综述
从物联网的概念提出至今，政产学研用各界大力投入物联网的研究和建设工作中。当前，物联网主要集中在传统的技术设计和行业应用方面，作为信息技术产业的重要组成部分，其建设和发展必然受到能源和成本问题的制约，绿色节能也是目前关注较少的一个领域。为从根本上理清物联网目前存在的能耗问题，为建设高能效的绿色物联网提供理论依据，本文首先介绍了绿色物联网的基本概念，对绿色物联网的发展进行了分析，然后根据物联网的发展需求，结合我国物联网的发展现状，对当前绿色物联网各层的能耗构成进行了具体分析，总结了产业界和学术界在绿色物联网方面的推动工作；同时以物联网的层次关系为出发点，对绿色物联网各层的绿色节能和能效优先设计技术进行了深入分析和梳理，然后结合物联网层次关系给出了当前研究界对绿色物联网研究的各个环节的主要技术，最后对绿色物联网的未来发展进行了总结和展望。
关键词
物联网；绿色通信；能耗；能效
绿色物联网：需求、发展现状和关键技术*
张
兴，黄
宇，王文博
（北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室无线信号处理与网络实验室（WSPN ）北京100876）
摘要
1前言
物联网近年得到政产学研用社会各界的极大关注，美
国权威咨询机构Forrester 预测[1]，到2020年，全球物物互联的业务跟人与人通信的业务相比，将达到30∶1，因此物联网被称为下一个万亿级的通信业务。自1999年美国移动计算和网络国际会议提出物联网的概念以来，物联网的研究已经经过了十几个年头。2009年8月7日，国务院总理温家宝在视察中国科学研究院嘉兴无线传感网络工程中心无锡研发分中心时，提出“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，并且明确要求尽快建立我国的传感信息中心，称为“感知中国”。在关注物联网技术发展的同时注意到，整个物联网的能耗问题日益突出，绿色物联网的需求越来越迫切。为了避免以往“先发展，后治理”的错误行业误区，适应“绿色通信”的发展趋势，减小
通信行业发展对生态环境的压力，在大力发展物联网的同时，提前做好绿色物联网的相关研究工作，对我国物联网未来的健康发展具有重要的指导意义。
绿色物联网，一般指节能减排，减少环境污染、资源浪费以及对人体和环境有危害的新一代物联网设计理念，通过对网络设备进行改造、优化并引入新技术，以达到降低能耗的目的，最终实现人与自然的和谐相处，实现可持续发展。
2物联网的绿色发展需求
作为最大的发展中国家以及第二大能源消费国，并且
从目前情况来看，通信行业已经成为耗电大户，排在全国各行业的第12位[2]。巨额的用电成本不仅阻碍了行业的发展，也意味着碳排放量的大幅度升高。
物联网作为一种全新的网络形态，除包括无线传感器网络之外，还包括无线/有线接入网、IP 核心网以及大型计算处理管理平台，几乎包含ICT 产业的各个领域，庞大的
*国家“973”计划基金资助项目（No.2012CB316005），国家自然科学基金资助项目（No.61001117，No.U1035001）96
网络规模所带来的电力消耗使其成为限制ICT产业节能减排的最大瓶颈；同时受到物联网自身特点的限制，其发展也非常依赖低功耗、高能效的绿色技术的研究与应用。所以做好物联网“绿化”工作，既是经济社会发展的要求，也是自身产业发展的需要。
近年来信息产业与工业应用领域进一步结合，估计在不远的未来，物联网业务需求将有大幅度的增长，物联网建设规模将持续扩大。按照现有模式，业务的快速增长将进一步带动能耗的指数式增加，从而给我国的节能减排工作带来严峻的挑战，绿色物联网势在必行。因此，需要以低能耗、高能效技术为主导建设全新的绿色物联网，使得物联网能够沿着高能效、低排放的趋势发展。
3绿色物联网的必要性
从部署来看，庞大的网络规模要求物联网的建设一定要从“重建”过渡到“重构”上来，即最大限度地利用现有网络基础设施，尽量避免重复建设；从运营成本来看，除了网络维护开销外，巨额的耗电量对物联网的运营来说也是一个亟待解决的问题；从物联网自身特点来看，开展绿色技术研究不仅可以延长传感器网络的使用寿命，同时可以扩展物联网的应用范围。
物联网涉及ICT产业的多个领域，从底层的传感器网络到接入网和核心网，再到计算管理平台，网络规模庞大，包括基站、服务器等在内的基础设施众多，如果完全按照物联网相关标准进行网络基础设施建设，除了需要巨额的资金成本，也会造成大量的资源浪费。另一方面，已有网络设施利用率相对较低，还有很大的利用空间，以中国移动的基站利用率为例，其蜂窝移动网络的工作日典型基站流量分布如图1所示[3]，在某些特定的时段，基站利用率很低，还有很大的挖掘空间。所以如何充分利用现有网络设施，并在此基础上采用新的管理方式使其符合物联网的应用需求是关系到产业发展的重要问题。网络建设的“绿色化”将极大地推动物联网产业的发展。
除了基本的维护成本外，对于网络运营来说，很重要的一项运维开支就是电力支出。以中国移动的电力支出为例，其电力支出增长趋势如图2所示，电力成本呈指数形式增长，这不仅意味着需要巨大的运行成本，也带来了大量的碳排放。据权威机构预测，物联网的业务量将是现有业务量的数十倍，按照现在的趋势，接入网这一部分的耗电量和所带来的碳排放量都将是难以承受的，再结合有线接入网、核心承载网络、无线传感网络以及计算处理过程的耗电量，物联网将成为用电和碳排放的“无底洞”。
巨额的电力支出将严重制约物联网的大规模商用，也必将制约物联网产业链的良性发展，所以研究物联网绿色理论以减小网络运行的能量消耗，进而减小运营成本，将使物联网更具应用和发展潜力。
图1蜂窝移动网络的工作日典型基站流量分布
图2中国移动电力支出增长趋势
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4现阶段物联网中的能耗来源
解决物联网的整体能耗问题，需要从物联网的架构出发，找到物联网中无效功耗的来源，从而有针对性地展开物联网的相关研究，推进物联网健康发展。按照功能可将物联网分为3层：感知传感层、网络接入与承载层、计算管理与服务应用层。
4.1感知传感层
感知传感层是物联网的基础，包含大量的信息生成设备，是物联网中耗能最多的部分。根据信息的流动方向，可以分为信息生成和信息汇聚两个过程。
在信息生成过程中，能量损失主要来自3个模块：传感器模块、处理器模块和无线通信模块。随着集成电路工艺的进步，处理器和传感器模块的功耗变得很低，绝大部分能量消耗在无线通信模块上。图3为Deborah Estrin在ACM MobiCom2002会议的特邀报告[4]中所述传感器节点各部分的能量消耗情况。
传感信息汇聚的过程是将感知信息由信息生成节点汇聚到网关的过程。无效功耗主要来自不合理的网络拓扑结构和低效的路由算法。网络拓扑结构和路由算法对通信网络来说具有非常重要的作用，它们从逻辑上构建整体网络的框架，使数据分组在源节点与目的节点之间实现多跳传输。无线传感网络的独有特点使其有别于传统的有线和无线网络：无线链路的随机特性严重影响了通信的可靠性，单一节点有限的计算能力和能源支持使得合理的网络拓扑结构和低能耗、高能效的路由算法显得尤为重要。4.2网络接入与承载层
本层连接感知传感层和计算管理与服务应用层，负责传递上下层数据。按照信息的流向，本层可以分为泛在接入和核心承载两部分。其中，泛在接入网主要包括无线广域网、无线城域网、无线局域网和无线个网以及有线接入网等，是连接传感器网关节点与核心传输网的通道；核心承载网包括IP核心传输网部分，负责传感信息的远距离传输。
泛在接入涉及的技术众多，能耗分布也相对分散，从整体上可以分为两类：无线接入网和有线接入网。从目前的研究[5]来看，无线接入网的能耗主要来自种类繁多的基站，包括宏小区基站、微小区基站、皮小区基站和家庭基站等，在整体网络能耗中，基站能耗占80%，比较固定的功率放大器和配套设备部分占70%左右。也就是说，即使没有任何业务需求，基站也会消耗大量能量，是无线接入网能耗的主要部分。在有线接入网中，能耗主要来自数量众多的接入设备，包括交换机和集线器等。虽然单个接入设备的能耗较低，但由于接入设备数目众多，因此在整个有线网络的能耗中，接入设备的能耗占70%。与无线接入网类似，这部分的无效能耗也主要来自设备的空转，即为维持实时接入特性，在业务量需求相对较低的情况下，为保持设备的正常运行，造成了大量的能量浪费。
传输承载是指通过IP核心网部分进行数据传输，其能耗主要来自数量众多的硬件设备，具体来说，主要包括数据、控制以及辅助3个平面。其中，数据平面涉及数据分组的处理以及经过网络接口的转发；控制平面指数据管理、网络配置等；而辅助平面则指空调、电力供应等配套设备。各平面的能耗分布如图4所示，可以看出，数据平面是传输承载部分的主要能耗来源，辅助平面也占了相当大的比例。
4.3计算管理与服务应用层
本层位于网络接入与承载层之上，总体来说可以分为计算平面和管理平面。计算平面包括数据的存储、检索和处理，管理平面包括网络管理（互联网、接入网、无线传感
图3传感器节点各模块的能量消耗情况
图4无线通信系统IP 核心网各平面的能耗分布98
