优秀物联网报告华侨大学

物联网分析报告华侨大学嵌入式技术开放实验室目录物联网定义物联网发展历史物联网应用领域物联网核心技术关注中国物联网总结现状和不足物联网定义基本定义：“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。物联网定义欧盟定义：将现有的互联的计算机网络扩展到互联的物品网络。ITU定义：fromanytime,anyplaceconnectivityforanyone,wewillnowhaveconnectivityforanything.物联网发展历史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。

物联网发展历史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。物联网发展历史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。物联网应用领域-电力电网减少停电现象通过在智慧的电力中安装先进分析和优化引擎，电力提供商可以突破“传统”网络的瓶颈，而直接转向能够主动管理电力故障的“智能”电网。对电力故障的管理计划不仅考虑到了电网中复杂的拓扑结构和资源限制，还能够识别同类型发电设备，这样，电力提供商就可以有效地安排停电检测维修任务的优先顺序。如此一来，停电时间和频率可减少约30%，停电导致的收入损失也相应减少，而电网的可靠性以及客户的满意度都得到了提升。减少停电现象物联网应用领域-电力电网智能电表在智慧的电力设施的支持下，智能电表可以重新定义电力提供商和客户的关系。通过安装内容丰富且读取方便的设备，用户可了解在任何时刻的电力费用，并且用户还可以随时获取一天中任意时刻的用电价格(查看前后的记录)，这样电力提供商就为用户提供了很大的灵活性，用户可以根据了解到的信息改变其用电模式。智能电表不仅可以测量用电量，它还是电网上的传感器，可以协助检测波动和停电。它还能储存和关联信息，支持电力提供商完成远程开启或关闭服务，也能远程支持使用后支付或提前支付等付费方式的转换。总而言之，智能电表可大幅度减小系统的峰值负荷，转换电力操作模式，也能重新定义客户体验。智能电表物联网应用领领域-医疗系系统整合的医疗平平台整合的医疗保保健平台根据据需要通过医医院的各系统统收集并存储储患者信息，，并将相关信信息添加到患患者的电子医医疗档案，所所有授权和整整合的医院都都可以访问。。这样资源和和患者能够有有效地在各个个医院之间流流动，通过各各医院之间适适当的管理系系统，政策，，转诊系统等等。这个平台台满足一个有有效的多层次次医疗网络对对信息分享的的需要。整合的医疗平平台物联网应用领领域-医疗系系统电子健康档案案系统电子健康档案案系统通过可可靠的门户网网站集中进行行病历整合和和共享，这样样各种治疗活活动就可以不不受医院行政政界限而形成成一种整合的的视角。有了了电子健康档档案系统，医医院可以准确确顺畅地将患患者转到其他他门诊或其他他医院，患者者可随时了解解自己的病情情，医生可以以通过参考患患者完整的病病史为其做出出准确的诊断断和治疗。电子健康档案案系统物联网应用领领域-城市市设施实时城市管理理实时城市管理理设立一个城城市监控报告告中心，将城城市划分为多多个网格，这这样系统能够够快速收集每每个网格中所所有类型的信信息，城市监监控中心依据据事件的紧急急程度上报或或指派相关职职能部门(如如火警，警察察局，医院)采取适当的的行动，这样样政府就可实实时监督并及及时响应城市市事件。整合的公共服服务新的公共服务务系统将不同同职能部门(如民政、社社保、警察局局、税务等)中原本孤立立的数据和流流程整合到一一个集成平台台，并创建一一个统一流程程来集中管理理系统和数据据，为居民提提供更加便利利和高效的一一站式服务实时城市管理理与整合的公公共服务物联网应用领领域-交通管管理实时交通信息息

