泛在网深度研究（上篇）.doc

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1、泛在网深度研究上 篇目 录1.0引言51.1泛在网产生的背景51.2泛在网研究的重要性和紧迫性51.3泛在网的重大机遇81.4泛在网市场趋势91.5泛在网发展面临的主要挑战122.0泛在网的概念132.1泛在网基本概念132.2多种相似的概念202.3泛在网相关概念的关系262.4泛在网、物联网、传感器网三者的关系283.0泛在网网络架构313.1泛在网络的概念架构313.2泛在网网络体系架构323.3泛在网产业链结构343.4泛在网功能模型353.5泛在网网络架构的演进趋势364.0泛在网业务模型384.1泛在网业务特征384.2聚合业务网384.3泛在网-聚合业务网与云的关系404.4聚合

2、业务网标准化415.0泛在网关键技术425.1M2M(Machine to Machine)技术425.2无线传感器网络(Sensor Network)技术445.3近程通信和RFID445.4云计算455.5网络和通信技术466.0泛在网标准化现状476.1泛在网络的标准化476.2泛在网相关国际标准组织和工业组织486.3主要国际标准组织泛在网切入点486.4主要工业组织和联盟506.5几个主要的标准组织研究进展506.6CCSA在标准化方面的工作596.7标准化总体情况627.0泛在网络市场应用现状657.1泛在网的典型应用657.2泛在网应用场景分析687.3泛在网的应用情况737.4

3、市场应用现状分析741.0 引言1.1 泛在网产生的背景泛在网概念起源于比尔盖茨1995年未来之路一书，在未来之路中，比尔盖茨已经提及泛在网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起重视。随着技术不断进步，国际电信联盟于2005年正式提出泛在网概念，而今年奥巴马就职演讲后对IBM提出的“智慧地球”积极响应后，泛在网再次引起广泛关注。而我国官方近期对传感网(泛在网的前期形式)的多次提议表示我国泛在网的发展也正式提上议事日程，同时也表明我国物联网的发展将加快。目前，我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案被采纳。从推动经济发展角度来讲，作为计算机、互联

4、网、移动通信后的又一次信息化产业浪潮，从长远来看，泛在网有望成为后金融危机时代经济增长的引擎。90年代克林顿政府的“信息高速公路”发展战略使美国经济走上了长达10年左右的繁荣。出于信息技术对经济的拉动作用，奥巴马政府的“智慧地球”构想旨在找出美国经济新的增长点，在此背景下，泛在网概念应运而生。1.2 泛在网研究的重要性和紧迫性1.2.1 泛在网是信息通信技术发展的趋势信息通信技术（Information and communication technology,ICT）随着技术的进步和应用的拓展，将会对人类社会的进步和应用的拓展，将会对人类社会的生产与生活带来一场深刻变革。目前，通信网络作为信

5、息通信技术的重要基础分支，已经从人到人的通信发展到人与机器（或物体）间以及机器到机器间（M2M），并朝着无所不在（Ubiquitous）的网络（也称泛在网络）方向演进。泛在化的趋势引领ICT发展将其作为下一个主题重点研究方向，在未来异构的网络环境中，广域网、局域网、车域网、家域网、个域网以及身体域网等不同层次、多种网络技术的彼此互补、融合发展，并在微电子技术、嵌入式技术、短距离通信技术、传感器技术、智能标签技术的支撑下，最终促成“泛在信息社会”的实现。“泛在”将是信息社会重要的特征。随着信息通信技术日新月异地发展，信息社会一步步走向现实，一种强调“无所不在”或“ 泛在”通信理念的特征正日渐清晰

6、，即任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信。泛在网是信息社会的重要载体。泛在网是指基于个人和社会的需求，利用新的信息网络技术，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务，网络超强的环境感知、内容感知及其智能性，为个人和社会提供泛在的、无所不含的信息服务和应用。1.2.2 泛在网是信息通信业的普遍共识1ITU的成员来自主权国家的政府和相关的产业界。2ITU-T 已经启动了泛在网(Ubiquitous Networking)相关的研究。 图1 泛在网网络架构示意1.2.3 泛在网是我国发展的新兴战略性产业1建立“感知中国”中心2009年8月日温总

