信息通信技術在物聯網中的運用探究

曹曉毅

（湖北國土資源職業學院，湖北 武漢 430090）

0 引 言

隨著社會經濟的持續發展，信息通信技術已深入融合到各領域中，而物聯網（Internet of Things，IoT）領域就是其中一個非常重要的方面。正如其名，物聯網是互聯網在現實世界中的一種表現形式，已經漸漸成為世界各國發展的一個重要方向。物聯網技術的傳播范圍很廣，而且還與我國的經濟發展緊密相關，所以有關部門必須對物聯網的發展給予高度的重視。近幾年，隨著信息通信技術的廣泛推廣，物聯網擁有了更多更好的發展條件，其發展的基礎也更為穩固，本文簡單介紹了信息通信技術在物聯網中的應用，以期推動物聯網產業布局和技術發展。

1 物聯網的相關內容

1.1 物聯網的概念

物聯網其實是互聯網的一種延伸和擴展，通過互聯網或局域網連接，并融合各種信息技術，實現對物品的有效、及時控制。物聯網既能覆蓋網絡上的一切技術與資源，又能便于與現實中的材料相結合，具備巨大的發展優勢。首先，物聯網可以實現對真實物品信息的有效控制，利用傳感器來整合和控制物質資源。其次，物聯網可以通過信息技術將所有的信息傳送至網絡終端，并在傳送過程中確保信息的可靠、安全。最后，在信息數據傳輸過程中，操作者可以利用終端進行控制，實現對現實物品的全面監控[1]。

1.2 物聯網的結構

成熟的計算機技術給物聯網的現代化發展帶來了巨大的機遇。由于物聯網構建的基礎是互聯網技術，因此互聯網所具備的大多數功能屬性都可以有效地保留下來，在與其他新技術功能的密切結合下，物聯網的整體結構越來越完善，如圖1 所示。物聯網結構以應用層、傳輸層以及感知層作為主體，具有明顯的科學性與完整性。感知層的功能是信息的收集和整理，它也是外界與物聯網聯系的重要方式，在表現形式上，主要有攝像頭、二維碼、全球定位系統（Global Positioning System，GPS）等。傳輸層是雙向信息傳遞的中間通道，通常包含了各種網絡傳輸技術，同時還涉及對數據庫的調用[2]。當數據通過感知層和網絡層傳輸到應用層時，在應用層進行數據信息的分析和判斷，通過虛擬軟件和功能模塊來實現規定的處理目標。通常來說，感知層會使用到云計算技術來對所需的信息進行控制和精確的查詢。

圖1 物聯網結構

1.3 物聯網的功能

物聯網的功能是實現實時鏈接并提供在線服務，具體功能如下：（1）在線監測，實現對物體的實時、連續監測；（2）定位跟蹤，在移動終端上，利用傳感器和GPS 技術可以進行定位跟蹤；（3）聯動警報，當出現不正常的操作時，可自動啟動警報功能，給予提示；（4）指揮調節，對物品環境做出科學分析，并在現實條件下采取合理的方法來調節物品所處狀態；（5）遠程維護，物聯網系統利用信息技術和自動化控制技術實現對設備的遠程維護，從而克服以前發生系統故障必須現場進行維護的缺陷[3]。

1.4 物聯網的特點

（1）可控性。目前，信息系統已能夠較好地實現人與人之間的無障礙溝通，使得人與人之間的溝通不再受到時空的制約。但無法構建完整的人與物、物與物之間的連接及控制系統，由此物聯網技術孕育而生。利用物聯網搭建的控制系統，讓物和人都可以進行實時連接。

（2）私密性。現實中的大多數物品都是私人化的，具有一定的隱私性，物聯網在傳輸信息時，利用先進的信息技術，能夠保證物品的信息安全，確保隱秘性不被破壞。

（3）可靠性。物聯網技術發展與應用的核心目標是實現對物體的遠程遙控，確保人們隨時隨地獲取物品的信息，保證信息通道的暢通是物聯網構建的基礎。物聯網相關的網絡技術和控制技術能夠為其提供一個安全、可靠的網絡環境[4]。

2 信息通信技術在物聯網中的應用

各類信息通信技術能夠在物聯網中發揮作用的根本在于信息交換過程。具體而言，在物聯網中，信息的收集、分析、處理以及整合都是以信息通信終端為基礎進行，這樣可以極大地提高信息的收集和使用效率。物聯網通過信息傳輸進行物品控制的過程中，信息的交換工作起到了非常關鍵的作用，發送者和接收者之間的信息交換由安全、穩定的信息輸出系統來完成。基于此，要實現信息的高效傳輸，就必須在信息系統和移動終端間建立高效的信息互動通道，并全程進行網絡維護，消除信號干擾[5]。

2.1 光通信技術的應用

光通信技術是將光纖通信和無線通信有機結合的一種通信技術，目前在國內的應用較為成熟，在多個領域和行業中得到了廣泛應用，其中在物聯網系統中的應用價值越來越凸顯。中國的光通信用戶數每年都有很大的增加，因此對光通信系統的要求也是越來越高[6,7]。

