物聯(lián)網(wǎng)淺析及發(fā)展概述

武建峰?劉秀艷

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱叫“The Internet of things”。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物體與物體之間，進(jìn)行信息交換和通信。隨著物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)的深入發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的安全問(wèn)題也成為熱點(diǎn)。本論文對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的概念、關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵字：物聯(lián)網(wǎng) 發(fā)展 概述

1 物聯(lián)網(wǎng)淺析

1.1 物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）指的是將無(wú)處不在（Ubiquitous）的末端（Devices）和設(shè)施（Facilities），包括具備“內(nèi)在智”的傳感器、移動(dòng)終端、工業(yè)系統(tǒng)、樓控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等、和“外在使能”（Enabled）的，如貼上RFID的各種資產(chǎn)（Assets）、攜帶無(wú)線終端的個(gè)人與車輛等等“智能化物件或動(dòng)物”或“智能塵埃”（Mote），通過(guò)各種無(wú)線和/或有線的長(zhǎng)距離和/或短距離通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通（M2M）、應(yīng)用大集成（Grand Integration）、以及基于云計(jì)算的SaaS營(yíng)運(yùn)等模式，在內(nèi)網(wǎng)（Intranet）、專網(wǎng)（Extranet）、和/或互聯(lián)網(wǎng)（Internet）環(huán)境下，采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C(jī)制，提供安全可控乃至個(gè)性化的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、定位追溯、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、安全防范、遠(yuǎn)程維保、在線升級(jí)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面（集中展示的Cockpit Dashboard）等管理和服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)“萬(wàn)物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)保”的管、控、營(yíng)一體化。這幾年推行的智能家居其實(shí)就是把家中的電器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制起來(lái)。可以想見(jiàn)，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到一定階段，家中的電器可以和外網(wǎng)連接起來(lái)，通過(guò)傳感器傳達(dá)電器的信號(hào)。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)在國(guó)際上又稱為傳感網(wǎng)，據(jù)悉，這是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。南京郵電大學(xué)校長(zhǎng)、博士生導(dǎo)師楊震教授說(shuō)，世界上的萬(wàn)事萬(wàn)物，小到手表、鑰匙，大到汽車、樓房，只要嵌入一個(gè)微型感應(yīng)芯片，把它變得智能化，這個(gè)物體就可以自動(dòng)開(kāi)口說(shuō)話。再借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人們就可以和物體“對(duì)話”，物體和物體之間也能“交流”，這就是物聯(lián)網(wǎng)。如果物聯(lián)網(wǎng)再搭上互聯(lián)網(wǎng)這個(gè)橋梁，在世界任何一個(gè)地方我們都可以即時(shí)獲取萬(wàn)事萬(wàn)物的信息。可以這么說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)加上互聯(lián)網(wǎng)等于智慧地球。

物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，可運(yùn)用于城市公共安全、工業(yè)安全生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)控、智能交通、智能家居、公共衛(wèi)生、健康監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域，讓人們享受到更加安全輕松的生活。具體來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)安裝信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等，將所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識(shí)別和管理。電視、洗衣機(jī)、空調(diào)甚至自行車、門(mén)鎖和血壓計(jì)上都能使用。專家預(yù)測(cè)10年內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)就可能大規(guī)模普及，將廣泛運(yùn)用于智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測(cè)、老人護(hù)理、個(gè)人健康等多個(gè)領(lǐng)域，一個(gè)上萬(wàn)億元規(guī)模的高科技市場(chǎng)就此誕生。

2 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)

2.1 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)的基本體系結(jié)構(gòu)主要由以下三層構(gòu)成：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。體系結(jié)構(gòu)如圖1所示：

（1）感知層。感知層主要用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和事物的感知，由各種具有感知能力的設(shè)備和傳感器網(wǎng)關(guān)組成，本層包括攝像頭、射頻識(shí)別標(biāo)簽、傳感器、全球定位系統(tǒng)等終端設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)中關(guān)于物體的識(shí)別和信息的采集就來(lái)源于本層，用來(lái)解決如何采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)的問(wèn)題。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層主要用來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)和信息的運(yùn)營(yíng)，由各種通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)相互融合而成，本層包括對(duì)傳感器的管理、對(duì)海量信息的分類、匯聚和處理，需要完成把感知到的信息順利、安全可靠地傳送出去。

（3）應(yīng)用層。應(yīng)用層主要是為了將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)相結(jié)合，由應(yīng)用支撐平臺(tái)子層和應(yīng)用服務(wù)子層組成，是實(shí)現(xiàn)廣泛智能化應(yīng)用的解決方案集。其中，應(yīng)用服務(wù)子層包含多種行業(yè)，例如智能交通、智能電力、智能醫(yī)療、智能居家等行業(yè)。

