物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)綜述

梁少剛

（寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 寶雞721000）

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)概念并不是新概念，其最早出現(xiàn)在比爾·蓋茨1995年的《未來之路》一書，而后2005年國際電信聯(lián)盟正式提出物聯(lián)網(wǎng)概念，如泛在網(wǎng)絡(luò)、M2M（Machine to Machine）等技術(shù)名稱其實都是物聯(lián)網(wǎng)的前稱。

但到底什么是“物聯(lián)網(wǎng)”呢？物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱叫“The Internet of things”，就是由許多在空間上分布的自動裝置通過無線/有線等通信網(wǎng)絡(luò)連接組成的計算機(jī)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，通過該網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息采集、分析處理和設(shè)備監(jiān)控等功能，從而達(dá)到對物品跟蹤、監(jiān)控、管理等目的。舉個例子，危險品運輸中為了保證物品在運送過程中的安全，可以利用物聯(lián)網(wǎng)實施對物品狀態(tài)的全程監(jiān)控，這時通過分布在危險品周圍的溫度、濕度、氣壓、振動等傳感器探頭和GPS定位模塊等，定期或不定期地采集危險品溫度、濕度、氣壓、振動、位置等信息，然后通過通信網(wǎng)絡(luò)將信息發(fā)送到遠(yuǎn)程的集中監(jiān)控處理系統(tǒng)，由該系統(tǒng)進(jìn)行信息處理，并根據(jù)處理結(jié)果實施相應(yīng)的控制處理。

物聯(lián)網(wǎng)有別于互聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)主要目的是構(gòu)建一個全球性的信息通信計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，而物聯(lián)網(wǎng)則主要從應(yīng)用出發(fā)，利用互聯(lián)網(wǎng)、無線通信網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行業(yè)務(wù)信息的傳送，是互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的延伸，是自動化控制、遙控遙測及信息應(yīng)用技術(shù)的綜合展現(xiàn)。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)概念與近距離通信技術(shù)、采集技術(shù)與通信網(wǎng)絡(luò)、用戶終端設(shè)備結(jié)合后，其價值才將逐步得到展現(xiàn)。

2 物聯(lián)網(wǎng)分類

物聯(lián)網(wǎng)的分類有多種，如按照接入方式、應(yīng)用類型等方式進(jìn)行分類，類似于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劃分為專用網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和公眾網(wǎng)絡(luò)，我們從物聯(lián)網(wǎng)的用戶范圍不同，可分為公眾物聯(lián)網(wǎng)和專用物聯(lián)網(wǎng)兩種。公眾物聯(lián)網(wǎng)是指為滿足大眾生活和信息的需求提供的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，而專用物聯(lián)網(wǎng)就是滿足企業(yè)、團(tuán)體或個人特色應(yīng)用需求，有針對性地提供的專業(yè)性的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用。專用物聯(lián)網(wǎng)可以利用公眾網(wǎng)絡(luò)（如Internet）、專網(wǎng)（局域網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或移動通信互聯(lián)網(wǎng)中公用網(wǎng)絡(luò)中的專享資源）等進(jìn)行信息傳送。

表1 物聯(lián)網(wǎng)分類方式舉例

3 關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)作為下一代信息網(wǎng)絡(luò)的主體，將會是一個現(xiàn)存和新出現(xiàn)的眾多技術(shù)融合的綜合體，這里僅就可見的一些典型關(guān)鍵技術(shù)略作介紹。

3.1 因特網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是在現(xiàn)有計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID技術(shù)實現(xiàn)對物品的電子標(biāo)識，然后再利用無線通信等技術(shù)接人互聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)造一個覆蓋世界上萬事萬物的網(wǎng)絡(luò)，并實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中物品與物品或人與物品之間的“交流”。因此，因特網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)基礎(chǔ)，或者說，物聯(lián)網(wǎng)是因特網(wǎng)技術(shù)在應(yīng)用范圍上的一個由人及物的拓展，因特網(wǎng)主要解決物聯(lián)網(wǎng)中傳感器節(jié)點感知信息的傳輸與共享問題。

3.2 EPC/RFID技術(shù)

EPC是物流信息化需求下的產(chǎn)物，提供了一套較完善的產(chǎn)品電子代碼編碼方法，實現(xiàn)對物理對象的唯一標(biāo)識。EPC/RFID電子編碼與標(biāo)簽技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的支撐性技術(shù)。結(jié)合EPC/RFID技術(shù)和已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、中間件技術(shù)等，構(gòu)筑一個由大量聯(lián)網(wǎng)的閱讀器和無數(shù)移動的標(biāo)簽組成的，比Intemet更為龐大的物聯(lián)網(wǎng)成為RFID技術(shù)本身發(fā)展的趨勢。

RFID作為一種射頻自動識別技術(shù)，通過物品標(biāo)簽與閱讀器之間的配合，可以基于計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。在“物聯(lián)網(wǎng)”中，RFID正是讓物品由“死”變“活”、“開口說話”，從而能夠基于互聯(lián)網(wǎng)自動進(jìn)行信息交換的一種技術(shù)，其主要為物聯(lián)網(wǎng)中物品的身份標(biāo)識提供技術(shù)支持"RFID標(biāo)簽中存儲著數(shù)據(jù)格式規(guī)范的信息(即對物品靜態(tài)信息的描述)，通過RFID閱讀器將物品的屬性信息自動采集到系統(tǒng)中，實現(xiàn)對物品的自動識別；并按照一定的要求完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們傳遞到數(shù)據(jù)處理中心，便于后續(xù)的“透明”管理。

