1.1通信發(fā)展概述1.2通信的地位和作用1.3通信的典型應(yīng)用1.4物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展1.5物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用1.1通信發(fā)展概述通信發(fā)展的歷史過程雖然沒有明確的界限，但大致可以分為4個階段，即古代通信、近代通信、現(xiàn)代通信和未來通信。1.1.1古代通信古代通信利用自然界的基本規(guī)律和人的基礎(chǔ)感官(視覺、聽覺等)可達(dá)性建立通信系統(tǒng)，是人類基于需求的最原始的通信方式，其中信件在較長的歷史時期內(nèi)都是人們傳遞信息的主要方式。這些通信方式，或者是廣播式，或者是可視化的、沒有連接的，但是都滿足現(xiàn)代通信信息傳遞的要求，即一對一、一對多、多對一的信息傳遞。1.1.2近代通信近代通信的革命性變化源于電的發(fā)現(xiàn)與使用，是把電作為信息載體后發(fā)生的。電流的發(fā)現(xiàn)對通信產(chǎn)生了不可估量的推動作用，引領(lǐng)了以電報、電話的發(fā)明為代表的第一次信息技術(shù)革命。1.電報與電話的發(fā)明1837年，英國庫克和惠斯通設(shè)計(jì)制造了第一個有線電報機(jī)，且不斷加以改進(jìn)，發(fā)報速度不斷提高。這種電報很快在鐵路通信中獲得了應(yīng)用。他們的電報系統(tǒng)的特點(diǎn)是電文直接指向字母。1832年，美國人莫爾斯對電磁學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣，他在1835年研制出電磁電報機(jī)的樣機(jī)，后又根據(jù)電流通、斷時出現(xiàn)電火花和沒有電火花兩種信號，于1838年發(fā)明了由點(diǎn)、劃組成的莫爾斯電碼。此為電信史上最早的編碼，是電報發(fā)明史上的重大突破。圖1.2為莫爾斯及其發(fā)明的電報機(jī)。莫爾斯在取得突破以后，馬上就投入緊張的工作中，把設(shè)想變?yōu)閷?shí)用的裝置，并且不斷地加以改進(jìn)。1844年5月24日，莫爾斯在美國國會大廳里親自按動電報機(jī)按鍵，隨著一連串“滴滴嗒嗒”聲響起，電文通過電線很快傳到了數(shù)十千米外的巴爾的摩。19世紀(jì)后半葉，莫爾斯電報已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。電報是利用架空明線來傳送的，所以這是有線通信的開始。電報的發(fā)明拉開了電信時代的序幕，由于有電作為載體，信息傳遞的速度大大加快，1秒便可以載著信息繞地球7圈半。電報只能傳達(dá)簡單的信息，所以有很大的局限性，而且要譯碼，很不方便。1876年，亞歷山大·格雷厄姆·貝爾利用電磁感應(yīng)原理發(fā)明了電話(傳輸語音)，預(yù)示著個人通信時代的開始。1877年，在波士頓和紐約架設(shè)的第一條電話線路開通了，從此開始了公眾使用電話的時代。1879年，第一個專用人工電話交換系統(tǒng)投入運(yùn)行。電話傳入我國是在1881年，英籍電氣技師皮曉浦在上海十六鋪沿街架起一對露天電話，這是中國的第一部電話。1882年2月，丹麥大北電報公司在上海外灘辦起我國第一個電話局，有25家用戶。1889年，安徽省安慶州候補(bǔ)知州彭名保自行設(shè)計(jì)了一部電話，包括自制的五六十種大小零件，成為我國第一部自行設(shè)計(jì)制造的電話。最初的電話并沒有撥號盤，所有的通話都通過接線員進(jìn)行，由接線員為通話人接上正確的線路，如圖1.4所示。直到中華人民共和國成立后的1955年，上海市調(diào)整布局，更新設(shè)備，統(tǒng)一全市網(wǎng)絡(luò)，所有電話才得以互通直撥。進(jìn)入20世紀(jì)末，上海市電話改為8位數(shù)號碼后，電話已基本普及到城鄉(xiāng)每戶家庭。2.無線電應(yīng)用1864年，麥克斯韋發(fā)表了電磁場理論，成為人類歷史上第一個預(yù)言電磁波存在的人。1887年，德國物理學(xué)家赫茲通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在，并得出電磁能量可以越過空間進(jìn)行傳播的結(jié)論，這為日后電磁波的廣泛應(yīng)用鋪平了道路。1895年，20歲的意大利青年馬可尼發(fā)明了無線電報機(jī)(見圖1.5)。1901年，無線電越過了大西洋，人類首次實(shí)現(xiàn)了隔洋遠(yuǎn)距離無線通信。兩年后，無線電話實(shí)驗(yàn)成功。1935年，英國皇家無線電研究所所長沃森·瓦特等人成功研制出世界上第一部雷達(dá)。20世紀(jì)40年代初，雷達(dá)在英、美等國軍隊(duì)中獲得廣泛應(yīng)用，被人稱為“千里眼”，如圖1.8所示。后來，雷達(dá)也被廣泛應(yīng)用于氣象、航海等民用領(lǐng)域。3.廣播與電視的發(fā)明1906年圣誕節(jié)前夜，美國的費(fèi)森登和亞歷山德遜在紐約附近設(shè)立了一個廣播站，并進(jìn)行了有史以來第一次廣播。早期只有極少數(shù)的人能夠收聽這些早期的廣播，隨著無線電的廣泛使用以及人們對于大功率發(fā)射機(jī)和高靈敏度電子管接收機(jī)技能的熟練掌握，廣播逐漸普及至千家萬戶。1925年，英國人貝爾德發(fā)明了可以映射圖像的電視裝置—機(jī)械掃描式電視接收機(jī)，如圖1.11所示。1927年，英國廣播公司試播了30行機(jī)械掃描式電視，從此便開始了電視廣播的歷史。1935年，英國廣播公司用電子掃描式電視取代了機(jī)械掃描式電視，這標(biāo)志著一個新時代由此開始。隨著時代的發(fā)展，電視機(jī)的多媒體功能也越來越多樣化，創(chuàng)維早在2007年就推出了全球首款支持RM/RMVB格式網(wǎng)絡(luò)視頻文件播放的酷開TV。中國的消費(fèi)者由此可以拋開DVD、VCD，直接下載網(wǎng)絡(luò)視頻內(nèi)容在電視上共享。到了2008年，這種多媒體娛樂功能又得到了進(jìn)一步加強(qiáng)，創(chuàng)維在電視上加入了酷K功能，使消費(fèi)者通過電視便可以實(shí)現(xiàn)“在家K歌”，在當(dāng)時的年輕用戶中引起了巨大反響。2011年，智能電視的概念逐漸被炒熱，三星電視在1月的CES(InternationalConsumerElectronicsShow，全球消費(fèi)電子展)上發(fā)布智能電視，一時間其風(fēng)頭蓋過智能手機(jī)和平板電腦，成為最受矚目的“智能明星”。到了同年4月，三星率先將13款SmartTV引入國內(nèi)市場。而為了給用戶提供更充分的娛樂，三星在2010年智能電視還處于概念期時，已經(jīng)率先開發(fā)出了自己的App應(yīng)用程序商店。此后，索尼、夏普等品牌也紛紛投入各自應(yīng)用程序平臺的開發(fā)中。三星SmartTV發(fā)布不久，其智能應(yīng)用程序商店的程序下載量很快就達(dá)到200萬次。1.1.3現(xiàn)代通信在以計(jì)算機(jī)為代表的信息技術(shù)進(jìn)入商業(yè)化以后，特別是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)入商業(yè)化以后，才完成了近代通信技術(shù)向現(xiàn)代通信技術(shù)的轉(zhuǎn)變，通信的重要性日益得到增強(qiáng)。1946年，世界上第一臺通用電子計(jì)算機(jī)問世，如圖1.13所示；1947年，晶體管在貝爾實(shí)驗(yàn)室問世，為通信器件的進(jìn)步創(chuàng)造了條件；1948年，香農(nóng)提出了信息論，建立了通信統(tǒng)計(jì)理論；1951年，直撥長途電話開通；1956年，鋪設(shè)越洋通信電纜；1958年，發(fā)射第一顆通信衛(wèi)星；1959年，美國的基爾比和諾伊斯發(fā)明了集成電路；1962年，發(fā)射第一顆同步通信衛(wèi)星，開通國際衛(wèi)星電話；1967年，大規(guī)模集成電路誕生，做成了一塊米粒般大小的硅晶片上可以集成一千多個晶體管的線路；1977年，美國、日本科學(xué)家制成超大規(guī)模集成電路，30平方毫米的硅晶片上集成了13萬個晶體管。微電子技術(shù)極大地推動了電子計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代，使電子計(jì)算機(jī)擁有了前所未有的信息處理能力，成為現(xiàn)代高新科技的重要標(biāo)志。1970—1994年，是骨干通信網(wǎng)由模擬網(wǎng)向數(shù)字網(wǎng)轉(zhuǎn)變的階段。