时间：2023-10-13 09:34:19
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇物联网通信技术的发展，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
【关键词】移动物联网 车联网 低数据速率 GPRS CDMA 1X
doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.12.017 中图分类号：TN929.5 文献标志码：A 文章编号：1006-1010（2016）12-0078-04
引用格式：赵小江，祝海云，徐福新. 低速移动物联网的移动通信技术发展和产业化方向[J]. 移动通信， 2016，40（12）： 78-81.
1 引言
从手机和移动宽带衍生发展而来的M2M模块在行业应用信息化中得到大力应用，移动物联网成为一个新兴市场。战略无线业务咨询公司Northstream曾公布了它对2016年全球移动电信行业走势的预测：预计“物联网黄金时代”将拉开序幕。目前承载移动物联网的主要无线传输网络包括2G（2.5G）/3G/4G移动网络、Wi-Fi网络、ZigBee、蓝牙等，并且大约70%的移动物联网都是以低数据速率的低端通信模块为主。本文将主要探索低数据速率移动物联网的通信技术发展方向和产业化方向，并以车联网为例进行探讨。
2 车联网结构
截至2015年6月底，全国机动车保有量达2.71亿辆，电动自行车保有量也已突破2亿辆。汽车、摩托车、电动自行车已经成为各个阶层工作、生活中必备的交通工具，但被盗现象却时有发生，因此用户对车辆防盗、定位管理需求日益强烈。此外，一些快递物流、外勤服务、车队管理、汽车租赁管理等不仅需要车辆定位，而且使用轨迹辅助生产调度管理、里程数量统计、围栏管理等应用。车辆的运行状况也是车主非常期望掌握的，这通常需在汽车4S店或者车辆维修点才可以查看。而目前机动车车载自动诊断系统“OBD Ⅱ”已经可以提供外部接口车况检测或者汽车厂家直接通过其ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）接口完成车况检测，甚至电动自行车也已经结合控制器可以提供车况检测和电池电量管理等功能。
车辆防盗定位、生产调度管理、车况检测等都驱动了车联网平台的诞生。车联网组成不仅包括车辆本身，而且还包括车联网终端、用户智能手机/电脑、GPS卫星定位系统、车联网云平台，并依赖移动通信数据网、互联网完成，具体如图1所示：
车联网终端先通过GPS卫星实时获取地面行驶车辆的位置信息，再通过移动通信数据网络与车联网云平台之间建立通信。车联网终端除了包括由单片机组成的控制模块外，还包括定位模块、通信模块以及智能传感模块。
定位模块以GPS芯片为基础获得车辆所在的地理位置信息，实时不断地接收GPS卫星信号，提供车辆运动状态数据，包括车辆经纬度信息、运行速度、运行方向、时间信息等。
通信模块在图1中可与车联网云平台和用户手机/电脑终端进行数据交换，目前通信网络和终端模式可以基于2G、3G、4G甚至Wi-Fi网络。但考虑定位和车辆控制的交互数据量小（主要包括控制信令、GPS经纬度、车况检测等数据），而且室外移动范围广，同时结合移动物联网成本的考虑（终端2G通信模块与终端4G通信模块的价格约相差3至8倍），因此图1中车联网终端连接车联网平台所需的移动通信数据网络主要基于2.5G移动网络为主，这包括GPRS（GSM）网络和CDMA 1X（CDMA）网络。
智能传感模块包括防盗模块和车体性能感知模块。其中，防盗模块在用户设置防盗功能后，通常利用GPS位置信息形成电子围栏和G-Sensor（重力传感器）感知车辆被触碰或剧烈震动通过系列算法触发整车被盗报警，或者通过断电感知电池被盗，即可向用户手机发送报警信息，这种模式基本可以避免误报警；车体性能感知模块包括电池电量和车况检测功能等，让车况信息黑匣子可以向用户直观展现。
车联网云平台除了包括存储车辆的各种数据档案信息外，还包括轨迹、绑定智能手机和智能终端关系、车辆报警记录等。用户智能手机和电脑终端可以利用图1中无线数据网络（这可以是各类制式的2.5G、3G、4G移动数据网络或者Wi-Fi网络）或者有线数据网络连接车联网云平台，实时查看车辆信息、接收报警信息或控制车辆，以确保报警的有效性和远程可控性。
3 低数据速率移动通信相关技术和特性
在车联网中的应用
在移动物联网中，大量的应用如车联网、抄表业务、智慧农业、工业自动化、可穿戴设备、安防等，由于没有稳定的Wi-Fi覆盖，只能基于移动通信网络。2G网络（GSM和CDMA）经过较长时间的建设运行维护，网络覆盖面广、覆盖质量佳，特别是2G终端芯片相比3G/4G价格低廉优势明显，因此结合低速需求和成本控制的要求，GPRS和CDMA 1X低速数据网络还是大有用武之地。如果后期手机用户大量迁移到4G VoLTE网络，空余的2G频率和网络或许可以迎合快速发展的低速移动物联网无线承载容量需求。由于3G网络（CDMA EV-DO和WCDMA）通信模块的价格始终无法靠近2G通信模块，因此在低数据速率移动物联网中很难找到应用的切入。在当前4G时代，LTE与移动物联网之间总是存在一条难以跨越的鸿沟，其中成本是主因。
3GPP组织在LTE Release 13版本中所研拟的LTE-M标准目前暂时被各方看好，具备低功耗、低传输速率和高覆盖率三项特点，该规格的目标是达到100～200 kbps的最高传输速率，但标准尚在制定中，最为关键的成本看是否能突破。下面将主要探讨当前广泛应用的GPRS和CDMA 1X相关技术及产业在车联网中的应用发展态势。
3.1 终端通信模块开发
在车联网中，车联网终端在不同的通信制式中，主要是通信模块上的差异，但其也是影响车联网终端的重要成本。构成通信模块主要是GSM芯片和CDMA芯片的差异。
GSM芯片厂家众多，在MTK、展讯、互芯、Mstar等，GSM已经没有专利费；而在CDMA芯片，目前主要有高通、英特尔（2015年收购了威睿电通），且专利主要集中在高通手中。由于高通专利费、入门费居高不下；CDMA支持厂家明显弱于GSM，而且CDMA模块套片价格也高，CDMA成本约高于GSM模块2至3倍，因此基于CDMA 1X模块的车联网移动终端生产成本相对较高，CDMA 1X模块在工业领域有较大幅度落后于GSM/GPRS模块的应用。
目前在移动物联网终端包括车联网终端也出现一些新的开发模式，有些开发者摒弃采用模块化开发的模式，改为采用芯片开发共享ARM和FLASH的方式，以大幅降低成本，但这种开发模式难度大、周期长、产品稳定性对开发者要求更高。
3.2 移动物联网号码开卡
我国手机终端普遍采用机卡分离的模式。中国移动和中国联通的GSM手机终端通常采用SIM（Subscriber Identification Module，用户身份识别卡）卡，是手机的一张个人资料卡；而中国电信CDMA手机终端通常采用UIM（User Identify Module，用户识别模块）卡，是接入网络系统的标识和身份验证。在移动物联网终端应用中，通常也是采用SIM卡（UIM卡）+卡槽的模式。
但是在车联网应用中，运行环境较差，耐高温、低温，抗剧烈震动等对移动物联网终端要求较高。据统计，5%～10%的机械障碍与SIM卡（UIM卡）和卡槽的耦合有关，这也是部分用户在使用车联网终端中反馈质量问题的一个重要方面。目前，基于CDMA的车联网移动物联网终端已经重新启用在北美较为广泛使用的烧号开通号码模式，这不仅节约了UIM卡和卡槽成本，而且较好地提升了产品质量的稳定性。另外，在一些统一运营的行业应用业务模式中，行业应用业务管理者或者经营者期望通过烧号，形成号码与物联网终端一体化，避免SIM卡被非法挪用产生额外费用和网络违法行为。
目前CDMA烧号通常有两种模式：OTA（Over-the-Air Technology，空中下载技术）烧号模式和电脑数据线手编烧号模式。具体如下：
（1）OTA模式：电信运营商提供的身份识别鉴权数据无线远程传输到移动终端内。这通常需要终端拨打*228或*22800，通过系统支撑完成。*228或*22800等同于紧急特服，在协议中规定即使运营商中没有开户注册，手机终端也可以有权限默认拨打。
（2）手编模式：完成移动物联网终端号码开户后，从相关渠道获取手机卡五码数据，并且改ESN（Electronic Serial Number，电子序列号），然后通过电脑软件写入移动物联网终端，使其具备注册入网资格。在车联网应用中，基于CDMA 1X终端只要三码IMSI（International Mobile Subscriber Identification Number，国际移动用户识别码）、AKEY（Authentication Key，鉴权码）、ESN即可。
由于GSM没有烧号协议支撑，因此SIM卡槽的质量要求显得特别重要。为了提升产品的稳定性，有些开发者采用SIM卡与卡槽焊接的方法变通来解决SIM卡与卡槽之间松动造成的机械障碍和仿一体化问题。
3.3 移动网络性能要求
（1）抗干扰性。车联网或者其他移动物联网所处的环境通常较为复杂，有人为无线干扰器或者其他应用的干扰。在通常的网络设计和规划中，对于基本相同的误帧率要求，GSM系统要求到达基站的手机信号的载干比通常为9 dB左右，由于CDMA系统采用扩频技术，扩频增益对全速率编码的增益为21 dB，所以对解扩前信号的等效载干比的要求小于-14 dB，GSM对底噪的要求更为严格。
（2）安全保密性。当前GSM网络伪基站不仅对手机造成脱网影响，而且对所处的基于GSM模块的移动物联网终端造成脱网影响。此外，GSM手机短信、通话可被黑客监听也一直困扰着GSM的安全。而CDMA网络中手机与基站是双向验证，同时要在CDMA的42位PN码中去猜测某一编码有如大海捞针，可以有效保护空口安全，无线解密器无法攻破。
（3）2.5 G网络吞吐率。在支持低速率物联网应用上，GPRS（GSM）支持最大42.8 kbps、85.6 kbps上/下行数据传输速率，CDMA 1X（CDMA）支持最大153.6 kbps上/下行对等数据传输速率。在低数据速率应用中，CDMA模块比GSM模块可以支持相对更高的峰值速率。
4 结束语
车联网应用已经在某些汽车、智能电动自行车、摩托车出厂中开始预安装，也有部分行业应用用户或者个人用户后安装车联网终端，预测其今后将有广阔的市场空间，而且用户忠诚度相对较高。本文通过从车联网应用分析来看低数据速率移动物联网涉及移动通信技术应用发展态势，虽然近年来高数据速率移动通信技术更新迭代非常快，但是低数据速率通信技术或许有更稳定且独到的应用场合和应用空间。“技术为市场服务”，市场的需求将促使基于2.5 G的低速移动通信数据网络可能伴随着不断更新的高速移动通信网长期并存。
参考文献：
[1] 印欣. 移动物联网的运营策略探讨[J]. 通信世界， 2012（40）： 22-23.
