点组成,无需基站等基础设施集中控制,其网络结构如图1所示。移动自组织网络的各个节点具有对等性,均充当主机和路由器角色,不需要管理控制中心。
移动自组织网络面临的主要挑战是网络拓扑结构变化太快、网络节点资源严重受限,而无线Mesh网络则是由固定且有电源供应的Mesh路由器采用点到多点无线互联组成,由路由器负责组织维护Mesh连接,具有相对稳定的拓扑结构,可提供高带宽传输服务。
1.3 网络终端管理技术
在移动互联网环境下,网络终端往往需要同时管理多个网络接口以对应不同的接入网络,有多接口多连接的特性。当多接口(MIF)终端接入网络时,各接口均能获取域名服务器(DNS)、默认路由等网络参数。如果DNS解析(如私有DNS请求)没有选择相应接口的DNS服务器,这将会导致DNS解析失败。由于各种接入网络性能差异大,分组数据传输时默认接口默认路由的选取将直接影响网络性能。终端移动时,不同接入网之间的切换将会导致终端已连接至网络的会话中断,严重影响用户网络体验。RFC6418[5]和RFC6419[6]中采用集中式管理多接口,单应用设置网络连接参数,并在协议栈处理DNS解析、路由、地址选择等特殊问题。
具有多接口的设备往往具有多连接特性,可在源节点与目的节点间建立多条路径。多径传输控制协议(TCP)即为利用该网络特性来提高网络吞吐量发展而来的新技术。多径TCP需处理传输时流内干扰、流间并行干扰、流间交汇干扰等问题。基于喷泉码的FMTCP[7]通过对数据进行码率无关的随机编码,令传输可忽略数据包的丢包、抖动、到达顺序,只须有足够冗余度就可将数据还原,有效地提高多径TCP性能。
当终端节点在不同网络间漫游,节点移动性管理应当允许节点保持IP地址不变,保证节点在漫游过程中与网络的连通性。移动IP(MIP)协议中,在外地网络的移动节点(MN)进行发现获取转交地址后,向家乡进行注册,建立数据转发服务。家乡完成MN注册,使用IP隧道技术将原数据包封装后发往MN的转交地址。MN却可以向远端响应节点(CN)直接发送数据,导致MIP路由不是最优路径,也不对称,产生了“三角路由问题”。移动IPv6同MIP相似,需发现、节点注册、数据传输等流程。但家乡在转发数据包时,采用绑定更新(BU),向CN通告移动节点当前的转交地址,后续传输中CN可向MN直接传输数据,避免了“三角路由”。移动IP三角路由优化示意图如图2所示。移动IP和移动IPv6是在网络侧实现MIP和MIPv6中移动节点需要处理的移动性管理工作,使得节点对移动完全无感知。
同互联网相比,移动互联网网络环境复杂多变,网络终端管理注重终端多接口多连接的特性,加强对终端节点移动性的管理,提升网络性能。
2 移动互联网的能耗优化
技术
移动终端的计算、存储、电量等资源严重受限,移动云计算的兴起使得终端可便捷地使用移动云强大的计算、存储能力,但同时也提高了移动节点对传输质量和能耗的要求。移动云的定位、传输、计算等任务占用终端能耗的很大比例。因此相对于互联网来说,移动互联网能耗优化更侧重于终端能耗优化。
2.1 终端定位能耗优化
基于位置服务(LBS)是移动互联网最典型服务之一。在定位中,移动节点需要获取当前精确时间T,全球导航卫星系统(GNSS)可见卫星星历表,并通过多普勒频率和码相位(CP)计算T时刻节点到各卫星的距离(伪距)。获取星历表及其解码、伪距计算等过程电能消耗巨大,在长时间持续更新位置信息时,能耗问题尤为严重。
终端定位能耗优化基本策略是通过增大位置信息更新时间间隔来降低能耗。利用节点本地资源的动态跟踪策略分为动态预测和动态选择。在一次精确定位后,动态预测利用陀螺仪、加速度计等能耗较低传感器进行轨迹预测,当预测漂移超过阈值精度时,重新开启GPS进行精确定位。动态选择根据定位需求精度不同而选择不同的定位方式进行辅助定位,如基站定位、Wi-Fi定位、GPS定位。
随着移动云发展,定位能耗也不局限于本地优化,还可利用云端丰富的存储和计算资源。基于历史地图的方法是通过存储大量与精确的GPS方位、其他标记关联的历史位置和轨迹信息,终端提交其移动时切换的基站序列号、无线网络信号强度等标记,实现查询定位,降低定位能耗。
2.2 网络传输能耗优化
