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关键词 4G技术 移动通信 电信
中图分类号:TN916.2 文献标识码:A
0引言
由于采用不同频段的不同业务环境,需要移动终端配置有相应不同的软、硬件模块,而3G移动终端目前尚不能实现多业务环境的不同配置。由于3G系统以上的局限性,目前,很多公司已经开始着手4G 概念通信系统的研究。本文主要介绍4G概念通信的技术特点以及可能采用的关键技术。
1 4G概念通信技术特点
目前,业界专业人士对4G概念移动通信系统的共识主要有以下几点:
(1) 具有很高的数据传输速率。对于大范围高速移动用户(250km/h),数据速率为2 Mbit/s;对于中速移动用户(60km/h),数据速率为20 Mbbit/s;对于低速移动用户(室内或步行者),数据速率为100 Mbit/s。
(2) 实现真正的无缝漫游。4G 移动通信系统实现全球统一的标准,能使各类媒体、通信主机及网络之间进行“无缝连接”,真正实现一部手机在全球的任何地点都能进行通信。
(3) 高度智能化的网络。采用智能技术的4G 通信系统将是一个高度自治、自适应的网络。采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行结合的正常发送与接收,有很强的智能性、适应性和灵活性。
(4) 良好的覆盖性能。4G 通信系统应具有良好的覆盖并能提供高速可变速率传输。对于室内环境,由于要提供高速传输,小区的半径会更小。
(5) 基于IP 的网络。4G通信系统将会采用IPv6,IPv6将能在IP 网络上实现话音和多媒体业务。
(6) 实现不同QoS 的业务。4G 通信系统通过动态带宽分配和调节发射功率来提供不同质量的业务。
2 4G概念通信关键技术探讨
(1)正交频分复用(OFDM )技术
第四代移动通信系统主要是以OFDM为核心技术。OFDM 技术实际上是多载波调制的一种。其主要思想是:将信道分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开,这样可以减少子信道之间的相互干扰。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道可以看成平坦性衰落,从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分,信道均衡变得相对容易。
OFDM技术之所以越来越受关注,是因为OFDM 有很多独特的优点:
①频谱利用率高,频谱效率比串行系统高近一倍。OFDM信号的相邻子载波相互重叠,其频谱利用率可以接近Nyquist极限。
②抗衰落能力强。OFDM把用户信息通过多个子载波传输,这样在每个子载波上的信号时间就相应地比同速率的单载波系统上的信号时间长很多倍,从而使OFDM 对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力更强。
③适合高速数据传输。OFDM 自适应调制机制使不同的子载波可以按照信道情况和噪声背景的不同使用不同的调制方式。当信道条件好的时候,应采用效率高的调制方式;而当信道条件差的时候,则应采用抗干扰能力强的调制方式。再有,OFDM 加载算法的采用,使得系统可以把更多的数据集中放在条件好的信道上以高速率进行传送。因此,OFDM 技术非常适合高速数据传输。
(2)智能天线技术
智能天线采用了空时多址(SDMA)的技术,利用信号在传输方向上的差别,将同频率或同时隙、同码道的信号进行区分,动态改变信号的覆盖区域,将主波束对准用户方向,旁瓣或零陷对准干扰信号方向,并能够自动跟踪用户和监测环境变化,为每个用户提供优质的上行链路和下行链路信号从而达到抑制干扰、准确提取有效信号的目的。这种技术具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束等功能,被认为是未来移动通信的关键技术。
(3)无线链路增强技术
可以提高容量和覆盖的无线链路增强技术有:分集技术,如通过空间分集、时间分集(信道编码)、频率分集和极化分集等方法来获得最好的分集性能;多天线技术,如采用2或4天线来实现发射分集,或采用多输入多输出(MIMO)技术来实现发射和接收分集。MIMO技术是指利用多发射、多接收天线进行空间分集的技术,它采用的是分立式多天线,能够有效的将通信链路分解成为许多并行的子信道,从而大大提高容量。
3结束语
4G移动通信系统目前还只是一个基本概念,4G网络的定义仍然还不明确,IEEE等标准化组织仍处于制定标准和规范的过程中。但是融合现有的各种无线接入技术的4G系统将成为一个无缝连接的统一系统,实现跨系统的全球漫游及业务的可携带性,是满足未来市场需求的新一代的移动通信系统,它将帮助我们实现充满个性化的通信梦想。
参考文献
信息技术实验的宗旨在于挖掘信息技术的核心概念和核心问题,至于哪些问题是信息技术的核心问题,制作一个全集,恐怕需要一个长时期的思考,不是本文的讨论议题,但是至少在这一系列文章当中笔者期待着能够保证信息技术实验作为一个领域其核心概念的稳定性。在上期文章中介绍了首要的两个核心概念:数据、稳定的对应关系的定义,接下来在本文中介绍编码、通讯、效率和信息量这四个其余的核心概念的基本定义和典型案例,这些概念是经过长期的思考和教学实践形成的,笔者期望这些概念在信息技术实验的大框架之下是相对稳定和基本的,但信息技术实验是一个新的领域,难免思考有不妥甚至错误之处,欢迎用电子邮件或者发表文章争鸣讨论,这也是笔者抛出这些观点的初衷之一。
编码
编码是从模拟信号到数字信号必须要经历的过程,就像声音的波形原本是一条连续的曲线,但由于计算机采样的关系,必须要确定采样的时间间隔,以及振幅的变化范围(Scaling),将这个变化范围分成多少个小格(Leveling),真实的一个振幅如何找到它应该对应的那个小格(mapping),以及这个时间-数字化振幅的数据文件要以什么样的形式存储(Saving),将模拟转化为数字过程称之为编码。换句话说,编码的核心是一组对应规则,这组规则可能很自然,像十进制到二进制转化一样自然,也可以非常繁琐,像一个密码本一样似乎毫无规律可言,但是只要对应的规则确定之后,编码的大部分工作就完成了。
通讯
通讯与编码是彼此独立的两个过程,每种通讯的需要就对应一种编码的需求,如一开始一段歌曲在音乐厅里有歌手传递给听众,之后听众在家里就可以完成歌曲的欣赏,于是歌曲被谱成歌谱,写在文字上,听众如果不能请来歌手,就必须根据歌谱自己演唱。之后人们发明了唱片,振幅和时间的信息基本上被等比例的刻录在唱片上,由制作唱片的人编码,根据同一套编码体系由播放唱片的机器解码,这个解码的过程是简单而容易理解的。唱片在不同的人间直接传递,通讯方式是自然的、容易理解的,人们甚至难以感受到这个过程是在通讯,通讯更难以成为一个被人重视的重要领域。但是人们听音乐始终是一种单向的信息传递,人们天然的就具有双向传递信息的需求,而且期望这种体验,在远距离的前提下,就像面对面的谈话一样畅达,所以电话出现了。计算机的出现,使得编码变得非常准确,一段音频被数字化之后,不像唱片时代一样传输和复制起来会有一定的制作误差,被计算机数字化的音频可以完全地拷贝给另外一个人,从一张软盘到另外一张软盘,这个过程当中通讯比原来方便了。直到网络时代的出现,计算机通过网络技术实时地和另外一台电脑实现通讯,通讯的过程中涉及通讯协议、保密方式、传输方式、通讯信号的增强等新的领域,此时,通讯技术相对于编码技术被凸显出来。在信息技术实验当中通讯类的实验是一类非常重要的、凸显信息技术学科特点的实验。例如,将声音的强弱作为信号的手段,以未加密的二进制协议,通过双头耳机线、一台电脑将耳机输出的音频信号输入到另外一台电脑的麦克风端口上,另外一台电脑将信息解码后,用同样的方式向第一台电脑通讯,这样的过程在现有的信息技术教学环境中是能够实现的,使用Scratch等简单的程序语言,学生是可以从原理层面上掌握通讯的技术特点和核心概念的。因此将通讯作为信息技术实验的一个核心概念提出。
