【关于物联网技术的发展趋势探究4000字（论文）】

关于物联网技术的发展趋势研究目录TOC\o"1-2"\h\u5492关于物联网技术的发展趋势研究 025305关键词：物联网；LoRa；LPWAN；网络安全；大数据 029066一、物联网行业特点与发展趋势 130793（一）物联网行业特点 117733（二）物联网行业短板 13480（三）发展趋势 128150二、LoRa物联网技术 22885（一）LPWAN 230927（二）LoRa、LoRaWAN与CLAA 37614（三）LoRa技术的网络安全 327773（四）LoRa和NB-IoT技术对比 429963（五）应用与发展前瞻 413489三、行业应用案例 5701四、结语 526325参考文献 6摘要：物联网（IoT）就是“物物相连的互联网”。它是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、传感器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。本文从实际应用出发，阐述了物联网及其行业特点，对物联网技术的发展进行了一定的回顾和展望，并分析了LoRa物联网技术。关键词：物联网；LoRa；LPWAN；网络安全；大数据物联网是新一代信息技术的高度集成与综合运用，其应用与发展有利于促进生产生活和社会管理方式向智能化、精细化、网络化方向转变。物联网是我国战略性新兴产业的一项重要组成内容，也是“新基建”的重要组成部分。在“新基建”的七个领域中，物联网与5G、大数据中心、工业互联网、人工智能都具有很强的相关性，物联网技术还可以赋能交通基础设施、能源基础设施。毫无疑问，我国的“新基建”布局为物联网及其相关产业带来新的重大的发展机遇。当前，物联网体系已拓展到六层结构，即设备、网络、安全、平台、分析、智能，涵盖了更多的产业范畴。随着数据流通的加快以及AI和5G技术的发展，物联网将承载更多的技术，也会对行业基本架构产生颠覆性影响，技术环节也会不断突破。一、物联网行业特点与发展趋势（一）物联网行业特点高度碎片化应用是物联网行业最典型的特点。除此之外，还呈现出多传统行业参与、大差异化终端能力、海量化连接规模、多样化业务场景、长链条产业合作、大范围数据采集等特点。就实际应用而言，不同场景间的物物相连对网络速率、覆盖要求、链接数量等的敏感度差异巨大。因此，受限于技术的局限性，没有一种技术可以从端到端、全方位地满足物联网不同应用场景之间的差异化需求，再加上技术的共生性，即同一应用场景往往包含多种类型的连接需求，所以，物联网将呈现出不同技术类型百花齐放、共生共存的局面。（二）物联网行业短板我国物联网行业的发展，依然存在如下行业短板。（1）基于跨行业应用标准制定的困难，使得一些重要标准研制的进度迟滞，战略性统筹规划、标准体系亟待完善。（2）在操作系统、传感器、芯片等核心基础能力方面，研发能力不足，核心技术、产业生态竞争力依然薄弱。（3）明显缺乏具有整合产业链上下游资源、引领产业协调发展能力的龙头企业，导致领域、区域发展不平衡，产业链之间的协同性差强人意。（4）由于部分行业存在管理分散、推动力度不够等问题，新技术新业态一直面临跨行业体制机制障碍，行业跨界融合发展深度不够，成熟的商业模式寥寥无几。（5）安全管理机制不健全，网络与信息安全形势不容乐观，在个人信息安全、数据安全、设施安全等方面的有效方案亟待得到实质性突破。（三）发展趋势如何体现和衡量物联网的价值，实现网络空间和物理世界的全面融合，以及深度融合智慧城市建设，加快推进物联网在智慧城市中的集成应用，并在应用推广中进一步聚焦和深化需求，完善产品与解决方案，促进物联网相关产业持续发展，不断推进物联网产业生态系统布局，是未来物联网发展的主要方向。可以预见，我国将在核心技术研发与产业化、关键标准研究与制定、产业链条建立与完善、重大应用示范与推广等方面取得显著成效，形成创新驱动、应用牵引、协同发展、安全可控的物联网发展格局。在产业生态方面，将聚焦关键核心技术的突破、标准体系的健全、服务模式的创新，构建具有国际竞争力的物联网产业生态。在实际应用方面，将在医疗保健、智能家庭办公室、边缘计算、智慧零售、网络安全等应用上率先实现重大突破。“十四五”期间，我国物联网产业仍将保持高速增长，年均复合增长率预计为25%，成为带动国民经济发展的“引擎式”新增长点。二、LoRa物联网技术（一）LPWAN在物联网通信技术中，无线通信技术主要有两种：一种是近距离无线通信技术，另一种是广域网无线通信技术。不同无线通信技术对比如图1所示。随着物联网业务的发展以及相关技术的进步，专为低带宽、超低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计的革命性的物联网接入技术LPWAN快速兴起。LPWAN真正实现了大区域物联网低成本全覆盖。LoRa与NB-IoT是LPWAN的典型代表，也是目前应用最多的LPWAN技术。图1不同无线通信技术对比（二）LoRa、LoRaWAN与CLAALoRa是一种基于扩频技术的低功耗窄带远距离无线通信技术。