序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇通信標準與規范范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

作為智能ODN產品通信標準制定的參與者，江蘇亨通光網科技有限公司產品線高級工程師雷非日前在接受《通信產業報》（網）記者獨家專訪時表示，智能ODN通信標準已經陸續確定下來了，其中設備類的三個標準已經；接口類的六個標準中已有五個通過審查，待。

然而，據了解，接口類仍有一個通信標準尚未通過審查，有待標準制定和評審部門進一步討論。

技術方案難分高下

尚未審查通過的這條通信標準是接口類六大標準之一，主要規定了光纖活動連接器上的智能標簽與插座之間的接口標準。據介紹，該標準候選方案主要有兩個，分別是插頭簧片方案和插頭金手指方案，它們的優劣勢正好形成互補，勢均力敵，但是又不能相互兼容，使得標準制定和評審專家組分歧嚴重，至今未能形成統一意見。

另外，在接口協議方面也存在爭議。華為、中興等廠商主推的1-wire接口標簽的接口觸點只有兩個，而亨通等廠商主推的I2C接口標簽的接口觸點有四個。

雷非指出，華為方案的優勢在于接口觸點少，可靠性高，但是該方案所使用的芯片目前全球僅有一家供應商，產量低、成本高，市場吸引力有限；而亨通方案所使用的芯片供應商較多，成本不到前者的1/4，而且隨著工藝進步，未來還有更大的下降空間。

事實上，目前制約智能ODN產業發展的重要原因之一就是成本過高，如果能夠有效降低成本，對智能ODN產品的推廣是非常有利的。然而從目前國內智能ODN產業發展來看，盡管產業鏈希望能夠制定出統一的通信標準，但是由于目前智能ODN廠商眾多，制作方法各異，且均投入了大量資金，因而都希望自己的方案成為通信標準。不過從目前幾大主流方案來看，并沒有哪一個方案具有絕對優勢能脫穎而出，從而導致通信標準遲遲無法最終確定。

在雷非看來，標準制定初期不需要設置更多限制，應給予幾大方案平等競爭的機會，最終由市場決定孰優孰劣。

其實，在通信行業，統一標準下存在多技術方案的案例屢見不鮮。例如，4G通信標準就包括TD-LTE、LTE FDD等多個標準制式。

亨通智能ODN進行時

通信標準不能落地，對國內智能ODN產業的發展會產生很大影響。雷非表示，原則上各運營商招標都需要一個技術規范，廠商可以根據運營商的規范生產供貨，但是廠商還是希望有一個統一的行業標準來指導生產。

目前，國內ODN產業基本形成兩大陣營，分別是以華為、中興為代表的大型設備商，以及以亨通為代表的線纜廠商，其中以華為的技術實力最為強大。在這一背景下，作為該行業的新兵，亨通沒有選擇與華為正面競爭，而是主推成本較低的I2C接口標簽。而且值得注意的是，在采用該方案的同時，亨通的智能ODN產品還采用了集中控制方案這一設備架構體系。雷非表示，該方案具有結構簡單、成本低、功耗低等特點，在行業內同樣具備很強的競爭力。

目前，亨通正在全力研發自有的智能ODN產品。據介紹，該產品由設備、網絡管理服務器、智能終端三部分組成，其中設備分成三類，分別是智能光配線架、智能光纜交接箱和智能光纜分纖箱。目前，該產品的硬件部分已經研發完畢，亨通正在研發其軟件部分，預計2015年年底開發完畢。

智能ODN市場需要培育

近兩年來，中國寬帶發展如火如荼，國內智能ODN產業也一直在進步，但是由于成本過高，并沒有得到運營商大規模部署。事實上，國內三大運營商對智能ODN的態度始終沒有同步。

據了解，中國電信對智能ODN一直持觀望態度，因為中國電信現網建設起步較早，運維管理流程較為完善，但是現網光纖基礎設施存量大，智能化改造成本較高。

中國移動則是智能ODN積極響應者。據悉，隨著大規模光網絡建設，中國移動在今年年初規劃全年ODN網絡建設中有1/3采用智能ODN設備，而且起標已經全部完成，部分地方子公司已經進行了設備招標，然而從目前發展來看，仍沒有大規模部署智能ODN。

中國聯通對智能ODN的態度一直比較曖昧。盡管現在已經開始起標，進行了網絡測試，但是由于智能ODN成本過高，中國聯通也沒有實現大規模部署，不過明年會有FTTH方面的大規模投資，而ODN則是FTTH中的基礎設備之一。

篇(2)

關鍵字:嵌入式;低功耗;網絡協議;無線傳感器網絡

中圖分類號:TP212文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2010) 09-0000-02

Embedded Low-power Wireless Sensor Network

Yang Yuhong

(Heilongjiang Institute of Architectural Technology,Harbin150000,China)

Abstract:Wireless sensor network is an integration of sensor technology,computer technology and wireless communication technology of the twenty-first century communications network has great value and important research value.Wireless sensor network consists a large number of integrated sensors,data processing unit and the wireless communication module node through self-organization structure,environmental information can be timely and effective manner through the network to transmit to the receiver.As the energy of the node power supply unit with limited and difficult to change,the energy consumption of a wireless sensor network,the core of the problem.There are two ways to solve the problem:One is to increase the energy supply;second is through the low-power design techniques to improve the energy efficiency of the network.However,due to increased energy supply bottlenecks,improve the energy efficiency of the network to extend the network lifetime is the solution to the problem.

Keywords:Embedded;Low-power;Network protocol;Wireless sensor networks

一、研究意義

近年來隨著通信技術、嵌入式計算技術、微機電系統技術和傳感器技術的飛速發展,具有感知能力、計算能力和通信能力的微型傳感器開始出現,這些微型傳感器通過組網構成傳感器網絡。這種傳感器網絡能夠協同實時監測、感知和采集網絡分布區域內的各種環境或監測對象的信息,并對這些信息進行處理,獲得詳盡而準確的信息,傳送給需要這些信息的用戶。無線傳感器網絡在環境與軍事監控,地震與氣候預測、地下、深水以及外層空間探索等許多方面都具有廣闊的應用前景。可以說無線傳感器網絡是信息感知和采集的一場革命,是21世紀最重要的技術之一。

無線傳感器網絡是當前在國際上備受關注的、涉及多學科高度交叉、知識高度集中的前沿熱點研究領域。它綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡以及無線通信技術、分布式信息處理技術等多種技術領域,通過各類集成化的微型傳感器對目標信息進行實時監測,通過無線通信方式形成一個多跳的自組織網絡系統,目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息,并發送給終端用戶。人們可以通過傳感器網絡直接感知客觀世界,從而極大地擴展了現有網絡的功能和人類認識世界的能力

二、IEEE802.15.4/ZigBee標準概述

為了滿足低功耗、低成本的無線網絡的要求,任務就是開發一個低數據速率WPAN(LR-WPAN,Low Rate wireless Personal Area Network)標準。無線傳感器網絡的應用目標多種多樣,這要求IEEE 802.15.4標準要非常靈活,應能夠支持個人工作空間中無限多種可能的應用需求。