智慧的的道路是减少少交通拥堵的的关键，但我我们仍不了解解行人、车辆辆、货物和商商品在市内的的具体移动状状况。因此，，获取数据是是重要的第一一步。通过随随处都安置的的传感器，我我们可以实时时获取路况信信息，帮助监监控和控制交交通流量。人人们可以获取取实时的交通通信息，并据据此调整路线线，从而避免免拥堵。未来来，我们将能能建成自动化化的高速公路路，实现车辆辆与网络相连连，从而指引引车辆更改路路线或优化行行程。道路收费通通过RFID技术术以及利用激激光、照相机机和系统技术术等的先进自自由车流路边边系统来无缝缝地检测、标标识车辆并收收取费用。实时交通信息息物联网应用领领域-物流供供应链供应链网络优优化智慧的供应链链通过使用强强大的分析和和模拟引擎来来优化从原材材料至成品的的供应链网络络。这可以帮帮助企业确定定生产设备的的位置，优化化采购地点，，亦能帮助制制定库存分配配战略。使用用后，公司可可以通过优化化的网络设计计来实现真正正无缝的端到到端供应链，，这样就能提提高控制力，，同时还能减减少资产、降降低成本(交交通运输、存存储和库存成成本)、减少少碳排放，也也能改善客户户服务(备货货时间、按时时交付、加速速上市)物联网应用领领域-物流供供应链提供供应链可可视性供应链的每个个成员都应当当能够追溯产产品生产者以以及产品成分分、包装、来来源等特征，，也应当能够够向前追踪产产品成分、包包装和产品的的的每一项活活动，这变得得越来越重要要。要设计一一个具有对整整个价值链可可追溯性的供供应链，公司司必须创建流流程和基础架架构来收集、、集成、分析析和传递关于于产品来源和和特征的可靠靠信息，这应应当贯穿于供供应链的各个个阶段(从农农场到餐桌)。它将不同同的技术解决决方案整合起起来，使物理理供应链(商商品的运动轨轨迹)和信息息供应链(数数据的收集、、存储、组织织、分析和访访问控制)能能够相互集成成。有了这样样的供应链可可视性，公司司就能保护和和推广品牌、、主动地吸引引其他股东并并降低安全事事故的影响。。物联网应用领领域-通信行行业在“2009年中国国国际信息通信信展览会”上上，中国移动动展出了手机机支付，这就就是典型的物物联网概念应应用。手机支支付实际上主主要是手机SIM卡卡的更换，由由普通SIM卡更换换为RFID-SIM卡，而不需需要对手机进进行更换。用用户在消费时时，只需要将将手机从接收收器上轻轻一一扫，就可以以方便进行各各种购物，以以及获得详细细的费用清单单。中国电信信一直在推介介自己的全球球眼技术，其其实就是远程程监控的物联联网应用。比比如上海海关关都采用中国国电信的远程程监控系统，，通过画面可可以对货物进进行通关检查查，也减少人人力。中国联联通日前在上上海推出了公公交卡手机，，通过刷手机机可以实现公公交车票支付付，这些都是是典型的应用用。公交卡手机物联网核心技技术物联网核心技技术包括射频频识别(RFID)装置置、WSN网网络、红外外感应器、全全球定位系统统、Internet与与移动网络络，网络服务务，行业应用用软件。在这这些技术当中中，又以底层层嵌入式设备备芯片开发最最为关键，引引领整个行业业的上游发展展，以下我们们着重介绍RFID技技术和WSN技术术。RFID技技术-RFID意义RFID作作为物联网中中最为重要核核心技术，对对物联网的发发展起着至为为重要作用。。RFID目目前仍然面面临着诸多问问题有待解决决。RFID的存在诸诸多国际标准准，如影响力力最大的EPCGlobal标标准,支持各各频段的ISO/IEC标准,以及日本本本土制造商SONY,NEC等等支持的UID标准准。各国际标标准间互不兼兼容，导致RFID应应用难以大大范围内推广广。目前，欧欧盟下的GRIFS项项目致力于于各RFID标准开发发机构间相互互合作。RFID的标标签成本仍然然过高和中国国自主制定的的RFID标准推广广问题都成为为制约物联网网问题的瓶颈颈之一。除此此之外，目前前RFID应用大中中集中为闭环环市场，集中中于医疗，军军工等，到普普及的开环市市场还有一段段时日RFID技技术术-标标准概概况RFID系系统统主要要由数数据采采集和和后台台数据据库网网络应应用系系统两两大部部分组组成。。目前前已经经发布布或者者正在在制定定中的的标准准主要要与数数据采采集相相关，，其中中包括括电子子标签签与读读写器器之间间的接接口、、读写写器与与计算算机之之间的的数据据交换换协议议、RFID标标签签与读读写器器的性性能和和一致致性测测试规规范以以及RFID标标签的的数据据内容容编码码标准准等。。在RFID标标签的的数据据内容容编码码领域域，各各路标标准竞竞争最最为激激烈。。目前前全球球共有有五大大标准准组织织，分分别代代表了了国际际上不不同团团体或或者国国家的的利益益。其其中EPCGlobal是是由由北美美UCC产产品统统一编编码组组织和和欧洲洲EAN产产品标标准组组织联联合成成立，，在全全球拥拥有上上百家家成员员，并并且得得到了了零售售巨头头沃尔尔玛、、制造造业巨巨头强强生、、宝洁洁等大大型企企业的的强力力支持持。而而AIM、ISO、UID则则代表表一部部分欧欧美国国家以以及日日本对对RFID标标准准的争争夺；；IP-X的的成员员则以以非洲洲、大大洋洲洲、亚亚洲等等国家家为主主，比比较而而言，，EPCGlobal得得到到更多多厂商商的认认可和和支持持。