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【關鍵詞】移動物聯網 車聯網 低數據速率 GPRS CDMA 1X
doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.12.017 中圖分類號：TN929.5 文獻標志碼：A 文章編號：1006-1010（2016）12-0078-04
引用格式：趙小江，祝海云，徐福新. 低速移動物聯網的移動通信技術發展和產業化方向[J]. 移動通信， 2016，40（12）： 78-81.
1 引言
從手機和移動寬帶衍生發展而來的M2M模塊在行業應用信息化中得到大力應用，移動物聯網成為一個新興市場。戰略無線業務咨詢公司Northstream曾公布了它對2016年全球移動電信行業走勢的預測：預計“物聯網黃金時代”將拉開序幕。目前承載移動物聯網的主要無線傳輸網絡包括2G（2.5G）/3G/4G移動網絡、Wi-Fi網絡、ZigBee、藍牙等，并且大約70%的移動物聯網都是以低數據速率的低端通信模塊為主。本文將主要探索低數據速率移動物聯網的通信技術發展方向和產業化方向，并以車聯網為例進行探討。
2 車聯網結構
截至2015年6月底，全國機動車保有量達2.71億輛，電動自行車保有量也已突破2億輛。汽車、摩托車、電動自行車已經成為各個階層工作、生活中必備的交通工具，但被盜現象卻時有發生，因此用戶對車輛防盜、定位管理需求日益強烈。此外，一些快遞物流、外勤服務、車隊管理、汽車租賃管理等不僅需要車輛定位，而且使用軌跡輔助生產調度管理、里程數量統計、圍欄管理等應用。車輛的運行狀況也是車主非常期望掌握的，這通常需在汽車4S店或者車輛維修點才可以查看。而目前機動車車載自動診斷系統“OBD Ⅱ”已經可以提供外部接口車況檢測或者汽車廠家直接通過其ECU（Electronic Control Unit，電子控制單元）接口完成車況檢測，甚至電動自行車也已經結合控制器可以提供車況檢測和電池電量管理等功能。
車輛防盜定位、生產調度管理、車況檢測等都驅動了車聯網平臺的誕生。車聯網組成不僅包括車輛本身，而且還包括車聯網終端、用戶智能手機/電腦、GPS衛星定位系統、車聯網云平臺，并依賴移動通信數據網、互聯網完成，具體如圖1所示：
車聯網終端先通過GPS衛星實時獲取地面行駛車輛的位置信息，再通過移動通信數據網絡與車聯網云平臺之間建立通信。車聯網終端除了包括由單片機組成的控制模塊外，還包括定位模塊、通信模塊以及智能傳感模塊。
定位模塊以GPS芯片為基礎獲得車輛所在的地理位置信息，實時不斷地接收GPS衛星信號，提供車輛運動狀態數據，包括車輛經緯度信息、運行速度、運行方向、時間信息等。
通信模塊在圖1中可與車聯網云平臺和用戶手機/電腦終端進行數據交換，目前通信網絡和終端模式可以基于2G、3G、4G甚至Wi-Fi網絡。但考慮定位和車輛控制的交互數據量小（主要包括控制信令、GPS經緯度、車況檢測等數據），而且室外移動范圍廣，同時結合移動物聯網成本的考慮（終端2G通信模塊與終端4G通信模塊的價格約相差3至8倍），因此圖1中車聯網終端連接車聯網平臺所需的移動通信數據網絡主要基于2.5G移動網絡為主，這包括GPRS（GSM）網絡和CDMA 1X（CDMA）網絡。
智能傳感模塊包括防盜模塊和車體性能感知模塊。其中，防盜模塊在用戶設置防盜功能后，通常利用GPS位置信息形成電子圍欄和G-Sensor（重力傳感器）感知車輛被觸碰或劇烈震動通過系列算法觸發整車被盜報警，或者通過斷電感知電池被盜，即可向用戶手機發送報警信息，這種模式基本可以避免誤報警；車體性能感知模塊包括電池電量和車況檢測功能等，讓車況信息黑匣子可以向用戶直觀展現。
車聯網云平臺除了包括存儲車輛的各種數據檔案信息外，還包括軌跡、綁定智能手機和智能終端關系、車輛報警記錄等。用戶智能手機和電腦終端可以利用圖1中無線數據網絡（這可以是各類制式的2.5G、3G、4G移動數據網絡或者Wi-Fi網絡）或者有線數據網絡連接車聯網云平臺，實時查看車輛信息、接收報警信息或控制車輛，以確保報警的有效性和遠程可控性。
3 低數據速率移動通信相關技術和特性
在車聯網中的應用
在移動物聯網中，大量的應用如車聯網、抄表業務、智慧農業、工業自動化、可穿戴設備、安防等，由于沒有穩定的Wi-Fi覆蓋，只能基于移動通信網絡。2G網絡（GSM和CDMA）經過較長時間的建設運行維護，網絡覆蓋面廣、覆蓋質量佳，特別是2G終端芯片相比3G/4G價格低廉優勢明顯，因此結合低速需求和成本控制的要求，GPRS和CDMA 1X低速數據網絡還是大有用武之地。如果后期手機用戶大量遷移到4G VoLTE網絡，空余的2G頻率和網絡或許可以迎合快速發展的低速移動物聯網無線承載容量需求。由于3G網絡（CDMA EV-DO和WCDMA）通信模塊的價格始終無法靠近2G通信模塊，因此在低數據速率移動物聯網中很難找到應用的切入。在當前4G時代，LTE與移動物聯網之間總是存在一條難以跨越的鴻溝，其中成本是主因。
3GPP組織在LTE Release 13版本中所研擬的LTE-M標準目前暫時被各方看好，具備低功耗、低傳輸速率和高覆蓋率三項特點，該規格的目標是達到100～200 kbps的最高傳輸速率，但標準尚在制定中，最為關鍵的成本看是否能突破。下面將主要探討當前廣泛應用的GPRS和CDMA 1X相關技術及產業在車聯網中的應用發展態勢。
3.1 終端通信模塊開發
在車聯網中，車聯網終端在不同的通信制式中，主要是通信模塊上的差異，但其也是影響車聯網終端的重要成本。構成通信模塊主要是GSM芯片和CDMA芯片的差異。
GSM芯片廠家眾多，在MTK、展訊、互芯、Mstar等，GSM已經沒有專利費；而在CDMA芯片，目前主要有高通、英特爾（2015年收購了威睿電通），且專利主要集中在高通手中。由于高通專利費、入門費居高不下；CDMA支持廠家明顯弱于GSM，而且CDMA模塊套片價格也高，CDMA成本約高于GSM模塊2至3倍，因此基于CDMA 1X模塊的車聯網移動終端生產成本相對較高，CDMA 1X模塊在工業領域有較大幅度落后于GSM/GPRS模塊的應用。
目前在移動物聯網終端包括車聯網終端也出現一些新的開發模式，有些開發者摒棄采用模塊化開發的模式，改為采用芯片開發共享ARM和FLASH的方式，以大幅降低成本，但這種開發模式難度大、周期長、產品穩定性對開發者要求更高。
3.2 移動物聯網號碼開卡
我國手機終端普遍采用機卡分離的模式。中國移動和中國聯通的GSM手機終端通常采用SIM（Subscriber Identification Module，用戶身份識別卡）卡，是手機的一張個人資料卡；而中國電信CDMA手機終端通常采用UIM（User Identify Module，用戶識別模塊）卡，是接入網絡系統的標識和身份驗證。在移動物聯網終端應用中，通常也是采用SIM卡（UIM卡）+卡槽的模式。
但是在車聯網應用中，運行環境較差，耐高溫、低溫，抗劇烈震動等對移動物聯網終端要求較高。據統計，5%～10%的機械障礙與SIM卡（UIM卡）和卡槽的耦合有關，這也是部分用戶在使用車聯網終端中反饋質量問題的一個重要方面。目前，基于CDMA的車聯網移動物聯網終端已經重新啟用在北美較為廣泛使用的燒號開通號碼模式，這不僅節約了UIM卡和卡槽成本，而且較好地提升了產品質量的穩定性。另外，在一些統一運營的行業應用業務模式中，行業應用業務管理者或者經營者期望通過燒號，形成號碼與物聯網終端一體化，避免SIM卡被非法挪用產生額外費用和網絡違法行為。
目前CDMA燒號通常有兩種模式：OTA（Over-the-Air Technology，空中下載技術）燒號模式和電腦數據線手編燒號模式。具體如下：
（1）OTA模式：電信運營商提供的身份識別鑒權數據無線遠程傳輸到移動終端內。這通常需要終端撥打*228或*22800，通過系統支撐完成。*228或*22800等同于緊急特服，在協議中規定即使運營商中沒有開戶注冊，手機終端也可以有權限默認撥打。
（2）手編模式：完成移動物聯網終端號碼開戶后，從相關渠道獲取手機卡五碼數據，并且改ESN（Electronic Serial Number，電子序列號），然后通過電腦軟件寫入移動物聯網終端，使其具備注冊入網資格。在車聯網應用中，基于CDMA 1X終端只要三碼IMSI（International Mobile Subscriber Identification Number，國際移動用戶識別碼）、AKEY（Authentication Key，鑒權碼）、ESN即可。
由于GSM沒有燒號協議支撐，因此SIM卡槽的質量要求顯得特別重要。為了提升產品的穩定性，有些開發者采用SIM卡與卡槽焊接的方法變通來解決SIM卡與卡槽之間松動造成的機械障礙和仿一體化問題。
3.3 移動網絡性能要求
（1）抗干擾性。車聯網或者其他移動物聯網所處的環境通常較為復雜，有人為無線干擾器或者其他應用的干擾。在通常的網絡設計和規劃中，對于基本相同的誤幀率要求，GSM系統要求到達基站的手機信號的載干比通常為9 dB左右，由于CDMA系統采用擴頻技術，擴頻增益對全速率編碼的增益為21 dB，所以對解擴前信號的等效載干比的要求小于-14 dB，GSM對底噪的要求更為嚴格。
（2）安全保密性。當前GSM網絡偽基站不僅對手機造成脫網影響，而且對所處的基于GSM模塊的移動物聯網終端造成脫網影響。此外，GSM手機短信、通話可被黑客監聽也一直困擾著GSM的安全。而CDMA網絡中手機與基站是雙向驗證，同時要在CDMA的42位PN碼中去猜測某一編碼有如大海撈針，可以有效保護空口安全，無線解密器無法攻破。
（3）2.5 G網絡吞吐率。在支持低速率物聯網應用上，GPRS（GSM）支持最大42.8 kbps、85.6 kbps上/下行數據傳輸速率，CDMA 1X（CDMA）支持最大153.6 kbps上/下行對等數據傳輸速率。在低數據速率應用中，CDMA模塊比GSM模塊可以支持相對更高的峰值速率。
4 結束語
車聯網應用已經在某些汽車、智能電動自行車、摩托車出廠中開始預安裝，也有部分行業應用用戶或者個人用戶后安裝車聯網終端，預測其今后將有廣闊的市場空間，而且用戶忠誠度相對較高。本文通過從車聯網應用分析來看低數據速率移動物聯網涉及移動通信技術應用發展態勢，雖然近年來高數據速率移動通信技術更新迭代非常快，但是低數據速率通信技術或許有更穩定且獨到的應用場合和應用空間。“技術為市場服務”，市場的需求將促使基于2.5 G的低速移動通信數據網絡可能伴隨著不斷更新的高速移動通信網長期并存。
參考文獻：
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[10] 張琨，劉春梅，彭景. 打造物聯網時代的智慧物流[J]. 移動通信， 2014（16）： 77-81.
