为您找到与铁路移动通信的关键技术相关的共158个结果:
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摘要:铁路运输是国家的经济大动脉,铁路通信系统是直接保证铁路运输的重要工具,它的质量的好坏直接影响铁路运输的效率以及运输速度和安全。随着科技的进步和发展,各种高薪技术被广泛地应用在铁路通信系统中,使得铁路通信系统得到逐步提高和完善,并提高了铁路运输的运输速度、效率以及安全可靠性,本文主要讨论移动通信在铁路通信系统中的相关应用。
关键词:移动通信铁路通信系统应用
通信,指人与人或人与自然之间通过某种行为或媒介进行的信息交流与传递。铁路通信就是指利用有线通信、无线通信、光纤通信等现代化技术和设备,将铁路运输生产和建设过程中的各种信息进行传输和处理交换。从1825年的人工摇旗引导到1839年的指针式闭塞电报设备的发明以及应用,就说明现代通信技术一开始就是与铁路运输是紧密相关的。随着我国高速铁路的建设和运行,对铁路通信技术提出了更高的要求,只有不断地发展和完善铁路通信系统,才能为现代化铁路的建设与运行提供重要技术支持和安全保障。下面我们就来讨论移动通信在铁路通信系统中的相关应用。
无线列调是重要的铁路行车通信设备,主要负责列车的位置和运行方向。无线列调系统主要解决行车调度员、车站值班员和机车司机之间的通信和车站值班员、机车司机和运转车长之间的通信。虽然无线列调具有节约资源的优点,但目前使用的无线列调是同频单工电台,随着列车提速的不断深入和列车建设密度的加大,在仅有的一个频道上集中了众多用户,再加上场强的越区严重,容易致使系统阻塞,甚至于瘫痪。对于现代化的高速铁路而言,这种通信系统过于简单,满足不了建设发展的需求。
集群通信系统是一种高级移动调度系统,代表着专用移动通信网的发展方向。它能按照动态信道指配的方式,实现多用户共享多信道。由于它具有调度、群呼、优先呼、漫游等功能,被广泛地应用于政府、铁路、航空等部门,其中以源自欧洲的TETRA较为出色。不过这种通信系统也有一定的缺点,比如系统设备采购、建网成本和终端价格较高,同时也存在信息丢失、保密性不高、易受干扰等,这从上海局目前所建成的集群系统就能看出来。这些缺点对普通语音通信的影响不大,但对要求较高的场合并不适用,比如列车与指挥中心的实时双向数据通信。
GSM-R通信技术最早起源于欧洲,是在GSM公众移动通信系统的基础上增加了铁路运输专用调度通信功能,它主要由交换机、基站、机车综合通信设备、手机等组成,目前在德国、意大利、瑞典等大多数国家普遍应用,我国铁道部于2000年底正式确定将GSM-R作为我国铁路通信系统的发展方向。它主要提供无线列调、编组调车通信、区段养护维修作业通信、应急通信、隧道通信等语音通信功能,可为列车自动控制与检测信息提供数据传输通道,并可提供列车自动寻址和旅客服务。比如全世界海拔最高的青藏铁路,它的绝大部分线路都是在高原缺氧的无人区,为了满足铁路运输通信、信号及调度指挥的需要,就采用了GSM-R移动通信系统。另外还有:大秦线、胶济线、合武线、京津城际线,京沪高铁等。
卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站来转发或反射无线电信号,在两个或多个地面站之间进行通信。它的主要优点是通信范围大、不受陆地灾害的影响,可靠性高、电路开通迅速、多址连接等,不过也存在成本高、传输延时大、传输带宽有限等不足。相对而言,比较适合铁路应急部门使用。
WIMAX技术是一项于IEEE 802.16标准的宽带无线接入城域网技术。目前,在铁路通信系统中的最新应用成果就是中国神华能源股份有限公司的自主研发项目 -“WIMAX技术在铁路移动通信中的应用研究”。该项目自主研发了基于WIMAX无线宽带技术的机车同步操控通信、列尾通信、无线列调通信、视频监控等组成的铁路通信应用系统,在经过车载运行实验和室内动力分布实验后,经专家组检验,表明该系统可满足朔黄铁路运行的技术要求,具有创新性,技术成果达到国际领先水平。
铁路通信是以运输生产为重点,主要功能是实现行车和机车车辆作业的统一调度与指挥。但因铁路线路分散,支叉繁多,业务种类多样化,组成统一通信的难度较大。所以,在铁路通信系统中应当将各种现代化的通信技术有机结合,以保证行车安全、防止作业事故,提高运输效率,加速机车周转,以及改善服务质量等。
[1]田裳,沈尧星主编.铁路应急通信[J].中国铁道出版社,2008,6(16):154-156
[2]丁奇编著.大话无线通信[J].人民邮电出版社,2010,1(24):1021-1024
[3]钟章队等编著.铁路综合数字移动通信系统GSM-R[J].中国铁道出版社,2003,10(15):323-325
[4]陈玲,李毓才,邢智明.铁路移动信息传输安全平台的设计与实现[J].中国铁道科学,2007,3(10):125-127
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近几年,物联网从诞生到迅速发展,受到了产业界及学术界的广泛重视,并上升到国家战略性新兴产业的高度。物联网的概念和内涵目前仍处于不断发展之中,物联网涉及的技术较多,其中M2M技术也是其核心技术之一。以下是今天读文网小编为大家精心准备的:M2M移动通信网络架构研究相关论文。内容仅供参考阅读!
M2M移动通信网络架构研究全文如下:
【摘 要】文章对M2M业务特征和MTC通信网络架构进行了探讨。首先详细分析M2M业务特征以及对现网架构的影响;然后借鉴国际标准组织提出的M2M网络架构,并在此基础上根据现阶段的网络现状和M2M业务需求提出了3G网络阶段适用的网络架构。
【关键词】M2M 网络架构 PCRF 核心网 专用网元
物物通信(M2M,Machine to Machine)是一种涉及一个或多个实体的不需要人为干预的数据通信,也称为机器类型通信(MTC,Machine-Type Communication)。随着M2M业务的快速发展,基于移动通信网络的MTC正日益成为一种主要的移动通信方式,但是传统移动通信网络毕竟是面向人人通信(H2H,Hu-man to human)业务设计的,适应H2H的业务需求,却不能满足M2M业务需求。具体来说,MTC和传统人人通信的不同之处包括以下方面[1]:
(1)基于MTC通信的应用场景比H2H通信的场景丰富很多,而且具有差异性。根据功能特性划分大致可归纳为位置感知和共享、环境信息感知、远程控制与执行、数据收集发布、视频监控、近场通信等。这些应用的差异化一方面表现为功能上的多样性;另一方面也体现在应用特征以及对网络的需求上的差异化。
(2)数据通信为主,包括小流量数据包、视频流等。
(3)要求MTC通信成本比H2H更低。由于M2M业务是在H2H业务之后发展起来的,最小化成本是M2M业务生存的重要考虑。不同的应用因其重要性不同,对通信的要求也是不同的,需要结合事件发生的可能性和需要付出的通信等综合成本来考虑进行成本的最小化。
(4)M2M终端数目巨大,需要更灵活和有策略的终端管理。潜在的海量M2M终端接入通信网络,而且M2M终端无论是从传输特性、QoS要求和移动性,还是从终端的分布密度方面,都与H2H终端有很大不同。
(5)以小数据量传输为主。
如果继续使用传统移动通信系统来进行MTC通信,其系统的效率、成本和适用性都无法达到最优。因此,在考虑M2M业务特征的同时减少对H2H业务的影响,从而设计MTC专用的通信系统,是当前物物通信不断发展背景下的一个重要课题。
网络架构的设计,需要以网络所承载的具体业务为出发点[2]。也就是说,M2M网络架构的设计需要充分分析M2M业务特征和需求,结合终端上下行数据量、频度、QoS需求等方面的业务特征,将物联网应用分为如下五类。其中,对各类应用的部分需求和特征进行了分析,包括移动性、群组通信、鉴权以及按计划周期性处理等,不同场景间有较大差异。
(1)监控报警类:传感器本地监测数据,当发生不符合预期的数据变化时通过网络通知应用层进行报警。
平均数据传输速率:低,仅在某些触发条件下发送少量上行数据流量。
尖峰数据传输速率:不同场景间有较大差异,与应用需求确定的传输的数据内容有关。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据持续性:低,仅在发生预置的事件时存在短暂的或者持续时间较短的数据传输。
与人交互性:低,通常由系统根据预置处理方式自动处理。
对连接性的需求:需要监控连接性以防破坏或无效。
终端移动性:因无下行流量需求,所以无移动性需求。
举例:输血车血液环境监测;井盖监控;移动资产跟踪。
(2)数据收集类
平均数据传输速率
上行流量:中,数据量较大,持续的数据上报或者周期性数据上报;下行流量:低,更多的是用于修改上报规则等。
尖峰数据传输速率:不同场景间有较大差异,与应用需求确定的传输的数据内容有关。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据持续性:取决于数据传输间隔和传输方式的选择。[论文网]
与人交互性:低,通常由系统根据预置处理方式自动处理。
对连接性的需求:需要监控连接性以防破坏或无效。
终端移动性:因偶尔有下行数据,所以需要优化的移动性管理。
举例:气象信息监测;火灾现场数据收集;路况信息收集。
(3)信息推送类
平均数据传输速率
上行流量:通常较低,主要用于提供应用所需的过滤或输入条件(如位置信息);下行流量:通常较大,主要用于传递所推送的信息(如广告、视频媒体等),持续的、基于交互等外界条件出发的或者周期性的数据推送。
尖峰数据传输速率:具有明显的尖峰数据特征,在条件触发后下发匹配的信息。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据持续性:通常具有较长时间的持续性。
与人交互性:高,通常用户会做出反馈,系统根据反馈对推送的信息进行调整。
对连接性的需求:较强,需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性:两极分化。部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例:智能博物馆等。
(4)视频监控类
平均数据传输速率
上行流量:高,主要用于传递所监控的多媒体数据;下行流量:低,主要用于传递控制和调节命令等。
尖峰数据传输速率:无明显的尖峰数据特征,数据传输通常维持一个相对稳定的传输速率。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同时刻有不同的要求。如在正常情况下要求适中,但一旦发生某些预置的事件则需要较高的可靠性传递。
数据持续性:通常具有长时间的持续性。
与人交互性:低,用户偶尔会对视频监控过程进行干预。