网）和应用管理。管理平面的能耗相对较低，多为软件应用；而计算平面由于服务器等硬件设备众多，产生大量电力支出，本文重点分析计算平面的能耗来源。
本层能耗主要来源于计算平面。这主要是因为计算平面包含大量的服务器等硬件设备，海量的数据信息需要大量数据中心、计算中心进行存储和处理。以中国电信为例，截至2011年12月，国内拥有近300个数据中心、5个海外数据中心以及4个全国核心云数据中心。除了数量众多之外，单一数据中心的耗电量也相当惊人，有数据显示一个典型的数据中心的能耗等于30000个家庭基站能耗的总和。
数据中心的能耗分布如图5所示。可以看出，IT设备约占30%；空气处理设备约占45%；配电传输和转换设备约占24%；还有1%用于照明、维修和办公设备等。除了IT 设备必要的用电量之外，空气处理设备和配电传输转换设备消耗了数据中心近70%的能量，即实际的电能使用率只有3%左右。这也是目前数据中心面临的一个主要问题，即能量消耗巨大但电能效率却较低。
5产业界与学术界的推动
（1）国内运营商
截至2009年，中国移动的M2M终端数量已达到300万，年均增长率超过80%。在电力行业的节能减排应用方面，中国移动与广东省的南方电网、北京和重庆的电力公司合作，安装了104万台无线电表的远程抄表设备。江西全省范围内的20000台配电变压器都安装了中国移动的监测设备，实现了运行状态的实时监测，并且提供用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理的一体化服务，一年内总共节省电能1.2亿千瓦时[6]。
（2）第三代合作伙伴计划
在第三代合作伙伴计划（3GPP）中，与物联网相关的主要是“机器到机器（machine to machine）”的标准化工作，目标是实现无线传感网络与蜂窝网络的融合，根据M2M 通信的特点，对现有GSM网络以及未来的第三代移动通信系统（3G）和第四代（4G）网络进行优化。
从Release8（R8）开始，3GPP开始对M2M展开标准化工作。R8主要是在概念上对M2M加以描述并提出了M2M 通信的具体要求以及应用场景，为以后的标准化工作提供了良好的铺垫，但是对能效问题并没有明确说明。根据R8中提出的M2M通信要求，3GPP从Release9（R9）版本开始对M2M中的具体问题进行标准化工作。R9中重点解决通信的安全性和远程控制问题，没有特别关注能效问题。
3GPP真正开始对能效问题进行标准化工作是从Release10（R10）版本开始，并将能效作为一个主要的优化目标。实际上，R10重点关注的是M2M的核心网络问题，对能效问题的优化也是从核心网入手，研究工作已经冻结。在之后的Release11（R11）和Release12（R12）版本中，能效问题依然是3GPP解决的重点，其中R11是从接入网入手考虑能效问题，目前研究工作仍在进行中。另外，在自组织网络（self-organized network，SON）的研究[7]中，也涉及能量节省方面的研究。
（3）Internet工程任务组
Internet工程任务组（IETF）重点关注无线传感网络的路由问题，共成立了3个工作组进行低功耗IPv6网络方面的研究。其中，6LowPan（IPv6over low power and lossy network）工作组主要讨论如何把IPv6协议适配到IEEE 802.15.4（ZigBee）的MAC层和PHY层协议栈上；RoLL （routing over low power and lossy network）工作组主要讨论低功耗网络中的路由协议，制订了各个场景的路由需求以及传感器网络的RPL（routing protocol for LLN）；CoRE （constrained restful environment）工作组由6LowApp兴趣小组发展而来，主要讨论资源受限网络环境下的信息读取操控问题，旨在制订轻量级的应用层协议（constrained application protocol，CoAP）。
（4）其他标准化组织
目前，各大主流标准化组织对物联网的关注偏重应用与网络建设，对能效部分的关注并不多，但是由于物联网的底层传感器节点能耗有限，标准化组织也均按照要求进行定义，但还没有具体的标准化工作。只有个别组织的个别工作组有一些在研究的项目，如我国CCSA TC10的WG4（感知延伸组）研究的适用于低功耗松散网络（LLN）环境下的轻量级IPv6协议。
图5数据中心的能耗分布
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6绿色物联网分层关键技术
为解决物联网的整体能耗问题，需要从物联网的架构出发，根据每一层的能耗构成，有针对性地研究每一层相应的节能技术，提高物联网的能效水平。按照功能将物联网分为3层：感知传感层、网络接入与承载层、计算管理与服务应用层，下面分别对这3层的节能关键技术进行具体的介绍，如图6所示。
感知传感层主要负责信息的采集工作。传感器节点的使用非常广泛，因其数量巨大而消耗了大部分能量，为此传感器网络的节能技术尤为重要，在信息采集过程中的节能技术，包括低功耗通信技术和低功耗处理器技术。在信息汇聚的过程中，涉及多次节点之间的短距离数据传输，考虑到感知传感层中大多数节点都是采用电池供电，因此传输能耗也是不可忽略的。由此可见，提高感知传感层的传输能效尤为关键，在信息汇聚过程中的关键节能技术是高效能路由协议技术。
网络接入与承载层由泛在接入子层和核心承载子层组成，该层收集的数据经初步处理后汇聚到感知层网关，感知层网关通过区域内的泛在接入子层（3G、4G、Wi-Fi无线网络）把数据传输到核心承载子层，核心承载子层再把来自不同感知层网关的数据长距离传输到应用层的数据处理中心进行处理。泛在接入子层的主要能耗在无线网络中的基站端，其节能技术包括高能效功率放大器技术、动态覆盖调整技术以及服务传输模式自适应技术；核心承载子层的节能技术包括动态自适应技术和深度睡眠/唤醒技术。
感知传感层收集到的数据最终传输到计算管理与服务应用层，这为计算管理与服务应用层的数据中心带来了更高的要求，数据中心的能耗及所产生的环境问题也日益受到关注。如何做到绿色物联网，在计算管理与服务应用层主要表现为如何更加绿色地对数据进行处理，主要的节能技术包括虚拟化的云计算技术、硬件设备和基础设施的低功耗技术。
6.1感知传感层的高能效设计
感知传感层的主要能耗集中在传感器节点和汇聚节点，即信息的采集和汇聚过程，其节能技术为低功耗的信息采集技术以及高能效的信息汇聚技术。
6.1.1低功耗的信息采集技术
作为物联网的基础，信息采集主要负责各种环境信息的搜集，并将得到的信息有效地发送到传感信息汇聚节点。低功耗的信息采集技术需要以低能耗的信息采集设备为依托。信息采集设备总体上可以分为两大类：无线传感网络的传感器节点和RFID等移动信息生成设备。无线传感网络由于传感器节点众多，与RFID相比网络规模更大，能耗节点更多，需重点关注。
传感器节点大致可以分为3个模块：传感器模块、处理器模块和通信模块。其中，能量消耗最大的是通信模块，因为通信过程中涉及复杂的物理层和MAC算法，并且为了保证通信的有效性，需要高能耗的功率放大器的支持。另外，处理器模块是无线传感器模块的核心，几乎所有的
图6物联网各层的关键技术100
设备控制、任务调度、功能协调和数据处理存储都在该模块的支持下进行，因此降低传感器节点的功耗主要从通信模块和传感器模块两方面着手。
（1）通信模块的低功耗设计
为降低通信模块的能耗，需要尽可能地减少通信模块的工作时间以及每次的发射功率，可以从减少通信流量和延长睡眠时间两个方面入手，设计高能效的MAC协议，在保证网络工作效率的前提下最大限度地降低感知传感层的能耗。
通过减少通信模块发送和接收的比特数，能降低通信模块的能耗。无线传感器网络中节点间通信的内容主要分为两类：数据信息和控制信息。减少数据信息的方法有以下5种[8]：本地计算和数据融合；减少传输碰撞；减少传输串扰；增加冗余校验和纠错机制；减少额外开销。对于控制信息，可以通过减少控制数据分组的数量和分组头长度，使得网络中的控制信息流量保持较低的水平，从而减少能耗。
（2）处理器模块的低功耗技术
为实现处理器的低功耗运行，传感器节点使用的处理器应该满足低功率要求，支持睡眠模式，且可通过任务调度和功率分配使得处理器尽可能长地处在睡眠模式。在选择节点处理器的时候就要注意选择那些功耗、工作电压和运行频率低的处理器单元，并且还要采取中断机制使其处在睡眠状态。
6.1.2高能效的信息汇聚技术
在信息汇聚的过程中，路由选择尤为重要。能效优先的路由选取策略能够最大程度地减少网络能耗，提高信息汇聚的效率，因此合适的路由选取策略能够使信息汇聚的过程更加快捷、高效以及节能。选择的路由不同，能耗的结果有所不同，能量感知路由能够尽可能实现能量的高效利用。能效优先的路由选择策略都是基于节点剩余能量或转发能耗的，主要有最长剩余能量路由、最少能量消耗路由、最少跳数路由、最高剩余能量路由4种[9]。路由协议的节能策略主要有[10]：多跳路由、数据融合、平衡网络能耗、减少通信流量，通过上述4个方面能够显著减少信息汇聚中的能耗，提高网络传输的健壮性。
