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關(guān)鍵詞:移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù);微觀經(jīng)濟(jì)學(xué);混合式教學(xué)
DOI:10.12249/j.issn.1005-4669.2020.25.244
基金項(xiàng)目:本文系中原工學(xué)院2019年度校級(jí)教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目“基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》混合式教學(xué)模式改革”(項(xiàng)目編號(hào):74)研究成果。
1互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下教學(xué)模式改革的必要性
《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》課程是中原工學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院金融學(xué)專業(yè)、國際貿(mào)易學(xué)專業(yè)、工商管理學(xué)專業(yè)、市場營銷專業(yè)、物流工程專業(yè)、信息技術(shù)管理專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程,具有涉及專業(yè)多,受眾面廣的特征,在整個(gè)課程體系中占有重要地位。通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠?qū)ξ⒂^經(jīng)濟(jì)學(xué)的基本問題和基本觀點(diǎn)有比較全面的認(rèn)識(shí),對微觀經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有一個(gè)比較全面的了解,建立對微觀經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本思維框架,為進(jìn)一步學(xué)習(xí)其它專業(yè)課程和專業(yè)研究打下理論基礎(chǔ)。微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)著重在于經(jīng)濟(jì)學(xué)思維能力和視角的培養(yǎng),而目前以理論為主的傳統(tǒng)教學(xué)方式難以很好地引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生的興趣。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及,手機(jī)、電腦、平板等電子設(shè)備已經(jīng)成為我校大學(xué)生的必備品,學(xué)校學(xué)生已經(jīng)實(shí)現(xiàn)“人手一機(jī)”。大學(xué)生對于手機(jī)、電腦、平板等的使用已經(jīng)非常熟練,同時(shí)他們接受信息和消化信息的能力也很強(qiáng)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式下,教師是課堂的主體,教師負(fù)責(zé)講,學(xué)生負(fù)責(zé)聽,無法充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,課堂教學(xué)效果欠佳。因此,如何讓學(xué)生借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和電子產(chǎn)品來提高《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》課程教學(xué)效果,發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性勢在必行,《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》課程進(jìn)行混合式教學(xué)模式改革迫在眉睫。
2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》混合式教學(xué)模式改革思路
互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》混合式教學(xué)模式改革思路可以從教學(xué)理念的改革、教學(xué)方法的改革、教學(xué)過程設(shè)計(jì)的改革、課程考核方式改革四方面入手。
2.1教學(xué)理念的改革
開展混合教學(xué)的最終目的不是利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)去建設(shè)一個(gè)在線課程平臺(tái),也不是去建設(shè)一個(gè)數(shù)字化的教學(xué)資源,而是有效提升絕大部分學(xué)生學(xué)習(xí)的深度?;旌鲜浇虒W(xué)將傳統(tǒng)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相融合,既能發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)模式的優(yōu)勢,也能發(fā)揮在線教學(xué)的長處?;旌鲜浇虒W(xué)既要求學(xué)生課前利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí),更強(qiáng)調(diào)學(xué)生回到課堂上來開展問題探究的討論交流,遵循“學(xué)為中心”的現(xiàn)代教育理念,發(fā)揮好教師在教學(xué)中的指導(dǎo)、啟發(fā)及監(jiān)督的作用,體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性,因而必然會(huì)取得更佳的教學(xué)效果。
2.2教學(xué)方法的改革
借助在線教學(xué)平臺(tái)及數(shù)字資源,《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》在“教”的同時(shí),更關(guān)注學(xué)生的“學(xué)”。為了提高課堂學(xué)習(xí)效果,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,本課程采用“任務(wù)驅(qū)動(dòng)+自主學(xué)習(xí)+討論+講授”的方法,從各個(gè)角度全面提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)效果。
1)任務(wù)驅(qū)動(dòng)法:課前,教師利用教學(xué)平臺(tái)(學(xué)習(xí)通、雨課堂、qq群、微信群、釘釘群等)提前給學(xué)生發(fā)送課堂任務(wù),包括(1)需要學(xué)生事先進(jìn)行預(yù)習(xí)的內(nèi)容;(2)即將學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容、重點(diǎn)內(nèi)容及難點(diǎn)內(nèi)容;(3)課程相關(guān)的視頻及書籍。課后,教師通過教學(xué)平臺(tái)及時(shí)給學(xué)生課后習(xí)題和思考內(nèi)容,幫助學(xué)生消化和理解所講內(nèi)容。學(xué)生可以通過精準(zhǔn)而詳細(xì)的任務(wù)清單,逐一完成老師布置的任務(wù),不僅節(jié)省了學(xué)習(xí)的時(shí)間,也提高了學(xué)習(xí)的效率。
2)自主學(xué)習(xí)法:教師在學(xué)習(xí)平臺(tái)給學(xué)生發(fā)送通知之后,提醒學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí),學(xué)生在教師的提醒下根據(jù)教師的任務(wù)清單來自主完成學(xué)習(xí)任務(wù)。在自主學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生不僅能充分提升自主學(xué)習(xí)能力,也能增加對知識(shí)點(diǎn)的理解。與此同時(shí),教師可以利用教學(xué)平臺(tái)掌握學(xué)生自主學(xué)習(xí)的情況,可以利用學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)情統(tǒng)計(jì)及學(xué)情分析,對于沒有及時(shí)做到自主學(xué)習(xí)的學(xué)生,教師會(huì)逐一進(jìn)行提醒,及時(shí)監(jiān)督和督促學(xué)生自主完成各項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)。
3)討論法:學(xué)生根據(jù)任務(wù)清單進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的過程中,不可避免會(huì)出現(xiàn)一些難點(diǎn)和疑問,學(xué)生可以將自己的疑問以留言的形式在教學(xué)平臺(tái),老師和其它學(xué)生都可以及時(shí)看到這些疑問,并且可以針對這些疑問在教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行留言和討論,對于大家討論熱烈的難點(diǎn)和疑點(diǎn)問題,教師在授課過程中再次進(jìn)行班級(jí)討論,通過這種“線上+線下”的討論方式,可以有效加深學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的理解,增強(qiáng)教師和學(xué)生之間的互動(dòng)。
4)講授法:教師利用教學(xué)平臺(tái)可以及時(shí)掌握學(xué)生的自主學(xué)習(xí)效果,對于學(xué)生難以掌握的知識(shí)點(diǎn)和重點(diǎn)內(nèi)容,可以通過課堂進(jìn)行講授,重點(diǎn)講授課程的難點(diǎn)和疑點(diǎn)以及學(xué)生討論熱烈的問題,這樣不僅完成了教師的學(xué)習(xí)內(nèi)容,也加深學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
2.3教學(xué)過程設(shè)計(jì)的改革
教學(xué)過程不僅包括教師上課的過程,還包括課前的學(xué)生自主預(yù)習(xí)過程和課后的復(fù)習(xí)加深認(rèn)知過程,因此,教學(xué)過程可以分為以下三個(gè)階段:
1)課前準(zhǔn)備階段:課前,教師提前在線上教學(xué)平臺(tái)上上傳課程相關(guān)內(nèi)容,并提前兩天預(yù)習(xí)內(nèi)容,提醒學(xué)生及時(shí)進(jìn)行預(yù)習(xí)行為,并利用平臺(tái)的學(xué)情統(tǒng)計(jì)對沒有及時(shí)預(yù)習(xí)的學(xué)生再次發(fā)送通知,保證每位同學(xué)在上課前都做到充足的預(yù)習(xí)工作。教師上課前翻閱教學(xué)平臺(tái)的學(xué)情報(bào)告及學(xué)生留言,根據(jù)學(xué)生反饋微調(diào)上課課件。
2)授課階段:教師利用課堂,重點(diǎn)講授章節(jié)的重點(diǎn)和難點(diǎn);留出足夠時(shí)間隨堂習(xí)題,和學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng);針對學(xué)生課前在學(xué)習(xí)平臺(tái)的留言答疑解惑;引入課程思政,結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外形式,加強(qiáng)愛國主義教育。
3)課后復(fù)習(xí)階段:在學(xué)習(xí)通、qq群、釘釘群課堂所講課件;學(xué)生課后復(fù)習(xí)及做作業(yè)過程中的疑問給予及時(shí)解答。
2.4《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》課程考核方式改革
利用混合式教學(xué)進(jìn)行授課,課程考核方式也要隨之進(jìn)行調(diào)整,傳統(tǒng)教學(xué)模式下,《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》課程的期末考試成績和平時(shí)成績占比為7:3。混合式教學(xué)模式更強(qiáng)調(diào)對學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)過程的考核,因此提高了平時(shí)成績的占比,《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》課程的期末考試成績和平時(shí)成績各占一半,比例為5:5。學(xué)生平時(shí)觀看教學(xué)平臺(tái)視頻的時(shí)長、參與在線學(xué)習(xí)討論的次數(shù)、參與在線教學(xué)平臺(tái)測試的成績等都作為平時(shí)成績的考核依據(jù)。通過加大平時(shí)成績占總成績的比重,提高了學(xué)生對于過程性學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的提升。
3互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》混合式教學(xué)模式改革效果
2019-2020學(xué)年第一學(xué)期,《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》課程組共有教師4人,參與課程班級(jí)10個(gè),學(xué)生325人。本學(xué)期開始前,課程組已經(jīng)預(yù)先在學(xué)習(xí)通平臺(tái)建立了《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》在線課程,同時(shí)上傳了課程大綱、課程教學(xué)日歷、課程章節(jié)內(nèi)容、課程相關(guān)視頻、課程參考資料等一系列相關(guān)資料。
本學(xué)期,利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和在線教學(xué)平臺(tái),《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》課程組四位老師對10個(gè)班級(jí)325名學(xué)生全部進(jìn)行了線上線下相結(jié)合的混合式教學(xué),對教學(xué)理念、教學(xué)方法、教學(xué)設(shè)計(jì)、考核方式等進(jìn)行了一次全新的體驗(yàn)。
根據(jù)學(xué)習(xí)通平臺(tái)提供的學(xué)情統(tǒng)計(jì)來看,學(xué)生的簽課率為99%,作業(yè)平均完成率為96%,作業(yè)平均分為87分,章節(jié)測驗(yàn)完成率為95%,章節(jié)測驗(yàn)平均分為86分,章節(jié)視頻的收看完成情況為:完成100%的有298人,80%-99%的有24人,60%-79%的有3人。此外,從學(xué)生參與線上話題討論來看,學(xué)生積極參與話題的討論,對于有疑問的知識(shí)點(diǎn)通過討論的方式加深了理解,對于老師發(fā)起的關(guān)于某個(gè)知識(shí)的討論也非常積極和熱烈,其中有3個(gè)話題回帖量高達(dá)892個(gè),說明學(xué)生參與學(xué)習(xí)的主動(dòng)性很強(qiáng),體現(xiàn)了學(xué)生之間的互動(dòng)性增強(qiáng)。
從期末考試情況來看,100%的同學(xué)參加了考試,及格率為82%,平均成績?yōu)?9,而優(yōu)秀率(90分以上)亦達(dá)到了42.2%。這說明學(xué)生學(xué)習(xí)積極性較高,學(xué)習(xí)效果良好。
4結(jié)論
《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》“線上+線下”混合課堂教學(xué)的充分實(shí)踐,不僅有效的調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,而且在很大程度上提高了授課老師的教學(xué)效果。使用這種教學(xué)模式不僅是對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展,而且是對傳統(tǒng)現(xiàn)場課堂教學(xué)模式的全新突破。
