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【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)通信;紅外無線通信;近距離通信
中圖分類號:TN92 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2015)05(a)-0000-00
我國電子技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中,紅外無線通信技術(shù)也得到了快速的發(fā)展,在多個領(lǐng)域中均有應(yīng)用。紅外光譜涉及的區(qū)域較寬,所以不會受到無線管理協(xié)會的約束,而且紅外線并不會穿越不透明物體,安全性也有較大提升,以紅外載波作為基礎(chǔ)的無線通信技術(shù),在國際會議與各大企業(yè)中均有應(yīng)用,其安全性明顯高于其他常用的無線通信技術(shù)。傳統(tǒng)射頻線路存在較大的接受幅度波動現(xiàn)象,而使用紅外載波技術(shù)則不會出現(xiàn)這種問題,非常適用于各種場合。
1紅外無線通信原理
紅外無線通信設(shè)備包括發(fā)射設(shè)備、信號通道、接收設(shè)備,發(fā)射設(shè)備包括編碼器與發(fā)射器,接收器設(shè)備包括探測器與解碼器。紅外無線通信系統(tǒng)以雙向通道作為基礎(chǔ)通信方式,而紅外無線通信系統(tǒng)可以結(jié)合發(fā)射器與探測器,組成紅外收發(fā)器,而編碼器與解碼器則可以組成紅外控制器。紅外無線通信設(shè)備主要通過收發(fā)器、控制器、信號通道共同組成,信號以控制器進行編碼,之后由收發(fā)器發(fā)射已經(jīng)完成編碼的信息,由另一部設(shè)備的收發(fā)器接收信息,并且通過控制器完成解碼轉(zhuǎn)化,最終進行信號的輸出。
2室內(nèi)紅外傳輸性能對比
目前常用的紅外傳輸方式可以根據(jù)收發(fā)器角度進行區(qū)分,分別為定向與非定向兩種連接方式,也可以根據(jù)傳輸方式將其分為直射與非直射兩種連接方式。定向連接方式是穩(wěn)定性最佳的系統(tǒng)傳輸方式,可以降低路徑損耗,但是這種傳輸方式需要保證發(fā)射設(shè)備與接收設(shè)備處于固定位置,在移動性多媒體設(shè)備中并不適用。非定向連接活動性強,適用于多種活動中的信號傳輸,適用于多媒體設(shè)備開發(fā)工作。通過混合兩種連接方法的模式,既可以滿足設(shè)備的穩(wěn)定性,還可以滿足收發(fā)器的信號發(fā)送視角要求。直射連接可以有效提高系統(tǒng)功率效應(yīng),降低系統(tǒng)多路傳輸時出現(xiàn)的失真現(xiàn)象。非直射連接的耐用性較強,可以實現(xiàn)繞過障礙的載波傳輸功能。定向直射連接的功率主要集中在狹窄的紅外光束之中,可以使系統(tǒng)功率得到有效提升,使接收器在視角較低的情況下接受數(shù)據(jù)。但是使用定向直射連接方法,存在一定的多路失真現(xiàn)象,而且發(fā)射設(shè)備與接收設(shè)備不能存在障礙,該連接方式固定位置,并且進行設(shè)備校準(zhǔn)?;旌戏侵鄙浞椒▌t解決了定向直射連接的問題,但是該方法仍然存在多路失真現(xiàn)象,在傳輸區(qū)域增加的同時,多路失真問題也會更加嚴(yán)重。漫反射連接使用非定向的非直射連接方式,也是紅外通信研究中最為常用的連接結(jié)構(gòu),該方式無需校準(zhǔn)發(fā)射設(shè)備與接受設(shè)備,并不需要直射完成連接,而是通過地面、墻面漫反射現(xiàn)象,將紅外載波發(fā)送到任何區(qū)域。該方法的實用性要超過其他連接方法,而且耐用性較高,但是該方法多路失真現(xiàn)象較為嚴(yán)重,而且路徑損耗要超出直射方式。
3應(yīng)用限制
3.1紅外發(fā)射強度
如果紅外線頻率過高,就會導(dǎo)致人類眼睛與皮膚受到損傷,所以在設(shè)置紅外無線通信時,需要嚴(yán)格控制紅外發(fā)射強度,在著位速率上升的情況下,為了滿足信號傳遞的距離,就會需要加強紅外發(fā)射光強。為了保證紅外發(fā)射效果不會影響人類身體健康,在選擇紅外發(fā)射強度時,必須滿足IEC836-2發(fā)射限制,目前我國紅外數(shù)據(jù)協(xié)會規(guī)定,紅外設(shè)備發(fā)射強度應(yīng)維持在450mW/sr以下。
3.2紅外通信環(huán)境
紅外無線通信技術(shù)需要一定的環(huán)境要求,在正常的環(huán)境中,太陽、白熾燈、熒光燈都會影響紅外數(shù)據(jù)的傳輸。太陽光的影響區(qū)域較大,在510nm-1200nm均有一定影響,熒光燈影響波長為610nm,白熾燈影響帶寬較大,在1100nm時影響最大。因為環(huán)境的限制,決定了無線通信系統(tǒng)應(yīng)用范圍受到一定限制。
4紅外無線設(shè)備局域網(wǎng)架構(gòu)
進行紅外無線設(shè)備局域網(wǎng)架構(gòu)時,需要使用PC、紅外收發(fā)器、紅外控制器相互連接,個人便攜設(shè)備與終端設(shè)備通過紅外收發(fā)站進行信號的傳輸,一般局域網(wǎng)應(yīng)使用一臺主機與三臺分機共同組成。主機與分機可以快速進行數(shù)據(jù)的傳輸,而PC機數(shù)據(jù)可以直接在外置存儲器進行儲存,通過紅外收發(fā)器與控制器進行紅外信號的檢測與產(chǎn)生,并且可以生成滿足通信要求的紅外線信號,通過控制器完成數(shù)字信號的編碼與解碼。紅外發(fā)射設(shè)備包括發(fā)射器與編碼器,紅外接收設(shè)備則使用探測器與解碼器組成,在控制器完成信息的編碼后,紅外控制器將數(shù)據(jù)通過收發(fā)器發(fā)送,在其它設(shè)備檢測到信號后,通過解碼器完成數(shù)據(jù)解碼,并且通過設(shè)備完成數(shù)字信號輸出。便攜設(shè)備可以與收發(fā)站實現(xiàn)無線通信,使數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣鹊玫接行嵘掖蠖鄶?shù)設(shè)備均安裝了紅外接口,所以近距離紅外通信功能完全可以在小型移動設(shè)備中使用。
5結(jié)語
在紅外無線通信技術(shù)不斷發(fā)展的過程中,近距離紅外無線通信技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用,尤其是無線局域網(wǎng)的應(yīng)用,已經(jīng)在許多行業(yè)得到應(yīng)用。通過紅外無線通信技術(shù),可以實現(xiàn)室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò),在進行機械測量時,仍然可以使用紅外無線數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)傳輸。在紅外無線技術(shù)不斷發(fā)展的新時期,將逐漸向小體積、高位速、大距離的方向發(fā)展,而近距離紅外無線通信技術(shù),也將在更多行業(yè)得到應(yīng)用。
【參考文獻】
[1] 徐飛.藍牙數(shù)據(jù)傳輸增強技術(shù)研究及其基帶芯片設(shè)計實現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué),2013(04):1-49.
