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  • 物联网的关键技术有识别和感知技术,网络与通信技术,数据挖掘与...短距离无线通信技术包括NFC(手机给公交卡充值),蓝牙,WiFi,RFID(公交卡)等。远程通信技术包括互联网,2G/3G/4G移动通信网络,卫星通信网络等。...

    物联网的关键技术有识别和感知技术,网络与通信技术,数据挖掘与融合技术。

    1.识别和感知技术

    最常见的就是生活的的二维码了。

    通过二维码,我们可以和图片,网址,软件,整个世界联系起来。

    2.网络与通信技术

    包括短距离无线通信技术和远程通信技术。短距离无线通信技术包括NFC(手机给公交卡充值),蓝牙,WiFi,RFID(公交卡)等。远程通信技术包括互联网,2G/3G/4G移动通信网络,卫星通信网络等。

    3.数据挖掘与融合技术

    物联网中存在的大量数据需要整合,处理和挖掘,需要与云计算和大数据结合。
       人工智能、大数据、云计算和物联网的未来发展值得重视,均为前沿产业,有兴趣的朋友,可以查阅多智时代,在此为你推荐几篇优质好文:
    物联网技术分为四个层次,具体是怎么划分的?
    http://www.duozhishidai.com/article-1621-1.html
    物联网技术体系、网络架构和产业链条,入门知识大全,值得典藏
    http://www.duozhishidai.com/article-10755-1.html
    什么是物联网平台,从完整的物联网系统架构来介绍物联网平台
    http://www.duozhishidai.com/article-2110-1.html


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  • 无人机主要有五项目关键技术,分别是机体结构设计技术、机体材料技术、飞行控制技术、无线通信遥控技术、无线图像回传技术,这五项目技术支撑着现代化智能型无人机的发展与改进。飞机结构强度研究与全尺寸飞机结构...

    无人机主要有五项目关键技术,分别是机体结构设计技术、机体材料技术、飞行控制技术、无线通信遥控技术、无线图像回传技术,这五项目技术支撑着现代化智能型无人机的发展与改进。飞机结构强度研究与全尺寸飞机结构强度地面验证试验。在飞机结构强度技术研究方面,包括飞机结构抗疲劳断裂及可靠性设计技术,飞机结构动强度、复合材料结构强度、航空噪声、飞机结构综合环境强度、飞机结构试验技术以及计算结构技术等。

    机体材料(包括结构材料和非结构材料)、发动机材料和涂料,其中最主要的是机体结构材料和发动机材料,结构材料应具有高的比强度和比刚度,以减轻飞机的结构重量,改善飞行性能或增加经济效益,还应具有良好的可加工性,便于制成所需要的零件。非结构材料量少而品种多,有:玻璃、塑料、纺织品、橡胶、铝合金、镁合金、铜合金和不锈钢等。

    提供无人机三维位置及时间数据的GPS差分定位系统、实时提供无人机状态数据的状态传感器、从无人机地面监控系统接收遥控指令并发送遥测数据的机载微波通讯数据链、控制无人机完成自动导航和任务计划的飞行控制计算机,所述飞行控制计算机分别与所述航姿传感器、GPS差分系统、状态传感器和机载微波通讯数据链连接。

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    无人机通信一般采用微波通信,微波是一种无线电波,它传送的距离一般可达几十公里。频段一般是902-928MHZ,常见有MDSEL805, 一般都选用可靠的跳频数字电台来实现无线遥控。采用COFDM调制方式,频段一般为300MHZ,实现视频高清图像实时回传到地面,比如NV301等。现阶段,无人机厂商获取核心竞争力的关键因素取决于飞机的飞控系统、导航系统、动力系统、通链路。

    飞控子系统是无人机完成起飞、空中飞行、执行任务和返场回收等整个飞行过程的核心系统,飞控对于无人机相当于驾驶员对于有人机的作用,是无人机最核心的技术之一。飞控一般包括传感器、机载计算机和伺服作动设备三大部分,实现的功能主要有无人机姿态稳定和控制、无人机任务设备管理和应急控制三大类。

    其中机体大量装配的各种传感器(包括角速率、姿态、位置、加速度、高度和空速等)是飞控系统的基础,是保证飞机控制精度的关键。在不同飞行环境下,不同用途的无人机对传感器的配置要求也不同。

