物聯網通信技術的研究方向精選(九篇)

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第1篇：物聯網通信技術的研究方向范文

關鍵詞：5G 關鍵技術 網絡 移動通信

中圖分類號：TN92 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）11（c）-0066-02

第五代移動通信的設計框架涵蓋愿景、場景、能力、設計理念、核心技術等多個方面，以“柔性、綠色、極速”為網絡愿景。目標場景包括移動互聯網、工業互聯網和車聯網等。為實現上述愿景和場景目標，從兩個方面定義了5G能力：一是速率、時延、密度和移動性等性能指標，二是頻譜效率、能效效率以及成本效率等效率指標。為了實現這些目標和能力，需要全面定義5G設計原則，涉及香農理論、蜂窩、信令控制、天線、頻譜、協議和空口等。用戶中心網絡UCN和軟件定義空口SDAI兩個核心概念被明確作為5G系統解決方案的基礎，這里UCN通過RAN架構和功能重定義，嘗試提供一個擁有公共的高層協議的統一的無線接入架構，而SDAI通過空口不同功能模塊的重定義，提供一個具備面向各種差異化業務和場景的定制能力的統一空口。UCN和SDAI中關鍵技術的性能將被評估和測試，并考慮頻譜策略和測試測量技術，以驗證5G解決方案是否能達到5G能力目標。

1 5G關鍵技術

1.1 超密集組網技術

超密集組網將是滿足未來移動數據流量需求的主要技術手段。其能夠解決5G中提出的無線數據速率提高1 000倍的問題，提高空間譜利用率及增強室內覆蓋等問題。隨著蜂窩小區覆蓋面積的變小，最優站點的位置可能無法得到，同時小區進一步分裂難度增加，只能通過增加站點部署密集度來進行改善，超密集組網通過更加“密集化”的無線網絡基礎設施部署，獲得更高的頻率復用效率，從而在局部熱點區域實現百倍量級的系統容量提升。其典型應用場景主要包括：辦公室、密集住宅、密集街區、校園、大型集會、體育場、地鐵、公寓等。隨著小區部署密度的增加，超密集組網將面臨許多新的技術挑戰，如干擾、移動性、站址、傳輸資源以及部署成本等。為了滿足典型應用場景的需求和技術挑戰，實現易部署、易維護、用戶體驗輕快的輕型網絡，接入和回傳聯合設計、干擾管理和抑制、小區虛擬化技術是超密集組網的重要研究方向。

目前，需要研究適應動態變化的網絡動態部署技術、站點的密集部署將需要龐大而且復雜的回傳網絡，而如果采用有線回傳網絡，將會導致網絡部署的困難和運營商成本的大幅度增加。因此，為了提高節點部署的靈活性，降低部署成本，利用和接入鏈路相同的頻譜和技術進行無線回傳傳輸，是解決這個問題的一個重要方向。無線回傳方式中，無線資源不僅為終端服務，而且為節點提供中繼服務，使無線回傳組網技術非常復雜，因此，無線回傳組網關鍵技術，包括組網方式、無線資源管理等是重要的研究內容。

1.2 D2D技術

隨著科技的進步，用戶終端的類型也越來越多，其支持的無線通信能力也隨之增強，除2G、3G、4G之外，還可以通過Wi-Fi、bluetooth、LTE-D2D等技術來實現終端設備間的直接通信。此外，通過對上述通信技術的協同融合，還可衍生出更多新的應用場景來提升用戶體驗。

常見的應用場景包括車直接通信、終端間協作通信和數據共享網絡等。其中，對于車直接通信：未來車聯網不僅包括車與網絡之間的遠程通信，還包括車車、車路、車人（V2V， V2I，V2P，統稱V2X）的頻繁交互的短程通信。對于終端間協作通信：在未來無線通信中，不僅網絡側可以相互協作，終端之間也可以相互協作，通過臨近終端之間的短距離技術連接，終端之間可以協作互助，互相中轉數據。對于數據共享網絡：在基站節點的協助下，終端可自發組織建立起互相之間可直接進行數據傳輸的自組織網絡，來進行數據業務的共享。

1.3 massive MIMO技術

MIMO系統通過在發送端和接收端設置多個天線，形成MIMO通信鏈路。其可以在不增加帶寬的情況下增加系統的傳輸性能。面對5G在傳輸速率和系統容量等方面的性能挑戰，天線數目的進一步增加仍將是MIMO技術繼續演進的重要方向。在實際應用中，通過大規模天線，基站可以在三維空間形成具有高空間分辨能力的高增益窄細波束，能夠提供更靈活的空間復用能力，改善接收信號強度并更好地抑制用戶間干擾，從而實現更高的系統容量和頻譜效率。大規模天線技術的研究內容主要包括：應用場景與信道建模、傳輸與檢測技術、信道狀態信息測量與反饋技術、覆蓋增強技術、資源管理技術等。

1.4 新型多址技術

未來移動通信中，移動互聯網和物聯網將成為未來移動通信發展的主要驅動力，5G不僅需要大幅度提升系統頻譜效率，還需要具備支持海量設備連接的能力。此外，在化系統設計及信令流程方面也提出了很高的要求，這些都將對現有的正交多址技術形成嚴峻挑戰。新型多址技術主要包括：SCMA，PDMA和MUSA，其通過多用戶信息在相同資源上的疊加傳輸，在接收側利用先進的接收算法分離多用戶信息，以有效提升系統頻譜效率，并增加系統的接入容量。

1.5 毫米波技術

毫米波頻段一般為30～300 GHz，其具有波長短、頻帶寬、波束窄、保密性好、傳輸質量高、全天候通信等特點，可以有效解決高速寬帶無線接入面臨的許多問題，因而在短距離通信中有著廣泛的應用前景。在頻譜資源緊缺的情況下，采用毫米波通信能夠有效提升通信容量。由于5G的超密集網絡，基站間距可能不到200 m。而毫米波具有波束窄的特點，具有很強的抗干擾能力，加上空氣對毫米波吸收的因素，可以有效減小對相鄰基站間的干擾。

2 結語

5G（第五代移動通信技術）是面向2020年之后的新一代移動通信系統，隨著通信技術的不斷發展和我國LTE的正式商用，為了滿足未來無線數據傳輸爆炸式的增長，面向未來提供更高速率、更好用戶體驗的下一代無線通信技術（5G）已經成為了通信業界關注的重點領域。我國應積極參與對5G通信技術的研究，持續推進5G重大專項，加快推進5G研發和商用進程，打造政、產、學、研信息共享平臺，及時整合并5G相關領域國內外研發進展最新動態，引導國內相關企業、研發機構及高校在5G各自的優勢領域集中發力，尋求5G關鍵技術的全面突破。

參考文獻

[1] 秦飛.演進與創新的5G技術路線[J].電信網技術，2013（9）：11-15.

[2] 馮巖.5G研發爭分奪秒[J].中國無線電，2014（1）：32-34.

第2篇：物聯網通信技術的研究方向范文

關鍵詞：物聯網；移動互聯網；無線電頻譜資源

中圖分類號：U116 文獻標識碼：A 文章編號：1006-7973（2016）06-0034-02

1.概述

當前，以物聯網、移動互聯網、云計算、大數據等為代表的新一代信息通信技術，正在全球范圍內掀起新一輪科技革命和產業變革。物聯網通過與寬帶移動通信、制造技術、新能源、新材料等其他產業技術融合，逐漸由“概念”形成了一定規模的產業。隨著物聯網產業高速發展，無線技術成為構建物聯網網絡接入、信息傳輸最主要方式，隨之物聯網對無線頻譜資源的需求日益增大，而物聯網時代大量的無線電設備在同一時間、同一區域內使用，電磁環境變得異常復雜。本文將針對物聯網應用中與無線頻譜資源相關的問題進行討論。

