[原创]物联网与智能手机应用的研究

通讯人家

【摘要】近年来随着移动互联网及智能手机日新月异的发展，给物联网这个沉寂了近10年的技术概念赋予了新的活力。本文将结合物联网的构架、关键技术及智能手机的功能演变，分析当前相关方面的研究方向及热点，并举例描述智能手机在物联网中的实际应用。

【关键词】物联网 智能手机 RFID 移动支付 无线传感网 云计算

物联网（Internet of Things，简称IOT）又称为传感网，于1999 年提出。是互联网从人向物的延伸，是具有全面感知、无缝互联、智能处理特征的连接物理世界的网络，通过在真实物理世界中部署具有一定感知能力和信息处理能力的嵌入式芯片和软件系统，利用网络设施实现信息传输和实时处理，实现任何时间、任何地点及任何物体的连接。下面我们来分析一下物联网及其在重要领域的应用发展。

一、物联网体系结构及关键技术

互联网主要解决人与人的互联，连接了虚拟与真实的空间；物联网主要解决的是物与物之间的互联，连接了现实与物理世界。从技术的角度来看，物联网是在计算机互联网基础上利用射频识别（RFID）、无线数据通信等技术，将射频识别设备、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设施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数据通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监测和管理的新一代网络技术。

在业界，物联网大致被公认为有三个层次，底层是用来感知数据的感知层，包括各类静态和移动终端设备，植入可进行编码、扫描、读写的微型感应RFID芯片或二维码，实现对物体和环境的信息感知和收集, 利用传感器实现对被感知目标的低成本、可靠的感知；第二层是数据传输的网络层，实现将各种终端接入高速互联网及移动互联网，包括IPv6、长距离宽带有线、无线通信及传感器网络技术，广电和通信运营商的三网合一将为物联网发展提供更广阔空间；第三则是内容应用层，解决的是信息处理和人机界面的问题，主要是利用云计算中心分析处理的感知数据，为用户提供丰富的特定服务，使各种设备变得更加智能化，从而提高各类物品和资源的管理效率和使用效率。物联网体系架构中三个层次所涉及的关键技术是物联网最终实现并得以实施的重要保证。

二、移动网络将成物联网接入的主要途径

物联网需要一个无处不在的通信网络，而移动通信网具有覆盖广、建设成本低、部署方便、具备移动性等特点，使得无线网络将成为物联网主要的接入方式，固定通信则作为融合的基础承载网络长期服务于物联网。当然在接入能力解决之后，对物联网的终端管理以及相应的应用，都是搭建在一个融合的全业务的网络之上的，不用区分这是移动网络还是固定网络。

物联网目前处于起步阶段，以行业应用为主，很多应用目前还缺乏规模效应和经济的赢利模式，在这种情形下，云计算无疑可实现资源的共享和成本的分摊。随着物联网应用的发展、终端数量的增长，可借助云计算处理海量信息，进行辅助决策。而蓬勃发展的智能手机、平板电脑、上网本显然也给移动云计算提供强劲的引擎和动力。当前，国内各通信运营商基于移动网络的M2M(机器对机器通信)应用已经全面启动，伴随着3G所带来的移动宽带能力，移动网络所支撑的物联网应用将更能吸引和方便人们。

三、智能手机将促进物联网的发展

当我们审视过物联网时代的核心技术要求后，不难发现其实我们几乎每个人手里，都拿着一个天然的物联网终端---手机。而智能手机所拥有的个人电脑、照相机、音乐播放器、电视、GPS、万能钥匙、电子钱包、电台、RFID感知器等功能让其无疑将成为物联网时代的重要基础计算平台之一。

除了环境感知与物体识别，无线通信更是手机的强项。在物联网时代，3G乃至4G技术真正的意义，并不在于带宽增加多少，而在于能够让手机低成本地保持在线。作为曾经的短板，手机的计算能力在云计算时代变得不再重要，只要数据能够随时流动到云端并获得结果。而WiFi、蓝牙等短距离无线通信技术的发展，则让P2P方式的手机间交互成为可能，并引发出一些全新的物联网应用形态。

从2007年发布的iPhone开始，手机产品正在迅速发展成为一个使用最普及且功能强悍的传感器平台。事实上，一台最新款智能手机上装备的传感器已经能够探测十余种环境变量。手机可以轻松知道使用者的位置、速度、高度、环境亮度、周围噪音水平、朝向、运动状态、步频等等。更让人吃惊的是，手机不仅了解使用者的物理环境，还对其社交环境了如指掌。比如，通过情景模式设置，手机可以知道用户是在开会还是在户外；通过地址本，手机可以获得用户完整真实的社交网络。摄像头与内置的RFID读卡器，可以将手机与物联网中的物体标签完美整合在一起。在美国，RedLaser是一款颇具影响的手机应用，人们用它通过手机摄像头扫描商店中货品的条码，并进行实时比价。而包括苹果公司在内的终端制造商都已经或者正在开发出整合RFID读卡器的智能手机，加上市场上已有的运营商RF-SIM手机卡，智能手机逐渐成为物联网感知层和应用层必不可少的核心。

