联网论文关于物联网高级通信和技术论文范文参考资料

联网论文关于物联网高级通信和技术论文范文参考资料 文陈华伟 摘要：当前，新一代通信技术以物联网、大数据和云计算为代表发展迅猛，物联网技术正在通过与其它新技术的不断融合，加速向智能医疗、新能源、材料等领域渗透。通过重点阐述大数据对于物联网的意义，包含高级通信和分析技术的开放的物联网生态系统框架，大数据与物联网集成后所产生的新应用，探讨了物联网中的大数据技术框架。 关键词：物联网；融合；智能化 1、物联网基础 物联网（The Inter of Things，IOT）通过将智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络进行融合应用，被称为是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网的最早实践可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐售卖机，物联网的概念则由麻省理工学院的Kevin Ashton教授于1999年第一次提出。国际电信联盟在其发布的ITU互联网报告xx：物联网中正式对物联网的概念进行了阐述：物联网是通过安装在物体上的射频识别装置（RFID）、红外线感应器、全球定位系统（GPS）、激光扫描仪以及各种传感器，能够在任何时间、任何地点、任何物体之间进行信息交流和通信，从而真正实现精确定位、准确识别、智能监控和管理的一种网络。 物联网发展的基础是在互联网的基础上进行了延伸和扩展，它的最终发展目标是实现全面感知、可靠传输和智能处理。物联网的网络架构可以分为三层：第一是感知层，主要作用是采集信息、信息处理等操作（通过射频识别装置、红外感应器、读卡器等）；第二是网络层，主要作用是传输信息（通过移动网、互联网、广电网、无线网等）；第三是应用层，主要作用是完成信息的分析处理和控制与决策。其中，网络层是感知层和应用层之间进行信息交流的纽带。应用层通过对传感信息的处理和共享，为各类业务的处理提供强大的资源支撑，从而真正实现各个行业的智能化、信息化。 图1显示了ITU-T各个研究小组在物联网方面研究的情况。 2、物联网的体系架构 2.1 ITU-T物联网的体系架构 从广义上来讲，物联网包括技术和社会两大内涵。可是物联网到底能给我们带来什么呢随着物联网迅速崛起，其技术和基础设施逐渐完善，从而利用物联网的特性，能够给我们带来不一样的生活：目前只有2个维度（如任何时间、任何地点）的信息相互通信可以通过物联网扩展为另一个维度，即第3个维度：任何物体之间的通信，如图2所示。 为了能够使物理的物体和虚拟的物体相互连接起来以便提供更好的服务，物联网需要利用正在发展的其他技术，比如：机器到机器的通信（M2M）、数据挖掘和决策、自组织联网、安全和隐私保护、云计算，感知和触发技术。对物联网的参考模型进行了简单的概括，如图3所示。 物联网的参考模型中主干部分包含了应用层、业务应用支撑层、网络层、设备层。除此之外，辅助部分包括跨层的管理能力和安全能力。其中，应用层是指用户最终可以见到的多种多样的物联网应用。业务应用支撑层包括通用支撑能力和专用支撑能力这两种能力。其中，通用支撑能力对应于公网支撑能力，而专用支撑能力对应于行业专网支撑能力。支撑能力是指各种物联网应用所使用的基础服务能力，如基础数据处理能力、基础数据存储能力等。网络层包括联网能力和传输能力这两大类能力。其中，联网能力可以提供与网络连接有关的控制功能，如接入和传输控制功能、移动性管理、认证、授权和计费等。传输能力为物联网业务应用提供链接，为数据传输提供控制和管理信息。设备层能力在逻辑上可以分为终端能力、网关能力和端节点能力这3类能力。其中，终端是指与信息通信网络直接通信的实体。端节点是指通过网关与信息通信网络通信的实体。 物联网的管理能力包含故障管理、配置管理、结算、性能、安全等方面。物联网的管理能力由于垂直行业和公众行业的需求差异也可以分为通用管理能力和专用管理能力。安全能力存在于应用层、网络层、业务应用支撑层、设备层。安全能力也由于垂直行业和公众行业的需求差异可以分为通用安全能力和专用安全能力。 2.2 其他组织的物联网的体系架构 通过对上面内容的分析，物联网M2M的结构体系可以划分为两个部分：第一个部分是M2M应用高层架构，该构架有网络连接层、业务能力层和应用服务层三层构成；第二部分是共性支撑标准。 LTE：Long Term Evolution，长期演进，是由3GPP（The3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划）组织制定的UMTS（Universal Mobile TelemunicationsSystem，通用移动通信系统）技术标准的长期演进。 UMTS：Universal Mobile Telemunications System，通用移动通信系统，一个完整的3G移动通信技术标准。 G*：Global System for Mobile Communication，全球移动通信系统。 ADSL：Asymmetric Digital Subscriber Line，非对称数字用户线路，属于DSL技术的一种，是一种新的数据传输方式。 基于现有的网络基础设施，业务能力层（中间的方框）为传统行业设备、客户既有IT系统提供新的物联网能力以满足物联网业务的需求。网络域和终端域都包含应用服务层、业务能力层以及连接两者的网络连接层。