丁曉紅，王述潁，徐 婷

（遼寧郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，沈陽(yáng) 110179）

物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下無(wú)線寬帶新技術(shù)應(yīng)用

丁曉紅，王述潁，徐 婷

（遼寧郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，沈陽(yáng) 110179）

伴隨著無(wú)線寬帶新技術(shù)的日趨演進(jìn)和物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的具體化應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)據(jù)傳導(dǎo)和整合連接多樣寬帶技術(shù)的逐步提升。由此，無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的介入對(duì)加快物聯(lián)網(wǎng)與智能城市、智能世界的實(shí)現(xiàn)具有重要的戰(zhàn)略意義。

物聯(lián)網(wǎng)；無(wú)線寬帶技術(shù)；體系架構(gòu)

中國(guó)電信涉足物聯(lián)網(wǎng)主要是利用泛在的通信基礎(chǔ)設(shè)施為大眾服務(wù)提供整合、方便、多樣、高效的公共服務(wù)。以推動(dòng)城市公共信息平臺(tái)以運(yùn)營(yíng)商為背景，集中部署與集約建設(shè)，實(shí)現(xiàn)所有公共信息、應(yīng)用資源的集中、共享和按需分配。建成所在城市泛在網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施和信息設(shè)施，政府、企業(yè)和個(gè)人，不同行業(yè)間的信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和立體感知。

1　物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系以射頻識(shí)別系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)構(gòu)成。射頻識(shí)別系統(tǒng)主要由硬件讀寫(xiě)器和物理標(biāo)識(shí)組成，兩者通過(guò)RFID相關(guān)接口進(jìn)行通信。硬件讀寫(xiě)器獲取物理標(biāo)識(shí)后，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)通訊方式將產(chǎn)品信息上傳至網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的中間件，然后通過(guò)ONS進(jìn)行解析，設(shè)備最終獲取產(chǎn)品名稱，繼而通過(guò)EPC媒體服務(wù)的各種接口獲得產(chǎn)品信息的各種相關(guān)服務(wù)。整個(gè)信息系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)都會(huì)基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，利用在互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展的各類(lèi)通信協(xié)議和語(yǔ)言概述。具體說(shuō)來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的，相當(dāng)于各類(lèi)物化產(chǎn)品的信息服務(wù)的統(tǒng)稱。從應(yīng)用層面來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)中3個(gè)層次，也就是說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)由3部分構(gòu)成：第一是傳感網(wǎng)絡(luò)，即以RFID、二維碼、傳感器為主，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理產(chǎn)品的識(shí)別。第二是傳輸網(wǎng)絡(luò)，即以現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)等通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳播和計(jì)算。第三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，即在各領(lǐng)域信息服務(wù)中輸入輸出的控制終端。

2　感知層關(guān)鍵技術(shù)

感知層在物聯(lián)網(wǎng)體系中處于信息采集的最前端，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)起著基礎(chǔ)性作用，同時(shí)感知層也承擔(dān)著系統(tǒng)最終執(zhí)行控制任務(wù)。傳感控制技術(shù)和短距離傳輸技術(shù)是感知層關(guān)鍵技術(shù)的兩大部分。

一般情況下，傳感器（S）負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)（M）傳送到其他節(jié)點(diǎn)（M）。網(wǎng)絡(luò)中有一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)相接（G），負(fù)責(zé)將近距離傳輸網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)匯集發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用平臺(tái)。帶有控制功能的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)則是根據(jù)遠(yuǎn)程控制平臺(tái)發(fā)出的指令，通過(guò)網(wǎng)關(guān)（G）發(fā)送到匯聚的節(jié)點(diǎn)（M），并通過(guò)短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)最終發(fā)送到相關(guān)的節(jié)點(diǎn)（M），由相應(yīng)的控制器（S）執(zhí)行最后的操作，無(wú)線傳感網(wǎng)流程圖見(jiàn)圖1。

圖1　無(wú)線傳感網(wǎng)流程圖

無(wú)線傳感網(wǎng)為全新的智能化信息通訊和控制手段提供了可靠性，其自動(dòng)組織、高智能化、超低功耗等特點(diǎn)是目前大范圍，低成本獲得傳感信息最有效的解決辦法。無(wú)線傳感網(wǎng)的空間廣度可概括為：一方面，在物理線路施工復(fù)雜難度大的場(chǎng)合應(yīng)用廣泛；另一方面，原有線路網(wǎng)絡(luò)可以被替代，從而進(jìn)一步降低投資成本，滿足設(shè)備升級(jí)、改裝和維護(hù)的要求。目前，無(wú)線傳感網(wǎng)在通信、制造業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)物流、文教醫(yī)療、信息自動(dòng)化、新能源、環(huán)保、安全生產(chǎn)、交通等領(lǐng)域都有豐富廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景?，F(xiàn)在業(yè)界內(nèi)傳感網(wǎng)技術(shù)的主要代表標(biāo)準(zhǔn)包括Wi-Fi/WiMax、Bluetooth（二者有廣泛的應(yīng)用案例）、Zigbee、Z-Wave、WirelessHART、ANT/ANT+、Wibree、Insteon。

