通信标准与规范精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇通信标准与规范范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

作为智能ODN产品通信标准制定的参与者，江苏亨通光网科技有限公司产品线高级工程师雷非日前在接受《通信产业报》（网）记者独家专访时表示，智能ODN通信标准已经陆续确定下来了，其中设备类的三个标准已经；接口类的六个标准中已有五个通过审查，待。

然而，据了解，接口类仍有一个通信标准尚未通过审查，有待标准制定和评审部门进一步讨论。

技术方案难分高下

尚未审查通过的这条通信标准是接口类六大标准之一，主要规定了光纤活动连接器上的智能标签与插座之间的接口标准。据介绍，该标准候选方案主要有两个，分别是插头簧片方案和插头金手指方案，它们的优劣势正好形成互补，势均力敌，但是又不能相互兼容，使得标准制定和评审专家组分歧严重，至今未能形成统一意见。

另外，在接口协议方面也存在争议。华为、中兴等厂商主推的1-wire接口标签的接口触点只有两个，而亨通等厂商主推的I2C接口标签的接口触点有四个。

雷非指出，华为方案的优势在于接口触点少，可靠性高，但是该方案所使用的芯片目前全球仅有一家供应商，产量低、成本高，市场吸引力有限；而亨通方案所使用的芯片供应商较多，成本不到前者的1/4，而且随着工艺进步，未来还有更大的下降空间。

事实上，目前制约智能ODN产业发展的重要原因之一就是成本过高，如果能够有效降低成本，对智能ODN产品的推广是非常有利的。然而从目前国内智能ODN产业发展来看，尽管产业链希望能够制定出统一的通信标准，但是由于目前智能ODN厂商众多，制作方法各异，且均投入了大量资金，因而都希望自己的方案成为通信标准。不过从目前几大主流方案来看，并没有哪一个方案具有绝对优势能脱颖而出，从而导致通信标准迟迟无法最终确定。

在雷非看来，标准制定初期不需要设置更多限制，应给予几大方案平等竞争的机会，最终由市场决定孰优孰劣。

其实，在通信行业，统一标准下存在多技术方案的案例屡见不鲜。例如，4G通信标准就包括TD-LTE、LTE FDD等多个标准制式。

亨通智能ODN进行时

通信标准不能落地，对国内智能ODN产业的发展会产生很大影响。雷非表示，原则上各运营商招标都需要一个技术规范，厂商可以根据运营商的规范生产供货，但是厂商还是希望有一个统一的行业标准来指导生产。

目前，国内ODN产业基本形成两大阵营，分别是以华为、中兴为代表的大型设备商，以及以亨通为代表的线缆厂商，其中以华为的技术实力最为强大。在这一背景下，作为该行业的新兵，亨通没有选择与华为正面竞争，而是主推成本较低的I2C接口标签。而且值得注意的是，在采用该方案的同时，亨通的智能ODN产品还采用了集中控制方案这一设备架构体系。雷非表示，该方案具有结构简单、成本低、功耗低等特点，在行业内同样具备很强的竞争力。

目前，亨通正在全力研发自有的智能ODN产品。据介绍，该产品由设备、网络管理服务器、智能终端三部分组成，其中设备分成三类，分别是智能光配线架、智能光缆交接箱和智能光缆分纤箱。目前，该产品的硬件部分已经研发完毕，亨通正在研发其软件部分，预计2015年年底开发完毕。

智能ODN市场需要培育

近两年来，中国宽带发展如火如荼，国内智能ODN产业也一直在进步，但是由于成本过高，并没有得到运营商大规模部署。事实上，国内三大运营商对智能ODN的态度始终没有同步。

据了解，中国电信对智能ODN一直持观望态度，因为中国电信现网建设起步较早，运维管理流程较为完善，但是现网光纤基础设施存量大，智能化改造成本较高。

中国移动则是智能ODN积极响应者。据悉，随着大规模光网络建设，中国移动在今年年初规划全年ODN网络建设中有1/3采用智能ODN设备，而且起标已经全部完成，部分地方子公司已经进行了设备招标，然而从目前发展来看，仍没有大规模部署智能ODN。

中国联通对智能ODN的态度一直比较暧昧。尽管现在已经开始起标，进行了网络测试，但是由于智能ODN成本过高，中国联通也没有实现大规模部署，不过明年会有FTTH方面的大规模投资，而ODN则是FTTH中的基础设备之一。

篇(2)

关键字:嵌入式;低功耗;网络协议;无线传感器网络

中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号: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、研究意义

近年来随着通信技术、嵌入式计算技术、微机电系统技术和传感器技术的飞速发展,具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器开始出现,这些微型传感器通过组网构成传感器网络。这种传感器网络能够协同实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息,并对这些信息进行处理,获得详尽而准确的信息,传送给需要这些信息的用户。无线传感器网络在环境与军事监控,地震与气候预测、地下、深水以及外层空间探索等许多方面都具有广阔的应用前景。可以说无线传感器网络是信息感知和采集的一场革命,是21世纪最重要的技术之一。

无线传感器网络是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集中的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络以及无线通信技术、分布式信息处理技术等多种技术领域,通过各类集成化的微型传感器对目标信息进行实时监测,通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络系统,目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并发送给终端用户。人们可以通过传感器网络直接感知客观世界,从而极大地扩展了现有网络的功能和人类认识世界的能力

二、IEEE802.15.4/ZigBee标准概述

为了满足低功耗、低成本的无线网络的要求,任务就是开发一个低数据速率WPAN(LR-WPAN,Low Rate wireless Personal Area Network)标准。无线传感器网络的应用目标多种多样,这要求IEEE 802.15.4标准要非常灵活,应能够支持个人工作空间中无限多种可能的应用需求。

三、协议架构

ZigBee标准定义了一种网络协议,这种协议能够确保无线设备在低成本、低功耗和低数据速率网络中的互操作性。ZigBee协议栈构建在IEEE 802.15.4标准基础之上,IEEE 802.15.4标准定义了物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC),PHY和MAC层定义了射频以及相邻的网络设备之间的通讯标准;ZigBee联盟则定义了ZigBee协议的网络层(NWK)、应用层(APL)和安全服务层的标准。ZigBee协议栈的每层为其上层提供一套服务功能:数据实体提供数据传输服务,管理实体提供其他服务。每个服务实体和上层之间的接口称作“服务访问电(SAP)”,通过SAP交换一组服务原语为上层提供相关的服务功能。

物理层提供两类服务:物理层数据服务和物理层管理服务。PHY层功能包括无线收发信机的开启和关闭、能量检测(ED)、链路质量指示(LQI)、信道评估(CCA)和通过物理媒体收发数据包。