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關(guān)鍵詞:無線通信;問題;發(fā)展方向
前言
在信息和知識已成為社會和經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略資源和基本要素的時代環(huán)境中,人們越來越需要隨時隨地不斷獲取信息,原來點對點的固定電話通信方式現(xiàn)在已經(jīng)遠不能滿足人們?nèi)粘I詈凸ぷ鞯男枨罅恕τ跓o線通信技術(shù)將是人們需求的方向,才能滿足多媒體化、普及化、多樣化、全球化和個性化的信息交流。而無線通信網(wǎng)并不依賴于電網(wǎng)網(wǎng)架,而且抗自然災(zāi)害能力十分強,同時具有帶寬大、傳輸距離遠、非視距傳輸?shù)葍?yōu)點,非常適合彌補當(dāng)前環(huán)境中通信方式的單一化、覆蓋面不全的缺陷。無線通信是一種采用電磁波進行信息傳遞的通信方式。按照傳輸距離,人們又把無線通信技術(shù)大分為以下四種技術(shù),即基于IEEE802.15的無線個域網(wǎng)(WPAN)、基于IEEE802.11的無線局域網(wǎng)(WLAN)、基于IEEE802.16的無線城域網(wǎng)(WMAN)及基于IEEE802.20的無線廣域網(wǎng)(WWAN)。
一、無線通信技術(shù)存在的缺陷
隨著時間的流失,無線通信技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了四個階段。第一個階段無線通信系統(tǒng)起源于上世紀(jì)80年代,采用的技術(shù)是頻分多址(FDMA)和模擬技術(shù),由于傳輸帶寬的限制,導(dǎo)致它有很多的缺陷,其中最致命的缺陷在于它不能進行移動通信的長途漫游。第二個階段的無線通信技術(shù)起源于上世紀(jì)90年代的初期,采用的技術(shù)是數(shù)字的碼分多址(CDMA)技術(shù)和時分多址(TDMA),并且可以通過以數(shù)字傳輸方式來實現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)。與第一個階段的無線通信技術(shù)相比較而言,第二階段的無線通信系統(tǒng)完成了模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)的轉(zhuǎn)變。對于第三階段的無線通信技術(shù)是正在全力投入開發(fā)的移動通信系統(tǒng),可以提供前兩代產(chǎn)品不能提供的各種寬帶信息業(yè)務(wù),如高速數(shù)據(jù)、慢速圖像、電視圖像等。現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)第四個階段的無線通信技術(shù)了,即4G就出現(xiàn)了。第四個階段的無線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是人類有史以來發(fā)明的最復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng),它在無線通信網(wǎng)絡(luò)中具體實施的過程中出現(xiàn)大量令人頭痛的技術(shù)問題。那么現(xiàn)在對于現(xiàn)階段的無線通信技術(shù)存在的問題列出如下:
一是目前階段無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一。如3G手機用戶在全球范圍都可以進行移動通信,但是在設(shè)計的時候,由于沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn),各種移動通信系統(tǒng)彼此互不兼容,造成手機用戶帶來諸多不便。對于開發(fā)第四階段無線通信系統(tǒng)就必須解決通信制式等需要全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化問題。二是目前階段無線通信技術(shù)容量受到限制。在第四階段的無線通信技術(shù)要求其數(shù)據(jù)的傳輸速度會更大,要求是每秒100MB的寬帶速度,比目前無線通信信息傳輸速度每秒10KB要快1萬多倍,但是存在的問題是手機必定是一個掌上電腦,對于其系統(tǒng)容量有限,手機用戶越多,速度就越慢,也將很難達到理論速度。三是目前階段無線通信技術(shù)設(shè)施難以更新。在第三階段的無線通信技術(shù)實施后,很多無線基礎(chǔ)設(shè)施都是基于第三階段的無線通信系統(tǒng)建立的,而對于第四階段的無線通信技術(shù)來講,就必須在全球的許多無線基礎(chǔ)設(shè)施進行大量的變化和更新。
二、無線通信技術(shù)需要克服的幾個方面
無線通信技術(shù)的發(fā)展為實現(xiàn)數(shù)字化社區(qū)提供了一個強有力的保證。數(shù)字化社區(qū)的特點是使人們字信息的交流時能夠非常的廣泛和方便,如在實驗室、辦公室還是家庭中,計算機及其外設(shè)的應(yīng)用已經(jīng)是越來越普及,完全都由電腦控制。對于信息化社會的到來以及IP技術(shù)的興起,無線通信技術(shù)改變著電信網(wǎng)絡(luò)的面貌以及未來技術(shù)發(fā)展的走向。無線通信技術(shù)發(fā)展的趨勢將會是寬帶化、分組化、綜合經(jīng)、個人化等主要特點。
一是無線通信將實現(xiàn)寬帶化。當(dāng)光纖傳輸技術(shù)和高通透量網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的進一步發(fā)展,對于有線網(wǎng)絡(luò)的寬帶化已經(jīng)在向世界范圍內(nèi)全面展開,并且已經(jīng)成熟,而對于無線通信技術(shù)也正在朝著無線接入寬帶化的方向演進,而且這樣的演進,將會使寬帶的傳輸速率跟有線的帶寬一樣。如無線傳輸速率將從第二階段無線通信系統(tǒng)的9.6Kbit/s向第三階段無線通信系統(tǒng)的最高速率2Mbit/s發(fā)展。對于第四階段的無線通信技術(shù)將會更快,并且將超越有線的傳輸速率。二是無線通信中實現(xiàn)信息個人化。無線通信IP將是未來信息實現(xiàn)個人化的重要技術(shù)手段,在手機上實現(xiàn)各種IP應(yīng)用以及移動IP技術(shù)正逐步成為人們關(guān)注的焦點之一。無線通信智能網(wǎng)技術(shù)與IP技術(shù)的組合將進一步推動全球個人通信的發(fā)展趨勢。三是無線通信中核心網(wǎng)絡(luò)綜合化,而且實現(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)多樣化。未來信息網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)模式將向核心網(wǎng)/接入網(wǎng)轉(zhuǎn)變,而且還可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的分組化和寬帶化,對于在同一核心網(wǎng)絡(luò)上能夠?qū)崿F(xiàn)綜合傳送多種業(yè)務(wù)信息,網(wǎng)絡(luò)的綜合化以及管制的逐步開放和市場競爭的需要,將進一步推動傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)與新興的計算機網(wǎng)絡(luò)的融合。接入網(wǎng)是通信信息網(wǎng)絡(luò)中最具有其開發(fā)潛力的部分,對于未來網(wǎng)絡(luò)可通過固定接入、移動蜂窩接入、無線本地環(huán)路入等等方面的不同接入設(shè)備,接入核心網(wǎng)實現(xiàn)用戶所需的各種業(yè)務(wù)的形成。從而實現(xiàn)固定和移動通信等不同業(yè)務(wù)的相互融合,將極大地推動無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的開展,進一步促進移動業(yè)務(wù)與IP業(yè)務(wù)的融合可能性。四是無線通信的革新。隨著移動通信通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)的引入,用戶將在端到端分組傳輸模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù),從而打破傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)接入接式。對于IP技術(shù)將成為世界未來網(wǎng)絡(luò)的核心關(guān)鍵技術(shù),而其IP協(xié)議將成為電信網(wǎng)的主導(dǎo)通信協(xié)議。那么現(xiàn)有電路交換網(wǎng)絡(luò)向IP網(wǎng)絡(luò)過渡的趨勢已不可阻擋。
參考文獻:
1 無線通信技術(shù)的發(fā)展歷程
隨著國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的信息化,人們要通信息化開創(chuàng)新的工作方式、管理方式、商貿(mào)方式、金融方式、思想交流方式、文化教育方式、醫(yī)療保健方式以及消費與生活方式。無線通信也從固定方式發(fā)展為移動方式,移動通信發(fā)展至今大約經(jīng)歷了五個階段:
