“光物联”体系架构上,其与物联网的整体体系架构相类似,也可相应的分为五层,分别包括技术支撑层、感知层、传输层、平台层以及应用层。其中,技术支撑层是指光物联体系中所涉及到一些关键性、支撑性技术,如感知技术、组网技术、信息处理及安全技术等;感知层是指主要以光纤传感器、CCD/CMOS、激光扫描等感知器件作为信息感知的手段,实现对信息的采集;传输层主要指依靠光纤网络和无线网络相结合的方式,实现信息的传输;平台层的主要功能是依靠软件系统、计算中心、管理中心、信息中心等软硬设施的建设,为各类应用提供综合性的运营和支撑平台;应用层是指光物联技术在不同行业中的应用,除了涉及到的一些关键硬件外,如设备、终端等,还包括在这些行业运用光物联技术过程中所衍生出的一些新型服务业。
图3 光物联体系架构图
“光物联”作为物联产业的重要组成部分,与以无线传输为手段的无线物联网相比,有着明显的优势,同时由于其部分技术的不成熟性,目前在应用中尚存一定的劣势。
表1 “光物联”技术优劣势比较
光物联前景广阔
目前,我国物联网发展与全球同处于起步阶段,初步具备了一定的技术、产业和应用基础,呈现出良好的发展态势。作为物联网的重要细分领域,通过光的原理和特点实现物物相联的“光物联”正在成为物联网产业发展的热点领域。
光感知技术多样、功能丰富,逐渐成为物联网感知热点:光感知技术包括光纤传感、CCD/CMOS、激光扫描、遥感等技术。光感知技术是物联网感知层的重要内容。随着物联网建设在全国大范围推开,光感知技术也将在更大范围内获得发展,更大程度提升社会生产效率和生活品质。另外,光纤传感器以其抗干扰性强、灵敏度高的特点成为检测外界环境参数的重要载体。同时,光纤本身具有信息传输的功能,将感知和传输结合起来使得光纤传感技术在长距离线路上的应用具有先天优势。
光通信传输效率高、承载能力大,逐渐成为物联网传输热点:在传输层,光纤通信拥有巨大的容量、很高的带宽和极小的损耗。目前市场应用仍然以40Gbit/s为主,随着用户需求的提高,单波道通信容量将从40Gbit/s逐渐升级为1000Gbit/s。主流商用FTTH技术仍然集中在EPON、GEPON和GPON,具备灵活带宽调配能力和新业务接入能力的自动交换光网络(ASON)也受到企业和政府的高度重视。随着光纤放大器和波分复用技术的迅速发展,光纤通信的通信距离和通信容量得到迅速拓展。光纤通信技术能够有效适应海量的数据集合和泛在的网络要求,实现物联网应用的拓展。以光纤网络为基础的光通信,可以为社会低成本、高效率的信息化发展提供有力支撑,是未来的发展趋势,也将成为物联网传输层的热点技术。
光物联应用形式多、发展潜力大,逐渐成为物联网产业发展的热点:在光感知领域,光纤传感器正在逐步从实验室走向商业化,其应用几乎涉及国民经济和国防军事等所有重要领域,尤其可以安全有效地应用于各种恶劣环境中。CMOS将在移动通信、数码相机、摄像机、游戏机等领域实现大幅增长。激光技术领域,一方面产品的投入产出比和技术基础的优化作用愈发明显,融合在产品与服务中的技术含量越来越高;另一方面激光技术与众多学科相结合,更加贴近人们的日常生活。