發(fā)布時間：2023-10-13 09:37:46
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
隨著計算機軟件開發(fā)技術(shù)的不斷進步，開發(fā)出功能全面的手機操作系統(tǒng)，手機也愈發(fā)的智能化，傳統(tǒng)的僅僅能接入互聯(lián)網(wǎng)的移動通信服務(wù)已經(jīng)不能滿足人們的需求了。因而，推出將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與移動通信技術(shù)相結(jié)合的新型服務(wù)成為了移動公司科研部門需要去研究的工作。
1 物聯(lián)網(wǎng)定義、組成結(jié)構(gòu)及其特點概述
將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于萬物，是對物聯(lián)網(wǎng)最直接的表述。物聯(lián)網(wǎng)的英文全稱是Internet of Things，是指將無處不在的終端設(shè)備和應(yīng)用設(shè)施，例如具有智能化能力的傳感器、移動終端設(shè)備、工業(yè)工程系統(tǒng)、電子數(shù)控系統(tǒng)、家庭數(shù)字智能設(shè)備等， 與周圍安裝有無線終端接收設(shè)備的個人與車輛等等連接，通過各種無線或有線發(fā)射接收技術(shù)，在長距離或短距離的通訊上，實現(xiàn)不同類型的網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)互通效果。在各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，采用保障終端設(shè)備信息安全的機制，為各聯(lián)接終端提供安全可控甚至是具有個性化的實時在線監(jiān)測、定位搜索、報警聯(lián)動、調(diào)度指揮等管理方式和服務(wù)功能，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對“萬物”的“高效便捷、節(jié)能環(huán)保、安全放心”的“管理、防控、經(jīng)營”一體化功能。
構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的框架部分由3部分組成，它們分別是：控制整個物聯(lián)網(wǎng)的核心能力，讓物聯(lián)網(wǎng)具有感知能力的感知層，感知層反應(yīng)著物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)含量，是開發(fā)部門追求進步的重要一層；接下來就是以移動通信網(wǎng)絡(luò)為根本，技術(shù)最為成熟，各方面都是最全面的，只有經(jīng)過小部分完善的網(wǎng)絡(luò)層；最后一層是應(yīng)用層，面對的是移動終端的用戶，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將企業(yè)的信息展現(xiàn)到終端用戶面前，為終端用戶提供全面高效的服務(wù)方案，整個物聯(lián)網(wǎng)具有著融合企業(yè)信息、提供資源開發(fā)利用、保障信息安全的開發(fā)能力。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要包括有：支撐服務(wù)運營的系統(tǒng)、虛擬空間中的傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、終端業(yè)務(wù)服務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)、作為連接基礎(chǔ)的無線通信網(wǎng)系統(tǒng)等組成。
過去的互聯(lián)網(wǎng)是基于計算機技術(shù)而開發(fā)出來的信息技術(shù)，現(xiàn)今的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所取用的核心部分依然是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)只是對互聯(lián)網(wǎng)所能實現(xiàn)的功能進行擴展和延伸，達到物體與物體的連接。由于物理材料、物理技術(shù)的升級，通過光感技術(shù)、紅外技術(shù)、等等，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能快捷的使兩種不同的行業(yè)產(chǎn)生聯(lián)系，使得像超市、護膚品專賣店等這類實體經(jīng)營店也能通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)產(chǎn)進行交流?？偟膩碇v結(jié)合力物聯(lián)網(wǎng)的移動通信有以下幾個方面的特點。
1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)的對象更廣
過去的移動互聯(lián)網(wǎng)由于技術(shù)條件的限制，服務(wù)對象局限于移動終端，沒有將這些對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求高的大量的實體類的客戶端納入網(wǎng)絡(luò)空間去，服務(wù)效應(yīng)明顯低下了很多，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入剛好滿足了這類對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求高客戶群體，方便了實體類的客戶端對人們的快捷服務(wù)，填補了之前服務(wù)所達不到的空缺部分，擴大了通信公司服務(wù)的范圍。
1.2 物聯(lián)網(wǎng)縮短了服務(wù)的反應(yīng)時間
以往人們需要社會設(shè)施服務(wù)的時候，需要很長一段時間才能得到。物聯(lián)網(wǎng)則徹底縮短了人們申請服務(wù)的反應(yīng)時間，需求人群只要通過物聯(lián)網(wǎng)或者使用物聯(lián)網(wǎng)上提供此類服務(wù)的APP一個簡單的需求信息，能提供該類服務(wù)的從業(yè)人員在接到需求信息之后就能快速反應(yīng)，到達需求人群身邊解決所遇到問題或是提供需要的服務(wù)，經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)的提速，使得生活變得更簡單方便了。
1.3 物聯(lián)網(wǎng)個人信息保護更高
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在保護用戶個人信息發(fā)面已經(jīng)有了經(jīng)驗，再加上新的加密解密技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)對用戶信息保護的能力更加提升了一個環(huán)節(jié)，物聯(lián)網(wǎng)保護信息的能力更高。
2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下移動通信技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展探究
我國通信行業(yè)經(jīng)過了互聯(lián)網(wǎng)時代的升級，有了長足的進步，但物聯(lián)網(wǎng)是一種新的技術(shù)，未來的上限需要經(jīng)過不斷的探索才能確定，因而筆者提出以下幾點建議。
2.1 加快物聯(lián)網(wǎng)與移動通信技術(shù)的結(jié)合進程
每一項新技術(shù)的出現(xiàn)到為大眾帶來福利都是需要一個時間發(fā)展的過程來完成的，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的擴展，有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運作所打下的經(jīng)驗基礎(chǔ)。因此，物聯(lián)網(wǎng)與移動通信技術(shù)的結(jié)合進程要加快。移動物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，為用戶生活創(chuàng)造便利，更為移動通信行業(yè)開展出新的業(yè)務(wù)創(chuàng)造出前提和準(zhǔn)備。通信公司要發(fā)掘通信領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)優(yōu)勢，充分運用終端平臺的高度智能特性，開發(fā)出便捷服務(wù)于廣大群眾同時又支持這類智能平臺的APP軟件，使廣大群眾能充分體驗到物聯(lián)網(wǎng)對改變生活、服務(wù)生活的優(yōu)勢。通信公司要注意到的是，公司要通過電話調(diào)查、問卷調(diào)查，等等方式來獲取廣大用戶對公司所開展的這些服務(wù)的感受、看法，了解帶終端使用者對需求，這樣技術(shù)開發(fā)部門才能開發(fā)出符合用戶需要的應(yīng)用軟件。
2.2 增強網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管力度，打擊網(wǎng)絡(luò)違法行為
網(wǎng)絡(luò)科技的不斷進步，各種各樣的犯罪分子也趁機利用網(wǎng)絡(luò)的力量來實施各種違法犯罪行為，各種層出不窮的電信電話詐騙，欺騙老年人，套取老年人的個人信息，給老年人的晚年生活帶來了不快。因而，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的移動通信技術(shù)要不斷的提升網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管力度，協(xié)助警方打擊這些通過網(wǎng)絡(luò)來違法犯罪的行為。同時在用戶信息保密上也要加強管理，很多帶有騷擾性質(zhì)的電話就是因為通信行業(yè)對用戶信息的保管不利，被一些黑客盜取了數(shù)據(jù)庫內(nèi)客戶的信息資料，不斷的向被盜信息的客戶打騷擾電話，影響日常生活，這都是物聯(lián)網(wǎng)管理要注意的地方。
[關(guān)鍵詞]車聯(lián)網(wǎng);專用短程通信（DSRC）;LTE-advanced
中圖分類號：TN925 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0209-01
0 引言
車聯(lián)網(wǎng)作為有一種有巨大發(fā)展的新興網(wǎng)絡(luò)，是未來智能交通系統(tǒng)的主要載體。車聯(lián)網(wǎng)可以全程監(jiān)控每輛車和每條道路，進而改善交通效率，提高交通安全，提供更加愉悅的乘車體驗。車聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)需要車輛之間頻繁及時可靠的信息交互，因此選定合適的無線通信技術(shù)則顯得極為重要。用于支持車輛網(wǎng)通信的無線通信技術(shù)可以涵蓋現(xiàn)有的任何無線通信技術(shù)，如2G，3G，衛(wèi)星，紅外，5GHZ微波，移動無線寬帶技術(shù)等。
1 車聯(lián)網(wǎng)概述
車聯(lián)網(wǎng)（Vehicle Ad Hoc Networks，VANET）是移動自組織通信網(wǎng)絡(luò)的一種特例，是一種自組織、結(jié)構(gòu)開放的車間通信網(wǎng)絡(luò)，主要是由車載單元（On-board units，OBUs）和路邊單元（Roadside units，RSUs）組成。VANET運用車載傳感器和GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，通過無線通信技術(shù)、信息采集和傳輸技術(shù)將車輛工具交通基礎(chǔ)設(shè)施、交通管理人員有機結(jié)合起來，形成智能化新型移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)移動通信，信息管理，增值服務(wù)的綜合應(yīng)用，提高道路交通效率與駕駛安全性、舒適性，滿足用戶在車載環(huán)境中的服務(wù)質(zhì)量和娛樂需求。