MAC层提供MAC层数据服务和MAC层管理服务,其主要功能包括采用CSMA/CA进行信道访问控制、信标帧发送、同步服务和提供MAC层可靠传输机制。

网络层提供设备加入/退出网络的机制、帧安全机制、路由发现以及维护机制。ZigBee协调器的网络层还负责新网络并为新关联的设备分配地址。

应用层包括应用支持子层(APS)、ZigBe设备对象(ZDO)以及设备商自定义的应用对象。APS子层负责维护绑定列表,根据设备的服务和需求对设备进行匹配,并在绑定的设备之间传递信息。ZDO负责发现网络中的设备并明确其提供的应用服务。

四、MAC层规范

介质访问控制(MAC)层是物理层上面的第一层,因此,MAC协议的性能受到物理层的强烈影响。MAC协议的主要任务是解决无线信道的合理共享,通常要保证某些特定的性能或应用相关的性能得到满足,这包括一些传统的性能准则,例如延迟、吞吐量和公平性等。而对于WSN网络来说,能量消耗问题更为重要。

(一)信道访问机制

1.信道的时段分配。

PAN中的协调器可选用超帧结构来对信道进行划分。超帧通过发送的信标帧来标定,并且一个超帧可分为活动区和非活动区两部分。超帧活动区间由三部分构成:信标、竞争访问机制(CAP)和无竞争周期(CFP)。协调器只在活动区间才和PAN交互信息,而在非活动区间则处于低功耗的睡眠模式。信标帧在时隙0开始时发送,不使用CSMA机制,信标之后就是CAP,如果存在CFP,则CFP紧跟在CAP之后直到活动区间结束。CFP由所分配的GTS构成。除了确认帧和紧跟在数据请求命令确认之后的数据帧外,在CAP内传输所有其他帧都需要采用时隙CSMA-CA机制来访问信道。在CAP内传输数据的设备必须保证其事务(包括接收确认帧)在CAP结束前一个帧间隔(IFS)完成,否则事务就需要推迟到下一个超帧的CAP中处理。MAC命令帧总是在CAP内发送的。

2.CSMA-CA算法。

除了紧随数据请求命令的确认之后能够马上发送的帧,在CAP内发送数据帧和MAC命令帧之前都需要使用CSMA-CA算法来访问信道。信标帧、确认帧和CFP内传输的数据帧不需要使用CSMA-CA算法。

在使用信标的PAN中,MAC层采用时隙型CSMA-CA算法在CAP内传输数据。相反,如果在不使用信标的PAN中,或在使用信标的PAN中无法定位信标,则MAC层采用非时隙CSMA-CA算法。两种形式的CSMA-CA算法的时间计算都以“退避周期”作为时间单位,可以理解位将整个CAP时段离散划分成多个退避周期,然后CSMA-CA里面的所有时间长度都以多少个退避周期来度量。

在时隙CSMA-CA算法中,PAN每个设备退避周期的边界都应该与PAN协调器超帧时隙的边界对齐,即每个设备的第一个退避周期的开始位置总是和信标的开始位置对齐的。使用时隙CSMA-CA算法时,MAC层应保证物理层的所有发送开始于退避周期的边界处;使用非时隙CSMA-CA算法时,PAN中一个设备的退避周期在时间上与任何其他设备的退避周期是不相关的。

为减少冲突以提高整个网络的吞吐量,有两种特殊情况是不采用CSMA-CA算法进行发送的,一是应答帧,另一个是紧接在数据请求帧之后的数据帧。它们可以直接发送。

(二)MAC层帧结构

MAC层帧结构的设计目标是在保持低复杂度的前提下实现在噪声信道上的可靠数据传输。所有的MAC帧由以下三部分组成:

帧头(MHR,MAC header)包括帧控制字段、帧序列号、地址信息域和附加安全头部。

MCPS-SAP支持在两个SSCS实体之间的数据传输。MAC子层的管理服务主要体现在:PAN的建立与维护、关联请求与取消、与协调器的同步、数据的间接传输、GTS的分配与管理、帧安全及安全套件和MAC子层PIB的维护方面。

五、网络层规范

ISO定义的开放式系统互连模型指出网络层:“通过网络连接在两个传输层实体之间提供函数化的和过程化的方法来实现网络服务数据单元的交换,使传输层实体不必考虑路由和交换问题”。网络层控制网络的运作,负责路由数据包,还完成流量控制功能。

(一)网络层帧格式

一个NWK帧(即NPDU)由两个基本部分组成:NWK头和NWK有效负载。NWK头部分包含帧控制、地址和序号信息;NWK有效负载部分包含的信息因帧类型的不同而不同,它是可变长度的。NWK头中的字段按固定的顺序排列,但不是每个NWK帧都包含完整的地址和序号信息字段。

(二)网络层功能实现

ZigBee标准确定了ZigBee网络中的三种设备:ZigBee协调器、ZigBee路由器和ZigBee终端设备。每个网络都必须包括一台ZigBee协调器,负责建立并启动一个网络,其中包括选择合适的射频信道、唯一的网络标识符等一系列操作。ZigBee路由器作为远程设备之间的中继器来进行通信,能够用来拓展网络的范围,负责搜寻网络路径在任意两个设备之间建立端到端的传输。ZigBee终端设备作为网络中的终端节点,负责数据采集。

六、应用层规范简介

ZigBee应用层有三个组成部分:应用支持(APS)子层、ZigBee设备对象(ZDO)和制造商定义的应用对象。APS子层只要负责以下方面:维护绑定表,从而实现两个匹配设备之间的需求和服务,以及在两个绑定的设备之间传输信息。ZDO的主要职能包括定义网络中设备的角色是ZigBee coordinator、ZigBee router还是End device,发现网络中的设备并且判定这些设备提供何种服务,初始化和相应绑定请求,并保证网络设备之间的通信安全。

APS通过ZDO和制造商定义的应用对象所使用的通用服务集在NWK层和APL之间提供了接口,其接口功能是通过ZDO和厂商定义的应用对象都可以使用的一组服务来实现的。该服务由两个实体实现:APS数据实体(APSDE,APS Data Entity)和APS管理实体(APSME,APS Management Entity)。APSDE提供在同一网络中两个和多个设备之间的数据传输服务。

七、小结

在无线传感器网络中,最关键的技术是实现节点间的通信。低成本、低功耗、应用简单的IEEE802.15.4/ZigBee协议的诞生为无线传感器网络及大量基于微控制器的应用提供了互联互通的国际标准,也为这些应用及相关产业的发展提供了一个契机。

参考文献:

[1]史永彬,叶湘滨,刘培亮.无线传感器网络研究现状[J].国外电子测量技术,2005

[2]崔莉,鞠海玲,苗勇.无线传感器网络研究进展[J].计算机研究与发展,2005

[3]陈英,舒坚,陈宇斌.无线传感器网络技术研究[J].传感器与微系统,2007

篇(3)

【关键词】国际标准运营商TD-LTE

中图分类号：F626文献标识码：A文章编号：1006-1010(2014)-07-0053-05

1 概述

技术标准是一组有关产品、处理、外观、流程全体要素必须服从的要求[1]。在过去三十年间，学者们从技术生命周期和经济外部性的角度解释了标准的本质，提出了用户安装基础、兼容性、路径依赖、专利制度等标准演变的关键要素[2-7]。现有研究成果一般将需求方作为静止的已知条件，研究制造商如何根据用户需求和分布开展标准竞争。

