基于物聯(lián)網(wǎng)技術產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的無線通信技術應用研究

李見飛

【摘 要】物聯(lián)網(wǎng)技術產(chǎn)業(yè)化發(fā)展涉及新興經(jīng)濟領域多個行業(yè)、多種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。文章從物聯(lián)網(wǎng)的技術思想、無線通信技術、網(wǎng)絡融合及信息處理技術與云計算等相關技術層面對現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展進行有益的探討。物聯(lián)網(wǎng)時代的到來正在催生一場新興產(chǎn)業(yè)革命，物聯(lián)網(wǎng)將成為新興經(jīng)濟發(fā)展的一個重要組成部分。

【關鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);無線通信;技術應用

【中圖分類號】TN929.5;TP391.44【文獻標識碼】A【文章編號】1674-0688（2019）07-0120-03

1999年，美國麻省理工學院首次提出物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IOT）的概念。隨著信息技術與網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，在近20年的發(fā)展過程中，物聯(lián)網(wǎng)的概念也在不斷地擴大自身的內(nèi)涵與外延。國內(nèi)對于物聯(lián)網(wǎng)的定義是指通過部署具有一定感知、計算、執(zhí)行和通信等能力的各種設備，獲得物理世界的信息，通過網(wǎng)絡實現(xiàn)信息的傳輸、協(xié)同和處理，從而實現(xiàn)人與物、物與物之間信息交換的互聯(lián)的網(wǎng)絡（中國通信標準化協(xié)會）。但目前業(yè)內(nèi)并沒有明確達成統(tǒng)一的定義。

物聯(lián)網(wǎng)作為全球戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分，越來越受到世界各國的高度重視。信息技術的不斷發(fā)展促使互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進入一個新的歷史發(fā)展時期，物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應用就是這一時期重要的標志。物聯(lián)網(wǎng)將充分發(fā)揮新一代信息通信技術的優(yōu)勢，對傳統(tǒng)的信息產(chǎn)業(yè)化服務模式進行徹底的變革，從而促進傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的革命性轉型，更好地服務于國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 物聯(lián)網(wǎng)的技術思想

物聯(lián)網(wǎng)的技術思想是利用現(xiàn)代信息技術通過網(wǎng)絡的形式將世界上的物體連接成為一個整體市場，使所有的物化市場都可以使用物聯(lián)網(wǎng)主動上網(wǎng)。網(wǎng)絡設備的組成可以概括為射頻識別設備（RFID）、傳感設備、全球定位系統(tǒng)設備等基礎設備的集成，通過對傳感技術的廣泛應用，將信息技術和智能技術通過互聯(lián)網(wǎng)形成物質世界的數(shù)據(jù)化的儲存。借助網(wǎng)絡智慧化把各種事物以信息化的方式通過網(wǎng)絡進行智慧交流與溝通，通過一定的管理模式達到節(jié)約管理成本、排除人為干預的目的，實現(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。

相對于其他信息化網(wǎng)絡的構成，物聯(lián)網(wǎng)是一個多設備、多網(wǎng)絡、多應用、互聯(lián)互通、互相融合的大網(wǎng)，關鍵技術的應用平臺涉及面廣，感知和延伸層主要用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，核心技術包括傳感技術、識別技術、信息處理技術、標識技術等多種技術的應用。

目前，世界各國的物聯(lián)網(wǎng)標準很多，這就導致不同的物聯(lián)網(wǎng)項目難以互通，在未來市場化的應用過程中，統(tǒng)一的行業(yè)標準對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展至關重要，必須對不同市場化的物聯(lián)網(wǎng)進行有效的融合，整合有效的物聯(lián)網(wǎng)資源鏈，提高效率。

積極推進跨行業(yè)、跨領域的物聯(lián)網(wǎng)標準化協(xié)作機制的建立，在制度層面，政府應積極出臺鼓勵政策，支持國內(nèi)企業(yè)積極參與物聯(lián)網(wǎng)的國際標準化制定。圍繞物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術和產(chǎn)業(yè)進行深入的科學研究，持續(xù)推動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化推進工程，加強對物聯(lián)網(wǎng)知識產(chǎn)權的保護和管理。物聯(lián)網(wǎng)的技術思想將促使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)在新興的產(chǎn)業(yè)革命中搶占市場的先機，引領世界信息化技術的發(fā)展。

