1.1 初识移动物联网

移动物联网是在物联网基础上由无线互联网、射频识别与无线数据通信等技术的集合，从而构成的全新的网络体系。该网络体系覆盖面积极其广阔，是实现现实世界物与物之间信息互联的重要路径。

那么，移动物联网的起源与背景是什么呢？它又是如何进行工作的呢？

1.1.1 移动物联网的起源与背景

物联网是移动物联网的前提，没有物联网也就没有移动物联网。物联网的发展，为移动物联网创造了条件与机遇，是移动物联网的起源，移动物联网始于物联网，如图1-1所示。

那么，物联网概念是什么？它又是何时出现的呢？

1．移动物联网的起源

1991年，英国剑桥的咖啡壶事件，开启了物联网的大门，也为移动物联网构想提供了参考，人们普遍将其称为“特洛伊咖啡壶”，如图1-2所示是物联网的雏形。

1991年，剑桥大学计算机实验室的科学家们为了解决煮咖啡过程中遇到的麻烦，利用便携式摄像机和计算机互联网构建了一套全新的监视系统。这一系统的发明，实现了对运行中的咖啡壶的实时监控，为人们提供了便捷、节省了时间，也不会再出现咖啡壶失踪等情况。

在1991年之后的很长一段时间内，“特洛伊咖啡壶”一直存在于剑桥大学内部网络系统之中。一直到1993年，该系统以1帧/秒的速度实现了与互联网的连接，一时间全球互联网用户蜂拥而至，也为网络数字摄影机的研发提供了市场。

1995年，比尔·盖茨在《未来之路》一书中提出了有关物联网的构想，他指出互联网仅仅能实现计算机之间的互联，万物互联才是最终的目标。只是在当时受到网络终端的限制，该构想并没能真正落实。图1-3所示为比尔·盖茨与《未来之路》。

在《未来之路》中，比尔·盖茨对物联网做出了以下预测。

《未来之路》中提到：在物联网时代，当用户丢失了摄影机时，设备将自动发送信息，告诉用户当前所处环境与具体位置，帮助用户轻松找到丢失的设备。

其中还提到：在移动物联网时代，无论是购物还是转账，都可以通过电子钱包进行支付，当前我们使用的移动支付、网上支付、信用卡服务都与比尔·盖茨的预测相符合，这一构想开启了电子商务时代的大门。图1-4为移动支付示意图。

1998年，英国工程师Kevin Ashton首次提出物联网的概念。最大的发明就是完成了商品条形码的推陈出新，将RFID技术运用到商品管理中，使电子标签成为零售商品的信息发射器，实现了供应链管理的自动化与透明化。图1-5所示为RFID电子标签。

Kevin Ashton认为：物联网概念就是将所有物品通过射频识别技术实现传感设备与互联网之间的连接，并对其进行智能识别与管理。美国麻省理工学院自动识别中心则认为，物联网是在因特网基础上，利用射频识别、无线传感网络，数据通信技术构建移动物联网网络。在这个网络中，所有物品都能够直接进行交流，不受人类干预。

2005年11月，国际电信联盟在信息社会世界峰会上发布了《ITU因特网报告2005：物联网》，全面而透彻地分析了物联网，如图1-7所示。

根据ITU的描述，在物联网时代背景下，人类在信息与通信世界里的沟通将上升到一个新的层面，从人与人之间的连接，升级到人与物、物与物之间的沟通。例如，在物联网时代环境中，当司机在驾驶过程中出现失误时，汽车将自动报警，提醒司机等。如图1-8所示为信息与通信技术新维度。

该报告一共分为7章，详细介绍了物联网概念、物联网技术、物联网机遇、物联网挑战等内容，为移动物联网的构建提供了参考。

2008年，IBM董事长兼CEO彭明盛在纽约外国关系理事会上提出“智慧地球”构想，并发表《智慧的地球：下一代领导人议程》，如图1-9所示。

在《智慧的地球：下一代领导人议程》中，彭明盛建议美国政府在未来的发展中，将更多的资金投入智慧型基础设施的建设中，这样不仅能够增加就业岗位，同时还将帮助美国提升长期竞争优势。