[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng);關(guān)鍵技術(shù);發(fā)展趨勢
中圖分類號(hào):TP391.44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2015)15-0091-01
互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢就是物聯(lián)網(wǎng),完整的物聯(lián)網(wǎng)集云、管、端一體,即以云設(shè)備為核心,以移動(dòng)網(wǎng)或固網(wǎng)為基礎(chǔ),以芯片為抓手,是一種融合多項(xiàng)信息的新型技術(shù)體系。
1 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)
物聯(lián)網(wǎng)必須具備標(biāo)識(shí)能力,感知能力、自主接入、信息相關(guān)等諸多功能,因此物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)由以下幾部分組成:感知、接入、互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)管理、應(yīng)用[1]。
圖1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
2 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
1) 射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)基本上由標(biāo)簽、閱讀器、天線組成。不需人工操作,不僅具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大,體積小巧輕便,還可防水、防磁,可以在惡劣的環(huán)境下工作。很有希望代替條形碼,和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)信息的共享,因而成為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一[2]。
2) 傳感與檢測技術(shù)。傳感器是網(wǎng)絡(luò)及智能化硬件的基礎(chǔ),傳感器節(jié)點(diǎn)功能多樣化、抗干擾能力,能量等技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量及壽命的保證;傳感器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、自身檢測及控制能力,是網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定高效的前提;傳感器體積及安全是網(wǎng)絡(luò)安全的保障。傳感與檢測技術(shù)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)感知功能的基礎(chǔ)[3]。
3) 智能技術(shù)。智能技術(shù)推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)向物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)人與物體,物體與物體之間的交流。智能技術(shù)尤其是人工智能理論的研究及智能控制技術(shù)與系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
3 物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)分類
根據(jù)節(jié)點(diǎn)的能量、移動(dòng)性、存儲(chǔ)能力、聯(lián)網(wǎng)能力等性能,將結(jié)點(diǎn)分為無源結(jié)點(diǎn)、無緣結(jié)點(diǎn)、互聯(lián)網(wǎng)結(jié)點(diǎn)。他們是物聯(lián)網(wǎng)感知的基礎(chǔ),是智能化設(shè)備的依托,可滿足物聯(lián)網(wǎng)交互應(yīng)用的需求[4]。
4 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展依托于技術(shù)的發(fā)展,技術(shù)的發(fā)展趨勢決定了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向。
1) 網(wǎng)絡(luò)處理芯片,以多核CPU與可編程網(wǎng)絡(luò)引擎相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)為導(dǎo)向;以連到物聯(lián)網(wǎng)的功能為目標(biāo);以大容量存儲(chǔ)為支撐,為物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)。
2) 傳感器:物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,傳感器顯得愈發(fā)的重要。傳感器發(fā)展的趨勢主要傾向于低功耗、多節(jié)口和小尺寸,傳感器類別的不同,要實(shí)現(xiàn)萬物聯(lián)網(wǎng),就需要有傳感器樞紐處理不同類型的傳感器數(shù)據(jù),這就要求傳感器具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)融合的功能、具有模數(shù)轉(zhuǎn)換功能、體積小。
3) 智能化硬件。物聯(lián)網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)萬物聯(lián)網(wǎng),設(shè)備就需要具備智能化才能實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的加載,硬件智能化發(fā)展成為一大趨勢[5]。
4) 云服務(wù),以信息為中心,依托于網(wǎng)絡(luò),提供易擴(kuò)展的服務(wù)。云服務(wù)為核心的云平臺(tái)為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)處理提供了保證,可以為用戶提供數(shù)據(jù)量大,更為安全的服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)需要處理大量共享的信息,云設(shè)備是核心,因而,云服務(wù)的發(fā)展趨勢顯得尤為重要。
5) 網(wǎng)絡(luò)安全的保證,實(shí)行身份認(rèn)證。大眾對于安全的要求越來越高,物聯(lián)網(wǎng)容易受到外界的攻擊,安全存在隱患,只有推出有安全保障的措施,物聯(lián)網(wǎng)才能被認(rèn)可和接受。目前比較流行的認(rèn)證是指紋識(shí)別,在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可采用按壓式指紋識(shí)別,其他的身份認(rèn)證可作為補(bǔ)充。
5 結(jié)論
物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)目前還有一些技術(shù)困難,但是相信隨著科技的進(jìn)步,互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)定會(huì)走進(jìn)千家萬戶,給大眾提供更為便利的服務(wù),深入人類生產(chǎn)生活活動(dòng)各個(gè)領(lǐng)域,會(huì)拓寬了信息傳遞的范圍,給經(jīng)濟(jì)以巨大的推動(dòng)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);云計(jì)算;內(nèi)河航道;智能航道
中圖分類號(hào):TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-1302(2013)04-0076-03
0 引 言
21世紀(jì)人類社會(huì)正步入信息時(shí)代。世界正處在一場新的技術(shù)革命之中,這場技術(shù)革命的中心就是物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)概念的本質(zhì)就是將人類的經(jīng)濟(jì)生活與社會(huì)生活、生產(chǎn)活動(dòng)與個(gè)人活動(dòng)都放在一個(gè)智慧的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中運(yùn)行。物聯(lián)網(wǎng)為人們提供了感知中國與世界的能力,也為技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了前所未有的機(jī)遇。
2011年1月21日國務(wù)院正式頒發(fā)《關(guān)于加快長江等內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展的意見》,要求利用10年左右時(shí)間,建成暢通、高效、平安、綠色的現(xiàn)代化內(nèi)河水運(yùn)體系。為落實(shí)交通運(yùn)輸部“關(guān)于貫徹《國務(wù)院關(guān)于加快長江等內(nèi)河水運(yùn)發(fā)展的意見》的實(shí)施意見”,長江航道局2012年工作會(huì)議提出,加快數(shù)字航道和智能航道建設(shè),到2015年基本建成長江干線數(shù)字航道,初步建成長江干線智能航道。隨著長江“數(shù)字航道”建設(shè)的啟動(dòng),長江航道信息化建設(shè)經(jīng)歷了一個(gè)快速的發(fā)展歷程,在電子航道圖建設(shè)、航道測量、信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面取得了一系列的成績,已經(jīng)初步具備由數(shù)字化向智能化轉(zhuǎn)變的條件。要實(shí)現(xiàn)航道數(shù)字化向智能化的轉(zhuǎn)變,就需要一系列諸如物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)控制、人工智能等核心技術(shù)研究做支撐,其中物聯(lián)網(wǎng)方面的部分關(guān)鍵技術(shù)尤為重要。
1 物聯(lián)網(wǎng)的概念
物聯(lián)網(wǎng)的概念產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代,其英文名為Internet of Things(IOT),被視為互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用擴(kuò)展。應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心,以用戶體驗(yàn)為核心的創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。2005年,在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)上,國際電信聯(lián)盟了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005:物聯(lián)網(wǎng)》,正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。
物聯(lián)網(wǎng)概念的興起,很大程度上得益于ITU的年度互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告,但截至目前確切的說還沒有形成一個(gè)公認(rèn)準(zhǔn)確的定義。根據(jù)目前對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)的認(rèn)知水平,在比較各種物聯(lián)網(wǎng)定義的基礎(chǔ)上,比較普遍的一種定義是:物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,針對不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求,利用具有感知、通信與計(jì)算能力的智能物體自動(dòng)獲取物理世界的各種信息,將所有能夠獨(dú)立尋址的物理對象互聯(lián)起來,實(shí)現(xiàn)全面感知、可靠傳輸、智能分析處理,構(gòu)建人與物、物與物互聯(lián)的智能信息服務(wù)系統(tǒng)[1]。
2 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)的多樣化、規(guī)?;c行業(yè)化的特點(diǎn),決定了物聯(lián)網(wǎng)涉及的技術(shù)種類非常多,本文需要從物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組建、運(yùn)行、應(yīng)用與管理的角度,將多種技術(shù)歸納為幾項(xiàng)共性的關(guān)鍵技術(shù)。
2.1 智能感知技術(shù)
智能感知首先是RFID無線射頻識(shí)別技術(shù)。RFID無線射頻識(shí)別是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識(shí)別工作無須人工干預(yù),可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)電子標(biāo)簽,操作快捷方便。其關(guān)鍵技術(shù)主要包括產(chǎn)業(yè)化和應(yīng)用兩個(gè)方面。其中,RFID產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)主要包括標(biāo)簽芯片設(shè)計(jì)與制造、天線設(shè)計(jì)與制造、RFID標(biāo)簽封裝技術(shù)與裝備、RFID標(biāo)簽集成、讀寫器設(shè)計(jì)等;RFID應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)主要包括RFID應(yīng)用體系架構(gòu)、RFID系統(tǒng)集成與數(shù)據(jù)管理、RFID公共服務(wù)體系、RFID檢測技術(shù)與規(guī)范等。
其次是傳感器與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將檢測感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在智能傳感器與無線傳感器兩個(gè)方向。智能傳感器的關(guān)鍵技術(shù)主要表現(xiàn)在傳感器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上除了需要具備自學(xué)習(xí)、自診斷與自補(bǔ)償能力、復(fù)合感知的能力,還要具有靈活的通信能力。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為當(dāng)今信息領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn),有很多的關(guān)鍵技術(shù)有待發(fā)現(xiàn)和探索。從目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看,主要集中在以下幾個(gè)方面:介質(zhì)訪問控制協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂婆c路由協(xié)議、節(jié)點(diǎn)定位、時(shí)鐘同步、數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)融合、嵌入式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全等。
2.2 嵌入式技術(shù)