[2] 蔡祥春，王宜怀，周杰，等. 基于物联网技术的电动车防盗系统[J]. 计算机工程， 2011（20）： 236-238.
[3] 张远文，董文宇. 电动车防盗定位装置和系统[J]. 中国新通信， 2014（21）： 104-105.
[4] 路致远，赵明宇，储毅，等. 基于云计算的电动汽车运营服务平台设计[J]. 华东电力， 2013（1）： 152-156.
[5] 王朝炜，王卫东，张英海，等. 物联网无线传输技术与应用[M]. 北京： 北京邮电大学出版社， 2012.
[6] 魏颖琪，林玮平，李颖. 物联网智能终端技术研究[J]. 电信科学， 2015（8）： 140-146.
[7] 曾宪武. 物联网通信技术[M]. 西安： 西安电子科技大学出版社， 2014.
[8] 张宏君，高晓婧. 一种基于物联网的智能配送终端系统设计[J]. 现代电子技术， 2014（21）： 24-26.
[9] 冯发旗，邹颖霄. 基于物联网的海关三位一体船舶监管体系研究与实现[J]. 现代电子技术， 2014（6）： 83-87.
[10] 张琨，刘春梅，彭景. 打造物联网时代的智慧物流[J]. 移动通信， 2014（16）： 77-81.
作者简介
赵小江：高级工程师，硕士毕业于浙江工业大学，现任中国电信股份有限公司杭州分公司无线维护中心经理助理，从事CDMA、LTE移动网络维护工作。
1.物联网的发展及特征
所谓物联网，是指将各种信息传感设备，如射频识别（rfid）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。它其实就是将原本与网络无关，但与我们的生活工作息息相关的万事万物都装上传感器，然后与现有的互联网连接，让人们可以更直接地去控制和管理这些事物，以方便我们的生活和促进生产乃至整个社会的发展。
物联网概念本身也在不断地演进，涵盖的范畴也比以前更加丰富。随着信息与通信技术的日益发达，物联网应用前景相当广阔，预计将广泛应用于智能交通、能源、环境保护、政府工作、公共事业、金融服务、平安家居、工业制造、医疗卫生、智能家居、现代农林业等诸多领域。目前普遍认为，物联网的体系构架可分为感知层、网络层、应用层 3 个层面，并且在每个层面上都有很多种选择。感知层包括二维码标签和识读器、frid 标签和读写器、传感器、摄像头、传感器网络、传感器网关、视频检测识别、gps、m2m（machine to machine）终端等，主要完成识别物体和采集信息的功能。网络层包括各类信息通信网络，如短距无线通信网、蜂窝无线通信网、传统互联网、移动互联网、有线通信网以及物联网信息中心、物联网管理中心等，主要完成将感知层获取的信息进行传递和处理的功能。应用层是物本文由收集整理联网与各类行业专业技术深度融合，实现各种智能化行业应用，实现广泛智能化。
物联网的核心能力主要包括可靠传输、全面感知以及智能处理这三点。其基本特征主要有智能化以及泛在化两方面。所谓的智能化就是能够将情景感知、各种信息的聚合以及无缝连接处理者几方面内容进行有机结合，通过末端网络准确收集管理对象的各种信息，并且及时的进行分析处理，最后将结果提供给需要的用户。而泛在化则是指物联网覆盖应该逐步实现无处不在，这样才能适应社会的发展需求。正是由于上述特点，物联网的应用前景必然非常广泛。
2.光通信技术在物联网发展中的应用
光通信技术在物联网发展中的应用可以分为三个部分，即网络层、感知层以及应用层，具体内容为：
2.1光通信技术在物联网网络层的应用
光纤技术商用化已经有30多年了，经过这么多年的发展已经逐步成熟。近年来，随着光纤放大器以及波分复用技术的快速发展，在很大程度上促进了光纤通信技术容量的扩大以及速度的提高。
在物联网迅速发展过程中，需要完成各种信号的会聚、接入传输并形成全国性的物联网，光纤通信将有很大的应用前景。不论是移动网还是传统固定电话网，从长远发展趋势看，最终将走向泛在网。从物联网应用的承载需求看，通信网或者说泛在网的技术发展完全能够承载物联网的需求。物联网涉及海量的数据集合和泛在的网络要求，即要求在空间上无所不在、时间上随时随地。传感网所承载的业务状态多数是近距离通信，而通信网特别是光纤通信网络能承载更高的带宽，适合长距离传输，非常适宜物联网应用的拓展。现有通信网络核心层传送技术正在向大容量、ip 化和智能化发展，从物联网的角度来看，还应更加智能化，包括自动配置、障碍自动诊断和分析、路由自动调度适配，资源分配更智能化等等。网络接入层传送技术的发展趋势是光接入网络。目前各大运营商都已建设 fttx（光纤接入），它具有 qos（服务质量）保障和更丰富的接入能力，能够满足 m2m 多种高速媒体流传送需求。与移动通信相比，光通信技术具有容量大、损耗小、速度快、带宽高等优点，可是其接入却不是很灵活。而移动通信虽然接入灵活，但是其带宽却是有限的。所以，只有将二者进行有效融合，才能推动物联网的进一步发展。
2.2光通信技术在物联网感知层的应用
光通信技术在物联网中应用的另一个领域就是感知层，其关键就是光纤传感技术。随着科学发展水平的不断进步，传统的单点检测技术已经发展成分布式网络监测技术，而且逐步走向了产业化生产，其应用前景非常广阔。
光纤传感技术与传统传感技术相比，其优势在于光纤本身的物理特性。光波在光纤中传播时，在外界因素如温度、压力、位移、电磁场、转动等的作用下，通过光的反射、折射和吸收效应，光学多普勒效应，声光、电光、磁光、弹光效应和光声效应等原理，使表征光波的特征参量，如振幅、相位、偏振态、波长等，直接或间接地发生变化，因而可以将光纤作为敏感元件来探测各种物理量，这就是光纤传感器的基本原理。此外，光纤还有多种衍生传感功能。利用该特性，通过对光纤光栅进行特殊处理，可制成探测各种化学物质的光纤光栅化学和生物化学传感器。与普通光纤光栅相比，长周期光栅对光纤包层外材料的折射率变化更敏感，将光纤光栅涂上特殊的活性涂覆层，可测量低浓度的目标分子。此类光纤传感器可用于航天器的氢气漏泄检测、煤矿中的瓦斯检测等。而光纤本身又是光波的传输媒质，这种“传“”感”合一的特征所带来的优势，在物联网应用中将无可匹敌。不论是基于瑞利散射、布里渊散射和拉曼散射原理的分布式光纤传感器，还是基于双光束干涉的光纤传感干涉仪，其光纤传感臂上的每一点既是敏感点又是传输介质。而基于多光束干涉的准分布式光纤 fabry-perot 传感器、近年来发展迅速的光纤光栅传感器，两者也均是光纤本身的一个集成部分。此类光纤传感器与常规光纤可熔接，形成低插入损耗连接，具有在线（inline）特征和优势，与光纤传输有天然的兼容性，可以替代传统分立和薄膜型光无源器件，从而为全光通信系统和光纤传感网络提供了巨大的灵活性。
2.3光通信技术在物联网应用层的应用
在今后的发展过程中可以将物联网与各行各业进行深度融合，这样就可以促进行业的智能化管理。如果把光纤传感器嵌入或装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、大坝、供水系统、油气管道等各种重大工程设施中，通过光缆连接后可以形成广域光纤传感网络，再通过与无线物联网的组合，与互联网的组合，可以实现各种设备、机器、基础设施等物理系统的整合。在此基础上，通过物联网信息中心管理中心功能强大的云计算平台，对海量数据进行存储、分析处理与决策，完成从信息到知识，再到控制指挥的智能演化，就可使人类更加精细、更加动态地管理生产、生活的方方面面，达到“智慧”状态，进一步提高资源利用效率，提高人类生产力水平，促进人类与自然的和谐发展。
1 引言
从手机和移动宽带衍生发展而来的M2M模块在行业应用信息化中得到大力应用，移动物联网成为一个新兴市场。战略无线业务咨询公司Northstream曾公布了它对2016年全球移动电信行业走势的预测：预计“物联网黄金时代”将拉开序幕。
目前承载移动物联网的主要无线传输网络包括2G(2.5G)/3G/4G移动网络、Wi-Fi网络、ZigBee、蓝牙等，并且大约70%的移动物联网都是以低数据速率的低端通信模块为主。本文将主要探索低数据速率移动物联网的通信技术发展方向和产业化方向，并以车联网为例进行探讨。
2 车联网结构
截至2015年6月底，全国机动车保有量达2.71亿辆，电动自行车保有量也已突破2亿辆。汽车、摩托车、电动自行车已经成为各个阶层工作、生活中必备的交通工具，但被盗现象却时有发生，因此用户对车辆防盗、定位管理需求日益强烈。