三、協議架構

ZigBee標準定義了一種網絡協議,這種協議能夠確保無線設備在低成本、低功耗和低數據速率網絡中的互操作性。ZigBee協議棧構建在IEEE 802.15.4標準基礎之上,IEEE 802.15.4標準定義了物理層(PHY)和媒體訪問控制層(MAC),PHY和MAC層定義了射頻以及相鄰的網絡設備之間的通訊標準;ZigBee聯盟則定義了ZigBee協議的網絡層(NWK)、應用層(APL)和安全服務層的標準。ZigBee協議棧的每層為其上層提供一套服務功能:數據實體提供數據傳輸服務,管理實體提供其他服務。每個服務實體和上層之間的接口稱作“服務訪問電(SAP)”,通過SAP交換一組服務原語為上層提供相關的服務功能。

物理層提供兩類服務:物理層數據服務和物理層管理服務。PHY層功能包括無線收發信機的開啟和關閉、能量檢測(ED)、鏈路質量指示(LQI)、信道評估(CCA)和通過物理媒體收發數據包。

MAC層提供MAC層數據服務和MAC層管理服務,其主要功能包括采用CSMA/CA進行信道訪問控制、信標幀發送、同步服務和提供MAC層可靠傳輸機制。

網絡層提供設備加入/退出網絡的機制、幀安全機制、路由發現以及維護機制。ZigBee協調器的網絡層還負責新網絡并為新關聯的設備分配地址。

應用層包括應用支持子層(APS)、ZigBe設備對象(ZDO)以及設備商自定義的應用對象。APS子層負責維護綁定列表,根據設備的服務和需求對設備進行匹配,并在綁定的設備之間傳遞信息。ZDO負責發現網絡中的設備并明確其提供的應用服務。

四、MAC層規范

介質訪問控制(MAC)層是物理層上面的第一層,因此,MAC協議的性能受到物理層的強烈影響。MAC協議的主要任務是解決無線信道的合理共享,通常要保證某些特定的性能或應用相關的性能得到滿足,這包括一些傳統的性能準則,例如延遲、吞吐量和公平性等。而對于WSN網絡來說,能量消耗問題更為重要。

(一)信道訪問機制

1.信道的時段分配。

PAN中的協調器可選用超幀結構來對信道進行劃分。超幀通過發送的信標幀來標定,并且一個超幀可分為活動區和非活動區兩部分。超幀活動區間由三部分構成:信標、競爭訪問機制(CAP)和無競爭周期(CFP)。協調器只在活動區間才和PAN交互信息,而在非活動區間則處于低功耗的睡眠模式。信標幀在時隙0開始時發送,不使用CSMA機制,信標之后就是CAP,如果存在CFP,則CFP緊跟在CAP之后直到活動區間結束。CFP由所分配的GTS構成。除了確認幀和緊跟在數據請求命令確認之后的數據幀外,在CAP內傳輸所有其他幀都需要采用時隙CSMA-CA機制來訪問信道。在CAP內傳輸數據的設備必須保證其事務(包括接收確認幀)在CAP結束前一個幀間隔(IFS)完成,否則事務就需要推遲到下一個超幀的CAP中處理。MAC命令幀總是在CAP內發送的。

2.CSMA-CA算法。

除了緊隨數據請求命令的確認之后能夠馬上發送的幀,在CAP內發送數據幀和MAC命令幀之前都需要使用CSMA-CA算法來訪問信道。信標幀、確認幀和CFP內傳輸的數據幀不需要使用CSMA-CA算法。

在使用信標的PAN中,MAC層采用時隙型CSMA-CA算法在CAP內傳輸數據。相反,如果在不使用信標的PAN中,或在使用信標的PAN中無法定位信標,則MAC層采用非時隙CSMA-CA算法。兩種形式的CSMA-CA算法的時間計算都以“退避周期”作為時間單位,可以理解位將整個CAP時段離散劃分成多個退避周期,然后CSMA-CA里面的所有時間長度都以多少個退避周期來度量。

在時隙CSMA-CA算法中,PAN每個設備退避周期的邊界都應該與PAN協調器超幀時隙的邊界對齊,即每個設備的第一個退避周期的開始位置總是和信標的開始位置對齊的。使用時隙CSMA-CA算法時,MAC層應保證物理層的所有發送開始于退避周期的邊界處;使用非時隙CSMA-CA算法時,PAN中一個設備的退避周期在時間上與任何其他設備的退避周期是不相關的。

為減少沖突以提高整個網絡的吞吐量,有兩種特殊情況是不采用CSMA-CA算法進行發送的,一是應答幀,另一個是緊接在數據請求幀之后的數據幀。它們可以直接發送。

(二)MAC層幀結構

MAC層幀結構的設計目標是在保持低復雜度的前提下實現在噪聲信道上的可靠數據傳輸。所有的MAC幀由以下三部分組成:

幀頭(MHR,MAC header)包括幀控制字段、幀序列號、地址信息域和附加安全頭部。

MCPS-SAP支持在兩個SSCS實體之間的數據傳輸。MAC子層的管理服務主要體現在:PAN的建立與維護、關聯請求與取消、與協調器的同步、數據的間接傳輸、GTS的分配與管理、幀安全及安全套件和MAC子層PIB的維護方面。

五、網絡層規范

ISO定義的開放式系統互連模型指出網絡層:“通過網絡連接在兩個傳輸層實體之間提供函數化的和過程化的方法來實現網絡服務數據單元的交換,使傳輸層實體不必考慮路由和交換問題”。網絡層控制網絡的運作,負責路由數據包,還完成流量控制功能。

(一)網絡層幀格式

一個NWK幀(即NPDU)由兩個基本部分組成:NWK頭和NWK有效負載。NWK頭部分包含幀控制、地址和序號信息;NWK有效負載部分包含的信息因幀類型的不同而不同,它是可變長度的。NWK頭中的字段按固定的順序排列,但不是每個NWK幀都包含完整的地址和序號信息字段。

(二)網絡層功能實現

ZigBee標準確定了ZigBee網絡中的三種設備:ZigBee協調器、ZigBee路由器和ZigBee終端設備。每個網絡都必須包括一臺ZigBee協調器,負責建立并啟動一個網絡,其中包括選擇合適的射頻信道、唯一的網絡標識符等一系列操作。ZigBee路由器作為遠程設備之間的中繼器來進行通信,能夠用來拓展網絡的范圍,負責搜尋網絡路徑在任意兩個設備之間建立端到端的傳輸。ZigBee終端設備作為網絡中的終端節點,負責數據采集。

六、應用層規范簡介

ZigBee應用層有三個組成部分:應用支持(APS)子層、ZigBee設備對象(ZDO)和制造商定義的應用對象。APS子層只要負責以下方面:維護綁定表,從而實現兩個匹配設備之間的需求和服務,以及在兩個綁定的設備之間傳輸信息。ZDO的主要職能包括定義網絡中設備的角色是ZigBee coordinator、ZigBee router還是End device,發現網絡中的設備并且判定這些設備提供何種服務,初始化和相應綁定請求,并保證網絡設備之間的通信安全。

APS通過ZDO和制造商定義的應用對象所使用的通用服務集在NWK層和APL之間提供了接口,其接口功能是通過ZDO和廠商定義的應用對象都可以使用的一組服務來實現的。該服務由兩個實體實現:APS數據實體(APSDE,APS Data Entity)和APS管理實體(APSME,APS Management Entity)。APSDE提供在同一網絡中兩個和多個設備之間的數據傳輸服務。

七、小結

在無線傳感器網絡中,最關鍵的技術是實現節點間的通信。低成本、低功耗、應用簡單的IEEE802.15.4/ZigBee協議的誕生為無線傳感器網絡及大量基于微控制器的應用提供了互聯互通的國際標準,也為這些應用及相關產業的發展提供了一個契機。

