07广域互联技术

第7章广域互联技术2导入案例腾俊国际陆港5G智慧园区2022年，云南腾俊国际物流有限公司在中国联通的帮助下，率先进行5G智慧园区合作建设和运营。双方共同打造完成了物流园区内5G专网及5G+AGV系统的建设。作业人员无需复杂的查询和判断，只需简单启动系统即可完成仓储物流整个作业。智能仓充分利用5G大联接、高带宽、低时延的传输特性，完全采取无人化作业方式，轻松满足九十台AGV仓储机器人有序运作和自动化分拣线路，可轻松应对昆明市区的城市配送服务业务。整个货物自动分拣、传输、存取、出入库一气呵成，运送全过程及时高效，环节步骤流畅。项目建成投产后推进企业人力节省70%、效率提升30%。为仓储物流行业数字化转型打造出了一套可推广、可复制的样板。（资料来源：通信产业报，2022-07-14）3教学目标熟悉互联网的应用模式；掌握“互联网+”高效物流的典型模式；熟悉移动通信的基本概念及发展历程；掌握5G通信的技术特点及5G+物流的典型模式；了解集群通信技术的概念及主要技术标准；熟悉宽带集群B-TrunC的特征和系统架构；掌握基于B-TrunC的港口宽带集群解决方案。4教学内容7.1互联网技术7.2移动通信技术7.3集群通信技术重难点：互联网+物流、5G通信技术的特点、5G+物流、集群通信系统标准、B-TrunC及其在物流中的应用。互联网技术7.1.1互联网概述7.1.2互联网+物流57.1互联网6互联网（internet），指的是网络与网络之间所串连成的庞大网络。因特网（Internet）是当今世界上最大的互联网。7.1.1互联网概述71组成2应用模式81.互联网的组成92.互联网的应用模式电子政务应用模式电子商务应用模式网络信息获取应用模式网络交流互动应用模式网络娱乐应用模式7.1.2互联网+物流101.“互联网+”的概念2.“互联网+”的特点3.“互联网+”高效物流111.“互联网+”的概念“互联网+”是指在创新2.0（信息时代、知识社会的创新形态）推动下由互联网发展的新业态，也是在知识社会创新2.0推动下由互联网形态演进、催生的经济社会发展新形态。121.“互联网+”的概念“互联网+”是互联网思维的进一步实践成果，推动经济形态不断地发生演变，从而带动社会经济实体的生命力，为改革、创新、发展提供广阔的网络平台。“互联网+”就是“互联网+各个传统行业”，但这并不是简单的两者相加，而是利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与传统行业进行深度融合，创造新的发展生态。132.“互联网+”的特点跨界融合创新驱动重塑结构尊重人性开放生态连接一切143.“互联网+”高效物流互联网+车货匹配运力优化运输协同仓储交易物流企业联盟供应链管理15（1）“互联网+”车货匹配发展公路港等物流信息平台，整合线下物流资源，打造线上线下联动公路港网络，促进车货高效匹配，拓展信用评价、交易结算、融资保险、全程监控等增值服务。16（2）“互联网+”运力优化鼓励企业利用大数据、云计算技术，加强货物流量、流向的预测预警，推进货物智能分仓与库存前置，提高物流链条中不同企业间的协同运作水平，优化货物运输路径，实现对配送场站、运输车辆和人员的精准调度。17（3）“互联网+”运输协同制定出台多式联运发展推进办法，支持多式联运公共信息平台建设，加快不同业务系统之间的对接，推动多式联运信息交换共享。18（4）“互联网+”仓储交易鼓励企业依托互联网、物联网等先进信息技术建立全国性或区域性仓储资源网上交易平台，推动仓储资源在线开放和实时交易，整合现有仓储设施资源，提高仓储利用效率，降低企业使用成本。19（5）“互联网+”物流企业联盟支持以资源整合、利益共享为核心的物流企业联盟，依托互联网信息技术整合社会分散的运输、仓储、配送等物流业务资源，推动实现合同签订、车辆调度、运费结算等统筹管理，规范运营流程，提高货运组织化水平，提升物流服务能力和效率，带动广大中小企业集约发展。20（6）“互联网+”供应链管理鼓励物流企业依托互联网向供应链上下游提供延伸服务，推进物流与制造、商贸、金融等产业互动融合、协同发展。等新需求，提供物流服务解决方案。移动通信技术7.2.1移动通信技术概述7.2.25G通信技术7.2.35G+物流217.27.2.1移动通信技术概述221相关概念2系统组成3发展历程231.