效率
效率问题一开始就出现在计算机和单片机的产生过程当中,计算机一开始的社会需求就源自于人们对于提高大数据的运算速度即效率的追求,同样各种功能各异的单片机和机器人生产的重要目的就在于提高效率,而在信息技术实验这个领域中,效率同样是一个需要重要提及和研究的主题。常见的效率比较的过程出现在以下几个方面:①算法效率比较。这类效率的比较常常出现在各种程序设计的竞赛中,如在一定的代码长度和一定的内存使用空间内,哪种算法执行的时间更短一些,这种过程常常是现在程序设计课程在高级阶段的教学内容。②新软件和旧软件在效率上的比较。我们在使用应用软件的过程中,总是认为新的软件一定比旧的软件好用,大公司的软件一定比小软件好用。事实上,基础教育具有公益的性质,基础教育并不是为垄断的软件企业提供消费者的一个渠道,而应该是培养理性的,具有充分自主性和选择能力的适应未来软件市场的合格消费者,因此让学生比较不同软件的使用效率、性价比,同一款软件改进之后的工作效率,是我们讲授应用软件的一个重要的一直被忽视的教学内容。③是否要研发新技术的判断力。学习了如何比较和选用软件之后,作为一个初步掌握了一门编程语言、初步具备了编写应用软件的学生,在面临真实的工程问题时,需要判断工程项目使用旧的但是执行效率低的算法还是用新研发的执行效率高但是研发过程存在风险的新的算法来实现,这个过程无论是在编写软件还是在应用软件的过程中都是常常出现的,需要许多个案例来帮助学生判断和反思,提高学生的判断力。④技术路径的效率比较。软件的编写或者工程任务的完成,其技术路径和研发方式有很多,如有一个人完成的、分小组完成的,将整个工程分成几个部分、一环套一环完成的、也有将整个工程分成几个阶段,每个阶段相对完整、使用迭代过程完成的,这些都是不同的技术路径,这些技术路径的效率的比照,同样也是一个重要的研究议题。因此,在信息技术实验这个领域,效率的概念是需要用具体的过程,具体的数据来让学生体会和研究的,远胜于教师简单地给出结论。
信息量
【关键词】4G 概述 技术特点 趋势
当3G技术刚刚走入人们的视线尚未完全完全普及之时,对下一代通信技术的展望早已悄悄地拉开了帷幕。尽管3G技术与2G相比有着巨大的优势,但并未在技术层有重大的改变,只是在视频应用上迈出了重要的一步。3G技术的发展主要有以下几个方面的局限:
第一,较高的通信速率。3G虽然标称能达到2Mbit/s的速率,但平均速率只能达到384 kbit/s尽管目前3G增强型技术不断发展,但其传输速率还有差距。
第二,不能提供动态范围多速率业务。由于3G空中接口主流的三种体制WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA所支持的核心网不具有统一的标准,难以提供具有多种QoS及性能的多速率业务。
第三,不能真正实现不同频段不同业务环境间的无缝漫游。由于采用不同频段的不同业务环境需要移动终端配置有相应不同的软、硬件模块,而3G移动终端目前尚不能实现多业务环境的不同配置。
3G系统以上的局限性使其发展受到限制,很多公司已经开始着手4G概念通信系统的研究。本文主要介绍4G概念通信的技术特点以及可能采用的关键技术。
1 概述 4G 移动通信技术
4G 移动通信技术在上世纪末就已被提出,国际电信联盟还将“IMT-2000”及其以后的系统作为计划工作中的一项,同时在规划中提出要在 2010 年完成 4G 的初步商用。进入新世纪以来,随着网络通信技术飞速发展和计算机技术的进步,IMT-2000 系统成为了研究的重点,在国际电信联盟的支持下,于 2000 年在加拿大成立了专门研究小组,为的是将全球范围内的研究工作组统一化。我国对 4G 技术越来越关注,相应的研究工作也已经正式列入国家 863 项目。可从以下几点来理解第四代移动通信系统:(1)是一种新的无线通信系统,其系统是建立在新的频段上的;(2)以分组数据信息为基础,实现其高速率的传输;(3)真正的“全球一统”;(4)基于全新网络体质的系统,或者说其无线部分将是对新网络的无线接入;(5)将不是单纯的通信系统,而是融合了数字通信、数字音/视频接受和网络计入的崭新系统。第四代移动通信有其创新之处,和前几代的系统有很大不同,其系统网络架构以路由技术为主,在以往的系统中,核心网络只有一个,即移动网络的作用。而在第四代通信系统中,它更像是一个统一的固定网络,具有移动管理的功能,而且可以和有线、无线相连接使用。当与无线相接时,接入点具有多种选择,如无线局域网、蜂窝系统基站等,这些接入方式虽然略有差异,但信令结构是相同的,关于信息格式,通常有IP 分组和 ATM 信元两种。此外,无线接入点也有很多变化,用户可随时接入,而且在通信过程中还能完成接入点之间的转换。须注意的是,核心网络意义重大,需要实时掌握用户的具置,对用户的身份进行鉴别。
2 4G 移动通信技术要点
目前,第三代移动通信已经开始规模化商用,但是其自身所具有的技术局限性已经引起人们的注意,因此世界通信业界的专家们已经将目光投向了后 3G 技术即 4G 技术。在 3G向 4G 技术演进过程中产生并发展了一系列的移动通信新技术,主要包括 OFDM 技术、智能天线、MUD 技术等。
2.1 OFDM 技术
作为一种特殊技术,OFDM 是利用多载波来实现信号的传输和接收工作的,该技术的原理在于,在一定的频域内,系统会将已设置好的信道进行划分,形成多个正交子通道,传输工作或窄带调制就在子通道上完成,通常信道宽度会比信号的快带要略宽一些。通过窄带调制,可降低高速串行的数据速度,使其成为低速的子数据流,借助子载波对这些转换后的子数据流进行调制,使它们相互正交,最终实现并行传输。OFMD 技术由于能够抗干扰,频谱利用率而受到广泛关注,成为未来移动通信系统的关键技术之一。
2.2 智能天线技术
智能天线通过天线阵元信号的加权幅度和相位来改变阵列的方向图形状,具有侧向和调零功能,能够把天线阵列方向图主瓣对准用户信号到达方向,并自适应实时跟踪信号,同时将旁瓣或零陷对准干扰信号的到达方向,从而抑制干扰信号,提高信号的信噪比,改善整个通信系统的性能,并能识别不同入射方向的直射波和反射波。
2.3 MUD 技术
该技术是多用户检测技术,当使用用户较多时,必然会占据某个信道,而各自的信号幅度等因素不尽相同,MUD 技术结合某些用户的时间、相位及信号强弱等信息因素进行考虑,在此基础上,对单个用户的信号状况进行检测,以实现用户之间的最佳联合检测。
2.4 无线ATM技术
WATM 的基本概念是采用标准 ATM 信元用于网络级功能,同时在无线链路中增加无线首标/尾标用于无线信道专用协议子层(媒体接入控制、数据链路控制及无线网络控制)。
2.5 IPv6 技术
IPv6 将地址长度增加了 4 倍,从 IPv4 的 32 位增加到了128 位。IPv6 不仅解决了 IP 地址不够用的问题,而且提高了网络的安全性和服务质量。其主要有这些特性:扩展了 IP 的地址空间;增强了认证与私密性;简化报头格式,加强了对扩展报头和选项部分的支持;对数据流进行标识;改进移动网络和实时通信方面的性能。
3 对4G移动通信技术发展趋势的展望
目前,全球已经拥有了一个数量及其庞大的手机使用团体,更多的人在体验了手机 3G上网以后对手机上网速度有了新的认识,使用手机上网的用户不断增多,相比较 3G 通信技术,4G 通信技术在技术方面具有更大的优势,因此,未来 4G移动通信技术必然会进入一个飞速发展的时期。
参考文献
[1]张茹芳.浅析4G移动通信技术的概念和要点以及发展趋势分析[J].信息通信,2013,1(11):9-10.
