物聯網工程國內外發展現狀及體系結構之我見

曾慶文

摘 要

近幾年來，互聯網技術與移動通信技術的不斷深入發展促使了新一代信息通信技術物聯網的形成與發展。物聯網技術的研究與應用也逐步滲透到基礎教育階段，尤其是高中生的課堂教學與日常生活，利用物聯網可以解決傳統意義上互聯網沒有考慮的與物件互接的問題。就此，這將有力地推動信息化向下一個階段的發展，本文基于高中生的視角，認為其為高中數字化資源與信息化系統的高效整合提供有利的條件，也更好地為我們廣大高中學生的學習和日常生活服務。

【關鍵詞】高中生 物聯網 淺析 體系結構

物聯網從產生到現在已經取得了相當的成就，對其的定義眾多，不同學者從不同角度對物聯網做出了不同的定義。雖然世界各國對物聯網還沒有一個世界統一的標準定義，但對物聯網相關的基本理論、技術與應用相關問題都有了一個大體一致的認識。物聯網，就是通過各種信息傳感設備，以既定和互通的通信協議為基礎，把各種物品與Internet連接起來，從而使世界上的任何人與物、人與現實環境、物與物之間都能夠進行信息交換與通信，實現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。簡而言之，物聯網是多種信息技術的融合與集成應用，它能夠使人與物、人與現實環境之間、物與物之間進行智慧對話，創造一個智慧的世界。

1 物聯網工程在國外發展現狀

早在2009年IBM就提出了以物聯網為基礎的“智慧的地球”的概念，即“互聯網+物聯網=智慧地球”，建議美國新政府能夠在未來加大投資新一代的智慧型基礎設施建設，以振興美國未來經濟。同年2月24日，該公司又在2009 IBM論壇上公布了“智慧地球”的最新策略。此策略的提出立刻得到了包括美國在內的世界各國各界的高度關注，甚至有分析認為該策略將上升至美國的國家戰略層面。

作為物聯網的另一積極推崇者——歐盟則致力于“未來物聯網”這一構想。歐盟信息社會和媒體司于2009年5月20日公布的《未來互聯網2020：一個業界專家組的愿景》指出，歐洲目前正面臨的各種問題和挑戰（例如：經濟衰退、氣候變化、全球競爭、人口老齡化等）可以通過發展建設物聯網這一關鍵舉措來得到較好的解決。

2 物聯網工程在國內發展的現狀

我國物聯網技術與世界其它國家相比具有同發優勢，我國中科院早在1999年就開始了物聯網——傳感網的研究。在世界傳感網研究領域，我國與美德韓一并成為國際標準制定的主導國。無論在政府決策方面，還是在技術研發和人才培養等方面，我國都采取了一系列的對策措施來促進物聯網產業的發展。

在政府決策方面，2009年8月7日，溫家寶總理在視察無錫時提出“感知中國”理念。2010年3月5日，溫家寶總理在全國兩會上發表的《政府工作報告》明確將“加快物聯網的研發應用”納入我國新興戰略性產業。物聯網被確定為《國家中長期科學與技術發展規劃（2006-2020年）》和“新一代寬帶移動無線通信網”重大專項中的重點研究領域。國務院、發改委、工信部、科技部四部門確定采取四大舉措來支持電信運營企業開展物聯網技術創新與應用。

在技術研發方面，我國北京、西安、蘇州、無錫、南京等地已成立了多家物聯網技術研發機構，例如，中科院上海微系統所與無錫市合作成立無錫微納傳感網工程技術研發中心，在蘇州科技城建立全國首家高鐵物聯網技術應用中心。

在人才培養方面，無錫市2009年9月與北京郵電大學就傳感網技術研究和產業發展簽署合作協議；南京郵電大學成立全國高校首家物聯網研究院；江南大學成立全國第一個專門從事物聯網研究和人才培養的基地——物聯網工程學院。另外，哈爾濱工業大學、清華大學、上海交大等多個國內重點院校都已設置物聯網專業、開設系列化的物聯網專業課程。

目前，我國物聯網技術的發展主要專注于傳感器、RFID、云計算及普適計算等領域，在微型傳感器、傳感器終端機、無線智能傳感器網絡通信技術、移動基站等方面已經取得了重大的進展。但是從整體而言，我國物聯網的發展尚處于“概念”階段，在一定程度上缺乏整體規劃的物聯網發展戰略和路線圖，科技與產業主攻方向有些不明確。基于各自的利益，相關利益方的爭奪可能使我國政府對物聯網技術和產業的支持方向和力度產生偏差。

3 物聯網工程的體系結構淺析

隨著物聯網應用領域的不斷延伸和應用需求的不斷增加，我們不經發現，物聯網應用系統的規劃和設計極易因為設計者的視角不同而不同，并且隨著物聯網技術的不斷發展，未來各種新技術都將有可能逐步融入物聯網體系中。因此，我們急需建立一個開放和具有整體框架指導作用的體系架構，用于指導具體的物聯網應用系統的設計。

到目前為止，國內外的學者們根據物聯網應用和研究角度的不同，提出了以下幾種不同的物聯網體系結構理論：

3.1 WOT體系結構

該體系結構為一種以用戶為中心建立的面向運用的物聯網，它是通過將WEB服務移植到系統上，采用簡單WEB服務的形式來使用物聯網。

3.2 自主體系結構

該體系結構主要適用于異構的物聯網無線通訊環境，它主要分為知識面、控制面、數據面和管理面。知識面將整個網絡信息的完整視圖提煉成網絡系統的知識，從而用于指導控制面的適應性控制；控制面用于向數據面發送配置報文，從而優化數據面的吞吐量和可靠性；數據面用于傳遞數據分組；管理面則用于通過協調和管理以上三者的交互來提供物聯網的自主能力。

3.3 ITU體系結構

該體系結構由國際電信聯盟提出，它自上而下劃分為以下五個層次：

3.3.1 應用層

該層主要負責各種實際應用的實現；

3.3.2 服務管理層

該層主要由計算機群和相關的應用軟件構成，例如有Savant中間件。

3.3.3 互聯網層

該層為整個物聯網體系的一個基礎骨干網絡，主要負責為應用平臺提供基礎網絡支撐。

3.3.4 接入層

該層主要負責把感知層獲取的信息傳送至互聯網層。

3.3.5 感知層

該層主要負責通過利用各種傳感器識別或獲取物品的數據（包括固有屬性數據和狀態數據），并對其進行分類和共享，讓物品能夠自己說話，成為“智能物件”。該體系結構最大的特點是依托下一代網絡，由各種子傳感網絡組成總通信網絡為用戶提供各種應用服務。

3.4 M2M（Machine To Machine）體系結構

該體系結構是由歐洲電信標準化協會機器對機器技術委員會從端到端的全景角度研究機器對機器通信而提出的一個簡化版的ITU體系架構。其特點是專注于M2M網絡中機器到機器之間通信。

參考文獻

[1]陳柳欽.物聯網：國內外發展動態及亟待解決的關鍵問題[J].決策咨詢通訊，2010（05）.

[2]崔偉峰.物聯網在高校校園的應用[J].數字技術與應用，2011（10）.

作者單位

武漢第二中學國際部 湖北省武漢市 430010