中国物联网与TD-LTE技术融合与创新趋势探讨

作者:CIO时代网  佚名
2014/3/31 14:41:20
物联网的最终目标是:无所不在的无线网络,无所不有的物联应用,无所不能的智慧地球。

本文关键字: 物联网 TD-LTE
物联网的最终目标是:无所不在的无线网络,无所不有的物联应用,无所不能的智慧地球。
 
创新驱动产业技术升级。物联网是我国继自主研发TDSCDMA通信技术之后,在新一代信息技术自主创新领域亟需突破的重点方向,如何将二者有机融合,这其中蕴含着巨大的创新空间,在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等领域,创新活动日趋活跃,创新要素不断积聚。物联网在各行各业的应用不断深化,将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。应用需求不断拓宽,巨大的市场将为物联网带来难得的创新机遇和广阔的发展空间。
信息技术的快速发展,促使信息化应用范围不断扩大和延伸,连接物体与物体并实现物体间沟通对话的信息网络物联网(InternetofThings)应运而生。物联网是通过装置在各类物体上的电子标签(RFID)、传感器、二维码等采集信息,并通过通信网络将物物、物人相连,协同工作,从而给物体赋予智能。目前,全球手机用户已经超过46亿,无线通信网络覆盖几乎无处不在(包括发达地区的高铁和飞机里,甚至沙漠边缘地带以至人烟罕至的深海区域也有通信卫星实现覆盖),在中国,移动网络覆盖已经达到了99.7%,假如人手一部手机,这将会有60亿个连接端。如果同时将所有机器、装置都接入到物联网,将会有数千亿个连接端,这其中包括二维码、RFID电子标签、SIM卡、GPS、摄像头、传感器等各种芯片和设备。在功能应用层面上,手机、平板电脑等智能终端也将会产生大量的衍生功能,带来新的应用,协同人类和环境之间的关系,实现人与人、人与物、物与物之间的全面连接和无碍沟通。可以说,赋予物体智能的物联网时代已经到来。
在第二次信息产业浪潮中,我国信息化建设一直处于追赶阶段,我们自主研发并成功运营具有战略意义的TDSCDMA移动通信3G技术,2012年1月我国主导的TD-LTEAdvanced成功被国际电联纳入4G标准技术。这是在电信行业促进产业从“中国制造”到“中国创造”转变的开始,同时也是中国从通信大国走向通信强国的重要机遇。实现信息产业整体上达到国际水平一直是我们的不懈追求,只有充分利用我们已经取得的成果——自主知识产权的TD-SCDMA&TDLTE通信技术,才能实现我国物联网技术和通信技术的有机融合,抢占第三次信息产业浪潮的战略高地,引领和制定国际物联网行业标准,争取国际话语权和主导权,实现我国信息产业大国和强国的地位。基于以上考虑,我们要解决好物联网与TD-LTE的融合与创新工作。
 
1.物联网与TD-LTE的融合与创新工作建议
     1.1政策保障                                                                                                                                                                                       
 通过政府支持,在准入机制、价格定位上给予优惠政策,应用试点行业进行示范项目建设,鼓励民族产业的科研和生产投入,营造宽松的税收政策和资金支持,为推动产业发展提供政策保障。同时,在重要项目的初期投入上给予财政支撑,适当时候要通过政府行为解决启动资金短缺的问题。重点行业启动技术升级要有政府的主导和推广。比如,国内的通信企业在RFID技术和TD通信技术方面已经比较成熟,相关的应用比如智能车联网、无线电力抄表、智能矿山等行业应用,在市场推广的初期可以在政策上给予适当引导和扶持,助力民族产业走出产品推广初期的启动困境,形成示范效应,推动行业应用的顺利启动和规模实施。
 