嵌入式系統(tǒng)是一種專用的計(jì)算機(jī)技術(shù),常作為裝置或設(shè)備的一部分。通常,嵌入式系統(tǒng)是一個(gè)控制程序存儲(chǔ)在ROM中的嵌入式處理器控制板。事實(shí)上,所有帶有數(shù)字接口的設(shè)備,如手表、微波爐、錄像機(jī)、汽車等,都使用嵌入式系統(tǒng),有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng),但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是由單個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)整個(gè)控制邏輯。嵌入式技術(shù)的關(guān)鍵研究點(diǎn)主要有專用芯片設(shè)計(jì)制造、嵌入式硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、嵌入式操作系統(tǒng)研究、嵌入式應(yīng)用軟件編程技術(shù)、微機(jī)電(MEMS)技術(shù)與應(yīng)用等。RFID讀寫器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)就是目前比較流行的微小型嵌入式智能設(shè)備。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展,嵌入式的尖端科技比如可穿戴計(jì)算機(jī)、智能機(jī)器人等應(yīng)用將會(huì)為人類社會(huì)帶來更大的便利。
2.3 移動(dòng)通信技術(shù)
移動(dòng)通信是指通信的雙方至少有一方是在移動(dòng)中進(jìn)行的通信,包括固定點(diǎn)與移動(dòng)點(diǎn)、移動(dòng)點(diǎn)與移動(dòng)點(diǎn)之間的通信。例如,人們平時(shí)常見的一個(gè)用戶在行進(jìn)著的火車、汽車上用手機(jī)與一個(gè)固定電話或另一個(gè)手機(jī)通信,或者是兩個(gè)移動(dòng)的手機(jī)之間的通信都屬于移動(dòng)通信。移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下方面:寬帶數(shù)字通信基礎(chǔ)理論研究、寬帶調(diào)制和多址技術(shù)、頻譜利用率提升技術(shù)、無線資源管理、無線電技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全和QoS、基于Mesh自組織網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系、基于智能重疊網(wǎng)的核心網(wǎng)體系、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、射頻電路和電磁兼容等。4G通信技術(shù)是繼3G之后的又一次無線通信技術(shù)演進(jìn),我國的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)TD-LTE正式成為4G的兩大國際標(biāo)準(zhǔn)之一,標(biāo)志著我國首次在移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)上實(shí)現(xiàn)從“追趕”到“引領(lǐng)”的重大跨越。移動(dòng)通信的另一發(fā)展方向就是機(jī)器到機(jī)器(M2M)的終端通信,M2M的潛在市場不僅限于通信業(yè),由于M2M是無線通信和信息技術(shù)的整合,它可用于雙向通信,如遠(yuǎn)距離收集信息、設(shè)置參數(shù)和發(fā)送指令,因此M2M技術(shù)可以有不同的應(yīng)用方案,如安全監(jiān)測、自動(dòng)售貨機(jī)、貨物跟蹤等。在M2M中,GSM/GPRS/UMTS是主要的遠(yuǎn)距離連接技術(shù),其近距離連接技術(shù)主要有802.11b/g、BlueTooth、Zigbee、RFID和UWB。此外,還有一些其他技術(shù),如XML和Corba,以及基于GPS、無線終端和網(wǎng)絡(luò)的位置服務(wù)技術(shù)。
2.4 海量數(shù)據(jù)處理與融合技術(shù)[2]
面對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)海量、多態(tài)、動(dòng)態(tài)與關(guān)聯(lián)的特征,物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理需要重點(diǎn)解決以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù),分別是數(shù)據(jù)格式與標(biāo)準(zhǔn)化、信息融合技術(shù)、中間件與應(yīng)用軟件編程技術(shù)、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與搜索技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)發(fā)現(xiàn)算法。物聯(lián)網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)除了來自傳感器節(jié)點(diǎn)、RFID節(jié)點(diǎn)以及其他各種智能終端設(shè)備全天候產(chǎn)生的數(shù)據(jù)外,各種物理對象在參與物聯(lián)網(wǎng)事務(wù)處理的過程中也會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù),在進(jìn)行海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)需要數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)中心和云存儲(chǔ)技術(shù)的支撐。數(shù)據(jù)融合中心對來自多個(gè)傳感器的信息進(jìn)行融合,也可以將來自多個(gè)傳感器的信息和人機(jī)界面的觀測事實(shí)進(jìn)行信息融合(通常是決策級(jí)融合)。提取征兆信息,在推理機(jī)作用下,將征兆與知識(shí)庫中的知識(shí)匹配,做出故障診斷決策,提供給用戶。在基于信息融合的故障診斷系統(tǒng)中可以加入自學(xué)習(xí)模塊,故障決策經(jīng)自學(xué)習(xí)模塊反饋給知識(shí)庫,并對相應(yīng)的置信度因子進(jìn)行修改,更新知識(shí)庫。
同時(shí),自學(xué)習(xí)模塊能根據(jù)知識(shí)庫中的知識(shí)和用戶對系統(tǒng)提問的動(dòng)態(tài)應(yīng)答進(jìn)行推理,以獲得新知識(shí)??偨Y(jié)新經(jīng)驗(yàn),不斷擴(kuò)充知識(shí)庫,實(shí)現(xiàn)專家系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)功能。
2.5位置服務(wù)技術(shù)
位置服務(wù)(Location Based Services,LBS)又稱定位服務(wù),是由移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星定位系統(tǒng)結(jié)合在一起提供的一種增值業(yè)務(wù),通過一組定位技術(shù)獲得移動(dòng)終端的位置信息(如經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)),提供給移動(dòng)用戶本人或他人以及通信系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)各種與位置相關(guān)的業(yè)務(wù)。位置服務(wù)實(shí)質(zhì)上是一種概念較為寬泛的與空間位置有關(guān)的新型服務(wù)業(yè)務(wù)。位置服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)主要涉及位置信息的獲取方法,GPS、GIS和網(wǎng)絡(luò)地圖應(yīng)用技術(shù),以及位置服務(wù)的方法。位置信息獲取目前比較主流的方法有移動(dòng)移動(dòng)通信定位、基于無線局域網(wǎng)定位、基于RFID的定位、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位等。
2.6 信息安全技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)研究目的是保證物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)、處理與訪問的安全性。主要關(guān)鍵技術(shù)有以下方面:物聯(lián)網(wǎng)安全體系結(jié)構(gòu)研究、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)、密碼學(xué)及在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議等。
物聯(lián)網(wǎng)安全體系結(jié)構(gòu)的研究主要包括網(wǎng)絡(luò)安全威脅分析、網(wǎng)絡(luò)安全模型與確定網(wǎng)絡(luò)安全體系,以及對網(wǎng)絡(luò)安全評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法的研究;網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)技術(shù)的研究主要包括防火墻技術(shù)、入侵檢測與防護(hù)技術(shù)、安全審計(jì)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)攻擊取證技術(shù)、防病毒技術(shù)以及業(yè)務(wù)持續(xù)性規(guī)劃技術(shù);密碼應(yīng)用技術(shù)的研究包括對稱密碼體制與公鑰密碼體制的密碼體系,以及在此基礎(chǔ)上研究消息認(rèn)證與數(shù)字簽名技術(shù)、信息隱藏技術(shù)、公鑰基礎(chǔ)設(shè)施PKI技術(shù)、隱私保護(hù)技術(shù)等;物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議研究主要包括網(wǎng)絡(luò)層的IP安全協(xié)議、傳輸層的安全套接層協(xié)議(SSL)、應(yīng)用層的安全電子交易協(xié)議(SET),以及它們在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中應(yīng)用的技術(shù)。
3 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)在內(nèi)河航道的應(yīng)用探討
首先,應(yīng)用RFID技術(shù)可以進(jìn)行通航船舶流量的統(tǒng)計(jì)[3]。內(nèi)河航道尤其是長江中下游,船舶運(yùn)量非常繁忙,如何有效地分析統(tǒng)計(jì)某時(shí)段通過的船舶數(shù)量、船型、噸位和實(shí)際載貨量,成為一個(gè)重要課題。運(yùn)用智能感知技術(shù),在通航船舶上安裝RFID電子標(biāo)簽,在航道上安裝讀卡器,RFID電子標(biāo)簽內(nèi)記載船舶的基本信息數(shù)據(jù),以此建立一個(gè)基于RFID射頻技術(shù)的船舶狀態(tài)信息采集平臺(tái),就可以很好地解決船舶流量統(tǒng)計(jì)問題。若將其與電子航道圖系統(tǒng)集成,應(yīng)用效果會(huì)更好。
其次,應(yīng)用ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以開展航道數(shù)據(jù)的采集,構(gòu)建“感知航道”[3]。 利用航道沿線的固定監(jiān)控點(diǎn)作為基干,建立一個(gè)有線光纖基干網(wǎng)絡(luò),供視頻數(shù)據(jù)傳輸。以基干網(wǎng)絡(luò)的各監(jiān)控點(diǎn)為中心,在每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的航道沿岸周邊,建立起由ZigBee技術(shù)構(gòu)成的近地、自組織、低功耗的無線自組織網(wǎng)絡(luò)(即無線傳感網(wǎng))。將各種傳感設(shè)備(水位、值守傳感器等)通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)以無線方式進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)航段的無線覆蓋和傳感器熱插拔。無線傳感數(shù)據(jù)通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)由最近的監(jiān)控點(diǎn)傳入有線基干光纖網(wǎng)絡(luò)匯聚至設(shè)在指揮中心的傳感前端服務(wù)器。這樣,通過感知數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和傳輸,就可以在航段構(gòu)建一個(gè)航道感知網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)航道感知。
第三,應(yīng)用位置服務(wù)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)航道維護(hù)船舶的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。將GIS地圖顯示技術(shù)和GPS定位技術(shù)結(jié)合,利用位置服務(wù)技術(shù)對船舶當(dāng)前所在的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,通過GPRS/CDMA無線通信技術(shù)采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到航道管理中心服務(wù)器,管理中心的航道船舶監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)用位置數(shù)據(jù)對航道船舶進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,在地圖上實(shí)時(shí)了解轄區(qū)維護(hù)船舶的工作動(dòng)態(tài),可以達(dá)到很好的監(jiān)管效果。
另外,應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)航道數(shù)據(jù)的分析和處理。隨著物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用于航道方方面面,各種傳感器、船舶終端之間不可避免會(huì)產(chǎn)生大量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。位于終端的數(shù)據(jù)處理單元配置相對較低,處理大量數(shù)據(jù)必然會(huì)力不從心,可能會(huì)達(dá)不到要求的時(shí)效性。通過應(yīng)用云計(jì)算技術(shù),讓云端處理數(shù)據(jù)并將結(jié)果回傳或直接傳至航道數(shù)據(jù)中心,就可以快速準(zhǔn)確地解決航道終端數(shù)據(jù)分析和處理的問題。
4 結(jié) 語
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具有深厚的信息技術(shù)及相關(guān)專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ),有著強(qiáng)烈的社會(huì)需求,是社會(huì)信息化的深化和發(fā)展,是我國兩化融合的切入點(diǎn)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在內(nèi)河航道應(yīng)用的逐步深入,必將為推動(dòng)數(shù)字航道向智能航道的轉(zhuǎn)變提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐,必將加快實(shí)現(xiàn)我國智能水運(yùn)交通事業(yè)的發(fā)展進(jìn)程,必將為內(nèi)河流域百姓的生產(chǎn)生活帶來更大的便利。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 吳功宜,吳英.物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.
[2] 劉仰華.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)[J].信息與電腦,2012(7):93-94.
[3] 王迅,豐瑋,胡錚.物聯(lián)網(wǎng)在航道管理中的應(yīng)用[J].中國水運(yùn),2011(12):28-29.
