『壹』 無線感測器網路是在什麼背景下產生的具有什麼現實意義
按照生物敏感物質相互作用的類型分類,可分為親和型和代謝型兩種。
視覺
工作原理:
查看圖片[感測器(圖12)]視覺感測器是指:具有從一整幅圖像捕獲光線的數發千計像素的能力,圖像的清晰和細膩程度常用解析度來衡量,以像素數量表示。
視覺感測器具有從一整幅圖像捕獲光線的數以千計的像素。圖像的清晰和細膩程度通常用解析度來衡量,以像素數
『貳』 5g的重要意義
作者 | 高飛 編輯 | 周雅
來源 | 賽博故事(cybergushi)
引言:預言未來的一個好方法是回顧歷史。對於通信產業內的人來說,其實是不太敢說5G重要在哪的。因為很多人都在3G/4G時代預言錯了。
中國5G牌照的發放,是2019年值得記錄的一刻。未來回顧技術發展史,中國5G牌照的發放也必然載入史書。
本次牌照發放,有兩件事情特別值得討論,第一個是時間,為什麼是現在發放5G牌照;第二個詞是應用,它將說明5G將創造何種價值。
時間
移動通信技術的發展,差不多每隔10年更新一代,2010年,討論的是4G,2000年,熱議的是3G。離2020還有半年,我們迎來了5G。技術雖然每十年一代,但是牌照的發放確不一定完全按照這個時間表來。這是通信技術的特質要求所致。
我們經常會說技術(Technology)這個詞,但是背後其實包了兩種技術,一種技術叫做信息技術(IT),一種技術叫做通信技術(CT)。雖然後綴相同,但是這兩種技術的發展路徑是不同的。信息技術主要關注計算,小到我們用的辦公電腦,大到用於做天氣預測的高性能計算機。而通信技術主要關注連接,小到日常用的藍牙耳機,大到隨時在線的整個互聯網。
兩種技術信仰的力量也不盡相同。
IT技術信仰市場力量,拿建立標准來說。在IT產業,哪家公司的力量強,哪家公司就可以建立標准。比如微軟打造了PC操作系統的標准,英特爾建立了個人電腦、伺服器的CPU標准;蘋果和安卓則建立智能手機的操作系統標准。IT公司發布新產品、新技術,一般是不需要其他人同意的。
多數情況下,政府也不幹預的IT市場的標准。
相比而言,通信技術就不同。它要尊重兩種力量,一個是市場力量,一個是政府力量。每一代通信技術的發展背後,也是無數通信公司研發、開發的成果,這是市場力量的部分。但是每一代通信技術的更迭,往往也包含了政府參與和政府間的博弈。
這其中一個關鍵,是通信技術要使用政府所管理的資源,叫做頻譜。無線通信技術,就是將我們要傳遞的信息編碼之後,通過無線電波傳輸的技術,而無線電波是有頻率的不同的,在不同的國家,不同的頻率又有不同的用途。所以移動通信技術要想升級換代,必須要得到政府的頻譜資源配合才行。
下邊這張圖來自維基網路,說明了不同頻率的不同用途,其中超高頻,就是移動通信技術常使用的頻段。這也說明了為什麼頻率規劃需要政府同意,否則不同的服務,缺乏規劃的跑在同一個頻段上,就像馬路上擠滿了車輛一樣,會塞車,容易出事故。
牌照
我們現在聽的政府發放牌照,某種程度上,就可以大致理解為,政府同意你在某個頻段開始建設、運營無線網路了。
正因為政府掌管頻率的使用,掌控牌照的發放,考慮一下本國產業利益也是難免的。比如在5G之前,3G/4G是非統一標准。不同標准,不同國家的產業資源和產業能力不同,這樣政府就會傾向發放、或者傾向更早發放本國實力更強的通信牌照。
我們以ABC三國舉例。
如果A國政府在任何標准能力都不強,就會相對推遲移動牌照的發放,給本國企業一點發展的時間。如果B國在某一項標准能力很強,那麼該國可能會較早發放此標準的牌照;如果C國,在所有標准中所佔的技術成分都比較高,或者在一個統一的標准中占的比例比較高,那麼政府就會相對早發放(所有)移動牌照。
對中國來說,在3G時代,我們是A國的情況,我們在所有標準的話語權都不太足;在4G時代,我們是B國的情況,因為咱們國家支持的是一個發展相對較慢的TD-LTE標准;在5G時代,我們現在是就C國的情況,相信原因大家都懂。
但是通信技術,又不是純粹的競爭關系,而競爭又合作。因為通信技術的本質是連接。既然是連接,就要考慮不同國家、不同地區、不同設備的連接,所以互操作性特別重要。由於形成國際標准,需要不同國家的參與討論,所以知識產權也相對分散,技術使用是你中有我,我中有你的關系。
工信部的5G牌照預公告也說,咱們的5G是自主創新加開放合作,就是這個道理。
應用
因為貿易戰的關系,和3G/4G時更多是通信產業內的人關心牌照發放不同,現在全社會都在關注這項技術進步,而且說起來5G好像是一場革命一樣,誰能掌握先機,就能領先一個時代。
5G為什麼這么重要呢?