參考文獻:

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[2]崔莉,鞠海玲,苗勇.無線傳感器網絡研究進展[J].計算機研究與發展,2005

[3]陳英,舒堅,陳宇斌.無線傳感器網絡技術研究[J].傳感器與微系統,2007

篇(3)

【關鍵詞】國際標準運營商TD-LTE

中圖分類號：F626文獻標識碼：A文章編號：1006-1010(2014)-07-0053-05

1 概述

技術標準是一組有關產品、處理、外觀、流程全體要素必須服從的要求[1]。在過去三十年間，學者們從技術生命周期和經濟外部性的角度解釋了標準的本質，提出了用戶安裝基礎、兼容性、路徑依賴、專利制度等標準演變的關鍵要素[2-7]。現有研究成果一般將需求方作為靜止的已知條件，研究制造商如何根據用戶需求和分布開展標準競爭。

傳統上，電信設備制造商是技術和標準的創造者，運營商是標準的被動選擇者。近年來，運營商參與全球標準化工作成為趨勢，如圖1所示，自2004年國際移動通信標準組織3GPP啟動第四代移動通信標準化工作以來，運營商提交的文稿數量快速增長，已經與制造商形成了較為復雜的競合局面。

圖13GPP RAN WG1至WG4運營商文稿數總和增長趨勢

運營商的參與一方面使得需求方“能動”地參與到標準的制訂中，改變了標準的參與主體和形成機制；另一方面，隨著用戶需求復雜化、部署場景多樣化，“確定需求”成為標準成功的關鍵因素。運營商和制造商在產業生態系統中的位置不同，產業制定標準的模式和策略也有區別，運營商如何更好地參與標準發展過程，仍然是一個有待研究的課題。

本文首先分析了移動通信標準的發展過程和關鍵要素，然后從需求方與生產方的差異入手，提出運營商參與標準的模式和發展策略，并以TD-LTE標準演變為例加以佐證。

2 移動通信標準發展模式和策略要素分析

2.1移動通信標準發展過程和關鍵要素

一種技術從研發到最終成為市場主導標準，往往經歷相似的過程。Fernando F. Suarez[6]提出五階段模型，即技術準備、技術就緒、創造市場、決定性爭奪和主導市場，全面刻畫了通用的標準發展過程。

由于移動通信技術具有復雜度高、規模大、投資大等特點，其標準化過程有著獨特性：

（1）標準均以委員會形式決定，沒有單一廠家制訂標準；

（2）產業鏈長，技術擴散需要一定周期，須具備端到端的產業能力方可應用；

（3）商用前須經過廣泛的驗證；

（4）需政府以頻率和牌照方式許可，標準化進程受政策影響明顯；

（5）用戶規模多，分布廣，需求多樣化。

基于上述特點，筆者在圖2中描述了移動通信標準的發展過程。與圖1通用的標準發展過程相比，移動通信標準化過程在“技術就緒”和“創造市場”兩個環節的內容更加豐富。

圖2移動通信標準的發展過程

Shapiro等[4]從制造商的角度，總結認為以下七個要素標準至關重要：用戶基礎、IPR（Intellectual Property Right，知識產權）、創新、進入時機、制造能力、產品配套、品牌聲譽，并提出五項成功規律：建立同盟、先發制人、預期管理、占據優勢時增加技術壁壘、處于劣勢時增加兼容性。

標準是在市場環境和政府環境的雙重作用下，大量企業標準策略的博弈結果。從市場角度看，標準源于經濟外部性，即用戶效用不僅與產品本身有關，還隨著使用同類產品用戶數的增多而提升，這使得初期的用戶安裝基礎、網絡間的轉換成本、技術兼容性成為制造廠家標準競爭的關鍵。政府能夠強制性改變用戶安裝基礎，也能通過不同專利政策影響標準的擴散。

2.2制造商和運營商參與標準化的差異

制造商的標準競爭戰略主要基于上節所述因素制定，表1描述了制造商在不同標準發展階段的策略要素和競爭的策略。

表1制造商參與標準競爭的一般模式

通用標準階段 策略要素 策略

技術準備 技術研發能力，產業鏈配套 增加研發投入，吸引優秀人才，建立產學研聯合研發

技術就緒 技術優勢，政府管制 創造最優產品，加強政府公關

創造市場 進入時機，價格，聲望，專利授權，產業鏈配套 做好首個商用，加強市場宣傳，健全創業鏈

決定性爭奪 產業配套，用戶安裝基礎，切換成本 健全產業鏈，擴大用戶規模，降低其他標準切換至本標準的成本

主導市場 用戶安裝基礎，切換成本 擴大和鞏固用戶規模，抬高本標準轉換至其他標準的成本

與制造商不同，運營商可以通過影響和控制產業資源、擴大市場外部性、適應市場需求等方式影響標準的制訂。二者在標準化過程中的主要區別是：

（1）首先運營商對標準制訂的發揮價值與制造商不同。制造商的價值在于技術，運營商的價值在于市場需求。因此運營商的戰略要素是圍繞需求，反饋市場需求和發揮市場要素在創新中的作用，增強標準的市場競爭力。

（2）其次，運營商與制造商在標準中具有一定的利益差異。上游制造商供應方的數量越多，作為供應鏈中間環節的運營商能獲得的利益就越大。

（3）在標準制訂過程中，運營商反對專利的集中化，盡可能降低門檻使更多廠家進入市場。

3 運營商視角的移動通信標準競爭策略

基于上節所述區別，本文提出運營商在標準化中的分階段關鍵策略如下：

（1）在技術儲備階段，相比于增強技術研發能力，運營商更關注對產業優質研發資源的影響，可以采取產學研創新聯盟的形式，使其更多服務于市場需求的發展方向；

（2）在標準需求確定階段，運營商之間通過制訂聯合需求，增強需求預測的準確性和代表性；

（3）在關鍵技術階段，運營商一方面確保技術滿足需求，另一方面從產業結構的角度出發，防止壟斷技術的出現；

（4）在標準細化、性能驗證階段，標準依然有較大的可塑性，運營商需要盡快推動選定的關鍵技術在實際網絡中進行測試，驗證是否滿足需求；

（5）在構建產業階段，運營商需要擴大配套產業鏈，核心策略要素包括信息溝通、預期管理和聯合研發；

（6）在首批應用階段，先發運營商需要盡快投入資源推進網絡建設，加強宣傳，提升和管理市場預期，同時積極與政府溝通，爭取牌照的發放；

（7）在擴大商用階段，擴大用戶安裝基礎、提升市場預期非常重要，運營商可采取市場聯盟形式，通過增加兼容性、降低切換成本爭取傳統上不屬于本標準陣營的運營商支持；

（8）在主導市場階段，運營商應根據市場需求的變化，不斷推動標準迭代更新，以保持持續的技術競爭力。

歸納起來，運營商標準戰略要素包括需求匹配度、市場外部性、產業規模、產業影響力和政策管制五大方面，其模式呈現以下三大主要特征：（1）影響和控制產業資源；（2）擴大市場外部性；（3）適應市場需求。

運營商參與移動通信標準的策略如表2所示。

4 TD-LTE標準演變中運營商的分階段

策略

TD-LTE，是LTE標準的TDD分支，在全球TDD頻譜上占據市場主導地位。根據GSA（Global Supplier Association）統計，截至2014年2月，全球有274個LTE商用網絡，其中TD-LTE網絡為30個。以下通過對LTE和TD-LTE標準發展過程中運營商的策略行為進行案例分析，用以實證第三節所提出的結論。為了突出重點，本文忽略了技術儲備階段和主導市場階段。

