光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的應(yīng)用

2013-11-29 10:48:48 論文聯(lián)盟　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

1 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及特征所謂物聯(lián)網(wǎng)，是指將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在

1.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及特征

所謂物聯(lián)網(wǎng)，是指將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識(shí)別和管理。它其實(shí)就是將原本與網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)，但與我們的生活工作息息相關(guān)的萬(wàn)事萬(wàn)物都裝上傳感器，然后與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)連接，讓人們可以更直接地去控制和管理這些事物，以方便我們的生活和促進(jìn)生產(chǎn)乃至整個(gè)社會(huì)的發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)概念本身也在不斷地演進(jìn)，涵蓋的范疇也比以前更加豐富。隨著信息與通信技術(shù)的日益發(fā)達(dá)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊，預(yù)計(jì)將廣泛應(yīng)用于智能交通、能源、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共事業(yè)、金融服務(wù)、平安家居、工業(yè)制造、醫(yī)療衛(wèi)生、智能家居、現(xiàn)代農(nóng)林業(yè)等諸多領(lǐng)域。目前普遍認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)的體系構(gòu)架可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層 3 個(gè)層面，并且在每個(gè)層面上都有很多種選擇。感知層包括二維碼標(biāo)簽和識(shí)讀器、FRID 標(biāo)簽和讀寫器、傳感器、攝像頭、傳感器網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)關(guān)、視頻檢測(cè)識(shí)別、GPS、M2M(machine to machine)終端等，主要完成識(shí)別物體和采集信息的功能。網(wǎng)絡(luò)層包括各類信息通信網(wǎng)絡(luò)，如短距無(wú)線通信網(wǎng)、蜂窩無(wú)線通信網(wǎng)、傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、有線通信網(wǎng)以及物聯(lián)網(wǎng)信息中心、物聯(lián)網(wǎng)管理中心等，主要完成將感知層獲取的信息進(jìn)行傳遞和處理的功能。應(yīng)用層是物本文由論文聯(lián)盟http://www.LWlm.cOM收集整理聯(lián)網(wǎng)與各類行業(yè)專業(yè)技術(shù)深度融合，實(shí)現(xiàn)各種智能化行業(yè)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)廣泛智能化。

物聯(lián)網(wǎng)的核心能力主要包括可靠傳輸、全面感知以及智能處理這三點(diǎn)。其基本特征主要有智能化以及泛在化兩方面。所謂的智能化就是能夠?qū)⑶榫案兄⒏鞣N信息的聚合以及無(wú)縫連接處理者幾方面內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，通過(guò)末端網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)確收集管理對(duì)象的各種信息，并且及時(shí)的進(jìn)行分析處理，最后將結(jié)果提供給需要的用戶。而泛在化則是指物聯(lián)網(wǎng)覆蓋應(yīng)該逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在，這樣才能適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需求。正是由于上述特點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景必然非常廣泛。

2.光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的應(yīng)用

光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的應(yīng)用可以分為三個(gè)部分，即網(wǎng)絡(luò)層、感知層以及應(yīng)用層，具體內(nèi)容為：

2.1光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的應(yīng)用

光纖技術(shù)商用化已經(jīng)有30多年了，經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展已經(jīng)逐步成熟。近年來(lái)，隨著光纖放大器以及波分復(fù)用技術(shù)的快速發(fā)展，在很大程度上促進(jìn)了光纖通信技術(shù)容量的擴(kuò)大以及速度的提高。

在物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展過(guò)程中，需要完成各種信號(hào)的會(huì)聚、接入傳輸并形成全國(guó)性的物聯(lián)網(wǎng)，光纖通信將有很大的應(yīng)用前景。不論是移動(dòng)網(wǎng)還是傳統(tǒng)固定電話網(wǎng)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展趨勢(shì)看，最終將走向泛在網(wǎng)。從物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的承載需求看，通信網(wǎng)或者說(shuō)泛在網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展完全能夠承載物聯(lián)網(wǎng)的需求。物聯(lián)網(wǎng)涉及海量的數(shù)據(jù)集合和泛在的網(wǎng)絡(luò)要求，即要求在空間上無(wú)所不在、時(shí)間上隨時(shí)隨地。傳感網(wǎng)所承載的業(yè)務(wù)狀態(tài)多數(shù)是近距離通信，而通信網(wǎng)特別是光纖通信網(wǎng)絡(luò)能承載更高的帶寬，適合長(zhǎng)距離傳輸，非常適宜物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的拓展。現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)核心層傳送技術(shù)正在向大容量、IP 化和智能化發(fā)展，從物聯(lián)網(wǎng)的角度來(lái)看，還應(yīng)更加智能化，包括自動(dòng)配置、障礙自動(dòng)診斷和分析、路由自動(dòng)調(diào)度適配，資源分配更智能化等等。網(wǎng)絡(luò)接入層傳送技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是光接入網(wǎng)絡(luò)。目前各大運(yùn)營(yíng)商都已建設(shè) FTTx(光纖接入)，它具有 QoS(服務(wù)質(zhì)量)保障和更豐富的接入能力，能夠滿足 M2M 多種高速媒體流傳送需求。與移動(dòng)通信相比，光通信技術(shù)具有容量大、損耗小、速度快、帶寬高等優(yōu)點(diǎn)，可是其接入?yún)s不是很靈活。而移動(dòng)通信雖然接入靈活，但是其帶寬卻是有限的。所以，只有將二者進(jìn)行有效融合，才能推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。

