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4G时代的移动通信 参考论文
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倪俊杰:手机直播——随时随地演绎世间百态

移动网络带宽的快速增大,为传输更大的数据流提供了前提条件。利用4G时代运营商提供的高速网络,我们可以让现在通过移动网络使用的语音、视频通话变得更加清晰。有人就瞄准了这个市场,开辟了新生行业——手机直播。因为受制于视频传输速度的要求,以前的网络直播一般是通过电脑来进行,通过高清摄像头在直播平台上向公众展示自己各方面的能力,如脱口秀、节目、魔术、表演等,但这容易受到空间的限制。在自媒体时代,直播已经变得非常亲民,有了4G网络之后,任何人只要有一部智能手机,就能开始直播了。手机直播使得网络直播不再受限于狭小的环境,将直播场所由室内轻而易举转移到室外。也因此诞生了一份新的职业——网红,这些网红通过各种方式又为APP带来流量以及变现,彼此之间形成了一个良性的循环。比如曾经红极一时的“尬舞天团”,就是通过手机室外直播而一炮走红的。

目前支持手机直播的软件也很多,如CCTalk、目睹、QQ、微吼、微赞等。观众观看直播可以安装软件或直接打开网页地址,大多数手机网页直播是使用HLS协议或H5技术来完成的,观众可以用浏览器直接打开观看。

手机直播分为两种:单向直播和双向直播。单向直播是指主播推流,观众只能看到主播的画面,而无法与主播互动。双向直播就可以实现观众与主播互动,其他观众可以看到主播和连麦观众的画面。相比而言,单向直播的实现难度相对小一点,基本上是用标准的RTMP推流的,而双向直播实现难度和成本都要大一些。

用4G网络做手机直播,大家最担心的是流量问题。发布和观看直播究竟会消耗多少流量?直播流量的消耗主要来自视频流,视频分为标清和高清。一般来说,标清每秒流量大约在90kb到120kb,高清每秒200kb到250kb。也就是说,观看标清直播每小时需要消耗约400兆流量,而高清就要消耗约800兆流量甚至更多。根据国内手机流量资费情况来看,1G流量大约在30元左右。所以,从观看者角度而言,这个资费并不便宜了。如果是发布者(也就是主播),能够产生盈利收益的话,这个成本也是能接受的。在有Wi-Fi的条件下,可以忽视流量成本。稍有不同的是,观看者也不一定要通过无线方式观看手机直播,在电脑上收看也是有可能的。

邱元阳:共享单车——隐藏的移动通信

虽然共享單车诞生还不到两年的时间,但是却已经风起云涌,在各大中小城市遍地开花。大家都知道,共享单车的智能锁内部集成了GPS系统,用于车辆的定位。但可能很多人都不知道,共享单车还带有隐藏的SIM卡,只要有移动信号,就能实现数据发送和状态联网。不然,没有停车桩的共享单车如何跟它的云端连接和交换数据呢?

当然,共享单车的智能锁里面集成的SIM卡并非我们手机上常用的普通SIM卡,它不是一般的**,而是物联网SIM卡。这类卡较常用的有中移物联卡,通过安装在各类物体上的SIM卡、传感器,就能向云端发送数据,实现人与物体或物体与物体间的沟通和联动。具体到共享单车上,可以通过二维码或密码锁等形式,经由SIM卡通过4G信号塔或移动基站发送信息,经过验证后实现开锁和锁车,同时通过GPS向云端传送位置信息,其电源依靠单车前部的太阳能电池板或车轮发电机来供电。

物联网SIM卡实现与云端的连接和数据交换,以便进行资金结算;GPS实现车辆位置信息的查询和定位,以便运维和调度。

共享单车大都采用了“手机—云端—单车”的实现架构,主要功能体现在智能锁上。在手机端,通过APP可以查看附近的单车,以及开锁、结算等,当然在这种室外环境下也需要手机通过4G或3G、2G的数据流量来上网。在云端,是共享单车的服务器端,是整个共享单车的系统控制台,它可以与所有的单车进行数据通信,接受和发布信息指令,响应用户和调试人员、管理人员的操作。在单车端,则是接收信息与执行命令,如开锁骑行、锁车还车等。

需要说明的是,共享单车内的GPS系统不一定都是GPS芯片,只要能够支持GPS定位或北斗定位就行。比如Bluegogo(小蓝车)内置的是联发科的MT2503芯片,这一HVu62s7sIIGBmE/wCS8Dl3R1BdtoexN+cJM7I+e/PDg=针对可穿戴设备设计的物联网芯片支持GPS、北斗、GLONASS等多重卫星定位系统。摩拜(小橙车)和ofo(小黄车)使用的也是联发科的方案,其Simcom的Sim800模块内部就是MTK芯片(摩拜单车使用的MT6261芯片未集成GPS)。