第一階段為20年代初至50年代初,主要用于艦船及軍有,采用短波頻及電子管技術(shù),至該階段末期才出現(xiàn)150MHZ VHF單工汽車公用移動電話系統(tǒng)MTS。
第二階段為50年代到60年代,此時頻段擴展至UHF450MHZ,器件技術(shù)已向半導(dǎo)體過渡,大都為移動環(huán)境中的專用系統(tǒng),并解決了移動電話與公用電話網(wǎng)的接續(xù)問題。
第三階段為70年代初至80年代初頻段擴展至800MHZ,美國Bell研究所提出了蜂窩系統(tǒng)概念并于70年代末進行了AMPS試驗。
第四階段為80年代初至90年代中,為第二代數(shù)字移動通信興起與大發(fā)展階段,并逐步向個人通信業(yè)務(wù)方向邁進;此時出現(xiàn)了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、cdmaOne、PDC、PHS、DECT、PACS、PCS等各類系統(tǒng)與業(yè)務(wù)運行。
第五階段為90年代中至今,隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務(wù)需求的發(fā)展,適應(yīng)移動數(shù)據(jù)、移動計算及移動多媒體運作需要的第三代移動通信開始興起,其全球標(biāo)準(zhǔn)化及相應(yīng)融合工作與樣機研制和現(xiàn)場試驗工作在快速推進,包括從第二代至第三代移動通信的平滑過渡問題在內(nèi)。
2 無線通信領(lǐng)域的未來發(fā)展趨勢
首先,無線通信領(lǐng)域各種技術(shù)的互補性日趨鮮明。這主要表現(xiàn)在不同的接入技術(shù)具有不同的覆蓋范圍,不同的適用區(qū)域,不同的技術(shù)特點,不同的接入速率。比如3G和WLAN、UWB等,都可實現(xiàn)互補效應(yīng)。3G可解決廣域無縫覆蓋和強漫游的移動性需求,WLAN可解決中距離的較高速數(shù)據(jù)接入,而UWB可實現(xiàn)近距離的超高速無線接入。因此,在政策上我們應(yīng)該綜合推進各種無線接入的發(fā)展,推進組網(wǎng)的一體化進程,通過建網(wǎng)的接入手段多元化,實現(xiàn)對不同用戶群體的需求覆蓋,達到市場細分和業(yè)務(wù)的多元化,解決移動通信發(fā)展不均衡的狀況。
其次,我國政府應(yīng)該給企業(yè)配置更多的無線頻率資源,推進不同技術(shù)相關(guān)頻譜的規(guī)劃和應(yīng)用工作。這樣才有利于不同的企業(yè)根據(jù)不同的發(fā)展策略和市場需求,綜合地規(guī)劃自己的無線通信網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)資源的有效配置和利用。當(dāng)然,政府也需要加強對有限頻率資源的管理,對于企業(yè)閑置不用的頻率占用,考慮適當(dāng)?shù)氖侄斡枰允栈亍?/p>
其三,從公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展來看,3G已經(jīng)成為全球包括中國移動網(wǎng)絡(luò)演進的主要進程。從歐美發(fā)達國家的經(jīng)驗來看,由于其移動話音用戶的普及率高,通過發(fā)展用戶實現(xiàn)增長的模式已成為歷史。因此,他們期望通過3G搭建更大的業(yè)務(wù)平臺,從而實現(xiàn)利潤的新來源。由于3G技術(shù)的成熟,目前3G商用網(wǎng)絡(luò)部署已經(jīng)在全球范圍內(nèi)啟動。就我國而言,也要借鑒歐美的經(jīng)驗,在用戶數(shù)量增長放緩之前,就應(yīng)提前培育新興移動市場。目前,政府應(yīng)該開始積極考慮3G牌照發(fā)放和商用問題,把握住這個移動業(yè)界的巨大歷史機遇。
其四,從寬帶無線接入技術(shù)來看,全球該領(lǐng)域發(fā)展十分火熱。該領(lǐng)域的發(fā)展呈現(xiàn)出向高帶寬快速躍進、覆蓋范圍逐步擴張的趨勢。未來,該領(lǐng)域還可能出現(xiàn)更強大的新技術(shù),從另一個角度對整個無線通信產(chǎn)業(yè)起到推進作用。但從近期來看,我們對寬帶無線接入技術(shù)發(fā)展應(yīng)該有一個理性的態(tài)度和科學(xué)的把握。目前的寬帶無線接入技術(shù)主要集中在固定環(huán)境下的高速接入,其移動性和話音支持能力無法和公眾移動通信網(wǎng)絡(luò)抗衡。在發(fā)展中,我們應(yīng)該從全局的觀點來把握,使之成為與移動網(wǎng)絡(luò)互補的重要技術(shù)手段,這樣既可以充分發(fā)揮其技術(shù)個性,又防止出現(xiàn)不必要的資源競爭和浪費。
其五,移動與無線技術(shù)在演進中走向融合。當(dāng)前,移動、無線技術(shù)領(lǐng)域正處在一個高速發(fā)展的時期,各種創(chuàng)新移動、無線技術(shù)不斷涌現(xiàn)并快速步入商用,移動、無線應(yīng)用市場異常活躍,移動、無線技術(shù)自身也在快速演進中不斷革新。在網(wǎng)絡(luò)融合的大趨勢下,3G、WiMAX、WLAN等各種移動、無線技術(shù)在演進中相互融合。
在多元融合的大趨勢下,3G、WiMAX、WLAN等各種無線技術(shù)在競爭中互相借鑒和學(xué)習(xí),涌現(xiàn)出了同時被上述無線技術(shù)采用的新型射頻技術(shù),如MIMO和OFDM技術(shù)等。與此同時,在以ITU和3GPP/3GPP2為引領(lǐng)的蜂窩移動通信從3G到E3G,再走向B3G/4G的演進道路上,以及IEEE引領(lǐng)的無線寬帶接入從無線個人域網(wǎng)到無線局域網(wǎng)、無線城域網(wǎng),再到無線廣域網(wǎng)的演進道路上,都開始增加對方的內(nèi)容,例如:移動通信不斷強化寬帶傳輸性能,無線寬帶接入不斷增強漫游性能以及安全性能。
借鑒WiMAX的高速數(shù)據(jù)傳輸特性,蜂窩移動通信啟動了LTE,即“3G長期演進”項目,用以增強寬帶傳輸性能。LTE的確立,令蜂窩移動通信系統(tǒng)的技術(shù)線路與定位為“低移動性寬帶接入”的WiMAX有了很多的相似之處。
在“無線+寬帶”的大趨勢下,無論是蜂窩移動通信技術(shù)還是WiMAX、WLAN等無線寬帶技術(shù),都面臨著同樣的考驗:信道多徑衰落和頻譜效率。在這樣的情況下,OFDM和MIMO就成為各種無線技術(shù)的共同選擇。OFDM在解決多徑衰落問題的同時,增加了載波的數(shù)量,造成了系統(tǒng)復(fù)雜度的提升和帶寬的增大;MIMO則能夠有效提高系統(tǒng)的傳輸速率,在不增加系統(tǒng)帶寬的情況下提高頻譜效率。因此,OFDM和MIMO的結(jié)合,成為推動“無線+寬帶”發(fā)展的重要力量。
其六,更遠的未來,按當(dāng)前專家們的預(yù)想,通信信息網(wǎng)絡(luò)將向下一代網(wǎng)絡(luò)NGN融合。在未來NGN概念中,固定網(wǎng)絡(luò)將形成一個高帶寬、IP化、具有強QoS保證的信息通信網(wǎng)絡(luò)平臺。在這一平臺上,各種接入手段將成為網(wǎng)絡(luò)的觸手,向各個應(yīng)用領(lǐng)域延伸。而3G、寬帶固定無線接入、各種無線局域網(wǎng)或城域網(wǎng)方案,都將成為大NGN平臺的延伸部分。從而形成集固定無線手段于一體,各種接入方式綜合發(fā)揮效用,各種業(yè)務(wù)形成全網(wǎng)絡(luò)配置的一體化綜合網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然,這一進程將是漫長的,也必將遇到很多挫折。
關(guān)鍵詞:無線通信技術(shù);發(fā)展;特點;精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)
中圖分類號:TP3文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1009-3044(2010)18-4912-02
Xi'an University of Architecture and Technology
YANG Bo, WNAG Lei, YANG Chuang-ye
(Xi'an University of Architecture and Technology, Xi'an 710055, China)
Abstract: Recent years, wireless communication technology has got swift progress, the application of wireless communication technology are more widespread. This paper discusses the development background, concepts, development process, features and trends; the application of wireless communication technology is illustrated with an example from precision-farming.
