时间：2023-03-27 16:58:35
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇lte技术论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：绿色通信，lte，Femtocell，WiGig
随着人们对无线业务的需求越来越高，无线通信技术的发展也变得更加日新月异。未来无线通信正朝着低碳、健康、高效的绿色通信方向演进。在这种背景下，我们介绍了目前三类较为重要的绿色无线新技术，即LTE、Femtocell和WiGig，并从技术层面逐一分析了其相关的特点。
LTE技术
LTE (Long Term Evolution)是3GPP长期演进技术，代表着未来移动通信技术的发展方向，通常被看作未来的准4G技术。在3GPP技术规范中，LTE系统的主要性能目标包括[1-2]：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率，改善小区边缘用户的性能，小区容量的提高以及系统延迟的降低，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，小区从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms，可满足100Km半径的小区覆盖，并为350Km/h高速移动用户提供大于100kbps的接入服务。在频谱利用率上，支持成对或非成对频谱，可自适应配置1.25 MHz到20MHz的多种带宽。硕士论文，Femtocell。
从传输技术上看，LTE系统在空中接口方面采用了正交频分多址（OFDMA）技术，这一技术可将宽带信号转换成多路在平坦信道中传输的窄带信号，有效适应未来的多媒体业务。为了降低实际系统的复杂程度，LTE在下行链路采用多载波的OFDMA技术，而在上行链路则采用单载波的频分多址（SC-FDMA）接入技术[3]。
此外，多输入多输出（MIMO）技术和自适应技术也被LTE系统广泛采用，以提高数据率和系统性能。LTE系统在下行链路通常采用多址MIMO技术，以扩大小区覆盖，增大小区容量。与此同时，LTE系统还支持波束赋形技术，使得信号可进行空间复用，进一步提高传输效率。
在网络架构上，LTE系统采用了扁平化的网络架构，摒弃了3G网络中的无线控制器RNC节点，这样不仅简化了整个网络的结构，而且降低了传输的延迟，使得用户可在尽可能短的时间内入核心网，极大地提高了传输速率。硕士论文，Femtocell。
目前LTE正朝着增强型的方向不断演进，出现了LTE-Advanced技术，在网络架构，传输效率方面提出了更高的要求。
Femtocell技术
为了实现室内的无缝覆盖，业界推出了Femtocell的技术概念。Femtocell也称为毫微微蜂窝基站或家庭基站，具有即插即用、功耗低、有限覆盖、灵活方便等优点，并且可与宏蜂窝基站兼容，改善边缘用户信号质量，是未来有效解决室内热点覆盖的有效技术之一。Femtocell在实际应用中所面临的主要问题主要有以下几方面[4-6]：
首先是Femtocell与宏蜂窝之间的干扰问题。由于Femtocell与宏蜂窝在覆盖的区域上存在一定程度上的重叠，使得相互间同频干扰受到广泛的关注。硕士论文，Femtocell。就技术而言，可通过规划宏蜂窝基站的位置，对Femtocell的功率进行控制，以及将同频信号的传输时隙相互错开等策略有效解决Femtocell的干扰问题。
其次当用户在Femtocell与宏蜂窝基站间进行切换时，如何保证无缝切换，最大限度的降低切换延迟也是一个亟待解决的问题。Femtocell设备因制式的差异以及分布的不确定性，使得其在宏蜂窝基站邻小区列表中难以配置，进而造成用户在Femtocell和宏蜂窝基站间越区切换较困难，具体表现为切换时延和目标基站搜索时间的增大、业务质量QoS指标的下降等。硕士论文，Femtocell。
WiGig技术
为了推动在全球范围内采用和使用60GHz无线技术，近来国际上成立了吉比特联盟(WiGig, Wireless Gigabit)。WiGig联盟主要任务是负责制定并统一的60GHz无线规范，开发和提供Multi-Gigabit传输速率的无线产品。很多国际知名的ICT制造商纷纷加入WiGig联盟，如思科、三星等公司。WiGig的三个重要技术目标包括：
①融合（Convergence）：快捷的文件传输，降低无线延迟，高质量流媒体业务。
②普适（Universal）：引领众多厂商共同创造满足无线设备应用的60Ghz传输规范。
③速度（Speed）：下一代的娱乐，计算以及通信设备传输速率高于当前的WLAN 技术10倍以上。
WiGig技术要求支持高达7Gbps的数据传输速率，该目标速率高于802.11n的最高传输速率十倍之多，并且WiGig技术向后兼容IEEE802.11标准，在一定程度上可视作为802.11系列标准（如Wi-Fi）介质访问控制层的补充和延伸[7]。WiGig技术为了实现低功耗高品质的绿色通信要求，对物理层的技术参数更加苛刻，以确保实现吉比特的传输速率。在WiGig的网络层，增加了协议适应层技术以支持各类多媒体业务的系统接口，如投影仪、HDTV等外围设备。硕士论文，Femtocell。与此同时，为了扩大服务的领域，WiGig技术可采用波束赋形技术，并可在中短距离上提供较高品质的业务。WiGig通过与Wi-Fi的互补以及多吉比特传输速率的实现，将娱乐、计算和通信设备无缝的连结在一起，成为未来无线局域网的重要发展方向。硕士论文，Femtocell。
结束语
在未来的无线通信新技术中，LTE、Femtocell以及WiGig代表了最新的发展方向。从设计理念、技术规范以及市场需求都体现了绿色通信的内涵。随着通信技术的不断推陈出新，上述系统将会在人们的生活中扮演着更加重要的角色。
参考文献
[1]3GPP TR25.814, Physical layer aspects forevolved UTRA, 2006.
[2]沈嘉.3GPP长期演进(LTE)技术原理与系统设计, 人民邮电出版社, 2008.
[3]沈嘉.OFDM系统的小区间干扰抑制技术研究, 电信科学, 2006(7): 10-13.
[4]V. Chandrasekhar, J. Andrews and A. Gatherer.Femtocell Networks: A Survey, IEEE Communications Magazine, 2008, 46(9): 59-67.
[5]徐霞艳.3GPP 3G家庭基站标准化进展. 电信科学, 2009(4): 1-5.
[6]Douglas N.Knisely, Takahito Yoshizawa,Frank Fevichia. Standardization of Femtocells in 3GPP. IEEE CommunicationsMagazine, 2009(9): 68-75.
[7]WiGig Specifications, v1.0. wirelessgigabitalliance.org/specifications/
关键词：TD-LTE；组网选择；基站选址；全频段天线
1 前言
当今，随着通信技术的飞速发展，移动通信的更新换代的速度越来越快。现有的2G，3G技术已经不能满足人们对于高速的数据业务的需要。而LTE（Long Term Evolution）是3GPP的长期演进，是3G与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准。LTE采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准，在20MHz的频带内能够实现下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。同时，由于LTE采用MIMO和OFDM技术，可以有效的克服无线通信中的多径衰落的问题。
经过近几年的研究，LTE技术已经趋于成熟。国内外都在加紧部署商用的LTE网络。根据GSA的统计，今年年底将有87个国家部署248个LTE网络。在LTE终端方面，目前已经有97个设备商提供821款商品，全球用户已经达到1.07亿。
2 国内发展现状及问题
今年将是中国4G的开局之年。据悉，中国移动已于日前正式启动2013年度TD-LTE无线网勘察设计服务集采工作。根据中国移动之前的规划，今年将会在344个城市部署超过20万个TD-LTE基站。广东移动的TD-LTE基站数已经达到7000多个，在建TD-LTE基站近1000个，主要分布在深圳、广州等大城市，2013年规划增加TD-LTE基站2.4万个。
有组织对TD-LTE中国市场的发展进行两种预测，称中国TD-LTE用户发展取决于运营商格局，在一家TD-LTE运营商情况下，2016年中国TD-LTE用户（仅中国移动）将会超过1.1亿；而在乐观预期下，由于其他运营商（指中国联通和中国电信）在3G阶段已经有了巨大的投入，中国移动的TD-LTE市场策略将会促进其他运营商发展TD-LTE。
同时，众所周知，LTE可以提供高速的数据传输。不需要网线，一部几个G的高清电影，几分钟就能下载完成；公司可以利用视频开会，不仅高清，而且可以在移动中进行；乘车时可以随时打开网络社区，与好友进行视频聊天、传送有趣的文件；在地铁车厢里不仅能快速上传下载大容量资料，还能用互联网电视流畅观看高清大片。然而，在LTE的巨大光环之下，LTE网络的部署却遭遇到很多问题。
2.1 组网方案的选取问题
首先需要解决的一个问题就是组网方案的选择。据悉，在运营商内部和设备商中对于建网方案都没有形成一个统一的意见，分歧主要在于是新建网络还是升级原有的网络。
目前可供中移动建网的频段至少有F频段和D频段，其中，D频段是国际电信联盟确定的全球主流TD-LTE频段，中国工信部也已经明确该频段的共计190MHz频率（2500-2690MHz）用于TD-LTE。F频段则是此前中国移动TD-SCDMA的主频段。这样一来，中国移动的4G建网就有F频段、D频段，以及F/D混合组网等多种方案，而F频段又有基于原TD-SCDMA基站升级和共址新建两种方案。从技术指标、运营商长远利益等因素出发，新建方案更加理想。因为，首先F频段所处位置复杂，既有小灵通，又有TD-SCDMA，设备射频性能的先天不足，会让网络受到干扰，影响网络性能，只有通过大规模替换原有3G设备的RRU才能解决问题；其次，TD-LTE使用时分双工的方式，上下行时隙配比决定了两种方案的时间资源分配，F频段升级方案会造成下行容量下降约25%；第三，TD-LTE技术与现有2G、3G网络存在较大差异，对网络优化提出了不同的要求，升级方案会加大运营商后期的网络优化难度。然而，升级方案不仅可以实现快速部署，而且有助于运营商节省投资近50%。如果一个城市现有的3G网络符合LTE网络结构要求，采用F频段升级是最合理的方案。
2.2 选址问题
