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【關(guān)鍵詞】移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng) 車聯(lián)網(wǎng) 低數(shù)據(jù)速率 GPRS CDMA 1X
doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.12.017 中圖分類號(hào)：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-1010（2016）12-0078-04
引用格式：趙小江，祝海云，徐福新. 低速移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化方向[J]. 移動(dòng)通信， 2016，40（12）： 78-81.
1 引言
從手機(jī)和移動(dòng)寬帶衍生發(fā)展而來(lái)的M2M模塊在行業(yè)應(yīng)用信息化中得到大力應(yīng)用，移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)成為一個(gè)新興市場(chǎng)。戰(zhàn)略無(wú)線業(yè)務(wù)咨詢公司Northstream曾公布了它對(duì)2016年全球移動(dòng)電信行業(yè)走勢(shì)的預(yù)測(cè)：預(yù)計(jì)“物聯(lián)網(wǎng)黃金時(shí)代”將拉開序幕。目前承載移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的主要無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)包括2G（2.5G）/3G/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)、ZigBee、藍(lán)牙等，并且大約70%的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)都是以低數(shù)據(jù)速率的低端通信模塊為主。本文將主要探索低數(shù)據(jù)速率移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的通信技術(shù)發(fā)展方向和產(chǎn)業(yè)化方向，并以車聯(lián)網(wǎng)為例進(jìn)行探討。
2 車聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)
截至2015年6月底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.71億輛，電動(dòng)自行車保有量也已突破2億輛。汽車、摩托車、電動(dòng)自行車已經(jīng)成為各個(gè)階層工作、生活中必備的交通工具，但被盜現(xiàn)象卻時(shí)有發(fā)生，因此用戶對(duì)車輛防盜、定位管理需求日益強(qiáng)烈。此外，一些快遞物流、外勤服務(wù)、車隊(duì)管理、汽車租賃管理等不僅需要車輛定位，而且使用軌跡輔助生產(chǎn)調(diào)度管理、里程數(shù)量統(tǒng)計(jì)、圍欄管理等應(yīng)用。車輛的運(yùn)行狀況也是車主非常期望掌握的，這通常需在汽車4S店或者車輛維修點(diǎn)才可以查看。而目前機(jī)動(dòng)車車載自動(dòng)診斷系統(tǒng)“OBD Ⅱ”已經(jīng)可以提供外部接口車況檢測(cè)或者汽車廠家直接通過(guò)其ECU（Electronic Control Unit，電子控制單元）接口完成車況檢測(cè)，甚至電動(dòng)自行車也已經(jīng)結(jié)合控制器可以提供車況檢測(cè)和電池電量管理等功能。
車輛防盜定位、生產(chǎn)調(diào)度管理、車況檢測(cè)等都驅(qū)動(dòng)了車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的誕生。車聯(lián)網(wǎng)組成不僅包括車輛本身，而且還包括車聯(lián)網(wǎng)終端、用戶智能手機(jī)/電腦、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，并依賴移動(dòng)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)完成，具體如圖1所示：
車聯(lián)網(wǎng)終端先通過(guò)GPS衛(wèi)星實(shí)時(shí)獲取地面行駛車輛的位置信息，再通過(guò)移動(dòng)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)之間建立通信。車聯(lián)網(wǎng)終端除了包括由單片機(jī)組成的控制模塊外，還包括定位模塊、通信模塊以及智能傳感模塊。
定位模塊以GPS芯片為基礎(chǔ)獲得車輛所在的地理位置信息，實(shí)時(shí)不斷地接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，提供車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括車輛經(jīng)緯度信息、運(yùn)行速度、運(yùn)行方向、時(shí)間信息等。
通信模塊在圖1中可與車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)和用戶手機(jī)/電腦終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，目前通信網(wǎng)絡(luò)和終端模式可以基于2G、3G、4G甚至Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。但考慮定位和車輛控制的交互數(shù)據(jù)量小（主要包括控制信令、GPS經(jīng)緯度、車況檢測(cè)等數(shù)據(jù)），而且室外移動(dòng)范圍廣，同時(shí)結(jié)合移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)成本的考慮（終端2G通信模塊與終端4G通信模塊的價(jià)格約相差3至8倍），因此圖1中車聯(lián)網(wǎng)終端連接車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)所需的移動(dòng)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)主要基于2.5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)為主，這包括GPRS（GSM）網(wǎng)絡(luò)和CDMA 1X（CDMA）網(wǎng)絡(luò)。
智能傳感模塊包括防盜模塊和車體性能感知模塊。其中，防盜模塊在用戶設(shè)置防盜功能后，通常利用GPS位置信息形成電子圍欄和G-Sensor（重力傳感器）感知車輛被觸碰或劇烈震動(dòng)通過(guò)系列算法觸發(fā)整車被盜報(bào)警，或者通過(guò)斷電感知電池被盜，即可向用戶手機(jī)發(fā)送報(bào)警信息，這種模式基本可以避免誤報(bào)警；車體性能感知模塊包括電池電量和車況檢測(cè)功能等，讓車況信息黑匣子可以向用戶直觀展現(xiàn)。
車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)除了包括存儲(chǔ)車輛的各種數(shù)據(jù)檔案信息外，還包括軌跡、綁定智能手機(jī)和智能終端關(guān)系、車輛報(bào)警記錄等。用戶智能手機(jī)和電腦終端可以利用圖1中無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（這可以是各類制式的2.5G、3G、4G移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或者Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)）或者有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，實(shí)時(shí)查看車輛信息、接收?qǐng)?bào)警信息或控制車輛，以確保報(bào)警的有效性和遠(yuǎn)程可控性。
3 低數(shù)據(jù)速率移動(dòng)通信相關(guān)技術(shù)和特性
在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用
在移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)中，大量的應(yīng)用如車聯(lián)網(wǎng)、抄表業(yè)務(wù)、智慧農(nóng)業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化、可穿戴設(shè)備、安防等，由于沒有穩(wěn)定的Wi-Fi覆蓋，只能基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。2G網(wǎng)絡(luò)（GSM和CDMA）經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的建設(shè)運(yùn)行維護(hù)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、覆蓋質(zhì)量佳，特別是2G終端芯片相比3G/4G價(jià)格低廉優(yōu)勢(shì)明顯，因此結(jié)合低速需求和成本控制的要求，GPRS和CDMA 1X低速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)還是大有用武之地。如果后期手機(jī)用戶大量遷移到4G VoLTE網(wǎng)絡(luò)，空余的2G頻率和網(wǎng)絡(luò)或許可以迎合快速發(fā)展的低速移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線承載容量需求。由于3G網(wǎng)絡(luò)（CDMA EV-DO和WCDMA）通信模塊的價(jià)格始終無(wú)法靠近2G通信模塊，因此在低數(shù)據(jù)速率移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)中很難找到應(yīng)用的切入。在當(dāng)前4G時(shí)代，LTE與移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)之間總是存在一條難以跨越的鴻溝，其中成本是主因。
3GPP組織在LTE Release 13版本中所研擬的LTE-M標(biāo)準(zhǔn)目前暫時(shí)被各方看好，具備低功耗、低傳輸速率和高覆蓋率三項(xiàng)特點(diǎn)，該規(guī)格的目標(biāo)是達(dá)到100～200 kbps的最高傳輸速率，但標(biāo)準(zhǔn)尚在制定中，最為關(guān)鍵的成本看是否能突破。下面將主要探討當(dāng)前廣泛應(yīng)用的GPRS和CDMA 1X相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用發(fā)展態(tài)勢(shì)。
3.1 終端通信模塊開發(fā)
在車聯(lián)網(wǎng)中，車聯(lián)網(wǎng)終端在不同的通信制式中，主要是通信模塊上的差異，但其也是影響車聯(lián)網(wǎng)終端的重要成本。構(gòu)成通信模塊主要是GSM芯片和CDMA芯片的差異。
GSM芯片廠家眾多，在MTK、展訊、互芯、Mstar等，GSM已經(jīng)沒有專利費(fèi)；而在CDMA芯片，目前主要有高通、英特爾（2015年收購(gòu)了威睿電通），且專利主要集中在高通手中。由于高通專利費(fèi)、入門費(fèi)居高不下；CDMA支持廠家明顯弱于GSM，而且CDMA模塊套片價(jià)格也高，CDMA成本約高于GSM模塊2至3倍，因此基于CDMA 1X模塊的車聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)終端生產(chǎn)成本相對(duì)較高，CDMA 1X模塊在工業(yè)領(lǐng)域有較大幅度落后于GSM/GPRS模塊的應(yīng)用。
目前在移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端包括車聯(lián)網(wǎng)終端也出現(xiàn)一些新的開發(fā)模式，有些開發(fā)者摒棄采用模塊化開發(fā)的模式，改為采用芯片開發(fā)共享ARM和FLASH的方式，以大幅降低成本，但這種開發(fā)模式難度大、周期長(zhǎng)、產(chǎn)品穩(wěn)定性對(duì)開發(fā)者要求更高。
3.2 移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)號(hào)碼開卡
我國(guó)手機(jī)終端普遍采用機(jī)卡分離的模式。中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通的GSM手機(jī)終端通常采用SIM（Subscriber Identification Module，用戶身份識(shí)別卡）卡，是手機(jī)的一張個(gè)人資料卡；而中國(guó)電信CDMA手機(jī)終端通常采用UIM（User Identify Module，用戶識(shí)別模塊）卡，是接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)和身份驗(yàn)證。在移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用中，通常也是采用SIM卡（UIM卡）+卡槽的模式。
但是在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，運(yùn)行環(huán)境較差，耐高溫、低溫，抗劇烈震動(dòng)等對(duì)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端要求較高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，5%～10%的機(jī)械障礙與SIM卡（UIM卡）和卡槽的耦合有關(guān)，這也是部分用戶在使用車聯(lián)網(wǎng)終端中反饋質(zhì)量問(wèn)題的一個(gè)重要方面。目前，基于CDMA的車聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端已經(jīng)重新啟用在北美較為廣泛使用的燒號(hào)開通號(hào)碼模式，這不僅節(jié)約了UIM卡和卡槽成本，而且較好地提升了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。另外，在一些統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)的行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)模式中，行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)管理者或者經(jīng)營(yíng)者期望通過(guò)燒號(hào)，形成號(hào)碼與物聯(lián)網(wǎng)終端一體化，避免SIM卡被非法挪用產(chǎn)生額外費(fèi)用和網(wǎng)絡(luò)違法行為。
目前CDMA燒號(hào)通常有兩種模式：OTA（Over-the-Air Technology，空中下載技術(shù)）燒號(hào)模式和電腦數(shù)據(jù)線手編燒號(hào)模式。具體如下：
（1）OTA模式：電信運(yùn)營(yíng)商提供的身份識(shí)別鑒權(quán)數(shù)據(jù)無(wú)線遠(yuǎn)程傳輸?shù)揭苿?dòng)終端內(nèi)。這通常需要終端撥打*228或*22800，通過(guò)系統(tǒng)支撐完成。*228或*22800等同于緊急特服，在協(xié)議中規(guī)定即使運(yùn)營(yíng)商中沒有開戶注冊(cè)，手機(jī)終端也可以有權(quán)限默認(rèn)撥打。
（2）手編模式：完成移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端號(hào)碼開戶后，從相關(guān)渠道獲取手機(jī)卡五碼數(shù)據(jù)，并且改ESN（Electronic Serial Number，電子序列號(hào)），然后通過(guò)電腦軟件寫入移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端，使其具備注冊(cè)入網(wǎng)資格。在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，基于CDMA 1X終端只要三碼IMSI（International Mobile Subscriber Identification Number，國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼）、AKEY（Authentication Key，鑒權(quán)碼）、ESN即可。
由于GSM沒有燒號(hào)協(xié)議支撐，因此SIM卡槽的質(zhì)量要求顯得特別重要。為了提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性，有些開發(fā)者采用SIM卡與卡槽焊接的方法變通來(lái)解決SIM卡與卡槽之間松動(dòng)造成的機(jī)械障礙和仿一體化問(wèn)題。
3.3 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)性能要求