2.物聯網網絡架構

物聯網網絡架構分為：感知層、網絡層和應用層，如圖1所示。感知層位于物聯網架構的底層，用于對“物”的識別和感知。智能器件從物理世界中獲得“物”的信息數據獲取，為物聯網網絡上層提供識別、感知的數據來源。由感知器件攜帶的通信模塊，將信息傳輸到網絡層（層2）。網絡層包括接入網和核心網，主要功能是傳遞數據、路由選擇和控制管理。與一般通信系統類似，物聯網網絡信息傳輸分公網和專網。利用運營商互聯網和移動互聯網等公網進行傳輸，節約了物聯網系統搭建成本，廠商只需要部署各自的感知層器件，及各自應用層服務器平臺，即可運營物聯網應用。應用層處于三層結構的頂端，由物聯網應用、及信息處理、應用集成等功能的基礎設施組成。

3.物聯網關鍵技術與無線頻譜資源需求分析

物聯網發展是基于傳感網絡、互聯網、移動通信等信息技術，經過物聯網應用需求，將所需元素整合而成，其關鍵支撐技術主要有：架構技術、通信技術、網絡技術、軟件服務于算法、功率與能量存儲、安全與隱私技術等。與無線電通信及頻譜資源相關的技術有：短距離無線通信，以及物聯網應用層的大數據和云計算平臺。

3.1短距離無線通信

物聯網信息從感知層節點到服務器“端到端”的傳輸，需要物聯網底層（感知層）節點通過“多跳”的方式“點對點”的將信息傳送至感知層接口，由接口轉發向上層傳輸。短距離無線通信是解決物聯網底層節點“點對點”通信的技術，短距離無線通信由于覆蓋范圍較小、功率較低，對無線環境造成干擾較小。

以無線傳感器網絡為例，其由一定數量攜帶傳感器和通信模塊的節點組成，通過無線“多跳”的方式進行通信。部署的傳感器節點通過感知環境，將監測信息報告給匯聚節點，再由匯聚節點往網絡側傳輸。

無線傳感器網絡組網使用Zigbee、藍牙、WiFi較多。Zigbee是基于IEEE 802.15.4的短距離、低功耗通信協議，可工作在三個頻段868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz，其中2.4GHz頻段是全世界通用、免費的無線電頻段；藍牙協議最大特點是支持低功耗模式，采用調頻技術，通信頻段為2.402GHz-2.480GHz，也是全球免費無線電頻段。無線局域網（WiFi）IEEE 802.11由于傳輸速率較高物聯網感知層，2016年WiFi聯盟最新公布的802.11ah標準將采用1GHz以下頻段，實現低功耗、長距離無線傳輸，改善了信號易受建筑物阻礙而影響傳輸距離和覆蓋范圍的問題。

3.2大數據、云計算平臺和移動互聯網

3.2.1物聯網信息的云端匯聚與接收

物聯網應用的實質是將物理世界的感知轉變成有意義的可視性信息，再通過網頁、軟件客戶端、移動客戶端等應用平臺進行展現。移動互聯網應用通過與云端開發接口會話，讀取云端信息。物聯網應用平臺通過開放公共信息接口，利用公共信息接口協議，即可進行相關移動互聯網端的應用開發。

3.2.2海量數據的特點及其傳輸

物聯網數據具有實時、動態、海量、顆粒性和碎片化等特點，大數據是物聯網時代信息屬性之一，當前的計算機網絡有能力將海量數據從感知層傳送至互聯網云處理，而作為網絡層接入側的移動通信頻譜資源，成為數據傳輸瓶頸。根據香農定律，傳輸速率和頻譜帶寬成正比，如表1所示，運營商2/3/4G通信技術的演進方向也呈現高速化、寬帶化等特點，而利用移動通信網進行物聯網數據傳輸，上行單終端峰值速率成為物聯網應用方關注的焦點。傳統的移動通信數據業務下行數據量遠大于上行數據量，上行業務由于終端功耗和芯片等限制，在發射功率和編碼效率方面受限。

隨著物聯網發展，對于更注重上行業務的物聯網應用，將會影響現有網絡改造方向使之更適合物聯網信息傳輸。對于下一代移動通信研究方向，也會考慮新型信息產業的因素，將物聯網數據特性作為網絡演進考慮方向之一。

3.2.3物聯網信息傳輸及與移動互聯網融合

物聯網信息數據的傳輸依靠通信網管道，而感知層匯聚節點由于位置往往不固定，或部署有線接入條件受限，一般接人傳輸網絡依靠無線接人。其接入移動互聯網的方式，大致可以分為兩種：①直接接入：移動終端之間接入移動互聯網。此方式使得大量的終端接人移動通信網絡，單用戶分配到的時頻資源被壓縮，會對通信質量產生很大影響；間接接入：通過連接其他移動終端接人移動互聯網。可穿戴設備需要將數據通過短距離移動通信（如藍牙、WiFi等）上傳至移動終端，再由移動終端通過移動互聯網上傳同步至云端服務器。

借助移動互聯網和智能移動終端的推動，物聯網應用得以迅速發展普及，物聯網與移動互聯網呈現出融合發展的趨勢。

4.物聯網與移動互聯網的融合發展的頻譜資源需求

移動互聯網將通信和互聯網二者結合，在3G時代起步發展，在4G商用后逐漸發展成為產業，其主要面向個人用戶市場，側重提供面向大眾的消費。當前移動互聯網處于高速發展時期，例如微信、移動支付等成功的產品和服務模式不斷向各個行業延伸，傳統的互聯網企業將研發移動互聯網應用作為企業新業務開拓或企業轉型方向。處于初步發展階段的物聯網，融人移動互聯網元素，將移動互聯網作為物聯網載體和平臺，成為目前物聯網發展的創新方向。

4.1物聯網產業鏈劃分

物聯網主要由設備制造商、網絡運營商、系統集成商、平臺供應商等組成物聯網產業鏈，產業鏈的體系構架按感知層、網絡層和應用層分成三個網絡層。

物聯網各層中與頻譜資源相關的是網絡層，網絡層也可分為三層網絡：接入網、核心網和業務網，通過無線方式接人的無線接入網需要占用頻譜資源。網絡層對應的產業鏈主體是電信運營商，利用運營商現有“管道”（包括無線接人和傳輸）進行物聯網信息傳輸是目前常用的解決方案。

4.2無線接入網中物聯網數據包分類策略

如第3節所述，感知層匯聚節點由于位置往往不固定，或部署有線接人條件受限，一般依靠無線方式接入網絡層。通過攜帶通信芯片的匯聚節點接入運營商網絡是物聯網應用商比較常用的方式，借助運營商包括無線接入網和有線傳輸網等在內的移動通信網，構成物聯網信息傳輸的“管道”。

目前基于移動通信網的物聯網業務，按數據包大小分類策略進行分類傳輸，考慮網絡特性，小包業務主要承載在2G網絡，3/4G與4G+網絡未來將主要承載中、大包類業務。為保證物聯網應用產生數據流量的可靠性、實時性，運營商往往通過設置QoS（服務質量）方式保證數據流優先發送，這雖然在業務量不高的區域提高了無線網絡頻譜利用率，但是在移動業務密集的區域增大了網絡負荷，會對網絡造成一定影響。

考慮到“萬物互聯”的落地實施以及技術發展趨勢，未來也有可能發展適合物聯網特性的專有網絡、專有頻段。目前物聯網產業利用2.4GHz和5.8GHz等ISM頻段（此頻段主要開放給工業、科學、醫學三個主要機構使用，無需授權許可）部署物聯網專有無線接入網絡，但是開放的頻段干擾情況較為嚴重，給物聯網產業劃分專有頻譜資源成為業界的迫切需求。

第3篇：物聯網通信技術的研究方向范文

關鍵詞：物聯網；電子商務；發展模式；探究

中圖分類號：F713.36

電子商務業有力地推動了物流業向電子信息方向發展的進程。物流業向著電子商務化方向發展那必然是大勢所趨，然而物流業電子信息化的發展模式以及如何實現這種電子信息化，值得我們深入地探索和研究。物聯網技術這一新興的信息產業技術，務必要全面徹底地融入到人類社會中，為人類的便利生活提供信息化的高效的服務。

