移動通信在物聯網中的研究和應用

趙 娜

撫順職業技術學院(撫順 113006)

2008年爆發全球金融危機后，全世界很多國家都在找尋提升經濟增長點的辦法，于是物聯網油然而生，成了各國經濟今后發展的重點。2009年8月，我們國家溫家寶同志在無錫視察時提出了“感知中國”，并在當年的政府工作報告將其列為重點，現物聯網已被正式列為國家五大新興戰略性產業之一，也成為了業界和學術界的一個研究熱點。同時，具有數據通信功能的3G通信網絡已經在很多國家普及使用，技術更為先進的LTE移動通信網絡也已經開始走向應用，覆蓋范圍最為廣泛的移動通信設備和網絡作為信息傳輸設施，為物聯網的實際應用提供了較好的物質基礎，本文就對移動通信在物聯網中的應用進行研究和探討。

1 認識物聯網

1.1 物聯網的基本概念

MIT Auto-ID中心Ashton教授于1999年，在研究RFID時最早提出物聯網(Internet of Things)的概念。國際電信聯盟(ITU)于2005年發布的同名報告中，又擴充了物聯網的概念，，世界上很多個國家都在2008年全球金融危機爆發后提出了自己的物聯網發展規劃[1]。

對于物聯網的概念，現在還沒有一個普遍認可的嚴謹界定，國家不同提法也不同，如亞洲的日本、韓國則稱為泛在網，美歐多稱為Internet of Things，我國稱為物聯網。從字面簡單地理解，物聯網是指物物相聯的互聯網，是互聯網在現實實物世界的延伸。也可以將物聯網定義為：物聯網是指采用一定的感知手段對實物世界物體的一定信息進行感知，并利用相應的信息網絡傳輸技術將物體互聯成網，實現信息的相互和遠距離傳輸，最終實現實物系統一定程度的自我智能管理、以及人們對物品和過程的智能化感知、定位、監控和管理的一種互聯網絡。

1.2 物聯網的基本結構組成

根據以上物聯網的定義，可以認為物聯網的邏輯結構組成如下圖所示：

圖1 物聯網邏輯結構組成示意圖

(1)信息感知和控制部分：信息感知和物品控制部分是物聯網的最底層，是物聯網中與各種物體直接接觸的部分，實際上是由各種不同的傳感器和與之相對應的控制器組成。信息感知部分的作用主要是感知物體的有用信息，并以有線或無線的形式將所感知的信息按照規定的格式將信息發送到信息傳輸網絡中；控制部分的主要作用是接受從信息傳輸網絡傳來的控制信息，以使物體達到人們所需的狀態。

(2)信息傳輸網絡部分。處于物聯網的中間層是信息傳輸網絡部分，是由現在的各種信息傳輸網絡組成的，如計算機互聯網、局域無線網絡，公用移動通信網絡等。信息傳輸網絡部分主要是將控制節點和各信息感知互聯成網，以實現信息安全管理和信息的傳輸管理，同時將相應的信息資源提供給上層信息應用部分。

(3)信息應用部分。處于物聯網的最高層次是信息應用部分，由系統和各種應用程序組成，主要的作用是提供對聯網物體的監控、定位以及管理功能。由于各種被物聯網采集的信息是大量的，因此物聯網為了實現數據信息的管理和應用，必須采用云計算、數據挖掘等技術。人們和物聯網的相互接口是由信息的應用部分構成的，相關人員查看所需物品的信息，并對所需物品進行定位或監控命令，都是通過這部分完成的。

1.3 物聯網的主要特征

(1)信息傳輸的更安全和網絡的更可靠

由于物聯網所連接的都是具有私有屬性的物品，因此物聯網中所傳輸的往往也是具有私有性質的相關信息，為了讓網中的信息不能被非法獲取，所以必須保證物品信息使用和傳輸的安全性。同時，實現人們對相關物品的遠程監控是物聯網組網的目的，因此必須提供一個高度可靠的物聯網網絡，用來保證人們可以隨時獲取所需物品的信息和實現對物品的相關控制。

(2)更加廣泛的連接對象

現在，人是的互聯網連接的主要對象，互聯網連接主要提供人和人之間的信息交流。而物聯網連接則不然，它的對象不僅是人，更包括了各種各樣的物品，將實現物-物、人-物之間的信息聯網。由于現實世界中物品的數量要遠遠高于人的數量，因此物聯網就具備了海量信息節點的移動性和廣泛性的特征。

2 移動通信在物聯網中的應用

由于物聯網信息節點的移動性和廣泛性，就決定了物聯網的主要聯網技術是各種無線通信技術。同時隨著3G移動通信技術的不斷普及和發展，現代移動通信網絡的數據通信功能更加強大，4G移動通信網絡支持的應用業務范圍也更加廣泛。因此，物聯網實現的物質基礎必將取決于現代移動通信技術，所以移動通信技術必將在物聯網中的組網過程中得到廣泛應用。

