物联网发展与3G应用Word格式文档下载.docx

物联网发展与3G应用Word格式文档下载.docx

《物联网发展与3G应用Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物联网发展与3G应用Word格式文档下载.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

毕业设计（论文）任务书

学生姓名李豪

专业通信工程

申请学位级别工学学士

指导教师单位二系二教

指导教师姓名郭虹

技术职务讲师

课题名称

《物联网发展及其在3G时代的应用》

其他指导老师姓名、单位

课题主要任务与要求：

了解物联网的起源、发展和相关技术以及在3G时代的应用，提出自己对物联网发展和应用前景的认识，撰写毕业论文，完成毕业答辩。

备注

系（或教研室）审批意见：

学院训练部审批意见：

摘要

在互联网飞速发展的时代，物联网应运而生，这不仅仅是名称的改变，更是让世界愈加精彩的基石。

本文介绍了物联网的起源与发展，特性及移动网络下前景等相关知识。

物联网是在互联网的基础上，利用RFID、无线通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”。

在这个网络中，物品（商品）能够彼此进行交流，而无需人的干预。

物联网的发展，使得某些领域充满了智能化，为人们的工作与生活提供了便利，物联网的广泛应用，使其技术更加纯熟，使用更为普遍。

现在的我国3G发展势头迅猛，各大运营商都在以物联网作为以后3G业务的重要增长点并开展了身份相关业务，消息汇聚类业务，协同感知类业务，泛在服务等应用。

本论文参阅与总结了近年来物联网及其相关技术的有关资料，对于物联网的一些特性与发展方向进行了探讨，同时也探索了在3G时代物联网更加广泛的应用领域和面临的挑战。

关键词：

传感，RFID技术，3G，物联网

Abstract

IntheerawiththerapiddevelopmentofInternettoday,theInternetofThingshasemerged.Thisisnotonlythechangeofnamewithinternet,butalsothefoundationstonewhichenrichestheworldtobemoreexcellent.Thisthesisintroducestheorigin，developmentandcharacterofInternetofThings,aswellastherelevantknowledgeofitsprospectbeyondthemobilenetwork.

BasedontheInternet,theInternetofThingsiscomprisedutilizingthetechnologiesofRFID,wirelesscommunications.Itaimsatconstructan‘Internet’whichcoversalltheelementsinthewholeworld.Inthis‘Internet’,goodscancommunicatewitheachotherwithouttheinterferenceofhumanbeings.

TheappearanceofInternetofThingsmakessomescopesintelligentzed,whichalsosuppliestheeverydaylifeofpeoplewithconvenience.ThewideapplicationofInternetofThingsmakesthesekindsofscopesmoretechnicalandmorecommon.

Nowadays,thedevelopmentof3Ghasastrongimpetusinchina.AllthebigoperatorschoosetheInternetofThingsasanimportantgrowthpointfor3Gbusinessesinthefuture.Forthisreason,theyestablishedIDrelatedbusiness,informationcollectedbusiness,coordinationperceptionbusiness,theapplicationofubiquitousserviceandsoon.

ThispapersummarizesrecentreferenceandtheInternetofThingsandtheirrelatedtechnologiesthatrelevantnetworkforcontentnetworkingdata,somecharacteristicsanddevelopmenttrendarediscussed,alsoexplorestheapplicationfieldandchallengeitmayfacewhentheInternetofThingsbecomemorewidespreadinthetimeof3G.

Keywords:

