物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展方向研究

任旭

摘 要 物聯(lián)網(wǎng)被成為第三次信息革命而越來越被人們重視和關(guān)注。本文從物聯(lián)網(wǎng)的概念和發(fā)展歷程分析為落腳點(diǎn)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析，將物聯(lián)網(wǎng)分成應(yīng)用決策層、數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)組織與管理層、數(shù)據(jù)傳輸層和感知控制層。接著從技術(shù)與應(yīng)用的角度對(duì)國內(nèi)外的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，最后提出對(duì)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方向的建議。

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng) 體系結(jié)構(gòu) 發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)展方向

1物聯(lián)網(wǎng)的起源與概念

物聯(lián)網(wǎng)的起源可以追溯到1995年比爾·蓋茨在《未來之路》一書當(dāng)中對(duì)信息技術(shù)未來的發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測。1998年，麻省理工學(xué)院（MIT）提出基于RFID技術(shù)的唯一編號(hào)方案，即產(chǎn)品電子代碼（Electronic Product Code，EPC），并以EPC為基礎(chǔ)，研究從網(wǎng)絡(luò)上獲取物品信息的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。1999年，美國自動(dòng)識(shí)別技術(shù)（AUTO-ID）實(shí)驗(yàn)室首先提出“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。

目前關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)還沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定義。如下對(duì)物聯(lián)網(wǎng)概念的描述較為貼切：通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通信網(wǎng)絡(luò)將無處不在的末端設(shè)備和設(shè)施實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)互通（M2M）、應(yīng)用大集成等模式，在內(nèi)網(wǎng)、專網(wǎng)和/或互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C(jī)制，提供安全可控及個(gè)性化的管理和服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)保”的“管、控、營”一體化。

2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

由物聯(lián)網(wǎng)特點(diǎn)可知，物聯(lián)網(wǎng)具有很強(qiáng)的異構(gòu)性，為實(shí)現(xiàn)異構(gòu)設(shè)備之間的互聯(lián)、互通與互操作，物聯(lián)網(wǎng)需要以一個(gè)開放的、分層的、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為框架。從物聯(lián)網(wǎng)的功能劃分和層次結(jié)構(gòu)，我們將物聯(lián)網(wǎng)劃分成四層體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用決策層、數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)組織與管理層、數(shù)據(jù)傳輸層和感知控制層。

應(yīng)用決策層：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層利用經(jīng)過分析處理的感知數(shù)據(jù)，為用戶提供多種不同類型的服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可分為監(jiān)控型（物流監(jiān)控、污染監(jiān)控），控制型（智能交通、智能家居），掃描型（手機(jī)錢包、高速公路不停車收費(fèi)）等。

數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)組織與管理層：實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的語義理解、推理、決策以及提供數(shù)據(jù)的查詢、存儲(chǔ)、分析、挖掘等。云計(jì)算為感知數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析提供了很好的平臺(tái)，是信息處理的重要組成部分，也是應(yīng)用層各種應(yīng)用的基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)傳輸層：主要負(fù)責(zé)通過各種接入設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等不同類型的網(wǎng)絡(luò)融合。此外，還提供路由、格式轉(zhuǎn)換、地址轉(zhuǎn)換等功能。

感知控制層：它是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)，包括RFID讀寫器、智能傳感節(jié)點(diǎn)和接入網(wǎng)關(guān)等組成。各種傳感節(jié)點(diǎn)通過感知目標(biāo)環(huán)境的相關(guān)信息，并自行組網(wǎng)傳遞到網(wǎng)關(guān)接入點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)將收集到的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)提交到后臺(tái)處理。

