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DOI:10.12249/j.issn.1005-4669.2020.25.244
基金项目:本文系中原工学院2019年度校级教学改革研究与实践项目“基于移动互联网技术的《微观经济学》混合式教学模式改革”(项目编号:74)研究成果。
1互联网技术下教学模式改革的必要性
《微观经济学》课程是中原工学院经济管理学院金融学专业、国际贸易学专业、工商管理学专业、市场营销专业、物流工程专业、信息技术管理专业的基础核心课程,具有涉及专业多,受众面广的特征,在整个课程体系中占有重要地位。通过本课程的学习,使学生能够对微观经济学的基本问题和基本观点有比较全面的认识,对微观经济运行有一个比较全面的了解,建立对微观经济运行的基本思维框架,为进一步学习其它专业课程和专业研究打下理论基础。微观经济学着重在于经济学思维能力和视角的培养,而目前以理论为主的传统教学方式难以很好地引导和启发学生的兴趣。随着互联网技术的普及,手机、电脑、平板等电子设备已经成为我校大学生的必备品,学校学生已经实现“人手一机”。大学生对于手机、电脑、平板等的使用已经非常熟练,同时他们接受信息和消化信息的能力也很强。传统的教学模式下,教师是课堂的主体,教师负责讲,学生负责听,无法充分发挥学生的主观能动性,课堂教学效果欠佳。因此,如何让学生借助互联网技术和电子产品来提高《微观经济学》课程教学效果,发挥学生学习的主观能动性势在必行,《微观经济学》课程进行混合式教学模式改革迫在眉睫。
2互联网技术下《微观经济学》混合式教学模式改革思路
互联网技术下《微观经济学》混合式教学模式改革思路可以从教学理念的改革、教学方法的改革、教学过程设计的改革、课程考核方式改革四方面入手。
2.1教学理念的改革
开展混合教学的最终目的不是利用互联网技术去建设一个在线课程平台,也不是去建设一个数字化的教学资源,而是有效提升绝大部分学生学习的深度。混合式教学将传统教学与网络教学相融合,既能发挥传统教学模式的优势,也能发挥在线教学的长处。混合式教学既要求学生课前利用网络进行个性化学习,更强调学生回到课堂上来开展问题探究的讨论交流,遵循“学为中心”的现代教育理念,发挥好教师在教学中的指导、启发及监督的作用,体现学生学习的主动性、积极性和创造性,因而必然会取得更佳的教学效果。
2.2教学方法的改革
借助在线教学平台及数字资源,《微观经济学》在“教”的同时,更关注学生的“学”。为了提高课堂学习效果,提升学生的学习效率,本课程采用“任务驱动+自主学习+讨论+讲授”的方法,从各个角度全面提升学生的学习兴趣及学习效果。
1)任务驱动法:课前,教师利用教学平台(学习通、雨课堂、qq群、微信群、钉钉群等)提前给学生发送课堂任务,包括(1)需要学生事先进行预习的内容;(2)即将学习的主要内容、重点内容及难点内容;(3)课程相关的视频及书籍。课后,教师通过教学平台及时给学生课后习题和思考内容,帮助学生消化和理解所讲内容。学生可以通过精准而详细的任务清单,逐一完成老师布置的任务,不仅节省了学习的时间,也提高了学习的效率。
2)自主学习法:教师在学习平台给学生发送通知之后,提醒学生进行自主学习,学生在教师的提醒下根据教师的任务清单来自主完成学习任务。在自主学习过程中,学生不仅能充分提升自主学习能力,也能增加对知识点的理解。与此同时,教师可以利用教学平台掌握学生自主学习的情况,可以利用学习平台进行学情统计及学情分析,对于没有及时做到自主学习的学生,教师会逐一进行提醒,及时监督和督促学生自主完成各项学习任务。
3)讨论法:学生根据任务清单进行自主学习的过程中,不可避免会出现一些难点和疑問,学生可以将自己的疑问以留言的形式在教学平台,老师和其它学生都可以及时看到这些疑问,并且可以针对这些疑问在教学平台进行留言和讨论,对于大家讨论热烈的难点和疑点问题,教师在授课过程中再次进行班级讨论,通过这种“线上+线下”的讨论方式,可以有效加深学生对知识点的理解,增强教师和学生之间的互动。
4)讲授法:教师利用教学平台可以及时掌握学生的自主学习效果,对于学生难以掌握的知识点和重点内容,可以通过课堂进行讲授,重点讲授课程的难点和疑点以及学生讨论热烈的问题,这样不仅完成了教师的学习内容,也加深学生的学习效果。
2.3教学过程设计的改革
教学过程不仅包括教师上课的过程,还包括课前的学生自主预习过程和课后的复习加深认知过程,因此,教学过程可以分为以下三个阶段:
1)课前准备阶段:课前,教师提前在线上教学平台上上传课程相关内容,并提前两天预习内容,提醒学生及时进行预习行为,并利用平台的学情统计对没有及时预习的学生再次发送通知,保证每位同学在上课前都做到充足的预习工作。教师上课前翻阅教学平台的学情报告及学生留言,根据学生反馈微调上课课件。
2)授课阶段:教师利用课堂,重点讲授章节的重点和难点;留出足够时间随堂习题,和学生进行实时互动;针对学生课前在学习平台的留言答疑解惑;引入课程思政,结合当前国内外形式,加强爱国主义教育。
3)课后复习阶段:在学习通、qq群、钉钉群课堂所讲课件;学生课后复习及做作业过程中的疑问给予及时解答。
2.4《微观经济学》课程考核方式改革
利用混合式教学进行授课,课程考核方式也要随之进行调整,传统教学模式下,《微观经济学》课程的期末考试成绩和平时成绩占比为7:3。混合式教学模式更强调对学生平时学习过程的考核,因此提高了平时成绩的占比,《微观经济学》课程的期末考试成绩和平时成绩各占一半,比例为5:5。学生平时观看教学平台视频的时长、参与在线学习讨论的次数、参与在线教学平台测试的成绩等都作为平时成绩的考核依据。通过加大平时成绩占总成绩的比重,提高了学生对于过程性学习的主动性,从而实现教学效果的提升。
3互联网技术下《微观经济学》混合式教学模式改革效果
2019-2020学年第一学期,《微观经济学》课程组共有教师4人,参与课程班级10个,学生325人。本学期开始前,课程组已经预先在学习通平台建立了《微观经济学》在线课程,同时上传了课程大纲、课程教学日历、课程章节内容、课程相关视频、课程参考资料等一系列相关资料。
本学期,利用互联网技术和在线教学平台,《微观经济学》课程组四位老师对10个班级325名学生全部进行了线上线下相结合的混合式教学,对教学理念、教学方法、教学设计、考核方式等进行了一次全新的体验。
根据学习通平台提供的学情统计来看,学生的签课率为99%,作业平均完成率为96%,作业平均分为87分,章节测验完成率为95%,章节测验平均分为86分,章节视频的收看完成情况为:完成100%的有298人,80%-99%的有24人,60%-79%的有3人。此外,从学生参与线上话题讨论来看,学生积极参与话题的讨论,对于有疑问的知识点通过讨论的方式加深了理解,对于老师发起的关于某个知识的讨论也非常积极和热烈,其中有3个话题回帖量高达892个,说明学生参与学习的主动性很强,体现了学生之间的互动性增强。
从期末考试情况来看,100%的同学参加了考试,及格率为82%,平均成绩为79,而优秀率(90分以上)亦达到了42.2%。这说明学生学习积极性较高,学习效果良好。
4结论
《微观经济学》“线上+线下”混合课堂教学的充分实践,不仅有效的调动了学生的学习积极性,而且在很大程度上提高了授课老师的教学效果。使用这种教学模式不仅是对互联网技术应用的发展,而且是对传统现场课堂教学模式的全新突破。
[关键词]物联网;关键技术;发展趋势
中图分类号:TP391.44 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)15-0091-01
