移动系统

关键词： 型电脑 膝上型 计算技术 网络

移动系统（精选十篇）

移动系统 篇1

20世纪90年代由微型生物传感设备、智能纺织品、微电子工程和无线通信技术推动产生的移动健康监护系统, 以其具有的数据通信、随时随地传输音视频信号、监测人体重要生命体征等功能, 以及低廉的成本在一定程度上有效地解决了对于老年人和慢性病人的持续的随时随地的健康监护, 受到了研究领域和行业的广泛关注。尤其在近几年, 从简单的脉搏血氧计到复杂的移动心电图, 从指压式测量仪到智能背心, 从基于便携式设备到基于手机平台, 从简单的体征测量到数据采集分析和决策支持, 移动健康监护系统的研究正在飞速发展[6~19]。本文旨在通过对移动健康监护系统的源起、基本原理、主要服务和产品进行研究, 发现当前移动健康系统存在的问题以及未来的发展趋势, 提升移动健康监护系统的性能, 更好地满足用户的需求。

2.移动健康监护系统简介

人体基本生理信号 (如心跳、呼吸、体温、脉搏等) 的低负荷、长时间、连续动态监测技术是家庭和社区医疗中的一类关键技术[20], 而移动健康监护系统就是使用移动计算和无线通信技术实时、连续、长时间的监测这类参数, 并将获得的数据传送给医护人员, 以供医护人员进行分析, 使医护人员能获悉病人的当前状态并做出正确判断, 从而对病人做出正确的处理。

移动健康监护系统是移动健康领域设备的一种, 移动健康通常是指移动计算处理技术、无线通信和网络技术提供体检、保健、疾病评估、医疗、康复等服务。电子健康[21]是医学信息学、公众卫生和商业交叉的新兴领域, 关于通过网络健康服务、传送或加强信息的一系列相关技术。广义来说, 电子健康不仅包括技术研发, 同时还包括通过使用信息通信技术提升本地、区域或全球范围内的心理状态、思维方式、态度、网络协议、全球性思维等方面的健康关护。Joseph Tan[22]指出移动健康的产生是由于信息通信技术自身由有线向无线的过渡和转换, 由电子健康发展而来。从图1中, 我们可以清楚地看到, 随着硬件由最初的小型计算机向手持设备、网络由传统的以太网向4G的发展, 医疗领域也从最初的病人信息系统项目 (即信息通信技术在医疗领域的应用) 到基于网络的电子健康管理、临床、财政、决策支持、专家系统和电子护理领域应用, 再到移动病人的监护和管理。

随着电子健康向移动健康的发展, 也产生了诸如远程健康、远程病人监护以及移动健康监护系统等新的领域。根据世界卫生组织[23]、Eysenbach[21]、Pravin Pawar[24] 等对电子健康、远程医疗、移动健康和移动健康监护系统的定义, 笔者认为, 远程医疗是电子健康的一部分, 因为电子健康同时还包括健康信息网络、电子健康记录等内容 ;远程医疗涉及的内容包括远程医疗会诊、远程医学教育、建立多媒体医疗保健咨询系统等内容, 所以, 移动健康仅为远程医疗的一种;而移动健康监护系统是移动健康领域的设备之一。

3.移动健康监护系统的基本原理

移动健康监护系统主要由体域网 (Body Area Networks, BAN) 和后端系统 (Back-End System, BESys) 组成 (如图3所示) 。

3.1 体域网 (Body Area Networks, BAN)

体域网是一个由多个不同功能的传感器和移动基本单元 (Mobile Base Unit, MBU) 组成的通信设备网络, 分布在身体周围, 用来采集与健康相关的数据并进行简单的显示、存储和分析处理, 从而为用户提供移动健康的服务。

(1) 传感器主要分为穿戴式传感器和植入式传感器两种, 主要功能是实时测量和收集人体重要的生理参数, 如心率、血压、体温和表温、血氧饱和度、呼吸频率和心电图等。针对不同的生理参数, 采用不同的传感器, 如血氧饱和度的测定是由血氧探头传感器来获取的, 血压值的测量则是通过无袖带测量方法, GPS系统等。

(2) 移动基本单元 (Mobile Base Unit, MBU) 是一个宽泛的概念, 一般是指应用在PDA或智能手机上的功能程序。其主要功能包括以下三个部分 :1信号处理传输。传感器通信控制信号单元便捷的聚合处理来自身体各部位的实时生理数据, 将数据传输到中心处理单元 ;2信号初步分析处理。中心处理单元拥有巨大数据容量和强大分析能力的服务器群, 可提供数据初步分析、处理、挖掘等能力 ;3信号查询和显示。诸如PDA、智能手机等移动终端通过连接中心处理单元接收和显示数据分析评估结果及其反馈。

(3) 体域网内部通信机制。一些传感器可以直接向移动基本单元传输信号, 而其他的一些传感器则需要利用有线或无线连接向移动基本单元传输信号。常见的无线通信技术标准包括IEEE802.15 (无线个人局域网工作组) 的IEEE802.15.1 (Bluetooth) 和IEEE802.15.14 (Zigbee) 两个标准, 以及infrared (Ir DA) 等 ;常见的有线通信网络包括传导性纺织材料、有线电缆等[24]。其中Bluetooth和Zigbee两种技术标准以其低成本、低复杂性、低能耗等特点, 成为移动健康监护系统BAN通信最常见的技术标准。

3.2 后端系统 (Back-End System, BESys)

在移动健康监护系统的架构中, 后端系统是指后端系统服务器、专业护理人员、医疗中心、数字健康记录系统等设备和平台, 这些设备和平台或者专业护理人员根据多项数据进行进一步分析、处理或综合评估, 为移动健康监护系统的使用者提供相应的健康预警、即时咨询和诊断建议等。

3.3体域网与后端系统的通信机制

体域网与后端系统的通信采用的无线技术主要包括针对于广泛地域的低带宽高时延的无线广域网技术 (WWAN) ;局部地域的高带宽低时延的局域网技术 (WLAN) , 如Wi Fi ;提供相对低带宽的移动手机网络, 如GSM、2.5G (如GPRS) 、3G (如UMTS) 、4G等。

4.移动健康监护系统主要的项目和产品

移动健康监护系统可以给使用者带来更大的灵活性, 使用者可以不受时间、地点的限制, 随时接受监护中心提供的基本生理参数 ( 包括心电、体温、血压、血糖和呼吸等 ) 监护、日常健康咨询以及在紧急情况下获得及时救治。将移动通信技术应用于远程医疗的研究在国外开展得比较早, 欧美等国家是在20世纪90年代在2G数字移动网络刚投入运营时即开展了相关研究。

其中涉及移动健康监测的项目有 :美国剑桥MIT多媒体实验室的Live Net研究项目 [25] ;欧盟财政支持的AMON[26]、My Heart项目 [27~30] 等。此外, 在美国哈佛大学[31]、中国科学院[32]等也进行了关于移动健康监护的研究。而一些企业诸如Microsoft[33]、Vivometrics[34] 和易特科[35] 等公司也在进行相应的研究开发工作, 如Microsoft公司正在其Health Gear项目中开发能对睡眠呼吸暂停进行监护的设备等。表1中列出了一些主要的移动健康监护系统。

对表1中的移动健康监护系统进行分析, 不难发现, 其监测的主要生理参数包括心电图、血氧饱和度、心率、肌动电流图、血压、体温、姿势以及光学体描记术等。

大部分的 移动健康 监护系统 用于普通 的健康监护 ( 如老年人、 慢性病人、 康复病人等) , 如基于GPS/GPRS远程医疗监护报警系统、WEALTHY、MERMOTH、Human++、Lifeshirt等, 也有部分系统适用于特殊环境或特殊疾病的监测, 如Life Guard是由加利福尼亚大学和美国宇航局共同研发的用于极端环境下 (太空或行星) 的身体健康状况监护 ;而欧盟第五框架的AMON项目和Microsoft开发的Health Gear则是针对于睡眠呼吸暂停的监测 ;此外还有些系统是针对于帕金森和癫痫病人、心血管病人、妊娠高血压等的监测。

5.存在的问题

移动健康监护系统目前仍然存在一些问题, 这些问题对移动健康监护系统的广泛应用带来了挑战, 在一定程度上影响了移动健康监护系统的高效性、可靠性和安全性, 这些问题主要包括以下几个方面 :

5.1 电池技术和电源选择

对于移动健康监护系统来说, 电池供电比交流电直接供电更适用, 更安全, 更能满足医疗仪器对于安全性的要求。但是电池的电量消耗和电池的尺寸大小是当前该系统遇到的最大技术问题, 并已经成为系统性能提升的瓶颈所在。在当前的移动健康监护系统中, 多采用锂电池供电。虽然锂电池具有诸多优良特性, 但由于其自身化学反应原理的限制, 在使用过程中存在过流、过温、过压和过度放电的问题。另一方面, 移动健康监护系统在实时传输数据和后处理数据时均会消耗大量的能量, 无疑要求电池的容量越大越好, 但电池的容量与电池的尺寸以及电池的辐射性具有正比关系, 这就要求系统在功耗与动态、安全性与便携性之间取得相应的平衡。

5.2 传感器的微型化和效率

普遍来说, 目前移动健康监护系统使用的生物传感器趋向于大规模化, 有些传感器有可能需要特定的姿势或芯片植入来采集准确的数据。这就需要进一步研发可穿戴的纺织品类传感器, 进一步提升传感器的效率和微型化。

5.3 个人的信息安全

移动健康监护系统传输的描述病人健康状况的数据是否具有法律效应还有待进一步论证。这些数据作为病人的隐私, 应当充分保证安全, 除了系统的使用者和监护医师之外, 不应该将收集到的数据泄露给任何人。因此需要合适的加密和认证机制来确保所有传输数据的安全性。但是, 目前的加密和认证机制越复杂, 其数据传输的速度相对越慢, 这势必会对移动健康监护系统数据的实时性造成影响。

5.4 质量控制和数据可靠性

由于移动健康监护系统的质量和可靠性可能对患者、操作者及周围人员带来危险和伤害, 因此移动健康监护系统对于人和医疗设备的干扰 (如辐射) , 由于信息通信技术的限制导致的数据传输的延迟性和不完整性都是当前系统存在的问题。

5.5 标准化问题

无线医疗监护系统涉及到大量生命信号获取、表达、传输和存储, 生命信号和医学数据的标准化是一个关键。同时, 无线医疗监护系统作为医学仪器连接到HIS、PAc S、EMR和LIS等多个信息系统, 也需要解决标准化问题。

6.移动健康监护系统的发展方向

由于移动健康监护系统要求连续监测各种生理参数, 做到无创、正确、稳定、尽可能少的不适感以及无过敏反应的发生, 同时还要求系统能够将这些生理参数进行分析、处理以及存储, 还能够及时地反馈给医疗中心或专业监护人员得到相应的咨询指导和建议, 因此, 国内外对于该系统未来发展方向主要集中在五个方面 :

6.1 生命体征采集新技术

当前移动健康监护系统采用的生命体征采集技术, 在一定程度上会给使用者带来一些的不适感和过敏反应, 如长时间心电贴片电极造成的皮肤瘙痒不适、过敏红肿 ;而且系统的稳定性和准确性还有待考究。因此未来的健康监护系统首先应当研究生命体征采集的新技术, 主要包括对于生命体征采集机制和采集过程中用户的舒适度的研究, 尽可能做到在连续监测各种生理参数的同时, 保证用户的舒适度。

6.2 新型传感器的研制

随着移动健康监护系统的发展, 其所需要采集的生命体征会逐渐增多, 但是目前现有的移动健康监护系统的传感器, 大多数只支持一到两种生命体征的采集, 远远不能满足健康监护的需求。因此, 不仅需要将现有传感器进一步微型化、集成化, 用一个传感器就能提取多种信息, 以减少传感器的数量 ;同时还应当开发新的传感器, 如开发能长期使用的基于生物效应的传感器, 或直接提取生化信息的传感器等。

6.3 提高分析技术的实时性和综合性

移动健康监护系统的可靠性和可行度取决于系统对所采集的数据进行实时分析和处理的能力。目前大多数的移动健康监护系统仅能对采集的数据进行单项数据的简单分析和处理, 而且由于传输网络的原因存在一定的延迟性。未来的移动健康监护系统应当提高分析处理能力, 研究开发多参数与病理生理间的相互关系及特征参量提取技术, 实现多参数的综合分析 ;建立数据知识库, 研究开发系统自学习能力, 避免漏检、误判、错定等弊病, 真正实现专家辅助功能。

6.4 关注监护领域空白点和薄弱环节

目前的移动健康监护系统虽然可以监护脉搏、血氧饱和度、心电图等多项生命体征, 但是在监护领域仍然存在不少薄弱环节甚至是空白点。如对于生理功能的监测十分薄弱, 包括对于新陈代谢、呼吸功能、肝功能的监测等。同时, 目前移动健康监护系统对于数据的采集主要为“参数监护”, 即对某些指定的生理参数进行连续监测和自动分析, 而目前所能获取的自动连续监测的参数也极其有限。因此, 在进一步研究开发参数自动连续监测的同时, 还应当研究非参数检测技术, 如烫烧伤病人皮肤伤情监测、术后病人伤口愈合情况监测等。

6.5 实现“监”与“护”的统一

移动执法系统技术方案 篇2

移动执法系统技术方案

移动执法系统借助移动终端为环境执法提供工作现场平台支持，充分利用环境信息资源，以移动通信网络为依托，以多种方式将现有的环境信息资源实时便捷地提供给移动执法人员，为其处理各项业务提供及时准确的依据；移动终端直接与执法业务系统互联，实现现场执法信息及时上报、及时处理，提高环境执法的工作效率和准确度。

