物聯網與物聯網技術

范有福

（福建林業職業技術學院，福建 南平 353000）

1 物聯網概念的發展

（1）1995年，比爾·蓋茨在其《未來之路》中提出了“物-物”相聯的概念，這是最早對物聯網設想的雛形。1999年，美國的Auto-ID在研究射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）時，首先提出了物聯網的概念：把所有物品通過射頻識別技術等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。2005年，國際電信聯盟（ITU）則描述了物聯網時代的情景：世界上所有的物體，都可以通過互聯網、射頻識別技術、傳感技術、納米技術、智能嵌入技術等主動進行信息交換。

自2009年8月溫家寶總理提出“感知中國”以來,物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一，寫入“政府工作報告”，物聯網在中國受到了全社會極大的關注，其受關注程度是在美國、歐盟、以及其他各國不可比擬的。

由此，物聯網的概念與其說是一個外來概念，不如說它已經是一個“中國制造”的概念，他的覆蓋范圍與時俱進，已經超越了1999年Ashton教授和2005年ITU報告所指的范圍，物聯網已被貼上“中國式”標簽。

（2）“中國式”物聯網定義。最簡潔明了的定義：物聯網(Internet of Things)是一個基于互聯網、傳統電信網等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現互聯互通的網絡。它具有普通對象設備化、自治終端互聯化和普適服務智能化3個重要特征。

（3）其它的定義：物聯網指的是將無處不在（Ubiquitous）的末端設備（Devices）和設施（Facilities），包括具備“內在智能”的傳感器、移動終端、工業系統、樓控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等、和“外在使能”(Enabled)的，如貼上RFID的各種資產（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），通過各種無線或有線的長距離或短距離通訊網絡實現互聯互通（M2M)、應用大集成（Grand Integration)、以及基于云計算的SaaS營運等模式，在內網（Intranet）、專網（Extranet）、或互聯網（Internet）環境下，采用適當的信息安全保障機制，提供安全可控乃至個性化的實時在線監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、統計報表、決策支持、領導桌面（集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服務功能，實現對“萬物”的“高效、節能、安全、環保”的“管、控、營”一體化。

最簡潔的物聯網定義是指：把所有物品通過信息傳感設備與互聯網連接起來，以實現智能化識別和管理。

綜上，由于物聯網概念出現不久，其內涵還在不斷發展、完善。目前，對于"物聯網"這一概念的準確定義尚未形成比較權威的表述。

2 物聯網的主要類型

如前述，物聯網尚處在一個萌芽、發展期，因此，物聯網尚處于萌芽時期，還談不上分類，但可以借助計算機網絡劃分為專用網和公用網的分類方法，按照接入方式、應用類型等進行簡單分類，以便于建設、發展和應用。

按照物聯網的用戶范圍不同，可將其分為公用物聯網和專用物聯網。公用物聯網是指為滿足大眾生活和信息需求提供物聯網服務的網絡；專用物聯網是指滿足企業、團體或個人特色應用，有針對性地提供專業性業務應用的物聯網。專用物聯網可以利用公用網絡（如計算機互聯網）、專網（局域網、企業網絡或公用網中的專享資源）等進行數據傳輸。也可以按照網絡的隸屬關系及管理權限等因素劃分。

按照接入網絡的復雜程度，物聯網可分為簡單接入和多跳接入網絡。簡單接入是指在感知設施獲取信息后直接通過有線或無線方式將數據直接發送至承載網絡。多跳接入是指利用傳感網（WSN）技術，將具有無線通信與計算能力的微小傳感器節點通過自組織方式，根據環境的變化，自主地完成網絡自適應組織和數據的傳送。

若按照應用類型進行劃分，有數據采集應用、自動化控制應用、日常便利性應用以及定位類應用等物聯網。

3 物聯網技術

物聯網技術是一種網絡技術，物聯網技術的核心和基礎仍然是“互聯網技術”，是在互聯網技術基礎上的延伸和擴展的一種網絡技術；其用戶端延伸和擴展到了任何物品和物品之間，進行信息交換和通訊。因此，物聯網技術的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，將任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術。因此，可以將節點感知技術、網絡通信技術（主要為傳感網技術和通信技術）、數據融合與智能技術、云計算等稱為實現物聯網技術的關鍵技術。

