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      數據網絡研究報告

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      數據網絡研究報告范文第1篇

      關鍵詞:分布式光伏電站;電能信息實時采集;實現方法

      中圖分類號:C35文獻標識碼: A

      引言:

      隨著現代工業的發展,全球能源危機和大氣污染問題日益突出,太陽能作為理想的可再生能源受到了許多國家的重視。中國作為新的世界經濟發動機,隨著國民經濟的發展,能源的缺口增大,能源安全及能源在國民經濟中的地位越顯突出。

      大力發展新能源和可再生能源是我國未來的能源發展戰略要求。為促進我國可再生能源和新能源技術及相關產業的發展,國家鼓勵和支持可再生能源并網發電。太陽能作為潔凈無污染的巨大能源,最大限度地開發利用太陽能電池用硅錠/硅片以及高效低成本太陽能電池組件及系統控制部件實現光伏發電、將是人類新能源利用方面的科技發展方向。

      一、太陽能并網發電原理

      目前太陽能電池的種類不斷增多、應用范圍日益廣闊、市場規模逐步擴大。國內光伏市場呈現加速發展趨勢,目前中國已經是國際光伏發電應用產品生產基地,光伏市場潛力巨大。2010年以前中國太陽電池多數是用于獨立光伏發電系統,從2011年到2020年,中國光伏發電的市場主流將會由獨立發電系統轉向分布式并網發電系統。分布式光伏電站通常利用城市和農村的建筑物安裝光伏設備進行發電并就近并入供電網絡,隨著分布式并網光伏電站的建設進度加快,發電容量占傳統方式比重越來越大,調度自動化及電能量管理相關系統對電站的電能信息采集范圍與實時性要求也相應的提高了。

      太陽能光伏并網發電是完全無污染、無噪聲、不耗費化石能源、應用前景最廣闊的一種太陽能利用方式。并網發電系統一般由太陽能電池組件、并網逆變器等組成,通常還包括數據采集系統、數據交換系統、運行顯示和監控設備等。并網發電方式是將太陽能電池陣列所發出的直流電通過逆變器轉變成交流電輸送到電網中,無需蓄電池進行儲能。并網發電系統采用的并網逆變器擁有自動相位和電壓跟蹤裝置,能夠非常好地配合電網的微小相位和電壓波動,不會對電網造成影響。

      二、光伏發電系統簡介

      1、光伏發電系統種類

      光伏發電系統分為獨立光伏發電系統和并網光伏發電系統兩種。

      (1)獨立光伏發電系統。也叫離網光伏發電系統,主要由太陽能電池組件、控制器、蓄電池組成,若要為交流負載供電,還需要配置交流逆變器。

      (2)并網光伏發電系統。是指太陽能組件產生的直流電經過并網逆變器轉換成符合市電電網要求的交流電之后直接接入公共電網,可以分為帶蓄電池的和不帶蓄電池的并網發電系統。

      2、光伏發電系統的優缺點

      (1)優點:①可免費獲取太陽能資源;②技術成熟,系統安全可靠;③無噪聲、無有害物排放、無污染;④運行維護費用較低;⑤不需要架設遠距離輸電線路;⑥安裝簡單、方便,建設周期短;⑦電能質量較高;⑧離網運行的光伏發電系統,具有供電的自主性和靈活性。

      (2)缺點:①光伏發電受日照時間、地理位置、氣象條件的限制;②光伏發電需要占用較大面積;③光伏電池轉換效率偏低;④單位千瓦建設成本高于常規火電。

      3、我國光伏發電產業政策

      我國一直高度重視光伏產業的發展,先后了一系列扶持政策和法規,特別是2009年“金太陽”示范工程帶動了整個國內光伏發電市場需求的提升,2010年中國年度光伏新增裝機量達到了5Gw,超過了截止2009年底的累計裝機總量。

      三、調度電能信息采集要求

      1、采集數據源

      系統的數據來源主要是光伏電站上網點與并網點的關口、各類開關、母線上的電能表計。電能表計能夠為系統提供各種電能信息數據,為整個系統功能提供了完善的數據源。

      2、采集數據項

      光伏發電站接入公共電網線路的有功功率、無功功率、電壓、電壓相角、電流、電流相角。升壓站主變各側的有功功率、無功功率、電壓、電壓相角、電流、電流相角。匯集線路的有功功率、無功功率、電壓、電壓相角、電流、電流相角。升壓站主變高、低壓側各段母線的電壓、電壓相角、頻率。光伏發電站并網線路正向有功、反向有功、正向無功、反向無功電量值、分費率示數。各電能表的事件記錄。

      3、采集數據頻度

      根據電能信息數據管理相關規范,結合對光伏電站的實際管理需要。

      四、通訊組網實現

      1、電力調度數據網

      具備相應條件的光伏電站可采用成熟的電力調度數據網信道進行通訊。在傳統接入方式中:電能表通過RS485方式與終端服務器或電能量遠方終端連接,通過電力調度數據網與主站通訊。接入方式見圖1。

      圖1電力調度數據網接入方式

      2、GPRS無線通訊網

      大多數光伏電站由于地理位置比較分散,建設專用調度數據網絡并不現實,針對此類電站可采用GPRS(GeneralPacketRadioService)無線通訊方式進行組網。GPRS通用無線分組業務,是一種基于GSM系統的無線分組交換技術,提供端到端的、廣域的無線IP連接,是一項高速無線數據處理的技術。通過GPRS方式組網通訊,數據分組發送和接收,可實現對電力監測設備的統一監控和分布式管理,GPRS網絡為電力系統無線通訊提供了簡單高效的傳輸手段,其主要優點如下。

      1)可隨意分布和移動入網點;無需擔心線路的維護或有線通訊方式在移機時導致的通訊中斷。建設新的監測點無需進行拉線、埋線等工作。

      2)采用透明傳輸方式,自動流控,能最好地支持頻繁的、少量突發型數據業務。

      3)信號覆蓋較好,網絡接入速度快,通信質量穩定可靠;提供與現有數據網的無縫連接,接入速度僅幾秒鐘。

      4)支持TCP/IP、UDP、X.25協議;較載波、230M無線、GSM短信息,網絡接入更加直接方便。

      5)采用專線接入方式(VPN);使用專有接入點(APN),組建虛擬專網,SIM卡只能在且虛擬專網與專屬光纖(部署到調度信息化機房)進行通訊,安全性較高。GPRS無線傳輸終端是基于GPRS無線網絡,應用于工業監控、電力管理等行業的數據通信組網需求。提供高速、永遠在線的傳輸信道,在網絡結構上實現虛擬專網,組成用戶專用數據網絡。終端采用外置式,通訊接口采用標準RS232和RS485接口方式,為了保證無線通訊的安全性,串口通訊報文數據采用了以下兩種安全機制。

      1)報文幀格式分析過慮:過濾一切非電能信息國標規約幀格式數據。

      2)加密處理:報文數據通過終端與主站的動態加密驗證算法進行數據加密與解密處理。

      五、電能信息實時采集主站

      電能信息實時采集主站層是進行數據采集、處理、應用的核心部分。電能信息實時采集主站軟件系統采用調度電量數據采集相關系統實現,如江蘇省在“江蘇電網省地縣一體化電量采集系統”中進行了部署并接入了分布式光伏電站的電能信息采集。本文重點介紹主站數據傳輸的物理架構設計。電力調度數據網主站接入:

      采用“電力調度數據網”方式組網的電站,電量數據由調度電能量系統通過調度二區網絡實施采集。根據電能信息應用系統相關管理要求,電能信息需要傳輸到供電公司調度Ⅱ區進行相關應用。