VANET主要的特點是節(jié)點移動具有規(guī)律性，即車輛沿著既有的道路行駛，運動路徑受到道路分布的限制，有明顯的規(guī)律性，可以基于路徑規(guī)劃或地圖等信息進行預(yù)測;網(wǎng)絡(luò)拓撲受限，車輛移動速度快，VANET的拓撲始終處于頻繁的變化中，網(wǎng)絡(luò)的連通性也會不斷發(fā)生變化，網(wǎng)絡(luò)連接難以維持;消息傳播具有方向性，受地理位置的限制，VANET的數(shù)據(jù)通信往往與地理位置有關(guān)，有一定的方向性。
2 車聯(lián)網(wǎng)的通信技術(shù)
車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)主要依賴兩種技術(shù)：短距離無線通信和遠距離的移動通信。前者主要是RFID和WIFI等短距離通信技術(shù)，專門針對車輛運動特性和時延敏感特性制定，在車輛密度適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下可以提供可靠的安全信息傳輸服務(wù)，可以通過無線射頻設(shè)備感知識別對象目標(biāo)，并獲取數(shù)據(jù)。而后者主要是GPRS、3G、LIE、4G等移動通信技術(shù)。隨著大數(shù)據(jù)、云計算、無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，為車聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的具體服務(wù)應(yīng)用提供了堅實的網(wǎng)絡(luò)支撐。
3.1專用短程通信（DSRC）
專用短程通信（Dedicated short range communications， DSRC）技術(shù)是針對于智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域（ITS）中，車輛和道路基礎(chǔ)設(shè)施間的信息交換而開發(fā)的一種適用于短距離的快速移動的目標(biāo)識別技術(shù)。它可以提供高速的無線通信服務(wù)，并且能保持傳輸延時短和系統(tǒng)的可靠性。其在延遲、移動性、通信距離方面有著無可替代的優(yōu)勢，特別適用于車輛安全應(yīng)用。目前全球范圍內(nèi)的大多車路協(xié)同項目的研究，均采用DSRC技術(shù)建立車輛網(wǎng)絡(luò)。
DSRC是基于IEEE制定和完善的WAVE/802.11p協(xié)議族。IEEE 802.11p具有易部署、成本低、技術(shù)成熟及ad-hoc模式下支持V2V通信的優(yōu)勢。其定義了汽車與其它實體進行無線通信的物理層與MAC層，在這個標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議之上是IEEE 1609，其定義了MAC層一直到應(yīng)用層的通信協(xié)議棧。DSRC可以在車輛數(shù)量不是很多的情況下，完成交通管理通信服務(wù)。然而，該技術(shù)在車輛密度比較大的場景中，不能保證安全信息可靠及時的傳輸，有時也會引起廣播風(fēng)暴、無法保證QoS等問題。此外，由于其有限的覆蓋范圍及缺乏像蜂窩網(wǎng)一樣無處不在的路邊設(shè)備，IEEE 802.11p只能提供間歇性和短暫性的V2I鏈接。這便引發(fā)了對LTE-advanced作為車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)的研究。
3.2 LTE-advanced
隨著移動通信應(yīng)用的不斷發(fā)展，人們對網(wǎng)絡(luò)容量、帶寬和速率提出了更高要求，為了滿足不斷增長的需求，3GPP提出并制定LTE-advanced標(biāo)準(zhǔn)。LTE-advanced技術(shù)采用了載波聚合、上下行多天線增強、多點協(xié)作傳輸、中繼等關(guān)鍵技術(shù)，極大優(yōu)化了系統(tǒng)容量，提高網(wǎng)絡(luò)峰值速率、頻譜效率和傳輸時延等關(guān)鍵性能，同時也提高整個網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)效率。這使得LTE-advanced系統(tǒng)成為未來無線通信發(fā)展的潮流。
LTE-advanced標(biāo)準(zhǔn)的上、下行峰值速率分別可以達到500Mbps和1Gbps，可以支持大量終端同時接入并提供服務(wù)，還可以提供高密度、可管理的通信，支持保障。此外，3GPPLTE/LTE-advanced還引入了一些新的技術(shù)特性，包括多媒體廣播多播業(yè)務(wù)MBMS，機器類通信語言MTC，D2D等，這些都將為實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)通信提供思路和技術(shù)手段。MBMS是一個重要特性，是為了實現(xiàn)從數(shù)據(jù)源向特定范圍內(nèi)多個用戶同時傳送數(shù)據(jù)的一種點到多點的業(yè)務(wù)，可以共享網(wǎng)絡(luò)資源，提高資源利用率，實現(xiàn)以較少的資源為大量具有相同需求的用戶同時提供業(yè)務(wù);MTC是3GPP中對M2M的別稱，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一些適用于車聯(lián)網(wǎng)通信的特性，如小數(shù)據(jù)量傳輸，組優(yōu)化，優(yōu)先警示等。在一些場景中和車聯(lián)網(wǎng)通信具有相似性，如短時間內(nèi)大量終端同時接入需求，高頻次小數(shù)據(jù)通信等。在更高的數(shù)據(jù)信道帶寬之外，針對車聯(lián)網(wǎng)通信，移動通信網(wǎng)絡(luò)的改進目標(biāo)主要針對大量終端的接入以及時延敏感的小數(shù)據(jù)應(yīng)用所需要的QoS保證需求。MTC中基于組的通信機制可以有效減小eNodeB接入信道的阻塞，并減小信令開銷。這些特征都為移動通信技術(shù)支持車聯(lián)網(wǎng)通信提供了更可靠的保證。Device-to- Device（D2D）是LTE-advanced網(wǎng)絡(luò)中的一種端到端通信技術(shù)，是通過重用宏蜂窩用戶資源來實現(xiàn)的。D2D技術(shù)支持小區(qū)用戶之間直接進行通信，通過重用網(wǎng)絡(luò)頻帶資源帶來很多優(yōu)點，可以增加LTE-advanced的頻譜利用效率，有效改善無線通信系統(tǒng)頻譜資源匱乏的問題，并且可以降低終端發(fā)射功率，節(jié)能降耗，減小小區(qū)負載并保證QoS提供新的服務(wù)。在一些場景中和車聯(lián)網(wǎng)通信具有相似性。因此，LTE-advanced技術(shù)的不斷發(fā)展和新特性的不斷引入為移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)支持車聯(lián)網(wǎng)提供了無限可能。
4 結(jié)語
IEEE WAVE/802.11p是目前支持車聯(lián)網(wǎng)通信的主要通信協(xié)議，但在車輛密度較大的場景中，該協(xié)議族不能保證安全信息的及時可靠送達。因此，我們探討了新一代移動通信網(wǎng)絡(luò)LTE-advanced系統(tǒng)所具有的一系列關(guān)鍵技術(shù)和新特性，如MTC，MBMS和D2D和技術(shù)，這些新技術(shù)擁有支持車聯(lián)網(wǎng)通信的巨大潛力。
隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的不斷壯大，接入網(wǎng)絡(luò)的車輛節(jié)點和路邊單元節(jié)點也越來越多，引入的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多種多樣，將形成不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)共存的局面，影響車聯(lián)網(wǎng)內(nèi)各子網(wǎng)絡(luò)之間的信息共享和數(shù)據(jù)互聯(lián)，需要車聯(lián)網(wǎng)在不同的應(yīng)用場景下匹配到相應(yīng)的通信技術(shù)，將LTE-advanced技術(shù)與DSRC技術(shù)結(jié)合可以實現(xiàn)車輛識別，車間通信，車路通信，車輛道路信息的傳輸和共享，搭建車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧Ⅲw化模式，構(gòu)建一個有效并且智能的交通體系，為用戶提供更好的通信保障。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：電力物聯(lián)網(wǎng)；泛在電力物聯(lián)網(wǎng)；接入網(wǎng)技術(shù)；光纖接入網(wǎng)技術(shù)
2019年國家電網(wǎng)提出“三型兩網(wǎng)，世界一流”的發(fā)展目標(biāo)，明確指出打造“兩網(wǎng)”的建設(shè)目標(biāo)。其中，兩網(wǎng)不僅包括堅強智能電網(wǎng)，實現(xiàn)各級網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一運行，更加重要的是突出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)萬物互聯(lián)，人機交互，具有全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活性的特點[1]。但是在實際應(yīng)用過程中，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的接入網(wǎng)技術(shù)還沒有進行基礎(chǔ)確定，對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用產(chǎn)生了一定的影響。因此，加強對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的接入網(wǎng)技術(shù)的研究具有重要的實際意義。
1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概述
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是國家電網(wǎng)提出的“三型兩網(wǎng)”建設(shè)和運營目標(biāo)，能夠在一定程度上提升企業(yè)的核心競爭實力，促進企業(yè)綜合能力的提升，有助于提升企業(yè)積極應(yīng)對來自內(nèi)外的挑戰(zhàn)。合理應(yīng)用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，可確保電網(wǎng)系統(tǒng)安全運行，并實現(xiàn)精細化管理，提升投資效益，提升電力系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，最大程度上體現(xiàn)了電網(wǎng)的獨特優(yōu)勢。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的總體結(jié)構(gòu)不僅涵蓋了感知層、網(wǎng)絡(luò)層，而且還包含了平臺層和應(yīng)用層，四個部分的結(jié)構(gòu)對整體物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)正常運作起到了舉足輕重的作用。感應(yīng)層主要是對通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行統(tǒng)一，擴展信息接收范圍。對終端數(shù)據(jù)信息進行采集，實現(xiàn)對終端業(yè)務(wù)的有效控制，促進配電側(cè)以及用電側(cè)信息深度覆蓋，有效提升終端智能化和邊緣計算水平[2]。為了進一步拓寬感知層接收信息的范圍，需加大對感知層的終端投入，例如智能電表、智能傳感器等，實現(xiàn)對發(fā)、輸、變、配、用等全過程的信息采集。平臺層是實現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)和兩網(wǎng)融合建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在國網(wǎng)云一體化云平臺的基礎(chǔ)上，促進超大規(guī)模終端統(tǒng)一物聯(lián)管理，建設(shè)全業(yè)務(wù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心，提高數(shù)據(jù)處理效率。