與電信網結合讓無線傳感器網如虎添翼
無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network)或傳感器網絡是將大量多種類傳感器節點通過靜態配置或自組織方式形成的網絡。無線傳感器網絡的作用是通過對區域內的對象進行信息采集和協同處理,并將信息傳送給觀察者。傳感器網絡從概念上理解,強調將傳感器作為信息獲取的技術手段,不包含通過RFID、二維碼、攝像頭等方式的信息感知能力。
無線傳感器網絡和電信網結合的技術與應用
無線傳感器網絡和電信網結合,依托電信網基礎設施,利用電信網絡對無線傳感器網絡及其提供的業務進行監控、管理和完成業務的承載與合作實施,并通過電信網絡擴展無線傳感器網絡所提供的業務。
無線傳感器網絡和電信網結合,可以衍生出各種應用。例如,典型應用場景為各種環境下的遠程監控。在此應用中,這些監控節點通常是固定不變的,可以通過星形、樹形和MESH等靈活組網,并且終端成本極低,可以大規模布網。監控點之間組成無線傳感器網絡,無線傳感器網絡的信息在網關匯聚之后,通過網關的遠距離通信模塊(有線或無線)傳輸到接入網絡和核心網絡,經過業務網關到達業務平臺。遠程控制中心通過電信網絡對監控節點進行數據采集、命令控制及管理。
在食品和藥品加工企業中,有一些無人操作的自動化流水生產線,需要對生產環境的溫度和濕度進行嚴格的控制。因此可以在這些需要環境監控的場所布置多個位置固定的溫度濕度傳感器,各個傳感器之間通過星形、樹形和MESH等靈活組網,最后通過若干個網關節點連接到電信網絡(有線或無線),電信網絡中的業務平臺將數據回傳到遠程控制中心。遠程控制中心根據定時收到的傳感器回傳的信息,判斷生產環境是否符合要求。在回傳數據有異常的情況下,遠程控制中心能夠下發控制和診斷信令,判斷異常發生的位置和情況,調整工廠的溫濕度系統。
在WSN與電信網絡結合的架構中,終端設備為WSN終端。WSN終端通過網關設備連接到電信網平臺。WSN終端設備為構成無線傳感器網絡的傳感器節點,通過一跳或多跳與網關連接。
網關位于無線傳感器網絡和電信網絡之間,主要完成協議轉換、地址映射和數據轉發等功能,也可以集成安全和計費等功能。網關支持WSN網絡內部數據協同和匯聚,支持以2G/3G接入、DSL接入、光接入或其他接入方式,將匯聚的數據傳輸到網絡。
WSN與電信網絡結合的關鍵在于實現包括安全相關功能、網關的接入控制、QoS控制、業務平臺功能、管理增強功能。無線傳感器網絡的網關和業務需得到電信網絡的認證與授權,通常由AAA服務器來[FS:PAGE]完成。AAA的重要功能之一是支持傳感器網絡節點的認證。
業務平臺支持來自傳感器網絡和終端的數據管理及信息處理;支持對WSN網關和終端設備的業務認證,支持基于QoS策略對網關和終端業務流進行優先級分類與調度,支持電信網對無線傳感器網絡和終端的流量、任務、內容計費,支持對各個服務提供商提供的業務的整合,并將其提供給終端用戶,同時對用戶使用業務的情況進行管理。
管理平臺應支持對WSN網關進行基本的管理,并通過WSN網關實現對WSN終端的部分管理功能。管理平臺支持基本管理功能,包括狀態查詢和監控、生命周期管理、靜態信息、動態信息、配置管理、故障診斷和管理、軟件/固件/硬件管理、安全管理。
針對WSN與電信網結合的應用,國內外電信運營商已經開展了相關業務,并針對行業用戶的需求,進行了積極的探索。國內運營商在M2M應用方面開展了許多實踐活動。例如中國移動在今年發布了物聯網TD-SCDMA模塊,是針對物聯網業務設計的、滿足工業級需求的、軟硬件接口標準化的模塊產品。中國電信也發布了針對WSN終端管理的MDMP協議,并開展了農業、智能家居等示范應用。
目前國際上針對WSN的研究起步較早,也有相關國際標準組織針對WSN網絡內部開展標準化工作。但是針對WSN與電信網結合,一直以來,國際上開展的研究較少,也沒有國際標準組織開展WSN與電信網結合的相關標準化活動。
ETSI于2008年年底成立M2MTC,其研究范圍和目標為:M2M業務及運營需求、建立端到端M2M高層體系架構、組件映射到M2M體系結構中、M2M應用、M2M解決方案間的互操作性等。ETSI開展了M2M業務需求、M2M功能架構的研究工作,因此屬于國際標準組織中較早開展基于電信網的M2M應用研究的組織。
目前,中國通信標準化協會(CCSA)針對無線傳感器網絡與電信網結合技術,正在開展兩個標準項目的研究工作。
無線傳感器網絡與電信網結合可以拓展出新的應用。不同的網絡解決的問題不一樣,因此設計理念是不一樣的,網絡結合后產生的新應用潛力巨大。利用電信網可控可管的優勢,依托網絡的通信能力,并依托蜂窩移動通信網的廣大用戶基礎,必將激發出新的業務創新和商業模式創新。
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