（一）移动应用系统功能（1）查询功能

可快捷检索出关注的污染源企业，并可查看其静态信息及动态信息，辅助现场执法。静态信息包括企业“一厂一档”信息，动态信息包括污染源在线监测的实时数据、历史数据、超标数据、总量数据。

（2）现场执法

用户通过“污染源总览”列表，快捷检索出污染源，并进行询问笔录、监督性检查单、现场检查、现场通知的填写，有需要可进行立案申请。

系统可新建和查询询问笔录、监督性检查单、现场检查、现场通知表单和立案申请书，并能进行拍照、录像、录音取证，支持文件的批量上传。

（3）专家支持

系统为用户提供法律法规、自由裁量、经典案例、检查记录及风险源、危险品的信息查询，信息可与中心管理系统同步更新。

（4）移动办公

包括消息管理、通讯录管理和在线审批，用户可通过“我的任务”和“我的消息”查询未处理的消息和待办任务，消息和待办工作以列表显示。通过消息管理可查询消息的详细内容，包括发送时间、信息类型、具体内容及处理状态（已读、未读）。通讯录信息包括姓名、单位、部门、手机号码、电子邮箱、办公地址，可按姓名、单位、部门快速查询，并支持直接排号。信息可与中心管理系统同步。用户可以通过在线审批功能处理信访、建设项目审批、接收公文、收文办理工作。系统可按待办信息和已办信息分类查看具体内容及办理流程。

（5）系统管理

系统登录：所有用户基于统一界面，实现对登录用户和密码的验证，限制非法访问，保证整个系统的安全。特别具有设备审核功能，只有经过设备序列号(每台PDA都具有唯一的编号)认证的PDA 才能连接到服务端查询数据。支持离线登录和在线登录方式。

数据同步：移动端与中心端数据同步更新，同步信息包括通讯录、企业一厂一档、专家支持信息。系统自动显示数据同步更新情况。

密码修改：用户可以对自己的密码进行修改，密码与中心系统同步更新。

系统配置：可对服务器的地址、访问端口、本机文件存放位置、本机IMIN号查询，并能对服务器地址、端口和文件存放位置进行修改。

版本管理：当软件版本有升级时，系统在用户登陆时主动提示，用户可以根据自己需要更新软件。

（二）中心管理系统功能（1）数据整合服务

通过数据整合服务，可与环保数据中心或污染源在线系统、环境质量系统、LIMS系统等在线监测系统进行数据整合，实现移动端的实时数据监测、历史数据查询、超标数据查询，和一厂一档的信息管理（需要各系统提供接口支持）。

（2）移动应用接口

按用户权限为移动端系统提供的实时数据监测、历史数据查询、超标数据、和“一厂一档”等查询功能的接口服务，并通过数据整合服务从其他系统中获取数据。

（3）用户及终端管理

为了用户的数据保密，系统可将用户名、密码与手机绑定。智能终端锁定服务自动检测中心端是否对本机进行锁定，一旦中心端对本机进行了锁定，则整个手机和本系统不能使用（除非重新安装手机系统）；用户手机丢失或损坏时，系统自动锁定手机通讯卡状态，使其它人员不能使用手机并获取信息。

（4）权限管理

为了系统安全，可对用户权限进行管理，包括各移动端应用功能的查询、上传、下载、更新等操作权限管理。权限可与其他系统进行整合。

（5）稽查管理

通过GPS定位+GIS地图，领导可查询一线执法人员所在位置信息、行动轨迹信息。能够根据信息中心位置指示信息在电子地图上显示执法人员位置，接受监控中心的调度管理和跟踪。

（6）版本管理

系统对移动端的应用软件版本可进行管理，包括APK安装包上传，历史版本查询，为登

陆系统的客户端提供新版本安装包的下载服务。

（三）环境地理信息功能

环境地理信息应用功能将涵盖所有环境信息进行环境 “一张图”式的分类专题图层展示。全辖区的环境状况将一览无余地展现于管理者面前，真正实现环境管理部门对全辖区进行全方位、无盲区的环境安全监管。

（一）GIS平台基本功能

根据系统的总体架构和对地理信息平台的需求，本系统在功能设计上至少包括以下内容： 实现环境功能区专题信息、污染源专题信息、风险源专题信息等其他环境专题信息空间分布的查询，并在地图上直观地展示。

搜索定位：帮助用户通过环境要素的名称关键字在地图上快速找到需要的信息，并显示其名称、地址/位置、类型等属性信息。

周边查询：帮助用户在地图上找到指定功能区或指定点位周边的环境要素信息，并显示所查询环境要素的名称、地址/位置、类型等信息。

地图标注：帮助用户在地图上临时添加标注信息，并对添加的标注信息进行编辑和删除；支持文字、点位、线路、区域标注；

地图测量：帮助用户在地图上测量两地点之间（直线或折线）的距离或指定区域（规则或不规则）的面积；

地图截图：帮助用户对地图上指定区域的显示内容进行记录、保存，以备存档查询，指定区域支持矩形方式截图；

图层管理：包括底图切换和环境图层管理。

地图图例：帮助用户认识地图上各环境要素的种类、类型、等级等；

视图调整控制：实现对地图进行上下左右移动、快速返回全图、分级放大缩小、拖动地图等功能以帮助用户对当前可视地图区域进行调整；

鹰眼（缩略图）：帮助用户快速了解当前视图区域在整个地图范围中的位置；或通过鹰眼（缩略图）内矩形框的拖动帮助用户快速调整当前视图区域；

地理坐标：帮助用户了解地图上指定位置（鼠标）的经纬度坐标值； 地图比例显示：帮助用户了解当前可视地图与实际地形的大小对比情况；

（二）地图要求

全辖区1:10000，中心城区1:2000。

（三）环境专题图

实现污染源专题信息、风险源专题等其他环境专题信息的管理，包括信息的增加、删除以及详情的修改、查询等功能。治理设备运行监管子系统

治理设备运行监管将实现对治理设备运行状态数据和操作日志数据的实时采集，并通过3G或互联网上传给平台，通过平台的智能判断，对设备运行状况进行监控和分析。

（一）现场采集

现场采集设备采集监测设备的运行状态、设备状态、监测数据，操作日志等，并把这些源数据按照预先设置的格式和频率上传，为设备运行监管系统提供用于监控和分析的数据来源。

（二）数据分析

设备监管系统提供数据的趋势分析，分析中能够增加水质和烟气行业规则判断，如烟尘，烟气的含量跟氧气关系，COD与浊度及溶解氧的关系等等，当曲线不满足这种关系时，会自动提示可能故障或者异常，供相关人员进一步调查确认。

（三）状态报警

现场设备信息，故障和超标等信息应能够实时显示在监测界面，同时，当数据或者状态异常时，系统声光报警，提示值班人员，同时可以设置短消息来发送给相关人员，以便他们及时确认和处理。

系统对报警分类，定义优先等级，严重报警优先处理。可设定等级报警，通过短消息发送到指定负责人手机上，通知其关注。

（四）GIS展示

卫星移动天线系统（续） 篇3

车载卫星天线系统是车载的单向通信或双向通信的卫星通信天线，可与单颗或多颗Ku频段卫星通信的车载天线系统。

在运动中接收卫星信号的车载天线为“动中通”；在静止状态自动寻星，接收卫星信号的车载天线为“静中通”。

美国卫星通讯公司RaySat的SpeedRay3000车载卫星天线，可置于汽车顶部，支持卫星高速上网并能随时随地接收卫星电视信号。

1．车载卫星天线

车载卫星天线解决了各种地面载体在移动中实时高频宽带大容量不间断地传递语音、数据、动态图象、传真等多媒体信息的难题，是通讯领域的一次重大突破。

车载卫星天线工作环境恶劣，天线高度、功耗、天线重量都受到限制，因此，在天线方案的选取中，采用高效率变焦距椭圆波束天线，以降低天线高度；天线反射面采用碳纤维材料成型，并采用了天线碳素或玻璃钢加罩设计，以减轻重量和降低伺服功耗。如图6所示。

2．车载卫星天线组成及功能

（1）天馈系统

由等效0.35～1．2米椭圆波束天线和宽带TE21模馈源系统组成，它的主要任务是接收和发射通信载波。

（2）跟踪接收系统

跟踪接收系统由LNA、跟踪下变频器和跟踪接收机等组成，它的主要任务是为伺服控制系统提供天线在仰角和方位角两方向偏离卫星的二路误差信号，经过环路调整后，使天线能始终跟踪卫星目标。

（3）天线伺服控制系统

载车在行进中可能遇到各种路况，包括崎岖路面造成的车体颠摇和振动冲击；隧道、桥洞、树林、山体遮挡造成电波的中断等，都是静止接收站不会遇到的工作条件。

（4）天伺系统的功能

①载车在不同方向、不同坡度的路面行驶，天伺系统的跟踪方位范围在0～N×360°、俯仰范围在0～90°；

②载车在各种不同路况下行驶，伺服系统对路面和车速共同造成的载车颠摇与冲击的隔离度大，保证天线始终指向卫星；

③遮挡消失后伺服系统再捕信号的最大捕获时间小。载车进入信号中断区域后，伺服系统无信号跟踪卫星、通信中断；载车离开中断区，信号恢复后，立即恢复通信。伺服系统重新使天线主波束对准卫星的最大捕获时间短；

④信号中断后天线指向的记忆功能。经过短时间的电波中断后，天伺系统不需要重新捕获，即可恢复通信；

⑤天伺系统的跟踪精度，选择跟踪精度≤1/8天线波束宽度；

⑥能耐受车型、车速与路况共同造成的冲击震动环境。

3．车载卫星接收系统主要特性

（1）机动性强

可实现动态中不间断宽带多媒体通信，具有很强的灵活性和机动性。

（2）接收信号能力强

可以通过任何一颗地球同步卫星或空中平台，超越时间和空间的限制，实现点对点、点对多点的移动卫星多媒体通信，并能迅速将移动载体中多媒体数据瞬时传到世界各地或接收世界各地的多媒体信息。

（3）保密性强

采用数字信息加密、用户加密和线路加密，增强了安全性和保密性。

（4）抗干扰能力强

采用先进的跳频、前向纠错、扩频技术，增强抗干扰能力。

（5）信息容量大

集动态图像、语音、数据、传真于一体，带宽可达广播级，完全满足不同用户的需要。

4．车载卫星天线系统主要性能技术标准，如表2车载卫星天线系统主要性能技术标准所列。

5．车载卫星天线系统应用范围

（1）移动载体多媒体卫星通讯系统

用于在移动的汽车、轮船、火车、飞机上实现实时高频宽带多媒体通信联系及接收新闻等电视节目，很好地解决了各种条件下的电视、通信保障难题；可以对远离中心地方的现场情况一览无余，并实时进行指挥调度和处理。

（2）电视移动转播系统

直接将摄制的新闻实时地通过动中通发射到任何一颗地球同步卫星，再传到世界各地，充分体现了新闻的及时性和灵活性，很好地解决了马拉松竞赛、战地采访、实时直播、大型运动会、抢险、抗洪、救灾等电视主题实时移动转播的难题。

（3）运动中不间断网络中心

该系统不需要任何电缆或光缆就可实现车、船等载体在移动中通过卫星实现不间断电视传输、通信传输，实现有线和无线接入。该系统还可用于突发事件移动指挥中心、通信中心、调度中心、实时数据采集、处理、传输中心等。

（4）商用移动卫星通信系统

实时将车内外监控的所有图象、语音信息迅速地传送给指挥监控中心，实时不间断地保持与监控中心图象、语音数据、传真等双向联系。

（5）部队移动卫星通信系统

用于部队训练场，特别是战场等场所实时不间断地实现多媒体通信，使指挥中心迅速作出正确有效的决策。

（6）消防灭火卫星通信系统

可以将火灾现场情况实时地通过卫星传送到指挥中心，对火灾现场有效地监控立即作出正确的判断和指挥等等。

6．车载卫星电视天线系统

中国军工、航天和科研单位研发的多种车载卫星通信系统，已应用在部队通信、航空测量、航天探测、公安消防等事业，民用的已应用在电视直播、电视转播、电视传输、救灾测量、探矿考古、野外作业等领域。如图7超薄的车载天线所示。

中国航天科技集团公司重庆巴山仪器厂生产的一种军民两用的车载卫星天线系统———动中通，达到国际先进水平。

该动中通系统集图像、话音、数据、传真于一体，可在移动中接收卫星电视，并可双向传送数字保密电话1路、语音电话4路、数据1路、数字G3或G4传真1路、视频2路、可视电话1路。

该动中通系统是能够在移动中实现连续不间续宽带多媒体通信的系统；可在移动中实现不间断窄带通信，能超越时间和空间的限制，迅速将移动载体中的多媒体信息瞬时传输。

该系统可实现点对点、点对多点、点对主站的移动卫星通信，大大提高用户在移动过程中的通信能力，满足各种应急通信系统移动条件下通信的需要。

该系统在一级路面上最大行驶速度为100公里/小时，通信传递速率可达2至5兆比特/秒。该系统还可装备车辆、坦克、装甲车等军事车辆，如图8、图9所示。

7．动中通车载卫星电视接收系统

（1）动中通车载天线

动中通车载天线是车辆在运动中接收卫星电视和进行多媒体通信的天线。动中通车载天线主要适用于室外通信作业、军事系统野外作业车辆以及相关部门野外工作车。该天线需具有小型、携带方便、操作简单等特点。