作者簡介
趙小江：高級工程師，碩士畢業于浙江工業大學，現任中國電信股份有限公司杭州分公司無線維護中心經理助理，從事CDMA、LTE移動網絡維護工作。
1.物聯網的發展及特征
所謂物聯網，是指將各種信息傳感設備，如射頻識別（rfid）裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等種種裝置與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡。其目的是讓所有的物品都與網絡連接在一起，方便識別和管理。它其實就是將原本與網絡無關，但與我們的生活工作息息相關的萬事萬物都裝上傳感器，然后與現有的互聯網連接，讓人們可以更直接地去控制和管理這些事物，以方便我們的生活和促進生產乃至整個社會的發展。
物聯網概念本身也在不斷地演進，涵蓋的范疇也比以前更加豐富。隨著信息與通信技術的日益發達，物聯網應用前景相當廣闊，預計將廣泛應用于智能交通、能源、環境保護、政府工作、公共事業、金融服務、平安家居、工業制造、醫療衛生、智能家居、現代農林業等諸多領域。目前普遍認為，物聯網的體系構架可分為感知層、網絡層、應用層 3 個層面，并且在每個層面上都有很多種選擇。感知層包括二維碼標簽和識讀器、frid 標簽和讀寫器、傳感器、攝像頭、傳感器網絡、傳感器網關、視頻檢測識別、gps、m2m（machine to machine）終端等，主要完成識別物體和采集信息的功能。網絡層包括各類信息通信網絡，如短距無線通信網、蜂窩無線通信網、傳統互聯網、移動互聯網、有線通信網以及物聯網信息中心、物聯網管理中心等，主要完成將感知層獲取的信息進行傳遞和處理的功能。應用層是物本文由收集整理聯網與各類行業專業技術深度融合，實現各種智能化行業應用，實現廣泛智能化。
物聯網的核心能力主要包括可靠傳輸、全面感知以及智能處理這三點。其基本特征主要有智能化以及泛在化兩方面。所謂的智能化就是能夠將情景感知、各種信息的聚合以及無縫連接處理者幾方面內容進行有機結合，通過末端網絡準確收集管理對象的各種信息，并且及時的進行分析處理，最后將結果提供給需要的用戶。而泛在化則是指物聯網覆蓋應該逐步實現無處不在，這樣才能適應社會的發展需求。正是由于上述特點，物聯網的應用前景必然非常廣泛。
2.光通信技術在物聯網發展中的應用
光通信技術在物聯網發展中的應用可以分為三個部分，即網絡層、感知層以及應用層，具體內容為：
2.1光通信技術在物聯網網絡層的應用
光纖技術商用化已經有30多年了，經過這么多年的發展已經逐步成熟。近年來，隨著光纖放大器以及波分復用技術的快速發展，在很大程度上促進了光纖通信技術容量的擴大以及速度的提高。
在物聯網迅速發展過程中，需要完成各種信號的會聚、接入傳輸并形成全國性的物聯網，光纖通信將有很大的應用前景。不論是移動網還是傳統固定電話網，從長遠發展趨勢看，最終將走向泛在網。從物聯網應用的承載需求看，通信網或者說泛在網的技術發展完全能夠承載物聯網的需求。物聯網涉及海量的數據集合和泛在的網絡要求，即要求在空間上無所不在、時間上隨時隨地。傳感網所承載的業務狀態多數是近距離通信，而通信網特別是光纖通信網絡能承載更高的帶寬，適合長距離傳輸，非常適宜物聯網應用的拓展。現有通信網絡核心層傳送技術正在向大容量、ip 化和智能化發展，從物聯網的角度來看，還應更加智能化，包括自動配置、障礙自動診斷和分析、路由自動調度適配，資源分配更智能化等等。網絡接入層傳送技術的發展趨勢是光接入網絡。目前各大運營商都已建設 fttx（光纖接入），它具有 qos（服務質量）保障和更豐富的接入能力，能夠滿足 m2m 多種高速媒體流傳送需求。與移動通信相比，光通信技術具有容量大、損耗小、速度快、帶寬高等優點，可是其接入卻不是很靈活。而移動通信雖然接入靈活，但是其帶寬卻是有限的。所以，只有將二者進行有效融合，才能推動物聯網的進一步發展。
2.2光通信技術在物聯網感知層的應用
光通信技術在物聯網中應用的另一個領域就是感知層，其關鍵就是光纖傳感技術。隨著科學發展水平的不斷進步，傳統的單點檢測技術已經發展成分布式網絡監測技術，而且逐步走向了產業化生產，其應用前景非常廣闊。
光纖傳感技術與傳統傳感技術相比，其優勢在于光纖本身的物理特性。光波在光纖中傳播時，在外界因素如溫度、壓力、位移、電磁場、轉動等的作用下，通過光的反射、折射和吸收效應，光學多普勒效應，聲光、電光、磁光、彈光效應和光聲效應等原理，使表征光波的特征參量，如振幅、相位、偏振態、波長等，直接或間接地發生變化，因而可以將光纖作為敏感元件來探測各種物理量，這就是光纖傳感器的基本原理。此外，光纖還有多種衍生傳感功能。利用該特性，通過對光纖光柵進行特殊處理，可制成探測各種化學物質的光纖光柵化學和生物化學傳感器。與普通光纖光柵相比，長周期光柵對光纖包層外材料的折射率變化更敏感，將光纖光柵涂上特殊的活性涂覆層，可測量低濃度的目標分子。此類光纖傳感器可用于航天器的氫氣漏泄檢測、煤礦中的瓦斯檢測等。而光纖本身又是光波的傳輸媒質，這種“傳“”感”合一的特征所帶來的優勢，在物聯網應用中將無可匹敵。不論是基于瑞利散射、布里淵散射和拉曼散射原理的分布式光纖傳感器，還是基于雙光束干涉的光纖傳感干涉儀，其光纖傳感臂上的每一點既是敏感點又是傳輸介質。而基于多光束干涉的準分布式光纖 fabry-perot 傳感器、近年來發展迅速的光纖光柵傳感器，兩者也均是光纖本身的一個集成部分。此類光纖傳感器與常規光纖可熔接，形成低插入損耗連接，具有在線（inline）特征和優勢，與光纖傳輸有天然的兼容性，可以替代傳統分立和薄膜型光無源器件，從而為全光通信系統和光纖傳感網絡提供了巨大的靈活性。
2.3光通信技術在物聯網應用層的應用
在今后的發展過程中可以將物聯網與各行各業進行深度融合，這樣就可以促進行業的智能化管理。如果把光纖傳感器嵌入或裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、大壩、供水系統、油氣管道等各種重大工程設施中，通過光纜連接后可以形成廣域光纖傳感網絡，再通過與無線物聯網的組合，與互聯網的組合，可以實現各種設備、機器、基礎設施等物理系統的整合。在此基礎上，通過物聯網信息中心管理中心功能強大的云計算平臺，對海量數據進行存儲、分析處理與決策，完成從信息到知識，再到控制指揮的智能演化，就可使人類更加精細、更加動態地管理生產、生活的方方面面，達到“智慧”狀態，進一步提高資源利用效率，提高人類生產力水平，促進人類與自然的和諧發展。
1 引言
從手機和移動寬帶衍生發展而來的M2M模塊在行業應用信息化中得到大力應用，移動物聯網成為一個新興市場。戰略無線業務咨詢公司Northstream曾公布了它對2016年全球移動電信行業走勢的預測：預計“物聯網黃金時代”將拉開序幕。
目前承載移動物聯網的主要無線傳輸網絡包括2G(2.5G)/3G/4G移動網絡、Wi-Fi網絡、ZigBee、藍牙等，并且大約70%的移動物聯網都是以低數據速率的低端通信模塊為主。本文將主要探索低數據速率移動物聯網的通信技術發展方向和產業化方向，并以車聯網為例進行探討。
2 車聯網結構
截至2015年6月底，全國機動車保有量達2.71億輛，電動自行車保有量也已突破2億輛。汽車、摩托車、電動自行車已經成為各個階層工作、生活中必備的交通工具，但被盜現象卻時有發生，因此用戶對車輛防盜、定位管理需求日益強烈。
此外，一些快遞物流、外勤服務、車隊管理、汽車租賃管理等不僅需要車輛定位，而且使用軌跡輔助生產調度管理、里程數量統計、圍欄管理等應用。車輛的運行狀況也是車主非常期望掌握的，這通常需在汽車4S店或者車輛維修點才可以查看。
而目前機動車車載自動診斷系統“OBD Ⅱ”已經可以提供外部接口車況檢測或者汽車廠家直接通過其ECU(Electronic Control Unit，電子控制單元)接口完成車況檢測，甚至電動自行車也已經結合控制器可以提供車況檢測和電池電量管理等功能。
車輛防盜定位、生產調度管理、車況檢測等都驅動了車聯網平臺的誕生。車聯網組成不僅包括車輛本身，而且還包括車聯網終端、用戶智能手機/電腦、GPS衛星定位系統、車聯網云平臺，并依賴移動通信數據網、互聯網完成，具體如圖1所示：