无线网络节能主要是针对蜂窝数据传输节能和Wi-Fi传输节能。无线资源控制(RRC)机制是在蜂窝系统中所使用的传输功率管理机制。图3为两种常见RRC状态转移方式。蜂窝网络接口分为高性能高功耗状态DCH、低功耗低速率状态FACH、空闲状态IDLE。高功耗状态向低功耗状态转移存在空闲等待浪费能量,即图4所示的尾能耗[8]。而在一次网络传输中,几乎60%的能耗为尾能耗[9]。缩短DCH和FACH状态的尾部空闲门限时间,或进行集中调度传输、流量整形,预测传输结束时间,直接跳转到空闲状态,可显著降低尾能耗。
蜂窝数据传输和信号强弱也有很大关系,Bartendr[10]指出信号弱时,每比特消耗能量是信号强时的6倍。基于信号的优化策略在信号弱时,延迟同步通信。信号强时,预读取网络数据,利用信号跟踪来预测信号强度。
Wi-Fi占用移动节点大部分能量消耗,其固有CSMA机制导致能量效率低下。而消耗能量主要是空闲监听机制[11-12]。Wi-Fi的功耗控制机制为节能模式(PSM)。PSM通过周期性空闲监听(IL)实现提高能量效率。Xinyu等人研究表明即使PSM启动,网络繁忙时IL消耗约占总消耗60%,网络空闲时IL消耗约80%[13]。因此在PSM基础上进行优化时,可以通过减少花费在IL上的等待时间来提高能量效率。
2.3 基于移动云计算的能耗优化
移动云计算的强劲计算能力以及低延时网络使得利用计算卸载来降低终端能耗成为可能。计算卸载是将原本在资源受限的移动节点上执行的计算任务迁移到远程服务器上执行,降低终端CPU和内存的能量消耗,以此提高能量效率和应用性能。计算卸载原理如图5。
计算卸载技术可分为细粒度和粗粒度两大类。细粒度计算卸载是对应用程序进行详细分解,分离出网络传输数据少而计算量繁重的CPU密集型任务,将其迁移至远端服务器。在任务迁移前,计算卸载需要细致得检查运行环境,衡量终端当前网络状况,再将其迁移。细粒度卸载的任务分离算法加大应用开发复杂度,其好坏也直接影响了卸载效率。而粗粒度任务卸载不需要程序员预先对应用任务进行划分,只需要将所有进程或整个虚拟机迁移到远程服务器上运行,利用移动云统计应用执行时间去寻找统计学上的最佳时间限制,当应用在本地运行时间超过了该限制后就被整体迁移到云端。粗粒度卸载的最大弊端是部分任务(如用户交互部分)可能无法从云端迁移中获益。另外,整个程序迁移可能会导致额外传输消耗。
3 移动互联网发展趋势
3.1 移动互联网向IPv6过渡
目前由于IPv4地址短缺,移动节点一般只能获取私有地址。移动互联网网络服务提升之后,将有大量高速网络访问需求,从而会面临很多问题。运营商为爆炸式增长的移动设备提供网络服务时,需要对有限公网IP地址进行多级网络地址转换(NAT),为CGN服务器带来繁重负载。私有地址破坏了移动互联网的端到端特性,直接影响网络服务质量。而IPv6巨大的地址空间为移动终端成为互联网上的独立节点提供了支撑,在减轻网络负载的同时又可为用户提供更好服务。
3.2 移动互联网与物联网融合
随着移动互联网络发展,具有智能感知、便捷传输、高效计算、绿色节能等特性的移动互联网将会是物联网的基础。在感知方面,拥有众多传感器以及最新传感技术的移动互联网终端将成为物联网的重要节点,成为物联网识别物体、采集信息的源节点。在网络传输方面,移动互联网的网络接入方式、组网方式是物联网所需的重要网络技术,移动高速实时连接的网络使得物联网节点更好地进行数据传输,具有自组织、自管理特性的网络令物联网有更强鲁棒性、稳定性。在信息处理方面,移动云计算令物联网拥有更高效的处理能力,摆脱节点电量受限、计算能力受限等局面。在能耗方面,移动互联网的定位、传输、能耗优化等技术均适用于物联网,可降低物联网网络与节点能耗。移动互联网与物联网的融合势在必行。
4 结束语
移动互联网基于互联网技术但更注重移动特性与节点能耗,新的网络技术、能耗优化技术使其终端移动性支持更加完善。在后续发展中,IPv6过渡、与物联网的融合将会令移动互联网迎来新一轮的快速发展,产生更大社会影响力。
参考文献
[1] 许志远, 李婷, 王跃. 移动互联网白皮书 [R]. 北京:工业和信息化部电信研究院, 2013.
[2] 崔勇, 张鹏. 无线移动互联网:原理、技术、应用 [M]. 北京:机械工业出版社, 2012.