[2]张玉龙,李志峰,赵勋.对 4G 移动通信技术应用与发展的展望[J].信息通信,2013,10(31):95-96.
[3]李婷婷,方丽华,邹品.浅谈 4G 移动通信系统的关键技术与发展[J].信息科技,2012,4(12):46-47.
关键词:光纤通信;传输;信号
一、引言
在光纤通信广泛应用之前世界各国一直使用电缆通信,其具有损耗严重、带宽窄、串声等缺点,不能广泛应用,从而推动了光纤通信技术快速研制和发展。20世纪60年代开始提出光纤的概念并开始初步研制,经历几十年的发展,光纤由最开始损耗400分贝/千米到如今降低到0.2分贝/千米,并且仅一对单模光纤就实现了3000多个电话同时通话。在1991年低,光缆全球敷设距离长563万千米,但到1995年敷设距离已超过1100万千米。
二、光纤通信技术简介
1.光纤通信技术概念。将模拟电信号转化为光信号,以光波作为载波,以光纤作为介质进行信息传输的技术被称之为光纤通信技术。
2.光纤通信系统传输信号的形式。光纤通信技术系统分类:光纤模拟通信系统、光纤数字通信系统以及光纤数据通信系统。
(1)光纤模拟通信系统。在发射端通过放大和预调制基带信号对电信号进行处理,在接收端通过解调和放大等处理将正常电信号释放出来。
(2)光纤数字通信系统。在发射端通过放大、取样和数字量化基带信号对电信号处理,在接收端逆过程处理。
(3)光纤数据通信系统。在发射端通过放大基带信号对电信号进行处理后,到接收端进行逆过程处理。光纤数据通信系统与光纤数字通信系统相比缺少了码型变换过程。
3.光纤通信技术工作原理。本文以数字光纤通信电路为例分析光纤通信技术工作原理,传送的模拟信号被发送端接收后,通过电端机将传送模拟信号转变为电信号,通过放大、取样和量化基带信号等对电信号处理,经过调制将信息调制到激光器发出的激光束上,并且电信号的频率直接影响的着光的强度。通过光纤将光束发出去,在接收端通过检测器将光信号转化为电信号并恢复原传输模拟信息。
4.光纤通信技术的特点
(1)通信容量大、频带宽。光纤通信传输过程中是将传输模拟信号转化成为光信号以光纤作为介质进行传输,与电缆通信相比,传输频带宽、传输速度快、通信容量大。但是在平时使用过程中发现使用单波长光纤通信系统时,不能充分发挥频带宽和通信容量大的性能,通过反复研究发现采用多种复合技术增强频带宽和通信容量。
(2)传输过程损耗低,长距离传输中继站数量少。目前,市面上广泛应用的石英光纤损耗为0~20dB/km,如果采用非石英光纤系统其传输损耗会更低。由于其传输损耗低,使得在长途传输过程中,减少了中继电站的数量,大大降低了原料和人工成本、维护周期和系统设计复杂性。
(3)抗电磁干扰能力强。由于石英是绝缘体材料,所以利用石英作为原材料的光纤绝缘性特别好,使得光信号在传输过程中较强电磁干扰(如:自然雷电、电离层发出的电离子、人为产生的电磁等)能力。所以实现了和高压线平行架设或者与电力导体一起使用构成复合光缆,降低了传输费用,施工和维护难度。
(4)无串音干扰,保密性好。在使用电缆通信时,经常出现通道相互串扰、被窃听等情况。但是在光纤通信技术使用过程中,由于光信号被包裹在光纤中,光纤不透明的皮对光射线有吸收作用,光纤外面根本没有办法窃听到光纤内传输的信息,即使光缆内有很多根光纤也不会出现相关干扰和串音情况,被部队广泛应用。
三、光纤通信技术的应用
1.通信领域的应用。随着时代的发展,工业生产和人们生活都离不开信息通讯,在因特网、有线电视、电话中光纤通信被广泛应用。由于光纤通信具有通信容量大、频带宽、损耗低、防电磁防干扰强等特点,实现了一条光纤既可以容纳多人通话也可以传输多套电视节目。
2.医学领域的应用。利用光导纤维内窥镜进行检查患者脑室、心脏、胃、食道等疾病,可以检测患者心脏血液值、氧气在血液中的饱和度、胃部情况、食道情况等,然后根据实际情况进行诊断和治疗。同时,医学也已经开始应用光导纤维连接的激光进行微创手术,所以光纤通信技术提高了医学治疗水平,被医学领域广泛应用和研究。
3.传感器领域的应用。光纤通信技术与敏感元器件相组合,应用在传感器的研制,广泛应用到工业和生活中,如:光敏传感器、红外传感器、温度传感器、雷达传感器,工业温度、流量、压力、颜色、光泽专业测量等。
4.光纤技术应用。照明过程中利用了光纤良好的物理特性,实现艺术装修美化的效果,如果:LED广告显示屏、草坪地灯、艺术装饰品照明灯等。
四、光纤通信技术的发展方向
1.提升传输速度、扩大传输容量、增长传输距离,减少中继站数量。相对与电缆通信来说,光纤通信技术水平在很大程度上已经提升了信号的传输速度、容量和距离,但是未来光纤通信技术还有围绕这一发展方向,实现更高速度、更大容量和更长距离的传输,并且实现与世界各国跨海、跨越的信息传输。
2.全光网络。未来通信网络发展重要目标和通信技术发展的最高阶段是实现全光网络,目前全光网络已经是世界各国对光纤通信研究的一个重要课题。虽然目前还处在初级阶段,但是随着人类的不断的探究和研制,相信全光网络这一目标很快会实现。
五、结论
随着信息时代繁荣发展,迎来光纤通信技术空前的提高,它改写了我们通信行业的历史,使得理论变为了现实,它不仅仅是一个信息传输手段,也被广泛应用到了工业生产和人们生活的各个领域,只有将光纤通信技术向更高方向发展和技术提高,加快引领通信领域前进步伐,从而促进社会经济快速发展。
参考文献
[1]王磊,裴丽.光纤通信的发展现状和未来[J].中国科技信息,2006(4):59-60.