（1）節點感知技術。節點感知技術是實現物聯網的基礎。它包括用于對物質世界進行感知識別的電子標簽、新型傳感器、智能化傳感網節點技術等。

（2）節點組網及通信網絡技術。根據對物聯網所賦予的含義，其工作范圍可以分成兩大塊：一塊是體積小、能量低、存儲容量小、運算能力弱的智能小物體的互聯，即傳感網；另一塊是沒有約束機制的智能終端互聯，如智能家電、視頻監控等。目前，對于智能小物體網絡層的通信技術有兩項：一是基于ZigBee聯盟開發的ZigBee協議，實現傳感器節點或者其他智能物體的互聯；另一項技術是IPSO聯盟倡導的通過IP實現傳感網節點或者其他智能物體的互聯。在物聯網的機器到機器、人到機器和機器到人的數據傳輸中，有多種組網及其通信網絡技術可供選擇，目前主要有有線（如DSL、PON等）、無線包括CDMA、通用分組無線業務（General Packet Radio Service，GPRS）、IEEE 802.11a/b/g WLAN 等通信技術，這些技術均已相對成熟。在物聯網的實現中，格外重要的是傳感網技術。

（3）數據融合與智能技術。由于物聯網應用是由大量傳感網節點構成的，在信息感知的過程中，采用各個節點單獨傳輸數據到匯聚節點的方法是不可行的，需要采用數據融合與智能技術進行處理。因為網絡中存有大量冗余數據，會浪費通信帶寬和能量資源。此外，還會降低數據的采集效率和及時性。

（4）云計算。隨著互聯網時代信息與數據的快速增長，有大規模、海量的數據需要處理。為了節省成本和實現系統的可擴展性，云計算（Cloud Computing）的概念應運而生。

4 物聯網的應用領域

物聯網是通信網絡的應用延伸和拓展，是信息網絡上的一種增值應用。感知、傳輸、應用三個環節構成物聯網產業的關鍵要素：感知（識別）是基礎和前提；傳輸是平臺和支撐；應用則是目的，是物聯網的標志和體現。物聯網的應用及潛在領域非常廣闊，從日常的家庭個人應用，到工業自動化應用，以至軍事反恐、城建交通。當物聯網與互聯網、移動通信網相連時，可隨時隨地全方位"感知"對方，人們的生活方式將從"感覺"跨入"感知"，從"感知"到"控制"。目前，物聯網已經在智能交通、智能安防、智能物流、公共安全等領域初步得到實際應用。比較典型的應用包括水電行業無線遠程自動抄表系統、數字城市系統、智能交通系統、危險源和家居監控系統、產品質量監管系統等。

5 物聯網與物聯網技術的發展瓶頸

目前物聯網技術的發展如火如荼，但其發展也受到諸多的制約。

（1）標準不一。由于處在發展、探索階段，物聯網技術的研究、應用等不同領域專家從各自的角度提出了不同的物聯網技術標準，甚至同一層面也各自提出了自己對物聯網的理解。導致標準不一，研究與應用，研究與研究、應用與應用各方關系松散，形成不了合力，影響了物聯網發展的有效協同。

（2）安全技術。物聯網的安全和互聯網的安全問題一樣，永遠都會是一個被廣泛關注的話題。由于物聯網連接和處理的對象主要是機器或物以及相關的數據，其“所有權”特性導致物聯網信息安全要求比以處理“文本”為主的互聯網要高，對“隱私權”(Privacy)保護的要求也更高。

（3）成本因素。RFID標簽作為目前物聯網的重要組成，其成本每個為10～20美分折合人民幣在0.5元以上。這樣的價格對于汽車、冰箱、電視、手機等商品可能不值一提，但對于燈泡、牙膏等低價商品來說，則顯得高不可攀。

（4）溯源困局。由于感知技術尚不成熟，物聯網應用中，溯源過程不僅成本高，而且許多溯源幾乎無法實現。如一袋花生，經過加工后，成為一桶花生油，花生油再加工成其他許多食品，這一過程中溯源的轉換與銜接無論是技術上，還是成本上，都是對物聯網研發與應用人員的極大挑戰。

6 結語

物聯網技術是新興的戰略產業技術，其應用前景廣闊，是國家戰略級的技術。但由于其處在發展階段，尚有許多不完善之處，需要研發和應用人員做許多工作。