唐 琳

（赤峰學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

2009年，物聯(lián)網(wǎng)在我國迅速升溫，物聯(lián)網(wǎng)概念亦不斷演進(jìn)，傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、無線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等共同構(gòu)成了智慧物聯(lián)網(wǎng)絡(luò).從普適計(jì)算思想到智慧地球構(gòu)想，物聯(lián)網(wǎng)概念越發(fā)清晰，逐步由概念模型向?qū)嵺`應(yīng)用推進(jìn).隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入研發(fā)，亞里士多德的名句“給我一個(gè)支點(diǎn)我可以撬起地球”也被更新為“給我一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)我能感知地球”.在物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建中主要遵循以下三個(gè)原則：一是可以全天候?qū)崟r(shí)自動(dòng)進(jìn)行大范圍的全面感知；二是通過通信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合進(jìn)行信息的可靠有效傳遞；三是利用云計(jì)算、模糊識(shí)別等智能計(jì)算技術(shù)進(jìn)行海量數(shù)據(jù)的智能處理，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能控制.以上三點(diǎn)也是物聯(lián)網(wǎng)所具備的典型特征，由此所聯(lián)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也層出不窮.

雖然物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)全新產(chǎn)業(yè)，但我國對(duì)其技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化水平并未落后于其他國家，龐大的市場(chǎng)空間優(yōu)勢(shì)讓我國在一定程度上掌握了主動(dòng)權(quán)并擁有了物聯(lián)網(wǎng)世界的話語權(quán).當(dāng)前由政府主導(dǎo)、產(chǎn)學(xué)研企相結(jié)合共同推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的良好態(tài)勢(shì)正在國內(nèi)形成，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌?chǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，物聯(lián)網(wǎng)用途日益寬泛.以上都對(duì)我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展在更深、更廣的基礎(chǔ)上提出了更高的技術(shù)要求.

1 國際物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究現(xiàn)狀

全球針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的研究和應(yīng)用尚處于起步階段，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)概念和特征的認(rèn)知可謂百家爭(zhēng)鳴，并沒有形成統(tǒng)一共識(shí)，尤其是物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)沒有標(biāo)準(zhǔn)模型，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)屬于起步期到發(fā)展期的試探性過渡，在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域以及技術(shù)開發(fā)上仍存在諸多挑戰(zhàn).很大一部分業(yè)界人士普遍認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生在一定程度上取決于傳感網(wǎng)的發(fā)展，更有人將物聯(lián)網(wǎng)定義為傳感網(wǎng)的延伸和發(fā)展.伴隨著信息處理技術(shù)、微處理器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳感器的開發(fā)和應(yīng)用應(yīng)時(shí)而出并且發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁.美國早在20世紀(jì)80年代就宣布世界進(jìn)入傳感器時(shí)代，而傳感網(wǎng)的研究起步于20世紀(jì)90年代末，早期主要用于采集戰(zhàn)場(chǎng)信息.進(jìn)入21世紀(jì)傳感網(wǎng)受到各界廣泛關(guān)注，歐美各國相繼啟動(dòng)無線傳感網(wǎng)研究計(jì)劃，并投入巨資支持傳感網(wǎng)研究.2002年美國NSF、DARPA、NASA等12個(gè)研究機(jī)構(gòu)專門召開“未來傳感系統(tǒng)”國家級(jí)研討會(huì)，隨后，加利福尼亞州大學(xué)伯克利分校成立了多個(gè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究實(shí)驗(yàn)室，國外各大知名企業(yè)也相繼開展了無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究.

在傳感網(wǎng)走向商業(yè)化發(fā)展道路的同時(shí)，“物聯(lián)網(wǎng)”這一概念如璀璨明星一般迅速升起，世界各國先后提出了以物聯(lián)網(wǎng)為核心的發(fā)展戰(zhàn)略，物聯(lián)網(wǎng)研究進(jìn)入了高速增長(zhǎng)階段.然而在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究快速增長(zhǎng)的同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展仍然受到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)缺失的限制.一些國際公司和組織正在抓緊制定的M2M國際數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（一種基于XML的M2M行業(yè)應(yīng)用設(shè)備和應(yīng)用平臺(tái)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)）影響力微弱，導(dǎo)致采用不同數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件設(shè)備兼容性不強(qiáng).物聯(lián)網(wǎng)其他標(biāo)準(zhǔn)仍以各企業(yè)自行設(shè)計(jì)為主，不同企業(yè)因其M2M系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，從而采用的設(shè)備也不盡相同，由此導(dǎo)致設(shè)備間接口標(biāo)準(zhǔn)無法統(tǒng)一.目前M2M應(yīng)用也缺少專門的達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)程度的安全標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)安全問題的重要性日益突出.如今，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究正在由基于RFID應(yīng)用的單體互聯(lián)階段向基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的物體互聯(lián)階段演進(jìn).

