物联网技术在移动通信系统中的应用

物联网技术在移动通信系统中的应用

专 业：计算机科学与技术（软件工程）

班 级： 计Y093

学生姓名： 金亮

学 号： 200900403106 一 物联网的诞生技术概述

1999年诞生，2005年普及，2009年大发展。物联网(Internet of Things)这个词，国内外普遍公认的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID时最早提出来的。在2005年国际电信联盟（ITU）发布的同名报告中，物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。 自2009年8月总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。 物联网的概念与其说是一个外来概念，不如说它已经是一个“中国制造”的概念，他的覆盖范围与时俱进，已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。

物联网(Internet of Things)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、数控系统、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等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”（Mote），通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成（Grand Integration)、以及基于云计算的SaaS营运等模式，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、和/或互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，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Cockpit Dashboard)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。

二、物联网分类

1. 私有物联网（Private IoT）： 一般面向单一机构内部提供服务；

2. 公有物联网（Public IoT）：基于互联网（Internet）向公众或大型用户群体提供服务；

3. 社区物联网（Community IoT）：向一个关联的“社区”或机构群体（如一个城市下属的各委办局：如、交通局、环保局、局等）提供服务；

4. 混合物联网（Hybrid IoT）：是上述的两种或以上的物联网的组合，但后台有统一运维实体。

三、物联网技术的技术原理和构成

（1）、技术概述

把网络技术运用于万物，组成“物联网”。

如把 感应器 嵌入 装备 到 油网、电网、路网、水网、建筑、大坝、等物体中。

然后将“物联网”与“互联网”整合起来，实现 人类社会 与 物理系统的整合。

超级计算机群对“整合网”的 人员、机器设备、基础设施 实施 实时管理控制。

以精细动态方式 管理生产生活,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然关系。

（2）、关键技术

简单讲，物联网是物与物、人与物之间的信息传递与控制。在物联网应用中有三项关键技术。

1、传感器技术，这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道，到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。

2、RFID标签也是一种传感器技术，RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。

3、应该加大对产业的投入，这个投入可以不是资金，而是给企业更多的，特别是在操作系统、开发工具、IC设计等产业链中高端领域上从到资金都要加大投入。在管理上引入重大资金投向问责制，对长期投入资金不能市场化、产业化的项目，定期论证评估，不能达标的关停并转甚至要追究责任。

4、减少盲目引进项目，在嵌入式与物联网的发展中，核心技术坚持鼓励国产化，从资金上、税收上加大力度向自主研发产品倾斜。杜绝盲目引进产业链的中高端技术，特别是不能出现像其他行业一样，重复引进同一个外国品牌多条生产线的状况。

（3）、支撑技术

1、 RFID: 电子标签属于智能卡的一类，物联网概念是1998年MIT Auto-ID中心主任Ashton教授提出来的，RFID技术在物联网中重要起“使能”（Enable)作用；

2、传感网：借助于各种传感器，探测和集成包括温度、湿度、压力、速度等物质现象的网络，也是温总理“感知中国”提法的主要依据之一；

3、 M2M：这个词国外用得较多，侧重于末端设备的互联和集控管理，X-Internet，中国三大通讯营运商在推M2M这个理念；

4、两化融合：工业信息化也是物联网产业主要推动力之一，自动化和控制行业是主力，但目前来自这个行业的声音相对较少。

（4）、技术原理

在互联网基础上，利用RFID、数据通信技术；

组成一个 覆盖世界 万事万物 的 整合网络；

网中万物 自动识别，信息共享，按照人们预先制定的规范彼此“交流”。

四、研究的背景和意义

（1）、背景

物联网的概念是在1999年提出的。过去在中国，物联网被称之为传感网。中科院早在1999年就启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。

1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。

2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。

2005年11月17日，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》，正式提出了“物联网”的概念。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。

根据ITU的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。

2009年１月２８日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，ＩＢＭ首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新投资新一代的智慧型基础设施。

2009年2月24日消息，IBM大中华区首席执行官钱大群在2009IBM论坛上公布了名为“智慧的地球”的最新策略。

此概念一经提出，即得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为ＩＢＭ公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。ＩＢＭ认为，ＩＴ产业下一阶段的任务是把新一代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，并且被普遍连接，形成物联网。