此外，一些快递物流、外勤服务、车队管理、汽车租赁管理等不仅需要车辆定位，而且使用轨迹辅助生产调度管理、里程数量统计、围栏管理等应用。车辆的运行状况也是车主非常期望掌握的，这通常需在汽车4S店或者车辆维修点才可以查看。
而目前机动车车载自动诊断系统“OBD Ⅱ”已经可以提供外部接口车况检测或者汽车厂家直接通过其ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)接口完成车况检测，甚至电动自行车也已经结合控制器可以提供车况检测和电池电量管理等功能。
车辆防盗定位、生产调度管理、车况检测等都驱动了车联网平台的诞生。车联网组成不仅包括车辆本身，而且还包括车联网终端、用户智能手机/电脑、GPS卫星定位系统、车联网云平台，并依赖移动通信数据网、互联网完成，具体如图1所示：
车联网终端先通过GPS卫星实时获取地面行驶车辆的位置信息，再通过移动通信数据网络与车联网云平台之间建立通信。车联网终端除了包括由单片机组成的控制模块外，还包括定位模块、通信模块以及智能传感模块。
定位模块以GPS芯片为基础获得车辆所在的地理位置信息，实时不断地接收GPS卫星信号，提供车辆运动状态数据，包括车辆经纬度信息、运行速度、运行方向、时间信息等。
通信模块在图1中可与车联网云平台和用户手机/电脑终端进行数据交换，目前通信网络和终端模式可以基于2G、3G、4G甚至Wi-Fi网络。
但考虑定位和车辆控制的交互数据量小(主要包括控制信令、GPS经纬度、车况检测等数据)，而且室外移动范围广，同时结合移动物联网成本的考虑(终端2G通信模块与终端4G通信模块的价格约相差3至8倍)，因此图1中车联网终端连接车联网平台所需的移动通信数据网络主要基于2.5G移动网络为主，这包括GPRS(GSM)网络和CDMA 1X(CDMA)网络。
智能传感模块包括防盗模块和车体性能感知模块。其中，防盗模块在用户设置防盗功能后，通常利用GPS位置信息形成电子围栏和G-Sensor(重力传感器)感知车辆被触碰或剧烈震动通过系列算法触发整车被盗报警，或者通过断电感知电池被盗，即可向用户手机发送报警信息，这种模式基本可以避免误报警;车体性能感知模块包括电池电量和车况检测功能等，让车况信息黑匣子可以向用户直观展现。
车联网云平台除了包括存储车辆的各种数据档案信息外，还包括轨迹、绑定智能手机和智能终端关系、车辆报警记录等。用户智能手机和电脑终端可以利用图1中无线数据网络(这可以是各类制式的2.5G、3G、4G移动数据网络或者Wi-Fi网络)或者有线数据网络连接车联网云平台，实时查看车辆信息、接收报警信息或控制车辆，以确保报警的有效性和远程可控性。
3 低数据速率移动通信相关技术和特性
在车联网中的应用
在移动物联网中，大量的应用如车联网、抄表业务、智慧农业、工业自动化、可穿戴设备、安防等，由于没有稳定的Wi-Fi覆盖，只能基于移动通信网络。2G网络(GSM和CDMA)经过较长时间的建设运行维护，网络覆盖面广、覆盖质量佳，特别是2G终端芯片相比3G/4G价格低廉优势明显，因此结合低速需求和成本控制的要求，GPRS和CDMA 1X低速数据网络还是大有用武之地。
如果后期手机用户大量迁移到4G VoLTE网络，空余的2G频率和网络或许可以迎合快速发展的低速移动物联网无线承载容量需求。由于3G网络(CDMA EV-DO和WCDMA)通信模块的价格始终无法靠近2G通信模块，因此在低数据速率移动物联网中很难找到应用的切入。在当前4G时代，LTE与移动物联网之间总是存在一条难以跨越的鸿沟，其中成本是主因。
3GPP组织在LTE Release 13版本中所研拟的LTE-M标准目前暂时被各方看好，具备低功耗、低传输速率和高覆盖率三项特点，该规格的目标是达到100～200 kbps的最高传输速率，但标准尚在制定中，最为关键的成本看是否能突破。下面将主要探讨当前广泛应用的GPRS和CDMA 1X相关技术及产业在车联网中的应用发展态势。
3.1 终端通信模块开发
在车联网中，车联网终端在不同的通信制式中，主要是通信模块上的差异，但其也是影响车联网终端的重要成本。构成通信模块主要是GSM芯片和CDMA芯片的差异。
GSM芯片厂家众多，在MTK、展讯、互芯、Mstar等，GSM已经没有专利费;而在CDMA芯片，目前主要有高通、英特尔(2015年收购了威睿电通)，且专利主要集中在高通手中。
由于高通专利费、入门费居高不下;CDMA支持厂家明显弱于GSM，而且CDMA模块外围套片价格也高，CDMA成本约高于GSM模块2至3倍，因此基于CDMA 1X模块的车联网移动终端生产成本相对较高，CDMA 1X模块在工业领域有较大幅度落后于GSM/GPRS模块的应用。
目前在移动物联网终端包括车联网终端也出现一些新的开发模式，有些开发者摒弃采用模块化开发的模式，改为采用芯片开发共享ARM和FLASH的方式，以大幅降低成本，但这种开发模式难度大、周期长、产品稳定性对开发者要求更高。
3.2 移动物联网号码开卡
我国手机终端普遍采用机卡分离的模式。中国移动和中国联通的GSM手机终端通常采用SIM(Subscriber Identification Module，用户身份识别卡)卡，是手机的一张个人资料卡;而中国电信CDMA手机终端通常采用UIM(User Identify Module，用户识别模块)卡，是接入网络系统的标识和身份验证。在移动物联网终端应用中，通常也是采用SIM卡(UIM卡)+卡槽的模式。
但是在车联网应用中，运行环境较差，耐高温、低温，抗剧烈震动等对移动物联网终端要求较高。据统计，5%～10%的机械障碍与SIM卡(UIM卡)和卡槽的耦合有关，这也是部分用户在使用车联网终端中反馈质量问题的一个重要方面。
目前，基于CDMA的车联网移动物联网终端已经重新启用在北美较为广泛使用的烧号开通号码模式，这不仅节约了UIM卡和卡槽成本，而且较好地提升了产品质量的稳定性。另外，在一些统一运营的行业应用业务模式中，行业应用业务管理者或者经营者期望通过烧号，形成号码与物联网终端一体化，避免SIM卡被非法挪用产生额外费用和网络违法行为。
目前CDMA烧号通常有两种模式：OTA(Over-the-Air Technology，空中下载技术)烧号模式和电脑数据线手编烧号模式。具体如下：
(1)OTA模式：电信运营商提供的身份识别鉴权数据无线远程传输到移动终端内。这通常需要终端拨打*228或*22800，通过系统支撑完成。*228或*22800等同于紧急特服，在协议中规定即使运营商中没有开户注册，手机终端也可以有权限默认拨打。
(2)手编模式：完成移动物联网终端号码开户后，从相关渠道获取手机卡五码数据，并且改ESN(Electronic Serial Number，电子序列号)，然后通过电脑软件写入移动物联网终端，使其具备注册入网资格。在车联网应用中，基于CDMA 1X终端只要三码IMSI(International Mobile Subscriber Identification Number，国际移动用户识别码)、AKEY(Authentication Key，鉴权码)、ESN即可。
由于GSM没有烧号协议支撑，因此SIM卡槽的质量要求显得特别重要。为了提升产品的稳定性，有些开发者采用SIM卡与卡槽焊接的方法变通来解决SIM卡与卡槽之间松动造成的机械障碍和仿一体化问题。
3.3 移动网络性能要求
(1)抗干扰性。车联网或者其他移动物联网所处的环境通常较为复杂，有人为无线干扰器或者其他应用的干扰。在通常的网络设计和规划中，对于基本相同的误帧率要求，GSM系统要求到达基站的手机信号的载干比通常为9 dB左右，由于CDMA系统采用扩频技术，扩频增益对全速率编码的增益为21 dB，所以对解扩前信号的等效载干比的要求小于-14 dB，GSM对底噪的要求更为严格。
(2)安全保密性。当前GSM网络伪基站不仅对手机造成脱网影响，而且对所处的基于GSM模块的移动物联网终端造成脱网影响。此外，GSM手机短信、通话可被黑客监听也一直困扰着GSM的安全。而CDMA网络中手机与基站是双向验证，同时要在CDMA的42位PN码中去猜测某一编码有如大海捞针，可以有效保护空口安全，无线解密器无法攻破。
(3)2.5 G网络吞吐率。在支持低速率物联网应用上，GPRS(GSM)支持最大42.8 kbps、85.6 kbps上/下行数据传输速率，CDMA 1X(CDMA)支持最大153.6 kbps上/下行对等数据传输速率。在低数据速率应用中，CDMA模块比GSM模块可以支持相对更高的峰值速率。
4 结束语