在數(shù)據(jù)中心和物聯(lián)管理中心的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)存儲和共享數(shù)據(jù)功能。對海量的電力終端物聯(lián)進行管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中采集和共享，深度挖掘數(shù)據(jù)潛在價值，為平臺提供數(shù)據(jù)支撐，促進聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的精細化管理。由此可見，平臺層在整個電力物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮著重要關(guān)鍵作用，不僅承接了2B以及2C業(yè)務(wù)，而且可高效處理電力數(shù)據(jù)，促進整體架構(gòu)運作效率的提升[3]。為提升電力物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的安全性，增強網(wǎng)絡(luò)擴展，加強對電力無線專網(wǎng)的建設(shè)是最為有效的方式。電力無線專網(wǎng)安全性比較高，運行成本低，對于有效解決泛在電力物聯(lián)網(wǎng)機入網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用具有重要實際意義。在通信衛(wèi)星和5G等現(xiàn)代化無線通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，電力無線專網(wǎng)可高速實時傳輸數(shù)據(jù)信息，并能夠在傳輸過程中保障數(shù)據(jù)信息的安全性和可靠性。有效建設(shè)網(wǎng)絡(luò)層不僅可以增強網(wǎng)絡(luò)帶寬，而且在一定程度上可以促進全覆蓋，符合新興業(yè)務(wù)的發(fā)展需求。應(yīng)用層是建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的主要目標(biāo)，在平臺層數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，為電網(wǎng)調(diào)度和檢查維修提供依據(jù)，提升企業(yè)經(jīng)營管理效率提升，為客戶提供更加優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)，提高清潔能源的消納能力，確保電網(wǎng)系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。在對外業(yè)務(wù)中，主要是提供智能服務(wù)，助推新型業(yè)務(wù)發(fā)展，實現(xiàn)對外業(yè)務(wù)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，建設(shè)能源生態(tài)體系。
2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)技術(shù)
在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的綜合結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)層在多層骨干網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、傳輸網(wǎng)等方面的建設(shè)已經(jīng)比較全面，實現(xiàn)了信號接收全面覆蓋。但是在應(yīng)用接入網(wǎng)技術(shù)方面還存在一定的問題，嚴(yán)重影響了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)“最后一千米”的接入效率。應(yīng)用接入網(wǎng)技術(shù)的方式主要包括有線接入和無線接入兩種類型。其中有線接入主要包括光纖、電力載波通信技術(shù)等。無線接入方式主要包括電力無線專網(wǎng)、移動運營商網(wǎng)絡(luò)（5G）、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)等。國家電網(wǎng)要結(jié)合實際需要，對接入方式進行科學(xué)合理的分析，從而選擇最佳的接入方案，有效解決泛在電力物聯(lián)網(wǎng)接入問題。下面主要對各種類型的接入技術(shù)的特點進行具體分析和研究，以便為國家電網(wǎng)選擇合適的接入網(wǎng)技術(shù)提供參考依據(jù)。
2.1光纖接入網(wǎng)技術(shù)
光纖接入網(wǎng)技術(shù)主要由兩種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)成，即有源光網(wǎng)絡(luò)（AON）和無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）。有源光網(wǎng)絡(luò)（AON）主要包括SDH技術(shù)、ATM技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)。只有無源器件構(gòu)成的光配線網(wǎng)被稱為無源光網(wǎng)絡(luò)[4]。無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）是FTTX的關(guān)鍵技術(shù)。無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng)不僅包括光網(wǎng)絡(luò)單元和光分配網(wǎng)絡(luò)，而且還涵蓋了線路終端。無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）能夠減少主干光纖資源和網(wǎng)絡(luò)層次，在遠距離傳輸時，能夠提升雙向高帶寬能力，包容性較強，能夠適應(yīng)多種接入任務(wù)。此外這種接入技術(shù)在運營過程中消耗成本較低，非常適合應(yīng)用在小面積密集用戶區(qū)域。在利用光纖接入技術(shù)時，為了提高信息傳輸?shù)乃俣群托?，適應(yīng)現(xiàn)代化社會發(fā)展對信息的高需求，在加強主干傳輸網(wǎng)絡(luò)的同時，注重對用戶接入部分的技術(shù)應(yīng)用。根據(jù)光纖到達值的差異性，把光纖寬帶接入分為以下幾種方式：FTB、FTTC、FTTCaB、FTTH，并把他們并稱為FTTx。FTTH（光纖到戶）是光纖寬帶接入的終端，能全面接入光纖信息。在應(yīng)用FTTH技術(shù)時，要結(jié)合光纖的具體寬帶特點和屬性，為用戶提供無限帶寬，最大程度上滿足用戶的個性化需求。實際應(yīng)用FTTH技術(shù)后應(yīng)用效果良好，并得到了居民用戶、企業(yè)用戶等人群的良好評價。制定了統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)要求，進一步促進了FTTH技術(shù)的有效應(yīng)用。總體而言，光纖接入技術(shù)具有實時性、帶寬大、信號傳輸穩(wěn)定的優(yōu)勢，但是也必須客觀評價其缺點，例如建設(shè)時間長、涉及環(huán)節(jié)較多、難以協(xié)調(diào)等。因此，光纖接入技術(shù)主要在高速傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)中進行被使用。
2.2電力無線專網(wǎng)技術(shù)
目前電力無線專網(wǎng)技術(shù)主要包括LTE230和IoT230兩種技術(shù)類型[5]。LTE230和IoT230都使用了無線蜂窩網(wǎng)架構(gòu)，本文主要從以下幾方面對兩種技術(shù)應(yīng)用進行全面分析比較，以便對其性能和特點進行深度了解，為選擇更加合適的接入網(wǎng)技術(shù)提供參考依據(jù)：①傳輸速率。LTE230終端速率較高，支持視頻等電力寬帶業(yè)務(wù)，IoT230主要在窄帶低速電力業(yè)務(wù)中被應(yīng)用。②連接數(shù)量。在技術(shù)理論方面，兩者都可以實現(xiàn)50000的連接量，但是在實際的、應(yīng)用過程中，LTE230實現(xiàn)了10000以上的終端應(yīng)用，而IoT230還沒有進行實際的應(yīng)用連接。③移動性。LTE230在實際的業(yè)務(wù)應(yīng)用中支持越區(qū)切換，在電力移動業(yè)務(wù)的傳輸業(yè)務(wù)方面發(fā)揮了重要的積極作用?，F(xiàn)階段IoT230只能接入固定終端。④傳輸時延。LTE230和IoT230在傳輸時延上的差距較小，都可以滿足電網(wǎng)傳輸時延要求。⑤覆蓋率。在條件比較差的區(qū)域，沒有實現(xiàn)完全覆蓋。⑥成本。在實際應(yīng)用中兩種技術(shù)的成本消耗較為相近。⑦業(yè)務(wù)支持。LTE230具備寬帶移動功能，并在實際業(yè)務(wù)中得到廣泛應(yīng)用，尤其是在分布式能源接入、應(yīng)急搶修等方面發(fā)揮了重要優(yōu)勢作用。但是目前IoT230這方面的功能還不能實現(xiàn)。
2.3運營商公網(wǎng)
通常情況下運營商公網(wǎng)租用4G或者5G網(wǎng)絡(luò)以供使用。運營商公網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢主要是信號覆蓋范圍較廣，初建階段沒有建設(shè)成本，但是長期使用成本較高，安全性較差。
2.4物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)
一般情況下，物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)主要包括以下兩方面的技術(shù)應(yīng)用：①短距離通信技術(shù)主要在信號傳輸距離比較短的情況下被使用，在實際應(yīng)用過程中廣泛應(yīng)用的技術(shù)有Wi-Fi、Z-wave等技術(shù)；②廣域網(wǎng)通信技術(shù)也被稱為LPWAN，主要應(yīng)用在智能抄表中方面。LPWAN包括以下兩種類型：①非授權(quán)頻段應(yīng)用技術(shù)，如Lora、Sigfox等技術(shù)；②授權(quán)頻段廣泛應(yīng)用的技術(shù)是NB技術(shù)等。一般情況下，物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用成本較低，部署環(huán)節(jié)較為簡便，可以利用多種形式，但是信號傳輸安全性較低。
3結(jié)語
綜上所述，在國家電網(wǎng)發(fā)展過程中，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)成為重要的發(fā)展趨勢。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)接入網(wǎng)技術(shù)主要包括有線接入技術(shù)和無線接入技術(shù)。對它們的優(yōu)勢和缺點進行了科學(xué)合理地分析和比較，并結(jié)合實際情況，選擇最佳的接入方案，促進中國電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
參考文獻：
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1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與LTE無線通信技術(shù)
