浅谈物联网通信技术的发展及其应用

浅谈物联网通信技术的发展及其应用【摘要】物联网是指，按照标准的通信协议，通过信息传感设备把世界上所有的物品与国际互联网连接起来，进行信息通信和数据交换，从而实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种能互联互通互操作的基础网络，达到物与物、人与人、人与物之间的通信目的。【关键词】物联网；通信技术；发展应用物联网是一个非常先进的、综合性的和复杂的系统。其最终目标是为单个产品建立全球的、开放的标识标准，并实现基于全球网络连接的信息共享。物联网主要由六方面组成：EPC编码、EPC标签、识读器、Savant（神经网络软件）、对象名解析服务（ObjectNamingService：ONS）和实体标记语言（PhysicalMarkupLanguagePML）。一、物联网组成结构及其特点1、EPC编码。EPC编码是物联网的重要组成部分。它是对实体及实体的相关信息进行代码化.通过统一并规范化的编码建立全球通用的信息交换语言。EPC编码是EAN.UCC在原有全球统一编码体系基础上提出的新一代的全球统一标识的编码体系，是对现行编码体系的一个补充。EPC编码有3类7种类型，分别为EPC-64-I、EPC-64-II、EPC-64-III，EPC-96-I、EPC-256-I、EPC-256-II、EPC-256-111。2、射频识读器。在射频识别系统中，射频读写器是将标签中的信息读出，或将标签所需要存储的信息写入标签的装置。射频读写器是利用射频技术读取标签信息、或将信息写入标签的设备。读写器读出的标签的信息通过计算机及网络系统进行管理和信息传输。3、神经网络软件（Savant）。每件产品都加上RFID标签之后，在产品的生产、运输和销售过程中，识读器将不断收到一连串的产品电子编码。整个过程中最为重要、同时也是最困难的环节就是传送和管理这些数据。Auto-ID中心提出一种名叫Savant的软件中间件技术，相当于该新式网络的神经系统，负责处理各种不同应用的数据读取和传输。4、对象名解析服务（ObjectNameService对象名服务，简称ONS）.EPC标签对于一个开放式的、全球性的追踪物品的网络需要一些特殊的网络结构。因为标签中只存储了产品电子代码，计算机还需要一些将产品电子代码匹配到相应商品信息的方法。这个角色就由对象名称解析服务担当，它是一个自动的网络服务系统。二、物联网技术下移动通信技术的应用（一）3G移动通信技术3G是在2G移动通信技术基础上发展而来的第三代移动通信技术，是将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统，能满足城市和偏远地区各种用户密度条件下和不同速度移动用户的需求，提供高速高质量的语音、图像、数据以及多媒体业务。3G提供了速率有三种：高速移动环境下为144kb/s，步行和慢速移动环境下为384kb/s，室内环境内为2Mb/s。工作频率有三类：①FDD方式时，为2110～2170MHz和1920～1980MHz；②TDD方式时，为2010～2025MHz和1885～1920MHz；③MSS移动卫星通信方式时，为2170～2200MHz和1980～2010MHz。3G的主要标准有欧盟提出的WCDMA，北美提出的CDMA2000，中国提出的TD-CDMA。2007年，WiMAX也被列为3G技术标准之一。（二）4G移动通信技术4G是在3G的基础上发展而来的第四代移动通信技术，是基IP协议的高速蜂窝移动网络。4G集3G与WLAN于一体，能够快速传输高质量的数据、音频、视频和图像等多媒体业务。相对于3G技术，4G具有如下的特征：①速率高，上传速率可达20～50Mb/s，下载速率达100Mb/s；②网速高，是3G网速的100倍；③采用了多种智能技术，提高了灵活性和利用率；④兼容传统的GSM、TDMA和CDMA系统；⑤引入了自适应技术，使得用户数量增多；⑥支持多媒体业务；⑦采用多种新型技术，如OFDM调制技术、软件无线电、智能天线、无线接入网等技术，提高了频谱利用率和通信质量及容量。⑧采用了基于IP的核心网络结构，实现了多业务系统的无缝覆盖和网络结构的自动调节。目前正在广泛应用的4G技术主要包括LTE和LTE-Advanced。LTE技术是3G技术的演进，采用了正交频分复用（OFDM）和多输入多输出（MIMO）技术，能够在带宽20MHz提供上行50Mb/s和下行100Mb/s的峰值速率，相当于3.9G技术，还不是真正意义上的4G技术。LTE-Advanced是LTE的增强版，有TDD和FDD两种制式，其技术特征是：带宽100MHz；下行峰值速率1Gb/s，上行峰值速率500Mb/s；下行峰值频谱效率30bps/Hz，上行峰值频谱效率达15bps/Hz；有效支持新频段和大带宽应用等。2012年，国际电信联盟（ITU）正式将LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced（802.16m）技术确立为4G国际标准，中国主导制定的TD-LTE-Advanced和FDD-LTE-Advance也被列为了4G国际标准。（三）5G移动通信技术5G通信技术是继4代移动通信技术之后，为了满足智能终端的快速普及和移动互联网的高速发展，面向2020年以后人类信息社??需求的新一代移动通信技术。5G基本特征主要有：①数据流量增长1000倍，单位面积吞吐量达到100Gbps/km2以上；②联网设备数目是4G的100倍，特殊应用时，单位面积内设备数目将达到100万/km2；③峰值速率至少10Gb/s；④用户可获得速率达到10～100Mb/s；⑤时延短，是4G的五分之一到十分之一。物联网关键技术作为通信网络延展产物，既能提升通信网络的运营效率，拓宽通信网络应用单位，但与此同时也能增加通信网络的运营压力。因此，需要用辩证的眼光看待物联网关键技术对通信网络的影响。不能盲目追求提高通信网络运营效率而过度应用物联网关键技术，从而增加通信网络的运营压力。