這一時期數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中被廣泛使用，除傳統(tǒng)PSTN(PublicSwitchedTelephoneNetwork，公共交換電話網(wǎng)絡(luò))外，還出現(xiàn)了多種不同的業(yè)務(wù)網(wǎng)?；诜纸M交換的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)技術(shù)在這一時期已發(fā)展成熟，TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)、X.25、幀中繼等都是在這期間出現(xiàn)并發(fā)展成熟的。在這一時期，形成了以PSTN為基礎(chǔ)，Internet、移動通信網(wǎng)等多種業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)交疊并存的結(jié)構(gòu)。從1995年一直到目前，可以說是信息通信技術(shù)發(fā)展的黃金時期，是新技術(shù)、新業(yè)務(wù)產(chǎn)生最多的時期。互聯(lián)網(wǎng)、光纖通信、移動通信成為這一階段的主要標(biāo)志。骨干通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化，骨干傳輸網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了光纖化，同時寬帶化的步伐日益加快，數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)增長迅速，獨(dú)立于業(yè)務(wù)網(wǎng)的傳送網(wǎng)也已形成。由于電信政策的改變，電信市場由壟斷轉(zhuǎn)向全面的開放和競爭。至此，以微電子和光電技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)為支撐，以信息處理技術(shù)為主導(dǎo)的信息技術(shù)(InformationTechnology，IT)正在改變著我們的生活，數(shù)字化信息時代已經(jīng)到來。在信息交換方面，數(shù)字信號的交換和處理越來越頻繁地使用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)；在信息傳遞方面，具有全時空通信功能的移動通信、衛(wèi)星通信、光纖通信已成為當(dāng)今傳遞信息的三大新興通信手段；在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方面，電信技術(shù)可使通信網(wǎng)絡(luò)向用戶提供更多樣化、更現(xiàn)代化的電信新業(yè)務(wù)，形成綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN)。綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)以電話網(wǎng)為基礎(chǔ)，將電話、電報、傳真、數(shù)據(jù)、圖像、電視廣播等業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)用數(shù)字程控交換機(jī)和光纖傳輸、衛(wèi)星通信及移動通信等系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)信息采集、傳遞、處理和控制一體化。它可以提供比普通電話網(wǎng)傳輸速度更快、容量更大、質(zhì)量更高的信息通道?，F(xiàn)代通信涉及的技術(shù)可歸為5類：(1)數(shù)字技術(shù)，包括編解碼器和數(shù)字信號處理器。(2)軟件技術(shù)，包括程控時分交換和分組交換。(3)微電子技術(shù)，包括超大規(guī)模集成電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和微加工。(4)光子技術(shù)和光電子技術(shù)，包括光纖通信、光纖傳感、激光器件和光電子集成。(5)微波技術(shù)，包括衛(wèi)星通信與廣播、微波接力線路和超高頻移動通信。現(xiàn)代通信的主要特點(diǎn)如下：(1)容量越來越大。(2)通信距離越來越長。(3)抗干擾能力提高。(4)寬帶化、無線網(wǎng)絡(luò)化。1.1.4未來通信未來通信向著個人化、智能化方向發(fā)展。個人化是指通信可以實(shí)現(xiàn)“每個人在任何時間和任何地點(diǎn)與任何其他人通信”。每個人將有一個識別號，而不是每一個終端設(shè)備有一個號碼。未來的通信只需撥該人的識別號，無論該人在何處，均可撥至該人并與之通信。要達(dá)到通信個人化，需有相應(yīng)終端和高智能化的網(wǎng)絡(luò)。智能化需要建立先進(jìn)的智能網(wǎng)。一般來說，智能網(wǎng)是能夠靈活方便地開設(shè)和提供新業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)提供的某種服務(wù)因故障中斷時，智能網(wǎng)可以自動診斷故障和恢復(fù)原來的服務(wù)。它是隱藏在現(xiàn)存通信網(wǎng)里的一個網(wǎng)，而不是脫離現(xiàn)有的通信網(wǎng)而另建一個獨(dú)立的“智能網(wǎng)”，即只是在已有的通信網(wǎng)中增加一些功能(智能)單元。隨著計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)和功能向著微型化、超強(qiáng)功能、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，人機(jī)界面將更為友好。未來，通信工具的操作將變得非常簡單，無論您是何種文化水平、身體是否健全，都能享受到交流的樂趣。下面介紹我們對未來通信的一些展望。1．更便捷的可穿戴通信工具未來人們的通信工具沒有電話線，也不用手持，因?yàn)橥ㄐ殴ぞ咭呀?jīng)植入人們的日常用品中了。而未來通信工具的顯示器可以和我們的日常視覺融為一體，只需要觸摸鏡頭屏幕，它就會在我們腦海中形成三維影像或在空間中形成三維影像，如圖1.16所示。2．混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)通過在現(xiàn)實(shí)場景呈現(xiàn)虛擬場景信息，在現(xiàn)實(shí)世界、虛擬世界和用戶之間搭起一個交互反饋的信息回路，以增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的真實(shí)感。3．全息技術(shù)全息技術(shù)可以讓從物體發(fā)射的衍射光被重現(xiàn)，其位置和大小同之前一模一樣。全息技術(shù)已經(jīng)廣泛用于顯示靜態(tài)三維圖片，但是使用三維體全息仍然不能任意地顯示物體。全息攝影打印出來的照片可以從多個角度觀看，但是有角度局限性。很多防偽標(biāo)識都是使用全息攝影打印出來的圖像制作的。全息投影是利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像的技術(shù)，如圖1.18所示。全息影像(HolographicDisplay)尚在研究，多在科幻作品中出現(xiàn)。制作一種物理上的純?nèi)S影像，觀看者可以從不同角度不受限制地觀察甚至進(jìn)入影像內(nèi)部。4．未來通信中的概念產(chǎn)品由NokiaBenelux設(shè)計(jì)競賽贏家設(shè)計(jì)的Nokia8888概念手機(jī)如圖1.19所示。這款造型類似手鐲的8888概念手機(jī)除了擁有一般手機(jī)的鬧鐘、個人數(shù)字助理、電子郵件接收、電子錢包等功能以外，其構(gòu)想還包括液態(tài)電池供電、語音辨識、彈性觸控屏幕以及具有觸感的機(jī)身外殼。這些構(gòu)想中，除了液態(tài)電池以外，其余功能在不久之后很有可能都會一一實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槿孰娮幽?、彈性O(shè)LED屏幕以及超薄電路板印刷技術(shù)都已到位，我們即將進(jìn)入下一個通信世界的新領(lǐng)域。由JungDaeHoon設(shè)計(jì)的一款前衛(wèi)的手鐲式概念手機(jī)DialPhone被認(rèn)為是時尚產(chǎn)品，設(shè)計(jì)師將手機(jī)設(shè)計(jì)成環(huán)形，可以像手鐲一樣方便攜帶。