中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)與TD-LTE技術(shù)融合與創(chuàng)新趨勢(shì)探討

中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)與TD-LTE技術(shù)融合與創(chuàng)新趨勢(shì)探討物聯(lián)網(wǎng)是我國(guó)繼自主研發(fā)TDSCDMA通信技術(shù)之后，在新一代信息技術(shù)自主創(chuàng)新領(lǐng)域亟需突破的重點(diǎn)方向，如何將二者有機(jī)融合，這其中蘊(yùn)含著巨大的創(chuàng)新空間，在芯片、傳感器、近距離傳輸、海量數(shù)據(jù)處理以及綜合集成、應(yīng)用等領(lǐng)域，創(chuàng)新活動(dòng)日趨活躍……信息技術(shù)的快速發(fā)展，促使信息化應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大和延伸，連接物體與物體并實(shí)現(xiàn)物體間溝通對(duì)話的信息網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)應(yīng)運(yùn)而生。物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)裝置在各類物體上的電子標(biāo)簽(RFID)、傳感器、二維碼等采集信息，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將物物、物人相連，協(xié)同工作，從而給物體賦予智能。目前，全球手機(jī)用戶已經(jīng)超過(guò)46億，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋幾乎無(wú)處不在(包括發(fā)達(dá)地區(qū)的高鐵和飛機(jī)里，甚至沙漠邊緣地帶以至人煙罕至的深海區(qū)域也有通信衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)覆蓋)，在中國(guó)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋已經(jīng)達(dá)到了99.7%，假如人手一部手機(jī)，這將會(huì)有60億個(gè)連接端。如果同時(shí)將所有機(jī)器、裝置都接入到物聯(lián)網(wǎng)，將會(huì)有數(shù)千億個(gè)連接端，這其中包括二維碼、RFID電子標(biāo)簽、SIM卡、GPS、攝像頭、傳感器等各種芯片和設(shè)備。在功能應(yīng)用層面上，手機(jī)、平板電腦等智能終端也將會(huì)產(chǎn)生大量的衍生功能，帶來(lái)新的應(yīng)用，協(xié)同人類和環(huán)境之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間的全面連接和無(wú)礙溝通?？梢哉f(shuō)，賦予物體智能的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。

在第二次信息產(chǎn)業(yè)浪潮中，我國(guó)信息化建設(shè)一直處于追趕階段，我們自主研發(fā)并成功運(yùn)營(yíng)具有戰(zhàn)略意義的TDSCDMA移動(dòng)通信3G技術(shù)，2012年1月我國(guó)主導(dǎo)的TD-LTEAdvanced成功被國(guó)際電聯(lián)納入4G標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。這是在電信行業(yè)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)從“中國(guó)制造”到“中國(guó)創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變的開始，同時(shí)也是中國(guó)從通信大國(guó)走向通信強(qiáng)國(guó)的重要機(jī)遇。實(shí)現(xiàn)信息產(chǎn)業(yè)整體上達(dá)到國(guó)際水平一直是我們的不懈追求，只有充分利用我們已經(jīng)取得的成果——自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA&TDLTE通信技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和通信技術(shù)的有機(jī)融合，搶占第三次信息產(chǎn)業(yè)浪潮的戰(zhàn)略高地，引領(lǐng)和制定國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，爭(zhēng)取國(guó)際話語(yǔ)權(quán)和主導(dǎo)權(quán)，實(shí)現(xiàn)我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)大國(guó)和強(qiáng)國(guó)的地位?；谝陨峡紤]，我們要解決好物聯(lián)網(wǎng)與TD-LTE的融合與創(chuàng)新工作。