（1）抗干擾性。車聯(lián)網(wǎng)或者其他移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)所處的環(huán)境通常較為復(fù)雜，有人為無(wú)線干擾器或者其他應(yīng)用的干擾。在通常的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃中，對(duì)于基本相同的誤幀率要求，GSM系統(tǒng)要求到達(dá)基站的手機(jī)信號(hào)的載干比通常為9 dB左右，由于CDMA系統(tǒng)采用擴(kuò)頻技術(shù)，擴(kuò)頻增益對(duì)全速率編碼的增益為21 dB，所以對(duì)解擴(kuò)前信號(hào)的等效載干比的要求小于-14 dB，GSM對(duì)底噪的要求更為嚴(yán)格。
（2）安全保密性。當(dāng)前GSM網(wǎng)絡(luò)偽基站不僅對(duì)手機(jī)造成脫網(wǎng)影響，而且對(duì)所處的基于GSM模塊的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端造成脫網(wǎng)影響。此外，GSM手機(jī)短信、通話可被黑客監(jiān)聽也一直困擾著GSM的安全。而CDMA網(wǎng)絡(luò)中手機(jī)與基站是雙向驗(yàn)證，同時(shí)要在CDMA的42位PN碼中去猜測(cè)某一編碼有如大海撈針，可以有效保護(hù)空口安全，無(wú)線解密器無(wú)法攻破。
（3）2.5 G網(wǎng)絡(luò)吞吐率。在支持低速率物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上，GPRS（GSM）支持最大42.8 kbps、85.6 kbps上/下行數(shù)據(jù)傳輸速率，CDMA 1X（CDMA）支持最大153.6 kbps上/下行對(duì)等數(shù)據(jù)傳輸速率。在低數(shù)據(jù)速率應(yīng)用中，CDMA模塊比GSM模塊可以支持相對(duì)更高的峰值速率。
4 結(jié)束語(yǔ)
車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)在某些汽車、智能電動(dòng)自行車、摩托車出廠中開始預(yù)安裝，也有部分行業(yè)應(yīng)用用戶或者個(gè)人用戶后安裝車聯(lián)網(wǎng)終端，預(yù)測(cè)其今后將有廣闊的市場(chǎng)空間，而且用戶忠誠(chéng)度相對(duì)較高。本文通過(guò)從車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用分析來(lái)看低數(shù)據(jù)速率移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)涉及移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用發(fā)展態(tài)勢(shì)，雖然近年來(lái)高數(shù)據(jù)速率移動(dòng)通信技術(shù)更新迭代非?？?，但是低數(shù)據(jù)速率通信技術(shù)或許有更穩(wěn)定且獨(dú)到的應(yīng)用場(chǎng)合和應(yīng)用空間?！凹夹g(shù)為市場(chǎng)服務(wù)”，市場(chǎng)的需求將促使基于2.5 G的低速移動(dòng)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可能伴隨著不斷更新的高速移動(dòng)通信網(wǎng)長(zhǎng)期并存。
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作者簡(jiǎn)介
趙小江：高級(jí)工程師，碩士畢業(yè)于浙江工業(yè)大學(xué)，現(xiàn)任中國(guó)電信股份有限公司杭州分公司無(wú)線維護(hù)中心經(jīng)理助理，從事CDMA、LTE移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作。
1.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及特征
所謂物聯(lián)網(wǎng)，是指將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別（rfid）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識(shí)別和管理。它其實(shí)就是將原本與網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)，但與我們的生活工作息息相關(guān)的萬(wàn)事萬(wàn)物都裝上傳感器，然后與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)連接，讓人們可以更直接地去控制和管理這些事物，以方便我們的生活和促進(jìn)生產(chǎn)乃至整個(gè)社會(huì)的發(fā)展。
物聯(lián)網(wǎng)概念本身也在不斷地演進(jìn)，涵蓋的范疇也比以前更加豐富。隨著信息與通信技術(shù)的日益發(fā)達(dá)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊，預(yù)計(jì)將廣泛應(yīng)用于智能交通、能源、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共事業(yè)、金融服務(wù)、平安家居、工業(yè)制造、醫(yī)療衛(wèi)生、智能家居、現(xiàn)代農(nóng)林業(yè)等諸多領(lǐng)域。目前普遍認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)的體系構(gòu)架可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層 3 個(gè)層面，并且在每個(gè)層面上都有很多種選擇。感知層包括二維碼標(biāo)簽和識(shí)讀器、frid 標(biāo)簽和讀寫器、傳感器、攝像頭、傳感器網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)關(guān)、視頻檢測(cè)識(shí)別、gps、m2m（machine to machine）終端等，主要完成識(shí)別物體和采集信息的功能。網(wǎng)絡(luò)層包括各類信息通信網(wǎng)絡(luò)，如短距無(wú)線通信網(wǎng)、蜂窩無(wú)線通信網(wǎng)、傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、有線通信網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)信息中心、物聯(lián)網(wǎng)管理中心等，主要完成將感知層獲取的信息進(jìn)行傳遞和處理的功能。應(yīng)用層是物本文由收集整理聯(lián)網(wǎng)與各類行業(yè)專業(yè)技術(shù)深度融合，實(shí)現(xiàn)各種智能化行業(yè)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)廣泛智能化。
物聯(lián)網(wǎng)的核心能力主要包括可靠傳輸、全面感知以及智能處理這三點(diǎn)。其基本特征主要有智能化以及泛在化兩方面。所謂的智能化就是能夠?qū)⑶榫案兄⒏鞣N信息的聚合以及無(wú)縫連接處理者幾方面內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，通過(guò)末端網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確收集管理對(duì)象的各種信息，并且及時(shí)的進(jìn)行分析處理，最后將結(jié)果提供給需要的用戶。而泛在化則是指物聯(lián)網(wǎng)覆蓋應(yīng)該逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在，這樣才能適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需求。正是由于上述特點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景必然非常廣泛。
2.光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的應(yīng)用
光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的應(yīng)用可以分為三個(gè)部分，即網(wǎng)絡(luò)層、感知層以及應(yīng)用層，具體內(nèi)容為：
2.1光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的應(yīng)用
光纖技術(shù)商用化已經(jīng)有30多年了，經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展已經(jīng)逐步成熟。近年來(lái)，隨著光纖放大器以及波分復(fù)用技術(shù)的快速發(fā)展，在很大程度上促進(jìn)了光纖通信技術(shù)容量的擴(kuò)大以及速度的提高。
在物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展過(guò)程中，需要完成各種信號(hào)的會(huì)聚、接入傳輸并形成全國(guó)性的物聯(lián)網(wǎng)，光纖通信將有很大的應(yīng)用前景。不論是移動(dòng)網(wǎng)還是傳統(tǒng)固定電話網(wǎng)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展趨勢(shì)看，最終將走向泛在網(wǎng)。從物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的承載需求看，通信網(wǎng)或者說(shuō)泛在網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展完全能夠承載物聯(lián)網(wǎng)的需求。物聯(lián)網(wǎng)涉及海量的數(shù)據(jù)集合和泛在的網(wǎng)絡(luò)要求，即要求在空間上無(wú)所不在、時(shí)間上隨時(shí)隨地。傳感網(wǎng)所承載的業(yè)務(wù)狀態(tài)多數(shù)是近距離通信，而通信網(wǎng)特別是光纖通信網(wǎng)絡(luò)能承載更高的帶寬，適合長(zhǎng)距離傳輸，非常適宜物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的拓展?，F(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)核心層傳送技術(shù)正在向大容量、ip 化和智能化發(fā)展，從物聯(lián)網(wǎng)的角度來(lái)看，還應(yīng)更加智能化，包括自動(dòng)配置、障礙自動(dòng)診斷和分析、路由自動(dòng)調(diào)度適配，資源分配更智能化等等。網(wǎng)絡(luò)接入層傳送技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是光接入網(wǎng)絡(luò)。目前各大運(yùn)營(yíng)商都已建設(shè) fttx（光纖接入），它具有 qos（服務(wù)質(zhì)量）保障和更豐富的接入能力，能夠滿足 m2m 多種高速媒體流傳送需求。與移動(dòng)通信相比，光通信技術(shù)具有容量大、損耗小、速度快、帶寬高等優(yōu)點(diǎn)，可是其接入?yún)s不是很靈活。而移動(dòng)通信雖然接入靈活，但是其帶寬卻是有限的。所以，只有將二者進(jìn)行有效融合，才能推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。
2.2光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)感知層的應(yīng)用
光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的另一個(gè)領(lǐng)域就是感知層，其關(guān)鍵就是光纖傳感技術(shù)。隨著科學(xué)發(fā)展水平的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的單點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)技術(shù)，而且逐步走向了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，其應(yīng)用前景非常廣闊。
光纖傳感技術(shù)與傳統(tǒng)傳感技術(shù)相比，其優(yōu)勢(shì)在于光纖本身的物理特性。光波在光纖中傳播時(shí)，在外界因素如溫度、壓力、位移、電磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等的作用下，通過(guò)光的反射、折射和吸收效應(yīng)，光學(xué)多普勒效應(yīng)，聲光、電光、磁光、彈光效應(yīng)和光聲效應(yīng)等原理，使表征光波的特征參量，如振幅、相位、偏振態(tài)、波長(zhǎng)等，直接或間接地發(fā)生變化，因而可以將光纖作為敏感元件來(lái)探測(cè)各種物理量，這就是光纖傳感器的基本原理。此外，光纖還有多種衍生傳感功能。利用該特性，通過(guò)對(duì)光纖光柵進(jìn)行特殊處理，可制成探測(cè)各種化學(xué)物質(zhì)的光纖光柵化學(xué)和生物化學(xué)傳感器。與普通光纖光柵相比，長(zhǎng)周期光柵對(duì)光纖包層外材料的折射率變化更敏感，將光纖光柵涂上特殊的活性涂覆層，可測(cè)量低濃度的目標(biāo)分子。此類光纖傳感器可用于航天器的氫氣漏泄檢測(cè)、煤礦中的瓦斯檢測(cè)等。而光纖本身又是光波的傳輸媒質(zhì)，這種“傳“”感”合一的特征所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中將無(wú)可匹敵。不論是基于瑞利散射、布里淵散射和拉曼散射原理的分布式光纖傳感器，還是基于雙光束干涉的光纖傳感干涉儀，其光纖傳感臂上的每一點(diǎn)既是敏感點(diǎn)又是傳輸介質(zhì)。而基于多光束干涉的準(zhǔn)分布式光纖 fabry-perot 傳感器、近年來(lái)發(fā)展迅速的光纖光柵傳感器，兩者也均是光纖本身的一個(gè)集成部分。此類光纖傳感器與常規(guī)光纖可熔接，形成低插入損耗連接，具有在線（inline）特征和優(yōu)勢(shì)，與光纖傳輸有天然的兼容性，可以替代傳統(tǒng)分立和薄膜型光無(wú)源器件，從而為全光通信系統(tǒng)和光纖傳感網(wǎng)絡(luò)提供了巨大的靈活性。
2.3光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的應(yīng)用
在今后的發(fā)展過(guò)程中可以將物聯(lián)網(wǎng)與各行各業(yè)進(jìn)行深度融合，這樣就可以促進(jìn)行業(yè)的智能化管理。如果把光纖傳感器嵌入或裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、大壩、供水系統(tǒng)、油氣管道等各種重大工程設(shè)施中，通過(guò)光纜連接后可以形成廣域光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，再通過(guò)與無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)的組合，與互聯(lián)網(wǎng)的組合，可以實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備、機(jī)器、基礎(chǔ)設(shè)施等物理系統(tǒng)的整合。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)信息中心管理中心功能強(qiáng)大的云計(jì)算平臺(tái)，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析處理與決策，完成從信息到知識(shí)，再到控制指揮的智能演化，就可使人類更加精細(xì)、更加動(dòng)態(tài)地管理生產(chǎn)、生活的方方面面，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，進(jìn)一步提高資源利用效率，提高人類生產(chǎn)力水平，促進(jìn)人類與自然的和諧發(fā)展。
1 引言
從手機(jī)和移動(dòng)寬帶衍生發(fā)展而來(lái)的M2M模塊在行業(yè)應(yīng)用信息化中得到大力應(yīng)用，移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)成為一個(gè)新興市場(chǎng)。戰(zhàn)略無(wú)線業(yè)務(wù)咨詢公司Northstream曾公布了它對(duì)2016年全球移動(dòng)電信行業(yè)走勢(shì)的預(yù)測(cè)：預(yù)計(jì)“物聯(lián)網(wǎng)黃金時(shí)代”將拉開序幕。
目前承載移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的主要無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)包括2G(2.5G)/3G/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)、ZigBee、藍(lán)牙等，并且大約70%的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)都是以低數(shù)據(jù)速率的低端通信模塊為主。本文將主要探索低數(shù)據(jù)速率移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的通信技術(shù)發(fā)展方向和產(chǎn)業(yè)化方向，并以車聯(lián)網(wǎng)為例進(jìn)行探討。