（1）需求確定階段的“聯合需求”

LTE標準制訂之初，中國移動、沃達豐、法國電信等國際主流運營商主導的NGMN組織向產業“下一代網絡需求”白皮書。白皮書提出了運營商對下一代網絡建設和運營的聯合需求，包括：高帶寬、低時延、低成本、高安全性、端到端質量保障、兼容性和平滑演進等。通過表3發現，2/3的運營商均屬于全球十大運營商（表中運營商排名來源于Total Telecom的2013年全球運營商100強排名）。

（2）關鍵技術選擇階段的“產業結構控制”

為了使LTE技術成為全球主流技術，運營商進行了關鍵技術選擇，避免少數公司的關鍵技術壟斷。表4列出了運營商控制產業平衡的措施。

（3）標準細化階段的“加速迭代研發”

自2008年開始，運營商發起國際組織LSTI（LTE/SAE Trial Initiative），對LTE的系統樣機和預商用產品進行驗證，推動標準版本升級和成熟。運營商通過提供真實的網絡環境，提高了標準的準確性，加快了廠商的產品研發速度。通過表5統計發現，3/4的運營商均屬于全球十大運營商。

表5LSTI主要運營商排名

參加LSTI的主要運營商 國際排名

T-Mobile 6

NTT DoCoMo 2

中國移動 4

Telefonica 5

Vodafone 7

Orange 9

Telecom Italia 13

SKT 27

（4）構建產業階段的“信息溝通”、“預期管理”和“聯合研發”

經過前三個階段的發展，標準性能已基本具備，下一步的目標是擴大產業外部性。關鍵策略包括：加強信息溝通，管理產業預期和上下游聯合研發。

“信息溝通”的主要目的是向產業界傳遞TD-LTE的發展情況、市場需求和商用前景，是建立預期的前置條件。2008年2月，中國移動、沃達豐、Verizon三家大運營商聯合宣布將共同進行TD-LTE測試，這成為TD-LTE產業研發的里程碑。2009年2月，運營商聯合LTE TDD/FDD共芯片需求，推動TDD/FDD產業融合。

“預期管理”是向產業展示TD-LTE技術的優勢和增強產業信心。該策略主要是通過一系列試驗網不斷展示TD-LTE產業的進展，如表6所示：

表6TD-LTE在構建產業階段的主要展示

時間 里程碑

2009年4月 中國移動邀請國際運營商代表參觀首例外場演示

2009年10月及11月 中國移動聯合產業在日內瓦ITU大會和香港亞洲通信大會搭建外場展示

2010年4―10月 中國移動建設上海世博會TD-LTE演示網絡，演示了全球首個TD-LTE大規模試驗網絡，得到總理參觀指示和吸引70多家運營商參觀。

“聯合研發”是發揮運營商在產業鏈中的核心作用，構建上下游聯合研發體系，發揮創新協同效應[1]，加快產品的研發過程。2010年，中國移動等運營商推動大唐、中興、華為、創毅視訊、安立等11家公司在世博會上系列產品。同時，在政府的組織下，中國移動等運營商與端到端產業鏈通過開展國家重大專項的形式，在共同規范、共同測試的基礎上持續推進產品研發。

（5）首個應用階段的“示范作用”

該階段主要目標是推動更多運營商選擇TD-LTE標準，主要舉措是運營商投入大量資源建設試驗網絡以起到示范帶動作用。

2011年5月至2012年，中國移動在7個城市開展了超1 000個基站的TD-LTE規模外場試驗；從2012年7月至2013年，中國移動在15個城市開展了超2萬基站的TD-LTE擴大規模試驗，采購20余萬部終端，從而充分驗證TD-LTE實際組網能力和促進產業鏈成熟。

（6）擴大商用階段的“運營商聯合拓展”

其主要目標是進一步擴大網絡外部性預期。2011年2月，中國移動、英國沃達豐、日本軟銀、美國Clearwire、印度Bharti聯合成立了TD-LTE全球推廣合作平臺GTI（Global TD-LTE Initiative）。截至2014年2月，其運營商成員已達100家，成為TD-LTE全球商用的主力軍。圖3顯示了GTI成員數在中國移動等TD-LTE主流運營商進行相應行動后迅速增加：

圖3GTI運營商數量增長歷程

5 結論

本文通過理論分析和TD-LTE的實證得出運營商的標準參與模式以及三大主要特征：影響和控制產業資源、擴大市場外部性、適應市場需求，并進一步提出了在該標準參與模式下運營商的分階段關鍵策略。下一步研究重點將是多家運營商的標準參與模式及關鍵策略，以及量化標準參與模式為運營商帶來的收益。

參考文獻：

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[6] Suarez F F. Battles for technological dominance: an integrative framework[J]. Research Policy, 2004(33): 271-286.

[7] 胡武婕. 中國信息通信產業技術標準競爭與策略研究[D]. 北京: 北京郵電大學, 2010.

作者簡介

徐兆吉：博士就讀于北京郵電大學，現任中國移動通信研究院用戶與市場研究所副所長，曾長期參與TD-LTE標準的產業化和全球化推進工作，目前主要研究方向為新型產業合作、電信市場策略、國際標準演進等。

篇(4)

關鍵詞　物聯網　標識　尋址技術

1　引言

物聯網是將傳感器、執行器、智能裝置以及通過標簽標識的各種物體以一定的通信技術連接所組成的網絡。

物聯網要真正實現全球的互聯互通，標準化是亟需解決的重要問題，而要將各種物體連接到網絡中，并實現物與物、物與系統、物與人之間的通信以及基于此的各種應用，首先必須對物聯網涉及的各種實體進行高效、唯一的標識。因此，目前國際國內相關標準化組織都在積極推進物聯網的編碼、標識以及尋址相關技術的研究工作。迄今為止，各標準組織還未形成統一的國際標準。當前主要的相關技術標準體系有EPCglobal的EPC(Electric Product Code，電子產品代碼)系列規范、uID Center(ubiquitous ID Center，泛在識別中心)的UID系列規范、ISO／IEC的相關系列標準、IETF的ESDS(Extensible Supply-chain Discovery Service，可擴展的供應鏈發現服務)標準等。

由于物品標識的標準直接與物品息息相關。涉及到各國家、各行業以及各企業的切身利益，尤其當物品編碼和標識在物聯網中流通后將進一步增強物品編碼管理權的重要性，因此各標準組織、各國家、各行業也還在進一步醞釀各自的物品編碼與標識標準。可見，遵循不同標準的物品編碼將共存于物聯網之中，并且伴隨著物聯網的發展，不斷會有新的物品編碼標準出現。如何解決不同標準之間物品編碼、標識以及在物聯網中的尋址問題，已成為未來物聯網大規模應用時不可回避的關鍵問題之一。

2　物聯網時代對標識的需求

標識是一種自動識別各種物聯網物理和邏輯實體的方法，識別之后才可以實現對物體信息的整合和共享、對物體的管理和控制、對相關數據的正確路由和定位，并以此為基礎實現各種各樣的物聯網應用。

