物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與技術(shù)研究

劉佳彤

摘 要：自1999年物聯(lián)網(wǎng)概念的提出，物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)研究和發(fā)展成為現(xiàn)代科技研究的熱點，我國尚處于物聯(lián)網(wǎng)研究的中期。本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)的基本概念，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)所需的四大關(guān)鍵技術(shù)，包括系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)，統(tǒng)一識別和識別技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和安全隱私保護技術(shù)，并且闡述了我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀以及面臨的挑戰(zhàn)，最后對全文進行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 關(guān)鍵技術(shù) 發(fā)展現(xiàn)狀

一、 前言

物聯(lián)網(wǎng) （Internet of Things） 顧名思義，是實現(xiàn)物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。IoT在信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信之后的又一次重大變革。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上的一種延伸和拓展，本質(zhì)上就是互聯(lián)網(wǎng)的一部分，通過信息傳感設(shè)備，如射頻識別系統(tǒng)、紅外感應(yīng)系統(tǒng)、GPS、智能掃描儀、氣體感應(yīng)器等，按照一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，賦予物體感知能力，并通過接口將互聯(lián)網(wǎng)與大量物體連接起來，從而進行信息交換和通信，實現(xiàn)智能化物體識別、定位、跟蹤以及監(jiān)控和管理，甚至實現(xiàn)人類與自然環(huán)境的融合。

早在1999年物聯(lián)網(wǎng)的概念就已經(jīng)被提出，到2012年中國第一個物聯(lián)網(wǎng)五年規(guī)劃——《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》頒布，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)被貼上“中國式”標簽。

隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速發(fā)展，其關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)被深入研究并取得重大成果，但缺乏總結(jié)分析。本文主要分析了物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對現(xiàn)有的技術(shù)進行分析和總結(jié)，論述了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景和挑戰(zhàn)，最后對全文進行了總結(jié)。

二、物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)作為當(dāng)今計算機網(wǎng)絡(luò)和信息科學(xué)技術(shù)的研究熱點，具有海量信息，多種接入設(shè)備，智能化物物交互的特點。物聯(lián)網(wǎng)的成功依賴于多種技術(shù)的融合，主要包括物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)，統(tǒng)一識別與識別技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及安全隱私保護技術(shù)。

1、系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)主要包括感知層，網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，它要求用戶網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器具有可擴展性，可靠性，自組織性和用戶公平性。感知層即利用射頻識別（RFID），無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)識別物體并讀取該物體的相關(guān)信息，讀取的相關(guān)信息反映物體自身的特點。網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息傳輸，信息處理和服務(wù)質(zhì)量優(yōu)化的重要環(huán)節(jié)，并通過與移動通信網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)或其它專網(wǎng)相結(jié)合，將物體的信息準確地實時傳遞出去。應(yīng)用層直接為用戶終端提供服務(wù)，把感知層得到的信息進行處理，從而實現(xiàn)智能化物體識別，定位，跟蹤，監(jiān)控和管理。

2、統(tǒng)一識別和識別技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的一大特點是實現(xiàn)物體與物體之間的信息交換，即每個物體都應(yīng)該是獨立的，因此物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)該能夠反映每個物體自身的特點。統(tǒng)一識別和識別技術(shù)應(yīng)該包括射頻識別（RFID），無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。射頻識別技術(shù)類似于條碼掃描，RFID的主要功能是非接觸式識別，即不需通過機械或光學(xué)在識別系統(tǒng)和識別物體之間建立接觸，就可以通過無線電技術(shù)識別物體并讀取其靜態(tài)信息。對于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，了解特定物體的動態(tài)信息也很關(guān)鍵，因此依賴于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來探測物體的動態(tài)改變，也縮小了生活實際與網(wǎng)絡(luò)虛擬之間的差距。在物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的今天，微型化技術(shù)和納米技術(shù)也將快速融入物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，這意味著越來越小的物體將與互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)連接。