管理支撑系统存在于网络域和终端域的应用服务层、业务能力层和网络连接层。 各种物联网标准都是各个标准化组织从自己的角度进行制定的，而且各个标准化组织没有一起探讨如何应用、使用范围以及使用对象，结果导致各个标准化组织所独立确定的标准之间有重叠，还有暂没有覆盖的区域。基于这种情况，只能从标准化组织的项目入手，对物联网的标准化组织所研究的范围进行大致定位。 3、云计算和物联网的整合 卫生保健由于环境辅助生活和远程医疗，物联网和多媒体技术才能应用在医疗保健领域。智能设备、移动互联网和云服务对连续性和系统性医疗保健做出了巨大贡献，成就了成本效益、效率、时效和高质量的普遍存在的医疗服务。普遍的医疗应用产生的大量数据必须为另外的传感器数据分析和处理，并进行适当的管理。通过云方案形成了抽象的技术细节，消除了对专业知识的需要或者对技术基础设施的控制，这是一个有希望为对医疗传感器数据进行有效地管理的解决方案，它进一步让移动设备适合健康信息的传递、访问和交流，增强医疗数据的安全性、可用性和冗余性。此外，它便于以多媒体为基础的卫生服务能够安全地执行，即解决了在有限的计算能力和小型电池组的情况下多媒体和安全算法的运行问题。互操作性、系统安全性、服务质量（QoS）以及动态提高存储通常被认为是研究的难点。 智能城市物联网可以提供一个面向未来智能城市服务的通用中间件，从不同的异构传感基础设施获取信息，访问所有类型的地理定位和物联网技术（例如通过RFID传感器和地理标记的3D表示），并以统一的方式表示信息。许多最近提出的解决方案建议使用云架构来发现、连接和集成传感器与致动器，因此能够产生提供和支持无所不在的连接智能城市实时应用的平台。框架可以由传感器平台（用的API，用于检测和驱动）和能够自动管理、分析和控制真实世界设备的大规模数据的云平台共同组成。这类先进的服务模式隐藏了底层的云计算基础设施的复杂性，但同时会使公共云复杂化，如安全性、异质性、互操作性、可扩展性、高反应性和可配置性。此外，基于云计算的平台，有助于更容易为第三方开发和提供使物联网连接到任何设备的云插件。虽然城市面临着共同的问题，比如在城市之间要切实共享信息，他们缺乏一个共同合作的基础和方法，这就导致一个整体分析的应用程序。常见问题通常与安全性、灵活性以及实时交互有关。 智能家居和智能仪表在家庭环境中，物联网具有很大的应用，异构的嵌入式设备使普通的内部活动自动化。在这种情况下，云是一个只用几行代码就能构建灵活的应用程序的最佳选择，使得家庭自动化成为一件很容易的事情。为了让各种独立的单户型智能家居通过互联网服务实现可重复使用，整体的解决方案应满足三个关键要求：内部网络互联（即每一个数字家电智能家居应能够与任何其他互联）、智能遥控（即设备和服务应通过任何设备从任何地方智能地管理）和自动化（即相互连接的家庭设备，应通过智能家居提供的、面向云链接的服务实现各自的功能）。在文献中提出的一些智能家居应用包括（无线）传感器网络和实施以提供设备识别的智能计量解决方案，智能管理能耗、照明、取暖和空调。有几个问题必须得到解决，以兑现这一设想。家庭设备应该是能够连接网络的，其发现和服务描述应该是规范的，并且它们的相互作用应该是统一的。设备的管理和控制可以通过部署更多的强大的计算设备，作为物联网和云组件之间的调解设备，实现复杂功能，如减轻体积和云通信频率。 视频监控智能视频监控已经成为几个与安全相关的应用程序里最为重要的。作为在家庭内部且包含自我管理系统的替代方案，复杂的视频分析需要基于云的解决方案（VSaaS供应），以适当地满足存储的要求（例如存储的媒体是安全的、容错的、按需的、可扩展的和可高速访问的）和处理（例如视频处理、计算机视觉算法和提取场景信息的模式识别模块）。提出解决从照相机上智能存储和管理视频内容的方案（IP和模拟），并且通过互联网向多个用户设备提供有效地传输。 汽车和智能移动作为一种新兴技术，对于交通运输系统和汽车服务（即智能交通系统ITS）方面，物联网有望带来很大的解决方案。云与无线传感器网络、射频识别、卫星网络等的整合技术有希望解决当前的智能交通技术的主要挑战。一个新一代以物联网为基础的车辆数据的云开发和部署战略可能会带来很多的商业利益，它可以提高道路安全、减少道路拥堵、管理交通并提供汽车维修的建议。文献中提出的基于云的交通数据平台的几个例子都需要云计算和物联网技术的支持。这些平台通过不同类型的云旨在提供实时的、方便客户的、安全的和点播的服务，其中还包括暂时车载云（即通过多个车辆形成一种云计算数据中心）。车载云的设计通过使用车辆中未完全利用的设施扩大了常规云，从而增加整个云计算、处理和存储能力。由于这些平台，创新性的车辆数据云服务才可以部署（例如智能停车场云服务或车辆数据挖掘云服务）。在一般情况下，以太网和基于IP的路由将成为未来对电动汽车的通信非常重要的网络技术，成为汽车电子和互联网之间的链接桥梁，使汽车集成为典型的物联网，并满足基于云服务通信的强劲需求。在一些文献中已经确定了影响这个应用程序方案的几个问题，数量庞大的车辆和他们动态变化的数字使系统实现可扩展性变得困难，车辆在各种速度下的频繁移动影响通讯的性能、可靠性和质量，已建立的基础设施的缺乏使得难以实施有效的身份验证和授权机制，从而对安全和隐私产生影响，全球标准和实验研究的缺乏还影响了互操作性。 智能能源和智能电网物联网和云计算可将在本地和广域异构环境中能量的智能化管理分配和消费有效的合并起来。例如在一种情况下，可以在必要时通过利用由不同类型的节点所收集的信息提供照明。这样的节点具有检测、处理和网络功能，但资源有限。因此，计算任务应适当的在节点