无线通信与泛在网络

A. 泛在网的百科释意

在日渐发达的通信技术、信息技术、射频识别技术等新技术的不断催生下，一种能够实现人与人、人与机器、人与物甚至物与物之间直接沟通的泛在网络架构——— U网络正日渐清晰，并逐步走进了人们的日常生活之中。在由ICT融合技术组成的U网络中，发展的焦点已经转向了具体的服务而不再是“唯技术论”。泛在网络的建设目标也锁定为用户提供更好的应用和服务体验。
近年来，在物联网、互联网、电信网、传感网等网络技术的共同发展下，实现社会化的泛在网也逐渐形成。而基于环境感知、内容感知的能力，泛在网为个人和社会提供了泛在的、无所不含的信息服务和应用。如今，随着手机支付、汽车网、医疗监控等一批移动通信新应用的不断涌现，有望促成移动通信网向智能网络的成功转型。与此同时，为了适应泛在网兴起的需求,移动通信网也必须迎来一系列的变革。 物联网通信技术旨在实现人和物体、物体和物体之间的沟通和对话。为此需要统一的通信协议和技术，大量的IP地址，还要再结合自动控制、纳米技术、RFID、智能嵌入等技术作为支撑。这些协议和技术统称为“泛在网络”技术。
ITU把泛在网络描述为物联网基础的远景。泛在网络由此成为物联网通信技术的核心。
已有的泛在网络技术包括3G、LTE、GSM、WLAN、WiMax、RFID、Zigbee、NFC、蓝牙等无线通信协议和技术，还包括光缆和其他有线线缆的通信协议和技术。 全IP构架可充当转换媒介
从技术层面来看，一方面移动通信网必须过渡为IP化的网络，另一方面还必须对IP网络技术加以创新和发展才能满足IP化所需。
泛在网的普及，把个人通信、广播、娱乐、业务应用等都融合在了一张网内，从而给个人用户带来了更加丰富的业务体验。因此，在众多业务同时运行时，为了实现用户号码惟一、计费系统惟一，以及灵活方便选择各种接入技术的目标，网络建设人员必须寻找一种可以作为各种网络基础的技术来充当转换媒介。
目前的思路是，如果所有网络都是基于全IP架构的，那么用户就可以在不同网络之间实现随心所欲的转换了。因此，移动通信网首先需要过渡到全IP网，然后与现有的计算机网络逐步融合，最后才能成为整个泛在网的网络层。但这样一来，IP网络技术能否承载所有业务的问题也就随之出现了，例如，现有IP网络出现链接中断时，重建链接的响应时间是秒级的，这显然难以与电信业务微秒级的中断响应时间要求相比拟。在中断响应时间这一点上，即使是时下较为先进的IPv6技术也不能满足需求。再比如，用户可以根据移动位置任意更改无线接入网，这就需要频繁地进行改变网络归属和管理域，而在IP技术中用户和地址相捆绑的方式是无法实现有效的移动性管理的。这是因为现有的IP网络技术在建立之初没有考虑到以后会接续到所有网络，并承载所有业务。为此，移动通信网和其他无线接入技术均需要在协议和架构、用户鉴权、业务承载、网络安全等方面进行泛IP化的改进，比如简化分层、重新定义数据包大小，再加入人们耳熟能详的新标识技术、多路径传输、节点缓存以及光交换等新技术。
提高手持终端的系统能力
除过渡为IP化外，移动通信系统还需要进行其他变革才能满足未来移动用户的新需求。面对有可能出现大量低移动性、少量数据传送、时时在线、群组管理等特征的机器用户，移动通信网需要引入灵活多变的寻呼、注册等网络操作流程，以适应大量单一终端的资源分配机制，降低终端功耗和复杂度。例如，对低移动性的用户延长移动性管理周期，对每月定时发送数据的终端限制全时接入，对非即时业务根据网络负荷控制其传输速率，对于固定在本地的终端保留注册，对于时时在线的小流量业务提供更灵活的计费策略，对仅由终端发起的业务去掉寻呼或位置更新等。
未来会出现更多行业用户。为了支撑对各种业务和信息的智能调用，降低应用开发者的使用门槛，移动通信网在提供给用户开发接口时，应采用标准化的方法对业务和信息进行描述，如采用面向SOA的理念、Web语义等。当未来用户在使用一些在线游戏、实时视频等业务时，更多的带宽需求将给LTE带来发展的动力。
此外，移动通信终端的发展也需要满足用户的多样化需求。例如，个人通信终端可能随时接入到各种网络中，这就需要手持终端增加异质异构网络接入的支持以及协同能力；泛在网的机器终端可能长时间曝露在室外的严酷自然环境中，这就需要更多的降低能耗技术、多样化能源技术，以及电池技术等。 要建设一个真正的无处不在信息通信网络，除了需要高度普及先进的基础设施之外，还需要建立一个标准化体系保障U网络的可用性和互通性。
