移动通信在物联网中的研究和应用

赵 娜

抚顺职业技术学院(抚顺 113006)

2008年爆发全球金融危机后，全世界很多国家都在找寻提升经济增长点的办法，于是物联网油然而生，成了各国经济今后发展的重点。2009年8月，我们国家温家宝同志在无锡视察时提出了“感知中国”，并在当年的政府工作报告将其列为重点，现物联网已被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，也成为了业界和学术界的一个研究热点。同时，具有数据通信功能的3G通信网络已经在很多国家普及使用，技术更为先进的LTE移动通信网络也已经开始走向应用，覆盖范围最为广泛的移动通信设备和网络作为信息传输设施，为物联网的实际应用提供了较好的物质基础，本文就对移动通信在物联网中的应用进行研究和探讨。

1 认识物联网

1.1 物联网的基本概念

MIT Auto-ID中心Ashton教授于1999年，在研究RFID时最早提出物联网(Internet of Things)的概念。国际电信联盟(ITU)于2005年发布的同名报告中，又扩充了物联网的概念，，世界上很多个国家都在2008年全球金融危机爆发后提出了自己的物联网发展规划[1]。

对于物联网的概念，现在还没有一个普遍认可的严谨界定，国家不同提法也不同，如亚洲的日本、韩国则称为泛在网，美欧多称为Internet of Things，我国称为物联网。从字面简单地理解，物联网是指物物相联的互联网，是互联网在现实实物世界的延伸。也可以将物联网定义为：物联网是指采用一定的感知手段对实物世界物体的一定信息进行感知，并利用相应的信息网络传输技术将物体互联成网，实现信息的相互和远距离传输，最终实现实物系统一定程度的自我智能管理、以及人们对物品和过程的智能化感知、定位、监控和管理的一种互联网络。

1.2 物联网的基本结构组成

根据以上物联网的定义，可以认为物联网的逻辑结构组成如下图所示：

图1 物联网逻辑结构组成示意图

(1)信息感知和控制部分：信息感知和物品控制部分是物联网的最底层，是物联网中与各种物体直接接触的部分，实际上是由各种不同的传感器和与之相对应的控制器组成。信息感知部分的作用主要是感知物体的有用信息，并以有线或无线的形式将所感知的信息按照规定的格式将信息发送到信息传输网络中；控制部分的主要作用是接受从信息传输网络传来的控制信息，以使物体达到人们所需的状态。

(2)信息传输网络部分。处于物联网的中间层是信息传输网络部分，是由现在的各种信息传输网络组成的，如计算机互联网、局域无线网络，公用移动通信网络等。信息传输网络部分主要是将控制节点和各信息感知互联成网，以实现信息安全管理和信息的传输管理，同时将相应的信息资源提供给上层信息应用部分。

(3)信息应用部分。处于物联网的最高层次是信息应用部分，由系统和各种应用程序组成，主要的作用是提供对联网物体的监控、定位以及管理功能。由于各种被物联网采集的信息是大量的，因此物联网为了实现数据信息的管理和应用，必须采用云计算、数据挖掘等技术。人们和物联网的相互接口是由信息的应用部分构成的，相关人员查看所需物品的信息，并对所需物品进行定位或监控命令，都是通过这部分完成的。

1.3 物联网的主要特征

(1)信息传输的更安全和网络的更可靠

由于物联网所连接的都是具有私有属性的物品，因此物联网中所传输的往往也是具有私有性质的相关信息，为了让网中的信息不能被非法获取，所以必须保证物品信息使用和传输的安全性。同时，实现人们对相关物品的远程监控是物联网组网的目的，因此必须提供一个高度可靠的物联网网络，用来保证人们可以随时获取所需物品的信息和实现对物品的相关控制。

(2)更加广泛的连接对象

现在，人是的互联网连接的主要对象，互联网连接主要提供人和人之间的信息交流。而物联网连接则不然，它的对象不仅是人，更包括了各种各样的物品，将实现物-物、人-物之间的信息联网。由于现实世界中物品的数量要远远高于人的数量，因此物联网就具备了海量信息节点的移动性和广泛性的特征。

2 移动通信在物联网中的应用

由于物联网信息节点的移动性和广泛性，就决定了物联网的主要联网技术是各种无线通信技术。同时随着3G移动通信技术的不断普及和发展，现代移动通信网络的数据通信功能更加强大，4G移动通信网络支持的应用业务范围也更加广泛。因此，物联网实现的物质基础必将取决于现代移动通信技术，所以移动通信技术必将在物联网中的组网过程中得到广泛应用。

2.1 主要方式

移动通信系统一般由三部分组成，它们是移动终端、传输网络和网络管理维护等部分，因此移动通信在物联网的应用主要包括以下几个部分：

(1)物联网中移动通信终端的应用。

在移动通信系统中，作为信息接入的终端设备就是移动终端，它是随网络信息节点移动而移动的，并且可以实现网络之间和信息节点随时、随地通信。对比物联网节点信息感知终端和移动通信终端的工作方式和功能可知，完全可以将移动通信终端作为物联网信息节点终端的通信部件而广泛推广和使用。

