物联网与无线电频谱资源

物联网与无线电频率资源 王 琦 副教授 博士 北京邮电大学 2009年 12月 15日 北京邮电大学 电子商务研究中心 提纲 2 智慧地球与物联网 物联网应用 1 2 3 物联网与无线电频谱资源 北京邮电大学 电子商务研究中心 三网融合内涵 3 北京邮电大学 电子商务研究中心 ：广电行业收入以广告为主 4 北京邮电大学 电子商务研究中心 电信固话用户不断流失 5 北京邮电大学 电子商务研究中心 三网融合政策解读：非对称双向进入和试点为先 非对称双向进入 “符合条件的广播电视企业可以经营增值电信业务和部分基础电信业务、互联网业务；符合条件的电信企业可以从事部分广播电视节目生产制作和传输”，不仅允许有线运营商可以经营全部的增值电信业务，还允许进入部分基础电信业务，超出我们之前的预期（仅开放增值电信业务）；对于电信运营商来说，允许从事部分广电节目制作和传输，仍无法涉足内容集成和播出环节，说明电运营商要从事 务仍将面临较强监管。 先试点后推广 除了遵循中国改革惯例外，中国广电的现实差异性较大（区域分割和双向化不足等），尚不具备全国推进三网融合的条件；同时，三网融合配套相关的技术标准、立法工作和监管模式等问题也尚未有定论，采取先试点后推广的方式推进三网融合，不仅为广电预留一定的保护期，也为建立适合中国国情的三网融合体系提供依据。 6 北京邮电大学 电子商务研究中心 中国国际出口带宽归属 7 北京邮电大学 电子商务研究中心 中国有线电视和电信宽带用户数 / 8 北京邮电大学 电子商务研究中心 广电网技术架构 9 北京邮电大学 电子商务研究中心 现有电信网技术架构 10 北京邮电大学 电子商务研究中心 三网融合带来新的 业务机会 11 北京邮电大学 电子商务研究中心 社会对网络的依赖将无处不在 12 问题的提出： 北京邮电大学 电子商务研究中心 13 从 “ 互联网 ” 到 “ 物联网 ” ，让科技真正更深刻的渗透并融入经济生活、社会生活的主体中来，提供可持续发展的可能，能而有慧，让智慧引导地球，就是 “ 智慧地球 ” 的主旨。 009年提出“智慧地球”的概念 北京邮电大学 电子商务研究中心 14 智慧社会的实施将是全球信息化的一个里程碑 智慧社会将使得网络就像人体的血管、神经将延伸到社会的每个细胞，对网络的可扩展性、安全性、可靠性以及服务质量等将提出更高的要求。 北京邮电大学 电子商务研究中心 关于智慧地球？ “智慧的地球（ 就是 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、公司和人们相互交互的方式，以便提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度。如今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、企业和市民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 更透彻的感知 更全面的互联互通 更深入的智能化 利用先进技术获取更智能的洞察并付诸实践，进而创造新的价值 先进的系统可按新的方式协同工作 利用任何可以随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统或流程 北京邮电大学 电子商务研究中心 现实空间 物物相连 16 北京邮电大学 电子商务研究中心 信息通信网络发展轨迹及趋势 电话网时代 分组交换网时代 北京邮电大学 电子商务研究中心 信息通信网络发展轨迹及趋势 三网融合时代 北京邮电大学 电子商务研究中心 智慧地球的四要素：传感器、网络、存储装置、处理系统（个性平台、共性平台）（人机接口、嵌入式软件等） 智 慧 的 泛 在 网 络 时 代 北京邮电大学 电子商务研究中心 智慧地球 = 泛在网络 + 云计算 +嵌入式软件 工作 生活 学习 娱乐 机器 物通信 人 物的通信 机 机的通信 人 机器通信 人 人的通信 双向通信 单向通信 维码 北京邮电大学 电子商务研究中心 005：物联网 ， 综合了二者的内容，正式提出了“物联网” 的概念，包括了所有物品的联网和应用 。 物联网的由来 1998年，美国麻省理工大学（ 造性地提出了当时被称作 联网”的构想，美国 1999创立）首先提出“物联网”的概念，主要是建立在物品编码、 日本 法提出“泛在网络”的概念，主要是建立在编码 信网络（包括无线互联网）基础上。 