另一个重要的问题是LTE网络建设的选址问题。近年来，人们越来越意识到基站会对于人体造成辐射。当在小区楼顶安装基站时，附件的居民会不可避免的遭到电磁辐射的影响。LTE网络选取的频段更高，覆盖面积越小，所以基站的数量相对于GSM基站来说会更多。过多的基站不仅影响美观，增加选址的难度，增加建设的费用。据悉，上海的TD-LTE建设六期宏基站规划的2400个基站中，无法完成购足的近500个，占比约20%，其中有近一半源于业主阻挠，有30%为居民区及学校，均由于对电磁辐射等的担忧，对建设TD-LTE基站表示极度反感与不配合，难以协调。国际经验证明，信号的广泛覆盖是TD-LTE取得先机的重要保障。目前，TD-LTE在我国还处于扩大规模试验阶段，产业链还有待完善，很多问题都阻碍着TD-LTE进一步扩大规模试验覆盖范围乃至商用化的步伐。
一个基站的拆迁，不只是影响覆盖范围内的信号，更有可能改变整个网络的布局，可谓“迁”一发而动全身。对于我国来说，TD-LTE网络建设越快，覆盖越好，越早进入大规模商用阶段，就越能吸引全球产业链加入，从而实现全球漫游能力、规模化、低成本化，带动全社会进入4G时代。为此，需要国家在政策制定、频率规划等方面给予TD-LTE更多的指导，需要地方政府在基站选址和性能测试等方面给予更多的支持，需要产业链上下游在芯片研发、终端制造、应用开发等方面与运营商共同努力。
3 解决方案
3.1 F+D混合组网的确定
通过建设和试用经验总结，已经明确未来的网络形态采用F+D混合组网，F频段的建设以升级为主，网络结构不合理站点采用新建方式，D频段全部新建。从成本上比较，利用F频段新建的设备投入成本比F频段升级高出近50%，而利用D频段建设的话，同一片区域相同的覆盖范围，单纯用F频段建设，与单纯用D频段建设相比，D频段要多建设约26%的基站量。由于中国移动整体规划2013年4G一期网络建设以快速实现覆盖为目标，频段侧重以F频段升级为主，对原F频段站址站高等网络结构不合理的站点则采用新建方式，D频段则在合适的区域进行辅助建设。那么一个城市的网络就会形成这样的结构：第一层网络是F频段的覆盖，里面有一个小圈是D频段的，D频段所覆盖的区域肯定是F+D频段的同覆盖，F频段用来解决广覆盖以及部分区域的深度覆盖，D频段用来解决热点区域以及主城区的容量吸纳。因为F频段只有一个载频，D频段可以做到两到三个载频，这样的话，F频段做第一层网络，D频段做容量的吸纳，会是一个比较科学合理的网络结构。
F频段的TD-LTE网络建设是以升级为主，还是以新建为主呢？如果一个城市现有的3G网络符合LTE网络结构要求，采用F频段升级是最合理的方案；如果部分3G站点结构不够合理，比如说站址、站高、站间距的不合理设计，采用F频段升级建设方案的话，LTE网络就难以达到优质网络的这个目标，而这部分站点需要进行新建。
3.2 减小基站数量和选择问题
而对于选址困难的问题，一方面需要增大宣传力度，向群众耐心说明。电磁辐射强度是与距离的平方成反比，也就是发射基站越高，对人体的影响就越小。通信基站产生的辐射值不如一台电磁炉甚至电视机对人体的影响大。由于TD基站采用智能天线，发射功率只需要8W左右，大大降低了对周围环境的影响，实际辐射更小。
另一方面，在部署网络时，应当尽量少建基站。因为，在我们的生活环境中，到处都布满了各种各样的天线。包括我们通话用的GSM网络、3G TD-SCDMA网络、用于数据业务的无线局域网WLAN以及即将商用的LTE网络。这些通信网络需要不同的天线，因为他们的工作频段不同，不能采用一种天线来实现所有网络的覆盖。如果采用单一的天线，同时覆盖GSM、TD-SCDMA、WLAN、TD-LTE这些网络所需要的频段，就可以大量的减少基站的数量。这样既可以大幅度的节省建设成本，还可以减少布网中选址的难度。同时，也可以美化我们的生活环境。根据当前的研究现状来说，实现LTE的1.71-2.69 GHz的频段范围的天线设计已经不再是一个难题，很多设备供应商都已近生产出多种LTE天线。但是，能同时将800～900MHz GSM频段和LTE频段同时实现的天线还很少。个别厂商采用在一个大的天线罩中同时安装两组不同的天线来达到全频段的覆盖。但是，这样使得天线的尺寸大大的增加，馈电变得复杂。如果采用单个天线阵子可以同时实现全频段的覆盖将是一个很大的进步。不仅可以减小天线的尺寸，还可以大大降低生产成本，据悉这方面的研究已经有了一定的成果，相信不久的将来会出现这种结构简单，覆盖全频段的天线。届时，将大大减小中国移动LTE网络建设的投入。
4 总结
LTE通信已经是当今通信的主流方向，中国也已经进入了LTE无线通讯投资和布网的关键时期，中国移动作为国内电信运营商的龙头，更需要把握好方向和发展进度。在组网方面的选择和无线通讯设备的选择上需要更加睿智，着眼于未来，把握好方向，以较低的成本实现更高的效益。
[参考文献]
[1]苏航.TD_LTE网络规划设计研究.北京邮电大学硕士论文.2012年6月.
[2]方晖.TD_LTE系统中的MIMO空分复用技术研究.南京邮电大学硕士论文.2013年4月.
关键词：趋势；LTE；优势；技术
中图分类号：F62 文献标识码：A 文章编号：
接入宽带化、移动化业务量的不断拓展得益于宽带无线接入技术的诞生。随着科技的高速发展，也带来了信息化的繁荣，人们对通信网络的速率需求日趋高涨。无线频谱在空中接口和网络结构的问题上，存在着传输延时大、利用率不高等缺陷。通过一些列的发展，为了加强在宽带无线接入市场中的竞争，制定了LTE计划，3G频段的使用可采用4G或者B3G技术来实现。LTE采用了诸多用于4G/B3G技术，与3G技术相比， 4G技术运用于3G频段。因此，LTE更加接近4G，并具有技术上的优越性，这就为4G的拓展奠定了有力基础。具体而言，长期演进计划LTE是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的长期演进。系统支持与其它3GPP系统进行互操作，降低了维护成本与建网成本，有效减小系统延时，是无线网络架构更具扁平性，显著提升了系统的覆盖和容量，并使得频谱的分配更具灵活性，它还支持多种带宽分配，明显增强了数据传输速率以及频谱效率，LTE系统添加了多天线MIMO和OFDM等传输技术。技术的引入被认为是满足频谱效率与用户平均吞吐量的最优技术。用来传输上行数据的频谱资源取决于子载波映射。
LTE主要技术
1.1技术
模型可同时考虑更多天线配置，其上行为1×2个天线，下行2×2个电线。为增大容量，将虚拟应用与上行中，另外，还可以应用于开环发射分集、秩自适应、预编码、空分多址、空间服用等技术。为了能显著提升系统的传输率，是其主要手段，可有效提高系统性能。在接收端和发射端，采用了多通道和多天线。利用时空编码处理，可以将解码数据自流有效分开。多入多出系统能够创建N个并行空间信道，处于发射接收天线之间，通道可进行独立响应。这样就能够有效提高护具速率，信息也可以通过并行空间信道进行独立传输。为了能够有效提升频谱利用率以及高通信容量，MIMO将接受、发射、与多径无线信道有机结合并进行了优化。发射端或者接收端如果采用天线阵列或多天线的智能天线系统，天线数的对数的增减也决定着其容量。
1.2技术
LTE的主要特点体现在技术上，技术任务，在多个正交的子载波上，高速数据被分散传输，因此，使符号之间的干扰影响减小，大大加长符号持续的时间，降低符号在子载波中的速率。在设定参数时，影响到整体系统性能，要想彻底消除符号间干扰，，只需将保护间隔加入OFDM符号前，信道的时延扩展小于保护间隔即可。循环前缀对符号间干扰进行消除。系统的覆盖能力和抗多径能力取决于循环前缀的长度。长前缀可应用于对多小区广播业务和LTE大范围小区覆盖业务的支持，但是，长前缀会降低数据传输能力，相应增加系统开销，尽管如此，长前缀依然可支持大范围覆盖，并可消除多径干扰。LTE系统中，采用了短、长2套循环前缀的措施，以便满足半径覆盖要求在100KM的小区。因此，循环前缀方案措施的选择可依照具体场景进行。
1.3技术
技术相对于OFDM/OFDMA而言，有着较低的PAPR，该技术的实现较OFDM/OFDMA简单，属于单载波多用户接入技术。该技术的应用使小区边缘的网络性能得以提高，发射机的效率高，人们选择SC-FDMA技术为上行信号接入的关键因素在于该技术有效降低了终端的成本和体积，并减小了发射终端的峰均功率比。SC-FDMA技术包括离散式和集中式两种子载波映射方式。离散式下子载波的数量非恒定的，根据IFDMA循环因数，采用了IFDMA方式，在频域可对每个用户进行分配；而集中式下传辅带宽非恒定，可在频域中集中传输用户。另外，SC-FDMA技术的优势还体现在采用循环前缀对抗可变的传输时间间隔和多径衰落、固定子载波序列、灵活分配频谱带宽等等。
LTE技术目标
支持简单邻频共存，并支持非成对和成对频谱；支持高速移动终端，在整个系统范围内，支持终端的移动性；支持100公里小区范围覆盖，在不超过30公里的面积覆盖问题上，LTE项目性能要求允许一定程度内的性能缺失；终端和系统具备了核心网，可再对系统性能提升后的兼容平衡进行考虑后，尽可能向后兼容；降低维护和建网的成本；支持广播多播业务，并且支持3GPP和非3GPP系统互操作；提高小区边缘比特率，前提在确保3G小区覆盖范围未产生变化的条件下。
LTE技术优势
3.1 LTE改变了通信业务格局
LTE发展迅速，越来越多的通信企业与LTE技术合作，因为LTE可促进整个通信产业稳定、健康发展，调节通信产业格局的不平和。
3.2 LTE技术拥有成本和技术优势
通过更加灵活的频谱配置方案，LTE技术的应用可减少网络节点，对系统结构进行简化，还可提升单个基站效率和网络效率，从而使运营商的利润空间得到有效提高。
3.3提升移动通信业务质量
LTE对用于更具吸引力，因为其能够使用户体验更多新业务，LTE具有更好的移动性、更低的延迟率、更高的传输速率等优势。
结束语
LTE将会与WIMAX进行激励的竞争，因为WIMAX技术在通信市场中也具有技术的向后兼容性。LTE采用了诸多用于4G/B3G技术，与3G技术相比， 4G技术运用于3G频段。因此，LTE更加接近4G，并具有技术上的优越性，这就为4G的拓展奠定了有力基础。对LTE进行研究，可相对减低运营成本，改善系统覆盖和容量，提高用户数据速率，减少网络时延的产生。长期严禁LTE是3G的演进，它承载了3G与4G的过渡。LTE采用了单层结构，其架构主要由接入网关和演进型NODEB构成，与之间的连接方式采用直接互联，从而改进了UTRAN结构。在4G应用前，也可以说LTE是3G通信技术的最终版本。下行传输方案采用了OFOM，循环前缀所需持续时间分别对应长缀和短缀。系统为达到数据传输延迟的要求，采用自动重传请求周期和很短的交织长度。技术的引入被认为是满足频谱效率与用户平均吞吐量的最优技术。用来传输上行数据的频谱资源取决于子载波映射。上行单用户MIMO天线的配置为：基站配备两个接受天线，而UE也有两个发射天线。在LTE中引用了技术，接收机能够联合检测两个UE信号。LTE与CDMA不同，CDMA不能通过扩频的方式来对小区间干扰进行消除。而却具备消除小区间干扰技术。干扰协调、干扰消除、干扰随机化是消除小区间干扰的有效途径，减小下行小区间的干扰的通用方法也可看成是解决波束成形天线方案。所采用的单层结构实现了低成本、低复杂度、低时延的要求，该结构减小了延迟，有利于对网络进行简化。
参考文献
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[2]罗巍,郭爱煌,谭维锴. LTE-A中的SLNR联合校准多用户多流波束赋形方案[J].系统工程与电子技术,2012(11).