(2)物联网中移动通信传输网络的应用。

在移动通信系统中，主要实现各移动节点的相互连接和信息的远程传输的就是传输网络，而在物联网中的信息传输网络也具有相类似的功能。因此，物联网的信息传输网络完全可以使用现有的移动通信系统的信息传输网络，并且也可以将物联网承载在现有的移动通信网络之上。

(3)物联网中移动通信网络管理平台的应用。

在移动通信系统中，网络管理维护平台主要用来实现对网络设备、性能、用户及业务的维护和管理，以确保网络系统的可靠运行。在物联网中，同样需要相应的管理维护平台以完成物联网相关的管理维护功能，以确保信息的安全和可靠传输。因此，移动通信网络管理维护的相关思想和组织架构完全可以应用到物联网的网络管理和维护中去。

2.2 主要改进

由于物联网和移动通信网络的功能相近、结构类似， 所以在物联网中可以广泛应用移动通信系统。但是现在的移动通信系统还是主要以语音通信设计为主，虽然3G及后继的移动通信系统增强了系统的数据通信功能，但是在物联网上，仍然不能将现有的移动通信系统直接使用，而根据物联网的使用特点必须加以改进，主要包括以下几个部分：

(1)改进移动终端

现在的移动通信终端除了数据或语音的通信功能外，并不具有物品的控制和信息的感知功能，因此在物联网的节点设备中不能直接使用。但在移动通信终端中可以通过增加相应的传感器和控制元件，或者为物联网中现有的控制器和传感器增加移动通信功能，对移动终端加以改进，从而实现物联网信息终端和移动通信终端的融合。

(2)改进网络管理

在现在的移动通信网络管理中，用户管理、业务管理和信息传输管理都还不能完全达到物联网的使用要求，所以必须加以改进。首先，正如前面所述，物联网的用户不仅包括人，还包括数量繁多的物品，并且物品的信息发送和接收与传统的用户有着不一样的特点。因此必须改进现有的用户管理方式，其中包括为了增加用户容量可以采用新的用户标示手段，此手段还可以区分人员用户和物品用户的不同，用以提高网络的运行效率。其次，因为物联网对信息传输的可靠性和安全性要求都非常高，所以就要求对现在的移动通信网络中信息传输的管理方式加以改进，以提高其可靠性和安全性。最后，作为物联网的用户，要求不断开发新的业务，并且要对物联网的新业务进行高效的管理。

2.3 现状与展望

如前所述，作为覆盖地域广泛的移动通信网络系统，它为人们提供了随时、随地的信息联网传输的方便手段，物联网则为人们提供了对实物世界进行更加智能化管理的方便，将移动通信应用于物联网中的信息接入和传输、让物联网和移动通信网络有机地完美融合，既能为移动通信网络拓宽应用业务范围，又能极大地促进物联网的普及应用。

事实上，现在的移动运营商已经将移动通信技术和系统应用到物联网之中，并且在现有的移动通信网络中已经开展了多种多样的物联网业务：如现在各运营商利用移动通信网络开展的物流行业基于移动通信网络的车辆/货物智能管理系统、移动支付业务、以及汽车制造商与运营商合作推出的基于移动通信系统的车载信息网络等，这些都是移动通信应用到物联网的实例。

虽然我们看到了一些物联网和移动通信融合的应用实例，但是它们都属于一些特定行业，还远没有

应用到人们的日常生活之中。原因主要在于两个方面：一是对市场的规范和引导的统一标准的缺乏，这是物联网和移动通信大规模融合应用最需要解决的问题。二是缺乏研究开发能够吸引大众的具体业务，同3G的发展普及相类似，影响移动通信大规模应用于物联网的另一个主要因素是缺乏有足够吸引力的具体应用业务。我们相信，解决上述两方面的问题之后，物联网和移动通信的融合应用必会得到迅速的普及和发展。

3 结语

物联网已经被世界多个国家看作是今后一个主要的经济增长点，也成为学术界和业界研究的热点。现代移动通信系统具有能够实现接入方便和地域的无缝覆盖等两大优势，与此同时还在不断增强其数据通信能力。这一切都将现代移动通信的相关技术和系统充分应用到物联网的建设中，使两者紧密融合，必将促进物联网的快速普及和应用。

[1]宋俊德.浅谈物联网的现状和未来[J].移动通信,2010,(15):8～10.

[2]Luigi Atzori,Antonio Iera,Giacomo Morabito.The Internet of Things:A survey[J].ComputerNetworks,2010,54(15):2787～2805.

[3]俞春俊,丘红桐,张雷元.物联网技术在智能交通管理中的应用展望[J].公安交通科技窗,2010,(2):25～28.

[4]宁祥峰,张春业.基于LTE系统的物联网架构的研究与设计[J].计算机应用,2010,30(增1):6～9,39.

[5]Jianhua Wang,Yongsheng Song,Yan Yu,Jun Zhang.Internet of Things in College Application Prospects[J].International Conference on Electronics and Information Engineering,2010,(2):545～547.

[6]杨永志,高建华.试论物联网及其在我国的科学发展.中国流通经济,2010,(2):46～49.

[7]Darianian,M.Michael,M.P.Smart Home Mobile RFID-Based Internet-of-Things Systems and Services[J]. International Conference on Advanced Computer Theory and Engineering，

Phuket island,2008,(22):116～120.