物联网体系结构及关键技术研究毕业设计论文.docx

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物联网体系结构及关键技术研究毕业设计论文

毕业设计（论文）

设计（论文）题目：

物联网体系结构及关键技术研究

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目物联网体系结构及关键技术研究

教师单位重庆邮电大学光电学院下任务日期_2012_年_5___月___3_日

主

要

研

究

内

容

、

方

法

和

要

求

互联网技术和应用取得巨大的突破，近些年随着全球信息技术革命的深入和3G网络的建设，“物联网”技术受到了广泛的关注，更是引起了国内学术界、工业界和新闻媒体的高度重视。

“物联网”被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。

物联网作为一个全新的网络模式，其核心性能因素以及网络动态行为对着写因素的影响都是未知的。

需要深入研究针对信息和服务的主动测量的协作框架以认识网络动态行为规律的基础上，研究物联网中适应变化网络快速数据转发的路由策略与数据转移模式。

进

度

计

划

第四周：

充分调研，完成开题报告。

第五周—第八周：

查阅文献，了解物联网的一些基本情况。

第九周—第十二周：

初步掌握物联网的原理，认真分析物联网关键技术。

第十三周—第十四周：

完成初稿。

第十五周：

修改论文

主

要

参

考

文

献

[1]马华东．物联网体系结构基础研究［R］．北京：

北京邮电大学，2019．

[2]沈苏彬，宗平，毛燕琴等．物联网的体系结构与相关技术研究［J］．南京：

南京邮电大学学报，2009，29（6）：

1—11

[3]刘化君．物联网体系结构研究［J］．中国新通信，2010．5．

[4]邹生，何新华．物流信息化与物联网建设［M］．北京：

电子工业出版社，2010．

指导教师签字：

年月日

教研室主任签字：

年月日

备注：

此任务书由指导教师填写，并于毕业设计（论文）开始前下达给学生。

摘要

过去10年间，互联网技术和应用取得巨大的突破，近些年随着全球信息技术革命的深入和3G网络的建设，“物联网”技术受到了广泛的关注，更是引起了国内学术界、工业界和新闻媒体的高度重视。

“物联网”被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。

美国权威咨询机构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比１，因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。

本文介绍了物联网的相关概念、原理以及物联网的核心技术。

当前“物联网”的定义、国内在原理、体系结构和系统模型等方面还存在许多值得探讨的问题，但从“物联网”本质上看，“物联网”是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用，使人与物智慧对话，创造一个智慧的世界。

通过对现有“物联网”技术文献和应用实例的分析，来探讨“物联网”体系机构和关键技术的研究进行了阐述;分析实现物联网的五大核心技术,包括传感器、信息汇聚、通信、运营和应用技术。

最后，展望了物联网技术的前景以及对人类的生活、工业发展、科技进步的促进作用。

【关键词】物联网传感技术射频识别技术RFID技术互联网

ABSTRACT

Inthepast10years,thetechnologyandapplicationoftheInternethavebeengotgreatachievements.TheInternetofthingsispaidwidelyattentionwiththeglobalinformationtechnologyrevolutionandtheconstructionof3Ginrecentyears.AndDomesticscholars,Industry,andNewsmediaattachgreatimportancetoit.TheInternetofthingsisnamedthethirdrevolutionintheworldinformationindustryfollowingcomputerrevolutionandinternetrevolution.AmericanForrestersaid,Bytheyear2020,thenumberofthebusinessofthethingscontentcomparedwithpeopleofbusinesscommunicationwillreach30to1.Thereforeitwillhavehundredsofthousandsofcommunicationsbusiness.Atpresentthedefinition,inherentprinciple,constructionandsystemofitisworthtodiscussion.TheessenceofTheInternetofthingsisthatmoderninformationtechnologydevelopmenttoacertainextentemergenceofanapplicationandtechnologypromotionjailingriver,willallkindsofperceptiontechnology,modernnetworktechnologyandartificialintelligenceandautomationtechnologypolymerizationandintegratedapplication,makepeopleandthingswisdomdialogue,creatingaworldofwisdom.Istudythecontractureandthekeytechnologyofitthroughthearticlesabouttheinternetofthing.AndthepaperanalyzesfivebasicelementssuchasSensorandgatheringcommunicationandoperationandapplicationtechnology.

