【基于移动通信下的物联网创新运用探究9800字（论文）】

基于移动通信下的物联网创新运用研究摘要我国科学技术的进步带动了通信技术的发展，人与人之间的联系更加紧密，而物联网技术的出现则进一步加快了信息传递和数据处理的速度，实现了“物与物”、“人与物”的快速连接，为人们的生活提供了更大的便利，智能化和网络化将成为人们未来生活的发展趋势。目前，我国已全面建成3G移动通信网，这为物联网的应用提供更大的无线带宽和更丰富的移动终端，进一步促进了物联网的发展。本文将从物联网的概念、基本组成结构以及特征出发，阐述物联网技术的发展现状，在此基础上，分析移动通信与物联网融合的现状及原理，接着对移动通信下物联网的创新应用进行研究，最后展望了物联网的发展前景，进一步揭示了物联网将对人类生活、工业发展、科技进步的促进作用，有利于为我国物联网技术的发展提供指导作用。关键词：移动通信；物联网；创新应用目录摘要 1引言 3一、相关理论概述 4（一）物联网的概念 4（二）物联网的基本组成结构 41、信息感知和控制部分 42、信息传输网络部分 53、信息应用部分 5（三）物联网的特点 5二、物联网技术的发展历程 5三、移动通信技术与物联网的融合发展现状 6（一）移动通信技术与物联网的融合发展现状 6（二）移动通信技术与物联网的融合原理 71、移动终端应用于物联网 82、移动通信传输网络应用于物联网 83、移动通信网络管理平台应用于物联网 8四、移动通信下物联网技术的创新应用 8（一）智能交通的应用 8（二）远程社会救助系统的应用 9（三）智能排污中的应用 10（四）物联网在智能校园中的应用 11五、移动通信下的物联网的未来展望 12（一）物联网将成为推进经济发展的驱动器 12（二）“物联网”赋予物体智能 12六、结论 13参考文献 13引言进入21世纪以来，信息的作用已得到了充分体现，已经成为推动社会经济发展的重要动力和支撑人类社会生存和发展的重要条件。社会信息化、信息时代化成为这个时代的基本标志。随着移动通信、互联网、感知识别技术等新技术迅猛发展，使得物理世界和信息世界的互连与整合成为了可能，一种全新的网络架构——物联网应运而生。随着物联网概念的兴起，一时间物联网在全球骤热起来。根据国际电信联盟的调查数据分析，到2017年地球70亿人口，将有7万亿传感器为其服务，未来的信息世界将是一个无所不在的物联网世界。一方面物联网可以节约成本，提高经济效益；另一方面可以为全球经济的复苏提供技术动力。未来物联网在全球普及将成为必然。欧、美、日等发达国家都已投入巨资，对物联网技术进行了深入研究与探索。我国也高度关注和重视物联网的研究，已被正式列为国家重点发展的战略性新兴产业之一。在我国，公众移动通信网络快速发展，并具有不可比拟的优势，以其可移动性、信号无处不在等特点，成为了连接“物与物、人与物”的最佳网络选择，而各种移动终端(手机、笔记本)正是实现物联网应用的平台，即将全面建成的3G移动通信网，还将为物联网的应用提供更大的无线带宽和更丰富的移动终端，促进了物联网的发展，目前，我国已经出现了多种移动通信与物联网相融合的产品，将人们带入了一个全新的智能生活中，未来，移动通信与物联网的融合将更为广泛，物联网在生活中的应用也会更加普遍。对此，本文将研究移动通信下的物联网创新运用，为人们介绍一系列移动通信下的物联网创新应用产品，并对未来物联网的应用前景进行展望，以便开发更多的智能产品。一、相关理论概述（一）物联网的概念物联网(Internetofthings)的概念于1999年由美国麻省理工大学提出，目前业界并没有明确统一的定义。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。物联网是指将RFID,红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等传感技术内嵌到物理设备中，按约定的协议通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现物与物、物与人之间信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种技术。（二）物联网的基本组成结构根据上述物联网的定义，物联网的逻辑构成由信息感知和控制部分、信息传输网络部分、信息应用部分三个部分组成。1、信息感知和控制部分该部分位于物联网的最底层，是物联网中直接接触各种物体的部分，由各种不同的传感器和相应的控制器组成。