大概是這么三個原因:
1、特朗普說它重要
全球知名推特博主特朗普無數次將5G作為國家競爭要素去定義,這讓人不得不覺得它重要。
2、歷史證明它會很重要
預言未來的一個好方法是回顧歷史。對於通信產業內的人來說,其實是不太敢說5G重要在哪的。因為很多人都在3G/4G時代預言錯了。
當年3G/4G出現的時候,很多人說它很重要,因為當時好像意味著手機可以看電視或者打視頻電話了,聽起來很革命的樣子;很多人又說它不重要,因為拿手機看電視或者打視頻電話可能會撞到電線桿。最後這兩撥人都預言錯了,3G/4G之所以重要,是因為之後的iPhone開啟了移動互聯網時代,重新用智能手機定義了手機。
盡管預測很難,但是大家都對一件事有共識,既然3G/4G能催生出一個移動互聯網產業,5G肯定也能催生出一個新產業,雖然這個所謂的「新產業」是什麼很難說,但它一定能催生「新產業」毫無疑問。
3、有個定律證明它必然很重要
第2個理由雖然論據很充分,但是證明邏輯不完整。不過有一個定律似乎可以證明5G必然有價值,那就是麥特卡夫定律(Metcalfe's law,或者叫梅特卡夫定律)。
維基網路是這樣定義的,它是一個關於網路的價值和網路技術的發展的定律,由喬治·吉爾德於1993年提出,但以計算機網路先驅、3Com公司的創始人羅伯特·梅特卡夫的姓氏命名,以表彰他在乙太網上的貢獻。內容是:一個網路的價值等於該網路內的節點數的平方,而且該網路的價值與聯網的用戶數的平方成正比。
聽起來有點繞口,但是意思其實很簡單,就是一個網路的用戶越多,那麼這個網路和網路個體價值就越大。
大家可以看下便這張圖加深理解:
當網路節點越多,它們互相之間的連接數量會成幾何基數上升。比如兩台設備,會有一種連接方式,5台電話就有10種互聯方式,12個電話就有66種連接方式。
而2/3/4G的發展,也充分證明了我們的連接數越多,網路價值確實越大。2G時代,網路還要靠撥號,那時候上網設備是PC,每年幾千萬台的出貨量,連接了每一個辦公室,當時是互聯網經濟;3G/4G時代,有了智能手機,每年上億的出貨量,連接了地球上的所有人,就衍生了市場價值更大的移動互聯網經濟。
而在5G時代,一個很重要的技術特性就是能夠以高帶寬、低延時,連接可能千百億數量計算的萬物,這里的萬物包括一部汽車、一台電燈,一個鑰匙,一幢大樓,甚至通過「智能指環」連接一頭牛,一隻羊。
有了這樣的網路,我們將會看見什麼樣的未來?
1G時代的人很難預言iPhone,2/3G時代的人,也無法預言微信/抖音,但是我們知道,必然會有未知的殺手級應用在5G時代等著我們,因為網路規模決定一切!
問題
盡管5G意義重大,但是我們也不能對5G過於樂觀。因為前途光明,道路曲折。
移動互聯網時代,發軔3G,但是大成於4G。建設新一代移動通信網路也耗資巨大,動輒以千億計算,5G的技術復雜性,讓它的實施成本也更高了。
5G的發展,需要運營商網路。但是歷史同樣告訴我們,雖然運營商建設了網路,但是受益每一次移動通信技術紅利最大的並不是運營商,微信屬於騰訊,抖音屬於位元組跳動。
建設者,未必是收獲者,甚至一旦財務平衡不好,成為殉道者也未嘗可知。
機遇
但是歷史同樣告訴我們,這些問題,與新一代通信技術所能創造的機遇比起來,一切都是值得的投入。5G就像我們物理世界的公路、橋梁、水利、電網一樣,建設它可能成本巨大,但是一旦這個新的數字基礎設施建成,整個社會都將受益於它的網路效應。就像3G/4G而來的微信已經改變了我們的工作,溝通方式。
海外的IHS Markit和高通的一份《5G經濟》報告預測,到2035年,5G將在全球創造12.3萬億美元經濟產出,創造2200萬個工作崗位。
中國的中國信通院報告說,從2020到2025年,5G商用將直接帶動中國10.6萬億元人民幣的經濟總產出,間接帶動經濟總產出約24.8萬億元人民幣。更重要的是,到2025年,5G將直接為中國創造超過300萬個新的就業崗位。
這些數字無疑將覆蓋和超越網路建設的巨大成本。
5G的真正意義就在於此,它不止是技術的升級換代,它還將決定我們未來10年的生活、工作。
5G會創造新世界。
『叄』 以後不會嫌家裡wifi信號覆蓋不好或網速慢了,分布式wifi6來了
隨著技術的發展和時代的變化,人們對速率和帶寬的需求越來世擾伍越高。從2G、3G、4G一直到5G,傳輸速率越來越高,20年來速率提升了近20倍。作為蜂窩網路的室內覆蓋補充,WiFi同樣承擔著大量的數據流量卸載,技術發展從802.11b/11g/11a/11n/11ac,直至即將商用的802.11ax,其帶寬、網路容量、覆蓋范圍等主要指標都有大幅提升。這些技術的進步也讓我們有能力去實現更多的應用,比如物聯網。
WiFi6的殺手鐧
目前家用WiFi的連接存在普遍這樣的問題,即無論互聯網連接有多快,當使用人數過多,就會出現「擁堵」問題。此外,目前的WiFi還存在著覆蓋范圍小,穿牆能力不強等缺點。
