【正文】 ..... 29 4 第一章 緒論 研究背景 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得以深遠(yuǎn)發(fā)展的今天 ,信息化社會(huì)對(duì)通信的要求己經(jīng)不僅僅限于 人與人之間的通信 。傳感技術(shù)、 RFID 和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟使人與物品 ,物品與物品之間的通信成為可能 ,這就帶來(lái)了物聯(lián)網(wǎng)概念。發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益 ,大大節(jié)約成本 。另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動(dòng)力。 目前 ,物聯(lián)網(wǎng)的初級(jí)應(yīng)用 MZM 實(shí)現(xiàn)主要是通過(guò)傳感節(jié)點(diǎn) (包含嵌入式智能 )、 網(wǎng)絡(luò) (包含無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò) )、信息處理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的。為了促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè) 健康、有序、規(guī)?；目焖侔l(fā)展 ,具有先天優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商和 終端設(shè)備商更應(yīng)該在新興的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中找準(zhǔn)位置 ,發(fā)揮自己應(yīng)有的作用和價(jià) 值。商業(yè)模式問(wèn)題一直是物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn) ,要想加快物聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn) ,就需要建立一個(gè)多方共贏的商業(yè)模式 ,讓所有參與物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的各個(gè)環(huán)節(jié)都能從中受益 ,獲得相應(yīng)的回報(bào) ,讓物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié) ,從終端設(shè)備提供者到運(yùn)營(yíng)者都受到商業(yè)利益的驅(qū)動(dòng) ,該模式就更具有推廣的價(jià)值。 問(wèn)題的提出 由于盈利模式和產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)還在發(fā)展之中 ,物聯(lián)網(wǎng)還有很多發(fā)展問(wèn)題需要 解決。雖然物聯(lián)網(wǎng)目前的初步應(yīng)用 MZM 的確具備被廣泛采用的市場(chǎng)潛力 ,但是 相關(guān)的傳感技術(shù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和 平臺(tái)接口標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一 ,阻礙了物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模推 廣 ,物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式也還未成熟 ,我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定的研究機(jī) 構(gòu)己經(jīng)成立 ,但是設(shè)備生產(chǎn)商、電信運(yùn) 營(yíng)商、方 案提供商、系統(tǒng)集成商等都還 沒(méi)有明確在新興的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中的定位和合適的運(yùn)營(yíng)模式 ,使物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展 緩慢 ,雖然國(guó)家大力提倡 ,但企業(yè)實(shí)際參與積極性不高 ,持觀望態(tài)度 ,根據(jù)現(xiàn)在的設(shè)施情況 ,物聯(lián)網(wǎng)初期建設(shè)成本是巨大的 ,需要巨額資金的支持。基于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在建設(shè)過(guò)程中遭遇的種種問(wèn)題 ,有必要對(duì)現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行深入的研究和分析 ,以指導(dǎo)未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的建設(shè)。 5 研究意義 理論意義 本論文的理論意義在于 : 首先 ,對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的概念 ,應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了分析 ,闡述了物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn) 和發(fā)展方向。 其次 ,本文總結(jié)了現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)初級(jí)應(yīng)用 ,并提出了適用于物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè) 模式和物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的新型商業(yè)模式。 最后 ,通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的分析 ,針對(duì)關(guān)鍵行業(yè)對(duì)在理論上如何實(shí)現(xiàn)多贏 , 并保證不斷提升競(jìng)爭(zhēng)能力 ,如何可以持續(xù)的創(chuàng)造價(jià)值 ,提供了研究思路。 現(xiàn)實(shí)意義 本論文的現(xiàn)實(shí)意義在于 : 分析物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)新興產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用 ,探索商業(yè)模式。促使物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)建設(shè)者、運(yùn)營(yíng)者以及外圍相關(guān)產(chǎn)品服務(wù)提供者 ,特別是電 信運(yùn)營(yíng)商和移動(dòng)終端設(shè)備商有關(guān)的企業(yè)如何根據(jù)自己的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行發(fā)展 ,爭(zhēng)取創(chuàng)造盡可能多的價(jià)值 ,提高自身的重要性 ,推動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 研究思路、方法和主要內(nèi)容 研究思路 本文按照問(wèn)題的提出、分析、解決的方法進(jìn)行寫(xiě)作。首先 ,介紹物聯(lián)網(wǎng)的 概念、發(fā)展現(xiàn)狀和典型行業(yè)應(yīng)用。同時(shí)分析物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)組成以及促使其發(fā)展的 各方面的推動(dòng)力量 ,分析影響物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的政策、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和技術(shù)環(huán)境。最 后 ,針對(duì)我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的具體情況 ,總結(jié)了適用于物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式 ,為產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)提供了可供參考的發(fā)展建議。 