物聯網與TD-LTE技術融合與創新趨勢探討
信息技術的快速發展,促使信息化應用范圍不斷擴大和延伸,連接物體與物體并實現物體間溝通對話的信息網絡物聯網(InternetofThings)應運而生。物聯網是通過裝置在各類物體上的電子標簽(RFID)、傳感器、二維碼等采集信息,并通過通信網絡將物物、物人相連,協同工作,從而給物體賦予智能。目前,全球手機用戶已經超過46億,無線通信網絡覆蓋幾乎無處不在(包括發達地區的高鐵和飛機里,甚至沙漠邊緣地帶以至人煙罕至的深海區域也有通信衛星實現覆蓋),在中國,移動網絡覆蓋已經達到了99.7%,假如人手一部手機,這將會有60億個連接端。如果同時將所有機器、裝置都接入到物聯網,將會有數千億個連接端,這其中包括二維碼、RFID電子標簽、SIM卡、GPS、攝像頭、傳感器等各種芯片和設備。在功能應用層面上,手機、平板電腦等智能終端也將會產生大量的衍生功能,帶來新的應用,協同人類和環境之間的關系,實現人與人、人與物、物與物之間的全面連接和無礙溝通。可以說,賦予物體智能的物聯網時代已經到來。
在第二次信息產業浪潮中,我國信息化建設一直處于追趕階段,我們自主研發并成功運營具有戰略意義的TDSCDMA移動通信3G技術,2012年1月我國主導的TD-LTEAdvanced成功被國際電聯納入4G標準技術。這是在電信行業促進產業從“中國制造”到“中國創造”轉變的開始,同時也是中國從通信大國走向通信強國的重要機遇。實現信息產業整體上達到國際水平一直是我們的不懈追求,只有充分利用我們已經取得的成果——自主知識產權的TD-SCDMA&TDLTE通信技術,才能實現我國物聯網技術和通信技術的有機融合,搶占第三次信息產業浪潮的戰略高地,引領和制定國際物聯網行業標準,爭取國際話語權和主導權,實現我國信息產業大國和強國的地位。基于以上考慮,我們要解決好物聯網與TD-LTE的融合與創新工作。
1.物聯網與TD-LTE的融合與創新工作建議
1.1政策保障
通過政府支持,在準入機制、價格定位上給予優惠政策,應用試點行業進行示范項目建設,鼓勵民族產業的科研和生產投入,營造寬松的稅收政策和資金支持,為推動產業發展提供政策保障。同時,在重要項目的初期投入上給予財政支撐,適當時候要通過政府行為解決啟動資金短缺的問題。重點行業啟動技術升級要有政府的主導和推廣。比如,國內的通信企業在RFID技術和TD通信技術方面已經比較成熟,相關的應用比如智能車聯網、無線電力抄表、智能礦山等行業應用,在市場推廣的初期可以在政策上給予適當引導和扶持,助力民族產業走出產品推廣初期的啟動困境,形成示范效應,推動行業應用的順利啟動和規模實施。
1.2標準制定
制定物聯網產業、終端、平臺、接口、通信協議的國家標準和國際標準,實現技術標準化。成立物聯網與TD-LTE技術的標準工作協調小組或標準工作聯合小組,注重在具有戰略意義的TD-SCDMA通信技術基礎上進行物聯網標準的整體規劃和安排,掌握了標準就是掌握了未來物聯網技術的話語權。制定重點行業應用標準:面向工業、環保、交通、醫療、農業、電力、物流等重點行業需求,以重大應用示范工程為載體,總結成功模式和成熟技術,形成一系列具有推廣價值的行業應用標準,并力爭將國家標準轉化為國際標準。
1.3資源保障
目前,資源保障任務亟待解決的主要是無線電頻率資源,無線電設備在物聯網中的主要任務是傳輸各個節點處理后的信息。所使用的設備涉及不同的無線電業務領域,如RFID系統、全球定位系統、手機及其他微功率(短距離)無線電設備等。國家為滿足相關業務的需要,已對這些業務的頻率使用范圍及技術要求進行了劃分和規范。例如,為了確保RFID技術的發展和運用,國家劃分800MHz/900MHz頻段RFID技術的具體使用頻率為840~845MHz和920~925MHz;另外,國家規定2.4~2.4835GHz、5.725~5.850GHz頻段為點對點或點對多點擴頻通信系統、高速無線局域網、寬帶無線接入系統、藍牙技術設備及車輛自動識別等無線電臺的共用頻段,是典型的物聯網運用頻率。但是,由于這個頻段是開放頻段,存在相互影響問題,因此在物聯網應用方面不被看好。物聯網所涉及的無線電設備有些屬于微功率(短距離)無線電設備。我國近幾年下發了《微功率(短距離)無線電設備的技術要求》(信部無〔2005〕423號)、《關于發布800/900MHz頻段射頻識別(RFID)技術應用工作頻率的通知》(信無函〔2007〕205號)等一系列文件,對相關的業務進行了規范。與物聯網相關的無線電產品的研發,可以從相關業務文件中獲得頻率政策支持。