针对中国经济的状况，钱大群表示，中国的基础设施建设空间广阔，而且中国正在以巨大的控制能力、实施决心、和配套资金对必要的基础设施进行大规模建设，“智慧的地球”这一战略将会产生更大的价值。

在策略发布会上，IBM还提出，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。

钱大群表示，当今世界许多重大的问题如金融危机、能源危机和环境恶化等，实际上都能够以更加“智慧”的方式解决。在全球经济形势低迷的同时，也孕育着未来的发展机遇，中国不仅能够籍此机遇开创新乐观产业和新的市场，加速发展，摆脱经济危机的影响。

IBM希望“智慧的地球”策略能掀起了“互联网”浪潮之后的又一次科技。IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点，认为计算模式每隔15年发生一次变革。这一判断像摩尔定律一样准确，人们把它称为“十五年周期定律”。1965年前后发生的变革以大型机为标志，1980年前后以个人计算机的普及为标志，而1995年前后则发生了互联网。每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化。而互联网一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟。20世纪90年代，美国克林顿计划用20年时间,耗资2000亿-4000亿美元,建设美国国家信息基础结构，创造了巨大的经济和社会效益。

而今天，“智慧的地球”战略被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有许多相似之处，同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。该战略能否掀起如当年互联网一样的科技和经济浪潮，不仅为美国关注，更为世界所关注。

“物联网前景非常广阔，它将极大地改变我们目前的生活方式。”南京航空航天大学国家电工电子示范中心主任赵说。业内专家表示，物联网把我们的生活拟人化了，万物成了人的同类。在这个物物相联的世界中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。物联网利用射频自动识别(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。可以说，物联网描绘的是充满智能化的世界。在物联网的世界里，物物相连、天罗地网。

2008年11月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新2.0”上，专家们提出移动技术、物联网技术的发展带动了经济社会形态、创新形态的变革，推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新(创新2.0)形态的形成，创新与发展更加关注用户、注重以人为本。

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。

据悉，物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节，每个环节的关键技术分别为RFID、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络。EPOSS在《Internet of Things in 2020》报告中分析预测，未来物联网的发展将经历四个阶段，2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域，2010~2015年物体互联，2015~2020年物体进入半智能化，2020年之后物体进入全智能化。

作为物联网发展的排头兵，RFID成为了市场最为关注的技术。数据显示，2008年全球RFID市场规模已从2007年的49.3亿美元上升到52.9亿美元，这个数字覆盖了RFID市场的方方面面，包括标签、阅读器、其他基础设施、软件和服务等。RFID卡和卡相关基础设施将占市场的57.3%，达30.3亿美元。来自金融、安防行业的应用将推动RFID卡类市场的增长。易观国际预测，2009年中国RFID市场规模将达到50亿元，年复合增长率为33%，其中电子标签超过38亿元、读写器接近7亿元、软件和服务达到5亿元的市场格局。

MEMS是微机电系统的缩写，MEMS技术是建立在微米/纳米基础之上的，市场前景广阔。MEMS传感器的主要优势在于体积小、大规模量产后成本下降快，目前主要应用在汽车和消费电子两大领域。根据ICInsight最新报告，预计在2007年至2012年间，全球基于MEMS的半导体传感器和制动器的销售额将达到19%的年均复合增长率(CAGR)，与2007年的41亿美元相比，五年后将实现97亿美元的年销售额。

（2）、意义

近年来，物联网概念逐渐成为热点，在刚刚过去的2010年，中国电子信息产业的发展实现了近八万亿的规模收入，为“十一五”划上了一个的句号。并且在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中明确提出了“推进物联网研发应用”，这是“物联网”首次被写进工作报告，这也意味着物联网的发展进入了国家层面的视野，给中国的物联网产业带来了巨大的发展机会。

物联网究竟是什么？对我们的社会会产生什么影响？物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。

物联网的提出突破了将物理设备和信息传送分开的传统思维，实现了物与物的交流，体现了大融合理念，具有很大的战略意义。现有的通信主要是人与人的通信,目前全球的通信用户已经接近于饱和，发展空间有限。而物联网涉及的通信对象更多的是“物”，如果这些所谓的“物”都纳入物联网通信应用范畴，其潜在可能涉及的通信连接数可达数百亿个，为通信领域的扩展提供了巨大的空间。