【关键词】:无线通信技术;农业产业化;应用
【引用】:21世纪的农业是信息农业,发展农业信息科学势在必行,科技兴农是农业现代化发展的必由之路。我国是农业大国,深化通信技术在农业领域中的应用,对推进我国农业产业化和现代化进程、加快农业信息化建设步伐具有重要作用。将无线通信技术应用于农业产业化中,可以高效、实时地实现农业信息采集以及远程传输,为科学决策提供可靠依据。
1. 农业产业化概念和特点
农业产业化基本内涵是以市场为导向,以效益为中心,依靠龙头带动和科技进步,对农业和农村经济实行区域化布局、专业化生产、一体化经营、社会化服务和企业化管理,形成贸工农一体化、产加销一条龙的农村经济的经营方式和产业组织形式。农业产业化即是动态概念也是实践性概念,农业在产业化的过程虽然是参照工业产业化来进行,但又有其自身特点。不同于工业产业的是农业的决定性因素是总量有限的可耕种地,农产品也是经过上亿年进化的包含有物种信息的生物产品,加之我国农村人口庞大可耕种地面积少、小农经济、长期粗放式经营等特点,所以我国的农业产业化绝不是简单地规模化、资本化、转基因化,或将农民作为主体推向市场竞争。正确认识农业产业化,谨防陷入过度规模、资本化和技术化的陷阱。尊重农业产业链的运行规律,打破产前、产中、产后相互脱节的农业宏观管理体制,强化三者的有机联系,才是提高农业竞争力的根本途径,这些目标的实现有赖于新技术的普及应用。
2.无线通信技术的技术分析
2.1 4G技术分析。
该技术于2001年提出标准,2012年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。4G网络部署已具备相当的实践经验,有一成套建网的理论,包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。
2.2 MMDS技术分析。
MMDS技术的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响,可用频带亦不够宽,最多不超过200MHz。其次,MMDS对传输路径要求非常严格。另外,MMDS没有统一的国际标准,各厂家的设备存在兼容性问题。
2.3c对点微波通信技术分析。
微波传输的优势主要体现在以下几个方面:第一,可以降低运营商的运营成本。第二,微波传输系统部署简洁快速。第三,目前的微波产品对未来的发展是有保障的,对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。卫星通信技术分析。利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户,可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接人设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下,利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案,经济又可靠。
3.农业产业化对无线通信技术的要求
现阶段无线传输标准和方式主要包括:IrDA、WiFi、Bluetooth、Zig-Bee等短距离无线通信技术及GPS、卫星遥感等远距离无线通信技术。由于精准农业自身的特点,其对通信技术有一定的要求。主要归纳为以下几点:其一,实时性。可以在规定时间内接受到需要的信息和数据资料,但是这些信息和数据资料并不是连续不间断地传输,而是非连续性。其二,相互性。所谓相互性是指节点之间可相互交换数据。其三,可使用语音业务。其四,集成节点。无论是采集数据资料还是实时监控,都可以在无线通信领域中得以实现。其五,拓扑结构。采用树桩网络,增加采集点。综合以上技术和要求,可以在无线通信领域全方位、多角度地分析精准农业的优点和缺点【1】。
4. 无线通信技术在农业产业化中的应用
4.1无线通信技术。
无线通信技术在设施农业中无线通信技术得到了应用。设施农业一般指的是采用一定的设施、工程技术和管理技术,在局部范围内改善或创造环境因素,使得农业生产可以在一定程度上摆脱对自然环境的依赖的一种农业。
4.2移动短信。
短信是无线通信技术中最常见的信息传输方式,不但传输速度快捷,还可以传输多种形式的信息,如数据、图像、声音等,因此在农业数据无线传输与远程监控中得到了应用。
4.3无线通信技术与卫星、遥感等技术的结合。
这种结合方式在精准农业的应用中可以见到。精准农业一般指的是将现代信息技术、生物技术、农业科学技术和农机工程装备技术相结合的新型农业技术。
4.4无线通信技术与互联网技术相结合。
此类方式比较普遍地应用在传播各种农业信息上,譬如农业科技信息。应用的技术形式主要是将移动通信技术和互联网技术相结合,开发农业科技信息服务平台,再通过平台将农业科技信息传输出去,农业生产人员凭借移动终端(手机)就可接收到农业科技信息,这样就实现了农业信息的传播。
4.5无线通信技术与图像处理技术的结合。
这种方式可以用来构建农业专家系统,最常见的形式可基于手机彩信与图像处理技术结合构建的农业专家系统。图像处理技术可以对图像信号进行去噪声、增强、复原、特征提取等操作,增加图片的清晰度以提高图像信号质量【2】。
结束语
通信技术与农业产业化息息相关,在发展过程中对农业产业化有着直观的反应。农业产业化信号传输要依照生产现场的实际情况,灵活选用不同的无线通信技术,这样才能在发挥出优势的同时促进农业产业的更快速、稳定的发展。
【参考文献】:
民用航空对通信的需求有着非常显著的自身特点。首先,航空通信要求覆盖范围广,可以覆盖飞行的全程,既包括大陆地区,也包括偏远的洋区和极地地区;其次,因为所传输的信息关乎飞行安全,所以航空业对通信的可靠性有着非常高的要求,这种高可靠需要在航空器高速飞行过程中、在机载设备和地面系统所处的相对复杂的电磁环境下得以保持;此外,航空通信系统要既能够提供实时的语音通信,也能够提供传输文本指令、图形等信息的数据通信服务。因此,航空通信系统无法使用单一的技术满足诸多的需求,需要依据的不同应用范围、对传输质量要求、频率资源和电磁环境等多种因素,采用适当的通信技术。经过几十年的发展,民用航空领域逐步形成了由多种通信技术构成的复杂的通信系统。从通信应用的范围来看,航空通信通常被分为地空通信和地面通信,这也是国际民航组织在最新版的《全球空中航行计划》中所采用的分类方法。除了与空中飞行的航空器进行通信,地空通信也包括了机场场面通信的部分,因此也被称为航空移动通信。地面通信过程中的各方通常位于固定的位置,所以也称为航空固定通信。(见图1)地空通信和地面通信采用的通信技术有很大不同。在大陆地区,地空通信主要使用甚高频(VHF)频段(118MHz–137MHz)模拟调制技术(DSB-AM),实现地面与空中的语音通信。这项技术的使用已经有50多年的历史,目前仍然是主用的地空通信手段。在偏远地区和洋区,则使用高频(HF)或卫星通信完成地空通话。
