物联网与通信技术的展望

物联网与通信技术的展望

张洪磊

天津光电通信技术有限公司 天津市 300221

摘要：现如今，在各行各业发展过程当中，物联网技术得到推广应用，其被列为我国最重要的工业新技术之一,在全社会引起了极大的兴趣和越来越多的研究机构和企业非常重视互联网技术的研究和应用对象。无线通信技术的范畴比较广泛。IoT一般意义是指集信息采集、信息传输、信息处理于一体的综合型智能信息系统。其中短距离的无线通信技术，一般指的是有效通信距离在厘米到百米范围内的无线通信技术，它满足了物与物互连的应用需求，逐渐成为物联网架构体系的主要支撑技术。

关键词：物联网；通信技术；展望

引言

随着科学技术水平的不断提高，物联网技术在诸多领域得到广泛应用，并取得明显成效。结合其应用实践，该项技术在医疗卫生行业、楼宇建筑项目以及物流供应链等方面的应用价值效果更为明显。然而，随着物联网技术应用频率的提高，信息通信供应链安全问题也变得愈加凸显，安全事件的频发必然会对物联网应用实效造成影响。

1物联网

物联网技术主要是借助信息传感设备搭建信息数据交互平台，在平台运行环境中，要依据约定协议有效实现万物互联管理，将静态物体和互联网予以连接，从而形成良好的信息交互和通信过程，更好地满足智能化识别、物品定位、实时跟踪等工作需求。物联网技术体系本身就是互联网的延伸和扩展，因此，要想建立相关应用模式，还需要基于互联网技术逐步开展。并且，物联网的用户端包括人和物品，最大程度上实现了人与物品、物品与物品之间信息的交换和通信。另外，物联网的概念在不断演进，其涵盖的内容、项目也更加多元，在信息技术和通信技术全面发展转型的背景下，物联网体系架构中的感知层、网络层和应用层也在扩展相应的功能内容。

2物联网与通信技术的展望

2.1多天线技术

多天线技术能够深度挖掘空间维度资源，提供阵列增益、复用增益和分集增益，并具有较强的干扰抑制功能。将多天线技术应用于无源标签中，实现同步能量收集与数据传输，将显著增强接收信号强度和分集增益，进而改善系统通信距离和吞吐率。但同时，当读写器和无源标签配置多个天线时，其信号检测、天线选择、能量波束形成等问题将变得更加复杂，需基于传统无线通信网络进行无源物联网通信网络适配性优化。

2.2全频段技术

当前，虽然4G通信技术已经在世界范围内得到了广泛的应用，但是与5G通信技术相比较而言，4G通信技术在传输速度以及效率等方面存在诸多缺陷。4G通信技术应用的频段为3GHz频段，该频段的主要特点表现为资源比较稀缺，尤其是在接入了过多的网络设备时，网络卡顿的情况极为常见，需要花费较长的时间等待加载，体验感比较差。针对该问题，就需要发挥全频段技术的作用与价值。全频段技术是5G通信技术应用的具体频段，可以最大程度地利用网络频段资源，同时，5G通信技术可以利用规模较小的天线，在减少设备体型的同时实现网络质量的提高，使得信号更加稳定，可以保证信息的有效传输。

2.3物联网感知控制层通信技术

感知层通信的目的是将各种传感设备（或数据采集设备以及相关的控制设备）所感应的信息在较短的通信距离内传送到信息汇聚系统，并由该系统传送（或互联）到网络传输层，其通信的特点是传输距离近，传输方式灵活、多样。

（1）RFID射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）是一种非接触式的自动识别技术，即通过无线电频率信号识别目标对象，并在没有人工干预的情况下获取相关数据。RFID技术可识别高速运动的物体，并可以可同时识别多个标签，操作十分快捷方便。

（2）蓝牙技术。蓝牙技术是一种无线电技术，它支持设备的短距离通信（通常在10m以内），并允许移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑等相关设备之间的无线信息交换。由于蓝牙技术有效地简化了移动通信终端之间的通信，数据传输变得越来越快和有效，为无线通信的未来发展开辟了道路。

（3）ZigBee技术。ZigBee技术则采用DSSS技术进行调制发射，是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，这是一种低复杂性、低能耗、低频率、低成本的双向无线通信技术。ZigBee技术主要用于低功率、低传输速率之间的短距离数据传输应用，以及通常重复、间歇性和低响应时间的数据请求。

（4）NFC近距离无线通信技术。近距离无线通信（NearFieldCommunication，NFC）是一种识别和互联技术，允许移动设备、消费电子产品、个人电脑和智能控制工具之间的无线通信。NFC可以为消费者提供一个简单的解决方案，允许消费者以一种操作简单有效、直观的方式完成可寻址、访问内容和服务。

（5）Wi-Fi技术。Wi-Fi是一种短程无线传输技术，最高带宽为11Mb/s，在信号较年的发展，HART弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5Mb/s、2Mb/s和1Mb/s。其主要特点就是速度快、可靠性高，在开放性的区域，通信距离可达到305m，而在封闭性的区域，它的通信距离就达到了76～122m。

（6）UWB超宽带技术。超宽带无线技术（UltraWideband，UWB）是一种无线载波通信技术，它不使用正弦向量，而是以非正弦波的小脉冲传输数据。因此它所占的频谱范围就可以达到很宽，根据不同的应用，可以适用于高速、近距离的无线个人通信。按照FCC的规定，3.1～10.6GHz中的7.5GHz的带宽频率就成为UWB所使用的频率范围。

2.4水下可见光通信技术

随着5G网络时代的到来，在物联网中可以应用水下可见光通信技术，能够进行陆地和水下的信息传输。构建通信网络，形成信息传输系统后，水下自由活动的机器人和传感器可以收集、分析、处理水下信息。目前，声波通信技术和微波通信技术是水下通信最经常使用的技术。声波通信虽然具备比较强的穿透力，但通信宽带比较低；微波通信的信号在水下衰减很大。声波和微波通信技术不能满足水下探测的长距离、高传输速率的要求，而水下可见光通信技术可以解决距离和传输速率的问题。水下的环境和陆地相比更复杂，水下的散射现象对通信效果存在非常明显的干扰，若不能改善散射现象，水下可见光通信技术的实际作用不能充分发挥。在水下应用可见光通信技术时，需要用到很多种光通信器件，整体比较复杂。从紫外波段到可见光波段再到红外波段，中间有着非常大的跨度。在水下进行通信时，运动目标会影响通信节点，应用可见光通信技术时，信息传输速率受光通信器件连续和非连续的干扰影响。因此，在水下应用可见光通信技术时，应该根据大视场角的接收情况，提高信息接收的质量，进而充分发挥水下可见光通信技术的价值。受多种因素的限制，水下可见光通信技术还在不断地开发，存在很多问题需要进一步研究，进而促进通信技术的发展。

结语

物联网通信作为一种新兴的信息技术，是在现有的信息技术、通合环境术、自动化控制技术等基础上的融合与创新。而支撑物联网发展的通信技术的不断更新使物联网真正能够继计算机、互联网而成为新的信息技术革命，打破了传统思维。

参考文献

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