车联网应用已经在某些汽车、智能电动自行车、摩托车出厂中开始预安装，也有部分行业应用用户或者个人用户后安装车联网终端，预测其今后将有广阔的市场空间，而且用户忠诚度相对较高。
本文通过从车联网应用分析来看低数据速率移动物联网涉及移动通信技术应用发展态势，虽然近年来高数据速率移动通信技术更新迭代非常快，但是低数据速率通信技术或许有更稳定且独到的应用场合和应用空间。“技术为市场服务”，市场的需求将促使基于2.5 G的低速移动通信数据网络可能伴随着不断更新的高速移动通信网长期并存。
关键词：智能电网 物联网 智能通信技术
中图分类号：E965 文献标识码：A 文章编号：
现代社会，电力资源是人类不可或缺的能源，但当今社会，能源短缺与环境问题日益突出，发展智能电网是解决上述问题的有效手段。世界上诸多国家重视智能电网的建设，虽采用的建设模式有所不同，但是物联网通信技术已然被很多国家所采用。在电力需求与电力技术研发的双重作用之下，物联网通信技术在智能电网中的应用愈加广泛，并且大有迅速热遍全球之势，应对物联网技术在智能电网中的远大前景，相关领域的研究更有深远的意义。
1 智能电网、物联网概念简述
1.1 智能电网
通过采用现代化的信息手段，实现电网诸多系统，如发电、输电、配电、供电、售电、用电等环节的智能交流，可以将这样的电力网络称之为智能电网。一般而言，智能电网存在如下诸多优势：能够实现自我修复；能够有效抵御外来袭击；能够对用户形成激励，促使他们主动参与电网运作；完善电力系统，减少电量损失；优化资源设置，有效降低电网运行资本；实现对多种发电及蓄电形式的容纳；推动电力市场的繁荣发展。
1.2 物联网
随着科技的不断发展，物联网已然成为互联网不可或缺的组成部分。物联网的概念是由美国教授Kevin Ashton于1999年所提出，经过一定发展，在2005年于威尼斯所召开的信息社会世界峰会上，物联网概念最终形成。通俗而言，物联网是“物物相连的网络”，它的形成需要特定的感知元件，如传感器、射频识别、二维码等，通过对基础网络的运用，实现人与物或物与物间的互联。随着通信技术的不断发展，物联网通信时代已然到来，近乎世界上的所有物体，都可以通过互联网实现交换。
2 物联网的诸多用途
随着现代信息化网络技术的推广，作为网络技术重要组成部分的物联网技术也有颇为广泛的用途，现简略介绍如下。
2.1 智能物流
物联网通信技术在物流领域的应用，以智能配送的可视化管理网络、全自动的物流配送、网络化信息共享平台为主，因为采用了可供分析与模拟的软件，从而形成供应链网络，无论是企业生产地点的确定、采购地点的设置，还是库存分配战略的制定，都能有效地降低配送成本，改善服务质量。
2.2 智能电网
将物联网通信技术广泛应用于智能电网的诸多环节，实现对电力交换情况的改善，以及电网利用率的提升。有了物联网通信技术，能够有效接收风能发电、太阳能发电等分布型的能源进入电网，实现对主网的补发电。我国现阶段已开始实施阶梯性电价，因为智能电网能够实现对用户电力负荷的实时监控，这给用电户提供了自行选择电价及能源类型的权利。
2.3 生态监视
物联网通信技 术还可应用到生态监视领域，如城市大气、饮用水源地、生态补偿等。通过对RFID技术以及视频感知、声学、光学、生物、化学、红外、卫星等传感器的使用，从而实现对监控领域的全面感知，再将所得信息进行传输，利用生态分析、决策支持系统、云计算等智能系统进行处理，从而实现对应用领域的智能监视。
2.4 电子保健
在医疗保健领域，医疗信息化得以体现，这离不开物联网通信技术的普遍应用。电子病历、医学图像存档、通信系统、微机医嘱录入系统与微机临床决策支持系统的广泛应用，能有效减少医疗差错，实现对医疗成本的监控管理，维护病人的隐私，有效延长病患医疗记录的寿命。与上述内容相配合的，还有门诊管理系统、临床信息系统、住院管理系统、物资管理系统、药品管理系统、财务管理系统、人事管理系统、OA管理系统等，从而形成医院的整体信息系统，保障医院医疗的信息化。
2.5 智能交通
世界交通问题令人堪忧，每年因交通事故及交通堵塞所造成的经济损失是极为惨重的，而尾气排放所造成的环境污染也愈加困扰着人们。与传统的交通管理相比，实行智能交通管理，能够有效地减低交通事故的发生率，减少交通堵塞的发生，实现对交通的有效监管，从而减少车辆尾气的排放。
3 物联网技术在智能电网中的应用
3.1物联网关键技术
物联网中主要涉及到的是射频识别技术、无线传感器与聚合技术。射频识别技术是一种自动识别技术，能够通过射频模式信号来自动识别对象，实现对相关数据的获取与采集。极具代表性的是RFID系统，它由电子标签、信息读写器及信息处理系统三部分组成，其工作原理按如下步骤进行：在通过特定的信息读写器之时，物品上所带有的电子标签会被读写器所激活，标签所携带的信息将被无线电波所传输，送至读写器及信息处理系统，实现对相关信息的自动采集。
无线传感器是常用的器件及装置，能够对预定指标进行感知，并依据特定规律将其转换成可用信号。一般而言，无限传感器由敏感元件及转换元件两部分组成。随着现代科技的不断发展，纳米技术及MEMS技术被广泛应用，无线传感器的智能化日益凸显，对物联网智能环境的实现起到巨大推动作用。通过采用一定协议技术，可以为不同无线传感器分配特定的IP地址，形成良好的基础网环境，实现多层传感器间网络信息的融合。无线传感器与聚合技术的应用，形成了新型的网络连接技术，具有低速率、低功耗与短距离传输的优势。
3.2 应用物联网的网络架构
在智 能电网中应 用物 联网智 能 通信技术，网络架构表现为三个层面，即感知层、网络层与应用层。通过感知层，采用以RFID为主的技术手段，来采集智能电网中诸多环节的有用信息。通过网络层，以智能电网中的光纤网为主、线载波通信网为辅，实现对感知层所获取的各类信息的传输，这样的传输可以在广域和局域范围内进行。通
过应用层，实现物联网与电力行业专业技术的深度融合，从而实现对电网的决策、监控以及服务的智能化管理。
3.3 发展前景
对于电网企业而言，智能用电的海量数据也是一种巨大的财富，对于这些数据内在价值的挖掘，是智能用电领域的重要研究方向之一。因为从这些用电数据上，我们可以大体领略到社会的经济发展水平，可以了解用电户的消费能力与社会属性。如通过对长期不用电的家庭数量的统计，我们可以得出该城市房屋的空置率；通过对用户电费缴纳情况的分析，可以得出该用户的信用度。通过采用物联网智能通信技术，对电网企业所获得的数据进行加工处理，以实现其自身价值的挖掘，还可以为政府及社会其他行业提供有用数据，从这个角度讲，电网企业实现了仅是能源服务企业的突破，也成为依据数据分析创造价值的企业。
智能用电在园区、社区及楼宇间的推广是一种必然的趋势，将覆盖到整个城市，形成一种智能能源网络，这便于人们对绿色低碳的生活方式与生活环境的构建，也有益于诸多社会功能的完善与拓展。因为有对互联网、物联网以及云计算等诸多信息通信技术的综合采用，面向整个城市的基础管理网络形成，能够实现对医疗、交通、城市服务、公共安全等诸多领域的支持，从这一角度而言，智能用电又对城市能源管理有巨大的意义。
对物联网智能通信技术的应用前景进行展望，除了要继续加深在智能电网领域的实践之外，还要依据国际智能用电的相关标准，积极与他国进行实际交流，相互借鉴经验，探讨增进领域发展的策略，以实现智能用电的全球化发展。
4 结语
物联网智能通信技术推动智能电网整体发展的重要手段，对智能电网的研究突破，不能忽视了这种通信技术的实践与运用。智能用电呈现全球化的发展趋势，对智能用电的研究工作，如果只局限在国内，不与国际的同行交流与合作，那将无异于闭门造车，是不利于我国智能用电领域的整体的发展的，正因如此，加强该领域国际间的合作与交流是必须的。
参考文献
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关键词：智慧林业，通信技术，移动互联网，无线通信
随着新一代信息技术的高速发展，“智慧地球”在国民经济各行业应运而生，林业也从“数字林业”向“智慧林业”转变。智慧林业要求林业信息感知化、物联化和智能化，要求林业信息传输的互联互通和安全快捷，因此，通信技术在智慧林业建设中起到基础性关键作用。当前微波通信、卫星通信和移动互联网通信等技术的迅速发展，为建立高效的林业信息传输系统提供了有效手段。以信息感知、传输和交换模式来建立高效的通信网络，从而实现智慧林业的功能。本文在介绍智慧林业产生背景、内涵和关键技术的基础上，根据现代通信技术的发展趋势，概述微波通信、卫星通信和移动互联网等技术在我国智慧林业中的应用进展，分析通信技术在智慧林业应用实践中存在的不足，探讨现代通信技术在今后智慧林业应用中的发展方向，以期为我国林业信息化和智慧林业建设提供决策参考。