6.2网络接入与承载层的节能技术
无线接入网络的能耗主要集中在基站，随着基站数目的日益增加，庞大的基站数量导致无线接入网的能耗不断增加，使得接入网的能量消耗占运营商能量消耗的80%[11]。因此，要降低无线接入网的能耗，首先必须降低基站的能耗。6.2.1泛在接入子层的节能技术
（1）高效率功率放大器
传统的功率放大器效率很低，因为在放大小信号时，为了实现相对小的信号失真，放大器必须工作在线性工作区，此时传统放大器的设计是供电电压恒定不变，当放大器输出信号的电压小于波动时，输入电压比输出电压高，因此多出来的电压只能转化成热量浪费掉。而高效率的功率放大器的设计思想是使放大器的供电电压随着放大信号包络的变化而变化[12]，稍比放大信号的电压高一点，这样只有高出来的电压会转化成热量，因此相比传统功率放大器会减少很大的能耗。
（2）动态覆盖调整技术
物联网传感层检测的信息可能具有一定的变化规律，传感网网关需要上传的信息可能会随着时间和空间有规律地波动。因此有的接入子层基站可能处于较低的负载状态，而有的接入子层基站处于较高的负载状态，这种负载的不均衡会使得覆盖大小固定的接入子层基站不能适应负载量的变化。参考文献[13]提出了一种灵活度更高的“小区聚焦”技术，采用这种技术，基站不但可以根据负载水平的高低“缩放”覆盖范围，还能够在周边小区都处于轻负载的情况下，进入睡眠状态。由于基站进入睡眠状态而出现的覆盖空洞，由中间开启的基站通过增大发射功率，扩大覆盖范围，把睡眠基站服务的数据切换到本小区进行传输，从而达到在低负载情况下减少服务基站的目的。
（3）用户业务聚合自适应传输技术
在物联网数据的传输过程中，基站有可能会向大量传感器传输相同的指令或者大量传感器请求上传感测到的数据，因此传感器传输的数据可能会呈现出相似的统计特征。传统的传输方案对于多个数据传输的请求，无论传输数据的内容是否相同，都会采用单播传输，这样会造成发射功率、系统带宽等网络资源的浪费。根据上述传感器业务的趋同性分析，可以采用基于用户业务聚合的单播、多播、广播、推送等服务传输模式自适应切换技术，若同一数据在传感器网络中需要大量传输，则采用多播方式代替单播传输，以提高接入网能效[14]。
蜂窝无线网络用户业务聚合自适应传输示意如图7所示。单播/多播传输模式自适应技术的设计思路是利用无线广播与多播传输通道，向多个用户发送所需的相同数据内容，通过多个用户分享无线带宽，降低信息的无线传输成本。具体来说，基站首先会设定长度可变的时间窗口，
101
对于每一个时间窗口内申请的数据，基站会存储在缓存中，分析每个业务内容上的相似性。到了下一个时间窗口，基站把缓存中内容相同的业务进行多播传输，而对于内容不同的业务则进行单播传输。
图8是所提方案的理论推导和仿真结果对比。可以看出，在用户业务的趋同性比例为5%时，单播/多播混合传输方案能耗降低8%，能量效率提升10%；而在用户业务的趋同性比例为15%时，能耗降低34%，能量效率提升50%，这说明单播/多播混合传输技术能够有效降低系统能耗，提升能量效率。服务模式自适应技术充分发挥了广播低功耗、高速率的优势，只需要合理设置时间窗口长度，就能够通过一次多播传输满足多个数据请求，而只增加极少的时延。这不仅节省了系统带宽资源，而且降低了物联网接入子层每个发送机、接收机所需的能耗，从而大大降低了通信成本和运营成本。6.2.2核心承载子层的节能技术
核心承载子层节能技术的原理是根据该层的负载变化情况动态调整设备的工作状态进行节能，包括动态自适应技术和深度睡眠/唤醒技术。
（1）动态自适应技术
动态适应技术的原理是根据数据分组负载动态调整网络设备的硬件资源（如处理能力或者数据带宽），主要包括动态频率/电压调整和动态关闭逻辑单元两种技术。动态频率/电压调整技术主要是用过调整期间的电压或者时钟频率达到节能的效果。当数据处于低负载状态时，硬件自动降低了工作频率/电压，因此比不采用动态自适应技术的能耗水平低，相比关闭逻辑单元技术，能耗波动起伏比较小，但由于运算能力随着工作频率/电压的降低而下降，因此数据分组的处理时间变长。
（2）深度睡眠/唤醒技术
当设备不需要处理任何数据的情况下，设备可以进入深度睡眠状态，在这种状态下，只需要维持内存以及处理器少部分逻辑单元所需要的电力，因此需要极低的能量消耗，相比期间级的唤起时间，设备唤醒时间会长得多。6.3计算管理与服务应用层的能耗管理
参考文献[15]曾预计，到2015年，我国物联网产业将实现5000多亿元的规模，随之而来的就是数据的迅速膨胀，这就为数据中心带来了更高的要求，而数据中心的能耗及所产生的环境问题也日益受到人们的关注。针对物联
图7蜂窝无线网络用户业务聚合自适应传输示意
图8用户业务聚合自适应传输性能
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网数据中心的绿色节能，本节主要从基于虚拟化的云计算技术、硬件设备的低功耗技术和基础设施的低功耗技术3方面进行介绍。
6.3.1基于虚拟化的云计算技术
云计算[16]是以虚拟化技术为基础，以互联网为载体提供基础架构、平台、软件等服务，整合大规模可扩展的计算、存储、数据、应用等分布式计算资源进行协同工作的超级计算模式。物联网中引入云计算不仅可以实现对海量数据的存储、计算，而且能够实现对IT基础设施的虚拟化建设，提高基础设施利用率，从而减少服务器，达到降低功耗的目的。
基本云计算技术的体系结构如图9所示。可以看出，云计算的基础是资源虚拟化，将网络中的服务器、存储和网络等虚拟成一个资源池，统一灵活调配。如果正确地构建服务器环境，就可以在提高性能的同时减少物理服务器的数量，从而节省电力、冷却和场地成本；如果采用虚拟存储，所有的存储设备将被统一管理，使得内部存储利用率提高，节省了存储成本，减少了能源消耗。
6.3.2硬件设备的低功耗技术
服务器设备一方面采用低功耗、易管理和空间小的刀片式服务器，另一方面研发更高效、更低功耗的处理器，低功耗的处理器只需要使用一个正常的服务器处理能量的5％，就可以提供60％的工作性能，并且还有在更高的环境温度下运行的优势。从动态控制能耗出发，有分级存储和MAID（massive arrays of idle disks）等技术[17]，分级存储就是对满足不同用户需求的存储器进行统一的管理，为应用提供一个大容量存储系统；MAID技术是当磁盘无访问的时候，关闭耗电量大的磁盘驱动器，从而减少磁盘全负荷的工作时间，节约电能。
6.3.3基础设施的低功耗技术
在供电系统内，采用直流供电方式可以实现物联网数据中心的能源节约。劳伦斯伯克利国家实验室的研究指出，将来成熟的直流电技术可以使数据中心的效率提升10％~20％。另外，可以利用天然资源进行发电。IBM在印度班加罗尔建设的数据中心，利用太阳能电池板供电，减少了约10％的能源消耗。我国新疆15万平方千米的风能等自然资源可以为绿色物联网数据中心服务。
对于物联网数据中心的制冷系统，水冷却的效果是传统风冷技术的3500倍。同时，选择气候寒冷的地方建址可以直接降低制冷系统的负担。例如美国雅公司于2010年在纽约州的布法罗地区建设了“鸡舍”式架构数据中心[18]，我国也可以在诸如东北、内蒙古等地建设绿色物联网的数据中心。对于已经建成的数据中心，则可以通过改变机柜的排列方式来改善散热状况。
7结束语
物联网将会成为我国通信行业未来的发展重点，在大力发展的同时，物联网的“绿色化”将对我国物联网未来的健康发展具有重要的指导意义。本文首先对我国当前物联网的发展需求进行了深入分析，并结合物联网的发展现状，指出物联网在能源问题上面临重大挑战，进而得出大力发展绿色物联网的必要性。然后按照物联网的3个层次（感知传感层、网络接入与承载层、计算管理与服务应用层）对物联网的能耗构成进行了详细分析，并且总结归纳了产业界和学术界在绿色物联网方面的推动工作，为今后提出解决物联网能源问题的各种技术提供了研究基础。本文所描述的大部分绿色节能技术主要从物联网层次结构的角度对能耗的节省进行了设计和研究，虽然提出了很多节能技术和方案，但是物联网作为一个网络或系统，研究和关注物联网的绿色节能技术，需要从系统整体和全局网络优化的角度重新审视物联网的能耗问题，从而才有可能从根本上提升整个物联网的能量使用效率，促进物联网的健康良性发展。
在全球倡导节能减排的大背景下，建设绿色物联网是必然趋势。高能效的感知技术、传输技术、云计算是物联网未来的发展方向，它真正实现了高能效和低耗能的平衡，有效减少资源的浪费、大大降低服务的运行成本。未来通信产业的可持续发展离不开绿色物联网，我国各级政府高度重视节能减排，为其发展注入了强大的动力，相信在不久的将来，我国的绿色物联网发展会更加成熟，更好地为国民经济发展服务。
图9云计算体系结构
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[作者简介]张兴，北京邮电大学副教授、博士生导师，主要研究方向为移动通信与网络、绿色通信、客户感知与流量分析等；黄宇，北京邮电大学博士研究生，主要研究方向为绿色通信；王文博，北京邮电大学教授、研究生院常务副院长，主要研究方向为通信与信息系统。