2.2光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)感知層的應(yīng)用

光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的另一個(gè)領(lǐng)域就是感知層，其關(guān)鍵就是光纖傳感技術(shù)。隨著科學(xué)發(fā)展水平的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的單點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)技術(shù)，而且逐步走向了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，其應(yīng)用前景非常廣闊。

光纖傳感技術(shù)與傳統(tǒng)傳感技術(shù)相比，其優(yōu)勢(shì)在于光纖本身的物理特性。光波在光纖中傳播時(shí)，在外界因素如溫度、壓力、位移、電磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)動(dòng)等的作用下，通過(guò)光的反射、折射和吸收效應(yīng)，光學(xué)多普勒效應(yīng)，聲光、電光、磁光、彈光效應(yīng)和光聲效應(yīng)等原理，使表征光波的特征參量，如振幅、相位、偏振態(tài)、波長(zhǎng)等，直接或間接地發(fā)生變化，因而可以將光纖作為敏感元件來(lái)探測(cè)各種物理量，這就是光纖傳感器的基本原理。此外，光纖還有多種衍生傳感功能。利用該特性，通過(guò)對(duì)光纖光柵進(jìn)行特殊處理，可制成探測(cè)各種化學(xué)物質(zhì)的光纖光柵化學(xué)和生物化學(xué)傳感器。與普通光纖光柵相比，長(zhǎng)周期光柵對(duì)光纖包層外材料的折射率變化更敏感，將光纖光柵涂上特殊的活性涂覆層，可測(cè)量低濃度的目標(biāo)分子。此類光纖傳感器可用于航天器的氫氣漏泄檢測(cè)、煤礦中的瓦斯檢測(cè)等。而光纖本身又是光波的傳輸媒質(zhì)，這種“傳“”感”合一的特征所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中將無(wú)可匹敵。不論是基于瑞利散射、布里淵散射和拉曼散射原理的分布式光纖傳感器，還是基于雙光束干涉的光纖傳感干涉儀，其光纖傳感臂上的每一點(diǎn)既是敏感點(diǎn)又是傳輸介質(zhì)。而基于多光束干涉的準(zhǔn)分布式光纖 Fabry-Perot 傳感器、近年來(lái)發(fā)展迅速的光纖光柵傳感器，兩者也均是光纖本身的一個(gè)集成部分。此類光纖傳感器與常規(guī)光纖可熔接，形成低插入損耗連接，具有在線(inline)特征和優(yōu)勢(shì)，與光纖傳輸有天然的兼容性，可以替代傳統(tǒng)分立和薄膜型光無(wú)源器件，從而為全光通信系統(tǒng)和光纖傳感網(wǎng)絡(luò)提供了巨大的靈活性。

2.3光通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的應(yīng)用

在今后的發(fā)展過(guò)程中可以將物聯(lián)網(wǎng)與各行各業(yè)進(jìn)行深度融合，這樣就可以促進(jìn)行業(yè)的智能化管理。如果把光纖傳感器嵌入或裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、大壩、供水系統(tǒng)、油氣管道等各種重大工程設(shè)施中，通過(guò)光纜連接后可以形成廣域光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，再通過(guò)與無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)的組合，與互聯(lián)網(wǎng)的組合，可以實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備、機(jī)器、基礎(chǔ)設(shè)施等物理系統(tǒng)的整合。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)信息中心管理中心功能強(qiáng)大的云計(jì)算平臺(tái)，對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析處理與決策，完成從信息到知識(shí)，再到控制指揮的智能演化，就可使人類更加精細(xì)、更加動(dòng)態(tài)地管理生產(chǎn)、生活的方方面面，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，進(jìn)一步提高資源利用效率，提高人類生產(chǎn)力水平，促進(jìn)人類與自然的和諧發(fā)展。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的需求也在不斷提高，這就給物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展提出了更高的要求，為了能夠適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需求，就要不斷的發(fā)展與創(chuàng)新。光通信技術(shù)具有容量大、速度快、可以在線傳輸?shù)忍卣鳎绻麑⑵渑c物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，必然會(huì)促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)功能的進(jìn)一步發(fā)展。

責(zé)任編輯：和碩涵

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