1 物聯網技術

1.1 物聯網技術的概念

物聯網是按照計劃好的協議通過一定的傳感設施，把多種網絡聯系起來實現通信信息的交換，完成智能化定位識別、監控跟蹤和有效管理的一種新興網絡。簡而言之，就好比電腦上插了上網卡，給所有的“物”都加上一個唯一的標識，這個標識通過RFID射頻識別技術和其他的信息技術與外界龐大的網絡連接，進而監控和管理“物”的狀態。這既是一種新興的技術，又是云計算領域里信息技術的拓展和延伸，是一種動態的資源管理器。

1.2 物聯網的關鍵技術

感知與標識技術，這一技術主要指的是傳感方面和識別方面的技術，是采集真實世界里的基礎的數據，并把這些數據傳送給傳感器系統，使用該系統對這些數據進行感知和識別，這是物聯網技術實現的基礎技術。這當中，傳感技術指的是使用傳感器設備對無線傳感覆蓋的范圍進行數據的采集，這些要采集的數據包括地理位置和物體狀態等數據。識別技術主要指的是采用射頻識別技術這一基礎，結合唯一標識的碼識別相關的數據。

網絡通信的技術，物聯網中的“物”“網”的互聯的要點是實現信息的實時處理和通信。在物聯網中，處理好信息通信和實現服務支撐主要依賴的就是網絡通信技術。現如今，互聯網技術作為網絡通信技術的基礎，研發出滿足物聯網通信機制和協議的相關技術，把物聯網和主干網絡的接入以及融合的這一問題徹底地解決。

計算與服務技術，物聯網要給用戶提供強有力的數據計算的能力和智能化服務的能力這些主要功能。正是因為此，又加上越來越多的用戶和企業融入到網絡這個平臺上，于是大量的數據需要處理，所以物聯網技術研究便側重在計算與服務技術上了。要想數據量大這一問題得到妥善的處理，就要結合云存儲、云計算這些新興的技術處理海量感知到的信息，來實現物聯網大量數據的處理，更好地為電子商務這個平臺提供有效的服務和支撐。

1.3 物聯網在電子商務業的應用

電子商務業，人、財力、實體商店及其商品統稱為“物”，全部數據包括購物記錄、資金的電子支付、實體店商品的進銷以及庫存的對接、價格的實時變化等行為被統稱為“網”，“物”“網”的連接實現便是物聯網。數據的實時處理和信息的共享且透明化，整個商務行為成為環狀，提高了產業的發展水平。電子商務業是從傳統的零售業發展而產生的一種商業模式，但其信息自動化、遠程實時處理的水平都較低。尤其在貨款支付、物品配送和產品的質量這些問題上，嚴重地阻礙了電子商務業的發展。

貨款支付時，多數的網上購物者使用網上銀行或者銀行周邊的自助終端設備轉賬來實現貨款的支付，這種支付方式在偏遠人口奚落的地區極為的不便，于是物聯網電子商務業中基于手機的移動支付大大地克服了這些不便，并通過手機驗證保證了資金的安全，比起傳統的互聯網，有了更多的支付的點對點的信息通道。

物品配送時，常常是人工來做，有時候由于操作耽誤或由于一些原因致使貨物不能及時到達購物者的手中，購物者和賣家都了解不到貨物物流的準確信息，導致賣家的信譽受損，買家的不滿。

還有就是產品質量方面的問題，購物者缺乏專業的知識，對商品的真假難以辨別，給那些違背信譽的商家有了可乘之機，于是增加了網上購買商品的風險，制約了網上零售業的進步和發展。然而基于物聯網技術的電子商務業對此給出了有效的解決措施，建立產品的生產源和打上產品的惟一標識碼，用戶就能夠很清楚地了解到商品的質量問題和具體的來源，以斷定產品的真假，又能夠減少用戶被蒙騙的機率，促進用戶在電子商務業的消費，推動電子商務業的發展。

2 基于物聯網的電子商務發展模式

電子商務的模式可分為以下幾種類型：傳統的模式有B2B（企業對企業）模式、C2C（消費者對消費者）模式、B2C（企業對消費者）等，新興的模式有ABC模式、C2B（消費者對企業）模式、B2M（企業對市場）模式等類型。

2.1 我國電子商務的現狀

我們國家的電子商務業開始的比較晚，然而發展卻是穩定向前的。近些年以來，通過電子商務平臺的市場交易數量在不斷地增加，新型的電子商業模式還需要我們積極地創新和使用。首要的是，物聯網這一產業鏈的組成非常的繁瑣，涉及的范圍非常廣，包括銀行自助終端、應用程序開發商、網絡運營商家、終端用戶等各個環節，各個環節都想要得到最佳的收益，使得各商家之間的合作有一點點的難度。再者就是我國的物流行業依舊使用現行的不利的傳統模式，不能實時地獲取信息，在有延誤時可能會導致一定的麻煩，于是建立一個可行的物流體系乃是當務之急。我們國家的電子商務業的發展正要騰飛，商業模式也由傳統的電子商務向新型的電子商務模式轉變。

2.2 新型的電子商務模式的定義

ABC模式是電子商務模式一種新型的商務模式，ABC分別指的是商/Agents、企業/Business、消費者/Consumer，它是繼傳統的電子商務模式（B2B（企業對企業）模式、C2C（消費者對消費者）模式、B2C（企業對消費者））之后的新型電子商務模式。它是由商（Agents）、企業（Business）和消費者（Consumer）三者共同建立的把生產經營及消費集合為一個整體的電子信息自動化的平臺。三足鼎立，角色可以互相轉換，在這個平臺，生產者，消費者，經營管理者，企業合作者，大家向著共同的利益擰成一股繩，實現多家企業的合作共贏。淘眾福這一模式就是全球最先出現的ABC模式。

C2B（消費者對企業）也是新型電子商務模式中的一種，也就是消費者對企業（customer to business）的商務模式。這種商務模式最先從美國出現并逐漸流行開來，因此這種（消費者對企業）C2B的模式值得我們大家共同探討和研究，為我們商務模式的增進做出努力。C2B（消費者對企業）這種模式的核心，是將分散分布的數量卻很多的用戶組織起來形成一個集合，來轉變B2C（企業對消費者）這種模式中消費者單獨地支付價錢的弱勢的地位，使消費者能夠按照幾近批發價格的價錢買到所需的物品。現下，還沒有企業能夠徹底地采用這種商業模式。要想使這種模式為我們所用并付諸實踐，我們還需要做出巨大的努力來挖掘這一商業模式帶來的潛在利益。

2.3 對新型電子商務模式C2B的分析和探討

C2B（消費者對企業）這種模式的實現需要人們發起對物品需求的愿望，大家自覺地聚集在一起內部討論購買的數量和適當的價格，制定出所需求的物品的計劃，然后根據計劃的需求選擇比較好的商家企業，開始和商家談判議價以買到價格合適的逼近批發價格的商品。最后消費者群體分配各自購置的物品。C2B模式是一個非常不易做成功的電子商務模式，當中個人資料的泄露是導致其失敗的最大因素，假如有破壞者破解了網頁的源代碼，并種下木馬或者病毒到網頁上，當購物者填寫個人資料時，破壞者便可趁機盜竊到購物者的資料。于是保護顧客的個人資料的安全是電子商務要解決的最重要的問題。要是賣家不能夠為用戶提供安全的保證的話，這家網店就很快會被取締，取消開店經營的資格。

還有一種對C2B的說法，也就是根據以消費者的意愿進行的電子商務模式，也稱之為網絡代購。現今一般的網絡代購的形式有遠距離代購，特別是其他國家像韓國商品的代購，這是從中國開始逐漸地流行起來的C2B消費者對企業的電子商務模式，這種模式越來越受到大家的關注，是一種可以嘗試的新型電子商務模式。

3 基于物聯網技術的電子商務發展的關鍵問題

在電子商務中，應用物聯網技術，雖然有效地解決了貨款支付、貨品配送和產品質量好壞這些問題，但遺憾的是當前我國的物聯網技術，在電子商務領域的應用還處在不成熟的階段，在一些方面還有很多的問題要處理。