①通信能力强：可以通过任何一颗地球同步卫星或空中平台，超越时间和空间的限制，实现点对点、点对多点移动卫星多媒体通信，并能迅速将移动载体中的多媒体数据瞬时传到世界各地和接收世界各地的多媒体信息。汽车在高速公路上车速大于140Km/h（移动电话由于多普勒效应不能通信）；坦克训练场路面行驶速度大于60 Km/h时，“动中通”仍能实时通信，图象4级以上。

②保密性强：采用数字信息加密、用户加密和群路加密，增强了安全性和保密性。

③信息容量大：集动态图像、语音、数据、传真于一体，带宽可达到2M～78M，完全能满足不同用户的需求。

④隐蔽性好：内藏式天线0.35～2.4m，保证机动性通信传播的隐蔽性。

主要技术指标

对星精度：≤0.1°

初始找星时间：≤1分钟

方位跟踪范围：全方位或指定方位

工作范围：卫星信号服务区

工作频段：C、Ku、Ka频段

通讯码速率：2M～78M

行驶速度：≥100Km/ h

工作环境温度：-45℃～+55℃

平均无故障工作时间：≥3000 h

车载卫星电视天线的自动跟踪系统利用激光制导和卫星姿态测量技术。在车辆移动中清晰地接收卫星电视直播节目，要求天线增益很高，天线的波束就很窄，为高精度实时跟踪卫星，天线中心轴必须始终对准卫星，必须采用姿态测量技术。

（2）天线自动跟踪系统的组成与工作原理

天线自动跟踪系统主要由：陀螺传感器、激光陀螺仪、16bit CPU的单片机、伺服系统（包括伺服驱动器和伺服马达）、横置偏馈或椭圆偏馈卫星接收天线、卫星电视接收机、电压/频率（V/F）转换模块、GPS接收机模块等组成。

①陀螺传感器：测量汽车行驶的航向角。陀螺传感器具有体积小、重量轻、功耗低、启动快等优点；随机漂移小（<1°/h），动态范围在±60°/s，标度因子误差<2%；能对陀螺传感器输出的汽车航向角变化的角速率进行积分，可得到汽车行驶中的航向角变化量，还可由CPU处理对数据进行编程。代表产品：俄罗斯的全固态光纤陀螺传感器，美国的微电子机械系统（MEMS）的惯性陀螺传感器。

②激光陀螺仪：测量卫星天线俯仰角和横滚角变化量的传感器。激光陀螺仪以NMEA格式，通过RS232串口提供俯仰角、横滚角和航偏变化量的输出。激光陀螺仪具有响应快速，最高可达20Hz，响应时间为0.1s，航向精度为±0.5°，分辨率为0.1°，倾斜角(俯仰、横滚)在±40°，精度为±0.1°。激光陀螺仪可在恶劣环境下长时间工作。代表产品：美国霍尼威尔、利顿、斯佩里等公司的激光陀螺仪。

③伺服系统：伺服驱动器和伺服马达。驱动器由微处理器来控制所有功能，并产生供逆变器专用的可调脉冲宽度PWM输出的ASIC芯片，用ASIC的输出来控制IGBT逆变器。应用模块能同时进行单轴或多轴控制。全数字化可以消除模拟量控制存在的漂移，还能承受启动时负载的冲击。伺服马达可线性控制、角速度控制、拉伸速率。代表产品：英国CT公司的微型交流无刷伺服马达和伺服驱动系统

④GPS接收机模块：测量汽车当前经纬度定位坐标。可控航向角范围在0～360°，俯仰角的范围在0～90°。

陀螺传感器长时间工作会有零点漂移和随机漂移，并会产生累积误差，影响天线的跟踪精度。GPS模块每隔一两个小时后就要用GPS给出的汽车当前经纬度定位坐标；同时根据卫星电视接收机输出的自动增益控制（AGC）信号来校正一次天线的位置，修正它的误差并重新对准卫星。

如果汽车行驶在隧道、高层楼群、高架桥下以及密林等地段时，信号遮挡会使GPS定位失效，引入更大的误差。这时就要采取推算定位（Dead Reckoning）进行自律导航。有了GPS给出的汽车当前经纬度定位坐标，再利用同步卫星轨道的坐标，通过计算公式就可以推导出卫星天线应保持的航向角和俯仰角。

（3）单偏置抛物面天线

单偏置抛物面天线的馈源及其支撑遮挡最小，有较大的焦距直径比f/D，天线的纵向尺寸变大，短径降低，降低天线旁瓣电平和改善馈源的极化辐射电平。横向安装在汽车顶上有利于降低整体高度，折叠式设计可减小阻力，便于汽车行驶。

整个系统的初始化条件是以激光陀螺仪数据的输出为最高级别中断，并选择最高响应频率20Hz串行输出俯仰角和横滚角的变化量，来保持与陀螺传感器测量到的航向角变化量同步，经单片机中的CPU处理后以20Hz频率驱动伺服系统，控制天线转动方向使天线中心轴始终对准卫星，实现实时跟踪。

卫星电视接收机输出的AGC模拟信号，经V/F模块转换成频率后送单片机，以50ms定时中断的单片机开始对V/F输出的频率计数，当信号最大时，表示又重新捕获到卫星。

天线自动寻星以二种方法交替进行：

程序跟踪———将卫星轨道预报的数据（卫星的方位角和仰角随时间变化的数据）和从天线角度检测器来的天线位置的角度值一并输入CPU，CPU对这些数据进行处理、运算、比较，得出卫星轨道和天线实际角度在标准时间内的角度差值，将此值送入伺服系统驱动天线，消除角误差。通过不断地比较、驱动，使天线一直指向卫星。

自动跟踪———根据天线接收到的卫星所发的信标信号检测出误差信号，驱动跟踪系统，使天线自动地对准卫星。由于卫星位置受影响因素太多，无法长期精确预测卫星轨道，故目前一般以自动跟踪为主，程序跟踪为辅的方式。按跟踪原理分类，民用自动跟踪可采用步进式跟踪、圆锥扫描和单脉冲跟踪等三种方式。图10所示为漂亮的车载天线———动中通。

（4）北京赛锦诺电子公司的动中通车载天线 SJN-VTA-05501技术参数如表3所示。

8．静中通车载卫星电视接收系统

（1）静中通车载天线

静中通车载天线是定点接收卫星电视和通信的天线。静中通车载天线主要适用于开车到郊外的旅游者、军事系统野外作业车辆以及相关部门野外工作车。该天线需具有小型、携带方便、操作简单等特点，如图11所示。

天线自动寻星以二种方法交替进行：

程序跟踪———将卫星轨道预报的数据（卫星的方位角和仰角随时间变化的数据）和从天线角度检测器来的天线位置的角度值一并输入CPU，CPU对这些数据进行处理、运算、比较，得出卫星轨道和天线实际角度在标准时间内的角度差值，将此值送入伺服系统驱动天线，消除角误差。通过不断地比较、驱动，使天线一直指向卫星。

自动跟踪———根据天线接收到的卫星所发的信标信号检测出误差信号，驱动跟踪系统，使天线自动地对准卫星。由于卫星位置受影响因素太多，无法长期精确预测卫星轨道，故目前一般以自动跟踪为主，程序跟踪为辅的方式。按跟踪原理分类，民用自动跟踪可采用步进式跟踪、圆锥扫描和单脉冲跟踪等三种方式。

（2）北京赛锦诺电子公司的静中通车载天线

SJN-VSA-0601技术参数如表4所列。

船载卫星电视天线系统

1．船载卫星天线

在舰船上安装自动跟踪同步卫星的船载卫星移动天线，通过在轨的同步卫星C、Ku或Ka频段转发器，接收卫星电视或进行卫星通信。如增加CDMA卫星通信终端，使舰船与陆地构成卫星移动通信专网，整个专网通过卫星通信主站接入地面指挥中心，也可接入PSTN和PLMN。舰船通过该系统与陆地构成高质量、宽频带的多媒体通信，是目前最佳的海上通信解决方案。船用卫星天线系统可以使舰船与陆地构成完整的通信指挥系统，保障海上安全和提高海上作业水平。船用卫星天线系统还可以用于海上各类移动平台，以接收卫星电视和进行卫星通信。图12为船载卫星天线与其他天线。

德国某船载卫星移动天线如图13 船载卫星移动天线所示。

2．船载卫星天线工作原理

船用天线是移动接收卫星电视天线。从结构功能上，可分为稳定系统和自动捕获跟踪系统两大部分。稳定系统是通过传感器、计算机软件、天线驱动机构和步进马达，随时调整天线座姿态，使天线一直处在一个稳定的基础上；自动捕获跟踪系统是根据GPS天线提供的运动物体的实时经纬度、传感器提供的航偏角经计算机运算后，指示驱动器迅速捕获到目标卫星。捕获到卫星后，再通过进行“和波束”极大值判断或“差波束”极小值判断的方法，对卫星进行持续跟踪。船载卫星天线系统工作原理，如图14所示。

3．船载卫星天线系统的特性

（1）捕获时间短：初次使用接通电源后，一般不超过三分钟即可捕获到卫星，收到卫星电视信号。

（2）跟踪精度高：系统采用园锥扫描(conical scanning)差信道跟踪体制，跟踪灵敏度高。

（3）使用寿命长：天线座采用电子倾斜仪作为位移传感器，其使用寿命远高于机械陀螺系统。

（4）使用操作方便：天线已内置GPS系统和电子罗盘，无须外接任何部件。

（5）自动寻星：自动寻星或切换，可在全球海洋范围内接收多数卫星信号。

（6）快速捕捉：初始化后 1s ～ 3s 内即可截获信号，然后进入跟踪接收卫星信号状态。

（7）自动识别：能在频率和位置上准确分辨两颗相邻 2 °～ 3 °的卫星。

（8）即时诊断：可自动诊断、监视设备工作情况。

4．船用天线系统技术参数

北京赛锦诺电子公司的船用天线系统技术参数 如表5所列，稳定系统性能技术参数如表6 所列。

根据船只大小，内河、近海、远洋及卫星场强、卫星服务区等情况不同，船用卫星天线系统的用途也不同，可分为以下多种系列和型号。

SJN-MTA-045系列接收系统，小型船用卫星天线系统，只接收单颗卫星的电视节目，适用于中国南方海域。其技术参数，如表7所列。

SJN-MTA-04502型接收系统，可接收多颗卫星的电视节目。其技术参数，如表8所列。

SJN-MTA-060系列接收系统，中型船用卫星天线系统，只接收单颗卫星的电视节目，适用于中国沿海及江河。其技术参数，如表9所列。

SJN-MTA-0602型接收系统，可接收多颗卫星的电视节目。其技术参数，如表10所列。

SJN-MTA-080系列接收系统，中型船用卫星天线系统，只接收单颗卫星的电视节目，适用于中国沿海及江河。其技术参数，如表11所列。

SJN-MTA-0802接收系统，可接收多颗卫星的电视节目。其技术参数，如表12所列。

SJN-MTA-100系列接收系统，大型船用卫星天线系统，适用于远洋地区。

SJN-MTA-100接收系统，只接收单颗卫星的电视节目。其技术参数，如表13所列。

SJN-MTA-1001接收系统，可接收多颗卫星的电视节目。其技术参数，如表14所列。

火车卫星电视接收天线

在中国，列车上全面推广卫星电视接收系统，已经指日可待了，这将在中国列车发展史上具有重大意义。随着中国直播卫星的发射，火车自动跟踪卫星电视接收，已成为可能。图15所示为德国火车车载天线。1．列车卫星天线系统的特性

（1）列车上的数百万旅客能实时收看到中央电视台节目和各地的卫星电视节目，及时了解国内外大事。

（2）丰富的文艺体育节目，让旅客消除旅途的劳累和寂寞，使列车服务上一个新台阶。

（3）通过自办节目，可介绍沿线各大城市及景点，体现出各条列车线路的不同特色。

（4）为沿线各大企业的产品进行电视广告宣传，开辟列车新的创收渠道。

（5）为火车上实现办公自动化打下基础。

2．火车卫星电视接收天线系统的优点

（1）自动寻星: 自动寻星或切换，在我国疆土范围内可接收多数卫星；

（2）快速捕捉: 初始化后 1s ～ 3s 内即可截获信号，然后进入跟踪接收卫星信号状态；

（3）自动识别: 能在频率和位置上准确分辨两颗相邻 2 °～ 3 °的卫星；

（4）即时诊断: 可自动诊断、监视设备工作情况

3．火车卫星电视接收天线系统的主要技术指标

工作频段： C、Ku频段

天线： 0.6～1.2m

初始找星时间：≤1min

方位跟踪范围：全方位

工作范围：卫星信号服务区

运行时速：≤260Km

环境温度：-40℃～+50℃

平均无故障工作时间 ≥3000h

4．北京赛锦诺电子公司的火车卫星电视天线系统根据用途不同，目前可分为以下两种型号：

SJN-TTA-0701火车卫星接收系统，只接收单颗卫星的电视节目。其技术参数，如表15 所列。

SJN-TTA-0702火车卫星接收系统，可接收多颗卫星的电视节目。其技术参数，如表16所列。

卫星移动双向通信站

卫星移动双向通信站是卫星电视接收、通信发射一体化系统，用于车船等载体。

北京赛锦诺电子公司的卫星通信车载站，天线1.2米。其功能与用途如下：

该站型是一种可移动式卫星通信地球站，提供区域和区域之间、服务中心和区域之间干线中继或机动远距离综合业务传输；可传输话音、传真、数据、视频业务，并提供交换机E1口；可构成地面通信线路的迂回和重要补充链路，具有较强的机动灵活性和越野性，开通快捷方便。