7、理说，至少三件事情可以尽快去做：一是把传感系统和3G技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。在“十一五”迈向“十二五”这个历史阶段，从国家战略高度提出建设我国“泛在信息社会”的号召：信息化基础设施要通过与现实世界紧密感知和交互，更紧密地结合社会经济运行的发展，更协调地服务信息化应用需求。因此，泛在网络成为业界关注的焦点。2. 让科技引领中国可持续发展温总理于2009年11月日向首都科技界发表了讲话，指出把建设创新型国家作为战略目标，把可持续发展作为战略方向，把争夺经济科技制高点作为战略重点，逐步使新兴战略性产业成为经济

8、社会发展的主导力量。一要高度重视新能源产业发展；二要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机”；三要加快微电子和光电子材料和器件等领域的科技攻关通信网、互联网、传感器网、延伸和识别技术集成融合构建的泛在网，将是我国发展的战略性产业。1.2.4 泛在网在电信转型上迈出坚实的脚步ABIResearch的保守预测，M2M服务市场2010年产值有望达到80亿美元，全球电信运营商2008年M2M业务收入达到30亿欧元，预计将在2012年达到89亿欧元。中国移动2006年底M2M终端数将超过300万户。中国电信2010年底M2M

9、终端数将达到100万户M2M业务金融智能建筑消防遥感勘测气象医疗军事农业林业水务电力煤炭石化设备、安全、节能防火、勘察、报警水质、水量、污染、安全大棚、土壤、灌溉、抄表、监控、节能临床、辅助诊断、病程侦查、监控、定位、评估降水、防洪、远程设备通风、瓦斯、救灾定位电子支付、实时信息车务通、电梯卫士、消防监控系统、爱贝通、全球眼、平安E家业务电信运营商 图3 泛在网M2M业务在电信转型的业务应用1.2.5 泛在网在其他行业得到广泛应用智能气象智能食品系统智能运输智能水资源管理无线城市智慧的医疗图4 泛在网在其他行业得到广泛应用2009年11月3日，美国总统奥巴马宣布，美国政府将出资34亿美元建立“

10、智能电网投资基金，推动全面更新美国全国电力基础建设的行动。 这笔34亿美元来自2009年初国会通过的7870亿美元刺激经济计划，奥巴马表示，如加上民间47亿美元投资，整个投资基金将达80亿美元。1.3 泛在网的重大机遇我国传感器网研究已经形成以应用为驱动的特色发展路线，在技术、标准、产业以及应用与服务等方面，进入了世界先进行列，使我国在信息技术领域，迎头赶上，甚至占领产业价值链的高端成为可能。发展泛在网有利于信息化战略的进一步深入落实。国家政策导向，已经形成以应用为驱动的特色发展路线，并且市场需求巨大，增长趋势仍在持续。目前国内已有的产业基础不俗：在技术、标准、产业以及应用与服务等方面，开始进

11、入了世界先进行列。发展泛在网有很好的科研基础支撑：“十一五”期间在973、自然基金、863、国家重大专项不同角度奠定基础。1.3.1 国际主导地位前景巨大泛在网络系统与市场、行业、应用结合紧密，我国在该方向获得主导地位存在较好契机。1.4 泛在网市场趋势1.4.1 全球物联网应用发展迅猛依据Beecham Research分析，今年全球物联网终端规模为9,926万，年增长率接近70%；其中亚太地区为2,429万，年增长率接近44%。放眼未来几年，全球物联网终端将会更为广泛应用于各产业，其中以工业、交通、能源及安防等产业最具成长潜力。中国移动通过与各行业的广泛合作，将M2M作为现阶段物联网的主要

12、应用进行拓展，全国已累计发展应用终端335万。 图45 中国移动M2M发展趋势 图46 各行业分布情况1.4.2 国内物联网发展潜力巨大(1)电力行业国家电网“十一五”电力工业发展规划 要求：35-110KVA输配电设备必须安装监测终端，涉及输配变调计量五大环节的智能化管理 。要保障整个电力系统的安全就必须采用先进的无人值守技术，达到对整个系统（电厂、大坝，变电站，高压输电线路，用户终端等）的实时远程监控。 今后五年，我国电网建设总投资将超过万亿元，安全技术改造可达1000亿元左右规模。我国35KV以上输电塔架约300万个，仅以监控35点/塔架计算，市场价值约100亿元以上。全国大中型水库约3

