物聯網技術綜述

梁少剛

（寶雞職業技術學院，陜西 寶雞721000）

1 物聯網概述

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

但到底什么是“物聯網”呢？物聯網的英文名稱叫“The Internet of things”，就是由許多在空間上分布的自動裝置通過無線/有線等通信網絡連接組成的計算機應用網絡，通過該網絡實現信息采集、分析處理和設備監控等功能，從而達到對物品跟蹤、監控、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，可以利用物聯網實施對物品狀態的全程監控，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，然后通過通信網絡將信息發送到遠程的集中監控處理系統，由該系統進行信息處理，并根據處理結果實施相應的控制處理。

物聯網有別于互聯網，互聯網主要目的是構建一個全球性的信息通信計算機網絡，而物聯網則主要從應用出發，利用互聯網、無線通信網絡資源進行業務信息的傳送，是互聯網、移動通信網絡應用的延伸，是自動化控制、遙控遙測及信息應用技術的綜合展現。當物聯網概念與近距離通信技術、采集技術與通信網絡、用戶終端設備結合后，其價值才將逐步得到展現。

2 物聯網分類

物聯網的分類有多種，如按照接入方式、應用類型等方式進行分類，類似于計算機網絡劃分為專用網網絡和公眾網絡，我們從物聯網的用戶范圍不同，可分為公眾物聯網和專用物聯網兩種。公眾物聯網是指為滿足大眾生活和信息的需求提供的物聯網服務，而專用物聯網就是滿足企業、團體或個人特色應用需求，有針對性地提供的專業性的物聯網業務應用。專用物聯網可以利用公眾網絡（如Internet）、專網（局域網、企業網絡或移動通信互聯網中公用網絡中的專享資源）等進行信息傳送。

表1 物聯網分類方式舉例

3 關鍵技術

物聯網作為下一代信息網絡的主體，將會是一個現存和新出現的眾多技術融合的綜合體，這里僅就可見的一些典型關鍵技術略作介紹。

3.1 因特網技術

物聯網是在現有計算機互聯網的基礎上，利用RFID技術實現對物品的電子標識，然后再利用無線通信等技術接人互聯網，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的網絡，并實現網絡中物品與物品或人與物品之間的“交流”。因此，因特網技術是物聯網的技術基礎，或者說，物聯網是因特網技術在應用范圍上的一個由人及物的拓展，因特網主要解決物聯網中傳感器節點感知信息的傳輸與共享問題。

3.2 EPC/RFID技術

EPC是物流信息化需求下的產物，提供了一套較完善的產品電子代碼編碼方法，實現對物理對象的唯一標識。EPC/RFID電子編碼與標簽技術是物聯網中非常重要的支撐性技術。結合EPC/RFID技術和已有的網絡技術、數據庫技術、中間件技術等，構筑一個由大量聯網的閱讀器和無數移動的標簽組成的，比Intemet更為龐大的物聯網成為RFID技術本身發展的趨勢。

RFID作為一種射頻自動識別技術，通過物品標簽與閱讀器之間的配合，可以基于計算機互聯網實現物品的自動識別和信息的互聯與共享。在“物聯網”中，RFID正是讓物品由“死”變“活”、“開口說話”，從而能夠基于互聯網自動進行信息交換的一種技術，其主要為物聯網中物品的身份標識提供技術支持"RFID標簽中存儲著數據格式規范的信息(即對物品靜態信息的描述)，通過RFID閱讀器將物品的屬性信息自動采集到系統中，實現對物品的自動識別；并按照一定的要求完成數據格式轉換，通過無線數據通信網絡把它們傳遞到數據處理中心，便于后續的“透明”管理。

3.3 實體標記語言(PML)開發技術

實體標記語言(physiealmarkuplanguage，PML)是基于為人們廣為接受的可擴展標識語言(XML)發展而來的。PML提供了一個描述自然物體、過程和環境的標準，并可供工業和商業中的軟件開發、數據存儲和分析工具之用。它將提供一種動態的環境，使與物體相關的靜態的、暫時的、動態的和統計加工過的數據可以互相交換。物聯網中任何單品的有用信息的描述都可以用實體標記語言(PML)這種新型的標準計算機語言書寫，它將會成為描述所有自然物體!過程和環境的統一標準而得到非常廣泛的應用。

3.4 傳感器網絡技術

傳感器網絡綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協作地實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息，通過嵌入式系統對信息進行處理，并通過隨機自組織無線通信網絡以多跳（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“無處不在的計算”理念。傳感器網絡的研究采用系統發展模式，因而必須將現代的先進微電子技術、微細加工技術系統SOC(system-onchip)芯片設計技術、納米材料與技術、現代信息通訊技術、計算機網絡技術等融合，以實現其微型化、集成化、多功能化及系統化、網絡化，特別是實現傳感器網絡特有的超低功耗系統設計。

3.5 網絡通信技術

物聯網的最終發展形態一定具有“泛在網絡”的特點，方便人們隨時!隨地與目標對象進行通信，因此，無線通信技術的應用是必不可少的一種通信技術手段。事實上，目前物聯網所涉及的RFID或傳感器網絡等核心技術中都融合了無線通信技術，也只有無線通信技術的應用，才能將物聯網的構想變為現實，同時達到其低成本和易于實現的目標。

3.6 嵌入式技術

嵌入式技術是將計算機技術、自動控制技術、通訊技術等多項技術綜合起來與傳統制造業相結合的技術，是針對某一個行業或應用開發出的智能化機電產品，所實現的產品具有故障診斷、自動報警、本地監控或遠程監控等功能，能夠實現管理的網絡化!數字化和信息化。“物聯網”使物品具有了“信息生命”，將物理基礎設施和信息基礎設施有機地融為一個整體，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絡進行信息交換，從而更好地服務于人們的生產與生活，這其中離不開嵌人式技術的廣泛應用。正是與嵌人式技術的結合，才使得對物品的標識以及傳感器網絡等的正常和低成本工作成為可能，即把感應器(或傳感器)嵌人和裝備到如電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、大壩、油氣管道、供水系統等各種物體中，形成物與物之間能夠進行信息交換的“物聯網”，并與現有的互聯網整合起來，從而實現人類社會與物理系統的整合，讓所有的物品都能夠遠程感知和控制，形成一個更加智慧的生產生活體系。

3.7 信息安全技術

物聯網本質上是通信技術的應用，是物品的信息化，其目標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的應用。無論物聯網應用背景本身是否是安全敏感的(如機場防入侵系統或某地的環境監測系統)，在構建這個物聯網應用系統時一定要有信息安全的設計，“沒有安全就沒有應用，沒有應用就沒有發展”，這是信息系統的宿命，對于應用無線通信的系統尤其如此；否則，所構建的物聯網系統一旦遭到信息安全攻擊，不僅所獲得的數據或信息沒有意義，而且可能有害，甚至導致系統的崩潰或癱瘓"物聯網的信息安全技術主要涉及到人侵檢測、信息加密、惡意節點識別與剔除等。

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

［2］寧煥生,徐群玉.全球物聯網發展及中國物聯網建設若干思考[J].電子學報, 2010(11).

［3］朱洪波,楊龍祥,于全.物聯網的技術思想與應用策略研究[J].通信學報,2010 (11).