Green Internet of Things:Requirements,
Development Status and Key Technologies
Zhang Xing,Huang Yu,Wang Wenbo
(Wireless Signal Processing&Networks(WSPN),Key Lab of Universal Wireless Communications,
Ministry of Education,Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing100876,China)
Abstract In order to clarify the fundamental problems of IoT development and provide theoretical support for energy-efficient IoT,this paper first introduces the concept of green IoT and analyzes the development of green IoT,then according the requirement of IoT and current development of China’s IoT technology,a detailed analysis of energy consumption for various layers of IoT are carried and the related works are summarized;meanwhile based on the layers of IoT,this paper studied the power saving techniques and energy-efficient design for IoT,finally this paper concludes the future development of IoT.
Key words Internet of Things,green communications,energy consumption,energy-efficiency（收稿日期：2012-07-01）104
物联网信号第2版2020年10月
目录 3背景 4方法 5物联网现状须知 6采访的对象——2020年4月/5月 7物联网现状：总体研究心得 21新兴技术聚焦 （人工智能、边缘计算、数字孪生） 34行业聚焦 （制造、医疗、零售、能源） 52最后的思考 53具体研究目标和受众招募
物联网（IoT）正在改变人们的生活和工作方式。除了你每天使用的智能设备之外，物联网正在彻底改变企业的运营方式——让他们变得更快、更智能、更安全、更高效。 随着物联网在全球范围内的不断普及，微软一直走在物联网的前沿，不断地进行创新和投入。《物联网信号》系列报告旨在为业界提供物联网生态系统的整体观点——深入了解其应用率以及所带来的益处和挑战。 2019年，微软和Hypothesis展开了物联网引领思想（IoT Thought Leadership）计划，并制作了几份《物联网信号》系列报告。这些报告的目的是为了更好地服务于我们的合作伙伴和客户，以及帮助企业领导者制定自己的物联网战略，并提供各国和各行业物联网应用的最新研究。 此前的报告主要集中在两轮研究上——2019年2月进行的首轮研究，主要关注各行业的物联网；2019年10月的后续研究，对四个关键行业（能源、制造、医疗和零售）进行了深入研究。 之前的《物联网信号》几波调查覆盖面广、影响大、认可度高，凸显了2020年更新研究的重要性。现在，本次研究在之前的《物联网信号》报告成功的基础上，围绕物联网的现状和未来，提出新的心得和见解。3 背景
1 2 3 2020年物联网须知 物联网的使用在上升，且对企业成功至关重要 我们在全球范围采访的一组物联网决策者中，91%的决策者已经在2020年应用了物联网（高 于去年的85%），超过十分之八的决策者至少有一个项目处于使用阶段（高于去年的十分之七的决策者的比例）。物联网不断地被应用于各行各业——主要是为了优化生产力和运营以及环境安全。在各行业中，独特的用例推动着物联网战略的发展，例如制造业的生产管理和自动化、能源领域的电网资产管理、零售业的供应链和库存优化，以及医疗保健领域的安全性、合规性和库存/员工跟踪。由于其巨大的利益广度，90%的物联网决策者认为物联网对其公司的持续成功至关重要，64%的决策者计划在未来实施更多的物联网。 资源优化是通过物联网实现的一个关键成功指标，但仍有进一步改进的机会 物联网不断实现生产力和运营效率的提高，因此，在自动化和效率目标方面所实现的改善，用以衡量物联网项目的成功。虽然各组织的物联网项目已经实现了早期的成功，但后续投资的边际影响将更加难以衡量。此外，扩展物联网解决方案是一项艰巨的挑战，因而各组织正在着力解决复杂性和技术障碍问题。那些将物联网作为其更广泛的文化变革的一部分，并且优先投资于合适的员工的组织可以更快地克服面对的障碍。 新冠肺炎（COVID-19）疫情正在加速物联网战略的实施 新冠肺炎疫情正在对我们周围的世界产生不可否认的影响，物联网也不例外。虽然疫情使全球业务放缓，但在病毒出现后，物联网领域呈上升趋势——三分之一的决策者表示他们的组织将因新冠肺炎疫情而增加对物联网的投资，而另有41%的决策者表示他们将保持同样的投入水平不变。少数不打算加大投资的组织往往处于物联网的早期阶段——而那些已经落后的 组织可能难以迅速赶上。 人工智能、边缘计算和数字孪生技术正在成为物联网的主流 人工智能、边缘计算、数字孪生技术等都越来越成为组织战略的一部分，尤其是在其物联网计划中。然而，还需要对这些技术进行更多的普及教育，以充分发挥其潜力。各组织仍有大量机会探索和挖掘人工智能和边缘计算的不同用途，另一方面，数字孪生技术仍在寻找立足点。那些将新兴技术融入物联网解决方案的组织，在物联网整体上实现了更大的成功，因为一旦其价值得到验证，就更容易在整个组织中建立起认同感。人工智能是最广泛应用的新兴技术——79%的组织应用人工智能作为其物联网解决方案的一部分，那些认为物联网对其公司的成功更为关键的组织（95%比82%），对物联网更为满意（96%比87%）。 4
物联网技术的现状与发展 物联网1202 王XX 103061222X
这是个科技日益发展的时代，计算机的发明、互联网的产生，这些都对我们的生活产生了无比巨大的影响。而在此之后出现的技术革新——物联网，不仅取决于一些重要领域的动态技术创新，更代表着未来计算机与通信的发展方向。它势必会给我们的生活带来更加深远的影响。 一、物联网技术的起源 物联网——“The Internet of Things（IOT）”，顾名思义就是“实现物物相连的互联网络”。物联网概念最早出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起世人的重视。1998年，美国麻省理工学院（MIT）创造性地提出了当时被称作EPC系统的“物联网” 的构想。1999年，美国Auto-ID首先提出“物联网”的概念，主要是建立在物品编码、RFID技术和互联网的基础上。过去在中国，物联网被称之为传感网。中科院早在1999年就启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。同年，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）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，
正式提出了“物联网”的概念。 2009年8月7日，温家宝总理在传感网工程技术研发中心视察中指出：在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展，尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”。物联网在我国才迅速升温，并受到业界和国家相关部门的高度重视。当然，2009年通信展最热门的概念无疑是“物联网”，中国移动董事长王建宙在一次演讲中谈到了“物联网”及其应用，表明了实力强劲的电信运营商有涉入该领域的计划，“物联网”概念再次掀起新一番高潮，甚至与之相关的几家上市公司股票都涨停了。同时，王建宙表示：“物联网将会是继互联网以后的又一经济驱动器。” 二、物联网技术的发展现状 目前，我国物联网发展与全球同处于起步阶段，初步具备了一定的技术、产业和应用基础，呈现出良好的发展态势。 产业发展初具基础。无线射频识别（RFID）产业市场规模超过100亿元，其中低频和高频RFID相对成熟。全国有1600多家企事业单位从事传感器的研制、生产和应用，年产量达24亿只，市场规模超过900亿元，其中, 微机电系统（MEMS）传感器市场规模超过150亿元；通信设备制造业具有较强的国际竞争力。建成全球最大、技术先进的公共通信网和互联网。机器到机器（M2M）终端数量接近1000万，形成全球最大的M2M市场之一。据不完全统计，我国2010年物联网市场规模接近2000亿元。