互联网的发展趋势就是物联网,完整的物联网集云、管、端一体,即以云设备为核心,以移动网或固网为基础,以芯片为抓手,是一种融合多项信息的新型技术体系。
1 物联网的体系结构
物联网必须具备标识能力,感知能力、自主接入、信息相关等诸多功能,因此物联网的体系结构由以下几部分组成:感知、接入、互联网、服务管理、应用[1]。
图1 网络体系结构
2 物联网的关键技术
1) 射频识别(RFID)技术基本上由标签、阅读器、天线组成。不需人工操作,不仅具备数据存储量大,体积小巧轻便,还可防水、防磁,可以在恶劣的环境下工作。很有希望代替条形码,和互联网结合实现信息的共享,因而成为物联网的关键技术之一[2]。
2) 传感与检测技术。传感器是网络及智能化硬件的基础,传感器节点功能多样化、抗干扰能力,能量等技术是网络质量及寿命的保证;传感器拓扑结构、自身检测及控制能力,是网络稳定高效的前提;传感器体积及安全是网络安全的保障。传感与检测技术是实现物联网感知功能的基础[3]。
3) 智能技术。智能技术推动互联网向物联网发展,实现人与物体,物体与物体之间的交流。智能技术尤其是人工智能理论的研究及智能控制技术与系统是物联网实现的关键技术之一。
3 物联网的结点分类
根据节点的能量、移动性、存储能力、联网能力等性能,将结点分为无源结点、无缘结点、互联网结点。他们是物联网感知的基础,是智能化设备的依托,可满足物联网交互应用的需求[4]。
4 物联网的发展趋势
物联网的发展依托于技术的发展,技术的发展趋势决定了物联网的发展方向。
1) 网络处理芯片,以多核CPU与可编程网络引擎相结合的体系结构为导向;以连到物联网的功能为目标;以大容量存储为支撑,为物联网的实现提供基础。
2) 传感器:物联网的发展,传感器显得愈发的重要。传感器发展的趋势主要倾向于低功耗、多节口和小尺寸,传感器类别的不同,要实现万物联网,就需要有传感器枢纽处理不同类型的传感器数据,这就要求传感器具有较强的数据处理、数据融合的功能、具有模数转换功能、体积小。
3) 智能化硬件。物联网要实现万物联网,设备就需要具备智能化才能实现物联网服务的加载,硬件智能化发展成为一大趋势[5]。
4) 云服务,以信息为中心,依托于网络,提供易扩展的服务。云服务为核心的云平台为网络数据信息的存储处理提供了保证,可以为用户提供数据量大,更为安全的服务。物联网需要处理大量共享的信息,云设备是核心,因而,云服务的发展趋势显得尤为重要。
5) 网络安全的保证,实行身份认证。大众对于安全的要求越来越高,物联网容易受到外界的攻击,安全存在隐患,只有推出有安全保障的措施,物联网才能被认可和接受。目前比较流行的认证是指纹识别,在网络内可采用按压式指纹识别,其他的身份认证可作为补充。
5 结论
物联网的实现目前还有一些技术困难,但是相信随着科技的进步,互联网的进一步发展,物联网定会走进千家万户,给大众提供更为便利的服务,深入人类生产生活活动各个领域,会拓宽了信息传递的范围,给经济以巨大的推动。
参考文献
[1]刘强,崔丽,陈海明.物联网关键技术与应用[J]计算机科学,2010,37(6).
[2]康超,梁娜娜.物联网技术发展与应用策略研究[J].计算机与信息化,2014,10.
[3]宁焕生,徐群玉.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考[J].电子学报,2010.11(38).
[4]沈苏彬,范曲立,宗平等.物联网体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报,2009.6(29).
[5]刘强,崔莉.物联网关键技术与应用[J].计算机科学,2010.6(37).
关键词:物联网;云计算;内河航道;智能航道
中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2013)04-0076-03
0 引 言
21世纪人类社会正步入信息时代。世界正处在一场新的技术革命之中,这场技术革命的中心就是物联网。物联网概念的本质就是将人类的经济生活与社会生活、生产活动与个人活动都放在一个智慧的物联网环境中运行。物联网为人们提供了感知中国与世界的能力,也为技术创新与产业发展提供了前所未有的机遇。
2011年1月21日国务院正式颁发《关于加快长江等内河水运发展的意见》,要求利用10年左右时间,建成畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系。为落实交通运输部“关于贯彻《国务院关于加快长江等内河水运发展的意见》的实施意见”,长江航道局2012年工作会议提出,加快数字航道和智能航道建设,到2015年基本建成长江干线数字航道,初步建成长江干线智能航道。随着长江“数字航道”建设的启动,长江航道信息化建设经历了一个快速的发展历程,在电子航道图建设、航道测量、信息基础设施建设等方面取得了一系列的成绩,已经初步具备由数字化向智能化转变的条件。要实现航道数字化向智能化的转变,就需要一系列诸如物联网、自动控制、人工智能等核心技术研究做支撑,其中物联网方面的部分关键技术尤为重要。
1 物联网的概念
物联网的概念产生于20世纪90年代,其英文名为Internet of Things(IOT),被视为互联网的应用扩展。应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂。2005年,在突尼斯举行的信息社会世界峰会上,国际电信联盟了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了“物联网”的概念。
物联网概念的兴起,很大程度上得益于ITU的年度互联网报告,但截至目前确切的说还没有形成一个公认准确的定义。根据目前对物联网技术特点的认知水平,在比较各种物联网定义的基础上,比较普遍的一种定义是:物联网是在互联网、移动通信网等通信网络的基础上,针对不同应用领域的需求,利用具有感知、通信与计算能力的智能物体自动获取物理世界的各种信息,将所有能够独立寻址的物理对象互联起来,实现全面感知、可靠传输、智能分析处理,构建人与物、物与物互联的智能信息服务系统[1]。
2 物联网关键技术
物联网的多样化、规模化与行业化的特点,决定了物联网涉及的技术种类非常多,本文需要从物联网应用系统设计、组建、运行、应用与管理的角度,将多种技术归纳为几项共性的关键技术。
2.1 智能感知技术
智能感知首先是RFID无线射频识别技术。RFID无线射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签,操作快捷方便。其关键技术主要包括产业化和应用两个方面。其中,RFID产业化关键技术主要包括标签芯片设计与制造、天线设计与制造、RFID标签封装技术与装备、RFID标签集成、读写器设计等;RFID应用关键技术主要包括RFID应用体系架构、RFID系统集成与数据管理、RFID公共服务体系、RFID检测技术与规范等。
其次是传感器与无线传感器网络技术。传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器技术的发展主要表现在智能传感器与无线传感器两个方向。智能传感器的关键技术主要表现在传感器的系统结构设计方面。结构设计上除了需要具备自学习、自诊断与自补偿能力、复合感知的能力,还要具有灵活的通信能力。无线传感器网络作为当今信息领域新的研究热点,有很多的关键技术有待发现和探索。从目前国内外研究现状来看,主要集中在以下几个方面:介质访问控制协议、网络拓扑控制与路由协议、节点定位、时钟同步、数据管理与数据融合、嵌入式操作系统和网络安全等。
2.2 嵌入式技术
