淺談物聯網通信技術的發展及其應用

白新和

【摘要】物聯網是指，按照標準的通信協議，通過信息傳感設備把世界上所有的物品與國際互聯網連接起來，進行信息通信和數據交換，從而實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種能互聯互通互操作的基礎網絡，達到物與物、人與人、人與物之間的通信目的。

【關鍵詞】物聯網；通信技術；發展應用

物聯網是一個非常先進的、綜合性的和復雜的系統。其最終目標是為單個產品建立全球的、開放的標識標準，并實現基于全球網絡連接的信息共享。物聯網主要由六方面組成：EPC編碼、EPC標簽、識讀器、Savant（神經網絡軟件）、對象名解析服務（ObjectNamingService：ONS）和實體標記語言（PhysicalMarkupLanguagePML）。

一、物聯網組成結構及其特點

1、EPC編碼。EPC編碼是物聯網的重要組成部分。它是對實體及實體的相關信息進行代碼化.通過統一并規范化的編碼建立全球通用的信息交換語言。EPC編碼是EAN.UCC在原有全球統一編碼體系基礎上提出的新一代的全球統一標識的編碼體系，是對現行編碼體系的一個補充。EPC編碼有3類7種類型，分別為EPC-64-I、EPC-64-II、EPC-64-III，EPC-96-I、EPC-256-I、EPC-256-II、EPC-256-111。

2、射頻識讀器。在射頻識別系統中，射頻讀寫器是將標簽中的信息讀出，或將標簽所需要存儲的信息寫入標簽的裝置。射頻讀寫器是利用射頻技術讀取標簽信息、或將信息寫入標簽的設備。讀寫器讀出的標簽的信息通過計算機及網絡系統進行管理和信息傳輸。

3、神經網絡軟件（Savant）。每件產品都加上RFID標簽之后，在產品的生產、運輸和銷售過程中，識讀器將不斷收到一連串的產品電子編碼。整個過程中最為重要、同時也是最困難的環節就是傳送和管理這些數據。Auto-ID中心提出一種名叫Savant的軟件中間件技術，相當于該新式網絡的神經系統，負責處理各種不同應用的數據讀取和傳輸。

4、對象名解析服務（ObjectNameService對象名服務，簡稱ONS）.EPC標簽對于一個開放式的、全球性的追蹤物品的網絡需要一些特殊的網絡結構。因為標簽中只存儲了產品電子代碼，計算機還需要一些將產品電子代碼匹配到相應商品信息的方法。這個角色就由對象名稱解析服務擔當，它是一個自動的網絡服務系統。

二、物聯網技術下移動通信技術的應用

（一）3G移動通信技術

3G是在2G移動通信技術基礎上發展而來的第三代移動通信技術，是將無線通信與國際互聯網等多媒體通信結合的新一代移動通信系統，能滿足城市和偏遠地區各種用戶密度條件下和不同速度移動用戶的需求，提供高速高質量的語音、圖像、數據以及多媒體業務。3G提供了速率有三種：高速移動環境下為144kb/s，步行和慢速移動環境下為384kb/s，室內環境內為2Mb/s。工作頻率有三類：①FDD方式時，為2110～2170MHz和1920～1980MHz；②TDD方式時，為2010～2025MHz和1885～1920MHz；③MSS移動衛星通信方式時，為2170～2200MHz和1980～2010MHz。3G的主要標準有歐盟提出的WCDMA，北美提出的CDMA2000，中國提出的TD-CDMA。2007年，WiMAX也被列為3G技術標準之一。

（二）4G移動通信技術

4G是在3G的基礎上發展而來的第四代移動通信技術，是基IP協議的高速蜂窩移動網絡。4G集3G與WLAN于一體，能夠快速傳輸高質量的數據、音頻、視頻和圖像等多媒體業務。相對于3G技術，4G具有如下的特征：①速率高，上傳速率可達20～50Mb/s，下載速率達100Mb/s；②網速高，是3G網速的100倍；③采用了多種智能技術，提高了靈活性和利用率；④兼容傳統的GSM、TDMA和CDMA系統；⑤引入了自適應技術，使得用戶數量增多；⑥支持多媒體業務；⑦采用多種新型技術，如OFDM調制技術、軟件無線電、智能天線、無線接入網等技術，提高了頻譜利用率和通信質量及容量。⑧采用了基于IP的核心網絡結構，實現了多業務系統的無縫覆蓋和網絡結構的自動調節。目前正在廣泛應用的4G技術主要包括LTE和LTE-Advanced。LTE技術是3G技術的演進，采用了正交頻分復用（OFDM）和多輸入多輸出（MIMO）技術，能夠在帶寬20MHz提供上行50Mb/s和下行100Mb/s的峰值速率，相當于3.9G技術，還不是真正意義上的4G技術。LTE-Advanced是LTE的增強版，有TDD和FDD兩種制式，其技術特征是：帶寬100MHz；下行峰值速率1Gb/s，上行峰值速率500Mb/s；下行峰值頻譜效率30bps/Hz，上行峰值頻譜效率達15bps/Hz；有效支持新頻段和大帶寬應用等。2012年，國際電信聯盟（ITU）正式將LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced（802.16m）技術確立為4G國際標準，中國主導制定的TD-LTE-Advanced和FDD-LTE-Advance也被列為了4G國際標準。

（三）5G移動通信技術

5G通信技術是繼4代移動通信技術之后，為了滿足智能終端的快速普及和移動互聯網的高速發展，面向2020年以后人類信息社會需求的新一代移動通信技術。5G基本特征主要有：①數據流量增長1000倍，單位面積吞吐量達到100Gbps/km2以上；②聯網設備數目是4G的100倍，特殊應用時，單位面積內設備數目將達到100萬/km2；③峰值速率至少10Gb/s；④用戶可獲得速率達到10～100Mb/s；⑤時延短，是4G的五分之一到十分之一。

物聯網關鍵技術作為通信網絡延展產物，既能提升通信網絡的運營效率，拓寬通信網絡應用單位，但與此同時也能增加通信網絡的運營壓力。因此，需要用辯證的眼光看待物聯網關鍵技術對通信網絡的影響。不能盲目追求提高通信網絡運營效率而過度應用物聯網關鍵技術，從而增加通信網絡的運營壓力。