1.物聯(lián)網(wǎng)與TD-LTE的融合與創(chuàng)新工作建議

1.1政策保障

通過(guò)政府支持，在準(zhǔn)入機(jī)制、價(jià)格定位上給予優(yōu)惠政策，應(yīng)用試點(diǎn)行業(yè)進(jìn)行示范項(xiàng)目建設(shè)，鼓勵(lì)民族產(chǎn)業(yè)的科研和生產(chǎn)投入，營(yíng)造寬松的稅收政策和資金支持，為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供政策保障。同時(shí)，在重要項(xiàng)目的初期投入上給予財(cái)政支撐，適當(dāng)時(shí)候要通過(guò)政府行為解決啟動(dòng)資金短缺的問(wèn)題。重點(diǎn)行業(yè)啟動(dòng)技術(shù)升級(jí)要有政府的主導(dǎo)和推廣。比如，國(guó)內(nèi)的通信企業(yè)在RFID技術(shù)和TD通信技術(shù)方面已經(jīng)比較成熟，相關(guān)的應(yīng)用比如智能車聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線電力抄表、智能礦山等行業(yè)應(yīng)用，在市場(chǎng)推廣的初期可以在政策上給予適當(dāng)引導(dǎo)和扶持，助力民族產(chǎn)業(yè)走出產(chǎn)品推廣初期的啟動(dòng)困境，形成示范效應(yīng)，推動(dòng)行業(yè)應(yīng)用的順利啟動(dòng)和規(guī)模實(shí)施。

1.2標(biāo)準(zhǔn)制定

制定物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)、終端、平臺(tái)、接口、通信協(xié)議的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。成立物聯(lián)網(wǎng)與TD-LTE技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)工作協(xié)調(diào)小組或標(biāo)準(zhǔn)工作聯(lián)合小組，注重在具有戰(zhàn)略意義的TD-SCDMA通信技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的整體規(guī)劃和安排，掌握了標(biāo)準(zhǔn)就是掌握了未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的話語(yǔ)權(quán)。制定重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)：面向工業(yè)、環(huán)保、交通、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、電力、物流等重點(diǎn)行業(yè)需求，以重大應(yīng)用示范工程為載體，總結(jié)成功模式和成熟技術(shù)，形成一系列具有推廣價(jià)值的行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，并力爭(zhēng)將國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

1.3資源保障

目前，資源保障任務(wù)亟待解決的主要是無(wú)線電頻率資源，無(wú)線電設(shè)備在物聯(lián)網(wǎng)中的主要任務(wù)是傳輸各個(gè)節(jié)點(diǎn)處理后的信息。所使用的設(shè)備涉及不同的無(wú)線電業(yè)務(wù)領(lǐng)域，如RFID系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、手機(jī)及其他微功率(短距離)無(wú)線電設(shè)備等。國(guó)家為滿足相關(guān)業(yè)務(wù)的需要，已對(duì)這些業(yè)務(wù)的頻率使用范圍及技術(shù)要求進(jìn)行了劃分和規(guī)范。例如，為了確保RFID技術(shù)的發(fā)展和運(yùn)用，國(guó)家劃分800MHz/900MHz頻段RFID技術(shù)的具體使用頻率為840～845MHz和920～925MHz;另外，國(guó)家規(guī)定2.4～2.4835GHz、5.725～5.850GHz頻段為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)擴(kuò)頻通信系統(tǒng)、高速無(wú)線局域網(wǎng)、寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)、藍(lán)牙技術(shù)設(shè)備及車輛自動(dòng)識(shí)別等無(wú)線電臺(tái)的共用頻段，是典型的物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用頻率。但是，由于這個(gè)頻段是開放頻段，存在相互影響問(wèn)題，因此在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面不被看好。物聯(lián)網(wǎng)所涉及的無(wú)線電設(shè)備有些屬于微功率(短距離)無(wú)線電設(shè)備。我國(guó)近幾年下發(fā)了《微功率(短距離)無(wú)線電設(shè)備的技術(shù)要求》(信部無(wú)〔2005〕423號(hào))、《關(guān)于發(fā)布800/900MHz頻段射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)應(yīng)用工作頻率的通知》(信無(wú)函〔2007〕205號(hào))等一系列文件，對(duì)相關(guān)的業(yè)務(wù)進(jìn)行了規(guī)范。與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的無(wú)線電產(chǎn)品的研發(fā)，可以從相關(guān)業(yè)務(wù)文件中獲得頻率政策支持。

無(wú)錫市物聯(lián)網(wǎng)研究院最近提出的《物聯(lián)網(wǎng)頻率問(wèn)題與規(guī)劃》中指出，2.4GHz屬于開放頻段，在節(jié)點(diǎn)密集布設(shè)的情況下，設(shè)備間可能存在干擾;433MHz和780MHz作為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)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(jìn)行規(guī)劃，但由于已有設(shè)備眾多，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)紛繁復(fù)雜，對(duì)該頻段的規(guī)劃缺乏系統(tǒng)性，采用該頻段不同標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備間仍可能存在干擾。為此，國(guó)家可規(guī)劃443~870MHz范圍內(nèi)的空閑頻段作為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的專用工作頻段。