研究方法 1． 通過(guò)廣泛的資料收集、實(shí)際考察等工作了解物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的建設(shè)現(xiàn)狀 ,總結(jié)基本的應(yīng)用場(chǎng)景和發(fā)展方向。 2． 在分析環(huán)境和用戶需求的情況下 ,研究商業(yè)模式和行業(yè)發(fā)展思路。 6 研究?jī)?nèi)容 整篇論文共分為三 章 ,研究?jī)?nèi)容如下 : 第一章 ,前言 。 本章介紹選題的背景、問(wèn)題的提出、研究意義、研究思路、方法和內(nèi)容以及論文的創(chuàng)新點(diǎn)。 第二章 ,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。 對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的基本概念、特點(diǎn)、體系架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對(duì)當(dāng)前與物聯(lián)網(wǎng)的概念比較容易混淆的兩個(gè)概念傳感網(wǎng)、泛在網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了比較分析，使物聯(lián)網(wǎng)的概念更加明確。 第三章 ,物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用 ， 總結(jié)目前行業(yè)的主要應(yīng)用 及前景 。 7 第二章 物聯(lián)網(wǎng) 關(guān)鍵 技術(shù) 自 2021 年，溫家寶總理在無(wú)錫發(fā)表講話鼓勵(lì)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、建立中國(guó)的“感知中心”以來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)引起了社會(huì)各界的關(guān)注，目前，物聯(lián)網(wǎng)已被正式列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，國(guó)內(nèi)多所高校也相繼設(shè)立了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)。 物聯(lián)網(wǎng)的概念 物聯(lián)網(wǎng)基本定義 物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱為“ Inter of Things”，簡(jiǎn)稱 IOT，由此可見(jiàn)，物聯(lián)網(wǎng)有兩層含義，一方面，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)，另一方面，其延伸和擴(kuò)展到了任何人與人，人與物，物與物之間進(jìn)行信息交換和通信。 物聯(lián)網(wǎng)的定義有很多， 2021 年 3 月，我國(guó)政府工作報(bào)告 [1]的注釋中給出的定義是：“通過(guò) RFID、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描儀等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)”。 物聯(lián)網(wǎng)與傳感網(wǎng)、泛在網(wǎng)之間的關(guān)系 在不同版本的物聯(lián)網(wǎng)的定義中不乏有將物聯(lián)網(wǎng)與傳感網(wǎng)混為一談的，這些定義中直接聲明物聯(lián)網(wǎng)就是傳感網(wǎng)，其實(shí)，物聯(lián)網(wǎng)的概念要比傳感網(wǎng)寬泛的多。 ITUT Y. 2221 建議 [2]中定義傳感器網(wǎng)是包含互聯(lián)的傳感器節(jié)點(diǎn)的 網(wǎng)絡(luò)，這些節(jié)點(diǎn)通過(guò)有線或無(wú)線通信交換傳感數(shù)據(jù)。顧名思義，傳感器節(jié)點(diǎn)是必然是包含傳感器，此外，它還可能包含能夠處理數(shù)據(jù)以及能夠聯(lián)網(wǎng)的執(zhí)行元件。而傳感器是感知物理?xiàng)l件或化學(xué)成分并且傳遞與被觀察的特性成比例的電信號(hào)的電子設(shè)備。 傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集處理能力以及自組織通訊能力使得它們能夠完成復(fù)雜的檢 測(cè)任務(wù)，但是傳感節(jié)點(diǎn)只能感知到信號(hào)，還不能像物聯(lián)網(wǎng)一樣能實(shí)現(xiàn)物品的標(biāo)識(shí)，此外，傳感網(wǎng)只能在小范圍內(nèi)進(jìn)行信號(hào)采集和數(shù)據(jù)傳遞，也達(dá)不到物聯(lián)網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)的物與物之間的連接通信。 8 泛在網(wǎng)的英文名是“ ubiquitous work”，在全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)網(wǎng)站上給出這樣一個(gè)定義：泛在網(wǎng)是指“可以隨時(shí)隨地供給人使用，讓人想用無(wú)處不在服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，其通信服務(wù)對(duì)象由人擴(kuò)展到任何東西?！? 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，泛在網(wǎng)就是無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)，它的涵蓋范圍非常廣，電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、下一代網(wǎng)絡(luò)以及一些專用網(wǎng)絡(luò)都包含在泛在網(wǎng)中，它還涵蓋了寬帶接入技術(shù)，如寬帶無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)、光纖接入等，此外，傳感器網(wǎng)絡(luò)和 RFID 等近距離通信技術(shù)也是屬于泛在網(wǎng)絡(luò)范圍之內(nèi)的?？傊窃谠芯W(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，根據(jù)人們的需求來(lái)實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間（ Anytime）、任何地點(diǎn)（ Anywhere）、任何人（ Anyone）、任何物（ Anything）都能通信的 4A 化通訊，這能夠極大方便人們的生活。如圖 所示，為 標(biāo)準(zhǔn)草案中定義的泛在網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，草案中將泛在網(wǎng)分為了四個(gè)層次：傳感網(wǎng)絡(luò)層、接入網(wǎng)層、中間件層、應(yīng)用層： 圖 21 標(biāo)準(zhǔn)草案中泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 基于以上所述可以知道，傳感網(wǎng)只是物聯(lián)網(wǎng)中的一部分而泛在網(wǎng)則包含著物聯(lián)網(wǎng)，泛在網(wǎng)可以說(shuō)是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的終極目標(biāo)，他們?nèi)咧g的關(guān)系可以由下圖 22 表示出來(lái) ： 9 圖 22 傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、泛在網(wǎng)之間的關(guān)系 物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn) 物聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前信息技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向，實(shí)現(xiàn)物與物，人與物之間的通信是它區(qū)別于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)，也是物聯(lián)網(wǎng)的核心。