該手機(jī)的數(shù)字鍵通過手鐲邊緣透射出來，在手鐲接口處有一個小型的LED顯示屏，可以顯示時間、信號強(qiáng)度或來電號碼，并且還可以將時間透射到人的手上，以方便查看，如圖1.20所示。5．未來計(jì)算機(jī)由北京中關(guān)村科技公司設(shè)計(jì)和構(gòu)思的一臺未來計(jì)算機(jī)如圖1.21所示。它的形狀只是一個手掌大小的小球，顯示屏和鍵盤都由球兩面的三維立體投影完成。1.2通信的地位和作用通信作為社會發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施和發(fā)展經(jīng)濟(jì)的基本要素，越來越受到世界各國的高度重視和大力發(fā)展。通信改變了社會和人們的生活方式，通信的發(fā)展也給政府和商家的日常活動帶來便利和機(jī)會。在政府政務(wù)方面，目前，稅務(wù)、交管、公安、工商等部門都提供了網(wǎng)上發(fā)布信息和辦理各種手續(xù)的手段，大大方便了和群眾的交互。網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)除了給工商業(yè)原有的活動帶來便利以外，更是創(chuàng)造了大量的商機(jī)和新的運(yùn)營模式。網(wǎng)上商店、電子商務(wù)、網(wǎng)上交易等的出現(xiàn)創(chuàng)造了更多的就業(yè)機(jī)會和方式，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高。社會需求推動了通信的迅速發(fā)展，反過來，通信的發(fā)展也促進(jìn)了社會的宏觀發(fā)展。1.3通信的典型應(yīng)用1.3.1通信在生活中的應(yīng)用通信在日常生活中的應(yīng)用非常普遍，電話已經(jīng)成為人們不可缺少的通信設(shè)備，電視也已是男女老少業(yè)余生活中的伙伴，計(jì)算機(jī)上網(wǎng)更受人們歡迎，電子郵箱逐漸代替了紙質(zhì)書信。應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)，可以在家里看書學(xué)習(xí)，玩各種豐富多彩的游戲，觀賞電影，欣賞音樂。人們足不出戶即可在家中應(yīng)用通信網(wǎng)絡(luò)到各大商場瀏覽、選購滿意的商品，還可以網(wǎng)上訂購飛機(jī)票、火車票等，并且通過電子銀行在網(wǎng)上結(jié)算。人們可以通過遠(yuǎn)程醫(yī)療在家中與醫(yī)院進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，求醫(yī)問病，醫(yī)生可對病人進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和治療救助。信息家電、智能家居技術(shù)或者家庭信息化都是相近的概念，指的是將微處理技術(shù)尤其是嵌入式技術(shù)、通信技術(shù)引入傳統(tǒng)的家居、家電中，用于安全防范、智能控制以及家庭信息服務(wù)等各種家庭服務(wù)，這已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)及通信研究應(yīng)用的熱點(diǎn)之一。在實(shí)現(xiàn)信息家電的幾個關(guān)鍵技術(shù)中，采用何種家庭網(wǎng)絡(luò)控制平臺來實(shí)現(xiàn)家電的互連、信息共享與控制以及與外界的信息交換是其中的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于家庭網(wǎng)絡(luò)具有連接設(shè)備多、傳輸信息種類多以及布局隨機(jī)等特點(diǎn)，因此一般采用無線局域網(wǎng)或?qū)拵Ъ夹g(shù)進(jìn)行通信并通過家庭網(wǎng)關(guān)等設(shè)備與外界連接。無線局域網(wǎng)(Wireless

Local

Area

Network，WLAN)滿足了人們實(shí)現(xiàn)移動辦公的夢想，為我們創(chuàng)造了一個豐富多彩的自由天空。無線局域網(wǎng)具有易安裝、易擴(kuò)展、易管理、易維護(hù)、移動靈活、保密性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可用于家庭辦公設(shè)備之間的無線連接以及無線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)之間的連接。藍(lán)牙技術(shù)實(shí)際上是一種短距離無線連接，支持較高質(zhì)量的語音、數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線通信網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙技術(shù)具有短距離、低成本等特點(diǎn)，尤其是容易構(gòu)建Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)移動式計(jì)算/通信設(shè)備、智能終端等之間的信息共享，特別適合用來實(shí)現(xiàn)家庭信息網(wǎng)絡(luò)。家庭信息網(wǎng)如圖1.24所示。1.3.2通信在校園網(wǎng)中的應(yīng)用隨著Internet的快速普及與高速發(fā)展，校園網(wǎng)已經(jīng)成為每個學(xué)校必備的信息基礎(chǔ)設(shè)施之一，是學(xué)校提高教學(xué)、科研及管理水平的重要途徑和手段。校園網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)較多，職能不同的部門分布在不同的地理位置，需要進(jìn)行子網(wǎng)劃分，以便于管理。校園網(wǎng)可采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，核心是骨干網(wǎng)，周圍是各個子網(wǎng)，子網(wǎng)向下連接工作組網(wǎng)，工作組網(wǎng)向下再連接基層網(wǎng)段。

骨干網(wǎng)必須有較大的帶寬和很強(qiáng)的中心交換能力。子網(wǎng)相對獨(dú)立，在骨干網(wǎng)匯聚處形成子網(wǎng)邊界。通過匯集層交換機(jī)與骨干網(wǎng)進(jìn)行星型連接，匯集層采用交換能力為數(shù)兆每秒的交換機(jī)，向上利用光纖連接骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，向下根據(jù)距離的大小采用不同的傳輸介質(zhì)連接接入層節(jié)點(diǎn)：100米內(nèi)采用普通的同軸電纜或屏蔽雙絞線，100米外采用光纜連接。每個接入點(diǎn)又通過交換機(jī)、集線器連接到各宿舍、教室或辦公室。1.3.3通信在交通中的應(yīng)用通信在交通中也起著非常重要的作用，如列車、飛機(jī)的售票系統(tǒng)需要通信，途中的各種信息傳遞、指揮調(diào)度等也需要通信。下面我們來看看通信在交通中一些比較典型的應(yīng)用。1．城市交通監(jiān)控管理系統(tǒng)城市交通監(jiān)控管理系統(tǒng)能大大提高各地交警部門對城市交通的現(xiàn)代化綜合管理水平，有效地解決諸如交通堵塞、闖紅燈、機(jī)動車違章、交通肇事等問題。在城市各街道站口設(shè)立監(jiān)控點(diǎn)(紅綠燈及攝像機(jī)等)，由這些點(diǎn)采集信號并用光纖或電纜通過局域網(wǎng)或信號集中器通信接口(E1)與多點(diǎn)控制器(MultipointControlUnit，MCU)相連接，并傳送到主控室(指揮部調(diào)度中心)及電視監(jiān)視屏，如圖1.25所示。2.高速公路信息網(wǎng)高速公路信息網(wǎng)是對高速公路及在公路上運(yùn)行的車輛進(jìn)行現(xiàn)代化管理的信息網(wǎng)絡(luò)，它可對在道路上行駛的車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，特別是對高速公路的進(jìn)出口、隧道、橋梁以及各收費(fèi)站點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視、控制及通信聯(lián)絡(luò)等。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)主要由信息采集子系統(tǒng)、監(jiān)控中心及信息提供子系統(tǒng)三大部分組成。高速公路監(jiān)控系統(tǒng)用于交通監(jiān)控、交通信息和氣象信息的采集以及交通疏導(dǎo)。