曹曉毅

（湖北國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430090）

0 引 言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，信息通信技術(shù)已深入融合到各領(lǐng)域中，而物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）領(lǐng)域就是其中一個(gè)非常重要的方面。正如其名，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)實(shí)世界中的一種表現(xiàn)形式，已經(jīng)漸漸成為世界各國(guó)發(fā)展的一個(gè)重要方向。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的傳播范圍很廣，而且還與我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展緊密相關(guān)，所以有關(guān)部門必須對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展給予高度的重視。近幾年，隨著信息通信技術(shù)的廣泛推廣，物聯(lián)網(wǎng)擁有了更多更好的發(fā)展條件，其發(fā)展的基礎(chǔ)也更為穩(wěn)固，本文簡(jiǎn)單介紹了信息通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用，以期推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)布局和技術(shù)發(fā)展。

1 物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)內(nèi)容

1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)其實(shí)是互聯(lián)網(wǎng)的一種延伸和擴(kuò)展，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)連接，并融合各種信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的有效、及時(shí)控制。物聯(lián)網(wǎng)既能覆蓋網(wǎng)絡(luò)上的一切技術(shù)與資源，又能便于與現(xiàn)實(shí)中的材料相結(jié)合，具備巨大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。首先，物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)物品信息的有效控制，利用傳感器來(lái)整合和控制物質(zhì)資源。其次，物聯(lián)網(wǎng)可以通過(guò)信息技術(shù)將所有的信息傳送至網(wǎng)絡(luò)終端，并在傳送過(guò)程中確保信息的可靠、安全。最后，在信息數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，操作者可以利用終端進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)物品的全面監(jiān)控[1]。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

成熟的計(jì)算機(jī)技術(shù)給物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代化發(fā)展帶來(lái)了巨大的機(jī)遇。由于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，因此互聯(lián)網(wǎng)所具備的大多數(shù)功能屬性都可以有效地保留下來(lái)，在與其他新技術(shù)功能的密切結(jié)合下，物聯(lián)網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)越來(lái)越完善，如圖1 所示。物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)以應(yīng)用層、傳輸層以及感知層作為主體，具有明顯的科學(xué)性與完整性。感知層的功能是信息的收集和整理，它也是外界與物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系的重要方式，在表現(xiàn)形式上，主要有攝像頭、二維碼、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）等。傳輸層是雙向信息傳遞的中間通道，通常包含了各種網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，同時(shí)還涉及對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用[2]。當(dāng)數(shù)據(jù)通過(guò)感知層和網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)綉?yīng)用層時(shí)，在應(yīng)用層進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的分析和判斷，通過(guò)虛擬軟件和功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的處理目標(biāo)。通常來(lái)說(shuō)，感知層會(huì)使用到云計(jì)算技術(shù)來(lái)對(duì)所需的信息進(jìn)行控制和精確的查詢。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

1.3 物聯(lián)網(wǎng)的功能

物聯(lián)網(wǎng)的功能是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)鏈接并提供在線服務(wù)，具體功能如下：（1）在線監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)；（2）定位跟蹤，在移動(dòng)終端上，利用傳感器和GPS 技術(shù)可以進(jìn)行定位跟蹤；（3）聯(lián)動(dòng)警報(bào)，當(dāng)出現(xiàn)不正常的操作時(shí)，可自動(dòng)啟動(dòng)警報(bào)功能，給予提示；（4）指揮調(diào)節(jié)，對(duì)物品環(huán)境做出科學(xué)分析，并在現(xiàn)實(shí)條件下采取合理的方法來(lái)調(diào)節(jié)物品所處狀態(tài)；（5）遠(yuǎn)程維護(hù)，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)利用信息技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)，從而克服以前發(fā)生系統(tǒng)故障必須現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維護(hù)的缺陷[3]。

1.4 物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)

（1）可控性。目前，信息系統(tǒng)已能夠較好地實(shí)現(xiàn)人與人之間的無(wú)障礙溝通，使得人與人之間的溝通不再受到時(shí)空的制約。但無(wú)法構(gòu)建完整的人與物、物與物之間的連接及控制系統(tǒng)，由此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)孕育而生。利用物聯(lián)網(wǎng)搭建的控制系統(tǒng)，讓物和人都可以進(jìn)行實(shí)時(shí)連接。

