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)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。隨著物聯(lián)網(wǎng)在中國的深入發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的安全問題也成為熱點。本論文對物聯(lián)網(wǎng)的概念、關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢進行了分析。

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）、攜帶無線終端的個人與車輛等等“智能化物件或動物”或“智能塵埃”（Mote），通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)互通（M2M）、應(yīng)用大集成（Grand Integration）、以及基于云計算的SaaS營運等模式，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?shù)男畔踩Ｕ蠙C制，提供安全可控乃至個性化的實時在線監(jiān)測、定位追溯、報警聯(lián)動、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、統(tǒng)計報表、決策支持、領(lǐng)導桌面（集中展示的Cockpit Dashboard）等管理和服務(wù)功能，實現(xiàn)對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡墓堋⒖?、營一體化。這幾年推行的智能家居其實就是把家中的電器通過網(wǎng)絡(luò)控制起來。可以想見，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，通過傳感器傳達電器的信號。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)在國際上又稱為傳感網(wǎng)，據(jù)悉，這是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。南京郵電大學校長、博士生導師楊震教授說，世界上的萬事萬物，小到手表、鑰匙，大到汽車、樓房，只要嵌入一個微型感應(yīng)芯片，把它變得智能化，這個物體就可以自動開口說話。再借助無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人們就可以和物體“對話”，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)這個橋梁，在世界任何一個地方我們都可以即時獲取萬事萬物的信息?？梢赃@么說，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)測等多個領(lǐng)域，讓人們享受到更加安全輕松的生活。具體來說，就是通過安裝信息傳感設(shè)備，如射頻識別（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，方便識別和管理。電視、洗衣機、空調(diào)甚至自行車、門鎖和血壓計上都能使用。專家預(yù)測10年內(nèi)，物聯(lián)網(wǎng)就可能大規(guī)模普及，將廣泛運用于智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護理、個人健康等多個領(lǐng)域，一個上萬億元規(guī)模的高科技市場就此誕生。

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。感知層主要用來進行數(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、射頻識別標簽、傳感器、全球定位系統(tǒng)等終端設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)中關(guān)于物體的識別和信息的采集就來源于本層，用來解決如何采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)的問題。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層主要用來進行網(wǎng)絡(luò)的運營和信息的運營，由各種通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)相互融合而成，本層包括對傳感器的管理、對海量信息的分類、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)用支撐平臺子層和應(yīng)用服務(wù)子層組成，是實現(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)必須具備的三個重要特征，使各層之間能夠協(xié)同工作是未來物聯(lián)網(wǎng)研究的一個重要方向，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：射頻識別技術(shù)、無線傳感技術(shù)、智能技術(shù)和納米技術(shù)。

（1）無線射頻識別技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)要實現(xiàn)感知層對事物的感知及識別，必然離不開射頻識別技術(shù)。無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）是一種無需人工操作，利用無線射頻信號識別目標對象并獲取相關(guān)信息的技術(shù)。RFID技術(shù)是一項非接觸式的，并且可在各種惡劣環(huán)境中工作的一種自動識別技術(shù)。RFID技術(shù)可同時識別多個標簽、識別精度高、抗干擾強、識別速度快，與互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)相結(jié)合，就可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的信息共享。

（2）無線傳感技術(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構(gòu)成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，WSN）可連接物理世界和數(shù)字世界。WSN 通過各節(jié)點相互感知，將各自采集的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)進行傳輸匯總，并根據(jù)這些信息處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的監(jiān)測信息。當前，作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)的傳感器節(jié)點定位已成為研究的熱點。

（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，是指通過智能系統(tǒng)在物體中的植入，使物體具備智能性，能夠被動或主動的實現(xiàn)與用戶的有效溝通，達到預(yù)期目的。納米技術(shù)的優(yōu)勢在于使得物聯(lián)網(wǎng)中體積越來越小的物體能夠進行交互和連接。在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程中，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)展中存在的問題

物聯(lián)網(wǎng)存在著巨大的應(yīng)用前景和商機，但物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在仍處于起步階段，在標準、技術(shù)體系等方面還需進一步的完善。

（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)?；瘧?yīng)用的初始階段，當務(wù)之急是突破核心技術(shù)，搶占制高點。除了射頻識別、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)域動態(tài)管理等技術(shù)也需要進一步的發(fā)展與突破。

（2）標準規(guī)范的制定

當前，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)一標準來規(guī)范指導。所以，制定相關(guān)的標準化體系、研發(fā)和應(yīng)用項目規(guī)范乃是發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的當務(wù)之急。

（3）隱私信息的保護

在物聯(lián)網(wǎng)的射頻識別系統(tǒng)中，電子標簽可以被嵌入任何目標物品中，這樣標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是物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展過程中需要解決的重大問題。

（4）IP地址的擴充

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

4 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)市場空間廣闊，存在著巨大的應(yīng)用前景，因此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究越來越受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。然而當前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)存在規(guī)模小較小、開發(fā)模式孤立等問題，同時在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中也面臨著核心技術(shù)不高、缺乏標準的規(guī)范等挑戰(zhàn)，這就對物聯(lián)網(wǎng)今后的研究提出了明確的要求：需要加大對基礎(chǔ)平臺及關(guān)鍵技術(shù)的投入，建立規(guī)范的物聯(lián)網(wǎng)標準，同時以需求來驅(qū)動物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。因此，對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用的研究在在理論和實際應(yīng)用中都有很大的意義。

作者簡介

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