物聯網業務在移動通信網絡中的應用

文｜李卓，楊柳，李丹雪，王佳

物聯網業務在移動通信網絡中的應用

文｜李卓，楊柳，李丹雪，王佳

互聯網技術快速發展和進步，促進了物聯網的產生和發展。物聯網也對推動互聯網技術的進一步創新，有很好的促進作用，并對人們生活和經濟的發展發揮著極為重要的作用，也是未來經濟發展的增長點。在當前，物聯網產生已被國家列為重點發展的新興產業。在國家層面上，也對物聯網發展提出這的發展規劃，并給予了較多的政策扶持，而物聯網與移動通信相互結合與應用，可以更好的在傳輸、感知、應用等多個方面形成新物聯網生態產業鏈，從而使物聯網的應用更加貼近人們的生活和工作，使人們感受到高新技術帶來的諸多便利。

一、物聯網的概念

物聯網這個概念，在美國早在2000年就提出來了。物聯網是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，以獨立尋址的普通物理對象，實現互聯互通的網絡。物聯網具有三個重要特征：普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化。更為簡潔易懂的定義為：通過信息傳感設備，如紅外傳感器、全球定位系統、RFID（射頻識別）、激光掃描器等，使得任何物品按照約定的協議，與互聯網互聯互通，進行相關信息和數據的交換與通信，從而達到實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

二、物聯網體系架構

物聯網體系架構主要有以下幾處部分組成：用戶層、末梢節點（應用采集控制層）、接入層（末梢網絡）、應用控制層、承載網絡，在其體系架構中，承載網絡是物聯網業務的基礎網絡，主要由通信網絡和計算機網絡組成。

（一）用戶層。用戶層通過給用戶提供物聯網應用UI接口，包括客戶端、用戶設備（如PC、PDA、手機）等的信息匯集與組網控制，還具有完成相關信息的轉發功能等。組網控制和信息匯集，或完成向末梢節點的信息轉發等功能；

（二）末梢節點層。末梢節點層具有物聯網應用的相關數據采集和設備控制功能，所以，其組成部分包含傳感器、RFID讀寫器、二維碼識讀器等不同類型的采集和控制模塊。

（三）接入層。接入層是完成應用末梢各節點信息收集，由接入網關和基站節點（Sink節點）兩部分組成。

（四）應用控制層。應用控制層通過對采集數據的匯集、轉換和分析，具有用戶層呈現的適配以及事件觸發等功能，其組成部分主要有不類型應用服備器和數據庫服務器組成。

（五）承載網絡層。承載網絡層主要是完成物聯網接入層和應用控制層之間信息通信，主要是現行的通信網絡，包括Internet、移動通信網絡、有線電視網絡、公共交換網絡、企業專網等。

三、移動通信系統在物聯網中的應用優勢

移動通信系統在傳輸技術方面有其獨特和便利之處，隨著移動通信技術的不斷發展，在通信傳輸、設備維護、運營管理等方面都具有其他網絡所不可以擬的優勢。移動通信系統在物聯網中的應用優勢主要體現在以下幾個方面：

（一）移動通信系統的終端設備，可以及時隨網絡接點的變化而變化，它不僅是通信過程中良好的傳輸介質，也是物聯網通信節點，與物聯網感知終端達到良好的互聯互通。

（二）移動通信網絡的發展時間較長，通信技術也比較成熟，通信的覆蓋范圍也非常廣泛，是物聯網數據傳輸很好的應用通信網絡。

（三）移動通信網絡的管理維護功能都非常完善，可以很好的保證物聯網在運行過程中的安全性。可以說，物聯網通過移動通信網絡來進行相應的管理維護，其穩定性和安全性都有較好的保障。

四、物聯網在移動通信網絡應用分析

從物聯網的網絡構架中可以看出，運營商最關注的關鍵點是承載網絡層這部分，因為承載網絡層主要是為Internet的網絡協議提供支持，以及為數據和信息傳遞提供高效低費的傳輸，其網絡的穩定性和安全性也需有較高的要求。為了滿足物聯網的不斷發展需求，大量的物聯業務必然對移動通信網絡提出了更高的要求，具體要求體現在：（1）靈活接入，覆蓋廣泛，良好的接入泛在性。（2）高帶寬，更多業務承載，更大的數據和信息容量，使其通信承載呈現寬帶化。（3）接入安全性高，信號穩定，不易受外界干擾。在當前物聯網發展的階段，物聯網業務的不斷發展，使其對移動通信網的依賴也越來越多。而移動通信技術的進步和更新，也為物聯網的發展提供了良好的網絡通信平臺。

