信息与电子工程导论

1、信息与电子工程导论第一组：郭文博 陈王科 张邦源 王硕part 1 5G移动通信系统的关键技术part 2 互联网的未来发展趋势part 3 物联网的主要技术特征part 1 5G移动通信系统的关键技术part 1 5G移动通信系统的关键技术什么是5G5G网络？平常我们常说的3G，4G网络其实就属于移动通信的两种标准，随着技术的不断革新和用户需求的不断扩大，移动通信技术一代代发展起来从最初的1G到现在的4G，还有未来必定出现的5G。很难想象目前在国内发展火热的移动网络在1987年才刚刚建立，从西安拓普通信培训中心一个小山头开始这张看不见的移动通信网络逐渐向全国各地覆盖。什么是5G5G网络？ 1

2、G 第1代移动通信系是模拟式通信系统,那个年代虽然没有现在的移动、联通和电信，却有着A网和B网之分，而在这两个网背后就是主宰模拟时代的爱立信和摩托罗拉。 2G 从1G跨入2G的分野则是从模拟调制进入到数字调制，2G时代也是移动通信标准争夺的开始，在欧洲起家的诺基亚和爱立信开始攻占美国和日本市场，仅仅10年功夫诺基亚就推倒摩托罗拉成为全球最大的移动电话商,而在国内2G网络的建设则应该从1994年中国联通的成立开始。 3G 国际电信联盟(ITU)发布了官方第3代移动通信(3G)标准IMT-2000(International Mobile Telecommunications 2000，国际移动通

3、信2000标准)。3G存在四种标准制式，分别是CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。中国在2009年的1月7日颁发了3张3G牌照，分别是中国移动的TD-SCDMA，中国联通的WCDMA和中国电信的WCDMA2000。什么是5G5G网络？ 4G 第四代移动通信技术 2013年12月4日中国正式向三大运营商发布4G牌照，中国移动、中国电信和中国联通均获得TD-LTE牌照。2013年12月18日，中国移动在广州宣布，将建成全球最大4G网络。 5G 这是面向 2020 年以后移动通信需求而发展的新一代移动通信系统. 根据移动通信的发展规律,5G将具有超高的频谱利用率和能效, 在传

4、输速率和资源利用率等方面较 4G 移动通信提高一个量级或更高， 5G 移动通信将与其他无线移动通信技术密切结合, 构成新一代无所不在的移动信息网络, 满足未来 10 年移动互联网流量增加 1000 倍的发展需求。5G5G的关键技术尽管目前5G尚未成熟，需求指标尚不明确，关键技术仍有待攻克，但公认的5G核心技术至少包括： 超密集异构网络技术 大规模MIMO技术 全双工技术 毫米波、可见光传输我们将其概括为超高效能的无线传输技术和高密度无线网络技术。无线传输技术 大规模MIMO技术 多天线技术作为提高系统频谱效率和传输可靠性的有效手段, 已经应用于多种无线通信系统, 如3G系统、LTE、LTE-A

5、、WLAN 等. 根据信息论, 天线数量越多, 频谱效率和可靠性提升越明显. 尤其是, 当发射天线和接收天线数量很大时, MIMO 信道容量将随收发天线数中的最小值近似线性增长.因此, 采用大数量的天线, 为大幅度提高系统的容量提供了一个有效的途径. 全双工技术 全双工通信技术指同时、同频进行双向通信的技术. 由于全双工技术理论上可提高频谱利用率一倍的巨大潜力, 可实现更加灵活的频谱使用, 同时由于器件技术和信号处理技术的发展, 同频同时的全双工技术逐渐成为研究热点, 是 5G 系统充分挖掘无线频谱资源的一个重要方向。但全双工技术同时也面临一些具有挑战性的难题. 由于接收和发送信号之间的功率差

6、异非常大, 导致严重的自干扰 (典型值为 70 dB), 因此实现全双工技术应用的首要问题是自干扰的抵消。高密度无线网络技术 超密集异构网络技术 在超密集异构网络中, 网络的密集化使得网络节点离终端更近, 带来了功率效率、频谱效率的提升, 大幅度提高了系统容量, 以及业务在各种接入技术和各覆盖层次间分担的灵活性. 但由于节点之间距离的减少, 将导致一些与现有系统不同的问题. 在 5G 网络中, 可能存在同一种无线接入技术之间同频部署的干扰、不同无线接入技术之间由于共享频谱的干扰、不同覆盖层次之间的干扰, 如何解决这些干扰带来的性能损伤, 实现多种无线接入技术、多覆盖层次之间的共存, 是一个需要