[3]方颉翔,蒋睿,石清泉.LTE网间切换安全机制的形式化分析[J].东南大学学报自然科学版,2011(1).
【关键词】 LTE分布式基站 网络化组网 BBU RRU
当前，无论是3G还是4G在TD-SCDMA系统中均大规模应用到了分布式基站，这种基站方式也将成为下一代宽带移动通信LTE系统的重要组成，成为宽带移动通信的重要标志。BBU与RRU间连接使用到光纤，使用光纤连接有着更多优势，一方面减少了电缆连接普通基站的馈线成本，节约了资源，另一方面将施工难度降低了。
但是，BBU与RRU之间连接应用的是裸纤，暴露出的缺点是，BBU可以同时连接的RRU数量减少，连接的距离较短或者仅能在一栋楼内连接，数量上、地点上与距离上均被限制。但是如果应用到SDH或者IP传输网络传输BBU与 RRU间的数据，可以不受空间与距离限制，可以确保BBU同时连接更多的RRU，提高资源利用率，同时将基带池的功能发挥出来。
一、BBU与RRU网络化组网的可行性
SDH与IP光纤传输网络实现BBU与RRU间网络优化组网时，需要考虑到光纤传输网络是否可以将BBU与RRU间数据传输要求满足，需要从以下几个问题上分析：当前应用到的光纤能否将BBU与RRU间的数据传输带宽要求满足；当前应用到的光纤是否能够将BBU与RRU间的数据传输时延方面的要求满足，是否能够达到延时标准；当前应用到的光纤是否能够将BBU与RRU间的数据传输间时钟传输要求满足。下面对现有的传输网络能否实现以上几个要求进行具体分析。
1.1 BBU与RRU间数据传输带宽要求
一般来说，LTE系统带宽应用的是20M的，则传输速率为30.58Mbps，在2×2MIMO情况下，BBU与RRU间要想实现数据传输，就需要保证带宽为1852.07Mbps，这一带宽产生的过程为：采样速率×采样精度×I/Q精度×天线数量。配置3个扇区能量，BBU与RRU间的总数据传输带宽就应给为1852.07Mbps×3=5556.21Mbps[1]。如果应用到的是4×4MIMO，则接口速率会翻倍。
10G的光纤传输网络，需要对80%的编码效率进行考虑，6G是有效的传输带宽，可以满足1个3扇区配置的数据传输，使BBU与RRU间的数据传输带宽要求满足。4×4MIMO下，要想使BBU与RRU间的数据传输要求满足，就需要用到40G的光纤传输网络[2]。
通过以上分析可以发现，LTE系统要想真正将BBU与多个RRU间网络化组网连接占用传输带宽的问题解决，从当前的传输接入网产生带宽上看很难达到。解决这一问题的重点是将BBU与RRU间的接口带宽降低，要想将LTE接口带宽降低，当前只有一个方法，即，将采样的精度降低，同时降低传输数据天线通道数。在不对系统性能有影响的情况下，以上方法实施有一定可行性，但总体上难以将传输带宽降低。
1.2 BBU与RRU数据传输延时要求
基站上行接收与下行发射均会因BBU与RRU通过网络传输引入时延而产生影响，一般，上行对接收与接入性能、解调算法影响较大，而影响信号覆盖率与覆盖范围的主要是下行；TD-LTE系统，BBU与RRU间的传输时延将不会对不同基站间的空口产生影响[3]。一般，SDH网络传输时延分为SDH交叉复用设备处理与时延以及光纤传输时延，较为固定的是传输时延，可以将环路中交叉复用设备数减少，进而可以将BBU与RRU间传输时延要求满足。
IP网络有着不稳定性，传输时延较SDH相比网络不确定性增多，非常容易因网络负荷的变化而受到影响。基于这种不稳定性，为了进一步将LTEBBU与RRU间数据传输的不稳定性减少，提高传输效率，可以在IP输出BBU与RRU间数据时，缩短IP网络传输距离，减少IP网络负荷。
WDM无源光网络与SDH网络有着相似性，时延均较小，且有着非常良好的固定性，可以将BBU与RRU间的传输时延要求满足，而BBU与RRU在TD-LTE系统中时，则可以应用GPS或者IEEE1588有线时间进行传输，这样能够将上下行传输同步完成[4]。BBU与RRU按照GPS或者IEEE1588将下行发送时间确定下来，而要想实现BBU的延时与抖动则需要有足够的下行发射作为支撑与前提保障；BBU上行方向，可以使用具备一定深度的缓冲器缓存数据，可以正常接收上行数据。
1.3 BBU与RRU间时钟传输要求
保证RRU中载波频率长期稳定性，这是使BBU与RRU间时钟传输稳定性的关键，且中载波的频率至少保持在0.06ppm[5]。一般来说，稳定性较高的时钟晶振被广泛应用在LTE系统中，也是实现RRU的关键组成，使用时钟晶振的目的是可以短时间内提高时钟稳定性。采用相应再定时的SDH网络，可以让RRU中的始终频率长期稳定同步到SDH网络中的BITS时钟系统内，还能够使RRU时钟长时间达到稳定状态。
在应用IP网络进行BBU与RRU间数据传输过程中，鉴于IP网为异步网，且难以将稳定度保证，传输时可以先对IP网络升级，这样可以将BBU与RRU间时钟稳定性提高[6]。RRU基于GPS或者IEEE1588有线时间同步，配合应用高稳晶振，可以使时钟输出维持更长时间，可以将短期与长期精度要求均满足。
二、LTE发展的几项关键技术
MIMO技术可以将系统传输速度提高，且已经成为无线通信的重要技术之一，在无线宽带移动通信方面，B3G与4G均应用到MIMO技术。MIMO技术因公发射端与接收端时，鉴于是多通道与多天线特征，在面对数码子流时能够在处理、分开与解码中应用空时编码，这样可以使数据子流保持最佳状态。
如果发射端与接收天线是独立的，则可以多处的系统并行空间通道。并行独立数据传输就是基于并行通道实现的，可以将传输速度提高。高阶调制技术可以使系统峰值速率达到100Mbit/s，同时，4G网络中，LTE技术应用到了64QAM高阶调制可以将6%的信道通用率提高。LTE是当前主流宽带无线通信系统，在4G网络发展下，必将使LTE技术有新的发展。
三、结束语
综上所述，LTE系统中的BBU与RRU间数据传输的带宽非常高，且受很多因素影响，也成为了网络化组网面临的主要问题，过去的SDH光纤传输已经不能够将BBU与RRU间的数据传输要求满足，应用的日渐广泛，可以将WDM传输网络作为BBU与RRU间的数据传输，但是仍然需要进一步实践证明这种可行性，需要对基站系统设计进一步强化与研究，以实现BBU与RRU间更稳定的数据传输。
参 考 文 献
[1]程广辉，刘佳.LTE分布式基站BBU和RRU网络化组网研究[C].//2008年中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会论文集.2008：221-224.
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[3]孙颖，余勋玲.基于分布式基站BBU的FDD-TDD融合方案设计[J].电子设计工程，2016，24（8）：34-35，39.
[4]李云，李宇明，苏开荣等.LTE-A中继网络中基于小区间干扰协调的分布式资源分配[J].计算机应用研究，2013，30（7）：2185-2189.