【關(guān)鍵詞】LTE 物聯(lián)網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)融合
1 引言
近些年來,移動(dòng)通信技術(shù)有了很大的發(fā)展,尤其是LTE技術(shù),正在被廣泛運(yùn)用,并有望在2013~2014年投入商用。LTE是由3GPP標(biāo)準(zhǔn)化的下一代蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。此外,包含LTE-Advanced的IMT-Advanced 4G標(biāo)準(zhǔn)將提供一個(gè)全球平臺(tái),在這一平臺(tái)上,將提供數(shù)據(jù)接入更快、漫游能力增強(qiáng)、整合了信息和寬帶多媒體服務(wù)的下一代交互移動(dòng)服務(wù)。LTE系統(tǒng)的主要性能需求包括峰值速率和峰值頻譜效率、小區(qū)吞吐量和頻譜效率、語音容量、移動(dòng)性和小區(qū)覆蓋、用戶面時(shí)延和控制面時(shí)延。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)和人機(jī)交互的迅速發(fā)展,人們的注意力逐漸從原來的網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)轉(zhuǎn)移到無所不在的信息服務(wù)?;谶@一轉(zhuǎn)變,物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展。傳統(tǒng)因特網(wǎng)是面向人與人的連接,而物聯(lián)網(wǎng)是面向大量物體(設(shè)備)的連接,即物聯(lián)網(wǎng)涵蓋更大范圍的連接;因特網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)注信息的傳輸,而物聯(lián)網(wǎng)關(guān)注信息服務(wù)。
將傳感器網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)、通信網(wǎng)(有線或無線)和云計(jì)算平臺(tái)結(jié)合在一起,物聯(lián)網(wǎng)能夠感知、識(shí)別和控制物質(zhì)環(huán)境。無線通信網(wǎng)絡(luò)成為物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)承載網(wǎng)絡(luò),移動(dòng)通信終端也可實(shí)現(xiàn)與物聯(lián)網(wǎng)終端的融合。但傳統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)無法滿足物聯(lián)網(wǎng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?,而LTE具有高的頻譜利用率、寬帶寬和大覆蓋范圍的特點(diǎn),在一些沒有有線連接的場景下,LTE是一種很好的無線備選方案。因此,研究物聯(lián)網(wǎng)和LTE的融合及其關(guān)鍵技術(shù)具有重要的意義。
2 物聯(lián)網(wǎng)與LTE
2.1 物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng),是指由多個(gè)具有更透徹感知能力的傳感器形成的自組織、智能化多傳感器網(wǎng)絡(luò)體系(信息獲?。佥o以智能化的計(jì)算(信息處理)與泛在的互聯(lián)技術(shù)(信息傳輸與共享)支撐,從而實(shí)現(xiàn)信息的匯聚、協(xié)同整合、泛在聚合、交互共享、智能處理等過程,最終構(gòu)建成物物互聯(lián)的綜合智慧網(wǎng)絡(luò)[1]。
物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用涉及智能電網(wǎng)、智能交通、電子政務(wù)、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、遠(yuǎn)程醫(yī)療、綠色農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域,大大提高了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的效率,它所帶來的產(chǎn)業(yè)價(jià)值比互聯(lián)網(wǎng)大30倍。物聯(lián)網(wǎng)包含了豐富的技術(shù),其中,最為核心的有三部分:前端的透徹感知技術(shù)、中端的泛在接入技術(shù)和后端的智能處理技術(shù),分別對應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)分層架構(gòu)(圖1)中的智能感知層、泛在接入層和個(gè)性應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)[2]。
智能感知層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的識(shí)別和采集,包括RFID、條形碼、傳感器、GPS/GIS等設(shè)備。泛在接入層包括傳感網(wǎng)和無線/有線接入技術(shù)、廣電網(wǎng)等。無線/有線接入網(wǎng)技術(shù)包括傳統(tǒng)的2G/3G移動(dòng)通信網(wǎng)、無線局域網(wǎng)(Wi-Fi)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),重點(diǎn)解決如何將傳感器網(wǎng)接入核心網(wǎng)。感知層和物理層是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ),而要實(shí)現(xiàn)對物體的智能化管理、達(dá)到真正的“物物相聯(lián)”,還有賴于對數(shù)據(jù)、信息進(jìn)行智能化分析和處理的平臺(tái)應(yīng)用層。這方面的主要技術(shù)有云計(jì)算技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、云存儲(chǔ)技術(shù)和異源異構(gòu)數(shù)據(jù)的整合技術(shù)等。
2.2 LTE
LTE作為新一代無線通信技術(shù),著重于提高網(wǎng)絡(luò)速率、增大網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋范圍。LTE設(shè)計(jì)目標(biāo)如下:
(1)通信速率:下行峰值速率為100Mb/s,上行為50Mb/s。
(2)頻譜效率:下行鏈路為5b/s/Hz,3~4倍于HSDPA;上行鏈路為2.5b/s/Hz,2~3倍于HSUPA。
和以往的通信技術(shù)相比,LTE大幅提高了對傳輸速率和頻譜效率的要求[3]。它采用了以下兩大技術(shù):
(1)正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)。OFDM是無線環(huán)境下的一種高速傳輸技術(shù)。它的主要思想是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道,把高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流,在每個(gè)子信道上使用一個(gè)子載波進(jìn)行調(diào)制,且各子載波并行傳輸。OFDM與一般的頻分復(fù)用的主要差別在于其不同載波的頻譜可以相互交疊,因此可以獲得較高的頻譜利用率。
(2)多輸入多輸出(MIMO)。MIMO技術(shù)是指發(fā)送機(jī)和接收機(jī)同時(shí)采用多個(gè)天線。其目的是在發(fā)送天線與接收天線之間建立多路通道,在不增加帶寬的情況下,成倍改善用戶的通信質(zhì)量或提高通信效率。其實(shí)質(zhì)是為系統(tǒng)提供空間復(fù)用增益和空間分集增益,空間復(fù)用技術(shù)可以提高信道容量,而空間分集則可以增強(qiáng)信道的可靠性、降低信道誤碼率。
3 LTE與物聯(lián)網(wǎng)的融合分析
3.1 LTE與物聯(lián)網(wǎng)的融合架構(gòu)
文獻(xiàn)[4]提出了一種基于LTE技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu),如圖2所示。整體結(jié)構(gòu)可分為三部分:物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)/應(yīng)用中心、LTE傳輸網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)/應(yīng)用中心是由對象命名服務(wù)器(ONS)、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和內(nèi)部中間件構(gòu)成的。對象命名服務(wù)器類似于互聯(lián)網(wǎng)中的域名解析系統(tǒng)(DNS),用于對相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器定位。物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器對外界提供統(tǒng)一的可伸縮的數(shù)據(jù)和服務(wù)器接口,外界用戶或應(yīng)用能夠通過物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器讀取相關(guān)數(shù)據(jù)和實(shí)行各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。內(nèi)部中間件提供物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器和LTE核心網(wǎng)絡(luò)之間的接口,其主要作用是收集物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和保證防火墻安全。
LTE傳輸網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備間數(shù)據(jù)和控制信令的可靠傳輸。它由eNB和移動(dòng)管理實(shí)體(MME)/服務(wù)網(wǎng)關(guān)(S-GW)組成,MME提供UE和LTE核心網(wǎng)絡(luò)的信令交互,S-GW實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包傳輸和移動(dòng)性管理。
物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)從所有傳感器和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上收集信息。外部用戶和應(yīng)用能夠接入物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器,以獲得物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)關(guān)控制物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。因此,網(wǎng)關(guān)可看作物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的。物聯(lián)網(wǎng)用戶能夠通過3GPP LTE接入網(wǎng)絡(luò)所支持的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器,控制大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器由經(jīng)營者提供,并為物聯(lián)網(wǎng)用戶提供應(yīng)用程序接口。
3.2 LTE與物聯(lián)網(wǎng)融合的關(guān)鍵技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)通信和人與人之間的通信有一些類似的特點(diǎn),如移動(dòng)性、分組交換、安全連接等;也有其自身的特點(diǎn),如常在線、小數(shù)據(jù)包傳輸?shù)萚5],且物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備通常比人與人之間通信的移動(dòng)設(shè)備更小更昂貴。在物聯(lián)網(wǎng)通信中另外還有許多限制,包括能量、消耗、存儲(chǔ)和帶寬。LTE與物聯(lián)網(wǎng)的融合,需要解決以下幾個(gè)問題:
怎樣使LTE網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)和滿足物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)及要求?對此,可以分析基于物聯(lián)網(wǎng)的特殊業(yè)務(wù)模型,對無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化,以適配物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)形態(tài)[6]。同時(shí),研究不同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對QoS的不同要求——如智能交通業(yè)務(wù)需要高移動(dòng)性、低延遲,而智能電表業(yè)務(wù)移動(dòng)性較低且允許延遲,使LTE系統(tǒng)能夠保證相應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量。
怎樣合理地整合、壓縮和挖掘海量數(shù)據(jù)?對此,要繼續(xù)研究數(shù)據(jù)挖掘、圖像視頻智能分析等技術(shù)。同時(shí),將云計(jì)算的核心技術(shù)融入到LTE網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和業(yè)務(wù)平臺(tái)系統(tǒng),提高物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理和共享能力。
怎樣將LTE網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)有機(jī)地融合在一起,從而發(fā)揮出巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益?對此,在LTE終端方面要重點(diǎn)研究LTE天線與RFID、GPS天線的多模重構(gòu)技術(shù)等,在網(wǎng)絡(luò)層方面要重點(diǎn)研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與LTE網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù),從而使網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定、高效。
4 展望
物聯(lián)網(wǎng)和3GPP LTE網(wǎng)絡(luò)的融合將給雙方都帶來好處。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠通過3GPP LTE網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù),而3GPP LTE經(jīng)營者能夠基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開展更多的增值服務(wù),例如遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能計(jì)量、智能家居和遠(yuǎn)程醫(yī)療等。在3GPP核心網(wǎng)絡(luò)中,IP多媒體子系統(tǒng)(IMS)基于規(guī)定QoS的分組交換,能夠?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)提供多媒體業(yè)務(wù)的支持,更將極大地促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。同時(shí),LTE與物聯(lián)網(wǎng)融合存在一些挑戰(zhàn),對于其融合業(yè)務(wù)分析、數(shù)據(jù)壓縮處理和網(wǎng)絡(luò)層融合等關(guān)鍵技術(shù)有待進(jìn)一步研究。
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關(guān)鍵詞: IPv6協(xié)議;互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)提供商;雙棧;應(yīng)用網(wǎng)關(guān)
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是下一代互聯(lián)網(wǎng)的
核心
互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)在全球以及中國一直處于高速發(fā)展的階段,也面臨著一系列新的挑戰(zhàn)和機(jī)會(huì)。歸結(jié)起來,互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用有三大的發(fā)展趨勢:移動(dòng)化、社區(qū)化、個(gè)性化。簡單總結(jié)為SoLoMo(Social+Localize+Mobility),也即隨著3G/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基于的終端從PC越來越多地變成手機(jī)及各種Pad設(shè)備,而且個(gè)性化以及基于當(dāng)時(shí)用戶場景和位置信息的應(yīng)用需求越來越多。用戶習(xí)慣的改變,以及應(yīng)用模式的革新對底層的傳統(tǒng)的支撐網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求:
·網(wǎng)絡(luò)需要更扁平,更普遍可達(dá),以支持遠(yuǎn)比今天的PC終端數(shù)量更大的設(shè)備的接入。
·網(wǎng)絡(luò)支持通過不同終端進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)訪問的用戶的身份和位置信息的識(shí)別與區(qū)分。
·網(wǎng)絡(luò)更靈活的支持用戶間的SIP類、P2P類互訪,而不單單是用戶到服務(wù)器的單一訪問模式。
然而,以IPv4作為地址標(biāo)識(shí)的當(dāng)今的互聯(lián)網(wǎng)存在著很多的局限,越來越阻礙著新一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的部署:
·IPv4的公網(wǎng)地址已經(jīng)分配殆盡,無法進(jìn)一步提供給各互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的服務(wù),更不用說呈幾何級(jí)數(shù)增長的終端設(shè)備;2011年2月3日,ICANN宣布全球IPv4地址分配殆盡,接著APNIC也在4月15日宣布可正常分配的IPv4地址塊也沒有了。
·傳統(tǒng)的IPv4網(wǎng)絡(luò)在不同的區(qū)域,用戶接入、移動(dòng)終端等地方采用了不能全局路由的私網(wǎng)地址,并輔以網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)、服務(wù)器(Proxy)等轉(zhuǎn)換技術(shù),造成用戶信息的不完整,帶來如性能差而難以定位等問題。
·IPv4網(wǎng)絡(luò)沒有很好地提供端到端服務(wù)質(zhì)量的保障,對于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中采用類似P2P機(jī)制的存在諸多限制,影響用戶訪問體驗(yàn)。
而下一代地址編碼IPv6則采用128比特編碼,比采用32比特編碼的IPv4地址空間大的多,理論上可以支撐地球上所有對象的地址標(biāo)識(shí)需要,因此完全可以做到接入互聯(lián)網(wǎng)的任何對象的全局唯一地址,無論是PC終端、移動(dòng)終端,甚至是物聯(lián)網(wǎng)下的任何物體;采用IPv6對互聯(lián)網(wǎng)下的對象進(jìn)行全局唯一標(biāo)識(shí),也就為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用識(shí)別用戶身份、提供端到端的服務(wù)質(zhì)量保證創(chuàng)造了條件。因此,理論上IPv6比IPv4可以更好的支持新型互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的持續(xù)不斷發(fā)展,為用戶體驗(yàn)的改善提供更好的支撐[1-6]。
2 IPv6演進(jìn)中存在著諸多
挑戰(zhàn)和問題
IPv4和IPv6用戶數(shù)發(fā)展預(yù)測如圖1所示。IPv4往IPv6演進(jìn)是大勢所趨,然而這個(gè)過程不會(huì)一蹴而就,需要解決諸多技術(shù)難題以及非技術(shù)因素,而且這個(gè)演進(jìn)過程必將是漫長的和復(fù)雜的。
首先,用戶端可能只支持IPv4、IPv6或二者都支持,網(wǎng)絡(luò)也是IPv4的網(wǎng)絡(luò)與IPv6的網(wǎng)絡(luò)并存,這必然帶來互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用為了兼容性的考慮,不得不同時(shí)支持IPv4與IPv6。
第二,Web 2.0時(shí)代中互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用并不都是用戶端同服務(wù)器端的通信,也存在著大量的用戶端間的直接的訪問,如文件傳輸、內(nèi)容下載、語音與視頻通信等等;在純的IPv4網(wǎng)絡(luò)或者純的IPv6網(wǎng)絡(luò)里,用戶端間直接建立網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行通信并不存在問題,但I(xiàn)Pv4與IPv6的用戶如何通信就是一個(gè)非常值得探討的事情,這是現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)改造中面臨的諸多技術(shù)難題之一。
第三,也是最主要的一個(gè)問題,很多的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都是歷經(jīng)多年、多人開發(fā)完成的,其間很少考慮到IPv6,所采用的程序并不都用域名或其他的名字服務(wù),支持的地址標(biāo)識(shí)字段也僅僅適合IPv4而不適合IPv6,如果把這些應(yīng)用的代碼重新梳理一遍并改造使之支持IPv6,跟重寫所帶來的工作量也差不了多少。騰訊幾年前為了讓QQ支持的注冊用戶數(shù)突破21億,即把其中的32位整數(shù)改為僅支持正數(shù),就修改了500多個(gè)功能模塊,130多萬行代碼,涉及到2 000多名程序員,耗時(shí)15個(gè)多月[2]。而如果讓QQ支持IPv6,把其中的IP地址字段進(jìn)行修改,同時(shí)相關(guān)模塊支持IPv6地址的管理,這個(gè)工作量將比前者更大,復(fù)雜性也更高!
