物聯網的關鍵技術與發展

河海大學計算機及信息學院 韓 娜 譚 晶

物聯網的關鍵技術與發展

河海大學計算機及信息學院 韓 娜 譚 晶

一、物聯網的本質

物聯網是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器等信息傳感設備，按照約定的協議，把任何物體連接到互聯網，進行信息的交換和通信，從而實現對物體的智能化識別、控制和管理的系統。

從物聯網本質來看，物聯網是現代信息網絡技術發展到一定階段后的產物，是一種聚合性應用與技術的提升，它將各種感知技術、現代網絡技術和人工智能與自動化技術聚合與集成，實現人與物的“智慧”對話，創造出一個“智慧”的世界。物聯網技術的發展被稱為信息產業第三次革命性的創新。物聯網的本質主要體現在3個方面。

1. 互聯網。即對需要聯網的“物”一定可以實現互聯互通的互聯網絡。

2. 能夠識別與通信，即接入物聯網的“物”必須具備自動識別與物物通信（M2M）的功能。

3. 智能化，即網絡系統要具有自我反饋、自動化與智能控制的功能。

二、物聯網技術架構和應用模式

從技術架構來看，物聯網可分為感知層、網絡層和應用層。

1. 感知層。感知層由各種傳感器及傳感器網關構成，包括溫度傳感器、濕度傳感器、二氧化碳濃度傳感器、RFID 標簽、二維碼標簽和攝像頭、讀寫器、GPS等感知終端。感知層與人的眼耳鼻喉器官和皮膚等神經末梢的作用相當，是物聯網識別物體、采集信息的來源。

2. 網絡層。網絡層由各種私有網絡、互聯網、有線和無線通信網、網絡管理系統和云計算平臺等組成，相當于人的神經中樞和大腦，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。

3. 應用層。應用層是物聯網和用戶（包括人、組織和其他系統）的接口，它與行業需求結合，實現物聯網的智能應用。物聯網的行業特性主要體現在其應用領域內，目前綠色農業、公共安全、工業監控、環境監測、城市管理、智能交通、遠程醫療和智能家居等各個行業均有物聯網應用的嘗試，物聯網已經成功地應用到了各個行業。

三、物聯網關鍵技術及特點

1. RFID技術。作為物聯網發展的排頭兵，射頻識別技術（Radio Frequency Identif cation，簡稱 RFID）已成為市場的焦點技術。RFID是20世紀90年代興起的一種比較先進的非接觸式自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，其識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。RFID無線系統由1個詢問器（或閱讀器）和很多應答器（或標簽）構成，主要用于控制、檢測和跟蹤物體。RFID技術不僅可識別高速運動物體，還可同時識別多個標簽，操作起來快捷方便。以簡單RFID系統為基礎，根據已有的計算機網絡技術、數據庫技術及中間件技術等，構建一個由大量聯網的閱讀器和無數移動的標簽組成的物聯網，已成為RFID技術的發展趨勢。

2. RFID技術的特點。在物聯網的構想中，RFID標簽中存儲著大量規范和具有互用性的信息，通過無線數據通信網絡把它們自動采集到中央信息系統，實現物品(商品)的識別，進而通過開放性的計算機網絡實現信息的交換和共享，以及對物品的透明管理。

四、中國物聯網的發展

1. 我國實施物聯網的優勢。物聯網能夠在中國迅速崛起，得益于我國在物聯網方面的幾大優勢：第一，我國早在1999年就開始了物聯網核心傳感網技術的研究，研發水平一直處于世界前列；第二，我國作為世界傳感網領域標準主導國之一，擁有較高的專利量；第三，我國是目前能夠實現物聯網完整產業鏈的國家之一；第四，我國無線通信網絡和寬帶覆蓋率較高，為物聯網的發展提供了堅實的基礎設施支持；第五，我國已經成為世界第三大經濟體，擁有雄厚的經濟實力來支持物聯網的發展。

2. 物聯網中云計算的應用。目前，我國的無線通信網絡已經覆蓋了城鄉各地，無線網絡是實現物聯網必不可少的基礎設施，安置在動物、植物、機器和物品上的電子介質產生的數字信號可隨時隨地通過無處不在的無線網絡傳送出去。“云計算”技術的運用使數以億計的各類物品的實時動態管理成為可能。掌握物聯網的世界話語權，不僅僅體現在技術領先上，更在于我國是世界上少數能實現產業化的國家之一。這使我國在信息技術領域迎頭趕上甚至占領產業價值鏈的高端將等成為可能。

五、物聯網面臨的安全問題

1. 個人隱私權問題。在物聯網中，傳感網的建設要求RFID標簽預先被嵌入任何與人息息相關的物品中。然而，人們在觀念上似乎還不能完全接受自己周圍的生活物品甚至包括自己都時刻處于一種被監控的狀態，這勢必會導致個人的隱私權受到侵犯。因此，如何確保標簽物的擁有者個人隱私不受侵犯，便成為射頻識別技術以至物聯網推廣的關鍵問題。

2. 多方合作，解決問題。物聯網是建立在互聯網基礎之上的，因此互聯網所能遇到的信息安全問題在物聯網中也會存在，只是在表現形式與危害程度上有些區別。而且，物聯網上傳輸的是大量涉及企業經營的物流、生產、銷售、金融的數據，一旦政府在些領域與國外進行合作，如何確保企業商業信息和國家機密等信息不會泄露將是至關重要的問題。所以說在這一點上，物聯網的發展不僅僅是一個技術問題，同時還是涉及政治法律和國家安全的問題。我們必須要在研究物聯網應用的同時，從道德、技術保障與法制環境完善這3個角度出發，為物聯網的健康發展創造一個良好的環境。

六、結論

物聯網技術經歷了從概念到技術、從技術到產業的轉變，今后這些技術還將不斷完善和推陳出新，進而推廣到各行各業的應用中，因此物聯網技術在中國將會有更大的發展空間。筆者相信，隨著物聯網技術的快速發展，在不久的將來，由物聯網帶來的“智慧生活”必將惠及我們每個人的身邊。