應用物聯網技術的電子商務，簡單地說，就是把某種智能的傳感器裝嵌入到“物”中，再之后就是將物聯網技術與當前的電子商城結合起來，利用云計算技術，對“物”進行實時的管理和監控定位，實現自動化的物流管理功能。基于物聯網技術的電子商務的交易過程很復雜，這是顯而易見的，然而這一過程變得透明智能化，簡化了網絡平臺的工作，節省了人力物力。特別地能夠實時地把握客戶購買產品的狀態信息，解決了買家不能控制產品質量好壞的問題。所以在電子商務中運用物聯網技術能夠促進交易的生成，能夠使這個整體的商家獲得最佳的收益，買家獲得最大程度上的滿意，這便是基于物聯網技術的電子商務的最終目的。

4 結束語

緊跟計算機和互聯網的腳步，物聯網技術也隨即涌現出來，這必然性地推動了電子商務行業的跨越式發展。建立以物聯網技術為基礎的電子商務行業的平臺，對于推動電子商務行業的發展有著重要而又深刻的戰略意義。除此之外，還有三網融合、物聯網技術、云計算能力等這些方面加大力度，努力地研發設計出相關的促進交易生成的應用。我們大家都相信并且期待著“物”“網”這一時代的到來，既極大地推動著電子商務行業，又使網絡市場交易額連年穩定增長。

物聯網技術的實現，為我們的電子商務業帶來了新的機遇和挑戰，機遇如上面所說，而帶來的挑戰也是我們要積極主動地區應對的。隨著電子商務行業的進步，網絡上隨之出現的釣魚網站和非法網頁越來越多，稍有不慎便會侵犯到人們的財產安全。這種挑戰是我們以前沒有遇到過的，需要我們自己探索出應對諸如此類問題的措施和方法，重要的是商家要保管好購物者的個人資料，以及防止黑客侵襲到自己的網頁，來避免潛在的麻煩的出現。

參考文獻：

[1]張全升，龔六堂.基于物聯網技術的智能物流的發展模式研究[J].公路交通科技，2011（03）.

[2]韓喜君.物聯網相關技術在電子商務中的應用[J].電子商務，2011（07）：7-9.

[3]張國華，吳冬方.物聯網在電子商務中的應用研究[J].中國商貿，2012（11）：132-133.

第4篇：物聯網通信技術的研究方向范文

關鍵詞：設計方案；物聯網實訓系統；科研平臺

中圖分類號：TP393

1 物聯網的背景

物聯網通過各類感知信息傳感設備，基于互聯網、無線網按一定的通訊方式或傳輸協議實現物與物之間的信息交換。物聯網可分成三個層次結構，感知傳感層、網絡通信層和計算應用層，感知傳感層通過射頻識別技術或傳感器技術等來獲得物質世界所體現的各類信息，并與移動互聯網技術、移動通信技術等進行信息的傳輸與交換，并且采用智能終端等計算設備對所得到的各類信息進行處理與分析，從而提升對物理世界的感知，實現智能化的決策和系統控制。

物聯網通過射頻、紅外感應、GPS、激光等信息傳感設備，按預先設定的協議，把物與移動互聯網進行連接，實現信息的交換與通信，達到對物體的智能定位識別、跟蹤監控或管理的目標。物聯網不僅僅提供了具有感知能力的傳感器，其本身的核心控制部分一般都是具有智能處理的能力的CPU，能夠對物體實施智能控制，充分利用云計算、模式識別等各種智能技術，將從感知端獲得的海量數據信息進行分析、加工和處理，以適應不同客戶的不同需求，應用于工農業、服務外包業、交通運輸、家居等幾乎所有的領域。

2 建設物聯網實訓系統的目標

2.1 教學目標

物聯網技術面向現代信息處理技術，培養從事物聯網領域的系統設計、系統分析與科技開發及研究方面的高技能工程技術人才。可以培養學生合理的知識結構、具備扎實的專門知識和技能以及較強的創新實踐能力。通過基礎課程教學結合實訓室的實驗和實訓，讓學生充分動手，接觸各種無線有線通訊技術和實際訓練，提高學生的動手能力，積累實踐經驗，從而整體上提高水平。

2.2 科研目標

物聯網把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理；是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮，是一個全新的技術領域。物聯網實訓系統將構建射頻識別、無線傳感器網絡、移動通信、嵌入式系統等多種技術平臺，及針對智能家居、物流管理、智能農業等的融合應用，為科研人員進行底層的技術研究開發提供環境平臺支持，并為開展具體行業應用及交叉學科的研究提供技術條件，進一步提高學校在物聯網領域的科研水平。

2.3 提高競爭力的目標

培養能夠系統地掌握物聯網的相關理論、方法和技能的高級工程技術人才。學生畢業后主要就業于與物聯網相關的企業、行業，從事物聯網的通信架構、網絡協議和標準、無線傳感器、信息安全等的設計、開發、管理與維護，也可在高校或科研機構從事科研和教學工作。

3 物聯網實訓系統的設計方案

3.1 設計思想

物聯網實訓室集教學、實訓、創新、演示和研發功能于一體，作為整個學校物聯網的中心，亦可作為多個學科的實訓基地。具有如下特色：

（1）滿足基本的教學要求，通過教師指導，學生利用可用模塊搭建自己的物聯網硬件實訓平臺，提高學生的動手能力，搭建軟件環境，了解Android和Linux系統環境下的程序設計與開發，建立嵌入式交叉編譯環境，掌握Java、C等各種開發語言。物聯網實訓室將提供多種技術，以物聯網體系結構來劃分為傳感器技術、RFID標簽與讀寫技術、無線傳感網、Zigbee、WiFi、GPRS、藍牙等，以及各種技術間的綜合應用。

（2）采用控制模塊化的設計模式，可根據實際需求選配各種模塊組建實訓環境，采用模塊化的設計，掌握簡單的驅動加載過程，如紅外感應驅動等模塊的編寫，提供多種模塊化的配套模塊。

（3）便于擴展與開放。各模塊化的產品提供可融合的開放接口，各模塊設備間可靈活組合，設計獨特的開發式系統，可根據獨特的設計及應用，融合各種技術，進行創新實踐與教學，讓學生具備綜合擴展與使用能力。

（4）易操作性，方便教學與實驗。物聯網實訓室采用一體化的操作平臺，即采用工作臺+模塊化設備的方式，為教師教學以及學生實驗提供方便的操作環境，而且提供集成監控屏幕、各種傳感器、執行器件、跳線、開關、監控儀表、串口插槽等，對操作臺上的所有元器件，均提供便利的插口，便于操作。

3.2 實訓系統的組成

（1）物聯網綜合嵌入式教學科研平臺。物聯網綜合嵌入式教學科研平臺，整合近年來物聯網技術方向總體軟硬件的資源，面向高校物聯網專業應用和物聯網相關實驗室建設的綜合實驗平臺。系統以強大的ARM11網關為核心，板載豐富的主流物聯網技術通訊模塊資源，包括ZigBee無線傳感器網絡模塊、RFID射頻讀卡模塊、Bluetooth藍牙通訊模塊、GSM/GPRS通訊模塊。擴展模塊種類多樣，涵蓋了聲、光、電、力、熱、磁等各式各樣的傳感器和各種通訊技術。

（2）物聯網智能泊車實訓系統。物聯網智能泊車實訓系統結合RFID技術、zigbee技術、傳感器網絡技術、Android技術、數據庫技術模擬實現實際停車場智能泊車系統。通過物聯網智能泊車系統能夠促使學生了解物聯網在停車場等現實場所的應用，促進學生對物聯網學習的興趣。

系統采用模型化方式搭建，安裝拆卸方便簡潔，采用現場應用型RFID讀寫器、攝像頭，配合縮小型閘機、停車位及仿真遙控車真實模擬從進入停車場自動打卡、拍照、開關閘機、停車到離開停車場打卡計費、拍照、開關閘機的一系列智能過程，采用zigbee控制閘機及停車位狀態檢測，避免了有線連接的繁瑣，采用zigbee進行停車位狀態檢測，通過擴展zigbee的數量擴展停車位的數量。