1智慧林业概述
智慧林业是指充分利用新一代信息技术（云计算、物联网、大数据、移动互联网等），通过感知化、物联化、智能化等途径，形成林业立体感知、管理协同高效的林业发展新模式，是“智慧地球”概念在林业领域的创新发展[1-2]。自2008年IBM首次提出“智慧地球”理念以来，全球涌现出一股智慧化发展的浪潮，智慧化发展理念推动了我国林业信息化发展，我国林学家也提出了智慧林业概念[3-4]。智慧林业是在林业信息数字化、感知化、互联化、智能化基础上，实现林业资源的一体化、协同化、生态化和最优化[4]。林业信息资源数字化要求实现安全、智能、高效地采集、传输、存储和共享林业信息；林业资源感知化要求利用高效智能的传感器来实时获取林业数据信息，相互感知林业生态系统中的各种资源；林业信息传输互联化要求建立安全、贯通、高效的林业信息传输系统；林业系统管控智能化要求利用大数据、物联网等技术，实现林业信息的智能化采集、运算和管理，并利用各种自动化技术实现林业管理服务的智能化；林业体系运转一体化要求整合林业信息系统，并融入到智慧企业、智慧农业和智慧城市等多种信息系统中，实现社会整体的融合发展[5-6]。智慧林业将在数字林业基础上，应用新一代信息技术（云计算、大数据、物联网、3S技术、移动通信）来实现林业的智慧感知、移动互联、协同管理和智能服务[7]。智慧林业的基本要求是林业信息资源的互联互通，构建遍布整个林业体系的信息网络，实现信息快捷传输、交互共享和安全可靠。因此，通信技术在智慧林业建设中发挥着极其关键作用，只有建立完备的通信网络和完善的通信技术，才能保证林业信息的感知、传输、运算和共享，才能保证林业资源的综合监测、智能防控、应急指挥、移动办公和科学决策[8]。智慧林业是未来林业发展的必然趋势。2013年8月国家林业局印发了《中国智慧林业发展指导意见》，表明我国林业信息化步入了智慧林业发展的新阶段。
2通信技术在智慧林业中的应用进展
现代通信技术开始向网络构建标准化、管理服务智能化、信息传输高效化、通信网络综合化方向发展[7]，现代通信技术是智慧林业发展的关键技术支撑，在智慧林业建设中具有广泛的应用前景。通信技术主要包括有线通信、无线微波通信、卫星通信和移动互联网通信等，下面分别介绍这些通信技术在智慧林业中的应用情况。
2.1有线通信技术
有线通信技术是指利用电话线、电缆和光纤等介质来传输信息的通信技术，是最基本也是最可靠的通信手段。随着程控数字交换技术的发展，有线通信能较4为安全便捷地实现互联网接入、视频通话和图文数据传递。有线通信技术，尤其是光纤通信技术在林业综合办公系统、林业云计算平台及林业下一代互联网建设中得到较好运用，具有传输效率高、技术安全等优点[9]。2009年我国改进了各省的林业光纤局域网，基本建成了覆盖全国省级林业部门和国家林业局直属单位的林业信息专网。我国林业下一代互联网在现有国家林业信息专网基础上，将采用有线通信技术构建具有管控和网络服务等功能的IPv6网络系统，联接国家、省、市、县4级林业网络架构，以满足林业系统日益扩大的各类业务模块和大数据量遥感影像、GIS数据、音视频数据等通信及传输需要。有线通信网络不仅在构建林业信息服务网络上应用广泛，而且在防灾监测、资源监测方面发挥了重要作用[10]。刘亚荣等[11]利用光纤通信构建了基于分组传送网的山林防灾监控系统，并利用光纤传感器对林地温度、湿度、易滑坡部位进行监测。由于受林区自然条件的限制，在林区架设电缆、双绞线和光纤等传输介质线路困难，而且火灾、泥石流和洪水等自然灾害容易导致通信中断。因此，有线通信技术在林业的应用也存在着很大的局限性。
2.2微波通信技术
微波通信是直接使用微波作为介质进行的无线通信手段，主要适用于2点间直线距离内无障碍的通信，具有容量大、质量高和通过中继站能长距离传输等优点。我国林业部门在上世纪末曾利用世行贷款在黑龙江、内蒙古等林区建立了多个微波通信防火工程。大兴安岭林区建设了微波通信站30个，可满足雷电探测、气象自动预报、数据处理、计算机联网等多种通信需求，增强了林区森林防火、通信指挥和生产调度能力[12]。美国、欧洲等开发了多种基于微波通信的森林资源监测系统，包括POLSAR、ALOS-PALSAR、TanDEM-L、TerraSAR-X、RADARSAT-2、TanDEM-X、DESTINY等微波雷达监测系统；德国开发了依赖微波的Fire-watch森林火灾自动预警系统[13]。但微波通信存在着造价较高、信号传输受电离层影响大、难以跨越高山和海洋等缺点，需要依赖于卫星系统中继转发。
2.3卫星通信技术
卫星通信是指利用地球卫星作为中继站转发微波信号的无线通信技术，具有通信覆盖区域大、通信距离远等优点；能够跨越高山、海洋而不受距离限制和陆地灾害的影响；覆盖面积大，可实现较大范围内的多边通信；工作频带宽、通信5容量大，适于音频、视频、图像等多种数据的高速传输，可靠性高。基于上述优点，近年来卫星通信技术在林业上得到广泛应用。林业部门开始使用“动中通卫星移动通信系统”和“IPSTAR卫星宽带通信系统”等来应对林区地震、泥石流等突发地质灾害和森林防火应急指挥的通信需求[14]。上述卫星通信系统结合地面通讯指挥车或中心站，可有效地进行高速互联网接入、数据通信、音频视频传输和电视电话会议等高通量通信传输。美国和加拿大主要采用卫星巡回监测系统实时监测林区温度来进行林火预警[15]。在智慧林业建设中，卫星通信技术结合3S技术、传感器技术和计算机技术能够高度集成对空间信息进行采集、传输、处理和应用。我国自主开发的“北斗卫星导航系统”已林业部门得到广泛应用，有些单位还整合了北斗卫星导航系统、互联网、无线通信网和物联网等技术，构建了森林防火综合指挥调度系统，为林业资源监测、林火指挥、安全管理和生产调度等提供技术支撑。
2.4移动互联网通信技术
移动互联网通信技术是移动通信与互联网技术相融合的产物，是一种通过移动的无线通信技术接入互联网的新型数字通信模式。在移动互联网通信技术支持下，用户可使用PDA、智能手机、平板电脑等手持移动终端，通过移动无线网络接入到互联网中，进行视频、图像、语音和大数据通信业务。随着3G和4G技术的快速发展，WiFi和Zigbee、蓝牙、超宽带等新一代数字超短波通信技术的成熟，构建基于移动互联网通信技术的网络视频监控体系，为林业监测管理、应急感知和办公自动化提供了技术保障[16-17]。在林火监测、森林旅游和野生动植物保护中，基于3G和4G技术的网络监控系统能有效构建一套实施监测的视频监控网[18]。近年来，国内开发了大量基于移动互联网技术的林业信息化系统。如基于Android系统的林业有害生物防治系统[19]，基于3G和GPS的林业资源实时监测系统[20]，基于Zigbee网络结合北斗通信技术的林火监测系统[21]，基于移动终端和互联网卫星影像的林业资源三类调查系统等[16]，已初步具备智慧林业的雏形，代表着未来林业信息化的发展方向。目前，国内外主要将移动互联网通信与物联网结合起来，构建传感器网络通信系统和电信传输网络系统，以满足实时感知、信息短距传递和信息远距离传输的林业综合监测网络需要。传感器网络通信系统主要是依靠无线射频识别技术（RFID）、近距离通信技术（NFC）、蓝牙通信技术、红外通信技术、超宽带通信技术（UWB）、毫米波通信技术、ZigBee通信技术等[22]。RFID技术是一种基于射频的无线识别通信技术，在欧洲和美国被广泛应用于珍稀动植物监测、木材储运管理、森林资源监测等方面，通过建立电子标签来达到对森林资源的实时监测和信息传输[23]。NFC通信技术可完成10cm范围内点对点数据的高频无线传输，结合RFID技术将识别信息自动“虚拟连接”到蓝牙和WiFi等移动设备上。蓝牙通信技术可支持10m距离内移动设备间的低成本通信，在手持移动终端上应用广泛[24]。ZigBee通信技术是一种低成本、高效率、近距离的双向可组网式无线通信技术，在林业信息通信系统上应用广泛。ZigBee通信技术可高效地实现林业资源的定位监测，如基于ZigBee技术设计的林火监测系统、野生动植物保护系统、森林资源清查网络等[25]。电信传输网络系统主要采用WiFi通信技术、3G、4G和5G移动通信技术，具有覆盖范围广、传输效率高等优点，在林业监测和资源管理中应用广泛。例如，基于3G视频技术的森林防火系统，基于WiFi的手持森林病虫害监测系统，基于3G、GIS和GPS的森林资源采集系统等[20,26-27]。尽管目前移动互联网通信技术发展极为迅速，但受林业发展水平和地理条件的限制，上述通信技术在林区的应用还较少，新一代3G和4G网络覆盖度低，缺乏多种传感器、物联网、大数据和移动互联网技术的整合，限制了智慧林业建设的发展速度。