2 車聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)
截至2015年6月底，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.71億輛，電動(dòng)自行車保有量也已突破2億輛。汽車、摩托車、電動(dòng)自行車已經(jīng)成為各個(gè)階層工作、生活中必備的交通工具，但被盜現(xiàn)象卻時(shí)有發(fā)生，因此用戶對(duì)車輛防盜、定位管理需求日益強(qiáng)烈。
此外，一些快遞物流、外勤服務(wù)、車隊(duì)管理、汽車租賃管理等不僅需要車輛定位，而且使用軌跡輔助生產(chǎn)調(diào)度管理、里程數(shù)量統(tǒng)計(jì)、圍欄管理等應(yīng)用。車輛的運(yùn)行狀況也是車主非常期望掌握的，這通常需在汽車4S店或者車輛維修點(diǎn)才可以查看。
而目前機(jī)動(dòng)車車載自動(dòng)診斷系統(tǒng)“OBD Ⅱ”已經(jīng)可以提供外部接口車況檢測(cè)或者汽車廠家直接通過(guò)其ECU(Electronic Control Unit，電子控制單元)接口完成車況檢測(cè)，甚至電動(dòng)自行車也已經(jīng)結(jié)合控制器可以提供車況檢測(cè)和電池電量管理等功能。
車輛防盜定位、生產(chǎn)調(diào)度管理、車況檢測(cè)等都驅(qū)動(dòng)了車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的誕生。車聯(lián)網(wǎng)組成不僅包括車輛本身，而且還包括車聯(lián)網(wǎng)終端、用戶智能手機(jī)/電腦、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，并依賴移動(dòng)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)完成，具體如圖1所示：
車聯(lián)網(wǎng)終端先通過(guò)GPS衛(wèi)星實(shí)時(shí)獲取地面行駛車輛的位置信息，再通過(guò)移動(dòng)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)之間建立通信。車聯(lián)網(wǎng)終端除了包括由單片機(jī)組成的控制模塊外，還包括定位模塊、通信模塊以及智能傳感模塊。
定位模塊以GPS芯片為基礎(chǔ)獲得車輛所在的地理位置信息，實(shí)時(shí)不斷地接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，提供車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括車輛經(jīng)緯度信息、運(yùn)行速度、運(yùn)行方向、時(shí)間信息等。
通信模塊在圖1中可與車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)和用戶手機(jī)/電腦終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，目前通信網(wǎng)絡(luò)和終端模式可以基于2G、3G、4G甚至Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。
但考慮定位和車輛控制的交互數(shù)據(jù)量小(主要包括控制信令、GPS經(jīng)緯度、車況檢測(cè)等數(shù)據(jù))，而且室外移動(dòng)范圍廣，同時(shí)結(jié)合移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)成本的考慮(終端2G通信模塊與終端4G通信模塊的價(jià)格約相差3至8倍)，因此圖1中車聯(lián)網(wǎng)終端連接車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)所需的移動(dòng)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)主要基于2.5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)為主，這包括GPRS(GSM)網(wǎng)絡(luò)和CDMA 1X(CDMA)網(wǎng)絡(luò)。
智能傳感模塊包括防盜模塊和車體性能感知模塊。其中，防盜模塊在用戶設(shè)置防盜功能后，通常利用GPS位置信息形成電子圍欄和G-Sensor(重力傳感器)感知車輛被觸碰或劇烈震動(dòng)通過(guò)系列算法觸發(fā)整車被盜報(bào)警，或者通過(guò)斷電感知電池被盜，即可向用戶手機(jī)發(fā)送報(bào)警信息，這種模式基本可以避免誤報(bào)警;車體性能感知模塊包括電池電量和車況檢測(cè)功能等，讓車況信息黑匣子可以向用戶直觀展現(xiàn)。
車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)除了包括存儲(chǔ)車輛的各種數(shù)據(jù)檔案信息外，還包括軌跡、綁定智能手機(jī)和智能終端關(guān)系、車輛報(bào)警記錄等。用戶智能手機(jī)和電腦終端可以利用圖1中無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(這可以是各類制式的2.5G、3G、4G移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)或者Wi-Fi網(wǎng)絡(luò))或者有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接車聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，實(shí)時(shí)查看車輛信息、接收?qǐng)?bào)警信息或控制車輛，以確保報(bào)警的有效性和遠(yuǎn)程可控性。
3 低數(shù)據(jù)速率移動(dòng)通信相關(guān)技術(shù)和特性
在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用
在移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)中，大量的應(yīng)用如車聯(lián)網(wǎng)、抄表業(yè)務(wù)、智慧農(nóng)業(yè)、工業(yè)自動(dòng)化、可穿戴設(shè)備、安防等，由于沒有穩(wěn)定的Wi-Fi覆蓋，只能基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。2G網(wǎng)絡(luò)(GSM和CDMA)經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的建設(shè)運(yùn)行維護(hù)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣、覆蓋質(zhì)量佳，特別是2G終端芯片相比3G/4G價(jià)格低廉優(yōu)勢(shì)明顯，因此結(jié)合低速需求和成本控制的要求，GPRS和CDMA 1X低速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)還是大有用武之地。
如果后期手機(jī)用戶大量遷移到4G VoLTE網(wǎng)絡(luò)，空余的2G頻率和網(wǎng)絡(luò)或許可以迎合快速發(fā)展的低速移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線承載容量需求。由于3G網(wǎng)絡(luò)(CDMA EV-DO和WCDMA)通信模塊的價(jià)格始終無(wú)法靠近2G通信模塊，因此在低數(shù)據(jù)速率移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)中很難找到應(yīng)用的切入。在當(dāng)前4G時(shí)代，LTE與移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)之間總是存在一條難以跨越的鴻溝，其中成本是主因。
3GPP組織在LTE Release 13版本中所研擬的LTE-M標(biāo)準(zhǔn)目前暫時(shí)被各方看好，具備低功耗、低傳輸速率和高覆蓋率三項(xiàng)特點(diǎn)，該規(guī)格的目標(biāo)是達(dá)到100～200 kbps的最高傳輸速率，但標(biāo)準(zhǔn)尚在制定中，最為關(guān)鍵的成本看是否能突破。下面將主要探討當(dāng)前廣泛應(yīng)用的GPRS和CDMA 1X相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用發(fā)展態(tài)勢(shì)。
3.1 終端通信模塊開發(fā)
在車聯(lián)網(wǎng)中，車聯(lián)網(wǎng)終端在不同的通信制式中，主要是通信模塊上的差異，但其也是影響車聯(lián)網(wǎng)終端的重要成本。構(gòu)成通信模塊主要是GSM芯片和CDMA芯片的差異。
GSM芯片廠家眾多，在MTK、展訊、互芯、Mstar等，GSM已經(jīng)沒有專利費(fèi);而在CDMA芯片，目前主要有高通、英特爾(2015年收購(gòu)了威睿電通)，且專利主要集中在高通手中。
由于高通專利費(fèi)、入門費(fèi)居高不下;CDMA支持廠家明顯弱于GSM，而且CDMA模塊外圍套片價(jià)格也高，CDMA成本約高于GSM模塊2至3倍，因此基于CDMA 1X模塊的車聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)終端生產(chǎn)成本相對(duì)較高，CDMA 1X模塊在工業(yè)領(lǐng)域有較大幅度落后于GSM/GPRS模塊的應(yīng)用。
目前在移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端包括車聯(lián)網(wǎng)終端也出現(xiàn)一些新的開發(fā)模式，有些開發(fā)者摒棄采用模塊化開發(fā)的模式，改為采用芯片開發(fā)共享ARM和FLASH的方式，以大幅降低成本，但這種開發(fā)模式難度大、周期長(zhǎng)、產(chǎn)品穩(wěn)定性對(duì)開發(fā)者要求更高。
3.2 移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)號(hào)碼開卡
我國(guó)手機(jī)終端普遍采用機(jī)卡分離的模式。中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通的GSM手機(jī)終端通常采用SIM(Subscriber Identification Module，用戶身份識(shí)別卡)卡，是手機(jī)的一張個(gè)人資料卡;而中國(guó)電信CDMA手機(jī)終端通常采用UIM(User Identify Module，用戶識(shí)別模塊)卡，是接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的標(biāo)識(shí)和身份驗(yàn)證。在移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用中，通常也是采用SIM卡(UIM卡)+卡槽的模式。
但是在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，運(yùn)行環(huán)境較差，耐高溫、低溫，抗劇烈震動(dòng)等對(duì)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端要求較高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，5%～10%的機(jī)械障礙與SIM卡(UIM卡)和卡槽的耦合有關(guān)，這也是部分用戶在使用車聯(lián)網(wǎng)終端中反饋質(zhì)量問(wèn)題的一個(gè)重要方面。
目前，基于CDMA的車聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端已經(jīng)重新啟用在北美較為廣泛使用的燒號(hào)開通號(hào)碼模式，這不僅節(jié)約了UIM卡和卡槽成本，而且較好地提升了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。另外，在一些統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)的行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)模式中，行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)管理者或者經(jīng)營(yíng)者期望通過(guò)燒號(hào)，形成號(hào)碼與物聯(lián)網(wǎng)終端一體化，避免SIM卡被非法挪用產(chǎn)生額外費(fèi)用和網(wǎng)絡(luò)違法行為。
目前CDMA燒號(hào)通常有兩種模式：OTA(Over-the-Air Technology，空中下載技術(shù))燒號(hào)模式和電腦數(shù)據(jù)線手編燒號(hào)模式。具體如下：
(1)OTA模式：電信運(yùn)營(yíng)商提供的身份識(shí)別鑒權(quán)數(shù)據(jù)無(wú)線遠(yuǎn)程傳輸?shù)揭苿?dòng)終端內(nèi)。這通常需要終端撥打*228或*22800，通過(guò)系統(tǒng)支撐完成。*228或*22800等同于緊急特服，在協(xié)議中規(guī)定即使運(yùn)營(yíng)商中沒有開戶注冊(cè)，手機(jī)終端也可以有權(quán)限默認(rèn)撥打。
(2)手編模式：完成移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端號(hào)碼開戶后，從相關(guān)渠道獲取手機(jī)卡五碼數(shù)據(jù)，并且改ESN(Electronic Serial Number，電子序列號(hào))，然后通過(guò)電腦軟件寫入移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端，使其具備注冊(cè)入網(wǎng)資格。在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，基于CDMA 1X終端只要三碼IMSI(International Mobile Subscriber Identification Number，國(guó)際移動(dòng)用戶識(shí)別碼)、AKEY(Authentication Key，鑒權(quán)碼)、ESN即可。
由于GSM沒有燒號(hào)協(xié)議支撐，因此SIM卡槽的質(zhì)量要求顯得特別重要。為了提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性，有些開發(fā)者采用SIM卡與卡槽焊接的方法變通來(lái)解決SIM卡與卡槽之間松動(dòng)造成的機(jī)械障礙和仿一體化問(wèn)題。
3.3 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)性能要求
(1)抗干擾性。車聯(lián)網(wǎng)或者其他移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)所處的環(huán)境通常較為復(fù)雜，有人為無(wú)線干擾器或者其他應(yīng)用的干擾。在通常的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和規(guī)劃中，對(duì)于基本相同的誤幀率要求，GSM系統(tǒng)要求到達(dá)基站的手機(jī)信號(hào)的載干比通常為9 dB左右，由于CDMA系統(tǒng)采用擴(kuò)頻技術(shù)，擴(kuò)頻增益對(duì)全速率編碼的增益為21 dB，所以對(duì)解擴(kuò)前信號(hào)的等效載干比的要求小于-14 dB，GSM對(duì)底噪的要求更為嚴(yán)格。
(2)安全保密性。當(dāng)前GSM網(wǎng)絡(luò)偽基站不僅對(duì)手機(jī)造成脫網(wǎng)影響，而且對(duì)所處的基于GSM模塊的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端造成脫網(wǎng)影響。此外，GSM手機(jī)短信、通話可被黑客監(jiān)聽也一直困擾著GSM的安全。而CDMA網(wǎng)絡(luò)中手機(jī)與基站是雙向驗(yàn)證，同時(shí)要在CDMA的42位PN碼中去猜測(cè)某一編碼有如大海撈針，可以有效保護(hù)空口安全，無(wú)線解密器無(wú)法攻破。
(3)2.5 G網(wǎng)絡(luò)吞吐率。在支持低速率物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上，GPRS(GSM)支持最大42.8 kbps、85.6 kbps上/下行數(shù)據(jù)傳輸速率，CDMA 1X(CDMA)支持最大153.6 kbps上/下行對(duì)等數(shù)據(jù)傳輸速率。在低數(shù)據(jù)速率應(yīng)用中，CDMA模塊比GSM模塊可以支持相對(duì)更高的峰值速率。
4 結(jié)束語(yǔ)