对连接性的需求:较强,需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性:两极分化。部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例:家庭安防中的视频监控等。
(5)远程控制执行器类
平均数据传输速率
上行流量:通常较低,主要用于提供应用所需的过滤或输入条件(如预置事件的发生);下行流量:取决于控制对象和控制命令的复杂程度。
尖峰数据传输速率:通常具有明显的尖峰数据特征。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:要求较高,因涉及到控制过程是否能够正常实现。
数据持续性:通常具有长时间的持续性。
与人交互性:高,通常是对人操作指令的具体反映。
对连接性的需求:较强,需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性:两极分化。部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例:工业自动化等。
从对现网架构的影响来说,M2M业务可以分为两类:A类是现有网络不能满足需要网络优化的业务,这类业务需要过载控制功能来避免网络过载,以及针对客户的业务需求提供差别化的服务;B类是对于现有网络影响较小的业务,这类业务是对时效性要求不高的MTC业务,而且这些业务和现在的移动网络业务有类似的需求。从整体来说,M2M业务中大部分是A类业务,以下分析的是A类业务对现网架构的影响[3]。
M2M业务的多样性、差异化,网络的多种接入方式,M2M终端的海量性、差异化,以及M2M业务表现出来的传统电信业务所不具有的各种特点,都对现网架构和网元设备产生了很大影响,其直接后果是现网的核心网元如HLR/PCRF/GGSN的能力已经不能满足M2M业务所带来的信令、流量冲击和业务控制需求,主要体现在以下方面:
(1)由于物联网业务的特殊性,可能会产生瞬时大量的信令,会对无线网络的关键信令控制设备(STP/HLR/PCRF)造成影响而导致全网的瘫痪。因此,一方面要大规模提高相关信令控制设备的容量或设备的信令处理能力;另一方面需要进行差异化、分优先级的接入控制;此外,关键信令控制和处理设备要具备一定的设备过载保护机制以及高容灾、高流控能力,避免关键网元的过载,从而有效提升整网的可靠性。
(2)由于物联网业务的特殊性,其接入方式的多样性,涉及行业及用户和设备的多样性、海量性,因此需要对用户数据管理HLR网元进行相应增强,包括其数据库的可扩展性和灵活性,除了标准的用户签约信息,还有设备序列号、设备驱动程序信息、位置信息和配额信息等运营商、M2M客户私有字段等;对多种接入类型的支持,可对由不同接入类型(2G/3G/LTE)接入网络的设备进行鉴权;对用户标识和寻址的灵活动态支持,支持一卡多号或一号多卡;支持对终端设备基本状态的查询,能通过网络侧下发终端“苏醒”请求,发现设备被盗时能够立刻锁死等。
(3)由于物联网业务的特殊性及多样性、群组性,因此有必要对业务进行区分,包括业务分类分级、QoS分级、用户分组、设备分组,从而进行流量管理和业务管理,根据忙闲时、地理位置等各种特性采取不同的接入和传输处理策略等。此外,在现网PCC架构中叠加物联网策略控制,因其特殊性,PCRF(Policy and Charging Rules Function,策略与计费规则功能)进行策略控制时需先判断是个人用户还是物联网用户,而且物联网数据的瞬时爆发性会影响现网PCC架构,所以有必要设置专用的物联网M2M PCRF。
总之,需要对相关网元进行能力的增强和升级,可以改造现有相关网元,也可以设置M2M的专用网元叠加在现有H2H网络上来解决相应问题。
国际标准组织如ITU、ETSI和3GPP等分别从不同角度提出了M2M的网络架构[4]。
根据ITU-T发布的定义,物联网体系架构主要可划分为三个层面:感知层、网络层和应用层。如图1所示,该架构基本达成业界共识,但是其体系架构过于抽象属于概念模型,在转化为技术实现的过程中还需要细化。
在ITU-T物联网体系架构的基础上,ETSI提出了一种可看作逻辑模型的M2M应用顶层架构[5]。如图2所示,ETSI把M2M体系架构划分为M2M设备及网关和M2M网络两个大域。M2M设备及网关域包括M2M设备、M2M网关和M2M局域网,可以基于现有的各类标准实现;M2M网络域则包括广域网和M2M应用系统。
相较于ITU的概念模型,ETSI的逻辑模型侧重于M2M服务能力层,通过对服务能力和接口的定义来实现屏蔽网络细节的M2M应用、M2M服务能力及网络三者之间的相互调用,可供在研究平台和网关设备功能及接口时参考。
在ETSI的体系架构基础上,3GPP也提出了一种支持MTC应用的通信架构。如图3所示,涉及到的实体包括MTC终端、承载网络、MTC服务器和MTC应用。其中,MTC服务器是MTC业务的管理平台;MTC应用负责业务逻辑的实现。承载M2M通信的移动网络包括GPRS、EPC以及短消息和IMS网络。
3GPP提出的MTC通信架构侧重于M2M网络层,对M2M网络中各通信网元的功能和接口进行了定义,其适用于研究MTC业务的管理平台以及M2M核心网络的功能和接口时参考。
以上标准组织虽然都提出了M2M的网络体系架构,但是有其局限性。ITU和ETSI的架构过于框架性,对于实际的网络部署没有较好的指导意义;3GPP虽然对于网络网元功能增强有一定的研究,但是由于目前部署的H2H网络大多处于R7或R8版本,而MTC网络体系的研究是在R10以上版本的网络基础上进行的。因此,在现有网络中按照标准来部署MTC网络还为时尚早,需要研究一种网络架构既具有在现有网络基础上投资和部署的可行性,又能满足现阶段MTC业务应用的需求。
在现有的3G网络阶段,为解决发展M2M业务面临的网络运营和网络资源问题,运营商可以通过采用物理上隔离的网络来单独承载机器通信业务,在初期可以通过核心网中专设的网元实现业务的隔离,在后期演进也可以延伸到采用专用的接入网实现物联网业务的接入隔离。此外,物联网管理平台也是物联网解决方案中必不可少的组成部分。物联网管理平台与物联网独立网元配合,在物联网业务发展的初期阶段主要实现物联网独立码号集中管理和物联网业务有效管控等功能。随着物联网的发展,平台的功能也会逐步支撑更多资源管控与更多的业务流程,并开放更多资源及能力。可以根据M2M业务的特性,实现基于位置、时间段、接入类型的QoS控制和相应的计费策略;还可以根据用户的属性及行为进行相应的分组,实行基于群组的流量统计、事件分发和策略执行等,这体现在核心网中PCRF/SPR/M2MSP的功能实现。综上所述,在3G发展阶段,M2M网络架构的特征具体体现在以下四个方面:
(1)在无线接入侧对Wi-Fi、2G、3G、无线传感网络等多种方式的整合,实现移动通信网络对行业应用领域的广覆盖,构建面向行业的M2M移动网络。
(2)在核心侧构建M2M专用的HLR、GGSN、SMSC等网元,实现对M2M等物联网业务的集中运维和管理,并能够实现与“现网”的有效隔离,有利于网络的安全、稳定、扩容及升级。
(3)在核心网中部署M2M专用的PCRF等策略控制网元,利用M2M业务的业务特性和用户属性,实现对网络资源的高效利用和对业务服务的精细支撑。
(4)在核心网中搭建M2M业务支撑平台,实现对业务和终端的统一管理。
在物联网业务发展的初期阶段,考虑针对物联网网络通信需求,进行最小成本隔离:只新建核心网的关键节点,实现网络支撑隔离。对于业务系统,需要单独建设物联网平台,实现业务承载隔离;对于接入网络,则公用,不考虑单独建设。如图4所示,是一种在现网上叠加专用M2M核心网络的架构。在该方案中,与现网共用无线和SGSN,新建物联网专用的GGSN/DPI,通过APN选路将物联网数据路由到处理物联网数据的GGSN,新建物联网专用的PCRF+SPR,完成对物联网业务的流量、安全、QoS控制,新建物联网专用的HLR进行物联网设备签约信息、标识及安全管理。
3G阶段的M2M网络架构如图5所示。
其中,主要网元的功能如下:
HLR:由于现网的HLR都是支持H2H的HLR,支持的能力和M2M的支持能力还是有所不同。HLR也有自己特殊的一些需求,包括:需要支持群组签约数据能力;支持终端监控(如位置监控、IMEI监控等)能力,支持某个时间段接入控制,支持扩展ID到MSISDN、IMSI的映射能力,支持终端特征签约(如终端的低优先级、是否为PS only等),供SGSN控制UE的行为;HLR要支持多profile的签约,降低终端漫游时的资费,支持一卡多号和一号多卡的M2M业务。
GGSN:扩展的GGSN需要增强支持基于群组流量统计,基于流的计费信息、QoS策略执行和基于群的事件上报等。
短消息中心:除了现有的短消息的功能外,需要支持短消息完成设备触发的功能,支持在一号多卡的M2M业务中短消息的群发功能。
PCRF:支持群组的策略数据动态下发、更新和删除,支持群组用户的流量监控。
SCP:完成M2M业务中的紧急呼叫等语音呼叫的计费,产生语音呼叫话单。
OCS:实时信用控制、预付费使用数据业务和增值业务实时计费。
M2MSP业务平台:M2M平台为集团客户提供统一的M2M终端管理、终端设备鉴权。提供数据路由、监控、用户鉴权等管理功能;承载信息上报、参数配置、终端状态检测、终端注册等业务功能的短信上下行通道;支持一卡多号和一号多卡的M2M业务,进行动态的号码管理。在实际部署中,物联网业务支撑管理平台按照功能划分为总部平台、省平台两个层面。
M2M业务的多样性、差异化以及M2M业务表现出来的传统电信业务所不具有的各种特点,都对现网架构和网元设备产生了很大影响。本文在研究M2M业务特征及其对现网的影响和国际标准组织提出的网络体系架构的基础上,提出了在现有移动通信网络上部署具有可行性,又能一定程度上满足MTC业务应用需求的网络架构。
运营商发展M2M业务的基础与发展移动通信是一致的,在专用的M2M网络架构中,必须长远规划网络资源,根据业务发展实施网络优化和数据分流,加强平台建设,完善网络覆盖,加大网络容量,从根本上满足M2M业务需求,同时又不影响当前的人人通信业务,提高用户体验。
[1] 沈嘉,刘思扬. 针对移动M2M业务的优化技术研究[J]. 现代电信科技, 2011(10): 37-44.
[2] 沈嘉,刘思扬. 面向M2M的移动通信系统优化技术研究[J]. 电信网技术, 2011(9): 39-46.
[3] 孙其博,刘杰,黎羴,等. 物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J]. 北京邮电大学学报, 2010(3): 1-9.
[4] 诸瑾文,王艺. 从电信运营商角度看物联网的总体架构和发展[J]. 电信科学, 2010(4): 1-5.
[5] 沈苏彬. 物联网技术架构[J]. 中兴通讯技术, 2011(1): 8-10.