传统上，电信设备制造商是技术和标准的创造者，运营商是标准的被动选择者。近年来，运营商参与全球标准化工作成为趋势，如图1所示，自2004年国际移动通信标准组织3GPP启动第四代移动通信标准化工作以来，运营商提交的文稿数量快速增长，已经与制造商形成了较为复杂的竞合局面。

图13GPP RAN WG1至WG4运营商文稿数总和增长趋势

运营商的参与一方面使得需求方“能动”地参与到标准的制订中，改变了标准的参与主体和形成机制；另一方面，随着用户需求复杂化、部署场景多样化，“确定需求”成为标准成功的关键因素。运营商和制造商在产业生态系统中的位置不同，产业制定标准的模式和策略也有区别，运营商如何更好地参与标准发展过程，仍然是一个有待研究的课题。

本文首先分析了移动通信标准的发展过程和关键要素，然后从需求方与生产方的差异入手，提出运营商参与标准的模式和发展策略，并以TD-LTE标准演变为例加以佐证。

2 移动通信标准发展模式和策略要素分析

2.1移动通信标准发展过程和关键要素

一种技术从研发到最终成为市场主导标准，往往经历相似的过程。Fernando F. Suarez[6]提出五阶段模型，即技术准备、技术就绪、创造市场、决定性争夺和主导市场，全面刻画了通用的标准发展过程。

由于移动通信技术具有复杂度高、规模大、投资大等特点，其标准化过程有着独特性：

（1）标准均以委员会形式决定，没有单一厂家制订标准；

（2）产业链长，技术扩散需要一定周期，须具备端到端的产业能力方可应用；

（3）商用前须经过广泛的验证；

（4）需政府以频率和牌照方式许可，标准化进程受政策影响明显；

（5）用户规模多，分布广，需求多样化。

基于上述特点，笔者在图2中描述了移动通信标准的发展过程。与图1通用的标准发展过程相比，移动通信标准化过程在“技术就绪”和“创造市场”两个环节的内容更加丰富。

图2移动通信标准的发展过程

Shapiro等[4]从制造商的角度，总结认为以下七个要素标准至关重要：用户基础、IPR（Intellectual Property Right，知识产权）、创新、进入时机、制造能力、产品配套、品牌声誉，并提出五项成功规律：建立同盟、先发制人、预期管理、占据优势时增加技术壁垒、处于劣势时增加兼容性。

标准是在市场环境和政府环境的双重作用下，大量企业标准策略的博弈结果。从市场角度看，标准源于经济外部性，即用户效用不仅与产品本身有关，还随着使用同类产品用户数的增多而提升，这使得初期的用户安装基础、网络间的转换成本、技术兼容性成为制造厂家标准竞争的关键。政府能够强制性改变用户安装基础，也能通过不同专利政策影响标准的扩散。

2.2制造商和运营商参与标准化的差异

制造商的标准竞争战略主要基于上节所述因素制定，表1描述了制造商在不同标准发展阶段的策略要素和竞争的策略。

表1制造商参与标准竞争的一般模式

通用标准阶段 策略要素 策略

技术准备 技术研发能力，产业链配套 增加研发投入，吸引优秀人才，建立产学研联合研发

技术就绪 技术优势，政府管制 创造最优产品，加强政府公关

创造市场 进入时机，价格，声望，专利授权，产业链配套 做好首个商用，加强市场宣传，健全创业链

决定性争夺 产业配套，用户安装基础，切换成本 健全产业链，扩大用户规模，降低其他标准切换至本标准的成本

主导市场 用户安装基础，切换成本 扩大和巩固用户规模，抬高本标准转换至其他标准的成本

与制造商不同，运营商可以通过影响和控制产业资源、扩大市场外部性、适应市场需求等方式影响标准的制订。二者在标准化过程中的主要区别是：

（1）首先运营商对标准制订的发挥价值与制造商不同。制造商的价值在于技术，运营商的价值在于市场需求。因此运营商的战略要素是围绕需求，反馈市场需求和发挥市场要素在创新中的作用，增强标准的市场竞争力。

（2）其次，运营商与制造商在标准中具有一定的利益差异。上游制造商供应方的数量越多，作为供应链中间环节的运营商能获得的利益就越大。

（3）在标准制订过程中，运营商反对专利的集中化，尽可能降低门槛使更多厂家进入市场。

3 运营商视角的移动通信标准竞争策略

基于上节所述区别，本文提出运营商在标准化中的分阶段关键策略如下：

（1）在技术储备阶段，相比于增强技术研发能力，运营商更关注对产业优质研发资源的影响，可以采取产学研创新联盟的形式，使其更多服务于市场需求的发展方向；

（2）在标准需求确定阶段，运营商之间通过制订联合需求，增强需求预测的准确性和代表性；

（3）在关键技术阶段，运营商一方面确保技术满足需求，另一方面从产业结构的角度出发，防止垄断技术的出现；

（4）在标准细化、性能验证阶段，标准依然有较大的可塑性，运营商需要尽快推动选定的关键技术在实际网络中进行测试，验证是否满足需求；

（5）在构建产业阶段，运营商需要扩大配套产业链，核心策略要素包括信息沟通、预期管理和联合研发；

（6）在首批应用阶段，先发运营商需要尽快投入资源推进网络建设，加强宣传，提升和管理市场预期，同时积极与政府沟通，争取牌照的发放；

（7）在扩大商用阶段，扩大用户安装基础、提升市场预期非常重要，运营商可采取市场联盟形式，通过增加兼容性、降低切换成本争取传统上不属于本标准阵营的运营商支持；

（8）在主导市场阶段，运营商应根据市场需求的变化，不断推动标准迭代更新，以保持持续的技术竞争力。

归纳起来，运营商标准战略要素包括需求匹配度、市场外部性、产业规模、产业影响力和政策管制五大方面，其模式呈现以下三大主要特征：（1）影响和控制产业资源；（2）扩大市场外部性；（3）适应市场需求。

运营商参与移动通信标准的策略如表2所示。

4 TD-LTE标准演变中运营商的分阶段

策略

TD-LTE，是LTE标准的TDD分支，在全球TDD频谱上占据市场主导地位。根据GSA（Global Supplier Association）统计，截至2014年2月，全球有274个LTE商用网络，其中TD-LTE网络为30个。以下通过对LTE和TD-LTE标准发展过程中运营商的策略行为进行案例分析，用以实证第三节所提出的结论。为了突出重点，本文忽略了技术储备阶段和主导市场阶段。

（1）需求确定阶段的“联合需求”