移动通信的相关概念移动通信VS移动通信系统移动通信网VS移动数据网移动数据通信VS无线数据通信24（1）移动通信与移动通信系统移动通信（MobileCommunication）是指通信双方至少有一方在移动中（或者临时停留在某一非预定的位置上）进行信息传输与交换。按使用对象，可划分为民用和军用两种；按使用环境可以划分为陆地通信、海上通信和空中通信；按多址方式，可以划分为频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）；25（1）移动通信与移动通信系统移动通信（MobileCommunication）是指通信双方至少有一方在移动中（或者临时停留在某一非预定的位置上）进行信息传输与交换。按覆盖范围可以划分为广域网、局域网和个域网；按业务类型，可以划分为电话网、数据网和综合业务网；按服务范围可以划分为专用网和公用网；按工作方式可以划分为同频单工、双频单工、双频双工和半双工；按信号形式可划分为模拟和数字两种。26（1）移动通信与移动通信系统采用移动通信技术和设备组成的通信系统即移动通信系统。必须利用无线电波进行信息传输，通信是在复杂的干扰环境中运行的，并且移动通信业务量的需求与日俱增等。常见的移动通信应用系统主要有蜂窝式公用移动通信系统、集群调度移动通信系统、无绳电话系统、无线电寻呼系统、卫星移动通信系统和无线LAN/PAN等。27（2）移动通信网与移动数据网语音数据视频和多媒体移动数据业务能为用户提供移动数据业务的移动通信网，又可称为移动数据网。28（3）移动数据通信与无线数据通信共同点：数据通信都是通过无线信道和网络进行的不同点：“移动”一词表示通信终端的三种运动状态：归属区静止、运动和漫游（访问区静止）。“移动数据通信”就是指终端在三种运动状态下都能进行的数据通信。而“无线数据通信”一词主要含义是指在静止状态进行数据通信。29（3）移动数据通信与无线数据通信随着网络技术的发展以及移动、无线网络与互联网的逐步演进和相互融合，传统的无线数据网也能支持终端在运动状态下进行数据通信。这种情况下，无线数据通信与移动数据通信也就没有什么区别了。目前，如果分析和讨论的问题不涉及终端是否在运动中，只要不影响问题的实质，人们也常将这两种术语混用。302.移动通信系统的组成基站（BS）是以多信道共用方式在移动通信中提供通信服务的关键设备，其主要由收发信道等组成。312.移动通信系统的组成移动业务交换中心（MSC）除具有一般市话交换机的功能之外，还有移动业务所需处理的越区切换、漫游等功能。322.移动通信系统的组成传输线部分主要是指连接各设备之间的中继线，目前MSC到BS之间的传输主要采用小微波及光缆等方式。332.移动通信系统的组成移动台（MS）是一个子系统，由移动终端设备和用户数据两部分组成的。移动台有便携式、手提式、车载式三种。343.移动通信系统的发展35（1）第一代移动通信系统（1G）以模拟式蜂窝网为主要特征，仅能提供话音服务，是移动通信进入民用领域的早期尝试。其于20世纪70年代末80年代初开始商用化。典型代表：北美的先进移动电话业务（AMPS）、欧洲的全接入通信系统（TACS）以及北欧的移动电话标准（NMS）。技术缺陷：设备体积大成本高，频谱利用率低，保密性差，只能提供低速语音业务等。36（2）第二代移动通信系统（2G）有效地将手机从模拟通信转移到数字通信，是以数字技术为主体的移动经营网络。典型代表：全球移动通信系统（GSM）、个人手提电话系统（PHS）、个人接入通信系统（PACS）、IS-54系统与IS-95（也称窄带CDMA）系统。引入了被叫和文本加密，以及SMS、图片消息和MMS等数据服务。主要业务是语音，其主特性是提供数字化的话音业务及低速数据业务。37（3）第三代移动通信系统（3G）在第二代移动通信技术基础上进一步演进的以宽带CDMA技术为主,并能同时提供话音和数据业务的移动通信系统，是一代有能力彻底解决第一、二代移动通信系统主要弊端的先进的移动通信系统。目标：提供包括语音、数据、视频等丰富内容的移动多媒体业务。主流标准：WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA。38（3）第三代移动通信系统（3G）实现144Kbit/s的车载通信速率、384Kbit/s的步行通信速率和2Mbit/s的室内通信速率；在业务上更加重视移动多媒体业务，能提供多种类型的高质量多媒体业务，语音业务占的比重越来越小；能实现全球无缝覆盖，具有全球漫游能力并与固定网络相互兼容。