嵌入式系统是一种专用的计算机技术,常作为装置或设备的一部分。通常,嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上,所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统,有些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术的关键研究点主要有专用芯片设计制造、嵌入式硬件结构设计与实现、嵌入式操作系统研究、嵌入式应用软件编程技术、微机电(MEMS)技术与应用等。RFID读写器、无线传感器网络节点就是目前比较流行的微小型嵌入式智能设备。随着信息技术的快速发展,嵌入式的尖端科技比如可穿戴计算机、智能机器人等应用将会为人类社会带来更大的便利。
2.3 移动通信技术
移动通信是指通信的双方至少有一方是在移动中进行的通信,包括固定点与移动点、移动点与移动点之间的通信。例如,人们平时常见的一个用户在行进着的火车、汽车上用手机与一个固定电话或另一个手机通信,或者是两个移动的手机之间的通信都属于移动通信。移动通信系统的关键技术主要包括以下方面:宽带数字通信基础理论研究、宽带调制和多址技术、频谱利用率提升技术、无线资源管理、无线电技术、网络安全和QoS、基于Mesh自组织网络的接入网络架构体系、基于智能重叠网的核心网体系、移动通信网络协议、射频电路和电磁兼容等。4G通信技术是继3G之后的又一次无线通信技术演进,我国的自主知识产权的移动通信标准TD-LTE正式成为4G的两大国际标准之一,标志着我国首次在移动通信标准上实现从“追赶”到“引领”的重大跨越。移动通信的另一发展方向就是机器到机器(M2M)的终端通信,M2M的潜在市场不仅限于通信业,由于M2M是无线通信和信息技术的整合,它可用于双向通信,如远距离收集信息、设置参数和发送指令,因此M2M技术可以有不同的应用方案,如安全监测、自动售货机、货物跟踪等。在M2M中,GSM/GPRS/UMTS是主要的远距离连接技术,其近距离连接技术主要有802.11b/g、BlueTooth、Zigbee、RFID和UWB。此外,还有一些其他技术,如XML和Corba,以及基于GPS、无线终端和网络的位置服务技术。
2.4 海量数据处理与融合技术[2]
面对物联网数据海量、多态、动态与关联的特征,物联网数据处理需要重点解决以下几个关键技术,分别是数据格式与标准化、信息融合技术、中间件与应用软件编程技术、海量数据存储与搜索技术、数据挖掘与知识发现算法。物联网的海量数据除了来自传感器节点、RFID节点以及其他各种智能终端设备全天候产生的数据外,各种物理对象在参与物联网事务处理的过程中也会产生大量数据,在进行海量数据存储时需要数据库、数据仓库、网络存储、数据中心和云存储技术的支撑。数据融合中心对来自多个传感器的信息进行融合,也可以将来自多个传感器的信息和人机界面的观测事实进行信息融合(通常是决策级融合)。提取征兆信息,在推理机作用下,将征兆与知识库中的知识匹配,做出故障诊断决策,提供给用户。在基于信息融合的故障诊断系统中可以加入自学习模块,故障决策经自学习模块反馈给知识库,并对相应的置信度因子进行修改,更新知识库。
同时,自学习模块能根据知识库中的知识和用户对系统提问的动态应答进行推理,以获得新知识。总结新经验,不断扩充知识库,实现专家系统的自学习功能。
2.5位置服务技术
位置服务(Location Based Services,LBS)又称定位服务,是由移动通信网络和卫星定位系统结合在一起提供的一种增值业务,通过一组定位技术获得移动终端的位置信息(如经纬度坐标数据),提供给移动用户本人或他人以及通信系统,实现各种与位置相关的业务。位置服务实质上是一种概念较为宽泛的与空间位置有关的新型服务业务。位置服务关键技术主要涉及位置信息的获取方法,GPS、GIS和网络地图应用技术,以及位置服务的方法。位置信息获取目前比较主流的方法有移动移动通信定位、基于无线局域网定位、基于RFID的定位、无线传感器网络定位等。
2.6 信息安全技术
物联网信息安全技术研究目的是保证物联网环境中数据传输、存储、处理与访问的安全性。主要关键技术有以下方面:物联网安全体系结构研究、网络安全防护技术、密码学及在物联网中的应用、网络安全协议等。
物联网安全体系结构的研究主要包括网络安全威胁分析、网络安全模型与确定网络安全体系,以及对网络安全评价标准和方法的研究;网络安全防护技术的研究主要包括防火墙技术、入侵检测与防护技术、安全审计技术、网络攻击取证技术、防病毒技术以及业务持续性规划技术;密码应用技术的研究包括对称密码体制与公钥密码体制的密码体系,以及在此基础上研究消息认证与数字签名技术、信息隐藏技术、公钥基础设施PKI技术、隐私保护技术等;物联网的网络安全协议研究主要包括网络层的IP安全协议、传输层的安全套接层协议(SSL)、应用层的安全电子交易协议(SET),以及它们在物联网环境中应用的技术。
3 物联网关键技术在内河航道的应用探讨
首先,应用RFID技术可以进行通航船舶流量的统计[3]。内河航道尤其是长江中下游,船舶运量非常繁忙,如何有效地分析统计某时段通过的船舶数量、船型、吨位和实际载货量,成为一个重要课题。运用智能感知技术,在通航船舶上安装RFID电子标签,在航道上安装读卡器,RFID电子标签内记载船舶的基本信息数据,以此建立一个基于RFID射频技术的船舶状态信息采集平台,就可以很好地解决船舶流量统计问题。若将其与电子航道图系统集成,应用效果会更好。
其次,应用ZigBee无线传感器网络技术可以开展航道数据的采集,构建“感知航道”[3]。 利用航道沿线的固定监控点作为基干,建立一个有线光纤基干网络,供视频数据传输。以基干网络的各监控点为中心,在每个监控点的航道沿岸周边,建立起由ZigBee技术构成的近地、自组织、低功耗的无线自组织网络(即无线传感网)。将各种传感设备(水位、值守传感器等)通过无线传感网络以无线方式进行连接,实现航段的无线覆盖和传感器热插拔。无线传感数据通过无线传感网络由最近的监控点传入有线基干光纤网络汇聚至设在指挥中心的传感前端服务器。这样,通过感知数据的自动采集和传输,就可以在航段构建一个航道感知网络,实现自动航道感知。
第三,应用位置服务技术可以实现航道维护船舶的动态监控。将GIS地图显示技术和GPS定位技术结合,利用位置服务技术对船舶当前所在的位置数据进行采集,通过GPRS/CDMA无线通信技术采集的数据发送到航道管理中心服务器,管理中心的航道船舶监控系统实时调用位置数据对航道船舶进行远程监控,在地图上实时了解辖区维护船舶的工作动态,可以达到很好的监管效果。
另外,应用云计算技术可以实现航道数据的分析和处理。随着物联网广泛应用于航道方方面面,各种传感器、船舶终端之间不可避免会产生大量动态数据。位于终端的数据处理单元配置相对较低,处理大量数据必然会力不从心,可能会达不到要求的时效性。通过应用云计算技术,让云端处理数据并将结果回传或直接传至航道数据中心,就可以快速准确地解决航道终端数据分析和处理的问题。
4 结 语
物联网的发展具有深厚的信息技术及相关专业的技术基础,有着强烈的社会需求,是社会信息化的深化和发展,是我国两化融合的切入点。随着物联网技术在内河航道应用的逐步深入,必将为推动数字航道向智能航道的转变提供强大的技术支撑,必将加快实现我国智能水运交通事业的发展进程,必将为内河流域百姓的生产生活带来更大的便利。
参 考 文 献
[1] 吴功宜,吴英.物联网工程导论[M].北京:机械工业出版社,2012.
[2] 刘仰华.物联网数据处理技术[J].信息与电脑,2012(7):93-94.
[3] 王迅,丰玮,胡铮.物联网在航道管理中的应用[J].中国水运,2011(12):28-29.