物联网技术在物流业应用现状与发展前景 调研报告 中国物流技术协会信息中心 中国电子学会物联网专业委员会 北京财贸职业学校 2010年10 月 摘要：本报告通过对物流信息化优秀企业的面谈与案例分析，通过组织专家座谈会等形式，对物流业物联网应用进行了广泛而深入调研。在调研基础上，报告总结了物流行业物联网应用发展历程，分析了物流行业主要应用的物联网技术，对RFID GPS WSN智能 机器人等物联网技术在物流行业实际应用及前景做了深度剖析。 物联网是各类信息技术的集成性应用创新，物联网的价值也体现在集成应用创新方面。 调研报告结合物流领域物联网技术的集成应用，行业物流的物联网技术集成应用展开深入研究，做了深入分析，并指出了未来物联网在物流业应用的五大发展趋势。 本报告是中国中国物流技术协会信息中心、北京财贸职业学校与电子学会物联网专业委员会联合完成的，版权归中国物流技术协会信息中心、北京财贸职业学校和中国电子学会物联网专业委员会联合所有。报告所使用的各类图表、数据、观点，一部分来自于国家权威机构的统计数据或分析报告，一部分来自于我们的调研结果。鉴于物联网在物流行业应用为一个新生事物，缺乏公开的统计数据和完善分析 资料，因此本报告的一些分析结论及数据可能存在误差，欢迎各方面专家指正。 目录 一、调研背景 ......................................................................... 3 . 1、引言.......................................................................... 3 . 2、调查方法...................................................................... 3...
物联网发展现状及趋势分 析 Last revision on 21 December 2020
物联网发展现状及趋势分析物联网是新一代信息技术的高度集成和综合运用，对新一轮产业变革和经济社会绿色、智能、可持续发展具有重要意义。因其具有巨大增长潜能，已是当今经济发展和科技创新的战略制高点，成为各个国家构建社会新模式和重塑国家长期竞争力的先导。一、什么是物联网（一）物联网的定义物联网是新一代信息技术的重要组成部分，指的是将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其英文名称是“The Internet of things”，也称作“The Internet of everything”。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。其含义有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。1991年美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ashton教授首次提出物联网的概念。1999年MIT建立了“自动识别中心（Auto-ID Center）”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。早期的物联网是依托射频识别（RFID）技术的物流网络。2005年11月，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。2009年欧盟执委会发表了欧洲物联网行动计
物联网的发展现状和未来 根据国家统计局最新统计数据显示，2015年中国物联网市场规模高达7500亿元，在最近的一次国务会议上，国务院总理李克强提出，要实施“互联网+流通”行动，要打造智慧物流体系，发展物联网。专家们普遍认为，物联网的发展将会是互联网发展的下一个重要契机。 什么是物联网？ 现在国际上对物联网的定义一般是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的兴起被看做是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮，它是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是互联网基础上的业务和应用。 物联网正在影响我们的生活 其实，物联网正在潜移默化的影响我们的日常生活，当我们正在为互联网能够形成如此大的规模而感到惊讶时，你是否有想过，如果各类产品和物品能够通过互联网的联系，实现相互之间的沟通，那结果会是什么样子？有些影响是十分明显的，比如，我们在生活中经常运用到的GPS系统，它就是在我们的使用过程中，不断地接收和发送数据信息，从而实现了位置的实时更新，让我们准确的知道自己所处的位置，以及进一步设计自己的行车路线，为自己的出行提供更多的选择。
物联网的发展现状 在工商业中，各公司正在积极地寻找机会，通过分析处理物联网的大数据来开辟新的市场，让自己的服务更加完美。比如，智能电网能够以更高的效率实现可再生资源的连接，并通过智能分析系统，将电量合理的分配到消费者身上，让消费者充分利用电能，减少电能的损耗。 物联网的应用正在逐渐延伸到大众生活中，智慧生活系统就是物联网在民间发展的代表。在我们的家居生活系统中，在日常消费电子产品、家用电器中加入小巧的传感器和执行器，这样当家里必备的商品快消耗完的时候，传感器上的检测装置会将信息及时的传递到你的移动数字终端，以便你及时的补充。如果说，你已经在商店的智能系统中注册了自己的相关信息，那么当你从超市或商店拿走商品时，传感器会自动记录你所购买的商品，货款随即直接从你的私人账户上扣除，整个过程减少了很多的环节，节省了消费者的时间和商店的购物成本。 目前，全球每秒会诞生数十亿条的信息数据，供我们进行分析处理，并实现设备与人之间的沟通共享，从而改善我们的日常生活。物联网的发展是智能科技的进步，面对大数据横行的时代，你准备好了吗？ 数据的收集和处理是物联网的关键 全球每时每刻在都在产生大量的数据，数据产生的途径也多种多样，包括即时社交软件、移动自媒体、电子机械传感器等信息传递的载体不断出现，我们从中可以获得更多数据，当这些数据彼此之间实现相互间
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/2f5683348.html, 浅谈物联网的发展历史、现状及发展趋势 作者：王成莉 来源：《商情》2013年第05期 【摘要】近年来，物联网技术受到了人们的广泛关注。本文主要概述了物联网的内涵， 分析了物联网应用发展的历史和现状，并对物联网的发展前景和趋势等方面进行了探讨。 【关键词】物联网现状发展趋势一、物联网的内涵 物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是“Internet of Things”（IOT），又稱为“Web of Things”。物联网是互联网的应用扩展，顾名思义就是“物品与物品相连的互联网”，它包含两层意思，第一是物联网仍旧是一种互联网，是以互联网为基础进行的延伸和扩展，第二是物联网的用户端是物品与物品之间进行信息交换和通信。 根据国际电信联盟（ITU）的描述，在物联网时代，通过各种各样的日常用品嵌上一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。 二、物联网的发展历史 物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机，但确切来说，物联网的理念最早出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书。1999年美国Auto-ID中心的Ashton教授在研究RFID时首先提出“物联网”的概念，这也是在2003年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础，同年召开的移动计算和网络国陸提出了“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。2005年11月，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU） 发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念，此时，物联网的定义和范围已经发生了变化，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。报告中指出，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、传感器技术、纳米技术、职能嵌入技术将得到更加广泛的应用。然而，报告对物联网缺乏一个清晰的定义。2008年后，为了促进 科技发展，寻找经济新的增长点，各国政府开始重视下一代的技术规划，将目光放在了物联网上。 三、物联网的发展现状 就目前来说，物联网的开发和应用仍处于起步阶段。发达国家和地区抓住机遇，出台政策进行战略布局，希望在新一轮信息产业重新洗牌中占领先机。日韩基于物联网的“U社会”战略、欧洲“物联网行动计划”及美国“智能电网”、“智慧地球”等计划相继实施；澳大利亚、新加
