物联网关键技术的研究毕设开题报告

0 华 北 科 技 学 院 2014 届本科毕业设计（论文）开题报告

论文题目： 物联网的关键技术研究 学生姓名： 刘状 学 号： ************ 系(部、院)： 计 算 机 学 院 专 业： 网络工程 班 级： 网络B102 指导教师： ***

2014年 03月 07 日 1

2014 届本科毕业设计（论文）开题报告 一、设计背景或研究意义

（一）设计背景 物联网作为一种全新的信息传播方式，已经受到越来越多的重视。人们可以让尽可能多的物品与网络实现任何时间、地点的连接，从而对物体进行识别、定位、追踪、监控，进而形成智能化的解决方案，这就是物联网带给人们的生活方式。

1、物联网的概念及其外延 1.1 物联网的概念 物联网的概念，于1999年由麻省理工学院Auto-ID研究中心提出，它是把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化的识别和管理。受制于当时的技术发展，人们在考虑将物体连接起来的技术时，除了射频识别技术外，没有更多的其他方法，目前看来，这显然是不能接受的。2005年，ITU-T发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，对“物联网”涵义进行了扩展，报告分别从物联网的概念、涉及到的技术、潜在的市场、面临的挑战、世界的发展机遇和未来的生活展望6大方面进行了阐述，报告以这样的形式阐述了物联网的概念：信息世界和通讯技术已经有了新的维度：任何人、任何物体，都能够在任何时间、任何地点以多种多样的形式连接起来，从而创建出一个新的动态的网络——物联网。 除了上述两种物联网概念外，现在普遍接受的物联网概念是指通过信息传感设备，运用射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)、红外感应、全球定位系统(GPS)、激光扫描等技术，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，它是在互联网基础上延伸和扩展的网络，其中，全面感知、可靠传递、智能处理，是物联网的3大特征。 2

1.2 物联网的外延 要理解物联网的内涵，除了对物联网的概念有所了解外，还必须清楚传感网、泛在网、M2M、因特网、移动网等与物联网密切相关的概念。 泛在网也被称作无所不在的网络，包括3个层次的内容：(1)无所不在的基础网络。(2)无所不在的终端单元。(3)无所不在的网络应用。其将4A作为主要特征，即可以实现在任何时间(Anytime)、任何地点(Anywhere)，任何人(Anyone)、任何物(Anything)都能方便地通信；传感网，一般指无线传感器网络WSN(WirelessSensorNetwork)，是指随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。传感网与物联网的最大区别就在于传感网不强调对物体的标识，仅仅感知到信号，但并不一定明确标识出是众多被感知物体中的哪一个；M2M是指“机器对机器通信(MachinetoMachine)”，作为实现物联网最常见、最普遍，也是最具有可行性的方法，M2M的应用几乎涵盖了各行各业，其在现阶段以及以后相当长的一段时间内，都将是物联网研究和应用的主力军。 从本质上讲，泛在网、物联网、传感网、M2M实际上表达的是同一个思想，即将信息交互从人与人之间扩大到人与物、物与物之间，从而实现通信应用范畴的极大扩展，以“信息化、智能化”改变人们的生活方式。 之所以会产生概念表述的不同，是由于其出发角度的不同。泛在网主要以人为主体，通过泛在的网络构成、泛在计算以及泛在的网络应用满足人们的各种需求；传感网重点强调对于信息的感知，通过对数据进行采集、处理、融合和路由完成对于各种具体应用的数据支持；M2M则主要关注节点之间的通信，通过节点之间的信息交流，使机器设备不再是信息孤岛，实现对设备和资产有效地监控与管理。对于泛在网、物联网、传感网、M2M之间的关系，应以辩证的方法认识到，其内涵是在不断变化的。 2、物联网的发展现状 关于物联网的体系架构，学术界有诸多不同观点。文献提出物联网体系架构应包括3个层次：感知层、网络层和应用层。文献提出物联网体系架构应包括4个层次：感知层、传输层、处理层和应用层。其中指出，物联网概念模型已经无法采用传统的分层模型进行描述，采用物品、网络、应用三维模型建立了物联网的概念模型，构成由信息物品、自主网络、智能应用为构件的物联网概念模型。文献认为，采用分层模型构造物联网的体系结构以及实现模型，得出的结果较为零散且需要进一步分类，从 3

理论上可以说明，物联网是一个复杂的系统，无法采用二维分层模型构造其逻辑模型。采用物联网三维概念模型可以部分解释物联网研究和开发中存在的一些争议。

（二）研究意义 一、物联网产业是战略性新兴产业的重要组成部分，物联网产业也能够催生新兴产业，催生新的商业模式和新型业态，这对我国调整产业结构、转变经济增长方式带来契机； 二、推广物联网技术和发展物联网产业将会产生巨大的市场需求，能够带动包括电子信息产品制造、软件产业、信息服务业以及其它众多产业的发展，从而培育相关产业的龙头企业，有利于培育我国企业做大做强； 三、物联网产业的发展将会成为我国两化融合的切入点，带动我国传统工业的产业升级，促进工业和信息化深度融合和我国信息化的深入应用； 四、物联网产业的发展有利于提升我国电子信息产业、软件服务业及相关产业的创新能力，提升我国企业的自主创新能力； 五、物联网将改变人们生产和生活方式，促进经济和社会信息化深度发展。