LTE标准制订之初，中国移动、沃达丰、法国电信等国际主流运营商主导的NGMN组织向产业“下一代网络需求”白皮书。白皮书提出了运营商对下一代网络建设和运营的联合需求，包括：高带宽、低时延、低成本、高安全性、端到端质量保障、兼容性和平滑演进等。通过表3发现，2/3的运营商均属于全球十大运营商（表中运营商排名来源于Total Telecom的2013年全球运营商100强排名）。

（2）关键技术选择阶段的“产业结构控制”

为了使LTE技术成为全球主流技术，运营商进行了关键技术选择，避免少数公司的关键技术垄断。表4列出了运营商控制产业平衡的措施。

（3）标准细化阶段的“加速迭代研发”

自2008年开始，运营商发起国际组织LSTI（LTE/SAE Trial Initiative），对LTE的系统样机和预商用产品进行验证，推动标准版本升级和成熟。运营商通过提供真实的网络环境，提高了标准的准确性，加快了厂商的产品研发速度。通过表5统计发现，3/4的运营商均属于全球十大运营商。

表5LSTI主要运营商排名

参加LSTI的主要运营商 国际排名

T-Mobile 6

NTT DoCoMo 2

中国移动 4

Telefonica 5

Vodafone 7

Orange 9

Telecom Italia 13

SKT 27

（4）构建产业阶段的“信息沟通”、“预期管理”和“联合研发”

经过前三个阶段的发展，标准性能已基本具备，下一步的目标是扩大产业外部性。关键策略包括：加强信息沟通，管理产业预期和上下游联合研发。

“信息沟通”的主要目的是向产业界传递TD-LTE的发展情况、市场需求和商用前景，是建立预期的前置条件。2008年2月，中国移动、沃达丰、Verizon三家大运营商联合宣布将共同进行TD-LTE测试，这成为TD-LTE产业研发的里程碑。2009年2月，运营商联合LTE TDD/FDD共芯片需求，推动TDD/FDD产业融合。

“预期管理”是向产业展示TD-LTE技术的优势和增强产业信心。该策略主要是通过一系列试验网不断展示TD-LTE产业的进展，如表6所示：

表6TD-LTE在构建产业阶段的主要展示

时间 里程碑

2009年4月 中国移动邀请国际运营商代表参观首例外场演示

2009年10月及11月 中国移动联合产业在日内瓦ITU大会和香港亚洲通信大会搭建外场展示

2010年4―10月 中国移动建设上海世博会TD-LTE演示网络，演示了全球首个TD-LTE大规模试验网络，得到总理参观指示和吸引70多家运营商参观。

“联合研发”是发挥运营商在产业链中的核心作用，构建上下游联合研发体系，发挥创新协同效应[1]，加快产品的研发过程。2010年，中国移动等运营商推动大唐、中兴、华为、创毅视讯、安立等11家公司在世博会上系列产品。同时，在政府的组织下，中国移动等运营商与端到端产业链通过开展国家重大专项的形式，在共同规范、共同测试的基础上持续推进产品研发。

（5）首个应用阶段的“示范作用”

该阶段主要目标是推动更多运营商选择TD-LTE标准，主要举措是运营商投入大量资源建设试验网络以起到示范带动作用。

2011年5月至2012年，中国移动在7个城市开展了超1 000个基站的TD-LTE规模外场试验；从2012年7月至2013年，中国移动在15个城市开展了超2万基站的TD-LTE扩大规模试验，采购20余万部终端，从而充分验证TD-LTE实际组网能力和促进产业链成熟。

（6）扩大商用阶段的“运营商联合拓展”

其主要目标是进一步扩大网络外部性预期。2011年2月，中国移动、英国沃达丰、日本软银、美国Clearwire、印度Bharti联合成立了TD-LTE全球推广合作平台GTI（Global TD-LTE Initiative）。截至2014年2月，其运营商成员已达100家，成为TD-LTE全球商用的主力军。图3显示了GTI成员数在中国移动等TD-LTE主流运营商进行相应行动后迅速增加：

图3GTI运营商数量增长历程

5 结论

本文通过理论分析和TD-LTE的实证得出运营商的标准参与模式以及三大主要特征：影响和控制产业资源、扩大市场外部性、适应市场需求，并进一步提出了在该标准参与模式下运营商的分阶段关键策略。下一步研究重点将是多家运营商的标准参与模式及关键策略，以及量化标准参与模式为运营商带来的收益。

参考文献：

[1] 江振林. 需求方导向的中国标准战略――基于需求方市场势力的研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2010.

[2] Katz M, Shapiro C. Technology Adoption in the Presence of Network Externalities[J]. Journal of Political Economy, 1986(94): 822-841.

[3] Farrell J, Shapiro C. Dynamic Competition with Switching Costs[J]. RAND Journal of Economics, 1988: 123-137.

[4] Shapiro C, Varian H R. The Art of Standards Wars[J]. California Management Review, 1999: 8-32.

[5] Tassey G. Standardization in Technology--based Markets[J]. Research Policy, 2000(29): 587-602.

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

[7] 胡武婕. 中国信息通信产业技术标准竞争与策略研究[D]. 北京: 北京邮电大学, 2010.

作者简介

徐兆吉：博士就读于北京邮电大学，现任中国移动通信研究院用户与市场研究所副所长，曾长期参与TD-LTE标准的产业化和全球化推进工作，目前主要研究方向为新型产业合作、电信市场策略、国际标准演进等。

篇(4)

关键词　物联网　标识　寻址技术

1　引言

物联网是将传感器、执行器、智能装置以及通过标签标识的各种物体以一定的通信技术连接所组成的网络。

物联网要真正实现全球的互联互通，标准化是亟需解决的重要问题，而要将各种物体连接到网络中，并实现物与物、物与系统、物与人之间的通信以及基于此的各种应用，首先必须对物联网涉及的各种实体进行高效、唯一的标识。因此，目前国际国内相关标准化组织都在积极推进物联网的编码、标识以及寻址相关技术的研究工作。迄今为止，各标准组织还未形成统一的国际标准。当前主要的相关技术标准体系有EPCglobal的EPC(Electric Product Code，电子产品代码)系列规范、uID Center(ubiquitous ID Center，泛在识别中心)的UID系列规范、ISO／IEC的相关系列标准、IETF的ESDS(Extensible Supply-chain Discovery Service，可扩展的供应链发现服务)标准等。

由于物品标识的标准直接与物品息息相关。涉及到各国家、各行业以及各企业的切身利益，尤其当物品编码和标识在物联网中流通后将进一步增强物品编码管理权的重要性，因此各标准组织、各国家、各行业也还在进一步酝酿各自的物品编码与标识标准。可见，遵循不同标准的物品编码将共存于物联网之中，并且伴随着物联网的发展，不断会有新的物品编码标准出现。如何解决不同标准之间物品编码、标识以及在物联网中的寻址问题，已成为未来物联网大规模应用时不可回避的关键问题之一。

2　物联网时代对标识的需求

标识是一种自动识别各种物联网物理和逻辑实体的方法，识别之后才可以实现对物体信息的整合和共享、对物体的管理和控制、对相关数据的正确路由和定位，并以此为基础实现各种各样的物联网应用。