無錫市物聯網研究院最近提出的《物聯網頻率問題與規劃》中指出,2.4GHz屬于開放頻段,在節點密集布設的情況下,設備間可能存在干擾;433MHz和780MHz作為物聯網設備的工作頻段,低頻傳輸特性較好,目前IEEE也開始在該頻段進行規劃,但由于已有設備眾多,導致標準紛繁復雜,對該頻段的規劃缺乏系統性,采用該頻段不同標準的設備間仍可能存在干擾。為此,國家可規劃443~870MHz范圍內的空閑頻段作為物聯網設備的專用工作頻段。
對物聯網頻率的保護工作,需要從規劃、技術、管理等方面入手,多方協同,多管齊下。在此過程中,無線電管理工作要及時做好物聯網頻率需求分析、調研、論證和對上申請、爭取等工作,大力支持物聯網產業的發展;要建立無線電管理與物聯網無線電產品研發溝通協調機制,為無線電管理部門服務物聯網無線電發射設備研發工作提供機制保證。具體包括頻率的規劃、劃分和分配調整工作,出臺相應的政策規定,規范相關業務的使用,必要時國家在現有頻率劃分的框架內調整相關頻段來支持物聯網發展。由于物聯網所涉及的一些無線電業務與其他業務共享頻率,因而受干擾的可能性較大;加上國家明文規定微功率(短距離)的無線電設備不受保護,所以對物聯網所涉及的無線電設備實施頻率保護比較困難。從物聯網未來的發展來看,頻率保護將是復雜而繁重的任務。
1.4技術演進
發展RFID技術和傳感器技術,尤其是手機終端的智能化和多功能化,保持TD-SCDMA傳輸層技術的可持續演進,遵循物聯網發展四步走的規律。即:第一階段是電子標簽被廣泛應用在生活、生產、制造、物流、銷售等領域;第二階段則是實現物體互聯;第三階段是物體進入半智能化;第四階段就是物體進入了全智能化。在現有移動網絡實現人聯的基礎上,逐步實現物物互聯及人物互聯技術的跨行業應用,可以在4A(任何時間anytime、任何地點anywhere、任何人anyone、任何物anything)情況下安全地查找、查詢、觀測自己關心的事物、事件的歷史和現在以至未來的全息狀態信息,在充分授權的前提下,實現無所不在、無所不能的泛在網絡感知,才是智慧地球的真正實現。
隨著TD-LTE的成熟,無線寬帶通信將為物聯網提供有力的傳輸支撐,對于信息的采集、管理、協同處理將是物聯網的核心,利用云計算、模式識別等各種智能計算技術,對海量數據和信息進行數據挖掘,得到分析處理后的信息,為人類決策和控制提供支持,提升對物理世界、經濟社會各種活動和變化的洞察力,實現網絡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決定于規模化生產,對于已經成熟并可以使用的技術,前期需要政府引導和積極推動,在政策上給予支持,如在電力、交通、醫療等領域的政府扶持和引導,后期由市場來調節產業行為,自主發展。同時,技術的進步也將進一步降低成本,經濟性和實用性的智能技術必將推進物聯網技術的快速發展,利用現有的通信網絡和互聯網將物體接入信息網絡,隨時隨地進行可靠的信息交互和共享。比如,采用貼RFID標簽的方法實現個人物品和企業資產的查詢和定位管理,可以在現有無線TD-SCDMA網絡的基礎上提供增值服務,網絡定位或手機終端進行射頻掃描定位的方法。經濟實用的智能技術帶來的是大規模應用,規模化應用也將回饋研發和生產,進一步降低產業成本,從而形成良性循環。關鍵在于政府在企業行為之前提供的助推力很重要。
1.6安全問題
建議國家在個人隱私保護、人身傷害相關的責任認定等方面制定規范和政策,保障行業的健康有序成長。在TDSCDMA網絡認證和鑒權機制上進行新的研究,以適應物聯網時代的新要求。建立信息安全保障體系,加強物聯網信息安全技術的研究開發,有效保障信息采集、傳輸、處理等各個環節的安全可靠。加強監督管理,做好物聯網重大項目的安全評測和風險評估,做好物聯網信息安全頂層設計,構建有效的預警和管理機制,大力提升信息安全保障能力。