LoRa自身是一种物理层技术规范，采用线性扩频调制技术，通过牺牲频谱利用率换取信号穿透性能力和网络接入距离（15km），具有很好的抗干扰能力，接收信号的灵敏度达到-142dBm，睡眠电流低到200nA。LoRa组网采用星型网络拓扑架构，具有最低延迟、最简单的网络结构。在安全方面，具有网络层和应用层及设备的多重加密方式。LoRaWAN则是LoRaAlliance开发的技术规范，主要完成MAC层规范以及对物理层相关参数的约定。CLAA是由中兴通讯与LoRa联盟成员一起，共同为推动LoRa技术在全球LPWAN建设和产业链的发展而发起设立的中国LoRa应用联盟。其重点在制定统一的LoRaWAN网络应用规范和LoRaWAN的MAC层相关扩展，包括业务开通、网络部署、为应用支持的MAC层扩展、中国470MHz频段使用指南等相关内容。三者关系如图2所示。图2LoRa、LoRaWAN与CLAA的逻辑关系（三）LoRa技术的网络安全LoRaWAN的端到端加密架构中，终端有多个会话密钥。如图3所示，采用LoRaWAN的网络层密钥和应用层密钥分离，网络无法知悉应用层的数据格式和内容，网络安全有充分保障。图3LoRaWAN的网络层与应用层双密钥图示（四）LoRa和NB-IoT技术对比在大部分应用场景，特别是公用事业抄表和其他人迹罕至的非可视数据采集应用场景中，其通信技术的敏感特性，如网络TCO、按需部署能力、低功耗、价格、安全性等方面，较之于NB-IoT技术有不可替代的竞争优势。（五）应用与发展前瞻目前，LoRa技术已在多国多地区落地，特别是已从表计行业使用逐渐拓展到了物流、环境感测与园区监控等非可视数据的采集上。国际上已有41个以上的国家开始建网，350个以上的城市开始进行试点，拥有67个网络运营商。在中国，继阿里巴巴、中国联通与Semtech合作以及Google加入LoRa联盟之后，腾讯也宣布在最高层面加入LoRa联盟。易部署与自主性是LoRa的最大价值点，LoRa已经从事实上成为当前的主流物联网络制式之一，未来还将持续领跑。与物联网的广泛用途一样，LoRa技术将广泛应用于多个行业或领域，如智能抄表（包括水、电、气等公用事业）、燃气泄漏报警服务（涵盖家用燃气泄漏报警器及云化平台、APP、抢险服务等服务）、智慧水务（以智能水表为主，涵盖水源、污水处理数据监测）、智慧消防（涵盖电器火灾监控、燃气安全管理、烟雾报警器、火灾热成像等）、智慧水利（包括水资源水质监测、预警、分析、防汛抗旱和水利综合管理等）、智慧环保（包括水质监测、空气质量监测、有害气体监测、土壤组分监测等）、智慧高速（对高速公路的安全性、非可视成因进行实时监测，实现全面感知，以隧道、桥梁、偏坡、路面、温度、道路结冰等为主要监测对象）、智慧城管（涉及停车占道经营的管理、智慧灯杆等）、智慧农业（包括基地墒情、大棚管理、智慧灌溉、智慧种植等方面）、智慧牧业（如牧牛、养猪等）。三、行业应用案例在贵州省政府的大力支持下，贵州中安云网科技有限公司于2017年7月24日正式落户贵州贵安新区数字经济产业园。公司始终坚持创新发展与高质量发展相结合的理念，紧扣智慧广电（贵州）综合试验区和国家5G战略行动，服务于贵州大数据的非可视数据采集业务，以“七彩祥云”为领军品牌，以物联网实体运营和安全品牌运营为核心业务，以项目集成为增效业务，以科技咨询与DaaS服务为战略业务，形成远近结合、盈利互补、业务均衡的产业组合，通过“专业化发展、市场化运营”的发展路径，不断提升核心竞争力及品牌影响力，完成“一网一云一服务”战略布局。公司胸怀“让贵州没有难觅的数据”愿景，全力打造贵州LoRa物联网生态圈，聚焦LoRa物联网端到端解决方案的研发与交付，提供专业的物联网网络规划咨询及运维等服务，立志并专注于省级范围内的LoRa物联网络的建设及运营，全面构建5G+物联网应用的“最后一公里”物联网神经网络。按照计划，在2025年之前，完成3000个基站建设，构建省、地州市、区县、乡镇、村/社区五级网络，为贵州的大数据产业及智慧城市发展添砖加瓦。目前，公司紧跟贵州燃气集团股份有限公司供气区域发展步伐，按“战略部署、项目驱动、区域补盲”的方式进行网络建设，已累计完成基站部署1100多个，实现全省、地州市两级网络覆盖和部分县乡的覆盖。成功搭建网络管理MSP平台，实现LoRaWAN终端连接、LPWAN系统管理、网关管理及网络覆盖分析等功能。四、结语综上，随着我国对物联网技术的需求日益增长，智能化的物联网技术已经成为我国物流发展的一种趋势，传感器国产化是我国物联网的发展方向，确保传感器更加稳定和可靠，但是仍需要对国产的传感器进行技术革新，要想更进一步推动我国物联网的发展，需要建立统一的系统平台，这样才能保证物联网、大数据和人工智能等各项智能装备技术的信息集成。LoRa物联网技术也将凭借其安全、超低功耗、远距离、低成本、易部署等核心竞争优势，在各个领域特别是非可视工业级数据采集方面，得到更加广泛的发展与应用。参考文献[1]陈卓逸.LoRa在物联网中应用浅析[J].山东工业技术,2018(3):2.[2]朱庆华,景妮琴,常莹.面向LoRa的物联网平台研究[J].电脑知识与技术：学术版,2018,14(1):3.[3]蒋武洲,周海东,刘福,等.物联网LoRa技术的应用与发展[J].电视技术,2018,042(008):100-103.[4]檀蓉.LoR