物联网主要采用赋予性标识。赋予性标识是为了识别方便而人为分配的标识，如物品编码、手机号、IP地址等。通常由数字、字母等符号按照一定编码规则组合而成，相对基于自然属性的本质性标识，赋予性标识形式简单易于保存、读取和处理，是现阶段物联网中标识的主要形式。物联网中有物理实体、通信实体和应用实体三种类型的对象需要标识。

物理实体：是指在实现对信息的获取、传递和处理以及对物的控制等各种物联网应用和管理的过程中，要与网络发生联系的任何物体。如各种传感器、执行器、贴有标签的物体(如动物、货物、食品)以及各种智能装置(如数码产品、家用电器)等。

通信实体：是物与物、物与系统、物与人通信过程中涉及到的各种通信硬件实体和逻辑实体。硬件实体包括手机、WSN设备、M2M网关等，逻辑实体比如通信协议、会话、端口等。

应用实体：是指物联网中涉及的各种服务和信息资源，如Web服务、数字内容、聚合数据等。

根据物联网应用的分析，物联网体系中对标识的需求应包括以下几个方面：

(1)实用性。要求物联网标识机制应能够稳定地对标识对象进行标识，并且易于存储、读取和处理，具有较好的经济性。

(2)唯一性，物联网标识应该是独一无二的。为了不产生标识冲突，特别是对于开环应用，应在最大范围内采用统一标识。标识应具有足够的容量保证大规模对象标识唯一性的需要；同时考虑到处理能力、存储空间、能量消耗、传输带宽等限制条件，标识又不宜过长，为保证标识的有效利用，应实施一定的标识生命周期管理机制。

(3)可扩展性，指标识机制应该可以实现对任何一种任何一个物体的标识，随着时间的推移、物联网规模的发展和新事物的出现，标识应能够继续使用。

(4)兼容性，目前已有众多的标识方法和编码机制，应通过恰当的物联网标识和解析机制，在满足各种标识需求的基础上，尽量兼容已有标识。

3　物联网的标识体系

基于物联网体系中物体实体的分类方法，可以将物联网的标识体系分为物体标识、通信标识和应用标识三大类标识，其与物联网的分层架构对应关系如图1所示。

物体标识主要标识物联网三类需标识对象中的物理实体和通信硬件实体。基于条码和RFID标签的物体标识主要用于实现对物体的辨别、信息追溯、信息交换和关联操作等，主要适用于非智能物体，如集装箱、食品等。

通信标识用于标识与信息数据传送和交换相关的逻辑实体，主要目的是寻址，实现信息的正确路由和定位。这些逻辑实体包括通信协议、会话、端口等。比如IP地址、E.164号码、IMSI号码、SIP URI、各类端口号等。

应用标识主要标识物联网中的各类应用实体，包括各种服务和信息资源等。如URL、Content ID等。

物联网中的通信标识和应用标识通常存储在计算机和其他智能设备中，而物体标识则需要存储在特定的载体中，在使用前通过特定技术写入，并在需要时利用相应技术读出。用于存储物体标识的介质就称为载体，物联网中的载体形式主要包括条码、IC芯片、IC卡和RFID标签。载体可以通过粘贴、卡扣、嵌入、焊接、配置等方式与被标识物附着在一起。

物联网在标识方面，与传统互联网及电信网相比，急需解决的问题重点主要集中在物体标识，其次是通信标识。物联网大规模分布式的特点，要求必须有一个健壮的可扩展的物体标识体系。如何建立起兼容多种标准体系的统一物体标识与解析体系，如何应对物体通信对通信标识数量需求的大规模增加是物联网需要解决的重点问题。

4　物联网寻址的特性与需求

除了标识体系需要新的设计以外，物联网的寻址机制更值得深入研究。目前，物联网资源寻址的研究仍处于起步阶段，基本上直接沿用互联网现有的寻址技术。但是，物联网自身的特殊性从根本上决定其资源寻址具有与互联网资源寻址的相异性，其存在多种物品编码标准共存而引起资源寻址；中突等特有的寻址问题。因此，物联网对互联网现有寻址技术提出了新的挑战，现有寻址技术无法完全满足物联网的资源寻址需求。

互联网资源寻址技术主要实现了互联网中资源名称到资源地址的寻址定位，其对传统的互联网资源名称，如MAC地址、IP地址以及域名等，提供了完善的寻址支持，而对E.164号码的寻址则根据特定规则对号码进行预处理的方式来实现寻址支持。由此可见，互联网对于需要预处理的资源名称并不能实现自动处理，而必须在事先知晓特定的预处理规则的前提下才能完成寻址操作。

然而，物联网中的物品编码存在EPC、uCode等多种不同的编码标准，且可能不断涌现出新的编码标准，因此为避免采用不同物品编码标准的物品编码在物联网资源寻址中产生冲突，物品编码同样需要进行预处理操作才能完成寻址。而物品编码随着所属编码标准的不同，其对应的预处理操作的规则也是不同的，并且新的规则会伴随着新编码标准的制定而产生，因此物联网资源寻址对于物品编码的预处理规则不能采用事先知晓的方式，而应当支持一种自动寻址、匹配的处理机制。此外，当前互联网资源寻址技术并未对资源寻址的隐私保护提供有效的保证，而物联网资源寻址涉及到物流等敏感信息，因此需要新的、更适用于物联网应用体系的隐私保护机制。

5　结束语

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【关键词】 4G LTE OFDM

2012年1月18日，我国具有自主知识产权的通信标准TD-LTE正式成为国际标准，标志着我国通信事业实现了与国际的接轨和同步发展。之前我国通信产业发展相对世界发达国家而言一直处于相对落后的地位，为了改变这种不利的局面，我国在3G发展初期就积极参与4G国际标准的制定，对下一代通信技术进行了前瞻性的研究，逐步建立和形成了自主的移动通信标准体系。2013年12月4日，工业和信息化部向中国移动、中国电信、中国联通正式发放了第四代移动通信业务牌照，标志着中国通信事业正式进入了4G时代。

一、4G移动通信技术简介

4G是第四代移动通信的简称，通常被用来描述相对于3G的下一代通信网络。实际上，4G在开始阶段也是由众多自主技术提供商和电信运营商合力推出的，技术和效果也参差不齐。从2009年初开始，国际电信联盟（ITU）在全世界范围内征集IMT-Advanced（俗称4G）候选技术。截止2009年10月，共计征集到了六个候选技术，分别来自于北美标准化组织IEEE的802.16m、日本3GPP的FDD-LTE- Advanced、韩国（基于802.16m）和中国（TD-LTE- Advanced）、欧洲标准化组织3GPP（FDD-LTE- Advanced）。ITU在收到候选技术后，组织世界各国和国际组织进行了技术评估。2010年10月份，在中国重庆，ITU-R（国际电信联盟无线电通信组）下属的WP5D工作组最终确定了 IMT-Advanced的两大关键技术，即LTE- Advanced和802.16m技术。我国提交的候选技术作为LTE- Advanced的一个组成部分也包含其中。