【关键词】 VOLTE IMS 融合组网
一、建设背景
VoLTE方案是由LTE网络实现业务接入、由IMS网络实现业务控制、由PCC架构提供QoS保障的语音解决方案。VoLTE技术天然融合了LTE网络及IMS先进技术，VoLTE已是LTE网络环境下语音业务提供的目标方案，所以在VOLTE部署时需要充分考虑网络现状以及VoLTE自身技术特点，为现网语音业务向LTE网络演进规划合理网络部署方案。
由于VoLTE用户采用不同的域名，因此IMS核心网存在现网融合改造、独立新建两种建设方案。在实际工程实施时从业务部署、网络稳定、产业链发展、现有网络稳定、后期运营维护等方面综合考虑，在建设初期采用VOLTE与固网IMS独立组网方式。
由于IMS网络接入无关性、提高设备利用率，简化省内业务路由等因素的考虑，融合组网仍为目标架构。同时考虑引入竞争现有IMS核心网为多厂家组网，本论文针对现有VOLTE与固定业务IMS独立组网提出融合组网方案，并进行分析，同时对多厂家融合组网提出优化方案，为后续工程实施奠定基础。
二、VOLTE与固定业务IMS独立组网现状
2.1IMS核心网主要网元介绍
2.1.1可共用网元
1）I/S/E-CSCF/BGCF S-CSCF负责用户的注册、鉴权、会话，路由和业务触发。I-CSCF是CM-IMS域的边界点，负责分配或者查询为用户服务的S-CSCF。
BGCF用于选择到传统PSTN、PLMN网络的出口MGCF设备，该功能集成在S-CSCF实体中。
E-CSCF从P-CSCF接受紧急会话建立请求，并完成用户接入位置信息查询和紧急呼叫路由等功能。
2）MGCF、IM-MGW
MGCF提供IMS网络与传统PSTN、PLMN网络之间的互通功能。
IM-MGW提供与传统PSTN、PLMN网络互通的话音媒体通道资源。
3）ENUM/DNS
ENUM服务器提供E.164号码到SIP URI的映射功能。DNS服务器为IMS核心网网元和终端提供域名解析功能。
2.1.2VOLTE专用网元
1）VoLTE SBC/P-CSCF
P-CSCF/AGW和ATCF/ATGW功能合设为VoLTE SBC。
P-CSCF是SIP用户接入IMS网络的入口节点，主要负责SIP用户与归属网络之间SIP信令的转发。
VOLTE SBC部署在接入侧的边界，提供防攻击、NAT穿越能力，提供与其它基于SIP或者H.323信令的网络互通的媒体通道资源。
ATCF/ATGW是VoLTE用户在当前所在网络的信令面和媒体面的锚定点，在发生eSRVCC时将VoLTE用户接入侧的媒体面从LTE切换到电路域，并保持媒体面的连接。
2）VoLTE AS
VoLTE AS由SCC AS、锚定SCP和IM-SSF功能组成。
VoLTE AS：提供多媒体电话基本业务及补充业务；集成MRFC功能：用于控制MRFP，实现放音收号、语音会议、标清视频会议等功能。
SCC AS功能：提供语音业务的连续性，提供被叫域选择功能T-ADS，完成网络侧被叫的域选择。
锚定SCP功能：锚定SCP提供将电路域发起的呼叫锚定到IMS域的能力，能够通过Connect消息返回相应IMRN。
3）EPC HSS/HLR
用于存储网络中用户所有与业务相关的数据，提供用户签约信息管理和用户位置管理。
2.1.3固定IMS专用网元
1）IMS HSS
HSS 用于存储IMS网络中所有与用户相关的数据，包括用户身份、鉴权数据、业务数据、接入参数、业务触发信息、漫游信息，并完成用户漫游控制。
2）固网SBC/P-CSCF
SBC提供接入网与CM-IMS核心网之间的NAT穿越、企业网穿越、接入控制、QoS控制、信令和承载安全以及IP互通等功能。
P-CSCF提供注册鉴权、信令保护、信令压缩、媒体授权、信令路由、紧急呼叫、漫游计费等功能。
3）MMTEL AS
MMTEL AS是向个人用户和家庭用户开放的点到点语音业务，点到点视频业务，以及呼叫转移、呼叫等待、呼叫保持、呼叫限制、主叫号码显示＼隐藏等在内的补充业务。
4）统一Centrex AS
统一Centrex业务平台为集团用户提供多媒体电话及补充业务、融合VPMN、融合一号通、融合总机、传真等业务。
2.2现有VOLTE与固定业务IMS独立组网情况
现有IMS采用VOLTE与固定业务独立组网，各厂家分别负责VOLTE或固定业务，VOLTE和固网业务的IMS网络相互独立。VOLTE核心网独立建设核心控制网元I/S/E-CSCF/ BGCF、业务网元VOLTE AS、接入网元VOLTE SBC/P-CSCF；互通网元MGCF/IM-MGW、ENUM/DNS与固网共用。现有网络架构如下图所示：
VOLTE与固定业务独立组网方式在工程实施时较为便利，对现有固网业务影响较小，但由于现有固定业务用户数较少，设备利用率不高，同时业务路由复杂，部分场景存在路由迂回情况，网络结构还需进一步优化。
三、网络架构优化方案
3.1融合组网方案
VOLTE引入后IMS核心网多厂家融合组网有以下两种方案：方案一、VOLTE与固定业务部分融合组网，固定业务由一个厂家负责，VOLTE业务按区域划分由不同厂家负责；方案二、VOLTE与固定业务全部融合组网，各厂家按区域划分负责本区域VOLTE和固定业务。
方案一：除功能差别较大业务网元和接入网元外，VoLTE业务和固定业务核心网部分融合组网，固定业务核心网仍由原有一个厂家全部负责，原有厂家IMS核心网网元I/ S/E-CSCF/BGCF进行升级改造支持VOLTE功能，同时为降低异厂家ISC接口兼容性风险新建VOLTE AS，与其他厂家一起按区域划分负责不同区域VOLTE业务。即VOLTE使用的核心控制网元I/S/E-CSCF/BGCF、业务网元VOLTE AS按区域分厂家进行建设；VOLTE共用接入网元VOLTE SBC/ P-CSCF；VOLTE与固网共用互通网元MGCF/IM-MGW、ENUM/DNS。
本方案网络架构如下图所示：
方案二：除功能差别较大业务网元和接入网元外，VoLTE业务和固网业务全部共用IMS核心网，各厂家按区域划分负责本区域VOLTE和固定业务。核心网元I/S/E-CSCF/ BGCF均要具备VOLTE及固定业务所需功能，VOLTE AS、S-CSCF、IMS SBC/P-CSCF负责同区域VOLTE或固定业务，按划分区域进行固定业务割接。
本方案网络架构如下图所示：
3.2组网架构分析
针对现有IMS网络状况、技术成熟度、网络组织、后期运营维护等方面对上述两种组网方式进行了认真的分析，具体分析如下：
四、结束语
在VOLTE业务引入初期，为避免VOLTE业务功能完善所引起的核心网元频繁升级，以及VOLTE用户发展导致的网络调整，可先采用VOLTE、固定业务独立组网方式，待后期网络成熟、业务稳定、厂家兼容性问题解决后，根据业务发展情况合理规划业务区域再大力推动核心网融合，面向业务融合、多接入统一控制，整合网络资源、降低投资风险，达到网络低成本高效运营的目的。
参 考 文 献
【关键词】LTE 带宽分配 上行无线资源分配 QoS
1 引言
随着移动用户数的快速增长和新类型业务的不断涌现,传统的无线接入技术无论是在带宽还是在业务提供能力上都已无法满足移动用户及网络运营商的要求。在这样的背景下,3GPP在3G已经取得成功的基础上,提出了Long Term Evolution(LTE)计划,继续推动移动通信技术不断向前发展。
3GPP LTE系统以分组域业务为主要目标,其系统在整体架构上是基于分组交换的。LTE系统在上行链路,要求基站端在有限的频谱带宽下能够为更多的用户提供较高的上行数据传输速率,同时还应满足用户各种业务时延等服务质量(QoS)要求。尽管在目前3GPP LTE的相关标准中定义了较完整的QoS机制,但是其中并没有给出保障用户各种业务QoS的上行无线资源分配方案。
在多业务和高容量用户的背景下,如何根据用户不同QoS要求和链路情况来有效地分配频谱资源,以提高频谱效率成为了一个相当具有挑战性的问题。本文主要针对LTE上行无线资源分配展开研究。
2LTE上行无线资源分配机制
2.1概述
LTE中基站端无线资源管理采用集中控制的方式,每个基站同时为多个用户服务。其无线资源分配技术包括基站端上行调度、基站端下行调度和终端调度等,具体如图1所示:
在下行方向,来自核心网的用户各类业务数据在基站端首先经过包映射器映射到无线承载radio bearer上。然后,由基站端下行调度器执行下行调度功能生成指示无线资源分配信息的DCI1/1A信令或其他格式;同时,基站端上行调度器根据来自终端的资源请求和缓存状态报告,执行上行调度功能,生成指示无线资源分配信息的DCI0信令。最后,基站将DCI1/1A、DCI0等信令连同下行数据发送给终端。在上行方向,终端各类业务数据也是先经过包映射器映射到对应的radio bearer上。终端调度器根据收到的DCI0信令,执行终端调度功能,最后终端将上行数据发送到基站端。本文主要针对基站端上行调度器功能的实现展开讨论。
2.2 场景分析
LTE作为准4G技术,为了实现其高速率和高频谱效率的目标而加入了许多新特性,上行无线资源分配也是在这个新的场景中发挥作用。在上行无线资源分配过程中,需要着重考虑如下要素:
(1)LTE上行链路物理层特性。LTE上行链路采用localized的单载波频分复用(SC-FDMA)作为传输方案。LTE上行无线资源分配的最小单位是一个物理资源块(PRB),一个PRB包含12个频域上相邻的子载波[1];同时LTE相关标准中也要求分配给一个终端的若干个PRB在频域上是相邻的,并且采用相同的调制编码方式。
(2)LTE媒体接入控制子层中半静态调度(SPS)的应用。半静态调度的特点[2]是终端占用的无线资源,包括占用物理资源块的分布和调制编码方式等,以一定的周期自动重复出现,不需要额外信令通知。
(3)LTE标准中提出了TTI bundle的概念。TTI(传输时间间隔)bundle[3]是指终端可以在连续的若干个传输时间间隔内占用相同的物理资源块和使用相同的调制编码方式发送相同的用户数据,其中连续传输时间间隔的个数定义为TTI_BUNDLE_SIZE,值为4。
(4)LTE上行链路采用同步HARQ无线传输技术。同步HARQ机制分为两种:自适应HARQ和非自适应HARQ,两种方式在LTE上行链路传输中都有应用[4]。
3 LTE上行无线资源分配架构
基于上述LTE上行链路无线资源分配机制的研究,本文提出一种适用于LTE的上行无线资源分配架构,如图2所示:
该框架的输入包括混合自动重传请求(HARQ)反馈、用户各个业务的QoS参数和用户的信道质量信息。该框架主要包括可用资源预处理器、动态分组调度器和资源分配器三个功能模块,各个功能模块的具体作用如下:
(1)可用资源预处理器,负责计算在当前上行子帧可用的物理资源块(PRB)队列。考虑到半静态调度和配置了TTI bundle功能的用户的无线资源分配过程涉及到了物理资源块的预留,该可用资源预处理器主要是减去之前为这些用户预留的物理资源块。
(2)动态分组调度器,包括用户队列预处理器、用户优先级处理器和带宽分配器。其主要功能是预处理用户队列,满足非自适应重传用户的请求,计算其余用户的优先级并为用户发送数据字节数。
(3)资源分配器,其主要功能是根据用户分配的带宽量确定用户占用物理资源块的分布和调制编码方式。该资源分配器能够充分考虑用户信道质量状况,在保证用户QoS的同时提高无线资源利用率。