該系統(tǒng)通過在高速公路沿線、立交、收費(fèi)廣場設(shè)置CCD攝像機(jī)，并把其信號傳輸至監(jiān)控中心集中監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)交通狀況的可視監(jiān)控；通過在沿線關(guān)鍵位置設(shè)置車輛計(jì)數(shù)器、車輛測速器、氣象資料采集器，并把信號傳輸至監(jiān)控中心集中處理，實(shí)現(xiàn)交通信息和氣象信息的采集；通過安裝于道路中間分隔帶的可變速標(biāo)志，可以從中心對外發(fā)布交通疏導(dǎo)和交通控制信息。3．GPS與交通管理網(wǎng)GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系統(tǒng))(GPS衛(wèi)星見圖1.26)可以提供車輛定位、防盜、反劫、行駛路線監(jiān)控及呼叫指揮等功能。要實(shí)現(xiàn)以上所有功能，必須具備GPS終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控平臺三個要素。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是以全球24顆定位人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)，向全球各地全天候地提供三維位置、三維速度等信息的一種無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。它由三部分構(gòu)成，一是地面控制部分，由主控站、地面天線、監(jiān)測站及通信輔助系統(tǒng)組成；二是空間部分，由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個軌道平面；三是用戶裝置部分，由GPS接收機(jī)和衛(wèi)星天線組成。民用的定位精度可達(dá)10米內(nèi)。裝配了GPS接收機(jī)的車輛，利用系統(tǒng)對其位置進(jìn)行跟蹤、定位，并與地理信息系統(tǒng)配合，利用通信網(wǎng)的接口可實(shí)時地對車輛進(jìn)行監(jiān)控管理，并可在監(jiān)控器上實(shí)時顯示此車輛的具體位置和車上的情況，便于調(diào)度、指揮，進(jìn)行安全監(jiān)控，以改善交通狀況，提高運(yùn)輸效率。GPS技術(shù)可廣泛應(yīng)用于交通物流行業(yè)，為城市交通管理、出租車安全防范、公交車業(yè)務(wù)調(diào)度、公共衛(wèi)生急救調(diào)度、社會貨運(yùn)物流配送、大型企業(yè)物流、公共信息導(dǎo)航、海關(guān)貿(mào)易監(jiān)管等領(lǐng)域提供服務(wù)。1.3.4通信在電力中的應(yīng)用通信在電力系統(tǒng)中具有非常重要的作用。電力通信在電網(wǎng)運(yùn)行中起到感知、傳輸、交互的作用，是為電力工業(yè)的發(fā)展提供保障的重要基礎(chǔ)設(shè)施，被稱為智能電網(wǎng)的“神經(jīng)系統(tǒng)”。通信被應(yīng)用于發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度等各領(lǐng)域中。1.電力信息主干網(wǎng)電力信息主干網(wǎng)是專為電力行業(yè)現(xiàn)代化而組建的信息網(wǎng)絡(luò)，它是基于網(wǎng)絡(luò)化的電力生產(chǎn)、電力控制、電力市場的電力信息系統(tǒng)，是集辦公、語音等信息服務(wù)為一體的專用寬帶信息網(wǎng)絡(luò)。2.小型專用信息網(wǎng)電力線通信專網(wǎng)(PowerLineCommunication，PLC)是在電力輸送網(wǎng)(線)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)電力通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)之間與其他通信網(wǎng)絡(luò)之間通信的系統(tǒng)。它是一線兩用，既是輸電線又是通信線，各種家用電器均可作為網(wǎng)絡(luò)終端。此種網(wǎng)絡(luò)在功能和業(yè)務(wù)上與其他現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)相融合，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療、保健、網(wǎng)絡(luò)視頻及語音通信、網(wǎng)絡(luò)娛樂、安全防范等各方面的服務(wù)。3.?5G通信在電力中的應(yīng)用5G為智能電網(wǎng)發(fā)展提供了一種更優(yōu)的無線解決方案，為電力行業(yè)用戶打造定制化的“行業(yè)專網(wǎng)”服務(wù)，可更好地滿足電網(wǎng)業(yè)務(wù)差異化需求，進(jìn)一步提升了電網(wǎng)企業(yè)對自身業(yè)務(wù)的自主可控能力和運(yùn)營效率。在電力系統(tǒng)中，采用5G通信的輸電線路巡檢，可利用5G通信系統(tǒng)的大帶寬性能優(yōu)勢，監(jiān)拍輸電線路高清圖像及視頻并實(shí)時傳輸至后臺，解決了人工巡檢無法到達(dá)、無人機(jī)巡檢缺乏實(shí)時性、輸電線監(jiān)拍視頻圖像質(zhì)量差等問題，提升了輸電線路的監(jiān)控效率。另外，智能電表已經(jīng)取代傳統(tǒng)電表成為新的用戶用電計(jì)量裝置。目前用電信息采集主要依靠租賃運(yùn)營商的GPRS或4G公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，用電信息采集效率較低。在5G通信大帶寬特性的支撐下，采集頻率可以實(shí)現(xiàn)大幅度提升，從而有力支撐電力系統(tǒng)營銷業(yè)務(wù)，且能更好地保護(hù)客戶用電信息的安全性。除此之外，5G通信還可應(yīng)用于智慧新能源發(fā)電、智慧輸變電、智慧配電和智慧用電等領(lǐng)域。1.3.5通信在工業(yè)中的應(yīng)用隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展普及，工業(yè)生產(chǎn)的信息化得到快速發(fā)展，宏觀上表現(xiàn)為生產(chǎn)的全球化、開放化，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、虛擬工廠、供應(yīng)鏈管理等新的概念涌現(xiàn)出來，分布在全球的各企業(yè)之間、企業(yè)各部門之間，利用信息技術(shù)完成從市場調(diào)研、設(shè)計(jì)、制造到銷售和售后服務(wù)一系列的任務(wù)；另外，在工廠生產(chǎn)現(xiàn)場，機(jī)器人、流水線、自動化檢測與控制裝置的采用使生產(chǎn)現(xiàn)場十分復(fù)雜，它們相互間必須通過信息網(wǎng)連接實(shí)現(xiàn)通信以協(xié)調(diào)工作，因此信息網(wǎng)絡(luò)已成為現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)不可缺少的部分。以太網(wǎng)(Ethernet)用于工業(yè)控制可以有效地利用高速發(fā)展的通用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成和綜合自動化。由于以太網(wǎng)僅提供了OSI(OpenSystemInterconnection，開放系統(tǒng)互連)參考模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，在商業(yè)應(yīng)用中由公共協(xié)議保證互操作性，而工業(yè)應(yīng)用中要在其上為工業(yè)控制領(lǐng)域的TCP/IP定義公共的應(yīng)用層協(xié)議，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理功能，這樣就產(chǎn)生了基于控制和信息協(xié)議的新型以太網(wǎng)——工業(yè)以太網(wǎng)，使以太網(wǎng)貫穿于控制系統(tǒng)的各個層次，實(shí)現(xiàn)從設(shè)備層到管理層的直接通信，真正實(shí)現(xiàn)企業(yè)控制、管理的無縫集成。1.3.6通信在軍事中的應(yīng)用通信作為具有重要戰(zhàn)略意義的“千里眼”“順風(fēng)耳”，在現(xiàn)代高技術(shù)戰(zhàn)爭(特別是在信息化戰(zhàn)爭)中的地位和作用尤為突出。