2022年“感知中国计划”-关于我国物联网发展的建议 .pdf
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1、中国移动通信有限公司研究院2009年 9月感知中国计划关于我国物联网发展的建议名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 17 页 - - - - - - - - - 1 目 录 一、物联网的概述_2(一)物联网的概念_ 2(二)各国的物联网战略_ 21.美国“智慧的地球”_ 32.欧盟“物联网行动计划”_ 33.日本“ -Japan 计划” _ 4二、中国移动关于物联网的创新与实践_ 4(一)物联网的应用实践_ 4(二)物联网的体系架构_ 5(三)物联网的技术创新机
2、器到机器的通信(M2M ) _ 6(四)物联网与TD 的结合 _ 7三、中国物联网发展现状与存在的问题_ 7(一)中国物联网的发展现状_ 71.以无线传感器网络为主的应用_ 72.以 RFID 为主的应用 _ 83.其他相关应用 _ 8(二)中国物联网发展存在的问题_ 8四、中国物联网的发展战略感知中国计划_ 10(一)战略方针与战略目标_ 10(二)战略路径_ 11(三)技术路径_ 12五、中国物联网发展建议_ 13名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 17
3、页 - - - - - - - - - 2 一、 物联网的概述物联网( The Internet of Things )概念的提出被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮,受到各国政府、企业和学术界的重视,美国、欧盟、日本等甚至将其纳入国家和区域信息化战略。面对当前的国际形势,迫切需要着眼于中国国情,早一点谋划未来,制定我国的物联网发展战略,突破大规模产业化瓶颈,深入到国民经济和社会生活的各个方面,切实解决国计民生的重大问题。物联网将带动我国相关领域科技水平的提升,保障经济安全甚至国家安全,推动信息产业新的发展浪潮,培育新的经济增长点,促进经济结构调整和转型升级,增强我国的可持续
4、发展能力和国际竞争力。(一)物联网的概念1999年美国麻省理工学院(MIT )首次提出物联网的概念,国际电信联盟(ITU)在2005年的年度报告中对概念的涵义进行了扩展。通过对物联网的跟踪研究,我们提出的物联网定义是:对物体具有全面感知能力,对信息具有可靠传送和智能处理能力的连接物体与物体的信息网络。全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的特征。“全面感知 ”是指利用射频识别(RFID)、二维码、 GPS、摄像头、传感器、传感器网络等感知、捕获、测量的技术手段随时随地对物体进行信息采集和获取;“可靠传送 ”是指通过各种通信网络与互联网的融合,将物体(Things)接入信息网络,随时随地进行可靠的
5、信息交互和共享;“智能处理 ”是指利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术,对海量的跨地域、跨行业、跨部门的数据和信息进行分析处理,提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的洞察力,实现智能化的决策和控制。(二)各国的物联网战略近年来,全球主要发达国家和地区纷纷抛出与物联网相关的信息化战略,冀望借助物联网,来寻求金融危机解决之道,刺激经济增长。2008年底 IBM 向美国政府提出的“智慧的地球”战略,2009年6月欧盟的“物联网行动计划”,2009年8月日本的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - -
6、- - - - 第 3 页,共 17 页 - - - - - - - - - 3 “i-Japan ”计划等都是利用各种信息技术来突破互联网的物理限制,以实现无处不在的物联网络。1. 美国“智慧的地球”2008年底, IBM 公司的 CEO彭明盛首次抛出“智慧的地球”这一概念,这一战略的主要内容是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中,即把感应器嵌入和装备到全球每个角落的电网、铁路、桥梁、隧道、公路等各种物体中,并且被普遍连接,形成“物联网”,而后通过超级计算机和“云计算”将“物联网”整合起来,人类能以更加精细和动态的方式管理生产和生活,最终形成“互联网物联网智慧的地球”。该战略要求政府投资于
7、诸如智能铁路、智能高速公路、智能电网等基础设施,能够刺激短期经济增长,创造大量的就业岗位;其次,新一代的智能基础设施将为未来的科技创新开拓巨大的空间,有利于增强国家的长期竞争力;第三,能够提高对于有限的资源与环境的利用率,有助于资源和环境保护;第四,计划的实施将能建立必要的信息基础设施。奥巴马政府对此给予了积极的回应。奥巴马在会见彭明盛及其他美国企业领导人后发表讲话称,“在经济刺激计划中,我们还将投资于宽带和新兴技术,这些是美国在新世纪保留和重建竞争优势的关键。”2. 欧盟“物联网行动计划”2009 年 6 月,欧盟委员会宣布了“物联网行动计划”,确保欧洲在构建新型互联网的过程中起到主导作用。