信息感知部分的功能主要是感知物体的相关信息，并将所感知的信息按照规定的格式以有线或无线的形式发送到信息传输网络中；控制部分的主要功能是从信息传输网络接受控制信息，以使物体达到人们需要的状态。2、信息传输网络部分该部分处于物联网的中间层，其物理组成可以是现在的各种信息传输网络，如局域无线网络、计算机互联网、公用移动通信网络等。主要负责将各信息感知和控制节点互联成网，以实现信息的传输管理和信息安全管理，同时为上层信息的应用提供相应的信息资源。3、信息应用部分该部分处于物联网的最高层次，由各种应用程序及系统组成，主要是实现对联网物体的定位、监控以及管理功能。由于物联网中采集的各种信息是海量的，因此物联网必须采用数据挖掘、云计算等技术实现数据信息的管理和应用。信息的应用部分构成了人们和物联网的相互接口，相关人员正是通过该部分查看相关物品的信息，并对相关物品进行定位或发出监控命令。（三）物联网的特点物联网的核心是实现物与物、人与物之间的信息交互。不论物联网如何定义，物联网都必须具备全面感知物品的能力以及所获取信息的可靠传送和智能处理能力。因此，全面感知、可靠传送和智能处理是物联网的基本特征。全面感知，即广泛应用各种感知技术。物联网通过感知识别技术随时随地的从物理世界进行信息采集和获取，并通过连入互联网，分享信息。可靠传送，即互联互通的泛在网络。物体嵌入到信息网络后，通过依托各种接入网络，随时随地完成可靠的信息交互和共享。智能处理，即对物体实施的智能控制。物联网利用云计算、P2P等分布式计算框架技术，对感知数据和信息进行智能分析和处理。二、物联网技术的发展历程1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。2005年11月17日，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《ITU互联网报告2005：物联网》，引用了“物联网”的概念。物联网的定义和范围己经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。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、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。2008年后11月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新2.0”提出移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成，并带动了经济社会形态、创新形态的变革。2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。当年，美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点。2009年2月24日2009IBM论坛上，IBM大中华区首席执行官钱大群，公布了名为“智慧的地球”的最新策略。此概念一经提出，即得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。2009年8月温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入政府工作报告。2010年，发改委、工信部等部委正在会同有关部门，在新一代信息技术方面开展研究，以形成支持新一代信息技术的一些新政策措施，从而推动我国经济的发展。三、移动通信技术与物联网的融合发展现状（一）移动通信技术与物联网的融合发展现状物联网是一种多条的自组织网络系统，在物联网的观察区域内，充满了大量微型传感器节点，在无线通信的协助下，通过这些节点可以将网络覆盖区域内的感知对象的信息传递给观察者，完成信息的传递，实现了物与物，物与人之间的联系。移动通信网可以存在于诸多地方，覆盖范围广，而移动终端具有可移动性，因此，移动通信网可以为移动终端用户提供智能服务，包括定位、时间以及服务等，这为物联网的发展奠定了坚实的基础。因此，物联网和移动通信的融合有其时代的必要性。可以说，物联网的发展离不开通信网络的支持，目前，中国移动的TD-SCDMA网络建设已经初见规模，是我国第一个具有自主知识产权的3G标准。TD高速移动数据传输为物联网应用拓展了新空间，能够提供图像处理、音乐、多媒体，电子商务等多项服务。TD是中国提出的，已成为国际标准，抗干扰、安全通信、保密性好，加上有了自主开发的芯片、终端和系统，使得我国的信息安全有了保障。