无线物联网的发展趋势与挑战

在没有网络的时代，如果我们要谈论人与物体的对话，那只是美好的科学幻想，但是在网络已经无处不在的今天，这一切已经不再是幻想。通过装置在各类物体上的各种传感器，如湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外传感器、GPS设备等感知终端经过接口与无线网络相连，给物体赋予智能，可以实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体相互间的沟通和对话。这种将物体连接起来的网络被称为“物联网”。

物联网使用的无线传输协议主要包括WiFi、RFLD、UWB、Bluetooth、ZigBee、NFC、LrDA等。

物联网一个基本特征就是无处不在、无所不知。解决的思路是发展绿色全无线技术，包括感知、通信等。不仅要求极低功耗，而且要求全无线覆盖、高可靠连接、强安全通信、大组网规模、能自我修复。无线物联网系统相较于有线系统，没有布线施工等一系列问题，具有使用灵活的特性，真正实现无处不在、无所不知。

从技术架构上分析，物联网技术可分为四层：感知层、传输层、应用层和控制层。无线技术则在感知层和传输层扮演着关键性的角色，特别是WiFi（Wireless Fidelity，无线保真）、RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）、UWB（Ultra Wideband，超宽带）、Bluetooth（蓝牙）、ZigBee（紫蜂）、NFC（Near Field Communication，近场通信）、IrDA（Infrared Data Association，红外数据协会）等短距离、微功率无线技术的发展正日益走向成熟，应用步伐不断加快，在物联网的发展中发挥着越来越重要的作用。目前，无线物联网的发展趋势已经势不可挡，2012年市场上的无线连接设备超过了100亿个。而到2020年前，全球使用无线技术接入物联网的终端将达到500亿个。

ZigBee短距离无线电通信

ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议’底层采用LEEE 8O2.15.4标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网络节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。工作于868/915兆赫和2.4吉赫频段’分别支持2Okbit/s、4Okbit/s和25Okbit/s传输速率。(www.xing528.com)

无所不在的物联网无线接入要消耗大量的频谱资源，频率资源短缺的问题将变得更加严峻。怎样合理有效地分配频率资源，是物联网面临的关键问题。解决频率资源短缺问题的办法就是运用认知无线电（Cognitive Radio，CR）技术，认知无线电系统具有智能判断能力，对于自己所使用的信道可以自己判断，动态使用频率，与其他无线电系统和谐共处，共用频率资源，大大提高频率使用效率。

国际电信联盟于2005年的报告曾描绘“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等。一家物流公司应用了物联网系统的货车，当装载超重时，汽车会自动告诉你超载了，并且超载多少，但空间还有剩余，告诉你轻重货物怎样搭配；当搬运人员卸货时，一只货物包装可能会大叫“你扔疼我了”，或者说“亲爱的，请你不要太野蛮，可以吗？”；当司机在和别人扯闲话时，货车会装作老板的声音怒吼“该发车了！”

今天，物联网已经不再是一个概念，它正在逐步渗透进我们的生活，并将在我们生活的各个领域发挥巨大的作用。

认知无线电

以灵活、智能、可重配置为显著特征’通过感知外界环境’并使用人工智能技术从环境中学习’有目的地实时改变某些操作参数’使其内部状态适应接收到的无线信号的统计变化’实现任何时间、任何地点的高可靠通信以及对异构网络环境有限的无线频谱资源的高效利用。