物聯網技術及其應用-預覽頁

　

【正文】 移動和寬帶網絡建設 ? 計算中心建設 ? 通過產業聯盟的成立，推進產業快速發展 ? 爭取科技重大專項，支持關鍵技術成果產業化 ? 通過產業園區建設，聚焦和強化產業力量 物聯網受到高度關注，“試點項目與投資趨向”和“參與產業聯盟與爭取重大專項”是關鍵 國家科技重大專項 —— “新一代寬帶無線移動通信網” 課題一覽 “新一代寬帶無線移動通信網” 國家科技重大專項主要課題 “新一代寬帶無線移動通信網” 國家科技重大專項中的傳感網課題 ? 項目 2023ZX03001： TDSCDMA增強型研發和產業化 ? 項目 2023ZX03002： LTE研發和產業化 ? 項目 2023ZX03003: IMTAdvanced研發和產業化 ? 項目 2023ZX03004：移動網絡、業務應用和終端研發 ? 項目 2023ZX03005：寬帶無線接入研發和產業化 ? 項目 2023ZX03006：短距離無線互聯與無線傳感器網絡研發和產業化 ? 項目 2023ZX03007：無線移動通信共性關鍵技術研發及項目管理支撐 ? 項目 2023ZX03006：短距離無線互聯與無線傳感器網絡研發和產業化 ? 課題 2023ZX03006001 支持多傳感網應用的中間件平臺研發 ? 課題 2023ZX03006002傳感器網絡電磁頻譜監測關鍵技術研究 ? 課題 2023ZX03006003中高速傳感器網絡核心芯片研發 ? 課題 2023ZX03006004面向民用機場周界防入侵監視的新一代傳感器網絡研發與應用驗證 ? 課題 2023ZX03006005 面向智能電網的安全監控、輸電效率、計量及用戶交互的傳感器網絡研發與應用驗證 ? 課題 2023ZX03006006面向太湖藍藻爆發監測的傳感器網絡研發與應用驗證 ? 課題 2023ZX03006007 面向地質災害監測預警的傳感器網絡研發與應用驗證 三大運營商物聯網發展要點 “ M2M接入和應用”和“視頻監控應用”是三大運營商當前的關注要點和投資建設重點 中國移動 中國電信 中國聯通 網絡基礎 當前投資重點 物聯網主要發展策略 ? 優點：移動網絡覆蓋能力 ? 缺點：寬帶和承載網絡能力 ? 策略：發揮移動接入能力 ? 優點：移動 寬帶均衡能力 ? 缺點：移動網絡覆蓋范圍 ? 策略：寬帶移動統一接入 ? 優點：移動 寬帶帶寬最高 ? 缺點：移動 寬帶覆蓋范圍 ? 策略：重點地區 高帶寬 ? M2M是當前主要業務形式 ? 已在多個行業獲得規模應用 ? 視頻監控 (全球眼 )規模應用 ? M2M是重點突破業務方向 ? 業務探索和方向選擇階段 ? 個人客戶和行業客戶并重 ? 創新 M2M應用和規模突破 ? 電力、交通、安監等領域 ? 整合產業鏈，推廣 WMMP協議，向“通道 +應用轉型” ? M2M市場的快速切入和拓展 ? 建 M2M業務平臺，提升價值 ? 為政企客戶建立真正泛在化的統一業務提供能力 ? 發揮“高帶寬 移動 寬帶”的綜合優勢 ? 個人 家庭：家庭安防和環境控制的試點部署 ? 集團用戶：寬視界神眼、企業安全監控和應用定制部署 國際著名廠商物聯網布局規劃要點 感知層 網絡層 應用層 華為 移動通信模塊 M2M終端 傳感器網絡 移動網絡 寬帶接入網絡 M2M業務平臺 智能家居 中興 RFID設備和系統集成 移動通信模塊 M2M終端 移動網絡 寬帶接入網絡 M2M業務平臺 智能交通 智能醫療 電力抄表 愛立信 傳感器和傳感網 移動網絡 寬帶接入網絡 M2M業務平臺 諾西 移動網絡 M2M業務平臺 Cisco IP核心網絡 IPv6和 181。 ? 