基于認(rèn)知無(wú)線電的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的研究

杜 紅，富 爽，許 杰，初洪娜

(1. 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 信息技術(shù)學(xué)院，黑龍江 大慶 163319；2. 大慶油田信息技術(shù)公司 北京分公司，北京 100043)

基于認(rèn)知無(wú)線電的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的研究

杜 紅1，富 爽1，許 杰1，初洪娜2

(1. 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 信息技術(shù)學(xué)院，黑龍江 大慶 163319；2. 大慶油田信息技術(shù)公司 北京分公司，北京 100043)

物聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)今研究的一個(gè)熱門技術(shù)，我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，在現(xiàn)代化大農(nóng)業(yè)的發(fā)展中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中得到很好的應(yīng)用。認(rèn)知無(wú)線電是一類智能無(wú)線通信技術(shù)，能夠通過(guò)對(duì)周邊環(huán)境的感知而發(fā)現(xiàn)空閑的可用頻譜資源，從而提高頻譜利用率。將農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)相結(jié)合，能夠緩解農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)所面臨的頻譜資源緊張問題。分析了物聯(lián)網(wǎng)頻譜研究涉及的方面和頻譜管理的現(xiàn)狀，將認(rèn)知無(wú)線電頻譜感知技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，研究基于認(rèn)知的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提出了認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)；認(rèn)知無(wú)線電；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；物物通信；頻譜資源

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things， IOT)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第3次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)很快得到極大的關(guān)注，成為當(dāng)前信息技術(shù)領(lǐng)域的研究熱門。在物聯(lián)網(wǎng)中，物與物之間(Machine-to-Machine， M2M)的通信不需要或只需要較小的人為參與就可實(shí)現(xiàn)。不同類型的設(shè)備(比如傳感器)能夠相互通信并交流數(shù)據(jù)信息，這種類型的物物通信被認(rèn)為是未來(lái)通信領(lǐng)域中關(guān)鍵的一部分。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，比如在智能家居、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、智慧城市、醫(yī)療、運(yùn)輸、電網(wǎng)等方面。我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，通過(guò)使用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以獲取農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境和信息，從而通過(guò)遠(yuǎn)程控制監(jiān)測(cè)到農(nóng)田信息。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以更好地控制農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境，使之能夠更好地適應(yīng)作物的生長(zhǎng)。物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的重要標(biāo)志[1-2]。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)面臨著許多挑戰(zhàn)，需要無(wú)線通信技術(shù)感知周圍環(huán)境，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并匯報(bào)數(shù)據(jù)信息，這將會(huì)導(dǎo)致頻譜資源面臨緊缺不足的問題[3]。為了解決這些問題，提出一種新的通信方式，稱為認(rèn)知物聯(lián)網(wǎng)。這種網(wǎng)絡(luò)是將認(rèn)知無(wú)線電(Cognitive Radio)的頻譜感知等技術(shù)應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)中，在一定程度上解決物聯(lián)網(wǎng)對(duì)頻譜資源需求緊張的問題。

在認(rèn)知物聯(lián)網(wǎng)中，認(rèn)知無(wú)線電能夠使物體感知周圍的環(huán)境并利用尚未被利用的頻譜資源，在相同的頻率范圍內(nèi)，通常存在兩種系統(tǒng)：授權(quán)主系統(tǒng)和次要的物物通信系統(tǒng)。授權(quán)主系統(tǒng)是指使用合法頻譜的授權(quán)系統(tǒng)，對(duì)分配的頻譜資源具有絕對(duì)的使用權(quán)。次要的物物通信系統(tǒng)是指未被授權(quán)的具有認(rèn)知功能的物物通信系統(tǒng)，可以機(jī)會(huì)式的接入授權(quán)主系統(tǒng)不用的空閑頻譜資源。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)具有認(rèn)知功能的物聯(lián)網(wǎng)的研究文獻(xiàn)較少，尤其是將認(rèn)知無(wú)線電的頻譜感知技術(shù)與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合，還沒有太多的理論研究。為此，本文的主要研究工作就是進(jìn)一步深入研究頻譜感知技術(shù)在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的使用，以及基于認(rèn)知農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)，最后討論了基于認(rèn)知的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)還需要解決的幾個(gè)方面，為以后的進(jìn)一步研究提供借鑒。

1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的頻譜資源使用分析

在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，如圖1所示，主要分為3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：感知層、傳感層和應(yīng)用層。具體地，感知層包括溫度傳感器、土壤濕度傳感器、視頻攝像傳感器和土壤成份傳感器等；傳輸層主要利用3G/4G、藍(lán)牙和WiFi等技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息的傳遞與匯聚；應(yīng)用層主要是專家通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物生成情況，分析處理相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程系統(tǒng)控制操作，農(nóng)作物種植人員也可通過(guò)遠(yuǎn)程移動(dòng)終端實(shí)時(shí)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)[2]。

