物联网环境下无线宽带新技术应用

2015-11-05丁晓红王述颍

中国管理信息化 2015年6期

关键词：网关传感宽带

丁晓红，王述颍，徐婷

（辽宁邮电规划设计院有限公司，沈阳 110179）

物联网环境下无线宽带新技术应用

丁晓红，王述颍，徐婷

（辽宁邮电规划设计院有限公司，沈阳 110179）

伴随着无线宽带新技术的日趋演进和物联网实现技术的具体化应用，物联网终端数据传导和整合连接多样宽带技术的逐步提升。由此，无线宽带网络技术的介入对加快物联网与智能城市、智能世界的实现具有重要的战略意义。

物联网；无线宽带技术；体系架构

中国电信涉足物联网主要是利用泛在的通信基础设施为大众服务提供整合、方便、多样、高效的公共服务。以推动城市公共信息平台以运营商为背景，集中部署与集约建设，实现所有公共信息、应用资源的集中、共享和按需分配。建成所在城市泛在网网络，实现基础设施和信息设施，政府、企业和个人，不同行业间的信息实时监测和立体感知。

1　物联网体系架构

物联网架构体系以射频识别系统与网络信息系统构成。射频识别系统主要由硬件读写器和物理标识组成，两者通过RFID相关接口进行通信。硬件读写器获取物理标识后，通过互联网或其他网络通讯方式将产品信息上传至网络系统中的中间件，然后通过ONS进行解析，设备最终获取产品名称，继而通过EPC媒体服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。整个信息系统的运转都会基于互联网的网络基础，利用在互联网系统发展的各类通信协议和语言概述。具体说来，物联网的架构是在互联网基础上的，相当于各类物化产品的信息服务的统称。从应用层面来看，物联网中3个层次，也就是说，物联网由3部分构成：第一是传感网络，即以RFID、二维码、传感器为主，实现对物理产品的识别。第二是传输网络，即以现有的互联网、广电网络等通信网络，实现数据的传播和计算。第三是应用网络，即在各领域信息服务中输入输出的控制终端。

2　感知层关键技术

感知层在物联网体系中处于信息采集的最前端，对物联网的实现起着基础性作用，同时感知层也承担着系统最终执行控制任务。传感控制技术和短距离传输技术是感知层关键技术的两大部分。

一般情况下，传感器（S）负责采集数据，并将数据通过短距离传输网络（M）传送到其他节点（M）。网络中有一个汇聚节点与网关相接（G），负责将近距离传输网络中的数据汇集发送到互联网等应用平台。带有控制功能的物联网网络则是根据远程控制平台发出的指令，通过网关（G）发送到汇聚的节点（M），并通过短距离传输网络最终发送到相关的节点（M），由相应的控制器（S）执行最后的操作，无线传感网流程图见图1。

图1　无线传感网流程图

无线传感网为全新的智能化信息通讯和控制手段提供了可靠性，其自动组织、高智能化、超低功耗等特点是目前大范围，低成本获得传感信息最有效的解决办法。无线传感网的空间广度可概括为：一方面，在物理线路施工复杂难度大的场合应用广泛；另一方面，原有线路网络可以被替代，从而进一步降低投资成本，满足设备升级、改装和维护的要求。目前，无线传感网在通信、制造业、仓储物流、文教医疗、信息自动化、新能源、环保、安全生产、交通等领域都有丰富广阔的应用场景。现在业界内传感网技术的主要代表标准包括Wi-Fi/WiMax、Bluetooth（二者有广泛的应用案例）、Zigbee、Z-Wave、WirelessHART、ANT/ANT+、Wibree、Insteon。

3　网络层关键技术

网络层主要是远程数据的传输，以基础网络为主，其物联网终端也包含具备数据远程通信能力（接入单元），基础网络是在现有的运营商通讯网和INTERNET基础上建立起来的，综合使用2G/3G、有线宽带、NGN、PSTN、WiFi等通讯技术，实现有线无线方式结合、宽窄带契合、感知网与传统电信网结合；接入单元也属于网络层的范畴，涵盖了相对独立的物联网终端设备和网关（包括行业信息化应用网关和家庭用户连接的网关及行业间共享类网关）等设备。

现阶段，网络层核心技术主要包括在通讯网各层次保证各类型信息和资源的有效使用技术，物联网终端契合与实现应用技术，物联网终端通信寻址相关方面。一个中国电信CDMA终端正常接入网络时，首先要与PCF建立空口连接，在相关连接成功建立后，进行拨号与PDSN建立PPP链接，之后才是发送数据。

物联网网关的主要功能有数据汇聚、数据传输、协议适配、节点管理：数据汇聚是指通过设备网关内置的传感网sink节点，将传感网接收并上报的数据传输到网关。数据传输是指物联网网关具备接收远程应用平台数据的能力，并将汇聚的数据通过通信网络进行远程传输，而其网关可以使用如2G/3G/4G、有线电视、ADSL、光纤宽带、窄带拨号等等多种远程通讯方式。

4　应用层关键技术

应用层主要针对应用软件技术和计算机操作来实现，应用层的关键技术主要是基于各种软件的大量数据处理技术，同时该技术基于海量数据的存储和精准分析的平台也是物联网应用层的重要组成部分。应用程序层的目的是促进应用技术与实际生产生活的高效结合，对各种产业的发展和家庭应用具有推动发展和普及应用的作用。

云计算是开发基于网络和计算机技术，将并行计算（Parallel Computing）、分布式计算（Distributed Computing）和网格计算（Grid Computing）的发展结合起来。依据云计算的服务类型可以分为3层：基础架构即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。

云计算是物联网应用程序层的关键技术之一。这是一个为各种各样的网络应用程序提供一个统一的服务交付平台，为网络应用程序提供大量的计算和存储资源，提供统一数据存储格式、数据处理和分析工具，大大简化了应用程序交付过程和降低交付成本，在目前的实际应用中，云计算与物联网主要有两个结合点。

第一，基于云计算架构，构建物联网通用能力平台，将物联网通用能力平台构建在云化基础架构之上，实现物联网通用能力平台的高可靠性、高可扩展性和按需服务的能力，并易于应用糅合。

第二，在具体的行业应用部署中，充分利用云计算资源；目前物联网各种应用如物流、智能电网、智能交通、医疗信息化服务等，各自独立建有平台，并有独立开发工具，属于“竖井式”开发方式，各个系统间不连通。云计算的出现，使网络的信息服务更有效率。将来物联网服务更合理的开发方式应该是有通用开发平台、工具、各种库分别进行各种开发，最后应用于各种具体的系统。

物联网的应用离不开现有的通信网络（包括移动通信网络）和互联网技术，移动互联网是移动通信和互联网的融合，以移动互联网为基础的物联网应用是物联网发展的一个重要方向。

物联网通用能力平台对于物联网产业链各方均有价值，有助于电信运营商提高网络使用效率、规模化发展业务、终端故障快速定位、加强业务管理、实现业务增值。有助于系统集成商通过平台标准接口协议、应用中间件等形式，降低系统集成难度，减少集成工作量，缩短开发周期，降低开发成本，增强市场拓展能力。