11.2.2  推动网络能力增强

1．网络能力研究重点

网络技术的突破将使得海量节点进行高效数据传输成为可能。当前的通信网络经过多年发展，已经比较稳定，然而，现有的通信网络在网络结构设计、建设规模估算等方面都是依照人与人通信的业务模型来计算的。例如，现有的移动通信网络，在设计时主要考虑所承载的业务是语音、上网和短信，从数据通道来看，网络在承载通道设计、信令交互设计、容量和覆盖规划等多个方面，都主要考虑前向流量为主。智慧城市的应用固然包括了人的通信行为，但同时还有很多无人参与的通信场景，或者说是物联网的通信场景，这和以往人的通信特征有明显的区别，物联网类的通信存在以下一些特征。

— 数据业务为主：物联网通信以使用数据业务为主，在车载等特定领域有少量语音服务需求；

— 小流量业务为主：大部分的物联网业务都以传输小流量的数据为主，并且相当一部分的小流量业务，要求长时间在线；

— 主要使用反向信道：同样是使用数据通道，用于人之间通信的手机和上网卡类业务是以使用前向通道为主，而物联网业务是以反向流量为主；

— 对通信QoS要求不一：人与人的通信，不同的应用场合对通信QoS的要求基本一致，而物联网业务则不同，根据不同的应用场景，部分应用数据传输的实时性和可靠性要求较高，部分应用则对此要求不高，因此对网络的处理要求将更为复杂，既要保证适应各种场合的应用需要，又要兼顾网络资源的有效利用问题；

— 具有“机器”自动化行为：人与人的通信具有随机性，而相当一部分的物联网通信往往由程序自动化控制，一方面，其行为可预期，另一方面，则缺乏人工智能的判断逻辑，尤其在发生一些故障的情况下，可能会由于大量设备不断地进行机械的自动重试行为，对网络产生较大影响。

在当前智慧城市的初级阶段，物联网应用数量尚不大的情况下，现有网络基本可以满足物智慧城市的通信要求，但各种问题已经开始逐步显现；随着智慧城市发展的深化，物联网业务数量扩大，网络必将产生巨大压力，甚至也可能进一步影响到现有的人与人的正常通信。因此需要对通信网络的适应性进行研究，在现有网络的基础上，研究和开发适应和满足智慧城市通信特征的网络能力改进，以及与之相适应的通信网络运维体系，主要的研究内容包括以下几个方面。

— 网络层业务特性管理：通信网络不但能辨识出不同业务，如人的通信业务，或者物联网通信业务，而且能对业务数据区分不同的等级和种类，提供差异性服务；

— 网络资源分配机制：与现有通信网络相比，智慧城市的通信网络要具备能接入海量节点的能力，并且能根据不同的业务特征，有针对性地设计网络资源的分配机制，保证资源有效利用；

— 网络性能优化机制：通信网络能进行有针对性的性能优化措施（如拥塞控制等），保障通信质量；

— 灵活的QoS体系：针对智慧城市应用的差异性，网络要能够实现差异性的QoS策略，以及QoS保障机制；

— 灵活的网络安全能力：智慧城市的安全涉及各层面，通信网络层面，网络本身应当具备提供更高等级安全策略的能力，并且具备区分业务种类进行分别对待的能力；

— 移动性管理机制：智慧城市应用往往会产生跨网络进行数据传输的场景，需要研究在不同网络之间进行移动性管理的措施；

— 网络管理机制：能对种类繁多的网元进行有效的管理。

2．物联网网关

将传感网与互联网网络连接的设备称为物联网网关。物联网网关通常是逻辑实体，可以驻留在各种现有的物理网关中。

物联网网关的主要功能有数据汇聚、数据传输、协议适配、节点管理等。

— 数据汇聚功能：是指通过网关内置的传感网sink节点，将传感网上报的数据接收到网关；

— 数据传输功能：物联网网关具备将汇聚的数据经由通信网络进行远程传输，以及接收远程应用平台数据的能力，物联网网关可以综合采用多种通信方式，进行远程通信，如2G/3G、有线、宽带、窄带等；

— 协议适配功能：物联网网关是一个通用的设备，可以灵活支持不同的传感网技术，物联网网关具备灵活的协议适配能力，采用不同技术的传感网节点通过适配的方式，接入网关，实现数据远程互通；

— 节点管理功能：传感网的节点实际应用中可能数量众多，分布较广，所处环境无法或不适宜直接进行对节点终端的配置。因此需要通过网关完成对终端节点的部分管理，包括节点配置、状态查询、紧急状况报警等功能。