刘宗凡:高铁上的4G——想要连接不容易

乘飞机的时候,我们知道几万米的高空是没有4G信号的,所以我们只能关机后选择发呆或睡觉。对于高空飞行的无4G信号,还情有可原,可对于另一项高速交通——高铁,人们的期望值就要高多了。要是能够一边欣赏车窗外的美景,还能一边看看新闻,发发朋友圈,那真是极好的享受。然而现实总是残酷的。事实上,在我们刚出站或者列车行驶在相对繁华地段的时候,手机信号还是不错的。可来到郊区或者人烟稀少的区域后,基本上4G信号就没有了。尤其是进入隧道,你只能放下手机,等待着黑暗过去,光明尽快到来。现在高铁的时速都超过了300公里,而4G信号的最大难点就在于速度。基本上,沿着铁轨每800米就有一个信号基站。但是当时速达到300公里时,每秒前进的距离就是83米,也就是不到10秒就会经过一个基站。高速行驶的列车和车厢,始终在进行基站和信号塔的切换,因此网络信号会非常不稳定,也因此,在高铁上断线是极有可能发生的。当然,还有一种特殊情况,当你发现你的4G网速超快或者超慢的时候,并不一定是你附近的基站信号很强或很差,而是由你身边上网的人数来决定的,上网人数越多速度就会越慢。

那么,坐高铁真的没有办法享受优质网络了吗?肯定不是。2017年6月26日,“复兴号”高铁车组正式从京沪两地双向首发。除了时速能够达到400公里和一系列先进技术外,最令人关注的是车厢完全覆盖Wi-Fi网络。无独有偶,2017年7月9日,广深港高铁列车内部设计首次曝光,除了每个座位均设有两脚及三脚电源插座,全车还有Wi-Fi提供,乘客可在车上无间断上网。应该说,高铁Wi-Fi上网已经成为现实。

可能很多人都很疑惑:普通列车上早已有了免费Wi-Fi服务,为何高铁Wi-Fi却迟迟不能开通呢?目前火车上的Wi-Fi一般是通过车载Wi-Fi设备,把沿线三大运营商的3G或4G信号转换为Wi-Fi热点,以供乘客使用。对于普通列车,因为速度慢,可以确保信号稳定,网络之间频繁切换也不会有太大影响,但高铁速度可达到每小时300公里以上,网络切换以及普勒效应就会导致信号衰减、穿透力弱而且变得极不稳定,丢包率高、延迟大。而且高铁上的Wi-Fi信号还可能会影响到机车信号、通信信号。这些技术问题以及三大运营商的协调问题综合起来,就使得高铁Wi-Fi迟迟未能与旅客见面。

虽然高铁运行中一直保持着与地面的电力连接,奇怪的是,目前还没有人提出通过电力线来接入宽带网络解决高铁Wi-Fi问题的方案。

倪俊杰:4G路由器——行走的局域网

局域网已经成为了生活和工作的标配。一个局域网,代表着一个圈子,共享资源、共享设备、共享网络,让我们感到安全和便捷。因为局域网,我们可以实现很多有意思的功能,如基于无线局域网实现的投屏功能,正给我们的学习与生活带来很多乐趣。那么,当我们离开了“常驻地”,不在单位或家里的时候,该如何享受局域网的好处呢?试想,当三五好友来到没有宽带、没有Wi-Fi的地方,你还想组一个局域网,和小伙伴一起上网,该怎么办呢?有需求就有服务,这样的好东西叫做——MiFi(Mobile Wi-Fi),又称随身Wi-Fi,是一个便携式无线宽带装置,集调制解调器、路由器和接入点三个功能于一身。内置调制解调器可接入一个无线信号,内部路由器可在多个用户和无线设备间共享连接。MiFi比较适用于小团队的室外办公和娱乐,相当于一个行走的局域网。依靠MiFi,多个用户(设备)可以同时连接到同一张SIM卡的蜂窝数据。一个MiFi网络一般支持10个左右的设备连接。也就是说,只要有SIM卡和4G信号,就可以使用MiFi创建一个无线网络,让手机、平板电脑、笔记本电脑等Wi-Fi设备连接上网。有人可能会说,不用MiFi,只要智能手机开通WLAN热点功能也可以创建局域网。确实如此,手机热点功能也很方便,但MiFi也有自己的优势。其一,电量续航时间长。智能手机运行了很多应用程序,当打开热点后,电量消耗就更加快了。而MiFi是一台简单的上网设备,只有上网这一个功能,因此电量续航时间更长。现在很多MiFi都搭配移动电源设计,大大缓解了供电的问题。其二,网络信号更稳定。一般来说,手机热点无法承担快速的数据压力,而手机通话会占用更多的信号通道。这就是为什么当手机通话的时候,手机热点的信号就会断开的原因,而MiFi就没有这种问题。其三,网速更快。智能手机的热点功能是基于一个小小的网络模块,相比专业的上网设备MiFi是非常不专业的。使用MiFi设备还有一个好处就是可以方便地通过手机APP或网页来设置和管理无线服务。输入统一密码进入随身路由管理界面后,路由器的已用和剩余电量、运营商名称、Wi-Fi名称、连接设备数量等信息一目了然。现在很多出境游的游客,落地后都会购置或租用一个MiFi设备,非常方便。不过,需要提醒的是,根据国家规定,MiFi设备中的SIM卡必须是实名认证的,不然是无法上网的,用户可以借助个人手机号及第三方平台(如支付宝)来完成认证工作。

