信息通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的運(yùn)用探究

孟琨泰　吳曉霞

摘 要：近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)調(diào)物與物、物與人之間的通信，所以，泛在通信是指無(wú)處不在的通信服務(wù)，從廣義上理解，除了人之外的都是物，大到一艘航空母艦、一幢大型建筑，小到一顆螺絲釘、一粒沙子，此外，還有動(dòng)物、植物等，這些都可以是物聯(lián)網(wǎng)的連接與通信對(duì)象，因此，在物聯(lián)網(wǎng)背景下，“物”被定義為真實(shí)的、物理的存在，或者數(shù)字的、虛擬的存在，它能夠在空間和時(shí)間上存在和移動(dòng)，也可以被辨識(shí)。其技術(shù)內(nèi)涵涉及能夠連接萬(wàn)物的通信組網(wǎng)和各類信息傳輸技術(shù)。

關(guān)鍵詞：信息通信;技術(shù);物聯(lián)網(wǎng);運(yùn)用;探究

1 物聯(lián)網(wǎng)泛在通與網(wǎng)絡(luò)

關(guān)于泛在通信的概念，“網(wǎng)絡(luò)如同空氣和水一樣，自然而深刻地融入人類的日常生活和工作中?！边@里所指的能夠提供個(gè)性化泛在通信服務(wù)的物理實(shí)體就是人們現(xiàn)在所說(shuō)的泛在網(wǎng)絡(luò)，它能夠滿足個(gè)人和社會(huì)的需求，國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)局（ITU-T）認(rèn)為，泛在網(wǎng)絡(luò)是在下一代電信網(wǎng)絡(luò)（NEXT-GENERATION NETWORKS-NGN）基礎(chǔ)上增加了部分網(wǎng)絡(luò)能力后發(fā)展而成的，在ITU-T的Y.2002建議[8]（泛在網(wǎng)絡(luò)概述及NGN的支持）中給出的泛在網(wǎng)絡(luò)定義是：泛在網(wǎng)絡(luò)具有以最小的技術(shù)限制，能夠在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間，以任何方式為個(gè)人和/或設(shè)備提供所訂購(gòu)的服務(wù)和通信能力?；蛘哒f(shuō)，具有以最小的技術(shù)限制，能夠在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間，以任何方式為個(gè)人和/或設(shè)備提供所訂購(gòu)的服務(wù)和通信能力的網(wǎng)絡(luò)就是泛在網(wǎng)絡(luò)。

2 物聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)能力與通信方式

按照國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）的觀點(diǎn)，泛在網(wǎng)絡(luò)是在NGN基礎(chǔ)上添加了部分網(wǎng)絡(luò)能力后發(fā)展而成的，它所支持的通信方式既包括人與人之間的通信，又包含人與物及物與物的通信。NGN中的泛在網(wǎng)絡(luò)能力在NGN中支持的泛在網(wǎng)絡(luò)能力主要包括如下幾項(xiàng)，連接任何物體的能力（Connecting to anything capabilities）泛在網(wǎng)絡(luò)連接任何物體的能力是通過(guò)其通信方式及支持基于標(biāo)簽的設(shè)施和眾多傳感器的連接，同時(shí)還需要具備對(duì)這些物體的識(shí)別、命名和編址能力。開(kāi)放Web服務(wù)環(huán)境的能力（Open web-based service environment capabilities）在NGN中提供泛在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和應(yīng)用需要依靠開(kāi)放的Web服務(wù)環(huán)境，同時(shí)可能需要各類電信和廣播服務(wù)的支持，特別是支持基于Web服務(wù)的動(dòng)態(tài)和交互式應(yīng)用程序接口（API）的開(kāi)放。這種基于Web服務(wù)環(huán)境不僅支持網(wǎng)絡(luò)提供商方式的服務(wù)，還支持第三方的應(yīng)用開(kāi)發(fā)商提供的服務(wù)，從而使得泛在網(wǎng)絡(luò)能夠提供豐富的應(yīng)用服務(wù)，還能創(chuàng)造新的商業(yè)機(jī)會(huì)。網(wǎng)絡(luò)認(rèn)知和無(wú)縫通信能力，網(wǎng)絡(luò)認(rèn)識(shí)能力要求NGN能夠感知自身和所連接物體的狀態(tài)，并利用這種認(rèn)知能力提供與用戶和環(huán)境匹配的最佳服務(wù)。無(wú)縫通信就是要求NGN具有“5個(gè)任何（5w）”的保障通信的能力（即任何時(shí)間、任何地方、任何服務(wù)、任何網(wǎng)絡(luò)和任何物體）。網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫通信能力可以通過(guò)多種不同的方式來(lái)支持。