      1)通過無線傳輸終端為光伏電站與主站系統間建立一個無線數據傳輸通道。

      2)供電公司信息機房部署移動外網專區,接入移動通訊光纖。

      3)部署移動網絡通訊管理服務器,并部署數據包分析過濾軟件。

      4)部署GPRS專用采集服務器,采集程序與無線終端的數據通訊采用加密實現。

      5)部署邏輯強隔離裝置將采集數據傳輸至供電公司信息內網。

      6)通過電力專用橫向物理隔離裝置(反向)實現電能信息從將III區向II區進行數據傳輸。

      主站數據傳輸構架

      六、網絡防護與數據安全

      分布式光伏電站電能信息采集系統遵照《電力二次系統安全防護總體方案》與《電力二次系統安全防護規定》要求,滿足“安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”的總體原則,配置相應的安全防護設備。

      1)硬件防火墻。

      2)GPRS無線通訊管理服務器。

      3)邏輯強隔離裝置。

      4)電力專用橫向物理隔離裝置。

      GPRS無線組網方式,在總體安全防護在基礎上采用以下安全措施。

      1)GPRS無線終端通訊采用APN虛擬專網方式,建立專屬于電能信息采集的點對點專網。

      2)GPRS無線終端與主站通訊采用加密算法實現數據報文的加密傳輸。

      3)主站GPRS數據采集服務器建立于GPRS網絡專區。4)對GPRS通訊管理服務器的通訊數據包做分析過濾處理,不滿足《IEC870-5-102》、《DL/T645-1997》、《DL/T645-2007》報文幀格式的一切數據包都進行攔截并生成數據包分析日志。

      5)GPRS采集的電能信息通過邏輯強隔離裝置進入信息內網。

      結束語:

      光伏以其獨具的優勢,對其開發利用必將得到長足的發展,逐步改變我國傳統能源結構,對克服我國能源緊張、改善生態環境及人體健康具有重大意義。分布光伏并網電站因其特有的優勢將在較長一段時間成為太陽能利用的重點方式。本文提出了一種分布式光伏電站電能信息實時采集的實現方法,可以實現各類分布式光伏電站電能信息實時采集,具有如下特點。滿足了分布式光伏電站電能信息采集實時性管理要求;兩種組網方式滿足分布式光伏電站通訊信道的組網要求;電能信息采集數據安全滿足《電力二次系統安全防護規定》要求。分布式光伏電站電能信息實時采集的實現方法的提出,可以推進相關技術在實際生產中的應用,加強對分布式光伏電站的監控、監督管理力度,保證了發電量數據的正確性,為供電公司和電站建立了良好的協作關系,適應了現代化管理要求,經濟、管理和安全效益顯著,進一步提升供電企業的社會形象。

      參考文獻:

      [1]李祖逖.太陽能光伏電站的防雷及接地[J].青海科技.2013(03):112.

      [2]本刊編輯部.阿里地區并網10MWp光伏電站可行性研究報告通過審查[J].水電站設計.2014(01):67-68.

      數據網絡研究報告范文第2篇

      【關鍵詞】無線網架構 控制與承載分離 靈活部署

      [Abstract] 5G network is characterized by multi-component, multi-band, multi-RAT and mixed technologies. In this paper, the challenge to support the 5G networking by the present 4G wireless network featured by integrated C-U was analyzed. A new type of 5G RAN architecture based on C-U split was put forward. This new architecture will benefit the 5G deployment with great flexibility for different application scenarios.

      [Key words]RAN architecture C-U split flexible deployment

      1 引言

      面向2020年,隨著智能終端顯示、計算等能力的不斷提升,增強現實等新型移動互聯網應用將大量涌現。未來移動互聯網用戶要求5G具有媲美光纖的接入速率、享受本地操作的實時體驗、隨時隨地的寬帶無線接入能力。而在物聯網領域,未來的物聯網服務對象將擴展至移動醫療、車聯網、智能家居、工業控制等各個行業,物聯網終端數量將大幅激增,應用無所不在[1]。

      根據ITU的研究報告,未來5G應用場景主要包括了eMBB(Enhanced Mobile Broadband,增強移動寬帶)、uRLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communications,低時延高可靠)以及mMTC(massive Machine Type Communications,低功耗大連接)等三類典型場景[2]。根據不同應用場景的要求,5G需滿足多項關鍵能力指標。相比于現有的LTE網絡,5G需要支持高達20 Gbps的峰值數據速率、毫秒級的端到端時延、100萬/km2的超高連接密度、數十Tbps/km2的超高流量密度、近三倍的頻譜效率提升、近百倍的能效提升[2]。

      為了滿足5G的各項關鍵能力,與現有移動通信技術相比,5G需要采取更加靈活與多樣的空口與組網技術。如為了滿足超高吞吐率需求,采用大規模天線、高頻大帶寬組網、超密集組網、多種RAT(Radio Access Technologies,無線接入技術)融合等技術來實現更高吞吐率;為了滿足低時延要求,采用新型幀結構設計、D2D(Device to Device,端到端)終端直連通信以及MEC(Mobile Edge Computing,邊緣計算)等技術來降低端到端傳輸時延;為了滿足大連接要求,采用新波形、新型多址等技術來提高單位面積支持的連接數密度。

      5G靈活多樣的網絡技術需求給無線接入網設計帶來諸多挑戰。文章首先分析了現有4G架構在面對5G網絡需求時面臨的挑戰。然后提出基于控制與承載分離的5G無線網架構設計思路與方案,最后探討了基于新型架構實現對5G不同應用場景的靈活組網能力。

      2 5G無線網架構設計挑戰

      5G為了支持超高速率業務,除了通過大規模天線、新型多址等多種手段來改善頻譜效率,還需要借助頻譜資源以及多種組網手段來滿足需要。當前6 GHz以下的中低頻譜資源十分緊張,需要考慮在6 GHz以上高頻段進行組網。高頻信道傳播特性相比低頻有很大差異,傳播衰減較大,因此多作為固定無線接入手段以解決最后一公里的傳輸帶寬問題,或者是作為小小區(Small Cell)與宏小區(Macro cell)形成HetNet(Heterogeneous Network,異構組網),在利用宏小區解決覆蓋的同時,改善低頻宏小區容量不足的缺點。

      超密集組網也是5G支持超高速率業務的重要手段,據預測,5G網絡中各種無線接入技術(如4G、Wi-Fi、5G)的小功率基站部署密度將達到現有站點密度的十倍以上,形成微微組網的超密集網絡,通過提高單位面積的網絡容量來滿足5G超高流量密度及超高用戶體驗速率的要求[3]。

      5G為了支持低時延與大連接業務,在采取新型幀結構、新型多址等空口技術的同時,在組網手段上也需要采取針對性的網元部署,如通過將核心網業務網關功能下沉,結合邊緣計算能力,實現本地業務的快速分流與加速;通過部署信令匯聚節點以及提供靈活的網絡協議裁剪能力,支持大規模的物聯網終端并發連接。

      可以看到,未來5G網絡將是一個集合多種網元、多種頻段、多種技術以及多種組網方式的復雜網絡,給無線網絡架構的設計帶來了諸多挑戰。

      (1)網元功能靈活部署的問題

      5G需要根據不同應用場景的需要,基于同一系統架構在網絡中靈活部署相適應的網元功能。如果采取如LTE控制承載合一的eNodeB節點作為主要網元形式,則網元功能形式比較單一。特別是超密集組網場景下,需要通過簡化網元功能降低站址條件要求,實現網元即插即用快速部署,如果以eNodeB作為超密集組網的主要網元,就很難保證有足夠多滿足條件的站址資源,而且從成本角度來看,投資巨大,運營商將難以承受。