13、000座，大坝监控市场达150亿元以上。(2)交通行业我国机动车拥有量以每年10%以上的速度增长,预计2010年达到1.3亿多辆。道路交通设施及管理设施虽然有较大改观,但跟不上机动车增长速度，总体水平与发达国家有较大差距。 公安部统计07年全国运营车辆1400万，按17增长率，2010年达2300万，车载传感网终端需求将超过100亿元。智能交通传感网基础设施建设需求将更为巨大。(3)金融行业2015年电子支付机具将达到2000万。目前全网POS机120万台，ATM机11万台。物流行业没有具体明确的上级管理部门，是一种协会性质。中国物流协会尚未出台相关规范和标准。物流协会公布2007年在册物流企

14、业配送手持终端需求量1000万。(4)电梯行业中华人民共和国国务院令（第373号）特种设备安全监察条例对电梯生产、安装使用、设备运行、安全保障、系统维护等有明确的要求。质监局统计数字，全国电梯07年150万台(5)石油行业中石油规划院、中石化规划院、中海油规划院针对全国20个所属油田，进行统一的技术标准的规范制定和管理。全国20个油田，数据采集点总量272万个。(6)家居安防我国将建设智能化小康示范小区列入国家重点发展方向。国家建设部计划到2010年，60%以上的新房将具有一定的“智能型家居”功能。通过手机远程对入室、访客、环境、灾害等进行进行监控报警；远程对家电设备等进行控制；提高生活质量。

15、高档收入家庭1400万，其他城镇家庭15600万，预测2010年家庭市场传感网终端需求可达2500万户，按平均每户投资1000元计，市场规模将达250亿元。(7)环境保护国家“十一五”环境保护规划：到2010年基本遏制生态环境恶化趋势，改善重点地区和城市的环境质量。中国绿色国民经济核算研究报告：2004年全国因环境污染造成经济损失5118亿元，虚拟治理成本2874亿元。到2020年，国家和企业用于环境保护和生态监测的无线传感器设备总产值预计可达百亿元左右。未来市场效益将更大。(8)健康医疗关于全面推进居家养老服务工作的意见明确提出了“十一五”期间城乡居家养老服务工作的目标任务。中国儿童发展状况

16、报告（20032004）显示，意外伤害成为目前我国14岁以下儿童的第一位死因。 据我国城市居家养老服务研究，中国城市居家养老、护理服务的潜在市场规模超过700亿元，2010年将增加到1300亿元。若每位儿童通过传感网技术实现儿童看护200元/年，将产生500亿市场规模。 1.5 泛在网发展面临的主要挑战（1）如何提高行业及市场对泛在网络的接受度，构建泛在信息化应用模式。（2）如何打造产业链来完善泛在网络基础设施的建设从而支持其利用。（3）实现对信息化系统的实现国内自主可控与可管。（4）如何构建可以比拟互联网规模的创新资源链，促进泛在信息化建设的滚动升级。2.0 泛在网的概念2.1 泛在网基本概

17、念2.1.1 泛在网的出现“泛在”的英文为Ubiquitous,它来源于拉丁语,意思是普遍存在，无所不在。即任何时间、任何地点、任何设施、任何内容、任何人对各方面的内容可以通过无所不在进行传播。泛在网创始人是坂村健教授和Mark Weiser教授。泛在概念源自泛在计算（Ubiquitous Computing）。Ubiquitous最早见于施乐首席科学家Mark Weiser在1991年“21世纪的计算”文章中提出的“泛在计算（Ubiquitous Computing）”的思想，强调把计算机嵌入到环境或日常生活用工具中去。这篇文章预见到了现在的RFID、Tag、传感器、泛在终端等很多自然交互设