【关键词】LTE 物联网 网络融合
1 引言
近些年来,移动通信技术有了很大的发展,尤其是LTE技术,正在被广泛运用,并有望在2013~2014年投入商用。LTE是由3GPP标准化的下一代蜂窝网络技术。此外,包含LTE-Advanced的IMT-Advanced 4G标准将提供一个全球平台,在这一平台上,将提供数据接入更快、漫游能力增强、整合了信息和宽带多媒体服务的下一代交互移动服务。LTE系统的主要性能需求包括峰值速率和峰值频谱效率、小区吞吐量和频谱效率、语音容量、移动性和小区覆盖、用户面时延和控制面时延。
随着计算机技术、微电子技术、通信网络和人机交互的迅速发展,人们的注意力逐渐从原来的网络连接服务转移到无所不在的信息服务。基于这一转变,物联网迅速发展。传统因特网是面向人与人的连接,而物联网是面向大量物体(设备)的连接,即物联网涵盖更大范围的连接;因特网和通信网络关注信息的传输,而物联网关注信息服务。
将传感器网络、因特网、通信网(有线或无线)和云计算平台结合在一起,物联网能够感知、识别和控制物质环境。无线通信网络成为物联网的基础承载网络,移动通信终端也可实现与物联网终端的融合。但传统的无线通信网络无法满足物联网对数据传输的需求,而LTE具有高的频谱利用率、宽带宽和大覆盖范围的特点,在一些没有有线连接的场景下,LTE是一种很好的无线备选方案。因此,研究物联网和LTE的融合及其关键技术具有重要的意义。
2 物联网与LTE
2.1 物联网
物联网,是指由多个具有更透彻感知能力的传感器形成的自组织、智能化多传感器网络体系(信息获取),再辅以智能化的计算(信息处理)与泛在的互联技术(信息传输与共享)支撑,从而实现信息的汇聚、协同整合、泛在聚合、交互共享、智能处理等过程,最终构建成物物互联的综合智慧网络[1]。
物联网的行业应用涉及智能电网、智能交通、电子政务、智能消防、工业监测、远程医疗、绿色农业等多个领域,大大提高了传统产业的效率,它所带来的产业价值比互联网大30倍。物联网包含了丰富的技术,其中,最为核心的有三部分:前端的透彻感知技术、中端的泛在接入技术和后端的智能处理技术,分别对应物联网分层架构(图1)中的智能感知层、泛在接入层和个性应用层的关键技术[2]。
智能感知层主要负责数据的识别和采集,包括RFID、条形码、传感器、GPS/GIS等设备。泛在接入层包括传感网和无线/有线接入技术、广电网等。无线/有线接入网技术包括传统的2G/3G移动通信网、无线局域网(Wi-Fi)、互联网等技术,重点解决如何将传感器网接入核心网。感知层和物理层是物联网的基础,而要实现对物体的智能化管理、达到真正的“物物相联”,还有赖于对数据、信息进行智能化分析和处理的平台应用层。这方面的主要技术有云计算技术、数据挖掘技术、云存储技术和异源异构数据的整合技术等。
2.2 LTE
LTE作为新一代无线通信技术,着重于提高网络速率、增大网络容量和覆盖范围。LTE设计目标如下:
(1)通信速率:下行峰值速率为100Mb/s,上行为50Mb/s。
(2)频谱效率:下行链路为5b/s/Hz,3~4倍于HSDPA;上行链路为2.5b/s/Hz,2~3倍于HSUPA。
和以往的通信技术相比,LTE大幅提高了对传输速率和频谱效率的要求[3]。它采用了以下两大技术:
(1)正交频分复用技术(OFDM)。OFDM是无线环境下的一种高速传输技术。它的主要思想是在频域内将给定信道分成许多正交子信道,把高速数据信号转换成并行的低速子数据流,在每个子信道上使用一个子载波进行调制,且各子载波并行传输。OFDM与一般的频分复用的主要差别在于其不同载波的频谱可以相互交叠,因此可以获得较高的频谱利用率。
(2)多输入多输出(MIMO)。MIMO技术是指发送机和接收机同时采用多个天线。其目的是在发送天线与接收天线之间建立多路通道,在不增加带宽的情况下,成倍改善用户的通信质量或提高通信效率。其实质是为系统提供空间复用增益和空间分集增益,空间复用技术可以提高信道容量,而空间分集则可以增强信道的可靠性、降低信道误码率。
3 LTE与物联网的融合分析
3.1 LTE与物联网的融合架构
文献[4]提出了一种基于LTE技术的物联网架构,如图2所示。整体结构可分为三部分:物联网服务/应用中心、LTE传输网络和物联网设备网络。物联网服务/应用中心是由对象命名服务器(ONS)、物联网服务器和内部中间件构成的。对象命名服务器类似于互联网中的域名解析系统(DNS),用于对相应的物联网服务器和应用服务器定位。物联网服务器对外界提供统一的可伸缩的数据和服务器接口,外界用户或应用能够通过物联网服务器读取相关数据和实行各种物联网应用。内部中间件提供物联网服务器和LTE核心网络之间的接口,其主要作用是收集物联网数据和保证防火墙安全。
LTE传输网络负责物联网设备间数据和控制信令的可靠传输。它由eNB和移动管理实体(MME)/服务网关(S-GW)组成,MME提供UE和LTE核心网络的信令交互,S-GW实现数据包传输和移动性管理。
物联网网关从所有传感器和物联网设备上收集信息。外部用户和应用能够接入物联网服务器,以获得物联网数据并通过网关控制物联网设备。因此,网关可看作物联网设备的。物联网用户能够通过3GPP LTE接入网络所支持的物联网服务器,控制大量的物联网设备。物联网服务器由经营者提供,并为物联网用户提供应用程序接口。
3.2 LTE与物联网融合的关键技术
物联网通信和人与人之间的通信有一些类似的特点,如移动性、分组交换、安全连接等;也有其自身的特点,如常在线、小数据包传输等[5],且物联网中的设备通常比人与人之间通信的移动设备更小更昂贵。在物联网通信中另外还有许多限制,包括能量、消耗、存储和带宽。LTE与物联网的融合,需要解决以下几个问题:
怎样使LTE网络适应和满足物联网的业务特点及要求?对此,可以分析基于物联网的特殊业务模型,对无线通信网络进行优化,以适配物联网的数据业务形态[6]。同时,研究不同的物联网应用对QoS的不同要求——如智能交通业务需要高移动性、低延迟,而智能电表业务移动性较低且允许延迟,使LTE系统能够保证相应的服务质量。
怎样合理地整合、压缩和挖掘海量数据?对此,要继续研究数据挖掘、图像视频智能分析等技术。同时,将云计算的核心技术融入到LTE网络管理系统和业务平台系统,提高物联网的数据处理和共享能力。
怎样将LTE网络与物联网有机地融合在一起,从而发挥出巨大的社会经济效益?对此,在LTE终端方面要重点研究LTE天线与RFID、GPS天线的多模重构技术等,在网络层方面要重点研究无线传感器网络与LTE网络的异构网络融合技术,从而使网络更加稳定、高效。
4 展望
物联网和3GPP LTE网络的融合将给双方都带来好处。物联网设备能够通过3GPP LTE网络传输数据,而3GPP LTE经营者能够基于物联网设备开展更多的增值服务,例如远程监控、智能计量、智能家居和远程医疗等。在3GPP核心网络中,IP多媒体子系统(IMS)基于规定QoS的分组交换,能够为物联网提供多媒体业务的支持,更将极大地促进物联网的发展。同时,LTE与物联网融合存在一些挑战,对于其融合业务分析、数据压缩处理和网络层融合等关键技术有待进一步研究。
参考文献:
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关键词: IPv6协议;互联网业务提供商;双栈;应用网关
Abstract: In this paper, we discuss how Internet content providers use technologies such as dual stack, application gateway, and network address translation to improve IPv6 migration. The range of applications and application qualities may complicate IPv6 migration solutions and their implementations. In this paper, we propose a solution that has four steps: preparation, trial, brush, and implementation. This solution helps control risks during IPv6 migration and can be used for smooth IPv6 transition.