2 無線通信技術是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化的基礎

目前，與物聯(lián)網(wǎng)緊密相關的無線通信技術已在社會各領域得到廣泛應用，無線通信技術已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的支撐點，同時也促進了各行業(yè)技術的創(chuàng)新，使之成為新的經(jīng)濟增長點。無線通信技術在各行業(yè)中得到了廣泛部署，技術的不斷完善極大地降低了設備的生產(chǎn)成本和裝備成本，對自然環(huán)境的適用性能得到不斷優(yōu)化，覆蓋范圍遍及社會各個生產(chǎn)和生活領域，已經(jīng)成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中網(wǎng)絡發(fā)展及應用的重要基礎設施。隨著計算機網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，國內(nèi)無線通信技術及智能傳感器技術也相應地同步發(fā)展與壯大，基于無線通信技術的網(wǎng)絡化智能傳感器技術水平得到全面提升。現(xiàn)代企業(yè)的運營與管理能夠通過無線通信鏈路直接在網(wǎng)絡上傳輸、發(fā)布和共享。無線通信技術能夠為各種智能現(xiàn)場設備、移動機器人及各種自動化設備之間的通信提供無線數(shù)據(jù)鏈路和網(wǎng)絡拓撲結構，進一步完善了無線通信技術。

無線通信網(wǎng)絡正以前所未有的高速化、寬帶化、異構化、泛在化的發(fā)展趨勢成為近年來通信領域關注的熱點。作為一個正處于發(fā)展中的市場經(jīng)濟主體，國內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)體系在發(fā)展中逐步得到完善，無所不在的物聯(lián)網(wǎng)通信時代已經(jīng)成為社會大眾的一個生態(tài)組成部分。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化將成為后互聯(lián)網(wǎng)時代經(jīng)濟增長的引擎。

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，信息化水平的不斷提升，消費群體對社會化的信息要求日益提升，成為政府部門及設備生產(chǎn)企業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)運營商、社會組織團體等關注的焦點。

3 無線通信技術的研究進展

在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術層面，原有的技術需要不斷地更新和發(fā)展，以適應新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求，在傳統(tǒng)的技術基礎上，現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)所涉及的無線技術主要包括末梢感知層技術、網(wǎng)絡融合層技術、無線資源管理技術及對數(shù)據(jù)進行綜合處理的信息處理等。

3.1 末梢感知層

對于末梢感知層的關鍵技術的應用目前已經(jīng)形成穩(wěn)定的程序與體系，關鍵技術所涉及的具體技術內(nèi)容主要為數(shù)據(jù)的感知、采集和傳輸技術。無線通信技術是對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行分類傳輸。在物聯(lián)網(wǎng)的應用中，物聯(lián)網(wǎng)的末梢網(wǎng)絡涉及面廣，具有規(guī)模化、組織化的特點，針對不同的信息源需要配置不同的傳感器設備加以感知，在復雜的信息環(huán)境中精準地對信息進行感知和捕獲，掌握信息傳播的規(guī)律，按照信息傳播的周期，采集不同類型的數(shù)據(jù)信息。及時將信息數(shù)據(jù)傳回信息控制中心或者信息處理平臺進行加工、篩選和評估，最終實現(xiàn)在不同系統(tǒng)的應用。

3.1.1 短距離無線通信技術

當前，物聯(lián)網(wǎng)的無線連通方式具有多樣性的標準體系，世界各個國家和地區(qū)也紛紛制定適應本地區(qū)需求的技術標準，尋求技術標準的國際領先地位。國內(nèi)近年來也在不斷加大這方面的政策和資金支持，以適應社會市場化的需求，開發(fā)新的技術制定標準，大力支持和開發(fā)無線傳感技術的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，占領國際標準化制定市場的有利地位。

縱觀國內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)中使用的無線通信市場，短距離無線通信是使用最為廣泛的物聯(lián)網(wǎng)的感知延伸層的組網(wǎng)，國內(nèi)以無線個人局域網(wǎng)（WPAN）為主的無線通信網(wǎng)絡是目前市場運用的主體，例如目前國內(nèi)普及使用的藍牙（Bluetooth）技術，藍牙技術是一種適用于短距離無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性技術，在經(jīng)歷了技術的不斷升級與改造后，已經(jīng)相對成熟，進入了市場的普及使用階段，逐步形成全球規(guī)范化的應用標準。在物聯(lián)網(wǎng)的應用中，短距離無線通信中Wi-Fi技術將成為短距離與長距離通信相銜接的橋梁，在物聯(lián)網(wǎng)的應用中發(fā)揮更大的作用。

總之，在物聯(lián)網(wǎng)未來的發(fā)展過程中，無線通信技術與現(xiàn)代傳感器技術和自動控制技術、智能嵌入技術等配套技術進行組合，真正實現(xiàn)大規(guī)模的物與物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一協(xié)作的通信基礎，無線電通信技術將是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈技術中最為重要的組成部分。

3.1.2 無線傳感器網(wǎng)絡

目前，國內(nèi)在無線傳感器網(wǎng)絡技術領域的應用范圍十分廣泛，無線傳感器網(wǎng)絡技術的研究領域正處于技術升級的瓶頸階段，技術研發(fā)主要包括基于無線傳感器網(wǎng)絡的多網(wǎng)絡融合系統(tǒng)結構和多種無線傳感器網(wǎng)絡接入技術的比較，無線傳感網(wǎng)拓撲控制技術及無線傳感網(wǎng)中數(shù)據(jù)聚合與管理等。無線傳感器網(wǎng)絡技術網(wǎng)絡規(guī)模大及以數(shù)據(jù)為中心等優(yōu)勢成為物聯(lián)網(wǎng)重要的組成部分。