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航空电子系统是保证飞机完成预定任务达到各项规定性能所需的各种电子设备的总称。为了开展国际航空通信业务,《国际民用航空公约》附件《航空通信》中对航空通信的定义、设备和规格、使用的无线电频率、电报的分类、缓急次序、标准格式、用语和处理手续等,都有统一的规定或具体的建议。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:关于航空电子通信系统关键技术问题的浅析相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
当前阶段中的航空电子通信系统相比于传统的飞机飞行通信系统来说已经有着非常大的进步,其能够在以往飞机飞行过程中正常通信的基础功能上同时具备语音通话、多媒体网络连接、数据信息快速传送、三维图像快速成型等等综合性电子通信功能,对于提高飞机飞行过程中的安全管理以及提高其飞行过程中的效率有着非常重要的作用。
而航空电子通信系统组件的基础内容就是使用机载分布式的实时通信网络作为其系统的主要架构内容,当前在我国大型民航飞机中普遍应用的ARINC429 以及AR-INC629 技术就是作为机载分布式的实时通信网络的主要类型而存在,但是其在具备相当高程度稳定性以及可靠性的同时仍然需要非常复杂的组织结构,这种情况下会造成飞机飞行过程中重量的大量增加并且其使用过程中较低的数据传输速度也无法有效的满足当前航空电子通信系统不断快速提升进步的要求,因此MIL-STD-1553B总线控制技术、光纤通道通信技术、航空电子全双工交换式以太网技术等诸多新型技术内容开始进入到飞机航空电子通信系统的构建过程中,其在有效的提高航空电子通信系统运行效率以及运行质量的同时更加减轻了飞机飞行过程中的相关运行负担,因此渐渐得到了广泛的应用。针对航空电子通信系统的关键技术问题进行分析,就是针对上述技术内容在航空电通信系统中的构建技术以及应用目的进行分析。
具体来讲,航空电子通信系统的关键技术内容可以分为航空电子通信系统的层次结构架设技术、通信网络拓扑结构层的架设技术、航空电子系统时钟同步设计技术以及通信故障处理技术等等内容。其具体内容如下文所示:
1.1 航空电子通信系统层次结构的架设技术
航空电子通信系统在层次结构的架设技术应用过程中可以充分的借鉴ISO开放式互联系统的层次结构构建模式,在ISO 开放式互联系统的层次结构中其一共分为七层结构,而航空电子通信系统在层次结构的划分中可以将自身结构划分为应用层、驱动层、数据链路层、传输层以及物理层五层结构,这种层次结构划分的模式能够有效的完成对航空电子通信系统运行过程中相关系统硬件以及软件程序的合理配置和促进其功能的充分发挥。
以MIL-STD-1553B 总线控制技术在航空电子通信系统中的应用为例,其在物理层的主要目的是为了完成对通信系统中相关物理介质的位流传输功能,而其在驱动层中的主要目的是作为通信系统中软件程序以及系统应用程序的接口而存在,其在传输层中的主要功能是完成对通信系统中相关信息的处理以及通道的调度工作,其在应用层中的主要功能是作为整体系统的管理程序以及发挥系统解释功能,其在数据链路层中的功能则是用来对总线上相关数据信息的传输序列进行合理有效的调整。
1.2 航空电子通信网络拓扑结构层的架设技术
航空电子通信系统中网络拓扑结构层事实上指的就是通信网络中各个子系统相互关联的物理结构,当前在各种通信系统中常用的拓扑结构层包括单一级总线拓扑结构、多个单机总线拓扑结构以及多级总线拓扑结构三种类型,而在航空电子通信系统中的网络拓扑结构层架设技术则一般采用多个单级总线拓扑结构和多级总线拓扑结构综合使用的方式完成自身网络拓扑结构层的设置,一般来说都是将航空电子通信系统中的子系统进行合理分类以后将其分别连接在多个不同的1553B 总线上完成多个单机总线拓扑结构的架设,同时如果在这一过程中多个总线并非为同一级的总线那么这种假设机构事实上也就成为了多级总线拓扑结构。
1.3 航空电子通信系统时钟同步设计技术
由于航空电子通信系统组成结构中其各个子系统都拥有独立的时钟计时系统,因此航空电子通信系统经常会出现及时误差的现象,建立航空电子通信系统的时钟同步设计也就显得至关重要。
事实上,在航空电子通信系统的组成结构中为相关总线以及其每一个子系统都配置一个相应的始终长度和分辨率的实时计时器,在航空电子通信系统中就能够对其完成气动控制并使其自动开始计数,再由航空电子通信系统的总线时间计时器将其参数发送至各个子系统中由子系统自行调整其余总线时间计时器中存在的误差,就能实现航空电子通信系统时钟同步的设计。航空电子通信系统的始终同步设计技术具有操作简单。成本投入较低的优点,能够充分的满足航空电子通信系统运行过程中对于信息传递实时性要求高的需要。
1.4 航空电子通信系统通信故障处理技术
首先针对航空电子通信系统的故障可以将其分为干扰因素造成的偶然性临时故障以及系统硬件设施失效造成的永久性故障两种类型,航空电子通信系统的运行过程中会首先通过总线控制器自带的双余度电缆上有限次的重试处理功能来完成对相关故障的判定工作,如果故障经过诊断维修后并且消失就可以判断漆为偶然性临时故障,如果故障一直存在那么航空电子通信系统的总线控制器则会将故障进行标记并且记录,同时将存在故障的子系统进行断网和周期新的查询记录工作,其可以根据故障类型的不同,采取有状态字中的子系统标志位置位、终端标志位置位以及禁用MBI 三种处理方式。
综上所述,本文对当期航空电子通信系统中的关键性技术问题进行了具体的分析和阐述,事实上航空电子通信系统是一项非常复杂的机载分布式实时通信网络系统,其涉及到飞机飞行过程中国的所有电子设备以及通信网络,其设计质量直接关系到飞机飞行过程中的安全性,相关单位应该加强对上述技术内容的充分应用,保证航空电子通信系统相关功能的充分实现。
【关于航空电子通信系统关键技术问题的浅析】相关
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摘要:现今的电子通信技术属于一种尖端的且应用性极强的技术,一个国家的科技发展水平和进度关键看电子通信技术水平的高低。电子通信产业是信息产业不可或缺的一部分,电子通信技术的进步和发展直接带动先进的生产力和科技实力。电子通信技术涉及的领域和范围较广,特别突出在移动电话和卫星通信两个方面,本文也将重点通过这两个方面来分析电子通信系统关键技术的问题。
关键词:电子通信系统移动卫星通信关键技术
随着电子通信技术的发展,它同时在很大程度上改变着人们的生活和方式。人们也能很好地运用电子通信技术突破时间和空间的局限来学习和工作。电子通信技术不仅改变着人们,它还在改变着社会和国家,使得国家不断发展,特别表现在卫星通信技术上。当然我国的电子通信技术还存在一些关键技术的问题,有待人们改善和加强。
电子通信技术属于现代通信技术中的一大部分。电子通信技术还是信息社会的主要支柱,是现代高新技术的重要组成部分,甚至是国家国民经济的神经系统和命脉。在现代化信息社会,电子通信技术无处不在,它涉及的范围也很广,包括移动电信、广播电视、雷达、声纳、导航、遥控与遥测以及遥感等领域,还有军事和国民经济各部门的各种信息系统都要运用到电子通信技术。
电子通信系统中最具代表性也最常见的就是移动通信和卫星通信。其中移动通信就包括了卫星通信,此外还有蜂窝系统、集群系统、分组无线网、无绳电话系统、无线电传呼系统等多个领域。
近几年来,电子通信技术应用十分广泛,就其最具代表性的移动通信和卫星通信来看,就存在很多关键性的技术问题,有待加强和改善。移动通信技术在电子通信技术中发展范围最大最迅速,传统的蜂窝通信因为可用无线频谱资源的增加和无线信号的衰弱而变得越来越受局限。不断缩小的小区半径代表着基站的密度也在不断增加。除此之外,频繁的越区切换导致空中资源的浪费和频谱效率降低,这也使得网络建设的成本也是越来越高。从以上各种因素可以看出,要想获得更高的频谱效率和更大更充足的系统容量,就应该突破传统蜂窝体制,应用新的移动通信技术。
在移动通信系统中采用分布式天线是很有效也很成功的一种方式,每个小区内都有很多个无线信号处理单元,这些单元距离都比载波波长要远得多,并且它们都能进行功放变频和信号预处理。要在核心处理单元实现信号处理的功能,首先就要完成信号的收发功能和一些简单的信号预处理,然后就要与核心处理单元连接,通过光纤和同轴电缆或微波无线信道来实现。有两种方式可以实现分布式移动通信,第一种就是在所有的无线信号处理单元上所有相同的下行链路信号同时发射,然后小区内的无线信号处理单元接收到上行链路信号之后直接传送到中心处理单元。这种方案优点是简单,缺点则是会不断干扰系统,阻碍了系统容量的扩大。第二种方式则是在整个业务区域内完成无线覆盖的分布式天线结构,通过用大量的无线信号处理单元来实现,从而突破传统蜂窝小区的理念。这种方式也可称之为“受控天线子系统”,即“仅与移动台相近的信号处理单元负责与移动台进行通信”的方式。第二种较之第一种更理想,但同时它也更复杂。
分布式移动通信较传统的移动通信技术有几点优势,第一是小区间干扰低、SIR高且系统容量大,第二是它内部的分集能力不仅能用来抵抗阴影效应,还能够保证不衰落和扩大系统的容量。第三是它能全面提高其自身切换性能和接受信号的功率,还能降低其切换次数。第四是它对其他通信系统的干扰小并且在相同发射功率下覆盖的区域更大,反之其发射功率更低。第五是它不仅能更方便快捷地实现任意形状的无线业务服务区,还能核心处理单元集中处理信号。更能有效利用无线资源。
子通信系统分为5层:应用层、驱动层、传输层、数据链路层和物理层。这5层之间功能划分应明确,接口应简单,从而为硬软件的设计实现奠定良好的基础:应用层是通信系统的最高层次,它实现通信系统管理功能(如初始化、维护、重构等)和解释功能(如描述数据交换的含义、有效性、范围、格式等)。驱动层是应用层与底层的软件接口。为实现应用层的管理功能,驱动层应能控制子系统内多路传输总线接口(简称MBI)的初始化、启动、停止、连接、断开、启动其自测试,监控其工作状态,控制其和子系统主机的数据交换。传输层控制多路传输总线上的数据传输,传输层的任务包括信息处理、通道切换、同步管理等。数据链路层按照MIL—STD一1553B规定。控制总线上各条消息的传输序列。物理层按照MIL—STD一1553B规定,处理1553B总线物理介质上的位流传输。应用层、驱动层在各个子系统主机上实现,传输层、数据链路层、物理层在MBI上实现。
卫星通信在电子通信技术中最为先进,它也有很大的优势,包括通信距离远并且容量大,通信线路质量稳定可靠以及机动性能优越和灵活地组网等这些都是别的技术没有的特点。但随着不断快速发展的全球信息化产业,人们对信息的需求也越来越复杂多样,电子通信技术已进入高速、多媒体、业务多样化和可移动的个性化时代。
目前的卫星通信的一些关键技术也存在一些问题,它包括高速数据的业务需求。以及卫星通信应用宽带IP的难点。现代卫星通信技术采用一些关键技术来解决问题,一个就是数据压缩技术,它能让静态和动态的数据压缩都能有效提高通信系统在时间、频带、能量上的工作效率;第二个就是智能卫星天线系统;第三个就是宽带IP卫星通信技术的研究;第四个就是新型高效的数字调制及信道编码技术;第五个就是多址连接技术的改进和发展;第六个就是卫星激光通信技术。
未来的卫星通信数据率会通过激光通信来实现,激光的优势会在互联卫星网中得到充分发挥,因为在那里经常会应用到激光通信技术,它在外层空间进行,所以不会受到大气层的影响。还可以利用“星际激光链路”技术来缩短全球卫星通信中的“双跳”法的信号时长。有专家提出“在卫星激光通信在比微波通信数据速率高一个数量级的理想情况下,天线孔径尺寸会比微波通信卫星减小一个数量级”的观点。那么如果在空间无线电通信中以激光作为载体来进行工作和运行未来的卫星之间进行激光通信是很有前途的。
总而言之,电子通信系统在这个信息化时代无处不在。在电子通信系统中范围最广最常见的就是移动通信技术和卫星通信技术,移动通信技术体现在日常的电视广播网络等各种电子传输工具上,而卫星通信系统则运用在比较大型的工程上。电子通信系统的发达和完善与否直接决定了一个国家和社会的强弱,所以对其关键技术问题的分析和研究是很有必要的,掌握了其关键技术就能很好地运用和完善它。
[1]刘旭东,卫星通信技术[M].北京:国防工业出版社,2000
[2]杨运年,VSAT卫星通信网[M].北京:人民邮电出版社,1997
[3]蔡坚,刘娟;基于标准总线的飞行数据采集器的设计[J];航空计算技术;2002
[4]康涌泉,史忠科,朱红育;基于DSP的ARINC429总线通信系统设计[J];航空计测技术;2004
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第三代移动通信,简单地说就是提供覆盖全球的宽带多媒体服务的新一代移动通信。 移动通信系统的发展已经历了两代,可以这样来讲,第一代移动通信是模拟的语音移动通信,第二代是数字语音移动通信,目前广泛使用的GSM、CDMA就是第二代系统。以下是今天读文网小编为大家精心准备的:第三代移动通信业务互通的研究相关论文。内容仅供参考阅读!