Key words: IPv6 protocol; ICP; dual stack; application gateway
1 IPv6是下一代互联网的
核心
互联网行业在全球以及中国一直处于高速发展的阶段,也面临着一系列新的挑战和机会。归结起来,互联网应用有三大的发展趋势:移动化、社区化、个性化。简单总结为SoLoMo(Social+Localize+Mobility),也即随着3G/4G移动网络的发展,互联网应用基于的终端从PC越来越多地变成手机及各种Pad设备,而且个性化以及基于当时用户场景和位置信息的应用需求越来越多。用户习惯的改变,以及应用模式的革新对底层的传统的支撑网络提出了新的要求:
·网络需要更扁平,更普遍可达,以支持远比今天的PC终端数量更大的设备的接入。
·网络支持通过不同终端进行互联网访问的用户的身份和位置信息的识别与区分。
·网络更灵活的支持用户间的SIP类、P2P类互访,而不单单是用户到服务器的单一访问模式。
然而,以IPv4作为地址标识的当今的互联网存在着很多的局限,越来越阻碍着新一代互联网应用的部署:
·IPv4的公网地址已经分配殆尽,无法进一步提供给各互联网应用的服务,更不用说呈几何级数增长的终端设备;2011年2月3日,ICANN宣布全球IPv4地址分配殆尽,接着APNIC也在4月15日宣布可正常分配的IPv4地址块也没有了。
·传统的IPv4网络在不同的区域,用户接入、移动终端等地方采用了不能全局路由的私网地址,并辅以网络地址转换(NAT)、服务器(Proxy)等转换技术,造成用户信息的不完整,带来如性能差而难以定位等问题。
·IPv4网络没有很好地提供端到端服务质量的保障,对于互联网应用中采用类似P2P机制的存在诸多限制,影响用户访问体验。
而下一代地址编码IPv6则采用128比特编码,比采用32比特编码的IPv4地址空间大的多,理论上可以支撑地球上所有对象的地址标识需要,因此完全可以做到接入互联网的任何对象的全局唯一地址,无论是PC终端、移动终端,甚至是物联网下的任何物体;采用IPv6对互联网下的对象进行全局唯一标识,也就为互联网应用识别用户身份、提供端到端的服务质量保证创造了条件。因此,理论上IPv6比IPv4可以更好的支持新型互联网应用的持续不断发展,为用户体验的改善提供更好的支撑[1-6]。
2 IPv6演进中存在着诸多
挑战和问题
IPv4和IPv6用户数发展预测如图1所示。IPv4往IPv6演进是大势所趋,然而这个过程不会一蹴而就,需要解决诸多技术难题以及非技术因素,而且这个演进过程必将是漫长的和复杂的。
首先,用户端可能只支持IPv4、IPv6或二者都支持,网络也是IPv4的网络与IPv6的网络并存,这必然带来互联网的应用为了兼容性的考虑,不得不同时支持IPv4与IPv6。
第二,Web 2.0时代中互联网应用并不都是用户端同服务器端的通信,也存在着大量的用户端间的直接的访问,如文件传输、内容下载、语音与视频通信等等;在纯的IPv4网络或者纯的IPv6网络里,用户端间直接建立网络连接进行通信并不存在问题,但IPv4与IPv6的用户如何通信就是一个非常值得探讨的事情,这是现实业务改造中面临的诸多技术难题之一。
第三,也是最主要的一个问题,很多的互联网应用都是历经多年、多人开发完成的,其间很少考虑到IPv6,所采用的程序并不都用域名或其他的名字服务,支持的地址标识字段也仅仅适合IPv4而不适合IPv6,如果把这些应用的代码重新梳理一遍并改造使之支持IPv6,跟重写所带来的工作量也差不了多少。腾讯几年前为了让QQ支持的注册用户数突破21亿,即把其中的32位整数改为仅支持正数,就修改了500多个功能模块,130多万行代码,涉及到2 000多名程序员,耗时15个多月[2]。而如果让QQ支持IPv6,把其中的IP地址字段进行修改,同时相关模块支持IPv6地址的管理,这个工作量将比前者更大,复杂性也更高!
第四,互联网应用依赖的基础设施,服务器、操作系统、网络设备、防火墙、四层交换机、域名服务器(DNS)等过去只是为了支持IPv4而用,如果要把它们全部升级改造成支持IPv6将也是一项耗时巨长、投资巨大的工作。
第五,除了编码外,IP地址在互联网应用中也被用来识别用户的位置信息,以便向用户可以更精准地推送相关内容,譬如一个北京的用户登陆到互联网上,应用可以给他推送北京的天气信息,而其中主要的判断依据就是这个用户的IP地址信息;过去多年,互联网应用根据IPv4的地址分配信息以及用户的动态访问信息,建立起一个相对比较完备、比较准确的地址库,用来判断用户的位置信息,以便进行内容的推动、网络就近性访问的调度。然而,IPv6的使用量还很少,分配规则也不清晰,必将造成依赖IP地址作为位置标识的很多互联网应用演进到IPv6后造成很多功能的失效。
3 IPv6演进中关键技术探讨
因特网业务提供商(ICP)向IPv6演进涉及的技术和方案多而复杂,包括业务应用、接口、客户端、基础网络等多个层面,单单基础网络上就很难有一种理想的技术适合各种场景,满足各种不同类型的互联网应用的IPv6改造。因此,人们制订如下标准或原则来判断不同的技术对于应用IPv6改造的契合性,作为技术选择的依据:
(1)透明性。对于已有的互联网应用无需改动或者仅需少量的外挂式代码的变化就可以支持IPv6,而无需全部的代码遍历并修改。
(2)兼容性。增加新的技术模块或组件在支持IPv6的同时继续支持IPv4。
(3)渐进性。IPv6的功能可以逐步添加而无需只有整个应用全部的代码改造完成才可以使用。
这3个原则简称TCG,作为判定互联网应用IPv6演进使用的技术手段的规则。
对于互联网应用的IPv6演进,本文从ICP的角度出发,假设的场景是:支持IPv6协议的终端用户通过电信运营商的IPv6网络来访问互联网公司自己的数据中心内的应用;考虑到兼容性,同时有IPv4的终端用户也来访问这些应用;至于终端用户和电信运营商的网络如何支持IPv6或兼容IPv4,则不在本文的讨论范围。
根据以上假设,下面介绍下在ICP的IPv6演进中通常使用的3项技术方案:
(1)双栈技术
双栈技术采用应用从前端接入到中间逻辑处理以及后端数据管理,乃至应用本身的运营支撑模块全部改成IPv4和IPv6支持,整个应用程序中凡是涉及到使用网络地址编码的部分,之前只是支持IPv4的格式,现在需要增加关于IPv6的支持,对于其中依赖IP地址作为位置信息标识的还需要单独建立IPv6的地址库与位置的映射关系。同时,该应用路径上所依赖的基础架构包括DNS、全局负载均衡设备(GSLB)、路由器、交换机、四层交换机、防火墙、分布式拒绝服务攻击(DDoS)防护设备、后端的商业支持系统/运营支持系统(BSS/OSS)都需要全部改造使之既支持IPv4,又支持IPv6。这项技术对于互联网应用的改造非常彻底,但需要非常大的工作量,相当于原有代码的重写,对于老的、源代码缺乏维护的应用比较难操作。
(2)地址翻译
地址翻译技术在互联网应用的前端接入模块前部署一个NAT/PAT设备,把给应用分配的IPv6地址部署在这个设备上,并把IPv6地址与老的IPv4地址的对应关系也部署在这个设备上。当IPv6的用户访问互联网应用时,会经过这个翻译设备,把IPv6的源地址、目的地址转换成一对IPv4地址对,去访问真正的应用服务器,应用服务器返回的数据包经过翻译设备时,再转换成真正的IPv6数据包,返回最终用户。这项技术无需应用进行修改,只是需要在NAT/PAT设备上维护IPv6与IPv4的映射关系,对于应用需要更多的地址信息的,在设备上提供映射关系的信息作为数据接口给到后端的应用使用。这项技术同时也可以应用在解决IPv4公网地址不足的场景,互联网应用使用的服务器全部配置私有IPv4地址,多个服务器对应一个公网地址,通过采用不同的传输控制协议(TCP)端口进行区分。
