物聯網技術與“網絡強省”建設

洪漢舒+孫知信

物聯網，通俗來說就是“物物相連的網絡”，是利用傳感器、射頻識別等作為感知元件，通過網絡來實現物與物、物與人之間的信息交換和通信，從而挖掘各類信息為各類應用提供數據[1]。物聯網被預言為繼互聯網之后全球信息產業的又一次科技與經濟浪潮，受到各國政府、企業和學術界的重視。國家主席習近平、國務院總理李克強曾專門對物聯網做出重要指示，要讓物聯網更加促進生產、走進生活、造福百姓，國務院也專門出臺推進物聯網持續健康發展的指導意見。根據新華社發布的《中國物聯網發展年度報告》認為，到2015年底，中國物聯網產業將達到5000多億元的規模，并仍將以11%左右的增長率逐年提升。在“網絡強省”建設中，物聯網扮演著舉足輕重的角色。

一、物聯網技術的架構及關鍵技術

1.物聯網的體系架構

物聯網的架構[2]如圖1所示，包含感知層、網絡層、業務層。

感知層：“物”與“網”連接的橋梁，主要實現現實物體的數據信息采集、捕獲和識別。感知層的關鍵技術包括傳感器、RFC、GPS等。

網絡層：感知層的信息經由網關轉化為網絡能夠識別的信息后就傳到了網絡層，網絡層進行信息的傳遞與處理。網絡層包括移動通信、計算機、無線傳感等網絡，信息可以經由任何一種網絡或幾種網絡組合的形式進行可靠的傳輸。

業務層：物聯網的信息處理和應用，面向各類應用，實現信息的存儲、數據的挖掘、應用的決策等，涉及海量信息的智能處理、云計算、中間件、信息發現等多種技術。

對應于物聯網的三層架構，物聯網自身有三個特征：

全面感知：利用RFID、傳感器、GPS等隨時隨地獲取物體的信息。

可靠傳遞：通過各種電信網絡與互聯網的融合，將物體的信息實時準確地傳遞給業務層。

智能處理：利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術，對海量的數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化控制。

2.物聯網的關鍵技術

射頻識別：射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取數據信息。一個完整的射頻識別系統由標簽、閱讀器和天線三個基本部分組成。閱讀器通過天線發送出一定頻率的射頻信號，當標簽進入磁場時產生感應電流從而獲得能量，發送出自身編碼等信息被讀取器讀取并解碼后，發送至電腦主機進行有關處理。

無線傳感器網絡：無線傳感網絡是集分布式信息采集、信息傳輸和信息處理技術于一體的網絡信息系統，以其低成本、微型化、低功耗、靈活的組網和鋪設方式，以及適合移動目標等特點受到廣泛重視，是關系國民經濟發展和國家安全的重要技術。

安全與加密技術：物聯網的安全性主要來自于系統的密鑰體制強度。由于物聯網的感知層設備的能源和處理能力有限，在此基礎上無法采用類似于網絡層復雜的高強度密鑰機制，所以在物聯網的安全架構中需要引入一些特殊的密鑰體制，這些體制能統一貫穿整個物聯網系統，與物聯網各層相適應。與此同時，還要滿足感知層節點低功耗、輕量級的計算要求。

云計算技術：通過互聯網向用戶提供分時的硬件服務和分空間的硬件服務技術，實現為用戶提供托管服務和配置計算資源。在享受這種服務的過程中，用戶不需購買計算機，不必買昂貴的計算機軟件，只要向云計算中心提交請求便可得到相應的應用。

二、物聯網技術在“網絡強省”戰略中的重要地位

物聯網是繼計算機、互聯網和移動通信之后新一輪信息技術革命，是信息產業領域未來競爭的制高點和產業升級的核心驅動力。江蘇省委、省政府高度重視并大力支持物聯網產業發展，將其確定為“十二五”期間重點培育的新興產業。在此背景下，物聯網建設也有了飛速的發展，相應的研究與應用已經擴展到智能物流、智能交通、食品溯源、醫療健康等多個領域，其在“網絡強省”戰略中重要性越加顯現。

