淺談物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展及其應用

白新和

【摘要】物聯(lián)網(wǎng)是指，按照標準的通信協(xié)議，通過信息傳感設(shè)備把世界上所有的物品與國際互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息通信和數(shù)據(jù)交換，從而實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種能互聯(lián)互通互操作的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，達到物與物、人與人、人與物之間的通信目的。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；通信技術(shù)；發(fā)展應用

物聯(lián)網(wǎng)是一個非常先進的、綜合性的和復雜的系統(tǒng)。其最終目標是為單個產(chǎn)品建立全球的、開放的標識標準，并實現(xiàn)基于全球網(wǎng)絡(luò)連接的信息共享。物聯(lián)網(wǎng)主要由六方面組成：EPC編碼、EPC標簽、識讀器、Savant（神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件）、對象名解析服務（ObjectNamingService：ONS）和實體標記語言（PhysicalMarkupLanguagePML）。

一、物聯(lián)網(wǎng)組成結(jié)構(gòu)及其特點

1、EPC編碼。EPC編碼是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分。它是對實體及實體的相關(guān)信息進行代碼化.通過統(tǒng)一并規(guī)范化的編碼建立全球通用的信息交換語言。EPC編碼是EAN.UCC在原有全球統(tǒng)一編碼體系基礎(chǔ)上提出的新一代的全球統(tǒng)一標識的編碼體系，是對現(xiàn)行編碼體系的一個補充。EPC編碼有3類7種類型，分別為EPC-64-I、EPC-64-II、EPC-64-III，EPC-96-I、EPC-256-I、EPC-256-II、EPC-256-111。

2、射頻識讀器。在射頻識別系統(tǒng)中，射頻讀寫器是將標簽中的信息讀出，或?qū)撕炈枰鎯Φ男畔懭霕撕灥难b置。射頻讀寫器是利用射頻技術(shù)讀取標簽信息、或?qū)⑿畔懭霕撕灥脑O(shè)備。讀寫器讀出的標簽的信息通過計算機及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行管理和信息傳輸。

3、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件（Savant）。每件產(chǎn)品都加上RFID標簽之后，在產(chǎn)品的生產(chǎn)、運輸和銷售過程中，識讀器將不斷收到一連串的產(chǎn)品電子編碼。整個過程中最為重要、同時也是最困難的環(huán)節(jié)就是傳送和管理這些數(shù)據(jù)。Auto-ID中心提出一種名叫Savant的軟件中間件技術(shù)，相當于該新式網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)系統(tǒng)，負責處理各種不同應用的數(shù)據(jù)讀取和傳輸。

4、對象名解析服務（ObjectNameService對象名服務，簡稱ONS）.EPC標簽對于一個開放式的、全球性的追蹤物品的網(wǎng)絡(luò)需要一些特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因為標簽中只存儲了產(chǎn)品電子代碼，計算機還需要一些將產(chǎn)品電子代碼匹配到相應商品信息的方法。這個角色就由對象名稱解析服務擔當，它是一個自動的網(wǎng)絡(luò)服務系統(tǒng)。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下移動通信技術(shù)的應用

（一）3G移動通信技術(shù)

3G是在2G移動通信技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的第三代移動通信技術(shù)，是將無線通信與國際互聯(lián)網(wǎng)等多媒體通信結(jié)合的新一代移動通信系統(tǒng)，能滿足城市和偏遠地區(qū)各種用戶密度條件下和不同速度移動用戶的需求，提供高速高質(zhì)量的語音、圖像、數(shù)據(jù)以及多媒體業(yè)務。3G提供了速率有三種：高速移動環(huán)境下為144kb/s，步行和慢速移動環(huán)境下為384kb/s，室內(nèi)環(huán)境內(nèi)為2Mb/s。工作頻率有三類：①FDD方式時，為2110～2170MHz和1920～1980MHz；②TDD方式時，為2010～2025MHz和1885～1920MHz；③MSS移動衛(wèi)星通信方式時，為2170～2200MHz和1980～2010MHz。3G的主要標準有歐盟提出的WCDMA，北美提出的CDMA2000，中國提出的TD-CDMA。2007年，WiMAX也被列為3G技術(shù)標準之一。

（二）4G移動通信技術(shù)

4G是在3G的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的第四代移動通信技術(shù)，是基IP協(xié)議的高速蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)。4G集3G與WLAN于一體，能夠快速傳輸高質(zhì)量的數(shù)據(jù)、音頻、視頻和圖像等多媒體業(yè)務。相對于3G技術(shù)，4G具有如下的特征：①速率高，上傳速率可達20～50Mb/s，下載速率達100Mb/s；②網(wǎng)速高，是3G網(wǎng)速的100倍；③采用了多種智能技術(shù)，提高了靈活性和利用率；④兼容傳統(tǒng)的GSM、TDMA和CDMA系統(tǒng)；⑤引入了自適應技術(shù)，使得用戶數(shù)量增多；⑥支持多媒體業(yè)務；⑦采用多種新型技術(shù)，如OFDM調(diào)制技術(shù)、軟件無線電、智能天線、無線接入網(wǎng)等技術(shù)，提高了頻譜利用率和通信質(zhì)量及容量。⑧采用了基于IP的核心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了多業(yè)務系統(tǒng)的無縫覆蓋和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的自動調(diào)節(jié)。目前正在廣泛應用的4G技術(shù)主要包括LTE和LTE-Advanced。LTE技術(shù)是3G技術(shù)的演進，采用了正交頻分復用（OFDM）和多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)，能夠在帶寬20MHz提供上行50Mb/s和下行100Mb/s的峰值速率，相當于3.9G技術(shù)，還不是真正意義上的4G技術(shù)。LTE-Advanced是LTE的增強版，有TDD和FDD兩種制式，其技術(shù)特征是：帶寬100MHz；下行峰值速率1Gb/s，上行峰值速率500Mb/s；下行峰值頻譜效率30bps/Hz，上行峰值頻譜效率達15bps/Hz；有效支持新頻段和大帶寬應用等。2012年，國際電信聯(lián)盟（ITU）正式將LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced（802.16m）技術(shù)確立為4G國際標準，中國主導制定的TD-LTE-Advanced和FDD-LTE-Advance也被列為了4G國際標準。

（三）5G移動通信技術(shù)

5G通信技術(shù)是繼4代移動通信技術(shù)之后，為了滿足智能終端的快速普及和移動互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，面向2020年以后人類信息社會需求的新一代移動通信技術(shù)。5G基本特征主要有：①數(shù)據(jù)流量增長1000倍，單位面積吞吐量達到100Gbps/km2以上；②聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)目是4G的100倍，特殊應用時，單位面積內(nèi)設(shè)備數(shù)目將達到100萬/km2；③峰值速率至少10Gb/s；④用戶可獲得速率達到10～100Mb/s；⑤時延短，是4G的五分之一到十分之一。

物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)作為通信網(wǎng)絡(luò)延展產(chǎn)物，既能提升通信網(wǎng)絡(luò)的運營效率，拓寬通信網(wǎng)絡(luò)應用單位，但與此同時也能增加通信網(wǎng)絡(luò)的運營壓力。因此，需要用辯證的眼光看待物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)對通信網(wǎng)絡(luò)的影響。不能盲目追求提高通信網(wǎng)絡(luò)運營效率而過度應用物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，從而增加通信網(wǎng)絡(luò)的運營壓力。