主要特征 將分布于多區域的、利用多種感知技術手段所采集信息進行匯聚，通過通信網絡將感知信息匯聚到業務應用系統，集中進行信息的處理與共享，并提供信息應用服務。而在 統一 的 標準和架構體系下 ，才可能盡快推進物聯網產業鏈的成熟和大規模商用 提出物聯網的意義之三：基于統一網絡和應用平臺，形成感知泛在聚合效應 ? 當前已存在的各種物聯網應用雛形最大的局限就是行業類型單一，網絡范圍局限 ? 物聯網的概念提出了統一網絡和應用平臺，行業交叉的泛在聚合效應，才是物聯網概念的精髓所在 18世紀中期，以 蒸汽機 為代表的 第一次工業革命 開創了人類的大機器工業時代 從科學發展史看物聯網 19世紀后期到 20世紀中葉，以 電機 為代表的 第二次工業革命 使人類進入了電氣化時代 20世紀下半葉，以 互聯網計算機 為代表的 第三次工業革命 迅速席卷全球，世界進入信息化時代 21世紀初提出的物聯網，能夠引發 第四次工業革命 嗎？ 物聯網在科學發展史的地位 物聯網示意圖 ——江澤民 《 新時期我國信息產業技術的發展 》 電信在傳輸 網絡 建設上優勢明顯。 物聯網概念 物聯網為什么突然火了？ 是忽悠還是又一場技術的革命？ 物聯網概念是否在反復炒冷飯？ 問題 從互聯網到物聯網 隨著網絡覆蓋的普及，人們提出了一個問題，既然無處不在的網絡能夠成為人際間溝通的無所不能的工具，為什么我們不能將網絡作為物體與物體溝通的工具，人與物體溝通的工具，乃至人與自然溝通的工具？ —— 中國移動通信集團公司總經理 王建宙 《 從互聯網到“物聯網” 》 計算機 :自動計算 以獨立計算機進行信息處理 互聯網：人與人交互 基于計算機網絡 進行信息交互 物聯網：物物 人物交互 萬物的信息感知、交互、處理的網絡 物聯網 （ IoT： The Inter of Things) 是“萬物溝通”的、具有全面感知、可靠傳送、智能處理特征的連接物理世界的網絡，實現了任何時間、任何地點及任何物體的連結。 物聯網概念 傳感網是指以對物理世界的數據采集和信息處理為主要任務 ， 以網絡為信息載體 、 實現物物 （ 物人 、 人物 ） 之間信息交互 ， 面向政府 、 行業和個人用戶提供信息服務的分布式信息系統 。 ? 工信部總工朱宏任在中國工業經濟運行夏季報告發布會上，對物聯網做了概括闡釋。其后，在全省領導干部學習會上，省委書記梁保華把物聯網列為全省重點培育和發展的六大新興產業之一，并提出 “ 要努力突破核心技術，加快建立產業基地 ” 。市政府還在制定 《 中國傳感網產業園空間規劃 》 、 《 中國傳感網產業園發展規劃 》、 《 江蘇暨無錫市物聯網發展規劃 》 。其定義是： 把任何物品通過射頻識別（ RFID），紅外感應器，全球定位系統，激光掃描器 等信息傳感設備，按約定的協議與互聯網連接起來，進行信息交換和共享，以實現智能化識別和管理的一種網絡。例如：當司機出現操作失誤時汽車會自動報警；公文包會提醒主人忘帶了什么東西等等 統一的物聯網概念提出的意義 物聯網的應用形式已經存在 ? 用網絡連接和傳送物的信息的形式由來已久 ? 軍事上的衛星、雷達偵測、遙控武器等 ? 各個行業的自動控制等應用 提出物聯網的意義之一：形成規模效應巨大的聚合產業 ? 10年內“物聯網”可能大規模普及，到 2023年世界上物物互聯的業務跟人與人通信的業務相比將達到30:1，物聯網被稱為是下一個萬億級的信息技術產業 提出物聯網的意義之二：在統一標準和架構體系下快速形成成熟的產業鏈 ? 隨著“物聯網”概念的提出和各種標準組織的成立，物聯網的各種協議和體系架構正在邁向統一標準的方向。 ? 關鍵技術 信息聚合理論、模糊控制技術、泛在異構網絡、人工智能、仿生傳感器、納米材料、生物芯片等。 ? 