近日,在Qorvo北京新聞發布會上,WiFi之父、Qorvo無線連接業務部總經理Cees Links表示,新一代WiFi技術不僅從根本上解決了上述問題,甚至為了方便搜或用戶記憶,WiFi聯盟對新一代IEEE 802.11ax標準的命名也做了簡化,現已改名為WiFi6,前兩代技術802.11n和802.11ac則分別更名為WiFi 4和WiFi 5。Cees Links相信,WiFi6有效提高了實際數據吞吐量,同時側重於提高網路容量,以便實現無線室內架構的改進和基礎設施的長期升級。這項技術將對未來的室內無線網路帶來一次革新,給人們帶來前所未有的網路體驗。
談到WiFi6新架構對未來室內無線網路的影響,Cees Links表示:「傳統的WiFi在與現在的蜂窩網路如2G、3G或者4G連接時,需要切換SSID,WiFi 6則不同。WiFi 6的殺手鐧在於,分布式WiFi及One Pod Per Room的設計將在最大程度上實現對整個住宅的網路覆蓋。以家庭為例,我們可以可在客廳中放置一個路由器,其他房間均可放置一個Pod來實現穩定的無線接入。作為一個小型的無線接入點,每一個Pod將直接連接至路由器,路由器再連接至互聯網。因此,每個Pod都將提供一條全新的通路,在室內進行WiFi連接時,可選擇最優通路進行WiFi網路的使用,為住宅內的每一所房間提供最優的網路傳輸速度,同時也擁有足夠的網路容量。其中最重要的一點是,所有接入只需一個SSID。」
在配置上,Pod數量可根據住宅大小自由調整,甚至包括辦公室樓宇的全方位覆蓋。布置的Pod數量越多,整個建築的WiFi網路覆蓋越全面,所獲得的網路體驗也越好。而每個Pod的使用都需要安插在電源插口上來提供電力補充。「在這一點上,Qorvo仍然堅持『小即是美』這一理念。因此,Qorvo也是竭盡所能縮小Pod的產品大小,以便以更低的功耗提供更優的性能。」 Cees Links表示。
此外,Cees Links還提出,連接至住宅的數據速率是當今WiFi連接性的瓶頸,也就是說接入住宅的數據速率遠低於智能設備與接入點之間的傳輸速率,即使設備之間的傳輸速率為7 Gb/s,但是在家中上網的速率只有100 Mb/s,數據分層嚴重失衡。因此,數據速率的提升以及數據分層的重建應該能夠創建更有意義的數據連接。隨著運營商競相提高FTTH、DOCSIS 3.1以及 LTE/5G網關的數據速率,WiFi 6也將切實提高實際數據吞吐量並側重於提高網路容量,此外還通過減少干擾等措施以支持在智能家居中使用多個無線電系統。相比之前的WiFi版本只注重速率的提升而忽略網路容量的影響,預計2019年即將商用的WiFi6在速率、頻段、覆蓋面積上都帶來了明顯提升,使得WiFi網路將具備更加寬松李宴的帶寬流量以滿足多用戶的網路需求,同時也帶來了更遠的傳輸距離與更高的傳輸速率,能夠滿足諸如AR/VR、自動駕駛與4K影視等多元化場景應用的需求。
WiFi 6技術讓智能家居實現真正的互聯
智能家居是市場上日益普及的智能場景之一,它所提供的服務需要通過感測器獲取數據,然後將數據收集至雲進行分析,並提供多樣化的智能服務。而數量龐大的感測器和為之提供網路連接的室內WiFi設備是實現智能家居服務的基礎。
為了實現真正互聯的智能家居,分布式WiFi6架構所採用的One Pod Per Room設計應該是目前最佳的無線組網方案。Cees Links利用智能電燈和智能標簽舉例對此進行了說明,他說:「每個Pod都用作無線接入點,每個接入點都將支持WiFi和物聯網標准。這種智能家居網路架構一方面滿足更高的WiFi要求,還可以加入Zigbee和藍牙設備,甚至還能通過語音輔助命令進行控制。此外,利用分布式WiFi6架構,智能設備搭配上最新的WiFi6標准所提升的數據吞吐量與帶寬容量,可以在多個通道中與無線路由器通信,無需使用額外的網關或在家中安裝多個乙太網/電纜/光纖連接點,從而真正創建一個更高效的智能家居環境。」
當然,有了WiFi6的One Pod Per Room架構,也可以不再使用Zigbee和藍牙網格。此舉意味著可延長設備的電池壽命,簡化設置和故障排查流程,進一步降低用戶使用成本,這一點意義非凡,Cees Links表示。
Qorvo的更多投資在WiFi6而不是5G
在物聯網應用中,面對的無線通信標准越來越多,如WiFi、4G、藍牙、Zigbee、NB-IoT、LoRa等,每種應用場景都有各自最適合的無線連接協議。Cees Links表示:「作為全球領先的射頻解決方案供應商,Qorvo致力於設計、開發和製造高質量RF組件實現無線通信。在Qorvo主要的兩大產品線中,一條產品線針對移動設備,另一條則更多聚焦於物聯網與基礎設施建設,低功耗產品則主要應用於智能電子標簽、智能家居、智能燈和遙控器等領域。無線通信技術是Qorvo的強項,對我們來說不會在意最終哪個標准會贏得市場,我們的目標是,從RF前端到系統級解決方案,Qorvo將一網打盡。」