[3] PERAHIA E, GONG M X. Gigabit wireless LANs: an overview of IEEE 802.11 ac and 802.11 ad [J]. ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review, 2011,15(3), 23-33.
[4] 何宝宏. 移动互联网是第三代互联网 [J]. 中兴通讯技术, 2009,15(4):35-38.
[5] BLANCHET M, PIERRICK S. Multiple Interfaces and Provisioning Domains Problem Statement [S]. RFC 6418. 2011.
[6] WASSERMAN M, PIERRICK S. Current practices for multiple-interface hosts [S]. RFC 6419. 2011.
[7] CUI Yong, WANG Xin, WANG Hongyi, et al. FMTCP: A fountain code-based multipath transmission control protocol [C]//Proceedings of 2012 IEEE 32nd International Conference, Macau. IEEE, 2012:366-375. DOI: 10.1109/ICDCS.2012.23.
[8] QIAN F, WANG Z., GERBER A, MAO Z, et al. Profiling resource usage for mobile applications: a cross-layer approach [C]//Proceedings of the 9th international conference on Mobile systems, applications, and services, ACM, 2011: 321-334.
[9] BALASUBRAMANIAN N, BALASUBRAMANIAN A, VENKATARAMANI A. Energy consumption in mobile phones: a measurement study and implications for network applications [C]//Proceedings of the 9th ACM SIGCOMM conference on Internet measurement conference, New York, NY, USA. ACM, 2009:280-293. DOI: 10.1145/1644893.1644927.
[10] SCHULMAN A, NAVDA V, RAMJEE R, et al. Bartend: a practical approach to energy-aware cellular data scheduling [C]//Proceedings of the sixteenth annual international conference on Mobile computing and networking, New York, NY, USA. ACM, 2010:85-96. DOI: 10.1145/1859995.1860006.
[11] AGARWAL Y, CHANDRA R, WOLMAN A, et al. Wireless wakeups revisited: energy management for voip over Wi-Fi smartphones [C]//Proceedings of the 5th international conference on Mobile systems, applications and services, New York, NY, USA. ACM, 2007:179-191. DOI: 10.1145/1247660.1247682.