在無線傳感器網(wǎng)絡技術的應用過程中出現(xiàn)了眾多問題，需要提升技術支持解決這些問題，其中需要先解決的技術問題是傳感器網(wǎng)絡基礎的骨干網(wǎng)絡和泛在傳感器接入網(wǎng)絡的無線傳輸技術，這些技術是目前物聯(lián)網(wǎng)頻譜需求的主要技術來源。目前，物聯(lián)網(wǎng)需要通過各種傳感器設備的支持，實現(xiàn)無線和有線通信網(wǎng)絡的互聯(lián)互通，如智能安全系統(tǒng)、智能交通、物流系統(tǒng)、工業(yè)系統(tǒng)及視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。

3.2 無線頻譜資源應用與管理

在現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程中，無線頻譜資源是制約物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個突出問題，國家從政策層面對無線頻譜資源進行管理，造成無線頻譜資源使用緊張的問題。依據(jù)發(fā)達國家對無線頻譜資源的管理經(jīng)驗，可以對目前國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)的無線頻譜進行一些有利于市場發(fā)展的劃分與調(diào)整，制定相應的政策保護措施，例如采用拍賣等市場行為方式滿足物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的巨大需求，從而實現(xiàn)頻譜資源的合理配置和高效使用，最終從根本上解決目前國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)頻譜資源使用緊張的問題，運用市場管理機制使資源供需達到平衡。

3.3 異構網(wǎng)絡的技術融合

網(wǎng)絡的異構性主要體現(xiàn)在以下幾個方面：現(xiàn)階段，國內(nèi)使用不同的無線頻段導致現(xiàn)有的頻譜資源在具體的使用上存在網(wǎng)絡異構性的問題。市場區(qū)域的差異產(chǎn)生了眾多不同的組網(wǎng)接入技術，這些技術具有不同的技術特點，網(wǎng)絡技術的差異性和不可兼容性成為技術融合的障礙。此外，不同的運營商對于異構網(wǎng)絡的運營管理策略也存在較大的不同。一方面，對物聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了影響;另一方面，對物聯(lián)網(wǎng)的管理和服務質量產(chǎn)生了影響。因此，網(wǎng)絡的異構融合成為目前需要解決的問題。構建網(wǎng)絡公共通信平臺，實現(xiàn)網(wǎng)絡共性的融合與個性的協(xié)同需要一個發(fā)展的過程。

具體來說，異構網(wǎng)絡融合的實現(xiàn)可以分步走，在不同的發(fā)展時期進行不同的技術實施步驟。首先，應實現(xiàn)網(wǎng)絡的相互連通，在互聯(lián)互通階段要實現(xiàn)感知信息和業(yè)務信息傳送到網(wǎng)絡另一端的應用服務器時能夠支持應用服務，如傳感器網(wǎng)絡、RFID網(wǎng)絡、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等都能互聯(lián)互通。其次，在網(wǎng)絡連通層面的網(wǎng)絡平臺上實現(xiàn)融合，根據(jù)市場分類的相應需求，及時對信息進行有效分類，實現(xiàn)同品類信息的融合與共享，不同品類信息的分隔與刪減，最終實現(xiàn)精準的智能化信息服務體系。網(wǎng)絡融合是對現(xiàn)有網(wǎng)絡進行分階段的研究與應用，合理有效地進行規(guī)劃與實施，最終實現(xiàn)融合。

3.4 海量信息處理技術與云計算

在物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫中，市場銷售終端所匯集的信息具有多樣性、復雜性，這些銷售終端所采集信息的效度與信度等都需要進行信息的處理，對信息的信源、種類、流量及方向進行必要的加工、篩選、評估之后，要求其滿足不同的市場需求，碎片化、海量化的信息內(nèi)容需要云計算智能處理技術的支撐，云計算技術的運用成為物聯(lián)網(wǎng)的又一技術支撐點，目前采用的技術有數(shù)據(jù)時間對準技術、集中式數(shù)據(jù)融合算法及分布式數(shù)據(jù)融合算法技術。

4 結語

如今物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ畹闹匾M成部分。物聯(lián)網(wǎng)時代的到來涉及新興經(jīng)濟領域多個行業(yè)、多種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和技術應用需要深入地加以研究。在物聯(lián)網(wǎng)時代，不僅需要技術革命，更需要政府層面出臺一系列政策予以支持，只有這樣，物聯(lián)網(wǎng)才能真正成為新興經(jīng)濟發(fā)展的一個重要組成部分。

參 考 文 獻

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[責任編輯：陳澤琦]