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工业物联网无线信道与噪声特性

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资料介绍

随着“中国制造2025”“智能制造”“互联网+”等一系列国家战略规划的提出和实施,国内工业物联网技术将迎来迅猛的发展.然而,工厂恶劣环境下的信道和噪声特性给工业物联网无线通信带来了极大的挑战.基于此,对工业物联网应用的无线通信技术进行介绍和对比,总结了工业物联网环境下的信道和噪声特点,对工业物联网无线通信研究中的关键内容——信道和噪声特性分析进行了回顾.

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工物网无信道与噪声特性

克1，刘留1一，袁 1，琨1，

(1．北京交通大学子信息工程学院，北京100044；

2．北京大学泛网无通信教育部重点室，北京100876；

3．北京航天控技有限公司，北京100041)

建

2，刘志

摘要：随着“中困制造2025”“智能制造”“互网+”等一系列国家

网技将迎来迅猛的展。然而，工厂境下的信道和噪声特性

。基于此，用的无通信技行介比，

略

划的提出和施，国内工

物

劣

工物

网无通信来了极大的

挑

工

物

网

和

了工

物

网

境下的信道和噪声

特点，

关

工

物

网无通信研究中的关内容— — 信道和噪声特性分析行了回

网；无通信技；信道特性；噪声特性

。

：工

中

分

号：TN929．5

：A

文献

doi：10．1 1959“．issn．1000— 0801．2叭8217

and noise CharaCteristiCS

Wireless Channel

industrial internet of

things

ZHANG

Kel，LIU Liul’2，YUAN Zel，ZHANG Kunl，ZHANG Jianhua2，LIU Zhijun3

Wireless Mobile

ofElec仃onic and Infbmation

00044，China

1．Institute ofBroadband

Communic撕ons，Sch001

Engineerhlg，

Beiiing Jiaotong University，Beiiing

2．Kev Laboratorv ofUniversal Wireless Communications，Ministry ofEducation，

and

Beiiing UniverSi砷ofPosts

11elecommunications，Beiiing 100876，China

Measurement and Con仃01

100041，China

3．Be巧ingAerospace

Tecllllology Co．，Ltd．，Beijing

Abstract：With the

and

of“Made in China

implementation 2025”“Intelligent

Manufacturing⋯ ‘Intemet

in China．

proposal

industrial intemet of

series of national

plus’’and

strategic planning，the

things(IIoT)has deVeloped rapidly

environment have

of the industrial

channel and noise characteristics

However，the

poor

bmu曲t great challenges

of difrerent wireless communication

the wireless communication of the indust“alintemet

things．The application

and noise in the environment

in IIoT were intmduced and

and the features ofwireless channel

compared

technologies

of IIoT were summarized．As the

content of wireless communication

and noise characteristics

research，channel

key

were

Key

overall．

analyzed

words：industrialintemet

communication

characteristics

characteristics，noise

technology，channel

ofthings，wireless

收稿日期：2018— 0卜20；修回日期：2018— 05— 20

基金目：北京大学泛网无通信教育部重点

(No．z161100004916068)；国家自然科学基金面上基金

室

助

目(No．KFKT-2018105)；北京市科技新星划基金

助目

助

目(No．61471027)

wireless

Education(No．KFKT-2叭8 05)，Beijing

Foundation

uniVersal

Items：Key Laboratory

Communications，Ministry

National Natural

Foundation

New．star Plan ofScience and

Science

ofChina(No．61471027)

TecllIlology(No．z161100004916068)，The

2018217．1

万方数据

研究与开

· 88·

中重要的成部分之一，相于有通信网

，

引言

随着工化与信息化的深度融合，企内部

无

通信网构建成本低，减少了大量

所需的用和

安装、

，避免了振、高温等

互

高

互通的需求增，通接入网

量和运效率的需求更

而达到提

烈，IIoT

网) 运而

劣

技

境

的

坏。工

物

网中的无通信

品

主要可以分

两

：一是ZigBee、Wi— Fi、

(industrialintemet

ofthings，工

物

Z．wave、牙(bluetooth)等短距离通信技；

生。由中国子技

准化研究院写的《工

另一是LPWAN(10w— power wide．area net、Ⅳork，

低功耗广域网 )，比的如NB．IoT(nan．ow

band intemet of

物

网白皮 (2017)》指出： “工

物

网是

常

通

工

源的网

互

、数据互通和系互操

things，基于蜂的窄物

网

作，

制造原料的灵活配置、制造程的按需

网)、eMTC(增机器通信)、LoRa(基

的超距离无方案)。

于5G提出了需求各异的用景，目前5G

包括工境的通信概念，涵盖广泛

用，包括机器型通信、移物理系

行、制造工的合理化和制造境的快速适

于

技

界

，达到源的高效利用，从而构建服

型

的新工体系”【l J。日前，提高生效率、

系

的

已

能减排是我国制造

面

的主要略任，伴

网的展，智能制造将穿于企

的各个我国制造

网

随着工

生

物

和智能上厂，些将会使工

自

化界

益

，

的

展

来

布

machine

tVpe

匪浅川。同，mMTC(massive

深刻的革。2017年1月由工和信息化部

communication，大模机器通信)是ITU— R

的《物网的十三五划(2016— 2020年)》提

出，建制造国、网国，推

性改革，以CPS(cybe卜physical

(ITU— Radio Communications Sector，

国

信

供

构

盟无

通信

景之一，海量的无

网无

从信息的角度看，决定通信

个因素：一是的信道特征，二是

信噪比。从信道特征来看，工

境与通信的境存在大的差

有煤炭厂、厂、机械厂、木材厂、

服装厂等，不同的制造和生不同的品，

准化

)确定的5G三大主要

用

物

网的研

和

用

system，信息物

代表的物网智能信息技将在制造

智能化、网化、服化等型升方面

重要作用口J。由此可，制造

网的重要域。

理系

)

必将有效地支撑工

物

技

的

41。

效率有两

路的

已

成工物

用

景中的

播

无

通信技是T

网的施一般包括4个段：一是

随地采集工数据，二是

物

网

展的重要基

无

播

，

，工

物

工

利用智能感知技

随

通

云

通信网将采集的数据

算、大数据等技

出去，三是利用

些材料吸收和反射能力有很大差异，其信道

播特征(包括多径分量、路径耗等)均表

些数据行深度挖掘

不

和利用，四是基于信息管理、智能端和平台集

同；此外，工

属障碍物会

景中存在的机床、机械臂等金

耗造成影响；金属

成等技

通信技

信网

，

的

接

工

的智能化改造⋯ 。正是

展保了第二段的行，通

、控制器、人机界面、

网生

定安全运行的

波

利

在

而

波

播巾会形成

的

面反射和散射，从

控

生更多

度

大的多径分量；工

自

化中

系

以及企管理系，是工

物

系

的机械臂

、机器人运

信道同具有特性。从

通信中信噪比的定量使用中，

移

等运因素会

中的信息通道，是生

系

无

路信噪比

重要基。而在工通信网中，无通信是其

来看，在常

无

万方数据

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