物聯網主要采用賦予性標識。賦予性標識是為了識別方便而人為分配的標識，如物品編碼、手機號、IP地址等。通常由數字、字母等符號按照一定編碼規則組合而成，相對基于自然屬性的本質性標識，賦予性標識形式簡單易于保存、讀取和處理，是現階段物聯網中標識的主要形式。物聯網中有物理實體、通信實體和應用實體三種類型的對象需要標識。

物理實體：是指在實現對信息的獲取、傳遞和處理以及對物的控制等各種物聯網應用和管理的過程中，要與網絡發生聯系的任何物體。如各種傳感器、執行器、貼有標簽的物體(如動物、貨物、食品)以及各種智能裝置(如數碼產品、家用電器)等。

通信實體：是物與物、物與系統、物與人通信過程中涉及到的各種通信硬件實體和邏輯實體。硬件實體包括手機、WSN設備、M2M網關等，邏輯實體比如通信協議、會話、端口等。

應用實體：是指物聯網中涉及的各種服務和信息資源，如Web服務、數字內容、聚合數據等。

根據物聯網應用的分析，物聯網體系中對標識的需求應包括以下幾個方面：

(1)實用性。要求物聯網標識機制應能夠穩定地對標識對象進行標識，并且易于存儲、讀取和處理，具有較好的經濟性。

(2)唯一性，物聯網標識應該是獨一無二的。為了不產生標識沖突，特別是對于開環應用，應在最大范圍內采用統一標識。標識應具有足夠的容量保證大規模對象標識唯一性的需要；同時考慮到處理能力、存儲空間、能量消耗、傳輸帶寬等限制條件，標識又不宜過長，為保證標識的有效利用，應實施一定的標識生命周期管理機制。

(3)可擴展性，指標識機制應該可以實現對任何一種任何一個物體的標識，隨著時間的推移、物聯網規模的發展和新事物的出現，標識應能夠繼續使用。

(4)兼容性，目前已有眾多的標識方法和編碼機制，應通過恰當的物聯網標識和解析機制，在滿足各種標識需求的基礎上，盡量兼容已有標識。

3　物聯網的標識體系

基于物聯網體系中物體實體的分類方法，可以將物聯網的標識體系分為物體標識、通信標識和應用標識三大類標識，其與物聯網的分層架構對應關系如圖1所示。

物體標識主要標識物聯網三類需標識對象中的物理實體和通信硬件實體。基于條碼和RFID標簽的物體標識主要用于實現對物體的辨別、信息追溯、信息交換和關聯操作等，主要適用于非智能物體，如集裝箱、食品等。

通信標識用于標識與信息數據傳送和交換相關的邏輯實體，主要目的是尋址，實現信息的正確路由和定位。這些邏輯實體包括通信協議、會話、端口等。比如IP地址、E.164號碼、IMSI號碼、SIP URI、各類端口號等。

應用標識主要標識物聯網中的各類應用實體，包括各種服務和信息資源等。如URL、Content ID等。

物聯網中的通信標識和應用標識通常存儲在計算機和其他智能設備中，而物體標識則需要存儲在特定的載體中，在使用前通過特定技術寫入，并在需要時利用相應技術讀出。用于存儲物體標識的介質就稱為載體，物聯網中的載體形式主要包括條碼、IC芯片、IC卡和RFID標簽。載體可以通過粘貼、卡扣、嵌入、焊接、配置等方式與被標識物附著在一起。

物聯網在標識方面，與傳統互聯網及電信網相比，急需解決的問題重點主要集中在物體標識，其次是通信標識。物聯網大規模分布式的特點，要求必須有一個健壯的可擴展的物體標識體系。如何建立起兼容多種標準體系的統一物體標識與解析體系，如何應對物體通信對通信標識數量需求的大規模增加是物聯網需要解決的重點問題。

4　物聯網尋址的特性與需求

除了標識體系需要新的設計以外，物聯網的尋址機制更值得深入研究。目前，物聯網資源尋址的研究仍處于起步階段，基本上直接沿用互聯網現有的尋址技術。但是，物聯網自身的特殊性從根本上決定其資源尋址具有與互聯網資源尋址的相異性，其存在多種物品編碼標準共存而引起資源尋址；中突等特有的尋址問題。因此，物聯網對互聯網現有尋址技術提出了新的挑戰，現有尋址技術無法完全滿足物聯網的資源尋址需求。

互聯網資源尋址技術主要實現了互聯網中資源名稱到資源地址的尋址定位，其對傳統的互聯網資源名稱，如MAC地址、IP地址以及域名等，提供了完善的尋址支持，而對E.164號碼的尋址則根據特定規則對號碼進行預處理的方式來實現尋址支持。由此可見，互聯網對于需要預處理的資源名稱并不能實現自動處理，而必須在事先知曉特定的預處理規則的前提下才能完成尋址操作。

然而，物聯網中的物品編碼存在EPC、uCode等多種不同的編碼標準，且可能不斷涌現出新的編碼標準，因此為避免采用不同物品編碼標準的物品編碼在物聯網資源尋址中產生沖突，物品編碼同樣需要進行預處理操作才能完成尋址。而物品編碼隨著所屬編碼標準的不同，其對應的預處理操作的規則也是不同的，并且新的規則會伴隨著新編碼標準的制定而產生，因此物聯網資源尋址對于物品編碼的預處理規則不能采用事先知曉的方式，而應當支持一種自動尋址、匹配的處理機制。此外，當前互聯網資源尋址技術并未對資源尋址的隱私保護提供有效的保證，而物聯網資源尋址涉及到物流等敏感信息，因此需要新的、更適用于物聯網應用體系的隱私保護機制。

5　結束語

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【關鍵詞】 4G LTE OFDM

2012年1月18日，我國具有自主知識產權的通信標準TD-LTE正式成為國際標準，標志著我國通信事業實現了與國際的接軌和同步發展。之前我國通信產業發展相對世界發達國家而言一直處于相對落后的地位，為了改變這種不利的局面，我國在3G發展初期就積極參與4G國際標準的制定，對下一代通信技術進行了前瞻性的研究，逐步建立和形成了自主的移動通信標準體系。2013年12月4日，工業和信息化部向中國移動、中國電信、中國聯通正式發放了第四代移動通信業務牌照，標志著中國通信事業正式進入了4G時代。

一、4G移動通信技術簡介

4G是第四代移動通信的簡稱，通常被用來描述相對于3G的下一代通信網絡。實際上，4G在開始階段也是由眾多自主技術提供商和電信運營商合力推出的，技術和效果也參差不齊。從2009年初開始，國際電信聯盟（ITU）在全世界范圍內征集IMT-Advanced（俗稱4G）候選技術。截止2009年10月，共計征集到了六個候選技術，分別來自于北美標準化組織IEEE的802.16m、日本3GPP的FDD-LTE- Advanced、韓國（基于802.16m）和中國（TD-LTE- Advanced）、歐洲標準化組織3GPP（FDD-LTE- Advanced）。ITU在收到候選技術后，組織世界各國和國際組織進行了技術評估。2010年10月份，在中國重慶，ITU-R（國際電信聯盟無線電通信組）下屬的WP5D工作組最終確定了 IMT-Advanced的兩大關鍵技術，即LTE- Advanced和802.16m技術。我國提交的候選技術作為LTE- Advanced的一個組成部分也包含其中。

