物聯網技術研究現狀

齊世霞 延安大學數學與計算機科學學院

引言

物聯網的概念原型最早出現于比爾蓋茨在1995年所著的《未來之路》一書中，但受限于當時的技術發展，并未引起人們的重視。直到2005年國際電信聯盟才正式提出了物聯網的概念。現如今，物聯網作為第三次信息化浪潮的標志之一，其發展現狀、關鍵技術、實際應用等都成為了當今時代的熱點問題，受到了世界各國的廣泛關注。

1 物聯網簡介

物聯網指的是通過射頻識別裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，通過某種約定的協議，將任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現對物體的智能化管理和識別的一種網絡。其目的是使所有物品都與該網絡連接在一起，系統可以自動、實時地對物體進行識別、定位、追蹤、監控并觸發相應事件。在這個網絡中，物品能夠彼此進行“交流”，人們能夠彼此進行“交流”，人與物能夠彼此進行“交流”，而無需人的干預。其實質是利用感知/無線技術，通過計算機互聯網實現物品的自動識別和信息的互聯與共享。

2 物聯網國內外發展現狀

2.1 物聯網國外發展現狀

物聯網的概念最早是由美國麻省理工學院的Ashton教授在1999年研究RFID技術時提出來的；之后，于2005年的世界信息峰會上，國際電信聯盟發布的報告中正式提出了物聯網的概念；2009年，美國總統奧巴馬支持IBM提出的“智慧地球”戰略，在世界范圍內引起轟動。日本早在2004年就提出了“u-Japan”構想，與如今的物聯網概念相似；在2009年，日本將其升級為“i-Japan”戰略，將物聯網列為其國家重點戰略之一。韓國在2006年確立了“u-Kurea”戰略，旨在建設無所不在的社會；在2009年6月，歐盟執委會發表了《歐盟物聯網行動計劃》，描繪了物聯網技術應用的前景，并提出要加強歐盟組對物聯網的管理，消除物聯網發展的障礙。目前，物聯網技術在美國已經被應用于國防、智能電網、醫療、教育等各個方面；歐盟也在物聯網發展方面投入很多，掌握了高精度傳感器技術和RFID技術。

2.2 物聯網國內發展現狀

早在1999年，中國科學院上海微系統與信息技術研究所就進行傳感網產品的研發，研發出的產品于2003年開始在“動態北侖”等項目中得到應用，是物聯網在中國的早期嘗試。在科學研究上，我國基本與國際保持同步；在地區產業規劃上，在無錫建立了中國的傳感信息中心，在2009年，溫家寶總理到無錫微傳感網工程技術研發中心視察并發表了重要講話，現如今，每年的世界物聯網大會都在此舉行；在標準化上，我國對相關標準的制定領先于國際，是傳感網國際標準四大主導國之一。目前，我國政府部門高度重視物聯網的發展，將物聯網技術納入了新興產業發展規劃中，加大了對物聯網的投資和研發力度；我國各大高校也相繼開設了物聯網專業課程。

3 物聯網關鍵技術研究現狀

物聯網主要有五大關鍵性技術，無線通信技術、傳感器技術、網絡技術、智能與信息處理技術以及應用層技術。

3.1 無線通信技術

無線通信技術主要包括無線通信系統，短距離無線通信技術，無線單片機技術等。目前，無線通信系統實行的是多路訪問技術，常用的有頻分多址、時分多址等技術。短距離無線通信技術包括RFID技術、ZigBee技術、藍牙技術和超寬帶技術等；其中，RFID射頻識別技術的理論基本完善；ZigBee技術是近年才提出的一種近距離、低功耗、低成本的雙向無線通信技術；藍牙技術是目前國際通用的一種公開的無線技術規范，新的藍牙標準2.0版支持高達10MB/s以上的速率；超寬帶技術是一種新型的無線通信技術，解決了困擾傳統無線技術多年有關傳播方面的重大難題。近年來，為了適應無線通信和無線網絡節點的要求，無線單片機技術也得到了快速發展，其體積更小、功耗更低、價格也更低。

3.2 傳感器技術

傳感器技術實施以傳感器為核心論述其內涵、外延的技術，是一門涉及微電子技術、信息處理技術和計算機技術等相結合形成的密集型綜合技術。現代傳感器技術的研究方向主要有四個方面：一是新材料的開發和應用；二是傳感器集成化、多功能化和智能化；三是硬件系統的微小型化；四是無線網絡化。

3.3 網絡技術

無線傳感器網絡是物聯網的子網之一，是新一代的傳感器網絡。美國《技術評論》雜志將無線傳感網絡列為第一項未來新興技術，《商業周刊》也將無線傳感網絡列入了未來四大新技術中。無線傳感器網絡的協議棧主要包括MAC層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。目前，其MAC層協議主要有兩類：一是基于競爭的MAC協議，二是基于時分復用的MAC協議。其路由協議主要包括能量感知路由協議、基于查詢的路由協議等。

3.4 智能與信息處理技術

目前智能技術主要包括機器學習、模式識別、信息融合、數據挖掘及云計算技術等。當前機器學習主要圍繞面向任務、認識模擬及理論分析研究這個三個方向展開研究；模式識別目前的主要方法主要包括統計決策法、模糊模式識別等；數據融合目前的常用方法主要可概括為隨機和人工智能兩大類；數據挖掘目前主要對先進數據模型、面向應用等進行研究；在2008年，我國與IBM合作了建立云計算中心，阿里巴巴集團也于2009年在南京建立了首個“電子商務云計算中心”。

3.5 應用層技術

物聯網發展至今，各種關鍵技術發展蓬勃，各類技術融合發展，使得其應用范圍和深度不斷擴展，被應用到社會的各個層面。物聯網應用遍及智能交通、智能家居、環境保護、城市管理、政府工作、公共安全、公共服務、過程控制、醫療衛生、物流管理等多個領域。

4 物聯網發展中存在的問題

不可避免的，物聯網技術在發展過程中也會遇到一些難以解決的問題。隨著物聯網技術的發展壯大，越來越多的人們開始使用物聯網技術產品，物聯網的安全，即保護用戶的信息安全和隱私，保證物聯網不發生信息泄露、信息篡改等多種威脅成為了物聯網技術應用需要解決的最大問題。除此之外，還有物聯網技術的標準規范難以統一、物聯網技術的終端設備性能和價格等問題也有待解決。

5 結語

本文對物聯網技術的現狀進行了研究，簡單介紹了物聯網的國內外研究現狀以及物聯網各種關鍵技術的的研究現狀，并簡要說明了物聯網發展中存在的問題。物聯網作為全球第三次信息產業革命，使多種技術高度交叉融合，將帶動整個產業鏈共同發展，在各國大力推動工業化與信息化融合的大背景下，物聯網將是大多數行業發展過程中不可缺少的一部分，在未來，人類將進入一個物聯網的時代。