39（4）第四代移动通信系统（4G）4G是一种能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术。以100Mbit/s的速度下载，上传速度达到50Mbit/s，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求，速度通常与3G相比快20~30倍。在价格方面，4G与固定宽带网络在价格方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户完全可以根据自身的需求定制所需的服务。4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。40（4）第四代移动通信系统（4G）4G是一种能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术。典型标准：LTE、LTE-Advanced、WiMax和WirelessMAN。41（5）第五代移动通信系统（5G）5G是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术。在容量方面，5G通信技术将比4G实现流量增长1000倍；在传输速率方面，提升10~100倍，终端到终端时延缩短5倍；在接入性方面，可联网设备的数量增加10~100倍；在可靠性方面，电池续航时间增加10倍。42（5）第五代移动通信系统（5G）5G是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术。43（6）第六代移动通信系统（6G）6G网络将是一个地面无线与卫星通信集成的全连接世界。峰值传输速度达到100Gbit/s~1Tbit/s室内定位精度10cm，室外定位精度1m通信时延0.1ms中断概率小于百万分之一连接设备密度达到每立方米过百个7.2.25G通信技术441关键技术2特点451.5G通信的关键技术高频段传输新型多天线传输同时同频全双工D2D技术密集网络覆盖技术新型网络架构46（1）高频段传输高频段（如毫米波、厘米波频段）可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以实现极高速短距离通信，支持5G容量和传输速率等方面的需求。足够量的可用带宽、小型化的天线和设备、较高的天线增益是高频段毫米波移动通信的主要优点，但也存在传输距离短、穿透和绕射能力差、容易受气候环境影响等缺点。47（2）新型多天线传输5G新型多天线传输基于大规模天线阵列技术。48（2）新型多天线传输5G新型多天线传输基于大规模天线阵列技术。可以很好地抑制无线通信系统中的干扰，带来巨大的小区内及小区间的干扰抑制增益，使得整个无线通信系统的容量和覆盖范围得到进一步提高。能够深度利用空间无线资源，理论上可显著提高系统的频谱效率和功率效率，是构建未来高能效绿色宽带无线通信系统的重要技术。49（2）新型多天线传输5G新型多天线传输基于大规模天线阵列技术。50（3）同时同频全双工发射机和接收机用同一频率同时进行工作，突破了现有的FDD和TDD模式，使得无线通信链路的频谱效率提高了一倍。51（4）D2D技术D2D通信技术：两个对等的用户节点之间直接进行通信的一种通信方式。52（4）D2D技术在D2D通信网络中，用户节点同时扮演服务器和客户端的角色，用户能够意识到彼此的存在，自组织地构成一个虚拟或者实际的群体。D2D可以满足人与人之间大量的信息交互，相比于蓝牙，D2D无需烦琐的匹配，且传输速度更快，相比于免费的WiFiDirect却有更好的OoS保证。53（5）密集网络覆盖技术超密集网络技术：以宏基站为“表面”，在覆盖区域、室内外热点，密集部署低功率小基站，并以这些小基站为“节点”，打破传统的平面、单层宏网络覆盖模式，形成一种密集的三维网络方案，称为“宏微”，以消除信号盲点，改善网络覆盖环境。54（5）密集网络覆盖技术利用超密集网络技术，可以实现更高频率的重用效率在局部热点地区，可以实现百倍的系统容量增长。在5G超密集组网场景下，将部署10倍以上原有站点的各种小基站，在宏基站覆盖范围内，小基站站点间距将保持在10~20m之间。