第四,互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用依賴的基礎(chǔ)設(shè)施,服務(wù)器、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、防火墻、四層交換機(jī)、域名服務(wù)器(DNS)等過去只是為了支持IPv4而用,如果要把它們?nèi)可?jí)改造成支持IPv6將也是一項(xiàng)耗時(shí)巨長、投資巨大的工作。
第五,除了編碼外,IP地址在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中也被用來識(shí)別用戶的位置信息,以便向用戶可以更精準(zhǔn)地推送相關(guān)內(nèi)容,譬如一個(gè)北京的用戶登陸到互聯(lián)網(wǎng)上,應(yīng)用可以給他推送北京的天氣信息,而其中主要的判斷依據(jù)就是這個(gè)用戶的IP地址信息;過去多年,互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用根據(jù)IPv4的地址分配信息以及用戶的動(dòng)態(tài)訪問信息,建立起一個(gè)相對比較完備、比較準(zhǔn)確的地址庫,用來判斷用戶的位置信息,以便進(jìn)行內(nèi)容的推動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)就近性訪問的調(diào)度。然而,IPv6的使用量還很少,分配規(guī)則也不清晰,必將造成依賴IP地址作為位置標(biāo)識(shí)的很多互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用演進(jìn)到IPv6后造成很多功能的失效。
3 IPv6演進(jìn)中關(guān)鍵技術(shù)探討
因特網(wǎng)業(yè)務(wù)提供商(ICP)向IPv6演進(jìn)涉及的技術(shù)和方案多而復(fù)雜,包括業(yè)務(wù)應(yīng)用、接口、客戶端、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)層面,單單基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上就很難有一種理想的技術(shù)適合各種場景,滿足各種不同類型的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的IPv6改造。因此,人們制訂如下標(biāo)準(zhǔn)或原則來判斷不同的技術(shù)對于應(yīng)用IPv6改造的契合性,作為技術(shù)選擇的依據(jù):
(1)透明性。對于已有的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用無需改動(dòng)或者僅需少量的外掛式代碼的變化就可以支持IPv6,而無需全部的代碼遍歷并修改。
(2)兼容性。增加新的技術(shù)模塊或組件在支持IPv6的同時(shí)繼續(xù)支持IPv4。
(3)漸進(jìn)性。IPv6的功能可以逐步添加而無需只有整個(gè)應(yīng)用全部的代碼改造完成才可以使用。
這3個(gè)原則簡稱TCG,作為判定互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用IPv6演進(jìn)使用的技術(shù)手段的規(guī)則。
對于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的IPv6演進(jìn),本文從ICP的角度出發(fā),假設(shè)的場景是:支持IPv6協(xié)議的終端用戶通過電信運(yùn)營商的IPv6網(wǎng)絡(luò)來訪問互聯(lián)網(wǎng)公司自己的數(shù)據(jù)中心內(nèi)的應(yīng)用;考慮到兼容性,同時(shí)有IPv4的終端用戶也來訪問這些應(yīng)用;至于終端用戶和電信運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)如何支持IPv6或兼容IPv4,則不在本文的討論范圍。
根據(jù)以上假設(shè),下面介紹下在ICP的IPv6演進(jìn)中通常使用的3項(xiàng)技術(shù)方案:
(1)雙棧技術(shù)
雙棧技術(shù)采用應(yīng)用從前端接入到中間邏輯處理以及后端數(shù)據(jù)管理,乃至應(yīng)用本身的運(yùn)營支撐模塊全部改成IPv4和IPv6支持,整個(gè)應(yīng)用程序中凡是涉及到使用網(wǎng)絡(luò)地址編碼的部分,之前只是支持IPv4的格式,現(xiàn)在需要增加關(guān)于IPv6的支持,對于其中依賴IP地址作為位置信息標(biāo)識(shí)的還需要單獨(dú)建立IPv6的地址庫與位置的映射關(guān)系。同時(shí),該應(yīng)用路徑上所依賴的基礎(chǔ)架構(gòu)包括DNS、全局負(fù)載均衡設(shè)備(GSLB)、路由器、交換機(jī)、四層交換機(jī)、防火墻、分布式拒絕服務(wù)攻擊(DDoS)防護(hù)設(shè)備、后端的商業(yè)支持系統(tǒng)/運(yùn)營支持系統(tǒng)(BSS/OSS)都需要全部改造使之既支持IPv4,又支持IPv6。這項(xiàng)技術(shù)對于互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的改造非常徹底,但需要非常大的工作量,相當(dāng)于原有代碼的重寫,對于老的、源代碼缺乏維護(hù)的應(yīng)用比較難操作。
(2)地址翻譯
地址翻譯技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的前端接入模塊前部署一個(gè)NAT/PAT設(shè)備,把給應(yīng)用分配的IPv6地址部署在這個(gè)設(shè)備上,并把IPv6地址與老的IPv4地址的對應(yīng)關(guān)系也部署在這個(gè)設(shè)備上。當(dāng)IPv6的用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用時(shí),會(huì)經(jīng)過這個(gè)翻譯設(shè)備,把IPv6的源地址、目的地址轉(zhuǎn)換成一對IPv4地址對,去訪問真正的應(yīng)用服務(wù)器,應(yīng)用服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)包經(jīng)過翻譯設(shè)備時(shí),再轉(zhuǎn)換成真正的IPv6數(shù)據(jù)包,返回最終用戶。這項(xiàng)技術(shù)無需應(yīng)用進(jìn)行修改,只是需要在NAT/PAT設(shè)備上維護(hù)IPv6與IPv4的映射關(guān)系,對于應(yīng)用需要更多的地址信息的,在設(shè)備上提供映射關(guān)系的信息作為數(shù)據(jù)接口給到后端的應(yīng)用使用。這項(xiàng)技術(shù)同時(shí)也可以應(yīng)用在解決IPv4公網(wǎng)地址不足的場景,互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用使用的服務(wù)器全部配置私有IPv4地址,多個(gè)服務(wù)器對應(yīng)一個(gè)公網(wǎng)地址,通過采用不同的傳輸控制協(xié)議(TCP)端口進(jìn)行區(qū)分。
(3)應(yīng)用網(wǎng)關(guān)
應(yīng)用網(wǎng)關(guān)技術(shù)類似地址翻譯技術(shù),也是在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的前端接入模塊前部署應(yīng)用網(wǎng)關(guān)設(shè)備,前端支持用戶的IPv6訪問,后端的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用保持IPv4,應(yīng)用網(wǎng)關(guān)設(shè)備在兩邊做,把IPv6的數(shù)據(jù)包與IPv4的數(shù)據(jù)包進(jìn)行轉(zhuǎn)換。所不同的是應(yīng)用網(wǎng)關(guān)工作協(xié)議的第七層,把用戶的IPv6連接終結(jié)在網(wǎng)關(guān)設(shè)備上,同時(shí)建立跟后端互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器的新的IPv4連接,并在兩個(gè)連接間起到的作用,其最大的價(jià)值在于可以從應(yīng)用層識(shí)別應(yīng)用協(xié)議,并加以處理,可以針對IPv6與IPv4的轉(zhuǎn)換,提供更多應(yīng)用層的處理,包括內(nèi)容的過濾、安全控制以及應(yīng)用狀態(tài)的保持、轉(zhuǎn)換等等。應(yīng)用網(wǎng)關(guān)技術(shù)工作原理如圖2所示。應(yīng)用網(wǎng)關(guān)技術(shù)也可以應(yīng)用在IPv4與IPv6的用戶間進(jìn)行P2P的通信。
以上3種技術(shù)的TCG對比如表1所示。
對于ICP來講,通常存在不同模式的應(yīng)用,譬如純粹的基于超文本鏈接標(biāo)記語言(HTML)的Web應(yīng)用,基于客戶端的C/S結(jié)構(gòu)的應(yīng)用,核心模塊由第3方開發(fā)、BSS/OSS自己開發(fā)的應(yīng)用等等,不一而舉,難以采用一種統(tǒng)一的技術(shù)或方案進(jìn)行IPv6的演進(jìn)。
一個(gè)技術(shù)框架方案來支持不同種應(yīng)用的IPv6演進(jìn)如圖3所示。
圖中,IX為代表互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所在的數(shù)據(jù)中心同外部運(yùn)營商互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)路由器,A1、A2、A3、A4、A5、A6為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。6種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用綜合利用雙棧技術(shù)、應(yīng)用網(wǎng)關(guān)技術(shù)以及地址翻譯技術(shù)來實(shí)現(xiàn)IPv6的演進(jìn),A1、A2、A3無論是只支持IPv4、IPv6還是兩者都支持,都需要通過一個(gè)應(yīng)用網(wǎng)關(guān)被外面的用戶通過IPv4網(wǎng)絡(luò)或者IPv6網(wǎng)絡(luò)所訪問,應(yīng)用網(wǎng)關(guān)需要支持IPv4間、IPv6間以及IPv4與IPv6間的七層協(xié)議轉(zhuǎn)換,可以應(yīng)用在類似B/S結(jié)構(gòu)的Web類應(yīng)用,應(yīng)用的服務(wù)器無需采用公網(wǎng)地址;A5、A6兩種應(yīng)用,都已支持IPv6,可以直接被外面的IPv6用戶所訪問,而A4老的IPv4應(yīng)用需要經(jīng)過一層地址翻譯,才能被外面的IPv6所訪問。
經(jīng)過上述技術(shù)分析,結(jié)合諸如騰訊互聯(lián)網(wǎng)公司的實(shí)際業(yè)務(wù)情況,可以看出,IPv6改造采用的技術(shù)萬不可一刀切,一定是由簡入繁、多案并存、逐步過渡的方式。
4 IPv6演進(jìn)策略
互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用型態(tài)的多樣性,歷經(jīng)多年版本迭代的復(fù)雜性,決定了IPv6演進(jìn)的長期性與困難。因此,可以如下的原則確定演進(jìn)的策略與步驟:
(1)基礎(chǔ)架構(gòu)先行,應(yīng)用后至;首先在網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)、DNS等方面激活I(lǐng)Pv4、IPv6雙棧,所謂“先修路,后跑車”。
(2)應(yīng)用先易后難,逐步推進(jìn);優(yōu)先解決Web類的,邏輯簡單的應(yīng)用;而后解決平臺(tái)型的、C/S結(jié)構(gòu)的應(yīng)用;次之,解決代碼很久的應(yīng)用;最后,解決運(yùn)營支撐類的應(yīng)用。
(3)從試點(diǎn)開始,逐步推廣。
下面提供一個(gè)4步走的路線圖,供參考:
第一步,準(zhǔn)備:評估各項(xiàng)IPv6演進(jìn)技術(shù)的適配性、需要的環(huán)境,同步電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的節(jié)奏。
第二部,試點(diǎn):搭建一個(gè)IPv6演進(jìn)的試點(diǎn)平臺(tái),讓基礎(chǔ)架構(gòu)支持雙棧,準(zhǔn)備采用的各種IPv6演進(jìn)的技術(shù)模塊如雙棧、地址翻譯、應(yīng)用網(wǎng)關(guān)均部署,選取一兩個(gè)代表性的應(yīng)用進(jìn)行改造,并使之IPv6訪問。
第三步,梳理:把待改造的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)行梳理,應(yīng)用的型態(tài)、代碼量、代碼的質(zhì)量、對于IP地址的依賴情況等一一梳理清楚,并同準(zhǔn)備采用的演進(jìn)技術(shù)進(jìn)行對齊,確定各自的演進(jìn)工作量、復(fù)雜度與風(fēng)險(xiǎn)。
第四步,實(shí)施:根據(jù)第三步的梳理結(jié)果和制訂的演進(jìn)方案,進(jìn)行實(shí)施操作,并控制好演進(jìn)過程中的風(fēng)險(xiǎn)。
就騰訊公司而言,從2010年開始正式啟動(dòng)IPv6的演進(jìn)項(xiàng)目,成立了跨公司各個(gè)團(tuán)隊(duì)的聯(lián)合項(xiàng)目組,包括因特網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC)資源、業(yè)務(wù)應(yīng)用、運(yùn)營支撐、安全支持、政府關(guān)系多個(gè)部門在內(nèi)的專家一道來共同解決IPv6的演進(jìn),主要的進(jìn)展:
·構(gòu)建了一個(gè)包含200臺(tái)服務(wù)器規(guī)模的IPv6試驗(yàn)平臺(tái),這個(gè)平臺(tái)從網(wǎng)絡(luò)接入、路由器、防火墻、四層交換模塊(LVS)、網(wǎng)絡(luò)交換、服務(wù)器、操作系統(tǒng)等都端到端的支持雙棧協(xié)議,并接入了CERNET的IPv6網(wǎng)絡(luò)。