(3)应用网关
应用网关技术类似地址翻译技术,也是在互联网应用的前端接入模块前部署应用网关设备,前端支持用户的IPv6访问,后端的互联网应用保持IPv4,应用网关设备在两边做,把IPv6的数据包与IPv4的数据包进行转换。所不同的是应用网关工作协议的第七层,把用户的IPv6连接终结在网关设备上,同时建立跟后端互联网应用服务器的新的IPv4连接,并在两个连接间起到的作用,其最大的价值在于可以从应用层识别应用协议,并加以处理,可以针对IPv6与IPv4的转换,提供更多应用层的处理,包括内容的过滤、安全控制以及应用状态的保持、转换等等。应用网关技术工作原理如图2所示。应用网关技术也可以应用在IPv4与IPv6的用户间进行P2P的通信。
以上3种技术的TCG对比如表1所示。
对于ICP来讲,通常存在不同模式的应用,譬如纯粹的基于超文本链接标记语言(HTML)的Web应用,基于客户端的C/S结构的应用,核心模块由第3方开发、BSS/OSS自己开发的应用等等,不一而举,难以采用一种统一的技术或方案进行IPv6的演进。
一个技术框架方案来支持不同种应用的IPv6演进如图3所示。
图中,IX为代表互联网应用所在的数据中心同外部运营商互联的网络路由器,A1、A2、A3、A4、A5、A6为互联网应用。6种互联网应用综合利用双栈技术、应用网关技术以及地址翻译技术来实现IPv6的演进,A1、A2、A3无论是只支持IPv4、IPv6还是两者都支持,都需要通过一个应用网关被外面的用户通过IPv4网络或者IPv6网络所访问,应用网关需要支持IPv4间、IPv6间以及IPv4与IPv6间的七层协议转换,可以应用在类似B/S结构的Web类应用,应用的服务器无需采用公网地址;A5、A6两种应用,都已支持IPv6,可以直接被外面的IPv6用户所访问,而A4老的IPv4应用需要经过一层地址翻译,才能被外面的IPv6所访问。
经过上述技术分析,结合诸如腾讯互联网公司的实际业务情况,可以看出,IPv6改造采用的技术万不可一刀切,一定是由简入繁、多案并存、逐步过渡的方式。
4 IPv6演进策略
互联网应用型态的多样性,历经多年版本迭代的复杂性,决定了IPv6演进的长期性与困难。因此,可以如下的原则确定演进的策略与步骤:
(1)基础架构先行,应用后至;首先在网络、服务器、操作系统、DNS等方面激活IPv4、IPv6双栈,所谓“先修路,后跑车”。
(2)应用先易后难,逐步推进;优先解决Web类的,逻辑简单的应用;而后解决平台型的、C/S结构的应用;次之,解决代码很久的应用;最后,解决运营支撑类的应用。
(3)从试点开始,逐步推广。
下面提供一个4步走的路线图,供参考:
第一步,准备:评估各项IPv6演进技术的适配性、需要的环境,同步电信运营商网络的节奏。
第二部,试点:搭建一个IPv6演进的试点平台,让基础架构支持双栈,准备采用的各种IPv6演进的技术模块如双栈、地址翻译、应用网关均部署,选取一两个代表性的应用进行改造,并使之IPv6访问。
第三步,梳理:把待改造的互联网应用进行梳理,应用的型态、代码量、代码的质量、对于IP地址的依赖情况等一一梳理清楚,并同准备采用的演进技术进行对齐,确定各自的演进工作量、复杂度与风险。
第四步,实施:根据第三步的梳理结果和制订的演进方案,进行实施操作,并控制好演进过程中的风险。
就腾讯公司而言,从2010年开始正式启动IPv6的演进项目,成立了跨公司各个团队的联合项目组,包括因特网数据中心(IDC)资源、业务应用、运营支撑、安全支持、政府关系多个部门在内的专家一道来共同解决IPv6的演进,主要的进展:
·构建了一个包含200台服务器规模的IPv6试验平台,这个平台从网络接入、路由器、防火墙、四层交换模块(LVS)、网络交换、服务器、操作系统等都端到端的支持双栈协议,并接入了CERNET的IPv6网络。
·在这个平台上通过应用网关的方式接入了及两个公司的主应用,并且修改了公司的域名服务器,使得这两个域名自然的既支持IPv4的访问,又支持IPv6的访问。
·截至2012年底,试验平台上的IPv6用户数达200多万户,流量达到300 Mb/s。
下一步的计划:
·按照中国国家发改委的IPv6演进项目的要求以及中国电信、联通、移动三大运营商的IPv6改造节奏,在深圳、上海、天津3地接入三大IPv6线路,支持应用的双栈连接。
·在2013年,完成5个主要网站类应用、、、及的IPv6应用支持改造,主要采用地址翻译技术、应用网关技术,以及在部分模块尝试端到端双栈技术。
·同步完成关于IPv6接入的DDoS防护、安全管理模块的改造支持等。
·2014年后,启动客户端应用,包括QQ、微信等应用的IPv6迁移改造工作。
·2015年后,启动腾讯公司平台上合作的第三方应用的IPv6迁移改造工作。
5 结束语
IPv4地址分配殆尽,向IPv6演进是唯一可行之路,在此基础上人们将推动下一代互联网朝着普遍可达、端到端服务质量可期的目标走。双栈、地址翻译、应用网关等都能帮助IPv6的演进,然而,不同型态的应用,不同质量的应用,会使得IPv6的改造采用的技术方案、实施的复杂性不同。准备-试点-梳理-实施,4步走的路线图可以帮助控制IPv6演进的风险,使得整个演进过程有序进行。
参考文献
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【关键词】5G通信技术;推动;物联网产业链;发展
预计5G到2020年会迎来商用时代,由此也会促进物联网的实现。无线通讯技术发展至今,4代的变革均已经实现,且每代的革新在一定程度上都促进了传输率的显著提高、网络频谱更宽、通信方式更灵活、通信质量和智能化程度更高。同时与4G相比,5G的传输速度会成十倍和百倍的速度提升,无线通信的海量需求在此基础上都能够获得有效解决,“万物互联”的情况也可以得到真正的实现。
15G通信蓄势待发,且为推动物联网关键技术
每一代无线移动通信的更新在一定程度上都取得了重大变革,发展至今4代革新均已经实现。蜂窝网方式是其最基本和最主要的一种方式,率先由美国贝尔实验室提出。1G、2G、3G以及4G在一定程度上促进语音和图片质量的显著提升,已经从简单的语音实现了到清晰语音的转化,由此极大的改变了运营商的业务,基于5G所具备的网速更高,它的诞生将会促进移动通信发生翻天覆地的变化,人们的日常生活也能够彻底的改变。现阶段,5G网络的功能在一定程度上实现了迅速的升级,其中所包含的一组关键技术主要有大规模的天线阵列、新型多址、新型的网络架构、超密集的组网以及全频谱的接入等,以此针对各种场景的不同需求都能够想方设法的获得极大满足。针对《5G网路结构设计》白皮书,5G最基本的三个主要连接数密度、时延以及用户体验率;其所具备的四个技术场景主要有连续广域覆盖、热点高容量、低功率大连接以及低时耗高可靠,1.1广域覆盖的连接作为移动通信最基本的一种覆盖方式,其目的主要是为了保证用户业务的连续性和移动性为主,提供给广大用户的业务体验为无缝的高速业务。目前,将100Mbps以上的体验速率随时随地的提供给广大用户是该场景所面临的主要挑战。1.2热点高容量该场景一般位于局部热点区域中,提供给用户较高的数据传输速率,为此流量密度的极高要求都能够获得极大满足。现阶段,该场景所面临的挑战主要有数十Gbps峰值速率、1Gbps的用户体验速率。1.3低功耗宽连接该场景的应用领域以采集数据和传感为目标,具体包括环境监测、深林防火、智能化农业以及智慧城市等,特点主要体现在数据包较小、功耗低以及海量连接等。同时,该类终端的范围广、数量多,网路的连接能力超过千亿,并且还要尽量满足100万个/km2的连接数密度指标,以此才能够最大限度的降低终端的功耗与成本。1.4低延时高可靠该场景主要面对的领域主要是那些具备特殊应用要求的垂直行业。如车联网和工业控制,由于该类用户对于可靠性和时延的要求非常高,为此需要将100%的业务可靠性和毫秒级端到端时延提供给广大的用户。