8、这种新型的互联网能够把各种物品,如书籍、汽车、家用电器甚至食品连接到网络中,简称为“物联网”。欧盟认为,此项行动计划将会帮助欧洲在互联网的变革中获益,同时也提出了将会面临的挑战,如隐私问题、安全问题以及个人的数据保护问题。这个14 点行动计划内容涉及到物联网隐私及数据保护、潜在危险、标准化、信息基础设施、研究资助项目、公私合作研发项目、试点项目、管理规则、管理机制、国际对话、环境问题、技术统计数据、进展监督等问题。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 17 页
9、- - - - - - - - - 4 3. 日本“ -Japan计划”2009年8月日本继“ e-Japan ”、“ u-Japan ” 之后提出了更新版本的国家信息化战略,该战略的正式名称为“i-Japan战略 2015”,其要点是大力发展电子政府和电子地方自治体,推动医疗、健康和教育的电子化。日本政府认识到,目前已进入将各种信息和业务通过互联网提供的“云计算”时代。政府希望,通过执行“i-Japan”战略,开拓支持日本中长期经济发展的新产业,大力发展以绿色信息技术为代表的环境技术和智能交通系统等重大项目。以上国家和地区信息化战略的共同点是:融合各种信息技术,突破互联网的限制,将物体接入信
10、息网络,实现“物联网”;在网络泛在的基础上,将信息技术应用到各个领域,从而影响到国民经济和社会生活的方方面面。美国的战略强调传感等感知技术的应用,提出建设智慧型基础设施的建议;欧盟的计划具体而务实,强调RFID的广泛应用,注重信息安全;日本的计划强调电子政务和社会信息服务应用。从这三个战略计划中可以看出:未来信息产业的发展在由信息网络向全面感知和智能应用两个方向拓展、延伸和突破。二、 中国移动关于物联网的创新与实践完备的无处不在的移动通信网络是物联网发展的基础条件。中国移动在全国拥有47万个基站,现有网络规模与覆盖范围全球第一。由于认识到物联网巨大的发展潜力,而机器到机器通信(machine
11、to machine,M2M)是现阶段物联网的主要应用形式,经过多年的技术攻关与产品研发,目前中国移动在M2M 领域已形成一整套拥有自主知识产权的技术标准、解决方案和相关产品,并已面向政府、行业和家庭开展多样化的物联网应用实践。(一)物联网的应用实践通过与各行业的广泛合作,中国移动目前 M2M 终端数已达到300万,年均增长超过80。在交通领域,北京、上海、辽宁等地的出租车及公交车上已安装了超过 110万台终端设备,实现对车辆的管理和调度。在电力行业,为广东的南方电网、北京、重庆的电力公司等客户提供服务,实现了104万台电表的远程抄表。在江西省电网,对分布名师资料总结 - - -精品资料欢迎下
12、载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 17 页 - - - - - - - - - 5 在全省范围内的 2万台配电变压器的运行状态进行实时监测,实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理,一年来降低电损1.2亿千瓦时。在重庆市为 1200部电梯部署了带有传感器的M2M 终端,将电梯连接到智能管理系统,当电梯发生故障时,无需乘客报警,电梯管理部门第一时间得到信息,能以最快的速度到达现场处理故障。另外,中国移动在智能楼宇、路灯监控、动物溯源、手机钱包、环境监测等方面也开展
13、了广泛的应用。从世界范围内看,我国在M2M 应用的广度和深度方面都处于领先地位。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器,中国移动将发挥自身优势,不断加大投入来满足各行各业的应用需求。(二)物联网的体系架构现阶段物联网的应用是零散的,还远未形成规模。为了突破应用规模化的障碍,驱动物联网产业由启动期走向成长期,整个产业链需要对技术及应用形成系统的、一致的认识,迫切需要建立一套标准的、开放的、可扩展的物联网体系架构。我们认为物联网可划分为一个由感知层、网络层和应用层组成的三层体系。图一:物联网的体系架构图感知层 包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器和M2M 终
14、端、传感器网络和传感器网关等,在这一层次要解决的重点问题是感知和识别名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 17 页 - - - - - - - - - 6 物体,采集和捕获信息。感知层要突破的方向是具备更敏感、更全面的感知能力,解决低功耗、小型化和低成本的问题。网络层 首先包括各种通信网络与互联网形成的融合网络,这被普遍认为是最成熟的部分,除此之外还包括物联网管理中心、信息中心、云计算平台、专家系统等对海量信息进行智能处理的部分。也就是说网络层不但要具备网络运营