同时，还有了TD-LTE的长期演进方案，TD与物联网的融合将解决传感网发展的瓶颈:能源、延时、带宽、规模和安全问题。TD网能最大限度地保障传感网的安全；TD与传感网的融合能带动上下游产业链的整体发展；TD特有的高频谱利用率可支持超大规模的物联网应用；TD网非对称传输模式为传感应用提供了灵活的数据传输能力；提供电信服务和QOS保证；中国移动制定的无线传感规范能降低应用成本，促进产业发展。目前国内各大运营商纷纷推出物联网应用，中国移动主推的产品有车务通、电梯运营管理系统、企业安防监控管理系统、航标遥测遥控管理系统、路灯监控系统、危险源集中监控系统、一卡通、动物溯源等，详见表1。表1中国移动物联网(M2M)产品一览表产品名称应用领域产品特征爱贝通学生群体学生专用智能手机，支持远程定位、远程关机智能家居家庭家庭监控、家电的远程控制、调节和监测电梯卫生电梯厂商、维保公司、政府监管部门、小区物业有终端数据采集、平台安全管理功能企业安防中小企业、商铺、库房企事业单位、公交支持门磁监控、红外监控、视频监控车务通行业、物流运输车辆实时监控、调度、行驶轨迹回放、超速越界报警航标遥测遥控内河、近海航运管理部门定位监测、异常报警、远程控制、位置移动轨迹回放直放站监控系统生产厂家、通信部门、维护单位检测直放站信号、供电、监测网络、定时轮询基站监控系统通信部门、电力企业基站动力环境与安防消防监控船舶GPS监控航运企业、管理部门、船主、货主船舶动态监控、重点水域预警、船舶防憧预警危险源监控市政部门、物流运输企业实时数据查询、系统告警、统计分析路灯监控市政部门数据采集、路灯控制、统计查询移动支付个人个人消费（二）移动通信技术与物联网的融合原理虽然物联网的信息传输承载网络跟移动通信网络的功能相似，但也存在区别，因此，移动通信技术在物联网中的应用主要集中在移动终端、传输网络和网络管理维护等三个方面：1、移动终端应用于物联网在移动通信网络中，移动终端拥有与网络信息节点实现同步移动和随时通信的特点，物联网拥有众多的信息节点同样也要与移动终端实现实时实地的交流与跟踪，所以这一部分可以运用到物联网中。移动终端现阶段只能做到数据和语音通信功能缺乏信息感知和物品的全而控制功能，因此，需要在设计过程中移动终端设置传感器或在现有的传感器技术上增加移动通信的功能，才能在物联网中将相关的移动节点相连起来，实现移动通信技术和物联网的连接。2、移动通信传输网络应用于物联网移动通信传输网络可以将远距离的不同节点的数据信息实现相互连接和传递，也就是可以实现远程传输，物联网是一个跨越不同领域和地域的系统，要实现信息的远程传输在这一方面完全可以将在全球范围内可进行信息传递的第三代移动通信网络应用起来。只有移动终端能够快速地接入高速稳定的宽带才能让无线的物联网做到信息传递畅通无阻，这也是要求无线移动通信向更高的技术层面发展，而我国近年来一直在推动着宽带提速，相信会让物联网的发展更为顺畅。3、移动通信网络管理平台应用于物联网在物联网中需要一个实现人与物、物与物之间的信息连接的强大网络管理平台。移动通信网络的网络管理平台如今已能够实现对用户信息、网络设备、网络性能以及端口状态等的管理与维护，保证了整个网络系统的平稳运行，这一系统的思想和架构正适用于物联网的网络管理中。虽然我国的移动通信网络管理已经具备了上述的功能，但尚不能满足物联网的需要。因为物联网中的用户不仅包括人还包括物品，因此，这就要求在移动通信现有的网络管理上改进用户的区分标识和管理模式，而且还要不断增强现代移动通信网络信息传递的安全性和可靠性等等。四、移动通信下物联网技术的创新应用（一）智能交通的应用目前，我国交通网络并未广泛布设全天候监控录像，一旦发生交通事故，交警很难搜集到对事故处理有利的信息，此外，行人和其他道路使用者很难获得道路拥堵情况以及车辆的动态信息，给出行带来了极大的不便。交通信息的采集困难以及采集手段落后等，不利于我国交通状态的改善。而物联网技术的应用可以很好地解决这一难题。而在物联网为基础上综合使用线圈、微波、视频、地磁检测等手段，可以打造智能交通体系，通过使用搭载车载定位装置和无线通讯系统的浮动车检测技术，可以全天候实时获取出租车、公交及其他勤务车辆的日常运营情况以及路网断面和纵剖面的交通流量、占有率、旅行时间、平均速度等交通信息。此外，利用无线传输、数据融合、数学建模、人工智能等技术和警用GIS系统，还可以对交通拥堵情况进行预警，同时为公交车、公众车辆以及特殊车辆等提供最优的交通线路，大大减少其遇到交通拥堵的概率，还可以获取充足的交通信息，为交通事故的处理提供证据和信息。