物聯(lián)網(wǎng):現(xiàn)狀.動(dòng)向.瓶頸

物聯(lián)網(wǎng)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。它對(duì)促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展、帶動(dòng)人類的進(jìn)步發(fā)揮著重要的作用，并將成為未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新增點(diǎn)。目前，國(guó)外對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)、應(yīng)用主要集中在美、歐、日、韓等少數(shù)國(guó)家。在中國(guó)，物聯(lián)網(wǎng)日益受到重視，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)被正式列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的五大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。未來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)亟待解決的關(guān)鍵問題主要有國(guó)家安全問題、標(biāo)準(zhǔn)體系問題、信息安全問題以及商業(yè)模式完善問題等。

從互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)

隨著信息通信技術(shù)(ICT)的不斷進(jìn)步，通信網(wǎng)絡(luò)作為信息通信技術(shù)的重要基礎(chǔ)，已經(jīng)從人到人的通信發(fā)展到人與物以及物與物(M2H)，并逐漸趨向于從縱向的局部物物相連過渡到橫向的跨應(yīng)用、跨地域的物聯(lián)網(wǎng)(Internetof Things，IOT)。

物聯(lián)網(wǎng)是指物品通過各種信息傳感設(shè)備如射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。其目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識(shí)別和管理。“物聯(lián)網(wǎng)”的概念是在1999年提出的。

“物聯(lián)網(wǎng)”就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)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)之上的延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。如果說(shuō)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了人與人之間的交流，那么物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)人與物體的溝通和對(duì)話，也可以實(shí)現(xiàn)物體與物體互相問的連接和交互。

2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)(WSIS)上，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，包括了所有物品的聯(lián)網(wǎng)和應(yīng)用。報(bào)告指出，無(wú)所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來(lái)臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行交換。射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將到更加廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)ITU的描述，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，通過在各種各樣的日常用品上嵌入一種短距離的移動(dòng)收發(fā)器，人類在信息與通信世界里將獲得一個(gè)新的溝通維度，從任何時(shí)間任何地點(diǎn)的人與人之間的溝通連接擴(kuò)展到人與物和物與物之間的溝通連接。

那么物聯(lián)網(wǎng)有怎樣的表現(xiàn)形態(tài)和存在形式呢?形象地說(shuō)，有了物聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)司機(jī)駕駛中出現(xiàn)誤操作時(shí)，汽車會(huì)自動(dòng)報(bào)警，公文包會(huì)提醒主人：忘帶了什么東西，衣服會(huì)告訴洗衣機(jī)其對(duì)顏色和水溫的要求，排放口會(huì)對(duì)污染物超標(biāo)發(fā)出告警等等。

具體來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、工廠排放口、大氣監(jiān)測(cè)點(diǎn)、流域斷面、水庫(kù)浮臺(tái)、生態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、大壩、供水系統(tǒng)、油氣管道等人們?nèi)粘９ぷ鳌⑸睢蕵贰W(xué)習(xí)、活動(dòng)的各種對(duì)象(物體)中，然后將它們與互聯(lián)網(wǎng)整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的融合。物聯(lián)網(wǎng)顛覆了人類之前物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施截然分開的傳統(tǒng)思維，使得政府管理、生產(chǎn)制造、社會(huì)管理以及人們的個(gè)人生活全面實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展分為信息感知、智慧物聯(lián)、智慧交互三個(gè)階段。物聯(lián)網(wǎng)的信息互聯(lián)，是以物理對(duì)象的信息建設(shè)為標(biāo)志，如標(biāo)簽信息、有效證件信息、物聯(lián)交易平臺(tái)的建設(shè)，具有靜態(tài)，非實(shí)時(shí)、非智慧的物聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)的感識(shí)是以嵌入式系統(tǒng)入網(wǎng)為標(biāo)志，如智能傳感器、智能芯片、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)普及、嵌入式系統(tǒng)各種形式的網(wǎng)絡(luò)接入等，具有動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、智慧的物聯(lián)。

物聯(lián)網(wǎng)的管控階段以物、聯(lián)、網(wǎng)、智、管、控全過程整合為標(biāo)志，以云計(jì)算(CloudComputing)服務(wù)為起點(diǎn)，是物聯(lián)網(wǎng)的完善階段，有控制行為、有實(shí)時(shí)需求、無(wú)限時(shí)空、無(wú)限網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)人、物、網(wǎng)的混合交互，為云計(jì)算服務(wù)提供全方位的物質(zhì)基礎(chǔ)。

云計(jì)算概念是由Google提出的，這是一個(gè)美麗的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式。狹義云計(jì)算是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源；廣義云計(jì)算是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是任意其他的服務(wù)，它具有超大規(guī)模、虛擬化、可靠安全等獨(dú)特功效。云計(jì)算(Cloud Computing)是網(wǎng)格計(jì)算(Grid Computing)、分布式計(jì)算(DistributedComputing)、并行計(jì)算(ParallelComputing)、效用計(jì)算(UtilityComputing)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)(NetworkStorage Technologies)、虛擬化(Vi rtualization)、負(fù)載均衡(Load Balance)等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。它旨在通過網(wǎng)絡(luò)把多個(gè)成本相對(duì)較低的計(jì)算實(shí)體整合成一個(gè)具有強(qiáng)大計(jì)算能力的完美系統(tǒng)，并借助SaaS、PaaS、laaS、MSP等先進(jìn)的商業(yè)模式把這強(qiáng)大的計(jì)算能力分布到終端用戶手中。云計(jì)算的一個(gè)核心理念就是通過不斷提高“云”的處理能力，進(jìn)而減少用戶終端的處理負(fù)擔(dān)，最終使用戶終端簡(jiǎn)化成一個(gè)單純的輸入輸出設(shè)備，并能按需享受“云”的強(qiáng)大計(jì)算處理能力。