對(duì)物聯(lián)網(wǎng)頻率的保護(hù)工作，需要從規(guī)劃、技術(shù)、管理等方面入手，多方協(xié)同，多管齊下。在此過(guò)程中，無(wú)線電管理工作要及時(shí)做好物聯(lián)網(wǎng)頻率需求分析、調(diào)研、論證和對(duì)上申請(qǐng)、爭(zhēng)取等工作，大力支持物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;要建立無(wú)線電管理與物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線電產(chǎn)品研發(fā)溝通協(xié)調(diào)機(jī)制，為無(wú)線電管理部門服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線電發(fā)射設(shè)備研發(fā)工作提供機(jī)制保證。具體包括頻率的規(guī)劃、劃分和分配調(diào)整工作，出臺(tái)相應(yīng)的政策規(guī)定，規(guī)范相關(guān)業(yè)務(wù)的使用，必要時(shí)國(guó)家在現(xiàn)有頻率劃分的框架內(nèi)調(diào)整相關(guān)頻段來(lái)支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。由于物聯(lián)網(wǎng)所涉及的一些無(wú)線電業(yè)務(wù)與其他業(yè)務(wù)共享頻率，因而受干擾的可能性較大;加上國(guó)家明文規(guī)定微功率(短距離)的無(wú)線電設(shè)備不受保護(hù)，所以對(duì)物聯(lián)網(wǎng)所涉及的無(wú)線電設(shè)備實(shí)施頻率保護(hù)比較困難。從物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展來(lái)看，頻率保護(hù)將是復(fù)雜而繁重的任務(wù)。

1.4技術(shù)演進(jìn)

發(fā)展RFID技術(shù)和傳感器技術(shù)，尤其是手機(jī)終端的智能化和多功能化，保持TD-SCDMA傳輸層技術(shù)的可持續(xù)演進(jìn)，遵循物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展四步走的規(guī)律。即：第一階段是電子標(biāo)簽被廣泛應(yīng)用在生活、生產(chǎn)、制造、物流、銷售等領(lǐng)域;第二階段則是實(shí)現(xiàn)物體互聯(lián);第三階段是物體進(jìn)入半智能化;第四階段就是物體進(jìn)入了全智能化。在現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)人聯(lián)的基礎(chǔ)上，逐步實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)及人物互聯(lián)技術(shù)的跨行業(yè)應(yīng)用，可以在4A(任何時(shí)間anytime、任何地點(diǎn)anywhere、任何人anyone、任何物anything)情況下安全地查找、查詢、觀測(cè)自己關(guān)心的事物、事件的歷史和現(xiàn)在以至未來(lái)的全息狀態(tài)信息，在充分授權(quán)的前提下，實(shí)現(xiàn)無(wú)所不在、無(wú)所不能的泛在網(wǎng)絡(luò)感知，才是智慧地球的真正實(shí)現(xiàn)。

隨著TD-LTE的成熟，無(wú)線寬帶通信將為物聯(lián)網(wǎng)提供有力的傳輸支撐，對(duì)于信息的采集、管理、協(xié)同處理將是物聯(lián)網(wǎng)的核心，利用云計(jì)算、模式識(shí)別等各種智能計(jì)算技術(shù)，對(duì)海量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行數(shù)據(jù)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(duì)物理世界、經(jīng)濟(jì)社會(huì)各種活動(dòng)和變化的洞察力，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)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(guī)模化生產(chǎn)，對(duì)于已經(jīng)成熟并可以使用的技術(shù)，前期需要政府引導(dǎo)和積極推動(dòng)，在政策上給予支持，如在電力、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域的政府扶持和引導(dǎo)，后期由市場(chǎng)來(lái)調(diào)節(jié)產(chǎn)業(yè)行為，自主發(fā)展。同時(shí)，技術(shù)的進(jìn)步也將進(jìn)一步降低成本，經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的智能技術(shù)必將推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，利用現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)將物體接入信息網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)隨地進(jìn)行可靠的信息交互和共享。比如，采用貼RFID標(biāo)簽的方法實(shí)現(xiàn)個(gè)人物品和企業(yè)資產(chǎn)的查詢和定位管理，可以在現(xiàn)有無(wú)線TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上提供增值服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)定位或手機(jī)終端進(jìn)行射頻掃描定位的方法。經(jīng)濟(jì)實(shí)用的智能技術(shù)帶來(lái)的是大規(guī)模應(yīng)用，規(guī)?；瘧?yīng)用也將回饋研發(fā)和生產(chǎn)，進(jìn)一步降低產(chǎn)業(yè)成本，從而形成良性循環(huán)。關(guān)鍵在于政府在企業(yè)行為之前提供的助推力很重要。