上述LTE上行链路无线资源分配过程的输出是系统无线资源的分配结果,分配结果中包括用户占用物理资源块的起始值和长度、调制编码方式、新传和重传指示等。下面给出各个功能模块中的关键技术分析。
3.1 可用资源预处理器
基于LTE上行无线资源分配机制研究中关于半静态调度和TTI bundle功能的描述,可以看到其中涉及到了资源的预留,而可用资源预处理主要负责在当前系统可用物理资源块中减去之前预留的物理资源块,同时将剩余物理资源块队列分类并作为输入提供给动态分组调度器和资源分配器。
预留的物理资源块包括两部分内容:配置了半静态调度功能用户占用的物理资源块和配置了TTI bundle功能用户占用的物理资源块。
半静态调度存在于LTE基站端的上行无线资源分配和下行无线资源分配过程中。半静态调度的提出主要为了在LTE系统中能够较好地保证VoIP业务的服务质量[5],其要点是利用半静态调度分配的无线资源发送新传数据,利用动态调度分配的无线资源发送重传数据。
针对VoIP业务数据包小且传输时间间隔短的特点,如果采用动态调度的方式,那么每个VoIP业务数据包到达和重传的无线资源分配情况都需要基站向终端传输信令,这样会造成较大的信令开销,影响数据传输效率。而如果采用半静态调度的方式,由于半静态调度分配的无线资源是以一定的周期自动重复出现的,所以能够大大减少信令开销,同时也能较好地保证VoIP业务的服务质量。另外,由于半静态调度分配的资源可以通过特定信令被撤销,这样当VoIP业务的静默期来临时可以将资源分配给其他用户,从而有效提高无线资源的利用率。
配置了TTI bundle功能的用户,每份用户数据都将使用相同的物理资源块和调制编码方式被连续传输4次,其中每次传输结束都不用等待基站端的反馈就继续下一次传输直到一个bundle结束。这样做能够大大减少终端和基站端用于传输反馈的信令,也能更好地适应多变的无线信道。
3.2 用户队列预处理器
用户队列预处理器负责为重传用户选择重传方式,即选择自适应方式或者非自适应方式,并依据用户此时所处状态将用户分配到不同的用户队列中。如图3所示:
用户队列预处理器中重传用户处理部分为用户选择重传方式,从而将用户划分到自适应重传队列和非自适应重传队列,其中非自适应重传用户不需要后续处理;用户队列预处理器中新传用户处理部分,将用户细分为使用动态无线资源传输数据的用户、使用半静态无线资源传输数据的用户、请求半静态无线资源的用户等。
重传用户处理部分需要充分考虑两种HARQ方式的优缺点从而选择合适的重传方式。自适应HARQ方式比较灵活,当信道质量或系统带宽变化时基站可以通过信令调整用户重传数据占用的物理资源块分布和使用的调制编码方式,这样就能使重传占用上行无线资源分配过程中的碎片无线资源,从而提高资源利用率,但其缺点是信令开销大。非自适应HARQ方式要求重传占用同上次传输相同的物理资源块并使用相同的调制编码方式,其优点是没有信令开销,但是也存在缺点就是无法适应无线信道的变化;同时由于其要求占用与上次传输相同的物理资源块,可能导致上行无线资源分配过程中产生较多的碎片无线资源,从而降低无线资源利用率。
自适应重传方式和非自适应重传方式各有优缺点,用户队列预处理器优先满足用户非自适应重传请求。
3.3 用户优先级处理器
本文采用动态方法确定用户优先级,即每次执行无线资源分配的过程中都动态更新用户的优先级。这种方法较灵活,能够更好地满足不同用户服务质量。
用户优先级计算器,主要负责计算用户优先级,细分为主优先级和次优先级。主优先级指自适应重传的用户优先级最高,动态新传数据的用户次之,之后依次是请求半静态无线资源的用户、发送了资源请求的用户、要求随机接入的用户和仅需发送非周期性信道质量报告的用户。次优先级是指当用户的主优先级相同时,则根据用户的信道质量状况、用户的缓存数据量和用户一些特定参数确定其优先级。
3.4 带宽分配器
带宽分配器,其输入是用户优先级信息和用户各个业务的服务质量参数信息,其输出是各个用户可发送数据量。带宽分配器的重要组成部分是带宽分配算法。带宽分配算法的目标是满足用户的各个业务的服务质量要求,并且综合考虑各个用户间的公平性。
按照LTE标准的规定,用户的各种业务是映射到无线承载上的,而每个无线承载映射到上行和下行两条逻辑信道上。LTE标准中规定了逻辑信道的QoS参数,带宽分配算法主要是通过保证逻辑信道的QoS来保证用户各个业务的服务质量。
上行逻辑信道的QoS参数主要是数据优先传输速率值PBR和优先级。PBR值和优先级由来自网关的无线承载的QoS参数按照一定规则映射而来,作为上行链路无线资源分配过程中带宽分配算法的输入参数。
带宽分配算法能够使得用户在业务突发时发送较多数据,而在业务静默期减少数据发送量,从而在一段时间内保持用户业务所要求的数据传输速率。
3.5 物理资源块分配器
物理资源块分配器根据用户可以发送数据量的大小,确定用户占用物理资源块分布情况的算法。其目的是减少无线资源浪费,提高系统吞吐量。
为了实现低峰均比(PAPR)的上行传输[6,7],LTE选定采用localized的单载波频分复用(SC-FDMA)作为上行链路的传输方案。基于该传输方案,物理资源块分配算法能够充分利用用户信道质量状况信息,开发多用户分集,提高系统吞吐量。
自适应调制编码(AMC)和物理资源块的分配过程是相结合的,即根据用户PRB的分布确定用户MCS。这样物理资源块分配算法和AMC相结合,使得用户能够采取最佳调制编码方式占用最少的物理资源块发送较多的数据,从而大大提高系统吞吐量。
4 结束语
本文分析了LTE无线资源分配机制,然后提出一种LTE上行无线资源分配架构,并讨论了该架构中的关键技术。上述架构主要针对单天线配置场景,由于LTE默认支持多天线技术(MIMO),下一步考虑在已有基础上增加针对MIMO环境的增强带宽分配算法和物理资源块分配算法,以保证在满足用户业务QoS要求的同时更好地提高频谱利用率。
参考文献
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[7]Myung H.G., Junsung Lim, Goodman D.J. Single carrier FDMA for uplink wireless transmission[J]. Vehicular Technology Magazine, IEEE, 2006,1(3): 30-38.
【作者简介】
范晓雯:中国科学院计算技术研究所无线中心硕士研究生,主要研究方向为宽带无线通信网络中的无线资源分配。
【关键词】移动核心网 IMS EPC
移动核心网络的发展目标将是基于IMS技术的网络。IP化和融合化成为移动核心网发展的主要特征。基于IP化的核心网网络结构,不仅可以显著降低网络成本,实现简单而高效的网络运营,并能快速部署新型业务。LTE引入后分组域也将在网络演进中起重要作用。随着运营商全业务经营的逐步开展,可控制的IP多媒体业务越来越引人关注。
1 移动TDM电路交换退出历史舞台
由于传统的移动TDM交换机面临容量小、节点数量多、部分设备老化、运维成本增加,并且部分厂家不再提供设备维保等问题,全球运营商普遍启动了核心网的IP化战略。
在长途和省级层面移动TDM交换机加速退网,实现固定、移动网的融合,退网后以移动软交换为主进行网络演进。同时,运营商根据业务需求驱动,引入IMS系统,提供多媒体业务,形成软交换与IMS并存的网络结构。这种思路的主要特点是固定、移动软交换技术成熟,全球已经进行了大规模的部署,运营商可以快速实施网络的IP化演进。
2宽带分组域将在网络演进中扮演重要角色
引入LTE后,无论在移动互联网的业务支撑还是在IP承载网络的演进方面,宽带分组域都将起到重要作用。分组域将主要完成IP承载控制的功能和IP传送功能。
LTE R8版本中20MHz频谱带宽无线侧下行速度高达100Mbps,后期可演进到1Gbps。为适应无线侧的速度增长,对核心网构架进行进一步的演进就成为3GPP组织研究的一个重点课题,这就是我们现在常常谈到的“系统构架演进”即SAE项目的重要内容,也是更名后我们通常把它称为“演进的分组核心网”即EPC。经过5年多的努力设备商与运营商,基本完成了LTE/EPC的标准工作。
设备商在这个领域的投入不断加大,芯片厂商也积极跟进。在MSF论坛推动下,业界LTE/EPC设备的IOT测试于2009年3月开始。
EPS是未来移动网络演进的方向,主要特征包括:全面分组化,提供真正意义上的纯分组接入;支持多接入技术,除支持现有3GPP系统接入外,同时支持非3GPP网络(如CDMA、WLAN)的接入,并支持在3GPP网络和非3GPP网络之间的漫游和切换;支持端到端的QoS保证,增加了对实时业务的支持,通过简化网络架构和信令流程,降低业务连接的时延,使之小于200ms;网络层次扁平化,在用户面进行节点压缩,取消了RNC,核心网用户面节点在非漫游时可合并为一个。
EPS的这些特征不仅满足了下一代移动网的需求,也为网络融合提供一个新的平台,受到业界广泛关注。
EPS标准从2004年启动R8版本,该版本制定了EPS的主要功能,目前已冻结。R9版本针对一些增强功能进行研究,功能也基本冻结,3GPP目前正在制定R10版本的需求和功能。
EPS系统包括无线网接入网(可以是LTE、CDMA、WLAN等)和核心网EPC。其中EPC核心网的架构如图1所示:
该架构中,EPC系统同时支持3GPP接入(如LTE)、信任的非3GPP网络接入(如CDMA)和非信任非3GPP IP网络接入(如WLAN等)。其中,PDN GW作为接入的核心设备,不同接入网络的接入网关(LTE无线网对应SGW,CDMA无线网对应HSGW,WLAN无线网对应ePDG)分别接入PGW实现异质网络的接入。HSS作为EPC网络鉴权认证的核心,除支持LTE网络认证外,对于CDMA和WLAN的网络认证,则先通过3GPP AAA服务器统一处理后,也在HSS实现最终的接入认证和鉴权。
EPC作为IMS网络和业务的接入承载网络,通过PDN GW实现与IMS业务互通。为了增强用户的计费策略和实现端到端的QoS,EPC系统支持PCC架构。通过PCC的控制,EPC网络可为用户或业务配置相应的QoS资源和执行相应的计费策略。
在LTE接入场景下,EPC的核心网元包括MME、SGW、PGW和HSS。
EPC网络的主要特征包括:
(1)QoS机制进一步完善,能够支持端到端的QoS保证。EPC系统因为引入了PCC架构,计费和QoS策略管理得到进一步的加强,更加灵活。
(2)全面IP化,提供真正意义上的纯分组接入,将不再提供电路域业务,实现全IP的核心网。
(3)支持多接入技术,既支持和现有3GPP系统的互通,同时也能支持非3GPP网络(如:WLAN、WiMAX)的接入,并支持用户在3GPP网络和非3GPP网络之间的漫游和切换。
(4)增加对实时业务的支持。简化网络架构,简化用户业务连接建立信令流程,降低业务连接的时延,连接建立的时间要求小于200ms。
(5)网络层次扁平化。用户面节点尽量压缩,接入网取消RNC,核心网用户面节点在非漫游时合并为一个。
EPC的目标与LTE是一致的:一是性能提高,减少时延,提供更高的用户数据速率,提高系统容量和覆盖率,减少运营成本;二是可以实现一个基于IP网络的现有或者新的接入技术的移动性的灵活配置和实施;三是优化IP传输网络。不同于LTE,EPC更多地是从系统整体角度考虑未来移动通信的发展趋势和特征,从网络架构方面确定将来移动通信的发展方向:在无线侧呈现出多样化、同质化的特征,在网络侧控制面与用户面的分离以及用户面的扁平化,满足未来发展趋势的网络架构将使运营商在未来更有竞争力,而用户不断变化的业务需求也将得到较好的满足。