18、备。“Ubiquitous”，意为“普遍存在、无所不在”，其涵义为智能设备遍布于周边环境，无所不在。得益于微电子、低功率无线通信等技术的飞速发展，泛在计算所必需的硬件技术日渐成熟，泛在网络时代正在到来，整个社会对泛在计算的重视也提到了前所未有的高度。2.1.2 泛在网的不同定义 日韩国家的定义是：“无所不在的网络社会将是由智能网络、最先进的计算技术以及其他领先的数字技术基础设施武装而成的技术社会形态。”ITU 的定义为：“任何人都有可能在任何时间和任何地点，通过客户友好的设备和服务，方便、廉价地交换和共享大量信息。”“泛在网”即广泛存在的网络，它以无所不在、无所不包、无所不能为基本特征，以实现

19、在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信为目标。目前，随着经济发展和社会信息化水平的日益提高，构建“泛在网络社会”，带动信息产业的整体发展，已经成为一些发达国家和城市追求的目标。在日渐发达的通信技术、信息技术、射频识别技术等新技术的不断催生下，一种能够实现人与人、人与机器、人与物甚至物与物之间直接沟通的泛在网络架构 U网络正日渐清晰，并逐步走进了人们的日常生活之中。泛在网络的建设目标也锁定为用户提供更好的应用和服务体验。截止目前，国际上尚没有一个公认的“泛在网络”的权威定义，其中ITU对泛在（传感器）网络的定义是：泛在意味着连接的是非传统的计算设备，可能是非常小的，不可见的计算机以及

20、大量的设备参与泛在网络通信，泛在网设备通常配备各种不同的传感器从环境中收集数据，泛在网设备通常具有移动性，他们执行的任务和地理位置以及相关联的设备有关系。2.1.3 泛在网的发展历程“泛在网络”的构想，致力于实现从“e时代”（electronic）向“U时代”(Ubiquitous)的转变。未来泛在网络的具体形态目前虽未制定国际统一标准，但突破目前互联网仅仅实现人与人通信的传统界限是可以肯定的。实际上，泛在网络向更为广阔的无线通信市场敞开了大门，无线传感器网络、短距离无线通信网、无线局域网等也都成为泛在网络的覆盖范畴。泛在网络的成长过程，不是产生全新的网络，而是不断融合新的网络，使其成为泛在网

21、络的一个子网，如此源源不断地向U网络注入新的业务和应用，直至“无所不包、无所不能”，因此，各种异构网络之间，在基础性网络搭建的公共通信平台之上，对于共性的融合与个性的协同，就成为泛在网络成长与发展的主要策略。2.1.4 对泛在网络的理解泛在网络的概念不简单地局限于字面的“无所不在”的网络，这个理解只涵盖了泛在网络在“互联”层次的内容。泛在网络有两层重要含义：随时随地的网络；网络的通信超越了人与人的通信,继而出现了人与物的通信,物与物的通信。泛在网络将自然而深刻地融入到人们的日常生活及工作之中，实现人人、时时、处处、事事的服务。 泛在网络的核心特征包括以下4个方面的内容。（1）泛在的对象泛在网络

22、的通信对象可以包括任何事物，不管是人，还是各种各样的电子设备（手机、智能终端等）以及通过传感器能够被感知的现实世界的各种物体，都可以通过通信网络彼此连接，来自现实世界的任何信息都能够连接到全球网络中并被共享。（2）泛在的网络泛在网络采用的网络可以包含现有的电信网、互联网以及未来的融合各种业务的下一代网络，接入技术涵盖宽带无线移动通信技术、ADSL/光纤等固定宽带接入技术以及包括传感器网络和射频标签技术（RFID）在内的近距离通信技术等。（3）泛在的信息各种传感器技术不仅能够提供事物本身的信息，而且能够探测、存储、处理乃至整合各种与事物相关的位置、状态、环境等信息，从而向全球网络提供各种关联在一