物联网概念起源于比尔盖茨 1995年 未来之路 一书，在 未来之路 中，比尔盖茨已经提及物联网概念，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。 北京邮电大学 电子商务研究中心 对物联网的理解 物联网 物物相连 天罗地网 物联网是在计算机互联网的基础上，利用 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。 它物理上涵盖泛在周边的延伸网，也涵盖了泛在互联的网络。但其更多强调的是物物（ 够在网络下提供自身信息以方便识别和处理的这种工作交互模式。 物联网实质是泛在网络要融合协同的一种网络工作模式，物联网就是泛在网络及信息化在行业应用角度的一个重要体现。 物联网 传感网 北京邮电大学 电子商务研究中心 物联网五层结构图 北京邮电大学 电子商务研究中心 24 网络的体系结构 传感器接点一般分散在网络覆盖地区内 每个分散的传感器节点能够收集数据 ,并寻找路由将数据送到 经过 北京邮电大学 电子商务研究中心 提纲 25 智慧地球与物联网 物联网应用 1 2 3 物联网与相关资源 北京邮电大学 电子商务研究中心 物联网发展面临着频谱资源危机、成本等问题 频谱资源危机 物联网是以无线电频谱作为基础资源来实现其移动性、泛在性的，而无线电频谱作为一种不可再生的无形 资源 成本 要 实现一个完全互联互通的物联网世界，传感与接入设备的成本是必要关注因素。 标准 当前发展物联网的困境也来自于无统一的标准，导致产品创新慢、业务成本高、服务质量差的突出问题。 关键技术 核心领域还未全面进入产业化 。 安全隐私 无线电频谱在任意空间的充斥即是无线电频谱的优点，也是它致命的一个缺陷 ，这 对用户的安全和隐私是一个很大的威胁 北京邮电大学 电子商务研究中心 无线电应用分类 27 无线电应用分类 其一：人可以利用电磁场波动传播的特性来实现信息传递（通信、广播） 其二：人可以利用电磁场传播反射的特性来实现目标探测（雷达、遥测、遥感、导航） 其三：人也可以利用电磁波中携带的能量来烤熟食品（家用微波炉）、熔化矿石（工业炼钢炉） 其四：利用已经掌握的无线电知识接收、解调、分析来自外空间的信息 ？ 北京邮电大学 电子商务研究中心 28 北京邮电大学 电子商务研究中心 无线电频谱的经济学属性 经济资源属性 29 人类社会经济体系经济资源的潜在形态Ec o n o m i c So u rc e s o n o m i c Re s o u r c e s 本，知识和技术经济资源是经济物品中相对人类而言的有用性，是附着于经济物品上的使用价值。经济资源，是指那些用于生产商品或劳务所必须投入的物品。 经济物品，是指人类必须付出相应代价才能够得到的有用物品。 北京邮电大学 电子商务研究中心 固网相对于移动的对比优势 容量（速度） 北京邮电大学 电子商务研究中心 半径 500米 速率 移动互联网如果用 值下行速率为 100s。就是一个基站覆盖范围内的所有用户共享 100s。 6个上网卡， 4个。 用户数 估算一下，以北京邮电大学为例，北邮估算有宿舍、教学楼、家属楼至少50栋，总面积不到半径 500。一个基站覆盖的半径 50000栋楼，一栋 6层的楼有 50户。保守估计，总共有 10000户。 100s 10000户 =？ 结论： 显然，如果用户都使用移动互联网，即使是 动互联网将主要用于手机上网。 100s 移动互联网是否能替代固网 北京邮电大学 电子商务研究中心 固网相对于移动的对比优势 速度 北京邮电大学 电子商务研究中心 光纤 对光纤速率为40 40Gb/s=1600Gb/s s = 光纤的一对芯的速率是 缆通常是 6芯以上，若按照光缆到小区考虑，二者之间的速率相差太大，所以不会形成替代关系。 结论 北京邮电大学 电子商务研究中心 计算机相对于手机的对比优势 屏幕 北京邮电大学 电子商务研究中心 计算机屏幕面积 手机屏幕面积 = 2%计算机一屏的阅读量是手机一屏阅读量的 17案例：如果 5页搜索结果，那么在手机上将显示 595 结论： 手机不适合显示海量信息，需要在尽量少的文字中显示尽量多的有用信息。强调信息的精准性。 