計(jì)算機(jī)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與發(fā)展思考

張孟輝 張正良 黃義達(dá) 程文凱 李旋

摘要：從汽車上的無線電安裝到機(jī)器對(duì)機(jī)器通信的實(shí)現(xiàn)，到近年來，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展引起了廣泛的關(guān)注。目前，國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。隨著蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的連接已逐漸進(jìn)入成千上萬的家庭。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);發(fā)展戰(zhàn)略;技術(shù)

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

（一）物聯(lián)網(wǎng)基本概念

物聯(lián)網(wǎng)專門指一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它使用各種傳感器設(shè)備將任何物品連接到互聯(lián)網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)信息交互，并實(shí)現(xiàn)定位，跟蹤，監(jiān)視，標(biāo)識(shí)和管理的智能。IOT，即物聯(lián)網(wǎng)，是為了實(shí)現(xiàn)智能終端設(shè)備和管理平臺(tái)的互連，并提供物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，所需的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有移動(dòng)，靈活和無處不在的連接，而這只能通過無線訪問來實(shí)現(xiàn)。

（二）物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用

典物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的類型是將所有項(xiàng)目分配給一個(gè)電子標(biāo)簽，然后使用傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將這些項(xiàng)目連接到網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別和管理。我相信很多人在科幻電影中看到過太多類似的情況：早晨起床時(shí)，房間的顯示屏?xí)詣?dòng)向主人告知今天的天氣溫度，空氣質(zhì)量并推薦合適的衣服;房間的墻壁，浴室的鏡子都是人工智能，特別是物聯(lián)網(wǎng)將傳感設(shè)備，RFID，紅外傳感，GPS等集成在一起，然后基于智能芯片的CPU，進(jìn)一步基于諸如WIFI，LTE，LPWAN等。其中，自動(dòng)識(shí)別，互連和信息共享。

典型的視頻監(jiān)視應(yīng)用程序在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中具有四個(gè)級(jí)別，包括應(yīng)用程序?qū)樱芾韺樱?wù)層和訪問層。應(yīng)用層是直接面對(duì)客戶的級(jí)別，通常是監(jiān)視中心，它由電視墻，移動(dòng)APP，PC客戶端和解碼器組成。管理層通常稱為管理云。該云使用分布式服務(wù)器來構(gòu)建業(yè)務(wù)管理級(jí)別。服務(wù)層為業(yè)務(wù)管理層服務(wù)，還使用分布式服務(wù)器，包括視頻存儲(chǔ)陣列，分布式服務(wù)器和代碼轉(zhuǎn)換服務(wù)器。訪問層是最底層的應(yīng)用程序端。這部分是各種聲光報(bào)警器和視頻監(jiān)控設(shè)備，它們構(gòu)成了視頻編碼器下方的一組獨(dú)立的視頻監(jiān)控終端。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展思考

從1999年的物聯(lián)網(wǎng)概念到2013年，整個(gè)行業(yè)經(jīng)歷了15年的發(fā)展，從早期的GPRS，2G，3G到當(dāng)前的4G以及即將到來的5G都是物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)今天，在一定程度上，我們已經(jīng)使物聯(lián)網(wǎng)之間的通信從現(xiàn)實(shí)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。其中，3GPP協(xié)議做出了重要貢獻(xiàn)。自REL.13以來，它已逐漸演變?yōu)閮蓚€(gè)方向：大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)和關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)。這面臨著四個(gè)核心挑戰(zhàn)，其中包括要求集成調(diào)制解調(diào)器芯片，傳感器和驅(qū)動(dòng)器的低成本設(shè)備。在3GPP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議下的演進(jìn)的LTE核心網(wǎng)絡(luò)（稱為EPC）和演進(jìn)的接入網(wǎng)絡(luò)（稱為E-UTRAN）。架構(gòu)當(dāng)中邏輯節(jié)點(diǎn)只有ENB，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)趨向于扁平化，這種結(jié)構(gòu)帶來的最大好處在于降低了呼叫建立時(shí)間延遲以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間延遲，同時(shí)運(yùn)營(yíng)成本大大降低。

據(jù)某些研究機(jī)構(gòu)估計(jì)，到2025年，不僅將有85%的世界人口可以接觸到互聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)還有60億臺(tái)設(shè)備可以接入互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展帶來了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，它具有改變我們生活的巨大潛力。但是，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也是限制物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)。總體而言，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有移動(dòng)，靈活和無處不在的連接，而這只能通過無線訪問來實(shí)現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)是M2M的擴(kuò)展概念。 M2M是物聯(lián)網(wǎng)的子集。從M2M應(yīng)用示例（例如工業(yè)應(yīng)用）的角度來看，其前端設(shè)備的成本非常高。相比之下，實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)的成本要低得多。幾乎可以忽略不計(jì)。