（3）智能家居實訓系統。智能家居系統包含智能安防和智能家居，智能家居系統把握物聯網的本質通過對物體的控制最終實現物-物相連。智能家居系統配備ZigBee遙控套件+智能遙控開關的組合體。智能門禁系統，要求由門禁主機、電插鎖、電源、按鈕、卡片、鑰匙扣等，支持指紋門禁功能以及支持遠程控制等功能。智能開關利用遙控的方式控制家電和各種家用電器，并最終匯總到智能網關當中，進行總體控制和手機控制，完全滿足智能家居的概念。

物聯網智能網關完全的門禁、電源開關、溫度監測、氣體監測、家電控制、燈光控制等集中控制系統；控制端可多樣化，支持android等手機操作系統對家具進行控制以及使用觸控屏等終端連接到智能網關對家居進行控制。

4 結論

利用主控中心平臺，能為構建真實物聯網網絡環境提供硬件與軟件支撐，支持多臺設備進行堆疊控制，滿足學生并發做不同物聯網層的物聯網實驗；是擴展物聯網教學產品的必要硬件之一，可以后期擴展物聯網安全、物聯網網絡技術、物聯網傳感技術、物聯網接入技術的硬件設備。提供實驗室內部網絡訪問和Internet訪問兩種訪問方式，能夠實現遠程關閉各個設備的功能；平臺必須提供信息管理采用冗余備份與還原技術，可隨時對整個實驗室的信息進行一鍵式備份、還原技術；支持系統參數、系統狀態、系統服務的遠程管理。實時監控設備的運行狀態。

參考文獻：

[1]劉向輝.基于物聯網的實訓室建設研究[J].物聯網技術，2013，07.

[2]潘雷.高職物聯網實訓中心建設[J].電子商務，2013，08.

第5篇：物聯網通信技術的研究方向范文

關鍵詞：公共安全； 物聯網； 標準體系； 體系框架

中圖分類號：TP39144 文獻標識碼：A

文章編號：2095-1302(2011)10-0033-05

Research on Standard System of IoT in Public Security Application

TANG Qian-jin, SHAO Jie, WU Jing

(The Third Institute of Ministry Public Security, Shanghai 201204, China)

Abstract： The Internet of Things (IoT) in the field of public security has just been at an early stage, and which is lack of standard specification. Based on the specific application of IoT in the field of public security, and by means of referring to literature, reviewing on the spot, and consulting related experts, the characteristics and requirement of stan-dard system of IoT in the public security application are analyzed, the scope of the IoT in public security application is proposed, and the overall goals and principle of construction of standard system of IoT in public security applications are put forward. The structure of the standard system which is divided into 6 subsystems is provided, and the important parts of current standardization work for IoT in the field of public security are proposed.

Keywords： public security; Internet of things; standard system; system structure

0 引 言

自2009年8月總理提出“感知中國”以來，各部委及地方政府高度關注物聯網技術研發與應用，并將其正式列為國家五大新興戰略性產業之一，2010年將其寫入了政府工作報告，隨后又將其列入國民經濟和社會發展第十二個五年規劃\。事實上，物聯網在各行業的應用已經十分廣泛，遍及公共安全、智能交通、平安家居、敵情偵查和情報搜集、環境保護、工業監測、老人護理、個人健康、水系監測、食品溯源等眾多領域，同時具有產業鏈長、涉及產業群多、應用范圍廣的特點\。

物聯網標準成為世界各國搶占的至高點。盡管物聯網全球化標準還未形成，但是，歐盟以及美國、日本等國紛紛加快物聯網相關標準的制定。我國政府和各行業都高度重視物聯網標準化工作，物聯網相關的標 準委員會、工作組以及標準聯盟紛紛成立。工信部明確提出，要加快物聯網標準制定，集中力量進行自主創新，加強物聯網核心競爭力，建立有利于戰略性新興產業發展的行業標準和重要產品技術標準體系\。工信部和財政部2011年的《物聯網發展專項資金管理暫行辦法》，將標準列為支持重點之一。

國家標準化委員會組織成立的國家物聯網基礎標準工作組，主要負責研究符合中國國情的物聯網技術架構和標準體系，現已提出物聯網關鍵技術和基礎通用標準制修訂項目建議。各行業也成立了標準工作組，負責在基礎標準基礎上，組織行業應用標準的制修訂工作。

因此，公安行業標準體系研究具有重要的現實意義，符合國家培育新型戰略型產業的需求，是推動行業物聯網標準化工作的基礎。

1 公安物聯網標準體系研究的方法和特點

本文主要研究按照文獻查閱、實地考察、專家咨詢、總結歸納的研究過程，綜合運用普查法、歸納法、類比法、案例法等分析方法\。

通過文獻查閱方式可對物聯網概念和應用方式、在公安行業應用情況、相關的200余項國標和行業標準、在公安行業應用的關鍵技術等進行廣泛調研，而運用普查法、歸納法可對物聯網在公安行業中的應用現狀、特點、標準需求進行調研，類比其它行業標準體系的構建過程和方法，構建公安物聯網標準體系模型。

通過實地考察方式，調研周界入侵報警、機動車管控、智能視頻監控、平安社區等公安物聯網典型項目建設和應用情況，并對現有公安信息系統和平臺的架構、布局、容量等相關問題進行實地調研，然后經過咨詢專家，從宏觀上對公安物聯網標準需求進行分析。本文以機動車軌跡系統為例，利用案例法對標準需求進行驗證。

公安物聯網是公安信息化的延伸與擴展，是公安業務流和數據流的融合載體，這一定位對公安物聯網標準體系提出了特殊的需求，其具體表現特點包括以下幾個方面：

第一是要與現有公安信息化、城市監控聯網報警、信息安全、公安通信等相關標準保持兼容與協調；

第二是要應注重安全標準的部署，將安全相關標準置于較重的地位，尤其是物聯網相對于互聯網產生的新的安全標準；

第三是要標準制定是在一個復雜網絡需求下進行的，該網絡既包括移動、固定，又包括數據、視頻、音頻，網絡的實時性和穩定性要求較高等特點。

2 公安物聯網標準體系的范疇和研究目標

2.1 公安物聯網標準體系范圍

公安物聯網是以公安機關關注的“人、車、物、事件”為感知對象，通過各種傳感器全天候自動地獲取感知對象信息，以增強信息的全面性、完整性、實時性和鮮活性，借助于現有公安信息化基礎，建立“打防管控”的業務平臺，提供公安機關對社會治安的動態管控能力，大幅提高警務效能，提升現代警務的實戰能力和服務水平。公安物聯網的內涵和外延決定了公安物聯網標準的范疇。公安物聯網標準的范疇包括技術、產品、工程、管理等所有內容，這些內容必須要為由感知、傳輸、服務支撐和應用層構成的網絡系統所服務，屬于單一的應用，而不是服務于整個網絡，某個環節的技術與產品不屬于這個范疇。比如一種激光對射防入侵傳感器，如果只是單獨應用，不需要聯網應用，則該產品的相關標準不屬于公安物聯網范疇；如果該產品是作為物聯網系統的傳感器，是物聯網前端的信息感知設備，則其相關標準應屬于公安物聯網范疇。

2.2 總體研究目標

建立公安物聯網標準體系的總體目標是為國家發改委、工業與信息化部、公安部正在開展的物聯網應用示范工程提供標準化支撐，以標準的形式指導或規范工程建設中的研發、規劃、設計、工程實施、系統檢測、竣工驗收等各項工作，保證試點工程建設健康、有序地開展，為今后在全國推廣公安物聯網建設打下堅實的基礎，為公安行業物聯網標準化工作科學有序的進行提供依據。具體地講，該標準體系應實現以下目標：

(1) 科學合理地確定全國公安物聯網標準的類目、內容需求及其現狀和發展趨勢；

(2) 為公安信息化標準主管部門(公安物聯網標準工作組)提供標準總體框架和發展藍圖，反映應編制標準的全貌，以及各標準之間的相互關系，指明未來標準化的工作重點和發展方向，提供相關決策依據和編制年度或季度標準制修訂計劃依據，避免盲目和與實際脫節，加快標準制、修訂的速度。