15、的能力,还要提升信息运营的能力,如对样本库和算法库的部署等。网络层是物联网成为普遍服务的基础设施,有待突破的方向是向下与感知层的结合,向上与应用层的结合。应用层 是将物联网技术与行业专业技术相结合,实现广泛智能化应用的解决方案集。物联网通过应用层最终实现信息技术与行业的深度融合,对国民经济和社会发展具有广泛影响。应用层的关键问题在于信息的社会化共享,以及信息安全的保障。三层协同工作算法的发展也是一个重要方向,能够显著提升物联网应用的智能化水平。(三)物联网的技术创新机器到机器的通信(M2M )中国移动在物联网领域的技术创新方向是把移动通信能力向下与感知层结合起来,通过在机器内部嵌入 GSM/T
16、D通信模块,以无线通信等为接入手段,为客户提供综合的信息化解决方案,以满足客户对监控、指挥调度、数据采集和测量等方面的信息化需求,简称 M2M 应用。M2M 是Machine-to-Machine的简称,是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。机器到机器的通信(M2M )与物联网的核心理念和发展思路是完全一致的,只不过物联网的概念、所采用技术、应用场景更加宽泛一些,而M2M 聚焦在无线通信网络应用上面,是需求最迫切的部分,具有广阔的可扩展的空间。当前中国在 M2M 终端及应用的开发能力上,基本与国际水平保持一致,在技术体系架构、通信协议的研究及M2M 模组的研发上甚至领先国际水平
17、。中国移动目前已经形成一整套拥有自主知识产权的M2M 解决方案。通过定义M2M 通信语言 WMMP (机器通信协议),使得信息的交互更加容易理解,也为产业链中的各方提供了统一的可遵循的标准;通过 M2M 模组的自主研发,初步解决了终端标准化的问题,为大规模定制M2M 终端扫清了障碍,尤其是基于TD的M2M 模组开发,更为 M2M 应用享受 3G网络的高带宽提供强有力的支持。目前中国移动与中科院、北邮、工信部电信研究院紧密名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 17
18、 页 - - - - - - - - - 7 合作,主持“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项中“传感器网络与移动通信网的结合技术及其 M2M 业务应用研究与示范验证”课题的研究。(四)物联网与TD 的结合物联网发展是确保 TD成功的重大契机。 TD-SCDMA 是我国拥有自主知识产权的第三代移动通信系统,是宽带无线通信网络,TD的发展需要数据业务的拉动,物联网应用是需求最迫切的增强型数据业务,具有广阔的应用前景,能够充分发挥TD网络优势,有助于促进 TD产业链的成熟。中国移动运营的 GSM/GRPS第二代移动通信网络和具有中国自主知识产权的TD-SCDMA 第三代宽带移动网络,因其广泛
19、的覆盖、可移动性、双向宽带通信能力,以及可靠的电信级服务质量,为信息可靠、自由传送提供高速公路,是物联网成为普遍服务的基础设施。中国移动的发展思路是:完善现有网络,发挥TD优势,积极推动无线传感器网络与TD网络融合,构建适于物联网应用的GPRS/TD/WSN(无线传感器网络)融合网络,大力发展适于 TD网络承载的物联网业务,提升TD的核心竞争力,给物联网的发展以强有力的支撑。三、 中国物联网发展现状与存在的问题(一)中国物联网的发展现状RFID、传感器、传感器网络等是感知物理世界的主要技术手段,随着其技术发展和规模应用,给物联网打下了坚实的应用基础。1. 以无线传感器网络为主的应用从传感器网络
20、发展来看,过去很多年来,由于节点成本、功耗和体积等关键问题没有很好解决,无线传感器网络(WSN)一直限于科研机构和实验室,随着微电机系统(MEMS)、低功耗无线通讯协议(Zigbee)和数字电路设计的飞速发展,上述这些难点正被逐步攻破。我国于1999 年开始传感器网络研究,与国际民用领域研究相比起步时间基本相当,中国传感器网络系统及产品已在我国公共安全等领域得到初步应用。 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 17 页 - - - - - - - - - 8 2
21、. 以 RFID 为主的应用目前 RFID 技术已经应用在许多行业和领域,其中主要的应用为:电子票证/门禁管理、仓库 /运输 /物流、车辆管理、工业生产线管理、动物识别等。大部分应用集中在高频( HF)和超高频( UHF)射频产品,主要应用领域为仓储/物流、门禁、不停车收费、车辆识别等。根据中国RFID 产业联盟发布的 2008年度中国 RFID 发展报告的数据显示, 2009 年中国 RFID 市场规模将突破70 亿元。美国与中国是应用RFID 最为积极的国家。中国政府从中央到地方都非常支持RFID 产业在中国的发展。中央政府将RFID 产业列入十一五计划,并提出要大力发展RFID 产业。中
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