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物聯網通信技術的發展現狀及趨勢分析

來源:核心期刊咨詢網位置:電子信息論文時間:2019-06-17 10:0312

  摘要:物聯網通信技術為新型通信技術之一,發展現狀良好,未來應用潛力巨大。基于此,本文首先從“無線低速網絡技術”、“移動通信網絡技術”兩方面出發,分析了技術的發展現狀。其次,重點從異構網絡、泛在網絡等角度入手,對物聯網通信技術未來的發展趨勢進行了分析。

  關鍵詞:物聯網;通信技術;異構網絡

通信技術論文

  1 物聯網通信技術的發展現狀

  1.1 無線低速網絡技術

  1.1.1 Wi-Fi技術及UWB技術

  Wi-Fi技術及UWB技術,為無線低速網絡技術的代表:(1)Wi-Fi技術:該技術為近場無線通信技術的一種,用戶可利用移動電話、平板電腦等設備連接Wi-Fi信號,達到瀏覽網絡信息的目的。研究發現,Wi-Fi的傳輸速率可達到600Mb/s左右,應用效果較好[1]。但如接入用戶量過多,傳輸速率將有所降低,影響用戶的通信體驗。(2)UWB技術:UWB技術又稱“超寬帶”技術。與Wi-Fi技術不同,超寬帶技術并非依靠載波實現通信,而需以脈沖為基礎,使通信得以實現。研究發現,當半徑為10m時,利用超寬帶技術進行通信,通信速率可達到Mb/s乃至Gb/s的級別,且通信安全性強、抗干擾效果值得可定。但實踐經驗顯示,該技術的應用,目前尚未實現標準化。

  1.1.2 NFC技術及藍牙通信技術

  物聯網通信技術中的無線低速網絡技術,同樣包括NFC技術及藍牙通信技術兩種,兩種技術的發展現狀如下:(1)NFC技術:NFC技術,又稱近場通信技術,是以FRID(射頻識別技術)為基礎,對連接方式進行更新所建立的通信技術。用戶可利用技術,獲取蜂窩、藍牙等設備的虛擬鏈接,從而實現短距離通信。NFC技術的頻率,可達到13.56MHz,傳輸速率與藍牙技術基本一致。但與藍牙技術相比,該技術的傳輸距離較短。目前,NFC技術主要應用于“移動支付”、“智能交通”等領域。(2)藍牙通信技術:藍牙通信技術為短距離無線通信技術的一種,可供設備與設備間對數據進行傳輸,工作半徑<10m[2]。目前,該技術的應用方向,以“車載音樂播放器”等為主。

  1.2 移動通信網絡技術

  1.2.1 4G通信技術

  4G通信技術為物聯網通信技術下移動通信網絡技術的一種,是3G技術與WLAN的結合體。該技術的優勢,在于傳輸速率及通信質量高,可供用戶用以播放音頻及視頻。4G通信技術,包括TD-LTE與FDD0LTE兩種制式,兩種制式的下載速率,均可達到100Mbps以上。4G通信技術的核心技術,包括“調制與編碼技術”、“智能天線技術”、“MIMO技術”、“軟件無線電技術”等。以調制與編碼技術為例,該技術為新型的調制技術,可有效提高頻譜利用率,使用戶終端的電池使用壽命得以延長。智能天線技術的功能,在于對信號干擾進行抑制,該技術被認為是未來物聯網通信技術的核心及載體。MIMO技術,又稱多發射、多接收天線的空間集分技術,可為4G通信速率的提升提供支持。

  1.2.2 5G通信技術

  5G通信技術,又稱第五代移動通信網絡,是繼4G技術后的新型物聯網通信技術。研究發現,5G技術的峰值理論傳輸速率可達到10Gb/s,較4G技術相比,傳輸速率提高了數百倍。國際電聯將5G網絡分為了三種類型,分別為“增強型移動寬帶”、“超可靠的低延遲通信”、“大規模機器類型通信”。該技術的出現,使得物聯網通信技術突破了傳輸距離的限制,波束自適應技術、波束成形技術的應用,使得特定方向數據長距離傳輸的實現成為了可能。為適應工業物聯網的發展,5G通信技術的網絡延遲時間有望降低至1毫秒以下。目前,我國“華為技術有限公司”已將5G技術應用到了移動通信行業中,且研發出了國內首部5G移動手機。表明,我國對5G通信技術的應用,已取得了顯著的進展。

  2 物聯網通信技術的發展趨勢

  2.1 提高泛在網絡的適應性

  所謂“泛在網絡”,指“無處不在”的網絡。1991年,日本與韓國聯合提出了“泛在計算”的概念,并提出了“泛在網絡”的構想。“泛在網絡”,主要由“智能網絡”、“計算機技術”等基礎技術構成。借助上述技術,用戶將可隨時隨地利用網絡進行通信。目前,“泛在網絡”的構想,尚未成為現實。但物聯網通信技術的出現以及發展,無疑為“泛在網絡”的應用及其適應性提高提供了可能。未來,有關領域應加強對“泛在網絡”問題的研究,通過研發新技術、排除物聯網通信技術發展障礙等途徑,使“無處不在”的網絡真正被應用到各行業,為各行業的發展,以及用戶通信質量的改善提供保證。

  2.2 提高異構網絡支撐性

  所謂“異構網絡”,指由不同制造商生產的計算機、網絡設備及系統構成的,能夠于不同協議下運行的網絡。1995年,異構網絡的概念被首次提出,但目前,該類型的網絡仍未問世。近年來,隨著信息以及網絡技術的發展,物聯網用戶數量顯著增加,網絡接入設備的數量同樣明顯提升。受其影響,物聯網所用的通信技術、協議,均逐漸復雜化。可見,為滿足用戶的需求,改善其通信體驗,有關領域必須加強對異構網絡技術的研究,使其能夠與物聯網通信技術相互結合,使基于不同協議的通信得以實現,使多協議沖突的問題得到解決。

  2.3 與大數據及云計算技術的結合

  所謂大數據既海量數據,元計算既以海量數據為基礎,利用計算機技術對數據規律進行分析的計算方法。目前,我國物聯網通信技術用戶的數量呈顯著增加的趨勢,預計未來的用戶數量將進一步提升。用戶量的增加,意味著數據量的擴大。為實現對海量數據的處理,避免對數據的存儲、傳輸造成阻礙,物聯網領域應將大數據與云計算技術納入到物聯網通信技術的研發過程中,將三者相互結合,使通信數據的存儲量得以增加,使數據的分析速度能夠得到提升。

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