      (2)多接入技術融合協同的問題

      5G希望能夠實現多接入技術融合,提供用戶無感知的一致性體驗,這就要求在無線網實現統一的控制面。4G主要是通過核心網實現對多種無線接入的統一控制,不同接入技術在無線網側擁有各自獨立的控制面,難以提供用戶一致的體驗,同時差異化的信令流程導致終端切換與互操作過程復雜,影響了網絡協同控制能力。

      (3)覆蓋與容量有效兼顧的問題

      5G不同場景對網絡覆蓋與容量的需求有較大的差異,比如eMBB中的移動廣覆蓋場景要求網絡重點實現用戶隨時隨地的快速接入,可以采取低頻高功率宏基站組網,利用低頻通信無線衰落小的傳播特性以及宏蜂窩大功率的設備特性,提供廣覆蓋服務。而eMBB中的熱點高容量場景更加強調網絡容量滿足高密度用戶的需要,傾向采取高頻低功率節點密集組網,單個節點覆蓋用戶少,控制面帶寬需求也相對較低。如果節點采取控制面與用戶面合一的設計,廣覆蓋場景下為了改善覆蓋而增加的宏基站,就有相當部分投資浪費在用戶面的擴容上,同樣熱點場景下的基站擴容,就有部分投資被浪費在控制面。同時因為缺少一個整體集中的控制面管理,網絡整體優化難度越來越大。

      為了應對上述諸多難題,5G需要設計全新的無線接入網架構,擺脫傳統4G采取的控制承載合一的架構形式,將5G無線網控制與承載功能相分離,實現控制功能與承載功能的獨立設計與靈活部署,構建統一的控制面,滿足靈活多樣的5G組網場景需求。

      3 基于控制與承載分離的5G無線網架構

      3.1 設計思路

      基于控制與承載分離的5G無線網架構設計思路就是將5G無線網絡的控制面與用戶面相分離,分別由不同的網絡節點承載,形成獨立的兩個功能平面。針對控制面與用戶面不同的要求與特點,可以分別進行優化設計與獨立擴展,滿足不同組網場景對5G網絡性能的需求。如分離后的無線網控制面傳輸將針對控制信令對可靠性與覆蓋的需求,采取低頻大功率傳輸以及低階調制編碼等方式,實現控制平面的高可靠以及廣覆蓋。而無線網用戶面傳輸將針對數據承載對不同業務質量與特性的要求,采取相適應的無線傳輸帶寬,并根據無線環境的變化動態調整傳輸方式以匹配信道質量,滿足用戶平面傳輸的差異化需求。

      隨著無線網控制面與用戶面的分離,5G無線網元功能可以根據業務場景與部署的需要靈活設置。按照提供的網絡功能以及承載對象的不同,5G無線網元可劃分為信令基站、數據基站兩類網元功能類型。信令基站負責接入網控制平面的功能處理,提供移動性管理、尋呼、系統廣播等接入層控制服務。數據基站負責接入網用戶平面的功能處理,提供用戶業務數據的承載與傳輸。信令基站、數據基站均屬于功能邏輯概念,在具體實現上,二者可共存于同一物理實體或獨立部署。

      根據承載的網元功能,5G無線網架構可以劃分為控制網絡層與數據網絡層,如圖1所示。控制網絡層由信令基站組成,實現統一的控制面,提供多網元的集中控制。數據網絡層由數據基站組成,接受控制網絡層的統一管理,由于僅提供用戶面功能,可簡化網元設計,降低成本,實現即插即用與靈活部署。

      控制網絡層與數據網絡層共同組成5G無線接入網,并作為5G接入平面與5G控制平面、5G轉發平面共同構成5G網絡總體視圖[3]。

      3.2 功能邏輯架構

      通過對無線網功能的分離,無線網架構可劃分為兩大功能域,高層接入網功能域與低層無線功能域。其中高層接入網功能域集中了非無線相關以及非實時性的功能,低層無線功能域集中了無線相關以及實時性要求較高的功能。5G無線接入網功能邏輯架構如圖2所示。

      基于控制與承載分離的設計思路,高層接入網功能域可進一步分為高層接入網控制面功能與高層接入網用戶面功能。這些功能既可以是通用的也可以是與特定接入技術相關的。通過將通用功能與特定功能分離,可以支持下一代網絡靈活擴展,如擴容或引入新的空口技術或新的RAT。通用的功能用于組成一個公共的網絡匯聚子層,實現多連接、QoS增強、數據加密、完整性保護等,能夠支持不同的層三協議如IP或以太網。通用功能與特定功能配合以支持不同空口之間的協作與控制,來實現移動性優化、負載均衡等。

      按照模塊化設計的要求,各功能由一系列相對獨立的功能組件組成。其中高層接入網控制面功能包含了無線資源管理、小區級移動性管理、多RAT管理、連接管理等功能組件,特別是針對未來5G無線網絡切片以及智能感知能力,還需要提供切片控制以及無線QoS控制功能組件,實現基于無線網的網絡切片選擇以及上下文智能感知控制等功能。

      高層接入網用戶面功能主要包含了數據分組處理、分配、用戶面移動性錨點等用戶面功能組件,用于實現用戶面分組數據的處理,如信道加解密、頭壓縮、完整性保護,以及作為數據錨點負責用戶數據的緩存、分配與轉發等功能。

      低層無線功能與無線相關,對實時性要求較高,可以針對具體的接入技術或空口協議進行優化與參數配置。低層無線功能包含的功能組件主要有基帶處理功能組件以及射頻處理功能組件,負責實現如動態資源調度、與物理過程相關的同步、小區搜索、功率控制功能,以及與物理信道處理相關的復用、信道編碼、調制等功能。

      4 靈活功能部署與組網分析

      基于上述控制與承載分離的無線網架構,可以看到,信令基站功能邏輯主要包含了架構中的高層控制面功能以及相應的低層無線功能,而數據基站功能邏輯主要由高層接入網用戶面功能以及相應的低層無線功能構成。針對5G不同應用場景,信令基站與數據基站功能將伴隨無線網控制面與用戶面的不同配置靈活分布于各類網元,構建不同功能特性的無線網元節點,實現多種網絡拓撲與功能部署方式。

      4.1 eMBB場景

      針對eMBB中的熱點高容量應用場景,5G無線網可以采用:

      (1)部署方式一(CU+DU分層組網架構):通過將控制面與用戶面分離,高層控制面功能與高層用戶面功能集中部署,低層無線功能分布部署,形成CU(Central Unit,中心單元)與DU(Distributed Unit,分布單元)兩類網元分層組網的網絡拓撲架構。CU+DU分層組網架構如圖3所示:

      CU集中部署:根據用戶面錨點的不同,CU還可以細分為兩類:一類包含控制面功能+用戶面錨點功能,一類僅包含控制面功能。DU分布部署:DU可按前傳能力支持射頻處理、物理層全部或部分功能、層二全部或部分功能[4]。

      通過在熱點地區超密集部署DU,可以解決熱點高容量場景下單位面積的高吞吐率需求。CU集中部署形成統一的控制面,負責對區域內同一CU下多個DU的統一無線資源管理、移動性管理等控制面操作。由于有CU作為信令基站完成集中控制,DU可以僅作為數據基站,簡化了配置并可以實現即插即用,降低了對部署條件的要求,為大規模超密集部署提供了可能。