在我国,甚高频地空语音通信是目前使用的主要地空通信手段,达到了相当的覆盖程度。在机场终端管制范围内,甚高频通信可提供塔台、进近、航站自动情报服务、航务管理等通信服务;在航路对空通信方面,随着在全国大中型机场及主要航路航线上的甚高频共用系统和航路甚高频遥控台的不断建设,使我国东部地区6600米以上空域基本实现了双重覆盖,西部大部分地区,包括主要航路6600米以上空域实现单重覆盖(见图2)。通过与语音通信交换系统(内话系统)的配合,改变了原有甚高频电台与航空器点对点通信模式。通过内话系统的交换和联网能力,实现了对空通信与地面通信的语音综合调度,不仅集中利用了通信资源,而且大大改善了地空管制和地面协调的通信可靠性和服务质量。20世纪90年代,随着飞行量上升带来的无线电频率资源紧张情况不断加剧,与此同时,数字通信技术的发展以及地面设备、机载设备自动化能力的增强,使得引入新的地空数据通信技术各方面条件已经成熟。地空数据通信技术主要代表有面向字符传输的飞机通信寻址与报告系统(ACARS),该系统可以工作在甚高频、高频和卫星通信信道上,提供低速率的数字通信服务。随后,国际民航组织采纳了更高传输速率、面向比特传输的甚高频数据链模式2(VDLMode2)技术,作为在大陆地区主要使用的地空数据通信手段。
地面通信也分为语音通信和数据通信两类。常见的管制中心之间的管制电话,管制单位内部的内话系统都属于地面语音通信的范畴。地面数据通信应用也非常广泛,在航班运行过程中,空管、航空公司、机场等运行单位之间以及各单位内部有大量的信息需要传递,包括航班计划、飞行动态、流量信息、航行情报、气象信息等等。早在20世纪50年代,基于电传电报技术的航空固定电信网(AFTN)就开始在民航使用,事实上这是第一个全球范围内的电报处理系统,航班准备与飞行过程中的重要信息通过这个系统到各个相关部门。随着通信网络技术的飞速发展,新技术不断被引入航空地面通信。语音传输实现了模拟到数字的转变,AFTN网络也使用X.25网络和计算机处理系统代替了原有的电传方式。许多国家和地区,以及航空企业也利用现代网络通信技术,陆续建成了承载多种业务、覆盖范围不等的综合数据通信网络,提供服务质量更好、成本更低的地面数据通信服务。虽然地空通信和地面通信采用的不同的通信技术体制,但是,机载系统和地面各种自动化系统之间紧密协作的需求非常迫切。因此,信息在空中和地面无缝地传输始终是航空通信系统发展的目标之一。20世纪90年代,国际民航组织开始着手规划新一代空中航行系统,提出了航空电信网(ATN)作为航空通信网络的解决方案。航空电信网利用异构网络互联技术,实现航空器、空管、航空公司、机场等各方的计算机网络的互联,形成一个全球化无缝隙的互联网络。航空电信网具有强大的集成能力、完善的安全机制和可靠的传输方案,可集成多种数据子网,保护原有网络投资,实现统一数据传输服务。
二、面临的挑战
多年以来,航空通信系统虽然通过引入新的技术不断进行自身的改进,但是,系统仍然面临着非常大的挑战。特别是地空甚高频通信,由于通信频率资源紧张、原有模拟调制技术的限制,在一些飞行繁忙地区,地空通信系统处理能力逐渐接近饱和。以欧洲地区为例,据预测,自2011年以后欧洲地区的飞行量将以每年3%的速度增长。虽然欧洲地区已经在2007年将FL195高度层以上的VHF通信频率间隔从25KHz缩小到8.33KHz,但以这种增长速度,VHF地空通信系统仍将面临非常大的压力。在地面通信领域,随着计算机的发展,各种业务系统自动化处理能力不断增强,更多的数据类型、更大的数据量需要经过地面网络传输,同时地面网络也承担起了连接不同的业务处理系统的职能,原有的以面向字符传输的技术。作为基础设施之一,通信系统服务于航空系统的运行需求。目前航空通信系统面临的压力,主要是系统运行需求变化与现有通信技术体制之间的矛盾造成的。航空系统运行需求变化一方面体现为业务量的快速增长,飞行量的增长直接带来了通信量的增长;另一方面,航空系统运行方式的改变,也对航空通信提出了新的需求。国际民航组织通过《全球空中交通管理运行概念》(Doc9854)描述了新一代航行系统的愿景,提出了由灵活空域管理、4D航迹、流量与容量管理、信息服务等一系列新的元素组成的运行概念。通过信息服务,运行概念中的各部分整合为一个有机的整体。毫无疑问,航空通信系统是信息服务这一概念实现的主要承载者。通信技术是当今最为活跃的技术领域之一,这为航空通信系统的改进提供了更多可用的技术资源,但也为新的设计和改进带来了挑战,需要在规划设计过程别注意技术的选择以及技术变化的影响。
三、航空通信服务
为了更好地规划航空通信系统的发展,目前,航空通信系统改进的规划和实施工作通常采用通信服务和通信技术分离的方法。航空通信服务面向空中交通服务、航空运行控制服务等业务需求,将其中的关键业务环节抽象为一系列服务。根据航空系统运行概念和运行方式的变化而调整,是相对比较稳定的;航空通信技术是基于航空通信服务的需求,所选择的适当的通信技术方案,相对来说变化更加频繁一些。目前,航空通信服务的定义和研究工作主要关注与飞行安全和航班正常运行的通信部分,围绕着空中交通服务通信和航空运行控制通信服务展开。在空中交通服务通信方面,以飞行各阶段飞行员与管制员的通信为主,辅助以航行通告和气象信息,规定了一系列服务;航空运行控制通信服务的定义则关注航班的执行情况和航空器机务状态。比较有代表性的通信服务定义工作是美国标准化组织RTCA和欧洲标准化组织EUROCAE联合开展的一系列标准开发项目,通过这些项目开发了空中交通服务通信领域的地空数据通信服务的安全、性能和互操作性方面的需求。在被称为ATN基线(ATNBaseline1)的标准中,主要定义的服务包括:数据链能力(DLIC)、ATC通信管理(ACM)、ATC管制指令(ACL)、数字放行(DCL)、ATC话筒检查(AMC)。目前,ATN基线1中的基本服务已经在欧洲核心地区投入运行。正在开发中的ATN基线2(ATNBaseline2)标准在此基础上对现有服务进行了增强,并增加了新的数据通信服务,包括支持4D航迹的4DTRAD、支持场面运行的D-TAXI、支持间隔管理的ITP、支持飞行信息服务的终端区信息服务D-OTIS、数字化跑道视程D-RVR、危险天气信息D-HZWX等。
另外一项由美国和欧洲联合发起的未来通信系统研究(FCS)项目,针对中长期的航空通信服务和技术进行研究,提出了《未来无线通信系统运行概念和需求》。这项研究关注2030年时间框架内的空中交通服务通信和航空运行控制通信服务,研究并定义了机场、终端区、大陆地区航路、偏远地区和洋区的所需的通信服务,包括数据通信和语音通信,同时提出了通信服务质量方面的需求,比如传输性能、安全性等。这项研究已经得到了国际民航组织通信专家组(ACP)的支持,纳入了国际民航组织的工作范围。在地面通信服务方面,国际民航组织将管制移交(AIDC)和空管服务信息处理系统(AMHS)作为近期推广实施的通信服务。其中,AMHS将逐步代替现有的AFTN系统,传输航班计划、航行情报和气象信息。在中远期,这些服务融合到新的全系统系统管理(SWIM)中的各种业务服务中,包括数字化的航空情报信息(AIM),先进的气象信息(AdvancedMET)和协同环境下的航班和流量信息(FF-ICE)等。
四、航空通信新技术
目前的空中交通服务通信和航空运行控制通信服务仍以话音为主,支持大部分服务。