中国电子商务专家陈记强认为：“泛在网络在全球正在从设想变成现实，从局部应用变为规模推广，需要多方面的支持，技术的标准化是泛在网络大规模应用的重要推动力。通过标准制定将市场上各自为政的利益主体聚集起来，形成合力，朝着共同的方向进行技术创新、产品开发、大规模生产，引导泛在网络产业健康有序发展。”
陈记强表示泛在网络标准体系研究主要包括以下内容：
泛在网络的技术特点，应用对象;
泛在网络系统构架;
系统中各功能模块和组件;
各模块之间的接口;
数据标志(采集、处理、传输、存储、查询等过程);
应用服务标准;信息安全，个人隐私保护等。
目前泛在网络标准体系研究有四个重点研究方向，包括下一代网络技术标准、传感器网络技术标准、射频识别技术标准、对象标志技术标准。
由于泛在网络涉及网络技术异常复杂，其技术标准也多种多样，标准化研究仅靠某一部门、某一企业是难以完成的。为了加快我国的泛在网络技术标准研究，有必要由国家主导建立一个泛在网络标准化机构。 在最先提出U网络计划的日韩，两个国家都在努力推进信息技术研究，努力确立各自在信息技术领域的领先地位，通过“U”计划，两国的信息网络不但得到了完善，而且在一些尖端的信息技术方面也得到了很好的推动。
相比日韩两国，我国更需要一个“U-China”计划。从目前以及中国将来的经济、社会的发展趋势来看，建立U-China(无处不在的网络中国)有着现实和深远的意义。
曹建华表示：“发展泛在网络对于中国经济发展具有非常重要的积极意义，推进泛在网络建设将带动我国信息产业发展，通过技术创新催生新的产品、新的产业，形成信息产业新的增长点。泛在网络相关技术会有效提升传统产业发展，进一步提高信息技术和网络的服务水平，解决地区之间、城乡之间的信息基础设施发展不平衡的问题。政府部门要及早确定我国发展泛在网络的战略目标，制订发展规划和实施策略，组织产学研单位加强相关技术、产品、标准的研究。通过加强市场监管，为新技术、新应用发展创造良好的政策和市场环境。”
吕廷杰告诉记者，目前中国的泛在网络研究已经逐渐展开，U-北京、U-青岛研究项目就是其中典型代表。
建设“无处不在的网络”在政策方面不仅需要政府的积极引导，还需要更多的企业、研究机构与政府共同配合，共同推进无处不在的网络建设。在技术方面，建设“无处不在的网络”不仅要依靠有线网络的发展，还要积极发展无线网络。其中Wi-Fi、3G、ADSL、FTTH、电子标签、无线射频等技术都是组成“无处不在网络”的重要技术，要对这些技术进行积极的开发和应用。
同时如果我国要实施U计划，还要重视普遍信息服务问题，防止建设泛在网络时过分重视城市和发达地区，而造成新的数字鸿沟。
在我国实施U-China战略，并将其融入我国信息化发展的大框架下将会为我国的信息产业发展带来新的机遇，帮助我国实现抢占世界信息技术领先地位的目标。
目前，传统电信业务增长的天花板效应凸显，同质化服务的价格竞争日趋惨烈。面对业务收入增速放缓的难题，泛在网发展所带来的新的行业应用和家庭应用给电信运营商带来了新的发展机遇和挑战。
一些海外的电信运营商在泛在网方面已经作出了探索，如法国电信所提供的完整的端到端方案，ntt docomo、KDDI、Orange、Sprint提供的定制嵌入式通信模块和终端可供开发等。在中国三大运营商中，中国电信走在泛在网应用的前列，至去年年底，其全球眼视频监控点在189个城市安装45万个，并在115个城市提供了数字城市管理应用，在186个城市提供应急联动应用，在174个城市提供环保监测应用。日前，三大运营商均已向工信部提出了物联网专用号段的申请，以更好地发展物联网应用。而在刚刚闭幕的的宁波智博会上，三大运营商均展示了其在城市物流、制造、社会管理、交通、健康保障、家居等领域的应用成果。这些行业应用与以往相比更为全面，例如，汽车信息服务内容包括在线视频服务、娱乐服务、通信服务、个人信息服务、车载互联网信息服务等，几乎囊括了人们目前在汽车上的所有需求 。
今后对电信运营商而言，泛在网的发展已将商业模式改变成价值链驱动的双边市场模型，并将进一步考验其产业链深度合作能力；业务多元化所带来的用户多元化，将令运营商不得不面对超大用户规模、超低ARPU值的长尾市场；而日趋降低的管道收益、不断增高的新应用投入也令运营商必须把握好规模运营与产品增值间的平衡关系。

