物联网中常用的几种短距离无线通信技术

物联网中常用的几种短距离无线通信技术

李国瑞

(西北师范大学知行学院，甘肃兰州730070)

摘要：短距离无线通信技术的快速发展有力的推动了物联网技术的发展。文章重点介绍了物联网中主要应用的RFID、蓝牙、ZigBee、W i-F i等几种短距离无线通信技术的特点及其应用领域。

关键词：物联网；R FID;ZigBee;W i-F i;蓝牙

中图分类号:TN925 文献标识码:A文章编号：1673-1131(2017)10-0213-02

〇引言

物联网被认为是继计算机、互联网之后的第三次信息革 命浪潮。而通信是物联网的最基础功能，如果不进行通信，物 联网采集到的大量信息就无法进行传输和交换，因此也不能 利用这些采集到的数据产生广泛的物联网应用。并且通信是 物物相连的基础，是物联网从一般专业领域发展到各行各业 泛在应用的关键。物联网应用到几乎现有所有的通信技术，无论是有线的还是无线的通信技术。但是考虑到物联网的无处不在的特征,要求物联网中互联设备能随时随地的接入，因 此最能体现该特征的还是无线通信技术。

1几种短距离无线通信技术

短距离无线通信目前还不存在统一的一个定义，它涉及 到的范围非常宽泛。一般来讲，要是通信双方利用无线电波 传输信息且传输距离规定在非常有限的范围内，一般是几十 米范围之内，就可以称为短距离无线通信。短距离无线通信 技术具备三个很明显的特征:第一是比较低的成本，低成本是 短距离无线通信的最基本要求，因为通信终端大范围的使用，需要的数量非常多，若终端的成本较高是很难大范围普及应用的；第二是低功耗，因为是近距离的传输，传输过程中遇到 障碍物的概率也就较小，发射功率一般都很低，小于100 mw ;第三是对等通信，这是短距离无线通信的关键特点，其通信 是没有基础设施的。

当前，射频识别(RFID)、ZigBee、Wi-Fi、蓝牙等是物联网 中最常用的短距离无线通信技术。

1.1射频识别(RFID)技术

射频识别(RFID)技术是物联网中应用非常广泛的的一门 技术，它是一种利用射频信号在空间耦合实现无接触的信息 传输，并通过所传输的信息自动识别目标对象的技术。典型 的R FID系统由读写器、标签以及上层的管理系统组成。系统 的工作原理是通过标签和读写器的天线发送具有空间耦合的 射频信号来实现物品的自动识别。R F ID的主要优势有:①可 以识别单个十分具体的物体;②可以同时识别多个物体;③可 以透过外部材料读取数据;④其电子标签的可存储信息量大，并可进行多次改写;⑤易于构建网络应用环境,对于商品货物 而言，可构建物流网。

1.2 ZigBee技术

Z ig B e e技术是一种低速率、低功耗、低成本、低复杂度的 无线通信技术。它是物联网应用中最为广泛的一种无线传感 器网络的主流技术。ZigB ee无线网络分为四层，从下到上依 次为:物理层、介质访问控制层(M A C)、网络层、应用层。其中 物理层和M A C层使用的是IEEEE802.15.4规范，而网络层和 应用层协议是ZigB ee协议定义的。低两层的物理层和M AC 层称为通信层，与硬件相关。而高两层的网络层和应用层与 硬件无关。并且Z igB ee工作在免申请的IS M频带，有三个频 带27个信道可以使用。896M H Z频段主要是欧洲使用，915M H Z频段主要是北美地区使用，而2.4G H Z频段全球使 用。Z igB ee有64位的IEEE地址和16位的短地址，因此它组 网的网络容量大,从理论上来讲，一个单独的S g B e e网络可以 容纳65536个设备。Z ig B e e技术适用与通信数据量不大，传 输速率相对较低，成本低的便携移动设备。