sensing,RFIDtechnology,3Gnetwork,InternetofThings

目录

摘要I

AbstractII

第一章物联网的起源及定义1

1.1课题的目的和意义1

1.2物联网的提出1

1.3物联网的定义3

第二章物联网的相关技术5

2.1RFID技术5

2.2传感器与传感节点技术6

2.3网络和通信技术6

第三章物联网的发展8

3.1国际物联网的发展——全球性8

3.2中国物联网的发展——具体化10

3.2.1江苏省政府与中国移动共同推进TD和传感网基地建设11

3.2.2中国传感网标准工作组成立12

3.2.3无锡市与北京邮电大学就传感网技术签署合作协议12

3.2.4我国已初步形成传感网标准体系12

第四章物联网的综合特性13

4.1物联网的特点13

4.1.1物联网的智能性13

4.1.2物联网的广泛性13

4.1.3物联网的创新性14

4.2物联网的实现条件及要求14

4.2.1物联网的实现条件14

4.2.2物联网的实现要求15

第五章物联网在3G时代的应用及挑战17

5.1物联网在3G时代的应用17

5.2物联网发展对3G网络形成新的挑战18

第六章结论与展望21

参考文献22

致谢23

第一章物联网的起源及定义

1.1课题的目的和意义

物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

从字面上看，物联网就是物和物的互联，它的意义不大，比如把这杯水同人联在一起，无多大意义。

但是，如果通过感知告诉人这杯水的水温、矿物质含量、是否有毒等，就非常有用。

换言之，物物互联的精髓是感知。

感知包括传感器的信号采集、协同处理、智能组网，甚至信息服务，以达到控制、指挥的目的，否则就没有意义。

物联网就是“物物相连的互联网”。

这有两层意思：

第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；

第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。

物联网将广泛应用于交通、家居、环保、政务、安保、消防、电网、食品安全和国防等各个行业和生活的各个方面。

物联网给人类社会带来的深刻的影响和变革，可能要远远大于互联网。

本文从物联网的起源发展入手，对物联网的相关技术、特性及在3G时代相关应用进行了较为深入的研究。

1.2物联网的提出

“物联网”的概念早在1999年就已经提出，它最初的定义很简单：

把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。

后来流传一种说法是：

物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”网络。

“物联网”立刻成为业界的一个热门概念，甚至与之相关的几家上市公司股票都涨停了。

“物联网”被业界称为继互联网和移动通信之后的万亿级通信产业，移动、电信、联通都在本次通信展中展示了“物联网”概念产品与服务，虽然行业为这个概念沸腾了，但这个概念并不是新概念，2005年就提出来了，当时并没有引起业界的重视，随着3G无线网络的建设，带宽资源突然丰富起来，大家都在找好的应用，这个时机“物联网”再次出现，就恰到好处。

在2005年突尼斯举行的“信息社会全球峰会”上，联合国组织专门机构成员之一的国际电信联盟（ITU：

TheInternationalTelecommunicationUnion）就全球电信网络和服务的相关议题又发表了名为“物的互联网”的年终报告。

详细叙述了迅速发展壮大的互联网技术对全世界的企业和个体产生的史无前例的影响，它包含了近年来涌现的关键性技术、市场发展机遇和政策含义等等。

直到今年年初美国总统奥巴马就职后在和工商领袖举行的圆桌会议上也对包括物联网在内的智慧型基础设施给予积极回应，将“新能源”和“物联网”列为振兴经济的两大武器，这才使“物联网”概念又一次走入大家的视野。

物联网不是一夜间诞生的，但它引起全球广泛关注是在2009年初。

当时，美国总统奥巴马就职后不久，对IBM提出的“智慧地球”（建议政府投资新一代的智慧型基础设施）概念给予积极回应，并上升至美国国家战略。

由此引发了世界各国对物联网的追捧。

“传感网”的重要性得到学术界肯定。

当时，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。

不过，“传感网”概念的正式发布还得推后到2005年。

这一年，国际电信联盟（ITU）在信息社会世界峰会上发布了《互联网报告2005：

物联网》，正式提出“物联网”概念。

报告指出，无所不在的物联网通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网进行主动交换。

和其他新兴产业的成长过程一样，物联网从诞生到成熟将经历四个阶段：

第一个为朦胧阶段（2000年前后）。

这个时期为事物发展的最初期，只有一个雏形和长远的发展目标，更多的是设想和幻想。

第二个为成长阶段（2010年前后）。

技术研发是这个阶段的重要内容。

目前世界各国正处这个阶段，美国、欧盟等国家都在投入巨资深入研究探索物联网技术。

据悉，我国已经规划2020年之前投入3.86万亿元资金用于物联网研发。

第三个为过渡阶段（2020年前后）。

科学实验是这个阶段的重要内容。

这是物联网从理论走向实践最重要的一个阶段，届时物联网将在一定范围内进行检测和试点，实验中大量数据的分析处理以及技术的改进，将耗费人们较多的时间和较大的精力。

物联网商用将初见规模和效益。

第四个为成熟阶段（2020年之后）。

物联网将在这个阶段全面推广和应用。

这也是投入资金最大和效益最显著的时期。

这个时期，物联网覆盖了整个社会，成为世界经济新的增长点。

1.3物联网的定义

所谓“物联网”（InternetofThings），指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。