1.6安全問(wèn)題

建議國(guó)家在個(gè)人隱私保護(hù)、人身傷害相關(guān)的責(zé)任認(rèn)定等方面制定規(guī)范和政策，保障行業(yè)的健康有序成長(zhǎng)。在TDSCDMA網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證和鑒權(quán)機(jī)制上進(jìn)行新的研究，以適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的新要求。建立信息安全保障體系，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)的研究開發(fā)，有效保障信息采集、傳輸、處理等各個(gè)環(huán)節(jié)的安全可靠。加強(qiáng)監(jiān)督管理，做好物聯(lián)網(wǎng)重大項(xiàng)目的安全評(píng)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，做好物聯(lián)網(wǎng)信息安全頂層設(shè)計(jì)，構(gòu)建有效的預(yù)警和管理機(jī)制，大力提升信息安全保障能力。

2.應(yīng)用案例和未來(lái)設(shè)想

TD-LTE將提供更加快捷的寬帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣前景將更加廣闊。目前，TD-LTE和物聯(lián)網(wǎng)融合的行業(yè)應(yīng)用案例主要有以下幾個(gè)方面：

智慧石油：提供端到端解決方案，可實(shí)現(xiàn)石油油田生產(chǎn)野外數(shù)據(jù)上報(bào)與查詢、數(shù)據(jù)源頭采集和遠(yuǎn)程監(jiān)控、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和管理、油田企業(yè)網(wǎng)邊緣接入及移動(dòng)辦公等系統(tǒng)功能。

智慧礦山：通過(guò)TD無(wú)線信號(hào)覆蓋對(duì)礦區(qū)的人、設(shè)備和環(huán)境全面感知，實(shí)現(xiàn)井下預(yù)警防范、應(yīng)急通信、人員定位、壓風(fēng)與供水自救、緊急避險(xiǎn)、云平臺(tái)智能管理等各領(lǐng)域應(yīng)用。

智能電網(wǎng)：智能電網(wǎng)建立在集成的高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)。

智慧農(nóng)業(yè)：遠(yuǎn)程監(jiān)控農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)、智能控制種植灌溉設(shè)備、病蟲害預(yù)警、專家系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷。

監(jiān)獄信息化：覆蓋監(jiān)獄基礎(chǔ)管理業(yè)務(wù)，通過(guò)對(duì)監(jiān)獄內(nèi)各管理系統(tǒng)的高度集成，為監(jiān)獄管理機(jī)構(gòu)提供一個(gè)集成、融合的信息共享和工作管理平臺(tái)。

此外，TD-LTE和物聯(lián)網(wǎng)融合的行業(yè)應(yīng)用設(shè)想還有車載信息服務(wù)、二維碼增值業(yè)務(wù)、食品安全追溯、動(dòng)物溯源、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、電力無(wú)線抄表、病人監(jiān)護(hù)、移動(dòng)支付、手機(jī)票務(wù)、手機(jī)多媒體、智能家居、企業(yè)安防、老人兒童監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、物品定位、企業(yè)資產(chǎn)管理、物流管理、信息定向發(fā)布、船舶調(diào)度、路燈管理、危險(xiǎn)源管理、城市燃?xì)獗O(jiān)控、城市管道監(jiān)控、橋梁監(jiān)控、河流監(jiān)控、廠礦監(jiān)控、氣象監(jiān)測(cè)、能源安全管理、制作業(yè)生產(chǎn)控制、車輛調(diào)度、無(wú)線相框、智能停車場(chǎng)、電梯衛(wèi)士、自動(dòng)售貨機(jī)、森林監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、直放站監(jiān)控、物品識(shí)別等。而基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TD-LTE技術(shù)的專網(wǎng)集群通信和廣電寬帶運(yùn)營(yíng)也將為客戶提供多樣化的解決方案。

3.結(jié)語(yǔ)

創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)。物聯(lián)網(wǎng)是我國(guó)繼自主研發(fā)TDSCDMA通信技術(shù)之后，在新一代信息技術(shù)自主創(chuàng)新領(lǐng)域亟需突破的重點(diǎn)方向，如何將二者有機(jī)融合，這