23、起的信息，令任何人在任何地方都能够通过该网络获取所需的任何信息。（4）泛在的应用泛在网络具有超强的环境感知能力和智能性，能够为个人和社会提供无处不在的、无所不能得信息服务和应用，例如购物、支付、教育、医疗卫生、公益服务、国家和社会安全等。 图5 泛在网网络的概念架构2.1.5 泛在网的基本概念个人化、宽带化和泛在化是通信发展的三大趋势。泛在化意即将世界上的万事万物均通过网络连接起来，并进行智能的分析和处理，其核心理念就是网络一切（Network Everything），构成一张泛在网。泛在网将为通信的发展带来全新的机遇，因为在目前的市场环境下，人-人通信已逐渐趋于饱和，其中未来几年移动用户约5

24、0亿，互联网用户约20亿，但人-物通信、物-物通信空间无限，通信终端通过传感器延伸到各种物体，这将为未来的业务经营开辟新的蓝海，同时还将推动社会生产和生活方式新一轮的变革。世界各国均十分重视这一发展机遇，例如U-Korea、U-Japan、智慧地球等均是泛在网的具体应用。泛在网的发展是一个逐步演进的过程，目前常见的泛在网应用主要为M2M型的专属应用，也就是传感器采集信息后，本地或者通过远程通道送到后台系统进行分析和处理，实现特定的应用，系统是相对封闭的，传感器之间没有协同。那么随着技术的进步和需求的推动，下一步将基于无线传感器网络技术，实现“自治组网、协同感知”为核心的业务特征，传感器网络节点

25、集信息的获取、传输、组网、协同处理于一体，同时传感网采集的信息可以接入到互联网，那么就可以借助互联网实现随时随地对传感器信息的获取以及对传感器的控制，实现物联网相关的功能。那么如果再进一步打破物联网应用的行业界限，在不同的行业之间共享传感器信息和应用，并可以为公众提供服务，则就形成了泛在网的应用范畴。泛在网是指基于个人和社会的需求，利用现有的和新的网络技术，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务，网络具备超强的环境感知、内容感知及智能性，为个人和社会提供泛在的、无所不含的信息服务和应用。泛在网络的概念反映了信息社会发展的愿景和蓝图，具有比“物联网”

26、更广泛的内涵。2.1.6 泛在网络概念特点泛在网络在兼顾物与物相联的基础上，也涵盖人与物的沟通和人与人的通信，目的是构建更智能的泛在信息社会，包括新型终端网络、异构服务网络融合、可信与管理。泛在网的构建依赖三个实体层的存在和互动。一是无所不在的基础网络；二是无所不在的终端单元；三是无所不在的网络应用。泛在网就是这样一个能把世界上的万事万物连接起来并具备智能分析和处理的网络，其架构包含三个层面：感知层、网络层和应用层。但相对于现有的网络，泛在网在感知层要求实现更透彻的感知；在网络层要求实现更可靠、更广泛的网络传送，而在应用层则需要实现更智能的分析和处理。更透彻的感知更智能的分析能力更全面的网络传

27、感器RFID二维码网络传送分析和应用云计算 图6 泛在网络架构的分层（1）更透彻的感知更透彻的感知将意味着部署更多类型的传感、识别和感知设备，未来这些无处不在的传感器、RFID、摄像头、二维码等是实现人与物、物与物“交流”、“对话” 的基础。常见的传感器有：速度传感器、热敏传感器、压力敏和力敏传感器、位置传感器、液面传感器、能耗传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、振动传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器等等，随着技术的发展，新的传感器类型也不断产生。 图7 泛在网络感知层架构 （2）更广泛的网络传送更广泛的网络传送意味着泛在网络的传送技术将包含各种有线、无线网络技术，并且IP网络将成为

28、传送的核心网络，通过充分利用各种有线和无线网络技术，将可以实现更广泛的互联互通以及更广地域的感知信息传送。同时引入IPv6是实现更广泛互联互通的基础，因为在泛在网网络环境下，将有海量的物物接入，现有IP地址明显不足，根据预测IPv4地址将在2011年左右耗尽，IPv6的引入一方面可以解决地址空间不足的问题，另外通过IPv6的永远在线、移动性和安全性等新功能的支持，还将有利于创新更多的新应用。此外，将感知信息进行网络传送时，还需要同步考虑实现人-人、物-物、人-物之间通信的融合，实现“新三网”融合的发展目标。 图8 泛在网络传送层架构（3）更智能的分析和应用更智能的分析和应用，也就是需要考虑采用