就WiFi6和5G的商用前景而言,Cees Links認為Qorvo的投資重點應該是WiFi6,而不是5G。這是因為,WiFi6可提供更廣泛的應用,現實生活中有70%的數據傳輸是在WiFi網路上完成。在家中,我們會利用WiFi進行各種各樣的數據傳輸,數據傳輸量與使用的規模接近於5G的兩倍。如果用5G進行大規模部署的話,則需要更多的基站,資金投入會很大。而WiFi6的部署更經濟實用,未來它也不會被5G所取代。
據Cees Links介紹,不久前,Qorvo宣布與世界級照明和物聯網解決方案公司LEEDARSON(立達信)達成合作夥伴關系,以打造能夠同時在ZigBee 3.0和藍牙低功耗(BLE)5.0 協議下運行,並同時兼容最流行的物聯網標準的智能家居照明產品系列。在該系列的首款產品——LEEDARSON智能燈泡和照明開關中,即集成了Qorvo適用於超低功耗無線應用的多協議/多通道智能家居通信控制器QPG6095。
「Qorvo產品涉及整個物聯網領域,無論是從短距離通信到區域網傳輸,還是從射頻前端的模塊、晶元、軟體以及系統,我們都有相關的產品,」 Cees Links強調:「Qorvo目前在WiFi6領域同樣處於領先地位,這一切主要得益於我們擁有優異的產品性能和無與倫比的高集成度設計。在WiFi6上,Qorvo已經做好全面准備,接下來仍將緊隨無線通信與物聯網市場快速發展的步伐,提供更加全面的系統級支持。」
『肆』 網路的發展有何意義
中國互聯網路發展現狀 (一)我國互聯網路的基本情況 今年是我國正式接入國際互聯網路的第二個10年的起始年(1994年4月,國際上正式承認我國為真正擁有全功能Internet的國家),也正是在今年,我國的網民總數突破了1億大關,這標志著我國互聯網路發展進入了一個新階段。 根據今年7月中國互聯網路信息中心(CNNIC)發布的第十六次中國互聯網路發展狀況統計報告,我國互聯網網民總數已經達到1.03億,與去年同期相比增長18.4%; 其中寬頻上網的人數首次超過了網民總數的一半,同時也首次超過了撥號上網的人數,達到5300萬人。至今年7月,全球網民達9.38億,其中亞洲佔3.23億,北美佔2.23億。目前,我國網民總數和寬頻上網人數均僅次於美國,位居世界第二。我國IP地址近幾年快速增長,總數達到6830萬個,擁有量排名世界第四。我國上網計算機總數達到4560萬台,與去年同期相比增長25.6%; 專線上網計算機數和撥號上網計算機數均首次出現了負增長,只有其它方式上網計算機數依然呈現出較快的增長態勢。我國互聯網網站總數達到67.7萬個,與去年同期相比增長8.1%。我國互聯網路國際出口帶寬總數達到82.6G,與1999年相比增長了24倍,增長非常迅速。該報告的熱點數據分析還表明,我國網上購物人數達到2000萬人。網上支付的比例增長至近半數,網上購物者半年內累計購物金額達到100億元,半年內僅通過網路購買手機就達300萬部以上。 1.03億網民、6830萬個IP地址、4560萬台上網計算機、67.7萬個網站……這些數據說明了什麼?它們在世人面前展現了一個巨大的、幾乎是世界上無與倫比的巨大市場,這個市場的潛力無比巨大,蘊涵的能量無比巨大; 它決不會止步於眼前這些數據,決不會止步於2000萬購物大軍和半年100億元的購買能力,更不會僅僅止步於網上購物; 互聯網對人們的影響力已經凸顯。任何一件小事情,放到網上去,都有可能變成大事件; 沒有任何一個傳播媒介擁有如此眾多且持續快速增長的互動式的受眾群。 (二)中國互聯網路的應用狀況 我國1.03億網民操縱著4560萬台上網計算機,通過67.7萬個乃至境外更多的網站做些什麼呢?中國互聯網路發展狀況統計報告表明,我國網民上網最主要的目的依次為: 1. 將休閑娛樂作為上網最主要目的的網民所佔比例最多,達到37.9%。近年來,以休閑娛樂作為上網最主要目的的網民所佔比例穩步上升,並且在今年的調查中首次超過以獲取信息作為上網最主要目的的網民比例。 2. 將獲取信息作為上網最主要目的的網民所佔比例居其次,達到37.8%。一直以來,以獲取信息為上網最主要目的的網民所佔比例最大,但其所佔比例呈逐漸下降趨勢。 3. 將學習與知識瀏覽作為上網最主要目的的網民所佔比例居第三,達到10.3%。這部分網民的比例比前半年略有增加。 相形之下,網民以學術研究、商務活動為主要目的的應用較少。其中,學術研究佔1.4%,獲得各種免費資源(如個人空間主頁、下載免費資源等)佔1.3%,網上金融佔1.0%,網上購物與售物佔0.1%,其它商務活動佔0.1%。 (三)中國互聯網路面臨的機遇和挑戰 我國的互聯網路已經發展11年了,取得了令世人矚目的巨大的進展,但是我國的互聯網路仍然處於初級階段。這主要表現在如下幾個方面: 1. 網路的普及率問題 我國網民、上網計算機和網站的絕對數量雖然很龐大,但是同我國更為龐大的人口基數相比較,顯然網路的人口普及率還遠遠不夠,網民數量還不到我國人口的8%; 僅及全世界網路人口平均普及率14.6%的一半。如果考慮到地域差異和城鄉差距,我國互聯網普及工作的難度還相當大。 2. 網路的信息資源問題 我國互聯網路的內容還不能滿足廣大中國網民以至於更為廣大的全球漢語網民和願與中國友好交流的外籍網民的需要。據調查,全球使用漢語的網民占網民總量的13.7%,而我國境內開發的中文網頁約6.4億個(據中國互聯網路信息中心2004年統計),僅佔全部網頁總量不到2%。這里只是講數量,如考慮質量,與需求相比差距可能還要大。 3. 網路的應用問題 目前,我國網民上網最主要的目的大多數是休閑娛樂和獲取信息。盡管我國電子政務和電子商務做了很大的投入,但我國互聯網尚未成為商務活動和接受公共服務(包括政府服務、教育、醫療保健等)的平台,反映了網路應用還不夠成熟。 4. 網路和信息安全問題 互聯網路安全性日益惡化,成為網路發展面臨的最大挑戰。以病毒、木馬、僵屍網路、間諜軟體等為代表的惡意代碼,拒絕服務攻擊、網路仿冒、垃圾郵件等安全事件仍十分猖獗。每天會出現數以十萬計的僵屍程序; 成千上萬網路主機被植入木馬; 垃圾郵件成為網路公害。網路的安全以及對不良信息內容的有效控制和管理已是急需解決的問題。 上述問題一方面說明我國互聯網事業要做的事情還很多,任重道遠; 另一方面說明我國互聯網路具有很大的發展空間和巨大的市場潛力。我國的互聯網路挑戰與機遇同在,問題在於我們如何把握發展的方向。 中國互聯網路的發展方向 (一) 關於網路技術方面的發展 從技術層面講,新一代互聯網將會發展IPV6和在網路上支持信息資源共享的一些技術,包括P2P網路技術、互聯網和無線寬頻的融合、互聯網和一些感測器的結合,再加上以虛擬現實技術、三維展示技術為核心的內容技術的發展,這幾個趨勢將會在未來5年或5年多一點的時間內成為互聯網路技術的主流,將會大幅度改變網路的面貌。 (二)關於網路應用方面的發展 從應用層面講,我國的互聯網路應該逐步從現在的發電子郵件、看新聞、玩游戲——以個人生活消費為主的初級階段走出來,提高我們的應用層次。互聯網路應用的發展方向應該是: 作為電子商務平台,成為經濟的助推器; 作為電子政務平台,成為公共服務的窗口; 作為個人終生學習平台,成為獲取知識的寶庫,三者逐步齊頭並進。目前,我國這三個方面的應用都還比較薄弱。這三個方面的成熟應用將是互聯網路應用成熟的一個重要標志,這是互聯網路應用的主流。當然,作為個人生活消費、休閑娛樂包括網路游戲等內容,還會是互聯網路上很重要的一部分應用。 我國的互聯網路應該使廣大網民不論在城市,還是在農村,不論在沿海,還是在內地,都能夠真正在工作上、生活上、學習上、娛樂上受益; 使我們的國家在經濟、政治、文化、教育等諸多方面受益。從這個意義上講,我國現在互聯網路應用還有很多工作要做,還有很長的路要走。 (三)關於網路治理 互聯網路發展的原發性是它能夠提供給人們自由交流的空間,提供給人們自由地幾乎是無限制地信息溝通的渠道,它完全是開放的。但是,在其發展的過程中,我們慢慢看到這種理念也帶來一些負面的東西,在網路交流的過程中被一些現實生活中的利益集團或個人所利用,因此它的負面效應就越來越凸顯。怎樣在保持互聯網路促進人們自由交流和溝通的長處的前提下,做到有序、有效的管理? 這是互聯網路治理要研究的課題。 互聯網路的治理就是要找到一個平衡點,就是要揚長避短,發揮它有利的方面,消除其負面影響。互聯網路治理是一個新的問題,首先要解決安全問題; 第二要解決運營管理問題; 第三是對所有網上的信息發布和信息利用者,以對社會負責任的態度進行可管理的自律,同時又要保持和發揮他們利用互聯網路平台自由溝通、自由交流信息的精神。要找到這樣一個平衡點,這是互聯網路治理的目標。 我國互聯網路域名、地址數量、網站數量和帶寬在一定程度上反映了互聯網應用的發展水平。近兩年來寬頻用戶數量、IP地址數量、CN域名數量的快速增長,反映了我國互聯網路應用方面取得了長足進展。互聯網路基礎資源的快速發展推動著互聯網路應用向深度和廣度邁進,而1億網民的多元化互聯網路應用又引發了對基礎資源的強大需求,二者相輔相承將推動著我國互聯網路的全面發展。 總之,我們相信,經過不懈地努力,我國的互聯網路必將在網民數量上有大的發展,在內容質量上有新的飛躍,在應用領域日趨成熟,使安全問題逐步得以解決。在我國互聯網新的10年裡,互聯網將會在我國信息化建設中,在實現科學發展、和諧發展的戰略中發揮更大的積極作用。
希望採納
『伍』 請說出你對無線網路通信的見解。急!有加分!
