4G开题报告

江西理工大学

本科毕业设计（论文）开题报告

电气工程与自动化学院自动化专业11级（2015届113班学号09学生潘维娜题

目：基于4g网络的生态环境实时监控系统设计

专题题目（若无专题则不填）：

本课题来源及研究现状：

课题来源

随着科学技术的不断进步尤其是无线传感网络技术研究的不断深入，生态环境实时监控系统对物种植领域应用需求越来越迫切。人们的生活水平提高，越来越多的大众人口期待着绿色，环保，无污染产品走进他们的生活。如果能满足他们在享受高质量产品的同时还能自己监控农作物的成长全过程。那将是个前途无量的发展产业。

由于目前3g带宽有限，wifi传输距离有限、可移动性较差，无线视频监控并没有得到大规模商业应用。鉴于4g技术的特点是高传输速度、高带宽、高稳定性，对广域无缝覆盖以及强漫游的移动性提供了良好基础。随着智能生态环境监控系统建设需求日益加强，为满足处于客户端的使用客户远程监视和无人值守，实现整个系统的的可视化监控和调度，4g技术将会是建设生态环境系统的一个重要手段，而全方位生态环境下的4g技术也将更好更快，基于4g网络的生态环境监控系统为我们提供了一种解决方案

本文的生态环境实时监测系统是将4g技术、传感器技术、无线通信技术、计算机技术、自动化技术等高新技术应用于生态环境实时监控系统中。根据田间环境因素的变化，准确地调整各种生产管理措施，最大限度地优化投入，获取最高产量和经济效益的同时，保护农业生态环境，实现农业的可持续发展研究现状

通信技术的日新月异，的确为我们带来了不少享受。随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信开始兴起，用户也因此有理由期待这种第四代移动通信技术将会给我们带来更加美好的未来。

（一）国内外4g现状

目前国际上的４ｇ通信标准有ｔｄ-ｌｔｅ和ｆｄｄ-ｌｔｅ两种。ｆｄｄ-ｌｔｅ标准已于去年年初在欧美国家正式商用。截至２０１１年１０月，全球有２４８家运营商已确定了部署ｌｔｅ商用网络计划，其中，３５张网络已正式商用，还有１５０家公司的商用网络正在部署。

(a)美国

美国目前在4g的布局，主要以sprint、at&t及verizon为主。

sprint在2006年时宣布以wimax作为其4g技术标准，预计在2010年之前将投资大约50亿美元构建基于新兴高速无线wimax技术的4g服务网络；at&t及verizon wireless则将采lte技术，其中at&t已推出了4g access网络，它能配合目前的

edge技术进行上传，并利用宽带ofdm技术进行下载。目前at&t的4g access网络升级分为两个阶段，第一阶段是移动电话基地台的软件构建，

第二阶段则估计在2010年进行智能型天线的硬件构建；verizon则是与vodafone

进行合作，在2009开始测试。

(b)欧洲

北欧是部署lte最快的地区，2009年1月，北欧最大的电信运营商teliasonera选中华为设备，在挪威首都奥斯陆部署全球第一个lte商用网络；同时，teliasonera 又与爱立信签署lte商用网络合同，网络覆盖地区为瑞典首都斯德哥尔摩，商用时间为2010

年。根据协议，爱立信向teliasonera提供的lte系统包括全新rbs6000系列的lte无线基站、演进分组核心网、包含了redback公司smartedge1200路由器和最新eda多址接入聚集交换机的移动回程链路解决方案。

(c)日本

(b) 韩国

由于韩国目前的 3.5g 网络发展的很好，因此lte和其它形式的 4g 技术在韩国国内的应用可能会延迟。韩国的主要运营商sk 和第二大运营商ktf到目前为止还没有承诺加入gsm的lte阵营。事实上，sk 到2012年前都不太可能提供4g 服务。但这并不影响韩国

企业在4g 设备上的研发。三星和 lg 等公司正率先研制支持 4g 的芯片、设备和基站。lg 计划开发基于 4g 技术lte 的产品的完整生态系统。在所有的移动生产商中，韩国企业在这个领域的投资最大。这些努力的目标是打入国际市场。lg 在2008年12月公布的lte芯片很可能首先在欧洲或美国推出。同时韩国计划从2010开始投入“超4g”的研发。相对于国际平均水平，韩国的研发领域更为超前。