    导航系统向无人机提供参考坐标系的位置、速度、飞行姿态,引导无人机按照指定航线飞行,相当于有人机系统中的领航员。无人机载导航系统主要分非自主(GPS等)和自主(惯性制导)两种,但分别有易受干扰和误差积累增大的缺点,多种导航技术结合的“惯性+多传感器+GPS+光电导航系统”将是未来发展的方向。

    不同用途的无人机对动力装置的要求不同,但都希望发动机体积小、成本低、工作可靠,对于油动工业机来讲涡轮将取代活塞成为无人机的主力动力机型,对于电动消费机来讲,太阳能、氢能等新能源电动机有望为小型无人机提供更持久的生存力。

    数据链传输系统是无人机的重要技术之一,负责完成对无人机遥控、遥测、跟踪定位和传感器传输,上行数据链实现对无人机遥控、下行数据链执行遥测、数据传输功能。随着机载传感器、定位的精准程度和执行任务的复杂程度不断上升,未来在全天候要求低的领域可能还将出现激光通讯方式。

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  • 越来越多的视频监控要求高清化的视频,...包括光学传感器Sensor(核心技术是更高像素、更低照度、更低功耗等)、SOC芯片(核心技术是更强大的运算能力、更好的4A控制能力、更低功耗、更丰富的外设接口等); 2、是...

    越来越多的视频监控要求高清化的视频,不仅在于与AI的结合,普通的视频监控未来趋势也一定是往高清的方向发展。高清的关键技术需要从高清方案的各个环节来进行分析。下面我们就来看一下监控高清化的技术。

    1、是前端IPC的芯片技术

    包括光学传感器Sensor(核心技术是更高像素、更低照度、更低功耗等)、SOC芯片(核心技术是更强大的运算能力、更好的4A控制能力、更低功耗、更丰富的外设接口等);

    2、是前端IPC的编码算法技术

    目前主流是H.264,分别有HP、MP、BP三个等级,就目前的高清码流来讲,对传输系统和存储系统所耗资源都很大,还需要进一步提高编码压缩比,同时,需要进一步提升编码压缩的图像质量(包括滤波、降噪、强光抑制、宽动态等等)。

    所以,这就需要更先进行算法,整个行业正期待H.265算法的商用,H.265就是这解决这一系列问题再出现的,而我们的流媒体播放器也支持H265编码视频的播放;

     

    3、是后端存储和解码技术

    高清视频码流经存储和解码之后,实时观看和历史回放的图像效果,这是用户最关心的,图像的质量好不好,流暢度好不好,用户能够主观评判出来。这就涉及嵌入式软件和硬件技术、存储文件系统设计、网络传输技术、逆编码技术等等。

    总结来说,当前阶段高清正在快速提升覆盖市场的阶段,关键技术还在于清晰度和码流,同样的码流能否达到更清晰,同样的清晰度能否有更小的码流,这在未来仍将是比较大的挑战。

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  • 核心核心关键技术主要包括:网络功能虚拟化(NFV)、软件定义网络(SDN)、网络切片和多接入边缘计算(MEC)。1、网络功能虚拟化(NFV)NFV,就是通过IT虚拟化技术将网络功能软件化,并运行于通用硬件设备之上,以替代...

    5G网络技术主要分为三类:核心网、回传和前传网络、无线接入网。

    核心网

    核心网关键技术主要包括:网络功能虚拟化(NFV)、软件定义网络(SDN)、网络切片和多接入边缘计算(MEC)。

    1、网络功能虚拟化(NFV)

    NFV,就是通过IT虚拟化技术将网络功能软件化,并运行于通用硬件设备之上,以替代传统专用网络硬件设备。NFV将网络功能以虚拟机的形式运行于通用硬件设备或白盒之上,以实现配置灵活性、可扩展性和移动性,并以此希望降低网络CAPEX和OPEX。

    NFV要虚拟化的网络设备主要包括:交换机(比如OpenvSwitch)、路由器、HLR(归属位置寄存器)、SGSN、GGSN、CGSN、RNC(无线网络控制器)、SGW(服务网关)、PGW(分组数据网络网关)、RGW(接入网关)、BRAS(宽带远程接入服务器)、CGNAT(运营商级网络地址转换器)、DPI(深度包检测)、PE路由器、MME(移动管理实体)等。