近年來,無線網路成為工控領域中迅速發展的熱點之一,也是工業自動化產品未來的新增長點。顯而易見,在配置、安裝、修改和擴展等方面,無線網路的成本都低於有線網路。特別是通過無線網路可以很方便地接入移動設備,例如在物流過程中的裝載和運輸如若採用無線網路,將大大提高工作人員的工作效率和精確性。
實際上,作為一類針對某些特定應用、採用專用通信協議的無線傳輸方案早已投用,也起到良好效果。而當前發展的目標是追求無線傳輸在工控領域的普遍應用或成規模應用必須解決的主要問題,即傳輸的確定性、可互操作性、網路安全和網路投用的適應性等,而決非個別的解決方案。因此,發展的方向首先是通信協議的標准化。對於可用於現場設備層的無線短程網,採用的主流協議是才問世兩三年的IEEE 802.15.4/ZigBee;而對於適應較大傳輸覆蓋面和較大信息傳輸量的無線區域網,採用的主流通信協議則是IEEE 802.11系列。
無線介質不像有線介質那樣處在一種受保護的傳輸環境之下。在傳輸過程中,它常常會衰變、中斷和發生各種各樣的缺陷,諸如頻散,多徑時延,干擾,與頻率有關的衰減、節點休眠、節點隱蔽和與安全有關的問題等等。不過這些影響無線傳輸質量的因素,都可以通過在ISO通信7層模型的各層中採用適當的機制加以克服或減輕。要注意的是,並不是所有的機制都可以與其他的機制相兼容;或者說,有可能對關鍵性能和屬性產生負面影響。因此,通信系統必須根據其具體的應用現實環境,對各層所採用的機制進行組合優化,以求得最好的綜合通信性能。
在解決了可靠、保密、克服干擾等問題後,又開發了支持這些無線通信協議的物理層和MAC層的收發器晶元,成本也進一步下降。加之近些年來要求設備(包括移動設備)的無線連接的呼聲日趨強烈,這也使得無線系統的增長呈指數增長,預示無線通信也實質性地進入工業控制領域。
現場層的無線通信
無線通信迅速進入工控領域的現場設備層,以下是近年來若干有象徵意義的行動和產品,其中一個突破口是現場匯流排和無線通信技術的結合。
(1)2004年Honeywell推出基於ZigBee無線傳輸協議的無線變送器XYR 5000系列,可精確檢測表壓力、絕對壓力、溫度,還有專為能提供4-20mA介面的各種感測器轉為無線輸出。
(2)OMRON推出無線連接DeviceNet現場匯流排主站WD30-ME和從站WD30-SE,最多可支持DI/DO各1600點的通信。已成功應用於豐田汽車裝配線的控制系統中。
(3)德國schild knecht公司推出的無線Profibus-DP產品DE 3000系列,可在主站與多個從站之間建立無線鏈接。其使用的載頻為2.4GHz,數據包 187.5KB,無線通信協議分別是:IEEE 802.11b(數據傳輸率11Mbit),IEEE 802.11(數據傳輸率1Mbit),IEEE 802.15.1(數據傳輸率700Kbit)。
(4)美國ISA學會成立《SP100 用於自動化的無線系統標准》委員會,主要面向現場儀表和設備,著重在三方面制定標准:運用無線技術的環境, 無線通信設備和系統技術的生命周期, 無線技術的應用。據悉將在2006年一季度發表文本草案。
(5)HART通信基金會投資開發新的技術能力和工具,無線HART已成為開發重點,正在制定的新技術規范,要求HART無線通信技術保證支持產品的互操作性,與有線HART儀表的無縫連接,提升HART智能儀表的智能和可連接性。預計在2006年初完成規范草案,並與工業無線組織如ZigBee聯盟、SP 100無線委員會協調合作,以確保工作的連續性和均衡性。鑒於HART智能變送器是目前變送器應用的主流(占壓力、差壓和溫度變送器銷售的96%),且用戶都對HART變送器抱有強烈信心,因此無線HART協議無疑具有極好的技術前景和商業前景。
順便指出,低功耗、高可靠性的工業級的無線變送器系列,其降低能耗的潛在能力已為美國政府能源部所看好。他們希望利用無線網路技術廣泛而實時地跟蹤和監測生產過程,主要針對鋼鐵、電解鋁等6個耗能大的行業,減少甚至杜絕跑冒滴漏,以獲得顯著的節能效果(能耗降低15%)。為此,2004年美國能源部投資一千萬美元與Honeywell公司簽訂一項合同,繼續深入開發XYR 5000系列產品。