29、云计算等分布式处理技术，对经过感知层和网络层送到的数据进行智能的分析和处理。对于泛在网络应用，由于需要处理的业务数据可能跨各个行业，而且同时又考虑到各个行业应用的个性需求又有所不同，因此在应用层可以引入“通用平台+子应用”或者“中间件”的概念。通过通用平台或者中间件实现公共信息的交换以及公共管理功能，各个行业的个性化应用将可以通过子应用的方式来进行呈现。IMT-20003G、3G+2G短距离连接有线方式数字广播基于IP的核心网络WMAN卫星通信WLAN 图9 引入“通用平台+子应用”或“中间件”的应用层 2.1.7 泛在网络的愿景泛在网络，Ubiquitous Network，无处不在的网络。

30、它实际上反映了人类社会基于电信网、互联网、和信息化技术发展的巨大期望，是一种远期的愿景。泛在网络的使用者，可以在任何时间任何地方可以无障碍使用的信息通信网络。在这一网络中，通信不仅是人与人，其业务流还可能来自人与能感知客观环境的设备之间，以及设备和设备之间。ITU-T 2009 Mardel Plata NGN GSI输出的Y.2002给出了泛在网的愿景。图10 泛在网络的愿景 “5C+5Any” 是泛在网络的关键特征，5C分别是：融合（Convergence）、Contents（内容）、计算（Computing）、通信（Communication）、连接（Connectivity）；5Any

31、分别是：任意时间（AnyTime）、任意地点（AnyWhere）、任意服务（AnyService）、任意网络（AnyNetwork）、任意对象（AnyObject）。总体意思是：通过底层的全连通的、可靠的、智能的网络，以及融合的内容技术、微技术和生命技术，将通信服务扩展到教育、智能建筑、供应链、健康医疗、日常生活、灾害管理、安全服务、运输等行业，并为人们提供更好的服务，让人们享受信息通信的便利，让信息通信改变人们的生活，更好的服务于人们的生活。2.2 多种相似的概念在物联网和泛在网络不断发展的同时，也涌现出很多相关概念，如泛在网、USN (Ubiquitous Sensor Network)、

32、传感网、物联网、 M2M (Machine-2-Machine)、IoT (Internet of Things)、CPS (Cyber Physical System)、Smart Planet/智慧地球、云计算、普适计算等，下面逐一加以辨析。2.2.1 传感器网络(Wireless Sensor Network)（1）传感器Sensor传感器是指能感受规定的被测的量并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置。就是指能够把外部物理信号转化为电信号的装置。传感器可以接有线，也可以接无线。 未来目标：智能尘埃 （Smart Dust）美军传感智能弹药美军新一代传感节点倾角传感节点温湿度节点模块多节

33、点传感节点倾角传感节点震动传感器节点图像传感节点磁敏传感节点RFID及阅读器图11 传感器节点形式 （2）传感器节点Sensor Node由数据采集、数据处理、数据传输和电源构成，具有感知能力、计算能力和通信能力。 图12 传感器节点原理（3）传感器网络(Wireless) Sensor Network传感器网络即传感器网，现在谈到的传感器网，通常强调是无线传感器网络。传感器信息一般被认为是低速率、短距离、低功耗，因此组网上有特殊性。严谨一些可以叫wireless sensor network，WSN。传感器网可以看成是传感模块+组网模块共同构成的一个网络。传感器仅仅感知到信号，并不强调对物体

34、的标识。例如可以让温度传感器感知到森林的温度，但并不一定需要标识哪跟树木。由观察区域内的传感器节点通过自组织等方式构成的智能信息采集网络。关注数据采集和处理，以数据内容为中心，对传感器本身的管理不强调。传感网是指由传感器节点通过自组织或其他方式组成的网络。传感网是传感器网络的简称，从字面上看，狭义的传感网强调通过传感器作为信息获取手段，不包含通过RFID、二维码、摄像头等方式的信息感知能力。传感器网络：主要关注传感器之间，如何有效组网，这个网络如何更有效的适应传感器的一些特性，如：功率小、电池寿命短等特点。主要研究重点在无线传感器网络的物理层、链路层、网络层适应传感器网络的特点，适用在采集数据