Thepaperexpoundsthedefinition,theoryandthekeytechnologyoftheinternetofthings.Intheend,Ianalyzeitsfunctioninourdailylife,industryandscience.

【Keywords】TheinternetofthingThetechnologyofsensorRadioFrequencyIdentificationRFIDInternet

前言

物联网是由各种现代科技设备组成的一个巨大网络。

1995年比尔盖茨在《未来之路》一书中提到物联网，到今天已经发展了17年。

随着计算机、互联网等各种硬件和软件的高速发展，利用传感、射频识别、RFID等技术，实现了一个物理空间与数字空间的无缝连接。

这个概念的产生是1999年在美国召开的移动计算机和网络国际会议由MITAuto-ID中心的Ashton教授在研究RFID时最早提出来的。

科技在发展，人类的需求也不断增加，需要一种智能、信息全面的“智慧地球”。

物联网也随之融入人们的生活当中并且不断完善，例如SIM卡发展，它的容量是不是应该从K到G呢？

对于物联网的应用和发展前景分析，在本文都会得到详细和比较完整的介绍。

由此可见，物联网正处于飞速发展的阶段。

因此加强技术攻关，更加完善物联网各个关键技术的及时更新，才能体现物联网对人们的需求。

预计物联网是继计算机、互联网和移动通信网之后的又一次信息浪潮。

有专家预测在未来10年内，物联网就可能大规模的普及进入人们的生活，这一项科技将会发展为上千万亿元规模的高科技市场。

第一章物联网系统概述

第一节物联网的发展历史及趋势

一、物联网的历史

1999年MITAuto-IDCenter提出物联网概念，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。

2004年日本总务省提出u-Japan构想中，希望在2010年将日本建设成一个“Anytime，Anywhere，Anything，Anyone”都可以上网的环境。

同年，韩国政府制定了u-Korea战略，韩国信通部发布的《数字时代的人本主义：

IT839战略》以具体呼应u-Korea。

2005年11月在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：

物联网》，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主动进行交换。

射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。

2008年11月IBM提出“智慧的地球”概念，即“互联网+物联网=智慧地球”，以此做为经济振兴战略。

如果在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业，而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。

2009年6月欧盟委员会提出针对物联网行动方案，方案明确表示在技术层面将给予大量资金支持，在政府管理层面将提出与现有法规相适应的网络监管方案2009年8月温家宝总理在无锡考察传感网产业发展时明确指示要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术，并且明确要求尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。

目前：

经国家标准化管理委员会批准，全国信息技术标准化技术委员会组建了传感器网络标准工作组，标准工作组现聚集了中国科学院、中国移动通信集团公司等国内传感网主要的技术研究和应用单位。

二、物联网的发展趋

全球通信网络在经历了几十年快速发展之后，已经可以基本满足人与人随时随地沟通的需要，而物与物、物与人的通信及上层应用这种物联网的基本发展需求正涌现出来。

随着物联网技术应用与产业发展的逐步深入，中国的物联网发展既具备了一些国际物联网发展的共性特征，也呈现出一些鲜明的中国特色和阶段特点。

一方面，以全国物联网领域的管理者、经营者、学者和其他相关人士提供政策研讨、形势分析、成就展示、学术争鸣、成果交流以及相互合作的平台，将继续为我国物联网产业化发展和应用管理提供咨询和决策依据。

另一方面，当前我国物联网产业的主要客户仍是政府及事业单位，还没有演变成市场普遍消费模式。

随着，地方政府、中国物联网（RFID、传感网、智能通讯）产业各大联盟和国内外企业、机构的鼎力支助，关于民众的应用示范将会逐步扩大。

根据《2010～2011年中国物联网发展年度报告》，2012年中国物联网将在以下几个方面有所进步。

一是物联网将会出现一系列的标准竞争。

在今年，一些地方宣布建设智慧城市的标准，各有各得标准，物联网涵盖范围极广，在制定标准时，各个参与方对标准的制定都有自己的想法，试图让参与方自己的想法能够主导上层标准的制定，并占取主动地位。