3、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信具有通信量大和范圍廣的特點，它為各種硬件技術(shù)包括射頻識別，無線傳感器系統(tǒng)的控制提供操作平臺，并通過移動通信網(wǎng)絡(luò)，衛(wèi)星通信等方式實現(xiàn)識別系統(tǒng)和需識別物體端到端的連接。在網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)上，方便用戶對物聯(lián)網(wǎng)進行有效的管理，降低用戶操作物聯(lián)網(wǎng)的復(fù)雜度，且實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量的最優(yōu)化，滿足了海量通信的需求。現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)還引入了云計算技術(shù)和自組織組網(wǎng)管理技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)層協(xié)調(diào)各個部分的任務(wù)管理和分配，提高網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的速度和質(zhì)量。

4、安全隱私保護技術(shù)

安全隱私保護技術(shù)可以為物體位置信息或數(shù)據(jù)提供安全性和保密性，阻止用戶未經(jīng)授權(quán)信息的訪問，保護個人隱私和商業(yè)機密等內(nèi)容。安全隱私保護技術(shù)的實現(xiàn)還需要其他技術(shù)的支持，如云計算保護技術(shù)，數(shù)據(jù)加密和保護技術(shù)，用戶身份驗證技術(shù)等。

三、我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題

自2010年我國將物聯(lián)網(wǎng)寫入發(fā)展戰(zhàn)略和第十二和五年規(guī)劃，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)得到了很快的發(fā)展。到2012年第一個關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的五年計劃《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》頒布，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展得到了高度的重視和完善。

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為我們的生活帶來了很大的便利，但依然存在一些問題。為了讓物聯(lián)網(wǎng)真正地實現(xiàn)在物與物，人與物之間暢通無阻的交流，目前應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)仍然需要不斷地完善。主要存在以下幾個問題：

1.物聯(lián)網(wǎng)缺少物聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一技術(shù)標準。我國各行各業(yè)都積極加入到物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中，但各領(lǐng)域發(fā)展產(chǎn)業(yè)分散，不能實現(xiàn)互聯(lián)，這都是國家沒有統(tǒng)一物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標準的結(jié)果，且物聯(lián)網(wǎng)想要實現(xiàn)海量信息的處理和物物相連，也需要統(tǒng)一的編碼和統(tǒng)一的尋址。

2.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展技術(shù)問題。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要多技術(shù)融合和多學(xué)科交叉，因此容易遇到技術(shù)瓶頸。物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)核心是異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，如何實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)和融合，以及如何處理和儲存海量的信息，都是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中存在的問題。

3.物聯(lián)網(wǎng)的安全性問題。物聯(lián)網(wǎng)涉及范圍無處不在，個人隱私，商業(yè)機密，甚至于國家政治軍事等信息，如果被泄露后果不堪設(shè)想。因此如何保證信息安全問題也是我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展要面臨的挑戰(zhàn)。

4.物聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)可行性。物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)需要大量的資金投入，而用戶的接受度和投資回報等問題都是無法估算的，且如何使用戶自覺維護物聯(lián)網(wǎng)的問題也是亟待解決的。

四 、物聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展理念

我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展應(yīng)該在物與物互聯(lián)互通的共性上及時制定統(tǒng)一的標準，采取開放的態(tài)度，完善國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)與國際物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)，實現(xiàn)快速與國際物聯(lián)網(wǎng)對接。循環(huán)物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，循環(huán)經(jīng)濟可以把握物體和資源在配置上的合理性，從而實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展。綠色低碳經(jīng)濟發(fā)展理念，物聯(lián)網(wǎng)的智能化很大程度上避免了資源的浪費，“綠色，環(huán)保，節(jié)能，低碳經(jīng)濟”是現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展的大趨勢，隨著物聯(lián)網(wǎng)的深入，各個行業(yè)可以節(jié)省人力物力，實現(xiàn)環(huán)境資源的高效利用。

五、 結(jié)束語

本文分析了物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展存在的問題與挑戰(zhàn)，并且提出了物聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展理念。物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了物與物，人與物的信息傳遞方式，實現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)的處理，信息傳遞的高效性和便捷性。我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究也處于世界物聯(lián)網(wǎng)研究的前列，因此我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究人員應(yīng)該抓住此時的機遇，爭取突破物聯(lián)網(wǎng)目前發(fā)展遇到的問題，從而帶動我國信息產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟的快速發(fā)展。

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