由此可知，在智慧型基础设施建设中，移动物联网不可或缺。

随后，美国政府为了响应“智慧地球”这一战略，于2009年2月签署了总价值7870亿美元的经济刺激计划，这也标志着奥巴马“新政”的正式实施。如图1-10所示为奥巴马经济刺激计划的主要内容。

众所周知，美国政府将新能源与物联网技术视为全球经济新引擎，因此，就此次对“智慧地球”这一战略的响应与重视程度来看，有消息预测，物联网技术将上升为美国的国家战略，在一定程度上加速了移动物联网进程。

实际上，IBM提出“智慧地球”的初衷，是因为他们先行认识到互联互通的先进技术将改变整个世界的运行方式。IBM提出，“智慧地球”的建设分为3个步骤，如图1-11所示。

此外，IBM还提出了智慧行动方案，提倡在多领域实施智慧行动。如图1-12所示为IBM智慧行动内容。

物联网概念的出现，迅速得到了各领域的快速响应，物联网在短时间内得到了广泛应用，这也为移动物联网概念的提出，提供了基础。

早在2004年的时候，欧洲就有相关学者提出了移动物联网的构想，即采用移动技术将可移动设备作为移动物联网媒介，促使移动设备成为移动物联网的通用终端，获取移动物联网目标端的信息、数据，再由移动网络将其传输到服务端中，由此完成服务。

物联网作为移动物联网的重要应用模式与发展途径，为用户提供了可移动的便捷式服务，如图1-13所示。

目前，特别是随着智能终端的迅速普及，加速了移动物联网系统在全球范围的应用，不仅是在传统物联网产业中的延伸，在智能产业中同时也占据重要位置。如图1-14所示为智慧产业的涵盖。

综上所述，移动物联网的起源归根到底还是来源于物联网，移动物联网既是物联网的延伸也是物联网技术的升级。在当前智能化产业热潮的环境中，移动物联网将获得前所未有的机会，也将成为引领业界新潮流的“新宠”。

2．移动物联网提出背景——“感知中国”

物联网概念一经提出，就迅速成为信息产业的热点话题，得到了各领域、各行业相关人士，以及各政府与研究机构的高度重视，一时间大家纷纷投入物联网的研发之中，中国当然也不例外。

其中，“感知中国”计划拉开了中国物联网序幕，同时也是加速中国移动物联网领域事业发展与应用的重要战略。因此，可以说“感知中国”方案的实施为我国移动物联网概念的提出，创造了条件，提供了基础战略支持，如图1-15所示是中国移动物联网项目的提出背景。

2009年，国务院提出要加速中国传感信息中心建设，并将其称为“感知中国”计划，计划一发布，中国移动、中国联通、中国电信三大运营商迅速响应，纷纷开始创建物联网研究中心，为移动物联网的创建奠定了坚实的基础。

1）“感知中国”发展目标

在未来，物联网与移动物联网的应用将随处可见，无处不在。不仅局限于政务工作、公共安全，特别是在人们日常生活中也将发挥重要的作用。那么，在实施“感知中国”方案前，务必先明确发展方向和目标，只有这样才能做到循序渐进，有条不紊。

“感知中国”的目标，主要体现在以下几个方面，如图1-16所示。

（1）统一思想：无锡市作为“感知中国”示范中心，务必把握住新兴产业和信息技术革命的重大机遇，树立正确的责任感、使命感、竞争意识，统一思想，将“感知中国”项目任务落实到责任单位与负责人，按照联席会议与督查通报制度，对项目进度、存在问题进行实时汇报，确保项目安全。

（2）专项发展：在“感知中国”项目实施前与实施过程中，通过深入调查与意见综合，国家先后编制并发布专项发展文件，例如，《无锡市传感网产业发展规划》《国家“感知中国”示范区（中心）建设纲要》等。

文件提出，大力发展无锡示范中心，扩大产业规模，广泛吸纳传感网相关高素质人才，力争在2020年，将“感知中国”核心区域打造成为全球性的物联网技术创新和科研成果中心。