第三代移动通信业务互通的研究全文如下:
3G的引入将会有更多的新业务出现,业务的互联互通问题也将成为运营商开展3G业务成败的关键。本文将以短消息、多媒体消息以及即时通信消息系统为例,探讨一下第三代移动通信系统中运营商间业务互联互通的问题。
运营商在开展3G业务时,短消息业务占据着最重要的地位。本文将论述短消息系统的互通网络结构,并对互通时遇到的相关问题进行讨论。
短消息业务实现了移动用户之间、移动用户和应用之间的信息传递,用户也可以通过短消息中心查询或预定信息。短消息业务提供终端发起、终端接收的信息服务,必须由MSC或SGSN及HLR配合完成。
不同平台及运营商间短消息的互通原则上都是由短消息网关完成的。短消息网关负责消息转发、协议转换、路由管理、话单输出等,具体包括互联网关和汇接网关的功能,前者用于SMSC和SP之间的交互,后者用于路由信息的管理即与其它平台及运营商的短信系统互通。
所谓固定网短消息,就是利用现有的固定电话网,向固定电话用户提供多种信息的服务。
为实现固定网用户和移动网用户之间相互成功发送和接收短消息,可以直接在短消息中心之间互通,也可以经过短消息网关互通,一般情况下为了使网路结构简化,网间结算以及组网方便,大都是经过短消息的互联网关互通。运营商通过网间互联网关的连接以及互联网关与短消息中心之间的连接达到互通的目的,也就是一方的短消息中心在向对方用户发送短消息时,该短消息经双方的互联网关提交给对方短消息中心,由对方短消息中心向自己全网内用户发送。
和固定网短消息互通的网络结构如下图所示:
在此方案中,运营商可新建3G移动短信网关,并与其他运营商的固网短信网关相连实现3G移动网短消息和其他运营商固网短消息的互通。
此方案互联点位于3G短信网关和固网短信网关之间(即虚线处),互联点清晰且便于3G短信及固网短信系统各自的计费结算及维护管理。
编号问题
目前,移动用户给移动用户发送点对点短消息的时候,被叫用户的号码(接受短消息用户的号码)就是移动用户的号码。但是,移动网的短消息业务除点对点的短消息以外,还包括了与各个ICP发送的短消息,为此必须给每个ICP分配相应的号码,而这些号码的分配是由移动运营商自行分配的。号码的分配当时并没有考虑移动网的短消息业务还会与固定网的短消息业务互通,因此给ICP所分配的号码是与固定网电话用户的号码类似的号码。据初步统计,已经被占用的长途区号达几百个,包括已经使用的和空余的,同样也占用了一部分本地电话号码。当移动用户向固定用户发送短消息的时候,被叫用户的号码与现有的ICP的号码是重复的,而且这种重复没有规律。因此,在固定网和移动网的短信互通时就需要解决号码的冲突问题。
为了解决这个问题,信息产业部决定在固定号码前面加上一个标识码,即起用一个未使用过的号码“106”。当移动用户给固定用户发送短消息时在被叫用户号码前面加上标识码“106”,号码长度最长可达15位。
在移动网用户向固定网用户发送短消息的时候,由于从固定网用户编号上无法区分其归属于哪一个运营商,故需经过第三方短信互联网关来完成移动网用户向固定网用户发送短消息时的路由选择工作。
当移动网用户向固定网用户发送短消息时,经过移动网的短消息中心到移动网的互联网关,移动网的互联网关不需要判别该用户是属于哪一个固定网的运营商,把短消息发送给第三方的互联网关,由第三方的互联网关去判别该用户是属于哪一个固定网运营商的用户,随后就可以把短信发送给此固定网运营商的短信互联网关,再经其短消息中心将短消息发送给用户。
在第三方短信互联网关上需要有相应的各本地网的不同运营商的号码分配纪录,且要保持实时更新。
可采用3G互联短信网关与其他运营商的移动网短信网关互联的方案,互联短信网关可按照目的地进行接续和计费。互联短信网关之间可采用专线或者INTERNET相连。
由于移动网短信互联互通已经相当成熟,故本文不再赘述。
多媒体消息业务 (Multi-media Message Service) 提供了一种非实时基于存储转发机制的多媒体通信方式。它可使多媒体消息在手机、PC/PDA 以及email客户端等多种通信终端之间实现互发互收。收发的信息类型包括:文本、图片、音频、email及视频。多媒体消息业务实现了移动用户之间、移动用户和应用之间内容丰富的信息传递,用户也可以通过多媒体消息中心查询或预定信息。多媒体消息作为一种位于IP网络层的增值应用业务,它可连接各种载体 (例如: GPRS、CSD及HSCSD等),因此,也是面向3G网络的。多媒体消息业务的实现必须由MMSC、WAP GW和HLR等网元配合完成。此外,多媒体消息业务要使用短消息中心(SMSC)来发送多媒体消息的通知给用户终端。
多媒体消息业务网络结构如下图所示:
多媒体消息中心(MMSC)是整个多媒体消息系统的核心,它主要负责存储并处理进出MMSC的消息,完成在网络上发送由文本、声音、图片及其他媒体格式组成的多媒体消息。多媒体消息中心内部主要分为MMS Relay 和 MMS Server,互通的功能主要由MMS Relay 完成。MMS Relay负责在不同的消息系统之间进行消息传送,它在服务器和用户代理之间提供一个综合的功能,根据不同的网络综合不同的服务器类型。根据需要,MMS Relay 和 MMS Server可以合设也可以单独设置。
在多媒体消息业务系统中,MM4接口是多个多媒体消息业务中心之间互联互通的保证。3GPP 多媒体消息规范本身对于互联互通就已经定义了MM4接口(在各个多媒体消息业务中心中实现),因此,只要各运营商在3G 多媒体消息业务网中遵循3GPP规范设置多媒体消息业务中心,则不必设置多媒体消息网关就能实现多媒体消息的互通。但由于现有移动运营商的多媒体消息系统均未采用3GPP的规范设置,中国移动的“彩信”是采用基于3GPP规范并进行修改的非标准形式,而中国联通的“彩e”则是基于电子邮件的形式,故在与这些运营商的多媒体消息系统互通时,视其采用的多媒体消息系统结构的不同,可通过多媒体消息网关实现运营商之间的多媒体消息的互通。具体的多媒体消息互通网络结构图如下:
在此方案中,当运营商A与其他运营商的标准MMS系统互通时,可以将运营商A的MMSC和运营商B的标准MMS系统直接连接,此时互联点位于运营商A的MMSC和其他运营商标准MMS系统之间。当与运营商B的非标准MMS系统互通时,则需要通过设置MMS网关来进行协议转换,此时互联点位于运营商A的MMS网关和运营商B的非标准MMS系统之间。
3G系统支持的新业务非常多,本文将以即时通信消息(IMPS)的互通为例,简要论述一下3G新业务的互联互通。
IMPS业务是由Instant Message(IM)业务和Presence业务组成的。
Instant Message(IM)业务,即可在一系列的参与者间实时的交换各种媒体内容信息,并且可以实时知道参与者的出现(Presence)信息,从而选择适当的方式进行交流。它具有便利、快捷、直接的特点,非常适合朋友之间、组织内部以及企业和客户之间的交流。
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随着我国经济的不断发展,移动通信企业市场营销成本管理逐渐成了人们关注的焦点。目前,我国移动通信企业的市场营销成本管理方式仍然存在着一些不足之处,为稳固在市场竞争中的地位,移动通信企业应对其成本管理方式进行相应的完善。以下是读文网小编为大家精心准备的:浅谈移动通信企业市场营销成本管理相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘要】:我国当前面临着高成本时代来临的压力,企业的经营成本越来越高。移动通信企业在网络时代的背景下和人力成本日渐升高的现实下,必须及时调整面临的压力。移动通信企业的营销成本长期以来居高不下,因此必须正视当前的移动通信企业市场营销成本管理中存在的问题,提高移动通信企业市场营销成本管理的效率。
【关键词】:移动通信 市场营销 成本管理
移动通信企业营销成本通常包括市场营销中的常规成本和非常规成本两部分组成。参考发达国家通信企业的市场营销成本,通常占公司运营费用的约50000通常的市场营销成本包括广告宣传费用、组织活动费用、赞助费用等,非正常的市场营销费用则包括质量索赔、坏账、仓储费用、物资材料占用费用、仓库积压资金和运输费用、中转费用等等。此外由于市场营销效率不高导致的非常规费用是移动通信企业市场营销成本管理重点。本文主要从移动通信企业的广告宣传、组织活动费用、赞助费用等方面对移动通信企业市场营销常规成本进行分析。
1. 1用户维护过程重视程度不够导致营销成本高
移动通信企业的市场赞助费用通常又称之为社会渠道酬金,移动通信企业社会渠道酬金的设计通常都过度重视新用户的开发,而忽视了老客户的维护。移动通信企业通常十分重视新用户的开发,移动通信企业通常借助社会渠道和社会力量及赞助费推动新用户快速入网,从而推动移动通信企业市场占有率,加速移动通信企业公司业务的发展。
据统计,移动通信企业七成以上的新用户都是通过社会渠道发展起来的,移动通信入网酬金是社会渠道的主要收入来源。随着移动通信用户的普及率不断提升,加上市场竞争的日趋激烈,许多移动通信企业还继续保持原来的高额社会渠道酬金。而移动通信企业在市场营销的过程中,通常都忽视了当前在日趋激烈的竞争中和新客户发展过程中,出现了新用户高速增长同时老用户离网率也不断提升,新用户在网率越来越低。根据中国移动通信的数据显示,2011年第二季度新发展用户的占有率仅三成左右。过低的新用户在网率导致移动通信企业市场营销成本中的市场赞助费居高不下。
移动通信企业在市场营销过程中过于重视新用户的开发,忽视了老用户的维护,导致新用户开发过程效率较低,老用户流失退网率过高,导致市场营销过程陷入恶性循环,增加了移动通信企业市场营销成本。例如中国移动通信公司在辽宁省的促销活动中设计了新用户入网及老用户充值均满100送30的活动方案,及新用户开户时新卡中有100元话费,同时赠送30元礼品,老用户充值满100也赠送30元礼品。表面上看两种促销方案大致相同,但由于社会渠道对于新开卡和新户占有都有一定补贴,导致新开户的优惠率比老用户充值100送30的活动力度大,这种促销方案某种程度上不利于老用户的维护。一些老用户在经济利益的触动下,选择放弃原来的账户,重新开户以获得更大的优惠力度。这种离网、入网导致了移动通信企业在市场营销过程中浪费了资源、资金,不利于市场营销管理成本的控制。
1. 2集团客户及V1P重视程度不够导致市场营销成本高