1.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)指的是新一代信息組成的形式，是物物相連的網(wǎng)絡(luò)。對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的含義而言，可從兩個方面展開理解：一方面，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可理解為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的拓展，其根本上還屬于互聯(lián)網(wǎng)范疇。換言之，物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展、拓展的網(wǎng)絡(luò)。另一方面，用戶借助網(wǎng)絡(luò)拓展、延伸的任何物品開展通信及信息交換即為物物相息。依托全球定位、激光掃描、紅外感應(yīng)等技術(shù)，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)與物品相互間的連接，進一步達成信息的傳輸、交換，物聯(lián)網(wǎng)是一項集識別、定位、追蹤、監(jiān)控等功能于一體的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。近年來物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了不斷發(fā)展，并在城市交通、電力、環(huán)保等領(lǐng)域得到廣泛推廣。物聯(lián)網(wǎng)之所以可實現(xiàn)不斷發(fā)展，很大原因在于這一技術(shù)有別于傳統(tǒng)信息交流技術(shù)，其可實現(xiàn)多種不同領(lǐng)域的信息交流。
1.2LTE無線通信技術(shù)
LTE無線通信技術(shù)的全稱為LongTermEvolutio，作為一項移動通信技術(shù)，其是歷經(jīng)很長一段時間發(fā)展演變而形成的，該項技術(shù)涉及一系列先進信息技術(shù)，也正是憑借這些信息技術(shù)的作用，使得其可通過提升書籍傳輸效率及頻譜效率，進一步極大水平提升系統(tǒng)容量及相對過去更大覆蓋面的通信系統(tǒng)效率。與此同時，LTE無線通信技術(shù)還尤為適用于多種頻段、寬帶，所以可實現(xiàn)較為廣泛的應(yīng)用。另外，LTE無線通信技術(shù)可優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進而使通信系統(tǒng)可在相對少消耗的情況下完成預(yù)期任務(wù)，保證工作效率及續(xù)航能力。
2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與LTE無線通信技術(shù)的結(jié)合基礎(chǔ)
物聯(lián)網(wǎng)涉及的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要包括有智能家居、智能交通、環(huán)境監(jiān)測與調(diào)控等，該部分業(yè)務(wù)普遍存在影響網(wǎng)絡(luò)效率，容易引發(fā)信令風(fēng)暴的不足。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及處理手段無法應(yīng)對龐大的數(shù)據(jù)負荷，必然會進一步惡化信令風(fēng)暴問題。而通過引入LTE無線通信技術(shù)，則可使上述問題得到很大程度環(huán)節(jié)。LTE無線通信技術(shù)可借助正交頻分復(fù)用技術(shù)將高速數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為并行低速子數(shù)據(jù)流，并將其分配至由信道分成的多個正交子信道上開展傳輸，對無線資源利用層二度調(diào)度器開展動態(tài)調(diào)度，進一步確保物聯(lián)網(wǎng)常在線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的有序運行。另外，現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)所應(yīng)用的模型存在內(nèi)存小、頻率高的不足，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用總是面臨信息利用率不足、網(wǎng)絡(luò)資源損耗大等因素的影響，并且，各式各樣異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)與不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)整合也面臨技術(shù)層面的制約，通過引入LTE無線通信技術(shù)，可很大程度上改善物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所面臨的這些不利狀況，并切實實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的高效、合理傳輸處理，與此同時，對于物聯(lián)網(wǎng)與LTE無線通信技術(shù)的相互結(jié)合，不僅僅是可為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來受益，同時也可有效促進LTE無線通信技術(shù)的發(fā)展[2]。需要注意的是，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與LTE無線通信技術(shù)相結(jié)合過程中，應(yīng)當(dāng)為它們創(chuàng)造有力的結(jié)合基礎(chǔ)，具體而言：首先，保證LTE無線通信技術(shù)的穩(wěn)定性。為了讓物聯(lián)網(wǎng)用戶獲取良好的應(yīng)用體驗，也就是提高物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用有效性，則要求保證LTE無線通信技術(shù)的穩(wěn)定性。為達成該項要求，一方面要求對所在地天氣環(huán)境、特殊環(huán)境等可能對LTE無線通信技術(shù)帶來干擾的因素開展全面排查，另一方面還要求不斷提升LTE無線通信技術(shù)水平，保證LTE無線通信技術(shù)的適應(yīng)性，盡可能降低該項技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)造成的不利影響。例如，對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流供應(yīng)鏈中的應(yīng)用而言，包括包裝、銷售、運輸、配送、裝卸等均屬于供應(yīng)鏈上的重要環(huán)節(jié)，在實際應(yīng)用時應(yīng)當(dāng)實時掌握各個環(huán)節(jié)包括物流、資金流、商流等在內(nèi)的精確信息。其次，保證LTE無線通信技術(shù)的有效覆蓋。物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備要求切實依據(jù)相關(guān)規(guī)范，以此保證其穩(wěn)定性、功耗可滿足指標(biāo)要求，結(jié)合現(xiàn)階段市場發(fā)展實際情況而言，終端設(shè)備不僅包含龐大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還涉及十分廣泛的數(shù)據(jù)部分，所以要切實保證LTE無線通信技術(shù)等的覆蓋范圍，為第一時間掌握現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，即便是無人區(qū)域也應(yīng)當(dāng)進行覆蓋。除此之外，為促進物聯(lián)網(wǎng)的全面推廣，還需要采用相對簡單、大小適中的設(shè)備，LTE無線通信技術(shù)也應(yīng)當(dāng)便于管理維護。最后，保證可促進社會發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與LTE無線通信技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用可很大程度上推動社會的發(fā)展，但是如何進一步提升技術(shù)結(jié)合的影響是需要重點考慮的問題。例如，應(yīng)當(dāng)考慮不斷增強物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與LTE無線通信技術(shù)相結(jié)合的智能性，以此為社會大眾日常生活帶來便利，使智能覆蓋日常生活的各個方面，并催生出各式各樣的新行業(yè)。另外，還應(yīng)當(dāng)考慮不斷增強物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與LTE無線通信技術(shù)相結(jié)合的安全性，要想讓廣大用戶的消費觀念發(fā)生轉(zhuǎn)變，盡可能為人們?nèi)粘Ｉ顒?chuàng)造便利，這些都必須要建立在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與LTE無線通信技術(shù)相結(jié)合的安全性前提下。
3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與LTE無線通信技術(shù)結(jié)合的實踐應(yīng)用
3.1在智慧城市建設(shè)中的實踐應(yīng)用
在智慧城市建設(shè)中，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與LTE無線通信技術(shù)的相互結(jié)合，可建立起整個城區(qū)網(wǎng)絡(luò)的有效連接，進而對智慧城市開展全面監(jiān)測、控制。與此同時，依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與LTE無線通信技術(shù)的相結(jié)合，可實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)對地下隧道、地鐵等區(qū)域的有效覆蓋，進而對構(gòu)筑物、路燈對各項路面設(shè)施開展連接控制，并且還可實現(xiàn)對空氣質(zhì)量指數(shù)、溫濕度、污染指數(shù)等各項環(huán)節(jié)指標(biāo)開展采集，進一步為推動智慧城市生態(tài)文明建設(shè)提供有力依據(jù)。在傳統(tǒng)通信技術(shù)中，物聯(lián)網(wǎng)通常借助藍牙、WiFi等技術(shù)實現(xiàn)與無線網(wǎng)絡(luò)的連接，這存在覆蓋面積、傳輸距離等方面的局限性，難以滿足智慧城市所提出建設(shè)于戶外場景的覆蓋要求。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與LTE無線通信技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，將頻發(fā)多址用作OFDM/FDMA的空間接口，并引入MIMO技術(shù)保證傳輸效率，進而可極大水平提升智慧城市在物聯(lián)網(wǎng)無線環(huán)節(jié)的通信能力，尤其是依托4G技術(shù)的廣泛推廣，在窄帶4G網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)研究中引入LTE無線通信技術(shù)，有效推動了物聯(lián)網(wǎng)無線通信的發(fā)展[3]。由此表明，依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與LTE無線通信技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，可不斷促進智慧城市場景監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)完善，進一步推動智慧城市不斷向安全、環(huán)保、節(jié)能方向發(fā)展。
3.2在現(xiàn)代智能家庭中的實踐應(yīng)用
伴隨現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展，社會大眾生活水平不斷提高，人們的家庭生活不斷趨向于智能化發(fā)展方向。依托物聯(lián)網(wǎng)與LTE無線通信技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，可實現(xiàn)家庭中各種物品相互間與無線通信技術(shù)的有效聯(lián)系。在這個過程中，要不斷增強智能服務(wù)理念，既要實現(xiàn)遠距離的管理控制，還要盡可能為人們的生活創(chuàng)造便利，要通過平臺數(shù)據(jù)的優(yōu)化整合以此提供多種不同方案，供由人們依據(jù)自身實際需求進行自主選擇。除此之外，應(yīng)當(dāng)從我國實際國情出發(fā)，構(gòu)建具有中國特色的智能家庭產(chǎn)業(yè)集群，切實推進相關(guān)新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并不斷構(gòu)建健全以我國自主知識為主體的行業(yè)準(zhǔn)則[4]。