3通信技术在智慧林业中应用存在的问题和发展展望
虽然现代通信技术的迅猛发展为林业信息的互联互通提供了有效保障，实现了信息的快捷传输和交互共享。但其在智慧林业建设中的应用还存在不足，主要表现为：1）林区移动互联网通信技术覆盖度很低，接入传感器和物联网的水平较低，尚不能实现通信技术在林区的全面覆盖；2）无线宽带通信技术、新一代移动互联网技术、物联网技术和现有林业基础数据库在大数据、云计算方面的整合程度不够，没有构建一体化的信息感知与实时传输体系；3）智慧林业建设缺乏全国统一的标准，不同地方的系统采用不同开发平台、操作系统和数据库管理系统，很难实现互联互通，导致形成了无法互通的信息孤岛；4）智慧林业系统内部信息的互联互通与资源共享导致信息系统数据面临泄露威胁，对智慧林业的信息安全战略重视不够。针对通信技术在智慧林业中应用中存在的不足，今后在智慧林业建设中应加强以下方面工作：1）加强林区无线网络覆盖，提升林业资源的实时监测水平，推动移动互联网和物联网的整合[28]。林区无线网络的全面覆盖是物联网和智能设备在林区应用的网络基础，可选择一些基础条件好的林区推进无线网络建设，提高其无线通信能力。林区无线网络应以公众网为主，鼓励网络资源安全共享[29]。2）要加快林业监测信息与现有公共基础信息、林业基础信息、林业专题信息及政务办公信息等共享和大数据、云计算整合，提高林业资源的监测效率和应急感知处理能力。随着北斗卫星导航系统、林业遥感卫星、无人遥感飞机等监测感知手段的整合，实时提供林业资源监测所需各类遥感信息和位置数据的能力将得到极大提升。3）要整合无线宽带通信技术、新一代移动互联网技术、3S技术和物联网技术，构建一体化的信息感知与实时传输体系，这是智能林业物联网的发展方向。使物联网技术实现从林木感知、动植物感知、林区环境感知到整个林区的综合化智能监测感知网络，从而快速提高林业智能检测、管理服务和决策支持水平。作为智慧林业建设的关键技术，下一代移动互联网技术有着更为广阔的发展空间。4）加快建立现代通信技术在智慧林业建设中应用的统一标准，采用同一开发平台、操作系统和数据库管理系统，实现信息资源共通与共享，并加强智慧林业信息系统的安全防范。
作者:马建浦 单位:北京邮电大学信息与通信工程学院
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【关键词】互联网技术 电信网技术 差异融合
在这个发展迅猛的信息社会，互联网技术与通信技术有效融合，能够为人们的生活、工作和学习提供便利条件。因此，分析互联网技术和电信网技术，并通过探索互联网技术和通信网技术的融合，促进互联网通信技术深入发展，以更好地服务于经济建设。
1 电信网与互联网存在的差异分析
1.1 网络侧的差异
电信网技术的发展大致可划分为三个阶段：第一阶段是以模拟通信技术为核心的电信网技术；第二阶段是以TDM电路交换为核心的数字电信网技术；第三阶段是以IP分组交换为核心的电信网技术。自第三阶段起，电信网的核心网络逐渐实现IP化，即由原理层面可视转变为实现电信网和互联网同质化的阶段。
和电信网技术相比，互联网起始阶段即建立起全IP化基础，通过应用规模的不断扩大，以及用户参与的增加，互联网络IP化成为发展的主流方向。当然，电信网逐步的IP化，绝不意味着电信网和互联网技术于核心传输层面可以实现完全兼容，电信网和互联网技术仍存在较大差别，这体现在：电信网更加追求对业务的控制，在网络侧只要求能够保持一定业务接入能力即可；而互联网业务开展完全是基于对等原则和用户自治，所以其业务的开展几乎完全是基于用户节点进行的。
1.2 终端侧的差异
电信网络终端设备主要包括固定和移动电话，已经历多年的发展和更新换代，随着终端智能化、数字化的发展趋势，智能手机得到普及，电信网络终端功能更加强调为客户提供更加全面的信息服务。
当前，互联网终端设备以个人电脑（PC）为主。由于PC功能十分强大，且方便应用、易操作等优势明显。与移动通信终端相较，互联网终端便携性成为追求的主流，两者融合发展趋势也越发明显。
1.3 网络互通性的差异
和互联网相比较，电信网络技术存在互联互通的问题。这是因为电信网络建设虽然不缺标准，却没有业界普遍认同且广泛接受的信令控制和传输标准。电信网络由信令、媒体的组合来共同实现其基本电信业务，随着电信网络及编解码技术的发展，电信网却逐渐成为多种网络体制割据场所。而且，不同体制的电信网络互联互通时，需要采用网关。虽不能否认网关在电信网络中的积极作用，但它却成为电信网络业务应用，乃至飞速发展的瓶颈。当前，电信网络协议标准很多，且均存在规模不大的问题，因此，电信网络在互联互通和业务整合及应用等方面存在问题是必然的。互联网则在其创立之初便制定了相对统一的标准，且得到了相关各层面广泛的支持，所以具有较高的互通能力，更易实现全球范围互联互通。
1.4 业务开放性的差异
互联网技术采用的协议体系为TCP/IP，接入层、传输层、网络层和业务层均是相对独立的，传输层面对业务支撑能力较高，在很大程度上对新业务发展支持度较好；且协议体系开放性较强，能更有力地支撑商业模式构建。
电信网技术在电路交换时代，网络具备智能控制能力，且能保持会话状态，终端能力相对较弱，用户端设备业务应用和对服务选择控制能力有限。这成为创建、推出新业务的天然障碍，严重地影响到新业务的开展与应用。随着电信网络采用IP承载，用SIP信令作控制信令后，依托更具开放性的SIP协议，其对开放性业务的支持能力增强了。即便如此，电信网与互联网在开放性方面依然存在较大差异。
2 电信网与互联网的融合是大势所趋
当前，电信网上业务已呈全IP趋势，所以电信网应是建立于IP技术基础之上的。 冒然IP技术尚存一些问题，但IP技术在互联网上的成功应用，使得信息业务在可预见的未来不可能改变使用IP技术的主流方向。因此，电信网与互联网应依托其均采用相同IP技术，对承载网（IP网）要求差别不大的前提。构建一个可信任的、安全的承载网（IP 网），这样的网络更加可控，管理和服务质量更有保障，且具有大规模组网的能力。
虽然电信网和互联网业务网设计存在一些差别，例如业务网商业模型不同等。互联网业务网以寄生网的形态存在，寄生性业务网不能满足良性商业模型需求，可能会危及产业链。 而电信目前的业务网和承载网不相适应，业务网开放度较低。电信网与互联网技术均存在一些问题，两者宜取长补短，使之相互融合，这是大势所趋。
3 互联网通信技术优化措施探讨
移动互联网是当前电信网和互联网相融合的热点业务，发展前景十分广阔，应从互联网技术改进和发展着手予以优化。
3.1 互联网通信技术的改进措施。
一是优化信息查询方法。即针对目前互联网不合理的信息安排，优化信息查询方法。首先，应对互联网信息进行有针对性的物理排序，均衡分布浏览器任务量。其次，要对查询方法内部进行优化，通过不断强大数据库查询功能，保证数据库的性能。
二是维护互联网通讯信息安全。对于使用互联网通信的用户而言，自身通讯信息安全的保护是十分重要的，信息泄露可能给用户带来不必要的损失。可通过密码设置、身份验证等环节加密处理信息，以提高互联网通讯信息的安全；还可以利用计算机技术将密码与移动手机等设备相结合，使通讯信息安全得到进一步保护。
3.2 推动互联网通信技术深入发展
互联网通讯技术作为新兴事物，其发展前景十分广阔。在互联网通信基础上不断优化性能、扩展业务具有重要的现实意义。一是加大网络电话技术的投入。依托互联网通信技术，用相对较低的价格实现不同区域的通话，定会拥有巨大的潜能。二是开发3G以上移动通讯系统技术。伴随着智能手机的普及，3G上网卡应用更加广泛，3G系统最大优点就是可以实现网络试试连接，传输量也远超传统系统，已逐步成为互联网移动通信必备设施，互联网通信技术对此所作投资潜力巨大。
4 结语
互联网技术和电信网技术均得到迅猛发展，虽然二者间还存在一定差异，但融合已成主流趋势。
参考文献
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[2]董力军.电信运营商要抓紧实现电信网和互联网的融合[J].IT时代周刊， 2013（15）.