3 支持機(jī)器互聯(lián)（M2M）服務(wù)階段

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的第一階段就是利用現(xiàn)有通信技術(shù)支持機(jī)器互聯(lián)（M2M）業(yè)務(wù)。服務(wù)對(duì)象主要是一些專業(yè)領(lǐng)域的用戶，移動(dòng)通信網(wǎng)、通信網(wǎng)絡(luò)只需要為這類應(yīng)用提供信息傳輸通道，不用區(qū)分人與物的不同通信要求，這時(shí)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)通信技術(shù)沒(méi)有新的需求，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展沒(méi)有影響。在該階段，國(guó)內(nèi)外不少通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商，尤其是移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商往往將其看做用戶自己的設(shè)備。

4 傳感器網(wǎng)絡(luò)引入與應(yīng)用階段

由于傳感器網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)的邊緣進(jìn)行近距離的拓展，因而促進(jìn)了多種近距離無(wú)線傳輸技術(shù)的發(fā)展，發(fā)展較快而且應(yīng)用比較廣泛的有ZigBee、藍(lán)牙、Z-Wave、RUBEE、Wireless HART等。此外，由于傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的初期主要用于局域范圍，各類應(yīng)用僅關(guān)注有限范圍內(nèi)的信息傳輸、管理和局域?qū)ぶ?，而且，由于忽視了統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立，各種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基本不能實(shí)現(xiàn)互連互通，即使對(duì)于在傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最多的ZigBee技術(shù)，由于有相當(dāng)多的廠商均是基于自己私有協(xié)議開(kāi)發(fā)的，不同廠商的ZigBee芯片間也是無(wú)法互通的。另外，在實(shí)際應(yīng)用中，通信協(xié)議也沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)往往是異構(gòu)的。實(shí)現(xiàn)異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)與傳感器網(wǎng)絡(luò)，以及異構(gòu)傳感器網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)化與互連，既可以實(shí)現(xiàn)局域范圍通信網(wǎng)與傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)應(yīng)用，又可以實(shí)現(xiàn)廣域范圍通信網(wǎng)與傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)應(yīng)用。

5 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對(duì)通信技術(shù)的影響

由物聯(lián)網(wǎng)的基本定義可知，它的連接與通信對(duì)象是“物”，所以，首先要界定什么是“物”。一般為可以通過(guò)事先分配的數(shù)字、名字、地址編碼或其他標(biāo)識(shí)符來(lái)辨識(shí)的“物”。為了使物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)世間萬(wàn)物之間的無(wú)縫（seamless）連接與通信，網(wǎng)絡(luò)無(wú)處不在，信息及時(shí)獲取，指令隨時(shí)下達(dá)，控制完全自動(dòng)的理想目標(biāo)在短時(shí)間內(nèi)是很難完成的，需要一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程。從物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對(duì)通信技術(shù)的需求來(lái)看，向這個(gè)目標(biāo)發(fā)展的過(guò)程大致將會(huì)經(jīng)歷三個(gè)階段：支持機(jī)器互聯(lián)（M2M）服務(wù)的階段、傳感器網(wǎng)絡(luò)接入與應(yīng)用階段和泛在傳感網(wǎng)絡(luò)（Ubiquitous Sensor Network）階段。前兩個(gè)階段物聯(lián)網(wǎng)可以理解為現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)向邊緣的拓展，即“通信網(wǎng)+機(jī)器設(shè)備”。

6 結(jié)論

本文結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的需求，介紹了一些泛在通信的前沿技術(shù)，各節(jié)的內(nèi)容主要包括這些技術(shù)的概念與內(nèi)涵、發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用前景等，通過(guò)在物聯(lián)網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)，可以有效地解決物聯(lián)網(wǎng)面臨的頻譜資源緊張等問(wèn)題，認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)在實(shí)現(xiàn)認(rèn)知物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮著重要作用。由于太赫茲通信能夠提供巨大的帶寬和極高的通信容量，是未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中非常有競(jìng)爭(zhēng)力的近距離通信技術(shù)。量子通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用可以有效增強(qiáng)信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]張飛周，楊東凱，陳智.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)論[M].北京：電子工業(yè)出版社，2015.

[2]楊武軍，郭娟，張繼榮，等.現(xiàn)代通信網(wǎng)概論[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2014.

作者簡(jiǎn)介：孟琨泰（1979-），男，漢族，河北邢臺(tái)人，工學(xué)碩士，講師，從事物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)、通信技術(shù)研究;吳曉霞（1983-），女，漢族，山西朔州人，碩士，副教授，從事軟件技術(shù)、信息技術(shù)研究。