      (2)部署方式二(基于控制面虛擬化的超密集組網架構):對于不具備集中部署條件的熱點高容量場景,需要采用集成了控制面以及用戶面功能的基站分布部署并超密集組網。在這種情況下,為了解決缺少統一控制面帶來的問題,可以通過控制與承載分離,將各基站的部分資源抽取用于承載統一虛擬控制面,構建一個虛擬信令基站。在同一虛擬信令基站控制下,由多個基站作為數據基站負責用戶面承載,形成控制面虛擬化的超密集小區組網[5]。

      通過構建虛擬信令基站,5G用戶可以駐留在虛擬信令基站提供的虛擬小區上,利用虛擬小區ID來解擾獲取各個數據基站小區發送的參考信號、廣播信息、尋呼信息以及公共控制信令。當用戶收到系統發送的尋呼消息后,再接入目標數據基站小區進行數據傳輸。由于用戶與虛擬信令基站及各個數據基站的無線資源控制都是通過虛擬小區統一協調調度,因此用戶在虛擬小區內移動時不會發生小區重選與切換,同時可以避免同一虛擬小區內的無線干擾問題,保證超密集網絡的整體性能。基于控制面虛擬化的超密集組網架構如圖4所示:

      4.2 uRLLC場景

      針對低時延高可靠的應用場景,5G無線網可以采用部署方式三(本地化網絡部署架構):將核心網部分控制功能如會話管理、移動性管理功能下沉至無線網,與無線網控制面功能集成部署;另一方面,通過將用戶面數據網關與內容緩存下沉至接入網側部署,與無線網用戶面功能集成部署,構建以全功能基站為主的本地化的網絡拓撲架構,使基站具備智能感知、業務控制、本地路由與內容快速分發能力。

      通過將與特定業務相關的控制功能貼近接入網側部署,可以減少核心網功能部署層級偏高帶來的回傳時延。同時根據應用場景的需要,將區域性的移動性管理功能下沉至接入網側,這樣當用戶在局部區域內移動時,可以減少切換信令交互產生的延遲。還可以通過在全功能基站中設置的統一控制面功能,針對用戶行為進行分析預測,提前進行目標小區的資源預留與預操作,來保證切換成功率提高通信的可靠性。

      另外,通過將數據網關與內容緩存功能下沉至全功能基站,可以進一步減少回傳時延,同時全功能基站下也可采取CU+DU的分層部署形式,由全功能基站的中心單元CU作為統一的數據錨點,可以實現用戶的無縫切換,進一步改善用戶體驗。

      低時延本地化網絡部署如圖5所示:

      4.3 mMTC場景

      針對低功耗大連接的應用場景,基于控制與承載分離的網絡架構,5G無線網可以通過增加控制面無線資源,滿足海量連接對控制信令資源的需求。此外還可以采取部署方式四(分簇分層部署架構):針對物聯網用戶多為小數據量、低功率、移動性低且局部集中的業務特點,在無線網部署時,可以根據業務與用戶分布,采取分簇設置簇集中控制中心,由簇控制中心提供局部用戶的接入控制與連接管理,用戶數據經簇控制中心匯聚后轉發至上層數據基站,各個簇控制中心同時接受上層信令基站的統一控制,保證簇間無線資源協同與移動性控制。通過分簇分層部署實現網絡接入、信令與數據的壓縮與匯聚。

      分簇分層網絡部署如圖6所示:

      如上所述,基于控制與承載分離的新型接入網架構通過對無線網功能的組件化,實現5G無線網元功能的靈活組合與部署。特別是未來5G可以基于網絡虛擬化NFV技術,將底層物理資源映射為虛擬化資源構造VM(Virtual Machine,虛擬機),并在其上將高層接入網控制面以及用戶面功能組件加載,構造VNF(Virtual Network Function,虛擬網元功能),結合對低層無線功能組件的模塊化設計與加速,從而可在同一基站平臺上同時承載多個不同類型的無線接入方案,并能完成5G無線網各網元實體的實時動態功能遷移與資源伸縮,為保證5G無線網根據不同應用場景需求靈活功能部署與組網奠定了基礎。

      5 結論

      本文首先分析了5G無線網架構設計面臨的挑戰,提出了基于控制與承載分離的新型無線網架構設計思路與架構方案,并分析了基于新型架構下5G靈活組網能力的實現。分析表明,基于控制與承載分離的5G新型無線網架構,可以針對5G不同應用場景實現無線網絡功能的靈活部署與組網,為5G架構后續研究提供參考。

      參考文獻:

      [1] IMT-2020(5G)推進組. 5G愿景與需求[R]. 2014.

      [2] Recommendation ITU-R M.2083 IMT Vision. Framework and overall objectives of the future development of IMT for 2020 and beyond[R]. 2015.

      [3] IMT-2020(5G)推進組. 5G網絡技術架構[R]. 2015.

      [4] 3GPP TR 38.801 V0.2.0. Study on New Radio Access Technology;Radio Access Architecture and Interfaces (Release 14)[S]. 2016.

      [5] IMT-2020_TECH_UDN_15053. 超密集網絡虛擬層技術[R]. 2015.

      [6] 段曉東,孫滔,陳煒,等. 5G網絡架構設計的5個重要問題[J]. 電信科學, 2014(10): 129-133.

      [7] 月球,王曉周,楊小樂. 5G網絡新技術及核心網架構探討[J]. 現代電信科技, 2014(12): 27-31.

      [8] 楊峰義,張建敏,謝偉良,等. 5G蜂窩網絡架構分析[J]. 電信科學, 2015(5): 52-62.

      數據網絡研究報告范文第3篇

      位于深圳鹽田港北山工業區的一幢普通的辦公大樓里,一家成立于2007年的公益性組織,在國際權威期刊上發表的論文總數已經超過60篇,約占全國總數的1/4。在這些論文中,有的解決了當時德國大腸桿菌疫情,有的回答了袁隆平“畝產萬斤”水稻的“落穗”基因的問題……這就是深圳華大基因研究院(以下簡稱“華大基因”)。(中歐商業評論,2013/02)

      這是華大基因的“工業+現代信息”大數據戰略的初試牛刀。借助大數據技術,他們成功地繪制出水稻,非典病毒,雞、豬和大熊貓等物種的基因圖譜;通過華大基因庫的數據分析,科學家們能夠對人群從出生到死亡的疾病預防和治療進行更為主動的干預,甚至有可能對宮頸癌、糖尿病、乙肝等中國發病率比較高的“惡病”進行疫苗控制。

      和其他率先應用大數據企業一樣,華大基因商業模式創新,受益于三大驅動力推動的大數據浪潮。一是個人全球化,計算技術和通信技術實現了信息、知識和社會關系網絡的全球化。二是記憶數字化,云計算等廉價、高效的存儲方式讓信息資源成為 “共享的社會記憶”。三是社會網絡資本化,社會網絡成為繼“人、流程和技術”之后重要的企業資源。

      個人的全球化

      華大基因數據庫對德國大腸桿菌和“畝產萬斤”水稻的貢獻,是因為其基因數據庫集納了全球的智慧,是個人全球化的一個表象。因為,個人全球化為大數據的涌現提供了社會驅動力。