Key words: Wireless communication technology; development; feature; precision-farming
現(xiàn)今通信技術(shù)在我國迅速發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大和發(fā)展速度越來越快。最初無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)只能實現(xiàn)用戶語音信息的交換,而現(xiàn)在隨著用戶增加對信息交換的多樣性需求,各種無線通信技術(shù)應(yīng)用平臺應(yīng)運而生。隨著蜂窩移動通信、無線寬帶接入,集群通信、衛(wèi)星通信、手機視頻技術(shù)[2]的出現(xiàn),無線通信技術(shù)的應(yīng)用逐漸深入,大大便利了信息的傳播。隨著個人數(shù)據(jù)通信的發(fā)展,功能強大的便攜式數(shù)據(jù)終端以及多媒體終端得到了廣泛的應(yīng)用[3]。為了實現(xiàn)使用戶能夠在任何時間、任何地點均能實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的日標(biāo),要求傳統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)南有線向無線、由同定向移動、由單一業(yè)務(wù)向多媒體業(yè)務(wù)演進,由此無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了快速的發(fā)展。無線技術(shù)使得人們使用品種廣泛的設(shè)備在世界任何位置訪問數(shù)據(jù)的愿望成為可能。
無線通信技術(shù)包括無線基站、無線終端、應(yīng)用管理服務(wù)器三部分組成,按照傳輸距離可以分為基于IEEE802.15的無線個域網(wǎng)(WPAN)、基于IEEE802.11的無線局域網(wǎng)(WLAN)、基于IEEE802.16的無線城域網(wǎng)(WMAN)、基于IEEE802.20的無線廣域網(wǎng)(WWAN)等四類。無線通信技術(shù)按照不同的要求,可以劃分為不同的類型。例如,按照移動性可以劃分為移動接入式和固定接入式;按照帶寬可以分為寬帶無線接入和窄帶無線接入;按照傳輸距離可以分為長距離無線接入和短距離無線接入等。
1 無線通信技術(shù)的發(fā)展過程
隨著我國改革開放,市場化程度不斷提高,社會發(fā)展的信息化需求迅速增長,人們要通信息化開創(chuàng)新的工作方式、管理方式、商貿(mào)方式、金融方式及消費與生活方式。無線通信也從固定方式發(fā)展為移動方式,帶寬也有窄帶無線接入發(fā)展到寬帶無線接入,移動式無線通信技術(shù)的發(fā)展大約經(jīng)歷了五個階段[4-5]:
1) 20年代初至50年代初,主要為軍用,采用短波頻及電子管技術(shù),末期出現(xiàn)150MHZ VHF單工汽車公用移動電話系統(tǒng)MTS。
2) 50年代到60年代, 此時頻段擴展至UHF450MHZ,器件技術(shù)已向半導(dǎo)體過渡,大都為移動環(huán)境中的專用系統(tǒng)。
3) 70年代初至80年代,初頻段擴展至800MHZ,美國貝爾研究所提出了蜂窩系統(tǒng)概念并于70年代末進行了AMPS試驗。
4) 80年代初至90年代,為第二代數(shù)字移動通信興起與大發(fā)展階段,并逐步向個人通信業(yè)務(wù)邁進;此時出現(xiàn)了D-AMPS、TACS、ETACS、GSM/DCS、CDMA One、等各類系統(tǒng)與業(yè)務(wù)運行。
5) 90年代中以來,第三代移動通信開始興起,其全球標(biāo)準(zhǔn)化及相應(yīng)融合工作與樣機研制和現(xiàn)場試驗工作在快速推進。
2 無線通信技術(shù)的應(yīng)用
無線通信技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛。我國是農(nóng)業(yè)大國,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)展越來越重要的作用,也是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢,而無線通信技術(shù)則是實現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是將現(xiàn)代信息技術(shù)、生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)和農(nóng)機工程裝備技術(shù)相結(jié)合的新型農(nóng)業(yè)技術(shù),其對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的促進作用主要體現(xiàn)在:提高農(nóng)作物質(zhì)量、合理有效地使用農(nóng)田資源、減少對農(nóng)田的盲目投入、減少因施肥、施藥所造成的環(huán)境污染、改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,提高生產(chǎn)力[7]。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系包括:定位技術(shù)、遙感遙測技術(shù)、計算技術(shù)、決策技術(shù)、動態(tài)優(yōu)化技術(shù)、專家系統(tǒng)、傳感技術(shù)/傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、射頻識別技術(shù)、 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)等。
由于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)自身的特點,其對通信技術(shù)也有一定的要求,主要可以歸納為以下五點:1) 實時性:可及時非連續(xù)地獲取數(shù)據(jù);2) 交互性:節(jié)點之間可相互交換數(shù)據(jù);3) 可使用數(shù)據(jù)/視頻/語音業(yè)務(wù);4) 集成節(jié)點:使數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)視、通信終端集成一體;5) 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu):采樹狀網(wǎng)絡(luò),增加采集點[8]。
2.1 短距離無線通信技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中用到的短距離無線通信技術(shù)主要包括:1) IrDA具有成本低廉和傳輸安全性高的優(yōu)點。2) WiFi(Wireless Fidelity,IEEE802.11b)無線通信技術(shù)其覆蓋范圍廣,但安裝及使用較為復(fù)雜。3) 藍牙(Bluetooth,IEEE802.15.1)無線通信技術(shù)可實現(xiàn)全雙工傳輸,但其成本較高,且信號容易擾。4) ZigBee(IEEE802.15.4)無線通信技術(shù)具有低成本、低功耗、性能可靠等優(yōu)點,但傳輸速率較低。
2.2 遠距離無線通信技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中用到的遠距離無線通信技術(shù)主要包括:1) GPRS是現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向第二三代移動通信演變的過渡技術(shù),屬于2.5G移動通信技術(shù),在許多方面具有明顯優(yōu)勢:目前GSM網(wǎng)絡(luò)信號無處不在,基本不存在盲區(qū);傳輸速率高;登錄時間短;提供實時在線功能,用戶可長期在線;按流量計費。2) 衛(wèi)星遙感技術(shù)是通過衛(wèi)星的傳感器測得目標(biāo)物體的信息數(shù)據(jù),再通過一定的數(shù)據(jù)處理和分析判讀來探測、識別目標(biāo)物體的通信技術(shù),具有覆蓋面大、信息豐富、時相性強、速度快、高分辨率的優(yōu)點,能夠為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供大量的信息,是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的主要數(shù)據(jù)源。
3 結(jié)束語
無線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要綜合運用各種手段和技術(shù),系統(tǒng)地解決我國無線通信技術(shù)發(fā)展機制中存在的問題,以便進行科學(xué)建設(shè)和規(guī)劃,滿足各種用戶群體的需求,體現(xiàn)無線通信網(wǎng)絡(luò)的整體優(yōu)勢。而政府管理部門也要做好相應(yīng)配套資源,提供足夠的支撐和保障,才能使無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到更好發(fā)展。
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【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代無線通信技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀;未來前景
一、目前我國無線通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
目前來看,我國有關(guān)無線通信技術(shù)的發(fā)展速度相對比較快的,而對于無線通信技術(shù)的運用來說,通常表現(xiàn)在多方面的特點之上的,其主要特點有一下幾個方面:1、移動通信技術(shù)。目前,我國移動通信技術(shù)可以說在全球發(fā)展當(dāng)中仍處于比較快的國家,移動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展不僅能夠促進業(yè)務(wù)平臺朝著更為廣泛的方向發(fā)展,而且還不斷的朝向更多方面的客戶發(fā)展,據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示,中國以逐漸達到百分之九十以上的移動運用實現(xiàn)4G服務(wù),而且采用這種網(wǎng)絡(luò)形式的用戶還在進一步的增多,依據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示,目前我國正在逐漸朝向5G服務(wù)的時展,這種快速而迅猛的發(fā)展,給人們的生活和工作都帶來了極大的便利性。2、藍牙技術(shù)的發(fā)展。藍牙技術(shù)主要是以現(xiàn)代化無線通信技術(shù)作為其發(fā)展的重要基礎(chǔ),采用無線數(shù)據(jù)技術(shù)以及語音技術(shù)作為其發(fā)展的主要載體,進而更好的實現(xiàn)具有全球通信理念的開放性的通信技術(shù),這種技術(shù)的發(fā)展能夠更好的滿足人們在短距離之上,通過降低較低的成本實現(xiàn)高效的傳輸方式,其主要所采用的服務(wù)對象則為固定的終端設(shè)備以及移動端等,從而實現(xiàn)信息的傳輸。3、無線寬帶技術(shù)。無線寬帶技術(shù)則主要是基于固定的寬帶接入方式,這種方式采用較為特殊的優(yōu)勢,在起初的投資速度上表現(xiàn)出非??斓乃俣?,而在之后所表現(xiàn)出來的則是一種具有無線寬帶方式的多樣化的表現(xiàn)形式,雖然存在著一定的優(yōu)勢,但是在發(fā)展過程當(dāng)中仍存在很多的問題,首先是缺少良好的結(jié)技術(shù),其次則是所采用的接入方式存在一定的缺陷。
