在物联网的关键技术中,射频识别(rfid)是一种信息采集技术。
射频识别RFID技术可以实现对物品、动物或人员等的自动识别和跟踪,并将其相关信息采集和传输到后台系统进行处理和管理。其原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信,达到识别目标的目的。RFID 的应用非常广泛,典型应用有动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理。
无线射频识别技术通过无线电波不接触快速信息交换和存储技术,通过无线通信结合数据访问技术,然后连接数据库系统,加以实现非接触式的双向通信,从而达到了识别的目的,用于数据交换,串联起一个极其复杂的系统。在识别系统中,通过电磁波实现电子标签的读写与通信。
通常来说,射频识别技术具有如下特性:
1、适用性:RFID技术依靠电磁波,并不需要连接双方的物理接触。这使得它能够无视尘、雾、塑料、纸张、木材以及各种障碍物建立连接,直接完成通信。
2、高效性:RFID系统的读写速度极快,一次典型的RFID传输过程通常不到100毫秒。高频段的RFID阅读器甚至可以同时识别、读取多个标签的内容,极大地提高了信息传输效率。
3、独一性:每个RFID标签都是独一无二的,通过RFID标签与产品的一一对应关系,可以清楚的跟踪每一件产品的后续流通情况。
4、简易性:RFID标签结构简单,识别速率高、所需读取设备简单。尤其是随着NFC技术在智能手机上逐渐普及,每个用户的手机都将成为最简单的RFID阅读器。
1手机华为品牌分类:Mate系列、P系列、麦芒系列、Nova系列、畅享系列。
2笔记本
相对于智能手机市场,笔记本市场的发展较慢。由于手机行业竞争激烈,国内大厂华为、小米等手机品牌开始进一步拓展笔记本市场。
华为笔记本电脑从生态化出发,在功能上进一步增强与华为系手机的协作性(一碰即传,共享剪切板)。让华为系的手机、平板电脑、笔记本电脑形成一个智能办公生态,极大提升工作效率,这时候产品的独家卖点和优势就显示出来了。
3电视(智慧屏)
在智能物联网时代,作为华为智能家居场景下的交互中心,华为智慧屏闪耀登场。华为智慧屏不仅仅在外观材料上细致打磨,同时也采用了华为当前最领先的技术。摘 要:MANET因具有自组性、机动性及抗毁性而受到人们的高度关注。在阐述MANET的起源与发展及其工作原理的基础上,较全面详细地分析了MANET的关键技术;介绍了MANET在法军、美军通信中的应用。
关键词:MANET 关键技术 军事通信
中图分类号:TN911文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2012)007-089-03
1 引言
MANET(Mobile Ad-hoc Network,MANET)起源于1971年美国夏威夷大学设计实现的第一个分组无线网络——ALOHA系统,在军事通信中具有广阔的应用前景。美国DARPA(Defense Advanced Research Project Agency)在1972年、1993年和1994年分别启动于分组无线网(PRNET,Packet Radio NETwork)、高残存性自适应网络SURAN和全球移动信息系统GloMo三个项目,取得丰硕的理论和应用成果,并一直持续深入研究PRNET技术。1991年成立的IEEE80211标准委员会使用术语“Ad Hoc网络”来描述这种特殊的自组织对等式多跳无线移动通信网络。1997年成立IETF MANET工作组,致力于MANET协议的标准化,加速推动了商用MANET的研发。
以局域网技术、数据分组交换技术为基础,MANET由一组带有无线收发装置的移动分组无线单元(Packet Radio Unit,PRU)组成,是一种多跳临时性移动通信网络。PRU由无线电台、天线和数字控制器组成。在MANET网络中传送的信息以分组为基本单元,每个分组包括包头和正文两部分。包头通常包括该分组在分组无线网中的源地址、目的地址和相关路由信息;正文部分则是需要传送的消息,正文部分可包含IP数据或其他数据。MANET不设中心站、采用分布式网络结构,每个节点均可作为源节点、目的节点或中继节点,且利用分组包头中的控制信息分包为每个分组选择传输合适的路由。