国内外农业物联网发展现状 进入新世纪以来，我国和欧美等一些国家相继开展了农业领域的物联网应用示范研究，在农业资源利用、农业生态环境监测、农业生产、农产品安全监管等领域取得了一定的成果，同时推动了相关新兴产业及其标准化的发展。 一、农业物联网应用发展现状 在农业资源监测和利用领域，美国和欧洲主要利用资源卫星对土地利用信息进行实时监测，并将其结果发送到各级监测站，进入信息融合与决策系统，实现大区域农业的统筹规划。例如，美国加州大学洛杉矶分校建立的林业资源环境监测网络，通过对加州地区的森林资源进行实时监测，为相应部门提高实时的资源利用信息，为统筹管理林业提供支撑。我国主要将GPS定位技术与传 感技术相结合，实现农业资源信息的定位与采集；利用无线传感器网络和移动通信技术，实现农业资源信息的传输；利用GIS技术实现农业资源的规划管理等。例如杭州电子科技大学学者研究了基于无线传感器网络的湿地水环境数据视频监测系统，该系统实现对湿地全天候的实时监测，具有数据分析与处理，并对污染等突发事件和环境急剧变化所影响的水域的水环境状况实时报警等功能。 在农业生态环境监测领域，美国、法国和日本等一些国家主要综合运用高科技手段构建先进农业生态环境监测网络，通过利用先进的传感器感知技术、信息融合传输技术和互联网技术等建立覆盖全国的农业信息化平台，实现对农业生态环境的自动监测，保证农业生态环境的可持续发展。例如，美国已形成了生态环境信息采集-信息传输处理-信息发布的分层体系结构。法国利用通信卫星技术对灾害性天气进行预报，对病虫害进行测报。我国研制了地面监测站和遥感技术结合的墒情监测系统，建立了农业部至各省、重点地县的农业环境监测网络系统等一批环境监测系统，实现对农业环境信息的实时监测。例如我国每年通过农业环境监测网络开展农业环境常规监测工作，获取监测数据10 万多个；融合智能传感器技术的墒情监测系统已在贵阳、辽宁、黑龙江、河南、南京等地推广应用。 在农业生产精细管理领域，美国、澳大利亚、法国、加拿大等一些国家在大田粮食作物种植精准作业、设施农业环境监测和灌溉施肥控制、果园生产不 同尺度的信息采集和灌溉控制、畜禽水产精细化养殖监测网络和精细养殖等方面应用广泛。例如，2008 年，法国建立了较为完备的农业区域监测网络，指导施肥、施
物联网技术的 现状 与 发展语：随着经济的迅速发展和科学技术的日新月异，人们的生活也愈 加便利，有了智能手机、电脑、iphone 、ipad 等高科技产品。其中，最重要的且具有划时代意义的就是互联网的出现与应用了。互联网导、管路敷设技术通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
报告编号：YT-FS-8706-76 物联网发展现状调研报告 (完整版) After Completing The T ask According To The Original Plan, A Report Will Be Formed T o Reflect The Basic Situation Encountered, Reveal The Existing Problems And Put Forward Future Ideas. 互惠互利共同繁荣 Mutual Benefit And Common Prosperity
物联网发展现状调研报告(完整版) 备注：该报告书文本主要按照原定计划完成任务后形成报告，并反映遇到的基本情况、实际取得的成功和过程中取得的经验教训、揭露存在的问题以及提出今后设想。文档可根据实际情况进行修改和使用。 以下提供一篇调研报告给大家参考！ 自XX年国际电信联盟(itu)发布《itu互联网报 告XX：物联网》正式提出物联网概念后，现代信息通 信技术的快速发展和相互融合，促使物联网技术日趋 成熟，以“物物智能互联”为核心的时代快速到来。 世界主要发达国家相继提出了物联网战略，投入巨资 进行研究开发，我国也高度重视物联网产业，在“xx” 规划和其他政策意见中做了重点部署，物联网产业迎 来了良好发展机遇。 一、物联网概念和关键技术 物联网是在互联网基础上，利用射频识别(rfid) 技术、无线通信技术、红外感应器、全球定位系统、 激光扫描器等信息传感设备，按约定协议完成物品与
物品、人与物品、人与人之间的互连，进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。需要利用物联网才能解决的是传统意义上的互联网没有考虑的、对于任何物品连接的问题。 （一）物联网涉及的主要关键技术 一是射频识别技术。射频识别是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号识别对象并获取相关数据，是物联网关键的技术之一。rfid标签，具有读取距离远、穿透能力强、无磨损、抗污染、效率高、信息量大等特点。当带有rfid标签的物品通过特定rfid 读写器时，标签被读写器激活并通过无线电波将标签中的信息传送到读写器以及信息处理系统，完成信息的自动采集。 二是下一代网络技术。下一代网络以软交换为核心的，采用开放、标准的体系结构，能够提供丰富业务，具有分组传送、控制功能从业务中分离、业务提供与网络分离、端到端qos和透明的传输能力、融合固定与移动业务等特征。这些特征对实现物联网人与
中国物联网产业发展现状浅析 物联网是战略性新兴产业的重点发展领域。发展物联网产业不仅是提高信息产业核心竞争力、改造提升传统产业和提升社会信息化水平的重要举措，也成为各地加快发展方式转变，推进自主创新的重要突破口。未来中国物联网产业将迎来加速发展和优化布局的重要机遇。 在市场应用方面，2011年从整体来看，占据中国物联网市场主要份额的应用领域为智能工 产业分布上，国内物联网产业已初步形成环渤海、长三角、珠三角，以及中西部地区等四大区域集聚发展的总体产业空间格局。其中，长三角地区产业规模位列四大区域的首位。 环渤海地区是国内物联网产业重要的研发、设计、设备制造及系统集成基地。该地区关键支撑技术研发实力强劲，感知节点产业化应用与普及程度较高，网络传输方式多样化，综合化平台建设迅速，物联网应用广泛，并已基本形成较为完善的物联网产业发展体系架构。 长三角地区是我国物联网技术和应用的起源地，在发展物联网产业领域拥有得天独厚的先发优势。凭借该地区在电子信息产业深厚的产业基础，长三角地区物联网产业发展主要定位于产业链高端环节，从物联网软硬件核心产品和技术两个核心环节入手，实施标准与专利战略，形成全国物联网产业核心与龙头企业的集聚。 珠三角地区是国内电子整机的重要生产基地。在物联网产业发展上，珠三角地区围绕物联网设备制造、软件及系统集成、网络运营服务以及应用示范领域，重点进行核心关键技术突破与创新能力建设，着眼于物联网基础设施建设，城市管理信息化水平提升，以及农村信息技术应用等方面。 中西部地区物联网产业发展迅速，各重点省市纷纷结合自身优势，布局物联网产业，抢占市场先机。湖北、四川、陕西、重庆、云南等中西部重点省市依托其在科研教育和人力资源方面的优势，以及RFID、芯片设计、传感传动、自动控制、网络通信与处理、软件及信息服务等领域较好的产业基础，构建物联网完整产业链条和产业体系，重点培育物联网龙头企业，大力推广物联网应 近来，中国物联网产业空间出现新的演变趋势： 一是产业发展“强者愈强”，资源要素将继续向优势地区汇聚集中。长三角、环渤海、珠三角等地区作为目前国内物联网产业的聚集地，企业分布密集，研发机构众多，产业氛围良好。同时，这些地区依托发达的经济环境与雄厚的地方财力，建设了一大批物联网示范项目。这为物联网的应用提供了成功案例和发展方向，并带动了相关技术和产品的大范围社会应用。得益于产业与应用相互促进形成的良性循环，未来优势地区物联网产业的发展将进一步提速，国内物联网领域的资源要素也将进一步向这些地区汇聚集中。优势地区在未来国内物联网产业发展中的地位将进一步提高。 二是产业分布“多点开花”，热点地区将不断蓬勃涌现。物联网产业广泛的内涵以及与应用紧密结合的特点，使得其能够在具备先发优势的地区之外，得到更加广泛的发展。除前文所述的重点省市之外，包括天津、昆明、宁波在内的众多国内城市也将物联网产业作为本地区重点发展的产业领域。此外，四川双流县、河北固安县、山东微山县等众多县级城市，也纷纷结合本地区的特点，大力培育发展物联网产业。 三是产业演变“合纵连横”，区域分工将进一步明晰显现。虽然目前国内物联网产业整体尚处于起步阶段，但RFID与传感器、物联网设备、相关软件，以及系统集成与应用等几大产品领域的产业分布已经呈现相对集中的态势，国内各重点产业集聚区之间的产业分工格局也已初步显现。随着未来国内物联网产业规模的不断壮大，以及应用领域的不断拓展，产业链之间的分工与整合也将随之进行，区域之间的分工协作格局也将进一步显现。总体来看，产业基础较好的地区，将分别在支撑层、感知层、传输层和平台层等几个层面确定各自的优
