物聯網與移動網絡協同發展的研究

【摘要】 近年來物聯網的發展一時成為熱點，同時“云計算”、“移動互聯網”等技術也不斷走向成熟。物聯網發展與移動網絡發展緊密聯系在一起，本文主要介紹物聯網與移動網絡協同發展的研究。

【關鍵詞】 物聯網 移動網 全業務運營

物聯網是通過在物品上嵌入電子標簽、條形碼等能夠存儲物體信息的標識，通過無線網絡的方式將其即時信息發送到后臺信息處理系統，而各大信息系統可互聯形成一個龐大的網絡，從而達到對物品進行實施跟蹤、監控等智能化管理的目的。通俗來講物聯網可實現人與物之間的信息溝通。

1.物聯網的體系架構

要構成一個巨大的感知網絡，需要把所有具備信息傳感功能的設備或物體互聯，從而形成一個巨大的傳感器智能網，最終達到全面感知、可靠傳送、智能處理的綜合功能。無線傳感器網絡作為終端感知網絡，與移動通信網絡相結合，將形成物與物，人與人，物與人的互聯網絡。跟據物聯網的形成過程，可分為以下四個部分，分別為傳感層、網絡層、服務層、應用層。

1.1傳感層

傳感器負責聯網信息的采集，是實現對現實世界感知的基礎，是物聯網服務和應用的基礎。傳感器是指那些對被測對象的某一確定的信息具有感受與檢出功能，并按照一定規律轉換成與之對應的有用信號的元器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。

傳感器種類及品種繁多，原理也各式各樣。根據被測量的性質，可分為物理傳感器、化學傳感器和生物傳感器三大類，還可以按照用途、材料、輸出信號類型、制造工藝等方式進行分類。隨著納米技術和微機電系統（MEMS）技術的應用，傳感器尺寸的減小和精度的提高，也大大拓展了傳感器的應用領域。物聯網中的傳感器節點通常由數據采集、數據處理、數據傳輸和電源構成。

近年來，隨著生物科學、信息科學和材料科學的發展，傳感器技術飛速發展。由于微電子技術和微機械加工技術發展，傳感器有向微型化、多功能化，智能化和網絡化方向發展的趨勢。

1.2網絡層

傳感器的網絡通信技術為物聯網數據提供傳送通道，網絡層以無線或有線方式將傳感層采集數據傳到指定地點。網絡層也是和移動網絡緊密聯系的部分。隨著3G、4G無線技術的應用，傳輸帶寬的豐富，加快了物聯網的發展，也是物聯網發展的必要基礎。

目前移動運營商已經部署了覆蓋廣泛的無線和有線網絡。無線網絡包括2G的GPRS、EDGE。3G的WCDMA網絡、TD-SCDMA及CDMA2000，4G的LTE網絡。有線網絡目前有XPON，PTN，IP-RAN，OTN等。無線網絡的連續覆蓋保證了物聯網的接入，有線網絡的覆蓋保證了物聯網數據的高速傳輸。

1.3服務層

物聯網體系中服務層定義為一個統一的業務平臺，由該層向上層的所有應用提供服務。服務層應具備如下特性：（1） 自主自治；（2） 自適應；（3） 智能感知；（4） 安全可信。根據以上特性要求，我們得到的物聯網服務層架構如下圖：

物聯網服務層包括三大部分：業務接入和部署提供、業務管理支撐、業務平臺門戶。

1.3.1業務接入和部署提供

業務引擎層負責提取物聯網中接入網絡和終端的能力，再將這些基本業務能力封裝成為獨立的業務引擎向上層提供標準接口，以便進行二次開發和集成。物聯網中典型的業務引擎包括電信網絡中的基礎數據業務和語音業務，無線傳感網絡提供的數據采集和位置服務等新型業務。

業務適配層根據用戶特性對業務的內容、提供方式以及展現形式進行智能的動態自適應的改變，以匹配用戶在特定時間、特定地點、特定場合、特定身份下的個性化需求。本層由多種智能的控制和決策的能力模塊組成，如數據融合、上下文感知、服務質量管理等。

業務部署層基于部署工具和部署機制，負責建立業務原型、部署業務。為應用提供商的業務軟件或業務邏輯分配基礎能力引擎資源，確保用戶能夠最大限度的享受具體業務提供的服務，同時提供資源管理來幫助運營管理分布網上已部署的各種業務。

1.3.2業務管理支撐

業務管理支撐部分為整個業務平臺的正常運轉提供管理和運維能力。向最終用戶提供業務運營和認證計費管理；向應用提供商提供業務統計管理；向第三方運營支持系統/商業支持系統提供開放接口和供能劃分，以實現不同系統的整合，避免了重復建設。

1.3.3業務平臺門戶

業務平臺門戶是整個平臺面向應用層和物聯網運營商的唯一界面。為應用提供商提供業務信息查看和部署操作界面，為平臺維護人員提供操作維護界面。

1.4 應用層

應用層包含各個領域里的各種應用需求和服務，可對不同的用戶提供個性化服務，如平安城市、遠程醫療、智能交通等。

2.物聯網應用案例

數字家庭是以計算機技術和網絡技術為基礎，包括各類消費電子產品、通信產品、信息家電及智能家居等，通過不同的互連方式進行通信及數據交換，實現家庭網絡中各類電子產品之間的“互聯互通”的一種服務。

數字家庭中有3個組成部分，家庭成員（人），家（包含住宅、家用電器、電腦等），交通工具，物聯網（連接人、家、車的網絡）。

應用1：智能監控，家庭成員可以通過網絡監控住宅中的每個角落和家用電器，并能夠搖控家電的運行，切斷電源，并使用家庭電腦，完成數據傳輸。遙控開門等。需要在家用電器和門禁系統上安裝智能傳感器，家庭成員通過移動終端或計算機通過物聯網觸發智能傳感器，完成操作。通過住宅中已安裝的攝像頭，監控住宅中的畫面。并將家電的全部遙控裝置合并，統一遙控。各種電器不需人員看守，可以智能服務。舉例在用戶下班之前使用移動終端通過運營商網絡觸發住宅中的熱水器，燒水，并放水至浴缸，并通過水位監控和控制，在到家時可以使用。

應用2：交通工具的智能定位，便于家庭成員在需要的情況下了解其他成員的動態位置。

此應用中，用戶僅需要提出應用層服務的個性化定制需求。其他部分由運營商通過個性化定制部署傳感層，通過統一的網絡層、服務層為用戶提供個性化應用的服務。將人、物、網聯系起來。

3.物聯網建設的協同發展

移動公司利用現有的有線和無線傳輸網絡完成物聯網服務層的建設，如通過3G/4G的網絡和有線網絡，構成網絡傳輸層，實現感知信息的上傳以及應用信息的下達，結合移動運營商的業務運營支撐環境，構成物聯網的網絡層。運營商通過建設通一的服務層，通過“云計算”技術，建立一個龐大計算機共享網絡，提供應用服務，即服務層。結合第三章的應用實例，移動公司利用現有的移動網絡，提供短信觸發的功能，利用現有移動網絡的有限傳輸網，小區寬帶，與統一的服務層連接，移動用戶通過現有的無線網絡與服務層對接。完成人、物、網有機結合。

（作者單位：李宜艷，中國移動通信集團設計院有限公司黑龍江分公司 林桂梅，哈爾濱龍運物流園區有限責任公司）