和依赖于固定基础设施的通信网络相比,MANET具有自身的特点和优点,近年来受到人们的广泛关注。
2 MANET的关键技术
不依赖于固定的基础设施、节点可能随时进入/离开网络、整个网络采用分布式结构运行,MANET有很多技术难点,其关键技术主要有:MAC协议、QoS保障、路由协议、功率控制、安全问题、网络互联和网络资源管理等。
21 MANET的MAC协议
链路层解决的主要问题包括介质接入控制以及数据的传送、同步、纠错和流量控制等,分为媒介访问控制层(MAC)和逻辑链路控制层(LLC)。MAC协议决定节点什么时候允许发送其分组,且通常控制对物理层的所有访问。
在MANET中存在隐藏终端和暴露终端问题,要在MAC层解决这两个固有问题,因而不能直接应用载波侦听多址访问(CSMA)协议(WLAN中使用最多的异步随机访问协议)。MANET的MAC协议有竞争协议、分配协议和混合协议三类。竞争协议使用直接竞争来决定信道访问权并通过随机重传来解决碰撞问题,在传输载荷轻的时候碰撞次数少、信道利用率高、分组传输时延小;但在传输载荷增大时,协议性能下降很快甚至致使网络崩溃。改进的竞争协议代表有:多址访问与碰撞回避(MACA)协议、信道获取多址访问(FAMA)协议、IEEE80211 MAC等。分配协议使用同步通信模式,时隙与节点的映射决定一个节点在其特定时隙内允许访问的信道。分配协议往往在中等到繁重传输载荷条件下运行良好,但信道时隙化导致在轻传输载荷条件下的时延相对于竞争协议是非常大的。分配协议有:五步预留协议(FPRP)、跳频预留多址访问协议(HRMA)等。混合协议能够保持所组合的各个协议的优点又能避免其缺陷,在传输载荷轻的时候表现为竞争协议的性能,而在传输载荷重的时候近似表现为分配协议的性能。典型的混合协议有:TDMA/CSMA混合协议、Meta-协议等。
22 路由协议
MANET设计中的一个关键问题是开发能够在两个节点之间提供高质量高效率通信的路由协议。Internet路由协议不能适应MANET网络节点的移动性和网络拓扑结构不断变化,专门的适用于MANET的路由协议应能够满足功能:能感知网络拓扑的变化、维护网络拓扑的连接、高度自适应的路由。IETF MANET已经完成的标准化路由协议主要有:主动式路由协议有最优化链路状态路由协议(OLSR)和基于反向路径转发的拓扑分发协议(TBRPF);按需路由协议有按需距离矢量路由协议(AODV)和基于节点间相互关系的路由协议(ABR);综合主动式路由思想和按需路由思想的路由协议称为混合型路由协议,有域路由协议(ZRP)和抢先式路由协议等。
分组无线网应用环境复杂多样,不同的应用环境追求不同的性能,这导致很难寻找MANET的最优路由协议。如:在军事应用中更关注系统的抗毁性、隐蔽性和保密性;而在无线会议系统中则更注重端到端的时延和吞吐量。不同类型的路由协议具有自身的优缺点,适应于不同的网络环境。不可能用一种路由算法作为标准的路由协议去比较好地解决所有MANET路由问题,路由算法的最优化石针对具体网络环境的工程化问题。混合型路由协议因其固有的灵活性,而具有很好的应用前景。
MANET的用户通常是具有协同工作关系的群体,而群组通信必须由多播路由协议提供通信支持。但有线网络环境中使用的多播路由协议(如:多播开放最短路径优先协议MOSPF等)在移动分组无线网中不再适用,因为动态的网络拓扑结构会导致分发树的破坏,而不得不因连接变化而调整。原达等提出了适用于移动分组无线网的多播路由协议。在移动分组无线网环境中,多播路由协议起着非常重要的作用。在协议中采用按需路由发现策略,动态建立路由信息及维持多播组成员关系。控制开销小、实现简单,能够适应较低带宽的大规模动态网络环境,具有稳定的分组转发成功率和良好的伸缩性,获得了较好的多播数据传输质量。神州信息000555上市公司携手华为,共同承接研发国家级物联网项目。