它的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：全面感知，可靠傳遞以及智能處理三方面： 1． 全面感知 ：物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)傳感器、射頻識(shí)別系統(tǒng)、二維碼等感知、獲取數(shù)據(jù)的，處于物聯(lián)網(wǎng)中的人或物上都會(huì)有傳感器或者 RFID 標(biāo)簽，亦或是二維碼等識(shí)別設(shè)備，因此物聯(lián)網(wǎng)可以隨時(shí)隨地的對(duì)這些人或物的信息進(jìn)行感知，這些信息都具有實(shí)時(shí)性，使得物聯(lián)網(wǎng)中心數(shù)據(jù)庫(kù)不斷更新。 2． 可靠傳遞： 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)各種有線或者無(wú)線接入技術(shù)，將人或物品接入到互聯(lián)網(wǎng)中，將相關(guān)信息數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去，使得在物聯(lián)網(wǎng)中可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行信息共享和交互。物聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是非常龐大的也是很重要的，為了保證物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)的安全性，數(shù)據(jù)的傳輸必須適應(yīng)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。 3． 智能處理： 物聯(lián)網(wǎng)不只是各種感知設(shè)備的相互連接感知，物聯(lián)網(wǎng)還運(yùn)用了各種智能計(jì)算技術(shù)，如云計(jì)算、模式識(shí)別等，它將各種感知技術(shù)與智能處理技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)Ａ康臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行分析加工，以獲取有用的數(shù)據(jù)來(lái)適應(yīng)不同的需求，實(shí)現(xiàn)智能化的決策和控制。 10 物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu) 由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，各自領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)需求也不同，隨著近幾年物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，各應(yīng)用領(lǐng)域都初步有自己的技術(shù)方案，但是這些方案都沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)，這極不利于物聯(lián)網(wǎng)的長(zhǎng)期發(fā)展，因此，現(xiàn)在急需建立一個(gè)統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)體系，此外，隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，各種新技術(shù)也正在融入物聯(lián)網(wǎng)中，物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)將直接決定著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。 目前，世界上比較認(rèn)同的一種結(jié)構(gòu)是由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三層結(jié)構(gòu)組成的。物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)圖如果下圖 23 所示： 圖 23 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 感知層被稱為是物聯(lián)網(wǎng)的五官，用來(lái)感知采集外界的數(shù)據(jù)信息，它主要包括 RFID 讀寫(xiě)器、 RFID 標(biāo)簽、傳感器節(jié)點(diǎn)（如傳感器攝像頭）、二維碼，智能終端等構(gòu)成。它處在物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的最底層，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)，起著重要的作用，正是感知層解決了人與物，物與物之間數(shù)據(jù)信息獲取的問(wèn)題，例如各種物理量、標(biāo)識(shí)、音視頻多媒體數(shù)據(jù)等，由此可見(jiàn)，感知層對(duì)物聯(lián)網(wǎng)全面感知特性起著核心的作用。 網(wǎng)絡(luò)層被稱為是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦，網(wǎng)絡(luò)層主要由互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)、行業(yè)專用網(wǎng)等構(gòu)成，它負(fù)責(zé)為數(shù)據(jù)的傳遞提供異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，從而將來(lái)自于感知層的數(shù)據(jù)信息高效、可靠地傳遞給應(yīng)用層。 由于物聯(lián)網(wǎng)中需 要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量要比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)量大得多，所11 以僅僅依靠依靠現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還不足以滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求，要想實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)的可靠傳輸，還需要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合、擴(kuò)展、優(yōu)化。 應(yīng)用層被稱為是物聯(lián)網(wǎng)的“社會(huì)分工”，它是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最終目的，感知層主要負(fù)責(zé)信息的分析處理，來(lái)做出正確的控制，實(shí)現(xiàn)智能化應(yīng)用 服務(wù)。根據(jù)不同領(lǐng)域不同的需求，提供不同的應(yīng)用服務(wù)，其中包括物流監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、智能家居、智能交通、數(shù)字農(nóng)業(yè)等方面。 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)并不是一個(gè)全新的網(wǎng)絡(luò)，它是在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上的融合，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也是多種前沿技術(shù)的聚合。本節(jié)將從物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的角度分別介紹感知層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)，由于物聯(lián)網(wǎng)中涉及的技術(shù)眾多，受篇幅的限制本節(jié)將主要介紹影響物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展