其目的，是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。

“物联网”涉及的行业包括物流、道路、交通、医疗、能源、家用电器监控等等。

物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”。

在这个网络中，物品（商品）能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。

其实质是利用射频自动识别（RFID）技术，通过计算机互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。

而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。

在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。

“物联网（InternetofThings）”是一个理念，指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的个巨大网络，其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。

“物联网”是利用无所不在的网络技术（有线的、无线的）建立起来的，其中非常重要的技术是RFID电子标签技术。

它是以简单RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑的一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的，比Internet更为庞大的网络物联网成为RFID技术发展的趋势。

在这个网络中，系统可以自动地、实时地对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。

王建宙阐述了物联网的三个特点：

第一个是全面展示，也就是利用RFID、传感器、二维码，甚至其他的各种机器，能够随时即时采集物体动态；

第二个特性是可靠的传送，感知的信息是需要传送出去的，通过网络将感知的各种信息进行实时传送，现在无处不在的无线网络已经覆盖了各个地方，在这种情况下，感知信息的传送变得非常现实；

第三是智能处理，利用云计算等技术及时对海量信息进行处理，真正达到了人与人的沟通和物与物的沟通。

物联网又称“传感网”，是指将各种信息传感设备，比如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。

其目的是让所有的物品都能够远程感知和控制，并与现有的网络连接在一起，形成一个更加智慧的生产生活体系。

“传感网”在国际上通称“物联网”（InternetofThings）,即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理；

是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域。

“传感网”是多学科高度交叉的前沿研究领域，综合了传感器、嵌入式计算、网络及通信、分布式信息处理等技术。

传感网络利用大量的微型传感计算节点通过自组织网络以协作方式进行实时监测、感知和采集各类环境或监测对象的信息，以一种“无处不在的计算”的新型计算模式，成为连接物理世界、数字虚拟世界和人类社无线传感器网络在环境监测、资源监测、灾害污染监测、公共安全和国防、智能交通等各个领域都有广泛的潜在应用前景，也是国际信息领域的研究热点和竞争焦点。

传感网，是将各种信息传感设备与互联网结合形成一个巨大网络。

使所有物品与网络连接，方便识别和管理。

物联网遍及智能交通、公共安全等领域，是继计算机、互联网与移动通信网之后世界信息产业的第三次浪潮。

第二章物联网的相关技术

2.1RFID技术

射频识别（RFID）技术是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别对象并获取相关数据。

RFID为物体贴上电子标签，实现高效灵活管理，是物联网最关键的一个技术。

典型的RFID系统由电子标签、读写器和信息处理系统组成。

当带有电子标签的物品通过特定的信息读写器时。

标签被读写器激活并通过无线电波将标签中携带的信息传送到读写器以及信息处理系统，完成信息的自动采集工作。

信息处理系统根据需求承担相应的信息控制和处理工作。

RFID的工作原理如图2.1所示。

图2.1RFID的工作原理

2.2传感器与传感节点技术

传感器是指能感知预定的被测指标并按照一定的规律转换成可用信号的器件和装置，通常由敏感元件和转换元件组成。

传感器主要负责物联网信息的采集，现对现实世界的感知，是物联网服务和应用的基础。

物联网中的传感器节点由数据采集、数据处理、数据传输和电源构成。

节点具有感知能力、计算能力和通信能力，也就是在传统传感器基础上，增加了协同、计算、通信功能，构成了传感器节点。

但是由于传感器的类型多样，而不同传感器所提供的信息接口存在巨大差异，所以这也是对物联网终端规模化的最大挑战。

此外．智能化是传感器的重要发展趋势之一，嵌入式智能技术是实现传感器的重要发展趋势之一，也是实现传感器智能化的重要手段，其特点是将硬件和软件相结合．嵌入式微处理器的低耗、体积小、集成度高和嵌入式软件的高效率、高可靠性等优点，同时结合人工智能技术，推动物联网中智能环境的实现。