2012年将会出现一些所谓的标准。

二是物联产业向西部扩展，目前我国物流网产业集群已初步形成环渤海、长三角、珠三角以及中西部地区等四大区域集聚发展的总体产业空间格局。

2011下半年开始国内西部的陕西、兰州、四川、重庆也开始将物联网产业作为优先发展领域。

2012年将会有更多的西部城市开始加入物联网之中。

三是民众的应用进一步扩大。

当前我国物联网产业的主要客户仍是政府及事业单位，还没有演变成市场普遍消费模式。

随着，地方政府、中国物联网（RFID、传感网、智能通讯）产业各大联盟和国内外企业、机构的鼎力支助，关于民众的应用示范将会逐步扩大。

四是多层面的政策投入成为推动现阶段中国物联网产业发展的最强动力。

“智慧城市”建设是中国城市化推进到一定水平的必然产物，对目前刚刚起步的物联网产业发展意义重大。

国家倡导发展物联网产业，借以实现经济转型和工业化与信息化的融合，各地政府纷纷响应，高度重视物联网产业。

中国已有28个省市将物联网作为新兴产业发展重点之一，不少一二线城市在建设或筹建物联网产业园。

可以预见，2012年，物联网是国家及地方各级政府推进信息化工作的重点，政策支持力度继续加大。

五是物联网产业链逐步形成，物联网应用领域逐渐明朗。

经过业界的共同努力，国内物联网产业链和产业体系逐渐形成，产业规模快速增长。

安防、交通和医疗三大领域，有望在物联网发展中率先受益，成为物联网产业市场容量大、增长最为显著的领域。

根据“十二五”规划，2012年我国物联网产业将在智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能家居等重点领域积极开展应用示范。

第二节物联网系统简介

一、物联网的定义

物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。

它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。

物联网（InternetofThings）指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备（Devices）和设施（Facilities），包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等和“外在使能”（Enabled）的，如贴上RFID的各种资产（Assets）、携带无线终端的个人与车辆等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”（Mote），通过各种无线/有线的长距离/短距离通讯网络实现互联互通（M2M）、应用大集成（GrandIntegration）、以及基于云计算的SaaS营运等模式，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面（集中展示的CockpitDashboard）等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。

总之物联网就是把所有的物品通过射频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。

二、物流系统的组成

虽然物联网的定义目前没有统一的说法，但物联网的技术体系结构基本得到统一认识，分为感知层、网络层、应用层三个大层次。

如图1.1所示：

【具体应用】

智能家居智能交通智能电网智能物流智能医疗智能农业

工业监控城市管理环境检测……

【数据分析处理】

云计算、数据挖掘……

应用层

【广域网通讯】

PSTN、2G/3G移动网络、互联网、广电网络、专网……

网络层

【短距离无线网络】

红外、蓝牙、WiFi、Zigbee、其他无线……

【数据采集、执行控制】

各类传感器、RFID、条码、摄像头……

动作执行部件

感知网

图1.1物联网体系基本结构图

应用层

应用层完成物品信息的汇总、协同、共享、互通、分析、决策等功能，相当于物联网的控制层、决策层。

物联网的根本还是为人服务，应用层完成物品与人的最终交互，前面两层将物品的信息大范围地收集起来，汇总在应用层进行统一分析、决策，用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之问的信息协同、共享、互通，提高信息的综合利用度，最大程度地为人类服务。

其具体的应用服务又回归到前面提到的各个行业应用，如智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等。

网络层

网络层完成大范围的信息沟通，主要借助于已有的广域网通信系统（如PSTN网络、2G/3G移动网络、互联网等），把感知层感知到的信息快速、可靠、安全地传送到地球的各个地方，使物品能够进行远距离、大范围的通信，以实现在地球范围内的通信。

这相当于人借助火车、飞机等公众交通系统在地球范围内的交流。

当然，现有的公众网络是针对人的应用而设计的，当物联网大规模发展之后，能否完全满足物联网数据通信的要求还有待验证。

即便如此，在物联网的初期，借助已有公众网络进行广域网通信也是必然的选择，如同上世纪90年代中期在ADSL与小区宽带发展起来之前，用电话线进行拨号上网一样，它也发挥了巨大的作用，完成了其应有的阶段性历史任务。

感知层

感知层是让物品说话的先决条件，主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、身份标识、位置信息、音频、视频数据等。

物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。

感知层又分