      從達·伽馬和哥倫布航海到1800年工業革命的世界探索,稱得上全球化1.0版。這是“國家”的全球化,依托的是遠洋船艦等技術。工業革命以來直至2000年互聯網泡沫破滅之間的工業化貿易稱得上全球化2.0版,即“企業”的全球化。它的技術驅動力是鐵路火車、電報電話和電子計算機硬件,實現的是工業和企業資源的全球配置。而互聯網、移動互聯網及物聯網等新一代信息技術,正在將人類帶入全球化3.0版階段,即“個人”全球化。

      按照托馬斯·弗里德曼的說法,在“個人”全球化時代,人們生活在被10輛“推土機”抹平的世界里。由于個人的全球交互,信息、知識和社會關系網絡實現了全球范圍內的傳播,實現了數據的分布式共享,數據的量級、形態和價值等發生了深刻的變革。一是體量巨大。正如EMC贊助的IDC數字宇宙研究報告《從混沌中提取價值》所言,全球數據量每兩年就翻一番,2011年創建和復制的數據量為1.8ZB。二是無所不包,包括結構化、非結構化和半結構化的數據正在改變著企業業務和社會生活。三是無邊界,不僅越過了國界洲際,橫跨了行業和學科,而且穿越了時空。四是交互和重新組合產生新的價值,大數據正在成為新的財富源泉。

      20世紀80年代,杰克·韋爾奇在通用電氣推行“工作外露”(Work-Out)計劃,倡導“無邊界合作”,推倒了公司與供應商、用戶之間的“圍墻”,拆除了研發、生產、市場等部門之間的“藩籬”,實現了多元化戰略下的技術和知識共享。接任者伊梅爾特大力推廣“反向創新”,集納市場智慧,挖掘全球知識資本,繼續推進通用電氣特色的跨國戰略。如今,大數據技術讓中小企業如跨國巨頭一樣,共享著全球的數據和智慧。

      記憶的數字化

      在云計算和大數據戰略架構下,華大基因的核心競爭力已經不是擁有留學歸來的高端技術人才,也不是科研管理的專業流程和雄厚的科研能力,而是基于已經獲得的生物學數據的基礎,將生物學數據變成“0101”的數字化過程。

      華大基因的經驗證明,數字化記憶構成了大數據的技術驅動力。隨著計算技術的進步,記憶的形式和內容發生了根本性改變,記錄信息的容量和成本也發生了深刻變革。

      第一,數字化不僅完整地、分布式地記錄著人類制造的信息,而且更廣泛的信息共享,形成了真正的“共享的社會記憶”。第二,廉價的存儲器。根據摩爾定律,集成電路的復雜性每18個月就會增加一倍,在性能大幅度提高的同時能耗和成本卻大幅度降低。如此廉價可靠的存儲方式,以及完善的數據管理工具,為人們提供了豐富的存儲空間。第三,便攜的提取。存儲技術和搜索引擎技術的進步,使得數據變得可提取、可檢索、可關聯分析。第四,全球性覆蓋。世界是平的,全球性的數字網絡消除了地理位置和距離的限制,實現了復雜網絡的無邊界連接。

      數字化實現了全球范圍的“共享的社會記憶”,以至于IBM提出了“全球整合公司”的概念,以至于2013漢諾威消費電子、信息及通信博覽會(簡稱CeBIT)將“分享型經濟”確定為主題。而全球資源的整合和共享型商業模式的創新,為大數據技術提供了用武之地。

      社會網絡資本化

      “人、流程和技術”被視為提高工作效率的三大法寶。殊不知,社會網絡創造著社會信任價值,有社會資本的屬性。在個人全球化、記憶數字化的推動下,這種基于社會網絡的信任和資本不僅存在于現實世界,也存在于虛擬世界,而且虛擬世界和現實世界的界限正在模糊。圍繞著環境、健康和能源等社會共同話題,圍繞著精準營銷、精益管理和跨界融合的企業發展課題,大數據技術對解析和重構社會網絡,對發現并運用社會資本,尋求到了解決的路徑和智慧。

      華大基因就是一個典型例子。目前,全球20大生物制藥企業,諸如輝瑞、默克等,已有19家或與華大基因戰略合作,或與華大基因開始業務接觸。這是因為在其龐大的基因數據資源庫里,不僅有全球基因界的頂尖學者,也有關注基因產品產業化前景的企業家。與其說這是一個海量的數據庫,不如說是一個龐大的社會資源網絡。這樣的社會資源庫具有明顯的復雜網絡特征。

      一是“小世界網絡”(small-word networks)。從國家間的關聯性和全球經濟結構,到企業國際化和全球供應鏈,再到人與人在現實和虛擬兩個“地球村”里往來,都呈現出一個個相互關聯的群組。在這些錯綜復雜的群組中,有低成本共享和交換資源“強連接”,也有高效率穿越多個群組、獲取異質性資源的“弱連接”。認知并發現這些“強連接”和“弱連接”之間的資本價值,構成了大數據的使命。

      二是無尺度網絡(scale-free networks)。企業習慣于自上而下的、少數服從多數的、依賴精英經驗和判斷的決策模式,因為“小數據”決策的基本假設是選擇是少量的、各影響因素呈正態分布。但是,信息資源共享的時代,企業面臨著更多的不確定因素和更多的選擇,而這些因素又呈現出一種非正態分布模型,而是一種類似于長尾理論描述的“無尺度網絡”。于是乎,“20/80法則”被顛覆,“成功經驗”幾成羈絆,自下而上的、依賴數據挖掘的、基于群體智慧的決策模式走向舞臺的中央。

      社會網絡的資本化構成了大數據的經濟驅動力。按照中國科學院院士李國杰的說法,大數據往往以復雜關聯的數據網絡這樣一種獨特的形式存在,大數據的魅力就在對這一社會資本屬性的復雜網絡進行分析。而大數據所解析的復雜網絡,是一種無處不在、無所不包、無邊界的社會資本。因此,全球化、數字化和社會網絡資本化推動了大數據,大數據反過來成為挖掘復雜網絡社會資本價值的重要工具,其未來的趨勢將是推動社會資本的全球流動,實現技術特別是IT在業務中的“消融”。

      相關鏈接

      抹平世界的10輛“推土機”

      第一輛,柏林墻的倒塌,自下而上、被需求和利潤驅動的自由市場經濟取得主導地位。

      第二輛,網景瀏覽器的誕生及計算機的普及,大眾網絡時代來臨。

      第三輛,工作流程整合軟件成熟、人們協同工作、流程網絡化、全球供應鏈成為可能。

      第四輛,開源運動,用戶與程序員之間溝通與合作方式形成。

      第五輛,業務流程外包,本地呼叫可能由印度或菲律賓等本土之外的呼叫中心響應。

      第六輛,境外生產,將部分服務或生產外包給海外其他企業,實現了全球配置資源和輕資產運營。

      第七輛,供應鏈管理,開啟供應商、零售商和消費者交互合作的新時代。

      第八輛,承包企業內部業務,物質全球流通有了聯邦快遞、UPS等專業第三方路徑。

      數據網絡研究報告范文第4篇

      【關鍵詞】寶清縣農電局;農村;電網調度自動化系統

      工程項目的提出及建設必要性

      寶清縣農電局調度自動化尚未建設,系統通信為市話方式,變電所信息只通過電話方式聯系,對各變電所的調度多采用電話通信方式。隨著近幾年農網負荷增長,電網建設速度加快,現有調度方式已經不能滿足電網快速發展的需要,調度自動化系統的空白已成為制約企業發展的主要因素之一。為實現監控電網運行參數的變化,建立先進、一流的供電企業,更好地保證電網安全穩定運行,為了保證寶清電網安全、經濟運行,滿足調度運行管理的需要,迫切需要建設電網調度自動化系統。因此寶清縣電網調度自動化工程建設是十分必要的。