物联网市场中巨大的通信连接数扩展了整个产业链的市场空间，从传感器到终端设备、从传送网络到信息处理中心，无不是一块巨大的蛋糕。据一些国际知名公司的预测，物联网将是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，将迎来一个上万亿元规模的高科技市场。

物联网是通信网络的延伸，他能够使我们的社会更加自动化，减低生产成本和提高生产效率，提升企业综合竞争能力；能够更加及时的获取信息，借助通信网络，随时获取远端的信息；能够让我们的生活更加便利；能够让生产更加安全，及时发现安全隐患，便于

实现安全的监管和监控；能够整体提高社会的信息化程度。总体来说，物联网将在提升信息传送效率、改善民生、提高生产率、降低管理成本等社会各方面发挥重要的息技术的快速发展，使信息应用范围得以不断延伸。一种连接物体与物体并可实现物体间“沟通对话”的信息网络——“物联网”也应运而生，在城市的各个领域中得到广泛应用城市的可持续发展以及绿色和谐发展理念，将技术实现作为城市智慧化的一种手段而非目标，提升管理水平，提高城市运行效率。通过设计合理城市结构，创建和谐低碳环境，充分利用信息通信技术将具有传感器的各种设备物件普遍链接起来，形成全方位、立体式、高覆盖的物联网络，智能、高效地整合信息资源，优化资源配置，实现物理环境与人类社会的和谐、可持续发展，提升社会管理和公共服务职能，发挥智能规划对经济社会发展的导向作用，打造一个具有自我推动和群体创新的整合服务协同平台，最终实现城市的三化合一（工业化、信息化、智慧化），走上绿色、可持续发展道路。同时智慧重庆的构建离不开物联网技术的支撑，但是城市的智慧之处绝不仅限于技术层面，而是更多地需要为本地产业、经济发展、人与自然的关系等方面注入智慧动力，通过这些方面的转型乃至变革，大幅改善和提升城市竞争力。

信息技术的快速发展，使信息应用范围得以不断延伸。一种连接物体与物体并可实现物体间“沟通对话”的信息网络——“物联网”也应运而生，在城市的各个领域中得到广泛应用城市的可持续发展以及绿色和谐发展理念，将技术实现作为城市智慧化的一种手段而非目标，提升管理水平，提高城市运行效率。通过设计合理城市结构，创建和谐低碳环境，充分利用信息通信技术将具有传感器的各种设备物件普遍链接起来，形成全方位、立体式、高覆盖的物联网络，智能、高效地整合信息资源，优化资源配置，实现物理环境与人类社会的和谐、可持续发展，提升社会管理和公共服务职能，发挥智能规划对经济社会发展的导向作用，打造一个具有自我推动和群体创新的整合服务协同平台，最终实现城市的三化合一（工业化、信息化、智慧化），走上绿色、可持续发展道路。同时智慧重庆的构建离不开物联网技术的支撑，但是城市的智慧之处绝不仅限于技术层面，而是更多

地需要为本地产业、经济发展、人与自然的关系等方面注入智慧动力，通过这些方面的转型乃至变革，大幅改善和提升城市竞争力。

五、物联网技术在移动通信系统中应用的方式和方法

由于物联息节点的广泛性和移动性，就决定了各种无线通信技术将是物联网的主要联网技术。同时随着第三代移动通信的不断发展普及，现代移动通信网络的数据通信功能日益强大，已经开始应用的4G通信网络支持的业务范围更加广泛。因此，现代移动通信网络为物联网的实现提供了很好的物质基础，移动通信系统必将在物联网中的组网过程中得到广泛应用。

（1）、移动通信在物联网中应用的主要方式

移动通信系统一般由移动终端、传输网络和网络管理维护等部分组成，因此移动通信在物联网的应用主要包括以下几个方面：

移动通信终端在物联网中的应用：移动通信系统的移动终端作为信息接入的终端设备，可以随网络信息节点移动，并实现信息节点和网络之间随时、随地通信。对比移动通信终端和物联网节点信息感知终端的功能和工作方式可知，移动通信终端完全可以作为物联息节点终端的通信部件使用。

移动通信传输网络在物联网中的应用：移动通信系统的传输网络主要实现移动节点的相互连接和信息的远程传输，而物联网中的信息传输网络也是完成相类似的功能，因此，完全可以将现有的移动通信系统的信息传输网络作为物联网的信息传输网络使用，也即可以将物联网承载在现有的移动通信网络之上。

