无线移动通信与物联网应用分析

　　1　无线移动通信网络

　　1．1无线移动通信网络主要结构

　　无线移动通信网络已经发展到3G时代。第三代通信网络不仅能提供语音业务还能提供比较快速的分组多媒体业务。3G网络的框架结构主要有核心网、接入网和无线终端组成如图l所示。

图一

　　目前的无线终端主要是手机、电脑等设备，未来的物联网中，无线终端会包括更多嵌入芯片的智能设备。

　　接入网主要有RNC设备来实现，RNC主要对手机(等智能终端)接人3G无线网络进行上下行的接入和调控，具体表现在呼叫性处理、无线链路管理、移动性管理和切换机制的实现等。RNC不仅支持传统上的语音功能还要支持数据包传输和连接IP分组交换网桥接功能，未来的RNC平台演进还需要支持IPV4或者IPV6等功能。

　　核心网主要有电路域(CS)、分组域(PS)、寄存器等组成。电路域主要承载语音呼叫控制、信令处理和接受消息．执行终端到移动交换中心的呼叫路由、语音部分的计费等功能。分组域在以前网络的基础上增加并引进设备功能：主要有GPRS支持节点SGSN和支持网关GGSN等设备组成，它们构建了无线系统网络并提供分组交换业务固定网络问的借口。它们能完成分组业务的会话管理．移动行管理、分组传输交换、用户计费等功能，并通过一些寄存器对分组川户进行鉴权验证。

　　寄存器比较多主要有：HLR，VLR，AUC等。本地位置寄存器HLR是负责本地用户管理的数据库，数据库中有用户信息，移动终端注册位置信息，还有移动终端的识别号等。访问位置寄存器VLR主要负责访问本地区域的寄存器控制信息。当一个终端进入新的位置区域时，就需要注册，用户就会进入本地的VLR进行注册接纳并交换信息(如位置区信息，移动台标示，移动台漫游号等)。鉴权中心AUC主要验证每个用户的国际移动识别码(ⅨSI)是否合法，通过HLR向VLR，MSC,SGSN等需要鉴权的网7l三发送笛权数据。

　　移动网络也可以剖为多层平面结构：层面上看主要有分三个平面结构：用户平面，控制平面和传输平面。传输平面主要对链路层数据进行差错控制，对传输层别的信令处理，传输网络层的数据进行承载等功能，这是最基本的数据路径。控制平面主要对应用层协议以及传输这些协议的信令承载。用户平面主要对用户需要的收发信息，分组和视频等业务)进行交互和承载，具体平面结构图如图2所示。

图２

　　1．2无线移动通信网络发展趋势

　　无线移动通信网络未来发展到LTE长期演进策略，再到后面的4G等。从单纯的语音通信到交互式多媒体和视频业务等。从广义上来讲未来的无线网络具备以下特征：
　　1)方便、高速、统一的无线接入；
　　2)支持多种网络环境，融合多种传输资源，支持各种移动模式；
　　3)基于IP地址的路由分配，支持更多多媒体业务；
　　4)更高的资源利用率，更大的业务容量，更广的融合系统。

　　随着技术的进一步发展，网络的融合也是未来的趋势。从传输网和业务网，到目前面团家提出的“三网融合”这些都将是下一代网络的必然趋势。但网络融合涉及到业务。市场，技术和体制监管等方面的问题，注定需要一个漫长的发展过程。

　　2　物联网的发展

　　2．1物联网的介绍

　　物联网简单的理解就是把物体通过互联网相互连接，并能相互间进行信息交换和通信的网络。物联网足互联网的延伸和拓展，各种物体通过射频识别系统，红外感知装置，GPS等方式与互联网结合起来而形成的一个巨大智能网络，物联网的核心信息通信技术改变政府、企业和人们的交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。把感应器嵌入列全球每个角落，例如电网、交通(铁路、公路、市内交通)等相关的物体。并利用网络和设备收集的大最数据通过云计箅、数据仓库和智能技术作出分析给出解决方案。RFID世界网发布。从国际上看，欧盟、美国、日本等国都重视物联网的工作，并且已做了大量研究开发和应用工作。日前中国物联刚发展迅速，基础研发水平领先，物联网产值较大，政府也比较重视。目前中国移动和厦门市合作建物联网示范城市，不但可以实现手机订票，还可以利用手机监控，甚至利用手机实施无线视频智能交通等。但物联网也存在一些发展瓶颈：射频识别技术还不全面，接口协议不统一、计费计算等。