2.1.1 在感知層中的應用

感知層負責數據采集和整理，是物聯網功能實現的基礎結構，其應用效果和質量會影響到物聯網系統是否能夠發揮出它的重要作用。在物聯網系統中，利用光纖傳感技術可以達到更為高效的感知和檢測效果。光纖傳感技術相對于傳統的傳感技術有著很大的技術優點，在光纖通道中，光在傳輸過程中會受到外部環境的影響，從而引起光波的波長和相位等特征參數的改變，使光在外部環境中的傳輸過程得以感知。并且，利用光纖的物理特性，對光纖進行特殊加工，可以有效檢測到化學含量的改變。將光纖傳感技術等光通信技術引入到物聯網的感知層面，能夠有效提升物聯網的感測效能[8]。

2.1.2 在網絡層中的應用

網絡層作為物聯網系統的中間節點，負責感知層采集數據的信息傳輸，并將這些信息傳遞到應用層。隨著物聯網體系的日益成熟和用戶規模的日益擴大，無線通信網將難以適應物聯網的需求，因而將光通信技術引入到網絡層面成為技術發展的必由之路。目前，應用光通信信道來進行信息傳輸能夠顯著提升信息傳輸效率，同時保證信息不受外界干擾，確保物聯網信息的有效傳輸。

2.1.3 在應用層中的應用

應用層是直接執行物聯網用戶指示的重要節點，所有信息最終會匯集到應用層進行分析和整合，然后進行反饋。將光通信技術應用于物聯網的應用層，可以充分發揮光通信技術的優點，提高應用層的信息分析和整合速度，從而對物聯網感知層的數據信息進行更有效的處理。目前，物聯網的應用已經逐步滲透到了各個行業，并不局限于智能家居，因此光通信技術的優勢也將進一步擴大。將光纖傳感器用于感知層，并將其與無線通信網絡相連接，利用云計算和大數據技術，可以顯著提高通信終端的管理能力與效率。

2.2 5G 通信技術在物聯網中的應用

5G 通信技術是目前全球最尖端的通信技術之一，具有傳輸性能高、信號延時低等優點，將其引入物聯網，能夠拓展物聯網的內涵，促進經濟社會的發展。首先，5G 通信技術自從問世以來，經過技術升級和改造，在電視產品領域中已得到深度普及和應用，且其應用逐漸擺脫電視放映功能的單一性，增加了許多交互性設計，拉近了觀眾與電視節目的距離。通過強大的信息輸出能力和極低的信號延遲，為電視增加了許多即時性、互動性的功能，如語音識別、智慧屏幕、網絡直播等。其次，5G 通信技術在物聯網中的應用還體現在遠程醫療方面。目前，我國的醫療資源分布很不均衡，華東地區經濟發達，但中西部和偏遠地區的醫療資源卻很少，很難實現跨區域的治療。將5G 通信技術與物聯網技術相結合，可突破地理位置的局限，有效緩解我國醫療資源供需失衡的問題。5G 通信技術能夠實現實時信息共享、遠程會診、遠程醫學教學、實時健康監測、遠程手術等，有效推動醫療衛生事業的發展。醫院信息系統、實驗室信息系統和圖像存儲系統是臨床應用最廣泛的系統，這些信息系統利用5G 通信技術實現對醫學信息的采集、傳輸、處理、存儲以及查詢，進而對遠程患者進行治療、診斷、保健、會診。最后，5G 通信技術可以實現汽車無人駕駛功能。無人駕駛自研發到目前應用以來，對城市交通管理帶來了根本性的變化。在不依賴人工駕駛的情況下，為了更有效地進行車輛調度，必須建立統一的交通控制中心。而要實現這一任務，必須先解決2 個基本問題。一是在行車過程中，保證來往車輛都在信號的覆蓋范圍內，并維持高頻率的聯接。這就需要5G 的信號覆蓋范圍大、接入能力強，并且不會發生本地接入設備飽和的情況。二是5G 網絡要想真正實現無人駕駛，需要車輛在一定車速下還能與其他車輛保持安全距離，為車輛運行準備移動的響應時間。在行駛過程中，車輛信息系統需要將路況信息通過5G 通信網絡迅速地傳輸到交通管理中心，交通管理中心對定位信息、導航信息和環境信息進行計算，然后將指令無延時地發送給車輛，并保持全程的路線指揮。而這種高效率、低延遲、高密度的信息傳遞，正是5G 通信技術的優勢所在。5G通信技術在物聯網中的具體應用如圖2 所示。

圖2 5G 通信技術在物聯網中的應用

3 結 論

物聯網以互聯網為架構基礎，通過應用各類信息通信技術，來達到人與物、物與物之間的實時控制和連接，為人們的日常生活提供更為便利的條件。隨著未來我國5G 通信網絡的全方位覆蓋以及光通信技術應用程度的持續提高，在今后的物聯網系統中，信息通信技術優勢會得到進一步的發揮，從而提高物聯網的建設品質和覆蓋范圍。