因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈很長(zhǎng)，并且擴(kuò)展到物聯(lián)網(wǎng)，所以現(xiàn)場(chǎng)劃分比較精細(xì)，因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)人與物之間的大規(guī)模連接以及關(guān)鍵的物聯(lián)網(wǎng)連接，因此有必要建立一種能源高效的系統(tǒng)并改善和優(yōu)化整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。這需要上游和下游制造商的合作，例如芯片供應(yīng)商，傳感器設(shè)備供應(yīng)商，系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商和移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)部署應(yīng)確保室內(nèi)外高度覆蓋，無縫連接，具有自組織路由功能的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)新節(jié)點(diǎn)部署的技術(shù)核心。我們尚未在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中形成強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力，而諸如RFID之類的一些核心關(guān)鍵技術(shù)仍在西方公司手中。允許在芯片上集成大功率調(diào)制解調(diào)器的新芯片技術(shù)帶來了解決上述問題的新思路，即LPWA。這種技術(shù)理論終于回到了星際聯(lián)系。基站盡可能地關(guān)注復(fù)雜性和能耗，不僅提高了覆蓋范圍，降低了成本，而且具有更高的可擴(kuò)展性

目前對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究還比較少，但這并不意味著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將停滯不前，主要是因?yàn)樗诮邮芗夹g(shù)研究。在工業(yè)應(yīng)用中，經(jīng)過多年的發(fā)展，智能交通，智能醫(yī)療，智能典型應(yīng)用和應(yīng)用創(chuàng)新已在農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行。在特定的應(yīng)用程序中仍然存在許多尚未解決的技術(shù)問題。未來的前景仍然非常廣闊。隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，智能家居的價(jià)格逐漸下降。限制智能家居廣泛使用的價(jià)格因素不是，智能家居將得到普及。未來是一個(gè)超乎想象的世界。物聯(lián)網(wǎng)將涵蓋所有領(lǐng)域。同樣，隨著技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步，人與物將在物聯(lián)網(wǎng)下得到廣泛連接。物聯(lián)網(wǎng)在各行各業(yè)的應(yīng)用將越來越流行。

目前國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的問題也是不可回避的，在近幾年的發(fā)展中，政府導(dǎo)向過于明顯、驅(qū)動(dòng)性過強(qiáng)，盲目炒作概念。行業(yè)人才缺乏、企業(yè)創(chuàng)新機(jī)制不足等問題也逐漸凸顯，亟待解決。

筆者認(rèn)為，促進(jìn)國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)健康發(fā)展亟需解決的問題有以下幾方面

其一：加快物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善。由于物聯(lián)網(wǎng)仍是中國(guó)的新興產(chǎn)業(yè)，因此我們必須迅速制定編碼，接口，數(shù)據(jù)和信息安全等基本通用標(biāo)準(zhǔn)，并完善關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，有序地指導(dǎo)未來的建設(shè)和規(guī)模發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不斷變化。第二：加強(qiáng)人才培養(yǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的每個(gè)相關(guān)學(xué)科都是一門強(qiáng)大的學(xué)科，具有堅(jiān)實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)，并且都在該學(xué)科的基礎(chǔ)上為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。因此，在每個(gè)相關(guān)學(xué)科中，應(yīng)該為物聯(lián)網(wǎng)制定人才培養(yǎng)計(jì)劃和具體措施。其三：加強(qiáng)核心技術(shù)創(chuàng)新。目前，大多數(shù)核心技術(shù)仍在幾個(gè)西方國(guó)家掌握。整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的核心組件仍然需要進(jìn)口。只有加強(qiáng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的研發(fā)投入，鼓勵(lì)企業(yè)和個(gè)人創(chuàng)新，才有可能引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)的未來潮流。

三、結(jié)束語

總而言之，物聯(lián)網(wǎng)是圍繞信息技術(shù)發(fā)展的主流方向。在現(xiàn)階段，盡管對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的研究較少，但物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已擴(kuò)展到多種應(yīng)用場(chǎng)景，致力于解決大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)和關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)的連接問題。物聯(lián)網(wǎng)，有許多關(guān)鍵技術(shù)需要解決，包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，傳感器技術(shù)等。物聯(lián)網(wǎng)的未來可以期待。

參考文獻(xiàn)：

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