二、現(xiàn)代無線通信技術(shù)的發(fā)展前景
2.1通過群體傳輸轉(zhuǎn)向個人信息傳輸
在現(xiàn)代無線通信技術(shù)的發(fā)展過程當(dāng)中,個人信息傳輸則是其發(fā)展的必然趨勢,通過采用無線通訊技術(shù),為個人方便、快捷的傳遞相關(guān)信息一定會成為后期逐漸發(fā)展和演變的主流形式。在現(xiàn)代社會的發(fā)展過程當(dāng)中,個人信息的需求逐漸得到了更為強烈的重視,而這種發(fā)展同樣是一種具有客觀性的現(xiàn)代無線通信技術(shù)發(fā)展的方向,并且在推廣形式上表現(xiàn)出良好的自由化特點,與移動智能網(wǎng)絡(luò)共同促進全球個人無線通信技術(shù)的發(fā)展和開拓。
2.2構(gòu)建系統(tǒng)、完善、優(yōu)良的無線通訊技術(shù)寬帶系統(tǒng)
對于寬帶系統(tǒng)的發(fā)展方向則是非常明確的,也就是通過無線接入的方式,進而實現(xiàn)對無線傳輸速度進行提升,由傳統(tǒng)上的通信系統(tǒng)逐漸向更高層次的通信系統(tǒng)進行發(fā)展。無線通訊技術(shù)作為一種特殊的寬帶系統(tǒng),在接入方式上肯定不能僅僅只是采用無線的介入方式,而是應(yīng)當(dāng)朝向具有人工智能化的方向不斷的發(fā)展,同時對傳輸?shù)男蔬M行有效的提高,從而使得無線通信技術(shù)不斷的完善和優(yōu)化。
2.3對無線通訊技術(shù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化
對無線通訊技術(shù)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進行轉(zhuǎn)變則是進一步提高其效率的重要措施之一,在傳統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,已經(jīng)很難滿足現(xiàn)當(dāng)代高速度、大容量的運用上的發(fā)展速度及需求,因此需要不斷的研究和探索之后,才能夠更好的發(fā)揮其重要的優(yōu)勢以及高頻率的特點,促進增強其中的頻段通信技術(shù),進而實現(xiàn)高效率的發(fā)展。
2.4運用新技術(shù)對無線通信格局進行轉(zhuǎn)變
無線通信技術(shù)在未來的發(fā)展上一定會呈現(xiàn)出綜合化、多元化、一體化和寬帶化的發(fā)展趨勢,從目前有關(guān)移動通信技術(shù)的發(fā)展趨勢進行分析,LTE技術(shù)將會逐漸成為發(fā)展中的主流方向,進而逐漸實現(xiàn)對全世界網(wǎng)絡(luò)移動的全方位覆蓋模式,而對于WLAN、WIMAX等寬帶接入技術(shù),將會因為其所表現(xiàn)出來的不同特點,在不同的覆蓋區(qū)域能夠與移動通信網(wǎng)絡(luò)之間形成良好的發(fā)展互補趨勢,從而在未來,逐漸將寬帶化演變成一種具有無線通信技術(shù)特點的特殊演進方式。
參考文獻
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【關(guān)鍵詞】LTE無線通信 技術(shù) 科學(xué)
為了使移動通信更大限度的打破時間空間的限制,滿足隨時隨地人們對移動通信網(wǎng)絡(luò)的需求,并且更好的與WiMAX、Wi-Fi相適應(yīng),國際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP早在2004年底就啟動了對3G技術(shù)的長期演進科學(xué)技術(shù)研究項目,以盡早達到3G技術(shù)逐漸向B3G和4G技術(shù)發(fā)展轉(zhuǎn)換的目標(biāo)。
LTE標(biāo)準(zhǔn)化進程的發(fā)展需要國內(nèi)外移動通信科研技術(shù)工作者的不斷努力和辛勤研究,緊跟最先進的世界LTE通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展進程,不斷促進現(xiàn)代化LTE通信技術(shù)的更新和發(fā)展。
在此,筆者主要介紹了LTE通信技術(shù)中的LTE隧道覆蓋、LTE小區(qū)間干擾、LTE-Advanced中的載波聚合、LTE在高速移動中多普勒效應(yīng)的影響等四大方面的應(yīng)用。
一、LTE通信技術(shù)中的隧道覆蓋技術(shù)
隧道對通信技術(shù)的要求是十分高的,LTE通信技術(shù)同樣如此。長短隧道對通信信號的影響有所不同,要想將LTE通信信號全部覆蓋隧道,就必須仔細分析隧道的地理情況和實際特征,根據(jù)長短隧道的不同性質(zhì)進行LTE通信技術(shù)的運用。
其中,短隧道需要覆蓋的移動通信信號較短,在隧道口處安裝高增益窄波速定向天線即可滿足短隧道對移動通信信號覆蓋的要求。短隧道可以選擇與外面道路的覆蓋信號相同的頻率進行網(wǎng)絡(luò)組建。反之,長隧道需要覆蓋的移動信號比較長,在隧道中采取泄漏電纜進行信號的傳輸和覆蓋,在長隧道的人口和出口分別安裝信號天線,保證隧道內(nèi)外移動信號的正常轉(zhuǎn)換。長隧道可以選擇與外面道路的覆蓋信號相同或不同的頻率進行網(wǎng)絡(luò)組建,二者的優(yōu)勢各有不同。同頻組網(wǎng)形式利用率高、節(jié)約資源、簡易了頻率的規(guī)劃;異頻組網(wǎng)降低了鄰小區(qū)的干擾,邊緣吞吐量增大。
二、LTE通信技術(shù)中的小區(qū)間干擾
小區(qū)間的干擾作用對移動通信的影響是隨處可見的,LTE通信技術(shù)應(yīng)用特殊的小區(qū)干擾抑制手段進行信號干擾的排查,促進了通信信號的不同小區(qū)間順利傳輸和覆蓋。LTE采用特有的OFDM接入方式,使得小區(qū)內(nèi)每一家用戶的相關(guān)信息承載在相互正交的載波上,干擾均來自于其他小區(qū)。干擾的隨機化小區(qū)專屬加擾和小區(qū)專屬交織,運用數(shù)學(xué)方法進行干擾源的計算。LTE通信技術(shù)還采用在接收端的多天線空間抑制方法來刪除干擾。相關(guān)算法并已在多輸入輸出的研究中被廣泛采用。
三、LTE-Advanced中的載波聚合技術(shù)
載波聚合技術(shù)也是LTE移動通信技術(shù)中的重點之一。采用不同的載波聚合模式后,LTE-A UE可能會采用但以寬帶設(shè)備的射頻鏈以及單個的FFT,也可能會采用多個寬帶射頻連和多個FFT。這兩種實現(xiàn)方式的選擇需要具體結(jié)合發(fā)射接收機所能接受的硬件性能、復(fù)雜程度、終端大小等等參數(shù)進行選擇。而對于LTE-A eNB來說,頻譜濾波器的頻譜必須滿足外界輻射的具體要求,并且這種頻譜的復(fù)雜程度必須被認(rèn)真謹(jǐn)慎的考慮。
四、LTE技術(shù)在高速移動中多普勒效應(yīng)的影響
多普勒效應(yīng)是指在通信信號運動物體高度的移動過程中引起的無線通信信號傳播頻率發(fā)生擴散的現(xiàn)象,并且一般來說,傳播頻率擴散的程度與用戶即時運動速度是成正比的。多普勒效應(yīng)顯著,則對無線通信信號的影響程度也就大,即是說頻偏的變化程度越大,無線通信的質(zhì)量就越差。因此,列車在高速通過基站的過程中,經(jīng)過與基站垂直距離最近的點時是多普勒效應(yīng)最明顯的時刻。多普勒效應(yīng)是十分廣泛的,當(dāng)列車一般行駛速度達到200Km/s時就會出現(xiàn)顯著的多普勒效應(yīng),在多普勒效應(yīng)的影響下,列車上的通訊設(shè)備會處在信號弱、通話頻率改變、質(zhì)量惡化的狀態(tài)中。
綜上所述,LTE無線通信技術(shù)是現(xiàn)代化通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要改革,是促進全世界通信網(wǎng)絡(luò)進一步完善的重要手段。在無線通信網(wǎng)絡(luò)取代陳舊的通信方式占據(jù)主要地位的時代中,無線通信網(wǎng)絡(luò)自身也向新的發(fā)展方向開拓進取,注重多元化通信方式的融合,盡量滿足人民日益增長的物質(zhì)文化需要增加帶來的要求,LTE無線通信網(wǎng)絡(luò)也必須加強自身發(fā)展戰(zhàn)略的調(diào)整,以滿足現(xiàn)代或生活水平中人們更高的通信需求,真正實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代化。
參 考 文 獻
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【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);LTE;無線通信;技術(shù)融合
雖然進入21世紀(jì)才短短的十多年,但是網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)在這些年實現(xiàn)了突飛猛進的發(fā)展,尤其是對人們社會生活的影響越來越大。不僅僅對人類工作效率的提升起到作用,更改變了傳統(tǒng)的人類個體交流和溝通的模式。2007年,手機行業(yè)的智能化發(fā)展給移動終端帶來了革命性的突破,從本質(zhì)上改變了傳統(tǒng)移動終端作為移動網(wǎng)絡(luò)末梢的定位。借此契機,智能化移動終端的歷史地位也得到較大的飛越,這離不開無線通信技術(shù)的支持,但這種發(fā)展也給無線通信技術(shù)帶來更大的發(fā)展驅(qū)動力。
1LTE無線通信技術(shù)的含義和特點
1.1LTE無線通信技術(shù)簡介
LTE是3GPP組織根據(jù)需要對UMTS訂立的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)長期演進,也是人們所俗稱的3G,其利用頻分多址OFDM/FDMA技術(shù)對原來長期霸占該領(lǐng)域的碼分多址CDMA技術(shù)進行了有效的替代。尤其是在應(yīng)用了大量的MIMO技術(shù)和自適應(yīng)性技術(shù)之后,讓傳輸?shù)乃俾屎托阅艿玫搅撕艽蟮奶岣?,發(fā)展到現(xiàn)階段的4G時代,在其所能支撐的20MHz上,已經(jīng)可以實現(xiàn)50Mbps的上傳和100Mbps的數(shù)據(jù)下載能力,而這也是完成3G朝4G跨越的主要技術(shù)。在傳統(tǒng)的3G時代,CDMA占據(jù)了主流,4G更多傾向于OFDM和MIMO技術(shù)。5G(最早于2013年5月的北京IMT-2020(5G)峰會上提出)與4G則是一脈相承,但其在技術(shù)上比3G和4G有更大的突破,會以媲美光纖的接入速率幫助客戶實現(xiàn)“零延遲”的體驗。