車聯網終端先通過GPS衛星實時獲取地面行駛車輛的位置信息，再通過移動通信數據網絡與車聯網云平臺之間建立通信。車聯網終端除了包括由單片機組成的控制模塊外，還包括定位模塊、通信模塊以及智能傳感模塊。
定位模塊以GPS芯片為基礎獲得車輛所在的地理位置信息，實時不斷地接收GPS衛星信號，提供車輛運動狀態數據，包括車輛經緯度信息、運行速度、運行方向、時間信息等。
通信模塊在圖1中可與車聯網云平臺和用戶手機/電腦終端進行數據交換，目前通信網絡和終端模式可以基于2G、3G、4G甚至Wi-Fi網絡。
但考慮定位和車輛控制的交互數據量小(主要包括控制信令、GPS經緯度、車況檢測等數據)，而且室外移動范圍廣，同時結合移動物聯網成本的考慮(終端2G通信模塊與終端4G通信模塊的價格約相差3至8倍)，因此圖1中車聯網終端連接車聯網平臺所需的移動通信數據網絡主要基于2.5G移動網絡為主，這包括GPRS(GSM)網絡和CDMA 1X(CDMA)網絡。
智能傳感模塊包括防盜模塊和車體性能感知模塊。其中，防盜模塊在用戶設置防盜功能后，通常利用GPS位置信息形成電子圍欄和G-Sensor(重力傳感器)感知車輛被觸碰或劇烈震動通過系列算法觸發整車被盜報警，或者通過斷電感知電池被盜，即可向用戶手機發送報警信息，這種模式基本可以避免誤報警;車體性能感知模塊包括電池電量和車況檢測功能等，讓車況信息黑匣子可以向用戶直觀展現。
車聯網云平臺除了包括存儲車輛的各種數據檔案信息外，還包括軌跡、綁定智能手機和智能終端關系、車輛報警記錄等。用戶智能手機和電腦終端可以利用圖1中無線數據網絡(這可以是各類制式的2.5G、3G、4G移動數據網絡或者Wi-Fi網絡)或者有線數據網絡連接車聯網云平臺，實時查看車輛信息、接收報警信息或控制車輛，以確保報警的有效性和遠程可控性。
3 低數據速率移動通信相關技術和特性
在車聯網中的應用
在移動物聯網中，大量的應用如車聯網、抄表業務、智慧農業、工業自動化、可穿戴設備、安防等，由于沒有穩定的Wi-Fi覆蓋，只能基于移動通信網絡。2G網絡(GSM和CDMA)經過較長時間的建設運行維護，網絡覆蓋面廣、覆蓋質量佳，特別是2G終端芯片相比3G/4G價格低廉優勢明顯，因此結合低速需求和成本控制的要求，GPRS和CDMA 1X低速數據網絡還是大有用武之地。
如果后期手機用戶大量遷移到4G VoLTE網絡，空余的2G頻率和網絡或許可以迎合快速發展的低速移動物聯網無線承載容量需求。由于3G網絡(CDMA EV-DO和WCDMA)通信模塊的價格始終無法靠近2G通信模塊，因此在低數據速率移動物聯網中很難找到應用的切入。在當前4G時代，LTE與移動物聯網之間總是存在一條難以跨越的鴻溝，其中成本是主因。
3GPP組織在LTE Release 13版本中所研擬的LTE-M標準目前暫時被各方看好，具備低功耗、低傳輸速率和高覆蓋率三項特點，該規格的目標是達到100～200 kbps的最高傳輸速率，但標準尚在制定中，最為關鍵的成本看是否能突破。下面將主要探討當前廣泛應用的GPRS和CDMA 1X相關技術及產業在車聯網中的應用發展態勢。
3.1 終端通信模塊開發
在車聯網中，車聯網終端在不同的通信制式中，主要是通信模塊上的差異，但其也是影響車聯網終端的重要成本。構成通信模塊主要是GSM芯片和CDMA芯片的差異。
GSM芯片廠家眾多，在MTK、展訊、互芯、Mstar等，GSM已經沒有專利費;而在CDMA芯片，目前主要有高通、英特爾(2015年收購了威睿電通)，且專利主要集中在高通手中。
由于高通專利費、入門費居高不下;CDMA支持廠家明顯弱于GSM，而且CDMA模塊外圍套片價格也高，CDMA成本約高于GSM模塊2至3倍，因此基于CDMA 1X模塊的車聯網移動終端生產成本相對較高，CDMA 1X模塊在工業領域有較大幅度落后于GSM/GPRS模塊的應用。
目前在移動物聯網終端包括車聯網終端也出現一些新的開發模式，有些開發者摒棄采用模塊化開發的模式，改為采用芯片開發共享ARM和FLASH的方式，以大幅降低成本，但這種開發模式難度大、周期長、產品穩定性對開發者要求更高。
3.2 移動物聯網號碼開卡
我國手機終端普遍采用機卡分離的模式。中國移動和中國聯通的GSM手機終端通常采用SIM(Subscriber Identification Module，用戶身份識別卡)卡，是手機的一張個人資料卡;而中國電信CDMA手機終端通常采用UIM(User Identify Module，用戶識別模塊)卡，是接入網絡系統的標識和身份驗證。在移動物聯網終端應用中，通常也是采用SIM卡(UIM卡)+卡槽的模式。
但是在車聯網應用中，運行環境較差，耐高溫、低溫，抗劇烈震動等對移動物聯網終端要求較高。據統計，5%～10%的機械障礙與SIM卡(UIM卡)和卡槽的耦合有關，這也是部分用戶在使用車聯網終端中反饋質量問題的一個重要方面。
目前，基于CDMA的車聯網移動物聯網終端已經重新啟用在北美較為廣泛使用的燒號開通號碼模式，這不僅節約了UIM卡和卡槽成本，而且較好地提升了產品質量的穩定性。另外，在一些統一運營的行業應用業務模式中，行業應用業務管理者或者經營者期望通過燒號，形成號碼與物聯網終端一體化，避免SIM卡被非法挪用產生額外費用和網絡違法行為。
目前CDMA燒號通常有兩種模式：OTA(Over-the-Air Technology，空中下載技術)燒號模式和電腦數據線手編燒號模式。具體如下：
(1)OTA模式：電信運營商提供的身份識別鑒權數據無線遠程傳輸到移動終端內。這通常需要終端撥打*228或*22800，通過系統支撐完成。*228或*22800等同于緊急特服，在協議中規定即使運營商中沒有開戶注冊，手機終端也可以有權限默認撥打。
(2)手編模式：完成移動物聯網終端號碼開戶后，從相關渠道獲取手機卡五碼數據，并且改ESN(Electronic Serial Number，電子序列號)，然后通過電腦軟件寫入移動物聯網終端，使其具備注冊入網資格。在車聯網應用中，基于CDMA 1X終端只要三碼IMSI(International Mobile Subscriber Identification Number，國際移動用戶識別碼)、AKEY(Authentication Key，鑒權碼)、ESN即可。
由于GSM沒有燒號協議支撐，因此SIM卡槽的質量要求顯得特別重要。為了提升產品的穩定性，有些開發者采用SIM卡與卡槽焊接的方法變通來解決SIM卡與卡槽之間松動造成的機械障礙和仿一體化問題。
3.3 移動網絡性能要求
(1)抗干擾性。車聯網或者其他移動物聯網所處的環境通常較為復雜，有人為無線干擾器或者其他應用的干擾。在通常的網絡設計和規劃中，對于基本相同的誤幀率要求，GSM系統要求到達基站的手機信號的載干比通常為9 dB左右，由于CDMA系統采用擴頻技術，擴頻增益對全速率編碼的增益為21 dB，所以對解擴前信號的等效載干比的要求小于-14 dB，GSM對底噪的要求更為嚴格。
(2)安全保密性。當前GSM網絡偽基站不僅對手機造成脫網影響，而且對所處的基于GSM模塊的移動物聯網終端造成脫網影響。此外，GSM手機短信、通話可被黑客監聽也一直困擾著GSM的安全。而CDMA網絡中手機與基站是雙向驗證，同時要在CDMA的42位PN碼中去猜測某一編碼有如大海撈針，可以有效保護空口安全，無線解密器無法攻破。
(3)2.5 G網絡吞吐率。在支持低速率物聯網應用上，GPRS(GSM)支持最大42.8 kbps、85.6 kbps上/下行數據傳輸速率，CDMA 1X(CDMA)支持最大153.6 kbps上/下行對等數據傳輸速率。在低數據速率應用中，CDMA模塊比GSM模塊可以支持相對更高的峰值速率。
4 結束語
車聯網應用已經在某些汽車、智能電動自行車、摩托車出廠中開始預安裝，也有部分行業應用用戶或者個人用戶后安裝車聯網終端，預測其今后將有廣闊的市場空間，而且用戶忠誠度相對較高。