大众客户是移动通信企业占领市场的主要目标客户群体,因此为了做大、做强移动通信企业市场,各大移动通信企业投入大量资源和市场营销成本,抢占普通大众客户。通常移动通信企业设置了入网礼品赠送、交话费赠话费等市场营销活动,此外还通过给予代理商高额运营酬金来发展渠道。一些移动通信企业下属分公司为了抢占市场和市场渠道,做到地区最大运营商,甚至不惜牺牲企业利润、利益,亏本发展新客户和新代理商。
更甚者,一些移动通信企业市场营销人员与代理商以虚假方式套购开户号码,形成了大量入网用户和大量离网用户,浪费了大量企业的市场营销资源,导致企业市场营销成本高企。集团客户和VIP客户虽然在移动通信市场中的比例不高,一些移动通信企业因此对集团客户和大客户的重视程度不够。然而实际上,由于集团客户和大客户市场影响力和市场导向力较强,而且集团客户和大客户市场利润明显高于大众客户,因此集团客户和VIP客户的市场对于移动通信企业来说十分重要。
移动通信市场格局的改变加剧了市场竞争,在各大移动通信企业市场营销活动中层出不穷的营销策略和促销方式降低了用户的忠诚度,移动通信企业市场营销成本在高投入的背景下,呈现出增长率较低,离网率较高的市场现状。在此情况下,移动通信企业必须面对现实,积极改变应对,通过降低市场营销成本,从而提高移动通信企业的市场竞争力和企业的核心竞争力,从而从根本上将移动通信企业做大做强。
2. 1移动通信企业应当养成成本控制观念
成本控制是企业提高利润的最有效的手段之一,同时成本控制对于企业提高自身竞争力也具有重要意义。对于移动通信企业来说,在日益激烈的市场竞争状况下,要控制企业成本首先应当转变观念,对于移动通信企业的市场营销来说,养成成本控制观念,是提高市场营销效率和效能的前提。移动通信企业应当从资源有限、优化利用的角度进行成本控制理念的培养。以往,移动通信企业通常认为移动通信企业生产成本较低,资源丰富,在进行市场营销的过程中常常采用粗放式营销模式,资源浪费严重。
在当前形势下,转变市场营销成本观念必须转变以往外延扩张式的成本控制策略,应当积极转变运营模式,精细化营销成本管理,实现低成本营销取得较好营销效果的策略。再次,应当构建节约资源、节约成本的企业文化观念,在企业内部形成广泛的市场营销成本控制宣传,实行全面参与的成本控制方式,最终通过成本控制实现市场营销低成本高效率的目标。
2. 2优化移动通信企业市场营销资源
移动企业的市场营销资源比一般提供实体产品的企业要丰富得多,但营销资源丰富不意味着可以浪费,而应当进一步优化市场营销资源,才能在激烈的市场竞争中赢得更多的客户和市场占有率。移动通信企业的市场营销资源的优化与利用应当为移动通信企业的核心竞争力的提升以及企业的可持续发展与市场占领为主,应当向老用户的市场维护和集团用户、大客户用户的维护方面倾斜。同时在市场营销产品的设计上应当向多层次、多方位用户综合设计,综合考虑到不同层次的消费群体的实际需要,设计切实可行的市场营销方案。
在大客户维护方面的市场营销中,应当提高市场营销资源的利用效率,动态监控大客户的消费量和异常变化,及时维护重点客户的关系,了解重点客户的用户需求与动态。另一方案,在大客户维护方面应当通过广泛调研大客户的实际需要,设计多样化的优惠服务项目,对大客户市场进行精细化细分,根据大客户的在网需求、在网时间、资费敏感程度等细分大客户市场。通过对大客户进行话费补贴、礼品赠送、积分补贴以及专属服务等多种方式维护与拓展大客户市场。针对集团客户的维护与拓展,移动通信企业应当加大对集团客户资源的维护,通过技术措施专注提高集团客户的移动信息需求,为用户提供移动大客户V网优秀体验,为用户移动通信提供信息化解决方案。同时积极探索与应用新技术,加强信息化产品的体验。
针对集团客户相互之间通话较多的特点,移动通信企业应当通过加强基站等设备维护效率,提高通话质量。同时针对长期合作的集团客户,制定相应的话费促销方案,以优于市场促销力度的话费促销方案提升大客户的归属感与粘性,从而提高大客户的在网率和移动通信运营商的忠诚度。
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移动终端或者叫移动通信终端是指可以在移动中使用的计算机设备,广义的讲包括手机、笔记本、平板电脑、POS机甚至包括车载电脑。但是大部分情况下是指手机或者具有多种应用功能的智能手机以及平板电脑。随着网络和技术朝着越来越宽带化的方向的发展,移动通信产业将走向真正的移动信息时代。以下是今天读文网小编为大家精心准备的:通信新业务引领无线移动终端的未来相关论文。内容仅供参考阅读!
通信新业务引领无线移动终端的未来全文如下:
目前市场上很多移动终端已经具备了很强的计算功能,终端上可以运行Office、Realplayer等文字处理和多媒体软件,文字处理和媒体播放功能轻而易举地在终端通过软件实现,并能实现媒体共享,Java游戏也可以通过Internet或者OTA等方式自由下载到终端上,运营商发布的智能卡不仅能存储用户信息,还可以携带业务……配合终端外部硬件接口的标准化,终端之间的互通以及终端与计算机之间的互通也变得轻而易举。这些强大而相互兼容的功能之所以能有今日,是多年以来终端和业务发展的积累结果。在前面两讲中已经提到终端的发展在趋向于开放和软件化,而通信业务的发展对终端软件提出了更高的要求,终端功能的扩展主要是多种软件在统一平台上的加载与运用,只有这种统一平台上的操作才可能实现业务的互通,所以终端的发展归结为通信业务的发展。
本文与前两讲“无线移动终端的历史及其硬件结构演进”、“无线移动终端的现状和软件结构”结合一起,将对我国无线移动终端的过去、现状和未来以及无线移动终端上的主要技术有一个较详细的介绍。
移动数据业务的开展正如Internet业务的推广,它需要用具备相当计算能力的终端来取代原来的单纯话音通信终端(手机),这也就导致了终端体系结构的变革,正如OMA组织将业务从垂直模型编程开放模型一样,终端生产也由原来的少数厂商封闭生产,逐渐开放,结构分成不同层次,各个层次出现多种相似功能的技术和产品。国际上,除了一些公司提供开放的终端硬件平台和开放操作系统之外,许多标准化组织(如3GPP和3GPP2等)都有终端组,主要负责终端结构、终端接口、终端性能、移动终端执行环境(MExE)、SAT/USAT及其对业务的支持能力等的研究和规范。此外,2004年6月几家全球重要的移动网络运营商成立了开放移动终端平台(Open Mobile Terminal Platform,OMTP)组织,以推出开放的手机设计参考建议,对手机的开发和生产带来了较大的影响。
对于终端而言,其技术在向着开放的方向发展,图1是一种开放移动终端的应用构架:
开放移动终端业务平台包括在操作系统之上的一组业务引擎和应用客户端,该平台可以分为业务支撑和业务代理两部分。业务代理包括所有使用不同终端支撑能力的应用客户端程序,它通常是指人机接口(界面),如用户通过短信(SMS)客户端编写新信息,浏览接收的信息,并能下达发送SMS的指令,但客户端应用程序通常相互是嵌套的,即不同客户端可相互调用以保证用户的体验,如Email客户端可以集成电话本或WAP浏览器等客户端程序;业务支撑包括所有提供特定功能集的引擎,业务引擎通常表现出多种功能,其功能除了被应用程序使用外,还可以被其它引擎使用。业务代理的功能通过应用业务接口(ASI)使用业务支撑中的引擎功能,这些接口可以API的方式开放,以便于应用的开发。业务引擎可能需要依赖于远端服务器提供的功能,因此,业务引擎需要考虑与远端服务器之间的互操作。此外,应用构架采用一套安全规则用于这些功能。
终端上的业务引擎可能包括终端管理(DM)、浏览(Browsing)、短距离通信(Bluetooth、IrDA等)、下载、数据同步、个人信息管理(PIM)等,当然这些引擎通常需要网络端服务器的支持。
3GPP中定义了多种业务生成机制和运行环境,例如基于网络的OSA 和用户化应用移动网络增强逻辑(Customised Application for Mobile Network Enhanced Logic,CAMEL)、基于终端的移动执行环境(Mobile Execution Environment,MExE)和USAT(USIM Application Toolkit,USIM 应用工具箱)等。这些机制都着眼于能使运营商方便快速地提供业务,并本着业务的提供和基础网络相分离的原则,使得业务可以由运营商以外的第三方提供,在业务和网络之间采用开放的标准接口,业务的开发主要由IT 开发人员来完成,运营商负责网络的运营和对众多的业务提供商的组织和管理。以下从终端角度对SAT/USAT相关智能卡业务环境和MExE作介绍。
1. 智能卡业务环境
SIM卡是一种带微处理器的智能IC卡,它由微处理器(MPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、数据存储用的电可擦写ROM(EEPROM)和串行通信单元五部分组成,它是GSM系统中不可缺少的一部分,是用户进入GSM网络的登记凭证。到目前为止,SIM卡的微处理器大都是一个8位的控制器,通常是Intel 8051或者Motorola 6805。SIM卡的内存数量一直在增长,最初只是由256字节的RAM和3k字节的EPROM组成,现在RAM大都已经增长到了128k字节,EPROM也增长到了32k字节以上。USIM(Universal SIM)是应用于3G系统的用户识别模块,其基本构成与SIM卡类似。
到目前为止,SIM卡可分为3代,第一代SIM卡只包含简单的用户身份信息,执行网络认证和通用的电话服务功能;第二代的SIM卡仅是一种单应用卡,它仅遵循GSM11.11规范,该规范中定义SIM卡上只能有一个应用,即GSM应用,因此,它不能直接添加额外的应用,而用户平时使用的移动炒股、移动银行等应用都是通过STK(SIM卡应用工具包)来实现的;第三代USIM卡则不存在这种问题,它实现了平台和应用的分离,3GPP组织专门制定了UICC多应用平台规范,USIM应用只是UICC平台上的一个应用,非电信应用或电信增值应用,可以完全建立在这个平台上,而且每个应用都可以遵循各自的行业规范。
为了实现USIM卡对多应用的支持,除了定义UICC平台外,USIM卡的相关规范中还定义了其它一些变化。比如,在传输协议和平台特性、应用和文件结构、PIN管理模式以及各命令参数、状态字的变化等。这些变化使USIM卡更加符合智能卡ISO 7816规范,从而使多种应用添加在UICC平台上成为可能。因此,在手机上实现电子钱包、电子信用卡、电子票据等其它应用已是顺理成章的事了。这一特点使USIM卡成为了不同行业跨领域合作、相互渗透经营的媒介,如银行可以参与电信的经营,反之亦然。