通过路网流量分析预测和交通状况研判，为路网建设和交通控制策略调整、相关交通规划提供辅助决策和反馈。这种架构下的智能交通体系通过路网断面和纵剖面的交通信息的实时全天候采集和智能分析，结合车载无线定位装置和多种通讯方式，实现了车辆动态诱导、路径规划和信号控制系统的智能绿波控制和区域路网交通管控，为新建路网交通信息采集功能设置和设置配置提供规范和标准，便于整个交通信息系统的集成整合，为大情报平台提供服务。移动助力打造的“智能公交”平台将能“感知”车辆位置、运行状况，并实现智能调度。目前，智能交通体系的构架，可以解决人们打车难的问题，出租车安装了智能定位管理系统，其位置可以清晰地显示在中央平台上，市民只需要打个电话，就可以找到最近的出租车，大大节省了等出租车的时间，此外，系防盗报警、定位查车、轨迹回放、发布广告信息等多项功能的开发，在保障司机安全的同时，也方便了乘客。如果乘客不小心将东西落在了出租车上且不记得出租车的车牌号，只需要查询历史车辆，就可以找出该出租车的车牌号。（二）远程社会救助系统的应用目前，我国很多地区已经进入人口老龄化阶段，老年人群数量庞大，且呈现增长态势，独居老人不断增加，养老问题成为社会的难题。目前，我国很多老人面临着无人照顾的困境，老人独自在家，很容易发生安全事故，再加上很多老人行动不便，认知模糊，一旦出现身体不适，联系不到家人或者医生，很容易错过抢救时机，老人的生命安全得不到有效保障。我国有些福利院或者老人家庭甚至出现火灾事故，使得老人活活烧死的情况发生，目前，老年人独自在家，很容易因为用火不慎而发生悲剧，特别是残疾人等社会弱势群体，一旦发生事故，也很难保证及时逃离现场。而移动公司充分融合TD与物联网，开发了一种名为“点式火灾报警和远程社会特殊救助系统”的智能系统，并在孤寡独居老人家中试点安装，一旦发生火灾，系统会及时将求救信号传递给物业管理部门，物业控制中心再及时联系消防人员，可以在很短的时间内控制火灾，保障老人的生命安全。此外，老人的家人也可以通过短信获知老人的情况。这样的系统还能作为防盗门禁，通过声光告警震慑不法分子，同时向社区安保报案，进一步保障了老人的居家安全。（三）智能排污中的应用我国的水资源污染越来越严重，智能排污的应用对缓解我国水资源紧缺的问题具有重要意义。移动公司开发的智能排污监控系统，通过在重点排污监控企业排污口安装无线传感设备和无线网络，及时采集、传输水质变化，洞悉各污染源排污情况，做到水文的动态和实时观测，做到主动分析、预测水污染情况。整个系统安装中国移动提出的物联网三层模式架构，分别为传感层、汇聚层和应用层。其中底层传感层由近岸传统传感器群与水面微纳传感器群组成，使得整个系统的信息资源更为全面完善；汇聚层采用中国移动TD网络，具有广覆盖、高可靠性等优点，具体系统结构如图1所示。这种系统不仅可以实时监测企业排污数据，而且可以远程关闭排污口，防止突发性环境污染事故发生。该系统利用GPRS无线传输通道，集智能排污自动监控装置、水质数据监控装置、水质参数检测仪等设备为一体，实时监控污染情况，并做记录，废水量超标则报警，并自动关闭污水排放阀门。图1智能排污的系统结构（四）物联网在智能校园中的应用学校生活需要方方面面的服务，传统的大学校园，需要使用各种卡，比如打饭需要饭卡，打水需要水卡，去图书馆需要借阅证，去校医院就医需要医疗卡，学生证、手机卡、银行卡等种类繁多，并且并不通用，因此，一旦学生忘带某类卡，就会给校园生活带来极大的不便。而通过整合所有的卡资源，建设一卡通的智能校园，可以为学生或老师带来极大的便利，同时提高高校管理水平，为学校决策的制定提供有利信息。在终端使用者手中，具体只需使用银行片、手机片及校园一卡通相结合的三张片，其中相应涵盖三个账户即：银行卡消费账户、手机消费账户及校园消费账户。这个三张片与三个账户并不独立分开使用，而是主要将主要功能集合到手机片上，手机片采用射频识别片即“黑片”，使用这一手机片，放置手机中，叫-以进行传统手机通信功能及消费，另外可以利用射频识别进行与校园消费账户的关联，即小管食堂消费还是图书借阅都可以采用刷手机的方式进行，而手机山于其特殊性，基本是手机每时每刻都跟着人在一起，因而就极大地方便了大家的生活。手机卡的应用为人们的生活提供了更多的便利，当前，我国正在全力推进市民卡工程，这是一个以政府公共服务、社会事业及商业电子服务为主要功能的高效多用的市民卡应用信息平台，也是物联网产业应用的重要领域。不久后，中国移动TD融入后，将实现一机在手，吃穿住行都不愁。