(3) 為公安物聯網標準體系逐漸趨向科學化、合理化和實用化打下基礎，保障公安物聯網建設在技術研發、產品開發、工程建設、系統管理等方面規范、科學、高效。

3 公安物聯網標準體系的構建原則

公安物聯網標準體系構建的基本原則是“全面成套、層次恰當、劃分明確”，另外，根據行業特點，公安物聯網標準體系編制還遵循如下原則：

3.1 繼承性與發展性

公安物聯網標準體系的構建應與現有標準全方位對接，即與現有公安信息化標準、監控聯網報警系統標準體系對接，同時應與國家物聯網基礎標準體系框架和基礎技術標準對接。在體系框架上，公安物聯網標準體系構建的基礎是物聯網基礎標準體系框架中的行業應用部分。在基礎技術標準方面，除行業有特殊要求的基礎技術標準外，一般可按照國家基礎技術標準開展。根據統籌規劃和整體協調的需要，對現有公安信息化系統中涉及的數據代碼、功能要求、交換等標準進行修訂，將其納入到公安物聯網標準體系框架中。同時，將一些應用較成熟的、共性強的基礎標準向國家物聯網基礎標準工作組推薦，盡量將其上升為物聯網基礎標準。

3.2 現實性與長期性

公安物聯網標準體系雖然是面向公安行業應用，但需要制修訂的標準數量也有數百項，并且一些標準還需在以后業務發展中不斷構建。因此，按照急用先制定的原則，“十二五”期間，公安物聯網標準化工作主要定位在初步構建公安物聯網標準體系框架，以應用示范工程為依托，制定一些急需標準或對數據共享影響較大的標準(如標識、數據格式、系統接口等)。

3.3 實用性與前瞻性

構建公安物聯網是一項應用性極強的工作，標準體系的構建必需緊密結合公安實際業務開展的需要，既要借鑒國內外既有標準，同時針對中國的國情和實際科研能力來進行標準的制定，這樣才能使得標準的實用性更高。

同時，公安物聯網現在處于發展階段，技術具備前瞻性更是迫切的要求，所以標準研制工作要有一定超前性，標準不僅僅是對當前技術的總結，而是對當前技術引領，應能通過具有前瞻性的標準來指導技術研發。

3.4 自主性與兼容性

社會公共安全行業有其自身的行業特點，尤其是一些基礎數據、研判模型、工作流程等方面，大多具有嚴格的保密要求，其標準的構建要考慮自主性與兼容性的有機結合。標準體系既要保障行業的特殊要求，又要能廣泛兼容。

4 公安物聯網標準體系的需求分析

物聯網一般包括感知、傳輸與應用等三層層次結構，其標準體系建設也以此為基礎\。結合公安物聯網主要建設內容和物聯網的一般體系，公安物聯網對標準的需求框架可以概括為下述幾個方面：

首先是社會動態信息獲取和基礎設施建設，主要涉及傳感器、射頻識別、條形碼等數據采集類，低速短距離通信、中速短距離通信等進場通信，節點中間件等協同信息處理等方面的標準；

其次是網絡基礎設施建設，主要涉及光纖、電話等線纜傳輸，公共無線網絡、專用無線網絡等移動傳輸，移動式、固定式衛星通信，網絡協議、網絡路由、異構網組網等網絡通信系統等方面的通信標準；

第三是公安物聯網應用系統建設，主要涉及軟件工程、應用支撐平臺建設相關標準，與各信息系統信息共享的信息標準和與各業務信息系統和綜合業務信息系統相配套的基礎數據標準、數據結構、信息系統技術和功能要求等方面的標準。

另外，在公安物聯網網絡和信息安全保障體系建設方面，主要是與物聯網安全、網絡安全、系統安全、數據安全、訪問控制等相關的標準。最后，在公安物聯網管理、制定和建設方面，主要為涉及與公安物聯網的建設、運營、維護和管理有關的規定、規范、標準等。

5 公安物聯網標準體系框架

以從上向下的分層樹形結構構建公安物聯網的標準體系框架如圖1所示，其具體內容可分為6個分體系。

5.1 第1分體系：通用標準

通用標準作為整個公安物聯網標準體系的牽引車，對公安物聯網專用和相關術語、技術要求、標準體系以及法律法規、通用要作出明確限定。該分體系下設術語、分類與編碼、標準體系、法律法規和通用要求等5個分支。

術語包括公安物聯網術語、公安專業術語和相關術語；分類與編碼包括適合于整個公安物聯網建設中應用的對象分類及其代號編碼；標準體系包括公安物聯網標準體系及其分體系；法律法規包括與公安物聯網有關的國家法律法規和部門規章；通用要求包括總體技術要求、工程建設要求、系統運行要求、安全保障要求等。

5.2 第2分體系：感知類標準

感知類標準屬于公安物聯網信息采集部分，是公安物聯網相對于傳統公安信息化區別最大的部分，該部分下設數據采集、近物通信和協同信息處理等3個分支，其中，數據采集包括傳感器、射頻識別、條形碼、定位等；近場通信包括低速短距離通信、中速短距離傳輸、自組織網、接入網關等；協同信息處理包括節點中間件、協同信息服務等。

5.3 第3分體系：網絡傳輸類標準

該標準對應于為公安物聯網提供語音、視頻和計算機數據通信的網絡基礎設施標準，包括總體要求、接口、輸出速率以及承載業務等，該網絡傳輸類標準下設4個分支。其中線纜傳輸包括光纜傳輸、電話網、雙絞線等；移動通信包括公共無線通信、專用無線通信等；衛星通信包括移動式和固定式衛星通信系統；而網絡通信系統包括網絡協議、網絡路由、異構網組網等。

5.4 第4分體系：服務支撐類標準

服務支撐類標準主要包括為數據存儲、計算、交換、呈現、質量控制方面的標準，下設5個分支。其中數據質量包括數據格式的統一性和數據完整性等；數據存儲包括存儲格式、存儲容量、存儲時間、存儲容災等；數據計算包括云計算通用要求、計算速度等；數據交換包括數據中間件、數據庫等；數據呈現包括PGIS顯示、信息顯示等。

5.5 第5分體系：應用類標準

應用類標準適用于各警種應用系統的要求，是業務流與數據流最后體現的載體，下設3個分支。其中綜合應用包括快速查詢系統、公安指揮系統、公安身份系統等；公共應用包括可視電話、遠程監控、IP電話等；業務應用則包括人員管控系統、車輛管控系統、物品管控系統、事件管控系統等。

5.6 第6分體系：安全保障標準

安全保障標準主要涉及公安物聯網各個環節的安全保障，下設6個分支。其中物理安全包括環境安全、電磁兼容、防雷安全、傳感器防破壞等；終端安全包括防入侵、防探測、防替代等；通信安全包括近場通信安全、公網通信安全、專網通信安全、接入網關安全等；數據安全包括數據備份與恢復、數據管理、數據加密等；系統安全包括系統安全要求、系統安全措施、系統安全軟件、系統安全評估等；訪問控制包括數據授權、身份認證、密鑰管理等。

6 當前公安物聯網標準化的工作重點

根據標準需求和目前標準化的制修訂現狀，當前公安物聯網標準化工作應首先理順現有相關標準的關系。由于公安物聯網標準與公安信息化、城市監控聯網報警、信息安全等相關標準具有一定的重疊，故應在統一指導思想下，界定各標準范疇，做好各標準的銜接，防止重復立項和標準不兼容。

另外，根據現有相關標準現狀、應用示范工程需要以及物聯網與互聯網的差異，公安物聯網標準當前還應加強數據共享、分類與編碼、RFID與傳感器類標準的制定。

6.1 數據共享

數據共享是物聯網的主要理念之一，數據共享標準是物聯網產業發展的關鍵。物聯網感知層的標準化問題是物聯網產業發展中"點"的問題，而支撐大范圍物聯網應用的數據交換標準，這是"面"的問題。要實現數據共享，必須制定好接口和元數據標準。

6.2 分類與編碼

分類編碼是進行信息交換和實現信息資源共享的重要前提。物聯網的靈魂是物品的身份識別，通過物品編碼為物品分配一個能夠上網進行信息交換和處理的標識。目前，公安行業已經建立了不同類型的分類編碼標準、規范、條例或規則等，并且以此為基礎建立了各自的數據庫和信息系統，應在合理歸并的基礎上，建立統一的分類編碼標準，確定統一的科學含義，從現有已建立起來的分類編碼標準的基礎上，從宏觀和高層次上建立起全國統一的標準。

6.3 RFID與傳感器的安全標準

RFID以及傳感器在公安行業已得到廣泛應用，其相關的國家標準或者國際標準基本形成，但在公安物聯網應用中，RFID和傳感器的安全保障尤為重要，解決它的安全問題不能簡單地利用現有公安信息化安全措施，這類標準的制定對公安物聯網的推廣應用尤為重要。

7 結 語

公安物聯網是一項龐大的系統工程，公安物聯網標準化工作是未來十年或更長時間內從事設計、部署、實現和完善公安物聯網系統的支撐和保障，需要在標準體系的指導下分階段有計劃地開展標準制修訂工作，從而使公安物聯網乃至物聯網產業健康快速的應用和發展。

參 考 文 獻

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［3］王廣宇.展望物聯網與社會安防\.物聯網技術,2011,1(3):24-26.