本文通過從車聯網應用分析來看低數據速率移動物聯網涉及移動通信技術應用發展態勢，雖然近年來高數據速率移動通信技術更新迭代非常快，但是低數據速率通信技術或許有更穩定且獨到的應用場合和應用空間。“技術為市場服務”，市場的需求將促使基于2.5 G的低速移動通信數據網絡可能伴隨著不斷更新的高速移動通信網長期并存。
關鍵詞：智能電網 物聯網 智能通信技術
中圖分類號：E965 文獻標識碼：A 文章編號：
現代社會，電力資源是人類不可或缺的能源，但當今社會，能源短缺與環境問題日益突出，發展智能電網是解決上述問題的有效手段。世界上諸多國家重視智能電網的建設，雖采用的建設模式有所不同，但是物聯網通信技術已然被很多國家所采用。在電力需求與電力技術研發的雙重作用之下，物聯網通信技術在智能電網中的應用愈加廣泛，并且大有迅速熱遍全球之勢，應對物聯網技術在智能電網中的遠大前景，相關領域的研究更有深遠的意義。
1 智能電網、物聯網概念簡述
1.1 智能電網
通過采用現代化的信息手段，實現電網諸多系統，如發電、輸電、配電、供電、售電、用電等環節的智能交流，可以將這樣的電力網絡稱之為智能電網。一般而言，智能電網存在如下諸多優勢：能夠實現自我修復；能夠有效抵御外來襲擊；能夠對用戶形成激勵，促使他們主動參與電網運作；完善電力系統，減少電量損失；優化資源設置，有效降低電網運行資本；實現對多種發電及蓄電形式的容納；推動電力市場的繁榮發展。
1.2 物聯網
隨著科技的不斷發展，物聯網已然成為互聯網不可或缺的組成部分。物聯網的概念是由美國教授Kevin Ashton于1999年所提出，經過一定發展，在2005年于威尼斯所召開的信息社會世界峰會上，物聯網概念最終形成。通俗而言，物聯網是“物物相連的網絡”，它的形成需要特定的感知元件，如傳感器、射頻識別、二維碼等，通過對基礎網絡的運用，實現人與物或物與物間的互聯。隨著通信技術的不斷發展，物聯網通信時代已然到來，近乎世界上的所有物體，都可以通過互聯網實現交換。
2 物聯網的諸多用途
隨著現代信息化網絡技術的推廣，作為網絡技術重要組成部分的物聯網技術也有頗為廣泛的用途，現簡略介紹如下。
2.1 智能物流
物聯網通信技術在物流領域的應用，以智能配送的可視化管理網絡、全自動的物流配送、網絡化信息共享平臺為主，因為采用了可供分析與模擬的軟件，從而形成供應鏈網絡，無論是企業生產地點的確定、采購地點的設置，還是庫存分配戰略的制定，都能有效地降低配送成本，改善服務質量。
2.2 智能電網
將物聯網通信技術廣泛應用于智能電網的諸多環節，實現對電力交換情況的改善，以及電網利用率的提升。有了物聯網通信技術，能夠有效接收風能發電、太陽能發電等分布型的能源進入電網，實現對主網的補發電。我國現階段已開始實施階梯性電價，因為智能電網能夠實現對用戶電力負荷的實時監控，這給用電戶提供了自行選擇電價及能源類型的權利。
2.3 生態監視
物聯網通信技 術還可應用到生態監視領域，如城市大氣、飲用水源地、生態補償等。通過對RFID技術以及視頻感知、聲學、光學、生物、化學、紅外、衛星等傳感器的使用，從而實現對監控領域的全面感知，再將所得信息進行傳輸，利用生態分析、決策支持系統、云計算等智能系統進行處理，從而實現對應用領域的智能監視。
2.4 電子保健
在醫療保健領域，醫療信息化得以體現，這離不開物聯網通信技術的普遍應用。電子病歷、醫學圖像存檔、通信系統、微機醫囑錄入系統與微機臨床決策支持系統的廣泛應用，能有效減少醫療差錯，實現對醫療成本的監控管理，維護病人的隱私，有效延長病患醫療記錄的壽命。與上述內容相配合的，還有門診管理系統、臨床信息系統、住院管理系統、物資管理系統、藥品管理系統、財務管理系統、人事管理系統、OA管理系統等，從而形成醫院的整體信息系統，保障醫院醫療的信息化。
2.5 智能交通
世界交通問題令人堪憂，每年因交通事故及交通堵塞所造成的經濟損失是極為慘重的，而尾氣排放所造成的環境污染也愈加困擾著人們。與傳統的交通管理相比，實行智能交通管理，能夠有效地減低交通事故的發生率，減少交通堵塞的發生，實現對交通的有效監管，從而減少車輛尾氣的排放。
3 物聯網技術在智能電網中的應用
3.1物聯網關鍵技術
物聯網中主要涉及到的是射頻識別技術、無線傳感器與聚合技術。射頻識別技術是一種自動識別技術，能夠通過射頻模式信號來自動識別對象，實現對相關數據的獲取與采集。極具代表性的是RFID系統，它由電子標簽、信息讀寫器及信息處理系統三部分組成，其工作原理按如下步驟進行：在通過特定的信息讀寫器之時，物品上所帶有的電子標簽會被讀寫器所激活，標簽所攜帶的信息將被無線電波所傳輸，送至讀寫器及信息處理系統，實現對相關信息的自動采集。
無線傳感器是常用的器件及裝置，能夠對預定指標進行感知，并依據特定規律將其轉換成可用信號。一般而言，無限傳感器由敏感元件及轉換元件兩部分組成。隨著現代科技的不斷發展，納米技術及MEMS技術被廣泛應用，無線傳感器的智能化日益凸顯，對物聯網智能環境的實現起到巨大推動作用。通過采用一定協議技術，可以為不同無線傳感器分配特定的IP地址，形成良好的基礎網環境，實現多層傳感器間網絡信息的融合。無線傳感器與聚合技術的應用，形成了新型的網絡連接技術，具有低速率、低功耗與短距離傳輸的優勢。
3.2 應用物聯網的網絡架構
在智 能電網中應 用物 聯網智 能 通信技術，網絡架構表現為三個層面，即感知層、網絡層與應用層。通過感知層，采用以RFID為主的技術手段，來采集智能電網中諸多環節的有用信息。通過網絡層，以智能電網中的光纖網為主、線載波通信網為輔，實現對感知層所獲取的各類信息的傳輸，這樣的傳輸可以在廣域和局域范圍內進行。通
過應用層，實現物聯網與電力行業專業技術的深度融合，從而實現對電網的決策、監控以及服務的智能化管理。
3.3 發展前景
對于電網企業而言，智能用電的海量數據也是一種巨大的財富，對于這些數據內在價值的挖掘，是智能用電領域的重要研究方向之一。因為從這些用電數據上，我們可以大體領略到社會的經濟發展水平，可以了解用電戶的消費能力與社會屬性。如通過對長期不用電的家庭數量的統計，我們可以得出該城市房屋的空置率；通過對用戶電費繳納情況的分析，可以得出該用戶的信用度。通過采用物聯網智能通信技術，對電網企業所獲得的數據進行加工處理，以實現其自身價值的挖掘，還可以為政府及社會其他行業提供有用數據，從這個角度講，電網企業實現了僅是能源服務企業的突破，也成為依據數據分析創造價值的企業。
智能用電在園區、社區及樓宇間的推廣是一種必然的趨勢，將覆蓋到整個城市，形成一種智能能源網絡，這便于人們對綠色低碳的生活方式與生活環境的構建，也有益于諸多社會功能的完善與拓展。因為有對互聯網、物聯網以及云計算等諸多信息通信技術的綜合采用，面向整個城市的基礎管理網絡形成，能夠實現對醫療、交通、城市服務、公共安全等諸多領域的支持，從這一角度而言，智能用電又對城市能源管理有巨大的意義。
對物聯網智能通信技術的應用前景進行展望，除了要繼續加深在智能電網領域的實踐之外，還要依據國際智能用電的相關標準，積極與他國進行實際交流，相互借鑒經驗，探討增進領域發展的策略，以實現智能用電的全球化發展。
4 結語
物聯網智能通信技術推動智能電網整體發展的重要手段，對智能電網的研究突破，不能忽視了這種通信技術的實踐與運用。智能用電呈現全球化的發展趨勢，對智能用電的研究工作，如果只局限在國內，不與國際的同行交流與合作，那將無異于閉門造車，是不利于我國智能用電領域的整體的發展的，正因如此，加強該領域國際間的合作與交流是必須的。
參考文獻
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關鍵詞：智慧林業，通信技術，移動互聯網，無線通信
隨著新一代信息技術的高速發展，“智慧地球”在國民經濟各行業應運而生，林業也從“數字林業”向“智慧林業”轉變。智慧林業要求林業信息感知化、物聯化和智能化，要求林業信息傳輸的互聯互通和安全快捷，因此，通信技術在智慧林業建設中起到基礎性關鍵作用。當前微波通信、衛星通信和移動互聯網通信等技術的迅速發展，為建立高效的林業信息傳輸系統提供了有效手段。以信息感知、傳輸和交換模式來建立高效的通信網絡，從而實現智慧林業的功能。本文在介紹智慧林業產生背景、內涵和關鍵技術的基礎上，根據現代通信技術的發展趨勢，概述微波通信、衛星通信和移動互聯網等技術在我國智慧林業中的應用進展，分析通信技術在智慧林業應用實踐中存在的不足，探討現代通信技術在今后智慧林業應用中的發展方向，以期為我國林業信息化和智慧林業建設提供決策參考。