物聯(lián)網(wǎng)不是另起爐灶的新網(wǎng)，擁有悠久歷史的互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)最重要的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。雖然要有芯片技術(shù)、微型傳感技術(shù)、智能技術(shù)、納米技術(shù)作為其發(fā)展的前提，但沒有互聯(lián)網(wǎng)便沒有物聯(lián)網(wǎng)是千真萬(wàn)確的。由計(jì)算機(jī)網(wǎng)、通信網(wǎng)、信息網(wǎng)、到數(shù)字化虛擬世界的通用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)和CAN總線、現(xiàn)場(chǎng)總線、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)等組成的各種總線的嵌入式系統(tǒng)局域網(wǎng)以及各種類型的物聯(lián)單體相互融合，共同構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)源頭。因而沿著“網(wǎng)而下、網(wǎng)而上”的思路研究其體系結(jié)構(gòu)是可行的，是說(shuō)得清楚的，也是合理科學(xué)的；這樣的思路是綱舉目張的思路，也是創(chuàng)新的思路。

“網(wǎng)而下、網(wǎng)而上”所說(shuō)的“網(wǎng)”是互聯(lián)網(wǎng)。在物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中，互聯(lián)網(wǎng)處于“中軸”的位置，當(dāng)然，以這種“中軸”分界的上下兩部分并不幾何對(duì)稱，也不內(nèi)容對(duì)稱，而是邏輯分界，或者說(shuō)是邏輯的、抽象的對(duì)稱。“網(wǎng)而下”部分涉及單元結(jié)構(gòu)，或者說(shuō)單元體，“網(wǎng)而上”部分涉及解析定向、鏈接綁定、內(nèi)容提供等導(dǎo)航管控功能，簡(jiǎn)稱為導(dǎo)控部分；把前者比喻成“經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)”、把后者比喻成“上層建筑”是形象恰當(dāng)?shù)摹＿@樣，三層模式便構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的總框架，這里的“分界線”便是互聯(lián)網(wǎng)，稱之為“馱載網(wǎng)”。

當(dāng)然，物聯(lián)網(wǎng)又不同于互聯(lián)網(wǎng)，它是互聯(lián)網(wǎng)的高級(jí)發(fā)展。從本質(zhì)上講，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)在形式上的一種延伸，但是它絕對(duì)不是互聯(lián)網(wǎng)的翻版。互聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上是通過簡(jiǎn)單的數(shù)字代碼、人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)人與人中間的交流，構(gòu)建了一個(gè)特別的電子社會(huì)，而“物聯(lián)網(wǎng)”則是多學(xué)科高度交叉的前沿研究領(lǐng)域，綜合了傳感器、嵌入式計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)及通信、分布式信息處理等技術(shù)。

物聯(lián)網(wǎng)建立了人與物、人與人、物與物之間的信息自由交流，每一個(gè)物體都是一個(gè)信息終端，構(gòu)建了一個(gè)更為復(fù)雜的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)可以自動(dòng)地、實(shí)時(shí)地對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控并觸發(fā)相應(yīng)事件。大家知道，通過互聯(lián)網(wǎng)了解某個(gè)對(duì)象，必須由人去收集這個(gè)對(duì)象的相關(guān)信息，處理后放到網(wǎng)上才能供人們?yōu)g覽，人要在其中做很多工作，且難以了解其動(dòng)態(tài)變化。物聯(lián)網(wǎng)則不需要，它是對(duì)象(物體)自己“說(shuō)話”，通過在對(duì)象(物體)上植入各種微型感應(yīng)芯片，借助無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，與現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)相連，就可以讓其“開口”。

這樣來(lái)，人們不僅可以和對(duì)象(物體)“對(duì)話”，對(duì)象(物體)和對(duì)象(物體)之間也能“交流”。所以說(shuō)，互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的是虛擬世界網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的是物理的、真實(shí)的世界網(wǎng)絡(luò)。

通過物聯(lián)網(wǎng)，未來(lái)我們可以將世界上所有的物品都連接起來(lái)，并對(duì)遠(yuǎn)程物體加以識(shí)別與管理，從而對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生重大影響。毫無(wú)疑問，物聯(lián)網(wǎng)將成為繼計(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。物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、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)理和個(gè)人健康等多個(gè)領(lǐng)域。

根據(jù)2008年3月歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺(tái)(EPOSS)在《Internet of Tnings in 2020》報(bào)告中分析預(yù)測(cè)，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將經(jīng)歷四個(gè)階段，2010年之前RFID被廣泛應(yīng)用于物流、零售和制藥領(lǐng)域；2010～2015年物體互聯(lián)；2015～2020年物體進(jìn)入半智能化；2020年之后物體進(jìn)入全智能化。據(jù)美國(guó)權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)Forrester預(yù)測(cè)，到2020年，物物互聯(lián)業(yè)務(wù)將是現(xiàn)有人人互聯(lián)業(yè)務(wù)的30倍，成為一個(gè)極具吸引力的萬(wàn)億級(jí)信息產(chǎn)業(yè)。

在“物聯(lián)網(wǎng)”普及以后，用于動(dòng)物、植物、機(jī)器和物品的傳感器與電子標(biāo)簽及配套的接口裝置的數(shù)量將大大超過手機(jī)的數(shù)量，“物聯(lián)網(wǎng)”將會(huì)發(fā)展成為一個(gè)上萬(wàn)億元規(guī)模的高科技市場(chǎng)。物聯(lián)網(wǎng)正在引發(fā)新一輪的生活方式變革，而且已經(jīng)成為個(gè)發(fā)展迅速、規(guī)模巨大的市場(chǎng)，被視為通信產(chǎn)業(yè)的巨大藍(lán)海。