2.1 主要方式

移動通信系統一般由三部分組成，它們是移動終端、傳輸網絡和網絡管理維護等部分，因此移動通信在物聯網的應用主要包括以下幾個部分：

(1)物聯網中移動通信終端的應用。

在移動通信系統中，作為信息接入的終端設備就是移動終端，它是隨網絡信息節點移動而移動的，并且可以實現網絡之間和信息節點隨時、隨地通信。對比物聯網節點信息感知終端和移動通信終端的工作方式和功能可知，完全可以將移動通信終端作為物聯網信息節點終端的通信部件而廣泛推廣和使用。

(2)物聯網中移動通信傳輸網絡的應用。

在移動通信系統中，主要實現各移動節點的相互連接和信息的遠程傳輸的就是傳輸網絡，而在物聯網中的信息傳輸網絡也具有相類似的功能。因此，物聯網的信息傳輸網絡完全可以使用現有的移動通信系統的信息傳輸網絡，并且也可以將物聯網承載在現有的移動通信網絡之上。

(3)物聯網中移動通信網絡管理平臺的應用。

在移動通信系統中，網絡管理維護平臺主要用來實現對網絡設備、性能、用戶及業務的維護和管理，以確保網絡系統的可靠運行。在物聯網中，同樣需要相應的管理維護平臺以完成物聯網相關的管理維護功能，以確保信息的安全和可靠傳輸。因此，移動通信網絡管理維護的相關思想和組織架構完全可以應用到物聯網的網絡管理和維護中去。

2.2 主要改進

由于物聯網和移動通信網絡的功能相近、結構類似， 所以在物聯網中可以廣泛應用移動通信系統。但是現在的移動通信系統還是主要以語音通信設計為主，雖然3G及后繼的移動通信系統增強了系統的數據通信功能，但是在物聯網上，仍然不能將現有的移動通信系統直接使用，而根據物聯網的使用特點必須加以改進，主要包括以下幾個部分：

(1)改進移動終端

現在的移動通信終端除了數據或語音的通信功能外，并不具有物品的控制和信息的感知功能，因此在物聯網的節點設備中不能直接使用。但在移動通信終端中可以通過增加相應的傳感器和控制元件，或者為物聯網中現有的控制器和傳感器增加移動通信功能，對移動終端加以改進，從而實現物聯網信息終端和移動通信終端的融合。

(2)改進網絡管理

在現在的移動通信網絡管理中，用戶管理、業務管理和信息傳輸管理都還不能完全達到物聯網的使用要求，所以必須加以改進。首先，正如前面所述，物聯網的用戶不僅包括人，還包括數量繁多的物品，并且物品的信息發送和接收與傳統的用戶有著不一樣的特點。因此必須改進現有的用戶管理方式，其中包括為了增加用戶容量可以采用新的用戶標示手段，此手段還可以區分人員用戶和物品用戶的不同，用以提高網絡的運行效率。其次，因為物聯網對信息傳輸的可靠性和安全性要求都非常高，所以就要求對現在的移動通信網絡中信息傳輸的管理方式加以改進，以提高其可靠性和安全性。最后，作為物聯網的用戶，要求不斷開發新的業務，并且要對物聯網的新業務進行高效的管理。

2.3 現狀與展望

如前所述，作為覆蓋地域廣泛的移動通信網絡系統，它為人們提供了隨時、隨地的信息聯網傳輸的方便手段，物聯網則為人們提供了對實物世界進行更加智能化管理的方便，將移動通信應用于物聯網中的信息接入和傳輸、讓物聯網和移動通信網絡有機地完美融合，既能為移動通信網絡拓寬應用業務范圍，又能極大地促進物聯網的普及應用。

事實上，現在的移動運營商已經將移動通信技術和系統應用到物聯網之中，并且在現有的移動通信網絡中已經開展了多種多樣的物聯網業務：如現在各運營商利用移動通信網絡開展的物流行業基于移動通信網絡的車輛/貨物智能管理系統、移動支付業務、以及汽車制造商與運營商合作推出的基于移動通信系統的車載信息網絡等，這些都是移動通信應用到物聯網的實例。

雖然我們看到了一些物聯網和移動通信融合的應用實例，但是它們都屬于一些特定行業，還遠沒有

應用到人們的日常生活之中。原因主要在于兩個方面：一是對市場的規范和引導的統一標準的缺乏，這是物聯網和移動通信大規模融合應用最需要解決的問題。二是缺乏研究開發能夠吸引大眾的具體業務，同3G的發展普及相類似，影響移動通信大規模應用于物聯網的另一個主要因素是缺乏有足夠吸引力的具體應用業務。我們相信，解決上述兩方面的問題之后，物聯網和移動通信的融合應用必會得到迅速的普及和發展。

3 結語

物聯網已經被世界多個國家看作是今后一個主要的經濟增長點，也成為學術界和業界研究的熱點。現代移動通信系統具有能夠實現接入方便和地域的無縫覆蓋等兩大優勢，與此同時還在不斷增強其數據通信能力。這一切都將現代移動通信的相關技術和系統充分應用到物聯網的建設中，使兩者緊密融合，必將促進物聯網的快速普及和應用。

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