（3）研发平台：无锡“感知中国”示范区成立以来，全市上下致力于科技研发平台建设，先后走访我国的多个部门，积极争取包括传感高新技术产业基地、国家传感网工程实验室等在内的多项国家级平台，望其能够最终落户在无锡，为“感知中国”项目构建贡献力量。

另外，包括中科院、北京大学在内的各大高校纷纷在无锡设立传感网研发机构，中国移动、中国联通、中国电信三大运营商也表示将整合资源，积极参与无锡“感知中国”中心建设。

（4）深入合作：除了国家级传感网产业，各大高校及三大运营商的参与，无锡市还将积极拉拢物联网产业相关企业的投资，成立移动物联网产业园、信息园等一批重点合作项目，加速“感知中国”示范区的建设。

（5）示范工程：结合无锡市的区域特点，以推动中国首个传感网示范城市为最终目标，根据实际需求，率先实施机场防入侵传感网、市民公共安全传感网等示范应用工程。

2）“感知中国”示范项目

（1）创新园：无锡“感知中国”传感网创新园致力于物联网产业研究院建设、传感网前沿技术开发、人才培养基地等工程，如图1-17所示。

（2）产业园：无锡“感知中国”传感网产业园主要用于承接传感网创新园相关产业科研成果的转化、整合项目企业集成，并通过规模型企业培育，打造出一大批具备全球竞争力的传感网创新型企业，如图1-18所示。

（3）服务园：无锡“感知中国”传感网信息服务园，通过利用国家软件园嵌入式信息开发、处理、服务技术优势，在与国内大型运营商合作的基础上，构建传感网产业集群，为传感网发展制订完善且健全的解决方案。如图1-19所示。

1.1.2 移动物联网定义

移动物联网是一种基于互联网、通信网络与无线局域网基础上构建的，为了实现数据与数据之间相互传输的网络技术，如图1-20所示。

（1）应用层：应用层面是连接移动物联网与物理世界两者间的通道，它需要与多领域行业相结合，并以此来实现移动物联网技术在现实世界中的智能化应用。通常，将移动物联网应用层下端划分为两个子层面。

一是应用程序层，该子层面一般用于各领域相关数据信息处理，涵盖领域主要为移动医疗、移动设备通信、电子银行、交通监控等；二是终端设备层，该层面涵盖多种可移动终端，可实现系统相关操作人员与设备之间的直接对话，并将应用程序层中接受信息分析过后的相关数据进行整理，最终传送到人类有脑中。

（2）网络层：移动物联网的网络层涵盖多个系统与技术平台，例如，无线通信、有线通信等网络技术，它的主要功能是能够将系统感知层上的数据信息通过多种网络传输手段传送到服务器上。

一般情况下，用于数据传输的网络主要分为局域网络、3G移动网络与企业内部网等。

（3）感知层：移动物联网感知层是进行信息采集与识别的主要场所，传感器是关键性的核心技术，同时还具备RFID标签、二维码、读写器、感应器等设备。

1.1.3 移动物联网的工作原理

移动物联网技术的实质是在无线互联网基础上，采用传感器、RFID射频识别技术、无线数据通信、GPS等技术构成的整合网络系统，其主要功能就是为了实现信息互联与共享。在整个系统中，所有的物品都能够实现彼此之间的交互，并且不受其他因素的干扰。

一般来说，移动物联网的工作原理大致可分为三个部分，依次为属性识别、属性读取与信息处理。

（1）属性识别：对物体信息属性的识别，一般分为动态与静态两种属性。静态属性可直接保存在RFID标签中，而动态物体属性则需要通过传感器技术的监测才能对其进行存储。

（2）属性读取：通过专业识别设备读取物体属性，并将物体中的相关信息转换成可供网络传输的形式。

（3）信息处理：信息处理是移动物联网工作相对较为靠后的一个步骤，将已完成形式转换的物体信息传送到信息处理系统中，由系统对其信息展开实时计算，计算形式一般分为集中式计算与分布式计算两种。