SIM/USIM应用工具包(SAT/USAT)技术是一种主要的增值服务技术。它为储存在SIM或USIM上的应用提供标准的交互机制和执行环境,遵循SAT规范(GSM11.14)的开发工具为应用开发者提供便捷的应用开发环境。通过SAT/USAT技术,与特定终端无关的业务和应用可以被下载到终端和SIM/USIM卡上并在那里执行。SAT技术可以利用现有网络和手机提供安全、灵活和友好的增值服务。支持SAT的SIM卡不再是通常使用的16KB内存容量的SIM卡,而是基于Java或C语言编程具有32KB以上内存容量的SIM卡。由于内存容量的扩大,使得在SIM卡中可以存储相应的业务与应用信息。
2. 移动终端执行环境(MExE)
MExE规定了移动终端可下载并执行运营者或业务提供者规定的应用,并接入Internet的能力。在执行业务过程中,MExE作为移动终端上的应用执行环境,它将充分利用移动终端和SIM卡的资源。MExE主要定义了终端侧的统一应用执行环境,这对于实现业务互通是十分重要的。
MExE业务非常类似于PC中的软件,你在自己的PC中安装了各种软件,把PC变成不同的虚拟装置,这就是通用性,它具有事实上的标准平台,这个标准平台允许所有的软件设计者不仅为PC创建业务,而且允许支持多样性业务。移动电话中的MExE环境使用WAP和(或)Java等技术遵循一个非常类似的基本原理。例如,从Internet上下载一个MP3播放器到你的MExE移动台中,然后下载MP3文件,你可以用MExE移动电话欣赏你最喜欢的音乐;同样,下载一个电子邮件客户端软件,你不仅可以与其它的移动用户通信,还可以通过它连接到Internet,与办公室和家庭PC交换传真、电子邮件和多媒体消息;下载游戏客户端或游戏软件,那么你的MExE移动电话就成为一个在线的交互式游戏机;下载一个Internet浏览器到你的MExE移动电话上,那么Internet网就真正的移动了。
MExE移动电话将把简单的通话和短信设备变成了多媒体Internet网移动通信设备,这些设备可以如PC机虚拟设备一样等同于随身听、游戏机、PDA等无线装置。
MExE围绕着WAP和Java标准化了3个基本平台,它们称为MExE的分类标志:
1) MExE分类标志1支持WAP;
2) MExE分类标志2支持Personal Java;
3) MExE分类标志3支持J2ME。
此外,MExE已规定了用户和网络的保密和防护,提供一个授权和共享软件服务的安全平台,在移动电话中或与服务器和Internet交互作用时执行。3个MExE分类标志能够使软件编程者创建各种业务,而无需太多的有关移动通信方面的认识,但却能为移动电话产业带来全新的业务系列。
无线移动终端的上述结构和功能的进步,为在无线移动终端上实现越来越多的新业务提供可能性和便利性。由于3G和WiMAX的到来,它们把语音、数据和图像通信融为一体,使用户能享受到的新服务新业务更加丰富。我们可以采用前面讨论的这些平台(在某种意义上说是通用平台)和丰富的客户端软件为用户提供全面的服务。然而,分析用户需求可以发现不同的行业/消费用户群对终端的功能需求是不同的,同时考虑到无线移动终端也是一种需要个性化的消费类电子产品,所以终端上的客户端软件甚至平台支持能力也可不尽相同,但需要保证已存在业务的互通,因此在未来很长一段时间内,运营商与终端制造商可能继续在保证应用互通的基础上,商定一些针对不同用户群、具备不同功能的终端规范。这种做法被称为“终端定制”,它的好处是可简化一些终端上的软硬件,也可让用户使用起来方便、简单。
终端的发展逐渐趋于开放,这是技术发展和社会分工细化的结果,这不仅有利于单个技术和终端整体结构的发展,同时,终端的开放也是移动通信业务发展的需求,开放的终端结构便于第三方应用和业务的开发,加快业务投入市场的时间,降低业务开发成本。随着电子通信等技术的发展,以及业务市场需求的推动,开放的终端结构日益明朗,本讲中对终端的开放结构以及统一的开放运行平台做了介绍,这些技术已经在ETSI、3GPP、OMA和OMTP等国际组织中进行研究和标准化,并逐渐产品化。随着这些统一平台产品的出现,终端的发展逐渐演变为业务对终端上支撑技术和应用客户端程序的驱动。
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移动流媒体是在移动设备上实现的视频播放功能,一般情况下移动流媒体的播放格式是3GPP格式,现在智能手机(S60 WindowsMobile 等等)越来越多在这些手机上可以下载流媒体播放器实现流媒体播放。以下是今天读文网小编为大家精心准备的通信学相关论文:移动流媒体业务综述。内容仅供参考阅读!
移动流媒体业务综述全文如下:
在移动话音业务己日趋饱和的今日,而移动通信行业却风采依旧,从1G、2G发展到2.5G、2.75G乃至今后的3G、4G,是什么让它永葆青春?应该说是丰富多彩的移动增值业务。当前,移动通信业界关心的焦点是3G的前景,3G为用户修建了一条属于个人的信息高速公路,那么,什么是这条高速公路上的主要业务呢?据国外3G发展经验,以及目前通信技术和终端制造水平,未来移动流媒体将成为3G网络上的核心增值业务。
就在移动通信业务正以空前的发展速度迅速普及的情况下,人们很自然地会联想到在移动网络中开展视频业务,人们可以不受位置的限制,随时随地利用手机进行视频点播、可视通话、召开视频会议和观看球赛直播等。然而,为什么这种基于无线网络的视频业务却迟迟没有进展?因为它正受无线网络带宽、时延、抖动、误码以及手持终端体积、耗电等限制。
随着2.5G移动通信GPRS和CDMA-1X(PDSN)成功商用,使移动网络数据传输速率成倍增长,再加上固网移动流媒体技术的不断成熟为移动网络中开展视频业务创造了条件。
流媒体是指在分组网络中使用流式传输技术的时基媒体,这些时基媒体系指实时音频、视频或多媒体。流媒体技术是将连续的影像和声音信息经压缩编码后,放到网络服务器上,让用户终端能够一边下载、一边播放,而不是将整个多媒体文件下载完毕后才开始播放的“下载”播放技术。
流媒体技术是从互联网上发展起来的一种在线多媒体技术,具有以下三大特点:
(1) 能够实时播放音视频和多媒体内容,即“边下载、边播放”;
(2) 与“先下载,后播放”的“下载”方式相比较,所播放的流媒体文件只需在客户端作少量的缓冲保存,降低了客户端对存储空间的要求;
(3) 不在客户端保存整个媒体文件,有利于媒体文件的版权保护。
由于流媒体技术的上述特点,决定了流媒体在移动通信网络中应用的广阔前景。首先流媒体技术在客户端所提供的缓冲存储,有效的降低了对传输带宽、时延和抖动的要求,使得在无线环境下实现实时媒体播放业务成为可能。其次,移动终端体积小、低能耗的要求,决定了终端有限的存储空间,而整个媒体文件无需在终端中保存,避免了过大的终端存储空间。再加上有效的保护版权,能够确保移
在我国3G移动通信网尚处于试验阶段,当前的移动流媒体业务承载在GPRS和CDMA-1X的中速数据通道上。因为GPRS和CDMA-1X已解决了承载层的移动性问题,故剩下来需要解决的问题是如何在带宽窄、干扰大,传输不稳定的无线环境中以及在体积小、低耗电的终端中完成流媒体的传送与回放。由此移动流媒体技术相对于固网流媒体技术而言,还需要解决以下问题:
1.高压缩比及低运算量
与有线信道相比较,无线信道所能提供的带宽是受限的,且移动用户所付费用与该用户在无线链路中所传送的总数据量成正比。要想在有限的带宽情况下传送海量的数字视频信号,这就要求流媒体传输系统对流媒体编码时,需要采用某种极低比特率的视频压缩编码算法,即要求有很高的压缩比。在选择视频编码标准时,不仅要考虑髙压缩比,还需要考虑该标准压缩、解压缩运算的复杂程度。采用较高计算复杂度的编解码标准,不仅会提高移动终端的硬件成本,而且增加了终端的功耗。一般情况下压缩比越高,运算越复杂,故往往选择一种折衷的方案。
2.高容错性
相对于有线信道,移动通信所使用的无线传输信道的环境要恶劣得多,数据包的接收误码率比有线信道要高几个数量级,且随着基站和终端的位置、方向的变化,误码率会发生很大的变化。而压缩的视频流对误码十分敏感,即使是不髙的误码率,也会严重影响终端回放的图像质量。为了尽可能地减少误码对视频质量的影响程度,需要提髙信道的容错能力,即通过增强信源编码算法的容错性、使用强有力的信道编码方式和采用最佳接收检测技术来满足视频传输的要求。此外,承载流媒体业务的网络传输层及底层移动通信系统也可以进一步改善流媒体传输的抗误码性能。
3.实时适应网络带宽的变化
在移动通信系统中,受环境的影响网络传输速率变化很大,要想在移动网络上开展流媒体业务,必须使流媒体系统能实时适应网络传输带宽的变化。其中至关重要的一点是应尽量减少在播放过程中的中断,以保证终端用户有良好的感受。要想满足以上要求,媒体服务器首先需要知道网络带宽的情况。为了判断每个终端的带宽,可以使用实时传输控制协议(RTCP)中扩展的接收方报告(RR)。移动终端通过RR向服务器报告。媒体服务器根据报告中的平均丢包率(FR)、最近一小段时间的累计丢包率(CNPL)和终端缓冲区内的流媒体数据存储时间(BF),三个参数可以确定目前每个终端的可用带宽和当前可提供的服务水平。由此服务器对传送给终端的音视频流进行相应的调整。
事实上,目前不少系统将以上两种技术混合使用。在网络情况正常时,系统可根据网络情况灵活的在多种速率中进行选择与切换。当网络阻塞,系统无法采用可选择的最低的速率传送时,系统会采用关键帧技术,只传输I类型的视频帧。
4.终端适配与耗电问题
移动用户数量庞大,用户终端种类繁多,且它们之间的差异很大。例如:终端对文件格式的支持能力、图形与字符的显示能力(屏幕大小、比例、分辨率、色彩域)、音频能力(单声道、立体声)等方面存在很大差异。这些差异造成了同一个节目在不同终端上回放的效果不一样,甚至在某些终端中无法回放。因此,在移动流媒体解决方案中,媒体服务器必须与终端设备进行交互,要根据终端设备的特点,传送相应的节目类型。
5.内容的版权管理问题
随着版权意识的增强,为了保护内容提供商的利益,要求终端用户下载的节目内容无法进行录制或将节目内容转发给其他用户;即使转发给了其它用户,其他用户在没有通过版权认证情况下亦无法观看。因此在流媒体系统设计中,需加入OMA DRM2.0的管理规范,提供对内容版权管理的支持,保障节目的版权,最大程度地保障节目制作者的权益。