    NFV独立于SDN,可单独使用或与SDN结合使用。

    2、软件定义网络(SDN)

    软件定义网络(SDN),是一种将网络基础设施层(也称为数据面)与控制层(也称为控制面)分离的网络设计方案。网络基础设施层与控制层通过标准接口连接,比如OpenFLow(首个用于互连数据和控制面的开放协议)。

    SDN将网络控制面解耦至通用硬件设备上,并通过软件化集中控制网络资源。控制层通常由SDN控制器实现,基础设施层通常被认为是交换机,SDN通过南向API(比如OpenFLow)连接SDN控制器和交换机,通过北向API连接SDN控制器和应用程序。

    SDN可实现集中管理,提升了设计灵活性,还可引入开源工具,具备降低CAPEX和OPEX以及激发创新的优势。

    3、网络切片(NetworkSlicing)

    5G网络将面向不同的应用场景,比如,超高清视频、VR、大规模物联网、车联网等,不同的场景对网络的移动性、安全性、时延、可靠性,甚至是计费方式的要求是不一样的,因此,需要将一张物理网络分成多个虚拟网络,每个虚拟网络面向不同的应用场景需求。虚拟网络间是逻辑独立的,互不影响。

    只有实现NFV/SDN之后,才能实现网络切片,不同的切片依靠NFV和SDN通过共享的物理/虚拟资源池来创建。网络切片还包含MEC资源和功能。

    4、多接入边缘计算(MEC)

    多接入边缘计算(MEC),就是位于网络边缘的、基于云的IT计算和存储环境。它使数据存储和计算能力部署于更靠近用户的边缘,从而降低了网络时延,可更好地提供低时延、高宽带应用。

    MEC可通过开放生态系统引入新应用,从而帮助运营商提供更丰富的增值服务,比如数据分析、定位服务、AR和数据缓存等。

    5、前传和回传技术

    回传(Backhaul)指无线接入网连接到核心网的部分,光纤是回传网络的理想选择,但在光纤难以部署或部署成本过高的环境下,无线回传是替代方案,比如点对点微波、毫米波回传等,此外,无线mesh网络也是5G回传的一个选项,在R16里,5G无线本身将被设计为无线回传技术,即IAB(5GNR集成无线接入和回传)。

    前传(Fronthaul)指BBU池连接拉远RRU部分,如C-RAN章节所述。前传链路容量主要取决于无线空口速率和MIMO天线数量,4G前传链路采用CPRI(通用公共无线接口)协议,但由于5G无线速率大幅提升、MIMO天线数量成倍增加,CPRI无法满足5G时代的前传容量和时延需求,为此,标准组织正在积极研究和制定新的前传技术,包括将一些处理能力从BBU下沉到RRU单元,以减小时延和前传容量等。

    无线接入网

    为了提升容量、频谱效率,降低时延,提升能效,以满足5G关键KPI,5G无线接入网包含的关键技术包括:C-RAN、SDR(软件定义无线电)、CR(认知无线电)、SmallCells、自组织网络、D2D通信、MassiveMIMO、毫米波、高级调制和接入技术、带内全双工、载波聚合、低时延和低功耗技术等。

    6、云无线接入网(C-RAN)

    云无线接入网(C-RAN),将无线接入的网络功能软件化为虚拟化功能,并部署于标准的云环境中。C-RAN概念由集中式RAN发展而来,目标是为了提升设计灵活性和计算可扩展性,提升能效和减少集成成本。在C-RAN构架下,BBU功能是虚拟化的,且集中化、池化部署,RRU与天线分布式部署,RRU通过前传网络连接BBU池,BBU池可共享资源、灵活分配处理来自各个RRU的信号。

    C-RAN的优势是,可以提升计算效率和能效,易于实现CoMP(协同多点传输)、多RAT、动态小区配置等更先进的联合优化方案,但C-RAN的挑战是前传网络设计和部署的复杂性。

    7、软件定义无线电(SDR)

    软件定义无线电(SDR),可实现部分或全部物理层功能在软件中定义。需要注意软件定义无线电和软件控制无线电的区别,后者仅指物理层功能由软件控制。

    在SDR中可实现调制、解调、滤波、信道增益和频率选择等一些传统的物理层功能,这些软件计算可在通用芯片、GPU、DSP、FPGA和其他专用处理芯片上完成。

    8、认知无线电(CR)