      寶清縣電網現狀概況

      寶清縣電網現有地方發電廠1座,水電站1座,現有66KV變電所10座,分別為中心變、民主變、寶礦變、中心變、東紅變、小城子變、嵐峰變、二合變,青原變,涼水變,現有變電容量為71.8兆伏安,現有66千伏輸電線路210KM,寶清中心變作為寶清電網的樞紐變電所,由其66KV母線放射性出線向寶清電網的其它66KV變電所供電,同時中心變還承擔寶清縣內的供電任務。寶清電網內電廠裝機容量總計26.5兆瓦,其中:寶清熱電廠裝機容量24兆瓦(2×6+1×12兆瓦)、龍頭水庫電站裝機總容量2.5兆瓦。

      調度通信現狀:

      寶清縣農電局除寶礦變外,其它9座變電站均為綜合自動化系統,所有信息均傳到本站后臺,所有載波設備全部癱瘓,調度與變電站的通信方式只靠市話,調度靠變電站的日報表掌握其運行情況,我局目前尚無管理信息系統(MIS)。

      引用標準

      根據黑龍江省電力公司縣級電網調度自動化系統典型設計規定:

      IEEE-802.X 系列局域網通信標準

      IEC 61970 能量管理系統應用程序接口標準

      IEC 61968 配網管理系統接口標準

      IEC 60870-5(所有部分)遠動設備及系統 第5部分:傳輸規約

      GB/T 13730 地區電網數據采集與監控系統通用技術條件

      GB/T 13729 遠動終端設備

      DL/T 634.5101 遠動設備及系統 第5-101部分:傳輸規約 基本遠動任務配套標準

      DL/T 634.5104 遠動設備及系統 第5-104部分:傳輸規約 采用標準傳輸協議子集的IEC 60870-5-101網絡訪問

      DL/T 516 電力調度自動化系統運行管理規程

      DL/T 550 地區電網調度自動化功能規范

      DL/T 5003 電力系統調度自動化設計技術規程

      DL/T 5002 地區電網調度自動化設計技術規程

      DL/T 635 縣級電網調度自動化系統功能規范

      DL/T 789 縣級電網調度自動化系統實用化要求及驗收

      DL/T 721 配電網自動化系統遠方終端

      DL 451 循環式遠動規約

      DL 476 電力系統實時數據通信應用層協議

      國家電監會令[2004] 第5號 電力二次系統安全防護規定

      電監安全[2006]34號文 地、縣級調度中心二次系統安全防護方案

      國家經貿委令[2002]第30號 電網和電廠計算機監控系統及調度數據網絡安全防護規定

      國家電網公司Q/GDW 126-2005 農村電網自動化及通信系統技術導則

      設計依據

      1)國家電網公司電網接入電網技術規定(試行);2)電網調度自動化項目可行性研究報告編制規程;3)電力系統安全穩定導則;4)電力系統設計技術規程;5)電力系統電壓質量和無功管理規定;6)雙鴨山電業局寶清局提供的有關電網數據:7)有關設計技術規程、規范、法規等有效文件。

      建設原則

      根據黑龍江省電力公司縣級電網調度自動化系統典型設計規定:

      ⑴縣級電網調度自動化系統的規劃、設計和建設應參照相關國際標準,遵循相關國家標準、電力行業標準、國網公司企業標準以及相關國家部委技術文件的規定,統一規劃、統一設計、重在實用、適當超前。

      ⑵縣級電網調度自動化系統的功能和配置應以縣級電網一次系統的規模、結構以及運行管理的要求為依據,與一次電網的發展規模相適應,滿足一次電網未來8年以上調度運行管理及變電運行管理的發展要求,確保電網的安全、優質、經濟運行。

      ⑶系統應為電網提供監測、分析和控制功能的綜合性業務服務平臺,符合一體化系統設計和信息數據整合的技術要求,把系統建設成為電網調度、集中監控、運行操作的實時控制平臺。

      ⑷系統采用一體化設計,應穩定可靠運行,快速準確地采集和處理電網的各種信息量,及時反應電網運行情況。具有良好的在線可擴展性,維護簡便,滿足電力系統二次安全防護的要求。在任何情況下,不能因本系統的缺陷導致一次系統的事故。

      ⑸新建或改造的調度自動化系統應能擴展配網自動化功能,實現調配一體化,避免今后配網自動化建設重復建設主站、重復投資。

      調度自動化規劃實現功能

      我局調度自動化系統完成后實現四遙(“遙測、遙調、遙控、遙信)功能,主要有以下方面:

      (1)數據采集:包括模擬量、狀態量、數字量等。(2)信息的顯示和記錄:包括系統或廠站的動態主接線圖、實時母線電壓、發電機的有功和無功出力、線路的潮流、實時負荷曲線、負荷日報的打印記錄,系統操作和事件記錄信息的打印等。(3)命令和控制:包括斷路器和有載調壓變壓器分接頭的遠方操作。(4)越限告警。(5)實時數據庫和歷史數據庫的建立。(6)數據預處理,包括遙測量的合理性的檢驗,遙測量的數字濾波,遙信量可信度檢驗等。(7)事故追憶,對事故發生前后的運行情況進行記錄,以便分析事故的原因。(8)實時網絡分析,實時網絡分析包括網絡拓撲、狀態估計、母線負荷預報、外部網絡等值、可觀測性分析等功能(9)調度員潮流。(10)無功功率/電壓的自動調節。(11)調度員培訓系統。(12)線損計算與統計。(13)在線短路電流計算。

      調度自動化設備功能及系統組成

      本期調度自動化功能:

      實現調度室主站與各子站的調度自動化。寶清縣電業局調度自動化主站為調度室,子站為中心變及其它變電所。寶清電網調度自動化系統計劃新建調度主站1座,中心變至主站信息傳遞采用光纖通信方式,架設光纜4Km,利用中心變10KV工專東線架設至調度室,其他66KV變電站至主站的信息傳遞采用GPRS無線通信方式。

      中心變至220KV寶清變,寶清變至地調的光纖通信已完成。

      本期在調度室新建調度通訊主站1座,GPRS主站設備1套,調度通訊主站新建硬件系統、軟件系統及光纖通訊設備。并安裝等離子液晶大屏幕顯示系統接線方式。

      預留功能

      主要預留功能為建設各子站,共計12個子站接口。由于66千伏變電站分散,線路較長,若均采用光纜架設,工程造價較高,因此其它變電所采用GPRS方式向調度傳送信息。

      調度主站系統結構組成

      調度主站系統由硬件系統和軟件系統組成,主站硬件系統包括數據采集子系統、后臺部分、及其他硬件設備。主站軟件系統包括系統平臺軟件、系統支撐平臺、SCADA功能軟件、PAS功能軟件、WEB數據軟件、外部通信軟件。

      主站建設光纖設備,一臺SDH光端機,PCM復接設備,綜合配線架及高頻開關電源、48V蓄電池組、UPS逆變器等。

      系統硬件結構

      縣級電網調度自動化系統采用雙機雙網結構,主要硬件設備采用冗余配置,避免單點硬件故障導致系統癱瘓。典型的系統配置包括:獨立的數據采集網段;主網采用雙網結構;主系統由兩臺數據采集服務器、兩臺數據服務器、一臺網關/應用服務器、兩臺調度員工作站、一臺報表工作站、一臺維護員工作站以及應用務器組成;設置一臺物理隔離裝置、硬件防火墻和WEB服務器實現信息的安全功能。