2物联网前景广阔,5G将有望2020年进入商业化
移动互联网和物联网极大的驱动了移动通信的顺利发展,以此便可以有效拓宽5G的发展前景,当下互联网在一定程度上已经实现了对传统通信业务模式的颠覆,用户所享受的体验都是前所未有的,且给人们的日常生活带来了非常深刻的影响。移动互联网在未来的发展中会不断的优化和升级人类社会的信息交互方式,带给广大用户一种身临其境的感受,诸如移动云、超高清视频、增强和虚拟现实等,由此会一种超千倍的速度促进移动流量增加,引发新一轮的产业与技术变革。同时,物联网的存在促使移动通信服务范围的有效拓展,基于人与人之间逐渐拓展到人与物、物与物之间,甚至在更广阔的领域和行业中渗透。随着新技术和新产业的出现,由此会爆发式的促进物联网应用的增长,数以千计的设备接入网络,“万物互联”得以实现,缔造出规模较大的新兴产业,重新焕发移动通信的活力。另外,海量设备的连接与多样化的物联网在一定程度上势必给相关的物联网业务带来一系列新的技术挑战。如广东省现在各运营商利用移动通信网络开展的移动支付业务、物流行业基于移动通信网络的车辆/货物智能管理系统、以及运营商与汽车制造商合作推出的基于移动通信系统的车载信息网络等,都是将移动通信技术应用到物联网的现实。
35G标准加速推进
(1)2015年TIU便将制定5G的国际标准准备工作成功启动,首先就其技术方面的性能需求与评估方法进行了科学的研究,并且将候选技术的所具备的各项评估指标和性能需求一一的明确下来,在此基础上提交模板最初形成;2017年ITU-R会正式发出IMT-2020技术征集方案的通知与邀请函,由此正式启动征集5G候选技术;2008年正式启动5G技术评估及标准化;2020年底预计会正式形成商用能力。(2)制定IEEE3G/4G淮的机构———IEEE802标准委员会,根据自身的优势可以实现对下一代无线局域网标准的积极研究,希寄于5G技术体系的成功整合。我国的5G试验主要分两步走,以此将建立我国在5G产业中的主导权。①技术研发试验阶段(2015~2018年):主要是在中国信息通信研究院的带领下,各种企业共同参与,如运营和设备企业、科研机构等;②产品研发试验阶段(2018~2020年):以国内运营企业领导,各个设备企业、科研机构共同参与,在5G时代我国希望更加具有话语权,致力于我国移动通信技术引导5G时代的发展而为之进行不断的努力。
>> 基于MQTT协议的移动IM系统设计与实现 基于MQTT协议与Android技术的跨平台访客管理系统 基于移动互联网的科普宣传系统设计 基于"互联网+"的移动护士站系统设计 移动应用的消息推送与MQTT协议 基于互联网的农业自动灌溉控制系统数据实时推送设计与开发 基于移动互联网的物流信息公共平台的设计与开发 基于移动互联网的输变电巡检系统的设计与开发 基于移动互联网技术的高校食堂特色订餐系统的设计 基于移动互联网的工程现场管理系统设计与实现 基于移动互联网的舆情预警系统设计与实现 基于移动互联网的厨房气体检测与报警系统设计 基于移动互联网的教学系统设计与应用 基于移动互联网的班级管理系统设计与实现 基于移动互联网的社交软件设计 基于移动互联网的WebService开发设计 基于互联网的嵌入式环境信息监测系统的设计 基于互联网的船体分段智能建造车间信息采集系统的设计 基于移动互联网的电信业务开通透明化系统的设计 基于移动互联网技术的“移动智慧校园”设计与实现 常见问题解答 当前所在位置:l。
如果“biaozhi”为空,“lianjiedata”不为空,则判断为第一种情况;如果“biaozhi”为空,且“lianjiedata”也为空,则判断为第二种情况;如果“biaozhi”不为空,则判断为第三种情况。
5.5增强用户体验设计
(1)服务启动/停止。在长期的推广使用中,不至于让用户反感,服务设计为可由用户随意开启或者停止。在服务被用户停止或者网络中断期间,如果有信息被推送过来,用户将不能接收。离线推送功能可以保证这些信息在用户再次开启服务或者网络恢复后可以立即被送达用户。
(2)按钮操作语音提示。为了提升用户体验效果,加入按钮操作语音提示功能。用户点击按钮,同时自动播放预先存储的语音提示。为了缩短播放延迟,本系统调用Android的SoundPool类来实现。本系统还设计了一个音频文件加载“监听器”,保证语音提示加载完成之后才能调用SoundPool类,以防止出现加载空值错误。
(3)开机自动启动。本系统“截获”Android启动时发出的系统广播,继承BroadcastReceiver类,重写onReceive方法,当接收到的Intent符合ACTION_BOOT_COMPLETED(即系统广播的内容)时,启动本系统的首个Activity。
6系统调试及运行
6.1参数配置
6.2APP客户端调试
下载APP客户端的apk安装包至Android手机进行安装。安装完成后,打开APP,首先输入用户授权码,只需要输入一次,授权信息将会被保存,再次打开APP,直接运行。APP客户端运行后的界面如图2所示。
7结语
本系统的服务控制权完全在管理者手中,可以统计用户对信息接收情况的反馈(依据设备识别码唯一性),准确掌握用户对信息效果的反应情况。它不仅能做到大面积统一推送,还可以做到定点准确推送。对信息区分各类人群(依据安装不同客户端的主题分类),不同信息有选择地推送给不同的人群。本系统具有操作简单、实用方便、适用广泛、节省网络流量和电池电量的特点,可以推送文字、图片等多种形式,自动提醒用户,只要用户手机可上网,每个用户能够几乎同时实时收到信息,还可以灵活用于各种通知、宣传文件精神、便民生活消息、转发时事新闻和网页链接、联络人员、休闲娱乐、统计数据等。如果将信息服务质量(QoS)O置为0,本系统可以应用到物联网通信中,例如在智能家居环境下,将传感器监测到的家用机器人的工作状态推送到办公室里的PDA上并显示出来。后续工作还需要美化人机交互界面,形成更加人性化的布局。
图2APP客户端运行界面图3编辑、推送信息
参考文献:
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中兴通讯推出业界首款“超宽频”双模RRU提升边缘频谱效率30%以上
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中兴通讯高级论坛举行产学研共瞻通信趋势
中兴通讯打造交流平台专家共议产业发展趋势
2010年第1—3期专题征文
关键词:关键词:现代物流,物联网技术,射频识别技术,GPS技术
中途分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:
1. 引言
物联网的发展将彻底改变人们的生活方式,大大提高人们的生活质量和效率。物流关系着现代人生活的衣食住行,其发展关系着社会经济的方方面面。广泛推广和应用物联网技术,不仅可以完善和优化物流供应链管理体系,实现物流管理的合理化,而且在提高物流效率、降低物流成本、优化资源配置等方面具有积极的推动作用。为带动物流行业的全面发展,研究物联网技术在物流行业的应用势在必行。
2. 物联网及其关键技术
2.1 物联网的概念
物联网的概念起源于由RFID(射频识别)对所有物品进行标识并利用网络进行数据交换,进而实现智能识别和管理。经过不断扩充、延展、完善,现在人们普遍接受的物联网概念是指通过信息传感设备,运用射频识别、红外感应、全球定位系统、激光扫描等技术,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