7、深入研究的重要问题。 自组织网络技术 5G将是融合、协同的多制式共存的异构网络. 从技术上看, 将存在多层、多无线接入技术的共存,导致网络结构非常复杂, 各种无线接入技术内部和各种覆盖能力的网络节点之间的关系错综复杂, 网络的部署、运营、维护将成为一个极具挑战性的工作. 为了降低网络部署、运营维护复杂度和成本, 提高网络运维质量, 未来 5G 网络应该能支持更智能的、统一的 SON 功能, 能统一实现多种无线接入技术、覆盖层次的联合自配置、自优化、自愈合.part 2 互联网的未来发展趋势互联网的未来发展趋势在科技日新月异的今天，互联网已经成为中国人生活和工作形影不离的工具。那么，在变幻莫测的

8、未来，互联网会有那些发展趋势那？互联网向移动端迁移全球移动互联网使用量持续增长，占整体互联网的25%（截止到2014年5月），去年这一数据仅为14%，一年之内使用比例翻倍，亚洲移动网民的渗透率也从去年的23%增长至37%，增长速度极快。全民泛娱乐化娱乐产业突破传统的发展领域，实现同一内容的多领域共生。在线教育市场迅速繁荣艾瑞咨询数据显示，2014在线教育市场规模将达998亿，增长率达19%，市场仍然处于较快的速度成长。2015年，市场增长的拐点即将到来，未来三年2015年、2016年和2017年继续快速增长，增长率均在20%左右大数据无处不在身处在这样一个科技发达，信息爆炸的时代，无论我们有没

9、有意识到，我们已经在大数据的汪洋里了。part 3 物联网的主要技术特征什么是物联网物联网是通过各种信息传感的设备，如传感器、射频识别(RFID)技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合行车的一个巨大网络。简单理解就是物物相连的网络，它通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联共享。什么是物联网物联网大致可分为感知层，网络层，应用层物联网的关键技术物联网涉及很多技术，包括： 物联网架构技术物联网架构技术 统一标识技术统一标识技术 通信技术通

10、信技术 网络技术网络技术 软件服务与算法软件服务与算法 硬件硬件 功率和能量存储功率和能量存储 安全和隐私技术安全和隐私技术其中，主要有三种比较关键的技术：传感器技术，其中，主要有三种比较关键的技术：传感器技术，RFIDRFID标签和嵌入式系统技术。标签和嵌入式系统技术。物联网的技术特征 物联网是通过各种信息传感的设备，如传感器、射频识别(RFID)技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合行车的一个巨大网络。在这个网络中，物品能够彼此进行“交流

11、”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联共享。其目的是实现物与物、物与人，所有物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。 首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息不断更新数据。物联网的技术特征 其次，它是一种建立在互联网上泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍然是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上

12、的传感器定时采集信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和即时性，必须适应各种异构网络和协议。 还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理有意义的数据，以适应不同的需求，发现新的应用领域和应用模式。 此外，物联网的精神实质是提供不拘泥于任何场合，任何时间的应用场景与用户的自由互动，它依托云服务平台和互通互联的嵌入式处理软件，弱化技术色彩，强化与用户之间的良性互动，更佳的用户体

13、验，更及时的数据采集和分析建议，更自如的工作和生活，是通往智能生活的物理支撑。物联网实际应用 智慧医疗：医疗智能监护系统智慧医疗简称WIT120，是最近才兴起的医疗名词。一般的智慧医疗由三部分构成：智慧医院系统、区域卫生系统、以及家庭健康系统。目前家庭健康系统并未十分普及，但由于针对社会普遍存在的就医难、挂号难、医疗资源分布不均衡等问题，智慧医疗系统能起到十分有效的改善作用，所以智慧医院系统、区域卫生系统正在慢慢走进人们的生活。物联网实际应用 智慧校园：校园一卡通校园一卡通由数字校园中心平台、教务财务校园卡管理中心平台、各应用系统平台构成，具有消费结算、身份识别、金融服务、自助查询等功能。除了门禁功能，校园卡持卡人可以在校内(如：食堂、图书馆、体育中心、复印室、电控等)进行个人消费支出，由于使用的是本地销售终端，可以进行脱机消费，所以将大大缩短交易时间以及交易成本。物联网实际应用 智能家居：家电控制智能家居的形式较为多样，一般可