根据查询相关资料信息神州信息000555国家信息技术服务标准制定的参与者2016年正式达成战略合作伙伴关系目前,公司已经成为华为在中国解决方案领域最大的合作伙伴之一,与华为在信息基础设施建设和基础软硬件适配方面都有深入的合作2019年,公司与华为联合推出“银行关键业务系统联合解决方案”和“云化开放银行联合解决方案”,帮助金融机构实现业务安全与能效的平衡。与华为联合推出“物联网联合解决方案”,持续研发物联网在智慧园区等领域的应用同时,公司的应用软件已在金融、政府、农业等领域与华为基础软硬件环境进行适配和测试,效果良好。华为是信创领域的核心厂商之一,也是公司在信创领域中重要的合作伙伴。经过30年时间,通信连接技术从模拟发展到数字,逐步进入尾声。2000年开始的3G建设和2010年开始的4G升级,逐步使人们从语音为主的通信,演进到以数据流量通信为主的新模式,语音和消息等业务模式渐渐被互联网OTT的IP化创新应用替代。
物联网产业 2017年“拐点”–物的连接超越人的连接
当人的连接超过70%渗透率,超越人的、物的连接就开始萌芽和发展。2017年,M2M单纯物的连接数将首次超过人的连接,成为新的连接形态,并将重塑通信网络、运营、业务和服务的形态。
软银孙正义在2017年全球移动大会上预测,未来30年每个人连接物的节点将超过100个,未来5年物的连接将超越500亿,未来10年将超越1000亿,2035年全球将有1万亿的物联网芯片,IoT将带来终端设备(产生数据)、云(数据分析)、人工智能的海量机会。大连接时代的序幕已经开启。
2016年6月,NB-IoT规范在全球正式发布。同时,在美国,1美元级别的物联网芯片开始面世;以LTE为代表的4G网络大规模普及,渗透率超过20%;IoT规模部署和应用爆发的条件逐步积累到临界点。2017年将是物联网的突破年。
业务&网络重构:横向多样化+纵向专业化
物联网应用场景的多样化驱动了业务、网络、运营、商业模式的重构。多样化体现在横向覆盖各个行业、纵向满足不同专业化的需求。物联网的业务场景是d性、即时变化、无限延展的,要求网络与平台具备的能力包括支持广度、深度、速度、延时、经济高效、安全等多个方面。
除了人的连接场景外,物的连接还涵盖了更多场景。以无人驾驶为例,其延时要求毫秒级、传输速度达到10Gbps级,才能确保自动驾驶的汽车不出事故。因此,5G是目前主要的网络选择,同时网络需要根据业务的优先级进行资源随选,SDN/NFV是必然的趋势。为确保在容量不断增长的情况下的传输和延时压力,网络“自上而下”构建CDN,实现从云计算到雾计算的架构改造,实现管云一体化也是重要的趋势。
多样化的接入终端和接入近场技术,对网络归一化处理和智能服务提出了新挑战。新型融合网关汇聚了各种接入技术和终端,成为边缘重构的重点。此外,从2017年世界移动大会来看,对安全问题的热烈讨论,再次对物联网安全策略管控提出了新的要求。
运营&商业重构:超越连接,平台和应用变现
物联网网络、业务的复杂性是呈指数级增长的,需要以数据洞察为中心、智能算法为驱动的新型运营平台和运营模式来支撑。这类似互联网公司的云/大数据平台,即“智能中台”。在商业上,物联网的核心是应用创新产生新价值,而运营商的长板在连接,初期需要通过连接和数据捆绑应用的方式,来实现连接和数据平台的变现。从长期看,平台将控制用户流、数据流,数据平台和应用创新的生态汇聚平台将带来资金流,是未来商业模式演进的目标。
二
物联网战略路径和竞争力:业务、使能、连接
物联网的发展重点在三个领域,有垂直行业,其领导者包括GE、BMW、海尔等;有互联网OTT,其领导者包括Google、Amazon、阿里等;电信领域,其领导者包括AT&T、中国移动、Vodafone等。各个领域的战略定位和战略演进路径各不相同,但遵循相同的规则,即“长板协同、远交近攻”。
垂直行业:专业业务领先
行业领导者在构建和巩固专业领导地位的基础上,按场景需求,深度、专业、模块化地吸收物联网、云、大数据、互联网技术,实现了连接、业务和运营的自动化和智能化,成为产业的引领者。如BMW、Bosche的实践开创了欧洲Industry40行业标准,并占领领先地位;GE通过每天监控和分析来自万亿设备的1000万个传感器发出的5000万条数据,通过Predix平台,实现物联网新型应用。这些案例表明,未来物联网最核心的竞争力恰恰是专业化的业务。