关键词:电网光纤 通信技术 应用与发展
1 概述
信阳电网通信系统在过去相当长的时期内,一直依赖电力线载波和微波通信。自2005年逐步引入光纤通信技术以来,已形成基础网(光纤、电力线载波、微波系统、接入系统)、支撑网(信令网、同步网、网管网)和业务网(数据通信网络、电视电话会议系统、交换系统)组网方式。经过多年的建设,一个2.5Gbit/S的地区接入网(Access Network)已初具规模,公司内部网络将于2015年覆盖全市所有变电站及乡所等办公场所,并逐步达到2*10G传输容量等级。网络按照“分层设置,统一管理,带宽共享,分区操作”的模式建设、运行和管理,以保障通信网络的统一性和整体性;并逐步实现省调直调220KV以上站点“双光缆,双设备”接入。信阳电网目前主网构架500KV河站一座,220KV信阳站、潢川站、蓼城站、茗阳站、曹湾站、彭庄站、弦城站、沙港站、桂园站、葵花站、映山红站12座和地调端,建设一流的信阳电网通信系统光环网,任务艰巨,使命光荣。
2 数字光纤通信系统的几个基本概念
2.1 PDH准同步数字体系(Plesiochronous Digital Hierarchy)
在1990年以前,光纤通信系统一直沿用准同步数字体系(PDH),随着容量的不断增大,PDH准同步数字系统暴露出一些明显的弱点。由于PDH采用的数字复接方法是按比特异步复接,没有全世界统一的标准网络节点接口,造成国际互通困难,从而促使SDH同步数字体系应运而生。
2.2 SDH同步数字体系(Synchronous Digital Hierarchy)
2.2.1 SDH是将复接、线路传输及交换功能融为一体的新型传输体制。SDH同步数字体系采用以字节结构为基础的矩形块状帧结构,按字节同步复接,可以将各种速率的PDH信号映射复用进来,在高速率上采用同步复用,并建立国际上统一的标准。
2.2.2 ITU―T(国际电联)在G.701建议中规定了SDH的速率等级,同步传输模块STM-N(Synchronous Transport Module Level N)的标准速率为:STM-1:155.520Mbit/s STM-4:622.080Mbit/s STM-16:2488.32Mbit/s STM-64:9953.280bit/s。各种业务信号复用进STM-N帧的过程都要经历映射、定位、复用三个步骤。
2.3 PCM脉冲编码调制系统(Pulse Code Modulation)
PCM脉冲编码调制系统属接入设备,在数字通信中把模拟信号按一定的时间抽样、量化,并用一组二进制码来表示抽样脉冲的辐值,这一过程称为脉冲编码调制。其通信的基本过程是:①发信端的任务是将模拟信号通过抽样、量化、编码后变换为由“0”、“1”码组成的PCM数字信号。②再生中继的任务是对波型进行修整和再生,最终达到提高通信质量和延长通信距离的目的。③收信端的任务是将PCM数字信号通过解码和低通滤波,还原为模拟信号。全世界有两大体系,即北美与日本的1.544 Mbit/S体系和欧洲的2.048 Mbit/s体系,我国目前采用的是欧洲系列标准2.048Mbit/s。
2.4 WDM(波分复用)、FDM(频分复用)和TDM(时分复用)
2.4.1 早在2002年,(DWDM)密集波分复用技术的引入使系统容量已达1.6Tbit/S,相当于每对光纤传输1920多万路电话信号。现代数字通信系统中实现大容量与高速化的主要手段就是采用复用技术,实现多路信号的同时传输。主要采用WDM(波分复用技术)。
2.4.2 光波分复用技术(OWDM optic Wavelength Division Multiplexing):
是在一根光纤中能同时传输多波长的一项技术。基本原理是在发送端将不同波长的光信号组合起来(复用),在接收端将组合的光信号分解(解复用)并送入不同的终端。
2.5 EDFA在数字光纤通信系统中的应用
2.5.1 在光纤通信系统中,随着传输速率的增加,传统的O/E/O中继方式的成本迅速增加。长时间以来,人们一直在寻找用光放大的方法来替代传统的中继方式,并延长传输距离。光放大器能直接放大光信号,对信号的格式和速率具有高度的透明性,使得整个系统更加简单和灵活。它的出现和实用化,必将引起光纤通信系统中的一场革命。
2.5.2 掺铒光纤放大器(EDFA:Erbium-Doped Fider Amplifier)是目前性能最完美、技术最成熟、应用最广泛的光放大器。在光纤通信系统中,EDFA有三种基本的应用方式,分别是功率放大器(Power booster)、前置放大器(preamplifier)和在线放大器(in-line amplifier)它们对放大器性能有不同的要求,功放要求输出功率大,前放对噪声性能要求高,而线放须两者兼顾。
2.6 半导体激光二极管(LD)和发光二极管(LED)
在光纤通信系统中,首先要将电信号转变为光信号,最常用的光源是半导体激光器和发光二极管。之所以用半导体光源,是因为:①半导体光源体积小,发光面积可以与光纤芯径相比较,从而有较高的耦合效率;②发光波长适合在光纤中低损耗传输;③可以直接进行强度调制,即只要将信号电流注入半导体激光器或发光二极管,就可以得到相应的光信号输出;④可靠性较高,尤其是半导体激光器,不仅发射功率大、耦合效率高、响应速度快,而且发射光的相干性也较好。
3 结束语
1999年,美国就正式提出了物联网的概念,欧盟在(2009)年制订了物联网欧洲行动计划,被视为“重振欧洲的重要组成部分”, 2010年我国国家传感网的设立,使物联网的发展成为了重大战略。物联网包括物与物互联,也包括人和人的互联;云计算是物联网的一个组成部分,已经成为国际新一轮的信息技术竞争的关键点和制高点。2009年10月(IBM)提出了“智慧地球”,而国际电信联盟(ITU-T)给出的物联网概念最权威,并被认为是第三次信息技术革命。在现代智能电网中,将先进的传感量测技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合,并与电网基础设施高度集成而形成新型现代化电网。而承载这些网络信息业务的重要手段就是光纤通信技术,因此,光纤通信技术在现代社会信息时代具有广阔的发展前景和重要的战略地位。
关键词: 4G;无线通信技术;无线网络安全;IT领域应用
中图分类号:TS801.8文献标识码:A
0引言
随着世界范围的通信技术的突飞猛进,移动通信技术作为高新技术发展迅速,应用广泛,渗透到人们生活的最广。移动通信技术从最初的1G、2G向3G进化发展,随着无线网络与互联网InIetmet的渗透融合,3G系统逐步向的新一代的移动通信技术4G逐步发展。第四代通信技术致力于无缝融合不同无线通信技术,支持高速率通信环境,可以解决3G无法解决的问题,同时其安全问题也更加复杂化。3G向4G扩展,世界范围内的移动通信都面临着对4G系统下无线网络的复杂性、安全性、网络实体间的信任的进一步扩展的研究探索。随着移动终端的计算能力和存储能力的不断发展以及各种衍生的操作系统,移动通信终端与4G网络的安全也面临着前所未有的威胁,因此,4G系统的安全问题要作为网络结构的重要因素来考量。