1.2标准制定
 
制定物联网产业、终端、平台、接口、通信协议的国家标准和国际标准,实现技术标准化。成立物联网与TD-LTE技术的标准工作协调小组或标准工作联合小组,注重在具有战略意义的TD-SCDMA通信技术基础上进行物联网标准的整体规划和安排,掌握了标准就是掌握了未来物联网技术的话语权。制定重点行业应用标准:面向工业、环保、交通、医疗、农业、电力、物流等重点行业需求,以重大应用示范工程为载体,总结成功模式和成熟技术,形成一系列具有推广价值的行业应用标准,并力争将国家标准转化为国际标准。
 
1.3资源保障
 
目前,资源保障任务亟待解决的主要是无线电频率资源,无线电设备在物联网中的主要任务是传输各个节点处理后的信息。所使用的设备涉及不同的无线电业务领域,如RFID系统、全球定位系统、手机及其他微功率(短距离)无线电设备等。国家为满足相关业务的需要,已对这些业务的频率使用范围及技术要求进行了划分和规范。例如,为了确保RFID技术的发展和运用,国家划分800MHz/900MHz频段RFID技术的具体使用频率为840~845MHz和920~925MHz;另外,国家规定2.4~2.4835GHz、5.725~5.850GHz频段为点对点或点对多点扩频通信系统、高速无线局域网、宽带无线接入系统、蓝牙技术设备及车辆自动识别等无线电台的共用频段,是典型的物联网运用频率。但是,由于这个频段是开放频段,存在相互影响问题,因此在物联网应用方面不被看好。物联网所涉及的无线电设备有些属于微功率(短距离)无线电设备。我国近几年下发了《微功率(短距离)无线电设备的技术要求》(信部无〔2005〕423号)、《关于发布800/900MHz频段射频识别(RFID)技术应用工作频率的通知》(信无函〔2007〕205号)等一系列文件,对相关的业务进行了规范。与物联网相关的无线电产品的研发,可以从相关业务文件中获得频率政策支持。
无锡市物联网研究院最近提出的《物联网频率问题与规划》中指出,2.4GHz属于开放频段,在节点密集布设的情况下,设备间可能存在干扰;433MHz和780MHz作为物联网设备的工作频段,低频传输特性较好,目前IEEE也开始在该频段进行规划,但由于已有设备众多,导致标准纷繁复杂,对该频段的规划缺乏系统性,采用该频段不同标准的设备间仍可能存在干扰。为此,国家可规划443~870MHz范围内的空闲频段作为物联网设备的专用工作频段。
对物联网频率的保护工作,需要从规划、技术、管理等方面入手,多方协同,多管齐下。在此过程中,无线电管理工作要及时做好物联网频率需求分析、调研、论证和对上申请、争取等工作,大力支持物联网产业的发展;要建立无线电管理与物联网无线电产品研发沟通协调机制,为无线电管理部门服务物联网无线电发射设备研发工作提供机制保证。具体包括频率的规划、划分和分配调整工作,出台相应的政策规定,规范相关业务的使用,必要时国家在现有频率划分的框架内调整相关频段来支持物联网发展。由于物联网所涉及的一些无线电业务与其他业务共享频率,因而受干扰的可能性较大;加上国家明文规定微功率(短距离)的无线电设备不受保护,所以对物联网所涉及的无线电设备实施频率保护比较困难。从物联网未来的发展来看,频率保护将是复杂而繁重的任务。
 
1.4技术演进
 
发展RFID技术和传感器技术,尤其是手机终端的智能化和多功能化,保持TD-SCDMA传输层技术的可持续演进,遵循物联网发展四步走的规律。即:第一阶段是电子标签被广泛应用在生活、生产、制造、物流、销售等领域;第二阶段则是实现物体互联;第三阶段是物体进入半智能化;第四阶段就是物体进入了全智能化。在现有移动网络实现人联的基础上,逐步实现物物互联及人物互联技术的跨行业应用,可以在4A(任何时间anytime、任何地点anywhere、任何人anyone、任何物anything)情况下安全地查找、查询、观测自己关心的事物、事件的历史和现在以至未来的全息状态信息,在充分授权的前提下,实现无所不在、无所不能的泛在网络感知,才是智慧地球的真正实现。
随着TD-LTE的成熟,无线宽带通信将为物联网提供有力的传输支撑,对于信息的采集、管理、协同处理将是物联网的核心,利用云计算、模式识别等各种智能计算技术,对海量数据和信息进行数据挖掘,得到分析处理后的信息,为人类决策和控制提供支持,提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的洞察力,实现网络的泛在化和信息的智能化。
 