（一）接入泛在性

物聯網的基礎是將傳感技術不同物體相關數據和信息通過網絡傳遞到下一下處理單位，這方面，就要求物聯網的承載網絡能夠隨時隨地的接收和傳遞不同物體發出的相關數據和信息，并將準確安全的傳遞出去，不受時間、地點的限制。在物聯網的應用中，主要分為幾個類型：控制型（路燈控制、智能交通等）、監控型（環境監控、視頻監測及其他狀態監測等）、查詢型（物流信息查詢、遠程抄讀、設備運行數據查詢等）、掃描型（手機支付、指紋支付、人臉信息等）等。可以說，不同類型應用對于QoS的需求也有很大的差異，這也造成了對于承載網絡承載要求也各具特點。針對不同的應用需求，全面接入并能夠承載物聯網相關應用要求的網絡也必須具有靈活的接入方式、無縫的廣域覆蓋等基本特點，才能為物聯網中物與物、人與物之間的安全通信提供良好的網絡載體支持。當前，移動通信網絡可以滿足物聯網對網絡覆蓋范圍的要求，也可以利用其數據的高速傳輸實現與不同業務平臺的聯通。

（二）承載寬帶化

過去移動通信網絡，主要以滿足人與人的通信為重心，在通信網絡的設計和建設中也都以其為設計和建設、發展的方同。但隨著物聯網發展，使得通信網絡的節點大量增加，而且這些節點的通信特征與人人通信有很大的差異，其海量信息和數據的傳輸，給通信網絡帶來了較大的壓力。

在當前移動通信網絡在物聯網發展所帶來的承載壓力面前，需要在現有網絡資源基礎上，進行技術轉型，通過將承載應在充分利用現有網絡資源的原則下，積極轉型，“以承載人與物、物與物的通信”為移動通信網絡建設和發展的方向，也可以根據物聯網要對承載網絡的不同要求，提供個性的網絡承載服務。總的來看，當前物聯網的發展業務量還比較少，內容也不夠豐富。移動通信網絡的終端配置和管理在當前的網絡上基本可以滿足其承載要求。但隨著物聯網業務的不斷豐富與發展，必將迎來一下快速發展的時期，如果移動通信網絡不能夠及時預期物期網的發展需求，未來必將承受更多的通信壓力，如IP地址、傳輸帶寬等。因此，通信網絡應及時進行優化和改造升級，比如引入智能管理平臺，這樣即可以活調節網絡資源，緩解網絡壓力，保障服務質量。又實現對不同業務和用戶的區分及分類，相應采取不同的承載策略，從而提高移動通信網絡服務的針對性。至于網絡寬帶化方面，在移動通信網絡中，終端側已經可以實現兆級帶寬的快速接入，互聯鏈路也實現交換智能化，具備高可用性、端口可擴展性等關鍵特性，承載網IP正在逐步實現，OTH、ROADM等技術的光傳送網，對于在接入網和核心網之間建立了高效的信息化通道，這也是網絡寬帶化的基礎，總之，移動通信網絡的不斷發展和提升，為物聯網發展提供了良好的平臺。

（三）安全性

在物聯網的應用中，物與物、人與物的互聯，需要通過大量的信息采集和交換才可以實現，而信息安全以及隱私保護是其安全性的重要體現。而移動通信網絡經過多年的運營，其網絡安全性可以提供良好的保障。具體來講主要體現在兩個方面中，一方面是信號的安全。在物聯網中，其信息的載體是射頻等無線信號，如果一旦信號受到安全威脅，將會造成不估量的影響和損伯。移動通信網絡作為物聯網的承載網絡，也必須在物聯網廣泛部署的信息采集、處理、傳輸、響應等環節，避免或發生信號互擾與惡意干擾事件的發生。還要注意重要信息被竊取或篡改的可能，這對于不同領域，如軍事、安全部門、交通、能源、金融、氣象等，危害更為嚴重。另一方面是接入安全。物聯網利用無線射頻識別技術，通過無線方式對射頻IC卡、讀卡器等的物品信息RFID代碼進行傳輸，如果這些重要信息被惡意截獲或篡改，必將會導致嚴重的安全問題，不僅對網絡用戶造成威脅，對物聯網系統也造成極大的危害。因此，移動通信運營商可以積極介入無線傳感網絡的安全領域，產業鏈下移，保證網絡系統接入安全。

五、總結

物聯網已經成為推動各行各業創新發展和數字化轉型的關鍵使能技術，而移動通信網絡的發展與進步，可以很好的推動物聯網應用不斷發展，促進物聯網技術應用于更為廣泛的行業領域，培育物聯網生態體系的發展壯大。移動通信網絡運營商與應致力于與物聯網行業創新伙伴一起，探索新模式，開創新機遇，實現合作共贏，加快物聯網在中國大規模商用部署的步伐。

作者單位：中國移動通信集團設計院有限公司黑龍江分公司