（2）私密性?，F(xiàn)實(shí)中的大多數(shù)物品都是私人化的，具有一定的隱私性，物聯(lián)網(wǎng)在傳輸信息時(shí)，利用先進(jìn)的信息技術(shù)，能夠保證物品的信息安全，確保隱秘性不被破壞。

（3）可靠性。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的核心目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的遠(yuǎn)程遙控，確保人們隨時(shí)隨地獲取物品的信息，保證信息通道的暢通是物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)能夠?yàn)槠涮峁┮粋€(gè)安全、可靠的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境[4]。

2 信息通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

各類信息通信技術(shù)能夠在物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮作用的根本在于信息交換過(guò)程。具體而言，在物聯(lián)網(wǎng)中，信息的收集、分析、處理以及整合都是以信息通信終端為基礎(chǔ)進(jìn)行，這樣可以極大地提高信息的收集和使用效率。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)信息傳輸進(jìn)行物品控制的過(guò)程中，信息的交換工作起到了非常關(guān)鍵的作用，發(fā)送者和接收者之間的信息交換由安全、穩(wěn)定的信息輸出系統(tǒng)來(lái)完成?；诖耍獙?shí)現(xiàn)信息的高效傳輸，就必須在信息系統(tǒng)和移動(dòng)終端間建立高效的信息互動(dòng)通道，并全程進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，消除信號(hào)干擾[5]。

2.1 光通信技術(shù)的應(yīng)用

光通信技術(shù)是將光纖通信和無(wú)線通信有機(jī)結(jié)合的一種通信技術(shù)，目前在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用較為成熟，在多個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，其中在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用價(jià)值越來(lái)越凸顯。中國(guó)的光通信用戶數(shù)每年都有很大的增加，因此對(duì)光通信系統(tǒng)的要求也是越來(lái)越高[6,7]。

2.1.1 在感知層中的應(yīng)用

感知層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和整理，是物聯(lián)網(wǎng)功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用效果和質(zhì)量會(huì)影響到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是否能夠發(fā)揮出它的重要作用。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，利用光纖傳感技術(shù)可以達(dá)到更為高效的感知和檢測(cè)效果。光纖傳感技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)的傳感技術(shù)有著很大的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，在光纖通道中，光在傳輸過(guò)程中會(huì)受到外部環(huán)境的影響，從而引起光波的波長(zhǎng)和相位等特征參數(shù)的改變，使光在外部環(huán)境中的傳輸過(guò)程得以感知。并且，利用光纖的物理特性，對(duì)光纖進(jìn)行特殊加工，可以有效檢測(cè)到化學(xué)含量的改變。將光纖傳感技術(shù)等光通信技術(shù)引入到物聯(lián)網(wǎng)的感知層面，能夠有效提升物聯(lián)網(wǎng)的感測(cè)效能[8]。

2.1.2 在網(wǎng)絡(luò)層中的應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)層作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的中間節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)感知層采集數(shù)據(jù)的信息傳輸，并將這些信息傳遞到應(yīng)用層。隨著物聯(lián)網(wǎng)體系的日益成熟和用戶規(guī)模的日益擴(kuò)大，無(wú)線通信網(wǎng)將難以適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的需求，因而將光通信技術(shù)引入到網(wǎng)絡(luò)層面成為技術(shù)發(fā)展的必由之路。目前，應(yīng)用光通信信道來(lái)進(jìn)行信息傳輸能夠顯著提升信息傳輸效率，同時(shí)保證信息不受外界干擾，確保物聯(lián)網(wǎng)信息的有效傳輸。

2.1.3 在應(yīng)用層中的應(yīng)用

應(yīng)用層是直接執(zhí)行物聯(lián)網(wǎng)用戶指示的重要節(jié)點(diǎn)，所有信息最終會(huì)匯集到應(yīng)用層進(jìn)行分析和整合，然后進(jìn)行反饋。將光通信技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層，可以充分發(fā)揮光通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，提高應(yīng)用層的信息分析和整合速度，從而對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感知層的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行更有效的處理。目前，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)逐步滲透到了各個(gè)行業(yè)，并不局限于智能家居，因此光通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)也將進(jìn)一步擴(kuò)大。將光纖傳感器用于感知層，并將其與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)相連接，利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以顯著提高通信終端的管理能力與效率。