B. 怎么理解无线通信技术的应用与发展

无线通信（Wireless communication）是利用电磁波信号在自由空间中传播的特性从而进行信息交换的一种通信方式，近些年，在信息通信领域中，发展最迅速、应用最广泛的就是无线通信技术[1]。

1无线通信技术研究热点及应用

基于无线通信技术具有成本低、灵活性高、易用性强、扩展性好、设备维护便捷等诸多优点，现如今无线通信技术飞速发展，技术不断的升级更新。在发展的同时，研究的热点也相对更集中，主要有超宽带通信技术、RFID（射频识别）、NFC（近场通信）、LTE（Long-Term Evolution,长期演进）和4G等；

1.1超宽带通信技术

超宽带脉冲无线电，能够有效地解决无线频谱资源紧张的问题。原因是它具有极低的发射功率，能够与其他的无线通信系统共存。超宽带具有这些技术特性在近距离高速和远距离低速无线通信中都得到充分的应用，例如：无线USB,高速WLAN, IR-UWB与其他一些无线通信技术相比，主要具有以下特点：（1）支持高数据速率或系统容量的能力。（2）高精度定位和出色的探测与成像能力[2]。（3）共享频谱资源。（4）穿透能力强。（5）保密性和抗干扰性能非常好。（6）低成本、低功耗。[1][3]。

1.2 RFID技术

RFID即射频识别技术，是20世纪90年代开始兴起并逐渐走向成熟的一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。射频识别技术的应用领域十分广泛，包含钞票及产品防伪技术，身份证、通行证识别，电子收费系统（香港的八达通），病人识别及电子病历，门禁系统等等，并且在这些领域都取得了可观的经济效益。就目前而言，RFID在中国大陆、香港、台湾的发展还远落后于美国及欧洲[1]。

1.3 NFC技术

NFC又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输，在十厘米（3.9英寸）内交换数据。这个技术由免接触式射频识别（RFID）演变而来，由飞利浦、诺基亚和索尼共同研制开发，其基础是RFID及互连技术。近场通信是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz频率运行于20厘米距离内。

现如今NFC通信技术已日趋成熟，大部分移动电话都内置了NFC,并且推出了相关功能应用。对于移动终端或行动性消费电子产品，NFC的使用比较方便。例如在卡模式下，可代替大量的IC卡，门禁卡等。

1.4 LTE

LTE是第3代合作伙伴计划（3GPP）主导的通用移动通信系统（UMTS）技术标准的长期演进，于2004年12月3GPP多伦多TSG RAN#26会议上正式立项并启动。LTE项目并非人们普遍误解的4G技术，而是由3G向4G技术之间的过渡，俗称3.9G,它改进并增强了3G的空中接入技术，采取OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。

1.5 4G

尽管3G可以提供无线多媒体服务，但是它的数据率仍然有限。4G是指第四代移动通信技术，也是指3G之后的延伸。4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps,并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。

现有的4G标准主要有LTE Advanced（长期演进技术升级版）和WiMAX-Advanced（全球互通微波存取升级版）。LTE Advanced是LTE的增强，完全向后兼容LTE,通常是只需要在LTE上通过软件升级更新即可，升级过程和从WCDMA升级到HSPA相类似。峰值速率：下行1Gbps,上行500Mbps。WiMAX-Advanced（全球互通微波存取升级版），由美国Intel所主导，接收下行与上行最高速率可达到300Mbps,在静止定点接收可高达1Gbps。

2无线通信技术的发展趋势

无线通信技术的发展一方面体现出通信技术本身的更新和演进，另一方面也是受需求的驱动得到发展。综合技术层面和使用需求等因素来考虑，无线通信网络发展趋势将表现在如下几个方面：

（1）无线网络泛在化。网络的泛在化可以使得任何人都可以随时随地的通过终端设备进行网络接入，获取个性化的服务信息，相应的网络将主动的融入人们的生活，通过信息交互来提供更加优质的服务。

（2）宽带无线接入。无线接入有着传统接入无法比拟的优越性，对于高速数据传输速度的需求，也使得像UWB,5G的WiFi等成为无线接入的重要技术。

（3）网络融合性增强。未来的网络必将呈现多元化，重新构建一个新的网络，花费巨大，且存在技术风险。因此，把多种网络通过融合的方式实现互联互通，成为一大发展趋势。

（4）网络安全性进一步增强。无线通信是基于在自由空间传播携带信息的载波，这样就使得通信双方的信息容易暴露，因此，如何在通信的过程中增强保密性和提高通信的效率必将是重要的研究方向。

C. 什么叫泛在通信

无所不在的网络也称泛在网络,泛在通信就是多种无线网络通信的称呼！