［4］閆夏卿.視頻監控聯網是物聯網時代的應用先鋒\.物聯網技術,2011,1(3):27.

［5］王剛.行業標準暫未出臺產業初期瓶頸初現\.物聯網技術,2011,1(2):27.

［6］梁麗濤,鄭碩,駱晶研,等.民用飛機標準體系構建模型與方案確定\.中國標準化,2010(11):18-22.

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［11］王世彤,邢曉江,李偉華.泛在網絡業務體系架構、標準化及關鍵技術問題\.通信技術與標準,2010(1):44-48.

第6篇：物聯網通信技術的研究方向范文

【關鍵詞】異構網絡 UMA 多網融合 WiFi WLAN

1 引言

隨著移動與固定網絡融合趨勢的進一步發展,UMA技術的實現為我們解決WLAN與移動蜂窩網絡融合這一難題提供了技術保障。UMA(Unlicensed Mobile Access,非授權移動接入)作為3GPP標準的接入技術,支持移動語音與數據從蜂窩網絡到無線局域網的無縫切換。UMA技術標準確立了移動運營商將家庭、辦公室與公共WLAN無縫擴展至其蜂窩網絡的方法。借助UMA技術,運營商可以通過WLAN接入網絡為用戶提供語音和數據服務,顯著提高移動服務的使用效率,同時降低網絡部署成本。目前UMA標準正逐步成熟,不少廠商推出了基于UMA的解決方案和終端設備,歐洲、北美及亞太地區的運營商也開展了運作和測試。UMA為運營商開辟了新的業務途徑,可幫助移動運營商解決室內覆蓋,提高頻譜利用率,有利于固網運營商提高話務量和收入。

2 UMA技術簡介

UMA是一種使用ISM(Industrial Scientific Medical Band)頻段,由英國電信等電信運營商起草的新GSM無線接入方式,旨在使用戶在室內通過IP接入網使用移動網絡資源。UMA借助ISM頻段通信技術將移動終端接入GSM/GPRS核心網,使用GSM/GPRS的各項服務。UMA網絡能夠與現有無線接入網絡GERAN(GSM/EDGE Radio Access Network)共存,互不影響,還能夠通過信息交互,實現移動終端在兩種網絡間的漫游切換。

2.1 UMA網絡體系結構

UMA網絡體系結構如圖1所示:

由于UMA是作為現有2G/3G網絡的擴展而設計的,因此UNC(UMA Network Controller)可以通過A接口或Gb接口與MSC或SGSN連接,保證MS與MSC之間移動性管理(MM)的信息透明傳輸(或MS與SGSN之間邏輯鏈路控制層的信息透明傳輸)。另外,UNC通過Wm接口與AAA服務器連接,完成用戶認證。在UNC與終端間,UMA定義了新的Up接口,用于UNC與終端間的通信。GSM的MM及其上層消息仍在終端和MSC之間透明傳輸,這使得UMA用戶可以獲得原有的GSM/GPRS業務。

2.2 UMA技術原理

UMA的典型應用如圖2所示:

整個UMA網絡由多模終端、WLAN接入點、Internet網絡和UNC組成。UNC是UMA系統的核心,它通過Internet網絡連接到終端接入的WLAN接入點,同時分別通過A接口和Gb接口與蜂窩網絡核心網中的MSC和SGSN相連。UNC的主要功能有:終端和MSC之間語音編碼的轉換;UNC與終端間數據傳輸通道和Gb接口上分組數據流之間的交互;建立到終端的安全隧道,用于相互認證、加密和數據完整性保護;為終端接入UMA網絡提供注冊和系統信息;管理UMA網絡CS和PS業務的承載路徑;支持尋呼、CS切換和PS切換;終端和核心網之間層3消息的透明傳輸等。對核心網而言,UNC與一般的BSC并無不同之處,因此UMA網絡對蜂窩網絡的業務具有非常好的兼容性。

UMA是目前實現蜂窩網絡和WLAN網絡間無縫移動的最成熟和最簡單的方案,它不需要對GERAN/UMTS的核心網進行改動,不影響核心網未來向IMS演進。而且除了WLAN接入,它也支持Femtocell接入,支持固定電話接入(需加配終端適配器),支持PC機通過軟件和帶有SIM卡的適配器接入。

3 UMA技術的優勢

3.1 技術優勢

(1)在體系結構上,UMA技術只是在網絡中引入了UMA控制器,沒有更改原有的蜂窩網絡。這使得運營商可以綜合利用現有蜂窩網絡及本地無線局域網(WLAN)擴展服務領域,降低用戶資費,吸引客戶使投資利益最大化;使從傳統蜂窩網絡獲得GSM和GPRS移動服務的雙模手機可以自動切換到UMA接入點,從而無中斷地檢測到速度最快、成本最經濟的網絡。

(2)不影響原有業務。它能使原有業務在融合的網絡中與在原有網絡中保持一致,較易被用戶接受,可以更好地吸引原網絡客戶使用融合網絡。

(3)在目前頻譜資源有限的情況下,UMA使用免費的ISM頻段,拉開了移動終端大規模利用“最后一公里帶寬”接GSM/GPRS核心網的序幕,使運營商向移動用戶提供話音、VoIP、視頻服務等高帶寬業務成為可能。

(4)UMA作為一種固定-移動一體化解決方案,滿足了家庭及企業用戶對通信便利性及高效性的需求,即通過一臺終端、一個號碼、一張賬單實現傳統的固定-移動業務。尤其是對企業用戶,在有UMA覆蓋的辦公室范圍內,移動通信費用可以大幅度降低,并且不需支付高額的漫游費用,這可降低企業的通信費用支出,縮減成本。

3.2 移動網絡運營商對UMA的技術需求

對移動運營商來講,雖然業務狀況良好,但移動市場已趨于飽和,也出現了業務APRU值下滑的狀況。移動運營商需要擴充領域,因而對UMA技術充滿了期待,具體表現在以下3方面:

(1)移動運營商希望通過較低的成本提高蜂窩網絡覆蓋范圍及系統容量,UMA技術使其避免了在頻譜資源、基站設備等方面的大量投資。

(2)移動運營商將UMA網絡與現有GERAN同時使用,可使得部分用戶通過UMA網絡接入GSM/GPRS核心網使用各項GSM/GPRS服務,能夠緩解GERAN的壓力。并且,UMA容易在室內實施,可用來解決室內覆蓋問題。

(3)目前,IMS系統體系架構是公認的網絡融合發展方向。將來可以支持所有IMS業務的UMA是實現IMS的過渡方案,是運營商向用戶提供FMC(Fixed-Mobile Convergence)業務的第一步,應用UMA解決方案向用戶提供多樣的、低價服務的運營商將會在未來IMS大戰上取得有利地位。

3.3 應用前景

從市場定位看,UMA服務將首先面向實現寬帶接入和WiFi覆蓋的用戶,特別是家庭和SOHO用戶。這一方面因為UMA本身就是一種很理想的室內覆蓋解決方案,另一方面家庭用戶的帶寬較高,WiFi多為家庭獨享,不易發生網絡阻塞,能夠保證話音質量,也不需要考慮復雜的QoS問題。