      通道組織規劃

      對于220kV變電所下轄的66kV變電所和供電局作為2.5G網絡的下級網,以環或支路方式接入。

      本期以支路方式接入,遠景接入方式考慮以環方式接入。中心變至主站光纜線路具備加掛條件,光纜型號為ADSS-12b,光纜線路長度為4KM。

      調度主站本期附屬設備及變電所改造內容

      調度主站本期附屬設備

      調度主站原無直流電源,需改造。

      現有調度室建筑面積58m2,高度為3m,室內設備荷載能夠滿足要求,電源為380V/220V交流電源,室內無空調、接地與屏蔽裝置,地面需做防靜電地板。原模擬屏已經不能使用,需安裝大屏幕液晶電視一面。

      變電所改造內容

      本期建設中只改造中心變電所和寶礦變電所,改造內容為調度通信設備、通訊管理機及直流電源。目前網上運行的通信設備都是-48V直流供電系統,對于中心變新增通信設備也應按規定設置通信電源系統。

      中心變建設規模

      建設主站至子站中心變ADSS-12b光纜4kM,建設中心變光纖設備,一臺SDH光端機,PCM復接設備,綜合配線架及高頻開關電源、48V蓄電池組、UPS逆變器等。完成中心變電站與調度主站通信。

      其它變電所建設規模

      1)寶礦站建設規模。建設寶礦變GPRS分站設備一套,對寶礦變進行綜合自動化改造,完成寶礦變電站與調度主站通信。

      2)小城子站建設規模。建設小城子變GPRS分站設備一套,完成小城子變電站與調度主站通信。

      3)民主站建設規模。建設民主變GPRS分站設備一套,完成民主變電站與調度主站通信。

      4)嵐峰站建設規模。建設嵐峰變GPRS分站設備一套,完成嵐峰變電站與調度主站通信。

      5)二合站建設規模。建設二合變GPRS分站設備一套,完成二合變電站與調度主站通信。

      6)涼水站建設規模。建設涼水變GPRS分站設備一套,完成涼水變電站與調度主站通信。

      7)朝陽站建設規模。建設朝陽變GPRS分站設備一套,完成朝陽變電站與調度主站通信。

      8)東紅站建設規模。建設東紅變GPRS分站設備一套,完成東紅變電站與調度主站通信。

      9)青原站建設規模。建設青原變GPRS分站設備一套,對青原變進行綜合自動化改造,完成青原變電站與調度主站通信。

      數據網絡研究報告范文第5篇

      近年來,基于定位技術的位置信息業務和應用受到了世人的矚目,全球各大移動運營商都正在積極部署這項非常具有潛力的增值業務。美國權威機構曾估計,2004 年,美國的“移動定位業務”的產值達到40 億美元,而在全世界范圍內達到300 億美元。歐洲研究報告也曾指出,2005年定位業務市場將達到43.8 億歐元。預計在未來幾年內,中國的移動定位業務市場規模很快會達到10 億元以上,而且還會加速持續增長。尤其是隨著近幾年來,中國的經濟發展取得了令世人矚目的成績,旅游業得到了長足發展,家庭汽車的擁有率也逐年提高,這些都極大地拓展了我國居民的活動空間,因此基于位置信息的業務和應用的潛在市場正以我們難以描述的速度在日漸累積和成熟。

      基于定位技術實現的位置信息業務系統,是提供以位置信息為主的集成多種綜合信息的應用和服務。與定位服務相關的產品將是移動運營商給用戶提供的未來的主要增值業務之一。在目前和未來,該類業務和應用是移動運營商為了擺脫業務同質化競爭,開展個性化服務進而提高營業收入的重要手段之一。目前,為了有效地面對競爭,尋找新的業務收入增長點和提供與眾不同的增值業務的需求正在并且將持續增長下去,這些都為基于位置信息的業務和應用營造了良好的發展空間。基于位置信息的業務和應用所涉及的產業鏈環節較多,因此拓展新的、具有獨特特色的應用的空間就非常大,隨著移動數據技術和業務實現技術的不斷成熟和發展,完全可以預見在不久的將來圍繞位置信息的業務和應用將形成一個新的產業環境。

      定位業務的分類和價值鏈

      總的來講,基于位置信息的業務和應用大體上可分為基本信息類業務、追蹤/導航類信息業務、安全類信息業務和與金融相關的支付類業務, 如圖1所示。

      我們可以看到,移動運營商提供的基于位置信息的業務涉及從安全業務到付賬、信息追蹤、導航以及數據/視頻集成應用等諸多方面。目前我們已經能夠看到這些業務形式,但是 ,卻沒有一種業務被廣大人群使用。這是由于基于位置信息的業務需要取得大量的應用層面相關的信息,進而形成有特色的應用。基于位置信息的業務和應用涉及的角色比較多,所以為了有效地開展這類業務,必須清晰地認識其價值鏈的構成,只有這樣,運營商才能有一個清晰的定位,內容開發和提供商才能獲得事半功倍的結果,價值鏈才能健康地發展和成長。從業務提供的角度,在基于位置信息的業務環境中其產業鏈的組成如圖2所示。

      圖2中包括內容信息提供商、終端廠商、運營商、地圖信息提供商以及第三方的系統集成商。

      定位技術

      基于位置信息的業務和應用離不開定位技術的支撐,因此開展何種類型的應用應該對所需要的定位技術有一定的了解,只有這樣才能迅速地開展業務。

      移動定位技術有很多可選技術,總體上講可分為基于網絡的和基于移動終端的解決方案。對于前者,需要在網絡相關設備中加入智能部件以獲得位置信息,而后者則需要在移動終端中嵌入智能部件。

      基于移動終端的定位技術包括全球定位系統――GPS、基于移動終端信號發送和接收的時戳或角度的技術――E-OTD(增強觀測時間差分)/TOA(到達時間),以及來源蜂窩小區――COO技術(還有所謂的輔助GPS―A-GPS技術作為對COO技術的補充)。

      1.GPS技術

      需要附加裝置或者對移動終端進行修改。需要在移動終端內部添加GPS 接收機模塊,并將普通移動終端的天線換成能夠接收GPS 信號的多用途天線,移動終端接收GPS 數據進行計算,確定移動臺的位置信息(包括經緯度、速度、時間等參數)并將結果傳遞給移動網絡。

      這種方法的主動權取決于移動終端,需要對移動終端的軟硬件進行改造和升級。

      2.E-OTD技術

      需要對網絡和移動終端進行適當的修改。 E-OTD是通過放置位置參考點實現的,這些參考點分布在較廣區域內的諸多站點上,作為位置測量單元覆蓋無線網絡。每個參考點都有一個精確的定時源,當具有E-OTD功能的移動終端和位置測量單元接收到來自至少3個基站的信號時,從每個基站到達移動終端和位置測量單元的時間差將被計算以產生幾組交叉雙曲線,并由此估計出移動終端的位置。該技術會受到市區的多徑效應的影響,多徑效應將扭曲信號波形并加入延遲,導致E-OTD在決定信號觀測點上產生困難。

      E-OTD技術可以提供比COO高的定位精度,但是該技術的響應速度較慢,一般需要約5秒的時間,而且它需要對移動終端進行改進,這意味著現存的用戶無法通過該技術獲得基于位置信息的業務。

