淺談物聯網所面臨的問題和挑戰

郎薇薇

摘 要：物聯網的興起及廣泛應用，改變了人們的生活方式的同時也同樣面臨一些問題和挑戰。本文介紹了物聯網的概念，給出了基于智能物體層、數據傳輸層、信息關聯層、應用服務層的物聯網四層體系架構，最后探討了物聯網在實現過程中所面臨的問題和挑戰。

關鍵詞：物聯網；RFID

1 引言

物聯網（Internet of Things）這個概念最早由麻省理工的Auto-ID中心在1999年提出，其基本想法是將RFID和其他傳感器相互連接，形成RFID架構的分布式網絡。歐洲委員會提出“物聯網是未來因特網的綜合部分之一，可以被定義為一個動態的全球網絡基礎。[1]

物聯網實質上是將真實世界映射到虛擬世界的過程：真實世界中的事物，通過傳感器采集一定的數據，在虛擬世界中形成與之對應的事物?！跋嚓P物體可能在虛擬電子空間中被創造出來，源于物理物體空間，且與物理空間的物體有關聯。”[2]傳感器采集到數據的詳細程度，將影響到該事物在虛擬世界中的抽象程度。在虛擬世界中，對該事物最簡單也最重要的描述是物體提供了一個ID用于識別（如使用RFID標簽），最詳細的描述則是真實世界中該事物的所有屬性和狀態均可在虛擬世界中被觀察到。

這樣將會對世界帶來巨大的改變：實地實時監測和控制一個事物的成本是高昂的，通過物聯網，所有事物都將在虛擬世界中被找到，以較低的成本被監測和控制，從而實現4A（anytime， any place， anyone， anything）連接。虛擬世界提供了對所有事物的實時追蹤的可能，所有的信息都不是孤立的，這將為各種海量運算和分析提供了最基礎和最重要的信息源。真實世界存在于某一時刻，而當物聯網發展到能將真實世界中的所有事物都映射到虛擬世界中時，無數個某一時刻的世界匯集起來，在虛擬世界中將形成一個可以追溯的歷史，如同過去以紙質保存歷史事件的發生，將來將以電子數據對所有事物進行全息描述的形式存儲世界的歷史。

2 體系架構

目前，物聯網還沒有一個廣泛認同的體系結構，最具代表性的物聯網架構是歐美支持的EPCglobal和日本的UID物聯網系統。EPC系統由EPC編碼體系、射頻識別系統和信息網絡系統3部分組成。UID技術體系架構由泛在識別碼（uCode）、泛在通信器、信息系統服務器、和ucode解析服務器等4部分構成。EPCglobal 和UID上只是RFID 標準化的團體，離全面的“物聯網”體系架構相去甚遠。

最被認同的物聯網體系架構是以下四層：

1）智能物體層：通過傳感器捕獲和測量物體相關數據，實現對物理世界的感知。同時具備局部的互動性，需要一定的存儲和計算能力。

2）數據傳輸層：以有線或無線的方式實現無縫、透明、安全的接入，提供并實施編碼、認知、鑒權、計費等管理。

3）信息關聯層：通過云計算實施對海量數據的存儲和管理、數據處理與融合，屏蔽其異質性與復雜性，形成一個與真實世界對應的虛擬世界。

4）應用服務層：從虛擬世界中提取信息，提供豐富的面向服務的應用。如智能交通、智能電網、智能醫療等等。

需要指出的是，數據由底部的傳感器通過網絡到達應用服務層面，而實際上，在服務應用層面，各個中心、用戶可以反向的通過網絡由執行器對物體進行控制。

在該體系結構中，感知層面的各種傳感器、執行器都是具體的，隨著技術的發展會不斷升級，新設備不斷引入物聯網。而服務應用層的各種需求也是不斷提出的，并不是一層不變的。若是每個具體的服務應用和傳感設備都形成一個獨立的網絡，最后可能形成許多套特殊的網絡，這不利于推廣和不便于維護。因此這需要物聯網的網絡層有一定前瞻性，物體設備層可以變化，服務應用層可以變化，但它們都是通過一個普適的網絡進行連接，這個網絡可以在一定的時間內保持穩定[3]。

3 面臨的挑戰

物聯網不斷發展和逐漸應用的同時，也不可避免的出現了一些問題，給我們帶來了一些新的挑戰。

3.1 統一標準

物聯網其實就是利用物體上的傳感器和嵌入式芯片，將物質的信息傳遞出去或接收進來，通過傳感網絡實現本地處理，并聯入到互聯網中去。由于涉及到不同的傳感網絡之間的信息解讀，所以必需有一套統一的技術協議與標準，而且主要是集中在互聯上，而不是傳感器本身的技術協議?，F在很多所謂的物聯網標準，實際上還是將物聯網作為一種獨立的工業網絡來看待的具體技術標準，而應對互聯需要的技術協議，才是真正實現物聯網的關鍵。

3.2 安全、隱私

在物聯網中所有“事物”都連接到全球網絡，彼此間相互通信，這也帶來了新的安全和隱私問題，例如可信度，認證，以及事物所感知或交換到的數據的融合。人和事物的隱私應該得到有效保障，以防止未授權的識別和攻擊。安全與隱私這個問題，是人類社會的問題，不論是物聯網還是其他技術，都是面臨這兩個問題。因此，不僅要從物聯網內部的技術上做出一定的控制，而且要從外部的法規環境上作出一定的司法解釋和制度完善。

3.3 成本和投資回報

物聯網的產業鏈貫穿上下游，包括芯片元器件、軟件服務、系統集成、網絡運營商，每個環節都需要前期投入，這就涉及到成本問題。由于眾多廠商各自為戰，難以保證穩定的回報率。尤其是對于硬件企業來說，要造出成規模兼容多協議的設備，還要留出一部分利益分成，投入產出比是不得不考慮的問題。

3.4 數據的存儲和處理

物聯網帶來的數據量增長是指數級的，先不說像谷歌、Facebook這樣擁有超大規模數據中心的公司是少數，要讓這些數據實時可用，并且能存儲相當長的時間也是難事。前后端的遠程數據調取對信道亦是考驗，而管理者更要對訪問權限進行鑒別。為此，不少廠商提出了邊緣計算的概念，可以在一定程度上緩解數據處理的壓力。此外，智能設備的增加對能源消耗提出了高要求

4 結語

物聯網讓任何普通的東西相互連接，這個概念從出現就引起了整個科技界的全面關注。它的熱潮從興起到現在，一直充滿活力，雖然在發展和應用中存在著一些這樣或者那樣的問題，只要我們去努力解決，物聯網完全有潛力像互聯網一樣影響全世界。

參考文獻

[1]施鳴.淺談第三次信息革命“物聯網”的起源與發展前景[J].信息與電腦，2009.10.

[2]劉云浩.物聯網導論[M].北京：科學出版社，2011.3.

[3]劉志碩，魏鳳，柴躍廷，沈喜生.關于我國物聯網發展的思考[J].綜合運輸，2010.2期28.