从2004年开始,全球WCDMA和CDMA-1X EV-DO网络开通与业务的开拓开始进入快速增长期,截止2005年第一季度,全球WCDMA共开通64个网络,用户达到了2000多万。网络承载能力的提升为需要宽带传输的移动流媒体业务提供了基本条件。在3G发展初期视频通话和球赛直播是3G的市场基础,在英国,用户通过手机可以观看足球比赛的现场直播;在澳大利亚,是板球比赛项目;在瑞士,则以冰球比赛为主。从2004年中期开始,移动流媒体的重要应用——手机电视成为各大移动运营商业务开拓的一个亮点。各国3G运营商开始推出多频道电视直播、电影、专门为手机制作的电视短集、视频点播(VOD)等业务。
我们的近邻韩国的移动用户总数为3600万,其中CDMA-1X EV-DO(EV-DO是CDMA-1X的升级技术,下行数据传输速率可达2.4Mbit/s)的用户数达到770万,占总用户数的20%。韩国的移动运营商STK和KTF与SP、CP共同努力,在内容方面,针对移动流媒体业务的业务特点,结合用户的使用习惯与爱好,共同开发了现场直播、视频点播、互动游戏、电视购物等内容,并保持了每天的大量更新,使移动流媒体业务成为3G最主要的增值业务。
在我国,2004年3月广东联通率先推出了雅典奥运会亚洲区拳击预选赛“手机电视”现场直播。2005年初,新华社与中国联通签约,在联通CDMA“影视新干线”平台上设立一个全天候播放的新闻频道“新华视讯”。2005年初上海文广和上海移动联手为用户提供业务,有6套直播电视和8个栏目电视节目的VOD点播,包括新闻、财经、体育、音乐等分类。我国目前在2.5G移动通信网络中开展移动流媒体业务,受承载网络带宽所限,视频质量和用户数量受限。其主要目的是,为在未来3G移动通信网络中开展移动流媒体业务作好技术、内容提供与市场方面的准备。
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国际标准组织如ITU、ETSI和3GPP等分别从不同角度提出了M2M的网络架构[4]。
根据ITU-T发布的定义,物联网体系架构主要可划分为三个层面:感知层、网络层和应用层。如图1所示,该架构基本达成业界共识,但是其体系架构过于抽象属于概念模型,在转化为技术实现的过程中还需要细化。
在ITU-T物联网体系架构的基础上,ETSI提出了一种可看作逻辑模型的M2M应用顶层架构[5]。如图2所示,ETSI把M2M体系架构划分为M2M设备及网关和M2M网络两个大域。M2M设备及网关域包括M2M设备、M2M网关和M2M局域网,可以基于现有的各类标准实现;M2M网络域则包括广域网和M2M应用系统。
相较于ITU的概念模型,ETSI的逻辑模型侧重于M2M服务能力层,通过对服务能力和接口的定义来实现屏蔽网络细节的M2M应用、M2M服务能力及网络三者之间的相互调用,可供在研究平台和网关设备功能及接口时参考。
在ETSI的体系架构基础上,3GPP也提出了一种支持MTC应用的通信架构。如图3所示,涉及到的实体包括MTC终端、承载网络、MTC服务器和MTC应用。其中,MTC服务器是MTC业务的管理平台;MTC应用负责业务逻辑的实现。承载M2M通信的移动网络包括GPRS、EPC以及短消息和IMS网络。
3GPP提出的MTC通信架构侧重于M2M网络层,对M2M网络中各通信网元的功能和接口进行了定义,其适用于研究MTC业务的管理平台以及M2M核心网络的功能和接口时参考。
以上标准组织虽然都提出了M2M的网络体系架构,但是有其局限性。ITU和ETSI的架构过于框架性,对于实际的网络部署没有较好的指导意义;3GPP虽然对于网络网元功能增强有一定的研究,但是由于目前部署的H2H网络大多处于R7或R8版本,而MTC网络体系的研究是在R10以上版本的网络基础上进行的。因此,在现有网络中按照标准来部署MTC网络还为时尚早,需要研究一种网络架构既具有在现有网络基础上投资和部署的可行性,又能满足现阶段MTC业务应用的需求。
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【摘 要】文章对M2M业务特征和MTC通信网络架构进行了探讨。首先详细分析M2M业务特征以及对现网架构的影响;然后借鉴国际标准组织提出的M2M网络架构,并在此基础上根据现阶段的网络现状和M2M业务需求提出了3G网络阶段适用的网络架构。
【关键词】M2M 网络架构 PCRF 核心网 专用网元
物物通信(M2M,Machine to Machine)是一种涉及一个或多个实体的不需要人为干预的数据通信,也称为机器类型通信(MTC,Machine-Type Communication)。随着M2M业务的快速发展,基于移动通信网络的MTC正日益成为一种主要的移动通信方式,但是传统移动通信网络毕竟是面向人人通信(H2H,Hu-man to human)业务设计的,适应H2H的业务需求,却不能满足M2M业务需求。具体来说,MTC和传统人人通信的不同之处包括以下方面[1]:
(1)基于MTC通信的应用场景比H2H通信的场景丰富很多,而且具有差异性。根据功能特性划分大致可归纳为位置感知和共享、环境信息感知、远程控制与执行、数据收集发布、视频监控、近场通信等。这些应用的差异化一方面表现为功能上的多样性;另一方面也体现在应用特征以及对网络的需求上的差异化。
(2)数据通信为主,包括小流量数据包、视频流等。
(3)要求MTC通信成本比H2H更低。由于M2M业务是在H2H业务之后发展起来的,最小化成本是M2M业务生存的重要考虑。不同的应用因其重要性不同,对通信的要求也是不同的,需要结合事件发生的可能性和需要付出的通信等综合成本来考虑进行成本的最小化。
(4)M2M终端数目巨大,需要更灵活和有策略的终端管理。潜在的海量M2M终端接入通信网络,而且M2M终端无论是从传输特性、QoS要求和移动性,还是从终端的分布密度方面,都与H2H终端有很大不同。
(5)以小数据量传输为主。
如果继续使用传统移动通信系统来进行MTC通信,其系统的效率、成本和适用性都无法达到最优。因此,在考虑M2M业务特征的同时减少对H2H业务的影响,从而设计MTC专用的通信系统,是当前物物通信不断发展背景下的一个重要课题。
网络架构的设计,需要以网络所承载的具体业务为出发点[2]。也就是说,M2M网络架构的设计需要充分分析M2M业务特征和需求,结合终端上下行数据量、频度、QoS需求等方面的业务特征,将物联网应用分为如下五类。其中,对各类应用的部分需求和特征进行了分析,包括移动性、群组通信、鉴权以及按计划周期性处理等,不同场景间有较大差异。
(1)监控报警类:传感器本地监测数据,当发生不符合预期的数据变化时通过网络通知应用层进行报警。
平均数据传输速率:低,仅在某些触发条件下发送少量上行数据流量。
尖峰数据传输速率:不同场景间有较大差异,与应用需求确定的传输的数据内容有关。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据持续性:低,仅在发生预置的事件时存在短暂的或者持续时间较短的数据传输。
与人交互性:低,通常由系统根据预置处理方式自动处理。
对连接性的需求:需要监控连接性以防破坏或无效。
终端移动性:因无下行流量需求,所以无移动性需求。
举例:输血车血液环境监测;井盖监控;移动资产跟踪。
(2)数据收集类
平均数据传输速率
上行流量:中,数据量较大,持续的数据上报或者周期性数据上报;下行流量:低,更多的是用于修改上报规则等。
尖峰数据传输速率:不同场景间有较大差异,与应用需求确定的传输的数据内容有关。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据持续性:取决于数据传输间隔和传输方式的选择。[论文网]
与人交互性:低,通常由系统根据预置处理方式自动处理。
对连接性的需求:需要监控连接性以防破坏或无效。
终端移动性:因偶尔有下行数据,所以需要优化的移动性管理。
举例:气象信息监测;火灾现场数据收集;路况信息收集。#p#副标题#e#
(3)信息推送类
平均数据传输速率
上行流量:通常较低,主要用于提供应用所需的过滤或输入条件(如位置信息);下行流量:通常较大,主要用于传递所推送的信息(如广告、视频媒体等),持续的、基于交互等外界条件出发的或者周期性的数据推送。
尖峰数据传输速率:具有明显的尖峰数据特征,在条件触发后下发匹配的信息。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据持续性:通常具有较长时间的持续性。
与人交互性:高,通常用户会做出反馈,系统根据反馈对推送的信息进行调整。
对连接性的需求:较强,需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性:两极分化。部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例:智能博物馆等。
(4)视频监控类
平均数据传输速率
上行流量:高,主要用于传递所监控的多媒体数据;下行流量:低,主要用于传递控制和调节命令等。
尖峰数据传输速率:无明显的尖峰数据特征,数据传输通常维持一个相对稳定的传输速率。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:不同时刻有不同的要求。如在正常情况下要求适中,但一旦发生某些预置的事件则需要较高的可靠性传递。
数据持续性:通常具有长时间的持续性。
与人交互性:低,用户偶尔会对视频监控过程进行干预。
对连接性的需求:较强,需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性:两极分化。部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例:家庭安防中的视频监控等。
(5)远程控制执行器类
平均数据传输速率
上行流量:通常较低,主要用于提供应用所需的过滤或输入条件(如预置事件的发生);下行流量:取决于控制对象和控制命令的复杂程度。
尖峰数据传输速率:通常具有明显的尖峰数据特征。
QoS要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据安全要求:不同场景间有较大差异,与应用需求有关。