在實際應用中,2006年以來,歐洲的運營商已經率先開始對UMA技術進行運作和測試。歐洲15個主要國家中,各主要運營商都在進行大量的UMA實驗。作為全業務運營商的德國電信,固網和移動兩個部門聯合進行業務試驗并利用固網的資源提供UMA服務,將其固網方面的客戶挽留住;主要經營固網業務的英國電信則利用自己的固網通過UMA技術來達到收入增長的目標。此外,美國、瑞典、意大利的一些運營商也已經推出了這種基于UMA的業務,如作為移動運營商的美國T-Mobile面向企業用戶開展大規模商用,以求加強2G網絡覆蓋效果。

如圖3所示,對于移動運營商來說,UMA可以提供經濟的室內覆蓋,通過將室內的移動話務從蜂窩網旁路到低成本的WiFi網絡上,可以大幅度節省在移動頻譜上的投資和蜂窩網絡的運營成本,從而可以將授權頻譜和資金運用到更需要擴充容量的區域。同時,借助WiFi網絡,UMA增加了數據業務的帶寬,運營商可以籍此提供更多的流媒體、視頻和互動游戲等增值數據服務。

另外,UMA打破了原有固定與移動運營商的明確界線,為固定與移動的無縫連接提供了新的解決方案。目前,家庭寬帶接入市場大多為固網運營商所運營,UMA的出現和部署也給固定運營商帶來新的契機,UMA服務將帶動更多的用戶升級到寬帶接入方式。在寬帶業務增長的同時,固定運營商還將與移動運營商衍生出更多新型的合作方式和商業模式,例如固定運營商參與未授權頻譜網絡的建設,甚至參與零售或者與移動運營商組成新的商業聯盟,展開合作并實現利潤分成。

4 UMA存在的問題

4.1 射頻共存問題

GSM和WLAN的接收機部分區別很大,通常無法共用一副天線,而當終端在系統間平滑移動時很容易啟動這兩個系統。由于GSM技術非常嚴格的接收機性能要求以及WLAN上非關聯的并行傳輸機制,必須使用共存濾波器來防止GSM連接失真;同時,需要特別注意被選WLAN芯片組與藍牙芯片組之間的共存支持,因為它們使用相同的頻段,必須協調在兩個頻率上發送語音的傳輸過程。

4.2 安全性問題

一旦使用互聯網,用戶就將離開蜂窩網絡這個“安全港灣”,很容易受到那些典型互聯網威脅的干擾,如垃圾郵件、病毒入侵、有害的竊聽和重放、不正確的賬單等等,因此要求為每條消息采取高級加密和指紋識別術。UMA有四種規定的安全框架(AES+SHA-1、3DES+SHA、AES+HMAC、AES+AES XCBC),從用戶角度看,終端必須至少支持其中的一種,而網絡的安全網關(SGW)必須支持全部四種,從而保證UMA的安全使用。

認證是基于專門為UMA開發的第二版互聯網密鑰交換(IKEv2)協議。這樣,終端和服務提供商都需要做大量的開發和集成工作,因而會延遲UMA系統的實際部署進程。IKEv2采用EAP-SIM認證,允許運營商根據通常的GSM SIM認證算法A3和A5實現終端的UMA認證。與此同時,基站需要通過檢查UNC或SGW的身份來驗證UMA網絡。基于此,運營商必須提供存儲在終端中并可有效防止修改的安全證書(基于X.509),這樣,用戶就不能輕易地將UMA終端連接到任意服務提供商,而只能連接到其證書被編程進手機中的服務提供商。

4.3 終端問題

移動接入有特殊的要求,其中之一是使覆蓋距離最大化。對運營商驅動的業務而言,覆蓋區域是最重要的。如果經常并盡量使用UMA而不是GSM的話,可降低運營商的成本,這意味著UMA終端必須支持WLAN的范圍應盡可能擴大。在建筑物頻傳播顯得更為重要,應注意WLAN的接收器靈敏度和發送功率。

較高的音頻質量和服務質量是必要的,因此在WLAN上語音業務的優先級要高于數據業務;同時,低功耗對手機應用來說也特別重要,用戶不希望有其它大功耗的應用影響終端的通話時間。

5 UMA技術展望

UMA解決方案使服務提供商只需一個移動設備、一個用戶界面、一套系統,便可同時處理語音和數據的公共網絡服務,以及將蜂窩網絡和無線局域網(WiFi和藍牙)合并成一套無線網絡來提供服務。UMA解決方案還可以融合蜂窩網絡和任何基于IP的無線接入網絡,例如IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802.20移動寬帶無線接入(MBWA)和超寬帶(UWB)網絡。但是,這種網絡的融合只是一種合并,而非真正意義上的融合。在網絡結構上,它還存在兩條獨立的鏈路:UMA鏈路和傳統蜂窩網絡的鏈路;在鏈路上,還存在兩種獨立的接入點:UMA的AP和蜂窩網的BS;網絡控制器也是兩套獨立的設備:UNC和BSC。

5.1 網絡融合

真正的固網和移動網絡融合發生在網絡的各個層面,包括業務層、控制層、傳送層、接入層等多個層面的融合(如圖4所示),可為用戶提供無縫的融合業務體驗和服務能力,以及可使電信運營商進行客戶群細分基礎上的產品和業務整合工作。

從標準、設備以及應用現狀看,傳送層的融合,即一些基于IP承載網絡的和業務層面的融合方案在技術上已經成熟,因此融合可能最先發生在這些層面;有些接入層的融合方案比較成熟,也有一些商用案例;控制層的融合,即基于IMS的網絡融合,由于在標準、設備、應用等方面都尚未成熟,許多問題還在探討中,因此其作為未來發展的目標,實現將會比其他層面晚。

5.2 終端的融合

目前,智能終端正在逐漸產業化和市場化,從單純的可以提供一定范圍內的無線接入的藍牙手機、藍牙網關以及WiFi終端,擴展到了智能PDA、WiFi/GSM、Bluetooth/GSM雙模終端等;許多終端開始采用開放的操作平臺,可以讓用戶自由下載開放的應用程序并進行裝載。采用多模終端后,用戶可以根據自己的意愿選擇接入合適的網絡(固定或移動網絡),而網絡本身也可以智能地根據用戶的接入方式做出最佳的指令動作。

5.3 業務和服務的融合

業務融合主要由固網和移動網兩者業務層面的融合來實現,與運營商的業務網絡密切相關。業務綁定是目前最容易實施的業務融合手段,也體現了FMC的基本特點。更深層次的業務融合則是通過獨立的核心網絡(呼叫會話控制)和接入網絡,為不同接入類型的用戶提供業務應用。基于業務融合的應用包括一個號碼、VPN、語音信箱、統一消息、會議和流媒體。服務的融合則不僅依靠網絡融合來實現,還需要依靠固網和移動網絡的運營支撐系統的融合來實現。

6 結束語

UMA作為3GPP標準,實現了蜂窩移動通信和WiFi之間融合的接入。對于越來越關注成本的移動運營商而言,UMA提供了一個平衡移動互聯網成本和性能的“杠桿”。UMA可使移動網絡在ISM頻譜中保持現有的服務,無論是基于電路、分組SIP(會話層初始化協議)還是IMS,用戶都可使用多模終端在蜂窩移動通信網絡和WiFi無線網絡之間實現漫游。基于UMA技術,當移動運營商在提供互聯網業務時,可以針對經常在家中或者辦公室等固定場所使用互聯網的用戶,通過從廣域的蜂窩移動通信網切換至WiFi網絡,而以更低的價格提供更好的服務,讓用戶獲得更好的性價比。

LTE時代的到來,讓廣域的移動通信網擁有了不可想象的應用創新機會。而將LTE的廣域應用與室內應用有效互動起來,則會產生實際的業務優勢和經濟效益。減緩廣域網的帶寬壓力,提高移動業務的室內性能,創造新的、區分性的“HomeZone”類業務,這些由UMA所帶來的優勢,對LTE具有的特性而言將更為重要。

參考文獻

[1]李軍. 異構無線網絡融合理論與技術實現[M]. 北京:電子工業出版社,2009.