互联网OTT:数据/智能化领先
互联网公司在大数据、云和互联网使能技术上的领先地位和能力积累,使他们在进入通用业务领域时,展现了强大的破解和替代能力,如物流、零售、门禁等业务场景的物联网服务创新。Google、Amazon等OTT也正在将使能能力,从简单的数据分析,提升到专业化智能的高度,结合专业能力创新智能化的应用,来改造传统行业。阿里巴巴突出的“5新”正是这一战略的集中体现。专业化既是互联网公司物联网业务和服务创新的方向,也是其软肋。
电信运营商:连接领先
全球领先运营商在物联网中的长板是其连接网络,中国移动、ATT、Verizon都把NB-IoT和5G作为其大连接战略的核心战略。AT&T 2013年发布了以智能安防业务为核心的Digital Life智慧家庭业务,从家庭物联向车联网演进过渡,基于M2X能力开放平台进行平台运营,目标是实现全美三分之一的车联网基于AT&T的网络平台。中国移动发布大连接为核心的2020战略,依托强大的连接优势和OneNet物联平台(目前已接入超过560万设备,开发者数量超过27万,应用数量超过一万),率先布局万物互联的生态。Vodafone从卖SIM卡向卖服务转型,实现地域扩张和价值延展。
这些实践都展示了一个普世道理,即运营商单靠连接难以形成盈利模式,在连接的基础上构建数据化的平台,支撑和加速运营创新。平台变现和应用变现,是运营商探索物联网成功商业模式的发展方向。
战略对标 – 三类战略路径
三
物联网战略演进路标:从连接到数据和应用
物联网是非常复杂的生态系统,横向涵盖所有行业领域,纵向贯穿端、管、数据、云应用等所有环节。物联网的战略首先是横向选择和确定主攻的场景,其次是纵深上的能力、竞争力和市场格局、盈利模式的实现。总体来看,电信运营商物联网战略演进至少分三个阶段,表述如下。
运营商具有优势长板和综合竞争力的横向行业场景,主要有数字家庭、智慧城市(安防)、车联网等,可以将运营商的连接优势和电信级的安全、可靠、本地化、端到端等服务优势结合起来。纵向上,运营商需要遵循构建长板、依托优势,进行生长的原则,优先聚焦连接网络的构建,在此基础上逐步建设数据能力、发展应用创新的平台,促发生态化的应用创新。
物联网IoT三步走战略–“菱形”突击
阶段一:连接为王
在初期,运营商的战略重心无疑是构建强大的物联网连接网络,重点打造一张基于NB-IoT的全网覆盖的网络,扩展LTE的连接到物的连接,试点5G在物联网上的应用,同时尝试蓝牙、WiFi、Zigbee等连接技术支持的近场物联网网络融合。战略合作的重点是实现和领先物联网应用创新SP合作,通过API将网络能力开放出去,支撑运营的创新,快速实现破局。
阶段二:数据为王
在网络领先地位逐步构建后,运营商基于物联网场景复杂、业务多样的特点,实现基于数据的精准创新、智慧运营、精益管理成为新瓶颈和业务创新的新机会。这个阶段,运营商应构建基于智能中台的管云一体化网络,实现连接网络的“由哑到智”,基于网络发展打造智能运营的数据平台,支撑业务创新和精准高效的客户服务。
阶段三:应用为王
数据平台的强大和扩展性将使运营商拥有构建应用汇聚平台的能力。类似移动互联网领域的APP Store,运营商将基于IoT Store,支撑、触发各个行业的业务和服务创新。生态创新成为运营商新的战略控制点。
运营商最终的战略愿景是实现在物联网“倒梯形”价值视图上的“菱形”站位,即确保数据平台和业务创新的控制点,实现网络连接的长久溢价变现。
四
小结
物联网IoT将在2017年迎来拐点。运营商需要依托优势,识别战略控制点,逐步构建新生态领域里的长板和战略控制点,实现在物联网领域的创新和成功转型,迎接继消费互联网之后的家庭互联网和产业互联网又一波新蓝海的到来。
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