四、智能手机在物联网中典型应用研究

1、移动支付

移动支付是物联网最为普及的实用。物联网手机通过和金融、公交、民生等多个行业的RFID应用相结合，可替代传统的银行卡在超市、商场、餐饮、娱乐、加油站等场所进行刷卡消费；可作为一种特殊的市民卡乘坐公交、地铁，缴纳水费、电费，出入公园、图书馆等公共场所；可变成一张购物消费卡，在成千上万家联盟商户刷手机消费，更可以逐步实现全国漫游，突破传统行业消费卡的地域限制。因些运营商们也纷纷推广支付业务。例如中国电信已相继推出了“翼机通”、“翼支付”等应用。其中，“翼机通”现阶段主要以实现政府、校园、企事业单位内部管理和后勤服务为主，为企业、学校提供方便快捷的内部考勤、门禁管理、餐厅消费等服务；“翼支付”产品着力发展合作伙伴、联盟商户，拓展外部消费市场，为用户提供手机刷银行POS、大小商超等移动支付服务。而移动支付技术也给芯片设计、制造、封装及制卡厂商带来丰厚的经济效益。

最近，各种有利于手机支付的消息不断地见诸报端，其中最引人瞩目的有两则，一是中国移动入股浦发银行，为大规模手机支付做好准备，二是中国银联宣布，新一代手机支付业务目前已进入大规模试点阶段。这些举动对于推进国内移动支付业务的发展，自然有利。而手机支付的诸多举动自然会带动物联网产业的蓬勃发展。

2、智能家居

家是每个人活动的主要场所，所以智能家居会是物联网技术应用实现最广泛的地方。数字智能家庭是是消费级物联网应用的重要环节，利用智能手机则可以轻易地利用3G网络或者WIFI无线网整合数字家庭网络。手机可以用于各种家庭设备的远程管理和视频监控，整合各种家电遥控器；可以在家用电视上无线播放手机上的图片、音乐或视频；冰箱通过RFID自动发信息到手机提示各种食品的保鲜程度和数量多少；可以控制电饭煲自动下米做饭；空调、照明灯等设备会自动感知学习主人生活习惯，自动调节室温、光线的明暗，减少能源浪费。智能家居将为人们提供舒适宜人且高品位的家庭生活空间，实现更智能的家庭安防系统并提供全方位的信息交互功能。

3、概念产品应用

谷歌Google的概念性创新产品智能搜寻面板则是将物联网和智能手机的应用发挥到极致，其内建了WIFI、Google引擎、触控式屏幕、相机、扫瞄器、无线3G通信、Google地图等。透过它来看整栋楼会马上出现搜寻的结果，不仅可以看整栋楼，也可以详细到只看其中一层楼的信息，甚至出现联络电话跟联络人姓名。当然，还可以搜索街道上的汽车、食物、植物、动物等等。内建扫描仪，扫描不认识的单词或字，解释马上会出现。室内也能大显身手，任何建筑物内，机场，车站，医院等地方都可以达到引路的功能，还可以看天空的星星，星座一目了然，甚至可以预先看到开花后的样子和分析食物的营养成分。

五、结束语

物联网已被明确列入《国家中长期科学技术发展规划(2006- 2020 年)》和2050 年国家产业路线图。2009年8月７日，温家宝总理在中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心考察时指出：要大力发展传感网，掌握核心技术，建设“感知中国”。在“十一五”迈向“十二五”这个历史阶段，从国家战略高度提出建设我国“泛在信息社会”的号召：信息化基础设施要通过与现实世界紧密感知和交互，更紧密地结合社会经济运行的发展，更协调地服务信息化应用需求。相信物联网和智能手机的发展将给人们带来更多的惊喜和便利。

参考文献

[1]蒋林涛《互联网与物联网》电信工程技术与标准化，2010(2).
[2]王晓静，张晋《物联网研究综述》辽宁大学学报：自然科学版，2010，37(1)：37- 39.
[3]李琳《SIM卡在物联网环境下应用的新思考》电信技术，2010(1)：19- 21.
[4]何可《物联网关键技术及其发展与应用》射频世界，2010(1).
[5]维基百科http://zh.wikipedia.org/zh/物联网
[6]邬贺铨《物联网及其在重要领域的应用发展战略研究》中国工程院 2010.01