2.應用案例和未來設想
TD-LTE將提供更加快捷的寬帶無線網絡連接,物聯網技術的推廣前景將更加廣闊。目前,TD-LTE和物聯網融合的行業應用案例主要有以下幾個方面:
智慧石油:提供端到端解決方案,可實現石油油田生產野外數據上報與查詢、數據源頭采集和遠程監控、生產動態監測和管理、油田企業網邊緣接入及移動辦公等系統功能。
智慧礦山:通過TD無線信號覆蓋對礦區的人、設備和環境全面感知,實現井下預警防范、應急通信、人員定位、壓風與供水自救、緊急避險、云平臺智能管理等各領域應用。
智能電網:智能電網建立在集成的高速雙向通信網絡的基礎上,通過先進的傳感和測量技術、設備技術、先進的控制方法以及決策支持系統技術的應用,實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全的目標。
智慧農業:遠程監控農作物長勢、智能控制種植灌溉設備、病蟲害預警、專家系統遠程診斷。
監獄信息化:覆蓋監獄基礎管理業務,通過對監獄內各管理系統的高度集成,為監獄管理機構提供一個集成、融合的信息共享和工作管理平臺。
此外,TD-LTE和物聯網融合的行業應用設想還有車載信息服務、二維碼增值業務、食品安全追溯、動物溯源、農業生產、電力無線抄表、病人監護、移動支付、手機票務、手機多媒體、智能家居、企業安防、老人兒童監護、遠程醫療、物品定位、企業資產管理、物流管理、信息定向發布、船舶調度、路燈管理、危險源管理、城市燃氣監控、城市管道監控、橋梁監控、河流監控、廠礦監控、氣象監測、能源安全管理、制作業生產控制、車輛調度、無線相框、智能停車場、電梯衛士、自動售貨機、森林監控、環境監控、直放站監控、物品識別等。而基于自主知識產權的TD-LTE技術的專網集群通信和廣電寬帶運營也將為客戶提供多樣化的解決方案。
3.結語
創新驅動產業技術升級。物聯網是我國繼自主研發TDSCDMA通信技術之后,在新一代信息技術自主創新領域亟需突破的重點方向,如何將二者有機融合,這其中蘊含著巨大的創新空間,在芯片、傳感器、近距離傳輸、海量數據處理以及綜合集成、應用等領域,創新活動日趨活躍,創新要素不斷積聚。物聯網在各行各業的應用不斷深化,將催生大量的新技術、新產品、新應用、新模式。應用需求不斷拓寬,巨大的市場將為物聯網帶來難得的創新機遇和廣闊的發展空間。
相關文章
快速成功地連接物聯網產品的5個技巧
對于物聯網設備制造商來說,蜂窩物聯網是實現互聯網連接的最可靠和最容易獲得的方式之一。根據ABIResearch的數據,到2026年,全球蜂窩物聯網設備總數將達到57億。蜂窩物聯網的采用正在增長,因為它易于部署和擴展。您只需要一...
江西:到2023年底物聯網產業規模突破2000億元
5月19日,記者從江西省工信廳獲悉,為深入實施數字經濟做優做強“一號發展工程”,加快江西物聯網新型基礎設施建設,江西省工信廳、省委網信辦、省科技廳等9部門聯合出臺《江西省加快推進物聯網新型基礎設施建設實施方案》(以下簡稱《方案...
物聯網加速融入生活場景,智能家居設備能做什么?
智能設備和物聯網已經進入現代家庭生活的幾乎所有方面。從您的安全系統到冰箱,“智能”電器已成為新常態。但它們真的能讓你的家變得更好嗎?或者所有這些智能家電只是另一種時尚,從長遠來看,您最終會后悔花額外的錢?讓我們來看看在家里裝滿...
京東方:物聯網創新業務打開更多增長空間
從北京大興國際機場,到莫斯科城鐵列車,再到紐約商超門店,如今,物聯網創新解決方案已覆蓋全球眾多地區、涉及生活的方方面面,帶給人們全新的體驗。而這一改變的背后,正是京東方在物聯網領域取得的豐碩成果。夯實全球半導體顯示霸主地位...
5G如何改善物聯網部署的6個示例
隨著數字化轉型如火如荼地進行,連接的設備數量正在快速增長。IDC數據預測,到2025年,每分鐘連接的物聯網設備將達到152,200臺。雖然這將轉化為更多的數據,從而有更多的途徑來提高效率,但對于這種數據交換來說,一個強大的網絡...