一、移动通信网与物联网简述
随着移动通信技术的迅速发展,其用户群体不断增长,移动通信不仅实现清晰的话音功能,加之方便人们携带,其方便的网络化功能也受到用户的喜爱,正成为人们生活和工作不可缺少的一部分。随着移动通信网网络化的发展,移动网络带宽的增加,不仅可以为物联网应用提供的网络支撑更强大,也使得物联网普及的广度和深度拓展到一个新的层面,更好的促进了物联网运用和发展。可以说移动通信网已经成为物联网技术应用的重要伙伴,其不受时间、空间的限制,可以更好的为用户提供个性化的服务。
物联网做为一个新兴网络化技术,其主要是通过相关的信息传输设备,如射频识别(RFID),激光扫描器、红外感应器等组成信息化全球定位系统,通过自身传感设备按一定的协议和标准,实现物品与互联网的互联互通。从而达到通过信息通信,实现双向或多向的信息交换,达到对物品的智慧化识别、管理、跟踪、定位、监控的功能。随着物联网技术的不喾⒄梗其应用也会更加丰富。如现在已经实现的将感应器嵌入和装备嵌入到铁路系统、供水系统、大型建筑、电网、隧道、桥梁、公路、油气管线、大坝等重要设施中,通过物联网与互联网的整合,可以更方便的对相关数据进行采集,对其设施的操作实现远程化、智能化的。
而作为物联网服务实现的重要载体之一,移动通信网与物联网的融合就显得至关重要,也是移动通信应用面临前所未有发展机遇。在未来一段时期,随着我国社会信息化的全面推进,也必将给移动通信提供更加广阔的空间。同时,我们也看到了移动通信网络已经渗透社会生活的各个领域,随着通信技术的不断发展和网络的演进,基于物联网的新型移动通信网络应用将应运而生,将移动通信网与物联网的相互融合,我们将逐步迈进一个网络和应用智能化的移动物联网信息社会。
二、物联网的重要组成
物联网的核心和基础仍是互联网,作为互联网的延伸,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,是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网主要通过智能感知、识别技术与普适计算等先进技术,广泛应用于网络的融合中。物联网主要由五大部分组成:
(一)信息的获取部分
信息的获取部分,主要是通过采用大量的传感设备对相关的信息进行识别和获取,并将采集的信息进行数字信号的转换。传感技术是物联网最前端的感觉细胞,也是相关信息收集的主要来源,通过传感设备将信息传输到大脑进行分析和反馈处理。
(二)信息的控制
信息控制部分是将获取的信息依据相关传输网络的指令要求做进一步处理,从而达到相关信息传输的要求的状态,为下一步传输做准备。
(三)信息传输
因为物体相关信息分布在不同的区域,有的物体还是处于不断的移动过程中,因此,信息的传输需要一个非常灵活的传输网络将获取的物体信息接收和传递出去,就目前而言,移动通信网络是物联网非常便捷的传输通道,信息传输部分也是物联网十分重要的一个环节,对物联网的安全运行有着至关重的作用。
(四)信息的处理
信息的处理,包括对收集到的信息进行重新组合,将收集的数据进行分析整理,从而使得数据更清晰更可靠。信息的处理一直是物联网发展的一个难点,面对海量信息的分析和甄别涉及到众多行业技术,如模糊识别、云计算等。
(五)信息的应用
信息的应用是指对对接受的相关数据和信息处理应用。这部分主要是依据不同用户的需求,设计不同的控制管理系统或应用程序,然后通过这些系统和程序来识别物体的身份、获取物体的位置、对物体进行管理和监控等,从而达到物联网应用目标。
三、移动通信网络与物联网的融合实践
