物联网与电信网融合技术

可能，也为传感网的发展创造了良好的基础网条件在近距离通信方面，以IEEE 802.15.4为代表的近距离通信技术是目前的主流技术，805.15.4规范是 IEEE制定的用于低速近距离通信的物理层和媒体接人控制层规范，工作在工业科学医疗(ISM)频段，免许可证的2.4 GHz ISM频段全世界都可通用。802.15.4的低功耗、低速率和短距离传输的特点使它非常适宜支持计算和存储能力有限的简单器件。

随着互联网的进一步扩展，业界开始研究如何通过一种新型的低功耗网络连接技术将IP的使用扩展到资源受限的传感器节点设备上，IETF 6LowPAN工作组负责研究的 Iev6over 802.15.4协议，在应用层和MAC层之间增加了一个适配层，使得IPv6可以在802.15.4网络上实现高效通信，从而逐步实现物联网和互联网的融合。目前IETF在该领域已经形成两个RFC：RFC 4919和RFC 4944。物联网能够整合上述所有技术的功能.实现一个完全交互式和反应式的网络环境。

3 物联网和电信网的融合需求及架构

传感网南部署在观察区域内大量的微型传感器节点组成，主要通过无线通信方式形成多跳的自组织网络系统，目的是协作感知、采集网络覆盖区域中感知对象的信息，并传送给观察者。典型的传感网网络结构如图1所示.由传感器节点、关口节点(sink node)组成。传感器节点通过自组织方式构成网络，节点之间通过无线的方式进行通信.并通过多跳方式将感知到的数据传到关口节点，关口节点借助长距离通信将区域的数据传送到远程的应用中心。由于传感网节点数量众多，采集的数据量大，因此数据通常需进行节点间的协同处理和融合汇聚。

目前.大多数的传感网应用仅仅是孤立应用系统，相互之间没有关联和交互。要想真正达到物联网确定的最终目标，就必须实现和电信网的融合，打破这种孤立的形态，形成新一代物联网。如IETF 6LowPAN工作组所做的工作，传感器和IP互联网的融合已是不可避免的趋势，即传感器将逐步IP化，互联网的功能范围将从个人电脑等传统终端逐渐扩展到传感器节点中，传感器节点将真正成为电信网中的一个终端节点。

图1 传感网通信方式示意图

传感网络有别于其他网络的特征有：

· 节点处理能力低、内存小，能力有限：

· 节点电源小，蓄电少;

· 通信失败率高.带宽低，链接失败率高;

· 环境条件相对苛刻，节点故障或互联出问题的几率较大：

· 传感节点、传感网络、传感业务单元都应支持移动性(但事实上受限于硬件能力，传感网络可能不完全支持可移动性);

· 动态网络拓扑，传感节点会比较频繁地进入或脱离拓扑，使得网络拓扑发生变化;

· 异质节点共存，单个物联网应用可能涉及多个传感网络，这些传感网络中的节点可能使用不同的物理地址，甚至不同协议(IP或非IP);

· 地理部署范围广。

物联网能够为各种用户群提供广泛的应用.包括普通消费者、公共机构、政府、企业等。为了支持更广泛的应用，电信NGN中需要再增加或扩展针对物联网需求的功能(简称NGN扩展功能)，目前这一块工作也是国际标准化组织的热点工作之一。韩国的电子和通信研究所(ETRI)在ITU.T SG13组提交的 USN (ubiquitous sensor network，无所不在的传感网络)总体架构，其中包括物理传感网络、NGN、USN中间件以及USN上层应用。各种传感器网络在最靠近用户的地方组成无所不在的网络环境，用户在此环境中使用各种服务。电信的NGN网络在其中则作为核心处理平台为USN提供支持。ITU.T的USN可以理解为物联网，USN和电信NGN的网络逐步实现融合。

随着电信网与物联网的融合.物联网应用也对NGN网络能力提出了新的要求。电信网应能为物联网提供如下的管理能力：网络管理、业务管理、移动性管理、服务质量管理、安全性管理、位置服务、认证鉴权能力、计费能力等，具体要求如下。

(1)网络管理

按照对于IP支持程度的不同，传感网可分为基于IP的传感网络和非IP的传感网络。在通信方式上有无线连接和有线连接。这些不同的传感网在特定的物联网应用中共存.因此需要NGN能够管理不同类型的传感网络。基于非IP网的物联网通常通过网关对其进行管理，而基于IP网络的传感网络则被作为一个子网直接进行管理。其次，传感网中经常会发生单个节点硬件故障或者链路失败，但传感网本身不能由于单个故障而中断工作，因此，NGN网络应支持传感器网络的配置，以实现连接保障和对于传感器节点生命周期的管理。

(2)业务信息(profile)

在物联网环境中.多个应用会同时使用单个传感网络采集的数据，由于不同应用的用户要求不同，所以要求物联网能够对同一批传感数据根据需