55（5）密集网络覆盖技术56（6）新型网络架构C-RAN是基于集中化处理、协作式无线电和实时云计算构架的绿色无线接入网构架。基本思想：通过充分利用低成本高速光传输网络，直接在远端天线和集中化的中心节点间传送无线信号，以构建覆盖上百个基站服务区域，甚至上百平方千米的无线接入系统。技术优势：适于采用协同技术，能够减小干扰，降低功耗，提升频谱效率，同时便于实现动态使用的智能化组网，集中处理有利于降低成本，便于维护，减少运营支出。57（6）新型网络架构582.5G通信技术的特点高速度泛在网低功耗低延时万物互联7.2.35G+物流595G+物流仓储装备物流追踪无人配送设备智能连接601.5G+物流仓储装备机器人需要融合云端智能612.5G+物流追踪623.5G+无人配送设备634.5G与智能连接的融合集群通信技术7.3.1集群通信系统概述概述7.3.2集群通信系统概述7.3.3B-TrunC及其在物流中的应用647.37.3.1集群通信系统概述651概念2分类3设备4.结构661.集群通信系统的概念集群通信系统：一种高级移动调度系统，代表着通信体制之一的专用移动通信网发展方向。具有的可用信道可为系统的全体用户共用具有自动选择信道功能共享资源、分担费用、共用信道设备及服务的多用途、高效能的无线调度通信系统。672.集群通信系统的分类按信令方式分为共路信令方式和随路信令方式按信令占有信道方式分为固定式和搜索式按通话占用信道分为信息集群（亦称消息集群）和传输集群按控制方式分为集中控制方式和分散控制方式按呼叫处理方式分为损失制和等待制系统683.集群通信系统的基本设备一般由系统控制中心、基站、调度台、移动台等组成69（1）控制中心设备控制中心设备包括系统控制器、系统管理终端和电源等设备。系统控制器主要是管理和控制整个集群系统的运行，包括选择和分配信道、监视话音信道安全、安排信令信道、监测系统运行和故障告警等。系统管理终端主要由计算机和系统管理软件构成，并和系统控制器相连接，维护人员可以通过此终端对系统进行管理和控制。70（2）基站基站由若干基本无线电收/发信机、控制单元、天线共用器、天馈线系统和电源等设备组成。71（3）移动台移动台用于运行中或停留在某未定地点进行通信的用户台，由无线电收/发信机、控制单元、天馈线系统（或双工器）和电源组成。72（4）调度台调度台是能对移动台进行指挥、调度和管理的设备，分无线调度台和有线调度台两种。734.集群通信系统的网络结构单区多点单中心网络744.集群通信系统的网络结构多区多中心网络754.集群通信系统的网络结构多区多层次多中心网络7.3.2集群通信系统标准76771.引进的系统TETRA系统和iDEN系统78（1）TETRA（体制A）TETRA（陆地集群无线电系统）是由ETSI制订的数字集群通信系统标准。它是基于传统大区制调度通信系统的数字化而形成的一个专用移动通信无线电标准。79（1）TETRA（体制A）可在同一技术平台上提供指挥调度、数据传输和电话服务。支持功能强大的移动台脱网直通（DMO）方式，可实现鉴权、空中接口加密和端对端加密。具有虚拟专网功能，可以使一个物理网络为互不相关的多个组织机构服务，并具有丰富的服务功能、更高的频率利用率、高通信质量、灵活的组网方式。主要优点是兼容性好、开放性好、频率利用率高、保密功能强。80（2）iDEN（体系B）iDEN（集成数字增强型网络）是美国摩托罗拉公司研制和生产的一种数字集群移动通信系统，除了以指挥调度业务为主外，还兼有双工电话互联、数据和短消息等功能。适应于大中容量系统，主要面向共用集群通信网的设计。81（2）iDEN（体系B）在功能方面，iDEN在传统的调度通信基础上，增强了电话互联功能，同时将数字蜂窝通信系统的增值业务应用于系统中。通过TDMA技术，可将一个25KHz的物理信道划分成6个数字通信时隙，频率利用率较高。采纳独特的MI6QAM的调制技术，使每一个25kHz的物理信道（含6个通信时隙）的速率达到64Kbit/s，同时使邻道抑制达到60dB以上，保证了集群通信数字化进程中数字与模拟系统的共存。82（2）iDEN（体系B）iDEN采纳7×3的小区复用方式，将一个基站分为扇形小区，扩大小区的容量，提高大地域的组网能力。可以实现跨系统调度通信。832.