1智慧林業概述
智慧林業是指充分利用新一代信息技術（云計算、物聯網、大數據、移動互聯網等），通過感知化、物聯化、智能化等途徑，形成林業立體感知、管理協同高效的林業發展新模式，是“智慧地球”概念在林業領域的創新發展[1-2]。自2008年IBM首次提出“智慧地球”理念以來，全球涌現出一股智慧化發展的浪潮，智慧化發展理念推動了我國林業信息化發展，我國林學家也提出了智慧林業概念[3-4]。智慧林業是在林業信息數字化、感知化、互聯化、智能化基礎上，實現林業資源的一體化、協同化、生態化和最優化[4]。林業信息資源數字化要求實現安全、智能、高效地采集、傳輸、存儲和共享林業信息；林業資源感知化要求利用高效智能的傳感器來實時獲取林業數據信息，相互感知林業生態系統中的各種資源；林業信息傳輸互聯化要求建立安全、貫通、高效的林業信息傳輸系統；林業系統管控智能化要求利用大數據、物聯網等技術，實現林業信息的智能化采集、運算和管理，并利用各種自動化技術實現林業管理服務的智能化；林業體系運轉一體化要求整合林業信息系統，并融入到智慧企業、智慧農業和智慧城市等多種信息系統中，實現社會整體的融合發展[5-6]。智慧林業將在數字林業基礎上，應用新一代信息技術（云計算、大數據、物聯網、3S技術、移動通信）來實現林業的智慧感知、移動互聯、協同管理和智能服務[7]。智慧林業的基本要求是林業信息資源的互聯互通，構建遍布整個林業體系的信息網絡，實現信息快捷傳輸、交互共享和安全可靠。因此，通信技術在智慧林業建設中發揮著極其關鍵作用，只有建立完備的通信網絡和完善的通信技術，才能保證林業信息的感知、傳輸、運算和共享，才能保證林業資源的綜合監測、智能防控、應急指揮、移動辦公和科學決策[8]。智慧林業是未來林業發展的必然趨勢。2013年8月國家林業局印發了《中國智慧林業發展指導意見》，表明我國林業信息化步入了智慧林業發展的新階段。
2通信技術在智慧林業中的應用進展
現代通信技術開始向網絡構建標準化、管理服務智能化、信息傳輸高效化、通信網絡綜合化方向發展[7]，現代通信技術是智慧林業發展的關鍵技術支撐，在智慧林業建設中具有廣泛的應用前景。通信技術主要包括有線通信、無線微波通信、衛星通信和移動互聯網通信等，下面分別介紹這些通信技術在智慧林業中的應用情況。
2.1有線通信技術
有線通信技術是指利用電話線、電纜和光纖等介質來傳輸信息的通信技術，是最基本也是最可靠的通信手段。隨著程控數字交換技術的發展，有線通信能較4為安全便捷地實現互聯網接入、視頻通話和圖文數據傳遞。有線通信技術，尤其是光纖通信技術在林業綜合辦公系統、林業云計算平臺及林業下一代互聯網建設中得到較好運用，具有傳輸效率高、技術安全等優點[9]。2009年我國改進了各省的林業光纖局域網，基本建成了覆蓋全國省級林業部門和國家林業局直屬單位的林業信息專網。我國林業下一代互聯網在現有國家林業信息專網基礎上，將采用有線通信技術構建具有管控和網絡服務等功能的IPv6網絡系統，聯接國家、省、市、縣4級林業網絡架構，以滿足林業系統日益擴大的各類業務模塊和大數據量遙感影像、GIS數據、音視頻數據等通信及傳輸需要。有線通信網絡不僅在構建林業信息服務網絡上應用廣泛，而且在防災監測、資源監測方面發揮了重要作用[10]。劉亞榮等[11]利用光纖通信構建了基于分組傳送網的山林防災監控系統，并利用光纖傳感器對林地溫度、濕度、易滑坡部位進行監測。由于受林區自然條件的限制，在林區架設電纜、雙絞線和光纖等傳輸介質線路困難，而且火災、泥石流和洪水等自然災害容易導致通信中斷。因此，有線通信技術在林業的應用也存在著很大的局限性。
2.2微波通信技術
微波通信是直接使用微波作為介質進行的無線通信手段，主要適用于2點間直線距離內無障礙的通信，具有容量大、質量高和通過中繼站能長距離傳輸等優點。我國林業部門在上世紀末曾利用世行貸款在黑龍江、內蒙古等林區建立了多個微波通信防火工程。大興安嶺林區建設了微波通信站30個，可滿足雷電探測、氣象自動預報、數據處理、計算機聯網等多種通信需求，增強了林區森林防火、通信指揮和生產調度能力[12]。美國、歐洲等開發了多種基于微波通信的森林資源監測系統，包括POLSAR、ALOS-PALSAR、TanDEM-L、TerraSAR-X、RADARSAT-2、TanDEM-X、DESTINY等微波雷達監測系統；德國開發了依賴微波的Fire-watch森林火災自動預警系統[13]。但微波通信存在著造價較高、信號傳輸受電離層影響大、難以跨越高山和海洋等缺點，需要依賴于衛星系統中繼轉發。
2.3衛星通信技術
衛星通信是指利用地球衛星作為中繼站轉發微波信號的無線通信技術，具有通信覆蓋區域大、通信距離遠等優點；能夠跨越高山、海洋而不受距離限制和陸地災害的影響；覆蓋面積大，可實現較大范圍內的多邊通信；工作頻帶寬、通信5容量大，適于音頻、視頻、圖像等多種數據的高速傳輸，可靠性高。基于上述優點，近年來衛星通信技術在林業上得到廣泛應用。林業部門開始使用“動中通衛星移動通信系統”和“IPSTAR衛星寬帶通信系統”等來應對林區地震、泥石流等突發地質災害和森林防火應急指揮的通信需求[14]。上述衛星通信系統結合地面通訊指揮車或中心站，可有效地進行高速互聯網接入、數據通信、音頻視頻傳輸和電視電話會議等高通量通信傳輸。美國和加拿大主要采用衛星巡回監測系統實時監測林區溫度來進行林火預警[15]。在智慧林業建設中，衛星通信技術結合3S技術、傳感器技術和計算機技術能夠高度集成對空間信息進行采集、傳輸、處理和應用。我國自主開發的“北斗衛星導航系統”已林業部門得到廣泛應用，有些單位還整合了北斗衛星導航系統、互聯網、無線通信網和物聯網等技術，構建了森林防火綜合指揮調度系統，為林業資源監測、林火指揮、安全管理和生產調度等提供技術支撐。
2.4移動互聯網通信技術
移動互聯網通信技術是移動通信與互聯網技術相融合的產物，是一種通過移動的無線通信技術接入互聯網的新型數字通信模式。在移動互聯網通信技術支持下，用戶可使用PDA、智能手機、平板電腦等手持移動終端，通過移動無線網絡接入到互聯網中，進行視頻、圖像、語音和大數據通信業務。隨著3G和4G技術的快速發展，WiFi和Zigbee、藍牙、超寬帶等新一代數字超短波通信技術的成熟，構建基于移動互聯網通信技術的網絡視頻監控體系，為林業監測管理、應急感知和辦公自動化提供了技術保障[16-17]。在林火監測、森林旅游和野生動植物保護中，基于3G和4G技術的網絡監控系統能有效構建一套實施監測的視頻監控網[18]。近年來，國內開發了大量基于移動互聯網技術的林業信息化系統。如基于Android系統的林業有害生物防治系統[19]，基于3G和GPS的林業資源實時監測系統[20]，基于Zigbee網絡結合北斗通信技術的林火監測系統[21]，基于移動終端和互聯網衛星影像的林業資源三類調查系統等[16]，已初步具備智慧林業的雛形，代表著未來林業信息化的發展方向。目前，國內外主要將移動互聯網通信與物聯網結合起來，構建傳感器網絡通信系統和電信傳輸網絡系統，以滿足實時感知、信息短距傳遞和信息遠距離傳輸的林業綜合監測網絡需要。傳感器網絡通信系統主要是依靠無線射頻識別技術（RFID）、近距離通信技術（NFC）、藍牙通信技術、紅外通信技術、超寬帶通信技術（UWB）、毫米波通信技術、ZigBee通信技術等[22]。RFID技術是一種基于射頻的無線識別通信技術，在歐洲和美國被廣泛應用于珍稀動植物監測、木材儲運管理、森林資源監測等方面，通過建立電子標簽來達到對森林資源的實時監測和信息傳輸[23]。NFC通信技術可完成10cm范圍內點對點數據的高頻無線傳輸，結合RFID技術將識別信息自動“虛擬連接”到藍牙和WiFi等移動設備上。藍牙通信技術可支持10m距離內移動設備間的低成本通信，在手持移動終端上應用廣泛[24]。ZigBee通信技術是一種低成本、高效率、近距離的雙向可組網式無線通信技術，在林業信息通信系統上應用廣泛。ZigBee通信技術可高效地實現林業資源的定位監測，如基于ZigBee技術設計的林火監測系統、野生動植物保護系統、森林資源清查網絡等[25]。電信傳輸網絡系統主要采用WiFi通信技術、3G、4G和5G移動通信技術，具有覆蓋范圍廣、傳輸效率高等優點，在林業監測和資源管理中應用廣泛。例如，基于3G視頻技術的森林防火系統，基于WiFi的手持森林病蟲害監測系統，基于3G、GIS和GPS的森林資源采集系統等[20,26-27]。盡管目前移動互聯網通信技術發展極為迅速，但受林業發展水平和地理條件的限制，上述通信技術在林區的應用還較少，新一代3G和4G網絡覆蓋度低，缺乏多種傳感器、物聯網、大數據和移動互聯網技術的整合，限制了智慧林業建設的發展速度。