移动通信网络管理平台在物联网中的应用：移动通信网络的网络管理维护平台主要用来实现对网络设备、性能、用户及业务的管理和维护，以保证网络系统的可靠运行。为了保证信息的安全、可靠传输，物联网同样需要相应的管理维护平台以完成物联网相关的管理维护功能。因此，完全可以将移动通信网络管理维护的相关思想、架构应用到物联网的网络管理和维护。

（2）、 移动通信应用于物联网应作的主要改进

虽然移动通信网络和物联网的结构类似、功能相近，可以将移动通信系统广泛应用到物联网之中，但是现在的移动通信系统毕竟主要是语音通信设计的，虽然第三代及后继的移动通信系统增强了系统的数据通信功能，但仍然不能将现有的移动通信系统直接作为物联网使用，而必须根据物联网的使用特点加以改进，主要包括：（1）移动终端的改进：现在的移动通信终端只有语音或数据的通信功能，还不具有信息的感知和物品的控制功能，因此不能直接作为物联网的节点设备使用。可以通过在移动通信终端中增加相应的传感器和控制元件，或者为现有的传感器和控制器增加移动通信功能，对移动终端加以改进，从而实现移动通信终端和物联息终端的融合。

（2）网络管理的改进：现在的移动通信网络管理中的用户管理、信息传输管理和业务管理都还不能满足物联网的使用要求，而必须加以改进。首先如前所述，物联网中用户不仅包括人，还包括数量更多的物品，且物品的信息发送和接收和传统的用户具有不同的特点，因此必须对现有的用户管理方式进行改进，包括采用新的用户标示手段以增加用户容量、并区分物品用户和人员用户的不同，以提高网络的运行效率。其次，物联网对信息传输的安全性和可靠性要求都非常高，这就要求必须改进现在移动通信网络中信息传输的管理方式，以提高其安全性和可靠性。最后，必须为物联网用户不断开发新的业务，并对新的物联网业务进行高效的管理。

六、 移动通信在物联网中应用的现状与展望

如前所述，覆盖地域广泛的移动通信网络系统为人们提供了随时、随地进行信息联网传输的方便手段，物联网则为人们描绘了对实物世界进行更加智能化管理的美好前景，将移动通信技术应用于物联网中的信息接入和传输、实现移动通信网络和物联网的有机融合，无疑既能极大地促进物联网的普及应用，也能为移动通信网络拓宽应用业务范围。

实际上，现在的移动运营商已经将移动通信技术和系统应用到物联网之中，利用现有的移动通信网络开展形式多样的物联网业务：如现在各运营商利用移动通信网络开展的移动支付业务、物流行业基于移动通信网络的车辆/货物智能管理系统、以及运营商与汽车制造商合作推出的基于移动通信系统的车载信息网络等，都将移动通信技术应用到物联网的实现。

虽然现在已经有了一些移动技术和物联网的融合应用，但是大都局限于一些特定行业，还远没有普及到人们的日常生活之中。究其原因，主要在于两个方面：一是缺乏统一的相关标准对市场的规范和引导，这是移动技术和物联网大规模融合应用需要首先解决的主要问题。二是能够吸引大众的具体业务还有待于大力的研究开发，同第三代移动通信的发展普及相类似，缺乏有足够吸引力的具体应用业务是影响移动通信大规模应用于物联网的另一个主要因素。有理由相信，上述两方面的问题解决之后，移动通信和物联网的融合应用必会得到迅速的发展和普及。

七、学习企业信息化本门课程的总结

在当今信息社会，不论是从事行政管理、企业管理、还是从事文化管理、科技管理，在管理工作中都存在有信息管理的工作任务。对于管理者来说，除了运用计算机进行在线

信息管理之外，都还有诸如信息获取、信息加工、信息激活、信息公开与保护、信息活动的策划等不使用计算机进行的信息管理和信息活动的管理。通过本门课程的学习，使我了解企业信息管理的理论、原则、程序和方法，建立并增强信息管理意识，走出信息管理只是运用计算机信息系统进行管理的认识误区，提高了识别信息、获取信息、处理信息、加工信息和策划信息活动的能力。