3.3 實體標(biāo)記語言(PML)開發(fā)技術(shù)

實體標(biāo)記語言(physiealmarkuplanguage，PML)是基于為人們廣為接受的可擴(kuò)展標(biāo)識語言(XML)發(fā)展而來的。PML提供了一個描述自然物體、過程和環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)，并可供工業(yè)和商業(yè)中的軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)存儲和分析工具之用。它將提供一種動態(tài)的環(huán)境，使與物體相關(guān)的靜態(tài)的、暫時的、動態(tài)的和統(tǒng)計加工過的數(shù)據(jù)可以互相交換。物聯(lián)網(wǎng)中任何單品的有用信息的描述都可以用實體標(biāo)記語言(PML)這種新型的標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)語言書寫，它將會成為描述所有自然物體!過程和環(huán)境的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而得到非常廣泛的應(yīng)用。

3.4 傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，通過嵌入式系統(tǒng)對信息進(jìn)行處理，并通過隨機(jī)自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)以多跳（multi-hop）中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端，從而真正實現(xiàn)“無處不在的計算”理念。傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究采用系統(tǒng)發(fā)展模式，因而必須將現(xiàn)代的先進(jìn)微電子技術(shù)、微細(xì)加工技術(shù)系統(tǒng)SOC(system-onchip)芯片設(shè)計技術(shù)、納米材料與技術(shù)、現(xiàn)代信息通訊技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等融合，以實現(xiàn)其微型化、集成化、多功能化及系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化，特別是實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)特有的超低功耗系統(tǒng)設(shè)計。

3.5 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的最終發(fā)展形態(tài)一定具有“泛在網(wǎng)絡(luò)”的特點，方便人們隨時!隨地與目標(biāo)對象進(jìn)行通信，因此，無線通信技術(shù)的應(yīng)用是必不可少的一種通信技術(shù)手段。事實上，目前物聯(lián)網(wǎng)所涉及的RFID或傳感器網(wǎng)絡(luò)等核心技術(shù)中都融合了無線通信技術(shù)，也只有無線通信技術(shù)的應(yīng)用，才能將物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想變?yōu)楝F(xiàn)實，同時達(dá)到其低成本和易于實現(xiàn)的目標(biāo)。

3.6 嵌入式技術(shù)

嵌入式技術(shù)是將計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、通訊技術(shù)等多項技術(shù)綜合起來與傳統(tǒng)制造業(yè)相結(jié)合的技術(shù)，是針對某一個行業(yè)或應(yīng)用開發(fā)出的智能化機(jī)電產(chǎn)品，所實現(xiàn)的產(chǎn)品具有故障診斷、自動報警、本地監(jiān)控或遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)管理的網(wǎng)絡(luò)化!數(shù)字化和信息化?！拔锫?lián)網(wǎng)”使物品具有了“信息生命”，將物理基礎(chǔ)設(shè)施和信息基礎(chǔ)設(shè)施有機(jī)地融為一個整體，使囊括其中的每一件物品都“活”了起來，具有“智慧”，能夠主動或被動地與所屬的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換，從而更好地服務(wù)于人們的生產(chǎn)與生活，這其中離不開嵌人式技術(shù)的廣泛應(yīng)用。正是與嵌人式技術(shù)的結(jié)合，才使得對物品的標(biāo)識以及傳感器網(wǎng)絡(luò)等的正常和低成本工作成為可能，即把感應(yīng)器(或傳感器)嵌人和裝備到如電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、大壩、油氣管道、供水系統(tǒng)等各種物體中，形成物與物之間能夠進(jìn)行信息交換的“物聯(lián)網(wǎng)”，并與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，從而實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，讓所有的物品都能夠遠(yuǎn)程感知和控制，形成一個更加智慧的生產(chǎn)生活體系。

3.7 信息安全技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上是通信技術(shù)的應(yīng)用，是物品的信息化，其目標(biāo)是方便人與物或物與物的信息交換，同時這里也離不開信息安全技術(shù)的應(yīng)用。無論物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用背景本身是否是安全敏感的(如機(jī)場防入侵系統(tǒng)或某地的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng))，在構(gòu)建這個物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)時一定要有信息安全的設(shè)計，“沒有安全就沒有應(yīng)用，沒有應(yīng)用就沒有發(fā)展”，這是信息系統(tǒng)的宿命，對于應(yīng)用無線通信的系統(tǒng)尤其如此；否則，所構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)一旦遭到信息安全攻擊，不僅所獲得的數(shù)據(jù)或信息沒有意義，而且可能有害，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰或癱瘓"物聯(lián)網(wǎng)的信息安全技術(shù)主要涉及到人侵檢測、信息加密、惡意節(jié)點識別與剔除等。

［1］International Telecommunication Union,Internet Reports 2005:The Internet of things[R].Geneva:ITU,2005.

［2］寧煥生,徐群玉.全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及中國物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)若干思考[J].電子學(xué)報, 2010(11).

［3］朱洪波,楊龍祥,于全.物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)思想與應(yīng)用策略研究[J].通信學(xué)報,2010 (11).