我国工信部在2009年年初举办了小型4G牌照发放,我国的4G技术开始萌芽。2013年年内,工信部将向企业发放4G牌照,以推动固定网、WLAN 、GPRS以及所有IP网的融合,我国通信行业将正式进入4G时代。通信技术的革新给人们生产生活带来了重大的变化,4G通信技术给人们提供自由沟通的基础上,深刻地改变着人们的生活,其应用前景广阔。
4G通信技术概念
4G是第四代移动通信技术的简称,称为广带(Broad-band)接入和分布网络,传输能力超过2Mbps的非对称数据,对全速移动用户可以提供150Mbps的高质量影像服务,并首次实现三维图像的高质量传输,是能够传输高质量视频和高质量图像的一种新技术。4G通信技术包括广带的无线固定接入和无线局域网(WLAN)以及移动广带系统和互操作的广播网络。4G通信技术可以实现任何时间任何地点接入互联网,提供无线网络服务,在实现信息通信沟通的基础上,还可以实现定位、数据采集和远程控制。另外,4G通信技术属于宽带接入IP系统,是一种具有综合功能的多媒体移动通信(Multi-Mobile Communication)。
4G通信技术具有如下特点:
高速传输、更宽带宽、更大容量:传输的平均速率达到200 Mb/s,静止环境下可达1 Gb/s 以上,传输高峰时也可达到50~100 Mb/s;4G信道频谱为100MHz,为3G网络的20倍;4G容量是3G的10倍。
无缝通信、高智能性:4G技术可以以不同的接入技术进行接入,可以实现全球漫游,无缝通信;4G技术可以自行分配资源,实时处理业务流的变化以及信道的环境变化,基于这一点,4G通信的终端设备也将更加智能化。
良好的兼容性和交互性:4G通信技术可以实现与多种网络和终端对接互联,具有良好的融合性并支持多媒体业务的交互。
基于全IP核心网:采用无线接入协议和核心网协议,支持有线、无线接入。
成本低,终端设备多样性:4G系统成本仅为3G系统的十分之一左右;与4G相配套的终端设备种类多样,除智能手机外,更可安装在眼睛、手表等设备中。
4G网络架构
2.1 4G网络架构
4G通信技术为全数字IP技术,采用单一蜂窝核心网带代替3G原有的交错复杂的蜂窝网,其网络架构如图1所示。IP核心网络作为一种统一网络,支持有线接入和无线接入的多接入方式,如PSTN/ISDN、2G/3G网、Internet网、Bluetooth等。接入方式的终端用户拥有可识别的号码,该号码具有唯一性,以分层结构实现不同结构系统间的相互操作。4G网络架构与IP核心网相连接,实现多种业务的连接,具有通用性、透明性和可扩展性。4G技术更有可能与光纤网络技术和宽带IP技术为主要网络,成为全球范围的骨干网络。基于IP核心网的网络架构可以实现2G、3G、4G、WLAN和固定网的无缝链接,用户可以在任何地点以任何一种接入方式接入,以实现相同的业务办理。
图1 4G通信技术的网络架构
2.2 4G网络的关键技术
4G通信的关键技术主要包括正交频分复用技术(OFMD)、软件无线电技术(SDR)、智能天线技术(SA/IA)、多输入多输出(MIMO)技术、IP核心网、第四代网络协议(IPv6)以及定位切换技术等。
4G网络安全策略
4G网络存在的安全问题
4G通信技术的实现除了需要解决的技术难题,更面临着一系列的安全问题。4G网络的多接入方式给人们带来便利的同时也带来了一定的安全问题。有线网络中出现的安全威胁也同样存在于无线网络中。无线网络中的终端设备的计算、存储以及电池容量、信道数目、传输速率等方面具有局限性。无线接入方式由于其开放性更易受到恶意攻击,终端设备的通信接口的访问控制不完善、操作系统各异,更容易发生信息篡改事件和操作漏洞。无线网络拓扑结构动态变化,安全管理难以集中实现。
无线网络本身的性质也使得4G通信技术的实施带有潜在的危险。无线网络的有线线路部分为独立网络,不具有开放性,无线网络与互联网的相互融合,使得无线网络的有线线路面临威胁,如恶意攻击可以使链路上的数据丢失,链路上的未加密信息被窃听等。接入网和核心网等网络的实体部分,也会受到攻击者伪装成合法用户儿获取真正合法用户的信息等恶意事件。移动终端设备的逐渐发展为智能手机、PDA等设备,这些终端设备的存储能力低、计算能力相对较差,也给4G通信带来安全威胁。另外,无线网络也会给移动终端设备带来病毒感染。
4G网络安全策略
3.2.1 4G移动安全管理策略
4G通信技术支持链路层移动和网络层移动,链路层移动是同结构网络之间的移动,网络层移动是指相异结构网络之间的移动。4G移动的安全管理直接影响着移动终端设备的正常通信和相关的扩展业务。移动安全管理包括位置管理和切换管理,用户进行呼叫时,位置管理确保其可以顺畅的接入到最近的网点。如果,移动过程中改变接入点,切换管理会确保用户能够顺利实现网点切换,保持用户的网络使用畅通。
针对相异网络结构的移动,4G移动安全管理提供了最行之有效的解决方案,该方案由原有的网络协议IPv6进行改进,改进后的IPv6协议满足网络层移动管理的要求,采用分层寻址方式,可以实现实时位置管理和切换,符合4G通信系统的要求。4G通信的切换管理具有一定的优势,如自动切换、自适应选择网线网络、不同移动服务商之间可实现自动平滑接到新的网络等。
3.2.2 4G网络安全策略
4G通信系统的业务多元化得益于其相异结构的网络,网络结构与3G网络结构不同,其网络安全策略也比3G的要求高。针对新的网络结构,制定新的适用于4G网络的安全策略是保证4G通信系统网络安全的重点。DoCo2Mo Euro实验室对其安全体系进行了深入研究,初步确定了4G网络安全应该从轻量级、复合式、可重复配置等安全机制,如改进的网络协议IPv6,要求认证、授权、审计和计费(AAAA)等算法计算要具有轻量、复合的特性。
4G通信技术应用发展趋势
4G通信技术以移动数据为主,面向Internet,传统的移动电话通信模式已被以电话业务为主的移动网络业务功能多元化所取代。移动终端设备向着智能化发展,出现了各种操作系统,以操作系统为基础接入网络,由于网络本身的差异性下降,网络覆盖性好,电信产业的模式发生的着深刻的变化,用户切实感受到智能移动终端与网络的充分融合,改变了IT领域的应用模式、移动终端可以实现电脑实现的几乎所有功能,改变了人们的生活方式。4G通信技术在IT领域的应用发展具有广阔的市场。
在实现手机通信会话功能的基础上,4G网络还具有以下应用:
4G在智能移动终端中的应用
4G网络并不是简单的3G网络的升级,4G通信以OFDM技术为基础,可以实现数字、影音、视频、图像、音乐、网页浏览等增值服务,人们能够感受到高质量的多媒体通信,观看电影、网上购物、余票查询、网络游戏等都可以在4G通信下得到实现。
4G 在射频测量技术中的应用
4G网络的该频谱带宽可以满足射频测量中的射频信号源、射频功率计、射频频谱的测量。
4G在智慧家庭中的应用
4G是一条信息高速公路,不需要线缆等实体就可在三维空间虚拟实境连接,使人与机器之间的远程交流成为可能,未来发展智慧家庭,可以改变人们的生活方式,不在家也可以通过4G网络实现家庭智能、个性的操作。
4G 智慧学堂中的应用