2 中國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究現(xiàn)狀

我國早在1999年就已啟動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)核心傳感網(wǎng)技術(shù)研究，研究水平已處于世界前列，現(xiàn)已成為世界傳感網(wǎng)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)國之一，專利研究成果豐富，同時(shí)也是世界上少數(shù)幾個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)完整產(chǎn)業(yè)鏈的國家之一.無線通信網(wǎng)絡(luò)和寬帶覆蓋率也足夠?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)設(shè)施支持，作為世界第三大經(jīng)濟(jì)體，國家支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)實(shí)力也較為雄厚，以上這些都為我國物聯(lián)網(wǎng)的迅速崛起創(chuàng)造了良好的優(yōu)勢(shì).

但是，在一片大好的形勢(shì)下我們也不能盲目樂觀，據(jù)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)界權(quán)威雜志M2MMagazine2009年統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展100強(qiáng)企業(yè)中81個(gè)在北美，18個(gè)在歐洲，而亞太地區(qū)僅有一個(gè)且還不在中國，即使我國最大的物聯(lián)網(wǎng)公司也沒有達(dá)到上億規(guī)模.因此，物聯(lián)網(wǎng)在我國發(fā)展速度雖然很快，但是同其他發(fā)達(dá)國家相比，我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍比較落后，具體表現(xiàn)為：①關(guān)鍵技術(shù)落后，如傳感器技術(shù)薄弱，超高頻RFID技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、基礎(chǔ)軟件、芯片技術(shù)及生產(chǎn)工藝等均落后于其他國家；②缺乏統(tǒng)一完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，各種標(biāo)準(zhǔn)比較分散，標(biāo)準(zhǔn)組織之間協(xié)調(diào)性差；③物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域整體規(guī)劃落后，政府推動(dòng)力量不均衡，政策支持區(qū)域偏向性明顯，行業(yè)帶動(dòng)性較差，導(dǎo)致規(guī)?；l(fā)展難以形成.

與以上不足相反，我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，低/高頻RFID技術(shù)比較成熟，通信服務(wù)與通信制造基礎(chǔ)較強(qiáng)，中國移動(dòng)將于2013年投資1800億建設(shè)18萬個(gè)4G信號(hào)基站，國家成立了傳感器網(wǎng)絡(luò)工作組、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工作組、物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合工作組等組織機(jī)構(gòu)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)組織進(jìn)行協(xié)調(diào)統(tǒng)一，各地政府紛紛開展物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略發(fā)展調(diào)研為物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃及政策制定提供科學(xué)依據(jù).

總之，我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究仍處于起步階段，關(guān)鍵技術(shù)亟待創(chuàng)新和突破，核心技術(shù)更需進(jìn)一步完善、延伸和拓展，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和市場(chǎng)有待進(jìn)一步發(fā)展，未來十年內(nèi)我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用必將取得長(zhǎng)足進(jìn)步.

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)分析

目前我國物聯(lián)網(wǎng)普遍使用的是基于M2M體系的三層體系結(jié)構(gòu)模型，從物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)研究中可以發(fā)現(xiàn)，雖然沒有統(tǒng)一的架構(gòu)，但各個(gè)國家的體系結(jié)構(gòu)都已形成，國際以及我國主流的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)都是以三層體系結(jié)構(gòu)為模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步演繹和深入最終形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn).在我國使用的三層體系結(jié)構(gòu)模型中將物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層三個(gè)層級(jí).如同計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)一樣，物聯(lián)網(wǎng)各層之間都有著自己所需的獨(dú)特的關(guān)鍵技術(shù)和核心技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系如圖1所示.