圖1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，感知層與傳輸層主要通過(guò)無(wú)線頻譜資源實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與信息傳輸，在信息傳輸中，視頻傳輸要求是最高的，也是占用頻譜最多的業(yè)務(wù)。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中感知層的關(guān)鍵技術(shù)是射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，RFID)，RFID通過(guò)無(wú)線連接進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)，國(guó)際上RFID空中接口常用的超高頻(UHF)頻段頻譜資源大多選擇在ISM頻段和移動(dòng)通信800/900 MHz頻段[3]，如表1所示。ISM頻段是免授權(quán)的公用頻段，在該頻段存在大量的通信業(yè)務(wù)，不同系統(tǒng)間的干擾嚴(yán)重是物聯(lián)網(wǎng)使用ISM頻帶的主要問題，這將在一定程度上影響物聯(lián)網(wǎng)的傳輸性能和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

表1 物聯(lián)網(wǎng)中RFID對(duì)頻譜的使用頻段

頻段類別具體頻段ISM頻段43392MHz±870kHz869525MHz±125kHz915MHz±13MHz移動(dòng)通信頻段24125GHz±125MHz840～845MHz920～925MHz

以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)當(dāng)前的發(fā)展程度，將有越來(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)景使用物聯(lián)網(wǎng)，將會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越多的智能終端，實(shí)現(xiàn)物物通信，甚至?xí)^(guò)目前人與人之間的通信互聯(lián)。因此，頻譜資源的短缺將成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展難以克服的瓶頸[4-7]。

以農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用為例，一個(gè)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境中布設(shè)幾十個(gè)甚至上百個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，這些傳感器需要通過(guò)無(wú)線方式連接，同時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)還需要將采集到的數(shù)據(jù)信息上報(bào)到匯聚節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)遠(yuǎn)程中央控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)處理操作。這些過(guò)程無(wú)一不需要大量的頻譜資源得以實(shí)現(xiàn)。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中有小流量的物物通信，比如對(duì)農(nóng)作物土壤溫濕度的感知，實(shí)時(shí)上報(bào)當(dāng)前種植生長(zhǎng)環(huán)境的信息數(shù)據(jù)，也有占用高帶寬的視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)，且對(duì)圖像的連續(xù)性和實(shí)時(shí)性有較高要求，這就對(duì)所使用的頻譜要求較高，較窄的頻帶和存在一定系統(tǒng)間干擾的頻段就無(wú)法滿足視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)。

2 認(rèn)知無(wú)線電在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可行性分析

前面詳細(xì)分析了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用過(guò)程中對(duì)頻譜資源的需求，鑒于此因素，考慮將認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的出現(xiàn)就是為了解決當(dāng)前部分頻譜資源緊缺部分頻譜資源空閑浪費(fèi)的矛盾。除了頻譜資源因素外，還有以下幾個(gè)方面是將認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)中的物物通信結(jié)合的原因。

2.1 海量智能終端進(jìn)行物物通信

消除頻譜擁塞是將認(rèn)知無(wú)線電用于物聯(lián)網(wǎng)中物物通信的最主要原因。在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，物物通信的主要挑戰(zhàn)是大量智能終端的急劇增加，大量的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)需要分布在整個(gè)農(nóng)田環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生長(zhǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和信息的傳遞，對(duì)頻譜的需求量也急劇增加，而認(rèn)知無(wú)線電利用頻譜資源可以支持大規(guī)模數(shù)據(jù)傳輸。

2.2 節(jié)約能源問題

智能無(wú)線設(shè)備是一種低成本、低功耗的裝置，目的是為了長(zhǎng)時(shí)間工作而不需要更換電池。在這種情況下，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的物物通信來(lái)說(shuō)，通過(guò)優(yōu)化節(jié)點(diǎn)的傳感和處理，從而節(jié)約能源是非常重要的。而認(rèn)知無(wú)線電是一種綠色節(jié)能的技術(shù)。在次要網(wǎng)絡(luò)中具有認(rèn)知功能的智能設(shè)備能夠基于周圍環(huán)境自適應(yīng)地調(diào)整其傳輸功率，同時(shí)保證對(duì)授權(quán)網(wǎng)絡(luò)并不會(huì)造成有害的干擾。這種內(nèi)在的感知和適應(yīng)性功能使認(rèn)知無(wú)線電的成為未來(lái)無(wú)線電系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。