1.2LTE無線通信技術(shù)的特點
LTE的特點主要源自三個方面的要素,一是TDD和FDD的雙工技術(shù)基礎(chǔ);二是對于OFDM(正交頻分復(fù)用技術(shù))的應(yīng)用;三是大范圍應(yīng)用了MIMO的多天線技術(shù)。這使得LTE技術(shù)最大限度的接近4G水平,而這也讓該技術(shù)擁有較多的優(yōu)勢,如下:(1)提升通信速率,實現(xiàn)了下行峰值高達100Mbps的速率,而上行速率也達到了50Mbps。(2)對頻譜效率進行優(yōu)化,下行鏈路相對于過于大致上實現(xiàn)了3-4倍的提升,上行鏈路也有2-3倍。(3)以細致系統(tǒng)的規(guī)劃和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)腝oS機制對實時業(yè)務(wù)質(zhì)量和效率進行保障。(4)保障系統(tǒng)部署的靈活性,不僅能夠在1.25MHz-20MHz之間的多類帶寬之間進行匹配,也兼容了“成對”和“非成對”的頻譜分配。
2物聯(lián)網(wǎng)和云計算的簡述
所謂的物聯(lián)網(wǎng),是對新一代信息組成形式的一種形容,將物品間聯(lián)系的另一層面上的互聯(lián)網(wǎng)。簡單概括,需要明晰物聯(lián)網(wǎng)兩方面的特點。第一,物聯(lián)網(wǎng)的核心和根本仍舊是互聯(lián)網(wǎng),物質(zhì)只是互聯(lián)網(wǎng)拓展的一部分。第二,物聯(lián)網(wǎng)用戶通過一定網(wǎng)內(nèi)規(guī)則進行物與物之間的信息交換。物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)的物質(zhì)體現(xiàn),主要運用了傳統(tǒng)的紅外感應(yīng)、GPS定位以及射頻識別等技術(shù),再加上周邊的配套設(shè)施實現(xiàn)物質(zhì)信息和網(wǎng)絡(luò)的對接。云計算的微觀含義在不同的領(lǐng)域具有一定差異,但是其根本的意義大致上是相通的,主要是指通過對巨量信息和資源的整理,以統(tǒng)一的管理和計算使用戶的信息需求得以滿足。從本質(zhì)進行分析,云計算的整個運行都是在網(wǎng)絡(luò)的虛擬環(huán)境下進行的。其盛行主要是由于當(dāng)下規(guī)模經(jīng)濟蓬勃發(fā)展,現(xiàn)階段已經(jīng)有越來越多的企業(yè)和部門都在利用云計算服務(wù)所帶來的巨大功能實現(xiàn)自身在該領(lǐng)域發(fā)展的新契機。就現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)看,其數(shù)據(jù)模型大多都具備小型和高頻的特點,和QQ具有很大程度的相似性。因為其需要保持在線的業(yè)務(wù),所以這也就造成了其對于網(wǎng)絡(luò)資源的浪費和閑置,影響網(wǎng)絡(luò)的整體工作效率。
3LTE無線通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)融合
LTE作為無線通信技術(shù)完成3G朝4G演進的新型通信系統(tǒng),發(fā)展到現(xiàn)階段的4G時代,在其所能支撐的20MHz上,已經(jīng)可以實現(xiàn)50Mbps的上傳和100Mbps的數(shù)據(jù)下載能力,利用頻分多址OFDM/FDMA技術(shù)對原來長期霸占該領(lǐng)域的碼分多址CDMA技術(shù)進行了有效的替代。值得一提的是,該技術(shù)的應(yīng)用還使得邊緣型用戶的服務(wù)體驗得到了質(zhì)的轉(zhuǎn)變,更改善了傳統(tǒng)系統(tǒng)中常見的延遲問題。不難發(fā)現(xiàn),LTE無線通信技術(shù)在突破了傳統(tǒng)通信的技術(shù)桎梏,相比之下更具備了不少的優(yōu)勢和改進,可以給現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展帶來其所需的推動力。一方面,LTE無線通信技術(shù)已經(jīng)完成了對傳統(tǒng)通信技術(shù)的突破,其作為一種新型的技術(shù),不僅能夠為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供所需的網(wǎng)絡(luò)需要,更成為了物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)快速的重要基石,不斷利用其終端的普及和推廣為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展鋪平道路。另一方面,也正是因為信息技術(shù)得到了發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在運行過程中所涉及的信息的種類和數(shù)量也因此而大幅增加,這種數(shù)據(jù)量和工作量的增加也為無線通信技術(shù)的發(fā)展提供了驅(qū)動力。與此同時,還有需要的問題需要克服和解決,例如各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合,多個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)融合,數(shù)據(jù)和信息處理的高效化如何實現(xiàn)等。就現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)方面而言,2G/3G、WIFI和有限網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)下比較常用的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。加上當(dāng)今時代,物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和運作已經(jīng)成為了主流,大多數(shù)所熟知的傳統(tǒng)行業(yè)都已經(jīng)對該項技術(shù)進行了深層次的應(yīng)用,并且取得了巨大的發(fā)展成效。然而,該項技術(shù)要繼續(xù)的發(fā)展并且投入到更多的行業(yè)領(lǐng)域中就需要不斷的深化自身的技術(shù)革新和引入,尤其需要對信息安全性、標(biāo)準(zhǔn)化、便捷性和經(jīng)濟性等方面進行優(yōu)化。因此,LTE無線通信技術(shù)的應(yīng)用重點則是自身技術(shù)優(yōu)勢實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)融合,改善傳統(tǒng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)運行的穩(wěn)定性問題和低效率問題,保障物聯(lián)網(wǎng)對于穩(wěn)定性、安全性和便捷性的需求?,F(xiàn)階段的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)這需要在自身系統(tǒng)應(yīng)用上提高要求,主要是拓展物聯(lián)網(wǎng)對巨量信息的存儲、分析和整合能力,并且保障對數(shù)據(jù)進行深層次的計算、挖掘以及智能分析等來為各領(lǐng)域創(chuàng)造有價值的信息。而這一部分,主要是通過云計算實現(xiàn)的。因此,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與LTE技術(shù)的融合,最需要注意的便是云計算技術(shù)與LTE無線通信技術(shù)融合的實現(xiàn),這樣不僅關(guān)系到整個數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定性、持續(xù)性和安全性的要求,也是實現(xiàn)整個互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)便捷性和高效性的重要途徑。就物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于物流供應(yīng)行業(yè)為例,整個物流行業(yè)的采集、儲備、包裝、裝載、運送、加工、配送以及銷售和服務(wù)都是物流供應(yīng)中的重要流程和環(huán)節(jié),而且各個環(huán)節(jié)之間具有緊密的聯(lián)系,一旦其中一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,必然會引發(fā)整體的損失。實際運行過程中,企業(yè)的管理者需要各環(huán)節(jié)中所涉及的信息流、物流以及資金流三個方面進行統(tǒng)一的管理,對每件商品所涉及的信息都進行相應(yīng)的收集、整理和分析。而物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用于該行業(yè)之后則發(fā)揮相當(dāng)重要的作用,對物品在銷售、存儲、運送和分銷等環(huán)節(jié)的信息進行精準(zhǔn)地了解和控制,從而及時調(diào)整生產(chǎn)和供應(yīng),極大改善了過去物流成本過高、企業(yè)管理效率低下以及物件丟失的問題。
4結(jié)束語
時展和信息技術(shù)的發(fā)展是相輔相成,我國的LTE無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展也是如此,不僅對時展、人們生活和工作通信效率的提升提供了一定的推動,也在時代的發(fā)展下得到促進和完善。與LTE無線通信技術(shù)融合后的現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)也會愈發(fā)顯示出其在社會生活信息交換中的重要職能,但這也離不開與之相適應(yīng)的先進無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。
作者:張莉萍 單位:長江職業(yè)學(xué)院
參考文獻
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[2]程.試析LTE無線通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合[J].科技視界,2015(8):66+167.