4G最大的技術特點就是具有更高的無線下載和上傳速度，可以對無線數據服務進行更好的支持，讓移動用戶能夠更快的訪問無線互聯網。4G技術支持100Mbps-150Mbps的下行網絡帶寬，也就意味著用戶可以體驗到最大12.5MB/S-18.75MB/S的下行速度，這是當前國內主流中國移動3G（TD-SCDMA）2.8 Mbps的35倍，中國聯通3G（WCDMA）7.2Mbps的14倍。因此4G技術可提供更高質量、高帶寬和高速速的網絡服務與應用選擇。

二、4G移動通信系統網絡結構和關鍵技術核心OFDM

4G移動通信系統網絡結構一般可分為三層，分別為物理網絡層、中間環境層和應用網絡層。物理網絡層由無線和核心網的結合格式構成，主要提供接入和提供接入和路由選擇功能；中間環境層主要完成QoS映射、地址變換和完全性管理等；物理網絡層與中間環境層及其應用環境之間的接口是開放的，可以提供無縫高速數據率的無線服務。

第四代移動通信系統的關鍵技術包括OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復用）、SDMA（Space Division Multiple Access， 空分復用接入）、MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多入多出技術）、SDR（Software Defined Radio，軟件無線電）、MUD（Multiple User Detection，多用戶檢測技術）、IPv6等。而正交頻分復用（OFDM）為其關鍵技術核心。

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是正交頻分復用的簡稱，是在無線環境下的高速傳輸技術。這種技術能夠將信道劃分中許多的正交子信道，每個子信道使用一個子載波調制，各子載波并行傳輸。總的信道具有頻率選擇性，但每個子信道相對平坦，可以在子信道上進行窄帶傳輸，信號帶寬小于信道帶寬。該技術的主要優點是能夠顯著提高頻譜的利用率，再加上該技術可以消除或減小小信號波形間的干擾，因此具有良好的抗噪聲性能和抗多信道干擾能力，可以提供無線數據技術質量更高（速率高、時延小）的服務和更好的性能價格比，使網絡結構高度可擴展。

三、結語

4G移動通信技術的發展，更好的實現了人與互聯網、移動終端的互聯，逐步改變和滿足了用戶的上網模式和對網絡的需求。隨著科技的進步，4G本身也必將不斷的演進和完善，向著第五代移動通信技術發展。

作者簡介：虞滄，男，1981年12月生，湖北浠水人，武漢理工大學信息工程本科、電子與通信工程碩士。現任武漢職業技術學院講師，長期從事通信工程方向的教學和研究

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關鍵詞:移動通信;1G;2G;3G;4G;發展趨勢

中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)27-7607-02

Talking about the Development of Mobile Communication

CHEN Xiu-ying

(Guangdong Frontier Forces Boat Repair Shop, Guangzhou 510660, China)

Abstract: This article introduced simply the mobile communication technology development course, elaborates four generation of mobile communication system concept, the technology and the development, and will point out the mobile communication next trend of development.

Key words: mobile communication; the first generation; the second generation; the third generation; the forth generation;trend in development trend of development

目前我國移動通信產業所取得的輝煌成就有目共睹,本身發展態勢良好,已成為我國國民經濟的支柱產業和強勁的經濟增長點。隨著人們生活水平的提高,大家對于通信需求越來越強烈,形成了龐大的潛在用戶。同時也與移動通信本身的技術特點與發展方向相符合,與移動通信本身的特點如個性化、移動化密切相關,而且隨著移動網的擴大,個人移動通信成本在降低,基于良性發展的宏觀經濟市場,移動通信還將有一個持續、健康的發展階段。

1 移動通信發展歷程

早在80年代在北歐、北美、日本等地區的國家的第一代移動通信系統(1G)開始啟用,那時候移動通信系統剛開始發展,使用不是很普遍及普及,導致當時整個社會對移動通信不關心、不重視,所以1G時代既沒有全球統一的移動通信標準,也沒有區域性的移動通信標準,移動通信的標準、系統的服務范圍都是以國家或區域為單位的,并沒有形成大眾認可及普遍適用的規范和標準。1G為模擬加數字型的,移動通信網絡使用的技術主要采用頻分雙工、頻分多址制式,并利用蜂窩組網技術以提高頻率資源利用率,克服了大區制容量密度低、活動范圍受限的問題。雖然采用頻分多址,但并未提高信道利用率,因此通信容量有限;通話質量一般,保密性差;制式太多,互不兼容;不能提供非話數據業務;不能提供自動漫游。

由于以上1G移動通信系統存在的問題,使得國際相關組織開始了第二代移動通信系統(2G)的研究,主要有兩支國際普遍采用的標準(區域化的標準):美國高通公司推出的CDMA IS-95,歐洲的GSM,在2G標準里最先推出和應用最廣泛的GSM,采用TDMA+FDMA多址技術,在2G時代還有一支全球應用的標準就是CDMA,即碼分多址。2G與1G相比較主要的特點是提高了標準化程度及頻譜利用率、不再是數模結合而是全數字化、保密性增加、容量增大,干擾減小,能傳輸低速的數據業務,全球可以漫游,在增加了分組網絡部分后可以加入窄帶分組數據業務,2G網絡就改造升級成為了所謂的2.5G(GPRS)、2.75G(EDGE)網絡,從而為將來系統演進到寬帶系統打下了良好基礎。2G移動網絡的突出弱點就是業務范圍有限,無法實現移動的多媒體業務,各國標準不統一,無法實現全球漫游。

在這種情況下,旨在研究制定并推廣基于演進的GSM核心網絡的3G標準規范機構成立了。3G是將無線通信與多媒體通信結合的新一代移動通信系統。與前兩代的區別在于傳輸聲音和數據速率上的提升,它能夠比較快速處理聲音、音樂、圖像、視頻流等多種形式,并提供與互聯網連接的網頁瀏覽、自行組織的電話會議、電子商務等多種信息服務,同時也考慮到與第二代的兼容性。為了提供這種服務,無線網絡必須能夠支持不同的數據傳輸速度,也就是說在室內、室外和行車的環境中能夠分別支持不少于2Mbps、384kbps以及144kbps的傳輸速度。3G通信標準主要有W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA三大主流無線接口標準。W-CDMA意為寬頻分碼多重存取,這是基于GSM網發展出來的3G技術規范,是歐洲提出的寬帶CDMA技術; CDMA2000是從窄頻CDMA One數字標準衍生出來的,建設成本低廉。TD-SCDMA意為時分-同步碼分多址存取,該標準是由中國大陸獨自制定的3G標準,是中國電信發展史上重要的里程碑,TD-SCDMA上行和下行信道特性基本一致并使用智能天線技術可以減少用戶間干擾,從而提高頻譜利用率;時分雙工,不需要成對的頻帶,在頻率資源的劃分上更加靈活;TD-SCDMA由于智能天線和同步CDMA技術的采用,可以大大簡化系統的復雜性,設備造價可望更低;因此該標準在頻譜利用率、對業務支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面有獨特優勢。雖然W-CDMA、 CDMA2000、TD-SCDMA在技術上各有千秋,但總體上講,技術指標相差不多, 3G技術的不斷演進,將繼續提高上行接入能力及數據傳輸速率。隨著3G的發展,三種制式并存以及2G不會在短期內退出市場的現實,使終端除了支持高速率及寬帶化外,還從單模向雙模、多模發展,以支持更靈活的網間漫游。未來的終端將實現全制式。

2 第四代移動通信系統的概念

因3G存在通信速率、動態范圍多速率業務、不同頻段的不同業務環境間的無縫漫游等業務局限性,2000年歐洲開始了對4G的研究,我國在2002年3月也正式啟動對4G通信系統的研究工作。