IP技术逐渐成为了移动通信网络的主角,全网IP化已经成为一种趋势,为了实现并优化IP业务,需要对现有的移动核心网进行必要的改进和优化,逐步过渡到全IP的核心网,EPC标准的目标就是取消电路域,电路域业务在分组域(PS)实现,这就意味着支持E-UTRAN的是一个全IP的核心网。
EPC网络实现了核心网的融合,支持各种3GPP接入方式和non-3GPP网络的共接入,并支持多模终端用户的无缝移动性。全业务运营的发展趋势,使得运营商开始面对运营多种制式网络。支持多种网络共接入的EPC网络,实现了核心网的融合,使得网络结构更加简单,降低了网络运营成本。同时EPC网络支持各种接入方式之间的无缝移动性,提高LTE用户在LTE部署初期局部覆盖时的使用感受。
EPC网络控制面与用户面的分离以及用户面的扁平化的趋势,也是应对网络流量激增的必然选择。单用户的数据流量和高速接入用户数的双边增长,使用户面吞吐能力逐渐成为移动分组网络设备的主要瓶颈,同时也导致分组核心网的投资飞速增长。对分组核心网进行控制面与用户面分离,使得分组核心网只对网关节点提供用户面处理,不仅大大节省了其他网络节点如SGSN/MME的用户面投资以及承载网的投资的快速增长,同时优化了用户面的性能。
宽带分组域各网元的引入将对IP承载网络的架构有一定的影响,根据业务流量的不同,网络配置也会发生相应的变化。应结合网络现状和IMS业务网络的能力配置,认真研究EPC的演进策略。
3 IMS是未来融合网的业务控制层
国际标准化组织早就将IMS定义为未来的核心控制架构,包括3GPP、TISPAN、3GPP2、ITU-T等。国际各大主流运营商的业务重点,正在或已经从语音业务向融合业务和多媒体业务转移,视频能力更是各运营商战略发展的重点。在中国,随着3G牌照的发放,视频通信等多媒体业务的需求也豁然显现。此外,全业务运营使得融合业务成为运营商赢得竞争的关键。IMS具有开放式标准架构、支持固网/移动统一的接入网络控制架构、灵活的业务提供和业务触发能力,以及对多媒体业务的管控能力和运营能力等特点,是运营商提供会话型多媒体业务和网络融合的主流技术。
KDDI、NTT DoCoMo和Verizon都一致认为,从长远的发展看,IMS将是固定网络和移动网络共同的核心业务控制层;特别是在LTE的引入阶段,全IP的分组化网络使IMS控制各种业务的核心地位更加凸显。此外,国内外一些运营商正在尝试将IMS的业务能力与IP互联网应用相结合,如将IMS的语音和即时消息等通信能力,与Facebook等SNS网站及网络游戏结合;将IMS的通信能力与IPTV结合。同时,运营商也准备将IMS的业务能力给多个业务系统调用,如将IMS网络的通信录的业务能力,给移动手机终端、PC软终端共用,为用户提供统一的业务体验。
IMS发展的一个关键问题是业务能力平台是否能够开放,聚合用户、CP/SP/AP,发挥电信与合作伙伴的整体优势。业务能力是各种业务系统的可重用业务单元,业务能力总体发展策略是整合、增强、共享和开放。通过开放,让用户参与业务提供,直接降低业务成本,缩小业务提供周期。电信能力需要与第三方或者其他系统服务能力组合和集成(众多客户特别是政企客户的业务系统需要灵活的嵌入网络/业务平台能力);通过能力开放,电信能力才可以更好地嵌入客户业务流程以及与其他能力服务集成,提供融合业务,满足客户的业务融合需求。
目前业务能力API,Parlay API和Parlay X定义的接口有限,运营商需要拓展API接口定义范围;向第三方提供SDK开发工具包,现在越来越多的人使用REST和SOAP类型的开放接口降低业务开发门槛。让越来越广泛的开发者参与到业务创新中来,是增强能动性的重要途径。目前开放的方式有很多,例如,通过Web Service接口将业务能力开放出去,供第三方调用。 Web Service属于常见接口,IT开发者易掌握,门槛较低;再如将SIP能力封装成终端控件,提供给第三方调用,提供API文档,可实现较复杂逻辑,但开发范围受到终端封装范围控制。
4 RCS的进展与思考
RCS(Rich Communication System)是指除了语音通信外,还可以向客户提供提供包括图片、Flash、视频、文本(IM、Presence)在内的更多的交互和呈现手段,以创造丰富的沟通环境和体验。
我们对理解的RCS,不仅仅是一项业务,而是网络能力,我们更关注的是如何借鉴和提升电信网络优势,提升更丰富和优质通信能力。初期可以IMS网络技术为切入点,提供丰富的高质量的VoIP服务、多媒体通信服务,同时将电信基础业务能力有控制地向互联网业务渗透。
GSMA于2008年7月成立RCS(Rich Communication Suite,增强型通信业务组件)工作组。目前有60多家运营商和厂商参与,包括Orange、中国移动、Vodafone、NTT DoCoMo等。
RCS目标是为用户提供可定制的基于IP的增强型整合式服务,包括:增强型通讯簿、Rich Call、Rich messaging等。RCS手机的目标是要达到原厂预先安装,RCS平台是要达到与原厂手机的兼容;核心组件基于IMS网络实现,不是建立新的标准,而是根据现有标准制定出可实施互通、基于IMS通讯的核心业务集。
RCS具有的商业价值包括:它可以增加运营商的业务吸引力,提供集成呈现能力的新业务;它的消息业务基于电话号码,通过手机地址簿易于使用,将来可以与MSN-Messenger、Skype等用户互通;它可以增强运营商对客户个性化业务需求的响应,基于同样的价格提供更好的服务,可以保持ARPU值和用户的忠诚度等。
到目前为止,RCS已经了三个版本:
RCS1.0:于2008年12月。在RCS1.0中,包含了RCS最核心的业务集,即前文介绍的增强型地址薄、增强型呼叫、增强型融合消息。但是,RCS1.0只支持移动设备。
RCS2.0:于2009年6月,Q3进行IOT测试。RCS2.0中,用户体验向宽带和多设备环境延伸。其主要特点包括:
(1)多设备环境:可以任意终端通信。
(2)宽带PC接入RCS服务方面:客户端支持网络侧、终端侧接口;分组域PC客户端的语音通话;基于会话的消息聊天;分组域呼叫的视频共享;分组域呼叫的图像共享;基于SIM卡的认证;文件传输;社交状态呈现。
(3)业务部署方面:基于OMA DM;RCS设置锁定;RCS自动配置。
(4)网络地址薄:基于SyncML的同步机制;备份、恢复及提取功能;多设备同步。
(5)增强的消息通信:发往所有注册设备的初始对话。
(6)PC可以发短信/彩信。
RCS3.0:于2009年12月,拟于2010年进行Q1 IOT测试。RCS3.0在1.0和2.0的基础上,又进行了相应的功能扩展和完善。其主要特点包括:
(1)宽带PC接入RCS服务方面:PC客户端与手机或其它PC客户端的视频通话。
(2)服务推荐。
(3)内容共享扩展:不带语音呼叫的点到多点内容共享;不带语音呼叫的点到点内容共享。
(4)增强的社交信息呈现:包括位置信息、个性化邀请、URL标签。
(5)增强的消息通信:闪烁、表情符、组列表。
(6)PC上增强的短信/彩信体验。
(7)融合消息:IM SIP simple/SMS/MMS interworking(候选)。
网络与业务的发展为RCS的引入奠定了基础,第一,互联网的发展,需要与通信基础能力相结合:如SNS社交网站、电子商务网站、其他Web 2.0应用等;第二,信息服务的需求,信息服务需要与通信基础能力相结合:如行业应用、个人应用、物联网应用等,需要通信基础能力更好地发挥调度的作用;第三,LTE等无线超宽带技术的发展,需要提升基础通信能力,提供端到端全IP化的语音和多媒体通信服务。
综上所述,随着IP技术以及LTE等无线超宽带技术的发展,网络宽带化趋势愈加明显,为RCS的推出奠定了网络基础,可以说,RCS在传统电信能力与互联网应用中搭建了一座桥梁。
IMS的发展和产业链成熟性密切相关,RCS工作组目前成为推进IMS的成熟和商用的一个热点组织。RCS(Rich Communication Suite)工作组主要致力于推动IMS实现商用,推动IMS产业链快速成熟,快速应用移动新业务,为用户提供可互通的、融合、丰富的通讯体验。RCS工作组主要基于已有的标准(包括3GPP、ETSI、OMA、GSMA)制定出一个可实施、可互通、基于IMS的核心业务集,提出RCS的实现标准并测试业务需求的满足度、业务成熟度和业务互通性,推动IMS业务快速实现商用。我们在推动融合业务的同时也要重视IMS终端的开发,包括硬终端和软终端的应用,在软终端的设计方面要有良好的用户体验。
参考文献
[1]3GPP TS 23.401. GPRS Enhancements for E-UTRAN Access[S].
[2] 3GPP TS 23.402. Architecture enhancements for non-3GPP accesses[S].
[3]3GPP2 X.S0057-0 v1.0 .E-UTRAN-eHRPD Interworking[S].
[4] GSMA RCS.rcs_gen_doc_006_rcs_initiative_ white_paper_ic_274457[S].
【作者简介】
赵慧玲:教授级高工,博士生导师,任中国通信学会信息通信网络技术专业委员会副主任委员、中国通信学会北京通信学会副理事长、中国通信标准协会网络与交换技术工作委员会主席。主要从事于宽带网络和下一代网络的技术研究以及通信网络发展战略研究,主持了我国网络标准的研究和制定工作,多次获国家和部级科技奖,发表文章近百篇,出版技术专著12部。
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关键词： 可穿戴设备；计量分析
中图分类号：TP391
文献标志码：A
文章编号：2095-2163（2017）02-0084-04
Abstract：In this paper， using the WOS database to retrieve the field of wearable devices for the study of the object， the paper applies SATI3.2 and VOSviewer metrology analysis tools to explore the International research results in the field. The results show that the research on the field of wearable devices in the world is popular， and the contribution of domestic scholars to the field is also prominent， but it exposes the shortcomings of low quality and low reference rate. The International research on this field is mainly focused on the development of new materials， new technologies and new components and the application of different fields.