由于物体的位移具有较强的随意的,其的位置也是不断移动变化的。因此,物联网中海量数据的传输和处理需要一种机动性和灵活性都比较强的网络来支持。而目前,发展迅速的移动通信网是其最好的选择。在近些年来,移动通信网络的不断发展和进步,尤其是第四代移动通信技术的广泛应用,为海量数据的传输和处理提供了基本的网络通信支持,随着第五代移动互联网络的发展,移动通信网络是物联网最好的网络伙伴。移动通信网与物联网的融合主要体现以下几个方面:
移动互联网与物联网的融合。我们都知道,移动通信网络由移动的终端设备、移动传输网络以及网络的维护管理三个部分组成的,而物联网与移动通信网络的融合在这三个部分都具有共同点,从而为二者的融合提供了很大的便利。
移动终端设备与物联网的融合。我们都知道,移动终端设备的机动性和灵活性都比较强,具有其他通信网络无法比拟的优势。具体到手持移动终端设备,可以更便利的获取物联网的相关信息,并具有相关信息的识别功能。针对物联网需要对不同节点进行跟踪,而移动终端设备可以很方便的获取相关的物品信息,并对物品信息进行采集。
移动传输网络与物联网的融合。移动通信网络主要的功能是对网络中各节点之间建立信息传输。而物联网发展所需要通信传输功能与移动通信网功能十分接近。而建立动通信网不仅是一个快速、方便、稳定的无线网络,也可以很方便使物联网不同的识别设备接入网络中,并在移动通信网络中进行海量化的数据传输。第4代移动通信技术的应用,以及第5代移动通信的不断发展与成熟,通过移动通信网与物联网的融合,也为物联网的发展和应用起到了很好的促进作用。
移动网络维护管理与物联网的融合。为了保证移动通信网的正常使用和运行,需要定期或不定期的对移动通信传输设备及其性能维护和管理。对物联网而言,其维护和管理的范围更为广泛,因为物联网不仅包含了物品与物品、人与物品、人与人之间的信息和数据的传输,也需要人与人之间语间、视频的通信传输。但二者之间网络管理和基本维护基本相同,如果移动通信网与物联网相融合,只要进行一些改进就可以完全适用。
四、移动通信与物联网融合展望
在通信业人口红利释放殆尽,主流移动通信市场的终端渗透率趋于饱和,运营商急需通过寻找新的服务,挖掘网络服务价值。在这样的大背景下,蜂窝物联网被公认为移动通信业务的新蓝海。移动通信网与物联网融合,可以满足物联网发展对大容量、低成本满足物联网海量连接和低吞吐量需求;其中移动通信网可以实时弹性、无损升级满足物联网业务多变、发展变化快的特性,分布式容灾、精确故障定位满足物联网网络可靠性和安全性要求;架构开放,兼容5G,满足未来网络的演进。移动通信网通过专业的运维手段,包括业务的自动部署、网络的数据分析、自动弹性伸缩,形成一整套闭环的运维系统,降低物联网运营商的运维成本。
随着中国经济的发展和社会的进步,目前互联网技术在中国的发展已经非常成熟,无线物联网在生活中各个领域的发展和应用也变得愈加广泛与完善,深入影响甚至颠覆着人们的生活观念和工作方式。简言之,在当前全新的无线物联网信息大爆炸时代,通过利用无线移动通信技术,可以为人们提供更加便捷的服务体验,包括提升工作效率和改善生活环境。总的来说,物联网作为电信网络的一种延伸,如果规范综合信息终端、增强用户黏度这是关键。对此,笔者在这里简单剖析物联网的体系构架,探究移动通信网络物联网业务的应用。
【关键词】
移动通信;物联网;应用
一、移动通信与物联网
1、无线移动通信。进入到全速发展的二十一世纪之后,尤其是在十一五和十二五发展期间,移动通信设备以及各类智能通讯工具全面普及。在这一时期,与人们生活、工作接触频度最高的手机,从世纪初仅有的语音通话、短信消息发送等基本功能,延伸到目前全局域、全网络、全互动式的终端通信技术形式。互联网服务也从2G网络发展到3G网络、4G网络。具体来看,介于2G网络在资源和技术等方面的限制,再加上之前手机移动设备相对落后,远远无法满足人们生活和工作的具体需求。因而,3G网络的出现是对2G网络的一种完善,不仅提升了用户的网络连接速度,也使得移动便携设备中的网络功能变得越来越强大。