(e) 中国大陆

中国国内虽然刚开始推出3g服务，但却早在4g上有所动作。国内早在2001年便展开“未来通用无线环境研究计划（future technology for universal radio environment；fu ture）”，共有内地10多所大学、研究所和企业参与。其中明定2001～2003年为fu ture第一阶段，着重开发关键技术；2003～2006年为第二阶段，主要从事系统及应用展示；2006～2010年则为第三阶段，即实地测试和商用化准备。

目前中国国内的4g评估与研究与国际同步。2009年中国提出的td-lte-

advanced(lte-advanced tdd制式)也进入itu的4g候选标准之列。并已获得欧洲标准化组织3gpp和亚太地区通信企业的广泛认可和支持。2009年11

月市场调研公司abi research公布的一份根据18个月之前的数据统计出来的份额显示，高通在lte中的专利为24%，中国企业华为为10%，lg为9%，诺基亚9%，三星7%，

还有18%是属于交叉专利。因此中国在4g领域有一定的产业化基础。

工业和信息化部部长苗圩做客中央台，畅谈工业结构调整与改进，展望宽带提速和4g 发展。目前我国4g网络的发展是基于自主研发的td技术，苗圩介绍，目前我国4g网络发展需要解决两大问题。

苗圩表示，从国际上来说，所谓的4g现在主要是两个大的标准，一个是我国现在自己研发、自己推行的tdd标准；第二个标准就是以欧洲在cdma基础上发展起来的fdd标准，这两者将成为4g的两大主流标准。苗圩表示，对于4g特别是具有自主知识产权的tdlte发展，还得通过一系列大规模的实验和试商用的过程才能发放牌照，比如需要两到三年的时间。这其中要解决两大问题，第一是基站的密布问题，虽然现在已有22万个基站，但数量还远远不够，所以初步计划通过三年时间至少把tdcdma的基站增加到40万个左右，基站数量增加以后将来转向4g基站就相对比较容易。第二是关于终端的问题，手持终端特别是手机的终端，现在仍然是一个制约。要进一步动员手机厂商、软件厂商甚至包括生产集成电路芯片的厂商，让他们积极地参与进来，来加快试商用的发展。在去年6个城市做技术实验取得积极成效的基础上，进一步扩大试点的区域和范围，为下一步的发展打下坚实的基础。2007年初上海市长宁区展开4g移动通信技术实地测试，总测试费用约人民币1.5亿元（约1,930万美元）；这在当时是全世界最大的4g实验系统：共包括6个节点，3个信道，6个终端，并引入了如ipv6核心网络、iptv高清晰度业务与移动通信切换等技术。实验系统频点

3.5ghz、带宽20mhz，采用协同分布式无线电蜂窝构架、混合fdd/tdd双工方式、

gmc/ofdm多址技术。在移动测试项目中，无线下载速度最高可达90mbps，该项技术预计2010年商用化。此次实测系在上海延安西路上进行，试验车辆以时速50公里在真实路况中行驶，所测得信息下载速度为20～90mbps，上传速度则高达80mbps。上海崇明岛也在利用4g技术建设无线宽带网络，目标是覆盖全岛，并为商用化作准备。中科院微系统所等单位开发无线宽带miwave是我国我4g提案的一个补充方案，在汶川地震抗震救灾中发挥了良好的作用。其在救灾中的优势主要表现在可以即架即用和高速率传输，其系统峰值数据传输率可达上百兆。

目前已经完成了武林商圈、黄龙商圈等杭州主城区以及滨江、下沙等点的覆盖。2011年，完成杭州大城区td-lte的完全覆盖，包括主城区和萧山区、余杭区，无论商业街、公交车站还是地铁等等，都能收到信号。随着b1公交线路的试体验活动的启动，中国移动正在紧锣密鼓制定浙江td-lte试商用计划，网络

建设也正进行中，预计到2012年底可以完成近2000个基站覆盖。

td-lte的信号深度覆盖能力远高于现有的3g网络，网速可达3g的十倍以上，在时延问题上也比3g网络有了显著的改善。在固定状态下，目前td-lte的下载速度可以高达

100mbps，一般可以稳定在70-80mbps。

lte网络超越了普通传统固网宽带的速度，解决了线缆的烦恼，实现了随时随地随身的上网。