綜上所述，“全面感知、可靠傳送和智能處理”是物聯(lián)網(wǎng)必須具備的三個(gè)重要特征，使各層之間能夠協(xié)同工作是未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)研究的一個(gè)重要方向，從而能夠明顯提高物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的智能化水平。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上的擴(kuò)展和延伸，材料、器件、軟件、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)各方面的創(chuàng)新都會(huì)影響物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)主的關(guān)鍵技術(shù)包括：射頻識(shí)別技術(shù)、無(wú)線傳感技術(shù)、智能技術(shù)和納米技術(shù)。

（1）無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)要實(shí)現(xiàn)感知層對(duì)事物的感知及識(shí)別，必然離不開(kāi)射頻識(shí)別技術(shù)。無(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）是一種無(wú)需人工操作，利用無(wú)線射頻信號(hào)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)信息的技術(shù)。RFID技術(shù)是一項(xiàng)非接觸式的，并且可在各種惡劣環(huán)境中工作的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID技術(shù)可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽、識(shí)別精度高、抗干擾強(qiáng)、識(shí)別速度快，與互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)相結(jié)合，就可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的信息共享。

（2）無(wú)線傳感技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，傳感器技術(shù)已開(kāi)始得到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。將一系列空間分散的傳感器單元組織起來(lái)構(gòu)成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN）可連接物理世界和數(shù)字世界。WSN 通過(guò)各節(jié)點(diǎn)相互感知，將各自采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸匯總，并根據(jù)這些信息處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的監(jiān)測(cè)信息。當(dāng)前，作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)的傳感器節(jié)點(diǎn)定位已成為研究的熱點(diǎn)。

（3）智能技術(shù)和納米技術(shù)

智能技術(shù)，是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是指通過(guò)智能系統(tǒng)在物體中的植入，使物體具備智能性，能夠被動(dòng)或主動(dòng)的實(shí)現(xiàn)與用戶的有效溝通，達(dá)到預(yù)期目的。納米技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于使得物聯(lián)網(wǎng)中體積越來(lái)越小的物體能夠進(jìn)行交互和連接。在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程中，智能技術(shù)與納米技術(shù)的應(yīng)用使更多微小物體的嵌入更加智能，極大地增強(qiáng)了物聯(lián)網(wǎng)的威力。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展中存在的問(wèn)題

物聯(lián)網(wǎng)存在著巨大的應(yīng)用前景和商機(jī)，但物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在仍處于起步階段，在標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)體系等方面還需進(jìn)一步的完善。

（1）核心技術(shù)的提高

目前尚處于物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)和規(guī)模化應(yīng)用的初始階段，當(dāng)務(wù)之急是突破核心技術(shù)，搶占制高點(diǎn)。除了射頻識(shí)別、海量數(shù)據(jù)處理以及非IP數(shù)據(jù)交換技術(shù)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)、自治區(qū)域動(dòng)態(tài)管理等技術(shù)也需要進(jìn)一步的發(fā)展與突破。

（2）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定

當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展仍不夠成熟，在感知、傳輸、應(yīng)用各層涉及的技術(shù)很多，需要確立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范指導(dǎo)。所以，制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化體系、研發(fā)和應(yīng)用項(xiàng)目規(guī)范乃是發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的當(dāng)務(wù)之急。

（3）隱私信息的保護(hù)

在物聯(lián)網(wǎng)的射頻識(shí)別系統(tǒng)中，電子標(biāo)簽可以被嵌入任何目標(biāo)物品中，這樣標(biāo)簽的安全性和隱私性就受到了極大地限制。因此，信息和用戶隱私的保護(hù)是物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展過(guò)程中需要解決的重大問(wèn)題。

（4）IP地址的擴(kuò)充

物聯(lián)網(wǎng)中每個(gè)物品都要有自己的地址，這樣就必須解決尋址問(wèn)題。但是目前IPv4 地址資源有限不，這都只有靠IPv6技術(shù)來(lái)解決。但由 IPv4 向IPv6 轉(zhuǎn)型以及妥善處理與IPv4的兼容性問(wèn)題，又是一個(gè)難題。

4 結(jié)束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)空間廣闊，存在著巨大的應(yīng)用前景，因此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。然而當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)存在規(guī)模小較小、開(kāi)發(fā)模式孤立等問(wèn)題，同時(shí)在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中也面臨著核心技術(shù)不高、缺乏標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范等挑戰(zhàn)，這就對(duì)物聯(lián)網(wǎng)今后的研究提出了明確的要求：需要加大對(duì)基礎(chǔ)平臺(tái)及關(guān)鍵技術(shù)的投入，建立規(guī)范的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)以需求來(lái)驅(qū)動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。因此，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用的研究在在理論和實(shí)際應(yīng)用中都有很大的意義。

作者簡(jiǎn)介

武建峰（1980-），男，河北省邯鄲市，工程師，大學(xué)本科，研究方向：檢測(cè)技術(shù)。