1．系统功能

采用三轴稳定数字平台和圆锥扫描跟踪，实现天线自动搜索、高精度实时跟踪；预置卫星参数、指令切换；宽带、高速传输多媒体信息；可进行广播、电视、数据、图像互视互动、视频点播。

2．应用范围

汽车、海洋、江河、湖泊轮船、海洋渔业、物流监控、银行运钞、军事通信、公安保卫、边防巡逻等。

3．技术特性

小型化、模块化、数字化、高可靠、易维修。

4．技术参数

工作频段：Ku

工作频率：上行 12.25 ～12.75GHz ，下行 14.0～14.5GHz

天线形式：修正卡式 正馈 / 偏馈

跟踪方式： 圆锥扫描

跟踪精度： 0.2°/s

跟踪定位：方位、俯仰

天线工作范围：仰角 0°～80°

方位：± 360°

极化方式：双极化

通信方式：TMD/SCPC/DAMA多址方式

主带小站，可进行点 / 域、点 / 点双向通讯，具有 2～4 路话务，及其它多媒体通讯工作方式。

在不同配置下，可进行非对称方式下行传输，下载文件图像、数据。

在不同配置下，实现自动链接和参数控制的网管，以最佳的时间分配提高信道使用效率。

移动系统 篇4

物联网采用互联网技术实现人与机器、机器与机器相联[1]。移动物联网则采用无线通信技术实现了移动设备之间以及与固定设备的即时信息传递。移动监控系统是移动物联网的重要应用领域之一,其中的移动设备可分为人机交互终端和机器终端,均可实现各自在空间上的自由移动及相互间广义远程信息交互。

本研究提出一种基于Cortex的远程监控移动终端的解决方案。

1基于Cortex的远程监控移动终端控制系统

移动监控系统中人机交互终端一般可直接使用智能手机、平板电脑和笔记本电脑。可移动机器终端则根据实际需求,有不同的机械结构和电路结构。机械结构可归纳为两类,一是行走机构,用以驱动和控制移动机器终端在二维和三维空间的移动和转向; 二是执行机构,用以完成机器终端涉及的具体任务,如采集样本、视觉系统的转向等。

针对可移动机器终端的典型工作需求,笔者提出一种基于i. MX535和STM32F103的通用可移动机器终端控制系统,系统如图1所示。

该控制系统以飞思卡尔i. MX535作为主控制器, 用以实现监控系统顶层控制决策,复杂信息处理、导航、无线数据传输等功能。i. MX535以ARM CortexA8为指令构架,主频1 GHz,通过UART接口,连接GPS导航模块、Zig Bee和GPRS通讯模块; 同时可以通过SDIO接口连接Wi-Fi通讯模块; 可以同时连接两路CMOS图像传感器。另外,通过i. MX535的并行I / O、 I2C总线、I2S总线、USB接口可方便与各类传感器连接。在软件方面,i. MX535具有强大的多媒体信息处理能力,采用NEON单指令、多数据的处理器扩展结构,支持MPEG-4、H. 264基准、JPEG、MP3、AAC等图像格式,可以对H. 264和MP3等媒体编解码提供加速。

该控制系统采用意法半导体STM32F103x E( 增强型) 构成前端控制器,该芯片以ARM Cortex-M3为指令构架,主频为72 MHz,具有I2C、UART、SPI、CAN、 USB等接口总线,可配置80个快速I / O端和3个ADC ( 共计21路输入通道) 。前端控制器承担可移动机器终端机械系统控制、运动及环境信息感知、行走及机械动作执行器控制等任务。

控制系统配置了多类无线通讯功能。其中,WIFI模块RS9110-N-11-03采用SDIO接口与i. MX535互联,采用5 GHz频段,兼容802. 11a /b /g和支持单流802. 11n。 Zig Bee片上系统CC2530采用8051为内核,具有适应2. 4 GHz IEEE802. 15. 4的RF收发器; GPRS模块华为GM323,工作频段 为GSM850 /900 / 1 800 /1 900 MHz,CC2530和GM323均采用UART接口与i. MX535连接。

可移动机器终端的行走部分采用两轮驱动模式, 配合无驱动辅助轮保持机体姿态平稳,通过两个驱动轮的速度差实现移动机器终端转向,驱动电机的正反转控制移动机器终端倒车。本研究采用PMW信号及H桥模块实现对直流伺服电机的控制,PMW信号由STM32F103的TIM1和TIM8定时器提供。系统采用E6B2-CWZ6C旋转编码器检测驱动轮的转速和行程, 旋转编码器的输出脉冲通过TIM2和TIM3计数器接收。

可移动机器 终端的定 位信息通 过Holux SIRF Star III或ENO-6 GPS导航模块确定,它们均可通过串行接口与i. MX535的UART1连接,采用NMEA0183. 22协议传输定位信息。

STM32F103的并行I / O接口输出开关量信号,用以控制电磁执行机构或小型直流电机驱动执行机构完成所需要的机械动作。

除采用GPS外,该控制系统还通过光电、电磁感应等传感器跟踪地面所布置的轨迹特征线,进行精确定位。通过i. MX535的CSI和I2C接口,可以连接两路OV5640彩色CMOS摄像头,CSI接口用以传输图像数据,I2C接口则用以接收控制命令。CMOS摄像头既可以完成环境或目标物的检测,也可以用于轨迹跟踪。摄像头通 过转向执 行机构,可以实现180 ° 旋转。

2移动终端的无线接入方法

在图1所示控制系统中,可分别或同时使用多种无线接入方法,将自身置于无线通讯网络中。

通过CC2530模块,移动机器终端可接入Zig Bee网络以实现300 m距离内无线通讯,这种模式功耗低并可支持大量节点和多种网络拓扑形式,采用IEEE 802. 15. 4通信协议 ( 又称紫蜂协议) ,支持250 kbps ( 全球频段2. 4 GHz) 、40 kbps( 美洲频段915 MHz) 和20 kbps( 欧洲频段868 MHz) 的原始数据吞吐率[2,3,4]。

Zig Bee组网方案如图2所示。其中: 协调器为固定设备,汇聚节点和传感器节点为移动设备。可移动机器终端可作为全功能传感器节点( FFD) 使用,既可传递本体检测的数据亦可传递其他节点发来的数据。 移动终端也可作精减功能传感器节点( RFD) 使用,仅限于向其它节点输出自己检测到的数据。多个可移动机器终端可组成星型、树状和网状3种网络结构,并可通过有线LAN将局部Zig Bee网连接至中央控制服务器,以实现现场数据的集中处理。

通过华为GM323模块,移动机器 终端可接 入GPRS网络。GPRS面向GSM用户,可实现长距离无线通讯,但传输速率较低( 150 Kbps) ,且采用收费机制[5,6]。GPRS网络的接入方案如图3所示。

GPRS通讯中,移动机器终端通过GM323模块成为移动公司的分站( DTU) ,采用动态IP接入互联网, 多个移动机器终端可以与一台数据服务中心( DSC) 组合构成一个分布式数据采集系统。信息数据由现场移动机器终端上传到数据中心,数据中心的命令也可无线送达各个移动机器终端。移动机器终端和数据处理中心基于Socket建立连接,移动机器终端是Socket客户端,数据处理中心是Socket的服务端。 Socket连接有TCP协议和UDP协议之分,移动机器终端和数据中心应使用相同的协议,可通过配置软件进行配置[7]。

移动机器终端通过RS9110-N-11-03 Wi-Fi模块接入Wi-Fi无线网络,传输距离可达到80 m ~ 100 m,使用IEEE802. 11标准,2. 4 GHz频段,可提供11 Mbps带宽,信号较弱时,可自动调整降低带宽以保证通讯的稳定性和可靠性[8]。Wi-Fi网络只需建立热点( Access Point,接入点) ,即可实现设备间的通信。Wi-Fi网络的接入方案如图4所示。

3移动监控系统基于XMPP的通讯

可扩展通讯和表示协议( extensible messaging and presence protocol,XMPP )[9,10]是一种基于SGM子集XML的开放式即时通信协议,用以定义XMPP网络的基本架构和客户端与服务器之间、服务器与服务器之间的信息通信细节。扩展协议是对基础协议的补充, 以适应XMPP在特定领域中的应用。截止到2014年9月底,XEPs已经超过350项。

移动监控系统软件通过XMPP可以完成移动的人机交互终端、机器终端与服务器之间基于GPRS、Wi Fi等异构网络之间的信息通讯。

3.1移动监控系统的XMPP通讯方法

XMPP网络由XMPP实体构成,实体包括协调器、 中心站点、服务器等异构网络的数据服务中心,也包括移动机器终端作为XMPP客户端。基本的XMPP网络由一个服务器和若干客户端构成。基于XMPP-CORE规定,所有通讯数据须通过服务器中转。客户端与服务器基于XML格式交换数据,其基本语义单位为XML节,分为message、presence和iq( Info / Query的缩写) 3类,分别对应“推送”、“发布-订阅”与“广播”和 “请求-响应”机制。XMPP客户端-服务器交互示意如图5所示。

3.2移动机器终端使用的物联网扩展协议

移动机器终端基于XMPP实现客户端-服务器通讯时,需使用XMPP关于物联网的扩展协议。其中XEP-0323描述传感器数据通信的基础框架以及基本数据模型; XEP-0324描述网络的访问控制管理; XEP0325描述控制机制; XEP-0326描述集中器的管理; XEP-0347描述机器终端接入XMPP网络的方法[11,12,13,14,15]。

3.3人机交互终端从机器终端获取数据

人机交互终端请求读取机器终端数据的过程如图6所示。与其对应的XML报文细节如下:

3.4人机交互终端对机器终端的控制

人机交互终端通过向机器终端发送控制命令 ( Control Commands) 来控制机器终端工作,有两种不同的控制模式,具体如图7所示。

( 1) 采用message类的XML节实现简单模式( 请求无需响应) :

( 2) 采用iq类的XML节实现请求-响应模式:

4移动监控系统的应用案例

4.1仓库安全巡检移动机器人案例

一种仓库安全巡检机器人的系统结构图如图8所示。该机器人在图1所示通用可移动机器终端平台基础上搭载了红外温度传感器、离子式烟雾传感器、催化燃烧式气体传感器、电化学式气体传感器和视频摄像头,用以巡检监控化学品仓库中的容器和管路可燃或有毒气体、液体的泄露,以及发现存在高温隐患的部位。

巡检机器人采用蓄电瓶供电,电气及驱动部分采取防爆安全设计,其通过GPS导航和电磁引导方法, 沿事先设计的巡检线路自主行走,通过GPS导航方法定位所发现隐患点的位置坐标,用以对化学品仓库进行巡检。

隐患点的判断有两种方法,一是基于检测数据与标准阈值的对比; 二是基于安全巡检机器人每次途径同一坐标点是检测数据和图像的变化。

安全巡检机器 人的检测 数据和图 像,可通过GPRS和Zig Bee等移动互联网,无线传递至监控中心平台。本研究定义机器人状态包格式和现场控制指令包格式,通过XMPP协议按字节流实现数据的无线传递。视频摄像头通过实时传输/实时传输控制协议 ( RTP/RTCP) ,实现视频数据流的传输。RTP实现实时数据传输,RTCP提供流量控制和拥塞控制,确保数据包可靠传送。通过将RTP和RTCP配合,能以有效的反馈和最小的开销使传输效率最佳化。

4.2电子标签巡检移动机器人案例

电子标签巡检机器人采用通用可移动机器终端平台,搭载超远程电子标签阅读器、光电传感器、视频摄像头,用以盘点仓库货架上对应货物的种类和存在与否,确定货物存放的具体位置,并将巡检结果通过无线网络传输给仓库管理中心服务器。巡检机器人的系统结构图与图8类似。

电子标签读写器采用远睿通IVT920-4A读写器, 通过RS-232与通用可移动机器终端平台中i. MX535的UART接口连接进行数据通信。该读写器采用Intel的Impinj Indy读写器芯片R2000,工作频段920 MHz ~ 925 MHz,具有先进的抗干扰性,通过防碰撞性DRM算法,每秒可处理超过250个标签; 具有超高灵敏度, 读取距离超过12 m。

本研究通过GPS导航、光电传感器和视频摄像头,保证巡检机器人按设定的巡检路径进行巡检,并基于GPS导航、光电传感器和视频摄像头确定货物位置坐标,巡检机器人保持与被检货架相距0. 5 m左右的距离,可以感应到高达10 m的货架顶端的货物箱体的电子标签,并可同时读取多达250个标签的标识数据。 货架上按一定距离间隔,布局定位电子标签,定位电子标签确定了货架的空间位置基准。

5结束语

本研究提出了一种通用可移动机器终端,该终端可采用多种无线网络接入方法。其中: Zig Bee接入方法,支持多个移动终端实现自组网,可基于位置关系以及远近优选数据传输路径; GPRS接入方法不需固定占用无线信道,可融合有线网络和无线网络进行移动终端间超远程数据传输; Wi-Fi接入方法,通过热点模式建立局域无线网络,并可以借助热点与有线网络的连接实现局域无线网络之外的超远程数据传输。该系统采用XMPP的信息通讯模式,不但支持基于Zig Bee、 GPRS以及Wi-Fi同构无线网络数据传递,还可应用于不同接入方法的移动终端在异构移动网络之间的信息通讯。