（三）准备采用的基本思路 先深入的对物联网的关键技术进行分析了解，然后从其现有的技术，以及现在应用的领域等方面着手，进行对物联网的评估。最后再对物联网在未来发展上的作用进行讨论。

二、设计的主要环节或论文的基本内容

（一）论文的基本内容 1、感知层关键技术 （1）统一标识技术 统一标识技术主要解决对物体进行统一标识的问题。需要攻克的是如何处理物体的组合、合成、拆分、替代、消亡带来的标识的变化；不透明的标识与匿名机制；虚拟物体的ID分配问题。 4

（2）RFID技术 目前国内RFID核心领域还未全面进入产业化，国内RFID以低频为主，超高频和微波频段的RFID芯片、天线才刚进入产业化的初期，RFID中间件、标签防碰撞算法、安全认证协议、应用解决方案等环节还需完善。 （3）传感器技术 目前传感器的发展趋势是往体积小，低功耗，自供电等方向发展。应用新理论、新技术，采用新工艺、新结构、新材料，研发各类新型传感器，提升传感器功能与性能，降低成本。研发系统级芯片（SoC）技术，它是将中央处理器（CPU）、微处理系统、嵌入式软件、射频、基带以及其它关键部件集成在一块芯片上。 （4）传感器自组网技术 节点组网与协同处理技术主要包括网络体系架构，自治组网技术，协同感知技术和网络安全技术。重点是异构网络的自组网技术，无线网络的调制解调、防碰撞和防冲撞技术；开发“网络中的网络”的基础设施，支持动态区域组网、匿名组网；移动断续连接场景下的组网技术；具有自感知、自学习、自配置、自修复、自管理功能的网络自治管理技术；适用于固定、移动、有线、无线的多层次组网技术。

2、传输层关键技术 （1）传感网与通信网的融合 只有实现各种传感网络的互联、广域的数据交互和多方共享，以及规模性的应用，才能真正建立一个有效的物联网。其中传感网与通信网融合的技术尤其重要。目前已有一些国家，机构、组织正在研发、部署IPv6技术、网络，以实现每个被标识的物体有一个IP地址，能够顺利融入网络中。

（2）大信息量传输通信网技术 我国通信网络基础较好，现在运营商的策略是利用现有的网络先发展业务，渐进性改变，主要分为三个阶段：混同承载阶段、区别承载阶段、独立承载阶段。现在的网络是物联网与互联网混同承载，由于网络不具备智能判断，所以现阶段的主要目标是如何减少对现有网络的冲击。在区别承载阶段，网络能对通信设备有些辨别，网络本身知道来自普通人与人还是物联网的数据；到独立承载阶段，物理逻辑上单独为物 5

联网做一个网络，以实现海量信息的传输。与此同时，需要利用新材料研发新型传输网络，以承载海量信息传输。

（3）三网融合技术 物联网要求能够充分利用各类网络，这就将三网融合纳入议事日程。三网融合（电信网、广电网、互联网）的核心是创新，除了体制机制创新外，技术创新是根本。光电技术是三网合一的重要基础，因此需要重点研究。

3、处理层关键技术 （1）中间件技术 物联网中间件处于数据与应用程序之间，相当于物联网整个网络的神经系统。中间件需要解决三个最关键的问题：数据过滤、数据聚合和信息传递，以实现语义准确互通，以满足物联网在混合组网、异构环境下的高效运行。由感知层采集的数据存在大量的冗余信息，并且也存在一些错误的信息，因此数据过滤技术就相当重要。感知层采集的数据都是些简单零散的单一信息，为了给应用程序提供有意义的信息，数据聚合技术就尤为关键。经过过滤和聚合处理后的数据需要传递给那些对它感兴趣的实体，如企业应用程序、信息服务系统或者其它中间件，这就需要研发信息传递技术。

（2）基于云计算的应用处理中心 云计算是一种基于互联网的、通过虚拟化方式共享资源的计算模式，存储和计算资源可以按需动态部署、动态优化、动态收回。云计算是物联网海量数据处理的完美手段。需要攻克的关键技术主要有：云计算架构技术、快速部署技术、资源调度技术、多租户技术、海量数据处理技术、大规模消息通信技术、大规模分布式存储技术、安全技术等。

（3）系统集成技术 系统集成技术主要包括应用优化技术和支持多物联网应用的中间平台技术。需要加强功能集成、网络集成、软硬件操作界面及智能控制、系统级软件或中间件等技术研发。