關鍵技術 任務驅動的大規模自治組網技術、上下文感知技術、移動通信網絡與無線傳感器網絡無縫融合技術、海量信息處理技術等。 ? RFID系統中，識別信息存放在電子數據載體中，電子數據載體稱為應答器。 UHF：特高頻 300MHz－ 3GHz，工作頻率： 433MHz， 866 － 960MHz， ； SHF：超高頻 3－ 30GHz， 工作頻率： 、 24GHz； 0 f(Hz) 30k 300k 3M 30M 300M 3G 30G 125k 常用： 433M 866～ 960M 工作頻率分布圖 LF 1M HF UHF 1G 1K 電感耦合方式 RFID的工作原理 ? RIFD工作方式 閱讀器 存儲及 控制電路 應答器 C 1 R s v s R 1 L 1 L 2 VD 應答器芯片 磁場 H C 2 C 3 v 2 i 電感耦合 閱讀器 應答器 電感耦合方式的電路結構 信息 電感耦合方式 RFID的工作原理 閱讀器為有源工作，應答器無源工作； L C1； L C2 均工作在射頻源 VS的諧振頻率； 應答器 L2的磁場變化產生電壓整流后供閱讀器使用； 應答器向閱讀器的數據傳輸采用內部的二進制數據編碼信號控制開關 S，使得負載電阻 R2被接通或者斷開，通過耦合使 L1產生變化的電壓，經調制、解碼即可； 閱讀器向應答器的數據傳輸，是通過數字調制的方式實現的，多采用 ASK（幅頻監控）的方式； 電感耦合方式 RFID的工作原理 ? RIFD工作方式 負載調制 閱 讀 器 C 1 R s v s R 1 濾波放大 解調 和解碼 應答器 VD 二進制數據編碼信號 L 1 L 2 C2 C 3 存儲及 控制電路 S R 2 負載調制的原理示意圖 反向散射耦合 RFID工作方式 ? 目標的反向散射耦合 RIFD工作方式 反向散射耦合 電源電路 存儲及 控制電路 負載 調制 閱讀器 收發耦合 天線 天線 P 1 P 2 應答器 電源電路用于吸收耦合的功率； 反向散射方式 RFID的工作原理 ? 聲表面波（ Surface Acoustic Wave，SAW）器件是以壓電效應和與表面彈性相關的低速傳播的聲波為依據。射頻信號一起雅典襯底的振動，從而沿其表面產生聲波，經反射返回換能器在轉換成射頻脈沖的序列的電信號，經偶極子天線回傳至閱讀器； RFID ? 諧波檢測法的工作原理：基于反向散射耦合方式，它可用于電子防盜系統 1 k H z 方波 微波源 發送頻率 f c 處理 檢波 接收頻率 2 f c 發送器 接收器 閱讀器 偶極子 天線 變容 二極管 應答器 諧波法原理 RFID ? 射頻識別的應用系統構架 高 層 閱讀器 1 閱讀器 2 閱讀器 N 應答器 1 1 應答器 1 N … 應答器 2 1 應答器 2 N … 應答器 N 1 應答器 N N … … 最簡單的應用系統只有單個閱讀器，它一次對一個應答器進行操作，如公交汽車上的票務操作。 RFID ? 無源、半無源與有源應答器 – 無源應答器： 不附有電池 ，從閱讀器發出射頻能量中提取工作所需的電能。 RFID ? 應答器電路的基本結構 解調 解碼 電源 電路 負載 調制 控制器 編碼器 存儲器 射 頻 前 端 時鐘 RFID ? 閱讀器的功能 以射頻方式向應答器傳輸能量； 從應答器中讀出數據或向應答器寫入數據； 完成對讀取數據的信息處理并實現應用操作； 若有需要，應能和高層處理交互信息。 RFID ? 相關的自動識別技術 – 自動識別技術：包括條形碼、接觸式 IC卡、生物特征識別、光學字符識別（ OCR）以及射頻識別（ RFID）等。 RFID ? RFID的應用 第二代身份證 RFID RFID技術被認為是近 30年來 10大最具生命力的技術之一，它正朝著無所不在的方向快速