    认知无线电(CR),通过了解无线内部和外部环境状态实时做出行为决策。SDR被认为是CR的使能技术,但CR包括和可使能多种技术应用,比如动态频谱接入、自组织网络、认知无线电抗干扰系统、认知网关、认知路由、实时频谱管理、协作MIMO等。

    9、SmallCells

    SmallCells,就是小基站(小小区),相较于传统宏基站,SmallCells的发射功率更低,覆盖范围更小,通常覆盖10米到几百米的范围,通常SmallCells根据覆盖范围的大小依次分为微蜂窝、Picocell和家庭Femtocell。

    SmallCells的使命是不断补充宏站的覆盖盲点和容量,以更低成本的方式提高网络服务质量。考虑5G无线频段越来越高,未来还将部署5G毫米波频段,无线信号频段更高,覆盖范围越小,加之未来多场景下的用户流量需求不断攀升,后5G时代必将部署大量SmallCells,这些SmallCells将与宏站组成超级密集的混合异构(HetNet)网络,这将为网络管理、频率干扰等带来空前的复杂性挑战。

    10、自组织网络(SON)

    自组织网络(SON),指可自动协调相邻小区、自动配置和自优化的网络,以减少网络干扰,提升网络运行效率。

    SON并不是新鲜概念,早在3G时代就提出,但进入5G时代,SON将是一项至关重要的技术。如上所述,5G时代网络致密化给网络干扰和管理提出了空前的复杂性挑战,更需要SON来最小化网络干扰和管理,但即便是SON恐怕也难以应付超级密集的5G网络,因此,还需要上文提到的CR(认知无线电)技术来帮忙。

    11、设备到设备通信(D2D)

    设备到设备通信(D2D),指数据传输不通过基站,而是允许一个移动终端设备与另一个移动终端设备直接通信。D2D源于4G时代,被称为LTEProximityServices(ProSe)技术,是一种基于3GPP通信系统的近距离通信技术,主要包括两大功能:

    •Directdiscovery,直连发现功能,终端发现周围有可以直连的终端;

    •Directcommunication,直连通信,与周围的终端进行数据交互。

    在4G时代D2D通信主要仅应用于公共安全领域,进入5G时代,由于车联网、自动驾驶、可穿戴设备等物联网应用将大量兴起,D2D通信的应用范围必将大大扩展,但会面临安全性和资源分配公平性挑战。

    13、MassiveMIMO

    要提升无线网速,主要的办法之一是采用多天线技术,即在基站和终端侧采用多个天线,组成MIMO系统。MIMO系统被描述为M×N,其中M是发射天线的数量,N是接收天线的数量(比如4×2MIMO)。

    如果MIMO系统仅用于增加一个用户的速率,即占用相同时频资源的多个并行的数据流发给同一个用户,称之为单用户MIMO(SU-MIMO);如果MIMO系统用于多个用户,多个终端同时使用相同的时频资源进行传输,称之为多用户MIMO(MU-MIMO),MU-MIMO可大幅提升频谱效率。

    多天线还应用于波束赋形技术,即通过调整每个天线的幅度和相位,赋予天线辐射图特定的形状和方向,使无线信号能量集中于更窄的波束上,并实现方向可控,从而增强覆盖范围和减少干扰。

    MassiveMIMO就是采用更大规模数量的天线,目前5G主要采用的64x64MIMO。MassiveMIMO可提升大幅无线容量和覆盖范围,但面临信道估计准确性(尤其是高速移动场景)、多终端同步、功耗和信号处理的计算复杂性等挑战。

    14、毫米波(mmWave)

    毫米波(mmWave),指RF频率在30GHz和300GHz之间的无线电波,波长范围从1mm到10mm。5G与2/3/4G最大的区别之一是引入了毫米波。毫米波的缺点是传播损耗大,穿透能力弱,毫米波的优点是带宽大、速率高,MassiveMIMO天线体积小,因此适合SmallCells、室内、固定无线和回传等场景部署。