2.2 物联网的关键技术
物联网的关键技术主要包括射频识别技术,传感技术,网络与通信技术和数据的挖掘与融合技术。
(1)射频识别技术
射频识别也被称为电子标签,是利用射频信号及其空间耦合传输特性,通过无线电信号实现对静态或移动待识别物体的自动识别,并读写相关无线数据的无线通讯技术。信息读写设备向带有电子标签的物品发出射频信号,激活电子标签,使其凭借感应电流所获得的能量释放存储在芯片中的物品信息,完成对物品的管理和控制。
(2)传感技术
物联网使用的另一项关键技术是传感技术,作为信息获取的重要手段,主要是通过传感器、传感节点和电子标签等方式完成。集成化微型化传感器,能够嵌入到任何物体中,并协作对其进行实时监测,然后将采集到的信息无线上传,从而实现泛在传感。传感节点具有感知、计算和通信能力,可进行数据采集、处理和传输。
(3)网络和通信技术
物联网中实现信息安全可靠的传送,涉及到远程通信和近距离通信两个方面。远程通信方面主要包括IP互联网、2G/3G移动通信、卫星通信、互联网的组网、网关等技术。近程方面主要包括WIFI、蓝牙、ZigBee、RFID和UWB等技术。
(4)数据的挖掘与融合技术
P2P、云计算等分布式计算技术为物联网提供了新的高效率计算模式,可以从海量的数据中及时挖掘出隐藏、有效的信息,同时还可以解决各种异构网络或多个系统之间数据的融合问题,具有相对可靠的数据中心,能够轻松实现不同设备间的数据与应用共享。
3. 现代物流及其发展现状
3.1 现代物流的概念与特征
现代物流(modern times Logistics)指的是将信息、运输、仓储、库存、装卸搬运以及包装等物流活动综合起来的一种新型的集成式管理,其任务是尽可能降低物流的总成本,为顾客提供最好的服务。
现代物流的发展趋势呈现出全球化、多功能化、系统化、信息化和标准化的特征,其中信息化是现代物流的核心。现代物流具有技术现代化的特点,使得计算机技术、通讯技术、机电一体化技术、语音识别技术等得到普遍应用;组织网络化的特点,使分散的物流单体形成网络,以满足现代生产与流通的需要;信息电子化的特点,即库存与运输不可控等风险大大降低,从而可以加强供应商、物流商、批发商、零售商在组织物流过程中的协调和配合以及对物流过程的控制;管理智能化的特点,这也需要计算机软硬件的支撑。这些特点,主要借助借助物联网实现,使其在物流行业的应用有了广泛的前景。
3.2 我国现代物流发展的现状
进入21世纪以来,中国物流业服务水平显著提高,交通设施规模迅速扩大,技术设备更新换代,总体规模快速增长。但是,我国物流业尚存在无序发展状态,在效率上,我国企业物流设施分建,降低了资源利用率,存在重复运输、浪费严重的现象。在层次上,我国企业很大程度上仍把物流与运输等同视之,认为物流就是把物品从此处运往彼处。
因此,我国物流业的完善提高将会是一个渐进过程。而在这个过程中,采用物联网技术取代传统技术,并与其它信息技术相结合是现代物流业发展的必然趋势。
4. 现代物流常用的物联网技术
在物流行业中,为了对物流中品种繁多、形状各异的货物进行识别、追踪、计数、分类、拣选,常采用RFID技术、激光技术、红外技术、蓝牙技术等。为了对物流中移动、变换不定的物品进行定位、追踪、监测,常采用GPS技术、GIS技术、RFID技术、车载视频技术等。而感知、识别和监测特殊物品的性能及状态时,常采用传感器技术。
在大范围物流运输的管理与调度中,常采用互联网技术、GPS技术、GIS技术,并与数据挖掘技术、智能调度技术、优化运筹技术等结合,实现物流运输、车辆配货与调度管理的智能化、可视化。在区域范围内的物流管理与运作中,常采用局域网网技术和无线局域网技术,并与ERP技术、自动控制技术、专家系统技术等结合,实现物流管理的透明化、专业化。在以仓储为核心的物流中心的物流系统作业与运筹中,常采用现场总线技术、无线局域网技术并与自动控制技术、智能机器人技术、智能信息管理系统技术、移动计算技术、数据挖掘技术等结合,实现在储货物的智能调配,以及有限仓库空间的最大利用。在网络通信方面和智能平台领域,常采用无线移动通信技术、3G技术、M2M技术、智能计算技术、云计算技术、数据挖掘技术、专家系统技术等。
然而,现代物流系统是在一个移动中的复杂的大系统,在其作业中,既有存储和移动,又有交换与分拣,既有包装和组合,又有拆分与拣选。既有广域的物流运输与调度,也有局域的物流运作与管理,面对这些复杂、流动的物品,要实现在“物流”过程中的物联网,需要多种技术的集成应用。
5.物联网技术在物流各环节的应用
物联网的概念脱胎于物流行业,其发展是跟物流行业密不可分的,将物联网应用在物流行业可推进物流信息化发展,整合物流供应链环节,降低物流仓储成本,并提高物流各环节的效率。
5.1生产加工环节
采用物联网中的感知技术实现整个生产线上的在制品的数据采集和实时监控, 即将读写器植入在流水线中移动的物料、半成品、成品上,并设置信号处理装置,它通过适当的方式将采集到的信息发送到物流管理中心。从而可以完成生产线的自动化运作,实现整个生产线上的在制品进行全程自动跟踪和识别,加强了对质量的控制与追踪,减少人工识别的成本和出错率。
5.2车辆运输环节
结合物联网技术,根据地理位置信息和企业的实际状况,给企业提供优化的物流运输路线信息,辅助管理人员决策。将定位标签贴在运输车辆和货物上,并与传感器连接,实时采集运输过程中货物的温度、湿度、压力等必要信息,监测其状态,当温度过高或湿度过大等一切不利因素发生时,自动报警。然后将定位标签GPS和GPRS和连接,对运输途中的车辆、货物实现定位,使企业能实时了解货物目前所处的位置,将其数据实时上传到物流服务中心,实现运输货物、线路、时间的可视化跟踪管理。
5.3物流仓储环节
借助于物联网的射频识别技术,对货物在入库、出库、库存的盘点过程中的信息进行采集,确认货物相关信息。通过读写器自动识别各地货源的电子标签,按照计划指定的库位自动分拣进行存储,并在物流中心作好相关的业务处理工作,这样能使仓库利用率达到最大。库存盘点时,对已损坏、变质的货物进行相关处理工作,并修改存储货物的信息,使库存信息保持准确性。
5.4配送分销环节
在这一环节,采用物联网技术,及时准确的定位货物,缩短了拣选分发时间,可以更加高效。在中央配送中心安装阅读器,自动识别各地运输车辆的电子标签上的内容,并将这些信息与发货记录进行核对以检测出可能的错误,然后根据货物信息自动分拣出应卸下的货物,并将标签内容更新为最新的商品存放地点和状态,最后按照规划的线路一路分发直到客户手中。
5.5销售物流环节
利用物联网技术对销售全过程进行有效控制和跟踪,可以实现企业在销售过程中的利益最大化。智能标签可以监控某些时效性强的商品的有效期限,RFID系统可以利用在商店付款台实现自动扫描和计费,从而取代人工收款,减少出错。在物品售出后,结合物联网强大的监控能力,对客户提供物品跟踪以及检索服务,以防在流通中出现失误以及质量问题,如果出现则及时采取应对措施,完善物流服务,提高客户的满意指数。通过物联网,可以追踪和分析每个客户的信息,进而了解整个市场的走势,物流企业可以预测物流需求和服务时机,从而使其更好地开展工作。
6. 结束语
本文主要选取物联网及现代物流进行了一些针对性的研究工作,随着中国物流产业的振兴,将带动物联网技术将获得巨大发展,预计未来几年,中国物流领域的物联网应用必将进入快速发展通道,同时,物联网的应用也必将成为现代物流中信息的第一要素。
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