車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)在某些汽車、智能電動(dòng)自行車、摩托車出廠中開始預(yù)安裝，也有部分行業(yè)應(yīng)用用戶或者個(gè)人用戶后安裝車聯(lián)網(wǎng)終端，預(yù)測(cè)其今后將有廣闊的市場(chǎng)空間，而且用戶忠誠(chéng)度相對(duì)較高。
本文通過(guò)從車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用分析來(lái)看低數(shù)據(jù)速率移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)涉及移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用發(fā)展態(tài)勢(shì)，雖然近年來(lái)高數(shù)據(jù)速率移動(dòng)通信技術(shù)更新迭代非?？?，但是低數(shù)據(jù)速率通信技術(shù)或許有更穩(wěn)定且獨(dú)到的應(yīng)用場(chǎng)合和應(yīng)用空間。“技術(shù)為市場(chǎng)服務(wù)”，市場(chǎng)的需求將促使基于2.5 G的低速移動(dòng)通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)可能伴隨著不斷更新的高速移動(dòng)通信網(wǎng)長(zhǎng)期并存。
關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng) 智能通信技術(shù)
中圖分類號(hào)：E965 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
現(xiàn)代社會(huì)，電力資源是人類不可或缺的能源，但當(dāng)今社會(huì)，能源短缺與環(huán)境問(wèn)題日益突出，發(fā)展智能電網(wǎng)是解決上述問(wèn)題的有效手段。世界上諸多國(guó)家重視智能電網(wǎng)的建設(shè)，雖采用的建設(shè)模式有所不同，但是物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)已然被很多國(guó)家所采用。在電力需求與電力技術(shù)研發(fā)的雙重作用之下，物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用愈加廣泛，并且大有迅速熱遍全球之勢(shì)，應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的遠(yuǎn)大前景，相關(guān)領(lǐng)域的研究更有深遠(yuǎn)的意義。
1 智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)概念簡(jiǎn)述
1.1 智能電網(wǎng)
通過(guò)采用現(xiàn)代化的信息手段，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)諸多系統(tǒng)，如發(fā)電、輸電、配電、供電、售電、用電等環(huán)節(jié)的智能交流，可以將這樣的電力網(wǎng)絡(luò)稱之為智能電網(wǎng)。一般而言，智能電網(wǎng)存在如下諸多優(yōu)勢(shì)：能夠?qū)崿F(xiàn)自我修復(fù)；能夠有效抵御外來(lái)襲擊；能夠?qū)τ脩粜纬杉?lì)，促使他們主動(dòng)參與電網(wǎng)運(yùn)作；完善電力系統(tǒng)，減少電量損失；優(yōu)化資源設(shè)置，有效降低電網(wǎng)運(yùn)行資本；實(shí)現(xiàn)對(duì)多種發(fā)電及蓄電形式的容納；推動(dòng)電力市場(chǎng)的繁榮發(fā)展。
1.2 物聯(lián)網(wǎng)
隨著科技的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已然成為互聯(lián)網(wǎng)不可或缺的組成部分。物聯(lián)網(wǎng)的概念是由美國(guó)教授Kevin Ashton于1999年所提出，經(jīng)過(guò)一定發(fā)展，在2005年于威尼斯所召開的信息社會(huì)世界峰會(huì)上，物聯(lián)網(wǎng)概念最終形成。通俗而言，物聯(lián)網(wǎng)是“物物相連的網(wǎng)絡(luò)”，它的形成需要特定的感知元件，如傳感器、射頻識(shí)別、二維碼等，通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)人與物或物與物間的互聯(lián)。隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)通信時(shí)代已然到來(lái)，近乎世界上的所有物體，都可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)交換。
2 物聯(lián)網(wǎng)的諸多用途
隨著現(xiàn)代信息化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的推廣，作為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重要組成部分的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也有頗為廣泛的用途，現(xiàn)簡(jiǎn)略介紹如下。
2.1 智能物流
物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用，以智能配送的可視化管理網(wǎng)絡(luò)、全自動(dòng)的物流配送、網(wǎng)絡(luò)化信息共享平臺(tái)為主，因?yàn)椴捎昧丝晒┓治雠c模擬的軟件，從而形成供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，無(wú)論是企業(yè)生產(chǎn)地點(diǎn)的確定、采購(gòu)地點(diǎn)的設(shè)置，還是庫(kù)存分配戰(zhàn)略的制定，都能有效地降低配送成本，改善服務(wù)質(zhì)量。
2.2 智能電網(wǎng)
將物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)的諸多環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力交換情況的改善，以及電網(wǎng)利用率的提升。有了物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，能夠有效接收風(fēng)能發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等分布型的能源進(jìn)入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)主網(wǎng)的補(bǔ)發(fā)電。我國(guó)現(xiàn)階段已開始實(shí)施階梯性電價(jià)，因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)用戶電力負(fù)荷的實(shí)時(shí)監(jiān)控，這給用電戶提供了自行選擇電價(jià)及能源類型的權(quán)利。
2.3 生態(tài)監(jiān)視
物聯(lián)網(wǎng)通信技 術(shù)還可應(yīng)用到生態(tài)監(jiān)視領(lǐng)域，如城市大氣、飲用水源地、生態(tài)補(bǔ)償?shù)?。通過(guò)對(duì)RFID技術(shù)以及視頻感知、聲學(xué)、光學(xué)、生物、化學(xué)、紅外、衛(wèi)星等傳感器的使用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控領(lǐng)域的全面感知，再將所得信息進(jìn)行傳輸，利用生態(tài)分析、決策支持系統(tǒng)、云計(jì)算等智能系統(tǒng)進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域的智能監(jiān)視。
2.4 電子保健
在醫(yī)療保健領(lǐng)域，醫(yī)療信息化得以體現(xiàn)，這離不開物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的普遍應(yīng)用。電子病歷、醫(yī)學(xué)圖像存檔、通信系統(tǒng)、微機(jī)醫(yī)囑錄入系統(tǒng)與微機(jī)臨床決策支持系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，能有效減少醫(yī)療差錯(cuò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)療成本的監(jiān)控管理，維護(hù)病人的隱私，有效延長(zhǎng)病患醫(yī)療記錄的壽命。與上述內(nèi)容相配合的，還有門診管理系統(tǒng)、臨床信息系統(tǒng)、住院管理系統(tǒng)、物資管理系統(tǒng)、藥品管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)、人事管理系統(tǒng)、OA管理系統(tǒng)等，從而形成醫(yī)院的整體信息系統(tǒng)，保障醫(yī)院醫(yī)療的信息化。
2.5 智能交通
世界交通問(wèn)題令人堪憂，每年因交通事故及交通堵塞所造成的經(jīng)濟(jì)損失是極為慘重的，而尾氣排放所造成的環(huán)境污染也愈加困擾著人們。與傳統(tǒng)的交通管理相比，實(shí)行智能交通管理，能夠有效地減低交通事故的發(fā)生率，減少交通堵塞的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通的有效監(jiān)管，從而減少車輛尾氣的排放。
3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
3.1物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)中主要涉及到的是射頻識(shí)別技術(shù)、無(wú)線傳感器與聚合技術(shù)。射頻識(shí)別技術(shù)是一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，能夠通過(guò)射頻模式信號(hào)來(lái)自動(dòng)識(shí)別對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取與采集。極具代表性的是RFID系統(tǒng)，它由電子標(biāo)簽、信息讀寫器及信息處理系統(tǒng)三部分組成，其工作原理按如下步驟進(jìn)行：在通過(guò)特定的信息讀寫器之時(shí)，物品上所帶有的電子標(biāo)簽會(huì)被讀寫器所激活，標(biāo)簽所攜帶的信息將被無(wú)線電波所傳輸，送至讀寫器及信息處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)信息的自動(dòng)采集。
無(wú)線傳感器是常用的器件及裝置，能夠?qū)︻A(yù)定指標(biāo)進(jìn)行感知，并依據(jù)特定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)。一般而言，無(wú)限傳感器由敏感元件及轉(zhuǎn)換元件兩部分組成。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，納米技術(shù)及MEMS技術(shù)被廣泛應(yīng)用，無(wú)線傳感器的智能化日益凸顯，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)智能環(huán)境的實(shí)現(xiàn)起到巨大推動(dòng)作用。通過(guò)采用一定協(xié)議技術(shù)，可以為不同無(wú)線傳感器分配特定的IP地址，形成良好的基礎(chǔ)網(wǎng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)多層傳感器間網(wǎng)絡(luò)信息的融合。無(wú)線傳感器與聚合技術(shù)的應(yīng)用，形成了新型的網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，具有低速率、低功耗與短距離傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)。
3.2 應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
在智 能電網(wǎng)中應(yīng) 用物 聯(lián)網(wǎng)智 能 通信技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)表現(xiàn)為三個(gè)層面，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層。通過(guò)感知層，采用以RFID為主的技術(shù)手段，來(lái)采集智能電網(wǎng)中諸多環(huán)節(jié)的有用信息。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層，以智能電網(wǎng)中的光纖網(wǎng)為主、線載波通信網(wǎng)為輔，實(shí)現(xiàn)對(duì)感知層所獲取的各類信息的傳輸，這樣的傳輸可以在廣域和局域范圍內(nèi)進(jìn)行。通
過(guò)應(yīng)用層，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與電力行業(yè)專業(yè)技術(shù)的深度融合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)的決策、監(jiān)控以及服務(wù)的智能化管理。
3.3 發(fā)展前景
對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)而言，智能用電的海量數(shù)據(jù)也是一種巨大的財(cái)富，對(duì)于這些數(shù)據(jù)內(nèi)在價(jià)值的挖掘，是智能用電領(lǐng)域的重要研究方向之一。因?yàn)閺倪@些用電數(shù)據(jù)上，我們可以大體領(lǐng)略到社會(huì)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，可以了解用電戶的消費(fèi)能力與社會(huì)屬性。如通過(guò)對(duì)長(zhǎng)期不用電的家庭數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，我們可以得出該城市房屋的空置率；通過(guò)對(duì)用戶電費(fèi)繳納情況的分析，可以得出該用戶的信用度。通過(guò)采用物聯(lián)網(wǎng)智能通信技術(shù)，對(duì)電網(wǎng)企業(yè)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，以實(shí)現(xiàn)其自身價(jià)值的挖掘，還可以為政府及社會(huì)其他行業(yè)提供有用數(shù)據(jù)，從這個(gè)角度講，電網(wǎng)企業(yè)實(shí)現(xiàn)了僅是能源服務(wù)企業(yè)的突破，也成為依據(jù)數(shù)據(jù)分析創(chuàng)造價(jià)值的企業(yè)。
智能用電在園區(qū)、社區(qū)及樓宇間的推廣是一種必然的趨勢(shì)，將覆蓋到整個(gè)城市，形成一種智能能源網(wǎng)絡(luò)，這便于人們對(duì)綠色低碳的生活方式與生活環(huán)境的構(gòu)建，也有益于諸多社會(huì)功能的完善與拓展。因?yàn)橛袑?duì)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)以及云計(jì)算等諸多信息通信技術(shù)的綜合采用，面向整個(gè)城市的基礎(chǔ)管理網(wǎng)絡(luò)形成，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)醫(yī)療、交通、城市服務(wù)、公共安全等諸多領(lǐng)域的支持，從這一角度而言，智能用電又對(duì)城市能源管理有巨大的意義。
對(duì)物聯(lián)網(wǎng)智能通信技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行展望，除了要繼續(xù)加深在智能電網(wǎng)領(lǐng)域的實(shí)踐之外，還要依據(jù)國(guó)際智能用電的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，積極與他國(guó)進(jìn)行實(shí)際交流，相互借鑒經(jīng)驗(yàn)，探討增進(jìn)領(lǐng)域發(fā)展的策略，以實(shí)現(xiàn)智能用電的全球化發(fā)展。
4 結(jié)語(yǔ)
物聯(lián)網(wǎng)智能通信技術(shù)推動(dòng)智能電網(wǎng)整體發(fā)展的重要手段，對(duì)智能電網(wǎng)的研究突破，不能忽視了這種通信技術(shù)的實(shí)踐與運(yùn)用。智能用電呈現(xiàn)全球化的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)智能用電的研究工作，如果只局限在國(guó)內(nèi)，不與國(guó)際的同行交流與合作，那將無(wú)異于閉門造車，是不利于我國(guó)智能用電領(lǐng)域的整體的發(fā)展的，正因如此，加強(qiáng)該領(lǐng)域國(guó)際間的合作與交流是必須的。
參考文獻(xiàn)
[1] 王永干.推進(jìn)信息化領(lǐng)域的行業(yè)融合 促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展[J].電網(wǎng)與清潔能源，2010(3).