Abstract: In recent years, radio communication technology the development of a rapid leap in radio technology continues to mature and develop at the same time; its applications continue to broaden the application value is gradually revealed. Thus, in order to promote further healthy development of radio communication technology, it is necessary to conduct research and analysis of radio communications technology and its development.Keywords: radio; communication; technology; development
中圖分類號:S972.7+6文獻標(biāo)識碼:A
一、無線通信技術(shù)的概念及其發(fā)展現(xiàn)狀 目前,無線通信及其應(yīng)用已成為當(dāng)今信息科學(xué)技術(shù)最活躍的研究領(lǐng)域之一。其一般由無線基站、無線終端及應(yīng)用服務(wù)器等組成。 1.1主流無線通信技術(shù)。從技術(shù)發(fā)展的趨勢可以看出,以O(shè)FDM+MIMO為核心的無線通信技術(shù)將成為未來無線通信發(fā)展的主流方向。而目前基于該技術(shù)的無線通信技術(shù)主要有:B3G、WIMAX、WiFi、WMN等4種技術(shù)。 1.2其他無線通信技術(shù)。除了上述主流的無線通信技術(shù)外,目前已存在的無線通信技術(shù)還包括:IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距離通信技術(shù)及LMDS、MMDS、點對點微波、衛(wèi)星通信等長距離通信技術(shù)。(1)IrDA:Infrared Data Association,是點對點的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議,通信距離一般在0~1m之間,傳輸速率最快可達16Mbps,通信介質(zhì)為波長900納米左右的近紅外線。(2)Bluetooth:Bluetooth工作在全球開放的2.4GHzISM頻段,使用跳頻頻譜擴展技術(shù),通信介質(zhì)為2.402GHz到2.480GHz的電磁波。(3)RFID:Radio Frequency Identification,即射頻識別,俗稱標(biāo)簽。它是一種非接觸式的自動識別技術(shù),通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID由標(biāo)簽、解讀器和天線三個基本要素組成。(4)UWB:Ultra Wideband,即超寬帶技術(shù)。UWB通信又被稱為是無載波的基帶通信,幾乎是全數(shù)字通信系統(tǒng),所需要的射頻和微波器件很少,因此可以減小系統(tǒng)的復(fù)雜性,降低。二、無線電通信技術(shù)分析2.1 3G技術(shù)。3G,全稱為3rd Generation,中文含義就是指第三代數(shù)字通信。目前3G無線電通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA。從技術(shù)角度來看,3G主流技術(shù)已經(jīng)基本成熟,CDMA2000由于技術(shù)本身的平滑演進特性,進入3G的障礙不大。WCDMA以前受版本不斷更新的影響,阻礙了商用進程,但目前主體標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)定型,具備了規(guī)模商用的基礎(chǔ)。事實上歐美等運營商已經(jīng)進入了3G網(wǎng)絡(luò)部署階段。TD-SCDMA是中國自主知識產(chǎn)權(quán)的3G標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)將智能無線、同步CDMA和軟件無線電等當(dāng)今國際領(lǐng)先技術(shù)融于其中,在頻譜利用率、對業(yè)務(wù)支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨特優(yōu)勢。
2.2 3.5GHz技術(shù)的推廣應(yīng)用。目前,中國聯(lián)通、中國移動、中國電信三大運營商已經(jīng)分別獲得3.5GHz頻段2×30MHz頻率使用權(quán),并已獲準(zhǔn)經(jīng)營相應(yīng)的電信業(yè)務(wù)。表明我國的3.5GHz寬帶固定無線接入進入了規(guī)模商用。3.5GHz無線接入作為接入網(wǎng)解決方案,通過城域網(wǎng)接入移動IP骨干網(wǎng)(即CMNet),為用戶提供Internet接入、VPN、集團IP電話、IP增值、LAN互連、會議電視等業(yè)務(wù)。其系統(tǒng)模型如圖1所示。
3.5GHz技術(shù)的系統(tǒng)組成。如圖2所示,3.5GHz無線接入系統(tǒng)采用了點到多點的結(jié)構(gòu)(PMP),采用扇區(qū)蜂窩制完成區(qū)域的覆蓋,其傳輸質(zhì)量基本達到光纜的傳輸質(zhì)量水平。系統(tǒng)包括中心站、終端站和網(wǎng)管系統(tǒng)三大部分。與終端站相接的用戶(通過UNI接口)可以是單個用戶終端(TE),也可以是一個用戶駐地網(wǎng)(CPN)。
圖2 3.5GHz無線接入系統(tǒng)的組成
CS:中心站TS:終端站CCS:中心控制站RS:接力站CRS:中心射頻站TE/CPN:終端設(shè)備/用戶駐地網(wǎng)SNI:業(yè)務(wù)接點接口UNI:用戶網(wǎng)絡(luò)接口
3.5GHz寬帶固定無線接入技術(shù)MMDS,是工作于3.5GHz無線頻段上的中寬帶無線接入技術(shù)。因為其高帶寬、建設(shè)速度快、接入方式靈活等特點,適用于數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)的開發(fā)和經(jīng)營。但這項技術(shù)也有其局限性,比如高頻段26GHz的LMDS技術(shù)受天氣影響較大。因此,要從全局角度考慮,使之成為移動通信網(wǎng)絡(luò)的有效補充手段。才能充分發(fā)揮3.5GHz頻段的效率。
2.3 WLAN的發(fā)展趨勢。無線局域網(wǎng)技術(shù)WLAN(Wi-Fi),其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為802.11,可實現(xiàn)十幾兆至幾十兆的無線接入。我國目前發(fā)展的主要是802.11b標(biāo)準(zhǔn)的WLAN網(wǎng)絡(luò),支持11Mbps的無線接入。筆者認(rèn)為,WLAN技術(shù)在全球具有重要戰(zhàn)略地位。其戰(zhàn)略意義不只在于網(wǎng)絡(luò)的部署、用戶的發(fā)展、業(yè)務(wù)的經(jīng)營范疇,更在于其對IT通信產(chǎn)品領(lǐng)域的巨大拉動力量,特別是對計算機芯片的突出貢獻。因此,我國應(yīng)該積極推進WLAN核心技術(shù)的研究工作,這不僅涉及通信產(chǎn)業(yè),而且涉及IT領(lǐng)域的巨大利益。
2.4 寬帶無線技術(shù)新寵WIMAX。WIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access),即全球微波互聯(lián)接入。WIMAX也叫802·16無線城域網(wǎng)或802.16。數(shù)據(jù)傳輸距離最遠可達50km。WIMAX還具有QoS保障、傳輸速率高、業(yè)務(wù)豐富多樣等優(yōu)點。WIMAX的技術(shù)采用了代表未來通信技術(shù)發(fā)展方向的FDM/OFDMA、AAS、MIMO等先進技術(shù),隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展,WIMAX逐步實現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動化,而3G則實現(xiàn)移動業(yè)務(wù)的寬帶化,兩種網(wǎng)絡(luò)的融合程度會越來越高。
關(guān)鍵詞:無線通信;趨勢;數(shù)字社區(qū)
隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)代通信也進入數(shù)字化時代。在當(dāng)前信息與知識迅速更新的社會與經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略中,人們對隨時隨地獲取信息提出了更高的要求。通過無線通信技術(shù)的應(yīng)用,滿足個性化、多樣化、全球化的信息交流。
無線通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
當(dāng)前我國兩大主要無線運營商中國移動與中國聯(lián)通公司為無線用戶提供了2G業(yè)務(wù),其中服務(wù)內(nèi)容主要包括語音、信息、網(wǎng)頁瀏覽及電子郵件等,數(shù)據(jù)速率約為10-200kb/s。同時,電信企業(yè)也推出了具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的3G無線網(wǎng)絡(luò)。但是由于我國應(yīng)用技術(shù)受到產(chǎn)業(yè)鏈等因素的制約,無線通信的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用還需要一段時間。
