[余丹 孫震 丁明玲]

1 引言

ITU對于物聯(lián)網(wǎng)的定義和描述是“信息社會全球基礎設施（通過物理和虛擬手段）將基于現(xiàn)有和正在出現(xiàn)的、信息互操作和通信技術(shù)的物質(zhì)相互連接，以提供先進的服務?！?/p>

百度百科中對于物聯(lián)網(wǎng)的定義，可能更多地為人們所熟悉：物聯(lián)網(wǎng)，Internet of Things，也就是萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)，它將各種信息傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡，實現(xiàn)在任何時間、任何地點，人、機、物的互聯(lián)互通。

物聯(lián)網(wǎng)通過傳感設備、射頻識別技術(shù)、定位系統(tǒng)等多種技術(shù)或裝置，采集接入網(wǎng)絡的不同終端設備的各種信息，經(jīng)網(wǎng)絡傳輸至相關平臺，通過對數(shù)據(jù)的處理及應用開發(fā)，實現(xiàn)物與物互通，以及人與物之間的管理和控制。作為物聯(lián)網(wǎng)的組成基石，物聯(lián)網(wǎng)終端設備承擔著數(shù)據(jù)信息的獲取及提供，網(wǎng)絡接入等重要功能，在投入使用前，有必要檢測終端設備能否實現(xiàn)這些功能以及實現(xiàn)程度如何，但同時物聯(lián)網(wǎng)終端種類繁雜、數(shù)目眾多，檢測工作量非常大。因此，確定物聯(lián)網(wǎng)終端設備的核心能力要素，是物聯(lián)網(wǎng)終端設備檢測工作中的重要起始環(huán)節(jié)。

2 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及應用，物聯(lián)網(wǎng)從架構(gòu)上可分為四層：感知層、網(wǎng)絡層、平臺層、應用層。具體如圖1所示。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)分層架構(gòu)

感知層通過在物聯(lián)網(wǎng)終端上增加裝置，利用相關技術(shù)，采集設備相關數(shù)據(jù)信息，包括識別設備、設備定位、設備環(huán)境信息等。感知層的另一項重要功能，則是發(fā)送信息數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡層。

由互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)絡等構(gòu)建的網(wǎng)絡層，承擔著設備接入、傳輸采集信息，并將數(shù)據(jù)信息上傳到平臺層的工作。

平臺層負責數(shù)據(jù)存儲、處理等工作，根據(jù)建設及應用主體的不同，平臺還可分為公共平臺和專有平臺，專有平臺為某企業(yè)或某行業(yè)提供服務，數(shù)據(jù)及應用僅適用該企業(yè)或行業(yè)。公共平臺采集愿意接入的終端設備信息，在一定范圍內(nèi)，為各種應用開發(fā)提供基礎數(shù)據(jù)信息、能力調(diào)用，以及運營能力。

應用層對采集的信息進行進一步處理，實現(xiàn)人對物的管理和控制，對應不同的平臺類型，實現(xiàn)某企業(yè)或某行業(yè)的專業(yè)應用，或跨企業(yè)、跨行業(yè)的泛應用。

3 物聯(lián)網(wǎng)終端設備檢測

3.1 泛終端檢測

物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量多，行業(yè)跨度大，對于電信運營商來說，更多地關注物聯(lián)網(wǎng)終端與通信網(wǎng)絡等相關的通用能力，例如終端的網(wǎng)絡接入、信息收發(fā)、維護管理等。本文將這類物聯(lián)網(wǎng)終端檢測稱為泛終端檢測，泛終端檢測特點是主要檢測通用能力，與應用相關的差異化功能或其他能力均屬于可選檢測項。

3.2 終端的主要功能

感知層的主要功能是識別物體、采集信息，物聯(lián)網(wǎng)終端設備正是組成感知層的基本單元。物聯(lián)網(wǎng)終端設備利用傳感器、攝像頭、智能設備、RFID、二維碼等裝置或技術(shù)，來實現(xiàn)對物體的識別、信息獲取和采集。

接入網(wǎng)絡層，發(fā)送采集信息是感知層的另一項重要功能。要實現(xiàn)萬物互連，就必須讓萬物具備與外界通信的能力，物聯(lián)網(wǎng)終端設備不僅可獲取、采集數(shù)據(jù)，而且能夠?qū)⑿畔?shù)據(jù)傳送出去。簡單的物聯(lián)網(wǎng)終端邏輯結(jié)構(gòu)，以及對應的邏輯功能，如圖2所示。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)終端邏輯結(jié)構(gòu)功能示意圖

相應地，物聯(lián)網(wǎng)終端一般會包含采集/識別模塊、通信模塊、能源供應模塊3個部分，部分具備處理及管理能力的物聯(lián)網(wǎng)終端還會配置處理模塊、存儲模塊、維護管理模塊等功能模塊。圖3所示為物聯(lián)網(wǎng)終端主要模塊的功能分解，其中：采集/識別模塊，通過傳感設備、識讀器等采集獲取預期數(shù)據(jù)信息；通信模塊，物聯(lián)網(wǎng)中大多指無線通信模塊，提供對外通訊接口，遵循通信協(xié)議，向平臺發(fā)送所采集/識別信息，也可以接收由平臺發(fā)送過來的指令。能源供應模塊，為物聯(lián)網(wǎng)終端正常工作提供所需能量，可以是電池或外接電源。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)終端主要模塊功能分解