物联网现状及前景标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
物联网现状及未来 物联网（Internet of Things，IoT）是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装臵对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的。 物联网（Internet of Things，IoT）概念最早于1999 年由美国麻省理工学院提出，早期的物联网是指依托射频识别（Radio Frequency Identification ，RFID）技术和设备，按约定的通信协议与互联网相结合，使物品信息实现智能化识别和管理，实现物品信息互联而形成的网络。随着技术和应用的发展，物联网内涵不断扩展。现代意义的物联网可以实现对物的感知识别控制、网络化互联和智能处理有机统一，从而形成高智能决策。 简单的说：物联网是互联网的未来。互联网是人与人的互联，实现人与人之间的信息交换和无缝对接；而物联网是物与物、人与物、人与人之间的互联，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接；是互联网发展的高级阶段和必然，五到十年后的时代，必然是物联网的时代。 物联网网络架构 物联网网络架构由感知层、网络层和应用层组成，如图2 所示。感知层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。网络层主要实现信息的传递、路由和控制，包括延伸网、接入网和核心网，网络层可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专用通信网络。应用层包括应用基础设施/中间件和各种物联网应用。应用基础设施/中间件为物联网应用提供信息处理、计算等
物联网现状及未来 物联网（Internet of Things，IoT）是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装臵对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的。 物联网（Internet of Things，IoT）概念最早于1999 年由美国麻省理工学院提出，早期的物联网是指依托射频识别（Radio Frequency Identification ，RFID）技术和设备，按约定的通信协议与互联网相结合，使物品信息实现智能化识别和管理，实现物品信息互联而形成的网络。随着技术和应用的发展，物联网内涵不断扩展。现代意义的物联网可以实现对物的感知识别控制、网络化互联和智能处理有机统一，从而形成高智能决策。 简单的说：物联网是互联网的未来。互联网是人与人的互联，实现人与人之间的信息交换和无缝对接；而物联网是物与物、人与物、人与人之间的互联，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接；是互联网发展的高级阶段和必然，五到十年后的时代，必然是物联网的时代。 物联网网络架构 物联网网络架构由感知层、网络层和应用层组成，如图2 所示。感知层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。网络层主要实现信息的传递、路由和控制，包括延伸网、接入网和核心网，网络层可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专用通信网络。应用层包括应用基础设施/中间件和各种物联网应用。应用基础设施/中间件为物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力及资源调用接口，以此为基础实现物联网在众多领域的各种应用。
物联网产业在国内外发展现状和趋势综述1 "物联网"被称为是下一个万亿美元级的信息技术产业，将大规模普及，因此各国齐头并进，相继推出区域战略规划，并纷纷研究相关技术，制定技术标准。从国内来看，物联网产业正在逐步成为各地战略性新兴产业发展的重要领域。 2009年8月和12月，温家宝总理分别在无锡和北京发表重要讲话，重点强调要大力发展传感网技术，努力突破物联网核心技术，建立"感知中国"中心。2010年《政府工作报告》中，温总理再次指出：将"加快物联网的研发应用"明确纳入重点产业振兴计划。这代表着中国传感网、物联网的“感知中国”已成为国家的信息产业发展战略。 物联网概述 1.物联网的定义与概念提出 所谓"物联网"，是指通过射频识别、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，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。 通俗地解释，物联网就是"物物相连的互联网"。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。 1摘抄3snews
物联网的概念是美国Auto-ID实验室在1999年首次提出的，2005年国际电信联盟在信息社会世界峰会上发布《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出"物联网概念"，激情豪迈地指出"物联网时代即将到来"。 2.物联网的本质和关键技术 物联网的本质概括起来主要体现在三个方面：一是互联网特征，即对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络;二是识别与通信特征，即纳入物联网的"物"一定要具备自动识别与物物通信(MachinetoMachine，M2M)的功能;三是智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。 物联网产业链可以细分为感知、处理和信息传送三个环节，每个环节的关键技术分别为传感技术、智能信息处理技术和网络传输技术。传感技术通过多种传感器、RFID、二维码、GPS定位、地理信息识别系统和多媒体信息等多媒体采集技术，实现对外部世界的感知和识别;智能信息处理技术通过应用中间件提供跨行业、跨系统的信息协同及共享和互通功能，包括数据存储、并行计算、数据挖掘、平台服务和信息呈现等;网络传输技术通过广泛的互联功能，实现对信息的高可靠性、高安全性传送，包括各种有线和无线传输技术、交换技术、组网技术和网关技术等。 国外物联网产业现状及发展趋势 据统计，物联网现阶段的主要形式M2M在2009年全球运营商的业务收入约为15亿美元。而从全球市场的数据分析，预计到2010年M2M市场规模将达到2234亿美元。美国市场研究公司Forrester预测，到2020年，世界上"物物互连"的业务，跟
物联网发展现状及趋势分析 物联网是新一代信息技术的高度集成和综合运用，对新一轮产业变革和经济社会绿色、智能、可持续发展具有重要意义。因其具有巨大增长潜能，已是当今经济发展和科技创新的战略制高点，成为各个国家构建社会新模式和重塑国家长期竞争力的先导。一、什么是物联网（一）物联网的定义物联网是新一代信息技术的重要组成部分，指的是将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其英文名称是“The Internet of things”，也称作“The Internet of everything”。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。其含义有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。1991年美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ashton教授首次提出物联网的概念。1999年MIT建立了“自动识别中心（Auto-ID Center）”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。早期的物联网是依托射频识别（RFID）技术的物流网络。2005年11月，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。2009年欧盟执委会发表了欧洲物联网行动计划，描绘了物联网技术的应用前景，提出欧盟政府要加强对物联网的管理，促进物联网的发展。2009年1月28日，IBM首次提出“智慧地球”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8月，温家宝总理在无锡视察时提出“感知中国”，无锡市率先建立了“感知中国”研究中心，中国科学院、运营商、多所大学在无锡建立了物联网研究院。其后，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入十一届全国人大三次会议政府工作报告。2005年11月17日，ITU正式提出“物联网”概念。“物联网”颠覆了人类之前物理基础设施和IT基础设施截然分开的传统思维，将具有自我标识、感知和智能的物理实体基于通信技术有效连接在一起，使得政府管理、生产制造、社会管理，以及个人生活实现互联互通，被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。目前，国际上公认的物联网定义是：通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的