35、，并传送数据部分，对具体的业务支持能力比较弱。2.2.2 物联网（Internet of Things）物联网（Internet of things）的概念于1999年由美国麻省理工大学的的Kevin Ashton教授提出。早期的物联网是依托射频识别（RFID）技术的物流网络，但是随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大变化。国际电信联盟（ITU-T）在2005年发布的互联网报告2005：物联网中正式提出了“物联网”的概念。其定义是：通过在各种各样的日常用品中嵌入一种信息传感装置，如射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等，将他们与互联网相连，使我们在信息与通信的世

36、界里获得一个新的沟通维度，将沟通从任何时间任何地点任何人之间的沟通连接，扩展到人与物，物与物之间的沟通连接。物联网是为了区别于互联网的概念，从人人网络通向物物网络，传感装置之间按约定的协议，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、监控和管理。它强调了对标签或采集器的标识和管理，其中标识包含了传感器、RFID、二维码等。通过一些关键技术，将现有互联网渗透到物理世界，构成了物联网。这些关键技术包括RFID、传感器、机器人技术、嵌入式智能和纳米技术。按照我们对物联网的理解，物联网是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式芯片和软件，使

37、之成为“智能物体”，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现物与物、物与人之间的互联。物联网依托现有互联网，通过感知技术，实现对物理世界的信息采集，从而实现物物互联。归纳言之，物联网的几个关键环节为“感知、传输、处理”。物联网强调的是针对“物”的应用，以及所涉及的网络优化等方面，通过身份标识，如：条码、二维码、RFID、感知设备，如：传感器、摄像头等将“物”的信息，采用信息化的方式处理，提供各种服务和应用，包括：身份相关服务，数据采集类的服务、协同处理类的服务等。目前，使用“物联网”概念的主要是美国和欧盟，日本和韩国则多用“泛在网络”的概念。1提出时期的定义物联网的概念于1999年由美国

38、麻省理工大学提出，早期物联网是依托射频识别（RFID）技术的物流网络，但是随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大变化。2发展初期的定义物联网（Internet of Things）在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式芯片和软件，使之成为“智能物体”，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现物与物、物与人之间的互联。具体定义：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连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 强调对标签或采集器的标识和管理。3

39、现阶段的定义物联网(Internet of Things)，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、家用电器、安防设备等）与互联网结合起来形成的一个巨大网络，让所有物品与网络连接在一起，方便识别、管理和监控，在此基础上实现融合的应用，最终为人们提供无所不在的全方位服务。4物联网的体系架构物联网在体系架构上可分三个层次：一是传感网络，即以传感器、RFID以及各种机器终端为主；二是传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等，实现数据的传输与计算；三是应用，即利用终端作为信息采集设备带来的信息，或利用终端作为执行部件可执行的动作，构造服务于人类

40、的应用和服务。总结：物联网实现了从沟通人的世界到沟通物理世界，实现Anyone、Anytime、Anywhere、+Anything的沟通，从主动发起通信到自动感知按需沟通，采用多技术、多网络、多应用。物联网是迈向泛在网的第一步。 图13 全业务下统一的用户体验2.2.3 M2M（Machine to Machine）M2M（Machine to Machine，即机器到机器的通信）。连接的对象是机器，只有简单的通信功能，通常只实现企业内部设备或产业链设备间的互联互通，同时要求有简单的数据处理系统。M2M技术是一种无处不在的设备互联通信新技术，它让机器之间，人与机器之间实现超时空无缝连接，从而

41、孕育出各种新颖的应用与服务，它像人类的手和眼睛一样扩展着人类世界物联网强调“物物相连，感知世界”的概念，万物都可以用一张巨大的网络联系起来实现通讯和互动。M2M是现阶段物联网最普遍的应用形式，M2M可视为物联网的初级阶段。比较M2M和物联网的情况我们可以看到在定义方面M2M主要强调机器与机器的通信，将来可以将芯片植入到动物和植物体内进行感知，尤其是无线传感器的加入会让信息末梢更加发达，可以搜集更多的信息。以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。2.2.4 智慧地球按照IBM的定义，“智慧地球的核心是以一种更智慧的方法通过利用新一代信息技术来改变政府、企业和人们相互交互的方式，以便提高交