1.江蘇建設物聯網強省的優勢

江蘇作為長三角地區的經濟強省，物聯網建設一直處于全國領先地位。早在2009年8月7日，時任國務院總理溫家寶就到無錫微納傳感網工程技術研發中心視察并發表重要講話。同年11月12日，江蘇省人民政府、中國科學院、無錫市人民政府簽署了在無錫共建中國物聯網研究發展中心協議，先期以江蘇物聯網研究發展中心和中國科學院物聯網發展中心為運作載體。物聯網的建設也被納入江蘇省“十二五”期間的發展規劃中。江蘇的電子產業有著雄厚的實力基礎，在傳感器、集成電路、無線通信、智能控制、軟件和信息服務業等物聯網產業支撐領域基礎較好，以無錫為核心，蘇州、南京為支撐的物聯網產業集聚區已經形成，產業鏈逐步完善，同時大批國內外知名高校、科研院所和大型央企也在江蘇設立了諸多研發和產業化機構，各類優質資源正在加快匯聚。與此同時，江蘇也是個文化大省、教育大省，擁有眾多優秀的研究院和高校，為物聯網產業的發展提供了人才保障和智力支持。江蘇優秀的經濟環境、先進的信息業技術和優越的教育背景為物聯網技術和產業快速發展奠定了良好基礎。

2.物聯網技術在“網絡強省”戰略中的應用場景

“網絡強省”不僅僅要體現在用戶數量的層面上，更要體現在網絡服務的高度普及化和智能化方面。當前，物聯網技術已經滲透到人民生活的各個領域，其在網絡強省建設中的重要性不言而喻。幾個典型應用如下[3]：

智能交通：現在江蘇各市遍布交通攝像頭和交通情況檢測傳感器，這些攝像頭和傳感器連接到交管中心，形成了一張城市交通監控網絡。在此基礎上以信息處理的軟件、硬件為補充，充分利用攫取的信息，進行實時的交通流量分析與預測，自動調整紅綠燈的間隔時間；向車主預告實時路段，并推選最佳路線；根據GPS定位提示所在地點周邊的停車場、加油站等的位置，以提供生活服務。這就是物聯網在“智能交通”中的應用。

智慧物流：通過在物流商品中植入傳感芯片，供應鏈上的購買、生產制造、包裝、裝卸、堆棧、運輸、分銷、出售、服務等每個環節都能準確無誤地被感知和掌握，不僅方便用戶進行追蹤，還節省了大量的人力成本。

數字醫療：通過物聯網和傳感技術，幫助醫院實現對病人的實時監控、護理，以及共享醫療記錄。除此之外，還可以幫助市民網上預約掛號，避免了就醫時因人流量過大而擁堵、看病難的現象。

食品溯源：食品溯源是指在食物產業鏈的各個環節（包括生產、加工、分送、銷售等）中，食品及其相關信息能夠被追蹤和回溯，使食品的整個生產經營活動處于有效監控之中。用戶可以通過移動網絡和食品上標注的二維碼隨時隨地對食品進行查詢。此外，二維碼具有容量優勢，很多商標上無法容納的信息可以在二維碼中獲知，以便開展更豐富的食品溯源應用。在進行食品溯源查詢時，由溯源系統提供的更多相關增值業務將會提供給消費者，給廣大消費者帶來更多便利。

除了前面所講的主要應用領域外，物聯網的應用已滲透到人民生產、生活的各個方面。例如，在公共安全領域，部署攝像頭進行統一監控管理；在數字家庭的應用中，居民可以用一部手機遠程遙控家中的電子設備；在金融管理領域，物聯網可以實現對電子收款和取款的監控；在智慧校園領域，將物聯網與傳統的應用平臺相融合，學生僅憑借手機上的一款應用軟件便可隨時隨地享受到個性化服務。可以說，物聯網將會改變整個社會的生產方式、生活方式，進而改變人類的生存方式，是網絡強省建設中必須重視、不可或缺的關鍵環節。

三、“網絡強省”戰略下

物聯網建設面臨的挑戰與發展建議

1.物聯網建設面臨的若干挑戰

物聯網的技術瓶頸。物聯網技術涉及多方位的研究內容，包括感知層節點的軟硬件設計、無線感知網絡的組網技術、數據的采集處理技術[4]、數據加密及挖掘、信息管理和存儲，以及信息查詢等。隨著新的應用場景不斷出現，勢必對物聯網技術提出新的發展和創新要求。

