物聯網淺析及發展概述

武建峰?劉秀艷

摘 要：物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。物聯網的英文名稱叫“The Internet of things”。顧名思義，物聯網就是“物物相連的互聯網”。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。隨著物聯網在中國的深入發展，物聯網的安全問題也成為熱點。本論文對物聯網的概念、關鍵技術及發展趨勢進行了分析。

關鍵字：物聯網 發展 概述

1 物聯網淺析

1.1 物聯網概念

物聯網（Internet of Things）指的是將無處不在（Ubiquitous）的末端（Devices）和設施（Facilities），包括具備“內在智”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），通過各種無線和/或有線的長距離和/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）、和/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。這幾年推行的智能家居其實就是把家中的電器通過網絡控制起來。可以想見，物聯網發展到一定階段，家中的電器可以和外網連接起來，通過傳感器傳達電器的信號。

1.2 物聯網發展

物聯網在國際上又稱為傳感網，據悉，這是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮。南京郵電大學校長、博士生導師楊震教授說，世界上的萬事萬物，小到手表、鑰匙，大到汽車、樓房，只要嵌入一個微型感應芯片，把它變得智能化，這個物體就可以自動開口說話。再借助無線網絡技術，人們就可以和物體“對話”，物體和物體之間也能“交流”，這就是物聯網。如果物聯網再搭上互聯網這個橋梁，在世界任何一個地方我們都可以即時獲取萬事萬物的信息。可以這么說，物聯網加上互聯網等于智慧地球。

物聯網用途廣泛，可運用于城市公共安全、工業安全生產、環境監控、智能交通、智能家居、公共衛生、健康監測等多個領域，讓人們享受到更加安全輕松的生活。具體來說，就是通過安裝信息傳感設備，如射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等，將所有的物品都與網絡連接在一起，方便識別和管理。電視、洗衣機、空調甚至自行車、門鎖和血壓計上都能使用。專家預測10年內，物聯網就可能大規模普及，將廣泛運用于智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業監測、老人護理、個人健康等多個領域，一個上萬億元規模的高科技市場就此誕生。

2 物聯網的體系結構和關鍵技術

2.1 物聯網的體系結構

物聯網的基本體系結構主要由以下三層構成：感知層、網絡層和應用層。體系結構如圖1所示：

（1）感知層。感知層主要用來進行數據的采集和事物的感知，由各種具有感知能力的設備和傳感器網關組成，本層包括攝像頭、射頻識別標簽、傳感器、全球定位系統等終端設備。物聯網中關于物體的識別和信息的采集就來源于本層，用來解決如何采集物理世界中發生的物理事件和數據的問題。

（2）網絡層。網絡層主要用來進行網絡的運營和信息的運營，由各種通信網絡和互聯網相互融合而成，本層包括對傳感器的管理、對海量信息的分類、匯聚和處理，需要完成把感知到的信息順利、安全可靠地傳送出去。

（3）應用層。應用層主要是為了將物聯網技術與行業專業技術相結合，由應用支撐平臺子層和應用服務子層組成，是實現廣泛智能化應用的解決方案集。其中，應用服務子層包含多種行業，例如智能交通、智能電力、智能醫療、智能居家等行業。

綜上所述，“全面感知、可靠傳送和智能處理”是物聯網必須具備的三個重要特征，使各層之間能夠協同工作是未來物聯網研究的一個重要方向，從而能夠明顯提高物聯網應用的智能化水平。

2.2 物聯網的關鍵技術

物聯網技術是在互聯網基礎之上的擴展和延伸，材料、器件、軟件、系統、網絡各方面的創新都會影響物聯網的發展。物聯網主的關鍵技術包括：射頻識別技術、無線傳感技術、智能技術和納米技術。

（1）無線射頻識別技術

物聯網要實現感知層對事物的感知及識別，必然離不開射頻識別技術。無線射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）是一種無需人工操作，利用無線射頻信號識別目標對象并獲取相關信息的技術。RFID技術是一項非接觸式的，并且可在各種惡劣環境中工作的一種自動識別技術。RFID技術可同時識別多個標簽、識別精度高、抗干擾強、識別速度快，與互聯網等技術相結合，就可實現全球范圍內的信息共享。

（2）無線傳感技術

隨著物聯網的不斷發展，傳感器技術已開始得到廣泛的關注和應用。將一系列空間分散的傳感器單元組織起來構成的無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network，WSN）可連接物理世界和數字世界。WSN 通過各節點相互感知，將各自采集的數據通過無線網絡進行傳輸匯總，并根據這些信息處理網絡覆蓋區域的監測信息。當前，作為物聯網應用關鍵技術的傳感器節點定位已成為研究的熱點。

（3）智能技術和納米技術

智能技術，是物聯網的關鍵技術之一，是指通過智能系統在物體中的植入，使物體具備智能性，能夠被動或主動的實現與用戶的有效溝通，達到預期目的。納米技術的優勢在于使得物聯網中體積越來越小的物體能夠進行交互和連接。在物聯網的發展過程中，智能技術與納米技術的應用使更多微小物體的嵌入更加智能，極大地增強了物聯網的威力。

3 物聯網技術發展中存在的問題

物聯網存在著巨大的應用前景和商機，但物聯網現在仍處于起步階段，在標準、技術體系等方面還需進一步的完善。

（1）核心技術的提高

目前尚處于物聯網研發和規模化應用的初始階段，當務之急是突破核心技術，搶占制高點。除了射頻識別、海量數據處理以及非IP數據交換技術、異構網絡融合技術、自治區域動態管理等技術也需要進一步的發展與突破。

（2）標準規范的制定

當前，物聯網的發展仍不夠成熟，在感知、傳輸、應用各層涉及的技術很多，需要確立統一標準來規范指導。所以，制定相關的標準化體系、研發和應用項目規范乃是發展物聯網的當務之急。

（3）隱私信息的保護

在物聯網的射頻識別系統中，電子標簽可以被嵌入任何目標物品中，這樣標簽的安全性和隱私性就受到了極大地限制。因此，信息和用戶隱私的保護是物聯網在發展過程中需要解決的重大問題。

（4）IP地址的擴充

物聯網中每個物品都要有自己的地址，這樣就必須解決尋址問題。但是目前IPv4 地址資源有限不，這都只有靠IPv6技術來解決。但由 IPv4 向IPv6 轉型以及妥善處理與IPv4的兼容性問題，又是一個難題。

4 結束語

物聯網市場空間廣闊，存在著巨大的應用前景，因此物聯網技術的研究越來越受到國內外的廣泛關注。然而當前物聯網產業存在規模小較小、開發模式孤立等問題，同時在物聯網發展過程中也面臨著核心技術不高、缺乏標準的規范等挑戰，這就對物聯網今后的研究提出了明確的要求：需要加大對基礎平臺及關鍵技術的投入，建立規范的物聯網標準，同時以需求來驅動物聯網的應用。因此，對物聯網技術發展及應用的研究在在理論和實際應用中都有很大的意義。

作者簡介

武建峰（1980-），男，河北省邯鄲市，工程師，大學本科，研究方向：檢測技術。