2.2 5G 通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

5G 通信技術(shù)是目前全球最尖端的通信技術(shù)之一，具有傳輸性能高、信號(hào)延時(shí)低等優(yōu)點(diǎn)，將其引入物聯(lián)網(wǎng)，能夠拓展物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。首先，5G 通信技術(shù)自從問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)技術(shù)升級(jí)和改造，在電視產(chǎn)品領(lǐng)域中已得到深度普及和應(yīng)用，且其應(yīng)用逐漸擺脫電視放映功能的單一性，增加了許多交互性設(shè)計(jì)，拉近了觀眾與電視節(jié)目的距離。通過(guò)強(qiáng)大的信息輸出能力和極低的信號(hào)延遲，為電視增加了許多即時(shí)性、互動(dòng)性的功能，如語(yǔ)音識(shí)別、智慧屏幕、網(wǎng)絡(luò)直播等。其次，5G 通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用還體現(xiàn)在遠(yuǎn)程醫(yī)療方面。目前，我國(guó)的醫(yī)療資源分布很不均衡，華東地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，但中西部和偏遠(yuǎn)地區(qū)的醫(yī)療資源卻很少，很難實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域的治療。將5G 通信技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，可突破地理位置的局限，有效緩解我國(guó)醫(yī)療資源供需失衡的問(wèn)題。5G 通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)信息共享、遠(yuǎn)程會(huì)診、遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教學(xué)、實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程手術(shù)等，有效推動(dòng)醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展。醫(yī)院信息系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)和圖像存儲(chǔ)系統(tǒng)是臨床應(yīng)用最廣泛的系統(tǒng)，這些信息系統(tǒng)利用5G 通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)醫(yī)學(xué)信息的采集、傳輸、處理、存儲(chǔ)以及查詢，進(jìn)而對(duì)遠(yuǎn)程患者進(jìn)行治療、診斷、保健、會(huì)診。最后，5G 通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)汽車無(wú)人駕駛功能。無(wú)人駕駛自研發(fā)到目前應(yīng)用以來(lái)，對(duì)城市交通管理帶來(lái)了根本性的變化。在不依賴人工駕駛的情況下，為了更有效地進(jìn)行車輛調(diào)度，必須建立統(tǒng)一的交通控制中心。而要實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)，必須先解決2 個(gè)基本問(wèn)題。一是在行車過(guò)程中，保證來(lái)往車輛都在信號(hào)的覆蓋范圍內(nèi)，并維持高頻率的聯(lián)接。這就需要5G 的信號(hào)覆蓋范圍大、接入能力強(qiáng)，并且不會(huì)發(fā)生本地接入設(shè)備飽和的情況。二是5G 網(wǎng)絡(luò)要想真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛，需要車輛在一定車速下還能與其他車輛保持安全距離，為車輛運(yùn)行準(zhǔn)備移動(dòng)的響應(yīng)時(shí)間。在行駛過(guò)程中，車輛信息系統(tǒng)需要將路況信息通過(guò)5G 通信網(wǎng)絡(luò)迅速地傳輸?shù)浇煌ü芾碇行?，交通管理中心?duì)定位信息、導(dǎo)航信息和環(huán)境信息進(jìn)行計(jì)算，然后將指令無(wú)延時(shí)地發(fā)送給車輛，并保持全程的路線指揮。而這種高效率、低延遲、高密度的信息傳遞，正是5G 通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。5G通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的具體應(yīng)用如圖2 所示。

圖2 5G 通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

3 結(jié) 論

物聯(lián)網(wǎng)以互聯(lián)網(wǎng)為架構(gòu)基礎(chǔ)，通過(guò)應(yīng)用各類信息通信技術(shù)，來(lái)達(dá)到人與物、物與物之間的實(shí)時(shí)控制和連接，為人們的日常生活提供更為便利的條件。隨著未來(lái)我國(guó)5G 通信網(wǎng)絡(luò)的全方位覆蓋以及光通信技術(shù)應(yīng)用程度的持續(xù)提高，在今后的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，信息通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)揮，從而提高物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)品質(zhì)和覆蓋范圍。