現在還沒有人能完全肯定地給4G一個完整的定義,但根據研究及發展方向,4G是比3G更完美的無線世界,并有可能集成各種不同模式的無線通信,用戶可以從一個標準到另一個標準自由地不受任何限制地漫游。但是4G通信技術還是以傳統通信技術為基礎,引入了一些新的通信技術,來不斷提高無線通信的網絡效率和功能的,建成一種不需要電纜的信息超級高速無線網絡系統,在這個系統上.移動用戶可以實現全球無縫漫游,同時也能克服高速數據在無線信道下的多徑衰落和多徑干擾等。4G移動系統網絡結構大體分為物理網絡層、中間環境層和應用網絡層三層結構,三層之間的接口是開放式的,容易增加新的服務業務,能提供無縫高數據率的無線服務,并運行于多個頻帶,可以自適應多個無線標準及多模終端能力,大大增加范圍服務。

3 4G的關鍵技術

1) OFDM(正交頻分復用)技術。數據在無線信道傳輸時,由于無線信首的多徑效應,傳輸時延會造成接收信號的碼間干擾,而且如信號帶寬大于傳輸信道的帶寬時也會產生頻率選擇性衰落。單載波調制技術是能夠減少這種衰落的一種調制技術,但卻要犧牲信道噪聲,而現在的OFDM技術實際上是多載波調制MCM的一種.其工作方法是:將信道分成若干個子信道,將待傳輸的高速串行數據經串/并變換,變成并行傳輸的低速數據流,用相互正交的載波進行調制,然后疊加在若干個子信道上一起發送。接收端用相關載波進行接收,再經并/串變換恢復為原高速數據,減少信道間的相互干擾,子信道的帶寬相應小于信道帶寬,傳輸衰減可以看為平坦性衰減,從而消除符號間干擾。

2) 多輸入多輸出(MIMO)技術。多輸入多輸出技術是無線移動通信領域智能天線技術的重大突破。該技術能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率,是下一代移動通信系統的核心技術之一。MIMO系統采用空時處理技術進行信號處理,在豐富的散射環境下,空分復用MIMO系統可以獲得與天線數成正比的容量增長,從而極大地提高頻譜效率,增加系統的數據傳輸速率。但是當散射程度欠佳時,會引起信道間的空間相關,尤其在室外環境下,由于基站的天線較高,從而角度擴展較小,其空間相關難以避免,在這種情況下MIMO不可能獲得所期望的數據傳輸速率。

3) 切換技術。切換技術能夠實現移動終端在跨越不同小區之間和在不同頻率之間通信,并在信號質量降低時自動選擇信道。它是未來終端在眾多系統、小區之間建立無縫可靠通信的基礎。主要劃分為硬切換、軟切換和硬軟切換.硬切換是不同頻率的基站或扇區之間的切換,硬切換是“先斷開,后切換” 要在原話音信道上送切換指令,移動臺需要暫時停止通話;軟切換是同一頻率不同基站之間的切換,軟切換是“先切換,后斷開”, 切換過程中沒有中斷,不會影響通話質量。第4代移動通信中的切換技術正朝著軟切換和硬切換相結合的方向發展。

4) 軟件無線電技術。軟件無線電突破了傳統的無線電臺以功能單一、可擴展性差的硬件為核心的設計局限性,將標準化、模塊化的硬件功能單元經過一個通用硬件平臺,根據個人意愿不同,下載不同的軟件,在硬件平臺上實現個人所需要的功能。強調以開放性的最簡硬件為通用平臺,盡可能地用可升級、可重配置的應用軟件來實現各種無線電功能。軟件無線電技術主要有寬帶/分頻段天線、多載波功率放大器、高速寬帶A/D ,D/A 變換、高速并行DSP、軟件無線電的算法等。

5) IPv6協議技術。3G網絡采用的主要是蜂窩組網,而4G系統將是一個基于全lP的移動通信網絡,可以實現不同類型的接入系統和通信網絡之間的無縫連。為了給用戶提供更為廣泛的業務,使運營商管理更加方便、靈活,4G中將取代現有的IPv4協議,采用全分組方式傳送數據的IPv6協議。

篇(7)

關鍵詞：IEEE802.15.4；μC／OS-II；SIP；g.726

當前VoIP技術和無線通信技術的迅速發展為無線VoIP話機的實現創造了條件，也形成了一個研究熱點。當前提出的設計方案有采用802.11協議6VLAr0實現VoIP無線化，雖然覆蓋范圍可達上百米，充足的帶寬對語音壓縮也沒有過高要求，但作為移動便攜設備，其成本和功耗成為了設計瓶頸。本設計主要從性能，成本，功耗等方面出發，提出了一種利用低速低功耗的無線個域網技術IEEE802.15.4來實現無線VoIP話機系統的方案，并在基于Freescale射頻芯片MCl3192的硬件平臺上成功實現了該方案。

無線VoIP話機系統方案

作為無線便攜設備，功耗是首要考慮的一個因素，如果把網絡協議棧，各個語音處理模塊，無線通信都放在手持設備上，必然造成手持設備功能復雜，功耗過大。本設計考慮將嵌入式VoiP話機劃分為兩部分：無線語音網關和手持設備端。無線語音網關作為該系統的非移動端，以有線方式連接到互聯網，主要處理網絡及會話協議，各種語音壓縮標準與g.726壓縮標準之間的轉換以及無線收發工作，而作為真正移動部分的手持設備端僅作簡單的會話信令處理，g.726語音編解碼和無線收發工作。在這種結構下，還可以增加手持設備的數量，實現多路無線通話，本設計成功實現了兩個手持設備的無線語音通話。即兩個手持設備可同時與互聯網上其它用戶建立語音通話。

無線語音網關同手持設備端之間的無線通信采用了低速低功耗的IEEES02.15.4協議，采用該協議雖然能極大地降低系統特別是手持設備的功耗，但僅僅250Kb／s的無線帶寬對語音的傳輸卻提出了挑戰。為適應250Kb／s的無線傳輸速率同時保證語音質量，本設計采用了g.726壓縮編解碼將語音速率從64Kb／s降低到16Kb／s。另外根據該應用的特點：手持設備與語音網關間僅構成星型拓撲結構，刪減了IEEE802.15.4協議部分功能，對其幀結構也作了一定修改以增加負載數據在幀中所占的比例。

SIP協議與無線網內部會話信令

VoIP目前有兩大獨立的信令標準：H.323協議和SIP協議。H.323主要參考了傳統PSTN的呼叫控制和信令架構，便于與傳統電話網相連。SIP協議是由IETF在1999年提出來的一個應用控制協議，它可用來創建、修改以及終結多個參與者參加的多媒體會話進程。SIP協議借鑒了Internet協議設計思想，具有簡單，開放，可擴展等特點。本設計采用了SIP協議，并在實現時采用了源代碼開放的SIP協議棧osip2／eXosip庫。

無線網內部會話信令是本設計中無線語音網關與手持設備間進行通話所交互的信令。該信令集可以看成SIP信令在本無線網絡中的擴展。由于SIP協議是放在無線語音網關上實現，而在會話過程中，部分SIP事件例如發起呼叫，需要由手持設備來響應或送出，所以需要無線語音網關將這部分消息發送給手持設備，同時需要將從手持設備接收到的消息轉換成相應的SIP信息發送到互聯網。無線網內部會話信令便在無線語音網關和手持設備間充當了信息傳遞的橋梁。