通信被譽(yù)為信息化戰(zhàn)爭綜合信息系統(tǒng)中敵我較量的“生命線”，是作戰(zhàn)指揮的“網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)”。在戰(zhàn)爭中，由于無線通信有著無可替代的優(yōu)越性(移動性和靈活性)，可實(shí)現(xiàn)隨時隨地獲取和處理信息，已成為各國軍事通信專家研究的重點(diǎn)。隨著光通信、衛(wèi)星通信、數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，軍事通信時空觀也隨之發(fā)生了變化，通信時效已是實(shí)時信息傳遞或近乎實(shí)時的信息傳遞(以秒為數(shù)量級)，通信已能覆蓋全球任何一個角落，包含地下、地上、空中、太空等各個方面。這時軍事通信追求的是全球的、多維的、實(shí)時的信息傳遞。在現(xiàn)代戰(zhàn)場上，各種軍事車輛之間、士兵之間、士兵與軍事車輛之間都需要保持密切的聯(lián)系，以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一指揮、協(xié)同作戰(zhàn)。由此，美國軍方在20世紀(jì)70年代的無線分組網(wǎng)基礎(chǔ)上研究移動自組織網(wǎng)絡(luò)。無線或移動自組織網(wǎng)絡(luò)是一種無中心的無線網(wǎng)絡(luò)，這種分布式或自組織的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間不需要經(jīng)過基站或其他管理控制設(shè)備就可以直接實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的通信。隨著技術(shù)的發(fā)展和戰(zhàn)爭的變化，通信也從配角到主角，從后臺到前臺，通信在戰(zhàn)爭中的地位不斷躍升。在未來信息化戰(zhàn)爭中必須奪取制信息權(quán)，而奪取制信息權(quán)離不開信息傳輸手段，離不開強(qiáng)有力的軍事通信保障。只有將這些通信技術(shù)科學(xué)地綜合應(yīng)用，才能為未來高技術(shù)戰(zhàn)爭提供最可靠的支持。1.3.7通信在航空航天中的應(yīng)用通信系統(tǒng)是保障航空航天正常運(yùn)行的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，起著至關(guān)重要的作用。遠(yuǎn)離地面的飛機(jī)、飛船、衛(wèi)星等必須隨時與地面控制中心保持聯(lián)系，接受地面信息的控制和服務(wù)，否則飛機(jī)不能正常降落，飛船和衛(wèi)星不能進(jìn)入正確的軌道。載人飛船采用無線電通信來保持與地面的緊密聯(lián)系，測控網(wǎng)主要由軌道測量、遙控、遙測、火箭安全控制及航天逃逸控制、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及監(jiān)控設(shè)備、船地通信和地面通信設(shè)備等組成。該通信網(wǎng)將測距、測角、測速、遙控、語音傳輸、圖像傳輸、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ芫C合為一體，可以減少船載和地面站的設(shè)備，極大地提高信息傳輸?shù)男屎驮O(shè)備的利用率，還可通過國際聯(lián)網(wǎng)、地緣優(yōu)勢互補(bǔ)提高地面站的使用率，降低費(fèi)用。1.3.85G通信的應(yīng)用案例5G在全社會數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程中擔(dān)負(fù)著不可替代的重要使命。5G的大帶寬、大連接、低時延等網(wǎng)絡(luò)能力，與其他基礎(chǔ)共性能力，成為推動傳統(tǒng)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級與數(shù)字經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要基石。從全球視角來看，目前5G無論是在技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)還是網(wǎng)絡(luò)部署等方面都取得了階段性的成果。1.智慧安防案例——博鰲論壇5G+AR智慧安防博鰲論壇5G+AR智慧安防解決方案是：警察佩戴5GAR安防智能警用頭盔，利用5G網(wǎng)絡(luò)將視頻畫面或聲音信息實(shí)時回傳到指揮中心的云平臺，再結(jié)合人工智能視頻分析技術(shù)，將識別的車輛信息、人員信息和語音信息通過5G網(wǎng)絡(luò)傳回頭盔，并與頭盔AR眼鏡中的目標(biāo)物疊加呈現(xiàn)給警察，為現(xiàn)場執(zhí)法提供實(shí)時的信息支持，使安防保障與區(qū)域管控的效率和準(zhǔn)確性得到提升。2.智慧樓宇案例——SOHO中國5G智能樓宇SOHO全面啟動北京地區(qū)16座樓宇的5G網(wǎng)絡(luò)部署與智慧樓宇建設(shè)?；?G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)樓宇綜合管理，涵蓋照明管理、節(jié)能管理、環(huán)境監(jiān)測、智能抄表、安防監(jiān)控、電梯監(jiān)控、智能泊車等。3.智慧農(nóng)場案例——淄博臨淄區(qū)禾豐5G智慧農(nóng)場山東理工大學(xué)利用5G網(wǎng)絡(luò)、人工智能圖像識別、衛(wèi)星遙感、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，驅(qū)動各類無人駕駛農(nóng)機(jī)裝備，實(shí)現(xiàn)自動化作業(yè)，包括航空植保無人機(jī)、無人駕駛高地隙植保機(jī)、旋耕機(jī)、玉米播種機(jī)、無人噴灌系統(tǒng)等，應(yīng)用于小麥和玉米耕、種、管等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)安全可靠、環(huán)保節(jié)能的農(nóng)場作業(yè)，打造全國首個示范性生態(tài)無人農(nóng)場。4.視頻制播案例——中央廣播電視總臺5G新媒體平臺中央廣播電視總臺5G新媒體平臺是我國第一個基于5G技術(shù)的國家級新媒體平臺，該平臺將5G與4K、8K、VR等技術(shù)結(jié)合，支持超高清信號的多路直播回傳，構(gòu)建超高清直播節(jié)目的多屏、多視角應(yīng)用場景。2020年5月27日以5G+4K+VR云游珠峰慢直播方式，與全國人民共同見證高程測量登山隊(duì)沖頂時刻，領(lǐng)略珠峰之美。5.遠(yuǎn)程手術(shù)案例——解放軍總醫(yī)院5G遠(yuǎn)程手術(shù)解放軍總醫(yī)院利用5G網(wǎng)絡(luò)和手術(shù)機(jī)器人實(shí)施遠(yuǎn)程手術(shù)。位于海南的神經(jīng)外科專家，通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時傳送的高清視頻畫面，遠(yuǎn)程操控手術(shù)器械，成功為身處中國人民解放軍總醫(yī)院(北京)的一位患者完成了“腦起搏器”植入手術(shù)。5G網(wǎng)絡(luò)大帶寬與低時延特性，有效地保障了遠(yuǎn)程手術(shù)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。6.智慧公交案例——宇通5G無人駕駛公交線路宇通在鄭州鄭東新區(qū)智慧島的開放道路上試運(yùn)行5G無人駕駛公交線路，提升了自動駕駛車輛車載系統(tǒng)與自動駕駛平臺的數(shù)據(jù)交互，將響應(yīng)時間從4G的平均50ms減少到10ms左右。試乘路段上有一系列的行駛場景，如巡線行駛、自主避障、路口同行、車路協(xié)同、自主換道、精準(zhǔn)進(jìn)站等。7.智慧教學(xué)案例——北京郵電大學(xué)5G+4K全息投影遠(yuǎn)程直播授課北京郵電大學(xué)采用5G網(wǎng)絡(luò)與全息直播技術(shù)，實(shí)現(xiàn)兩校區(qū)同上一門課。在遠(yuǎn)端教室，授課教師的三維全息投影人像清晰呈現(xiàn)，如同站在本教室講臺上為大家實(shí)時授課。教室里還配備了AI助學(xué)機(jī)器人，在現(xiàn)場針對課程內(nèi)容進(jìn)行提問互動。8.