数据可靠传递要求:要求较高,因涉及到控制过程是否能够正常实现。
数据持续性:通常具有长时间的持续性。
与人交互性:高,通常是对人操作指令的具体反映。
对连接性的需求:较强,需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性:两极分化。部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例:工业自动化等。#p#副标题#e#
从对现网架构的影响来说,M2M业务可以分为两类:A类是现有网络不能满足需要网络优化的业务,这类业务需要过载控制功能来避免网络过载,以及针对客户的业务需求提供差别化的服务;B类是对于现有网络影响较小的业务,这类业务是对时效性要求不高的MTC业务,而且这些业务和现在的移动网络业务有类似的需求。从整体来说,M2M业务中大部分是A类业务,以下分析的是A类业务对现网架构的影响[3]。
M2M业务的多样性、差异化,网络的多种接入方式,M2M终端的海量性、差异化,以及M2M业务表现出来的传统电信业务所不具有的各种特点,都对现网架构和网元设备产生了很大影响,其直接后果是现网的核心网元如HLR/PCRF/GGSN的能力已经不能满足M2M业务所带来的信令、流量冲击和业务控制需求,主要体现在以下方面:
(1)由于物联网业务的特殊性,可能会产生瞬时大量的信令,会对无线网络的关键信令控制设备(STP/HLR/PCRF)造成影响而导致全网的瘫痪。因此,一方面要大规模提高相关信令控制设备的容量或设备的信令处理能力;另一方面需要进行差异化、分优先级的接入控制;此外,关键信令控制和处理设备要具备一定的设备过载保护机制以及高容灾、高流控能力,避免关键网元的过载,从而有效提升整网的可靠性。
(2)由于物联网业务的特殊性,其接入方式的多样性,涉及行业及用户和设备的多样性、海量性,因此需要对用户数据管理HLR网元进行相应增强,包括其数据库的可扩展性和灵活性,除了标准的用户签约信息,还有设备序列号、设备驱动程序信息、位置信息和配额信息等运营商、M2M客户私有字段等;对多种接入类型的支持,可对由不同接入类型(2G/3G/LTE)接入网络的设备进行鉴权;对用户标识和寻址的灵活动态支持,支持一卡多号或一号多卡;支持对终端设备基本状态的查询,能通过网络侧下发终端“苏醒”请求,发现设备被盗时能够立刻锁死等。
(3)由于物联网业务的特殊性及多样性、群组性,因此有必要对业务进行区分,包括业务分类分级、QoS分级、用户分组、设备分组,从而进行流量管理和业务管理,根据忙闲时、地理位置等各种特性采取不同的接入和传输处理策略等。此外,在现网PCC架构中叠加物联网策略控制,因其特殊性,PCRF(Policy and Charging Rules Function,策略与计费规则功能)进行策略控制时需先判断是个人用户还是物联网用户,而且物联网数据的瞬时爆发性会影响现网PCC架构,所以有必要设置专用的物联网M2M PCRF。
总之,需要对相关网元进行能力的增强和升级,可以改造现有相关网元,也可以设置M2M的专用网元叠加在现有H2H网络上来解决相应问题。
国际标准组织如ITU、ETSI和3GPP等分别从不同角度提出了M2M的网络架构[4]。
根据ITU-T发布的定义,物联网体系架构主要可划分为三个层面:感知层、网络层和应用层。如图1所示,该架构基本达成业界共识,但是其体系架构过于抽象属于概念模型,在转化为技术实现的过程中还需要细化。
在ITU-T物联网体系架构的基础上,ETSI提出了一种可看作逻辑模型的M2M应用顶层架构[5]。如图2所示,ETSI把M2M体系架构划分为M2M设备及网关和M2M网络两个大域。M2M设备及网关域包括M2M设备、M2M网关和M2M局域网,可以基于现有的各类标准实现;M2M网络域则包括广域网和M2M应用系统。
相较于ITU的概念模型,ETSI的逻辑模型侧重于M2M服务能力层,通过对服务能力和接口的定义来实现屏蔽网络细节的M2M应用、M2M服务能力及网络三者之间的相互调用,可供在研究平台和网关设备功能及接口时参考。
在ETSI的体系架构基础上,3GPP也提出了一种支持MTC应用的通信架构。如图3所示,涉及到的实体包括MTC终端、承载网络、MTC服务器和MTC应用。其中,MTC服务器是MTC业务的管理平台;MTC应用负责业务逻辑的实现。承载M2M通信的移动网络包括GPRS、EPC以及短消息和IMS网络。
3GPP提出的MTC通信架构侧重于M2M网络层,对M2M网络中各通信网元的功能和接口进行了定义,其适用于研究MTC业务的管理平台以及M2M核心网络的功能和接口时参考。
以上标准组织虽然都提出了M2M的网络体系架构,但是有其局限性。ITU和ETSI的架构过于框架性,对于实际的网络部署没有较好的指导意义;3GPP虽然对于网络网元功能增强有一定的研究,但是由于目前部署的H2H网络大多处于R7或R8版本,而MTC网络体系的研究是在R10以上版本的网络基础上进行的。因此,在现有网络中按照标准来部署MTC网络还为时尚早,需要研究一种网络架构既具有在现有网络基础上投资和部署的可行性,又能满足现阶段MTC业务应用的需求。
在现有的3G网络阶段,为解决发展M2M业务面临的网络运营和网络资源问题,运营商可以通过采用物理上隔离的网络来单独承载机器通信业务,在初期可以通过核心网中专设的网元实现业务的隔离,在后期演进也可以延伸到采用专用的接入网实现物联网业务的接入隔离。此外,物联网管理平台也是物联网解决方案中必不可少的组成部分。物联网管理平台与物联网独立网元配合,在物联网业务发展的初期阶段主要实现物联网独立码号集中管理和物联网业务有效管控等功能。随着物联网的发展,平台的功能也会逐步支撑更多资源管控与更多的业务流程,并开放更多资源及能力。可以根据M2M业务的特性,实现基于位置、时间段、接入类型的QoS控制和相应的计费策略;还可以根据用户的属性及行为进行相应的分组,实行基于群组的流量统计、事件分发和策略执行等,这体现在核心网中PCRF/SPR/M2MSP的功能实现。综上所述,在3G发展阶段,M2M网络架构的特征具体体现在以下四个方面:
(1)在无线接入侧对Wi-Fi、2G、3G、无线传感网络等多种方式的整合,实现移动通信网络对行业应用领域的广覆盖,构建面向行业的M2M移动网络。
(2)在核心侧构建M2M专用的HLR、GGSN、SMSC等网元,实现对M2M等物联网业务的集中运维和管理,并能够实现与“现网”的有效隔离,有利于网络的安全、稳定、扩容及升级。#p#副标题#e#
(3)在核心网中部署M2M专用的PCRF等策略控制网元,利用M2M业务的业务特性和用户属性,实现对网络资源的高效利用和对业务服务的精细支撑。
(4)在核心网中搭建M2M业务支撑平台,实现对业务和终端的统一管理。
在物联网业务发展的初期阶段,考虑针对物联网网络通信需求,进行最小成本隔离:只新建核心网的关键节点,实现网络支撑隔离。对于业务系统,需要单独建设物联网平台,实现业务承载隔离;对于接入网络,则公用,不考虑单独建设。如图4所示,是一种在现网上叠加专用M2M核心网络的架构。在该方案中,与现网共用无线和SGSN,新建物联网专用的GGSN/DPI,通过APN选路将物联网数据路由到处理物联网数据的GGSN,新建物联网专用的PCRF+SPR,完成对物联网业务的流量、安全、QoS控制,新建物联网专用的HLR进行物联网设备签约信息、标识及安全管理。
3G阶段的M2M网络架构如图5所示。
其中,主要网元的功能如下:
HLR:由于现网的HLR都是支持H2H的HLR,支持的能力和M2M的支持能力还是有所不同。HLR也有自己特殊的一些需求,包括:需要支持群组签约数据能力;支持终端监控(如位置监控、IMEI监控等)能力,支持某个时间段接入控制,支持扩展ID到MSISDN、IMSI的映射能力,支持终端特征签约(如终端的低优先级、是否为PS only等),供SGSN控制UE的行为;HLR要支持多profile的签约,降低终端漫游时的资费,支持一卡多号和一号多卡的M2M业务。
GGSN:扩展的GGSN需要增强支持基于群组流量统计,基于流的计费信息、QoS策略执行和基于群的事件上报等。
短消息中心:除了现有的短消息的功能外,需要支持短消息完成设备触发的功能,支持在一号多卡的M2M业务中短消息的群发功能。
PCRF:支持群组的策略数据动态下发、更新和删除,支持群组用户的流量监控。
SCP:完成M2M业务中的紧急呼叫等语音呼叫的计费,产生语音呼叫话单。
OCS:实时信用控制、预付费使用数据业务和增值业务实时计费。
M2MSP业务平台:M2M平台为集团客户提供统一的M2M终端管理、终端设备鉴权。提供数据路由、监控、用户鉴权等管理功能;承载信息上报、参数配置、终端状态检测、终端注册等业务功能的短信上下行通道;支持一卡多号和一号多卡的M2M业务,进行动态的号码管理。在实际部署中,物联网业务支撑管理平台按照功能划分为总部平台、省平台两个层面。
M2M业务的多样性、差异化以及M2M业务表现出来的传统电信业务所不具有的各种特点,都对现网架构和网元设备产生了很大影响。本文在研究M2M业务特征及其对现网的影响和国际标准组织提出的网络体系架构的基础上,提出了在现有移动通信网络上部署具有可行性,又能一定程度上满足MTC业务应用需求的网络架构。
运营商发展M2M业务的基础与发展移动通信是一致的,在专用的M2M网络架构中,必须长远规划网络资源,根据业务发展实施网络优化和数据分流,加强平台建设,完善网络覆盖,加大网络容量,从根本上满足M2M业务需求,同时又不影响当前的人人通信业务,提高用户体验。
[1] 沈嘉,刘思扬. 针对移动M2M业务的优化技术研究[J]. 现代电信科技, 2011(10): 37-44.
[2] 沈嘉,刘思扬. 面向M2M的移动通信系统优化技术研究[J]. 电信网技术, 2011(9): 39-46.
[3] 孙其博,刘杰,黎羴,等. 物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J]. 北京邮电大学学报, 2010(3): 1-9.
[4] 诸瑾文,王艺. 从电信运营商角度看物联网的总体架构和发展[J]. 电信科学, 2010(4): 1-5.
[5] 沈苏彬. 物联网技术架构[J]. 中兴通讯技术, 2011(1): 8-10.
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