這里以無線手持設備發起呼叫為例介紹無線手持設備如何通過內部會話信令與其他VOIP電話建立會話。

當用戶通過無線手持設備撥打一個號碼時，無線手持設備將發送一個HtoG CALL_NEW的內部會話信令連同呼叫的號碼給無線語音網關，無線語音網關收到該信令后，將根據該信令構造相應的SIP消息并發送到外部網絡。當無線語音網關收到來自被叫方表示振鈴信息的暫時應答RING-ING時，將發送一個GtoH_CALL_RINGING的內部會話信令給手持設備。當無線語音網關收到來自被叫方表示應答的信息ANSWERED時，語音網關將啟動RTP線程并發送一個GtoH_CALL_ANSWERED的內部會話信令給手持設備以通知被叫方已應答。此時手持設備開啟語音進程，與被叫方實現通話。

無線MAC設計和同步的實現

根據設計的特點，無線語音網關同手持設備間的無線網絡采用星型拓撲結構，無線語音網關作為無線個域網的協調器同手持設備進行信息交互。IEEE802.15.4MAC層分為使用信標幀和不使用信標幀兩種工作模式，本設計采用使用信標幀同步的超幀結構，由無線語音網關發送信標幀同步無線手持設備的數據傳輸。本設計中超幀長30ms，等分為16個時隙，每個時隙為1.875ms。信標幀在時隙1發送，時隙2到時隙8為競爭時隙，使用時隙CSMA-CA算法傳輸命令幀和應答幀。時隙9到時隙16固定分配給兩個手持設備作為上下行語音數據通道。上下行各兩個時隙的分配可以滿足經g.726壓縮后16Kb／s的語音數據傳輸帶寬要求。

對于命令幀，采用應答和超時重發機制保證其可靠傳輸。對于語音數據，采用5／6分組FEC糾錯算法改善語音質量。該糾錯算法可以恢復五個連續語音數據包中任意丟失的一個，且實現簡單，延遲較小。

由于所有信息傳輸都是在雙方約定的時隙內進行，時隙的錯位，抖動都將造成丟幀，而丟幀對語音質量的影響非常大，所以本設計的一個關鍵點是實現語音網關與手持設備間的精確同步，即手持設備在收到信標幀后保證隨后15個時隙與語音網關的對應時隙對齊。本設計利用了射頻芯片MCl3192的接收時間戳功能來實現精確同步。

時隙1開始后，語音網關需要TSTgs的時間將射頻芯片從空閑狀態轉換為發送狀態，當轉換為發送狀態后，預先存儲在射頻芯片發送RAM中的信標幀立即開始發送，手持設備上的射頻芯片在收到六個字節TSPμs后自動鎖存一個當前時間timestamp(時間戳)，這個值由手持設備在正確接收完信標幀后讀取。根據這個值，手持設備可以設定MC13192定時器在(timestamp＋1875-TST-TSP)μs時刻產生中斷，進入該中斷服務程序的時刻即時隙2的起始時刻。在時隙2中使用MCU定時器設置隨后14個時隙的定時中斷產生時間，定時時間為18751μs。

無線手持設備端的硬件框架

手持設備端的硬件結構需要支持以下功能：

能接收并處理用戶按鍵信息

能在LCD屏上顯示系統信息

無線數據傳輸

語音數據的采樣、恢復以及PCM編解碼

外擴存儲設備以存放大量的代碼和數據

按照以上對硬件功能的要求，本設計采用了Freescale公司32位微處理器MCF5249作為主控芯片。該處理器工作主頻為140MHz，實際工作頻率可通過片內PLL設定，片內帶有8K的指令高速緩存和96K的SRAM。該處理器還提供豐富的外設供用戶使用。

無線收發模塊采用Freescale公司符合IEEE802.15.4規范的射頻芯片MCl3192，該芯片工作在2.4GHz頻段，提供16個無線通道，數據速率為250Kb／st41，通過QSPI與主控芯片進行數據交換。語音采樣模塊采用Motorola公司13位線形PCM編解碼芯片MCl45483SDtSj，該芯片對語音進行AD采樣并形成線形PCM流，通過音頻接口與主控芯片交換數據。時鐘模塊的設計充分考慮手持設備的低功耗要求，提供高低兩種時鐘輸入。當系統處于未通話狀態，可向系統提供低頻率時鐘。時鐘輸入可通過軟件配置GPIO進行選擇。因為要處理大量音頻數據和固化代碼，擴展了片外SDRAM和FLASH。其他模塊還包括鍵盤，LCD，串口和BDM調試接口。

無線手持設備端的軟件設計

無線手持設備端的軟件框架

無線手持設備在軟件設計上需充分考慮系統的實時性和功耗。其一，手持設備需要處理語音，會話控制信令，鍵盤輸入信息等多種數據，并需要進行通話過程控制，無線收發控制，單任務環境顯然不能勝任。其二語音數據是實時數據，必須得到及時有效的處理，且系統不能過于復雜，以減少不必要的開銷，降低功耗。綜合以上兩點，本設計采用了一個輕巧的多任務實時嵌入式操作系統μC／OS-Ⅱ，其內核可剝奪性保證了實時任務的運行。而且其內核代碼量小，能充分節省系統資源。該嵌入式操作系統提供除空閑，統計和保留任務以外的56個實時任務供用戶使用，提供信號量，消息隊列等機制實現任務間的同步和信息傳遞。其實時性強，代碼量小，內核簡單的特點使其非常適用于本手持設備。

使用該操作系統之前需將其移植到MCF5249上，根據處理器的具體信息，編寫OS_CPU.H.OS_CPU_A.ASM和OS_CPU_C.C三個文件。

除內核外，完整的操作系統還需要編寫鍵盤，LCD，音頻驅動和射頻芯片驅動。音頻驅動采用Phlips HS數據格式，設定采樣率為8KHz。射頻芯片驅動采用FreescaIe公司為MCl3192提供的配套軟件模塊。

操作系統之上是無線MAC層，該模塊針對語音無線傳輸的特點簡化實現了IEEE802.15.4協議MAC層功能。第三層為語音壓縮編解碼g.726模塊和無線網內部會話信令處理模塊。會話信令處理模塊負責處理來自無線語音網關的會話信令。最上層為應用層，實現用戶界面和通話過程控制。

無線手持設備端的軟件流程

當手持設備上電啟動后。首先進行的是系統的初始化，包括處理器初始化，操作系統p,c／os-Ⅱ初始化，LCD，鍵盤，射頻模塊等的初始化。之后建立起始任務并通過OSStart()函數進入多任務環境。此時起始任務占用CPU資源，在起始任務中，建立按鍵信息處理任務并通過信號量機制掛起。然后判斷是否收到來自無線語音網關的幀，如果有，調用frame_deal()函數處理幀信息， 在該函數中調用call_command_deal()完成無線網內部會話信令的處理。接著判斷通話是否建立，如果建立則創建語音任務，在語音進程中使能PCM編解碼芯片，并進行g.726壓縮編碼。最后判斷是否有幀需要發送給無線語音網關，如果有則把幀添加到發送緩存，等待發送時隙到來。這一過程完成以后重新跳到判斷是否收到來自無線語音網關的幀，重復以上過程。如果有鍵盤中斷，將會釋放一個信號量，該信號量將解掛按鍵信息處理任務。該任務對鍵盤輸入信息進行處理。

結語