还有一种与MiFi类似的设备是无线CPE(Customer Premise Equipment,客户终端设备),它也可以实现将高速4G信号转换成Wi-Fi信号,支持同时上网的移动终端数量也较多。无线CPE是一种新型的无线终端接入设备,可以接收无线路由器、无线AP、无线基站等的无线信号。CPE的客户端与基站的传输距离可以达到1Km~5Km,为距离无线覆盖基站较远的客户提供了一种远程接入的新手段。用一对CPE,还可以把Wi-Fi信号放大进行远距离传输,因此这也成为无线网络距离延伸的手段。

刘宗凡:CMCC——廉颇老矣?

CMCC即China Mobile Communication Corporation的简称,既是中国移动公司名称的英文缩写,也是中国移动“随e行”的WLAN业务,包括CMCC、CMCC-WEB、CMCC-EDU等。

CMCC在全國有几百万个热点,是2G、3G时代高速无线上网的补充,主要布置在城市有高速无线上网连接需求的单位和一些学校,需要安装密集的无线AP,并让无线连接自动在AP间漫游。CMCC的网速最高可达到54MB/s,远远高于GPRS的连接速率,并且资费要比数据流量的资费低得多,在2G时代比较受高校学生的欢迎。

CMCC本质上是一种无线局域网业务,需要通过移动的手机来进行连接,无需密码,但是需要认证才能上网,可以使用移动手机号码登录,并根据使用情况从手机中扣费。如果要通过笔记本电脑或其他非移动手机的设备连接CMCC,需要先用移动手机号码申请CMCC账号,使用这个账号连接登录。

4G来临之后,飞速的上网体验很快掩盖了CMCC的优势。在各种优惠套餐中,4G数据流量的资费也不断下降,这更使得CMCC逐渐成为鸡肋。虽然中国移动的这一业务仍在开展,但CMCC的用户数量却急剧下降,很多学校在建立了自己的校园无线局域网后,原来在校内布置的CMCC热点基本上就处于闲置状态了。

另外,在CMCC信号较强的区域,由于它不需要密码就能自动连接,常常会将信号较弱的Wi-Fi连接断开而自动切换到CMCC信号上,这也让没有CMCC连接需求的用户很烦,在有些手机上还无法删除记忆下来的CMCC信号名称,因而会干扰到用户自己的Wi-Fi连接。

邱元阳:城市WIFI——助力4G还是威胁4G?

免费的公共Wi-Fi热点,不仅是智慧城市的象征,也是城市文明程度的象征。当大到机场、车站、图书馆,小到宾馆、商店、餐厅都能提供Wi-Fi服务,甚至Wi-Fi遍布于室外公共空间并能安全地免费连接时,互联网就真正地改变了人们的生活。

2016年开始,美国纽约市曼哈顿区的一些老旧电话亭被移除,更换为全新的Wi-Fi热点终端LinkNYC,并且是免费的。有人体验了LinkNYC的速度,仅需45秒便可下载完成一个1GB的文件,而Verizon的LTE 4G网络需要35分钟,而且,前者免费,后者需要买单。

中国电信早在几年前就已在全国各大城市布置了众多的免费Wi-Fi热点,但是距离人们的需要还远远不够。

出于速度和稳定性以及成本的考虑,城市的免费Wi-Fi热点一般都是利用宽带网络搭建的。一方面,Wi-Fi热点弥补了4G流量的不足之处,为人们节约了流量开支;另一方面,免费的Wi-Fi热点似乎又损害了4G的利益——毕竟4G是收费的,流量的节省也就意味着营收的减少。参考论文

当4G上网的代价降低到可以忽略不计时,也许大多数的Wi-Fi热点就没有太大的存在必要了。相较而言,私密的4G连接要比公共的Wi-Fi热点安全得多。当然,城市Wi-Fi热点的意义并不仅仅在于为公众提供免费上网服务,它对智能公交、智能公路、城市自动化均具有积极的意义,也是智慧城市的必需装置。

移动通信是目前最普遍、最先进的通信手段,在其发展过程中也不断适应新的要求,其技术演进过程一直都没有停止。从长远发展来看,4G技术也是移动通信技术演进的一个过渡阶段,它的前方,是万物互联的5G时代,是一个理想化的物人合一的技术生态。技术无止境,进步亦无止境,曙光乍现,新的技术已经在向我们招手问候,邀请我们跨入一个新的时代。

参考资料;http://zimeitichuangzuo.com/index.php?c=show&id=2157
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