浅谈物联网的发展现状及未来的发展 河北联合大学信息工程学院09通信工程一班200911030109赵丽[摘要]物联网目前受到各国政府、学术界和工业界的广泛重视。介绍了物联网的基本概念与内涵，描述了物联网的网络架构，概述了物联网的技术体系。分析了国内外的发展现状，并指出当前物联网发展存在的主要问题。并且针对国内在物联网发展中存在的问题，提出了今后的努力重点和发展建议。 [关键词]物联网网络架构 1 引言 当前物联网已成为各国构建经济发展新模式、重塑国家长期竞争力的先导领域，被看作是继计算机、互联网、移动通信后推动经济发展的又一次信息化产业浪潮。自2009年以来，美欧等发达国家纷纷出台物联网发展计划，进行相关技术和产业的前瞻布局，国内也将物联网作为战略性的新兴产业予以重点关注和推进。本文从物联网的概念与内涵出发，归纳了物联网的架构和技术体系，分析了当前的发展现状以及存在的问题，并对物联网未来发展进行了分析与思考。 2 物联网的概念与内涵 “物联网”这一名词最早是由美国麻省理工学院Auto-ID 实验室于1999年提出，当时的定义为通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。2005年，国际电信联盟ITU 发布了一篇以物联网为标题的年度报告指出物联网的发展愿景是任何时刻、任何地点、任意物体之间的互联，是无所不在的网络和无所不在的计算，标志着物联网概念的真正兴起。 物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算，处理和知识挖掘，实现人与物、物与物的信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。 但是，物联网本身并不是一个全新技术，它是在已经发展起来的传感、识别、接入网、无线通信网、互联网、云计算、应用软件、智能控制等技术基础上的集成、提升、汇总和融合。 3 物联网的网络架构 目前，比较成熟的物联网网络架构模型是将物联网分为3个层次，即感知数据的感知层、传输数据的网络层和处理数据的应用层，如图1所示。
浅析物联网技术的现状与发展趋势 摘要：物联网产业已经是我国培育的新的战略性信息产业，是加快经济发展方 式转变、推重产业结构升级的重要战略选择。从某种程度上来讲，造成物联网技 术发展缓慢的一个最重要的因素，便是物联网标准的缺失。就目前的实际情况来看，无论是我国还是国际上其他的各大发达国家，都没有真正建立起一个统一的 物联网标准。本文主要探讨物联网技术的现状应用以及未来的发展趋势。 关键词：物联网技术；现状；应用；发展 1物联网技术的定义和构架 1.1物联网的定义 物联网的概念最早由美国的研究人员提出，它的定义就是不同的物体在建立 异性协议的基础上，通过一定技术和手段相连的Internet。其定义包括两个含义。一是物联网技术是建立在互联网技术的基础之上，并对互联网有一定的延伸和拓展。二是物联网中的物体可以是任何物体的信息交流和沟通。 1.2物联网的系统结构 信息采集系统。信息采集系统包括产品电子标签、读写器、驻留有信息采集 软件的上位机组成，主要完成产品的识别和产品EPC码的采集和处理。存储有EPC码的电子标签在经过读写器的感应区域时，产品EPC码会自动被读写器捕获，从而实现自动化EPC信息采集，采集的数据将交由上位机信息采集软件进行进一 步的处理，如数据校对、数据过滤、数据完整性检查等，这些经过整理的数据可 以为上层应用管理系统使用。 PML信息服务器。PML（Physical Markup Language，实体描述语言）信息服务器由产品生产商建立并维护，他们根据事先规定的原则对产品进行编码，并利 用标准的XML对产品的详细信息进行描述。PML服务器在物联网中的作用在于以通用的格式提供对产品原始信息的描述，便于其他节点的访问。 产品命名服务器（ONS）。产品命名服务器ONS（Object Name Service）在各 信息采集节点与PML信息服务器之间建立联系，实现从产品EPC码到产品PML 描述信息之间的映射。 应用管理系统。应用管理系统通过和信息采集软件（如Savant）之间的接口 获取产品EPC信息，并通过ONS找到产品的PML信息服务器，从而获得产品详 细信息以实现存诸入库管理、产品路径跟踪等应用功能。 物联网通过Internet信息世界的互联实现物理世界任何产品的互联，实现在 任何地方、任何时间可识别任何产品，使产品成为附有动态信息的“智能产品”， 并使产品信息流和物流完全同步，从而为产品信息共享提供了一个高效、快捷的 网络平台。 2物联网技术存在的难点和问题 2.1制度标准不完善 由于物联网的架构相仿复杂，其架构涉及的技术领域广泛，因而从整体上来看，各个制定技术标准的组织之间缺乏有效的沟通和协调，缺少完善的标准化工作，导致物联网缺少完整的技术标准。例如外射频识别技术。外射频世界技术的 国际化标准和国家的标准不一致，而且该技术在具体的生产和应用中也存在很多 的区域行业标准的限制，并且这些标准都难以相互包容。物联网技术的核心是建 立在互联网基础之上，但是各个国家的设备在接入层面上也存在许多不同的协议 类别，导致兼容性不足。因此，物联网技术亟需制定国际化的制度标准。
物联网发展现状与未来 物联网（The Internet of things）的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，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。 这个问题是怎么提出来的？有一个观点，现在世界必须改变，为什么必须改变？因为，现在40%-70%用的电都是消耗在本身的电力系统，现有的油井能够开采出来的也是很小的一部分，大部分还开采不出来。洛杉矶有一个统计，每一年在找车位上浪费的燃油可供一辆空车绕地球转38圈。美国一年有220万因为手写的处方和病例造成医疗事故，如果用电子病例可以有10万人每年免于这种手写处方造成的生命损失，当然不良的供应链在全球造成400亿美元的损失。这次金融危机使我们在反省，我们的信息技术，因为没有分析、监测，所以，没有起到预警的作用。但是我们的信息技术为什么没有起到预警的作用呢？当然我今天没有时间去讨论这个问题，在这个背景下IBM 去年提出”智慧地球“的概念，他这个概念就是从互联网到物联网，让技术渐渐融入到社会的实体当中，融入到经济发展当中，使得我们的社会发展可持续。 一、物联网的概念及内涵 物联网的概念和内涵刚才张琪司长已经讲了，我认同她的观点，我总结一下她讲的意思。物联网是把传感器网络以及RFID等感知技术，通信网与互联网的技术，智能运算技术等融为一体，实现全面感知、可靠传送、智能处理为特性的连接物理世界网络。为什么要把我们的网络连接到物理世界？因为，人类要想真正应对各种危机，我们必须使信息技术延伸到物理世界。而通过物联网，可以帮助人们把我们人类的社会跟物理世界更好的结合起来，提升人们认知世界和处理复杂问题的能力，现在我们的处理能力还远远没有达到能够驾驭整个世界事物发展的能力这个层次，所以急需提高人们的信息化水平和智能化水平。 ITU的泛在网络架构，由感知层、网络层、应用层组成。传感网、物联网和泛在网，这三个网之间的关系，传感网是局部的网络，物联网更大，泛在网包括物与物、物与人之间的沟通。 我在这里给大家回顾一下传感器网的历程，传感器的历程大概有十年的历史，2003年有预测传感器网络是未来重要的十大技术之一，十大产业之一预测到这个技术发展的前景。美国现在把传感器网络放在经济繁荣和国防安全两个方面，并将以传感器网络应用为核心的”智慧地球“计划上升至国家战略层面。日本和韩国也投入了大量的资金在做这方面的工作，做出战略部署。 在这里我想说一点，2008年权威公司的统计数字显示：传感器1998年是325亿，2008年达到506亿，十年平均增长了4.5%，这只是传感器，没有包括传感器网络、没有包括传感器网络的应用，这个数字不像大家想象的那么大，但这是一个权威的数据。这样一个数据我们中国在里面占的份额更小，我们用的传感器80%都是靠进口。 为什么会这样？除了它只有十年的时间，这样一个客观的原因外，最重要的我个人认为：是由于有一些有待于解决的问题制约着物联网的发展：一是标准体系不完善，目前的标准比较分散，各个标准组织缺乏统一的协调，而且物联网尤其是需要各种标准的协调发展。另外