一张小小的，跟常见的手机SIM卡一般大小的RFSIM卡插进手机，不仅可以打电话，还可以应付大部分的日常生活消费需求，如医院看病、乘坐公交、地铁、超市购物、公园门票等，更支持电子钱包、无线充值、动态密码、身份鉴别、门禁开启等各种随身交互功能。到那时，出门可以不用带钥匙，也可以不带钱包，只要不忘记带手机。另外，校园一卡通实现了门禁一体化管理、校园学生管理、身份识别、外部消费支付等业务，实现校园内生活办公的数字化和一体化，已在多所高校试用。五、移动通信下的物联网的未来展望物联网需要自动控制、信息传感、射频识别、无线通信及计算机技术的综合应用，物联网的研究将带动整个产业链或者说推动产业链的共同发展。可以肯定，在国家大力推动工业化与信息化融合的背景下，物联网会是工业乃至更多行业信息化过程中，一个比较现实的突破口。手机数据采集、产品的二维码全程监控等手段已经证实，无线通信与传统物联网结合后的“新物联网”已有了更广泛的应用。世界上比较著名的电信运营企业，已经将物联网作为重点发展的业务来推动。例如，法国电信发展了超110万的M2M终端，用于数据传输服务(M2Mdata)、管理和应用服务(M2Mconnect)、定制化集成方案等;日本DOCOMO公司发展了大约300万终端，用于提供数据传输服务、信息服务和终端管理服务。（一）物联网将成为推进经济发展的驱动器物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器，从而为产业开拓创造无限的发展机会。可以预见，物联网普及以后，用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量。按照目前对物联网的需求，在近年内就需要按亿计的传感器和电子标签，这将大大刺激信息技术元件的生产，同时创造大量的就业机会。要真正建立一个有效的物联网，有两个重要因素。一是规模性，只有具备了规模，才能使物品的智能发挥作用。二是流动性，物品通常都不是静止的，而是处于运动的状态，必须保持物品在运动状态，甚至高速运动状态下都能随时实现对话。我国的无线通信网络已经覆盖了城乡，从繁华的城市到偏僻的农村，从海南岛到珠穆朗玛峰，到处都有无线网络的覆盖。无线网络是实现物联网必不可少的基础设施，安置在动物、植物、机器和物品上的电子介质产生的数字信号可随时随地通过无处不在的无线网络传送出去。“云计算”技术的运用，使数以亿计的各类物品的实时动态管理变得可能，使整个网络真正成了一台电脑。（二）“物联网”赋予物体智能因为车辆与道路之间缺乏沟通，需要一个智能化的交通控制系统。同样，需要一个智能化的供暖控制系统。在生产安全领域，在食品卫生领域，在工程控制领域，在城市管理领域，在人们日常生活的各个方面，甚至在人们的娱乐活动中，都需要建立随时能与物体沟通的智能系统。智能技术正应用到生活的各个方面，如智慧的医疗、智慧的交通、智慧的电力、智慧的食品、智慧的货币、智慧的零售业、智慧的基础设施，甚至智慧的城市，这使地球变得越来越智能化。可以想象，当物体被赋予智能，人类将真正有可能从资源的使用者变为资源的控制者和资源的守护者。随着传感器件芯片和网络技术的飞速发展.传感器技术将进一步成熟。在这种情况下，以传感器技术为核心的物联网将和电信网络深度融合。随着形势的变化，国家开始高度重视物联网的发展，我国电信运营商正在密切关注国家在相关领域的政策动向和标准化进展，并积极参与标准的制定，引导产业的发展。在物联网发展中，我国电信运营商建立并重点提供感知网络解决方案和平台服务，使客户传感网络和电信网络融合，让客户更好地收集和使用实体信息。作为电信网络的延伸，国家也应该制定终端内感知功能实现规范，推动手机等通信终端成为具备通信、感知和处理功能的综合信息终端。增强用户钻度，推进物联网走向公众应用。随着各方的共同努力，物联网产业将对整个国民经济的发展起到积极作用。六、结论总之，物联网的发展已进入国家的视野，未来物联网的应用将更为广泛，并且物联网的建设，最终将形成人与人、人与物、物与物的全面互联。物联网与移动通信的融合，不仅丰富了移动通信的内容，还促进了物联网技术的发展，作为未来的必然趋势，二者的融合将产生更多的智能产品，加速人们智能生活的到来。本文主要研究了移动通信下物联网在智能校园、智能交通、智能排污以及远程社会救助系统中的创新应用，但物联网的实际应用远不止这些，因此，本课题的研究内容有待进一步丰富。目前中国移动无论个人通信还是物与物互联应用，其规模均处于行业绝对领先位置，为传感网、物联网规模发展积累了大量