1.1　物联网的概念与内涵[1]

在计算机、微电子、通信网络、人机交互等新技术的推动下，网络逐步由主要面向人与人之间连接的特征转向泛在的人与物、物与物之间的连接及信息服务的特征。物联网正是在这一背景下快速发展起来的，但是由于其技术内涵和外延的不断演进，物联网至今仍难以形成一个统一、完整、精确的定义。在物联网技术的不同发展时期，人们对物联网的定义在不断变化。

物联网的概念是在1999年由美国麻省理工学院（MIT）研究射频识别（RFID）的Auto-ID中心的Ashton教授提出的，当时它的定义很简单：物联网是把所有物体通过射频识别等信息传感设备按照约定的协议与互联网连接起来，进行信息交换和通信，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，并支持各类信息应用（智能交通、智能家居、环境监控管理和大众医疗健康等）的一种网络。

20世纪末至21世纪初，物联网被称为传感器网络，当时国内外的相关研究机构开始了传感器网络技术的研究工作，并取得了一定的科研成果，建立了小规模试用的传感器网络。1999年，美国召开的网络技术与移动计算国际学术会议提出了“传感器网络是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”的观点。2003年，美国的《技术评论》杂志认为传感器网络技术是未来改变人们生活的十大技术之首。

维基百科（Wikipedia）给出的物联网定义：The Internet of things refers to a network of objects，such as household appliances。可将这段话直译为“物联网是用于连接类似家用电器的物体的网络”。这里包含两个重要的观点：一是物联网要以互联网为基础发展；二是物联网是实现物体与物体连接的网络。研究物联网的初期，实现物体与物体连接的主要手段是射频识别技术。现在看来，射频识别技术只是实现物体与物体连接的手段之一。射频识别技术具有以单向为主、不具备组网能力等局限性，因此，经过十几年的发展，物联网的定义与内涵已经发生了很大变化。

2005 年国际电信联盟（ITU）在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上发布了《ITU互联网报告2005：物联网》（ITU Internet Report 2005：The Internet of Things）[2]，正式论述了物联网的概念。该报告指出，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）都可以通过物联网主动进行信息交换。射频识别技术、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更广泛的应用。这份报告对物联网的普及起了巨大的推动作用。

国际电信联盟之下的电信标准局（ITU-T）在2010年1月提出了Y.2221建议，即在NGN环境下支持泛在传感器网络应用与服务的要求[3]，其将物联网称为“泛在传感器网络（Ubiquitous Sensor Network，USN）”，并给出新的定义：泛在传感器网络是构建在传统物理网络之上的一个概念性的网络，它可以通过采集、处理、分析各种传感器数据，在任何时间、任何地点向每个用户提供与其环境和状态相适应的个性化智能服务。

当前，物联网进入了跨界融合、集成创新和规模化发展的新阶段，迎来了重大的发展机遇。

物联网扩展了移动通信的服务范围，从人与人之间的通信延伸到物与物、人与物之间的智能互联，使移动通信技术渗透到更加广阔的行业和领域。第五代移动通信（5G）系统面向2020年及未来，移动医疗、车联网、智能家居、工业控制、环境监测等将会推动物联网应用呈爆发式增长，数以千亿计的设备将接入网络，拉近万物之间的距离，通过无缝融合的方式实现真正的“万物互联”，缔造规模空前的新兴产业，为移动通信带来无限生机。同时，海量的设备连接和多样化的物联网业务也会给移动通信带来新的技术挑战。

为了应对未来占地球表面大部分面积的海洋、沙漠等区域海量设备的连接和不断涌现的各类新业务及应用场景，天基物联网应运而生，它作为地面物联网的补充和延伸，具有下列优势：覆盖地域广，可实现全球覆盖，其传感器的布设几乎不受空间限制；几乎不受天气和地理条件的影响，可全天时、全天候工作；系统抗毁性强，在自然灾害、突发事件等紧急情况下依旧能够正常工作；易于向大范围运动目标（飞机、舰船等）提供无间断的网络连接等。相比于对地静止轨道（GEO）卫星，采用低轨道（LEO）卫星的天基物联网能够降低传播时延，提高消息的时效性；减小传输损耗，有助于终端的小型化；通过多颗低轨道卫星构成卫星星座，实现全球无缝覆盖（含两极），提高天基物联网的覆盖范围，解决特定地形区域内（GEO卫星视线受限的城市、峡谷、山区、丛林等区域）通信效果不佳的问题；缓解GEO卫星轨道位置和频率协调难度大的问题。因此，近年来采用LEO卫星的天基物联网得到了研究者的广泛关注。