為了在過程式控制制的環境下評估使用無線通信的可行性(包括通信的確定性,延長電池供電壽命的技術措施,采樣時間,網路的節點數量與拓撲等),ABB利用美國Ember公司和挪威Chipcon公司的無線技術,在瑞典的Boliden加工廠等多個裝置中進行了開環控制和閉環控制的試驗。對於開環控制試驗,要求是通過無線傳輸非過程關鍵數據,短數據包,低平均數據率,低功耗;具體應用范圍有:設備管理、狀態檢測、預防性維護和服務應用。結果證明ZigBee完全滿足要求。閉環系統應用的要求是:通過無線通信傳輸過程關鍵數據,短數據包,低平均數據率,低功耗,短遲延,數據包傳送有保證;應用范圍:製造自動化,過程式控制制。試驗證明:
(1)對於實時數據,當節點較少時,通過網狀拓撲進行5次接力(hop),運行結果很好,在延遲、穩定性和功耗等方面均符合要求。
(2)節點密度對數據包的傳輸存在較大影響.節點在50個以內,數據包時間間隔在30s以上丟包率1%以下。這表明如何讓節點密度、數據包間隔時間滿足應用的要求,對ZigBee無線傳輸成功應用於現場層設備是一個巨大挑戰。需要進一步研究開發的問題有:在多跳網路中保證合理的延遲,穩健的控制演算法(如為減少功耗,讓節點保持同步休眠的網路同步演算法)。
在現場層無線網路中,同樣屬於無線短程網的IEC 802.15.4/ZigBee要比IEC 802.15.1/藍牙更具廣泛的應用前景。這主要是基於以下三個原因:ZigBee的應用開發門檻遠低於藍牙,其最復雜的網路協調器節點的軟體開發工作量僅為藍牙節點開發的10%,其最簡單的RFD節點的軟體開發工作量僅為藍牙的2%;ZigBee的功耗遠低於藍牙,這是因為就發射的頻寬比來講,ZigBee為0.01,藍牙為0.99,即ZigBee的發射時間只佔其周期的1%,而藍牙卻佔99%;ZigBee的網路節點容量遠多於藍牙。
目前能夠提供的收發器並可裝載IEEE 802.15.4/ZigBee協議的晶元的主要有:美國的Freescale(MC13192,MC13193)、Ember(EM2420,EM250內含16位微控制器內核),挪威的Chipcon(CC2420、CC2430內含8位51系列微控制器內核)等。
綜上所述,我們可以描繪這樣一個無線傳輸在現場設備層開發應用的全景,即從協議到晶元、從晶元到開發系統、從開發系統到樣機或產品開發、從樣機到無線傳輸系統、再從無線傳輸系統到工業應用試驗,一切都在積極有序地推進著。
用於工業控制領域的無線區域網WLAN
一如以往所有的IT技術移植到工控應用中來所採取的方法一樣,用於工業控制領域的無線區域網的基礎是IT行業的無線區域網標准。但必須在此基礎上充分考慮在工控應用中的特別要求,開發滿足這些要求的技術、規范和行規。
WLAN標准IEEE 802.11系列還在發展中,已完成的有:
除此而外,還有涉及安全的:802.11i 安全擴展;涉及性能增強的:802.11e MAC層的QoS擴展,802.11r快速漫遊,802.11n 極高吞吐能力方式,802.11s 網狀聯網; 涉及投用和管理的: 802.11k 射頻資源管理,802.11t 無線性能預測,802.11v 無線網路管理。
考慮到無線區域網在工業企業中的安全性和適用性問題,製造業的企業一度暫時放緩了建立無線區域網的步伐。2004年10月美國IDG公司的市場調研人員發現,在美國流程工業中53%的企業、離散型製造業中39%的企業程度不等地應用了無線區域網技術。在這些應用中很多是集中於物流的倉儲、運輸和裝卸。估計在安全性問題很好解決後,在製造業領域中無線區域網的應用將會迎來一個高潮。
工業WLAN比一般企業辦公和家庭應用環境用的WLAN要求要高許多,可歸納如下:
(1)嚴格的延遲要求:用於現場設備要求延遲不大於10ms,用於運動控制不大於1ms,對於周期性的控制通信,使延遲時間的波動減至最小也是很重要的指標。
(2)確定性性能的保證:保證確定性是對任務執行有嚴格保證的工業通信系統必備的特性。即使設備處於漫遊狀態也有此要求,否則會喪失實時性能。
(3)支持大量設備掛網,並容許掛網設備的接入數量可隨機變化:工業WLAN的接入點約為數百個的數量級。若節點過多和接入的節點數有變化,有可能導致IEEE 802.11的MAC協議層效率太低。