1.3 WiFi技术

W iFi技术使用IEEE802.11为无线电技术提供可靠、快速 的无线连通性。Wi-F i技术使用IS M的2.4G H z频段,数据速 率可达54Mbps。Wi-F i是目前无线局域网中应用范围最广泛 的一种通信技术，是我们日常生活中不可或缺的。Wi-：F i的传 输距离为30~100m，而且其穿透障碍物的能力很强，这些都决 定了其在无线局域网(W LAN)中的重要地位。另外,Wi-F i的 门槛很低，运营商能很方便的在宾馆、饭店、图书馆、车站等人 员较为密集的地点设置“热点”，从而使各种Wi-F i设备方便的 接入互联网,实现最后几十米的无缝接入。然而Wi-F i也有其 自身的一些缺点，例如:耗能较多、产品成本高、部署大量的接 入点、安全性能差。

1.4 蓝牙(Bluetooth)技术

蓝牙是个域网使用的一种的无线通信标准，它工作于免 申请的2.4G H Z频段，其传输速率可达到3Mbps。蓝牙系统由 天线单元、链路控制单元、链路管理支持部分和主终端接口四 部分组成。蓝牙系统采用一种灵活的无基站组网的方式，一 个蓝牙设备能同时与7个其他的蓝牙设备相连。蓝牙系统的 拓扑结构有微微网和分布式网。在微微网中，所有设备的级 别都相同，权限相同。而分布式网络是由多个独立的微微网 组成。蓝牙技术的主要特点是:全球范围适用，同时传输语音 和数据，可以建立临时性的对等连接，体积小便于集成，开放 的接口标准，具有很好的抗干扰能力。

2应用领域

目前,R FID技术迅速成为全球瞩目的焦点，并被列为21 世纪最有前途的重要产业和应用技术之一。其主要应用领域 包括:门禁管制：人员出入门禁监控管理;动物监控:畜牧动物 管理、宠物识别、野生动物生态的追踪;交通运输:高速公路的 收费系统;物流管理:航空运输的行李识别，存货、物流运输管 理;质量追踪:成品质量追踪、回馈；防仿假冒：名牌烟酒及贵 重物品的打假防伪。

ZigBee技术应用领域主要包括:智能家居;智能楼宇的温 度、光照的控制;工业控制、自动化控制(矿山、工厂);商业、智 慧型标签;公共场所的烟雾探测、医疗跟踪;消费、家用自动化; 农业方面。

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volte管控p c r f容灾部署方案研究

娄宜，舒琴，盖剑

(中国移动通信集团湖北有限公司

中国移动通信集团设计院有限公司）

摘要：p c r f是v o l t e端到端质量保障的关键网元，一旦故障，直接影响v o l t e业务的可靠性能。文章详细介绍了 v o l t e p c r f各种容灾技术方案，并对VoLTE p c r f容灾方案进行了详细比较并给出了实际部署建议。

关键词:v o l t e ; p c r f;容灾方案

中图分类号:TN929.5 文献标识码:A文章编号：1673-1131(2017)10-0214-02

1 V oLTE管控P C R F组网架构及容灾需求分析

1.1 VoLTE P C R F网络架构

VoLTE是基于IM S的语音业务，由LTE/E P C网络承载。而PCR F是IM S网络与LTE/E P C网络之间的桥梁，是VoLTE 质量保证的关键网元。VoLTE通过P C R F进行策略控制，为 话音、视频等业务按需建立专用承载，提供高优先级和带宽保 障，确保无线和网络侧都能按照VoLTE质量要求进行资源分 配和调度，提供业务端到端的Q o S保障。

PCRF 与 SAEGW/PCEF 通过Gx 接口连接，PCRF 与 VoLTE SBC/P-C S C F通过R x接口连接。为实现VoLTE业务 质量保障，PCR F中需配置IMS A PN承载的策略规则，通过Gx 接口指示SAEGW/P C E F为用户建立IMS A P N默认承载。PCRF通过R x接口接收VoLTE SBC/P-C S C F的指令，通过Gx 接口指示SAEGW/P C E F为VoLTE用户建立专用承载。