·在這個(gè)平臺(tái)上通過應(yīng)用網(wǎng)關(guān)的方式接入了及兩個(gè)公司的主應(yīng)用,并且修改了公司的域名服務(wù)器,使得這兩個(gè)域名自然的既支持IPv4的訪問,又支持IPv6的訪問。
·截至2012年底,試驗(yàn)平臺(tái)上的IPv6用戶數(shù)達(dá)200多萬戶,流量達(dá)到300 Mb/s。
下一步的計(jì)劃:
·按照中國國家發(fā)改委的IPv6演進(jìn)項(xiàng)目的要求以及中國電信、聯(lián)通、移動(dòng)三大運(yùn)營商的IPv6改造節(jié)奏,在深圳、上海、天津3地接入三大IPv6線路,支持應(yīng)用的雙棧連接。
·在2013年,完成5個(gè)主要網(wǎng)站類應(yīng)用、、、及的IPv6應(yīng)用支持改造,主要采用地址翻譯技術(shù)、應(yīng)用網(wǎng)關(guān)技術(shù),以及在部分模塊嘗試端到端雙棧技術(shù)。
·同步完成關(guān)于IPv6接入的DDoS防護(hù)、安全管理模塊的改造支持等。
·2014年后,啟動(dòng)客戶端應(yīng)用,包括QQ、微信等應(yīng)用的IPv6遷移改造工作。
·2015年后,啟動(dòng)騰訊公司平臺(tái)上合作的第三方應(yīng)用的IPv6遷移改造工作。
5 結(jié)束語
IPv4地址分配殆盡,向IPv6演進(jìn)是唯一可行之路,在此基礎(chǔ)上人們將推動(dòng)下一代互聯(lián)網(wǎng)朝著普遍可達(dá)、端到端服務(wù)質(zhì)量可期的目標(biāo)走。雙棧、地址翻譯、應(yīng)用網(wǎng)關(guān)等都能幫助IPv6的演進(jìn),然而,不同型態(tài)的應(yīng)用,不同質(zhì)量的應(yīng)用,會(huì)使得IPv6的改造采用的技術(shù)方案、實(shí)施的復(fù)雜性不同。準(zhǔn)備-試點(diǎn)-梳理-實(shí)施,4步走的路線圖可以幫助控制IPv6演進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn),使得整個(gè)演進(jìn)過程有序進(jìn)行。
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【關(guān)鍵詞】5G通信技術(shù);推動(dòng);物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈;發(fā)展
預(yù)計(jì)5G到2020年會(huì)迎來商用時(shí)代,由此也會(huì)促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)。無線通訊技術(shù)發(fā)展至今,4代的變革均已經(jīng)實(shí)現(xiàn),且每代的革新在一定程度上都促進(jìn)了傳輸率的顯著提高、網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬、通信方式更靈活、通信質(zhì)量和智能化程度更高。同時(shí)與4G相比,5G的傳輸速度會(huì)成十倍和百倍的速度提升,無線通信的海量需求在此基礎(chǔ)上都能夠獲得有效解決,“萬物互聯(lián)”的情況也可以得到真正的實(shí)現(xiàn)。
15G通信蓄勢待發(fā),且為推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)
每一代無線移動(dòng)通信的更新在一定程度上都取得了重大變革,發(fā)展至今4代革新均已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。蜂窩網(wǎng)方式是其最基本和最主要的一種方式,率先由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室提出。1G、2G、3G以及4G在一定程度上促進(jìn)語音和圖片質(zhì)量的顯著提升,已經(jīng)從簡單的語音實(shí)現(xiàn)了到清晰語音的轉(zhuǎn)化,由此極大的改變了運(yùn)營商的業(yè)務(wù),基于5G所具備的網(wǎng)速更高,它的誕生將會(huì)促進(jìn)移動(dòng)通信發(fā)生翻天覆地的變化,人們的日常生活也能夠徹底的改變?,F(xiàn)階段,5G網(wǎng)絡(luò)的功能在一定程度上實(shí)現(xiàn)了迅速的升級(jí),其中所包含的一組關(guān)鍵技術(shù)主要有大規(guī)模的天線陣列、新型多址、新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、超密集的組網(wǎng)以及全頻譜的接入等,以此針對各種場景的不同需求都能夠想方設(shè)法的獲得極大滿足。針對《5G網(wǎng)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》白皮書,5G最基本的三個(gè)主要連接數(shù)密度、時(shí)延以及用戶體驗(yàn)率;其所具備的四個(gè)技術(shù)場景主要有連續(xù)廣域覆蓋、熱點(diǎn)高容量、低功率大連接以及低時(shí)耗高可靠,1.1廣域覆蓋的連接作為移動(dòng)通信最基本的一種覆蓋方式,其目的主要是為了保證用戶業(yè)務(wù)的連續(xù)性和移動(dòng)性為主,提供給廣大用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)為無縫的高速業(yè)務(wù)。目前,將100Mbps以上的體驗(yàn)速率隨時(shí)隨地的提供給廣大用戶是該場景所面臨的主要挑戰(zhàn)。1.2熱點(diǎn)高容量該場景一般位于局部熱點(diǎn)區(qū)域中,提供給用戶較高的數(shù)據(jù)傳輸速率,為此流量密度的極高要求都能夠獲得極大滿足?,F(xiàn)階段,該場景所面臨的挑戰(zhàn)主要有數(shù)十Gbps峰值速率、1Gbps的用戶體驗(yàn)速率。1.3低功耗寬連接該場景的應(yīng)用領(lǐng)域以采集數(shù)據(jù)和傳感為目標(biāo),具體包括環(huán)境監(jiān)測、深林防火、智能化農(nóng)業(yè)以及智慧城市等,特點(diǎn)主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)包較小、功耗低以及海量連接等。同時(shí),該類終端的范圍廣、數(shù)量多,網(wǎng)路的連接能力超過千億,并且還要盡量滿足100萬個(gè)/km2的連接數(shù)密度指標(biāo),以此才能夠最大限度的降低終端的功耗與成本。1.4低延時(shí)高可靠該場景主要面對的領(lǐng)域主要是那些具備特殊應(yīng)用要求的垂直行業(yè)。如車聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)控制,由于該類用戶對于可靠性和時(shí)延的要求非常高,為此需要將100%的業(yè)務(wù)可靠性和毫秒級(jí)端到端時(shí)延提供給廣大的用戶。
2物聯(lián)網(wǎng)前景廣闊,5G將有望2020年進(jìn)入商業(yè)化
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)極大的驅(qū)動(dòng)了移動(dòng)通信的順利發(fā)展,以此便可以有效拓寬5G的發(fā)展前景,當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)在一定程度上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對傳統(tǒng)通信業(yè)務(wù)模式的顛覆,用戶所享受的體驗(yàn)都是前所未有的,且給人們的日常生活帶來了非常深刻的影響。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)在未來的發(fā)展中會(huì)不斷的優(yōu)化和升級(jí)人類社會(huì)的信息交互方式,帶給廣大用戶一種身臨其境的感受,諸如移動(dòng)云、超高清視頻、增強(qiáng)和虛擬現(xiàn)實(shí)等,由此會(huì)一種超千倍的速度促進(jìn)移動(dòng)流量增加,引發(fā)新一輪的產(chǎn)業(yè)與技術(shù)變革。同時(shí),物聯(lián)網(wǎng)的存在促使移動(dòng)通信服務(wù)范圍的有效拓展,基于人與人之間逐漸拓展到人與物、物與物之間,甚至在更廣闊的領(lǐng)域和行業(yè)中滲透。隨著新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn),由此會(huì)爆發(fā)式的促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的增長,數(shù)以千計(jì)的設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò),“萬物互聯(lián)”得以實(shí)現(xiàn),締造出規(guī)模較大的新興產(chǎn)業(yè),重新煥發(fā)移動(dòng)通信的活力。另外,海量設(shè)備的連接與多樣化的物聯(lián)網(wǎng)在一定程度上勢必給相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)帶來一系列新的技術(shù)挑戰(zhàn)。如廣東省現(xiàn)在各運(yùn)營商利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)開展的移動(dòng)支付業(yè)務(wù)、物流行業(yè)基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的車輛/貨物智能管理系統(tǒng)、以及運(yùn)營商與汽車制造商合作推出的基于移動(dòng)通信系統(tǒng)的車載信息網(wǎng)絡(luò)等,都是將移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)。
35G標(biāo)準(zhǔn)加速推進(jìn)
(1)2015年TIU便將制定5G的國際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)備工作成功啟動(dòng),首先就其技術(shù)方面的性能需求與評估方法進(jìn)行了科學(xué)的研究,并且將候選技術(shù)的所具備的各項(xiàng)評估指標(biāo)和性能需求一一的明確下來,在此基礎(chǔ)上提交模板最初形成;2017年ITU-R會(huì)正式發(fā)出IMT-2020技術(shù)征集方案的通知與邀請函,由此正式啟動(dòng)征集5G候選技術(shù);2008年正式啟動(dòng)5G技術(shù)評估及標(biāo)準(zhǔn)化;2020年底預(yù)計(jì)會(huì)正式形成商用能力。(2)制定IEEE3G/4G淮的機(jī)構(gòu)———IEEE802標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì),根據(jù)自身的優(yōu)勢可以實(shí)現(xiàn)對下一代無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的積極研究,希寄于5G技術(shù)體系的成功整合。我國的5G試驗(yàn)主要分兩步走,以此將建立我國在5G產(chǎn)業(yè)中的主導(dǎo)權(quán)。①技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)階段(2015~2018年):主要是在中國信息通信研究院的帶領(lǐng)下,各種企業(yè)共同參與,如運(yùn)營和設(shè)備企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等;②產(chǎn)品研發(fā)試驗(yàn)階段(2018~2020年):以國內(nèi)運(yùn)營企業(yè)領(lǐng)導(dǎo),各個(gè)設(shè)備企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)共同參與,在5G時(shí)代我國希望更加具有話語權(quán),致力于我國移動(dòng)通信技術(shù)引導(dǎo)5G時(shí)代的發(fā)展而為之進(jìn)行不斷的努力。
>> 基于MQTT協(xié)議的移動(dòng)IM系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于MQTT協(xié)議與Android技術(shù)的跨平臺(tái)訪客管理系統(tǒng) 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的科普宣傳系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于"互聯(lián)網(wǎng)+"的移動(dòng)護(hù)士站系統(tǒng)設(shè)計(jì) 移動(dòng)應(yīng)用的消息推送與MQTT協(xié)議 基于互聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)自動(dòng)灌溉控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)推送設(shè)計(jì)與開發(fā) 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的物流信息公共平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開發(fā) 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的輸變電巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā) 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高校食堂特色訂餐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的工程現(xiàn)場管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的輿情預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的廚房氣體檢測與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的班級(jí)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的社交軟件設(shè)計(jì) 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的WebService開發(fā)設(shè)計(jì) 基于互聯(lián)網(wǎng)的嵌入式環(huán)境信息監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于互聯(lián)網(wǎng)的船體分段智能建造車間信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的電信業(yè)務(wù)開通透明化系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的“移動(dòng)智慧校園”設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 常見問題解答 當(dāng)前所在位置:l。
