近年來,隨著傳感器網絡、射頻識別、云計算、移動互聯等關鍵技術的快速發(fā)展,物聯網作為推動產業(yè)升級、邁向信息社會的“發(fā)動機”,受到世界各國的高度重視,它將推動信息產業(yè)進入第三次浪潮。由于物聯網應用范圍廣,而當前頻譜大部分已被授權給固定用途,因此,解決物聯網應用中的頻譜資源緊缺問題是當前物聯網發(fā)展面臨的重要問題。
認知物聯網可以看作是“認知無線電傳感器節(jié)點的分布式網絡”,它通過在物聯網中實現認知無線電技術,可以有效地解決物聯網面臨的頻譜資源緊張等問題。認知無線電作為一種更智能的頻譜共享技術,能夠依靠人工智能的支持,感知無線通信環(huán)境,根據一定的學習和決策算法,實時自適應地改變系統(tǒng)工作參數,動態(tài)的檢測和有效地利用空閑頻譜,理論上允許在時間、頻率以及空間上進行多維的頻譜復用,在實現認知物聯網中發(fā)揮著重要作用。
在認知物聯網中,認知用戶所使用的認知無線電技術必須能夠對特定頻譜范圍進行掃描,且智能地確定哪些頻段可用于數據傳輸,該過程稱為頻譜感知。對于認知物聯網來說,實現可靠的頻譜感知是一項富有挑戰(zhàn)性的任務。如何認知和重新配置獲得最好的可用頻譜,如何與法定的授權用戶共享頻譜而不對其產生干擾?通過頻譜感知和動態(tài)頻譜分配,物聯網節(jié)點可以根據環(huán)境變化改變傳送端參數,從而提高頻譜利用率。
在頻譜感知的基礎上,認知物聯網可根據網絡的頻譜需求來動態(tài)分配頻譜,使得各個無線接入網絡協(xié)商分配頻譜資源,通過和周圍環(huán)境交互,并根據交互得到的信息進一步采取恰當的操作行為,從而實現頻譜資源的最佳利用以及系統(tǒng)收益最大化的目標。
隨著物聯網應用越來越廣泛,基于認知無線電技術的物聯網頻譜感知和動態(tài)頻譜分將具有廣闊的應用前景。