智能配電網(wǎng)承載業(yè)務(wù)多種多樣，并且終端節(jié)點具有分散性，業(yè)務(wù)需求復(fù)雜，通信系統(tǒng)建設(shè)難度較高。電力配電網(wǎng)業(yè)務(wù)主要包括兩種，其承載的業(yè)務(wù)主要來自電力運行網(wǎng)設(shè)備和面向用戶的電力設(shè)備。電力運行網(wǎng)設(shè)備承載的業(yè)務(wù)來自電力通信網(wǎng)絡(luò)終端通信節(jié)點位于變電站、開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、柱上開關(guān)、配變等設(shè)備，節(jié)點數(shù)量多，主要為調(diào)控類業(yè)務(wù)，因此需要具有較強的實時監(jiān)控功能，需要實現(xiàn)現(xiàn)場管理，對于通信的實時性和可靠性非常高。面向用戶的電力設(shè)備承載的業(yè)務(wù)分為用電信信息采集、智能用電樓宇管理等，這些業(yè)務(wù)涉及的節(jié)點位于用戶側(cè)，數(shù)量非常多，因此更加需要實現(xiàn)海量的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集、和檢測功能。
2智能配電網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計
隨著智能配電網(wǎng)承載業(yè)務(wù)需求多樣化，其對組網(wǎng)架構(gòu)的要求也越來越高。通常情況下，根據(jù)配電網(wǎng)承載業(yè)務(wù)，可以將組網(wǎng)按照層次進行設(shè)計，并且保留一定的網(wǎng)絡(luò)接口，以便提高網(wǎng)絡(luò)可擴展性，確保未來很長時間內(nèi)增加業(yè)務(wù)擴容使用。本文設(shè)計配電通信網(wǎng)過程中，使用了無源光網(wǎng)絡(luò)（PON）、工業(yè)以太網(wǎng)、配電線載波通信、無線通信（GPRS、Wlan、3／4G、WiMax）等，將配電網(wǎng)組網(wǎng)按照層次模型進行設(shè)計算。骨干層是智能配電網(wǎng)的核心層，為了能夠有效地保證骨干網(wǎng)傳輸信息的可靠性、準(zhǔn)確性，通常情況智能配電網(wǎng)的骨干層采用專用的光纖通信進行鋪設(shè)通信管道，以便能夠有效地連接主站和配電臺區(qū)，充分使用光傳輸網(wǎng)絡(luò)鏈路層和業(yè)務(wù)層的安全保護功能，形成一個具有動態(tài)路由功能的IP網(wǎng)絡(luò)層，骨干層必須保證專線專網(wǎng)專用，避免與其他業(yè)務(wù)混合，降低安全性能；如果其他的應(yīng)用使用骨干層的網(wǎng)絡(luò)傳輸線時，骨干層可以支持虛擬專用網(wǎng)，虛擬專用網(wǎng)可以與其他業(yè)務(wù)混合，實際線路混用，但是邏輯線路還是專網(wǎng)專用，進行智能配電信息傳輸。接入層采用光纖專網(wǎng)、電力載波線、無線通信等多種方式進行組網(wǎng)，并且保證接入層具有強大的可擴展功能，以便實現(xiàn)接入層網(wǎng)絡(luò)智能化管理，實現(xiàn)配電網(wǎng)統(tǒng)一管理功能。接入層網(wǎng)絡(luò)采用無線專網(wǎng)和無線公網(wǎng)通信時，要符合以下基本原則：（1）無線專網(wǎng)建設(shè)基本原則：無線專網(wǎng)通信系統(tǒng)要符合國家無線電管理委員規(guī)定；無線專網(wǎng)通信方式采用國際標(biāo)準(zhǔn)和多廠家支持的技術(shù)，并且具備用戶優(yōu)先管理功能；無線信息接入符合安全防護規(guī)定，并且具備嚴(yán)格的安全防護策略。（2）無線公網(wǎng)通信應(yīng)該嚴(yán)格符合安全防護的基本原則，加強可靠性規(guī)定，支持用戶優(yōu)先級管理，并且采用專線方式與運營商網(wǎng)絡(luò)實施可靠地連接。
3智能配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)核心通信技術(shù)研究
3．1PON技術(shù)PON是一種點對多點的無源光纖通信技術(shù)，通常與以太網(wǎng)互相結(jié)合，可以形成EPON技術(shù)（以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)），EPON采用單纖波分復(fù)用技術(shù)，能夠提供傳輸距離遠、傳輸帶寬高、拓撲結(jié)構(gòu)較為靈活的技術(shù)，上下行信號基于同一根光纖實施傳輸，在接入網(wǎng)組網(wǎng)建設(shè)中，已經(jīng)得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，EPON通常包括四個單元，分別由OLT、ONU、ODN和光纖線路共同構(gòu)成，是一種穩(wěn)定、可靠、接口豐富的接入網(wǎng)技術(shù)。
3．2無線通信技術(shù)無線通信系統(tǒng)由無線基站、無線終端及相關(guān)的應(yīng)用管理服務(wù)器共同構(gòu)成，常用的無線通信技術(shù)包括WLAN、WiMAX和3／4G通信技術(shù)。具體如下：
3.2.1Wlan技術(shù)Wlan利用無線通信可以在一定距離范圍內(nèi)構(gòu)建一個無線網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)⒂嬎銠C網(wǎng)絡(luò)和無線通信技術(shù)相結(jié)合，以無線多址信道作為傳輸媒介，可以實現(xiàn)傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)功能，能夠真正實現(xiàn)隨時隨地接入寬帶網(wǎng)絡(luò)。Wlan技術(shù)又被稱為Wi－Fi技術(shù)，包括三個使用標(biāo)準(zhǔn)，覆蓋范圍可達到90m左右，具有高速的傳輸速度，其中80．211b傳輸速度達到11Mbit／s，802．11a和802．119傳輸速度達到54Mbit／s。Wlan通常使用的組網(wǎng)方案包括AC（接人控制點）＋AP（接入點）＋無線網(wǎng)卡＋網(wǎng)絡(luò)管理四個單元。雖然Wlan技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，但是其安全性存在隱患，容易受到外來的攻擊。
3.2.2WiMax技術(shù)WiMax技術(shù)是一種非常先進的無線通信技術(shù)，其可以提供面向移動互聯(lián)網(wǎng)的無縫高速鏈接，并且可以在靜止?fàn)顟B(tài)訪問網(wǎng)絡(luò)，WiMax基于802．16d和802．16e協(xié)議構(gòu)成，傳輸速率能夠達到10~70M／s，覆蓋范圍能夠達到1000m左右，在配電網(wǎng)接入層，使用無線通信技術(shù)可以有效地管理智能電表、智能傳感器及監(jiān)控設(shè)備。WiMax技術(shù)的加密技術(shù)相當(dāng)嚴(yán)格，數(shù)字證書確保用戶傳輸數(shù)據(jù)不遭到偷竊，并且具有強大的高速傳輸性和先進性，已經(jīng)被應(yīng)用于智能配電網(wǎng)組網(wǎng)實施中。
3.2.33／4G通信技術(shù)隨著無線通信技術(shù)的高速發(fā)展，3／4G通信技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。3／4G通信系統(tǒng)采用先進的軟件無線電技術(shù)、空時編碼技術(shù)、智能天線技術(shù)、高效的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、高性能的收發(fā)信機、無線鏈路增強技術(shù)等，可以為傳輸數(shù)據(jù)提供全新的空中接口，并且可以為用戶帶來高速移動寬帶體驗。組網(wǎng)過程中，3／4G通信技術(shù)直接面向用戶家庭，為其提供家庭智能用電功能。
4結(jié)語
【關(guān)鍵詞】電信運營商 NB-IoT 商業(yè)價值 網(wǎng)絡(luò)部署
[Abstract] The IoT technology is overturning the traditional telecom operator’s business mode， in order to understand the implications brought to traditional telecom operators， the progress of the NB-IoT current technology was tracked， and technical characteristics of NB-IoT were analyzed， the potential application scene and the commercial value of NB-IoT were discussed， and the relationship between telecom operator’s network plan and the existing network was studied.
[Key words]telecom operators NB-IoT commercial value network deployment
1 引言
近年來，互聯(lián)網(wǎng)終端的數(shù)量迅速逼近飽和。在新應(yīng)用的推動下，預(yù)計到2017年互聯(lián)網(wǎng)終端的數(shù)量將被物聯(lián)網(wǎng)終端超越，到2021年，物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量將迅速達到互聯(lián)網(wǎng)終端的2倍以上，如圖1所示。
隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的深入，預(yù)計全球物聯(lián)網(wǎng)終端年均復(fù)合增長率將達20%以上，如表1所示。
根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)細分市場需求的不同，許多事物將通過毛細網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)連接， NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄帶物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)就是在這種業(yè)務(wù)場景下應(yīng)運而生，具備深/寬覆蓋、低功耗、低成本和大規(guī)模連接等突出特點，已成為電信運營商具有確定性的高增長業(yè)務(wù)，有廣闊的商業(yè)價值。
2 NB-IoT技術(shù)發(fā)展情況
2.1 技術(shù)進展
2014年5月，在GERAN組“FS_IoT_LC”的研究項目中，主要有3項技術(shù)被提出，分別是拓展覆蓋GSM技術(shù)、NB-CIoT技術(shù)和NB-LTE技術(shù)。其中NB-CIoT由華為、高通和Neul聯(lián)合提出，NB-LTE由愛立信、中興、諾基亞等廠家聯(lián)合提出。最終，在2015年9月的RAN#69次全會上協(xié)商統(tǒng)一為NB-IoT技術(shù)。NB-IoT技術(shù)進展如表2所示。
2016年4月，NB-IoT物理層標(biāo)準(zhǔn)在3GPP R13凍結(jié)，2016年6月，NB-IoT核心標(biāo)準(zhǔn)正式在3GPP R13凍結(jié)，2016年9月將完成性能部分的標(biāo)準(zhǔn)制定，預(yù)計在2016年12月，最后的一致性測試也將凍結(jié)，2017年NB-IoT將正式商用。
2.2 技術(shù)對比
物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)種類繁多，從傳輸距離上可以分為兩類。一類是短距離傳輸技術(shù)，代表技術(shù)有ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth、Z-wave等，典型的應(yīng)用場景如智能家居；另一類是LPWAN（Low-Power Wide-Area Network，廣域網(wǎng)通信技術(shù)），如LoRa、Cat-1和eMTC等，典型的應(yīng)用場景如智能抄表。與LPWAN家族的其它技術(shù)相比，NB-IoT具備突出的特點。物聯(lián)網(wǎng)LPWAN技術(shù)對比如表3所示。