北京邮电大学 电子商务研究中心 物联网示意图 关键技术： 卫星定位 传感器 传输技术 其他技术 - 嵌入式智能技术 - 纳米技术 信息的获取 互联网 物联网单元 物联网单元 物联网单元 信息传输 信息处理 输网络 传感器 卫星定位系统 北京邮电大学 电子商务研究中心 物联网关键技术 北京邮电大学 电子商务研究中心 35 北京邮电大学 电子商务研究中心 世界上最小的 36 北京邮电大学 电子商务研究中心 各种 37 北京邮电大学 电子商务研究中心 我国最早成功的案例 38 北京邮电大学 电子商务研究中心 物联网关键技术 传感器 国家标准 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 2008年全球传感器市场容量为 506亿美元，预计 2010年全球传感器市场可达 600亿美元以上。 传感器作为物联网采集信息的终端工具，就如同是物联网的“眼睛”、“鼻子”和“耳朵”，这些采集工具标准不一，已严重制约物联网的发展。 北京邮电大学 电子商务研究中心 40 物联网的发展离不开互联网和移动通信网络，传输网络技术成为互联网发展的关键。 物联网的前提是必须为物品赋以独一无二的地址 足够的地址，很强的可扩展性， 适应无处不在的网络（ 128P 地址空间 2128 (.4 x 1038) 全球唯一寻址 地球表面 (陆地和海洋 ) 大约 5.1 x 1014 生物圈容积 (20 度 ) 大约 1.0 x 1019 可用地址的密度 3.4 x 1013 / 地球上每一颗沙粒和每一滴水 都能唯一地识别！ 物联网关键技术 传输网络技术 北京邮电大学 电子商务研究中心 物联网的应用愿景 005：物联网 中描绘“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等 企业内部网 据库 /网络管理平台 电子标签应器 标识 知处理 信息传送 电网、铁路、桥梁、建筑、公路、书包、水杯。 。 移动智能网 信网 将 物联网 与现有的互联网、通信网整合起来 对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制 以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态 把感应器嵌入和装备到各种物体中 北京邮电大学 电子商务研究中心 提纲 42 智慧地球与物联网 物联网应用 1 2 3 物联网与相关资源 北京邮电大学 电子商务研究中心 物联网的财富 标准层面的商业机会 技术层面的商业机会 产品层面的商业机会 43 北京邮电大学 电子商务研究中心 智能交通 据统计，交通拥堵造成的损失占 4%。 美国每年因交通堵塞而浪费的时间达 37亿小时，燃料损失为 23亿加仑（足以装载 58个超大型油轮），每年的损失高达 780亿美元。 在斯德哥尔摩，每天都有超过 50 万辆汽车在城市中穿梭。 2005 年，这座城市的人们上下班花在路上的平均时间比上一年增加了 18%。 斯德哥尔摩在 18 个路边控制站用激光、摄像和系统技术，对车辆进行探测、识别，并按照不同时段不同费率收费，将交通量降低了 20%，将等待时间减少了 25%，将尾气排放降低了 12%。 在新加坡，监控人员通过传感器接收实时数据，进而模拟和预测交通状况，准确率高达 90%。 在京都，城市规划者通过模拟上百万车辆的大范围交通情形来分析其对城市的影响。 北京邮电大学 电子商务研究中心 欧盟认为通过利用7。 G/3G/G 7777 n 车电子占轿车成本30%，在高档车还达到 60%！ 北京邮电大学 电子商务研究中心 智慧的城市 智慧的城市 目标 灵活 ：能够实时了解城市中发生的突发事件，并能适当即时地部署资源以做出响应 便捷 ：访问“一站式” 服务网站，可在线 /通过手机支付帐单、学习、购物、预订和进行交易 安全：更好地监控，有效预防犯罪和开展调查 更有吸引力 ：通过收集并分析数据和智能信息 (例如，客流和货运 )来更好地规划业务基础架构和公共服务，从而创造更有竞争力的商业环境吸引投资者 生活质量更高 ：越少的交通拥堵意味着越少的污染；降低交通拥堵和服务排队所浪费的时间。 方法 问 题 中国的商用和民用城市基础设施不完善、城市治理和管理系统效率低下，以及紧急事件响应不到位等问题亟需解决。 城市网格化管理，改善市容市貌，提升市政处理效率 实现电子政务平台一站式市政服务，精简业务流程，降低服务成本。 智能交通系统有效缓解城市交通压力，减轻道路拥堵和城市污染问题。 犯罪实时监控技术提供及时而丰富的信息和分析支持 北京邮电大学 电子商务研究中心 案例城市管理新模式的基本流程 47 2016/7/18 北京邮电大学