3　網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)層主要是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳輸，以基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)為主，其物聯(lián)網(wǎng)終端也包含具備數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通信能力（接入單元），基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)有的運(yùn)營(yíng)商通訊網(wǎng)和INTERNET基礎(chǔ)上建立起來(lái)的，綜合使用2G/3G、有線寬帶、NGN、PSTN、WiFi等通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)有線無(wú)線方式結(jié)合、寬窄帶契合、感知網(wǎng)與傳統(tǒng)電信網(wǎng)結(jié)合；接入單元也屬于網(wǎng)絡(luò)層的范疇，涵蓋了相對(duì)獨(dú)立的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備和網(wǎng)關(guān)（包括行業(yè)信息化應(yīng)用網(wǎng)關(guān)和家庭用戶連接的網(wǎng)關(guān)及行業(yè)間共享類(lèi)網(wǎng)關(guān)）等設(shè)備。

現(xiàn)階段，網(wǎng)絡(luò)層核心技術(shù)主要包括在通訊網(wǎng)各層次保證各類(lèi)型信息和資源的有效使用技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)終端契合與實(shí)現(xiàn)應(yīng)用技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)終端通信尋址相關(guān)方面。一個(gè)中國(guó)電信CDMA終端正常接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，首先要與PCF建立空口連接，在相關(guān)連接成功建立后，進(jìn)行撥號(hào)與PDSN建立PPP鏈接，之后才是發(fā)送數(shù)據(jù)。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的主要功能有數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)傳輸、協(xié)議適配、節(jié)點(diǎn)管理：數(shù)據(jù)匯聚是指通過(guò)設(shè)備網(wǎng)關(guān)內(nèi)置的傳感網(wǎng)sink節(jié)點(diǎn)，將傳感網(wǎng)接收并上報(bào)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)。數(shù)據(jù)傳輸是指物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)具備接收遠(yuǎn)程應(yīng)用平臺(tái)數(shù)據(jù)的能力，并將匯聚的數(shù)據(jù)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，而其網(wǎng)關(guān)可以使用如2G/3G/4G、有線電視、ADSL、光纖寬帶、窄帶撥號(hào)等等多種遠(yuǎn)程通訊方式。

4　應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)

應(yīng)用層主要針對(duì)應(yīng)用軟件技術(shù)和計(jì)算機(jī)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)主要是基于各種軟件的大量數(shù)據(jù)處理技術(shù)，同時(shí)該技術(shù)基于海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和精準(zhǔn)分析的平臺(tái)也是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的重要組成部分。應(yīng)用程序?qū)拥哪康氖谴龠M(jìn)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)際生產(chǎn)生活的高效結(jié)合，對(duì)各種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和家庭應(yīng)用具有推動(dòng)發(fā)展和普及應(yīng)用的作用。

云計(jì)算是開(kāi)發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，將并行計(jì)算（Parallel Computing）、分布式計(jì)算（Distributed Computing）和網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing）的發(fā)展結(jié)合起來(lái)。依據(jù)云計(jì)算的服務(wù)類(lèi)型可以分為3層：基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）和軟件即服務(wù)（SaaS）。

云計(jì)算是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序?qū)拥年P(guān)鍵技術(shù)之一。這是一個(gè)為各種各樣的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供一個(gè)統(tǒng)一的服務(wù)交付平臺(tái)，為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供大量的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式、數(shù)據(jù)處理和分析工具，大大簡(jiǎn)化了應(yīng)用程序交付過(guò)程和降低交付成本，在目前的實(shí)際應(yīng)用中，云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)主要有兩個(gè)結(jié)合點(diǎn)。

第一，基于云計(jì)算架構(gòu)，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)通用能力平臺(tái)，將物聯(lián)網(wǎng)通用能力平臺(tái)構(gòu)建在云化基礎(chǔ)架構(gòu)之上，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)通用能力平臺(tái)的高可靠性、高可擴(kuò)展性和按需服務(wù)的能力，并易于應(yīng)用糅合。

第二，在具體的行業(yè)應(yīng)用部署中，充分利用云計(jì)算資源；目前物聯(lián)網(wǎng)各種應(yīng)用如物流、智能電網(wǎng)、智能交通、醫(yī)療信息化服務(wù)等，各自獨(dú)立建有平臺(tái)，并有獨(dú)立開(kāi)發(fā)工具，屬于“豎井式”開(kāi)發(fā)方式，各個(gè)系統(tǒng)間不連通。云計(jì)算的出現(xiàn)，使網(wǎng)絡(luò)的信息服務(wù)更有效率。將來(lái)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)更合理的開(kāi)發(fā)方式應(yīng)該是有通用開(kāi)發(fā)平臺(tái)、工具、各種庫(kù)分別進(jìn)行各種開(kāi)發(fā)，最后應(yīng)用于各種具體的系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用離不開(kāi)現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)（包括移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)）和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)的融合，以移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

物聯(lián)網(wǎng)通用能力平臺(tái)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈各方均有價(jià)值，有助于電信運(yùn)營(yíng)商提高網(wǎng)絡(luò)使用效率、規(guī)?；l(fā)展業(yè)務(wù)、終端故障快速定位、加強(qiáng)業(yè)務(wù)管理、實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)增值。有助于系統(tǒng)集成商通過(guò)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議、應(yīng)用中間件等形式，降低系統(tǒng)集成難度，減少集成工作量，縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本，增強(qiáng)市場(chǎng)拓展能力。

5　結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)本文分析可以看出，物聯(lián)網(wǎng)具有信息集約化程度高、硬件使用率高、節(jié)約軟件成本和數(shù)據(jù)傳輸并發(fā)沖突少等特點(diǎn)。這些優(yōu)勢(shì)使得物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)在電信公司有了必須存在的資本。

主要參考文獻(xiàn)

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10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.06.060

TP391.44

A

1673-0194（2015）06-0092-02

2015-03-02