光通信技術在物聯網發展中的應用

2013-11-29 10:48:48 論文聯盟　點擊量：評論 (0)

1 物聯網的發展及特征所謂物聯網，是指將各種信息傳感設備，如射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等種種裝置與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡。其目的是讓所有的物品都與網絡連接在

1.物聯網的發展及特征

所謂物聯網，是指將各種信息傳感設備，如射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等種種裝置與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡。其目的是讓所有的物品都與網絡連接在一起，方便識別和管理。它其實就是將原本與網絡無關，但與我們的生活工作息息相關的萬事萬物都裝上傳感器，然后與現有的互聯網連接，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生產乃至整個社會的發展。

物聯網概念本身也在不斷地演進，涵蓋的范疇也比以前更加豐富。隨著信息與通信技術的日益發達，物聯網應用前景相當廣闊，預計將廣泛應用于智能交通、能源、環境保護、政府工作、公共事業、金融服務、平安家居、工業制造、醫療衛生、智能家居、現代農林業等諸多領域。目前普遍認為，物聯網的體系構架可分為感知層、網絡層、應用層 3 個層面，并且在每個層面上都有很多種選擇。感知層包括二維碼標簽和識讀器、FRID 標簽和讀寫器、傳感器、攝像頭、傳感器網絡、傳感器網關、視頻檢測識別、GPS、M2M(machine to machine)終端等，主要完成識別物體和采集信息的功能。網絡層包括各類信息通信網絡，如短距無線通信網、蜂窩無線通信網、傳統互聯網、移動互聯網、有線通信網以及物聯網信息中心、物聯網管理中心等，主要完成將感知層獲取的信息進行傳遞和處理的功能。應用層是物本文由論文聯盟http://www.LWlm.cOM收集整理聯網與各類行業專業技術深度融合，實現各種智能化行業應用，實現廣泛智能化。

物聯網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。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將情景感知、各種信息的聚合以及無縫連接處理者幾方面內容進行有機結合，通過末端網絡準確收集管理對象的各種信息，并且及時的進行分析處理，最后將結果提供給需要的用戶。而泛在化則是指物聯網覆蓋應該逐步實現無處不在，這樣才能適應社會的發展需求。正是由于上述特點，物聯網的應用前景必然非常廣泛。

2.光通信技術在物聯網發展中的應用

光通信技術在物聯網發展中的應用可以分為三個部分，即網絡層、感知層以及應用層，具體內容為：

2.1光通信技術在物聯網網絡層的應用

光纖技術商用化已經有30多年了，經過這么多年的發展已經逐步成熟。近年來，隨著光纖放大器以及波分復用技術的快速發展，在很大程度上促進了光纖通信技術容量的擴大以及速度的提高。

在物聯網迅速發展過程中，需要完成各種信號的會聚、接入傳輸并形成全國性的物聯網，光纖通信將有很大的應用前景。不論是移動網還是傳統固定電話網，從長遠發展趨勢看，最終將走向泛在網。從物聯網應用的承載需求看，通信網或者說泛在網的技術發展完全能夠承載物聯網的需求。物聯網涉及海量的數據集合和泛在的網絡要求，即要求在空間上無所不在、時間上隨時隨地。傳感網所承載的業務狀態多數是近距離通信，而通信網特別是光纖通信網絡能承載更高的帶寬，適合長距離傳輸，非常適宜物聯網應用的拓展。現有通信網絡核心層傳送技術正在向大容量、IP 化和智能化發展，從物聯網的角度來看，還應更加智能化，包括自動配置、障礙自動診斷和分析、路由自動調度適配，資源分配更智能化等等。網絡接入層傳送技術的發展趨勢是光接入網絡。目前各大運營商都已建設 FTTx(光纖接入)，它具有 QoS(服務質量)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。與移動通信相比，光通信技術具有容量大、損耗小、速度快、帶寬高等優點，可是其接入卻不是很靈活。而移動通信雖然接入靈活，但是其帶寬卻是有限的。所以，只有將二者進行有效融合，才能推動物聯網的進一步發展。

2.2光通信技術在物聯網感知層的應用

光通信技術在物聯網中應用的另一個領域就是感知層，其關鍵就是光纖傳感技術。隨著科學發展水平的不斷進步，傳統的單點檢測技術已經發展成分布式網絡監測技術，而且逐步走向了產業化生產，其應用前景非常廣闊。

光纖傳感技術與傳統傳感技術相比，其優勢在于光纖本身的物理特性。光波在光纖中傳播時，在外界因素如溫度、壓力、位移、電磁場、轉動等的作用下，通過光的反射、折射和吸收效應，光學多普勒效應，聲光、電光、磁光、彈光效應和光聲效應等原理，使表征光波的特征參量，如振幅、相位、偏振態、波長等，直接或間接地發生變化，因而可以將光纖作為敏感元件來探測各種物理量，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，通過對光纖光柵進行特殊處理，可制成探測各種化學物質的光纖光柵化學和生物化學傳感器。與普通光纖光柵相比，長周期光柵對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，可測量低濃度的目標分子。此類光纖傳感器可用于航天器的氫氣漏泄檢測、煤礦中的瓦斯檢測等。而光纖本身又是光波的傳輸媒質，這種“傳“”感”合一的特征所帶來的優勢，在物聯網應用中將無可匹敵。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既是敏感點又是傳輸介質。而基于多光束干涉的準分布式光纖 Fabry-Perot 傳感器、近年來發展迅速的光纖光柵傳感器，兩者也均是光纖本身的一個集成部分。此類光纖傳感器與常規光纖可熔接，形成低插入損耗連接，具有在線(inline)特征和優勢，與光纖傳輸有天然的兼容性，可以替代傳統分立和薄膜型光無源器件，從而為全光通信系統和光纖傳感網絡提供了巨大的靈活性。

2.3光通信技術在物聯網應用層的應用

在今后的發展過程中可以將物聯網與各行各業進行深度融合，這樣就可以促進行業的智能化管理。如果把光纖傳感器嵌入或裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、大壩、供水系統、油氣管道等各種重大工程設施中，通過光纜連接后可以形成廣域光纖傳感網絡，再通過與無線物聯網的組合，與互聯網的組合，可以實現各種設備、機器、基礎設施等物理系統的整合。在此基礎上，通過物聯網信息中心管理中心功能強大的云計算平臺，對海量數據進行存儲、分析處理與決策，完成從信息到知識，再到控制指揮的智能演化，就可使人類更加精細、更加動態地管理生產、生活的方方面面，達到“智慧”狀態，進一步提高資源利用效率，提高人類生產力水平，促進人類與自然的和諧發展。

3.結束語

綜上所述，隨著人們生活水平的不斷提高，對互聯網的需求也在不斷提高，這就給物聯網發展提出了更高的要求，為了能夠適應社會的發展需求，就要不斷的發展與創新。光通信技術具有容量大、速度快、可以在線傳輸等特征，如果將其與物聯網相結合，必然會促進網絡功能的進一步發展。