在無線接入方面,WLAN技術(shù)已在我國得以廣泛應(yīng)用??蓪崿F(xiàn)多個用戶的WLAN共享技術(shù)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)高速接入,尤其在機場、高級酒店以及大型娛樂場所等,用戶可隨時通過WLAN接入有線網(wǎng)絡(luò),并輕松享受無線網(wǎng)絡(luò)的便捷服務(wù)。尤其應(yīng)該注意的是,無線通信技術(shù)的高接入速率,目前在我國還沒有實質(zhì)性進展,還僅停留在技術(shù)層面。我國還需要發(fā)展更多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的無線通信技術(shù),尤其在網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方面,實現(xiàn)高速無線接入網(wǎng),并加強在各大中城市的使用率及覆蓋率,為用戶提供更可靠、更穩(wěn)定的無線接入。
無線通信技術(shù)的發(fā)展趨勢
2.1無線通信的聯(lián)合化與集成化
考慮到當(dāng)前資金、技術(shù)及市場需求等因素,對當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)以融合方式,實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合,成為通信網(wǎng)絡(luò),這將成為無線通信技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)融合形式主要為:接入網(wǎng)的融合、核心網(wǎng)的融合、終端技術(shù)融合以及業(yè)務(wù)的融合等。不同的網(wǎng)絡(luò)接入需要實現(xiàn)協(xié)同工作,以支持異構(gòu)無線網(wǎng)路中的用戶無線漫游。未來通信終端中,將增添重配置能力,這也是計算機與通信融合的重要體現(xiàn),通信終端不會受到用戶的干預(yù),并提供各種各樣的無線網(wǎng)絡(luò)接入,隨時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)狀況,完成軟件下載升級、網(wǎng)絡(luò)選擇及網(wǎng)絡(luò)感知的自動化工作。另外,由于用戶需求呈現(xiàn)廣泛性,未來無線通信技術(shù)也將實現(xiàn)多種功能的集成,包括語音與數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務(wù)的綜合;IP業(yè)務(wù)與非業(yè)務(wù)的綜合;無線傳輸模塊的綜合;多MAC接入融合等。
2.24G技術(shù)的發(fā)展
從當(dāng)前公眾移動的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展形勢來看,3G成為全球網(wǎng)路演進的主要模式,該項技術(shù)可給用戶帶來最高2Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。但是隨著用戶需求的不斷提高,對移動通信系統(tǒng)速率要求也越來越高,在這種情況下,如何能讓無線通信網(wǎng)絡(luò)為人們帶來更多更快的服務(wù),讓每一個用戶都能在信息海洋中快速確定自己需要的內(nèi)容,并實現(xiàn)各種終端設(shè)備的方便攜帶、各種終端設(shè)備之間實現(xiàn)協(xié)同工作。在通信技術(shù)要求不斷提高的基礎(chǔ)上,無線通信技術(shù)必將進入4G通信時代。4G通信技術(shù)的理想傳輸數(shù)據(jù)效率很可能超過100Mbit/s,4G手機也將提供更高性能的匯流媒體服務(wù),并通過ID應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)個人身份鑒定設(shè)備,并以此接收高分辨率的電視節(jié)目,讓4G技術(shù)成為合并廣播與通信的新型基礎(chǔ)設(shè)施;4G的無線連接等費用將低于3G服務(wù),并有望成為不同無線通信模式的集成體,讓移動用戶實現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)間的自由漫游。如果說3G為人們帶來了高速傳輸?shù)臒o線通信環(huán)境,那么4G通信技術(shù)將成為超高速無線網(wǎng)絡(luò),是一種不需要電纜的超級信息高速公路,并實現(xiàn)電話用戶與無線、三維空間虛擬實境的連線應(yīng)用。
2.3網(wǎng)絡(luò)的高效頻譜接入
當(dāng)前無線頻譜的使用狀況較為擁擠,無線電頻譜也成為稀有資源。傳統(tǒng)的TDMA、CSMA/CA等協(xié)議已經(jīng)無法滿足無線網(wǎng)絡(luò)大容量、高效率的發(fā)展需要,網(wǎng)絡(luò)逐漸向MESH和ADHOC網(wǎng)絡(luò)過渡,MAC層的接入?yún)f(xié)議已經(jīng)成為關(guān)鍵技術(shù)之一。通過全新通信機制,也可提高頻譜的使用效率,并在近年來成為快速發(fā)展的認(rèn)知無線電技術(shù)。這種認(rèn)知無線電技術(shù)可對操作環(huán)境進行認(rèn)知并判斷,并通過訓(xùn)練來動態(tài)地適應(yīng)操作參數(shù),以提高通信網(wǎng)絡(luò)的無線運行環(huán)境。
2.4超寬帶無線接入發(fā)展
超寬帶無線接入技術(shù)屬于時域通信技術(shù),利用超短周期脈沖實現(xiàn)調(diào)制,通過這種脈沖形式產(chǎn)生的信號即超寬帶信號,譜密度較低,且信號中心頻率控制在650MHz-5GHz之間,平均功率是亞毫瓦量級,多徑能力與抗干擾能力強,擁有多個可以利用的信道。與傳統(tǒng)的CDMA系統(tǒng)相比,這種時域通信結(jié)構(gòu)簡單、成本低,且具備高效率、低功耗、低成本等特點。超寬帶無線接入技術(shù)中,較高的數(shù)據(jù)傳輸速率是當(dāng)前最突出的優(yōu)勢。
2.5多個網(wǎng)絡(luò)融合
網(wǎng)絡(luò)融合是當(dāng)前電信行業(yè)發(fā)展的大方向,主要表現(xiàn)為:通信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)與計算機網(wǎng)的“三網(wǎng)融合”、移動網(wǎng)絡(luò)與固定網(wǎng)絡(luò)的融合、信息通信網(wǎng)絡(luò)和基于傳感器與RFID的現(xiàn)實物質(zhì)網(wǎng)相融合。在未來的“下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)”概念中,固定網(wǎng)絡(luò)將日益形成IP化、高帶寬、具有較強QoS保障的信息通信網(wǎng)絡(luò)平臺,而隨著寬帶固定無線、3G網(wǎng)絡(luò)的接入,以及各種無線局域網(wǎng)、城域網(wǎng)等方案,也將成為NGN平臺的擴展部分。
無線通信技術(shù)在數(shù)字社區(qū)中的應(yīng)用
隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展,給數(shù)字化社區(qū)提供了可能,同時也是數(shù)字化社區(qū)的有力保障。數(shù)字化社區(qū)的突出特點為信息的交流方便且廣泛,無論在家庭、辦公室還是實驗室中,計算機與外設(shè)應(yīng)用越來越普及,社區(qū)中的各項設(shè)備也通過計算機實現(xiàn)控制。如果各設(shè)備之間的通信仍選用有線接入方式,將給使用帶來極大不便。隨著藍牙技術(shù)的提出與發(fā)展,已經(jīng)為用戶帶來了全無線的工作環(huán)境與生活環(huán)境。目前藍牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)與計算機、互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)建立接入?yún)f(xié)議。目前,藍牙技術(shù)僅需要1MB/s的速率就可以完成工作,隨著IEEE802.15發(fā)展計劃的推進,未來速率將進一步提高。用戶可通過無線電纜連接辦公室與家庭中的電子設(shè)備。另外,用戶可擁有無線公務(wù)包,如掌上計算機,利用無線方式與其他設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)連接,實現(xiàn)流動辦公室。
藍牙的微型化、低成本、低功耗等特點,給人們在日常生活中的應(yīng)用帶來了更多便利與廣泛空間。利用無線技術(shù)的傳感器,可隨時查看家庭冰箱中的變化,可確保用戶在外了解所需要的用品,如果與互聯(lián)網(wǎng)連接,則可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)購物。未來的家電應(yīng)用也將逐漸利用無線通信技術(shù),以家庭網(wǎng)絡(luò)及互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ),通過無線連接實現(xiàn)雙向傳輸需要,是具備一定智能化的“計算機、通信、用戶”三者融合的信息產(chǎn)品。通過無線通信技術(shù)設(shè)計的數(shù)字手機、小型PBX以及家庭與辦公室電腦電話等系統(tǒng),可真正實現(xiàn)個人通信。通過這種低功耗、低成本、高效率、高應(yīng)用的無線接入技術(shù),滿足了當(dāng)前通信技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展需要,并將在未來移動通信等方面發(fā)揮更大潛力。
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