2.3 干擾問題

在物物通信中存在越來(lái)越密集的干擾，包括在ISM頻段內(nèi)免授權(quán)系統(tǒng)間的內(nèi)部無(wú)線信號(hào)干擾，以及外部電子設(shè)備的電磁干擾。物聯(lián)網(wǎng)中的物物通信會(huì)受這樣的共存干擾而導(dǎo)致性能衰退。通過(guò)利用認(rèn)知無(wú)線電重配置功能，智能無(wú)線設(shè)備能夠快速切換到不同的無(wú)線模式，并因此可大大減少甚至避免與其他設(shè)備或外部無(wú)線環(huán)境的干擾。

3 認(rèn)知農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前，關(guān)于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展項(xiàng)目有很多：土壤成份的分析監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行灌溉和溫度的控制；農(nóng)業(yè)大棚溫室監(jiān)控，可以連續(xù)監(jiān)測(cè)土壤濕度數(shù)據(jù)；農(nóng)作物種植人員可以通過(guò)移動(dòng)智能終端隨時(shí)查看農(nóng)作物生長(zhǎng)信息數(shù)據(jù)，根據(jù)專家分析數(shù)據(jù)給出的建議，用移動(dòng)終端對(duì)施肥等控制。

圖2顯示了認(rèn)知農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由兩部分構(gòu)成：授權(quán)網(wǎng)絡(luò)和帶有認(rèn)知功能的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。在認(rèn)知農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，認(rèn)知節(jié)點(diǎn)與授權(quán)用戶共存，并且機(jī)會(huì)式接入可用的頻譜資源。

圖2 基于認(rèn)知的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)圖

授權(quán)網(wǎng)絡(luò)是指現(xiàn)存的對(duì)無(wú)線頻譜有使用資格的網(wǎng)絡(luò)，比如移動(dòng)通信中獲得頻譜牌照使用權(quán)的3G和4G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商。盡管認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中認(rèn)知節(jié)點(diǎn)通過(guò)頻譜感知可以機(jī)會(huì)式的利用空閑的頻譜資源，但授權(quán)網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻譜資源具有絕對(duì)的優(yōu)先使用權(quán)。在授權(quán)網(wǎng)絡(luò)中，授權(quán)用戶是指按一定規(guī)則允許接入的用戶，這些用戶通常付費(fèi)給運(yùn)營(yíng)商，從而享受相應(yīng)的移動(dòng)業(yè)務(wù)。比如，蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)終端用戶，或者電視廣播網(wǎng)絡(luò)中的電視用戶。授權(quán)系統(tǒng)的基站主要是指授權(quán)網(wǎng)絡(luò)中的中心控制節(jié)點(diǎn)。

認(rèn)知農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是指具有認(rèn)知無(wú)線電功能的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，它是將認(rèn)知無(wú)線電的頻譜感知技術(shù)與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中感知層與傳輸層相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)。認(rèn)知農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)只允許以機(jī)會(huì)式的方式接入空閑的頻譜資源，不能對(duì)授權(quán)網(wǎng)絡(luò)造成有害的干擾。

圖2中認(rèn)知農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合。認(rèn)知節(jié)點(diǎn)通過(guò)頻譜感知功能感知當(dāng)前無(wú)線環(huán)境中是否存在空閑的可用頻譜資源，將頻譜感知結(jié)果報(bào)告給認(rèn)知基站，認(rèn)知基站通過(guò)一定的信息融合判決準(zhǔn)則，做出最終的當(dāng)前頻譜資源使用情況，并將空閑的頻譜資源發(fā)送給農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的匯聚基站。在農(nóng)作物種植區(qū)域內(nèi)，有各種傳感器將土壤的溫濕度等信息發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，還有攝像機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)當(dāng)前農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境匯報(bào)給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器中，農(nóng)作物專家遠(yuǎn)程對(duì)數(shù)據(jù)的分析和處理，農(nóng)作物種植人員也可以通過(guò)遠(yuǎn)程智能終端實(shí)時(shí)獲取農(nóng)作物生長(zhǎng)情況，比如是否需要進(jìn)行灌溉等。

基于對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中感知層和傳輸層需要大量頻譜資源的分析，感知層中視頻攝像傳感器和土壤溫濕度傳感器等設(shè)備需要頻譜資源完成實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物生成情況，傳輸層借助3G/4G、藍(lán)牙或WiFi技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的傳遞匯報(bào)，而無(wú)線通信技術(shù)所使用的頻譜資源出現(xiàn)擁擠情況。因此，基于認(rèn)知的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)一定程度上可以解決頻譜資源緊缺的問題。

4 認(rèn)知無(wú)線電在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用挑戰(zhàn)

隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的不斷應(yīng)用，有限的頻譜資源在感知層與傳輸層中變得越來(lái)越匱乏，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)的出現(xiàn)可以解決頻譜資源浪費(fèi)的問題，利用頻譜感知技術(shù)發(fā)現(xiàn)可利用的空閑頻譜資源。然而，將認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，在應(yīng)用中也會(huì)面臨著諸多問題。