本研究给出了两个应用实例,通过采用本研究提出的通用可移动机器终端为基本平台,配置相应的扩展器件,构建仓库安全巡检移动机器人和电子标签巡检移动机器人,实现对仓库安全和货架货物的移动巡检。

摘要：针对移动监控系统中无线互联问题,提出了一种基于Cortex的远程监控移动终端控制系统,研究了基于Zig Bee、GPRS以及Wi-Fi的移动终端接入方法,给出了移动终端基于XMPP的信息传输模式,结合具体应用需求,介绍了远程移动监控系统的具体应用案例。应用结果表明,该系统可实现对仓库安全和货架货物的移动巡检。

移动通信系统概述教案 篇5

教学目标：

1、理解并掌握移动通信的涵义及移动通信系统的组成。

2、理解移动通信的工作方式，了解移动通信的发展历程。教学方法：讲授法

情境教学法 教学学时：2学时

教学重点：

1、移动通信系统组成2、移动通信的工作方式

教学难点：

1、移动通信的工作方式

教具准备：微机、投影仪、手机

教学内容：

1、移动通信的涵义

2、移动通信系统组成3、移动通信的工作方式

4、移动通信的发展历程

教学过程：

Ⅰ、组织上课

Ⅱ、复习回顾，引入新课

1、什么是通信？并举例说明

2、什么是通信系统？

3、按收信者是否移动，通信系统分为几类？ Ⅲ、讲授新课：

一、移动通信

1、定义：通信的双方或一方处于移动中的通信称为移动通信。

2、内涵：

1）移动通信是移动体与移动体之间的通信，是移动体与固定体之间的通信。

2）移动体可以是人，也可以是汽车、火车、轮船、收音机等在移动状态中的物体。

3)移动体之间的通信只能依靠无线电传输。

3、解决的基本问题：动中通

二、移动通信系统的组成：

1、组成：移动通信系统一般由移动台（MS）、基站（BS）、移动业务交换中心（MSC）、传输线等组成。

1）移动台（MS）

分类：便携式、手提式、车载式 2）基站（BS）有收发信道盘等组成

无线小区：每一个基站都有一个可靠的通信服务范围，称为无线小区。无线小区的大小，主要由基站天线高度和发射功率决定。

3)移动业务交换中心(MSC)具有一般市话交换机的功能，还有移动业务所需处理的越区切换、漫游等功能。

4)传输线

连接各设备的中继线。MSC到BS之间的传输主要采用微波或光缆等方式。

2、工作方式：

按通话状态和频率的使用方法（工作方式）分类：

1、单工

2、双工

3、半双工

1）单工：收、发交替

同频单工：收发用一个频率 异频单工：收发各用一个频率

2）半双工：一方双工，另一方单工

3）双工：收发同时工作。（最复杂）移动通信用

时分双工：在通信中在不同时刻进行上下行数据传送模式。发送的时候不接收，接收的时候不发送。上下传送数据的时间不一样，但使用的频率是一样的。

频分双工：上下行在不同的频率上发送和接收。

三、移动通信系统是发展历程

1、第一代移动通信系统（1G，1st Generation）出现时间：1980s 系统类型：FDMA（频分多址），模拟话音通信系统 代表性系统

i.美国AMPS(Advanced Mobile Phone System，也称为IS-54)： ii.英国TACS(Total Access Communication System)我国邮电部于1987年确定以TACS制式作为我国模拟制式蜂窝移动电话的标准。2001年关闭模拟网。

讨论：为什么要淘汰第一代模拟移动通信系统？

2、第二代移动通信系统（2G，2st Generation）出现时间：1990s 系统类型：TDMA(时分多址)或窄带CDMA（码分多址），传递话音和低速数据的窄带数字通信系统

代表性系统

i.欧洲的GSM(Global System for Mobile communication)： ii.北美的D-AMPS(Digital AMPS，也称为IS-136)： iii.北美的CDMA（IS-95，Interim Standard 95）

iv.日本的PDC（Personal Digital Communication system）:

3、第2.5代移动通信系统（2.5G，2.5st Generation）出现时间：1996 系统类型

i.TDMA、CDMA（码分多址），中速数据传递的数字通信系统 代表性系统

ii.GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线业务,速率144kbit/s)GSM向WCDMA的演进策略 iii.IS-95B（速率115.2kbit/s）

IS-95向cdma2000的演进策略

4、第三代移动通信系统（3G，3rd Generation）出现时间：2000s 系统类型：FDMA、TDMA和宽带CDMA，传递多媒体业务的宽带数字通信系统

代表性系统

i.欧洲的WCDMA(（Wideband CDMA，宽带码分多址）)ii.北美的cdma2000 iii.中国的TD-SCDMA（（Time Division-Synchronous CDMA，时分-同步码分多址）

四、对两节课的内容进行归纳总结

移动办公系统现状分析 篇6

关键词：移动办公；PDA；核心竞争力

随着互联网和无线网络设备应用的普及，在不同通信环境下相互通信的需求日益强烈。GSM、GPRS、CDMA、3G等多种通信方式以无线通信作为传输手段，以互联网为核心网络，以个人终端作为用户机的无限移动互联系统应运而生，它运用当前移动数据通信领域的最新技术，使用户在移动中充分利用互联网的丰富资源和操作方式，为用户提供多元化的信息服务和消息管理服务。如今，移动电话达到了前所未有的普及程度，个人数字助理(PersonalDigitalAssistant，PDA，现又称PocketPC、HandedPC)、TabletPC等移动设备也为越来越多的人所拥有。这些终端智能设备不仅具备了PC机的某些甚至大部分功能，还具有通信功能和便携性、移动性、操作简单等特点。移动终端设备的快速发展为实现移动办公提供了至关重要的前提条件。

1.移动办公逐渐成为一种趋势

办公自动化(OfficeAutomation，OA)是将现代化办公和计算机网络功能结合起来的一种新型的办公方式，是当前新技术革命中一个非常活跃和具有很强生命力的技术应用领域，是信息化社会的产物。通过网络，组织机构内部的人员可跨越事件、地点协同工作。通过OA系统所实施的交换式网络应用，使信息的传递更加方便快捷，从而实现了办公的高效率。OA系统作为办公承载体，运行着很多公文，而有些公文要求办理的效率性较高。为了进一步地提高公文办理的效率，在任何时间和任何地点进行办公的需求越来越多。

2.移动办公系统将成为提高各级机构办公效率的首选工具之一

基于嵌入式操作系统进行开发的移动办公系统，可以有效改善办公环境和简化机构之间的沟通方式，并可实现远程移动办公，提高工作效率，满足个性化需求。外出人员只要配备PDA设备，就可不受时间、地域的限制通过无线方式接入互联网进行公务处理，完成移动电子审批、移动信息发布、移动个人信息管理等工作。同时，移动办公的方式极大丰富了办公自动化系统的应用内容，提升了办公自动化系统的应用水平。让办公不再局限于办公室，使得工作人员可以随时随地提供更好的服务。

移动办公系统是移动通信、网络技术和桌面OA系统结合的产物，直接体现了人们改变传统桌面OA系统办公观念的需求，是传统OA应用多样化的表现，逐渐成为移动办公领域的研究热点。

3.架构移动办公平台势在必行

随着整个社会信息化水平的不断提高，移动办公在帮助办公人员更加方便地处理大量的日常工作的同时，对于企业的核心竞争力也有着日益重要的影响，而目前的移动办公业务已经不能满足人们的办公要求，因此对于移动办公平台架构的研究是很有必要的。

移动办公平台架构相当于系统实现的核心支撑框架，不但对于系统的可扩展性、可靠性、可维护性和可伸缩性等有着直接影响，而且对于移动办公业务的类型、功能强弱、终端适应能力和实现周期等起着至关重要的作用，因此对于它的研究将促进移动办公相关技术和应用业务的发展，对于提供整个社会的办公能力都有着重要的意义。

在当今，随着全球化市场竞争的日益激烈，政府及企事业单位都将面临着前所未有的机遇和挑战。加强信息化建设，通过深入应用世界领先的信息技术构建高效率的信息基础设施，将为迎接即将来临的激烈的市场竞争做好充分的准备。目前许多企业都实施了办公自动化系统，但随着人们生活与工作节奏的加快，工作流动性的增加以及随着信息技术的发展和员工出差、决策层不必要在办公室传达指令等问题的出现，传统的“固定办公桌”式的工作模式已不能满足人们的需要。事实上，没有人会一直坐在办公桌前，许多知识工作者和“移动一代”的人甚至没有办公桌，以往固定在办公室里、对着电脑、连上网线才能办公的形式已经让许多人感受到低效和种种约束，移动办公的需求就越来越强烈。根据IDC(互联网数据中心)研究指出，全球超过4500万的专业商务人士需要在办公室之外的地点工作，且平均每年超过2亿8000万人需要进行商务旅行。通讯网络的发展、手机软硬件的成熟带给人们一片新的天地，未来的行动工作者，不需在定点的办公场所工作，员工在公司内或公司外，随时随地(Anytime，Any.where)处理以往在传统定点办公室才能处理的工作任务，不仅工作地点的弹性大增、工作效率加快、管理成本降低，加上沟通时间缩短等，都将明显增加企业发展的速度与竞争力。科技的进步，已经让在公司外的员工不必再找网络线和插座，而是可以直接利用手机、PDA或笔记型计算机，通过无线网络就可达成工作任务。针对业务营销人员的业务自动化工作、客服人员的顾客服务行动化、知识工作者的行动知识库撷取与应用、突发状况寻求专家问题解决的实时性等，都使企业可以顺利避免大量沟通成本与时间的浪费。

我国的中小企业也面临了由新经济时代的企业E化、知识经济推动知识管理，正准备迎接实时经济的移动办公自动化的大未来。中国的两大移动运营商中国移动和中国联通推出了多个移动办公业务。

中国移动的移动OA是通过部署MAS(MobileApplication—Serer)服务器的方式与集团客户原有的OA系统进行耦合，主要为集团客户提供基于移动无线网络访问单位内部OA系统的解决方案。客户能够通过移动终端随时随地地接入公司或者单位内部的OA系统，实现公文处理、邮件提醒和集团通讯录等的业务流程。

中国移动的移动OA的功能主要包括公文处理、公告发布、集团通讯录、信息查询、日程管理和邮件提醒等。其中公文处理为主要功能，包括新建公文、公文处理批复、公文流转、公文查阅和建立公文列表等。

中国联通提出“随时随地，轻松办公”的办公理念，无论何时何地，只要在CDMA网络信号覆盖的地方，就可以利用手机、PDA、笔记本电脑等移动终端设备通过短信、WAP、BREW等多种方式与企业的OA办公系统进行连接，从而将公司内部局域网扩大成为一个安全的广域网。中国联通的移动办公的主要方式有：

(1)短信方式实现公文、邮件到达提醒服务。当企业办公系统内的个人公文、电子邮件到达时，会通过短信直接将标题信息或内容提要发送到个人手机上，进行及时的提醒服务。

(2)WAP、BREW方式浏览详细公文、邮件内容。企业员工可以使用手机通过WAP界面的方式访问公司OA办公系统，进行公文、邮件等详细信息的浏览。

(3)“掌中宽带”上网方式实现审阅公文、任务指派及邮件传递。

上海贝尔阿尔卡特公司提出了一体化视频会议解决方案，这是为未来3G运营商定做的商务应用解决方案，该方案将实现使用不同的终端的用户(包括3G终端、PDA终端、带摄像头的宽带PC机用户、NGN固定终端等用户)参加同一个视频会议。

移动系统 篇7

网络协议的发展受到计算技术、通信技术和网络应用的共同驱使。近年来, 计算技术的发展使体积小功耗低的膝上型电脑和掌上型电脑日益普遍, 它们的功能越来越接近于台式机和工作站;通信技术的进步使得各种无线传输网络 (如蜂窝网络和卫星网络) 甚为流行, 出现了WLAN, GSM, PCS, CDMA和UMTS等设备和服务;而应用也对“无论何时, 无论何地”的个人通信提出了迫切需求。

在Internet网中支持用户的移动性成为一个研究热点, 而在无线链路和移动环境下, 保证因特网移动用户的可靠接入, 为移动用户提供类似于传统静止主机的因特网业务质量, 是无线移动Internet技术的首要任务。

传输控制协议TCP是Internet中可靠的传输层协议, 它是Internet协议簇中传输层的重要部分。TCP从应用层接收数据, 将数据分成最佳大小的块, 在块前加一个TCP报头以形成数据段, 然后将数据段作为IP数据包的净荷进行传送。它在不可靠的下层网络的基础上提供面向连接的可靠的服务。TCP性能是低层协议和自身的集中表现, 如高误码率低带宽的无线链路层的差错控制的优劣、移动IP处理子网间切换机制的好坏, 最终影响了端到端连接的性能。针对在无线链路和移动环境下TCP协议所暴露出的问题, 很多研究工作的重点集中于异质网络不同的带宽和时延范围环境 (例如无线链路、卫星链路和蜂窝网络等) 下TCP性能的优化和改进, 最早开展这方面研究的是R.Caceres等, 目前已有了多种关于TCP协议的改进和对中间节点功能增强的提议和RFC草案。

二、移动IP技术及其扩展技术概要

2.1移动IP技术的地位和角色

移动IP技术的产生和发展, 是技术和市场两方面推动的结果。从技术的角度来看, 移动IP技术的发展, 实际上反映了移动通信与Internet技术的融合, 反映了IP技术向无线领域的拓展。Internet技术和移动通信技术在均取得了巨大发展的同时, 也在走向融合。Internet的核心技术IP在向无线移动通信领域延伸。基于IEEE 802.11、IEEE 802.15、IEEE 802.16的无线网络技术从协议的设计中就与TCP/IP无缝融合, 而包括GPRS和3G在内的蜂窝移动通信网络的协议栈不断向全IP的方向演进。而下一代移动Internet将是移动通信技术与Internet技术不断演进和融合的结果, 而移动IP技术则是两者的重要结合点。