3通信技術在智慧林業中應用存在的問題和發展展望
雖然現代通信技術的迅猛發展為林業信息的互聯互通提供了有效保障，實現了信息的快捷傳輸和交互共享。但其在智慧林業建設中的應用還存在不足，主要表現為：1）林區移動互聯網通信技術覆蓋度很低，接入傳感器和物聯網的水平較低，尚不能實現通信技術在林區的全面覆蓋；2）無線寬帶通信技術、新一代移動互聯網技術、物聯網技術和現有林業基礎數據庫在大數據、云計算方面的整合程度不夠，沒有構建一體化的信息感知與實時傳輸體系；3）智慧林業建設缺乏全國統一的標準，不同地方的系統采用不同開發平臺、操作系統和數據庫管理系統，很難實現互聯互通，導致形成了無法互通的信息孤島；4）智慧林業系統內部信息的互聯互通與資源共享導致信息系統數據面臨泄露威脅，對智慧林業的信息安全戰略重視不夠。針對通信技術在智慧林業中應用中存在的不足，今后在智慧林業建設中應加強以下方面工作：1）加強林區無線網絡覆蓋，提升林業資源的實時監測水平，推動移動互聯網和物聯網的整合[28]。林區無線網絡的全面覆蓋是物聯網和智能設備在林區應用的網絡基礎，可選擇一些基礎條件好的林區推進無線網絡建設，提高其無線通信能力。林區無線網絡應以公眾網為主，鼓勵網絡資源安全共享[29]。2）要加快林業監測信息與現有公共基礎信息、林業基礎信息、林業專題信息及政務辦公信息等共享和大數據、云計算整合，提高林業資源的監測效率和應急感知處理能力。隨著北斗衛星導航系統、林業遙感衛星、無人遙感飛機等監測感知手段的整合，實時提供林業資源監測所需各類遙感信息和位置數據的能力將得到極大提升。3）要整合無線寬帶通信技術、新一代移動互聯網技術、3S技術和物聯網技術，構建一體化的信息感知與實時傳輸體系，這是智能林業物聯網的發展方向。使物聯網技術實現從林木感知、動植物感知、林區環境感知到整個林區的綜合化智能監測感知網絡，從而快速提高林業智能檢測、管理服務和決策支持水平。作為智慧林業建設的關鍵技術，下一代移動互聯網技術有著更為廣闊的發展空間。4）加快建立現代通信技術在智慧林業建設中應用的統一標準，采用同一開發平臺、操作系統和數據庫管理系統，實現信息資源共通與共享，并加強智慧林業信息系統的安全防范。
作者:馬建浦 單位:北京郵電大學信息與通信工程學院
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【關鍵詞】互聯網技術 電信網技術 差異融合
在這個發展迅猛的信息社會，互聯網技術與通信技術有效融合，能夠為人們的生活、工作和學習提供便利條件。因此，分析互聯網技術和電信網技術，并通過探索互聯網技術和通信網技術的融合，促進互聯網通信技術深入發展，以更好地服務于經濟建設。
1 電信網與互聯網存在的差異分析
1.1 網絡側的差異
電信網技術的發展大致可劃分為三個階段：第一階段是以模擬通信技術為核心的電信網技術；第二階段是以TDM電路交換為核心的數字電信網技術；第三階段是以IP分組交換為核心的電信網技術。自第三階段起，電信網的核心網絡逐漸實現IP化，即由原理層面可視轉變為實現電信網和互聯網同質化的階段。
和電信網技術相比，互聯網起始階段即建立起全IP化基礎，通過應用規模的不斷擴大，以及用戶參與的增加，互聯網絡IP化成為發展的主流方向。當然，電信網逐步的IP化，絕不意味著電信網和互聯網技術于核心傳輸層面可以實現完全兼容，電信網和互聯網技術仍存在較大差別，這體現在：電信網更加追求對業務的控制，在網絡側只要求能夠保持一定業務接入能力即可；而互聯網業務開展完全是基于對等原則和用戶自治，所以其業務的開展幾乎完全是基于用戶節點進行的。
1.2 終端側的差異
電信網絡終端設備主要包括固定和移動電話，已經歷多年的發展和更新換代，隨著終端智能化、數字化的發展趨勢，智能手機得到普及，電信網絡終端功能更加強調為客戶提供更加全面的信息服務。
當前，互聯網終端設備以個人電腦（PC）為主。由于PC功能十分強大，且方便應用、易操作等優勢明顯。與移動通信終端相較，互聯網終端便攜性成為追求的主流，兩者融合發展趨勢也越發明顯。
1.3 網絡互通性的差異
和互聯網相比較，電信網絡技術存在互聯互通的問題。這是因為電信網絡建設雖然不缺標準，卻沒有業界普遍認同且廣泛接受的信令控制和傳輸標準。電信網絡由信令、媒體的組合來共同實現其基本電信業務，隨著電信網絡及編解碼技術的發展，電信網卻逐漸成為多種網絡體制割據場所。而且，不同體制的電信網絡互聯互通時，需要采用網關。雖不能否認網關在電信網絡中的積極作用，但它卻成為電信網絡業務應用，乃至飛速發展的瓶頸。當前，電信網絡協議標準很多，且均存在規模不大的問題，因此，電信網絡在互聯互通和業務整合及應用等方面存在問題是必然的。互聯網則在其創立之初便制定了相對統一的標準，且得到了相關各層面廣泛的支持，所以具有較高的互通能力，更易實現全球范圍互聯互通。
1.4 業務開放性的差異
互聯網技術采用的協議體系為TCP/IP，接入層、傳輸層、網絡層和業務層均是相對獨立的，傳輸層面對業務支撐能力較高，在很大程度上對新業務發展支持度較好；且協議體系開放性較強，能更有力地支撐商業模式構建。
電信網技術在電路交換時代，網絡具備智能控制能力，且能保持會話狀態，終端能力相對較弱，用戶端設備業務應用和對服務選擇控制能力有限。這成為創建、推出新業務的天然障礙，嚴重地影響到新業務的開展與應用。隨著電信網絡采用IP承載，用SIP信令作控制信令后，依托更具開放性的SIP協議，其對開放性業務的支持能力增強了。即便如此，電信網與互聯網在開放性方面依然存在較大差異。
2 電信網與互聯網的融合是大勢所趨
當前，電信網上業務已呈全IP趨勢，所以電信網應是建立于IP技術基礎之上的。 冒然IP技術尚存一些問題，但IP技術在互聯網上的成功應用，使得信息業務在可預見的未來不可能改變使用IP技術的主流方向。因此，電信網與互聯網應依托其均采用相同IP技術，對承載網（IP網）要求差別不大的前提。構建一個可信任的、安全的承載網（IP 網），這樣的網絡更加可控，管理和服務質量更有保障，且具有大規模組網的能力。
雖然電信網和互聯網業務網設計存在一些差別，例如業務網商業模型不同等。互聯網業務網以寄生網的形態存在，寄生性業務網不能滿足良性商業模型需求，可能會危及產業鏈。 而電信目前的業務網和承載網不相適應，業務網開放度較低。電信網與互聯網技術均存在一些問題，兩者宜取長補短，使之相互融合，這是大勢所趨。
3 互聯網通信技術優化措施探討
移動互聯網是當前電信網和互聯網相融合的熱點業務，發展前景十分廣闊，應從互聯網技術改進和發展著手予以優化。
3.1 互聯網通信技術的改進措施。
一是優化信息查詢方法。即針對目前互聯網不合理的信息安排，優化信息查詢方法。首先，應對互聯網信息進行有針對性的物理排序，均衡分布瀏覽器任務量。其次，要對查詢方法內部進行優化，通過不斷強大數據庫查詢功能，保證數據庫的性能。
二是維護互聯網通訊信息安全。對于使用互聯網通信的用戶而言，自身通訊信息安全的保護是十分重要的，信息泄露可能給用戶帶來不必要的損失。可通過密碼設置、身份驗證等環節加密處理信息，以提高互聯網通訊信息的安全；還可以利用計算機技術將密碼與移動手機等設備相結合，使通訊信息安全得到進一步保護。
3.2 推動互聯網通信技術深入發展