認(rèn)知無(wú)線電是近些年新興的技術(shù)，對(duì)其的研究還處于理論研究階段，尚沒有實(shí)際應(yīng)用的研究。物聯(lián)網(wǎng)雖然已經(jīng)在很多行業(yè)得以應(yīng)用，但目前國(guó)內(nèi)外很少有將認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)中的研究。為此，認(rèn)知農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)最大的挑戰(zhàn)不是成本和效率等問題，而是如何進(jìn)行較好的結(jié)合。圖2給出了認(rèn)知農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)圖，將具有認(rèn)知功能的節(jié)點(diǎn)加入農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中。這種方式雖然具有可行性，但需要在現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中布置新的認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

另一種方案就是不必鋪設(shè)新的認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，需要在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器節(jié)點(diǎn)上增加認(rèn)知功能，傳感器具有頻譜感知功能，自身感知周圍無(wú)線環(huán)境，發(fā)現(xiàn)空閑頻譜資源加以利用。這種情況，需要對(duì)現(xiàn)有的傳感器硬件設(shè)備和軟件協(xié)議加以修改。具有認(rèn)知功能的智能模塊結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 具有認(rèn)知功能的智能設(shè)備模塊結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的智能模塊在媒介訪問控制模塊中能夠偵聽信道狀態(tài)，并在信道空閑可傳輸數(shù)據(jù)。圖3所示的具有認(rèn)知功能的智能模塊在物理層和數(shù)據(jù)鏈路層中包括了頻譜感知模塊、歷史和預(yù)測(cè)模塊、頻譜分析模塊、頻譜決策模塊，在網(wǎng)絡(luò)層中包括了頻譜移動(dòng)模塊、參數(shù)重配置模塊和路由選擇模塊。

具有認(rèn)知功能的智能設(shè)備通過(guò)頻譜感知技術(shù)發(fā)現(xiàn)有用的空閑頻譜資源，以供給農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中農(nóng)作物生長(zhǎng)情況監(jiān)測(cè)所需。為了更準(zhǔn)確地利用空閑頻譜資源，在進(jìn)行頻譜分析之前，可進(jìn)一步結(jié)合歷史和預(yù)測(cè)模塊的數(shù)據(jù)，根據(jù)歷史感知頻譜資源的使用情況以及預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)頻譜資源感知的精確性。最終根據(jù)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中所需要進(jìn)行的業(yè)務(wù)，選擇可用的頻譜資源。

5 小結(jié)

目前，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)頻譜資源的需求越來(lái)越緊張，隨著物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，解決頻譜資源短缺的瓶頸制約，已經(jīng)成為影響物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展亟待解決的問題。本文研究了基于認(rèn)知的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)頻譜資源需求的分析，將認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)應(yīng)用于物物通信中，能夠在一定程度上為當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)頻譜資源緊張?zhí)峁┙ㄗh。盡管基于認(rèn)知的物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用還面臨著巨大的挑戰(zhàn)，隨著各種技術(shù)的不斷發(fā)展，

農(nóng)業(yè)智能信息化會(huì)距離人們?cè)絹?lái)越近。

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責(zé)任編輯：時(shí) 雯

Research on Network Infrastructure for Internet of Things in Agriculture Based on Cognitive Radio

DU Hong1，F(xiàn)U Shuang1，XU Jie1，CHU Hongna2

(1. College of information technology，Heilongjiang Bayi Agricultural University，Heilongjiang Daqing 163319，China； 2. Beijing Branch， Daqing Oilfield Information Technology Company， Beijing 100043，China)

Internet of Things (IOT) becomes a hot technology for the research， as an agricultural country， IOT technology is widely used in intelligent agriculture for the development of modern agriculture. Cognitive radio is a kind of intelligent wireless communication technology， which can sense and find the available idle spectrum resources through the surrounding environment， so as to improve the spectrum utilization rate. The combination of the IOT in Agricultural and cognitive radio technology can alleviate the shortage of spectrum resources of IOT are analyzed in agricultural. The spectrum management and spectrum research in IOT， spectrum sensing technology of the cognitive radio is applied to IOT in agricultural environment， the network architecture of IOT in agricultural based on cognitive radio is studied， the application challenge for the cognitive radio technology in agriculture IOT is analyzed.

Internet of things in agriculture； cognitive radio； networking infrastructure； machine-to-machine communication； spectrum resource

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(12541583)；黑龍江省青年科學(xué)基金項(xiàng)目(QC2015070)；黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)引進(jìn)博士科研啟動(dòng)基金課題(XYB2013-23)

TN929

A

10.16280/j.videoe.2015.20.008

2015-05-15

【本文獻(xiàn)信息】杜紅，富爽，許杰，等.基于認(rèn)知無(wú)線電的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的研究[J].電視技術(shù),2015，39(20).