作者简介
房恩宏（1981-），男，2007年毕业于吉林大学机械工程学院，硕士研究生学历。现任职于中国电信长春分公司。
关键词：5G移动通信技术；通信工程；应用；研究
5G移动通信技术是在对传统的4G、3G与2G等通信技术特点和优势进行不断总结和改进基础上实现一种新型技术，它也是未来通信工程领域中最为核心的一项技术。现代化生产中，通过将现代生产需求与5G通信的技术功能进行深度融合，从而推动我国各行业生产逐渐向着无人化与少人化方向发展，实现现代化生产与技术研究的全面提升，也是未来人们研究和关注的重要目标领域和发展方向。其中，我国的通信工程建设与发展中，受现代化发展的信息技术等时代背景影响，在各项通信技术研究与工程建设不断提升，从而实现对人们日常生活以及生产的通信建设需求有效满足同时，也提出了更高的要求。为此，下文将围绕5G移动通信技术在通信工程中的应用进行研究，以供参考。
15G移动通信技术及其应用优势分析
1.15G移动通信技术
5G移动通信技术，即第五代移动通信技术，它是在4G与3G等技术基础上兴起与发展的一种新型技术。对5G移动通信技术的应用特点，有关研究显示，与4G技术相比，5G通信网络的数据传输速度能够达到4G的100倍左右。由此可见，5G移动通信技术的通信传输速度不仅存在大幅的提升，而且其通信质量也具有显著改善，在通信工程领域所受的关注和重视程度更高。此外，根据5G移动通信技术的标准技术参数分析，可知由于其通信传输的标准频谱在中高频段表现较为集中，使其与传统的通信技术相比，虽然具有传输速度更快的特征和优势，但也会导致其覆盖成本增加，同时由于5G通信传输中采用毫米波频率的设置较宽，但存在绕射和衍射不足情况，需要通过对MIMO引入应用来促进其天线增益提升，最终实现网络覆盖的范围拓展。如下图1所示，即为5G组网的基本结构形式。
1.25G移动通信技术的应用优势
对5G移动通信技术的应用优势，与传统的4G技术相比，可以从以下几个方面进行分析。多天线传输优势。5G移动通信技术作为一种新型技术，也是当前通信领域中具有较高安全性与覆盖性、传输灵敏性特征的最新技术手段，它在通信传输中通过多天线传输方式，能够实现更加精准的信号传输效果，从而与传统通信技术相比，不仅在传输速度上大幅提升，而且能够实现对新兴资源的有效运用，技术优势更加显著。MIMO技术的引入应用。5G移动通信技术进行传输中进行支持的天线数量明显高出4G技术约十几倍，使其传输基站的信号接收与容纳量显著提升，在一定层面和MIMO技术的多输出与多输入特征基本相似，因此，在不同用户之间实现信息资源共享的情况下，能够通过5G移动通信技术对MIMO的导入应用，从而对各个不同用户的信息传输需求进行有效满足，使其技术应用的作用和优势更加显著。小基站传播优势。5G移动通信技术在通信应用中，其多天线传输形式会造成传输尺寸的不断减少，同时对传统通信技术的大基站传输弊端进行有效避免，通过小基站部署与传输应用，促进其信号传输与覆盖的范围进一步扩大，并在通信网络布置中根据实际情况进行灵活选择与设置，从而形成更加密集与强大的通信网络，为信号传输的质量和效率提升提供支持。需要注意的是，由于小基站建站与通信应用的功耗与大基站相比更高，因此，在5G移动通信技术应用中进行小基站部署与应用的成本也相对较高。波束成形优势。波束成形技术在通信领域中应用，是通过对有限能量的有效聚集，从而在特定方向实现传输，以对其能量传输过程中的损耗进行降低和控制，同时通过形成很窄的波束，来降低其他信号的干扰影响，并促进传输距离增加。此外，5G移动通信中波束成形技术的应用实现，还能够促进频谱利用率提升，即通过计算对信号传输的最佳路径进行确定后，使其按照设定的传输路线进行传输，以避免信号受到阻碍或干扰时的远距离传输引起的衰减风险发生。
25G移动通信技术在通信工程中的应用
结合上述对5G移动通信技术的特征和优势分析，在对5G移动通信技术在通信工程的应用进行研究中，根据实际情况，需要从通信工程建设中对5G移动通信技术的应用和智能通信工程领域的5G移动通信技术应用、物联网通信中的技术应用等方面进行分析。
2.15G移动通信的关键技术
（1）全双工通信技术。全双工通信技术在5G移动通信技术系统中的应用实现，能够促进其通信系统的灵敏性显著提升，同时实现移动通信过程中的频谱运用水平显著提升，且其提升水平能够达到一倍甚至更高，从而对同一地区与同一频谱之间的数据传输进行支持，并降低数据传输中对无功功率的消耗，具有更为显著的通信应用优势。（2）多载波技术。与传统的4G通信技术相比，5G通信移动通信的数据传输速度更快，最大可达到1GHz的标准。而5G移动通信技术的这一特征优势，与当前我国移动通信网络中应用的多载波技术有着密切的关系，它在移动通信领域的应用中，对传统通信系统数据传输的频谱效率以及抗多径衰落等不足有了明显的改善。其中，多载波技术在移动通信中的应用，能够通过对发送端数据功能和作用和应用，进行滤波器组有效调制，从而在滤波器组的作用和优势支持下，为多载波运行的更加高效与合理性提供支持。（3）云计算技术。大数据时代，数据在人们的日常生活以及通信领域具有非常重要的作用和影响。但是，对大数据的有效应用，离不开对数据的存储与计算、加工等处理，同时也需要相应的数据平台进行支持。其中，云计算就是实现大数据应用的支持平台。5G移动通信技术在人们生产与生活领域的应用，也离不开云计算技术的支持和平台应用，与一般的数据处理和应用平台不同，云计算技术支持下的大数据处理，能够有效省略掉对数据的下载和存储等过程，是通过直接在云端进行数据处理与分析，从而使数据应用更加方便。
2.25G移动通信技术在通信工程中的应用
（1）通信工程建设以及5G移动通信技术应用5G移动通信技术在我国城市未来通信工程建设中应用，具有较为突出的紧迫性特征，并且不仅能够促进城市通信网络的覆盖增加，而且在促进用户满意度提升方面也具有十分显著的作用和意义。当前，我国的城市通信工程建设与发展中，采用无线通信技术进行通信网络构建所花费的物力与人力成本较高，同时会受到网络拓扑结构的影响，对通信容量产生较大限制，不能满足其实时通信需求。而5G移动通信技术在通信工程建设中应用，能够通过端与端连接进行直接通信，在有效满足数据传输的近距离通信需求，从而对数据通信与传输的完整性、准确性等要求进行满足基础上，还能够有效避免中间节点的干扰影响，促进其通信传输的速度与效率提升，降低通信过程中的资源损耗。除上述作用和优势外，我国城市通信工程建设中对5G移动通信技术的应用，还能够在实现多结构、多渠道与自由配置的复合型通信网络体系建立基础上，通过网络联动，推动我国互联网行业的进一步创新与发展。（2）智能通信以及5G移动通信技术应用5G移动通信技术在现代通信工程建设与发展中应用，是以智能化为首要考虑和发展的目标，它能够促进智能通信建设与发展，从而对我国社会经济发展的智能化与信息化建设需求进行有效满足。其中，5G移动通信技术在智能通信建设中的应用，除表现为手机等移动终端与电子设备中对5G移动通信技术的应用外，在人们日常生活中，通过将5G通信技术与物联网技术进行有效结合，在电子显示牌以及路灯等公共设施的智能化管理中也能够实现较好应用，并促进城市建设向着智能化与信息化方向快速发展（如下图2）。以5G移动通信技术以及物联网技术等多种现代化技术为支持，进行智能通信以及智能城市系统建设中，需要先对其具体架构进行明确，从而在网络全面化建设与应用基础上，通过信息的安全与高效传输，为智能城市的建设与发展提供良好的支持。（3）物联网通信以及5G移动通信技术应用物联网通信中对5G移动通信技术的应用，主要表现为通过5G移动通信技术支持，能够根据其网络信息的需求，在针对性解决有关问题的基础上，为各行业的信息化建设与发展提供良好支持。