WSN技技术-WSN前前景景无线传传感器器网络络就是是由部部署在在监测测区域域内大大量的的廉价价微型型传感感器节节点组组成，，通过过无线线通信信方式式形成成的一一个多多跳自自组织织网络络。传传感器器网络络将能能扩展展人们们与现现实世世界进进行远远程交交互的的能力力。无无线传传感器器网络络是一一种全全新的的信息息获取取平台台，能能够实实时监监测和和采集集网络络分布布区域域内的的各种种检测测对象象的信信息，，并将将这些些信息息发送送到网网关节节点，，以实实现复复杂的的指定定范围围内目目标检检测与与跟踪踪，具具有快快速展展开、、抗毁毁性强强等特特点，，有着着广阔阔的应应用前前景。。美国国商业业周刊刊和MIT技技术术评论论在预预测未未来技技术发发展的的报告告中，，分别别将无无线传传感器器网络络列为为21世世纪纪最有有影响响的21项项技术术和改改变世世界的的10大大技技术之之一。。WSN网网络络结结构构WSN网网络络通通常常分分为为物物理理层层、、MAC层层、、网网络络层层、、传传输输层层，，应应用用层层。。物物理理层层定定义义WSN中中的的Sink,Node间间的的通通信信物物理理参参数数，，使使用用哪哪个个频频段段，，使使用用何何种种信信号号调调制制解解调调方方式式等等。。MAC层层定定义义各各节节点点的的初初始始化化，，通通过过收收发发beacon,request,associate等等消消息息完完成成自自身身网网络络定定义义，，同同时时定定义义的的MAC帧帧的的调调试试策策略略，，避避免免多多个个收收发发节节点点间间的的通通信信冲冲突突。。在在网网络络层层，，完完成成逻逻辑辑路路由由信信息息采采集集，，使使收收发发网网络络包包裹裹能能够够按按照照不不同同策策略略到到使使用用最最优优化化路路径径到到达达目目标标节节点点。。传传输输层层提提供供包包裹裹传传输输的的可可靠靠性性，，为为应应用用层层提提供供入入口口。。应应用用层层最最终终将将收收集集后后的的节节点点信信息息整整合合处处理理，，满满足足不不同同应应用用程程序序计计算算需需要要WSN相相关关标标准准组组织织IEEE802.15该该组组织织致致力力于于无无线线个个人人网网(WPAN)网网络络底底层层协协议议标标准准制制定定，，其其分分表表的详详细细定定义义了了PHY和和MAC层层实实现现的的各各种种机机制制，，在在最最近近的中中添添加加了了对对中中国国WPAN频频段段支支持持(314––316MHz,430––434MHz,and779––787MHzbands)以以及及O-QPSK调调制制的的支支持持。。ZigBeeAllianceZigbee是是基基于标标准准建建立立的的针针对对WPAN的的整整套套协协议议栈栈。标标准准与与ZigBeeAlliance的的关关系系相相当当于于IEEE802.11标标准准与与WIFIAlliance的的关关系系。。基基于于ZigBee的的RF芯芯片片在在数数千千个个微微小小的的传传感感器器之之间间相相互互协协调调实实现现通通信信，，这这些些传传感感器器只只需需要要很很少少的的能能量量，，以以接接力力的的方方式式通通过过无无线线电电波波将将数数据据从从一一个个传传感感器器传传到到另另一一个个传传感感器器，，所所以以的的通通信信效效率率非非常常高高，，广广泛泛应应用用于于工工业业场场景景。。WSN相相关关标标准准IETF6LoWPAN该该工工作作组组的的任任务务是是定定义义在在如如何何利利用链链路路支支持持基基于于IPv6的的通通信信的的同同时时，，遵遵守守开开放放标标准准以以及及保保证证与与其其他他IP设设备备的的互互操操作作性性。。该该协协议议中中使使用用了了IP报报头头压压缩缩技技术术，，将将庞庞大大的的128位位IPv6源源或或目目的的地地址址压压缩缩或或删删除除，，同同时时在在MAC与与IP层层之之间间使使用用适适配配层层，，使使得得1280比比特特的的IPv6的的MTU能能够够在在127字字节节的的MACframe上上传传输输。。IPSOAlliance该该联联盟盟为为各各大大IT厂厂商商结结合合产产物物，，致致力力于于推推动动IP协协议议在在智智能能物物体体上上的的普普及及。。ZigBee标标准准ZigBee协协议议栈栈底底层层是是基基于的的PHY层层和和MAC层层机机制制构构成成，，而而上上层层包包括括应应用用层层，，网网络络层层和和安安全全服服务务层层。。