4G最大的技术特点就是具有更高的无线下载和上传速度，可以对无线数据服务进行更好的支持，让移动用户能够更快的访问无线互联网。4G技术支持100Mbps-150Mbps的下行网络带宽，也就意味着用户可以体验到最大12.5MB/S-18.75MB/S的下行速度，这是当前国内主流中国移动3G（TD-SCDMA）2.8 Mbps的35倍，中国联通3G（WCDMA）7.2Mbps的14倍。因此4G技术可提供更高质量、高带宽和高速速的网络服务与应用选择。

二、4G移动通信系统网络结构和关键技术核心OFDM

4G移动通信系统网络结构一般可分为三层，分别为物理网络层、中间环境层和应用网络层。物理网络层由无线和核心网的结合格式构成，主要提供接入和提供接入和路由选择功能；中间环境层主要完成QoS映射、地址变换和完全性管理等；物理网络层与中间环境层及其应用环境之间的接口是开放的，可以提供无缝高速数据率的无线服务。

第四代移动通信系统的关键技术包括OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）、SDMA（Space Division Multiple Access， 空分复用接入）、MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多入多出技术）、SDR（Software Defined Radio，软件无线电）、MUD（Multiple User Detection，多用户检测技术）、IPv6等。而正交频分复用（OFDM）为其关键技术核心。

OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）是正交频分复用的简称，是在无线环境下的高速传输技术。这种技术能够将信道划分中许多的正交子信道，每个子信道使用一个子载波调制，各子载波并行传输。总的信道具有频率选择性，但每个子信道相对平坦，可以在子信道上进行窄带传输，信号带宽小于信道带宽。该技术的主要优点是能够显著提高频谱的利用率，再加上该技术可以消除或减小小信号波形间的干扰，因此具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供无线数据技术质量更高（速率高、时延小）的服务和更好的性能价格比，使网络结构高度可扩展。

三、结语

4G移动通信技术的发展，更好的实现了人与互联网、移动终端的互联，逐步改变和满足了用户的上网模式和对网络的需求。随着科技的进步，4G本身也必将不断的演进和完善，向着第五代移动通信技术发展。

作者简介：虞沧，男，1981年12月生，湖北浠水人，武汉理工大学信息工程本科、电子与通信工程硕士。现任武汉职业技术学院讲师，长期从事通信工程方向的教学和研究

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关键词:移动通信;1G;2G;3G;4G;发展趋势

中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号: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

目前我国移动通信产业所取得的辉煌成就有目共睹,本身发展态势良好,已成为我国国民经济的支柱产业和强劲的经济增长点。随着人们生活水平的提高,大家对于通信需求越来越强烈,形成了庞大的潜在用户。同时也与移动通信本身的技术特点与发展方向相符合,与移动通信本身的特点如个性化、移动化密切相关,而且随着移动网的扩大,个人移动通信成本在降低,基于良性发展的宏观经济市场,移动通信还将有一个持续、健康的发展阶段。

1 移动通信发展历程

早在80年代在北欧、北美、日本等地区的国家的第一代移动通信系统(1G)开始启用,那时候移动通信系统刚开始发展,使用不是很普遍及普及,导致当时整个社会对移动通信不关心、不重视,所以1G时代既没有全球统一的移动通信标准,也没有区域性的移动通信标准,移动通信的标准、系统的服务范围都是以国家或区域为单位的,并没有形成大众认可及普遍适用的规范和标准。1G为模拟加数字型的,移动通信网络使用的技术主要采用频分双工、频分多址制式,并利用蜂窝组网技术以提高频率资源利用率,克服了大区制容量密度低、活动范围受限的问题。虽然采用频分多址,但并未提高信道利用率,因此通信容量有限;通话质量一般,保密性差;制式太多,互不兼容;不能提供非话数据业务;不能提供自动漫游。

由于以上1G移动通信系统存在的问题,使得国际相关组织开始了第二代移动通信系统(2G)的研究,主要有两支国际普遍采用的标准(区域化的标准):美国高通公司推出的CDMA IS-95,欧洲的GSM,在2G标准里最先推出和应用最广泛的GSM,采用TDMA+FDMA多址技术,在2G时代还有一支全球应用的标准就是CDMA,即码分多址。2G与1G相比较主要的特点是提高了标准化程度及频谱利用率、不再是数模结合而是全数字化、保密性增加、容量增大,干扰减小,能传输低速的数据业务,全球可以漫游,在增加了分组网络部分后可以加入窄带分组数据业务,2G网络就改造升级成为了所谓的2.5G(GPRS)、2.75G(EDGE)网络,从而为将来系统演进到宽带系统打下了良好基础。2G移动网络的突出弱点就是业务范围有限,无法实现移动的多媒体业务,各国标准不统一,无法实现全球漫游。

在这种情况下,旨在研究制定并推广基于演进的GSM核心网络的3G标准规范机构成立了。3G是将无线通信与多媒体通信结合的新一代移动通信系统。与前两代的区别在于传输声音和数据速率上的提升,它能够比较快速处理声音、音乐、图像、视频流等多种形式,并提供与互联网连接的网页浏览、自行组织的电话会议、电子商务等多种信息服务,同时也考虑到与第二代的兼容性。为了提供这种服务,无线网络必须能够支持不同的数据传输速度,也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持不少于2Mbps、384kbps以及144kbps的传输速度。3G通信标准主要有W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA三大主流无线接口标准。W-CDMA意为宽频分码多重存取,这是基于GSM网发展出来的3G技术规范,是欧洲提出的宽带CDMA技术; CDMA2000是从窄频CDMA One数字标准衍生出来的,建设成本低廉。TD-SCDMA意为时分-同步码分多址存取,该标准是由中国大陆独自制定的3G标准,是中国电信发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线技术可以减少用户间干扰,从而提高频谱利用率;时分双工,不需要成对的频带,在频率资源的划分上更加灵活;TD-SCDMA由于智能天线和同步CDMA技术的采用,可以大大简化系统的复杂性,设备造价可望更低;因此该标准在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面有独特优势。虽然W-CDMA、 CDMA2000、TD-SCDMA在技术上各有千秋,但总体上讲,技术指标相差不多, 3G技术的不断演进,将继续提高上行接入能力及数据传输速率。随着3G的发展,三种制式并存以及2G不会在短期内退出市场的现实,使终端除了支持高速率及宽带化外,还从单模向双模、多模发展,以支持更灵活的网间漫游。未来的终端将实现全制式。

2 第四代移动通信系统的概念

因3G存在通信速率、动态范围多速率业务、不同频段的不同业务环境间的无缝漫游等业务局限性,2000年欧洲开始了对4G的研究,我国在2002年3月也正式启动对4G通信系统的研究工作。