目前, 无线通信领域的两种主流技术包括以3GPP和3GPP2为核心的蜂窝移动通信技术, 和以IEEE 802系列无线接入技术为主导的无线个域、局域、城域、广域网络技术。这两大技术的融合, 引导着无线通信技术目前和未来一段时期的潮流。首先来简要分析一下IEEE 802系列的无线接入技术与移动IP技术的紧密关系。截止目前为止, IEEE 802局域/城域标准委员会 (IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee) 制定了802.11、802.15、802.16、802.20四个无线个域/局域/城域网/广域网技术标准。这些技术都可以与IETF制定的移动IP技术规范无缝地结合。移动IP技术对IEEE 802系列的无线接入技术的融合之所以非常自然, 是因为这些技术标准的制定严格遵循了TCP/IP协议栈的层次化架构。

未来的4G网络将是现有的蜂窝移动通信网络与无线分组网络融合的结果, 而基于全IP架构的4G网络中将采用移动IP技术作为网络层的移动性管理方案, 该移动性管理方案要能够整合多种多样的无线接入技术, 支持能够保证服务质量的切换机制。因此, 移动IP技术一方面具有非常广阔的应用前景, 另一方面也面临着许多的考验。

2.2移动IP技术及其扩展技术纵览

2.2.1移动IP基本技术

目前, 移动IPv4的最新RFC为RFC3344, Mobile IPv6的最新RFC为RFC3775。由于下一代Internet将基于IPv6协议, 同时移动IPv6协议相比移动IPv4协议也具有很多的优势, 因此, 移动IPv6协议将是本文关注的重点。

2.2.2移动IP扩展技术

移动IPv4和Mobile IPv6解决了移动节点在移动中的连接性, 但是在服务质量支持方面存在很大缺陷。突出的问题是切换导致的时延过大, 无法满足实时业务对包传递时延的约束。因此, 需要加以性能的优化, 这也是目前学术界和工业界关注的重点。基本移动IP在支持移动多媒体业务时的性能很差, 其中一个主要原因是没有区分小范围移动性和大范围移动性。因此对移动IP基本协议的扩展, 主要是将节点的移动划分为两种:宏观移动 (Macro Mobility) 和微观移动 (Micro Mobility) 。移动IP扩展技术的核心思想之一就是采用移动IP进行宏观移动管理, 而采用经过优化的本地化的移动性管理协议来进行微观移动性管理。

2.2.3基于MPLS的移动IP技术

多协议标签交换技术 (MPLS) 和广义多协议标记交换 (GMPLS) 是下一代IP网络的核心技术。其优点是能够大大提高数据包的转发效率, 支持流量工程和端到端的服务质量保证。因此, 移动IP必须考虑和MPLS (GMPLS) 的融合, 有效利用MPLS的优势, 来优化Mobile IP的性能。M PLS与移动I P融合的方案已经在国际电信联盟的标准 (ITU-T Y.1 281) 中被定义, 并且仍然处于不断的发展之中。基于MPLS的微观移动性管理方案相对于其他方案具有很大的潜力和优势。

2.2.4移动IP的QoS保证机制

移动环境下如何保证服务质量是目前无线IP网络研究的热点, 而在基于移动IP的网络中提供服务质量保证也是热点中的热点。由于移动IP网络通常包括有线网络和无线网络两部分, 因此, QoS保证机制必须考虑到有线和无线网络的不同特性。实际上移动IP的扩展和性能优化中贯穿着对服务质量的优化。

三、基于MPLS的移动IP技术的研究

3.1 MPLS与移动IP技术结合的技术背景

3.1.1 MPLS:未来IP网络QoS保证的关键技术

在20世纪90年代中后期, ATM技术曾经被视为是最有前景的支持具有QoS保证的综合业务的网络技术。然而, I P技术的出现却意外地改变了网络技术的发展潮流。基于IP技术的Internet成为覆盖整个世界的信息网络, 基于IP来构建下一代具有QoS保证机制的下一代移动Internet, 成为学术界和工业界普遍认可的技术走向。然而IP技术固有的缺点却使得网络的演进面临着考验。最突出的缺点就是缺乏QoS保证。IETF提出的DiffServ和InteServ能够在一定程度上支持QoS保证。在固定IP网络上, Diff Serv已经能够比较成功地实现其目标, 即提供定性的QoS保证;而InteServ由于可扩展性差, 在核心网中难以支持, 因此仍然难以实施。在移动网络上, Diff Serv和InteServ的成熟度相对更差, 这是由于无线链路的传输速度不稳定, MN的切换容易导致QoS恶化。MPLS是IP网络中非常有前景的一项技术, 它能够以可扩展的方式将路由与交换技术的优势结合起来, 大大提高网络的性能, 便于实施流量工程 (Traffic Engineering) 和服务质量保证。广义多协议标记交换 (GMPLS) 对MPLS进行了扩展, 能够支持包括TDM、波长交换、光纤交换在内的多种传输接口上的标记交换。因此, 必将在下一代骨干网络中得到广泛的应用。

3.1.2移动IP与MPLS的结合

MPLS工作在OSI参考模型的第二层与第三层之间, 而Mobile IP位于第三层。MPLS和Mobile IP同为下一代移动Internet的重要协议, 二者可以, 而且完全可以紧密和有机地整合。MPLS和Mobile IP的结合, 将能够为未来全IP网络上移动业务提供更好的服务质量保证。近几年来, MPLS和移动IP技术的融合已经在学术界和工业界得到广泛的关注和认可。从总体上来讲, MPLS与Mobile IP整合有两种架构:一种是重叠架构, 一种是集成架构。而目前的研究主要在重叠架构上, 所谓重叠架构, 是指MPLS和Mobile IP各自独立运行, 原有的功能模块不进行修改;而所谓集成架构, 则是指将MPLS和Mobile IP的功能模块整合起来。本文主要讨论重叠架构。

3.2 MPLS技术简要

MPLS技术是一种结合了二层交换与三层路由的具有良好可扩展性与广泛兼容性的转发技术。当分组进入MPLS域时, 在入口处被分配了定长的标签, 而分组在MPLS域内转发时候则只使用标签信息即可, 无需在每个节点处进行路由表查询等操作。在理想的情况下, 只要在入口处根据分组所归属的FEC分配一次标签, 在MPLS域内转发时只需要根据标签转发表进行简单快速的标签交换。如图3-1所示为MPLS的网络示意图。

MPLS起源于IP over ATM的思想, 它未来的发展己不只是着眼于IP与ATM技术的融合, 而是即将被作为分组交换网络中通用的标签交换协议。MPLS的扩展版本GMPLS可以支持多种网络接口, 包括TDM、分组交换、二层交换、波长交换、光纤交换等5种接口。由于GMPLS主要是在支持光网络方面进行了扩展, 因此本文中我们讨论的Mobile IP与MPLS结合的方案对于GMPLS仍然适用。

3.3基于MPLS的移动IP技术原理

MPLS与移动IP技术的结合有两个层次。第一个层次是在宏观移动性管理时, 在HA和CN之间、HA与队之间建立LSP, 来进行数据包的传输。第二个层次是基于MPLS来提供微观移动性管理。

3.3.1基于MPLS的移动IP网络体系结构

移动IPv4和移动IPv6协议都可以和MPLS技术进行结合, 分别如图3-3和图3-4所示。

图3-3和图3-4的差别在于, 移动IPv6网络中不需要FA这个实体, 隧道的终点一般是移动节点本身。而此时, 移动节点一般具有两个地址:一个是归属地址, 一个是转交地址。MPLS骨干网可以用来构建大范围的移动IP网络。移动节点可以通过边缘标签交换路由器 (LER) 与其他任何固定或者移动节点进行通信。LER能够转发和封装IP包。带有标签的分组可以根据其标签信息, 在已经建立好的带有QoS保证的LSP上进行传输。MPLS面向连接的特点能够改善移动节点上应用的服务质量。

3.3.2基于MPLS的移动IP隧道建立方式

为了支持移动IP业务, MPLS网络必须与FA和HA协同工作。通过将HA或FA的功能组合或整合到MPLS节点, MPLS网络就可以支持移动IP。支持HA或FA功能的MPLS节点表示为LER/FA或者LER/HA。由HA截获的分组被LER/HA用标签进行封装后, 通过LSP传送到LER/FA。而在LER/FA和LER/HA之间建立LSP是具有QoS保证的, 所使用的信令协议可以是CR-LDP或者RSVP-TE。为了避免移动IPv4协议的三角路由问题, 基于MPLS为移动IPv4方案允许在任意的CN和MN之间建立直接的LSP。当移动节点移动到一个新的外地网络时, 现有的LSP可以被延伸, 这样也有利于实现平滑切换。在CN和MN之间建立LSP, 可能有四种场景: (1) 基于MPLS的移动IPv4隧道; (2) 基于MPLS的带有路由优化的移动IPv4隧道; (3) 基于MPLS的移动IPv6绑定更新; (4) 基于MPLS为分级移动IP隧道。下面我们逐一讨论。

1. 基于MPLS的移动IPv4隧道

在该场景中, 利用基本的移动IPv4协议在MPLS网络中为CN和MN之间建立LSP。一个最为直接的实现方案是在HA上支持MPLS功能。入口LER截获的分组, 通过LER/HA和LER/FA被转发到MN。在该场景下, 需要建立两个LSP, 分别位于入口LER和LER/HA、LER/HA和LER/FA, 如图3-5所示。

2. 基于MPLS的带有路由优化的移动IPv4隧道

在该场景中, 在入口LER和LER/FA1进行了路由优化来避免三角路由的问题, 如图3-6所示。

3. 基于MPLS的移动IPv6绑定更新

该场景下, 运用移动IPv6的绑定更新程序缓存了MN的归属地址与转交地址的绑定信息, 并且在移动IPv6网络中不需要FA。在入口LER和出口LER之间可以建立LSP, 可以直接地转发分组, 如图3-7所示。

4. 基于MPLS的分级移动IP隧道

该方案支持的是基于MPLS的分级移动IPv4或者分级移动IPv6。相应的移动代理也位于分级的MPLS节点中。在该场景下, MN进行区域注册 (移动IPv4) 或者向MAP注册 (移动IPv6) , 分别如图3-8和图3-9所示。

MPLS固有的面向连接, 可以建立具有QoS保证的LSP等能力, 可以有效地提高业务流的服务质量。MPLS能够支持面向连接的应用。在MPLS网络上支持面向连接的非常容易实现, 同时, LSP是一个虚连接, 链路的带宽可以在多个LSP之间共享。LSP可以支持区分服务或者集成服务, 并且, 数据包的分类在MPLS域的边缘进行, 网络核心只进行简单的、快速的标签交换。MPLS支持汇聚功能, 通过为不同类别的业务设定DSCP和PHB, 可以实现区分服务的功能。同时, 在MPLS网络中支持VPN也很有前景。由于数据包的转发采用2.5层标签, 在不同的VPN数据流之间能够提供较好的隔离, 因此MPLS VPN具有很高的安全性, 同时带有QoS保证。这些优点都可以被移动IP很好地利用。

在MPLS网络中支持移动IP, 可以带来几方面的好处: (1) 支持QoS保证; (2) 支持平滑切换; (3) 便于建立双向LSP; (4) 在MN上不会有额外的信令, 同时, 也不需要增加新的MPLS信令。目前, 使用RSVP-TE来携带标签分发消息, 比采用LDP的更为广泛。

3.4小结

基于MPLS的移动IP技术可以有效地利用MPLS的技术特点, 实现许多性能的改进。1) MPLS能够有效地支持路由优化, 从而解决了移动IP的三角路由问题。2) 提高了数据包的传输性能, 提供QoS保证。移动IP在MPLS机制下, 无论是归属代理节点处理时延还是整个传输过程的时延, 都比传统的移动护时延明显减小。3) 基于MPLS的隧道机制, 比其他隧道机制具有简洁高效的优势。MPLS架构下的移动IP技术集成了移动IP的高移动性和MPLS高速交换特性, 允许这些技术协调工作在将来的核心网中, 并为MPLS提供移动性支持。4) 基于MPLS的移动IP技术, 能够提高网络的安全性。HA和FA都具有LER的功能, 在同一个MPLS域中。这种机制使隧道技术中不再需要IP-in-IP方式传送数据包, 取而代之的是MPLS交换方式通过LSP传送数据包 (从Ingress LER到归属代理再到FA) 。整个传输过程都是在MPLS交换层进行, 并且归属代理的处理过程也不涉及IP层的路由协议, 从而提高了数据包的传输速率和移动IP的可扩展性, 为网络的QoS提供了保障, 并且网络的安全性能也得到了提高。

四、本文小结

本文在学习与研究了移动IP基本原理的基础上, 提出了一种新的基于MPLS的移动IP技术。这种MPLS机制下的移动IP技术集成了移动IP的高移动性和MPLS的高速交换特性, 使这些技术可以在将来的核心网络中协调工作, 并为MPLS提供移动性支持。它有以下几种特点:

1. 在同一个MPLS域中的归属代理和外地代理都具有标记边缘路由器的功能, 提供移动性和MPLS功能。MPLS交换方式通过标记交换路径传送数据包, 取代隧道技术中的IP-in-IP数据包传送方式。