42、互的明确性、效率、灵活性和响应速度。通过信息基础架构与高度整合的基础设施的完美结合，使得政府、企业和人们可以做出更明智的决策。智慧方法具体来说是以下三个方面为特征：更透彻的感知、更广泛的互联互通、更深入的智能化。 “智慧地球”包括了智慧城市、智慧交通、智慧医疗、智慧教育等，是一个商业概念，主要是传感器网络信息采集和处理。“智慧地球”有三个重要维度：第一，能够更透彻地感应和度量世界的本质和变化；第二，促进世界更全面地互联互通； 第三，在上述基础上，所有事物、流程、运行方式都将实现更深入的智能化，企业因此获得更智能的洞察。 泛在网与智慧地球的理念非常吻合。智慧地球以信息通信网络为核心，全面整合传感

43、、识别、测量、定位、计算等技术，将人类社会和自然世界连接起来，构建出人与物共享的泛在网络，从而实现网络空间与物质世界的贯穿和统一。2.2.5 泛在计算与普适计算泛在计算或普适计算（Ubiquitous computing或 pervasive computing），又称U计算，是1991年由美国Xerox计算机科学实验室的首席科学家Mark Weiser首次提出的一种超越桌面计算的全新计算模式。他认为：“越是看不见得技术，越显得深刻，因为他们已经完全融入了日常生活，以至无迹可寻”。即用户只是潜意识上与周围环境进行交互，却从来不会有意识地分辨服务来自于泛在计算技术。这是一种具有变革意义的信息通信

44、方式。因此，泛在计算具有两个关键特性：一是随时随地访问信息的能力；二是不可见性。泛在计算通过在物理环境嵌入的传感器、移动设备和其他任何有计算能力的设备，从而在用户不擦觉的情况下进行计算、通信、并提供各种服务，最大限度地减少用户介入。泛在计算这一新型的计算模式建立在分布式计算、通信网络、移动计算、云计算、网格计算、嵌入式系统、传感器等技术的飞速发展和日益成熟的基础上，它体现了信息空间与物理空间融合的趋势，反映了人们对信息服务模式的更高需求希望能随时随地自由地享用计算能力和信息服务，使人类生活的物理环境与计算机提供的信息环境之间的关系发生革命性改变。普适计算的定义为运用无线网络的科技，让人们在不受

45、时空限制的环境下享用资讯。其具备三种特性：第一，无所不在的技术，意指技术和环境融为一体；第二，渗透式技术，即无缝式整合科技；第三，可携带的，随时随地。普适计算强调了”优质服务，用而不知“的境界。2.2.6 云计算云计算（Cloud Computing ）基于互联网的超级计算模式-即把存储于个人电脑、移动电话和其他设备上的大量信息和处理器资源集中在一起，协同进行工作。这是一种极大规模上可扩展的信息技术能力，并向外部客户作为服务来提供的一种计算方式。2.2.7 “U计算”到“U网络”Ubiquitous最早见于施乐首席科学家Mark Weiser在1991年“21世纪的计算”文章中提出的Ubiqu

46、itous Computing。这篇文章预见到了现在的RFID、Tag、传感器、泛在终端等很多自然交互设备。U网络来源于拉丁语的Ubiquitous，是指无所不在的网络，又称泛在网络。最早提出U战略的日韩给出的定义是：无所不在的网络社会将是由智能网络、最先进的计算技术以及其他领先的数字技术基础设施武装而成的技术社会形态。根据这样的构想，U网络将以“无所不在”、“无所不包”、“无所不能”为基本特征，帮助人类实现“4A”化通信，即在任何时间(anytime)、任何地点(any-where)、任何人(anyone)、任何物(anything)都能顺畅地通信。“4A”化通信能力仅是U社会的基础，更重要的是建立U网络之上的各种应用。越是看不见的技术， 越显得深刻，因为它们已经完全融入了日常生活，以至无迹可寻。Mark Weiser