關(guān)鍵詞：智慧林業(yè)，通信技術(shù)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，無(wú)線通信
隨著新一代信息技術(shù)的高速發(fā)展，“智慧地球”在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，林業(yè)也從“數(shù)字林業(yè)”向“智慧林業(yè)”轉(zhuǎn)變。智慧林業(yè)要求林業(yè)信息感知化、物聯(lián)化和智能化，要求林業(yè)信息傳輸?shù)幕ヂ?lián)互通和安全快捷，因此，通信技術(shù)在智慧林業(yè)建設(shè)中起到基礎(chǔ)性關(guān)鍵作用。當(dāng)前微波通信、衛(wèi)星通信和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信等技術(shù)的迅速發(fā)展，為建立高效的林業(yè)信息傳輸系統(tǒng)提供了有效手段。以信息感知、傳輸和交換模式來(lái)建立高效的通信網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)智慧林業(yè)的功能。本文在介紹智慧林業(yè)產(chǎn)生背景、內(nèi)涵和關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，概述微波通信、衛(wèi)星通信和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在我國(guó)智慧林業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)展，分析通信技術(shù)在智慧林業(yè)應(yīng)用實(shí)踐中存在的不足，探討現(xiàn)代通信技術(shù)在今后智慧林業(yè)應(yīng)用中的發(fā)展方向，以期為我國(guó)林業(yè)信息化和智慧林業(yè)建設(shè)提供決策參考。
1智慧林業(yè)概述
智慧林業(yè)是指充分利用新一代信息技術(shù)（云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等），通過(guò)感知化、物聯(lián)化、智能化等途徑，形成林業(yè)立體感知、管理協(xié)同高效的林業(yè)發(fā)展新模式，是“智慧地球”概念在林業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展[1-2]。自2008年IBM首次提出“智慧地球”理念以來(lái)，全球涌現(xiàn)出一股智慧化發(fā)展的浪潮，智慧化發(fā)展理念推動(dòng)了我國(guó)林業(yè)信息化發(fā)展，我國(guó)林學(xué)家也提出了智慧林業(yè)概念[3-4]。智慧林業(yè)是在林業(yè)信息數(shù)字化、感知化、互聯(lián)化、智能化基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)林業(yè)資源的一體化、協(xié)同化、生態(tài)化和最優(yōu)化[4]。林業(yè)信息資源數(shù)字化要求實(shí)現(xiàn)安全、智能、高效地采集、傳輸、存儲(chǔ)和共享林業(yè)信息；林業(yè)資源感知化要求利用高效智能的傳感器來(lái)實(shí)時(shí)獲取林業(yè)數(shù)據(jù)信息，相互感知林業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的各種資源；林業(yè)信息傳輸互聯(lián)化要求建立安全、貫通、高效的林業(yè)信息傳輸系統(tǒng)；林業(yè)系統(tǒng)管控智能化要求利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)林業(yè)信息的智能化采集、運(yùn)算和管理，并利用各種自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)林業(yè)管理服務(wù)的智能化；林業(yè)體系運(yùn)轉(zhuǎn)一體化要求整合林業(yè)信息系統(tǒng)，并融入到智慧企業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)和智慧城市等多種信息系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)社會(huì)整體的融合發(fā)展[5-6]。智慧林業(yè)將在數(shù)字林業(yè)基礎(chǔ)上，應(yīng)用新一代信息技術(shù)（云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、3S技術(shù)、移動(dòng)通信）來(lái)實(shí)現(xiàn)林業(yè)的智慧感知、移動(dòng)互聯(lián)、協(xié)同管理和智能服務(wù)[7]。智慧林業(yè)的基本要求是林業(yè)信息資源的互聯(lián)互通，構(gòu)建遍布整個(gè)林業(yè)體系的信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息快捷傳輸、交互共享和安全可靠。因此，通信技術(shù)在智慧林業(yè)建設(shè)中發(fā)揮著極其關(guān)鍵作用，只有建立完備的通信網(wǎng)絡(luò)和完善的通信技術(shù)，才能保證林業(yè)信息的感知、傳輸、運(yùn)算和共享，才能保證林業(yè)資源的綜合監(jiān)測(cè)、智能防控、應(yīng)急指揮、移動(dòng)辦公和科學(xué)決策[8]。智慧林業(yè)是未來(lái)林業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。2013年8月國(guó)家林業(yè)局印發(fā)了《中國(guó)智慧林業(yè)發(fā)展指導(dǎo)意見》，表明我國(guó)林業(yè)信息化步入了智慧林業(yè)發(fā)展的新階段。
2通信技術(shù)在智慧林業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)展
現(xiàn)代通信技術(shù)開始向網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化、管理服務(wù)智能化、信息傳輸高效化、通信網(wǎng)絡(luò)綜合化方向發(fā)展[7]，現(xiàn)代通信技術(shù)是智慧林業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)支撐，在智慧林業(yè)建設(shè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。通信技術(shù)主要包括有線通信、無(wú)線微波通信、衛(wèi)星通信和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信等，下面分別介紹這些通信技術(shù)在智慧林業(yè)中的應(yīng)用情況。
2.1有線通信技術(shù)
有線通信技術(shù)是指利用電話線、電纜和光纖等介質(zhì)來(lái)傳輸信息的通信技術(shù)，是最基本也是最可靠的通信手段。隨著程控?cái)?shù)字交換技術(shù)的發(fā)展，有線通信能較4為安全便捷地實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入、視頻通話和圖文數(shù)據(jù)傳遞。有線通信技術(shù)，尤其是光纖通信技術(shù)在林業(yè)綜合辦公系統(tǒng)、林業(yè)云計(jì)算平臺(tái)及林業(yè)下一代互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中得到較好運(yùn)用，具有傳輸效率高、技術(shù)安全等優(yōu)點(diǎn)[9]。2009年我國(guó)改進(jìn)了各省的林業(yè)光纖局域網(wǎng)，基本建成了覆蓋全國(guó)省級(jí)林業(yè)部門和國(guó)家林業(yè)局直屬單位的林業(yè)信息專網(wǎng)。我國(guó)林業(yè)下一代互聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)有國(guó)家林業(yè)信息專網(wǎng)基礎(chǔ)上，將采用有線通信技術(shù)構(gòu)建具有管控和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等功能的IPv6網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，聯(lián)接國(guó)家、省、市、縣4級(jí)林業(yè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以滿足林業(yè)系統(tǒng)日益擴(kuò)大的各類業(yè)務(wù)模塊和大數(shù)據(jù)量遙感影像、GIS數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)等通信及傳輸需要。有線通信網(wǎng)絡(luò)不僅在構(gòu)建林業(yè)信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用廣泛，而且在防災(zāi)監(jiān)測(cè)、資源監(jiān)測(cè)方面發(fā)揮了重要作用[10]。劉亞榮等[11]利用光纖通信構(gòu)建了基于分組傳送網(wǎng)的山林防災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，并利用光纖傳感器對(duì)林地溫度、濕度、易滑坡部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由于受林區(qū)自然條件的限制，在林區(qū)架設(shè)電纜、雙絞線和光纖等傳輸介質(zhì)線路困難，而且火災(zāi)、泥石流和洪水等自然災(zāi)害容易導(dǎo)致通信中斷。因此，有線通信技術(shù)在林業(yè)的應(yīng)用也存在著很大的局限性。
2.2微波通信技術(shù)
微波通信是直接使用微波作為介質(zhì)進(jìn)行的無(wú)線通信手段，主要適用于2點(diǎn)間直線距離內(nèi)無(wú)障礙的通信，具有容量大、質(zhì)量高和通過(guò)中繼站能長(zhǎng)距離傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。我國(guó)林業(yè)部門在上世紀(jì)末曾利用世行貸款在黑龍江、內(nèi)蒙古等林區(qū)建立了多個(gè)微波通信防火工程。大興安嶺林區(qū)建設(shè)了微波通信站30個(gè)，可滿足雷電探測(cè)、氣象自動(dòng)預(yù)報(bào)、數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)等多種通信需求，增強(qiáng)了林區(qū)森林防火、通信指揮和生產(chǎn)調(diào)度能力[12]。美國(guó)、歐洲等開發(fā)了多種基于微波通信的森林資源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括POLSAR、ALOS-PALSAR、TanDEM-L、TerraSAR-X、RADARSAT-2、TanDEM-X、DESTINY等微波雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；德國(guó)開發(fā)了依賴微波的Fire-watch森林火災(zāi)自動(dòng)預(yù)警系統(tǒng)[13]。但微波通信存在著造價(jià)較高、信號(hào)傳輸受電離層影響大、難以跨越高山和海洋等缺點(diǎn)，需要依賴于衛(wèi)星系統(tǒng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)。
2.3衛(wèi)星通信技術(shù)
衛(wèi)星通信是指利用地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)的無(wú)線通信技術(shù)，具有通信覆蓋區(qū)域大、通信距離遠(yuǎn)等優(yōu)點(diǎn)；能夠跨越高山、海洋而不受距離限制和陸地災(zāi)害的影響；覆蓋面積大，可實(shí)現(xiàn)較大范圍內(nèi)的多邊通信；工作頻帶寬、通信5容量大，適于音頻、視頻、圖像等多種數(shù)據(jù)的高速傳輸，可靠性高?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，近年來(lái)衛(wèi)星通信技術(shù)在林業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。林業(yè)部門開始使用“動(dòng)中通衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)”和“IPSTAR衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)”等來(lái)應(yīng)對(duì)林區(qū)地震、泥石流等突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害和森林防火應(yīng)急指揮的通信需求[14]。上述衛(wèi)星通信系統(tǒng)結(jié)合地面通訊指揮車或中心站，可有效地進(jìn)行高速互聯(lián)網(wǎng)接入、數(shù)據(jù)通信、音頻視頻傳輸和電視電話會(huì)議等高通量通信傳輸。美國(guó)和加拿大主要采用衛(wèi)星巡回監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)林區(qū)溫度來(lái)進(jìn)行林火預(yù)警[15]。在智慧林業(yè)建設(shè)中，衛(wèi)星通信技術(shù)結(jié)合3S技術(shù)、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠高度集成對(duì)空間信息進(jìn)行采集、傳輸、處理和應(yīng)用。我國(guó)自主開發(fā)的“北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”已林業(yè)部門得到廣泛應(yīng)用，有些單位還整合了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線通信網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，構(gòu)建了森林防火綜合指揮調(diào)度系統(tǒng)，為林業(yè)資源監(jiān)測(cè)、林火指揮、安全管理和生產(chǎn)調(diào)度等提供技術(shù)支撐。
2.4移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)是移動(dòng)通信與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合的產(chǎn)物，是一種通過(guò)移動(dòng)的無(wú)線通信技術(shù)接入互聯(lián)網(wǎng)的新型數(shù)字通信模式。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)支持下，用戶可使用PDA、智能手機(jī)、平板電腦等手持移動(dòng)終端，通過(guò)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入到互聯(lián)網(wǎng)中，進(jìn)行視頻、圖像、語(yǔ)音和大數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。隨著3G和4G技術(shù)的快速發(fā)展，WiFi和Zigbee、藍(lán)牙、超寬帶等新一代數(shù)字超短波通信技術(shù)的成熟，構(gòu)建基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控體系，為林業(yè)監(jiān)測(cè)管理、應(yīng)急感知和辦公自動(dòng)化提供了技術(shù)保障[16-17]。在林火監(jiān)測(cè)、森林旅游和野生動(dòng)植物保護(hù)中，基于3G和4G技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)能有效構(gòu)建一套實(shí)施監(jiān)測(cè)的視頻監(jiān)控網(wǎng)[18]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)開發(fā)了大量基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的林業(yè)信息化系統(tǒng)。如基于Android系統(tǒng)的林業(yè)有害生物防治系統(tǒng)[19]，基于3G和GPS的林業(yè)資源實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[20]，基于Zigbee網(wǎng)絡(luò)結(jié)合北斗通信技術(shù)的林火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[21]，基于移動(dòng)終端和互聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星影像的林業(yè)資源三類調(diào)查系統(tǒng)等[16]，已初步具備智慧林業(yè)的雛形，代表著未來(lái)林業(yè)信息化的發(fā)展方向。目前，國(guó)內(nèi)外主要將移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和電信傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以滿足實(shí)時(shí)感知、信息短距傳遞和信息遠(yuǎn)距離傳輸?shù)牧謽I(yè)綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)需要。傳感器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)主要是依靠無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、近距離通信技術(shù)（NFC）、藍(lán)牙通信技術(shù)、紅外通信技術(shù)、超寬帶通信技術(shù)（UWB）、毫米波通信技術(shù)、ZigBee通信技術(shù)等[22]。RFID技術(shù)是一種基于射頻的無(wú)線識(shí)別通信技術(shù)，在歐洲和美國(guó)被廣泛應(yīng)用于珍稀動(dòng)植物監(jiān)測(cè)、木材儲(chǔ)運(yùn)管理、森林資源監(jiān)測(cè)等方面，通過(guò)建立電子標(biāo)簽來(lái)達(dá)到對(duì)森林資源的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和信息傳輸[23]。NFC通信技術(shù)可完成10cm范圍內(nèi)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)的高頻無(wú)線傳輸，結(jié)合RFID技術(shù)將識(shí)別信息自動(dòng)“虛擬連接”到藍(lán)牙和WiFi等移動(dòng)設(shè)備上。藍(lán)牙通信技術(shù)可支持10m距離內(nèi)移動(dòng)設(shè)備間的低成本通信，在手持移動(dòng)終端上應(yīng)用廣泛[24]。ZigBee通信技術(shù)是一種低成本、高效率、近距離的雙向可組網(wǎng)式無(wú)線通信技術(shù)，在林業(yè)信息通信系統(tǒng)上應(yīng)用廣泛。ZigBee通信技術(shù)可高效地實(shí)現(xiàn)林業(yè)資源的定位監(jiān)測(cè)，如基于ZigBee技術(shù)設(shè)計(jì)的林火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、野生動(dòng)植物保護(hù)系統(tǒng)、森林資源清查網(wǎng)絡(luò)等[25]。電信傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要采用WiFi通信技術(shù)、3G、4G和5G移動(dòng)通信技術(shù)，具有覆蓋范圍廣、傳輸效率高等優(yōu)點(diǎn)，在林業(yè)監(jiān)測(cè)和資源管理中應(yīng)用廣泛。例如，基于3G視頻技術(shù)的森林防火系統(tǒng)，基于WiFi的手持森林病蟲害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，基于3G、GIS和GPS的森林資源采集系統(tǒng)等[20,26-27]。盡管目前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)發(fā)展極為迅速，但受林業(yè)發(fā)展水平和地理?xiàng)l件的限制，上述通信技術(shù)在林區(qū)的應(yīng)用還較少，新一代3G和4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋度低，缺乏多種傳感器、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的整合，限制了智慧林業(yè)建設(shè)的發(fā)展速度。