      3.TOA技術

      需要對網絡進行修改,需要新型移動終端的支持。與E-OTD類似,TOA也通過計算信號從移動設備到3個基站的傳輸時間差來獲得位置信息的。不同的是,TOA系統中沒有使用位置測量參考點,而是通過與在基站上安裝了GPS或原子鐘的無線網絡的同步來實現的。

      TOA在市區提供的定位精度會比COO好一些,但是它卻需要比COO或E-OTD更長的響應時間,大約有10秒。TOA的優勢在于無需對手機進行修改,因此可以直接為現存的用戶提供服務。

      4.COO技術

      COO技術無需對移動終端和網絡進行修改,因此它可以被用來向當前的移動用戶提供位置信息業務。但是,COO的定位精度卻是最低的。所以在需要位置信息業務系統提供緊急類型的業務時,COO的精度將是一個必須重視的現實問題,但是可以滿足日常類位置信息的業務和應用的需求。

      5.AOA技術

      AOA(角度到達,Arrival of angle)技術最初是由軍方和政府機構開發的,它不需要對移動設備進行修改, AOA技術很難成功地應用到數字系統中。另外, 該技術的最普通的版本需要在每個蜂窩小區站點上放置4~12組的天線陣列,這些天線陣列一起工作,可以確定移動設備發送信號相對于蜂窩基站的角度。AOA技術會受到由多徑和其他環境因素所引起的無線信號波陣面扭曲的影響,同時當移動終端距離基站較遠時,基站定位角度的微小偏差將會導致較大誤差。

      6.A-GPS技術

      該技術也需要在移動終端內增加GPS 接收機模塊,改造移動終端天線,同時要在移動網絡側提供位置服務器、差分GPS 基準站等設備。該方案在GPS 信號受到屏蔽場所的定位有效性要想得到保障,則需要增添類似于TDOA 方案中的位置測量參考點。AGPS技術方案的優勢主要在其定位精度上,在信號優良的場所,該技術堪稱目前定位精度最高的定位技術。該技術的另一優點是在首次捕獲定位 信號的時間一般僅需幾秒,而不像GPS技術的首次捕獲時間可能要2~3 分鐘。

      7.智能網(IN)解決方案

      盡管基于位置信息的業務和應用有著巨大的市場潛力,但是一些移動網絡運營商在面對如此多的技術時,偶爾會感到困惑。為了迅速地開展業務而不用過多地糾纏在技術層面上,圖3所示的方案得到了推介。在該方案中,移動位置定位中心將定位技術的選擇和業務應用的選擇有效地隔離起來。由于COO的精確度已經可以為許多應用提供位置信息的支持,這樣移動網絡運營商可以先采用綜合代價最小的技術去拓展業務,而在以后逐漸地采用一些先進的定位技術。

      這種結構允許不同的定位服務使用多種位置發現策略,由于移動定位中心運行于移動網絡內部,因此可以對它進行修改,以適應具體移動終端設備的能力。通過這種方案,移動網絡運營商可以方便地試驗新的應用、更好的定位技術、新的業務等。

      不同技術的比較如下表所示。

      基于位置信息的業務實現

      具體的業務提供環境如何建設才能將技術轉化為面向用戶的業務和應用呢?按照位置信息業務產業環境價值鏈的構成,我們可以將整個業務支撐系統分成三個層面的五個組成部分,如圖4所示。三個層面為終端產品層面、業務平臺層面以及基礎網絡層面。其中的基礎網絡層面包括電信基礎網絡(如目前的2.5G環境以及未來的3G網絡環境)和移動位置定位系統平臺(Location-based Service)兩大部分;業務平臺層面包括定位業務綜合平臺(Location-based Service Platform)和基于位置信息的應用平臺等部分;業務接入平臺作為統一的接入環境支持目前存在的業務接入手段;終端層面則包括了移動終端提供商,以及具體的業務使用者。

      其中在基礎網絡層面中,LBS系統提供X、Y經緯度信息,并把信息傳遞到定位業務綜合平臺。提供不同位置應用的平臺部分通過接口的方式獲取位置信息,進行面向特定業務的計算。終端用戶通過移動終端并以不同的接入方式獲取位置類的信息服務。

      從圖4所示的系統架構中我們可以看到,運營商在建設類似業務實現系統時,首先應該將系統的功能層面劃分清楚,同時為了便于系統的可擴展性,定位業務綜合平臺北向的接口必須規范化,便于整個產業鏈的健康成長,同時也便于不同的業務開發商能夠依托運營商提供的平臺迅速部署自己的應用,極大地縮短所謂的Time-to-Market時間。另外,業務接入平臺南北向接口也應該標準化和規范化,使得業務接入平臺能夠順利地通過不同接入環境為用戶提供位置信息業務。

      在上述結構中,定位業務綜合平臺LBSP扮演著重要角色。其功能結構如圖5所示。在該平臺中提供位置類信息業務的業務運營支撐功能,包括計費功能(以及和BOSS系統的接口);同時該平臺還扮演著接入不同內容開發商的重要角色。不同的內容開發和提供商通過該平臺向最終用戶提供具體的業務和應用,運營商通過該平臺對不同內容開發商提供的內容進行管理和整理,使面向用戶的應用能夠順利得到展現。該平臺提供的另一個重要角色是肩負著接入地圖信息提供商的重任,并在該平臺中通過地圖格式的轉換使不同地圖提供商所提供的地圖信息能夠以一致的格式向用戶提供。

      這種架構是以運營商為核心的架構模式。從增值業務的順利開展以及培育可持續成長的產業鏈的角度出發,運營商必須牢固地控制業務的管理層面和接入層面,也就是說運營商必須參照國際規范或者自己的實際情況制定定位業務綜合平臺、業務接入平臺以及其所涉及的南北向的接口規范,同時在建設這類業務實現系統時要綜合考慮未來對增值業務的集中管理體制和技術體制。

      開展位置信息業務需要考慮的因素

      業界廣泛贊同移動環境中基于定位技術的位置類信息業務是未來一項非常重要的增值業務。從上述論述中我們可以看到其特點之一是完全可以獨立形成一個完整的價值鏈,運營商在開展此類業務的同時要充分考慮到有利于價值鏈的健康成長,同時要明確地營造以運營商為核心的業務建設、開發、運營和管理環境。

      縱然位置類信息服務給運營商提供一個十分廣闊的發展契機,但是在開展業務的過程中應該采取循序漸進的策略,不應該從那些最復雜、功能特點最豐富的建設開始,而應該利用當前的技術來區別對待不同的服務,以便在市場上取得領先位置。

      當今主要的移動網絡運營商都提供了基于位置的信息服務,但是這項技術的發展還需要一定的時間,未來的新技術和設備、網絡智能的優化和提高、以及工業化標準的成熟都將完善該技術。因此,在如此復雜的環境里,開展位置類信息業務時,建議考慮以下比較關鍵的因素:

      精確度選擇原則。應該回避選擇那些在定位精度上有限制的技術。應該考慮到不同的應用需要不同水平的精度,不要陷入到問題方案中,因為隨后的替換代價將是昂貴的。

      應用和服務至上的原則。技術只是到達目標的手段。因此不應該把爭論滯留在技術上,而應該保證設計、開發的應用與業務符合用戶的需求。

      要考慮實現代價。在現今技術日益更新的大環境中一定要考慮為了實現某項業務所付出的綜合代價。

      運營商為核心的原則。在增值業務開展的過程中、業務提供環境的建設過程中以及業務運營管理環境的建設過程中,必須堅持以運營商為核心的原則,打造以運營商為龍頭的健康產業環境是保障未來為數眾多的增值業務健康發展的重要原則之一。

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