物联网与现代通信3Word格式文档下载.docx
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第一章绪论
1物联网概念
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。
其英文名称是“TheInternetofthings”。
由此，顾名思义，“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，进行信息交换和通信。
因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、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，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
2物联网发展的现状及进展
我国发展物联网技术起步较早，目前在标准和技术等方面也具有一定优势。
《国家中长期科学与技术发展规划（2006—2020年）》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将“传感网”列入重点研究领域。
中科院先后投入了数亿资金用于标准制定、技术开发等工作。
目前，我们物联网标准体系已经形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案也已经被采纳，这说明我国在传感领域走在世界前列，正在与德国、美国、英国等一起成为“物联网”国际标准制度的主导国。
在美国，奥巴马期望利用“智慧地球”来刺激经济，把美国经济带出低谷。
其“智慧地球”的核心是指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，它是新一代IL技术充分运用在各行各业中，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“云计算机”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=智慧地球”。
在此基础上，人类可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“智慧地球”。
作为新一轮IT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。
在日本，政府出台了数字日本创新项目CT鸠山计划行动大纲，发挥政府引导示范与企业研发推广的合力，启动了物联网的应用。
第二章物联网与现代通信的关系
物联网是指通信传感设备，按照约定的协议把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位跟踪和管理的一种网络，它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。
这是2010年《政府工作报告》的定义。
通信是物联网的基础之一；
物联网是搭建在通信基础之上的应用；
现代通信技术为物联网建设提供更先进的通信技术。
第三章物联网通信的核心技术
物联网核心技术之感知层：
传感器技术、射频识别技术、二维码技术、机电系统核心技术之感知层：
传感器技术、射频识别技术、二维码技术、微机电系统。
1.传感器技术
传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大技术。
从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。
微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。
2.射频识别（RFID）技术射频识别（射频识别）
射频识别（Radio
Frequency
Identification，简称RFID）是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。
在国内，RFID已经在身份证、电子收费系统和物流管理等领域有了广泛应用。
RFID技术市场应用成熟，标签成本低廉，但RFID一般不具备数据采集功能，多用来进行物品的甄别和属性的存储，且在金属和液体环境下应用受限，RFID技术属于物联网的信息采集层技术。
3.微机电系统（MEMS）
微机电系统是指利用大规模集成电路制造工艺，经过微米级加工，得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。
MEMS
技术属于物联网的信息采集层技术。
4.GPS技术
GPS技术又称为全球定位系统，是具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
GPS作为移动感知技术，是物联网延伸到移动物体采集移动物体信息的重要技术，更是物流智能化、智能交通的重要技术。
物联网核心技术之信息汇聚层：
传感网自组网技术、核心技术之信息汇聚层：
传感网自组网技术、局域网技术及广域网技术
1.无线传感器网络（WSN）技术
无线传感器网络（Wireless
Sensor
Network,简称WSN）的基本功能是将一系列空间分散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接，从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并根据这些信息进行相应
的分析和处理。
WSN技术贯穿物联网的三个层面，是结合了计算、通信、传感器三项技术的一门新兴技术，具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的优势，且对物
联网其他产业具有显著带动作用。
2.Wi-Fi
Wi-Fi（Wireless
Fidelity,无线保真技术）是一种基于接入点（Access
Point）的无线网络结构，目前已有一定规模的布设，在部分应用中与传感器相结合。
Wi-Fi技术属于物联网的信息汇总层技术。
3.GPRS
GPRS（General
Packet
Radio
Service,通用分组无线服务）是一种基于GSM移动通信网络的数据服务技术。
GPRS技术可以充分利用现有GSM网络，目前在很多领域有广泛应用，在物联网领域也有部分应用。
GPRS技术属于物联网的信息汇总层技术。
物联网核心技术之传输层：
通信网、互联网、网络、网络、广电网络、核心技术之传输层：
通信网、互联网、3G
网络、GPRS
网络、广电网络、NGB
输层
1.通信网
通信网是一种使用交换设备、传输设备，将地理上分散用户终端设备互连起来实现通信
和信息交换的系统。
通信最基本的形式是在点与点之间建立通信系统，但这不能称为通信网，
只有将许多的通信系统（传输系统）通过交换系统按一定拓扑结构组合在一起才能称之为通信。
也就是说，有了交换系统才能使某一地区内任意两个终端用户相互接续，才能组成通信网。
2.3G网络
3G是英文the
3rd
Generation的缩写，指第三代移动通信技术。
相对第一代模拟制式手
机（1G）和第二代GSM、CDMA等数字手机，第三代手机（3G）是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。
3.GPRS网络
这是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。
通俗的讲，GPRS是一项高速数据处理的科技，方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。
虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术，但是它在许多方面都
具有显著的优势。
4.广电网络
广电网通常是各地有线电视网络公司（台）负责运营的，通过HFC（光纤+同轴电缆混合网）网向用户提供宽带服务及电视服务网络，宽带可通过CableModem连接到计算机，理
论到户最高速率38M，实际速度要视网络情况而定。
5.NGB广域网络
中国下一代广播电视网（NGB）是以有线电视数字化和移动多媒体广播（CMMB）的成果为基础，以自主创新的“高性能带宽信息网”核心技术为支撑，构建适合我国国情的、三网融合的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。
物联网接口、客户管理、核心技术之运营层：
专家系统、云计算、核心技术之运营层：
专家系统、云计算、API
接口、客户管理、GIS、ERP
1.企业资源计划（ERP）企业资源计划（企业资源计划）
ERP是指建立在信息技术基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决
策运行手段的管理平台。
ERP
技术属于物联网的信息处理层技术。
2.专家系统（Exper
System）专家系统（专家系统）
专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验，能够利用人类专家的知识
和经验来处理该领域问题的智能计算机程序系统。
属于信息处理层技术。
3.云计算
云计算概念间由Google提出的，这是一个美丽的网络应用模式，是指IT基础设施的交付和使用，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源。
第四章物联网对当前和下一代网络的影响
互联网的更新换代是一个渐进的过程。
虽然学术界对于下一代互联网还没有统一定义，但对其主要特征已达成如下共识：
更大：
采用ＩＰｖ６协议，使下一代互联网具有非常巨大的地址空间，网络规模将更大，接入网络的终端种类和数量更多，网络应用更广泛；
更快：
１００Ｍ字节／秒以上的端到端高性能通信；
更安全：
可进行网络对象识别、身份认证和访问授权，具有数据加密和完整性，实现一个可信任的网络；
更及时：
提供组播服务，进行服务质量控制，可开发大规模实时交互应用；
更方便：
无处不在的移动和无线通信应用；
更可管理：
有序的管理、有效的运营、及时的维护；
更有效：
有盈利模式，可创造重大社会效益和经济效益。
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、环境监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。
物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，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，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。
毫无疑问，如果“物联网”时代来临，人们的日常生活将发生翻天覆地的变化。
然而，不谈什么隐私权和辐射问题，单把所有物品都植入识别芯片这一点现在看来还不太现实。
人们正走向“物联网”时代，但这个过程可能需要很长的时间。
应用案例
一：
物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用
系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。
而就在不久之前，上海世博会也与中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心签下订单，购买防入侵微纳传感网1500万元产品。
二：
ZigBee路灯控制系统点亮济南园博园
ZigBee无线路灯照明节能环保技术的应用是此次园博园中的一大亮点。
园区所有的功能性照明都采用了ZigBee无线技术达成的无线路灯控制。
三：
智能交通系统（ITS）
是利用现代信息技术为核心，利用先进的通讯、计算机、自动控制、传感器技术，实现对交通的实时控制与指挥管理。
交通信息采集被认为是ITS的关键子系统，是发展ITS的基础，成为交通智能化的前提。
无论是交通控制还是交通违章管理系统，都涉及交通动态信息的采集，交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务。
四：
首家高铁物联网技术应用中心在苏州投用
我国首家高铁物联网技术应用中心2010年6月18日在苏州科技城投用，该中心将为高铁物联网产业发展提供科技支撑。
高铁物联网作为物联网产业中投资规模最大、市场前景最好的产业之一，正在改变人类的生产和生活方式。
据中心工作人员介绍，以往购票、检票的单调方式，将在这里升级为人性化、多样化的新体验。
刷卡购票、手机购票、电话购票等新技术的集成使用，让旅客可以摆脱拥挤的车站购票；
与地铁类似的检票方式，则可实现持有不同票据旅客的快速通行。
清华易程公司工作人员表示，为应对中国巨大的铁路客运量，该中心研发了目前世界上最大的票务系统，每年可处理30亿人次，而目前全球在用系统的最大极限是5亿人次。
五：
国家电网首座220千伏智能变电站
2011年1月3日，国家电网首座220千伏智能变电站――无锡市惠山区西泾变电站日前投入运行，并通过物联网技术建立传感测控网络，实现了真正意义上的“无人值守和巡检”。
西泾变电站利用物联网技术，建立传感测控网络，将传统意义上的变电设备“活化”，实现自我感知、判别和决策，从而完成自动控制。
完全达到了智能变电站建设的前期预想，设计和建设水平全国领先。
物联网描绘的是充满智能化的世界：
当司机出现误操作的时候汽车会自动报警；
下雨时，窗户会自动关闭；
衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等。
美国权威资讯机构Forrester预测，到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30：
1.有研究机构预计10年内物联网就可能大规模普及，这一技术将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场，其产业要比互联网大30倍。
因此，物联网将是继互联网之后又一次给社会、经济各方面带来跨越式发展得技术变革，已引起了各国各领域的密切关注和研究。
然而，物联网研究和开发的机遇更是挑战。
联网的发展需要一个宽松的环境以及产业链的共同努力，这样才能实现上下游产业及跨产业的联动，形成产业的联盟，带动整个产业链，共同推动物联网发展。
这就要求我们能够从深层次发现和解决物联网中的关键理论问题、攻克技术难点及将物联网研究和开发的成果应用与实际，则我们就可以再物联网研究和开发的挑战中获得发展得机遇。
否则，我们只会在物联网研究和开发上浪费时间和资源，又一次错过了在科学和技术领域发展的机遇。
以上阐述了物联网的定义、起源和发展，重点介绍了其研究的关键技术和相关应用，并对物联网对下代网络作了一个比较详尽得综述。
我们金额以预见，物联网是一个朝阳产业，而且已经在某些领域实施应用，显示了它在方便人们生活，提高工作效率的巨大优势。
各国都要积极应对挑战，把握这个机遇。
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