3通信技術(shù)在智慧林業(yè)中應(yīng)用存在的問(wèn)題和發(fā)展展望
雖然現(xiàn)代通信技術(shù)的迅猛發(fā)展為林業(yè)信息的互聯(lián)互通提供了有效保障，實(shí)現(xiàn)了信息的快捷傳輸和交互共享。但其在智慧林業(yè)建設(shè)中的應(yīng)用還存在不足，主要表現(xiàn)為：1）林區(qū)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)覆蓋度很低，接入傳感器和物聯(lián)網(wǎng)的水平較低，尚不能實(shí)現(xiàn)通信技術(shù)在林區(qū)的全面覆蓋；2）無(wú)線寬帶通信技術(shù)、新一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)有林業(yè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)在大數(shù)據(jù)、云計(jì)算方面的整合程度不夠，沒有構(gòu)建一體化的信息感知與實(shí)時(shí)傳輸體系；3）智慧林業(yè)建設(shè)缺乏全國(guó)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同地方的系統(tǒng)采用不同開發(fā)平臺(tái)、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，很難實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，導(dǎo)致形成了無(wú)法互通的信息孤島；4）智慧林業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部信息的互聯(lián)互通與資源共享導(dǎo)致信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)面臨泄露威脅，對(duì)智慧林業(yè)的信息安全戰(zhàn)略重視不夠。針對(duì)通信技術(shù)在智慧林業(yè)中應(yīng)用中存在的不足，今后在智慧林業(yè)建設(shè)中應(yīng)加強(qiáng)以下方面工作：1）加強(qiáng)林區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提升林業(yè)資源的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水平，推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的整合[28]。林區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋是物聯(lián)網(wǎng)和智能設(shè)備在林區(qū)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，可選擇一些基礎(chǔ)條件好的林區(qū)推進(jìn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，提高其無(wú)線通信能力。林區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)以公眾網(wǎng)為主，鼓勵(lì)網(wǎng)絡(luò)資源安全共享[29]。2）要加快林業(yè)監(jiān)測(cè)信息與現(xiàn)有公共基礎(chǔ)信息、林業(yè)基礎(chǔ)信息、林業(yè)專題信息及政務(wù)辦公信息等共享和大數(shù)據(jù)、云計(jì)算整合，提高林業(yè)資源的監(jiān)測(cè)效率和應(yīng)急感知處理能力。隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、林業(yè)遙感衛(wèi)星、無(wú)人遙感飛機(jī)等監(jiān)測(cè)感知手段的整合，實(shí)時(shí)提供林業(yè)資源監(jiān)測(cè)所需各類遙感信息和位置數(shù)據(jù)的能力將得到極大提升。3）要整合無(wú)線寬帶通信技術(shù)、新一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、3S技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建一體化的信息感知與實(shí)時(shí)傳輸體系，這是智能林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向。使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)從林木感知、動(dòng)植物感知、林區(qū)環(huán)境感知到整個(gè)林區(qū)的綜合化智能監(jiān)測(cè)感知網(wǎng)絡(luò)，從而快速提高林業(yè)智能檢測(cè)、管理服務(wù)和決策支持水平。作為智慧林業(yè)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)，下一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有著更為廣闊的發(fā)展空間。4）加快建立現(xiàn)代通信技術(shù)在智慧林業(yè)建設(shè)中應(yīng)用的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，采用同一開發(fā)平臺(tái)、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息資源共通與共享，并加強(qiáng)智慧林業(yè)信息系統(tǒng)的安全防范。
作者:馬建浦 單位:北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院
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【關(guān)鍵詞】互聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 電信網(wǎng)技術(shù) 差異融合
在這個(gè)發(fā)展迅猛的信息社會(huì)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與通信技術(shù)有效融合，能夠?yàn)槿藗兊纳睢⒐ぷ骱蛯W(xué)習(xí)提供便利條件。因此，分析互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和電信網(wǎng)技術(shù)，并通過(guò)探索互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和通信網(wǎng)技術(shù)的融合，促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)深入發(fā)展，以更好地服務(wù)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)。
1 電信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)存在的差異分析
1.1 網(wǎng)絡(luò)側(cè)的差異
電信網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展大致可劃分為三個(gè)階段：第一階段是以模擬通信技術(shù)為核心的電信網(wǎng)技術(shù)；第二階段是以TDM電路交換為核心的數(shù)字電信網(wǎng)技術(shù)；第三階段是以IP分組交換為核心的電信網(wǎng)技術(shù)。自第三階段起，電信網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)逐漸實(shí)現(xiàn)IP化，即由原理層面可視轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)現(xiàn)電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)同質(zhì)化的階段。
和電信網(wǎng)技術(shù)相比，互聯(lián)網(wǎng)起始階段即建立起全I(xiàn)P化基礎(chǔ)，通過(guò)應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及用戶參與的增加，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)IP化成為發(fā)展的主流方向。當(dāng)然，電信網(wǎng)逐步的IP化，絕不意味著電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)于核心傳輸層面可以實(shí)現(xiàn)完全兼容，電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)仍存在較大差別，這體現(xiàn)在：電信網(wǎng)更加追求對(duì)業(yè)務(wù)的控制，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)只要求能夠保持一定業(yè)務(wù)接入能力即可；而互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)開展完全是基于對(duì)等原則和用戶自治，所以其業(yè)務(wù)的開展幾乎完全是基于用戶節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的。
1.2 終端側(cè)的差異
電信網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備主要包括固定和移動(dòng)電話，已經(jīng)歷多年的發(fā)展和更新?lián)Q代，隨著終端智能化、數(shù)字化的發(fā)展趨勢(shì)，智能手機(jī)得到普及，電信網(wǎng)絡(luò)終端功能更加強(qiáng)調(diào)為客戶提供更加全面的信息服務(wù)。
當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備以個(gè)人電腦（PC）為主。由于PC功能十分強(qiáng)大，且方便應(yīng)用、易操作等優(yōu)勢(shì)明顯。與移動(dòng)通信終端相較，互聯(lián)網(wǎng)終端便攜性成為追求的主流，兩者融合發(fā)展趨勢(shì)也越發(fā)明顯。
1.3 網(wǎng)絡(luò)互通性的差異
和互聯(lián)網(wǎng)相比較，電信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在互聯(lián)互通的問(wèn)題。這是因?yàn)殡娦啪W(wǎng)絡(luò)建設(shè)雖然不缺標(biāo)準(zhǔn)，卻沒有業(yè)界普遍認(rèn)同且廣泛接受的信令控制和傳輸標(biāo)準(zhǔn)。電信網(wǎng)絡(luò)由信令、媒體的組合來(lái)共同實(shí)現(xiàn)其基本電信業(yè)務(wù)，隨著電信網(wǎng)絡(luò)及編解碼技術(shù)的發(fā)展，電信網(wǎng)卻逐漸成為多種網(wǎng)絡(luò)體制割據(jù)場(chǎng)所。而且，不同體制的電信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通時(shí)，需要采用網(wǎng)關(guān)。雖不能否認(rèn)網(wǎng)關(guān)在電信網(wǎng)絡(luò)中的積極作用，但它卻成為電信網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用，乃至飛速發(fā)展的瓶頸。當(dāng)前，電信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)很多，且均存在規(guī)模不大的問(wèn)題，因此，電信網(wǎng)絡(luò)在互聯(lián)互通和業(yè)務(wù)整合及應(yīng)用等方面存在問(wèn)題是必然的?；ヂ?lián)網(wǎng)則在其創(chuàng)立之初便制定了相對(duì)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，且得到了相關(guān)各層面廣泛的支持，所以具有較高的互通能力，更易實(shí)現(xiàn)全球范圍互聯(lián)互通。
1.4 業(yè)務(wù)開放性的差異
互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采用的協(xié)議體系為TCP/IP，接入層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和業(yè)務(wù)層均是相對(duì)獨(dú)立的，傳輸層面對(duì)業(yè)務(wù)支撐能力較高，在很大程度上對(duì)新業(yè)務(wù)發(fā)展支持度較好；且協(xié)議體系開放性較強(qiáng)，能更有力地支撐商業(yè)模式構(gòu)建。
電信網(wǎng)技術(shù)在電路交換時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)具備智能控制能力，且能保持會(huì)話狀態(tài)，終端能力相對(duì)較弱，用戶端設(shè)備業(yè)務(wù)應(yīng)用和對(duì)服務(wù)選擇控制能力有限。這成為創(chuàng)建、推出新業(yè)務(wù)的天然障礙，嚴(yán)重地影響到新業(yè)務(wù)的開展與應(yīng)用。隨著電信網(wǎng)絡(luò)采用IP承載，用SIP信令作控制信令后，依托更具開放性的SIP協(xié)議，其對(duì)開放性業(yè)務(wù)的支持能力增強(qiáng)了。即便如此，電信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)在開放性方面依然存在較大差異。
2 電信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合是大勢(shì)所趨
當(dāng)前，電信網(wǎng)上業(yè)務(wù)已呈全I(xiàn)P趨勢(shì)，所以電信網(wǎng)應(yīng)是建立于IP技術(shù)基礎(chǔ)之上的。 冒然IP技術(shù)尚存一些問(wèn)題，但I(xiàn)P技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)上的成功應(yīng)用，使得信息業(yè)務(wù)在可預(yù)見的未來(lái)不可能改變使用IP技術(shù)的主流方向。因此，電信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)依托其均采用相同IP技術(shù)，對(duì)承載網(wǎng)（IP網(wǎng)）要求差別不大的前提。構(gòu)建一個(gè)可信任的、安全的承載網(wǎng)（IP 網(wǎng)），這樣的網(wǎng)絡(luò)更加可控，管理和服務(wù)質(zhì)量更有保障，且具有大規(guī)模組網(wǎng)的能力。
雖然電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)設(shè)計(jì)存在一些差別，例如業(yè)務(wù)網(wǎng)商業(yè)模型不同等?；ヂ?lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)網(wǎng)以寄生網(wǎng)的形態(tài)存在，寄生性業(yè)務(wù)網(wǎng)不能滿足良性商業(yè)模型需求，可能會(huì)危及產(chǎn)業(yè)鏈。 而電信目前的業(yè)務(wù)網(wǎng)和承載網(wǎng)不相適應(yīng)，業(yè)務(wù)網(wǎng)開放度較低。電信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)均存在一些問(wèn)題，兩者宜取長(zhǎng)補(bǔ)短，使之相互融合，這是大勢(shì)所趨。
3 互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)優(yōu)化措施探討
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相融合的熱點(diǎn)業(yè)務(wù)，發(fā)展前景十分廣闊，應(yīng)從互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改進(jìn)和發(fā)展著手予以優(yōu)化。
3.1 互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的改進(jìn)措施。