3 NB-IoT網(wǎng)絡(luò)商業(yè)價值分析
NB-IoT作為LPWAN的一種重要技術(shù)，具備突出的應(yīng)用優(yōu)點。目前全球運營商已經(jīng)意識到了物聯(lián)網(wǎng)市場的巨大潛力，并且開始積極開展業(yè)務(wù)演示和測試。
3.1 NB-IoT應(yīng)用場景
從全球試點應(yīng)用經(jīng)驗看，目前NB-IoT垂直行業(yè)應(yīng)用主要聚焦于以下典型的幾種：
（1）交通行業(yè)：包括車載信息服務(wù)（防盜、導(dǎo)航、遠程診斷、信息娛樂等）、車載Wi-Fi、車載定位監(jiān)控、車載視頻監(jiān)控、電動自行車防盜等應(yīng)用。
（2）物流行業(yè)：包括貨物跟蹤管理、物流車輛調(diào)度等應(yīng)用。
（3）健康醫(yī)療：以可穿戴應(yīng)用為主，包括關(guān)愛定位（老人手表、兒童手表、定位鞋、寵物定位）、無線血壓計等應(yīng)用。
（4）零售行業(yè)：包括金融POS機、電子廣告牌、自動售貨機、移動貨柜等應(yīng)用。
（5）抄表：包括電表、燃氣表、水表等遠程抄表應(yīng)用。
（6）公共設(shè)施：包括市政設(shè)施監(jiān)控、氣象與環(huán)境監(jiān)測、城市燈光管理等應(yīng)用。
（7）智能家居：包括家庭安防、家居自動控制等應(yīng)用。
（8）智慧農(nóng)業(yè)：包括種植、養(yǎng)殖業(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控應(yīng)用。
（9）工業(yè)制造：包括智能工廠、智能產(chǎn)品（例如工程機械）后服務(wù)等應(yīng)用。
（10）企業(yè)能耗管理：包括企業(yè)、園區(qū)、樓宇的能源管理、能耗監(jiān)控等。
（11）企業(yè)安防：包括企業(yè)安防監(jiān)控、電梯監(jiān)控等。
3.2 NB-IoT商業(yè)模式
目前全球主流運營商對于物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式依然延續(xù)流量收費模式，這種模式主要適配當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的Top應(yīng)用，如車聯(lián)網(wǎng)、智能穿戴和POS機等，是以流量消費為主的話務(wù)模型。低功耗廣覆蓋的應(yīng)用雖然有所涉及，但是并沒有為其設(shè)計特有的商業(yè)模式，如抄表或者資產(chǎn)跟蹤類應(yīng)用上報周期長，數(shù)據(jù)流量可能長期為零。傳統(tǒng)流量收費模式并不適用于低功耗廣覆蓋應(yīng)用。
考慮到應(yīng)用開發(fā)者的多樣化（運營商、IT企業(yè)、設(shè)備制造商、初始創(chuàng)業(yè)團隊、個人開發(fā)者），以下嘗試對NB-IoT探索創(chuàng)新的、靈活的商業(yè)模式。
（1）NB-IoT管道模式：資產(chǎn)跟蹤類、抄表應(yīng)用只有在需要跟蹤或讀書上報的時候才會產(chǎn)生流量，所以以流量收費是不合適的。然而其提供的聯(lián)接服務(wù)是高價值的，根據(jù)連接的設(shè)備數(shù)量向所有者收費可以更好地保護雙方的利益。
（2）NB-IoT蘋果模式：電信運營商建立應(yīng)用市場，從用戶收費，與應(yīng)用開發(fā)者分成，利益共享。例如面向行業(yè)消費群體的LBS（Location Based Services，基于位置的服務(wù)）業(yè)務(wù)等。
（3）NB-IoT亞馬遜模式：基于分段的收費模式。即設(shè)備與平臺段、平臺與應(yīng)用段分別收費。若數(shù)據(jù)存儲在亞馬遜平臺，則不對設(shè)備和平臺段收費。例如智能電力要求5分鐘上報一次消息，這些大數(shù)據(jù)對于電力毛細血管問題定位、電力峰谷調(diào)度、區(qū)域調(diào)度有非常大價值。
4 電信運營商網(wǎng)絡(luò)部署建議
4.1 頻譜部署建議
在覆蓋方面，低頻具有非常明顯的優(yōu)勢。全球許多電信運營商選擇低頻部署LTE網(wǎng)絡(luò)，國內(nèi)電信運營商可以為后續(xù)在700M、800M、900M頻段上部署NB-IoT提供生態(tài)基礎(chǔ)。同時，低頻建網(wǎng)可以有效地降低站點數(shù)量，提升深度覆蓋。比如700M的建網(wǎng)頻率是廣電獨有的競爭優(yōu)勢，可以優(yōu)先選擇此頻段部署NB-IoT。
3GPP定義了NB-IoT的3種部署場景：獨立部署（Stand-alone）、保護帶部署（Guard-band）和帶內(nèi)部署（In-band）。
獨立部署主要是利用現(xiàn)網(wǎng)的空閑頻譜或者新的頻譜部署NB-IoT；保護帶部署是利用現(xiàn)網(wǎng)LTE網(wǎng)絡(luò)頻段的帶寬，最大化頻譜資源利用率。帶內(nèi)部署是利用現(xiàn)網(wǎng)LTE網(wǎng)絡(luò)頻段中的RB（Resource Block，資源塊）以部署NB-IoT。
在帶內(nèi)部署方案中，NB-IoT頻譜緊臨LTE的RB。為了避免干擾，3GPP定義NB-IoT頻譜和相鄰LTE RB的PSD（Power Spectral Density，功率譜密度）不應(yīng)該超過6dB。由于PSD的限制，在帶內(nèi)場景中NB-IoT的覆蓋相比其他場景更受限，故建議采用獨立部署或保護帶部署模式。NB-IoT的3種頻譜部署模式對比如表4所示。
4.2 網(wǎng)絡(luò)部署建議
NB-IoT的網(wǎng)絡(luò)部署包含芯片、模組或終端，NB-IoT基站、NB-IoT核心網(wǎng)、IoT連接管理平臺等部分，如圖2所示。
（1）終端側(cè)部署建議
終端側(cè)應(yīng)用包含客戶對業(yè)務(wù)芯片、模組或終端的選擇等。在部署時需要根據(jù)客戶的業(yè)務(wù)屬性，開展入網(wǎng)測試，確定終端的適用性范圍。
（2）NB-IoT基站部署建議
建議NB-IoT基站部署納入現(xiàn)有電信運營商的基站部署規(guī)劃中?；緜?cè)僅僅是個通道，采用2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)，針對NB-IoT可以在現(xiàn)有LTE完成復(fù)用、升級或新建。
基站側(cè)可以充分利用現(xiàn)網(wǎng)的LTE站點資源和設(shè)備資源，共站點、共天饋、共射頻、共CPRI（Common Public Radio Interface，公共無線電接口）、共傳輸、共主控、共O&M（Operation and Maintenance，運行和維護管理），以達到快速部署NB-IoT、節(jié)省建網(wǎng)成本的目的。
對于在現(xiàn)有基站頻率部署區(qū)域外不能共享現(xiàn)有站點資源的熱點區(qū)域，部署時需要進行升級或新建NB-IoT基站。
（3）NB-IoT核心網(wǎng)部署建議
核心網(wǎng)部署具體涉及的網(wǎng)元有接入物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的MME（Mobility Management Entity，移動管理實體）、S-GW（Serving GateWay，服務(wù)網(wǎng)關(guān)），以及物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)P-GW（PDN GateWay，PDN網(wǎng)關(guān)），需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進行開發(fā)，并通過現(xiàn)網(wǎng)升級改造的方式支持NB-IoT相關(guān)核心網(wǎng)特性，以滿足NB-IoT業(yè)務(wù)接入。
（4）NB-IoT平臺部署建議
連接管理平臺面向客戶需滿足M2M業(yè)務(wù)新型商業(yè)模式的需要，面向通信運營商，需實現(xiàn)全局性掌握M2M連接網(wǎng)絡(luò)行為和業(yè)務(wù)發(fā)展?fàn)顩r，以及輔助業(yè)務(wù)管控、輔助網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、業(yè)務(wù)規(guī)劃和套餐制定等能力。
建議電信運營商在進行NB-IoT平臺部署時，首先應(yīng)按照NB-IoT關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行建設(shè)。架構(gòu)上從集團級平臺、集團級基礎(chǔ)業(yè)務(wù)支撐的的大格局出發(fā)，采用集約模式進行建設(shè)，除了傳統(tǒng)的可擴展性、簡潔性等原則外，還需要確保體系完整、關(guān)鍵單元可控，以利于業(yè)務(wù)需求的快速響應(yīng)和長期穩(wěn)定發(fā)展；其次，應(yīng)充分發(fā)揮成熟廠商的產(chǎn)品經(jīng)驗，基于成熟廠商平臺按照自身業(yè)務(wù)需求進行定制化開發(fā)，并采納其它廠商平臺的特有功能；再次，應(yīng)確保M2M連接信息提供的完整性、實時性和一致性，確保數(shù)據(jù)在平整/實時和一致的匯聚，以實現(xiàn)M2M連接信息中心和運營分析中心的定位目標(biāo)。
業(yè)務(wù)使能平臺可以是自有平臺，也可以接入第三方平臺。
4.3 NB-IoT建設(shè)步驟
鑒于NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)在2016年6月底凍結(jié)，作為一個新標(biāo)準(zhǔn)、新技術(shù)，建議分階段、有計劃、分步驟地進行實施。
第一階段，市場供給強于需求，樹立規(guī)模示范是核心。首先在需求強烈的重點城市進行規(guī)模試點和試商用。在試商用階段重點對NB-IoT無線、核心網(wǎng)絡(luò)性能進行測試，同時考察終端模組、芯片的商用性，平臺、上層應(yīng)用服務(wù)器的管理服務(wù)能力等，目標(biāo)是實現(xiàn)電信運營商在NB-IoT初期階段對產(chǎn)業(yè)鏈的整合能力。
第二階段，市場供給和需求共同發(fā)力，NB-IoT應(yīng)用大范圍擴展。全國重點城市重點區(qū)域?qū)⒌谝浑A段試點的經(jīng)驗進一步推廣同時擴大垂直業(yè)務(wù)，挖掘NB-IoT業(yè)務(wù)類型。在大規(guī)模運營NB-IoT的基礎(chǔ)上著重考慮擴展平臺層功能，進行某些業(yè)務(wù)的大數(shù)據(jù)分析，探討研究多種服務(wù)模式，為轉(zhuǎn)型打下基礎(chǔ)。
第三階段，在以市場需求推動為主、產(chǎn)業(yè)成熟的階段完成全國NB-IoT覆蓋。建設(shè)規(guī)模的劃定基于NB-IoT覆蓋范圍廣、主要覆蓋樓宇等特點，第三階段基于統(tǒng)一的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)提供多種多樣的個性化業(yè)務(wù)，在為客戶提供優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，大幅度提升運營收入，尤其是服務(wù)收入占比，真正實現(xiàn)運營商的成功轉(zhuǎn)型。
5 結(jié)論
NB-IoT的技術(shù)特性非常適合于物聯(lián)網(wǎng)細分業(yè)務(wù)的發(fā)展場景，大規(guī)模的發(fā)展有待于重點瓶頸的進一步解決，諸如終端通信模塊成本及終端功耗必須進一步下降等問題。隨著NB-IoT商用網(wǎng)絡(luò)的逐步規(guī)模部署，預(yù)計NB-IoT的商用價值在未來幾年將逐漸顯露出來。未來各類垂直行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈能很快在實際網(wǎng)絡(luò)上找到自身的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及商業(yè)模式，并推動跨行業(yè)協(xié)作和商業(yè)模式創(chuàng)新。下一步將重點驗證NB-IoT網(wǎng)絡(luò)解決方案的可用性，研究新型行業(yè)應(yīng)用的革新、業(yè)務(wù)模式的匹配等。
