基于移动通信和传感网融合的移动物联网

《基于移动通信和传感网融合的移动物联网》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、□TELECOMMUNICATIONSNETWORKTECHNOLOGYNo.11EXPERTVIEWPOINT基于移动通信和传感网融合的移动物联网*沈嘉工业和信息化部电信研究院通信标准研究所无线与移动研究部主任工程师张国全中国联合网络通信有限公司集团客户事业部摘要能够提供更高数据率的4G网络已经在全球开始部署。但由于用户数量增长饱和，ARPU值不降反升，难以提高运营商的盈利能力。通过移动通信和传感网的结合，可以开拓一个巨大的移动物联网市场，增加大量的“机器终端”，同时实现移动通信技术向社会生活的各个领域渗透，从而保

2、持通信产业的持续快速发展。关键词机器间通信物联网移动通信传感网1引言是人。各种设备，如传感器、计算机外设、测试仪表等都可以构成M2M通信终端，传感器网络是M2M通在LTE网络开始全球商业部署，移动通信产业即信最典型的范例。潜在需要无线互联机器的数量至少将走到4G时代的今天，移动通信产业的未来发展方比人口数量大一个数量级，如果相当一部分机器可以向仍然是一个棘手的问题。虽然iPhone等智能终端对成为移动通信终端，即使这些M2M终端的平均无线频谱的巨大需求已经让“4G有什么用？”不再成ARPU值略少于人类用户终端，也将构

3、成一个巨大的为问题，但“如何用4G赚钱？”仍然是摆在运营商面前新增市场。的难题。从3G开始，移动通信产业的发展思路是不断提2无线传感器网概念、应用和架构高数据率，增强多媒体业务提供能力，吸引用户投入更高的通信费用。但令人略感失望的是，移动用户的传统的无线传感器网络（WSN）是完全不依赖其ARPU值却呈现下降的趋势。普通用户出于对通信费它通信手段，只依靠WSN节点之间的Adhoc互联形用在家庭支出中的比例限制，并不一定愿意为更高数成的“无中心”的、“自组织”的网络，这和传感器网络据率的业务付出更多金钱。再加上运营商之间

4、的价格初期用于军事用途（战场监控）有关。如图1所示，竞争，“以高带宽换取高话费”的商业模式不一定会顺WSN的形成步骤如下：利实现。因此，若想保持移动通信产业的快速发展，必(1)部署：WSN节点可以根据被监控的环境需要须在向“更高、更快、更强”目标推进的同时，向“更广”灵活放置。发展，即扩展通信的应用范围，向社会生活各个领域(2)唤醒和自检测：WSN节点被唤醒，自动配置。渗透，增加移动终端数量。(3)自动识别和自组网：WSN节点互相自动识别，传统手机用户渗透率已渐趋饱和，移动通信产业通过学习相互的位置关系，自动组成WS

5、N。发展不可能长期依赖移动通信用户数量的高增长率(4)建立路由和开始通信：基于自动形成WSN网扩大产业规模。因此，移动通信产业应致力于增加“非络拓扑和周边信道条件，自动建立路由和数据流向，人”终端的数量，大力发展机器间（M2M）通信。并开始向外传送信息。M2M通信就是通信的一端或两端是设备，而不需要说明的是，这种最传统的WSN是针对最原*资助项目：重大专项（新一代宽带无线移动通信网）基金资助项目（2009ZX03006-006）·48·专家视点《电信网技术》2011年11月第11期始、最恶劣的部署环境和特殊用途设计的

6、。也就是说，证在一个簇覆盖的范围内总能找到有线IP网络的接在部署的区域既无其他通信网络可以依靠，也无法人口。因此为了形成较大的WSN，就必须在多个簇头之为地进行网络规划，假设WSN完全处于“孤立无援”间再进行Adhoc组网，这样就形成了分层的WSN（见的陌生环境中，不得不完全“自配置、自识别、自组网、图3）。上层的簇头互联后，信息汇聚到更高一层的簇自路由”。这在某些特殊应用场景（如战场环境）是惟头向上传递，以此类推，直至某一个簇头进入了有线一可行的组网方式，但在常规应用场景中，这种纯粹IP网络的覆盖范围，这个簇头就可

7、以成为1个“WSN“无中心”的自组织网络势必是低效率的。因此目前采网关”（可称为“Sink”），将该WSN收集的所有信息回用的WSN都引入了一定的中心控制的概念，即附近传到IP网络。通过这种分层WSN结构，从理论上讲的若干个WSN节点形成一个“簇”，簇内各节点的信就可以无限扩展WSN的规模，构成“无所不在”的泛息汇聚到某一个节点———簇头，再通过簇头向上传送在网络。但实际上，由于WSN本身的缺陷，只靠WSN簇内收集到的信息（见图2）。本身很难形成真正“无所不在”的覆盖。图3分层WSN结构图1传统的无线传感器网络形成过

8、程(1)WSN层数增多带来的传输延迟的增大，不仅是每个簇头引入一定的处理时延，层和层之间由于共享相同的空中接口资源，很多情况下还必须采用时分复用的方式传输，更加剧了时延的扩大，使多层WSN很难处理实施监控信息。(2)随着层数的增加，越来越多的信息汇聚到簇头，高层簇头的功耗和传输负载急剧增大，高层簇头的成本大大提高，电池寿命缩短。(3)由于有线I