圖1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)組成模型

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)各層之間，信息并不是只進(jìn)行單一方向傳遞，也有交互、控制、雙向互傳等，所傳遞的信息多種多樣，這其中關(guān)鍵是物品的信息，包括在特定應(yīng)用系統(tǒng)范圍內(nèi)能唯一標(biāo)識(shí)物品的識(shí)別碼和物品的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)信息.此外，軟件、現(xiàn)場(chǎng)總線和集成電路技術(shù)也都是各層所需的關(guān)鍵技術(shù).在圖1中所列的公共技術(shù)，并不屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系中的某個(gè)特定層面，而是與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)的三個(gè)層級(jí)都有聯(lián)系，它主要包括了應(yīng)用業(yè)務(wù)需求、通信及計(jì)算合集網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、標(biāo)識(shí)與解析服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)、服務(wù)質(zhì)量管理和網(wǎng)絡(luò)管理等.從技術(shù)體系來看，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)極其先進(jìn)的集綜合性和復(fù)合型為一體的系統(tǒng)工程，其最終目標(biāo)是為單個(gè)事物建立全球的、開放的標(biāo)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)基于全球網(wǎng)絡(luò)連接的信息共享.物聯(lián)網(wǎng)在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上通過數(shù)據(jù)通信方式，構(gòu)造一個(gè)多姿多彩的智能網(wǎng)絡(luò).它是通過標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，靠自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物體的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享.

4 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)群與核心技術(shù)群分類及分析

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)從體系結(jié)構(gòu)上劃分，可以劃歸為感知層關(guān)鍵技術(shù)群、感知層核心技術(shù)群、網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)群、網(wǎng)絡(luò)層核心技術(shù)群、應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)群、應(yīng)用層核心技術(shù)群六大類別.從技術(shù)重要性及攻堅(jiān)難度角度劃分，可以劃歸為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)群和物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)群兩大類別.下文主要從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)三個(gè)層次六大技術(shù)群類別進(jìn)行闡述.

感知層關(guān)鍵技術(shù)主要有物聯(lián)網(wǎng)編碼技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、中低速無線/有線短距離傳輸技術(shù)等.該層核心技術(shù)主要包括傳感器技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、全球定位技術(shù)、智能組網(wǎng)技術(shù)、無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等.

網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)主要有物聯(lián)網(wǎng)名稱解析服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布服務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)中間件、物聯(lián)網(wǎng)安全等.網(wǎng)絡(luò)層是遠(yuǎn)距離有線/無線通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、Ipv6、2G/3G/4G、Wi-Fi等通信技術(shù)的綜合運(yùn)用.該層核心技術(shù)主要包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線保真技術(shù)、通用分組無線服務(wù)、通信網(wǎng)、3G/4G網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)、廣電網(wǎng)絡(luò)、NGB廣域網(wǎng)路及三網(wǎng)融合技術(shù)等.

應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)主要有公共中間件、信息開放平臺(tái)、云計(jì)算、服務(wù)支撐平臺(tái)等.具體表現(xiàn)為：智能信息處理、信息融合、數(shù)據(jù)挖掘、海量數(shù)據(jù)科學(xué)數(shù)值計(jì)算及海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等.該層核心技術(shù)主要集中在企業(yè)資源計(jì)劃及專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，具體表現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中所需的實(shí)際操作標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，在不同的應(yīng)用平臺(tái)，所需攻堅(jiān)的技術(shù)難題亦不相同.在各類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域都會(huì)產(chǎn)生各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)：如風(fēng)力發(fā)電、現(xiàn)代物流、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代化工業(yè)等產(chǎn)業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用，因其針對(duì)面向不一而呈現(xiàn)出千姿百態(tài)的形式，其表現(xiàn)與特征也存有很大的差別.

5 結(jié)論

從上述分析并結(jié)合技術(shù)體系圖1可以看出，物聯(lián)網(wǎng)各層間的關(guān)鍵技術(shù)群與核心技術(shù)群并非是獨(dú)立存在只服務(wù)于本層功能的.各層級(jí)技術(shù)之間既相互獨(dú)立又緊密聯(lián)系，并在一定程度上可以互通使用、越層調(diào)用，比如感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三層中都需要用到中間件技術(shù)，只是因網(wǎng)絡(luò)形態(tài)差異而在中間件實(shí)際工作表征上有所差別，其根本依賴的仍然都是最基本的中間件技術(shù).再比如智能信息處理技術(shù)，在感知層及應(yīng)用層中都有涉及.此外，有線/無線傳輸技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)等在感知層和網(wǎng)絡(luò)層中都是必不可少的核心技術(shù).由此可見，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系中各層之間技術(shù)交叉性很強(qiáng)，技術(shù)重疊現(xiàn)象很多，這就要求物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)必須完整和統(tǒng)一，以適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)多種技術(shù)融合后通用性要求極高的軟硬件兼容性.

〔1〕王毅.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2011.

〔2〕彭揚(yáng)，蔣長(zhǎng)兵.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京：中國物資出版社，2011.

〔3〕唐琳.戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)—物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生及發(fā)展[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，27（3）：30-32.

〔4〕唐琳.戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)—物聯(lián)網(wǎng)概念探究[J].才智，2012（5）：30-31.

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