如果“biaozhi”為空,“l(fā)ianjiedata”不為空,則判斷為第一種情況;如果“biaozhi”為空,且“l(fā)ianjiedata”也為空,則判斷為第二種情況;如果“biaozhi”不為空,則判斷為第三種情況。
5.5增強(qiáng)用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)
(1)服務(wù)啟動(dòng)/停止。在長期的推廣使用中,不至于讓用戶反感,服務(wù)設(shè)計(jì)為可由用戶隨意開啟或者停止。在服務(wù)被用戶停止或者網(wǎng)絡(luò)中斷期間,如果有信息被推送過來,用戶將不能接收。離線推送功能可以保證這些信息在用戶再次開啟服務(wù)或者網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后可以立即被送達(dá)用戶。
(2)按鈕操作語音提示。為了提升用戶體驗(yàn)效果,加入按鈕操作語音提示功能。用戶點(diǎn)擊按鈕,同時(shí)自動(dòng)播放預(yù)先存儲(chǔ)的語音提示。為了縮短播放延遲,本系統(tǒng)調(diào)用Android的SoundPool類來實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了一個(gè)音頻文件加載“監(jiān)聽器”,保證語音提示加載完成之后才能調(diào)用SoundPool類,以防止出現(xiàn)加載空值錯(cuò)誤。
(3)開機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)。本系統(tǒng)“截獲”Android啟動(dòng)時(shí)發(fā)出的系統(tǒng)廣播,繼承BroadcastReceiver類,重寫onReceive方法,當(dāng)接收到的Intent符合ACTION_BOOT_COMPLETED(即系統(tǒng)廣播的內(nèi)容)時(shí),啟動(dòng)本系統(tǒng)的首個(gè)Activity。
6系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行
6.1參數(shù)配置
6.2APP客戶端調(diào)試
下載APP客戶端的apk安裝包至Android手機(jī)進(jìn)行安裝。安裝完成后,打開APP,首先輸入用戶授權(quán)碼,只需要輸入一次,授權(quán)信息將會(huì)被保存,再次打開APP,直接運(yùn)行。APP客戶端運(yùn)行后的界面如圖2所示。
7結(jié)語
本系統(tǒng)的服務(wù)控制權(quán)完全在管理者手中,可以統(tǒng)計(jì)用戶對信息接收情況的反饋(依據(jù)設(shè)備識(shí)別碼唯一性),準(zhǔn)確掌握用戶對信息效果的反應(yīng)情況。它不僅能做到大面積統(tǒng)一推送,還可以做到定點(diǎn)準(zhǔn)確推送。對信息區(qū)分各類人群(依據(jù)安裝不同客戶端的主題分類),不同信息有選擇地推送給不同的人群。本系統(tǒng)具有操作簡單、實(shí)用方便、適用廣泛、節(jié)省網(wǎng)絡(luò)流量和電池電量的特點(diǎn),可以推送文字、圖片等多種形式,自動(dòng)提醒用戶,只要用戶手機(jī)可上網(wǎng),每個(gè)用戶能夠幾乎同時(shí)實(shí)時(shí)收到信息,還可以靈活用于各種通知、宣傳文件精神、便民生活消息、轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)事新聞和網(wǎng)頁鏈接、聯(lián)絡(luò)人員、休閑娛樂、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。如果將信息服務(wù)質(zhì)量(QoS)O置為0,本系統(tǒng)可以應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)通信中,例如在智能家居環(huán)境下,將傳感器監(jiān)測到的家用機(jī)器人的工作狀態(tài)推送到辦公室里的PDA上并顯示出來。后續(xù)工作還需要美化人機(jī)交互界面,形成更加人性化的布局。
圖2APP客戶端運(yùn)行界面圖3編輯、推送信息
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專題:新一代寬帶移動(dòng)通信創(chuàng)新技術(shù)專題導(dǎo)讀
IMT-Advanced系統(tǒng)中的自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
IMT-Advanced協(xié)作多點(diǎn)傳輸技術(shù)——信道互異性校準(zhǔn)
IMT-Advanced協(xié)作中繼的網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)
LTE-Advanced系統(tǒng)中繼技術(shù)進(jìn)展
中興通訊與美國CPES研發(fā)中心建立戰(zhàn)略合作
IMT-Advanced跨層優(yōu)化技術(shù)
IMT-Advanced增強(qiáng)多媒體多播技術(shù)
LTE-Advanced中的載波聚合技術(shù)研究
LTE多媒體廣播多播業(yè)務(wù)關(guān)鍵技術(shù)研究
分布式多天線技術(shù)研究
LTE商用策略與挑戰(zhàn)
廣西北部灣CDMA海面覆蓋研究
基于奇異值分解的TD-HSPA+系統(tǒng)賦形算法研究
具備云計(jì)算特性的業(yè)務(wù)交付平臺(tái)及其關(guān)鍵技術(shù)研究
光正交頻分復(fù)用技術(shù)及其應(yīng)用(2)
2012年第1—3期專題征文
2012年第1—6期專題計(jì)劃
中國災(zāi)備標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)技術(shù)
重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用
網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)容錯(cuò)編碼技術(shù)進(jìn)展
一種廣域網(wǎng)環(huán)境下的分布式冗余刪除存儲(chǔ)系統(tǒng)
云災(zāi)備關(guān)鍵技術(shù)
無線自組織應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的入網(wǎng)管理
無線自組織應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的多信道介質(zhì)訪問控制
支持應(yīng)急通信的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)QoS技術(shù)
信息空間的形成和發(fā)展
10GPON技術(shù)發(fā)展應(yīng)用
下一代互聯(lián)網(wǎng)中名系統(tǒng)的研究
物聯(lián)網(wǎng)與泛在智能(2)
《中興通訊技術(shù)》2011年第1-3期專題征文
訂閱通知
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專題:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
傳感網(wǎng)分簇算法研究及其進(jìn)展
面向WLAN的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)設(shè)備及其接入機(jī)制
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)內(nèi)信息處理技術(shù)
傳感器網(wǎng)絡(luò)小波數(shù)據(jù)壓縮算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
無線傳感網(wǎng)與因特網(wǎng)融合技術(shù)
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車輛傳感器網(wǎng)絡(luò)研究
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用
IPv6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究及其應(yīng)用
NGN領(lǐng)域的進(jìn)展和展望
中興通訊推出超大容量集群路由器全面采用自研芯片
一種適用于寬帶無線城域網(wǎng)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的分組調(diào)度算法
100G以太網(wǎng)技術(shù)和應(yīng)用
新一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)(2)
中興通訊高級(jí)論壇舉行產(chǎn)學(xué)研共瞻通信趨勢
中興通訊打造交流平臺(tái)專家共議產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢
2010年第1—3期專題征文
關(guān)鍵詞:關(guān)鍵詞:現(xiàn)代物流,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),射頻識(shí)別技術(shù),GPS技術(shù)
中途分類號(hào):TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1. 引言
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞?,大大提高人們的生活質(zhì)量和效率。物流關(guān)系著現(xiàn)代人生活的衣食住行,其發(fā)展關(guān)系著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的方方面面。廣泛推廣和應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),不僅可以完善和優(yōu)化物流供應(yīng)鏈管理體系,實(shí)現(xiàn)物流管理的合理化,而且在提高物流效率、降低物流成本、優(yōu)化資源配置等方面具有積極的推動(dòng)作用。為帶動(dòng)物流行業(yè)的全面發(fā)展,研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流行業(yè)的應(yīng)用勢在必行。
2. 物聯(lián)網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)
2.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念
物聯(lián)網(wǎng)的概念起源于由RFID(射頻識(shí)別)對所有物品進(jìn)行標(biāo)識(shí)并利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別和管理。經(jīng)過不斷擴(kuò)充、延展、完善,現(xiàn)在人們普遍接受的物聯(lián)網(wǎng)概念是指通過信息傳感設(shè)備,運(yùn)用射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)、全球定位系統(tǒng)、激光掃描等技術(shù),按照約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進(jìn)行信息交換和通訊,以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。
2.2 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括射頻識(shí)別技術(shù),傳感技術(shù),網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)和數(shù)據(jù)的挖掘與融合技術(shù)。
(1)射頻識(shí)別技術(shù)
射頻識(shí)別也被稱為電子標(biāo)簽,是利用射頻信號(hào)及其空間耦合傳輸特性,通過無線電信號(hào)實(shí)現(xiàn)對靜態(tài)或移動(dòng)待識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別,并讀寫相關(guān)無線數(shù)據(jù)的無線通訊技術(shù)。信息讀寫設(shè)備向帶有電子標(biāo)簽的物品發(fā)出射頻信號(hào),激活電子標(biāo)簽,使其憑借感應(yīng)電流所獲得的能量釋放存儲(chǔ)在芯片中的物品信息,完成對物品的管理和控制。
(2)傳感技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)使用的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是傳感技術(shù),作為信息獲取的重要手段,主要是通過傳感器、傳感節(jié)點(diǎn)和電子標(biāo)簽等方式完成。集成化微型化傳感器,能夠嵌入到任何物體中,并協(xié)作對其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測,然后將采集到的信息無線上傳,從而實(shí)現(xiàn)泛在傳感。傳感節(jié)點(diǎn)具有感知、計(jì)算和通信能力,可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸。