Keywords：Wearable Devices； Bibliometric analysis
0 引 言
随着城市节奏和发展步伐的加快，“久坐+睡眠差”已不再仅是白领人群的特别标签，而是越来越多地出现在大众人群身上。量化自我理念的成熟及可穿戴设备的兴起就为人们自我监控的推行与实施提供了新的途径和方式。据On World研究机构预测今后5年内全球可穿戴设备行业的市场规模将升至500亿美元，全球的可穿戴设备数量则将增至7亿台。NPD Display Search的研究报告显示，2014年可穿戴设备全球的出货量达到4 800万台，预计2020年将会达到1.53亿台[1]。而国内也已积极展开应对，国家发改委即于2013年迅速了《国家发展改革委办公厅关于组织实施2013年移动互联网及第四代移动通信（TD-LTE）产业化专项的通知》及《深圳市机器人、可穿戴设备和智能装备产业发展规划（2014年-2020年）》等文件均对国内可穿戴设备的发展提出了目标要求和前景支持。毋庸置疑的逻辑结论并可同期预见的是，智能化装备产业必将迎来全球范围的关注热潮，因此从学术统计分析的角度掌握国际可穿戴设备研究成果的总体分布和发展趋势即已突显其高度迫切性与现实必要性。
在前人解析阐发的基础上，本文运用SATI3.2和VOSviewer计量分析工具对Web of Science数据库核心期刊2010年以来在可穿戴设备领域的研究成果进行整理，通过可视化的方式对该领域学者研究脉络给出系统梳理，进而论述指出了该领域的研究热点。本研究结果将对国内可穿戴设备领域的拓展探索具有一定借鉴意义。
1 数据来源与研究方法
1.1 数据来源
SCI（Sciences Citation Index）是著名的国际文献检索系统，该检索系统能够提供较高质量的研究成果，本文选择Thomson Reuters公司开发的Web of knowledge平台，选择Web of ScienceTM核心数据库作为文献数据来源。检索方法为：TS=（“Wearable Devices”），数据库=（SCI-EXPANDED，SSCI，A&HCI，CPCI，CPCI-SSH），时间跨度=2010-2017，文献类型=（Proceeding Paper or Article），检索日期为2016年11月20日，共抽取得到2 240条记录，经过筛选、比对及剔重，最终筛选出2 215条记录作为研究样本，每条记录都包含了作者、发文机构、摘要、关键字、发表年份、期（卷）及参考文献等信息。如图1所示，就文献分布年限来看，可穿戴设备的研究热度一直处于持续上升，从2010年的96篇上升到2016年的719篇，2017年发文数量较少的原因则主要可归结为与选取数据时的搜索时间相关，发文数量整体上的不断攀升恰好说明了可穿戴设备正日渐成为学者们的研究热点。
1.2 研究方法
本文综合采用刘启元、叶鹰自主设计开发的文献题录信息统计分析工具（SATI）[2]和荷兰莱顿大学Nees Jan van Eck和Ludo Waltman研发推出的VOSviewer[3]计量分析工具来操
[LL]作现对可穿戴设备领域相关研究成果的题录格式转换、字段信息提取、词频统计、研究热点知识图谱的呈现等，从而以可视化的方式提取处理了国际关于可穿戴设备的研究热点，为国内同领域的研究提供借鉴和参考。
关键词：LDPC码 信道编码 差错控制 纠错编码 计算机仿真
中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）05-0000-00
低密度奇偶校验码（LDPC）是一种线性分组纠错码，当其采用迭代译码算法时，如和积（sum-product） 译码算法，具有逼近Shannon限的良好性能，其译码算法复杂度随码长呈线性增长，非常适合并行实现。正因如此，LDPC码受到了业界的广泛关注，已广泛应用于移动通信、光纤通信、卫星测控通信和数字视频等领域[1] [2]。
构造LDPC码时，其校验矩阵中的非零元素往往很少，正是由于校验矩阵具有这种稀疏的特性，因此出现了多种高效的译码算法，且纠错能力较强。LDPC译码采用的是消息传递（MP）算法，其基本算法有比特翻转（BF）算法和置信传播（BP）算法。BF算法只进行比特位的翻转等几种简单的运算，复杂度较低，因此硬件实现简单，但其性能相对较低，适用于硬件条件受限而性能要求较低的场合；而BP算法是将接收到的信息在变量节点和校验节点之间进行迭代运算，从而获得最大编码增益，因此具有很好的性能，同时复杂度也较高，广泛应用于对性能有较高要求的场合。
本文在介绍低密度校验编码的基础上，研究了置信传播（BP）算法、对数似然率（LLR-BP）算法、最小和（Min-sum）算法等三种译码算法，并对各种算法的复杂度、工程实现的难易度和优缺点进行分析，并对分析结果进行仿真验证。
1 低密度校验编码
LDPC编码的首要条件是构造一个符合条件的稀疏校验矩阵。根据校验矩阵结构不同，通常把LDPC码分为规则LDPC码和不规则LDPC码。规则LDPC码的校验矩阵每行每列的非零元素相同，而不规则LDPC码不受此规则限制。无论哪种，好的LDPC码，必须围绕无短环、无低码重码字、码间最小距离尽可能大的原则构造校验矩阵[3]。
传统的编码方法是将稀疏奇偶校验矩阵H经过高斯消元处理转换为生成矩阵G，再根据G来进行编码。如此的编码方法其生成矩阵的稀疏性难以保证，且会导致编码的运算和存储复杂性大大增加。对于线性编码来说，校验矩阵为H，编码后码字为c，则由校验等式性质H・c’=0，所以可以用校验矩阵直接编码，主要的编码方法有高斯消去的直接编码，LU分解编码，部分迭代编码算法等。本文仿真采用高斯消去的直接编码，将m・n校验矩阵H通过高斯消元和列变换改成如下形式H=[I|P]，I为m・m单位矩阵，P为m・（n-m）矩阵，编码后码字c写成c=[s|u]形式，u为输入码字，s为校验码字，由校验等式H・c’=0得，I・s’+P・u’=0，即s’=P・u’，则由c=[u s]可得编码后码字。
2 LDPC码译码算法
LDPC译码算法是以迭代运算为主，主要是基于二分图[6]结构的消息传递算法。二分图与校验矩阵H相对应，包含三种元素，方形节点、圆形节点及连接方形节点和圆形节点之间的边，对于M×N的校验矩阵H，方形节点Vc=（c0，c1，…，cM-1）称为校验节点，对应于校验矩阵中的列，圆形节点Vs=（s0，s1，…，sN-1）称为变量节点，对应于校验矩阵中的行。如果校验矩阵中的非零位于第i行第j列，则校验节点ci和变量节点sj之间存在一条边，如图1所示，为5×10的校验矩阵二分图表示。LDPC译码时各个节点的置信消息需要在变量节点和校验节点之间互相传递。
3 译码算法性能分析及计算机仿真
从第二节对三种译码算法的分析来看，LLR-BP译码算法虽然与BP算法接近，但是，由于其运算是在对数域进行，因此复杂度有所降低；而MIN_SUM算法则通过采用近似运算来降低复杂度，但是，近似运算导致了该算法性能会有所损耗。
3.1三种译码算法复杂度比较
文献[6]对概率域BP译码算法、LLR_BP译码算法和Min-sum译码算法的计算复杂度进行了对比，各种算法都是针对码率为1/2的（n，2p，p）规则LDPC码进行分析的。如表1所示。
由表1可以看出，在计算复杂度方面，BP算法最为复杂，LLR-BP算法次之，Min-sum算法计算量是最小的。
3.2三种译码算法性能比较
为了对BP算法、LLR_BP算法和MIN_SUM三种译码算法的性能进行分析，本文建立了BPSK系统仿真模型，如图2所示，并以此模型为基础，分析三种译码算法在仿真系统中的性能。
基于图2的系统仿真模型，对三种译码算法性能进行分析。信源部分随机生成，生成的数据u={u1，u2， …，uk}经基于删除信道的迭代算法进行LDPC编码，码长为512，码率为1/2，最大迭代次数为100，编码后得到的码字c={c1，c2， …，cn }进行BPSK调制，调制后将码字c映射成传输码字x={x1，x2， …，xn }。
若信噪比取值为SNR = （0：0.2：2），运行系统，可以绘制出采取三种不同译码算法解码后系统的误码率曲线。图3给出了在加性高斯白噪声信道下系统误码率图。
从图3可以看出，BP译码算法和LLR_BP译码算法误码率基本一致，最小和译码算法误码率相对较差。由此可以看出，三种算法中BP算法是基础算法，其译码复杂度最高，但具有最优的译码性能。LLR-BP算法是由BP算法简化而来，通过将原来的运算简化到对数域进行，从而降低了译码复杂度。就译码性能来说，LLR-BP算法最接近BP算法，从图中也可以看出，BP算法与LLR-BP算法的曲线几乎一致。Min-sum算法复杂度最低，与其它两种算法比较译码性能较差，但性能损失不大。所以Min-sum算法复杂度降低，易于硬件实现，实用性较强。因此在实际运用中，我们需要在性能和复杂度上进行整体考虑。
4 结语
低密度校验编码在高速数据传输中有着较好的应用，但是其采用不同译码算法所表现出的译码性能有着较大差异。为此，本文讨论了置信传播（BP）译码算法和在该译码算法基础上衍生的两种译码算法，对数似然率（LLR-BP）算法和最小和（Min-sum）算法；分析了三种译码算法的性能，并对分析结果进行了仿真验证。虽然LLR-BP算法译码性能与BP算法相当，但简化了算法，Min-sum算法虽然较BP和LLR-BP算法相比，损失了一定误码性能，但易于硬件实现，实用性较强。因此，在实际应用中，要根据系统性能要求和硬件条件等因素综合考虑，在译码性能和复杂度之间需要全面衡量，选择合适的LDPC码译码方法，开发相应的硬件产品。本文只是对LDPC码的基础译码算法进行了分析，对不同码长的选择，以及在不同的调制方式和通信环境下系统性能的比较分析未曾考虑，因此还需要进一步完善。
参考文献
[1]沈倩.LDPC码编译码技术研究及其在LTE―A系统中的应用[D].武汉理工大学硕士论文，2012.
[2]彭世章.LDPC编译码技术研究及其在遥测系统中的应用[D].杭州电子科技大学硕士论文，2011.
[3]袁东风，张海刚.LDPC码理论与应用[M].北京：人民邮电出版社，2008.
[4]肖杨.Turbo与LDPC编解码及其应用[M].北京：人民邮电出版社，2010.