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關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；M2M通信；家庭區(qū)域網(wǎng)絡(luò)；物聯(lián)網(wǎng)
中圖分類號：TM727 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2013）08-0038-03
0 引 言
通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，特別是無線通信的普及應(yīng)用，給人們的生活方式帶來了極大的變化。各種通信方式使得人與人之間的信息交流更便捷和順暢。事實上，人與人之間的溝通很多也是通過機器實現(xiàn)的，例如通過手機、電話、電腦、傳真機等機器設(shè)備之間的通信來實現(xiàn)人與人之間的溝通。另外一類技術(shù)是專為機器和機器建立通信而設(shè)計的，如許多智能化儀器儀表都帶有RS-232接口和GPIB通信接口，從而增強了儀器與儀器之間、儀器與電腦之間的通信能力。目前，眾多的普通機器設(shè)備（家電、車輛、自動售貨機、工廠設(shè)備等）和傳感器不具備本地或者遠程的通信和連網(wǎng)能力。
M2M（Machine to Machine） 通信是近年來和物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展密切相關(guān)的通信技術(shù)，目標(biāo)是使所有機器設(shè)備都具備連網(wǎng)和通信能力。M2M技術(shù)使得物聯(lián)網(wǎng)具體化，并取得快速增長。統(tǒng)計表明[1]，2008年全世界有近5千萬的M2M通信設(shè)備；預(yù)計到2014年，這一數(shù)字將達到近2億；而到2020年，約有500億多的物體都會被連上互聯(lián)網(wǎng)。因此，M2M技術(shù)具有非常重要的意義，有著廣闊的市場和應(yīng)用，推動著社會生產(chǎn)和生活方式的新一輪變革。
M2M的應(yīng)用也在一些領(lǐng)域出現(xiàn)，如醫(yī)療保健、車輛交通、公共安全、能源管理、智能家居等各個方面，而在智能電網(wǎng)的應(yīng)用開發(fā)也開始初見端倪。智能電網(wǎng)是當(dāng)前智慧能源建設(shè)的非常重要的一部分，物聯(lián)網(wǎng)和移動通信可以深入到電力系統(tǒng)中的發(fā)電、傳輸、配送等各個環(huán)節(jié)，甚至在家用電器的信息采集和控制方面發(fā)揮非常重要的作用。在M2M通信技術(shù)的支持下，各類家庭電器都會由具有物聯(lián)網(wǎng)功能的智能芯片來控制電力的使用，包括使用的時間、工作模式、能耗比例，通過優(yōu)化用的策略節(jié)省用戶電力消耗。
智能電網(wǎng)是M2M通信發(fā)展和應(yīng)用的一個強大的推動力。新一代智能電網(wǎng)的建設(shè)和運行要求提高效率、強化服務(wù)質(zhì)量的同時節(jié)省發(fā)電、傳輸和消費方面的成本。這些目標(biāo)的達成有賴于信息和通信技術(shù)的介入，然而未來智能電網(wǎng)的通信架構(gòu)還未成形，存在很大挑戰(zhàn)和機遇[2]。本文從M2M技術(shù)在智能電網(wǎng)，特別是在家庭區(qū)域網(wǎng)中應(yīng)用的角度論述了M2M的發(fā)展、技術(shù)特點、功能架構(gòu)等若干方面的問題。
1 M2M的發(fā)展歷史
M2M通信早在移動通信之前隨著計算機網(wǎng)絡(luò)自動化的發(fā)展以不同的形式存在。移動蜂窩普及后，1995年，西門子了一個GSM數(shù)據(jù)模塊（M1），進入M2M的工業(yè)化應(yīng)用，使得機器通過無線網(wǎng)絡(luò)通信用于車輛通信（telematics）、遠程監(jiān)控和追蹤等。M2M技術(shù)的早期實踐者如GM和休斯（Hughes）電子公司很快實現(xiàn)了產(chǎn)品盈利，顯示該技術(shù)在未來應(yīng)用的前景。到1997年，隨著更加集成和性能穩(wěn)定的M2M模塊的推出，M2M通信技術(shù)得到更廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在M2M數(shù)據(jù)模塊已經(jīng)十分精良，功能多樣，出現(xiàn)了融合其他技術(shù)包括GPS定位、可嵌入電話的SIM模塊，以及嵌入可促進物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的Java功能。2002年，Opto和Nokia正式用M2M術(shù)語詮釋其開發(fā)的通信方案。2003年，Nokia了“M2M技術(shù)—— 讓你的機器開口講話”，使得狹義的機器與機器的通信成為更加廣泛的包括所有人、機器之間建立連接的技術(shù)。通過增強機器設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)和通信能力，促進了機器設(shè)備的智能化。
M2M行業(yè)在我國起步較晚，但是發(fā)展迅速。2009年，國務(wù)院總理在無錫考察時指出在國家重點科技專項中，加快推進傳感網(wǎng)發(fā)展，建立“感知中國”中心。我國政府已經(jīng)將M2M技術(shù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)正式納入國家《信息產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展十一五規(guī)劃及2020年中長期規(guī)劃綱要》重點扶持項目。我國M2M通信市場保持25%的增長，2010年產(chǎn)值達到80億美元。
2 M2M在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
未來電網(wǎng)的通信架構(gòu)尚未明確界定，在互用性（interoperability）、可擴展網(wǎng)絡(luò)化、自組織能力以及安全性方面都存在著很多挑戰(zhàn)和機遇。智能電網(wǎng)的三個主要組成部分有不同的作用。第一是發(fā)電?，F(xiàn)在有不同的電力生產(chǎn)類型，如火力、天然氣、核動力、風(fēng)力和太陽能等，發(fā)電部門需要掌握成本、能源需求、價格。在有些國家電力供應(yīng)是市場化運作的，由不同的電力企業(yè)提供電力服務(wù)。企業(yè)還需要了解競爭者的相關(guān)信息和采取的策略。第二則是配電。電力通過傳輸線路和配電站輸送到消費者。電力配送必須優(yōu)化，使得損耗和傳輸成本最小，站在供電和用電方的角度來看，配電應(yīng)該相互適應(yīng)。第三就是用電。電力用戶包括家庭、工業(yè)、機關(guān)學(xué)校等公用單位。用戶電力需要的確定可以促使供電和配電的優(yōu)化配置。為此，需要部署大量的智能儀表，以迅速而準(zhǔn)確地收集電力消費數(shù)據(jù)，從而估計電力需求。
國際上很早就提出了家庭能耗管理系統(tǒng)（home energy management system，HEMS）的設(shè)想。家庭用戶需要提高電力利用率，電力部門應(yīng)采取措施幫助用戶平抑負載，需要在能耗較大的電器上增加智能和通信功能，根據(jù)電價的變化作出響應(yīng)[4]。當(dāng)前在智能電網(wǎng)發(fā)展的帶動下，家居能源管理系統(tǒng)成為智能電網(wǎng)發(fā)展的一個重要部分和驅(qū)動力。M2M通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計問題是當(dāng)前研究的一個熱點方向。
HEMS關(guān)注智能電網(wǎng)中用電方的行為。各種家用電器，如空調(diào)、冰箱、洗衣機、廚房電器等如果都配有智能電表，控制中心可以根據(jù)據(jù)此優(yōu)化電力供應(yīng)和消耗。歐美國家已經(jīng)開始提供各種不同的HEMS服務(wù)，如Google Powermeter， Microsoft Hohm， Apple Smart-Home Energy Management。用戶利用這類服務(wù)的優(yōu)化用電功能來減少電力成本。在這些方面，M2M通信發(fā)揮了十分重要的作用，通過M2M通信技術(shù)家電的相關(guān)信息可傳輸?shù)娇刂浦行摹igBee和WiMax具有費用低、工作方式靈活的特點，通常是M2M無線通信技術(shù)的首選。
一個典型的HEMS的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。該結(jié)構(gòu)主要包括如下幾個部分：第一是家用電器。家電是智能電網(wǎng)中電力消耗設(shè)備，和智能電表相連，并由智能電表控制其電力消耗。先進的家電還可主動向電表發(fā)送信息，可報告未來的電力需求等數(shù)據(jù)。第二是智能電表，用來收集電器能耗需求數(shù)據(jù)。在電器和智能電表之間建立一個家庭區(qū)域網(wǎng)（Home area network， HAN），組網(wǎng)方式可以用電力線通信（power line communication， PLC）或ZigBee。第三是集線器。一個HAN可以配備一個集線器即網(wǎng)關(guān)來從電表處收集數(shù)據(jù)包，其通信方式采用Wi-Fi短距離通信技術(shù)。接收的數(shù)據(jù)包緩存在集線器。集線器的WAN收發(fā)機從緩存中提取所需數(shù)據(jù)傳送到一個WAN基站。第四是WAN基站，負責(zé)每個集線器數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挿峙??；緦⒔邮盏絹碜圆煌€器的數(shù)據(jù)包通過有線的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到控制中心。第五是控制中心，接收HEMS數(shù)據(jù)進行處理和存儲。這些數(shù)據(jù)將被用于優(yōu)化電力的生產(chǎn)和配送。
由于無線頻譜的匱乏，研究人員建議智能電網(wǎng)可利用空白電視信號（white space）頻段，并提出了智能電網(wǎng)采用基于感知無線電（cognitive-radio）的M2M通信來實現(xiàn)有效的電力配置和頻譜利用方案[3]。其中，M2M通信單元用在家電和電表之間的通信。M2M的網(wǎng)關(guān)就是HEMS集線器。M2M的服務(wù)器位于控制中心。M2M區(qū)域網(wǎng)絡(luò)就是基于短程通信的技術(shù)（如Wi-Fi）。
3 家庭區(qū)域網(wǎng)中的M2M網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)
M2M為了達到智能電網(wǎng)通信的要求可以采用一些中短距離的無線技術(shù)。家庭區(qū)域網(wǎng)中家電代表了M2M設(shè)備。選擇合適的M2M網(wǎng)絡(luò)協(xié)議需要考慮M2M設(shè)備的功耗和成本特性[5]。一些低功耗和成本技術(shù)不斷成熟成為智能電網(wǎng)中M2M的使能器（enabler），其中比較突出的技術(shù)包括藍牙、Wi-Fi、UWB、ZigBee和6LoWPAN等。下面對這些技術(shù)的特點做簡要介紹。
3.1 IEEE 802.15.3a ： Ultra-Wide Band（UWB）
UWB通信是從兩個主要類型的應(yīng)用發(fā)展而來的。第一個是針對高數(shù)據(jù)率通信（超過1 Mb/s），如高清電視；另一個是針對低于1 Mb/s的應(yīng)用，如傳感器網(wǎng)絡(luò)。M2M設(shè)備在家庭區(qū)域網(wǎng)通信中可以看成是一種傳感器。UWB技術(shù)的缺點是功耗較高。經(jīng)過多年的停滯，2006年IEEE 802.15.3a工作組解散，今后IEEE可能不會再對UWB有進一步的支持。
3.2 IEEE 802.11 ： Wi-Fi
該協(xié)議適合于在較大區(qū)域的較高數(shù)據(jù)率應(yīng)用。Wi-Fi也是目前接受度最高的無線室內(nèi)通信協(xié)議，能支持IPv6格式地址，在家庭用戶中極為普及。該技術(shù)的主要不足和UWB類似，即高能耗，因此不適合用在智能電網(wǎng)中的M2M通信。
3.3 IEEE 802.15.1： 藍牙