智慧配電案例——南方電網(wǎng)5G配電網(wǎng)自動化中國南方電網(wǎng)完成5G智能電網(wǎng)的外場測試。5G網(wǎng)絡(luò)切片使端到端時延平均達(dá)到10ms以內(nèi)，可滿足電網(wǎng)的差動保護(hù)和配電網(wǎng)自動化、物理和邏輯隔離等需求，支持傳輸電力的配網(wǎng)自動化、視頻監(jiān)控與公眾業(yè)務(wù)。1.4物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展1.4.1物聯(lián)網(wǎng)的萌芽1946年，蘇聯(lián)的萊昂·泰勒明發(fā)明了用于轉(zhuǎn)發(fā)攜帶音頻信息的無線電波，通常認(rèn)為它是RFID(RadioFrequencyIdentification，射頻識別)的前身。1948年，美國的哈里·斯托克曼發(fā)表了《利用反射功率的通信》，正式提出RFID一詞，標(biāo)志著RFID技術(shù)的面世。1973年，馬里奧·?卡杜勒申請的專利是現(xiàn)今RFID真正意義上的原型。1973年，在美國LOSALAMOS實(shí)驗(yàn)室誕生了第一個RFID標(biāo)簽的樣本。1980年，日本東京大學(xué)坂村健博士倡導(dǎo)的全新計(jì)算機(jī)體系TRON(TheRealtimeOperatingSystemNucleus，實(shí)時操作系統(tǒng)內(nèi)核)，計(jì)劃構(gòu)筑“計(jì)算無所不在”的環(huán)境。1991年，馬克·維瑟發(fā)表文章《21世紀(jì)的計(jì)算機(jī)》，預(yù)言泛在計(jì)算(無所不在的計(jì)算)的未來應(yīng)用。1995年，巴黎最早開始在交通系統(tǒng)中使用RFID技術(shù)，隨后在很多歐洲城市的交通系統(tǒng)中開始普及RFID。1995年，比爾·蓋茨《未來之路》一書中提到了“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想，即互聯(lián)網(wǎng)僅僅實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)，而未實(shí)現(xiàn)與萬事萬物的聯(lián)網(wǎng)，但迫于當(dāng)時網(wǎng)絡(luò)終端技術(shù)的局限，使得這一構(gòu)想無法真正落實(shí)。1.4.2物聯(lián)網(wǎng)的誕生1999年，美國Auto-ID首先提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，當(dāng)時的物聯(lián)網(wǎng)主要是建立在物品編碼、RFID技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上。它是以美國麻省理工學(xué)院Auto-ID實(shí)驗(yàn)室研究的產(chǎn)品電子代碼(ElectronicProductCode，EPC)為核心，利用射頻識別無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，基于計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)造的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)。簡單地說，物聯(lián)網(wǎng)就是將各種信息傳感設(shè)備如射頻識別裝置、紅外感應(yīng)器等與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，讓相關(guān)物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，以實(shí)現(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)共享。EPC的成功研制標(biāo)志著物聯(lián)網(wǎng)的誕生。2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上，國際電信聯(lián)盟發(fā)布的《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的新概念。報告指出：無所不在的物聯(lián)網(wǎng)通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過Internet主動進(jìn)行信息交換。ITU在《TheInternetofThings》報告中對物聯(lián)網(wǎng)的概念進(jìn)行了擴(kuò)展，提出任何時刻、任何地點(diǎn)、任意物體之間的互聯(lián)，無所不在的網(wǎng)絡(luò)和無所不在的計(jì)算的發(fā)展愿景，除RFID技術(shù)外，傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能終端等技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的普及，互聯(lián)網(wǎng)的平民化，人與人之間的聯(lián)系變得如此簡單，物與物的聯(lián)系成了人們的關(guān)注點(diǎn)，世界掀起了物聯(lián)網(wǎng)的熱潮。1.4.3物聯(lián)網(wǎng)的興起2009年1月，奧巴馬就任美國總統(tǒng)后與美國工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次“圓桌會議”。IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”的概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施。該戰(zhàn)略認(rèn)為，IT產(chǎn)業(yè)下一階段的任務(wù)是把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用到各行各業(yè)之中。具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到各種物體中并且普遍連接，形成物聯(lián)網(wǎng)，然后將物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實(shí)現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合。隨著奧巴馬確定將物聯(lián)網(wǎng)作為美國今后發(fā)展的國家戰(zhàn)略方向之一，世界各國都把目光投向了物聯(lián)網(wǎng)。1.4.4物聯(lián)網(wǎng)在中國的發(fā)展我國的科研機(jī)構(gòu)在1999年就提出了“感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)”的概念，2009年9月，無錫市與北京郵電大學(xué)就傳感網(wǎng)技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展簽署合作協(xié)議，標(biāo)志著中國物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入實(shí)際建設(shè)階段。2010年3月，溫家寶總理在十一屆全國人大三次會議上作政府工作報告時指出，大力培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，積極推進(jìn)“三網(wǎng)”融合取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用。2010年10月，《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》出臺，標(biāo)志著物聯(lián)網(wǎng)被列入國家發(fā)展戰(zhàn)略?！秶抑虚L期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃(2006?—2020)》、2009?—2011年電子信息產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃、2010年“新一代寬帶移動無線通信網(wǎng)”國家科技重大專項(xiàng)、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)及國家自然科學(xué)基金委員會等都將物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)列入重點(diǎn)研究和支持對象?！