(3)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)信息安全可靠的傳送,涉及到遠(yuǎn)程通信和近距離通信兩個(gè)方面。遠(yuǎn)程通信方面主要包括IP互聯(lián)網(wǎng)、2G/3G移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、互聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)、網(wǎng)關(guān)等技術(shù)。近程方面主要包括WIFI、藍(lán)牙、ZigBee、RFID和UWB等技術(shù)。
(4)數(shù)據(jù)的挖掘與融合技術(shù)
P2P、云計(jì)算等分布式計(jì)算技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)提供了新的高效率計(jì)算模式,可以從海量的數(shù)據(jù)中及時(shí)挖掘出隱藏、有效的信息,同時(shí)還可以解決各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)或多個(gè)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的融合問題,具有相對可靠的數(shù)據(jù)中心,能夠輕松實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享。
3. 現(xiàn)代物流及其發(fā)展現(xiàn)狀
3.1 現(xiàn)代物流的概念與特征
現(xiàn)代物流(modern times Logistics)指的是將信息、運(yùn)輸、倉儲(chǔ)、庫存、裝卸搬運(yùn)以及包裝等物流活動(dòng)綜合起來的一種新型的集成式管理,其任務(wù)是盡可能降低物流的總成本,為顧客提供最好的服務(wù)。
現(xiàn)代物流的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出全球化、多功能化、系統(tǒng)化、信息化和標(biāo)準(zhǔn)化的特征,其中信息化是現(xiàn)代物流的核心?,F(xiàn)代物流具有技術(shù)現(xiàn)代化的特點(diǎn),使得計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、語音識(shí)別技術(shù)等得到普遍應(yīng)用;組織網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn),使分散的物流單體形成網(wǎng)絡(luò),以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)與流通的需要;信息電子化的特點(diǎn),即庫存與運(yùn)輸不可控等風(fēng)險(xiǎn)大大降低,從而可以加強(qiáng)供應(yīng)商、物流商、批發(fā)商、零售商在組織物流過程中的協(xié)調(diào)和配合以及對物流過程的控制;管理智能化的特點(diǎn),這也需要計(jì)算機(jī)軟硬件的支撐。這些特點(diǎn),主要借助借助物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn),使其在物流行業(yè)的應(yīng)用有了廣泛的前景。
3.2 我國現(xiàn)代物流發(fā)展的現(xiàn)狀
進(jìn)入21世紀(jì)以來,中國物流業(yè)服務(wù)水平顯著提高,交通設(shè)施規(guī)模迅速擴(kuò)大,技術(shù)設(shè)備更新?lián)Q代,總體規(guī)模快速增長。但是,我國物流業(yè)尚存在無序發(fā)展?fàn)顟B(tài),在效率上,我國企業(yè)物流設(shè)施分建,降低了資源利用率,存在重復(fù)運(yùn)輸、浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象。在層次上,我國企業(yè)很大程度上仍把物流與運(yùn)輸?shù)韧曋J(rèn)為物流就是把物品從此處運(yùn)往彼處。
因此,我國物流業(yè)的完善提高將會(huì)是一個(gè)漸進(jìn)過程。而在這個(gè)過程中,采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)取代傳統(tǒng)技術(shù),并與其它信息技術(shù)相結(jié)合是現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
4. 現(xiàn)代物流常用的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
在物流行業(yè)中,為了對物流中品種繁多、形狀各異的貨物進(jìn)行識(shí)別、追蹤、計(jì)數(shù)、分類、揀選,常采用RFID技術(shù)、激光技術(shù)、紅外技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)等。為了對物流中移動(dòng)、變換不定的物品進(jìn)行定位、追蹤、監(jiān)測,常采用GPS技術(shù)、GIS技術(shù)、RFID技術(shù)、車載視頻技術(shù)等。而感知、識(shí)別和監(jiān)測特殊物品的性能及狀態(tài)時(shí),常采用傳感器技術(shù)。
在大范圍物流運(yùn)輸?shù)墓芾砼c調(diào)度中,常采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GPS技術(shù)、GIS技術(shù),并與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、智能調(diào)度技術(shù)、優(yōu)化運(yùn)籌技術(shù)等結(jié)合,實(shí)現(xiàn)物流運(yùn)輸、車輛配貨與調(diào)度管理的智能化、可視化。在區(qū)域范圍內(nèi)的物流管理與運(yùn)作中,常采用局域網(wǎng)網(wǎng)技術(shù)和無線局域網(wǎng)技術(shù),并與ERP技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)等結(jié)合,實(shí)現(xiàn)物流管理的透明化、專業(yè)化。在以倉儲(chǔ)為核心的物流中心的物流系統(tǒng)作業(yè)與運(yùn)籌中,常采用現(xiàn)場總線技術(shù)、無線局域網(wǎng)技術(shù)并與自動(dòng)控制技術(shù)、智能機(jī)器人技術(shù)、智能信息管理系統(tǒng)技術(shù)、移動(dòng)計(jì)算技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等結(jié)合,實(shí)現(xiàn)在儲(chǔ)貨物的智能調(diào)配,以及有限倉庫空間的最大利用。在網(wǎng)絡(luò)通信方面和智能平臺(tái)領(lǐng)域,常采用無線移動(dòng)通信技術(shù)、3G技術(shù)、M2M技術(shù)、智能計(jì)算技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)等。
然而,現(xiàn)代物流系統(tǒng)是在一個(gè)移動(dòng)中的復(fù)雜的大系統(tǒng),在其作業(yè)中,既有存儲(chǔ)和移動(dòng),又有交換與分揀,既有包裝和組合,又有拆分與揀選。既有廣域的物流運(yùn)輸與調(diào)度,也有局域的物流運(yùn)作與管理,面對這些復(fù)雜、流動(dòng)的物品,要實(shí)現(xiàn)在“物流”過程中的物聯(lián)網(wǎng),需要多種技術(shù)的集成應(yīng)用。
5.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流各環(huán)節(jié)的應(yīng)用
物聯(lián)網(wǎng)的概念脫胎于物流行業(yè),其發(fā)展是跟物流行業(yè)密不可分的,將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在物流行業(yè)可推進(jìn)物流信息化發(fā)展,整合物流供應(yīng)鏈環(huán)節(jié),降低物流倉儲(chǔ)成本,并提高物流各環(huán)節(jié)的效率。
5.1生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)
采用物聯(lián)網(wǎng)中的感知技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)線上的在制品的數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控, 即將讀寫器植入在流水線中移動(dòng)的物料、半成品、成品上,并設(shè)置信號(hào)處理裝置,它通過適當(dāng)?shù)姆绞綄⒉杉降男畔l(fā)送到物流管理中心。從而可以完成生產(chǎn)線的自動(dòng)化運(yùn)作,實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)線上的在制品進(jìn)行全程自動(dòng)跟蹤和識(shí)別,加強(qiáng)了對質(zhì)量的控制與追蹤,減少人工識(shí)別的成本和出錯(cuò)率。
5.2車輛運(yùn)輸環(huán)節(jié)
結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),根據(jù)地理位置信息和企業(yè)的實(shí)際狀況,給企業(yè)提供優(yōu)化的物流運(yùn)輸路線信息,輔助管理人員決策。將定位標(biāo)簽貼在運(yùn)輸車輛和貨物上,并與傳感器連接,實(shí)時(shí)采集運(yùn)輸過程中貨物的溫度、濕度、壓力等必要信息,監(jiān)測其狀態(tài),當(dāng)溫度過高或濕度過大等一切不利因素發(fā)生時(shí),自動(dòng)報(bào)警。然后將定位標(biāo)簽GPS和GPRS和連接,對運(yùn)輸途中的車輛、貨物實(shí)現(xiàn)定位,使企業(yè)能實(shí)時(shí)了解貨物目前所處的位置,將其數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到物流服務(wù)中心,實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸貨物、線路、時(shí)間的可視化跟蹤管理。
5.3物流倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)
借助于物聯(lián)網(wǎng)的射頻識(shí)別技術(shù),對貨物在入庫、出庫、庫存的盤點(diǎn)過程中的信息進(jìn)行采集,確認(rèn)貨物相關(guān)信息。通過讀寫器自動(dòng)識(shí)別各地貨源的電子標(biāo)簽,按照計(jì)劃指定的庫位自動(dòng)分揀進(jìn)行存儲(chǔ),并在物流中心作好相關(guān)的業(yè)務(wù)處理工作,這樣能使倉庫利用率達(dá)到最大。庫存盤點(diǎn)時(shí),對已損壞、變質(zhì)的貨物進(jìn)行相關(guān)處理工作,并修改存儲(chǔ)貨物的信息,使庫存信息保持準(zhǔn)確性。
5.4配送分銷環(huán)節(jié)
在這一環(huán)節(jié),采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),及時(shí)準(zhǔn)確的定位貨物,縮短了揀選分發(fā)時(shí)間,可以更加高效。在中央配送中心安裝閱讀器,自動(dòng)識(shí)別各地運(yùn)輸車輛的電子標(biāo)簽上的內(nèi)容,并將這些信息與發(fā)貨記錄進(jìn)行核對以檢測出可能的錯(cuò)誤,然后根據(jù)貨物信息自動(dòng)分揀出應(yīng)卸下的貨物,并將標(biāo)簽內(nèi)容更新為最新的商品存放地點(diǎn)和狀態(tài),最后按照規(guī)劃的線路一路分發(fā)直到客戶手中。
5.5銷售物流環(huán)節(jié)
利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對銷售全過程進(jìn)行有效控制和跟蹤,可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)在銷售過程中的利益最大化。智能標(biāo)簽可以監(jiān)控某些時(shí)效性強(qiáng)的商品的有效期限,RFID系統(tǒng)可以利用在商店付款臺(tái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掃描和計(jì)費(fèi),從而取代人工收款,減少出錯(cuò)。在物品售出后,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)大的監(jiān)控能力,對客戶提供物品跟蹤以及檢索服務(wù),以防在流通中出現(xiàn)失誤以及質(zhì)量問題,如果出現(xiàn)則及時(shí)采取應(yīng)對措施,完善物流服務(wù),提高客戶的滿意指數(shù)。通過物聯(lián)網(wǎng),可以追蹤和分析每個(gè)客戶的信息,進(jìn)而了解整個(gè)市場的走勢,物流企業(yè)可以預(yù)測物流需求和服務(wù)時(shí)機(jī),從而使其更好地開展工作。
6. 結(jié)束語
本文主要選取物聯(lián)網(wǎng)及現(xiàn)代物流進(jìn)行了一些針對性的研究工作,隨著中國物流產(chǎn)業(yè)的振興,將帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將獲得巨大發(fā)展,預(yù)計(jì)未來幾年,中國物流領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用必將進(jìn)入快速發(fā)展通道,同時(shí),物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也必將成為現(xiàn)代物流中信息的第一要素。
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