信息通信技术在物联网中的运用探究

孟琨泰　吴晓霞

摘 要：近年来，物联网强调物与物、物与人之间的通信，所以，泛在通信是指无处不在的通信服务，从广义上理解，除了人之外的都是物，大到一艘航空母舰、一幢大型建筑，小到一颗螺丝钉、一粒沙子，此外，还有动物、植物等，这些都可以是物联网的连接与通信对象，因此，在物联网背景下，“物”被定义为真实的、物理的存在，或者数字的、虚拟的存在，它能够在空间和时间上存在和移动，也可以被辨识。其技术内涵涉及能够连接万物的通信组网和各类信息传输技术。

关键词：信息通信;技术;物联网;运用;探究

1 物联网泛在通与网络

关于泛在通信的概念，“网络如同空气和水一样，自然而深刻地融入人类的日常生活和工作中。”这里所指的能够提供个性化泛在通信服务的物理实体就是人们现在所说的泛在网络，它能够满足个人和社会的需求，国际电信联盟电信标准局（ITU-T）认为，泛在网络是在下一代电信网络（NEXT-GENERATION NETWORKS-NGN）基础上增加了部分网络能力后发展而成的，在ITU-T的Y.2002建议[8]（泛在网络概述及NGN的支持）中给出的泛在网络定义是：泛在网络具有以最小的技术限制，能够在任何地点、任何时间，以任何方式为个人和/或设备提供所订购的服务和通信能力。或者说，具有以最小的技术限制，能够在任何地点、任何时间，以任何方式为个人和/或设备提供所订购的服务和通信能力的网络就是泛在网络。

2 物联网在网络能力与通信方式

按照国际电信联盟（ITU）的观点，泛在网络是在NGN基础上添加了部分网络能力后发展而成的，它所支持的通信方式既包括人与人之间的通信，又包含人与物及物与物的通信。NGN中的泛在网络能力在NGN中支持的泛在网络能力主要包括如下几项，连接任何物体的能力（Connecting to anything capabilities）泛在网络连接任何物体的能力是通过其通信方式及支持基于标签的设施和众多传感器的连接，同时还需要具备对这些物体的识别、命名和编址能力。开放Web服务环境的能力（Open web-based service environment capabilities）在NGN中提供泛在网络服务和应用需要依靠开放的Web服务环境，同时可能需要各类电信和广播服务的支持，特别是支持基于Web服务的动态和交互式应用程序接口（API）的开放。这种基于Web服务环境不仅支持网络提供商方式的服务，还支持第三方的应用开发商提供的服务，从而使得泛在网络能够提供丰富的应用服务，还能创造新的商业机会。网络认知和无缝通信能力，网络认识能力要求NGN能够感知自身和所连接物体的状态，并利用这种认知能力提供与用户和环境匹配的最佳服务。无缝通信就是要求NGN具有“5个任何（5w）”的保障通信的能力（即任何时间、任何地方、任何服务、任何网络和任何物体）。网络的无缝通信能力可以通过多种不同的方式来支持。

3 支持机器互联（M2M）服务阶段

物联网发展的第一阶段就是利用现有通信技术支持机器互联（M2M）业务。服务对象主要是一些专业领域的用户，移动通信网、通信网络只需要为这类应用提供信息传输通道，不用区分人与物的不同通信要求，这时的物联网应用对通信技术没有新的需求，对通信网络的发展没有影响。在该阶段，国内外不少通信网络的运营商，尤其是移动通信运营商往往将其看做用户自己的设备。

4 传感器网络引入与应用阶段

由于传感器网络是在现有通信网络的边缘进行近距离的拓展，因而促进了多种近距离无线传输技术的发展，发展较快而且应用比较广泛的有ZigBee、蓝牙、Z-Wave、RUBEE、Wireless HART等。此外，由于传感器网络发展的初期主要用于局域范围，各类应用仅关注有限范围内的信息传输、管理和局域寻址，而且，由于忽视了统一技术标准的建立，各种无线传感器网络技术基本不能实现互连互通，即使对于在传感器网络中应用最多的ZigBee技术，由于有相当多的厂商均是基于自己私有协议开发的，不同厂商的ZigBee芯片间也是无法互通的。另外，在实际应用中，通信协议也没有统一标准，因此无线传感器网络往往是异构的。实现异构传感器网络的协同，实现通信网与传感器网络，以及异构传感器网络之间的协议转化与互连，既可以实现局域范围通信网与传感器网络的组网应用，又可以实现广域范围通信网与传感器网络的组网应用。

5 物联网发展对通信技术的影响

由物联网的基本定义可知，它的连接与通信对象是“物”，所以，首先要界定什么是“物”。一般为可以通过事先分配的数字、名字、地址编码或其他标识符来辨识的“物”。为了使物联网实现世间万物之间的无缝（seamless）连接与通信，网络无处不在，信息及时获取，指令随时下达，控制完全自动的理想目标在短时间内是很难完成的，需要一个相当长的发展过程。从物联网的发展对通信技术的需求来看，向这个目标发展的过程大致将会经历三个阶段：支持机器互联（M2M）服务的阶段、传感器网络接入与应用阶段和泛在传感网络（Ubiquitous Sensor Network）阶段。前两个阶段物联网可以理解为现有通信网络向边缘的拓展，即“通信网+机器设备”。

6 结论

本文结合物联网未来发展的需求，介绍了一些泛在通信的前沿技术，各节的内容主要包括这些技术的概念与内涵、发展现状和应用前景等，通过在物联网中实现认知无线电技术，可以有效地解决物联网面临的频谱资源紧张等问题，认知无线电技术在实现认知物联网中发挥着重要作用。由于太赫兹通信能够提供巨大的带宽和极高的通信容量，是未来物联网应用中非常有竞争力的近距离通信技术。量子通信技术在物联网中的应用可以有效增强信息传输的安全性。

参考文献：

[1]张飞周，杨东凯，陈智.物联网技术导论[M].北京：电子工业出版社，2015.

[2]杨武军，郭娟，张继荣，等.现代通信网概论[M].西安：西安电子科技大学出版社，2014.

作者简介：孟琨泰（1979-），男，汉族，河北邢台人，工學硕士，讲师，从事物联网应用技术、通信技术研究;吴晓霞（1983-），女，汉族，山西朔州人，硕士，副教授，从事软件技术、信息技术研究。