关键词：云计算、3G VPDN、虚拟化、移动专网、应用交付
中图分类号：F120文献标识码： A
Abstract：This paper introduces in a cloud computing environment, through the application of design concept, virtualization application systems and desktop office resources will be issued to users’ mobile terminal, so as to realize a mobile office new pattern of the virtual mobile office
Keywords: Cloud computing, 3G VPDN, virtualization, Mobile private network, Application delivery
一、引言
云计算、虚拟化技术、高速移动网络等新技术的成熟与发展为移动办公开创了一个崭新的模式--应用交付模式。早期的移动办公系统需要针对每个应用系统开发单独的适用于移动终端的版本，再通过较窄的移动带宽进行数据交换。受到移动终端、应用系统和承载网络三方面的限制，开发任务重，建设周期长，功能简单，效率低下。而采用应用交付模式设计的移动办公系统集强大的计算能力、高度整合的数据资源和高速安全的移动网络优势于一身，将用户的业务应用系统无需任何二次开发直接交付到移动终端上，完全避免了早期移动办公的缺陷，使移动办公真正走向实用阶段。
二、何为应用交付模式
应用交付直观上表现为将所需的应用系统如OA(办公自动化)、CIQ2000（检验检疫系统平台）或者是一台电脑桌面等应用通过到用户所操作的终端上的方式交付给用户，本质上是一种云计算平台的设计构架。它包含三个部分，一是利用服务器虚拟化技术将计算、存储和网络资源虚拟化形成资源整合、按需分配的高性能虚拟化数据中心，二是利用应用虚拟化或者桌面虚拟化技术将运行在虚拟化数据中心的业务应用系统或者独立的电脑虚拟成可用于交付的应用资源，三是通过高速移动网络（目前是3G网络）传送到移动终端上。简而言之，云计算平台是实现了应用交付的虚拟化平台，虚拟移动办公是云计算条件下的应用交付移动办公系统。
山东检验检疫局移动办公系统采用应用交付设计理念，应用了服务器虚拟化、应用和桌面虚拟化以及高速移动专网（3G VPDN）等技术搭建了一个私有云计算平台，实现了用户按需获得内部应用的虚拟移动办公。这种模式的优势在于跨平台实现现有应用系统和桌面等办公资源的迁移。
三、虚拟数据中心及虚拟应用交付平台的建设
一个完整的虚拟数据中心，必然包括虚拟计算资源、虚拟存储资源和虚拟网络资源。当用户通过终端访问服务时，他并不关心数据具体通过哪一台虚拟机、经过哪一个硬件服务器、从哪一条网络链路经过、从哪个存储上读取数据，服务端所有的一切对用户而言是一个私有云。而且虚拟数据中心具备智能化的按需分配计算、存储和网络资源的能力，既使用户体会到资源整合后强大的云计算能力，又充分发挥了硬件设备的性能，节约建设维护成本，降低能耗。
服务器虚拟化的技术已经日臻成熟，但网络层对虚拟化技术的支持更不能忽视，它直接关系到服务器和存储虚拟化技术能否完美实现。山东局移动办公数据中心在建设网络虚拟资源时，选用了DOE技术。DCE技术的重要目标是实现传统数据中心最大程度的资源整合，从而实现面向服务的数据中心SODC的最终目标。在传统数据中心中存在三种网络：使用光纤存储交换机的存储交换网络（Fiber Channel SAN），便于实现CPU、内存资源并行化处理的高性能计算网络（多采用高带宽低延迟的InfiniBand技术），以及传统的数据局域网。DCE技术将这三种网络实现在统一的传输平台上，即DCE将使用一种交换技术同时实现远程存储、远程并行计算处理和传统数据网络功能。这样才能最大化的实现三种资源的整合，从而便于实现跨平台的资源调度和虚拟化服务，提高投资的有效性，同时还降低了管理成本。
利用虚拟数据中心的计算、存储和网络资源，建立移动办公所需系统（OA、CIQ2000等）虚拟服务器和一批虚拟桌面，用于虚拟应用交付平台给移动终端用户。
虚拟应用交付平台是移动办公的关键技术，它将应用及桌面虚拟化后通过移动终端上的虚拟应用接受客户端，到移动终端的系统中，实现不受移动终端操作系统的限制自由使用现有的业务办公应用系统。形象一点说，是将一个屏幕画面从一个台式内网终端上拖到另一个移动终端上。虚拟应用交付既可以交付应用系统又可以交付桌面，以满足各类移动办公的需求。另外虚拟桌面与虚拟应用可以嵌套使用，既体现了虚拟应用交付技术的灵活性，实现各种技术需要，又进一步增强了系统的安全性。
图 1虚拟数据中心及虚拟应用平台
四、高速移动网络建设及网络安全措施
高速移动网络为云计算提供了必要的网络基础，更为应用交付式移动办公创造了必须的条件。高速移动网络必须保证速率高、覆盖范围广、加密算法强。目前运营商提供的高速移动网络为3G网络，3G信号暂不能被破解。今后将发展到LTE（长期演进）技术、HSPA（高速分组接入）技术、4G等。
为了保证移动办公系统的网络安全，山东局虚拟移动办公系统采取了一下措施：
采用3G虚拟拨号专网（VPDN）线路，实现移动办公3G网络与互联网的有效隔离。VPDN线路由运营商提供3A认证，包括3G SIM卡信息认证和帐号用户名认证，将来更可以研发在SIM卡上存储数字证书进行认证等身份认证控制措施。在移动终端上，可以通过APN设置来选择VPDN线路。
图 2 3G VPND专网
采用SSL VPN设备，在移动终端和业务应用服务间进行数据再加密。加密后的无线信号有专网隔离、3G编码加密和SSL VPN加密三重保密技术。
将虚拟办公系统按不同功能划分网络区域，分区域管理。共划分了内部资源区、虚拟数据中心及虚拟应用交付平台和3G专网区三个区域。将虚拟数据中心和虚拟应用交付平台作为内部资源与移动3G专网的数据交换区域，内部资源之通过物理隔离网闸进行单向数据摆渡，保证内部资源不被暴露。如同下图：
图 3 移动办公网络结构
五、待解决的问题
1、虚拟应用与非标准化数字证书相互融合的技术问题。
2、移动终端操作台式终端应用系统的易用性问题。
3、虚拟化技术自身的稳定性与安全性，以及安全技术的虚拟化问题有待进一步研究
六、发展前景展望
随着移动终端性能不断进步，私有云、公有云逐步建设，基于WEB2.0技术的在线应用的发展，应用交付的范围和内容都将快速增大和丰富，移动办公也将从辅助办公手段发展成常规甚至主要办公方式。
参考文献
[1]许玮.3G技术在移动通信中的发展研究. 《中国电子商务》2010年第10期
[2]张应福.黄鹏.陈超.云计算技术及其在下一代数据中心建设中的应用.《通信与信息技术》2011年第1期
[3]许志敏.白克壮.服务器虚拟化技术在数据中心的应用探索.《2010年第二十四界全国计算机信息管理学术研讨会》（会议论文）
[4]范君.应用交付网络架构设计与研究.《计算机与数字工程》2010年第12期
作者简介：
赵谦 1980年 山东人 中国海洋大学硕士，山东出入境检验检疫局科长
【关键词】 网络工程生命周期 课程改革 项目教学法
【中图分类号】 G423 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2012)03(b)-0038-02
1 课程改革的背景和意义
1.1 背景
2010年12月25日,工业和信息化部在北京召开2011年全国工业和信息化工作会议。此次会议提出,“十二五”期间,在加快通信业创新转型方面,要求加快3G和光纤宽带网络发展,加快TD-LTE研发和产业化并开展区域性试验示范;加快推进三网融合,推动广电、电信业务双向进入,加快业务推广和网络建设改造,推动上下游产业发展;加强电信市场监管,强化互联互通和资费服务监管。在互联网管理方面,强调“安全”环节,要求加强码号、域名、IP地址、网站准入和接入服务管理,做好网络信息安全顶层设计,加强网络安全防护,加强IPv6、三网融合、云计算、物联网的信息安全问题研究等。
广西壮族自治区“十二五”发展规划中强调,全面提高信息化水平。建设覆盖城乡的信息基础设施,加快经济社会各领域信息化。实现电信网、广播电视网、互联网“三网融合”,构建宽带融合安全的下一代信息基础设施。启动物联网建设布局,建设数字化城市管理信息系统。
随着柳州市城市化进程的推进,网络覆盖面的增加、新城区的开发、旧城区的改造等等因素,网络工程的工作量会逐年稳步增加,因此对网络工程方面人才的需要量在未来几年也会随之稳步增加。
1.2 意义
1.2.1 打破当前网络专业教学中的学科体系,使教学真正适应中级技能型人才培养的需要。
1.2.2 以企业的实际需求为目标,以技术应用能力的培养为主线制定培养方案,建立起一套以网络工程工作任务为导向的教学体系。通过课题研究与实践,开发出以网络工程生命周期为核心的递进式项目教学的实施方案。
1.2.3 提升网络专业教师的教学能力及相关专业技能。
2 课程改革的目标和主要内容
2.1 预期目标
通过按照网络工程生命周期实施教学的递进式项目化网络工程课程改革,每个项目都有明确的教学目标,针对网络工程有选择性地构建教学内容,为网络工程方向教学服务,培养网络工程施工、网络管理、系统管理等技术岗位专业人员,提高学生的职业素养和岗位能力,提升计算机网络技术专业网络工程专门化方向学生就业质量。
2.2 主要内容
(1)充分进行市场调查和人才需求调查,研究并明确作为网络工程实施、网络管理、系统管理等技术岗位专业人员应掌握的基本知识、基本技能以及应具备的职业素养、综合职业能力。在此基础上打破学科体系,按照由浅入深、由简到繁的认知规律设计若干个网络工程项目,以项目为核心整合所有知识、技能、态度、方法,制定出网络工程方向递进式项目教学的教学方案及课程标准、实训指导书。
(2)会同行业专家研究制定在各项目教学中,对学生进行考核的方式及评价标准。
(3)从本校计算机网络技术专业网络工程方向2010级开始进行递进式项目教学的实践,研究并总结适应递进式项目教学的典型教学方法和教学流程。
(4)整合教师资源,组建并培训一支能进行该递进式项目化教学的教师团队。
2.3 研究重点
(1)制定网络工程方向递进式项目教学的教学方案及课程标准、实训指导书。
(2)制定在各项目教学中,对学生进行考核的方式及评价标准。
3 课程改革的实施
3.1 第一阶段:调查阶段
到网络企业调研、分析网络工程施工、网络管理、系统管理等技术岗位专业人员应具备的基本知识、基本技能、基本素养、基本职业能力;到网络工程专门化方向毕业生就业单位调研、分析毕业生知识结构、综合素质的不足;撰写调查报告和递进式项目化教学的可行性报告。
3.2 第二阶段:制定草稿
结合前期调查信息及查阅有关资料,研究确定中职学校计算机网络技术专业网络工程方向学生应掌握的基本知识、基本技能、基本素养、职业道德、基本职业能力,在此基础上打破学科体系,按照由浅入深、由简到繁的认知规律设计若干个网络工程项目,以项目为核心整合所有知识、技能、态度、方法,制定出网络工程方向递进式项目教学的教学方案及课程标准、实训指导书。
3.3 第三阶段:评审定稿
邀请行业专家、教育专家共同对教学方案、课程标准、实习实训指导书进行论证和修改,研究制定对学生的考核方式和评价标准、确定实施性教学方案及其标准、实训指导书。
3.4 第四阶段:实践教学
在本校计算机网络技术专业2010级开始进行的按照网络工程生命周期实施递进式项目教学的实践,在实践中整合教师资源,打造进行递进式项目教学的教师团队,总结适合于递进式项目教学的典型教学方法和教学流程以及团队管理模式,制作并收集教学资源包。
3.5 第五阶段:实习推荐
进一步联系单位和推荐学生到相关公司进行项岗实习,并与用人单位建立紧密的联系,及时了解用人单位对学生的反馈信息和优化和完善该教学体系的信息。
3.6 第六阶段:项目总结
对项目进行总结,整理相关文档,进一步优化和完善递进式项目化教学体系。
4 预期成果及保障措施
4.1 按照网络工程生命周期实施递进式项目教学的课程改革的项目总结报告。
4.2 教学方案,课程标准,实习指导书,学生考核方式及评价标准,教学资源包。