现在还没有人能完全肯定地给4G一个完整的定义,但根据研究及发展方向,4G是比3G更完美的无线世界,并有可能集成各种不同模式的无线通信,用户可以从一个标准到另一个标准自由地不受任何限制地漫游。但是4G通信技术还是以传统通信技术为基础,引入了一些新的通信技术,来不断提高无线通信的网络效率和功能的,建成一种不需要电缆的信息超级高速无线网络系统,在这个系统上.移动用户可以实现全球无缝漫游,同时也能克服高速数据在无线信道下的多径衰落和多径干扰等。4G移动系统网络结构大体分为物理网络层、中间环境层和应用网络层三层结构,三层之间的接口是开放式的,容易增加新的服务业务,能提供无缝高数据率的无线服务,并运行于多个频带,可以自适应多个无线标准及多模终端能力,大大增加范围服务。

3 4G的关键技术

1) OFDM(正交频分复用)技术。数据在无线信道传输时,由于无线信首的多径效应,传输时延会造成接收信号的码间干扰,而且如信号带宽大于传输信道的带宽时也会产生频率选择性衰落。单载波调制技术是能够减少这种衰落的一种调制技术,但却要牺牲信道噪声,而现在的OFDM技术实际上是多载波调制MCM的一种.其工作方法是:将信道分成若干个子信道,将待传输的高速串行数据经串/并变换,变成并行传输的低速数据流,用相互正交的载波进行调制,然后叠加在若干个子信道上一起发送。接收端用相关载波进行接收,再经并/串变换恢复为原高速数据,减少信道间的相互干扰,子信道的带宽相应小于信道带宽,传输衰减可以看为平坦性衰减,从而消除符号间干扰。

2) 多输入多输出(MIMO)技术。多输入多输出技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率,是下一代移动通信系统的核心技术之一。MIMO系统采用空时处理技术进行信号处理,在丰富的散射环境下,空分复用MIMO系统可以获得与天线数成正比的容量增长,从而极大地提高频谱效率,增加系统的数据传输速率。但是当散射程度欠佳时,会引起信道间的空间相关,尤其在室外环境下,由于基站的天线较高,从而角度扩展较小,其空间相关难以避免,在这种情况下MIMO不可能获得所期望的数据传输速率。

3) 切换技术。切换技术能够实现移动终端在跨越不同小区之间和在不同频率之间通信,并在信号质量降低时自动选择信道。它是未来终端在众多系统、小区之间建立无缝可靠通信的基础。主要划分为硬切换、软切换和硬软切换.硬切换是不同频率的基站或扇区之间的切换,硬切换是“先断开,后切换” 要在原话音信道上送切换指令,移动台需要暂时停止通话;软切换是同一频率不同基站之间的切换,软切换是“先切换,后断开”, 切换过程中没有中断,不会影响通话质量。第4代移动通信中的切换技术正朝着软切换和硬切换相结合的方向发展。

4) 软件无线电技术。软件无线电突破了传统的无线电台以功能单一、可扩展性差的硬件为核心的设计局限性,将标准化、模块化的硬件功能单元经过一个通用硬件平台,根据个人意愿不同,下载不同的软件,在硬件平台上实现个人所需要的功能。强调以开放性的最简硬件为通用平台,尽可能地用可升级、可重配置的应用软件来实现各种无线电功能。软件无线电技术主要有宽带/分频段天线、多载波功率放大器、高速宽带A/D ,D/A 变换、高速并行DSP、软件无线电的算法等。

5) IPv6协议技术。3G网络采用的主要是蜂窝组网,而4G系统将是一个基于全lP的移动通信网络,可以实现不同类型的接入系统和通信网络之间的无缝连。为了给用户提供更为广泛的业务,使运营商管理更加方便、灵活,4G中将取代现有的IPv4协议,采用全分组方式传送数据的IPv6协议。

篇(7)

关键词：IEEE802.15.4；μC／OS-II；SIP；g.726

当前VoIP技术和无线通信技术的迅速发展为无线VoIP话机的实现创造了条件，也形成了一个研究热点。当前提出的设计方案有采用802.11协议6VLAr0实现VoIP无线化，虽然覆盖范围可达上百米，充足的带宽对语音压缩也没有过高要求，但作为移动便携设备，其成本和功耗成为了设计瓶颈。本设计主要从性能，成本，功耗等方面出发，提出了一种利用低速低功耗的无线个域网技术IEEE802.15.4来实现无线VoIP话机系统的方案，并在基于Freescale射频芯片MCl3192的硬件平台上成功实现了该方案。

无线VoIP话机系统方案

作为无线便携设备，功耗是首要考虑的一个因素，如果把网络协议栈，各个语音处理模块，无线通信都放在手持设备上，必然造成手持设备功能复杂，功耗过大。本设计考虑将嵌入式VoiP话机划分为两部分：无线语音网关和手持设备端。无线语音网关作为该系统的非移动端，以有线方式连接到互联网，主要处理网络及会话协议，各种语音压缩标准与g.726压缩标准之间的转换以及无线收发工作，而作为真正移动部分的手持设备端仅作简单的会话信令处理，g.726语音编解码和无线收发工作。在这种结构下，还可以增加手持设备的数量，实现多路无线通话，本设计成功实现了两个手持设备的无线语音通话。即两个手持设备可同时与互联网上其它用户建立语音通话。

无线语音网关同手持设备端之间的无线通信采用了低速低功耗的IEEES02.15.4协议，采用该协议虽然能极大地降低系统特别是手持设备的功耗，但仅仅250Kb／s的无线带宽对语音的传输却提出了挑战。为适应250Kb／s的无线传输速率同时保证语音质量，本设计采用了g.726压缩编解码将语音速率从64Kb／s降低到16Kb／s。另外根据该应用的特点：手持设备与语音网关间仅构成星型拓扑结构，删减了IEEE802.15.4协议部分功能，对其帧结构也作了一定修改以增加负载数据在帧中所占的比例。

SIP协议与无线网内部会话信令

VoIP目前有两大独立的信令标准：H.323协议和SIP协议。H.323主要参考了传统PSTN的呼叫控制和信令架构，便于与传统电话网相连。SIP协议是由IETF在1999年提出来的一个应用控制协议，它可用来创建、修改以及终结多个参与者参加的多媒体会话进程。SIP协议借鉴了Internet协议设计思想，具有简单，开放，可扩展等特点。本设计采用了SIP协议，并在实现时采用了源代码开放的SIP协议栈osip2／eXosip库。

无线网内部会话信令是本设计中无线语音网关与手持设备间进行通话所交互的信令。该信令集可以看成SIP信令在本无线网络中的扩展。由于SIP协议是放在无线语音网关上实现，而在会话过程中，部分SIP事件例如发起呼叫，需要由手持设备来响应或送出，所以需要无线语音网关将这部分消息发送给手持设备，同时需要将从手持设备接收到的消息转换成相应的SIP信息发送到互联网。无线网内部会话信令便在无线语音网关和手持设备间充当了信息传递的桥梁。

