1.1 物联网概述及重点发展领域
物联网是多学科高度交叉的、知识高度集成的前沿热点研究领域。长距离无线通信技术涉及纳米与微电子技术、新型微型传感器技术、微机电系统技术、片上系统技术、移动互联网技术、微功耗嵌入式技术、云计算、大数据、人工智能等多个领域，它融合通信技术、计算机技术和自动控制技术，共同构成物联网的技术基础。通过无线传感器网络的部署和采集，可以扩展人们获取信息的能力，将客观世界的物理信息同传输网络连接在一起，改变人类自古以来仅仅依靠自身的感觉等来感知信息的现状，极大地提高了人类获取数据和信息的准确性、灵敏度。通过网络技术对获取的信息进行汇总与运用，通过云计算、大数据、人工智能等对数据进行分析，最终为人们提供服务。
物联网在众多领域都拥有着广泛的应用，由于物联网的技术分散性和特殊性，使得物联网无处不在，例如智慧城市（见图1.1）。
图1.1 智慧城市
本节主要讲述物联网、长距离无线通信技术概念，以及物联网长距离无线通信技术主流架构，同时介绍各种主流的无线传感器网络、相关学习路线、开发平台等。
1.1.1 物联网概述
物联网（Internet of Things,IoT）的概念最早于1999年由美国麻省理工学院首次提出，2009年年初，IBM提出了“智慧地球”概念，使得物联网成为时下热门话题。2009年8月，我国启动“感知中国”建设，随后物联网在我国进一步升温，得到了政府、科研院校、电信运营商以及设备提供商等的高度重视。
物联网是指利用各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、无线传感器、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等，对现有物体信息进行感知、采集，通过网络支撑下的可靠传输技术，将各种物体的信息汇入互联网，并进行基于海量信息资源进行智能决策、安全保障及管理技术与服务的全球公共的信息综合服务平台。物联网如图1.2所示。
图1.2 物联网
物联网有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体，并在物体之间进行信息交换和通信。因此，物联网是指运用传感器、射频识别（RFID）、智能嵌入式等技术，使信息传感设备感知任何需要的信息，按照约定的协议，通过可能的网络（如基于Wi-Fi等无线局域网、3G、4G）接入方式，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换，在进行物与物、物与人泛在连接的基础上，实现对物体的智能识别、定位、跟踪、控制和管理。物联网分为感知层、网络层、平台层和应用层。
以控制和采集设备为主的设备或网络，统称为感知层；以数据汇总和将数据通过网络上传至服务器的设备或网络，统称为网络层；服务器在系统中虽然没有展现，但在系统中承担着重要的工作，服务器主要承担数据管理和数据服务，这一层统称为平台层；最终接入网络的方式就是使用移动终端，移动终端完成人对整个物联网的接入，这一层称为应用层。传统的物联网也是由这四层构成的，物联网架构如图1.3所示。
图1.3 物联网的架构
1.1.2 物联网重点发展领域
《物联网“十二五”发展规划》明确提出了物联网的九大重点发展领域（见图1.4），分别为智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能环保、智能安防、智能医疗、智能电网和智能家居，物联网已经深入社会生活的方方面面。
图1.4 物联网的九大重点发展领域
（1）智能工业：信息技术、网络技术和智能技术应用于工业领域，给工业注入“智慧”的综合技术。它突出了采用计算机技术模拟人在制造过程中和产品使用过程中的智力活动，以进行分析、推理、判断、构思和决策，从而去扩大延伸和部分替代人类专家的脑力劳动，实现知识密集型生产和决策自动化。
（2）智能农业：在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式，即农业先进设施与露地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。它集科研、生产、加工、销售于一体，实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产；它集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科，以现代化农业设施为依托，科技含量高，产品附加值高，土地产出率高和劳动生产率高，是我国农业新技术革命的跨世纪工程。
（3）智能物流：利用集成智能化技术，使物流系统能模仿人的智能，具有思维、感知、学习、推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。智能物流能根据自身的实际水平和客户需求对智能物流信息化进行定位，是国际未来物流信息化发展的方向。
（4）智能交通：是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。
（5）智能电网：电网的智能化，也被称为电网2.0，建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。
（6）智能环保：在原有“数字环保”的基础上，借助物联网技术，把感应器和装备嵌入到各种环境监控对象（物体）中，通过超级计算机和云计算将环保领域物联网整合起来，实现人类社会与环境业务系统的整合，以更加精细和动态的方式实现环境管理和决策的“智慧”，是“数字环保”概念的延伸和拓展，是信息技术进步的必然趋势。
（7）智能安防：通过相关内容和服务的信息化、图像的传输和存储、数据的存储和处理等，实现企业或住宅、社会治安、基础设施及重要目标的智能化安全防范。
（8）智能医疗：通过打造健康档案区域医疗信息平台，利用最先进的物联网技术，实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动，逐步达到信息化。在不久的将来，医疗行业将融入更多人工智能、传感技术等高科技，使医疗服务走向真正意义的智能化，推动医疗事业的繁荣发展。在中国新医改的大背景下，智能医疗正在走进寻常百姓的生活。
（9）智能家居：以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音/视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。