1.2 VoLTE P C R F容灾需求分析

PCRF作为VoLTE质量保证的关键网元，现网采用POOL 组网方式，负责同一业务区域的多个VoLTE P C R F组成一个 VoLTE PCRF POOL。在用户建立IMS A P N承载过程中，即选 定了为用户服务的PCRF;若P C R F故障，则LTE/E P C网络无 法为用户建立用于主被叫音视频语音业务的专用承载，呼叫 失败。用户重新建立IMS APN (用户关开机、用户重新接入 TD-L T E网络)，则L D R A会在VoLTE PCRF P O O L中为用户 选择新的可用PCRF。用户的主被叫业务全部恢复。

可见，在目前组网方式下，一旦PCRF故障，该PCRF下的 用户主被叫将全部中断-VoLTE主叫侧用户能感知呼叫失败,但需要断网重接入才能打通VoLTE呼叫。VoLTE被叫侧用户 无法收到VoLTE呼叫，且自己无法感知网络失败，若被叫不做

W iF i实现最后几十米的互联网的无线接入，对不便布线 的地方和远距离的数据处理节点提供强大的网络支持。WiFi 主要应用在移动办公系统、医护管理、工厂车间、库存控制、展 览和会议、金融服务、旅游服务、教育行业和石油工业等领域。

蓝牙具有功耗低及体积小的特性，因此它可以被集成到 对数据传输速率要求不高的移动设备和便携设备中。主要应 用领域包括：家用无线联网、移动办公和会议联网、个人局域 网、Internet接入服务、移动电子商务等。

3结语

短距离无线通信技术的快速发展，有力的推动了物联网 的广泛应用。RFID、ZigBee、WiFi、蓝牙等技术分别具有其优 缺点，可适用于不同的物联网应用场景,它们相互之间是互为 补充的。短距离无线通信技术将朝着物联网的发展方向不断

214断网重接入将一直收不到呼叫。严重影响客户感知和业务质

量，并导致大面积网络投诉。

因此，随着VoLTE开始规模发展,亟需进VoLTE PCR F容

灾部署，提高VoLTE网络安全。

2 VoLTE P C R F容灾部署方案

2.1 方案一：L D R A路由重选+SAEGW/PCEF触发VoLTE

用户下线重激活

此方案需在网络中部署至少2个PCRF,特征是当LDRA

检测到主用P C R F故障后，将R x接口消息路由重选至备用 PCRF。由于备用PCR F中无此用户的会话信息，因此会话请求

被拒绝。SAEGW/PCEF进行CCR-U流程时，备用PCRF返回 Urirnow Session ID,SAEGW/PCEF触发用户下线重激活，为用户

重新建立IMS APN承载，选择备用的PCRF，用户的主被叫恢复。

由于VoLTE业务，用户上线建立G x会话后，SAEGW/

P C E F很少主动和P C R F交互，所以SAEGW/P C E F不能及时

发现P C R F故障，主被叫恢复的时长依赖于用户行为，容灾效

果不佳。因此，为了增强容灾效果，需要SAEGW/P C E F设置

一个定时器，SAEGW/PCEF和PCRF定时进行交互，尽早发现

主P C R F故障并使用户下线重接入备PCRF。

容灾流程如下：

(1) VoLTE用户在进行IMS A P N附着时,PCR F为其订阅 revalidation事件，定时器时长为N分钟；

(2) VoLTE用户进行呼叫,VoLTE SBC/P-C S C F为用户请

求建立专用承载；

(3) L D R A发现主用P C R F故障，路由重选至备用PCRF;

(4) 由于备用P C R F中无此用户的会话信息,VoLTE SBC/ P-C S C F请求专用承载资源失败；

努力，发挥其在各个层面上的作用，为打造智慧城市、建立智

慧地球服务。

参考文献：

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