藍牙協(xié)議在短距離范圍用作聲音、數(shù)據(jù)和聽覺應(yīng)用十分普遍。藍牙協(xié)議支持IP尋址，因此可以用于家庭區(qū)域網(wǎng)的通信。藍牙協(xié)議十分適合低功耗低數(shù)據(jù)率的應(yīng)用。藍牙主要用在短距離的點對點同級間（peer-to-peer）的通信，而且藍牙網(wǎng)絡(luò)即微微網(wǎng)（piconet）只支持8個設(shè)計的同時通信。在家庭區(qū)域網(wǎng)中M2M設(shè)備使用藍牙通信，在規(guī)模稍大情況下，需要建立多個微微網(wǎng)。每個微微網(wǎng)有個主M2M設(shè)備，通過該設(shè)備實現(xiàn)微微網(wǎng)之間的通信。這種做法會增加通信延遲。藍牙技術(shù)的另一個缺點是它的周期性蘇醒和與微微網(wǎng)的主設(shè)備的同步問題。藍牙設(shè)備在同步之前需要約3 s的時間蘇醒。
3.4 IEEE 802.15.4 ： ZigBee
ZigBee 協(xié)議用在很多的家庭組網(wǎng)，包括智能電網(wǎng)中的家庭區(qū)域網(wǎng)。ZigBee是特別為無線設(shè)備的低功耗和長期通信要求而設(shè)計開發(fā)的。其特點是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本，主要適合用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備，而且ZigBee的喚醒時間僅為數(shù)毫秒。因此，和上述其他幾個通信技術(shù)相比，ZigBee技術(shù)是智能電網(wǎng)中M2M通信的較好選擇。
4 當(dāng)前面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)
盡管在當(dāng)前的通信系統(tǒng)基礎(chǔ)上，研究人員提出了很多M2M的解決和部署方案，目前依然有很多技術(shù)方面的問題有待研究[6]。
4.1 標(biāo)準(zhǔn)化
M2M通信需要整合和覆蓋不同的通信系統(tǒng)，對此依然缺乏一個標(biāo)準(zhǔn)。迫切需要一個無縫和統(tǒng)一的M2M構(gòu)建的標(biāo)準(zhǔn)，以促進M2M通信的發(fā)展和應(yīng)用，而且關(guān)于M2M通信（如RFID、ZigBee以及UWB）的實現(xiàn)技術(shù)的完整標(biāo)準(zhǔn)需要具體明確。
4.2 通信流量的特性
目前，對于M2M單元間交換流量的特性尚待進一步的研究。M2M的通信流量由于其特定的功能 （如數(shù)據(jù)收集和監(jiān)控）和要求（如強實時流量），其特性和我們所了解的基于人的網(wǎng)絡(luò)流量不同。關(guān)于數(shù)據(jù)流量的特性是用于設(shè)計和優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的基礎(chǔ)。在提供高質(zhì)量服務(wù)（QoS）支持的M2M應(yīng)用方面，也需要掌握M2M流量特性。
4.3 協(xié)議的再設(shè)計
目前，互聯(lián)網(wǎng)主導(dǎo)的傳輸協(xié)議（TCP/IP）由于設(shè)計的待傳數(shù)據(jù)容量低，對M2M通信來說存在不足。
4.4 頻帶管理
限于帶寬資源，無線M2M技術(shù)需要在一些頻道內(nèi)有效的傳輸。然而，由于對無線M2M服務(wù)在提供和需求方面不可避免地要求頻率轉(zhuǎn)移，傳統(tǒng)靜態(tài)頻率分配方式難以達到優(yōu)化的頻譜管理，因此，應(yīng)該更好地發(fā)揮二級頻譜市場的作用，保證有限的頻率資源得到有效的利用[7]。
4.5 優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
M2M通信會連接很多的設(shè)備和系統(tǒng)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計是十分重要的。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計必須最小化M2M通信的成本（如硬件、維護和無線資源利用），同時滿足通信流量和應(yīng)用方面的服務(wù)質(zhì)量。
為達成智能電網(wǎng)的目標(biāo)，目前電網(wǎng)的設(shè)計存在諸多問題，而電網(wǎng)改造的人力、物力耗費巨大。采用傳統(tǒng)電網(wǎng)和無線通信技術(shù)的融合是一種有效和經(jīng)濟的解決方案[8]，例如利用手機顯示用電信息并允許消費者控制家里的電器，這樣可以無需布設(shè)智能儀表。
5 結(jié) 語
M2M通信在很多領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，而智能電網(wǎng)的需求是M2M通信發(fā)展的一個強勁動力。本文根據(jù)國際上M2M在智能電網(wǎng)應(yīng)用的最新進展，介紹了M2M通信技術(shù)的發(fā)展歷程、主要特色和未來發(fā)展動向。M2M通信技術(shù)的研究在我國還處于初級階段，智能電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，使M2M技術(shù)必將獲得巨大的發(fā)展機遇。需要結(jié)合我國實際情況，借鑒國外成功經(jīng)驗，走出我國M2M通信和智能電網(wǎng)發(fā)展的特色之路。
參 考 文 獻
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而通過使用物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，Rudzinsky認(rèn)為，Hologic到目前為止已經(jīng)獲得了相當(dāng)高的回報。借助相關(guān)硬件或者軟件，物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)可以讓一個機器節(jié)點向另一個機器發(fā)送信息，以便進行跟蹤和分析。目前這項技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在近萬臺Hologic的設(shè)備上。“未來的部署數(shù)量會更多?！盧udzinsky說。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已經(jīng)成熟
這是一個真實的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實例。對于Hologic來說，物聯(lián)網(wǎng)可以讓其工人遠程對設(shè)備進行檢修，而不必派人到現(xiàn)場作上門檢查。自公司采用這項技術(shù)以來，其已經(jīng)省掉了近千人次的出差費用。同時，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅替Hologic省了錢，還讓其客戶感到很滿意，因為這種方式能夠更快速地解決問題。Rudzinsky對此頗有信心地評價說：“這項技術(shù)的前景確實一片光明?！?/p>
Acuo科技公司也在進行類似的部署。這家公司主要生產(chǎn)一種醫(yī)療統(tǒng)一臨床平臺，其專門存儲和傳送X光照片和CT掃描圖等醫(yī)學(xué)影像。通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與這一平臺的結(jié)合，如今系統(tǒng)可以自動提醒Acuo的客戶其磁盤存儲空間是否夠用，并提供對歷史訪問的回溯，檢索出哪些影像在過去已被訪問。
戰(zhàn)略咨詢公司ThinkStrategies的顧問Jeff Kaplan認(rèn)為：“我們正生活在一個互聯(lián)世界里，我們生產(chǎn)的一切物品都有機會互聯(lián)起來，而且還可以對其進行跟蹤和分析。跟蹤方面的工作做得越多，我們越能洞察信息，進而能夠提供更多實時服務(wù)?！备鶕?jù)Kaplan的觀察，如今越來越多知名ICT（信息技術(shù)與通信技術(shù)）廠商都在或多或少地與這個行業(yè)扯上關(guān)系，比如AT&T、、思科和SAP。他表示，這證明了物聯(lián)網(wǎng)市場發(fā)展的合理性。
調(diào)研公司Yankee Group網(wǎng)絡(luò)研究副總裁Brian Partridge認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不再是什么新技術(shù)，過去幾年中，該技術(shù)一直都被用于車隊管理、跟蹤運送等服務(wù)中。而近些年來，物聯(lián)網(wǎng)正在變得更加主流，這歸功于相關(guān)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)功能模塊的成本降低，以及連接至網(wǎng)絡(luò)的費用降低。另外，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)平臺的出現(xiàn)使得開發(fā)者可以在其上迅速開發(fā)出為業(yè)務(wù)定制的應(yīng)用軟件，這使得物聯(lián)網(wǎng)成為了一個龐大且不斷增長的新市場。
通信企業(yè)表現(xiàn)積極
通信公司非常關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展，并有志于在其中扮演更重要的角色。電信運營商AT&T最近就和物聯(lián)網(wǎng)平臺廠商Axeda共同簽署了一項非排他性的合作伙伴關(guān)系，以便通過AT&T網(wǎng)絡(luò)運行在Axeda云平臺上開發(fā)的定制應(yīng)用軟件。
AT&T領(lǐng)先移動解決方案副總裁Chris Hill表示，AT&T看好物聯(lián)網(wǎng)，因為該技術(shù)正在變得更加主流。他特別提到說，AT&T 現(xiàn)在的每則商業(yè)廣告都或多或少會提到設(shè)備間的互聯(lián)。Hill表示，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)歷了一系列的發(fā)展演變過程：從最初實現(xiàn)機器收集數(shù)據(jù)的基本功能，到能夠分析數(shù)據(jù)內(nèi)容，再到由機器根據(jù)從設(shè)備收集而來的數(shù)據(jù)自動選擇采取動作。這項技術(shù)已經(jīng)成熟。
另一家電信運營商Verizon在這方面也不甘落后，其近期斥資6.12億美元收購了物聯(lián)網(wǎng)公司Hughes Telematics。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與IT的整合
Partridge認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)帶來了種種可能，其前景是不可限量的。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使得很多操作可以更加智能和自動化。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最常見的一種應(yīng)用實例就是醫(yī)療設(shè)備或能源設(shè)備等大型機器。物聯(lián)網(wǎng)模塊可以安裝在這些機器上監(jiān)測機器的使用情況，向用戶或廠商發(fā)出警報，表明需要維護的時間或者進行故障告警。開發(fā)者可以據(jù)此開發(fā)出定制的應(yīng)用軟件，從而在發(fā)現(xiàn)問題時實現(xiàn)自動向設(shè)備制造商訂購修復(fù)設(shè)備所需的零部件，或者自動安排時間進行維護修理。
與之類似的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用還有成百上千種。比如，垃圾箱可以提醒清潔工何時需要清理垃圾，而沒必要去空跑。除此之外，也有廠商將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到商業(yè)機會挖掘和信息統(tǒng)計中。有一家名為Liberty Mutual的公司最近推出了一種新的安全駕駛險。該公司將一種跟蹤設(shè)備裝在其客戶的汽車上，并通過設(shè)備回傳的數(shù)據(jù)分析其客戶的開車習(xí)慣，從而確定需要繳納的保費額度。目前該系統(tǒng)已經(jīng)與或SAP的客戶關(guān)系管理（CRM）或企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）軟件進行了整合。整合后這套系統(tǒng)還可以在必要的時候提醒廠商或服務(wù)提供商采取某種商業(yè)措施。