(4)網路安全的保證:滿足安全保密法規是工業WLAN的基本要求。包括防止黑客用戶的侵入及對這些接入點的檢測等。
(5)網路投用的保證:由於運行故障是不可接受的,因此對於有幾百個設備節點的WLAN來講,要求網路具有自投用功能,並能執行無線配置和輔助節點位置的自動搜索。
IEEE 802.11在技術上並不能提供確定性的保證,但在802.11e 中給出了在MAC層支持多傳輸介質應用及保證通信質量QoS的擴展。一方面解決了在MAC層的優先順序服務,另方面又通過輪詢規約(polling protocol)實現多介質的通信調度。由於輪詢在本質上具有確定性,因而可以避免由802.11的信道爭用和指數補償而造成的延遲。為了防止輪詢可能帶來的不良問題(如在需要發送的數據尚未形成之前輪詢信號已到,那麼該數據的發送則不得不再等待一個輪詢周期),需要通過自適應輪詢演算法保證現場設備同步。
由此可見,雖然工業WLAN的市場容量相對較小,但性能要求卻很高。工業WLAN的產品應靈活地通過軟體模塊實現802.11的分標准。如Siemens已問世的產品SCALANCE-W,就可提供工業QoS和快速漫遊的解決方案。
無線信息傳輸主幹網
由於ZigBee是短程網,不可能覆蓋整個廠區,加之原有的現場匯流排也很有效,所以設計了一種無線信息主幹網系統。通過建立發射功率較大的無線信息主幹網(WIB,Wireless Information Backbones),可將ZigBee感測器的信息傳輸給各種掛在乙太網、現場匯流排上的物理設備。
WIB的節點一方面是無線網路上的一個節點,另一方面又起著無線通信協議和其他有線通信協議的轉換作用。實踐證明,採用1W的發射功率,WIB就可穿透多數的工廠和成套設備。這樣,ZigBee因其發射功率小、易受鋼結構所衰減、傳輸距離短等固有問題,完全可以通過WIB予以解決.而其低功耗、低成本、傳輸可靠性高、簡便實用等優越性又可以充分被利用。
採取這樣的技術路線,不但可將無線通信應用於有線通信布線困難的場合,還可在一定程度上替代有線通信,以期在節省安裝成本和運行成本方面收到可觀效果,還可提高檢測系統和控制系統配置的靈活性。
概述性的結論
(1)無線傳輸進入工業控制領域的趨勢無可置疑。有人估計再過四五年,即2010年前,大多數儀表和自動化產品都將嵌入無線傳輸的功能。由於無線現場儀表的優點一定要體現在用電池長期供電上,所以一般來說無線傳輸不適用於高速控制的場合。但是實踐證明對大多數監控和慢速控制場合,它足夠可靠;也就是說可以用在將近80%的自動化和過程式控制制場合。
(2)無線技術首先會用在樓宇自動化、自動抄表、事故響應、設備監控SCADA系統、設備資產管理、診斷維護等。當前較適宜應用的行業可能有:物流過程(裝運狀態監控)、汽車製造、食品加工、制葯和流程行業(設備資產跟蹤、監控、管理)等。
(3)用於工業控制的無線技術主要集中在無線區域網和無線短程網兩個方向。它們都具有相當牢固和成熟的技術基礎,但為了適應工業控制要求和環境,還需要專門的開發研究。
(4)現有現場匯流排的無線傳輸的可行性正在評估。基於CAN的DeviceNet實現無線通信的確定性相對要容易,因為其數據包長度相當小。現已有產品問世,但尚未見正式規范。因此只能認為這僅僅是個別的解決方案。相對而言,Profibus-DP的數據包長度相當長(187KB),若要實現無線通信,只能通過IEEE 802.11(其帶寬為1Mb/s)、IEEE 802.11b(其帶寬為11Mb/s)或 IEEE 802.15.1(其帶寬為1~3Mb/s)而不能採用IEEE 802.15.4(其帶寬僅為20~250Kb/s),因而要保證傳輸的確定性確有其難度。
(5)HART基金會已成立無線HART工作組,要求2006年初拿出規范草案,確定通過ZigBee實現HART的可行性。鑒於採用HART協議傳輸的儀表市場佔有率高,絕對數量巨大,此動向極為吸引業界關注。
(6)適應各種不同應用類型和要求的無線通信的標准,有的已經頒布並被市場接受,有的還在制訂過程中,其發展和市場開發值得我們重視。
(7)應該把無線通信看成是現有有線通信系統的一種發展和重要補充,決非一種替代。