段锫?lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃(2011—2015年》《國務(wù)院關(guān)于推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)有序健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展格局，優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系，組織實(shí)施重大應(yīng)用示范工程，推進(jìn)示范區(qū)和產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)，中央財(cái)政安排物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項(xiàng)資金，物聯(lián)網(wǎng)被納入高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)定和支持范圍。物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目得到國家各大部委和省市各級政府的大力支持，設(shè)立專項(xiàng)資金，多層次、全方位推進(jìn)地方物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。我國在物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用示范推廣、產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展和政策環(huán)境建設(shè)等方面均取得了顯著成效。在電網(wǎng)、交通、物流、智能家居、節(jié)能環(huán)保、工業(yè)自動控制、精細(xì)農(nóng)牧業(yè)、金融服務(wù)業(yè)、公共安全等領(lǐng)域取得了進(jìn)展。此外，物聯(lián)網(wǎng)還用于人口管理、零售業(yè)、航天航空、電子支付等多行業(yè)領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)與移動互聯(lián)網(wǎng)融合，推動家居健康、養(yǎng)老、娛樂等民生應(yīng)用創(chuàng)新空前活躍，在公共安全、城市交通、設(shè)施管理、管網(wǎng)監(jiān)測等智慧城市領(lǐng)域的應(yīng)用顯著提升了城市管理智能化水平。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用規(guī)模與水平不斷提升，在智能交通、車聯(lián)網(wǎng)、物流追溯、安全生產(chǎn)、醫(yī)療健康、能源管理等領(lǐng)域已形成一批成熟的運(yùn)營服務(wù)平臺和商業(yè)模式，高速公路電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)，部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用達(dá)到了千萬級用戶規(guī)模。1.4.5物聯(lián)網(wǎng)在世界各地的發(fā)展1.歐洲2008年5月27日，歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺發(fā)布的《InternetofThingsin2020》報告給出了他們對物聯(lián)網(wǎng)的定義，并對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展階段進(jìn)行了預(yù)測。報告預(yù)測了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的四個階段。第一階段(2010年前)的特點(diǎn)主要是：基于RFID技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低功耗、低成本的單個物體間的互聯(lián)，并在物流、零售、制藥等領(lǐng)域開展局部應(yīng)用。第二階段(2010—2015年)的特點(diǎn)主要是：利用傳感網(wǎng)與無處不在的RFID標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)物與物之間的廣泛互聯(lián)，針對特定的產(chǎn)業(yè)制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并完成部分網(wǎng)絡(luò)的融合。第三階段(2015—2020年)的特點(diǎn)主要是：具有可執(zhí)行指令的RFID標(biāo)簽廣泛應(yīng)用，物體進(jìn)入半智能化，物聯(lián)網(wǎng)中異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)制定完成，網(wǎng)絡(luò)具有高速數(shù)據(jù)傳輸能力。第四階段(2020年之后)的特點(diǎn)主要是：物體具有完全的智能響應(yīng)能力，異構(gòu)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同工作，人、物、服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)達(dá)到深度融合。2000年6月，歐盟委員會提出了“InternetofThings：AnActionPlanforEurope”的物聯(lián)網(wǎng)行動方案。此行動方案提出了關(guān)于加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)管理、保護(hù)隱私與個人信息、加強(qiáng)支持物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研究的10項(xiàng)建議，以及12項(xiàng)具體的行動計(jì)劃。2.韓國2009年10月13日，韓國政府通信委員會發(fā)布了《基于IP的泛在傳感網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》，提出到2012年實(shí)現(xiàn)“通過構(gòu)建世界上最先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，打造未來廣播通信融合領(lǐng)域超一流信息通信技術(shù)強(qiáng)國”的目標(biāo)。韓國政府提出了泛在感知網(wǎng)絡(luò)的概念，通過在各種物品中嵌入傳感器，在傳感器之間自主傳輸和采集環(huán)境信息，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對外部環(huán)境的監(jiān)控。韓國政府確定了物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)發(fā)展的四大領(lǐng)域與計(jì)劃：u-City計(jì)劃，韓國政府與產(chǎn)業(yè)龍頭攜手推動智能城市建設(shè)；Telematics示范應(yīng)用發(fā)展計(jì)劃，發(fā)展車用信息通信服務(wù)；u-IT產(chǎn)業(yè)集群計(jì)劃，通過各地的產(chǎn)業(yè)分工帶動地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加速新興科技服務(wù)業(yè)的發(fā)展；u-Home計(jì)劃，推動智能家庭應(yīng)用的發(fā)展。3.日本2009年7月，日本IT戰(zhàn)略本部頒布了新一代的信息化戰(zhàn)略——I-Japan戰(zhàn)略2015。該戰(zhàn)略規(guī)劃提出，到2015年，讓信息技術(shù)如同水和空氣一樣融入每一個角落。針對電子政務(wù)、醫(yī)療保健、教育與人才三大核心公共事業(yè)領(lǐng)域，該戰(zhàn)略規(guī)劃提出了智能電網(wǎng)、災(zāi)難應(yīng)急處置、智能家居、智能交通與智能醫(yī)療保健等項(xiàng)目。