2. 整个传输过程都在MPLS交换层进行, 并且归属代理的处理过程也不涉及IP层的路由协议, 从而提高了数据包的传输速率并增强了移动IP协议的可扩展性。

3. MPLS对QoS具有较好的支持性能, 因此MPLS的引入改善了移动IP网络中数据包传送状态, 使移动IP网络能够较好地实现QoS和CoS。

4. M PL S能较好地实施流量工程和建立V P N, 因此MPLS和移动IP网络的结合, 必将对移动IP网络实施流量工程和建立安全性VPN具有重要意义。

参考文献

[1]Christian Barnes, 无线网络安全防护, 林生等译, 机械工业出版社, 2003.1

[2]http://www.isi.edu/nsnam/ns

[3]E.Gustafsson, A.Johnson, C.Perkins.MobileIPRegional Registration.draft-ietf-mobileip-reg-tunnel-08.txt, August2003

[4]E.Rosen, A.Viswa nat ha n a nd R.Callon, Multiprotocol Label Switching Architecture.IETF RFC3031.January2001

移动SNS系统设计 篇8

SNS,全称Social Networking Service,即社会性网络服务,旨在帮助人们建立社会性网络的互联网应用服务。1967年,哈佛大学的心理学教授Stanley Milgram创立了六度分割理论[1],简单地说:“你和任何一个陌生人之间所间隔的人不会超过六个,也就是说,最多通过六个人你就能够认识任何一个陌生人。”按照六度分隔理论,每个个体的社交圈都不断放大,最后成为一个大型网络。这是社会性网络(Social Networking)的早期理解。

本文设计的移动SNS系统为移动用户提供了一个信息化平台,采用Java技术开发[2],移动终端用户只需要在自己的移动设备里安装客户端软件,就能够享受系统提供的个性化服务。系统在移动SNS平台与移动通信终端之间采用服务器与客户端的工作模式,即用户通过移动通信终端注册和登录移动SNS平台,选择执行下述各项操作:设置状态、构建和管理通讯录、接受通讯录自动更新、管理个人空间、访问增值服务;移动SNS平台则将这些操作映射到用户操作设备本身或其他相关用户的移动通信终端或计算机通信终端上,完成相应功能。

本系统提供了一种基于手机通讯录的社区类网站SNS通信系统[6],包括互联网、移动网、计算机通信终端和/或由手机、掌上电脑PDA或具有通信能力的便携式电子设备组成的移动通信终端;其特征在于:该通信系统还设有移动SNS平台,并在移动通信终端中装设有客户端软件功能模块。

2 系统概述

本系统是一种基于手机通讯录的移动社区类网站,其技术创新之处是:构建一个为用户提供信息管理功能的移动SNS平台,在手机终端配置客户端软件功能模块,从而基于手机通讯录构建一个真实、稳定、可靠的社交网络,本系统除了提供传统的SNS服务外,还为用户提供许多信息管理服务,再以此为基础提供多种增值服务/应用等。

移动SNS平台能够自动为每个注册用户分配标识,用于唯一确定每一个联系人;每个联系人现有的各种个人信息(如手机号码,家庭电话,办公电话,邮件地址等)都将作为该标识的具体属性[3]。用户只需要维护自己的通讯录信息,当用户的联系信息发生变更后,系统会自动修改所有将其作为联系人的通讯录信息,因此,极大地提高了用户信息管理的便利性。而且,移动SNS平台为每个用户保存其通讯录,当用户丢失手机或者更换新手机后,用户可以方便地将自己的通讯录下载到新手机上,避免不必要的损失。

通讯录中的每个联系人资料中还附带有个人空间地址连接,为联系人之间建立了一个共享的社会化空间。通过这个链接,用户可以方便地访问各个联系人的个人空间,及时了解其最新动态,分享其日志、照片、视频、并发表自己的评论等;同时,用户也能维护自己的个人空间,展示自己的照片、视频,推荐自己知道的一些有特色的餐饮、娱乐、文化等信息给其他联系人;并且,如果用户有急事需要帮忙,还可以在个人空间发贴,其他联系人看到该贴后可以作出响应。

3 系统功能详述

系统分为三个功能模块:SNS空间管理模块包含SNS网站的基本功能;个人信息管理模块提供通讯录管理功能;增值服务模块则根据当前人们的需求推出个性化的服务。

3.1 SNS空间管理模块

和其他SNS网站一样,本系统具备基本的SNS功能。在网站上,用户可以创建自己的主页,编辑个人资料,编写日志,上传照片,也可以浏览好友的主页并留言,一起玩游戏等加入了好友互动的元素。

3.1.1 空间管理

用户可以登录到自己的空间,发表自己的观点、看法。这些日志或者全站可见、或者好友可见、或者加密,这完全由用户自己决定。系统将为用户保存这些资料,并且是绝对安全的。用户也可以对其他人的日志进行评论,与朋友们进行交流。

图片和视频无疑是描述事物的好方法,生活中的点滴、逛街中的偶遇、网上惊奇的发现……都可以在这里与你的朋友们分享。系统为每位用户提供了一个自己的空间,用户可以自由编辑图片和视频,也可以浏览其他人发布的视频图片。

3.1.2 好友推荐

FOAF (Friend-of-a-Friend)作为第一个社会语义网应用,它以本体的形式[5]描述用户主页,其中通常会包含的个人信息,如基本信息(姓名、电子邮件地址等)、兴趣爱好和相关朋友等信息。FOAFReam1组织采用FOAF的用户信息的语法规则,提出了D-FOAF解决方案[4]。

D-FOAF可对FOAF信息进行整合,对用户权限进行分级管理。D-FOAF主要解决了三个问题:

1.分布式身份管理,授权以及访问控制的算法。

2.提供了一种基于社区的访问权限代理。

3.提供了分布式环境下的社会网络信息保护。

D-FOAF允许用户定义好友的信任度,并通过好友间的信任网建立基于信任度的好友级别模型。

3.1.3 群组管理

用户进入社区之后可以选择建立自己的群组或者加入到别人建立的群组里。移动SNS平台会为该用户组分配一块空间,方便群组的内部交流。群组里的用户可以在群里发表内部讨论的日志,可以设定群组的安全级别,讨论内部的隐私。属于同一个组织的人可以在群组里分享讨论共同的话题,这为志同道合的人提供了方便。

3.2 个人信息管理模块

3.2.1 通讯录同步

用户更换电话号码后,通过移动通信终端或计算机通信终端修改自己的联系方式,并将相关信息发送给移动SNS平台;移动SNS平台修改平台侧的该用户的个人信息并进行存储;移动SNS平台将该用户修改联系方式的消息发送给所有将该用户列为联系人的其它用户的移动通信终端或计算机通信终端;将该用户列为联系人的其它用户的移动通信终端或计算机通信终端接收到该消息后,自动修改各自通信终端通讯录中该用户的相应联系方式。

3.2.2 批量添加联系人

用户可以选择批量添加原通讯录中的联系人,客户端会将这些联系人的信息发送到服务器端处理。服务器查找出已注册用户,并向已注册用户发送添加消息,被添加人发送同意/拒绝消息到平台侧。平台侧根据反馈消息更新通讯录,并将反馈消息发送给请求方用户。

3.2.3 遗失删除通讯录

很多人会遇到遗失手机的痛苦,但更为痛苦的是手机上的联系方式,因为这些联系方式可能被不法分子利用。本系统提供了遗失删除通讯录机制,用户在遗失手机后,只需要通过SNS网站挂失。这样在手机再次开机的时候,一旦自动通过原密码登陆则会提示请求验证码,如果用户输入的验证码错误就会将通讯录删除,解决了用户的后顾之忧。

3.2.4 用户状态同步

当用户利用自己的通讯设备登录系统并设置自己的活动状态后,该用户的计算机通信终端或移动通信终端自动给移动SNS平台发送其状态更新消息;移动SNS平台保存该用户的活动状态信息;

移动SNS平台向以该用户为联系人的所有用户都发送该用户的状态更新消息;以该用户为联系人的所有用户的计算机通信终端或移动通信终端接收该信息后,都据此信息相应设置该用户的活动状态;

移动SNS平台读取该用户的所有联系人的活动状态信息并发送给该用户,使得该用户能够据此信息相应设置其通讯录中所有联系人的活动状态信息,流程结束。

3.3 增值服务/应用模块

增值服务/应用模块,负责为用户提供增值服务/应用,设有:用于感知用户当前活动状态、并将该状态作为服务内容的用户状态感知单元,为用户提供基于状态的呼叫增值服务/应用的基于状态的通信单元,根据用户当前所在位置的上下文提供内容搜索服务的基于位置的内容搜索单元等服务。

3.3.1 基于位置的内容推荐

用户发表对地点L的评价以及推荐去处后,该用户的移动通信终端或计算机通信终端自动给移动SNS平台发送其空间位置更新消息;移动SNS平台将这些评价及推荐保存于该用户的个人空间;当另一个用户到达地点L,手动或由其移动通信终端自动设置其当前位置时,就自动给移动SNS平台发送其位置更新消息;移动SNS平台获取另一个用户当前位置信息后,搜索其通讯录中的联系人对该地点的评价及推荐,然后自动发送给另一个用户;另一个用户获知联系人的评价及推荐信息后,通过其移动通信终端或计算机通信终端查看这些对地点L的评价或推荐内容。

3.3.2 基于状态的通讯

用户在系统设置自己的活动状态后,该用户的移动通信终端或计算机通信终端自动给移动SNS平台发送其状态更新消息;移动SNS平台在平台侧保存该用户的活动状态信息;移动SNS平台向以该用户为联系人的所有其他用户都发送该用户的状态更新消息;以该用户为联系人的其他用户的移动通信终端或计算机通信终端接收该信息后,都据此信息自动在其通讯录中更新该用户的相应活动状态;当联系人用户在其通讯录中选择该用户进行基于状态的呼叫时,移动SNS平台根据该用户的实时活动状态选择合适的呼叫方式返回给联系人用户:例如,若该用户的状态为会议,则中止呼叫,由移动SNS平台给主叫方发送语音提示被叫正在开会,并给被叫方发送短消息,告之有用户试图呼叫;若用户的状态为在家,移动SNS平台在试图呼叫被叫用户手机失败后,自动呼叫被叫用户的家庭号码;主叫的联系人用户实施移动SNS平台所选择的呼叫方式,实现呼叫。

3.3.3 通讯录备份

由于系统手机通讯录和SNS好友通讯录是同步的,所以用户可以随时随地备份到本机电脑上,也可以导入邮箱,简单、易操作;而且用户只需在系统中保存一份通讯录即可,方便,安全。用户在网页上选择备份通讯录,系统会读取数据库中的通讯资料,并保存为特定格式。这样用户就可以按照txt或excel的格式导出到自己的电脑上,也可以导入outlook或者Foxmail中。

3.3.4 在线求助

用户在遇到问题需要帮助时,可以通过移动通信终端或计算机通信终端自动给移动SNS平台发送其求助消息;移动SNS平台将用户的求助信息发给他指定的若干求助对象。

当有好友进行回答时,对提问用户进行提醒。发挥SNS社区网络的功能,使用户能迅速得到好友的帮助。

4 消息格式

系统采用自定义消息格式,当客户端或服务器收到指定格式消息之后,会进行消息解析并根据消息内容作出相应处理。

5 结论

本文给出了移动SNS系统设计的解决方案,将SNS与移动终端和手机通讯录相结合,具有一定的创新性,并为当今的热点问题提供了一个真实可行的解决方案,具有较高的现实意义。

参考文献

[1]Milgram,S.The Small world problem.Psychology Today.1967,2:60-67.

[2]埃克尔.Java编程思想[M].陈昊鹏.北京:机械工业出版社,2005.

[3]http://www.foafrealm.org/

[4]http://www.paper.edu.cn/index.php/default/ releasepaper/content/4375237

[5]乔秀全,李晓峰,廖建新.基于贝叶斯网络的业务上下文认知模型构建方法[J].电子与信息学报, 2008,30(2),464-467.