1.5降低成本
 
成本的降低很大程度上决定于规模化生产,对于已经成熟并可以使用的技术,前期需要政府引导和积极推动,在政策上给予支持,如在电力、交通、医疗等领域的政府扶持和引导,后期由市场来调节产业行为,自主发展。同时,技术的进步也将进一步降低成本,经济性和实用性的智能技术必将推进物联网技术的快速发展,利用现有的通信网络和互联网将物体接入信息网络,随时随地进行可靠的信息交互和共享。比如,采用贴RFID标签的方法实现个人物品和企业资产的查询和定位管理,可以在现有无线TD-SCDMA网络的基础上提供增值服务,网络定位或手机终端进行射频扫描定位的方法。经济实用的智能技术带来的是大规模应用,规模化应用也将回馈研发和生产,进一步降低产业成本,从而形成良性循环。关键在于政府在企业行为之前提供的助推力很重要。
 
1.6安全问题
 
建议国家在个人隐私保护、人身伤害相关的责任认定等方面制定规范和政策,保障行业的健康有序成长。在TDSCDMA网络认证和鉴权机制上进行新的研究,以适应物联网时代的新要求。建立信息安全保障体系,加强物联网信息安全技术的研究开发,有效保障信息采集、传输、处理等各个环节的安全可靠。加强监督管理,做好物联网重大项目的安全评测和风险评估,做好物联网信息安全顶层设计,构建有效的预警和管理机制,大力提升信息安全保障能力。
 
2.应用案例和未来设想
 
TD-LTE将提供更加快捷的宽带无线网络连接,物联网技术的推广前景将更加广阔。目前,TD-LTE和物联网融合的行业应用案例主要有以下几个方面:
智慧石油:提供端到端解决方案,可实现石油油田生产野外数据上报与查询、数据源头采集和远程监控、生产动态监测和管理、油田企业网边缘接入及移动办公等系统功能。
智慧矿山:通过TD无线信号覆盖对矿区的人、设备和环境全面感知,实现井下预警防范、应急通信、人员定位、压风与供水自救、紧急避险、云平台智能管理等各领域应用。
智能电网:智能电网建立在集成的高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、设备技术、先进的控制方法以及决策支持系统技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。
 
智慧农业:远程监控农作物长势、智能控制种植灌溉设备、病虫害预警、专家系统远程诊断。
 
监狱信息化:覆盖监狱基础管理业务,通过对监狱内各管理系统的高度集成,为监狱管理机构提供一个集成、融合的信息共享和工作管理平台。
此外,TD-LTE和物联网融合的行业应用设想还有车载信息服务、二维码增值业务、食品安全追溯、动物溯源、农业生产、电力无线抄表、病人监护、移动支付、手机票务、手机多媒体、智能家居、企业安防、老人儿童监护、远程医疗、物品定位、企业资产管理物流管理、信息定向发布、船舶调度、路灯管理、危险源管理、城市燃气监控、城市管道监控、桥梁监控、河流监控、厂矿监控、气象监测、能源安全管理、制作业生产控制、车辆调度、无线相框、智能停车场、电梯卫士、自动售货机、森林监控、环境监控、直放站监控、物品识别等。而基于自主知识产权的TD-LTE技术的专网集群通信和广电宽带运营也将为客户提供多样化的解决方案。
责编:李玉琴
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