    15、波形和多址接入技术

    4G时代采用OFDM技术,OFDM具有减少小区间干扰、抗多径干扰、可降低发射机和接收机的实现复杂度,以及与多天线MIMO技术兼容等优点。但到了5G时代,由于定义了增强型移动宽带(eMBB)、大规模机器类型通信(mMTC)和超可靠低延迟通信(uRLLC)三大应用场景,这些场景不但要考虑抗多径干扰、与MIMO的兼容性等问题,还对频谱效率、系统吞吐量、延迟、可靠性、可同时接入的终端数量、信令开销、实现复杂度等提出了新的要求。为此,5GR15使用了CP-OFDM波形并能适配灵活可变的参数集,以灵活支持不同的子载波间隔,复用不同等级和时延的5G业务。对于5GmMTC场景,由于正交多址(OMA)可能无法满足其所需的连接密度,非正交多址(NOMA)方案成为广泛讨论的对象。

    16、带内全双工(IBFD)

    带内全双工(IBFD),可能是5G时代最希望得到突破的技术之一。不管是FDD还是TDD都不是全双工,因为都不能实现在同一频率信道下同时进行发射和接收信号,而带内全双工则可以在相同的频段中实现同时发送和接收,这与半双工方案相比可以将传输速率提高两倍。

    不过,带内全双工会带来强大的自干扰,要实现这一技术关键是要消除自干扰,但值得一提的是,自干扰消除技术在不断进步,最新的一些研究和实验结果已让业界看到了希望,但最大的挑战是实现复杂度和成本太高。

    17、载波聚合和双连接技术

    载波聚合(CA),通过组合多个独立的载波信道来提升带宽,来实现提升数据速率和容量。载波聚合分为带内连续、带内非连续和带间不连续三种组合方式,实现复杂度依次增加。

    载波聚合已在4GLTE中采用,并且将成为5G的关键技术之一。5G物理层可支持聚合多达16个载波,以实现更高速传输。

    双连接(DC),就是手机在连接态下可同时使用至少两个不同基站的无线资源(分为主站和从站)。双连接引入了”分流承载“的概念,即在PDCP层将数据分流到两个基站,主站用户面的PDCP层负责PDU编号、主从站之间的数据分流和聚合等功能。

    双连接不同于载波聚合,主要表现在数据分流和聚合所在的层不一样。

    未来,4G与5G将长期共存,4G无线接入网与5GNR的双连接(EN-DC)、5GNR与4G无线接入网的双连接(NE-DC)、5G核心网下的4G无线接入网与5GNR的双连接(NGEN-DC)、5GNR与5GNR的双连接等不同的双连接形式将在5G网络演进中长期存在。

    18、低时延技术

    为了满足5GURLLC场景,比如自动驾驶、远程控制等应用,低时延是5G关键技术之一。为了降低网络数据包传输时延,5G主要从无线空口和有线回传两方面来实现。在无线空口侧,5G主要通过缩短TTI时长、增强调度算法等来减低空口时延;在有线回传方面,通过MEC部署,使数据和计算更接近用户侧,从而减少网络回传带来的物理时延。

    19、低功耗广域网络技术(LPWA)

    mMTC是5G的一大场景,5G的目标是万物互联,考虑未来物联网设备数量指数级增长,LPWA(低功耗广域网络)技术在5G时代至关重要。

    一些LPWA(低功耗广域网络)技术正在广泛部署,比如LTE-M(也称为CAT-M1)、NB-IoT(CAT-NB1)、Lora、Sigfox等,功耗低、覆盖广、成本低和连接数量大,是这些技术共有的特点,但这些技术特点之间本身是相互矛盾的:一方面,我们通过降低功耗的办法,比如让物联网终端发送完数据后就进入休眠状态,比如缩小覆盖范围,来延长电池寿命(通常几年到10年);另一方面,我们又不得不增加每bit的传输功率和降低数据速率来增强覆盖范围,因此,根据不同的应用场景权衡利弊,在这些矛盾中寻求最佳的平衡点,是LPWA技术的长期课题。

    在4G时代已定义了NB-IoT和LTE-M两大蜂窝物联网技术,NB-IoT和LTE-M将继续从4GR13、R14一路演进到5GR15、R16、R17,它们属于未来5GmMTC场景,是5G万物互联的重要组成部分。

    20、卫星通信

    卫星通信接入已被纳入5G标准。与2/3/4G网络相比,5G是“网络的网络”,卫星通信将整合到5G构架中,以实现由卫星、地面无线和其他电信基础设施组成天地一体的无缝互联网络,未来5G流量将根据带宽、时延、网络环境和应用需求等在无缝互联的网络中动态流动。

    责任编辑人:CC

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