2.3网络和通信技术

按照国际电信联盟（ITU：

TheInternationalTelecommunicationUnion）物联网研究组的研究结论，物联网的核心技术主要是普适网络、下一代网络和普适计算。

其中，普适网络和普适计算分别表示无处不在的、普遍存在的网络和计算；

而下一代网络，则是可以在任何时间、任何地点，互连任何物品，提供多种形式信息访问和信息管理的网络。

其中下一代网中”互连任何物品”的定义是国际电信联盟（ITU：

TheInternationalTelecommunicationUnion）物联网研究组对下一代网定义的扩展．这也是对下一代网发展趋势的高度概括。

从现在已经成为现实的多种装置的互连网络，例如手机互连、移动装置互连、汽车互连、传感器互连等等，都揭示了下一代网在“互连任何物品”方面的发展趋势。

第三章物联网的发展

在物联网时代,动植物、机器和物品也能“说话”和“沟通”，为我们带来更惬意的生活。

其实，早在几年前本刊就曾描绘过物联网时代的幸福生活，但是由于技术的限制，当时物联网还仅仅停留在概念阶段。

现在，随着相关技术的发展和产品价格的降低，物联网时代已经离我们越来越近。

据专家预测，1O年内物联网就可能大规模普及。

物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。

专家预计，这一技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场。

因此，国内外都抓紧了在此领域的部署、研发和应用。

3.1国际物联网的发展——全球性

在美国，奥巴马就职后提出了“智慧地球”的概念。

其雏形是IBM公司对21世纪后社会变化、科技发展、市场实践和全球面临的重大问题进行总结和分析后得出的结论。

其核心是以一种更智慧的方法，利用新一代信息通信技术来改变政府、公司和人们相互交互的方式，以便提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度。

通俗地讲，它是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，即把感应器嵌入和装备到全球每个角落的电网、铁路、桥梁、隧道、公路等各种物体中，并且被普遍连接，形成所谓“物联网”，而后通过超级计算机和“云计算”将“物联网”整合起来，人类能以更加精细和动态的方式管理生产和生活，从而达到全球“智慧”状态，最终形成“互联网+物联网=智慧的地球。

概念的提出只是第一步，IBM真正的意图是推出各种“智慧”解决方案，包括智慧能源系统、智慧金融和保险系统、智慧交通系统等。

在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，极大地提高资源利用率和生产力水平，应对经济危机、能源危机、环境恶化，从而打造一个“智慧的地球”。

世界主要发达国家的物联网战略或计划如图3.1所示

图3.1世界主要发达国家的物联网战略或计划

目前正值全球性的金融危机,“智慧地球”对于全球经济复苏的意义显得格外引人关注。

作为新一轮技术革命，“智慧地球”上升为美国的国家战略，被认为是挽救危机、振兴经济、确立竞争优势的关键战略。

奥巴马期望利用“智慧的地球”来刺激经济复苏，把美国经济带出低谷。

同样被他们认为是挽救危机、振兴经济、确立竞争优势的关键战略。

在欧洲，2009年6月l8日，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了《欧盟物联网行动计划》（InternetofThings-AnactionplanforEurope），其目的为希望欧洲通过构建新型物联网管理框架来引领世界“物联网”发展。

作为“物联网”应用的重要部分，M2M（机到机的应用）业务已受到运营商的广泛关注。

一些优秀的国外运营商已开始就其长远发展，确立了明确的战略方向，如法国电信专注医疗、Docomo关注M2M协议。

欧洲的运营商们也加强了M2M市场的部署。

0range看好车队管理市场；

Telenor与设备商合作，推出完整解决方案IT—Mobile与设备商合作开发解决方案，沃达丰推出M2M全球服务平台。

3.2中国物联网的发展——具体化

我国早在1999年就启动了传感网研究，与计算机、互联网产业的后发不同，在物联网方面我国具有同发优势，是国际标准制定的主导国之一，更是世界上少数能实现产业化的国家之一，已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。

而且我国的无线通信网已经覆盖了城乡，安置在动物、植物、机器和物品上的电子标签产生的数字信号，可随时随地通过无处不在的无线网络传送出去。

有人担心，物联网时代在给我们的生活带来美好改变的同时，会带来隐私被侵犯等新问题。

例如，当人们在超市使用手机钱包的时候，个人消费习惯等信息会被商家所掌握利用，个人的生活也很容易遭到监视。

但我们相信，尽管可能存在这样那样的问题，在人类懒惰天性的推动下，物联网时代的到来是不可逆转的。

科学家已经在着手寻找隐私等问题的解决方法，而且退一步说，任何一项改变人类生活的技术都会同时引入问题。

举个简单例子：

尽管存在辐射可能导致脑瘤的传闻，但是我们能忍受没有手机的生活吗？

为了不再忍受，让我们向物联网时代张开臂膀吧。

“物联网”的运用广泛，例如在家电上这种条形码、电子射频技