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综述
绿色物联网:需求、发展现状和关键技术*
张兴,黄宇,王文博
(北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室无线信号处理与网络实验室(WSPN) 北京 100876)
摘要从物联网的概念提出至今,政产学研用各界大力投入物联网的研究和建设工作中。当前,物联网主要
集中在传统的技术设计和行业应用方面,作为信息技术产业的重要组成部分,其建设和发展必然受
到能源和成本问题的制约,绿色节能也是目前关注较少的一个领域。为从根本上理清物联网目前存
在的能耗问题,为建设高能效的绿色物联网提供理论依据,本文首先介绍了绿色物联网的基本概念,
对绿色物联网的发展进行了分析,然后根据物联网的发展需求,结合我国物联网的发展现状,对当前
绿色物联网各层的能耗构成进行了具体分析, 总结了产业界和学术界在绿色物联网方面的推动工
作;同时以物联网的层次关系为出发点,对绿色物联网各层的绿色节能和能效优先设计技术进行了
深入分析和梳理,然后结合物联网层次关系给出了当前研究界对绿色物联网研究的各个环节的主要
技术,最后对绿色物联网的未来发展进行了总结和展望。
关键词物联网;绿色通信;能耗;能效
通信行业发展对生态环境的压力,在大力发展物联网的同
1 前言
时,提前做好绿色物联网的相关研究工作,对我国物联网
物联网近年得到政产学研用社会各界的极大关注,美未来的健康发展具有重要的指导意义。
国权威咨询机构 Forrester 预测[1],到 2020 年,全球物物互绿色物联网,一般指节能减排,减少环境污染、资源
联的业务跟人与人通信的业务相比,将达到 30∶1,因此物浪费以及对人体和环境有危害的新一代物联网设计理念,
联网被称为下一个万亿级的通信业务。自 1999 年美国移通过对网络设备进行改造、优化并引入新技术,以达到降低
动计算和网络国际会议提出物联网的概念以来,物联网的能耗的目的,最终实现人与自然的和谐相处,实现可持续
研究已经经过了十几个年头。 2009 年 8 月 7 日,国务院总发展。
理温家宝在视察中国科学研究院嘉兴无线传感网络工程
2 物联网的绿色发展需求
中心无锡研发分中心时,提出“在传感网发展中,要早一点
谋划未来,早一点攻破核心技术”,并且明确要求尽快建立作为最大的发展中国家以及第二大能源消费国,并且
我国的传感信息中心,称为“感知中国”。在关注物联网技从目前情况来看,通信行业已经成为耗电大户,排在全国
术发展的同时注意到, 整个物联网的能耗问题日益突出, 各行业的第 12 位[2]。巨额的用电成本不仅阻碍了行业的发
绿色物联网的需求越来越迫切。为了避免以往“先发展,后展,也意味着碳排放量的大幅度升高。
治理”的错误行业误区,适应“绿色通信”的发展趋势,减小物联网作为一种全新的网络形态,除包括无线传感器
网络之外,还包括无线/有线接入网、IP 核心网以及大型计
* 国家“973”计划基金资助项目台几乎包含产业的各个领域庞大的
科学基金资助项目(,) , ICT ,
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电信科学 2012 年第 8 期
网络规模所带来的电力消耗使其成为限制 ICT