移动监控系统研究 篇9

1 需求分析

应急指挥现场车船管理系统是无锡交通指挥调度系统的一个分系统, 用以对发生突发事件的公路、航道、或其他现场的实时图像传送和指挥调度。

移动监控系统中的所有前端设备一般彼此相对分散, 地理位置跨度大, 所以管理起来相对困难。如使用传统模拟系统来实现是不太现实的。传统模拟系统解决这个问题要新建设开放式的软件平台并提供相应的硬件设备, 让它完成多任务综合处理、分布式的多系统、实现高度安全的移动视频监视系统很难。移动视频监控系统的最基本的要素是网络, 系统的概念不仅仅局限于物理元器件, 而且对于计算机上对信号进行的处理过程涉及到一系列用软件实现的复杂运算[2]。

因公路管理处已经建设基于中国联通双CDMA无线数字业务网络、采用标准H.264编码方式的远程监控方式, 每秒8-10帧图像。为利用已有资源, 在建设初期, 局指挥调度中心直接使用公路处系统而暂时不新建应急指挥现场车船管理系统。待3G网络开通或具有更高速率移动传输图像技术时, 再升级系统。

2 技术解决方案

系统说明

每个视频服务器CR1020C支持1路视频接入、一路音频输入、一路音频输出和云台控制线接入, 将采集到的音视频进行压缩编码通过自身的无线发射模块发送的监控中心。 (每台设备需要配两块CDMA卡)

车内安装智能遥控键盘, 用于控制车载智能球机;键盘上自带的单色显示屏可以让操作人员方便地看到本地摄像机画面。

监控中心包括两台服务器: (1) 中心管理服务器:它有三个作用, 首先是无线视频网关的作用, 起着接收所有前端无线视频流的作用 (一个视频网关可以管理500个车载监视点) ;其次是作为中心管理服务器的作用, 起着资源管理、用户管理、录像计划管理和报警联动管理作用;最后是作为客户访问服务器, 起着视频流的转发功能。 (2) 存储/VOD点播服务器:它有两个作用, 首先是存储视频流作用;其次是作为用户点播的流媒体服务器[3]。

本方案中采用8个存储服务器, 能对所有站点同时进行录像。一路双卡CDMA视频码流通常在140Kbps~280Kbps, 视频格式为AVI;1路视频24小时累计0.6G左右的数据量。中心机房上配置了“数据服务器”、“管理服务器”、安装了Linux操作系统、“SQL2008”数据库等应用软件;专用存储器上安装“存储服务器”软件;可以实现异地远程网络录像。用户端安装了“监视器”软件, 用以连接“中心管理服务器”;以便及时、方便地浏览远程视频信息。

每个视频网关都需要配置一个静态的公网IP (在子网内需要在公网网关上做端口映射) ;并且每个中心管理服务器也都需要配置一个静态的公网IP (如果在子网内安装, 需要在公网网关上做端口映射) ;在此, 我们推荐使用联通的ATM专线, 用这种网络结构可以省略视频数据路由跳数、从而使得视频画面更加清新流畅。客户端观看形式多样, 可以支持web浏览、监视器软件浏览、手机浏览。

3 核心设备

3.1 无线网络视频服务器

(1) 设备介绍。CR1020B网络视频服务器是高性能DSP平台, 采用嵌入式系统设计, 是一种内置两块CDMA 2X无线上网模块的数字摄像系统, 每个设备具有自己的本地IP地址和本地网络接口模块, 它集视频采集、数据的实时压缩、网络的无线传输等功能为一体, 通过CDMA网络拨号获取动态IP地址, 用于网络连接和视频信息数据传输。

(2) 设备特点。编码能力强, 超低误码率, 自适应带宽, 最高可达30帧/秒;独有的前置处理技术, 为保证网络通信安全, 采用分级用户权限管理, 数据流加密技术。且支持多路双向语音通信, 支持多种语音编解码算法, 音视频同步。

3.2 红外一体化智能高速云台摄像机MG-TC26系列特点

是一种专利产品, 具有独立的知识产权, 红外夜视距离大于200米, 全天候环境设计它。可以彻底解决黑夜无照明条件快速捕捉目标;高强度铝合金精铸外壳, 抗冲击、防腐蚀, 防护等级达到IP66, 带雨刷功能超强抗震特性, 特别适合车载监控360°无限位旋转, 仰视角度达到180°无盲点, 8条巡视轨迹, 128个预置位车载电源电压输入范围:DC10.5V~DC18V。

4 移动视频监控系统的应用展望

随着计算机网络技术的快速发展, 社会信息化程度得到不断提高, 各行各业大都需要实施远程移动监控, 从而实现对大量监控数据实时的和无地域性阻碍的传输, 从而达到资源共享, 为各级决策者和管理人员提供方便、快捷有效的服务。前端一体化、视频数字化、应用移动化、监控网络化、系统集成化是监控系统的未来发展方向, 在这样的趋势下, 各种无线的传输手段如CDMA, GSM, EDGE, 3G等, 它们将会为整个监控系统提供重要的技术支撑, 造福人类。

摘要：随着社会发展和人们生活水平的不断提高, 信息化程度越来越普及, 远程移动监控系统为安全防护提供了保障, 计算机网络技术的发展, 使移动监控变得更加安全、实用。本文通过需求分析, 和技术分析实现了移动监控系统。

移动系统 篇10

移动IP技术(Mobile IP)是移动节点(计算机/服务器/网段等)以固定的网络IP地址,实现跨越不同网段的漫游功能,并保证了基于网络IP的网络权限在漫游过程中不发生任何改变[1]。目前移动IP技术主要应用在无线领域,在有线领域几乎没有应用,本移动办公系统主要把移动IP技术应用在有线网络中,让企业在有线网络中应用移动IP技术,实现TCP/IP协议不支持IP设备的移动性,实现移动终端的跨不同网段漫游、远程接入、移动办公以及企业分支机构互联等多种网络应用。

1 系统功能描述

从系统的角度来看,移动办公系统应有以下几部分功能:

1.1 移动办公系统的家乡代理

移动办公系统的家乡代理有为每个移动终端提供注册、鉴权、通信、管理等的功能,负责在移动终端移动到外地网络后,能解析移动终端发送给家乡网络的数据包,同时将转发通信对端的数据包给该移动终端,并且负责通信数据加密和解密的功能。

1.2 移动办公系统的移动终端

移动办公系统的移动终端是真正实现移动办公的终端设备,移动用户可以将其接入Internet的任意位置,在从一条链路切换到另一条链路上时,仍然可以进行移动和漫游,并且只使用其家乡地址(IP始终保持不变)的终端,它是移动用户使用移动办公系统的窗口。同时,为了简化网络部署和在有限网络使用的特殊性,取消外地代理设备,需要移动终端实现自己代理功能。

1.3 移动办公系统的管理

移动办公系统的管理主要完成对移动办公系统的家乡代理的配置和管理功能;对移动用户的密钥分发、授权等管理;对移动办公系统的操作员进行管理,以及完成对移动办公系统管理等功能。

通过对移动办公系统模型的分析,可以得出移动办公系统的系统总体功能分为系统管理模块、家乡代理模块和移动终端模块其模块和功能如图1所示。

2 移动办公系统设计

本系统的技术构架与移动IP体系、VPN技术是不同的,主要包括注册认证管理、隧道、安全密钥管理、多网段管理、移动终端自代理、加密解密等关键技术。因篇幅限制,下面仅给出移动办公系统的体系结构。

根据移动办公系统的系统模型分析,系统总体功能分为系统管理模块、家乡代理模块和移动终端模块,在设计时对移动办公系统按照功能实体划分,其主要的功能实体有:MyNet服务器、移动终端、兵符、兵符软件和控制台软件,其系统结构如图2所示。

其各个实体定义如下:

(1) MyNet服务器:是与移动终端家乡链路相连的核心网络设备,为每个移动终端提供注册、鉴权、通信、管理等功能,是MyNet移动办公系统的核心组成部分,是移动办公系统的核心设备,即主要完成家乡代理模块。移动客户端与MyNet服务器之间的通信采用IP安全协议IPSec[2]进行传输,移动办公系统系统以IPSec协议为基础,对RFC2406(IP Encapsulating Security Payload 即ESP)[3]和RFC2402(IP Authentication Header即AH)加以改进,用IP封装安全净荷 (ESP)来实现数据的加密以确保通信的机密性,用IP认证头(AH)对数据进行认证以确保数据的完整性,从而实现了隧道中数据的安全传输。移动客户端与MyNet服务器之间的动态密钥更新服务采用因特网密钥交换协议IKE(Internet Key Exchange)[4,5],有力的保证密钥安全。

(2) 兵符:主要存储用户认证信息和移动办公的相关信息等的智能安全硬件产品,采用高强度加密算法,要有效地保证用户的接入安全,即主要保存移动终端所需的参数,移动终端从兵符读取所需的参数。主要包括用户认证信息、MyNet服务器地址、移动终端的家乡地址,兵符是采用USB接口。

(3) 兵符软件:主要实现智能安全客户端软件,是移动用户使用移动办公系统的窗口。兵符软件通过兵符获得用户认证信息和移动办公的相关信息,接入MyNet服务器进行鉴权,然后通过高强度加密信道与家乡网络进行通信,即主要完成移动终端功能模块。

(4) 控制台软件:主要完成兵符的分发、授权以及MyNet服务器的系统管理等功能,即主要完成系统管理模块。

3 移动办公系统实现

3.1 移动办公系统的开发平台

移动IP协议是TCP/IP协议族[6]的增强型,因此移动办公系统的实现也应基于现有的TCP/IP协议。移动办公系统主要使用了TCP/IP协议栈,因此可以运行在TCP/IP网络[7]上。TCP/IP协议集起源于UNIX,到目前为止,在所有的TCP/IP[8]编程接口中,UNIX的Socket还是功能最强的。本文选用Linux作为MyNet服务器软件开发平台,对于兵符软件和控制台采用Windows平台。

3.2 MyNet服务器的实现

采用高强度工业控制机为平台,操作系统为裁减的Linux精简核心,以基于移动IP技术的移动办公系统设计方案为指导,实现高安全、高稳定、高速度、易管理。MyNet服务器开发基于Linux操作系统,采用C语言实现。C语言是一种结构化语言,它层次清晰,便于按模块化方式组织程序,易于调试和维护[9]。C语言的编程能力和处理能力极强。MyNet服务器的主要完成对TCP/IP报文的接收和发送,其数据处理流程如图3所示。

3.3 兵符的实现

兵符只有经过移动办公系统的管理员分发、授权后才可以使用。兵符必须与兵符软件一起使用,否则兵符是不能使用的。兵符的授权信息是经过MyNet服务器运算,生成综合兵符硬件信息、用户身份信息、MyNet硬件信息、移动用户登录口令、随机信息等5类信息的信息摘要,除登录口令外,管理员或移动用户不可干预,保证了认证信息的机密性。为了实现移动终端的IP地址始终保持不变,需要移动终端获得一个固定的家乡IP地址,该家乡地址由移动办公系统的管理员授权给移动终端的,被保存在兵符中。移动终端需要向MyNet服务器注册,需要在兵符中写入MyNet服务器的IP地址。为了确保兵符中的数据安全,对写入的信息采用3DES加密算法进行加密,加密后写入兵符。为了确保系统的安全和可靠,兵符软件必须与兵符一起使用,否则兵符是不能被使用的。兵符用户可以设置用户密码,第一次使用时,会提示用户设置密码,密码可以为空(不推荐)。使用将其插到计算机的USB口上,只有把兵符插好后,才可以能正常启动兵符软件。当用户对兵符设置了密码后,重新启动兵符软件时,会提示用户输入密码,密码最多可以重复输入10次,10次不能正确输入密码,则兵符自动锁定。兵符锁定后,用户只能寻求系统管理去处理。系统管理对锁定的兵符进行重新分发和授权,用户就可以使用了。

3.4 控制台软件的实现

控制台软件运行在Win2000,WinXP及以上版本Windows操作系统上。控制台软件采用Visual C++开发,基于MFC开发架构。控制台软件的功能模块结构如图4所示。

控制台的数据处理流程如图5所示,具体描述如下:

(1) 设置MyNet服务器的IP地址;

(2) 系统管理输入用户和密码进行登录;

(3) 如果移动办公系统未配置,需要对系统参数进行配置,包括MyNet服务器的IP地址、家乡网络,以及需要支持的其他网段等信息;

(4) 需要配置移动用户的IP地址(移动终端的家乡网络地址)和移动用户的姓名;

(5) 配置信息配置完成后,管理员可以对兵符进行授权,把所有配置进行3DES加密后,写入兵符;

(6) 管理员可以对移动用户取消授权;

(7) 管理员可以对兵符进行重新授权或格式化清空授权信息;

(8) 管理员可以对在线移动用户进行统计和管理;

(9) 管理员可以对移动用户进行单个添加或批量添加,单个删除或批量删除,以及对移动用户进行查询等;

(10) 管理员可以添加管理员用户,也可以更改密码;

(11) 如果系统已经配置完成,则管理员可以进行修改配置或对移动用户进行增加、删除、查询、授权等维护或管理。

4 结 语

基于移动IP技术的移动办公系统,为行业用户和企业用户提供了一种安全、易管理的组网解决方案,具有鲜明的优势和特点,使用本移动办公系统,无论在家里还是出差均可以随时随地,不受时间、空间、接入媒体限制,通过网络实现远程接入、移动办公,移动终端在移动过程中可以随时随地了解单位的情况;始终保持原局域网授权的IP地址固定不变,用它与其他终端通信。目前的系统只能支持IPv4网络,不支持IPv6[10]网络,需要考虑从移动IPv4到移动IPv6的过渡策略。

摘要：为了解决移动用户随时随地远程接入和移动办公问题,解决传统TCP/IP协议不支持IP设备移动性问题,以及解决与数据通信的安全问题等,采用了使用移动终端自代理和基于兵符智能密码钥匙的安全机制技术,设计实现了基于移动IP技术的移动办公系统,系统实现了移动终端的跨不同网段漫游、远程接入、移动办公以及企业分支机构互联等多种功能。

关键词：移动IP,移动办公系统,MyNet服务器,兵符,移动终端

参考文献

[1]米军.IPSEC在移动IP中的应用研究[J].计算机与网络,2009(7):20-24.

[2]KUROSE J F,ROSS K W.计算机网络自顶向下方法与In-ternet特色[M].陈鸣,译.北京:机械工业出版社,2005.

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[4]HARKINGS D,CARREL D.RFC2409the Internet key exchange[S].USA:Internet,1998.

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[6]周明天,汪文勇.TCP/IP网络原理与技术[M].北京:清华大学出版社,1993.

[7]佚名.Linux核心:11.网络(1)第十章网络[EB/OL].[2011-09-20].http://www.xgdown.com/article/53/19199_1.htm.

[8]佚名.Linux的TCP/IP网络结构[EB/OL].[2011-10-15].http://bbs.lupaworld.com/archiver/tid-3660html.

[9]怀石工作室.Linux上的C编程[M].北京:中国电力出版社,2000.