互聯網通訊技術作為新興事物，其發展前景十分廣闊。在互聯網通信基礎上不斷優化性能、擴展業務具有重要的現實意義。一是加大網絡電話技術的投入。依托互聯網通信技術，用相對較低的價格實現不同區域的通話，定會擁有巨大的潛能。二是開發3G以上移動通訊系統技術。伴隨著智能手機的普及，3G上網卡應用更加廣泛，3G系統最大優點就是可以實現網絡試試連接，傳輸量也遠超傳統系統，已逐步成為互聯網移動通信必備設施，互聯網通信技術對此所作投資潛力巨大。
4 結語
互聯網技術和電信網技術均得到迅猛發展，雖然二者間還存在一定差異，但融合已成主流趨勢。
參考文獻
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作者簡介
房恩宏（1981-），男，2007年畢業于吉林大學機械工程學院，碩士研究生學歷。現任職于中國電信長春分公司。
關鍵詞：5G移動通信技術；通信工程；應用；研究
5G移動通信技術是在對傳統的4G、3G與2G等通信技術特點和優勢進行不斷總結和改進基礎上實現一種新型技術，它也是未來通信工程領域中最為核心的一項技術。現代化生產中，通過將現代生產需求與5G通信的技術功能進行深度融合，從而推動我國各行業生產逐漸向著無人化與少人化方向發展，實現現代化生產與技術研究的全面提升，也是未來人們研究和關注的重要目標領域和發展方向。其中，我國的通信工程建設與發展中，受現代化發展的信息技術等時代背景影響，在各項通信技術研究與工程建設不斷提升，從而實現對人們日常生活以及生產的通信建設需求有效滿足同時，也提出了更高的要求。為此，下文將圍繞5G移動通信技術在通信工程中的應用進行研究，以供參考。
15G移動通信技術及其應用優勢分析
1.15G移動通信技術
5G移動通信技術，即第五代移動通信技術，它是在4G與3G等技術基礎上興起與發展的一種新型技術。對5G移動通信技術的應用特點，有關研究顯示，與4G技術相比，5G通信網絡的數據傳輸速度能夠達到4G的100倍左右。由此可見，5G移動通信技術的通信傳輸速度不僅存在大幅的提升，而且其通信質量也具有顯著改善，在通信工程領域所受的關注和重視程度更高。此外，根據5G移動通信技術的標準技術參數分析，可知由于其通信傳輸的標準頻譜在中高頻段表現較為集中，使其與傳統的通信技術相比，雖然具有傳輸速度更快的特征和優勢，但也會導致其覆蓋成本增加，同時由于5G通信傳輸中采用毫米波頻率的設置較寬，但存在繞射和衍射不足情況，需要通過對MIMO引入應用來促進其天線增益提升，最終實現網絡覆蓋的范圍拓展。如下圖1所示，即為5G組網的基本結構形式。
1.25G移動通信技術的應用優勢
對5G移動通信技術的應用優勢，與傳統的4G技術相比，可以從以下幾個方面進行分析。多天線傳輸優勢。5G移動通信技術作為一種新型技術，也是當前通信領域中具有較高安全性與覆蓋性、傳輸靈敏性特征的最新技術手段，它在通信傳輸中通過多天線傳輸方式，能夠實現更加精準的信號傳輸效果，從而與傳統通信技術相比，不僅在傳輸速度上大幅提升，而且能夠實現對新興資源的有效運用，技術優勢更加顯著。MIMO技術的引入應用。5G移動通信技術進行傳輸中進行支持的天線數量明顯高出4G技術約十幾倍，使其傳輸基站的信號接收與容納量顯著提升，在一定層面和MIMO技術的多輸出與多輸入特征基本相似，因此，在不同用戶之間實現信息資源共享的情況下，能夠通過5G移動通信技術對MIMO的導入應用，從而對各個不同用戶的信息傳輸需求進行有效滿足，使其技術應用的作用和優勢更加顯著。小基站傳播優勢。5G移動通信技術在通信應用中，其多天線傳輸形式會造成傳輸尺寸的不斷減少，同時對傳統通信技術的大基站傳輸弊端進行有效避免，通過小基站部署與傳輸應用，促進其信號傳輸與覆蓋的范圍進一步擴大，并在通信網絡布置中根據實際情況進行靈活選擇與設置，從而形成更加密集與強大的通信網絡，為信號傳輸的質量和效率提升提供支持。需要注意的是，由于小基站建站與通信應用的功耗與大基站相比更高，因此，在5G移動通信技術應用中進行小基站部署與應用的成本也相對較高。波束成形優勢。波束成形技術在通信領域中應用，是通過對有限能量的有效聚集，從而在特定方向實現傳輸，以對其能量傳輸過程中的損耗進行降低和控制，同時通過形成很窄的波束，來降低其他信號的干擾影響，并促進傳輸距離增加。此外，5G移動通信中波束成形技術的應用實現，還能夠促進頻譜利用率提升，即通過計算對信號傳輸的最佳路徑進行確定后，使其按照設定的傳輸路線進行傳輸，以避免信號受到阻礙或干擾時的遠距離傳輸引起的衰減風險發生。
25G移動通信技術在通信工程中的應用
結合上述對5G移動通信技術的特征和優勢分析，在對5G移動通信技術在通信工程的應用進行研究中，根據實際情況，需要從通信工程建設中對5G移動通信技術的應用和智能通信工程領域的5G移動通信技術應用、物聯網通信中的技術應用等方面進行分析。
2.15G移動通信的關鍵技術
（1）全雙工通信技術。全雙工通信技術在5G移動通信技術系統中的應用實現，能夠促進其通信系統的靈敏性顯著提升，同時實現移動通信過程中的頻譜運用水平顯著提升，且其提升水平能夠達到一倍甚至更高，從而對同一地區與同一頻譜之間的數據傳輸進行支持，并降低數據傳輸中對無功功率的消耗，具有更為顯著的通信應用優勢。（2）多載波技術。與傳統的4G通信技術相比，5G通信移動通信的數據傳輸速度更快，最大可達到1GHz的標準。而5G移動通信技術的這一特征優勢，與當前我國移動通信網絡中應用的多載波技術有著密切的關系，它在移動通信領域的應用中，對傳統通信系統數據傳輸的頻譜效率以及抗多徑衰落等不足有了明顯的改善。其中，多載波技術在移動通信中的應用，能夠通過對發送端數據功能和作用和應用，進行濾波器組有效調制，從而在濾波器組的作用和優勢支持下，為多載波運行的更加高效與合理性提供支持。（3）云計算技術。大數據時代，數據在人們的日常生活以及通信領域具有非常重要的作用和影響。但是，對大數據的有效應用，離不開對數據的存儲與計算、加工等處理，同時也需要相應的數據平臺進行支持。其中，云計算就是實現大數據應用的支持平臺。5G移動通信技術在人們生產與生活領域的應用，也離不開云計算技術的支持和平臺應用，與一般的數據處理和應用平臺不同，云計算技術支持下的大數據處理，能夠有效省略掉對數據的下載和存儲等過程，是通過直接在云端進行數據處理與分析，從而使數據應用更加方便。
2.25G移動通信技術在通信工程中的應用
（1）通信工程建設以及5G移動通信技術應用5G移動通信技術在我國城市未來通信工程建設中應用，具有較為突出的緊迫性特征，并且不僅能夠促進城市通信網絡的覆蓋增加，而且在促進用戶滿意度提升方面也具有十分顯著的作用和意義。當前，我國的城市通信工程建設與發展中，采用無線通信技術進行通信網絡構建所花費的物力與人力成本較高，同時會受到網絡拓撲結構的影響，對通信容量產生較大限制，不能滿足其實時通信需求。而5G移動通信技術在通信工程建設中應用，能夠通過端與端連接進行直接通信，在有效滿足數據傳輸的近距離通信需求，從而對數據通信與傳輸的完整性、準確性等要求進行滿足基礎上，還能夠有效避免中間節點的干擾影響，促進其通信傳輸的速度與效率提升，降低通信過程中的資源損耗。除上述作用和優勢外，我國城市通信工程建設中對5G移動通信技術的應用，還能夠在實現多結構、多渠道與自由配置的復合型通信網絡體系建立基礎上，通過網絡聯動，推動我國互聯網行業的進一步創新與發展。（2）智能通信以及5G移動通信技術應用5G移動通信技術在現代通信工程建設與發展中應用，是以智能化為首要考慮和發展的目標，它能夠促進智能通信建設與發展，從而對我國社會經濟發展的智能化與信息化建設需求進行有效滿足。其中，5G移動通信技術在智能通信建設中的應用，除表現為手機等移動終端與電子設備中對5G移動通信技術的應用外，在人們日常生活中，通過將5G通信技術與物聯網技術進行有效結合，在電子顯示牌以及路燈等公共設施的智能化管理中也能夠實現較好應用，并促進城市建設向著智能化與信息化方向快速發展（如下圖2）。以5G移動通信技術以及物聯網技術等多種現代化技術為支持，進行智能通信以及智能城市系統建設中，需要先對其具體架構進行明確，從而在網絡全面化建設與應用基礎上，通過信息的安全與高效傳輸，為智能城市的建設與發展提供良好的支持。