4G技技术---3G背景景2008年5月月，由国国资委牵牵头的电电信业务务重组方方案正式式公布，，中国联联通的CDMA网网与GSM网网被拆分分，前者者并入中中国电信信，组建建为新电电信，后后者吸纳纳中国网网通成立立新联通通，铁通通则并入入中国移移动成为为其全资资子公司司，中国国卫通的的基础电电信业务务将并入入中国电电信。根根据电信信业重组组方案，，3G牌牌照的的发放方方式是：：新中国国移动获获得TD－SCDMA牌牌照，新新中国电电信获得得CDMA2000牌照照，中国国联通获获得WCDMA牌牌照。2009年1月月7日日14:30，工工业和信信息化部部为中国国移动、、中国电电信和中中国联通通发放3张张第三代代移动通通信(3G)牌牌照，此此举标志志着我国国正式进进入3G时时代4G技技术---4G前前景3G与2G的主主要区别别是在传传输声音音和数据据的速度度上的提提升，它它能够在在全球范范围内更更好地实实现无线线漫游，，并处理理图像、、音乐、、视频流流等多种种媒体形形式，提提供包括括网页浏浏览、电电话会议议、电子子商务等等多种信信息服务务，同时时也要考考虑与已已有第二二代系统统的良好好兼容性性。而4G通通信技术术将继续续大幅提提高通话话质量及及数据通通信速度度。目前前，4G通信技技术相关关的科研研和应用用探索已已经在全全球各大大高校和和企业研研究中心心内悄然然进行。。4G最最大的优优势在于于更高的的数据传传输速率率，预计计数据传传输速率率会超过过100Mbit/s，这这个速率率是目前前移动电电话数据据传输速速率的1万万倍，也也是3G移动动电话速速率的50倍倍。随随之而来来的高清清晰电视视电影节节目将推推动手机机新的应应用模式式。此外外，4G通信技技术有望望集成不不同模式式的无线线通信协协议，从从无线局局域网和和蓝牙等等室内无无线网络络，到室室外的蜂蜂窝信号号、广播播电视到到卫星通通信，移移动用户户可以自自由地从从一个标标准漫游游到另一一个标准准。4G关关键技术术接入方案案：第一一代无线线通信标标准使用用普通的的TDMA或或FDMA。TDMA在在高速速率信道道上，为为了避免免多径效效应，需需要加大大保护周周期，这这使TDMA变得得低效。。2G的的无线线通信标标准GSM使使用TDMA和FDMA的的结合形形式做为为接入方方案，而而CDMA标标准使使用另外外一种接接入技术术：CDMA。。而在3G中中，IS-2000,UMTS,HSXPA,1xEV-DO,TD-SCDMA接接入方方案都为为CDMA。。在4G中中，新的的接入方方案将得得到布署署，这包包括OFDMA和和SC-FDMA,MC-CDMA等等。IPv6支持持：在3G标标准的的基础架架构中，，同时使使用并行行的电路路交换和和数据包包交换网网络，在在4G中，，将只支支持数据据包交换换网络，，有利于于数据传传输的低低延迟。。IPv6拥拥有着用用之不尽尽的IP地址址，足以以满足全全球所有有手机终终端的编编号支持持。4G关关键技术术高级天线线系统：：在4G中中，将会会使用多多天线技技术，这这将意味味着高速速率，高高稳定，，远距离离通信的的实现。。多天线线意味着着空间利利用(spatialmultiplexing)，，对功耗耗限制和和带宽保保留的实实现起着着重要作作用。MIMO是多多天线系系统中的的代表技技术，在在下一代代无线局局域网802.11n中中，已得得到广泛泛布署，，未来的的手机和和移动基基础也将将会大量量布署MIMO技技术。4G标准准目前，ITU对4G标标准的征集集从2009年年开始，到到2009年底底征集标准准结束，正正式标准在在2011年确定定。现在主主推的4G标准准包括由3GPP主推的的LTE(LongTermEvolution)，IEEE主主推的WiMax以及UWB标标准。在在完成TD-SCDMA商商业应用用后，中国国政府正在在制定自主主的4G标准。。中国移动动计划将其其下一代移移动网络升升级为TD-LTE。关注中国物物联网比特网(ChinaByte)9月月21日日消息，，在20日09通信信展最后一一天，工信信部副部长长奚国华表表示，传感感网和物联联网是两个个名字一个个概念，为为方便交流流宣传，传传感网是官官方用名，，物联网可可作为小名名使用。关注中国物物联网日前，经国国家标准化化管理委员员会批准，，全国信息息技术标准准化技术委委员会组建建了传感器器网络标准准工作组关注中国物物联网09年8月月7日日，温家宝宝总理在考考察中科院院无锡高新新微纳传感感网工程技技术研发中中心时指出出，要积极极创造条件件，在进入入微纳传感感网领域比比较早的无无锡，建立立中国的传传感网中心心（“感知知中国”中中心）09年9月月25日，省省长罗志军军在无锡就就推进传感感网产业发发展进行调调研，并召召开座谈会会研究部署署无锡“感感知中国””中心规划划建设下一一阶