一是優(yōu)化信息查詢方法。即針對(duì)目前互聯(lián)網(wǎng)不合理的信息安排，優(yōu)化信息查詢方法。首先，應(yīng)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)信息進(jìn)行有針對(duì)性的物理排序，均衡分布瀏覽器任務(wù)量。其次，要對(duì)查詢方法內(nèi)部進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)不斷強(qiáng)大數(shù)據(jù)庫(kù)查詢功能，保證數(shù)據(jù)庫(kù)的性能。
二是維護(hù)互聯(lián)網(wǎng)通訊信息安全。對(duì)于使用互聯(lián)網(wǎng)通信的用戶而言，自身通訊信息安全的保護(hù)是十分重要的，信息泄露可能給用戶帶來(lái)不必要的損失。可通過(guò)密碼設(shè)置、身份驗(yàn)證等環(huán)節(jié)加密處理信息，以提高互聯(lián)網(wǎng)通訊信息的安全；還可以利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將密碼與移動(dòng)手機(jī)等設(shè)備相結(jié)合，使通訊信息安全得到進(jìn)一步保護(hù)。
3.2 推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)深入發(fā)展
互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)作為新興事物，其發(fā)展前景十分廣闊。在互聯(lián)網(wǎng)通信基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化性能、擴(kuò)展業(yè)務(wù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。一是加大網(wǎng)絡(luò)電話技術(shù)的投入。依托互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，用相對(duì)較低的價(jià)格實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域的通話，定會(huì)擁有巨大的潛能。二是開發(fā)3G以上移動(dòng)通訊系統(tǒng)技術(shù)。伴隨著智能手機(jī)的普及，3G上網(wǎng)卡應(yīng)用更加廣泛，3G系統(tǒng)最大優(yōu)點(diǎn)就是可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)試試連接，傳輸量也遠(yuǎn)超傳統(tǒng)系統(tǒng)，已逐步成為互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)通信必備設(shè)施，互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)對(duì)此所作投資潛力巨大。
4 結(jié)語(yǔ)
互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和電信網(wǎng)技術(shù)均得到迅猛發(fā)展，雖然二者間還存在一定差異，但融合已成主流趨勢(shì)。
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作者簡(jiǎn)介
房恩宏（1981-），男，2007年畢業(yè)于吉林大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，碩士研究生學(xué)歷?，F(xiàn)任職于中國(guó)電信長(zhǎng)春分公司。
關(guān)鍵詞：5G移動(dòng)通信技術(shù)；通信工程；應(yīng)用；研究
5G移動(dòng)通信技術(shù)是在對(duì)傳統(tǒng)的4G、3G與2G等通信技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行不斷總結(jié)和改進(jìn)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)一種新型技術(shù)，它也是未來(lái)通信工程領(lǐng)域中最為核心的一項(xiàng)技術(shù)。現(xiàn)代化生產(chǎn)中，通過(guò)將現(xiàn)代生產(chǎn)需求與5G通信的技術(shù)功能進(jìn)行深度融合，從而推動(dòng)我國(guó)各行業(yè)生產(chǎn)逐漸向著無(wú)人化與少人化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)與技術(shù)研究的全面提升，也是未來(lái)人們研究和關(guān)注的重要目標(biāo)領(lǐng)域和發(fā)展方向。其中，我國(guó)的通信工程建設(shè)與發(fā)展中，受現(xiàn)代化發(fā)展的信息技術(shù)等時(shí)代背景影響，在各項(xiàng)通信技術(shù)研究與工程建設(shè)不斷提升，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)人們?nèi)粘Ｉ钜约吧a(chǎn)的通信建設(shè)需求有效滿足同時(shí)，也提出了更高的要求。為此，下文將圍繞5G移動(dòng)通信技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用進(jìn)行研究，以供參考。
15G移動(dòng)通信技術(shù)及其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析
1.15G移動(dòng)通信技術(shù)
5G移動(dòng)通信技術(shù)，即第五代移動(dòng)通信技術(shù)，它是在4G與3G等技術(shù)基礎(chǔ)上興起與發(fā)展的一種新型技術(shù)。對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，有關(guān)研究顯示，與4G技術(shù)相比，5G通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速度能夠達(dá)到4G的100倍左右。由此可見，5G移動(dòng)通信技術(shù)的通信傳輸速度不僅存在大幅的提升，而且其通信質(zhì)量也具有顯著改善，在通信工程領(lǐng)域所受的關(guān)注和重視程度更高。此外，根據(jù)5G移動(dòng)通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)參數(shù)分析，可知由于其通信傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)頻譜在中高頻段表現(xiàn)較為集中，使其與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，雖然具有傳輸速度更快的特征和優(yōu)勢(shì)，但也會(huì)導(dǎo)致其覆蓋成本增加，同時(shí)由于5G通信傳輸中采用毫米波頻率的設(shè)置較寬，但存在繞射和衍射不足情況，需要通過(guò)對(duì)MIMO引入應(yīng)用來(lái)促進(jìn)其天線增益提升，最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍拓展。如下圖1所示，即為5G組網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)形式。
1.25G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)的4G技術(shù)相比，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。多天線傳輸優(yōu)勢(shì)。5G移動(dòng)通信技術(shù)作為一種新型技術(shù)，也是當(dāng)前通信領(lǐng)域中具有較高安全性與覆蓋性、傳輸靈敏性特征的最新技術(shù)手段，它在通信傳輸中通過(guò)多天線傳輸方式，能夠?qū)崿F(xiàn)更加精準(zhǔn)的信號(hào)傳輸效果，從而與傳統(tǒng)通信技術(shù)相比，不僅在傳輸速度上大幅提升，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)新興資源的有效運(yùn)用，技術(shù)優(yōu)勢(shì)更加顯著。MIMO技術(shù)的引入應(yīng)用。5G移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)行傳輸中進(jìn)行支持的天線數(shù)量明顯高出4G技術(shù)約十幾倍，使其傳輸基站的信號(hào)接收與容納量顯著提升，在一定層面和MIMO技術(shù)的多輸出與多輸入特征基本相似，因此，在不同用戶之間實(shí)現(xiàn)信息資源共享的情況下，能夠通過(guò)5G移動(dòng)通信技術(shù)對(duì)MIMO的導(dǎo)入應(yīng)用，從而對(duì)各個(gè)不同用戶的信息傳輸需求進(jìn)行有效滿足，使其技術(shù)應(yīng)用的作用和優(yōu)勢(shì)更加顯著。小基站傳播優(yōu)勢(shì)。5G移動(dòng)通信技術(shù)在通信應(yīng)用中，其多天線傳輸形式會(huì)造成傳輸尺寸的不斷減少，同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)通信技術(shù)的大基站傳輸弊端進(jìn)行有效避免，通過(guò)小基站部署與傳輸應(yīng)用，促進(jìn)其信號(hào)傳輸與覆蓋的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，并在通信網(wǎng)絡(luò)布置中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活選擇與設(shè)置，從而形成更加密集與強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)，為信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效率提升提供支持。需要注意的是，由于小基站建站與通信應(yīng)用的功耗與大基站相比更高，因此，在5G移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用中進(jìn)行小基站部署與應(yīng)用的成本也相對(duì)較高。波束成形優(yōu)勢(shì)。波束成形技術(shù)在通信領(lǐng)域中應(yīng)用，是通過(guò)對(duì)有限能量的有效聚集，從而在特定方向?qū)崿F(xiàn)傳輸，以對(duì)其能量傳輸過(guò)程中的損耗進(jìn)行降低和控制，同時(shí)通過(guò)形成很窄的波束，來(lái)降低其他信號(hào)的干擾影響，并促進(jìn)傳輸距離增加。此外，5G移動(dòng)通信中波束成形技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，還能夠促進(jìn)頻譜利用率提升，即通過(guò)計(jì)算對(duì)信號(hào)傳輸?shù)淖罴崖窂竭M(jìn)行確定后，使其按照設(shè)定的傳輸路線進(jìn)行傳輸，以避免信號(hào)受到阻礙或干擾時(shí)的遠(yuǎn)距離傳輸引起的衰減風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生。
25G移動(dòng)通信技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用
結(jié)合上述對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)的特征和優(yōu)勢(shì)分析，在對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)在通信工程的應(yīng)用進(jìn)行研究中，根據(jù)實(shí)際情況，需要從通信工程建設(shè)中對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用和智能通信工程領(lǐng)域的5G移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)通信中的技術(shù)應(yīng)用等方面進(jìn)行分析。
2.15G移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)
（1）全雙工通信技術(shù)。全雙工通信技術(shù)在5G移動(dòng)通信技術(shù)系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，能夠促進(jìn)其通信系統(tǒng)的靈敏性顯著提升，同時(shí)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信過(guò)程中的頻譜運(yùn)用水平顯著提升，且其提升水平能夠達(dá)到一倍甚至更高，從而對(duì)同一地區(qū)與同一頻譜之間的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行支持，并降低數(shù)據(jù)傳輸中對(duì)無(wú)功功率的消耗，具有更為顯著的通信應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。（2）多載波技術(shù)。與傳統(tǒng)的4G通信技術(shù)相比，5G通信移動(dòng)通信的數(shù)據(jù)傳輸速度更快，最大可達(dá)到1GHz的標(biāo)準(zhǔn)。而5G移動(dòng)通信技術(shù)的這一特征優(yōu)勢(shì)，與當(dāng)前我國(guó)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的多載波技術(shù)有著密切的關(guān)系，它在移動(dòng)通信領(lǐng)域的應(yīng)用中，對(duì)傳統(tǒng)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l譜效率以及抗多徑衰落等不足有了明顯的改善。其中，多載波技術(shù)在移動(dòng)通信中的應(yīng)用，能夠通過(guò)對(duì)發(fā)送端數(shù)據(jù)功能和作用和應(yīng)用，進(jìn)行濾波器組有效調(diào)制，從而在濾波器組的作用和優(yōu)勢(shì)支持下，為多載波運(yùn)行的更加高效與合理性提供支持。（3）云計(jì)算技術(shù)。大數(shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)在人們的日常生活以及通信領(lǐng)域具有非常重要的作用和影響。但是，對(duì)大數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用，離不開對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與計(jì)算、加工等處理，同時(shí)也需要相應(yīng)的數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行支持。其中，云計(jì)算就是實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的支持平臺(tái)。5G移動(dòng)通信技術(shù)在人們生產(chǎn)與生活領(lǐng)域的應(yīng)用，也離不開云計(jì)算技術(shù)的支持和平臺(tái)應(yīng)用，與一般的數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用平臺(tái)不同，云計(jì)算技術(shù)支持下的大數(shù)據(jù)處理，能夠有效省略掉對(duì)數(shù)據(jù)的下載和存儲(chǔ)等過(guò)程，是通過(guò)直接在云端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，從而使數(shù)據(jù)應(yīng)用更加方便。
2.25G移動(dòng)通信技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用
（1）通信工程建設(shè)以及5G移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用5G移動(dòng)通信技術(shù)在我國(guó)城市未來(lái)通信工程建設(shè)中應(yīng)用，具有較為突出的緊迫性特征，并且不僅能夠促進(jìn)城市通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋增加，而且在促進(jìn)用戶滿意度提升方面也具有十分顯著的作用和意義。當(dāng)前，我國(guó)的城市通信工程建設(shè)與發(fā)展中，采用無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建所花費(fèi)的物力與人力成本較高，同時(shí)會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響，對(duì)通信容量產(chǎn)生較大限制，不能滿足其實(shí)時(shí)通信需求。而5G移動(dòng)通信技術(shù)在通信工程建設(shè)中應(yīng)用，能夠通過(guò)端與端連接進(jìn)行直接通信，在有效滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嚯x通信需求，從而對(duì)數(shù)據(jù)通信與傳輸?shù)耐暾?、?zhǔn)確性等要求進(jìn)行滿足基礎(chǔ)上，還能夠有效避免中間節(jié)點(diǎn)的干擾影響，促進(jìn)其通信傳輸?shù)乃俣扰c效率提升，降低通信過(guò)程中的資源損耗。除上述作用和優(yōu)勢(shì)外，我國(guó)城市通信工程建設(shè)中對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用，還能夠在實(shí)現(xiàn)多結(jié)構(gòu)、多渠道與自由配置的復(fù)合型通信網(wǎng)絡(luò)體系建立基礎(chǔ)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)動(dòng)，推動(dòng)我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的進(jìn)一步創(chuàng)新與發(fā)展。（2）智能通信以及5G移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用5G移動(dòng)通信技術(shù)在現(xiàn)代通信工程建設(shè)與發(fā)展中應(yīng)用，是以智能化為首要考慮和發(fā)展的目標(biāo)，它能夠促進(jìn)智能通信建設(shè)與發(fā)展，從而對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的智能化與信息化建設(shè)需求進(jìn)行有效滿足。