終端的采集/識別模塊實現(xiàn)的功能以最終應用為目標，所提供的能力是非通用能力，在泛終端檢測中，可以無需檢測。而通信模塊、能源供應模塊所提供的能力是通用能力，在物聯(lián)網(wǎng)泛終端檢測工作中需要重點關注。

目前，運營商級的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡主要有NBIoT和LTE。物聯(lián)網(wǎng)終端根據(jù)應用特點對于網(wǎng)絡的需求在速率、移動性和覆蓋等方面存在較大差異。環(huán)境監(jiān)測、智能水表、智能燃氣表等終端一般無移動需求，數(shù)據(jù)量極少，以上行數(shù)據(jù)為主，對于數(shù)據(jù)的實時性要求不高。但數(shù)量龐大，散落分布，部分終端使用電池。這類終端有著低功耗、低速率、高時延的特點，適合采用NBIoT網(wǎng)絡。而車載終端視頻、視頻監(jiān)控終端等除了有速率、時延要求，還會有視頻傳送、語音通話等方面的功能要求，這類物聯(lián)網(wǎng)終端適合采用LTE網(wǎng)絡。

3.3 終端的通用核心能力檢測建議

由物聯(lián)網(wǎng)終端的主要功能可知，終端的通用核心能力主要包括通信和能量供應兩方面，對應的終端能力指標應包括通信功能、通信性能、射頻性能、功耗、維護功能等。具體內(nèi)容如表1所示。

從表1可知，在通信功能檢測方面，NBIoT物聯(lián)網(wǎng)終端的檢測內(nèi)容會比4G物聯(lián)網(wǎng)終端檢測內(nèi)容要多一些，這是因為NBIoT網(wǎng)絡從信令、功能上都為適應物聯(lián)網(wǎng)終端而做了專有的設計，例如減少信令開銷、獲得更長待機時間的PSM和eDRX功能等。

接入NBIoT的物聯(lián)網(wǎng)終端，NBIoT的網(wǎng)絡特性決定了它接入網(wǎng)絡時的“盡力而為”，以及待機狀態(tài)時的“省力而為”。對于這類終端，會注重這些能力的檢測。通信功能方面，NBIoT物聯(lián)網(wǎng)終端強調(diào)不鎖頻，要求終端的盡量接入可用網(wǎng)絡。PSM作為NBIoT的重要省電技術(shù)之一，也會重點檢測：終端無業(yè)務且在T3324計時器超時后，應能進入PSM狀態(tài)，當終端需要上報業(yè)務時，應能離開PSM狀態(tài)。同時，由于物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量浩繁，根據(jù)需要還可以增加平臺層對終端的接入離散控制和業(yè)務離散控制的檢測，避免同時接入或啟動業(yè)務給平臺層帶來的沖擊。

通信性能測試主要關注可進入業(yè)務通信的最小電平、與參考終端射頻測試數(shù)據(jù)的對比、容錯檢測等性能指標。NBIoT終端會更關心信號弱時、上電或PSM狀態(tài)時當前小區(qū)信號消失與恢復等異常情況下，終端仍能正常通信、發(fā)送業(yè)務的能力。對于4G物聯(lián)網(wǎng)終端，如果提供語音通信或視頻圖像時，可以選擇增加檢測終端的語音質(zhì)量和視頻質(zhì)量。

在應用集成前，物聯(lián)網(wǎng)終端廠商采用的通信模組必須通過行業(yè)合格檢驗，但不排除物聯(lián)網(wǎng)終端廠商搭建的外圍接口對通信模組的射頻性能有影響，因此，在對物聯(lián)網(wǎng)終端進行檢測時，也會挑選部分射頻性能指標進行檢測，例如，接收機的參考靈敏度，發(fā)射機的誤差矢量幅度（EVM）等。

功耗檢測是在物聯(lián)網(wǎng)終端使用電池供電時進行檢測，由于物聯(lián)網(wǎng)終端散落分布，頻繁更換電池是不現(xiàn)實，高成本的，因此功耗檢測是非常有必要的。

維護功能檢測是可選的檢測項，但對于節(jié)點級的終端還是有必要的，除了升級、配置參數(shù)外，還可以通過狀態(tài)數(shù)據(jù)的上報，了解終端運行情況，便于設備投入運營后的維護管理。

4 結(jié)束語

接入網(wǎng)絡、收發(fā)信息是實現(xiàn)萬物可連的基礎，也是物聯(lián)網(wǎng)終端的核心功能。本文通過分解物聯(lián)網(wǎng)終端的主要模塊及對應功能，針對接入運營商級物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的海量物聯(lián)網(wǎng)終端，提出物聯(lián)網(wǎng)終端設備的通用核心能力，為物聯(lián)網(wǎng)終端設備檢測工作提供參考，化繁為簡，推進檢測工作的開展。對于非核心能力或特殊功能，可以根據(jù)需求，結(jié)合終端類型、應用場景等增加測試項。