4G网络可以实现基于移动无线网络的教育服务,以学生为中心,构建以网络为基础的数字化教学平台,未来学生通过平板电脑就可以实现与教师的互动学习,教师也可以实时跟踪学生学习情况。
4G在移动医院中的应用
通过铺设在院区内的网络,大中型医院可以建立医院核心业务系统数据平台,协助医护人员通过智能终端设备完成临床诊断和护理,提升工作效率,减少差错。
4G在IT研发中的应用
企业在IT领域的研发,引进4G网络,通过手机、电脑、互联网之间的自由沟通和控制,使不同工作不同业务在不同时间、不同地点实现对接,使研发工作取得质的突破。
综上,4G通信技术是未来通信行业的发展的必然趋势,4G网络更具兼容性、高速性和融合性,在不久的将来,4G通信技术会出现在我们工作生活的很多地方,以多种形式展现它的魅力。
结论
计算机技术的发展和普及,智能终端设备的升级换代,网定移动网络的融合发展,给通信行业发展带来契机。本文对4G网络的概念、网络结构、安全问题进行了阐述,对其在IT领域的应用发展趋势进行了展望。4G网络还处于初始阶段,一些难题还没有进行深入研究,很多问题还没有解决,随着人们的新要求、新想法的出现,4G网络通信技术将会进一步完善并向着有序的方向发展。
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关键词:高职 信息通信技术 教学优化
一、引言
信息通信技术作为高职一个专门的学科开设,主要是学习信息通信技术的基本技能和基本工具的使用,虽然比起其他基础学科还是一门新型学科,在中国也已经发展了二十年有余,目前开展信息通信技术教育仍是当前我国基础教育课程改革和理论研究的热点问题。然而,信息通信技术课程并不仅仅是简单地为了学习信息通信技术本身,而且还要培养学生利用信息通信技术解决问题的习惯和能力。计算机作为信息通信技术课程的主要学习对象,也不仅仅是要学习计算机科学知识,还要学习计算机基本技能,更要学习计算机对社会的用途和影响。因此在新课程标准的指导下,要按照课程整合的理念,把信息通信技术作为一种工具,整合到实际任务中进行学习。教师在任务设计时要灵活创新,对于相同的知识点,在完成所要求的学科目标的前提下,要根据不同的学校环境、教师特长、生源情况和社会背景等,创设不同的情景任务进行教学。不能拘泥于单一的教学模式、教学方法和实训步骤。因此,针对如何发挥教师的主导作用和学生的主体作用,提高学生的积极性和主动性,提升学生素养,提高教学效率和质量,我们对信息通信技术课堂教学提出了几点优化建议。
二、高职优化教学方法
教学方法是课堂教学的核心问题,是贯穿课堂教学始终的“金线”。这里给大家列出三种行之有效的教学法:
1.示范教学法
示范教学法就是教师操作,学生从教师的示范性操作中学习操作的步骤和方法。这种教学方法在信息通信技术学科教学中是一种重要而非常有效的教学方法,其应用主要有两方面:
一方面是操作姿势的示范,如操作计算机的坐姿、操作键盘的指法、操作鼠标的指法;另一方面是计算机软件的使用方法和操作步骤的示范。如讲 Windows 操作基础时,对于文件夹的创建,其操作步骤为:进入到指定位置;文件 - 新建文件夹;转换输入法;把鼠标移到新建文件夹,点右键,选“重命名”;输入文件夹的名字;确定。教师可以借助计算机投影仪或网络教学系统一步一步进行演示。这种教学法能够很直观地让学生从教师的示范操作中学到操作方法,从而完成学习任务。[1]
2.比喻教学法
教师在讲课时适当地运用形象比喻,有助于学生对知识的理解和掌握。比如,在讲网络时,关于域名和 IP 地址可以这样讲:“世界上的人很多,我们怎么来区分彼此呢?我们可以通过用自己的名字和用身份证号码两种途径。身份证号码可以唯一地指定某人,但是身份证号码太难记了,日常生活中我们用名字来指定某人。网络中的计算机也一样,为了区分彼此,它们也有‘名字’―――我们称之为域名,同样它们也有自己的‘身份证号码’―――IP 地址,IP 地址可以唯一地指定一台计算机,但是记住它不太容易,平时我们只用域名来指定网络中的计算机。”这样,学生们很轻松地就揭开了域名、IP 地址的神秘面纱。
三、高职优化教学模式
教学模式是运用系统方法对教学过程从理论与实践的结合上所作的纲要性描述。它的主要任务是形成一种学习环境,以最适宜的方式促进学习者的发展。当前,教学模式正从单一性向多样性发展;从以“教”为主向重“学”的方向发展;从经验归纳型向理论演绎型发展。但是没有一种模式是为完成所有类型的学习或者是为适用于所有学习风格而设计的。因此,作为一个优秀教师,不能只会运用一种教学模式,而应从初衷出发,灵活运用多种多样教学模式,才会取得较好的教学效果。当然,世间也不存在放之四海而皆准的最优化教学模式,
任何的教学模式总是要依据一定的条件发挥作用。因此,我们探讨的不是去评定哪一种教学模式是最佳的,而是针对信息通信技术这门课程而言,哪一种教学模式可以取得更好的教学效果。
1.“任务驱动”课堂教学模式
信息通信技术教学大纲中明确指出:知识及技能的传授应以完成典型“任务”为主。确立了“任务驱动”的教学原则。这个原则突出了“在‘任务驱动’中学”的思想。“任务驱动”是实施探究式教学模式的一种教学方法,从学习者的角度说,“任务驱动”是一种学习方法,适用于学习操作类的知识和技能,尤其适用于学习信息通信技术应用方面的知识和技能,这种学习法使我们的学习目标十分明确,符合计算机信息系统的层次性和实用性,为我们提出了由表及里、逐层深入、逐步求精的学习途径,便于学生由浅入深、循序渐进地学好信息通信技术知识和技能。从教师的角度说,“任务驱动”是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学方法,符合探究式教学模式,适用于培养学生的自学能力和相对独立地分析问题、解决问题的能力。[2]
2.任务驱动教学模式案例
例如:在讲解图形图像处理技术时,遇到“颜色模式”这个概念比较晦涩难懂,书上也没有更加生动的解释,学生接受起来比较困难。针对此概念,教师就可以设计出一堂“任务”课,即先给出没有任何特殊效果的原始例图,然后向学生提出如何快速使例图达到某些不同的特殊效果来(如怎样快速改变图像文件大小以加速上传网络的速度?怎样将例图快速做出怀旧老照片的效果?怎样让图像色彩更炫丽以利于印刷出品?),此为提出问题(任务);接着分析这些问题,给出通常解决这些问题的方法手段,由此引出“颜色模式”的概念,可详细给出几种不同的颜色模式能使图像达到不同的效果这个知识点,此为分析问
四、高职优化课堂实训
信息通信技术课的课型有很多种,主流课型是在机房边讲边练。为了帮助学生及时巩固所学知识,使教学效果得以即时反馈,随时调整教学进程,经常需要安排课堂实践训练。为使实训课达到更好的效果,我们提出以下四点要求:
1.训练设计有序化
课堂训练设计要循序渐进,训练应由简到繁、由浅入深,切忌深一脚浅一脚,这就要求教师课前要作好充分的准备,精心选题,区别主次,分清难易,有详有略,按照科学的逻辑关系和学生的认知发展规律组织训练。
2.训练内容目标化
课堂训练要围绕教学目标组织实施,既不要随意增加教学内容,也不要降低教学要求。训练内容无论是单一的还是综合的,都必须依纲据本、目标明确,力求做到“一题一得”甚至“一题多得”。
参考文献