泛在網(wǎng)(UbiquitousNetwork，UN)是日本政府提出的一個無處不在的未來網(wǎng)絡(luò)概念，其核心是通過IPv6協(xié)議將個人計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、數(shù)字電視、信息家電、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、RFID標(biāo)簽、傳感器互聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)泛在個人服務(wù)、泛在商業(yè)服務(wù)、泛在公共服務(wù)與泛在行政服務(wù)。1.5物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用1.5.1物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈主要包括物聯(lián)網(wǎng)芯片供應(yīng)商、傳感器供應(yīng)商、無線模組廠商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、平臺服務(wù)商、系統(tǒng)及軟件開發(fā)商、智能硬件廠商、系統(tǒng)集成及應(yīng)用服務(wù)提供商，如圖1.29所示。1.5.2物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例1.物聯(lián)網(wǎng)在智能交通中的應(yīng)用智能交通系統(tǒng)(IntelligentTransportationSystem，ITS)是將信息技術(shù)、通信技術(shù)、傳感技術(shù)及微處理技術(shù)等有效集成并運(yùn)用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域的綜合管理系統(tǒng)，目標(biāo)是將道路駕乘人員和交通工具等有機(jī)結(jié)合在一起，建立三者間的動態(tài)聯(lián)系，使駕駛員能實(shí)時了解道路交通以及車輛狀況，減少交通事故，降低環(huán)境污染，優(yōu)化行車路線，以安全和經(jīng)濟(jì)的方式到達(dá)目的地；同時，管理人員通過對車輛駕駛員和道路信息的實(shí)時采集來提高管理效率，更好地發(fā)揮交通基礎(chǔ)設(shè)施效能，提高交通運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)行效率和服務(wù)水平，為公眾提供高效、安全、便捷、舒適的出行服務(wù)。智能交通將傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、移動雙向通信技術(shù)、動態(tài)識別數(shù)據(jù)處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)、視頻檢測識別技術(shù)、GPS、信息發(fā)布技術(shù)等綜合運(yùn)用于整個交通運(yùn)輸管理體系中，建立起實(shí)時、準(zhǔn)確、高效的交通運(yùn)輸綜合管理和控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。智能交通的典型應(yīng)用案例有：共享單車、快速公交系統(tǒng)(BusRapidTransit，BRT(圖1.30)、不停車收費(fèi)系統(tǒng)、汽車防碰撞預(yù)警系統(tǒng)V2V(Vehicle-to-Vehicle)等。2.物聯(lián)網(wǎng)在智能物流中的應(yīng)用智能物流系統(tǒng)(IntelligentLogisticsSystem，ILS)是在ITS和相關(guān)信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，以電子商務(wù)方式運(yùn)作的現(xiàn)代物流服務(wù)體系。它通過ITS和相關(guān)信息技術(shù)解決物流作業(yè)的實(shí)時信息采集，并在一個集成的環(huán)境下對采集的信息進(jìn)行分析和處理。ILS通過在各個物流環(huán)節(jié)中的信息傳輸，為物流服務(wù)提供商和客戶提供詳盡的信息和咨詢服務(wù)。智能物流的流程可描述為：一條生產(chǎn)線正在運(yùn)行，一批產(chǎn)品在最后下線的環(huán)節(jié)被內(nèi)置了一個電子標(biāo)簽，這些產(chǎn)品在入庫時被射頻識別裝置讀取電子標(biāo)簽并存入數(shù)據(jù)庫，且可自動更新庫存數(shù)據(jù)。時隔數(shù)日后，這批產(chǎn)品被調(diào)出庫，并同樣經(jīng)過數(shù)據(jù)讀取及時更新庫存數(shù)據(jù)。這批商品進(jìn)入物流系統(tǒng)，物流公司要對其進(jìn)行同樣的數(shù)據(jù)采集和管理，通過數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸實(shí)時跟蹤及動態(tài)掌握這批商品所處的位置。當(dāng)物流公司將這批商品交付給貨主后，后者將再次對其進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和收集，直到最終進(jìn)入消費(fèi)者手中。在上述整個過程中，處于最開始位置的生產(chǎn)商可以通過與物流公司及最后終端的聯(lián)網(wǎng)，全程跟蹤自己生產(chǎn)這批產(chǎn)品的活動。而且，一旦其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，可以在最短的時間內(nèi)確定相關(guān)的目標(biāo)信息，相關(guān)主體可在第一時間進(jìn)行溝通，商討解決方案。當(dāng)前，物流產(chǎn)業(yè)正逐步形成多個發(fā)展趨勢，分別是信息化、智能化、環(huán)?；?、企業(yè)全球化與國際化、服務(wù)優(yōu)質(zhì)化、產(chǎn)業(yè)協(xié)同化以及第三方物流。智能物流的應(yīng)用案例有：采用RFID追蹤輪胎的裝配和運(yùn)送、智能配送管理系統(tǒng)。3.物聯(lián)網(wǎng)在智能家居中的應(yīng)用智能家居(SmartHome)又稱智能住宅，是以家庭住宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將與家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境，如圖1.32所示。智能家居將家居生活有關(guān)的各個子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，通過網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理實(shí)現(xiàn)“以人為本”的全新家居生活體驗(yàn)。構(gòu)成智能化家居的三個基本條件包括：具有相當(dāng)于住宅神經(jīng)的家庭網(wǎng)絡(luò)、能夠通過這種網(wǎng)絡(luò)提供各種服務(wù)、能與Internet相連接。智能家居的主要功能有：安全監(jiān)控，各種報警探測器的信息報警；家電控制，利用計(jì)算機(jī)、移動電話、PAD通過高速寬帶接入Internet，對電燈、空調(diào)、冰箱、電視等家用電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；家居管理遠(yuǎn)程三表(水、電、煤氣)傳送收費(fèi)；家庭教育和娛樂，如遠(yuǎn)程教學(xué)、家庭影院、無線視頻傳輸系統(tǒng)、在線視頻點(diǎn)播、交互式電子游戲等；家居商務(wù)和辦公，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上購物、網(wǎng)上商務(wù)聯(lián)系、視頻會議；人口控制(門禁系統(tǒng))，采用指紋識別、靜脈識別、虹膜識別、智能卡等；家庭醫(yī)療保健和監(jiān)護(hù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療和監(jiān)護(hù)、幼兒和老人求救、測量身體狀況(血壓、脈搏等)和化驗(yàn)、自動配置健康食譜等。智能家居的應(yīng)用案例有：比爾·蓋茨的宅邸、滬上生態(tài)家、綠色環(huán)保Ekokook超現(xiàn)代廚房。4.物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用中國國家電網(wǎng)公司將其提出的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)描述為：以特高