3國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

目前全球物聯(lián)網(wǎng)還處于起步階段，各國均把物聯(lián)網(wǎng)作為未來信息化戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用規(guī)模正在逐步擴(kuò)大，正在以點(diǎn)帶面的趨勢發(fā)展：美國于2008年底提出“智慧的地球”的戰(zhàn)略思想；歐盟2009年6月 物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃，強(qiáng)調(diào)傳感等感知技術(shù)的應(yīng)用，提出建設(shè)智慧型基礎(chǔ)設(shè)施；日本： 2009年8月 i-Japan戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)電子政務(wù)和社會(huì)信息服務(wù)應(yīng)用。國外發(fā)達(dá)國家的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀具有如下特點(diǎn)：

（1）融合各種信息技術(shù)，突破互聯(lián)網(wǎng)的限制，將物體接入信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)”。

（2）在網(wǎng)絡(luò)泛在的基礎(chǔ)上，將信息技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，從而影響到國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的方方面面。

（3）未來信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在由信息網(wǎng)絡(luò)向全面感知和智能應(yīng)用兩個(gè)方向拓展、延伸和突破。

我國政府對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也給予了高度重視，從2009年8月提出“感知中國”概念后，國家在宏觀調(diào)控和政策上都對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展給予了大力支持。目前已形成基本齊全的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系，部分領(lǐng)域已形成一定市場規(guī)模，正在縮短與國外相關(guān)技術(shù)的差距。“《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》將以物聯(lián)網(wǎng)為代表的新一代信息技術(shù)列為重點(diǎn)培育和發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，將頂層設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用推廣、產(chǎn)業(yè)支撐、商業(yè)模式、安全保障、政府扶持、法律法規(guī)、人才培養(yǎng)10個(gè)專項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃列入發(fā)展規(guī)劃。國內(nèi)三大電信運(yùn)營商也在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展上各顯優(yōu)勢，用基礎(chǔ)設(shè)施支撐服務(wù)用戶，目前已初步實(shí)現(xiàn)一卡通服務(wù)、安防系統(tǒng)服務(wù)的支持。

4物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展方向研究

物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的蓬勃發(fā)展帶來的潛在市場規(guī)模巨大，但目前其發(fā)展也面臨了一些瓶頸。

4.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

目前，國際上對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化是物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中一個(gè)非常重要的工作。目前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展都以國家或企業(yè)獨(dú)立研發(fā)為主體，各自的標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，在利益的趨勢下，技術(shù)的統(tǒng)一步履維艱，因?yàn)槭欠裾莆樟藰?biāo)準(zhǔn)會(huì)決定其市場利益。現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)不兼容問題嚴(yán)重，若這一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)形成，一些原本復(fù)雜的問題將不復(fù)存在。物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化主要涉及以下幾個(gè)方面：物理/數(shù)據(jù)接口、M2M接入標(biāo)準(zhǔn)、信息存儲(chǔ)與傳輸標(biāo)準(zhǔn)化、通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化、測試與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化、信息安全標(biāo)準(zhǔn)化等。

4.2安全與隱私保護(hù)

網(wǎng)絡(luò)安全在互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中一直是一個(gè)舉足輕重的問題，同樣的物聯(lián)網(wǎng)的安全比互聯(lián)網(wǎng)的安全問題更加艱巨與重要，是一個(gè)被廣泛關(guān)注的話題，因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的連接對(duì)象主要是機(jī)器或物，會(huì)導(dǎo)致安全隱患甚大。例如：RFID標(biāo)簽中的個(gè)人數(shù)據(jù)以及商業(yè)情報(bào)數(shù)據(jù)一旦被他人利用，損失將無可估量，同時(shí)，無論是多媒體娛樂、智能家庭、交通運(yùn)輸、災(zāi)害應(yīng)急等領(lǐng)域，一旦被攻擊將會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果。由此可見物聯(lián)網(wǎng)安全和隱私問題研究方向主要包括：讀取控制、隱私保護(hù)、用戶認(rèn)證、不可抵賴性、數(shù)據(jù)保密性、通訊安全、數(shù)據(jù)完整性、隨時(shí)可用性。

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