　　2．2物联网的主体结构
 
　　物联网需要对物体可感知、可识别、可拧制。根据这一目标设计的物联网具备以下几个特征：一、对物体的全面感知，利用RFID、二维码等技术随时随地获取和监控物体的信息。二、要实现远端识别，必须进行可靠传输。需要通过各种网络和物联网的融合。将物体的信心实时准确的发送、可控制必须能对物体进行分析和处理等能力。这就需要智能识别、计算机数据和信息的实时分析和处理等技术。根据这些要求，目前业界公认为有三个层次：第一层即是用RFID等传感器的感知层：第二层主要对数据进行可靠传输的网络层；第三层是方便用户使用的应用层。如图3所示。

图３

　　1）感知层是物联网的基础．利用传感器采集设备信息，利用射频识别技术在一定距离内实现发射和识别，感知层应有感应节点和接入网关组成。在感应节点处有识别器对物体进行检索识别，但在远端用户需要监控感应节点信息时就需要接入网关了，网关把收集到的信息通过传输层进行后台处理，到最后提供给用户使用。

　　2)网络层足对传感器采集的信息进行安全无误的传输。并对收集到的信息进行分析处理，并将结果提供给应用层。网络层要有数据库的存储，可靠地传输数据信息，还具备网络管理等功能，说到底网络层就是埘感知数据的管理和处理技术：包括传感器采集的数据的存储、查询、分析、比较、挖掘和智能的处理等技术。把物联网比作一个人的话，网络层可以说是整个物联网的“腰”。网络层是物联网中物物相连的重要组成部分，不仪需要识别数据信息，更能智能化的分析处理多功能平台。

　　3)应用层是为用户提供丰富的服务功能。用户通过智能终端在应用层上定制需要的服务信息：如查询信息，监控信息、控制信息等。随着物联网的发展，应用层会大大拓展到各行业，给我们带来实实在在的方便。

　　3　融合无线移动通信技术物联网应用

　　3．1无线物联网应用描述

　　为了方便，人们总习惯用移动的方式与网络连接。无线终端通过无线移动通信网络接入物联网并能实现对目标物体识别，监控和控制等功能，此时的物联网便称之为无线物联网，H前的物联网主要集中在展会区域．通过固定区域放置射频识别器，实现该片区域地智能化，无线物联网叫还没未真正的大规模的应用。在未来的无线物联网中：

　　我们利用手机终端访问物联网数据库，查询目标信息。比如利用手机访问特定网址，经过身份验证后，输入产品的电子标签就可以查询所买的超市商品信息。无线物联网也日『以用于智能监控，利用手机终端通过通信网络传输可以视频查看目标区域的交通情况，以便选择方便快捷的路线。另外我们通过无线物联网也可以用手机终端去控制装配有电子标签的家用电器，比如设置空调的开启时间和温度，电视的开启设置等。

　　从上可以看出。无线物联网的应用能真正给我们带来足不出户的方便，是未来物联网的重点发展方向。

　　3．2无线物联网实施模型

　　根据上述功能，我提出如图4的无线互联网实施模型。我们可以清楚地看出整个物联网就是外面的大圈，里面的小圈是互联网，智能终端(手机其中一种)通过核心网接入，物联网上有许多网络节点，如智能监控、信息查询等。这些节点放置了智能传感器，实时的采集目标物体信息(如放在医院和交通路门进行监控，对超市、银行信息查询等)通过网络层进行传输处理，提供给用户需要的信息。

图４

　　从上可以看出：要让未来的无线物联网做到畅通无阻，首先要能让移动终端能力方便快捷的接入和高速的带宽，这些是无线移动通信网重点发展的方向。其次有无处不在的网络节点，放置我们需要的区域，如超市。医院，仓库等。通过这些节点我们能实时的对目标物体进行监控处理。最后是无处不在的互联网，这也是物联网的核，任何物体是靠图4互联网连在一起的，通过互联网的连接到才能实现远端监控和处理，才能让物体更智能。