其中，5G移動(dòng)通信技術(shù)在智能通信建設(shè)中的應(yīng)用，除表現(xiàn)為手機(jī)等移動(dòng)終端與電子設(shè)備中對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用外，在人們?nèi)粘Ｉ钪校ㄟ^(guò)將5G通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，在電子顯示牌以及路燈等公共設(shè)施的智能化管理中也能夠?qū)崿F(xiàn)較好應(yīng)用，并促進(jìn)城市建設(shè)向著智能化與信息化方向快速發(fā)展（如下圖2）。以5G移動(dòng)通信技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多種現(xiàn)代化技術(shù)為支持，進(jìn)行智能通信以及智能城市系統(tǒng)建設(shè)中，需要先對(duì)其具體架構(gòu)進(jìn)行明確，從而在網(wǎng)絡(luò)全面化建設(shè)與應(yīng)用基礎(chǔ)上，通過(guò)信息的安全與高效傳輸，為智能城市的建設(shè)與發(fā)展提供良好的支持。（3）物聯(lián)網(wǎng)通信以及5G移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)通信中對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用，主要表現(xiàn)為通過(guò)5G移動(dòng)通信技術(shù)支持，能夠根據(jù)其網(wǎng)絡(luò)信息的需求，在針對(duì)性解決有關(guān)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，為各行業(yè)的信息化建設(shè)與發(fā)展提供良好支持。尤其是在現(xiàn)代化建設(shè)推動(dòng)下，隨著網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的不斷增多，使得物聯(lián)網(wǎng)的接入設(shè)備數(shù)量及類型也越來(lái)越多，同時(shí)也對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的信息傳遞提出更高的要求，而移動(dòng)通信和物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)之間的相互聯(lián)系性，使得在現(xiàn)代社會(huì)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展中進(jìn)行通信工程領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)建立（如下圖3所示），具有更加突出的必要性和重要意義，因此也推動(dòng)了5G移動(dòng)通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)通信的聯(lián)合應(yīng)用。（4）云端生活與5G移動(dòng)通信技術(shù)隨著信息快速傳輸與實(shí)時(shí)分享支持下的智能化與信息化時(shí)代到來(lái)，促進(jìn)了云技術(shù)在各行業(yè)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)信息存儲(chǔ)數(shù)量的不斷擴(kuò)展，并促進(jìn)信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性與安全性提升，在現(xiàn)代信息發(fā)展中具有非常重要的作用和影響。其中，云技術(shù)的廣泛運(yùn)用，與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的有效支持有著密切的關(guān)系，因此，在數(shù)據(jù)流量的快速增加以及通信傳輸速度不斷提升下，也會(huì)為云技術(shù)的更為廣泛應(yīng)用和安全發(fā)展提供有力的保障。尤其是5G移動(dòng)通信技術(shù)在各行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，也為云技術(shù)以及云端生活的開發(fā)應(yīng)用提供了更加良好的技術(shù)支持和基礎(chǔ)條件。比如，在進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)文件傳輸中，通過(guò)5G移動(dòng)通信與云技術(shù)支持的數(shù)據(jù)傳輸，不需要對(duì)數(shù)據(jù)文件的可存儲(chǔ)空間及其內(nèi)存大小進(jìn)行考慮，而是在5G移動(dòng)同學(xué)滾技術(shù)的支持下，即能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的快速與高效傳輸。此外，對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)及其在云技術(shù)開發(fā)應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)，還可以從5G移動(dòng)通信技術(shù)支持下的更加人性化與便捷化的云服務(wù)開發(fā)和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，以及以5G移動(dòng)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的移動(dòng)終端設(shè)備云層面持續(xù)拓展等方面進(jìn)行分析。由此可見，5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，不僅在云端生活的開發(fā)和應(yīng)用上有廣泛的表現(xiàn)，而且對(duì)云端生活的持續(xù)發(fā)展也具有十分積極的作用和影響。
物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)林立
為何又出現(xiàn)一個(gè) LPWA
“ LPWA ”的興起，得益于最近幾年物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展。大家知道，萬(wàn)物互聯(lián)的基礎(chǔ)是利用通信技術(shù)把人與物、物與物連接，我們比較熟悉的通信技術(shù)包括 WiFi 、藍(lán)牙、ZigBee 等短距離無(wú)線通信技術(shù)和 2G、3G 、 4G/LTE 等移動(dòng)蜂窩通信技術(shù)。短距離通信技術(shù)一般用于智能家居、工業(yè)數(shù)據(jù)采集等局域網(wǎng)通信場(chǎng)景，其優(yōu)勢(shì)是部署成本低、功耗低、傳輸速率高，但劣勢(shì)也很明顯， 傳輸距離短，一般在幾十米以內(nèi)。而隨著聯(lián)網(wǎng)設(shè)備增多、設(shè)備的類型及應(yīng)用場(chǎng)景更加豐富，越來(lái)越多的設(shè)備需要廣范圍、遠(yuǎn)距離的連接，如遠(yuǎn)程控制、物流追蹤等。
目前全球電信運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)構(gòu)建了覆蓋全球的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，我們驕傲的華為公司已經(jīng)讓喜馬拉雅山上都有了手機(jī)信號(hào)。而且現(xiàn)在的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)除了主要滿足我們?nèi)伺c人間打電話、發(fā)短信、刷朋友圈以外，也越來(lái)越多的開始承載如遠(yuǎn)程抄表、車聯(lián)網(wǎng)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。然而 2G 、 3G 、 4G 等蜂窩網(wǎng)絡(luò)雖然覆蓋距離廣，但基于移動(dòng)蜂窩通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備有功耗大、成本高等劣勢(shì)。當(dāng)初設(shè)計(jì)移動(dòng)蜂窩通信技術(shù)主要是用于人與人的通信。根據(jù)權(quán)威的分析報(bào)告，當(dāng)前全球真正承載在移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)上的物與物的連接僅占連接總數(shù)的 6% 。如此低的比重，主要原因在于當(dāng)前移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的承載能力不足以支撐物與物的連接。
因此，為滿足越來(lái)越多遠(yuǎn)距離物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接需求， LPWA 應(yīng)運(yùn)而生。 LPWAN（ Low Power Wide Area Network），低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)，專為低帶寬、低功耗、遠(yuǎn)距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。正如短距離無(wú)線網(wǎng)絡(luò)包含 WIFI 、藍(lán)牙、 ZigBee等多種技術(shù)， LPWA 也包含多種技術(shù)，如 LoRa 、 Sigfox 、 Weightles 和 NB-IoT等。由于是“廣域”網(wǎng)絡(luò)，因此必然會(huì)涉及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)。所以 LPWA 網(wǎng)絡(luò)一般是由電信運(yùn)營(yíng)商或?qū)ｉT的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商部署，由于 LPWA 網(wǎng)絡(luò)連接的基本都是“物”，因此通常也叫“物聯(lián)網(wǎng)專用網(wǎng)絡(luò)”。
為何選擇 LPWA
LPWA 有“遠(yuǎn)距離通信”、“低速率數(shù)據(jù)傳輸”和“功耗低”三大特點(diǎn)，因此非常適合那些遠(yuǎn)距離傳輸、通信數(shù)據(jù)量很少、需電池供電長(zhǎng)久運(yùn)行的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。大部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用通常只需要傳輸很少量的數(shù)據(jù)，如工業(yè)生產(chǎn)車間中控制開關(guān)的傳感器，只有當(dāng)開關(guān)異常時(shí)才會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，而這些設(shè)備一般耗電量很小，通過(guò)電池供電就可工作很久。
LPWA 最適合兩類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用：一類是位置固定的、密度相對(duì)集中的場(chǎng)景，如樓宇里面的智能水表、倉(cāng)儲(chǔ)管理或其他設(shè)備數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，雖然現(xiàn)在蜂窩網(wǎng)絡(luò)已應(yīng)用于這些領(lǐng)域，但信號(hào)穿透問(wèn)題一直是其短板;另一類是長(zhǎng)距離的，需要電池供電的應(yīng)用，如智能停車、資產(chǎn)追蹤和地質(zhì)水文監(jiān)測(cè)等，蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用，但無(wú)法解決高功耗問(wèn)題。
對(duì)于部署物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)來(lái)說(shuō)，選擇 LPWA 的一個(gè)重要原因就是部署的低成本。大家都知道智能家居應(yīng)用、智能硬件的主流通信技術(shù)是 WiFi ，因?yàn)?WiFi 的模塊成本比較低，有些有“互聯(lián)網(wǎng)思維”的模塊提供商已經(jīng)將 WiFi 模塊的價(jià)格降到了 10 元以內(nèi)。但支持 WiFIi的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常還需無(wú)線路由器或無(wú)線 AP 做網(wǎng)絡(luò)接入，或只能做局域網(wǎng)通信。而如果選擇蜂窩通信技術(shù)，對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)部署成本太高，國(guó)產(chǎn)最普通的 2G 通信模塊也要 30元 起，而 4G 通信模塊則要 200元 起。隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，雖然國(guó)內(nèi)已經(jīng)如雨后春筍般出現(xiàn)了一堆做蜂窩通信模塊的廠商，但穩(wěn)定性方面、加上現(xiàn)有蜂窩通信技術(shù)的高功耗、高成本的硬傷，還是不如 LPWA 更有優(yōu)勢(shì)。華為 11 月份公布的 NB-IOT 發(fā)展計(jì)劃，聲稱要將 LPWA 通信模塊成本降至 5 美元以下。相信未來(lái)低功耗廣域的應(yīng)用場(chǎng)景中，企業(yè)還是會(huì)優(yōu)先選擇 LPWA。
不得不說(shuō)的標(biāo)準(zhǔn)
LPWA 作為一類無(wú)線通信技術(shù)，必然得談標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)入 2015 年起 LPWA 市場(chǎng)熱鬧非凡，產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)廠商紛紛合縱連橫成立聯(lián)盟，搶占低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。其中比較發(fā)較快、相對(duì)比較成熟的是 Semtech 公司主導(dǎo)的 LoRa 技術(shù)， LoRa 聯(lián)盟已于今年 3月的世界移動(dòng)通信大會(huì)上成立，聯(lián)盟成員包括跨國(guó)電信運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商、系統(tǒng)集成商、傳感器廠商、芯片廠商和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè)等。 LoRa 可應(yīng)用于諸多垂直行業(yè)，包括能源、汽車、物流、農(nóng)業(yè)、商業(yè)和制造產(chǎn)業(yè)等，這些產(chǎn)業(yè)資源應(yīng)也是未來(lái) LoRa 聯(lián)盟發(fā)展的成員。最新消息，法國(guó)運(yùn)營(yíng)商 Orange 近日宣布將采用 LoRa 構(gòu)建低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)，首批將覆蓋包括巴黎、波爾多等 17 個(gè)城市。
另一個(gè)不得不提的就是華為主導(dǎo)的 NB-IOT 標(biāo)準(zhǔn)。 NB-IOT 是基于現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，華為稱為“蜂窩物聯(lián)網(wǎng)”。如華為所言，對(duì)于移動(dòng)蜂窩通信市場(chǎng)， 4G 成功商用之后， 5G 的標(biāo)準(zhǔn)化、商業(yè)化都需要時(shí)間，但物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不會(huì)等到 2020 年才出現(xiàn)，因此在 5G 之前需要有一個(gè)技術(shù)來(lái)支撐運(yùn)營(yíng)商開拓物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。同時(shí)，對(duì)電信運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的 ARPU 值會(huì)比較低，因此從技術(shù)上來(lái)講，應(yīng)該讓運(yùn)營(yíng)商很容易在現(xiàn)有基礎(chǔ)上升級(jí)去支持。在這樣的情況下，華為推出了 NB-IOT（ Narrow Band-IoT ，窄帶物聯(lián)網(wǎng)）。 NB-IOT 技術(shù)能夠提供百倍于 4G 的連接規(guī)模、百倍于 2G 的靈敏度、設(shè)備電池供電壽命同樣可長(zhǎng)達(dá) 10 年，使蜂窩網(wǎng)絡(luò)極大地延伸了應(yīng)用邊界。據(jù)悉目前移動(dòng)通信行業(yè)組織“ 3GPP ”正在制定的 NB-IOT 的標(biāo)準(zhǔn)化工作。 NB-IOT 使用 License 頻段，可與現(xiàn)有移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)共存。
國(guó)內(nèi)電信運(yùn)營(yíng)商中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通都參加了近期舉辦的 NB-IOT 論壇籌備會(huì)，相信 NB-IOT 將成為未來(lái)國(guó)內(nèi) LPWA 市場(chǎng)的主流技術(shù)。首先，NB-IOT 對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，可利用現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站資源，部署成本很低，這樣國(guó)內(nèi)NB-IOT 網(wǎng)絡(luò)很容易落地部署。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不會(huì)像4G一樣消耗很大流量，由于數(shù)據(jù)量很少，對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō) ARPU 收入很低，因此運(yùn)營(yíng)商必須考慮網(wǎng)絡(luò)的部署和運(yùn)營(yíng)成本;其次， NB-IOT 是由華為在主導(dǎo)，華為的技術(shù)積累、產(chǎn)業(yè)鏈整合能力和大量投入，華為能否在低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)再創(chuàng)佳績(jī)顯得尤為重要。針對(duì) NB-IOT ，華為已提供芯片、通信模塊，甚至操作系統(tǒng)，還為運(yùn)營(yíng)商開發(fā)了“ IOT 聯(lián)接管理平臺(tái)”。
LPWA 的未來(lái)趨勢(shì)