我国自主研发的基于2G技术的系统2003年，我国相关企业相继自主研发并推出了基于第二代公用数字蜂窝移动通信技术的数字集群通信系统，后被我国电信主管部门推荐为不同技术制式的数字集群通信系统，并在2004年被国家标准化，主要有GT800系统和GOTA系统。84（1）GT800GT800是华为2003年推出的一项中国具自主知识产权的基于GSM技术的专业数字集群技术，通过对TDMA和TD-SCDMA进行创造性地融合和创新，为专业用户提供高性能、大容量的集群业务和功能。覆盖广一呼万应动态信道分配提供了面向3G的可持续发展能力85（2）GOTAGOTA（开放式集群架构）是我国中兴通信提出的基于集群共网应用的集群通信体制，也是世界上首个基于CDMA技术的数字集群系统，具有中国自主知识产权，具备快速接续和信道共享等数字集群公共特点。86（2）GOTA一对一的私密呼叫和一对多群组呼叫；系统寻呼、群组寻呼、子群组寻呼、专用PTT业务等特殊业务；对不同的话务群组进行分类，例如永久型群组和临时型群组，用户可对其群组内成员进行管理；新的增值业务，如短消息、定位、VPN等。873.我国自主研发的宽带数字集群通信系统我国在2014年率先制定了基于LTE技术的宽带集群（B-TrunC）标准，并成为国际电信联盟（ITU）推荐的首个公共安全和减灾（PPDR）国际标准，已广泛应用于政务、公安、城市轨道交通、电力、石油、铁路、机场、港口等多个领域。7.3.3B-TrunC及其在物流中的应用881技术特征2系统架构3港口应用891.B-TrunC技术特征业务特征语音业务数据业务视频业务功能特征多业务融合指挥调度多行业共网管理性能特征快速接入能力更高的安全性更高的保密性更高的可靠性90（1）业务特征语音业务具有快速指挥调度能力，实现单呼、组呼、全呼、广播呼叫、紧急呼叫、优先级呼叫、调度台核查呼叫等。还具备与PSTN、蜂窝移动通信网络，以及其他数字集群通信系统（如TETRA、PDT等）的互联呼叫。91（1）业务特征数据业务可以承载尽力而为（BestEffort）类数据业务，还可以承载实时控制类数据业务，以实现数据调度功能。视频业务提供各种交互型视频业务，包括现场图像上传、视频通话、视频回传、视频监控等。92（2）功能特征多业务融合提供语音调度、数据调度、视频调度等多种业务协同的融合调度功能。指挥调度提供各种交互型视频业务，包括现场图像上传、视频通话、视频回传、视频监控等。93（2）功能特征多行业共网管理能够满足公安、消防、医疗、城管、交通、环保等多行业部门共用网络的要求，各行业部门通过VPN或独立的核心网进行独立的用户签约和业务管理，共享无线接入网和频谱资源。多行业共网不仅可以提高无线基础设施和频谱资源的利用效率，还可以实现高效的协同工作，满足跨地域、跨部门的大规模现代指挥调度的需求。94（3）性能特征快速接入能力组呼建立时间小于300ms，话权抢占时间小于200ms，从而支持快速的指挥调度。更高的安全性和保密性提供包括鉴权、空口加密以及端到端加密在内的一整套完备的安全机制，来解决其所面临的诸多安全威胁。更高的可靠性具有强故障弱化、单站集群和抗毁能力，以及脱网直通的能力。952.B-TrunC系统架构B-TrunC系统支持本地组网、漫游组网的架构，适用于机场、港口、油田等行业本地网应用，以及政务、公共安全、铁路等大规模组网应用多种场景。96（1）LTE数据终端LTE数据终端支持基于IP的分组数据传输业务，不支持集群业务和功能。LTE数据终端能通过Uu接口（YD/T2575）连接到LTE宽带集群基站，实现LTE分组域基本数据业务。97（2）LTE宽带集群终端LTE宽带集群终端能通过Uu-T接口连接到LTE宽带集群基站，实现LTE分组域基本业务和集群业务。98（2）LTE宽带集群终端LTE宽带集群终端能通过Uu-T接口连接到LTE宽带集群基站，实现LTE分组域基本业务和集群业务。集群业务功能集群业务所需要的逻辑信道和传输信道集群相关的系统信息和寻呼信息集群业务的移动性99（3）LTE宽带集群基站LTE宽带集群基站能通过Uu-T接口，支持LTE数据终端和LTE宽带集群终端接入。集群业务相关的RRC信令集群系统消息在空中接口的调度和发送集群寻呼消息的调度与发送集群业务相关信道的映射控制集群业务无线承载建立和控制集群业务用户面数据转发集群业务相关的点对点方式传输的空口无线接入信令的加密/完整性保护/数据加密、故障弱化功能。