缺乏標準化的物聯網體系。標準化體系的建立是發展物聯網產業的首要先決條件。物聯網體系架構非常復雜，有基礎標準、射頻識別技術標準、用戶隱私安全標準等，同時還有行業應用標準和運營管理標準[5]。從世界范圍看，目前尚未形成統一的物聯網標準體系，這為物聯網的管理和發展增添了不少難度。

缺乏成熟的法律法規。物聯網是互聯網的擴展和延伸，由于它涉及自然界的各種實體事物，目前互聯網的法律法規并不一定適用于物聯網的所有層面。并且物聯網涉及的知識產權非常多，不同領域都有相應的知識產權。既有硬件方面的專利權，也有涉及企業品牌的商標權、軟件著作權等，保護起來有一定的困難。就目前來看，相比于傳統行業，物聯網產業相關的法律法規仍然還不健全，不能保證物聯網建設的每一環節都受到保護。

2.促進江蘇物聯網發展的若干建議

政府加強政策引導和保護。“網絡強省”的建設是一個大工程，需要政府從宏觀層面制定統一、具體的戰略規劃，在充分考慮物聯網發展前景的前提下，確立物聯網發展的指導原則、發展方向、重點目標和實現方法，同時制訂短、中、長期計劃，使物聯網建設工作有條不紊地展開。作為全國物聯網發展較快、較早的地區，江蘇可以根據發展過程中出現的一系列問題，總結經驗和教訓，率先提出相關的法律法規議案，通過政策法規加大對物聯網涉及的信息安全、企業機密和個人隱私的保護力度，進一步加強對監管機構的人財物投入，完善監管體系，形成監管合力，保護物聯網安全和隱私，為物聯網的發展提供法律保障。

積極參與國際標準制定，借鑒國外優秀成果。由于物聯網在發展過程中缺乏統一的標準體系，如果江蘇物聯網技術沒有與國際兼容或一致的技術標準，那么相關的物聯網產品就難以在其他國家和地區被識別，“物物互聯”就無法實現。所以，要重視國際交流，加強與他國的合作，密切關注物聯網國際發展動態，積極參與國際標準的制定，并借鑒和吸收一切世界范圍內的優秀技術成果，站在科技的制高點上發展物聯網產業。

產學研一體化。物聯網不是一個簡單的商品，也不是一個企業可以建立的，做成物聯網，不僅需要技術，而且需要產學研的共同努力。其一，江蘇作為教育大省，擁有眾多知名高校和研究所，應當充分發揮教育資源優勢，開展物聯網相關專業課程，鼓勵相關人才積極參與國際學術交流，敢于技術創新，積極研發核心科技，突破現有技術瓶頸為物聯網產業的發展提供技術支持和智力保障。其二，江蘇作為經濟大省，有著優厚的經濟基礎和產業規模，各大物聯網企業應當建立與高校和研究所的合作平臺，使資源得到有效整合，為物聯網技術提供實際的應用支撐和產業支持，以核心技術研發引領產業高地，以人才集聚促進產業發展，最終實現物聯網建設的產學研一體化。

參考文獻：

[1]朱洪波，楊龍祥，朱琦.物聯網技術進展與應用[J].南京郵電大學學報（自然科學版），2011（1）.

[2]沈蘇彬，范曲立，宗平.物聯網體系架構和相關技術研究[J].南京郵電大學學報（自然科學版），2009（6）.

[3]周明.物聯網應用若干關鍵問題的研究[D].北京郵電大學，2014.

[4]胡永利，孫艷豐，尹寶才.物聯網信息感知與交互技術[J].計算機學報，2012（6）.

[5]鄔賀銓.物聯網應用與挑戰綜述[J].重慶郵電大學學報（自然科學版），2010（5）.

（洪漢舒：南京郵電大學物聯網學院博士研究生；孫知信：南京郵電大學物聯網學院院長，教授、博士生導師）

責任編輯：高 莉