（3）物聯網通信以及5G移動通信技術應用物聯網通信中對5G移動通信技術的應用，主要表現為通過5G移動通信技術支持，能夠根據其網絡信息的需求，在針對性解決有關問題的基礎上，為各行業的信息化建設與發展提供良好支持。尤其是在現代化建設推動下，隨著網絡平臺的不斷增多，使得物聯網的接入設備數量及類型也越來越多，同時也對物聯網的信息傳遞提出更高的要求，而移動通信和物聯網平臺之間的相互聯系性，使得在現代社會建設與經濟發展中進行通信工程領域的物聯網平臺建立（如下圖3所示），具有更加突出的必要性和重要意義，因此也推動了5G移動通信技術與物聯網通信的聯合應用。（4）云端生活與5G移動通信技術隨著信息快速傳輸與實時分享支持下的智能化與信息化時代到來，促進了云技術在各行業領域中的廣泛應用和快速發展，同時也實現了對信息存儲數量的不斷擴展，并促進信息傳輸的穩定性與安全性提升，在現代信息發展中具有非常重要的作用和影響。其中，云技術的廣泛運用，與網絡信息技術的有效支持有著密切的關系，因此，在數據流量的快速增加以及通信傳輸速度不斷提升下，也會為云技術的更為廣泛應用和安全發展提供有力的保障。尤其是5G移動通信技術在各行業領域的應用實現，也為云技術以及云端生活的開發應用提供了更加良好的技術支持和基礎條件。比如，在進行大量的數據文件傳輸中，通過5G移動通信與云技術支持的數據傳輸，不需要對數據文件的可存儲空間及其內存大小進行考慮，而是在5G移動同學滾技術的支持下，即能實現對數據信息的快速與高效傳輸。此外，對5G移動通信技術的應用實現及其在云技術開發應用中的優勢表現，還可以從5G移動通信技術支持下的更加人性化與便捷化的云服務開發和應用實現，以及以5G移動通信技術為基礎的移動終端設備云層面持續拓展等方面進行分析。由此可見，5G移動通信技術的應用和發展，不僅在云端生活的開發和應用上有廣泛的表現，而且對云端生活的持續發展也具有十分積極的作用和影響。
物聯網通信技術林立
為何又出現一個 LPWA
“ LPWA ”的興起，得益于最近幾年物聯網的快速發展。大家知道，萬物互聯的基礎是利用通信技術把人與物、物與物連接，我們比較熟悉的通信技術包括 WiFi 、藍牙、ZigBee 等短距離無線通信技術和 2G、3G 、 4G/LTE 等移動蜂窩通信技術。短距離通信技術一般用于智能家居、工業數據采集等局域網通信場景，其優勢是部署成本低、功耗低、傳輸速率高，但劣勢也很明顯， 傳輸距離短，一般在幾十米以內。而隨著聯網設備增多、設備的類型及應用場景更加豐富，越來越多的設備需要廣范圍、遠距離的連接，如遠程控制、物流追蹤等。
目前全球電信運營商已經構建了覆蓋全球的移動蜂窩網絡，我們驕傲的華為公司已經讓喜馬拉雅山上都有了手機信號。而且現在的移動蜂窩網絡除了主要滿足我們人與人間打電話、發短信、刷朋友圈以外，也越來越多的開始承載如遠程抄表、車聯網等物聯網應用。然而 2G 、 3G 、 4G 等蜂窩網絡雖然覆蓋距離廣，但基于移動蜂窩通信技術的物聯網設備有功耗大、成本高等劣勢。當初設計移動蜂窩通信技術主要是用于人與人的通信。根據權威的分析報告，當前全球真正承載在移動蜂窩網絡上的物與物的連接僅占連接總數的 6% 。如此低的比重，主要原因在于當前移動蜂窩網絡的承載能力不足以支撐物與物的連接。
因此，為滿足越來越多遠距離物聯網設備的連接需求， LPWA 應運而生。 LPWAN（ Low Power Wide Area Network），低功耗廣域網絡，專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯網應用而設計。正如短距離無線網絡包含 WIFI 、藍牙、 ZigBee等多種技術， LPWA 也包含多種技術，如 LoRa 、 Sigfox 、 Weightles 和 NB-IoT等。由于是“廣域”網絡，因此必然會涉及網絡運營。所以 LPWA 網絡一般是由電信運營商或專門的物聯網運營商部署，由于 LPWA 網絡連接的基本都是“物”，因此通常也叫“物聯網專用網絡”。
為何選擇 LPWA
LPWA 有“遠距離通信”、“低速率數據傳輸”和“功耗低”三大特點，因此非常適合那些遠距離傳輸、通信數據量很少、需電池供電長久運行的物聯網應用。大部分物聯網應用通常只需要傳輸很少量的數據，如工業生產車間中控制開關的傳感器，只有當開關異常時才會產生數據，而這些設備一般耗電量很小，通過電池供電就可工作很久。
LPWA 最適合兩類物聯網應用：一類是位置固定的、密度相對集中的場景，如樓宇里面的智能水表、倉儲管理或其他設備數據采集系統，雖然現在蜂窩網絡已應用于這些領域，但信號穿透問題一直是其短板;另一類是長距離的，需要電池供電的應用，如智能停車、資產追蹤和地質水文監測等，蜂窩網絡可以應用，但無法解決高功耗問題。
對于部署物聯網的企業來說，選擇 LPWA 的一個重要原因就是部署的低成本。大家都知道智能家居應用、智能硬件的主流通信技術是 WiFi ，因為 WiFi 的模塊成本比較低，有些有“互聯網思維”的模塊提供商已經將 WiFi 模塊的價格降到了 10 元以內。但支持 WiFIi的物聯網設備通常還需無線路由器或無線 AP 做網絡接入，或只能做局域網通信。而如果選擇蜂窩通信技術，對于企業來說部署成本太高，國產最普通的 2G 通信模塊也要 30元 起，而 4G 通信模塊則要 200元 起。隨著物聯網的興起，雖然國內已經如雨后春筍般出現了一堆做蜂窩通信模塊的廠商，但穩定性方面、加上現有蜂窩通信技術的高功耗、高成本的硬傷，還是不如 LPWA 更有優勢。華為 11 月份公布的 NB-IOT 發展計劃，聲稱要將 LPWA 通信模塊成本降至 5 美元以下。相信未來低功耗廣域的應用場景中，企業還是會優先選擇 LPWA。
不得不說的標準
LPWA 作為一類無線通信技術，必然得談標準。進入 2015 年起 LPWA 市場熱鬧非凡，產業鏈相關廠商紛紛合縱連橫成立聯盟，搶占低功耗廣域物聯網市場。其中比較發較快、相對比較成熟的是 Semtech 公司主導的 LoRa 技術， LoRa 聯盟已于今年 3月的世界移動通信大會上成立，聯盟成員包括跨國電信運營商、設備制造商、系統集成商、傳感器廠商、芯片廠商和創新創業企業等。 LoRa 可應用于諸多垂直行業，包括能源、汽車、物流、農業、商業和制造產業等，這些產業資源應也是未來 LoRa 聯盟發展的成員。最新消息，法國運營商 Orange 近日宣布將采用 LoRa 構建低功耗廣域物聯網，首批將覆蓋包括巴黎、波爾多等 17 個城市。
另一個不得不提的就是華為主導的 NB-IOT 標準。 NB-IOT 是基于現有蜂窩網絡的技術，華為稱為“蜂窩物聯網”。如華為所言，對于移動蜂窩通信市場， 4G 成功商用之后， 5G 的標準化、商業化都需要時間，但物聯網應用不會等到 2020 年才出現，因此在 5G 之前需要有一個技術來支撐運營商開拓物聯網市場。同時，對電信運營商來說，物聯網應用的 ARPU 值會比較低，因此從技術上來講，應該讓運營商很容易在現有基礎上升級去支持。在這樣的情況下，華為推出了 NB-IOT（ Narrow Band-IoT ，窄帶物聯網）。 NB-IOT 技術能夠提供百倍于 4G 的連接規模、百倍于 2G 的靈敏度、設備電池供電壽命同樣可長達 10 年，使蜂窩網絡極大地延伸了應用邊界。據悉目前移動通信行業組織“ 3GPP ”正在制定的 NB-IOT 的標準化工作。 NB-IOT 使用 License 頻段，可與現有移動蜂窩網絡共存。
國內電信運營商中國電信、中國聯通都參加了近期舉辦的 NB-IOT 論壇籌備會，相信 NB-IOT 將成為未來國內 LPWA 市場的主流技術。首先，NB-IOT 對運營商來說，可利用現有的蜂窩網絡基站資源，部署成本很低，這樣國內NB-IOT 網絡很容易落地部署。物聯網設備不會像4G一樣消耗很大流量，由于數據量很少，對運營商來說 ARPU 收入很低，因此運營商必須考慮網絡的部署和運營成本;其次， NB-IOT 是由華為在主導，華為的技術積累、產業鏈整合能力和大量投入，華為能否在低功耗廣域物聯網市場再創佳績顯得尤為重要。針對 NB-IOT ，華為已提供芯片、通信模塊，甚至操作系統，還為運營商開發了“ IOT 聯接管理平臺”。
LPWA 的未來趨勢