从2013年开始,4G网络逐渐兴起并普及开来,截止到2016年上半年,4G无线移动通信网络用户已经占到了全移动网络用户总数的61%。2、物联网体系架构。在当前全速发展的互联网信息时代,“物联网”这一新名词的被关注度越来越高。关于物联网的定义,目前国内外已经形成了一个较为权威、统一性的定义,即通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描等信息传感设备,并依据着互联网络行业发展标准,依照着约定的协议,将任何发展领域均与实现与互联网的连接,以此来达成最终的信息交换和通信的目的。简单来概括,物联网可以理解为是一种集识别、定位、监控于一体的智能、数控网络系统。就目前物联网该领域的研究发展和实践推进现状来看,它是作为一种新兴的行业,其对于无线移动通信网络的需求是非常大的。通过将移动通信网络技术嵌入到物联网平台系统中,以此来最大限度的保障系统平台的良性运行。在这种情形下,网络用户可以借助于物联网系统平台来实现对目标管理物的监督和追踪。
二、基于移动通信网络的物联网应用实践
1、物联网体系架构的组成。关于物联网网络的组成架构,笔者以为,主要是由五个目标层次来综合搭建而成。第一目标层--末梢节点层。具体来看,它是由多种不同类型的功能模块组成而成的,包括数据采集模块、控制模块等。包括像读写器、二维码识读器、传感器等等,均属于必需的构成部分。第二目标层--接入层。关于这一点,可以简单概括为,基站节点与接入网关的衔接。通过此,可高效的完成应用末梢各节点信息的组网控制和信息汇集。第三目标层--承载网络层。相比较于前两层,这一环节现实性应用相对广一些。比如,移动通信网络、有线电视网络、企业专网等。第四目标层--应用控制层。通过在整个系统平台内部嵌入有效的数据库服务器,以此来更深层次的实现对信息的采集、对数据的转换,以及后期的处理分析。第五目标层--用户层。用户层也是终端服务层,以为用户提供物联网应用体验为主。在实践设计上,即为用户提供物联网应用UI接口,比如现实生活中最常见的手机、PC、PDA等。2、移动通信与物联网的应用分析。简言之,物联网是基于互联网的一种畅通网络、平台。故此,对于无线物联网网络的设计与功能实现,首先需要依靠的就是互联网信息技术。对此,笔者以为,在应用实践和设计的过程中,需要紧紧围绕着三个基准点:①接入泛在性。何为“泛在性”?在笔者看来,全面的信息采集是物联网的基础,同时也应要求着传感技术采集到的物体特征信息需要通过一定的承载网络来实现这一信息传递过程。简言之,即承载网络是“无所不在”的,只有如此这般,才能确保被采集到的信息实现随时随地的接入。②承载宽带化。关于这一点,需要我们更深入的明白,无论是移动通信网络还是物联网,整个通信网络体系的形成,理所应当都是以“人”作为核心服务对象的,即以承载人与人的通信为主。对此,笔者建议,移动通信物联网的设计,需要围绕着人的通信模式来进行,好比当今人们所使用的智能手机和其他各类智能设备。③安全性。系统网络的安全性永远是首位的,具体来看,比如上述提到的射频等无线信号,这些均属于数据信息得以功能实现的基础载体,一旦该环节受到外来病毒的威胁,其所造成的负面影响可能是灾难性的。如手机网络用户被黑客、病毒冲击所造成的财产损失等。对此,建议移动通信运营商可以将产业链下移,如此一来,便可实现直接介入到无线传感网络的安全领域。在具体设计上,可以将SIM卡技术做深度加密处理,并尽可能增强SIM卡的感知能力和接口效果。
参考文献
[1]杨兴明,贾金良.宜居通——物联网应用新实践[J].通信管理与技术,2013(2):29-31.
[2]张植根.基于移动通信网络的物联网应用研究[J].中国新通信,2016,18(6):58-58.