这里以无线手持设备发起呼叫为例介绍无线手持设备如何通过内部会话信令与其他VOIP电话建立会话。

当用户通过无线手持设备拨打一个号码时，无线手持设备将发送一个HtoG CALL_NEW的内部会话信令连同呼叫的号码给无线语音网关，无线语音网关收到该信令后，将根据该信令构造相应的SIP消息并发送到外部网络。当无线语音网关收到来自被叫方表示振铃信息的暂时应答RING-ING时，将发送一个GtoH_CALL_RINGING的内部会话信令给手持设备。当无线语音网关收到来自被叫方表示应答的信息ANSWERED时，语音网关将启动RTP线程并发送一个GtoH_CALL_ANSWERED的内部会话信令给手持设备以通知被叫方已应答。此时手持设备开启语音进程，与被叫方实现通话。

无线MAC设计和同步的实现

根据设计的特点，无线语音网关同手持设备间的无线网络采用星型拓扑结构，无线语音网关作为无线个域网的协调器同手持设备进行信息交互。IEEE802.15.4MAC层分为使用信标帧和不使用信标帧两种工作模式，本设计采用使用信标帧同步的超帧结构，由无线语音网关发送信标帧同步无线手持设备的数据传输。本设计中超帧长30ms，等分为16个时隙，每个时隙为1.875ms。信标帧在时隙1发送，时隙2到时隙8为竞争时隙，使用时隙CSMA-CA算法传输命令帧和应答帧。时隙9到时隙16固定分配给两个手持设备作为上下行语音数据通道。上下行各两个时隙的分配可以满足经g.726压缩后16Kb／s的语音数据传输带宽要求。

对于命令帧，采用应答和超时重发机制保证其可靠传输。对于语音数据，采用5／6分组FEC纠错算法改善语音质量。该纠错算法可以恢复五个连续语音数据包中任意丢失的一个，且实现简单，延迟较小。

由于所有信息传输都是在双方约定的时隙内进行，时隙的错位，抖动都将造成丢帧，而丢帧对语音质量的影响非常大，所以本设计的一个关键点是实现语音网关与手持设备间的精确同步，即手持设备在收到信标帧后保证随后15个时隙与语音网关的对应时隙对齐。本设计利用了射频芯片MCl3192的接收时间戳功能来实现精确同步。

时隙1开始后，语音网关需要TSTgs的时间将射频芯片从空闲状态转换为发送状态，当转换为发送状态后，预先存储在射频芯片发送RAM中的信标帧立即开始发送，手持设备上的射频芯片在收到六个字节TSPμs后自动锁存一个当前时间timestamp(时间戳)，这个值由手持设备在正确接收完信标帧后读取。根据这个值，手持设备可以设定MC13192定时器在(timestamp＋1875-TST-TSP)μs时刻产生中断，进入该中断服务程序的时刻即时隙2的起始时刻。在时隙2中使用MCU定时器设置随后14个时隙的定时中断产生时间，定时时间为18751μs。

无线手持设备端的硬件框架

手持设备端的硬件结构需要支持以下功能：

能接收并处理用户按键信息

能在LCD屏上显示系统信息

无线数据传输

语音数据的采样、恢复以及PCM编解码

外扩存储设备以存放大量的代码和数据

按照以上对硬件功能的要求，本设计采用了Freescale公司32位微处理器MCF5249作为主控芯片。该处理器工作主频为140MHz，实际工作频率可通过片内PLL设定，片内带有8K的指令高速缓存和96K的SRAM。该处理器还提供丰富的外设供用户使用。

无线收发模块采用Freescale公司符合IEEE802.15.4规范的射频芯片MCl3192，该芯片工作在2.4GHz频段，提供16个无线通道，数据速率为250Kb／st41，通过QSPI与主控芯片进行数据交换。语音采样模块采用Motorola公司13位线形PCM编解码芯片MCl45483SDtSj，该芯片对语音进行AD采样并形成线形PCM流，通过音频接口与主控芯片交换数据。时钟模块的设计充分考虑手持设备的低功耗要求，提供高低两种时钟输入。当系统处于未通话状态，可向系统提供低频率时钟。时钟输入可通过软件配置GPIO进行选择。因为要处理大量音频数据和固化代码，扩展了片外SDRAM和FLASH。其他模块还包括键盘，LCD，串口和BDM调试接口。

无线手持设备端的软件设计

无线手持设备端的软件框架

无线手持设备在软件设计上需充分考虑系统的实时性和功耗。其一，手持设备需要处理语音，会话控制信令，键盘输入信息等多种数据，并需要进行通话过程控制，无线收发控制，单任务环境显然不能胜任。其二语音数据是实时数据，必须得到及时有效的处理，且系统不能过于复杂，以减少不必要的开销，降低功耗。综合以上两点，本设计采用了一个轻巧的多任务实时嵌入式操作系统μC／OS-Ⅱ，其内核可剥夺性保证了实时任务的运行。而且其内核代码量小，能充分节省系统资源。该嵌入式操作系统提供除空闲，统计和保留任务以外的56个实时任务供用户使用，提供信号量，消息队列等机制实现任务间的同步和信息传递。其实时性强，代码量小，内核简单的特点使其非常适用于本手持设备。

使用该操作系统之前需将其移植到MCF5249上，根据处理器的具体信息，编写OS_CPU.H.OS_CPU_A.ASM和OS_CPU_C.C三个文件。

除内核外，完整的操作系统还需要编写键盘，LCD，音频驱动和射频芯片驱动。音频驱动采用Phlips HS数据格式，设定采样率为8KHz。射频芯片驱动采用FreescaIe公司为MCl3192提供的配套软件模块。

操作系统之上是无线MAC层，该模块针对语音无线传输的特点简化实现了IEEE802.15.4协议MAC层功能。第三层为语音压缩编解码g.726模块和无线网内部会话信令处理模块。会话信令处理模块负责处理来自无线语音网关的会话信令。最上层为应用层，实现用户界面和通话过程控制。

无线手持设备端的软件流程

当手持设备上电启动后。首先进行的是系统的初始化，包括处理器初始化，操作系统p,c／os-Ⅱ初始化，LCD，键盘，射频模块等的初始化。之后建立起始任务并通过OSStart()函数进入多任务环境。此时起始任务占用CPU资源，在起始任务中，建立按键信息处理任务并通过信号量机制挂起。然后判断是否收到来自无线语音网关的帧，如果有，调用frame_deal()函数处理帧信息， 在该函数中调用call_command_deal()完成无线网内部会话信令的处理。接着判断通话是否建立，如果建立则创建语音任务，在语音进程中使能PCM编解码芯片，并进行g.726压缩编码。最后判断是否有帧需要发送给无线语音网关，如果有则把帧添加到发送缓存，等待发送时隙到来。这一过程完成以后重新跳到判断是否收到来自无线语音网关的帧，重复以上过程。如果有键盘中断，将会释放一个信号量，该信号量将解挂按键信息处理任务。该任务对键盘输入信息进行处理。

结语