尤其是在现代化建设推动下，随着网络平台的不断增多，使得物联网的接入设备数量及类型也越来越多，同时也对物联网的信息传递提出更高的要求，而移动通信和物联网平台之间的相互联系性，使得在现代社会建设与经济发展中进行通信工程领域的物联网平台建立（如下图3所示），具有更加突出的必要性和重要意义，因此也推动了5G移动通信技术与物联网通信的联合应用。（4）云端生活与5G移动通信技术随着信息快速传输与实时分享支持下的智能化与信息化时代到来，促进了云技术在各行业领域中的广泛应用和快速发展，同时也实现了对信息存储数量的不断扩展，并促进信息传输的稳定性与安全性提升，在现代信息发展中具有非常重要的作用和影响。其中，云技术的广泛运用，与网络信息技术的有效支持有着密切的关系，因此，在数据流量的快速增加以及通信传输速度不断提升下，也会为云技术的更为广泛应用和安全发展提供有力的保障。尤其是5G移动通信技术在各行业领域的应用实现，也为云技术以及云端生活的开发应用提供了更加良好的技术支持和基础条件。比如，在进行大量的数据文件传输中，通过5G移动通信与云技术支持的数据传输，不需要对数据文件的可存储空间及其内存大小进行考虑，而是在5G移动同学滚技术的支持下，即能实现对数据信息的快速与高效传输。此外，对5G移动通信技术的应用实现及其在云技术开发应用中的优势表现，还可以从5G移动通信技术支持下的更加人性化与便捷化的云服务开发和应用实现，以及以5G移动通信技术为基础的移动终端设备云层面持续拓展等方面进行分析。由此可见，5G移动通信技术的应用和发展，不仅在云端生活的开发和应用上有广泛的表现，而且对云端生活的持续发展也具有十分积极的作用和影响。
物联网通信技术林立
为何又出现一个 LPWA
“ LPWA ”的兴起，得益于最近几年物联网的快速发展。大家知道，万物互联的基础是利用通信技术把人与物、物与物连接，我们比较熟悉的通信技术包括 WiFi 、蓝牙、ZigBee 等短距离无线通信技术和 2G、3G 、 4G/LTE 等移动蜂窝通信技术。短距离通信技术一般用于智能家居、工业数据采集等局域网通信场景，其优势是部署成本低、功耗低、传输速率高，但劣势也很明显， 传输距离短，一般在几十米以内。而随着联网设备增多、设备的类型及应用场景更加丰富，越来越多的设备需要广范围、远距离的连接，如远程控制、物流追踪等。
目前全球电信运营商已经构建了覆盖全球的移动蜂窝网络，我们骄傲的华为公司已经让喜马拉雅山上都有了手机信号。而且现在的移动蜂窝网络除了主要满足我们人与人间打电话、发短信、刷朋友圈以外，也越来越多的开始承载如远程抄表、车联网等物联网应用。然而 2G 、 3G 、 4G 等蜂窝网络虽然覆盖距离广，但基于移动蜂窝通信技术的物联网设备有功耗大、成本高等劣势。当初设计移动蜂窝通信技术主要是用于人与人的通信。根据权威的分析报告，当前全球真正承载在移动蜂窝网络上的物与物的连接仅占连接总数的 6% 。如此低的比重，主要原因在于当前移动蜂窝网络的承载能力不足以支撑物与物的连接。
因此，为满足越来越多远距离物联网设备的连接需求， LPWA 应运而生。 LPWAN（ Low Power Wide Area Network），低功耗广域网络，专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计。正如短距离无线网络包含 WIFI 、蓝牙、 ZigBee等多种技术， LPWA 也包含多种技术，如 LoRa 、 Sigfox 、 Weightles 和 NB-IoT等。由于是“广域”网络，因此必然会涉及网络运营。所以 LPWA 网络一般是由电信运营商或专门的物联网运营商部署，由于 LPWA 网络连接的基本都是“物”，因此通常也叫“物联网专用网络”。
为何选择 LPWA
LPWA 有“远距离通信”、“低速率数据传输”和“功耗低”三大特点，因此非常适合那些远距离传输、通信数据量很少、需电池供电长久运行的物联网应用。大部分物联网应用通常只需要传输很少量的数据，如工业生产车间中控制开关的传感器，只有当开关异常时才会产生数据，而这些设备一般耗电量很小，通过电池供电就可工作很久。
LPWA 最适合两类物联网应用：一类是位置固定的、密度相对集中的场景，如楼宇里面的智能水表、仓储管理或其他设备数据采集系统，虽然现在蜂窝网络已应用于这些领域，但信号穿透问题一直是其短板;另一类是长距离的，需要电池供电的应用，如智能停车、资产追踪和地质水文监测等，蜂窝网络可以应用，但无法解决高功耗问题。
对于部署物联网的企业来说，选择 LPWA 的一个重要原因就是部署的低成本。大家都知道智能家居应用、智能硬件的主流通信技术是 WiFi ，因为 WiFi 的模块成本比较低，有些有“互联网思维”的模块提供商已经将 WiFi 模块的价格降到了 10 元以内。但支持 WiFIi的物联网设备通常还需无线路由器或无线 AP 做网络接入，或只能做局域网通信。而如果选择蜂窝通信技术，对于企业来说部署成本太高，国产最普通的 2G 通信模块也要 30元 起，而 4G 通信模块则要 200元 起。随着物联网的兴起，虽然国内已经如雨后春笋般出现了一堆做蜂窝通信模块的厂商，但稳定性方面、加上现有蜂窝通信技术的高功耗、高成本的硬伤，还是不如 LPWA 更有优势。华为 11 月份公布的 NB-IOT 发展计划，声称要将 LPWA 通信模块成本降至 5 美元以下。相信未来低功耗广域的应用场景中，企业还是会优先选择 LPWA。
不得不说的标准
LPWA 作为一类无线通信技术，必然得谈标准。进入 2015 年起 LPWA 市场热闹非凡，产业链相关厂商纷纷合纵连横成立联盟，抢占低功耗广域物联网市场。其中比较发较快、相对比较成熟的是 Semtech 公司主导的 LoRa 技术， LoRa 联盟已于今年 3月的世界移动通信大会上成立，联盟成员包括跨国电信运营商、设备制造商、系统集成商、传感器厂商、芯片厂商和创新创业企业等。 LoRa 可应用于诸多垂直行业，包括能源、汽车、物流、农业、商业和制造产业等，这些产业资源应也是未来 LoRa 联盟发展的成员。最新消息，法国运营商 Orange 近日宣布将采用 LoRa 构建低功耗广域物联网，首批将覆盖包括巴黎、波尔多等 17 个城市。
另一个不得不提的就是华为主导的 NB-IOT 标准。 NB-IOT 是基于现有蜂窝网络的技术，华为称为“蜂窝物联网”。如华为所言，对于移动蜂窝通信市场， 4G 成功商用之后， 5G 的标准化、商业化都需要时间，但物联网应用不会等到 2020 年才出现，因此在 5G 之前需要有一个技术来支撑运营商开拓物联网市场。同时，对电信运营商来说，物联网应用的 ARPU 值会比较低，因此从技术上来讲，应该让运营商很容易在现有基础上升级去支持。在这样的情况下，华为推出了 NB-IOT（ Narrow Band-IoT ，窄带物联网）。 NB-IOT 技术能够提供百倍于 4G 的连接规模、百倍于 2G 的灵敏度、设备电池供电寿命同样可长达 10 年，使蜂窝网络极大地延伸了应用边界。据悉目前移动通信行业组织“ 3GPP ”正在制定的 NB-IOT 的标准化工作。 NB-IOT 使用 License 频段，可与现有移动蜂窝网络共存。
国内电信运营商中国电信、中国联通都参加了近期举办的 NB-IOT 论坛筹备会，相信 NB-IOT 将成为未来国内 LPWA 市场的主流技术。首先，NB-IOT 对运营商来说，可利用现有的蜂窝网络基站资源，部署成本很低，这样国内NB-IOT 网络很容易落地部署。物联网设备不会像4G一样消耗很大流量，由于数据量很少，对运营商来说 ARPU 收入很低，因此运营商必须考虑网络的部署和运营成本;其次， NB-IOT 是由华为在主导，华为的技术积累、产业链整合能力和大量投入，华为能否在低功耗广域物联网市场再创佳绩显得尤为重要。针对 NB-IOT ，华为已提供芯片、通信模块，甚至操作系统，还为运营商开发了“ IOT 联接管理平台”。
LPWA 的未来趋势
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