摘 要：物聯(lián)網(wǎng)是一個新興的研究熱點，定義、體系結(jié)構(gòu)等都處于發(fā)展過程，沒有統(tǒng)一的標準，本文通過現(xiàn)有資料的分析，綜合處物聯(lián)網(wǎng)的定義、體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)，對社會起到積極的作用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；傳感網(wǎng)；RFID

中圖分類號：TP391.44；TN929.5

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的新一代網(wǎng)絡信息技術(shù)[1]。它通過射頻識別技術(shù)（Radio Frequency IDentification，RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。

物聯(lián)網(wǎng)概念最初是1991年由美國麻省理工學院的Kevin Ash-ton教授提出。1999年美國麻省理工學院的自動中心，闡明了物聯(lián)網(wǎng)的基本含義，提出物聯(lián)網(wǎng)以RFID技術(shù)作為支撐的物流網(wǎng)絡。2005年國際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union，ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，世界上所有的物體報告指出，無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨，世界上所有的物體都可以通過因特網(wǎng)主動進行交換[2]。RFID、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將到更加廣泛的應用[3]。2009年歐盟委員會提出針對物聯(lián)網(wǎng)行動方案，方案明確表示在技術(shù)層面將給予大量資金支持，在政府管理層面將提出與現(xiàn)有法規(guī)相適應的網(wǎng)絡監(jiān)管方案。

1 IoT體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)就是“物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。其中包含兩層含義：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸和擴展的網(wǎng)絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)正處于發(fā)展階段，未來會有很多新的技術(shù)融入到物聯(lián)網(wǎng)，研究學者根據(jù)研究角度的不同提出了不同的體系結(jié)構(gòu)[4]。ITU提出了一個開放性的體系結(jié)構(gòu)，自下到上共分為三層：感知層、網(wǎng)絡層、和應用層。

（1）感知層處于物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的底層，是物聯(lián)網(wǎng)識別物體、采集信息的來源，類似人體結(jié)構(gòu)中皮膚和五官。感知層解決的是人類世界和物理世界的數(shù)據(jù)獲取問題，它由各種類型傳感器構(gòu)成，包括溫濕度傳感器、二維碼標簽、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。

（2）網(wǎng)絡層屬于物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的第二層，其核心仍然是互聯(lián)網(wǎng)，2G網(wǎng)絡、3G網(wǎng)絡或者4G網(wǎng)絡，包括有線網(wǎng)和無線網(wǎng)的融合，是整個物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞，負責IP尋址和路由的發(fā)現(xiàn)，及時傳遞和處理感知層獲取的信息。IPV6技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了保證：一方面，IPV6技術(shù)的大量地址空間為物聯(lián)網(wǎng)中大量節(jié)點提供了保證；另一方面，IPV6技術(shù)采用無狀態(tài)地址分配的方法來解決快速海量地址分配的問題。網(wǎng)絡層需要采取類似TCP/IP協(xié)議的分層網(wǎng)絡協(xié)議為上層應用提供服務[5]，物聯(lián)網(wǎng)分層網(wǎng)絡通信協(xié)議示意圖如圖1所示。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)分層網(wǎng)絡通信協(xié)議示意圖

（3）應用層屬于物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的最高層，是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口，功能是依靠網(wǎng)絡傳遞過來的各種數(shù)據(jù)信息，通過與行業(yè)需求結(jié)合，進行分析、建模，并自動執(zhí)行處理一些行為，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應用。

2 IoT關(guān)鍵技術(shù)

國際電聯(lián)指出物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的四個關(guān)鍵技術(shù)[6]：包含RFID技術(shù)、傳感技術(shù)、智能技術(shù)和納米技術(shù)。

2.1 傳感技術(shù)

傳感器網(wǎng)絡發(fā)展分為三個階段：傳感器、無線傳感器和無線傳感器網(wǎng)絡。傳感器是機器感知環(huán)境的感覺器官，感知光、電、熱等信號，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)提供初始數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)需要各種傳感器來感知整個世界。傳感器網(wǎng)絡節(jié)點包括下面三個部分：傳感單元、處理單元和通信單元。

目前物聯(lián)網(wǎng)的傳感器網(wǎng)絡技術(shù)研究包括：先進測量技術(shù)和監(jiān)控，綜合傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)協(xié)作的實時監(jiān)測和采集各種監(jiān)測對象，通過分布式測量技術(shù)和算法來去提高監(jiān)測需求；智能化傳感器網(wǎng)絡化節(jié)點，研究采用復合未來要求的傳感器，智能傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的設計理論，識別更多的敏感元件，提高抗干擾能力，增加信號局部處理功能，改變傳統(tǒng)的集中式數(shù)據(jù)處理為分布式信息處理系統(tǒng)；傳感器網(wǎng)絡組織結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡協(xié)議安全研究，傳感器面臨很多節(jié)點被攻擊或者操縱，從而造成網(wǎng)絡威脅。

2.2 RFID技術(shù)

RFID技術(shù)，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，非接觸式的自動識別技術(shù)。RFID和二維碼一樣可以被全面識別，包括狀態(tài)、地理信息等信息識別，同時可以識別多個高速運轉(zhuǎn)物體標簽。

RFID系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上由3個部分組成：標簽、閱讀器和天線。標簽是由耦合元件和芯片構(gòu)成，標簽上有唯一的編碼，某些射頻標簽附在衣物、個人財物上，甚至于植入人體之內(nèi)，標簽包含了電子存儲的信息，數(shù)米之內(nèi)都可以識別。與條形碼不同的是，射頻標簽不需要處在識別器視線之內(nèi)，也可以嵌入被追蹤物體之內(nèi)。閱讀器有手持式或固定式的可以讀取標簽信息的設備。天線是標簽和閱讀器之間的傳遞射頻信號。

2.3 智能技術(shù)

隨著云計算在互聯(lián)網(wǎng)中的應用研究，物聯(lián)網(wǎng)中的大量數(shù)據(jù)信息需要高效處理，云計算中的網(wǎng)格計算和智能化技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)提供了信息存儲資源和計算的分布式共享技術(shù)。通過在物體中植入智能系統(tǒng)，可以主動的實現(xiàn)與用戶的溝通。包括智能信息獲取方法，人機交互技術(shù)和智能控制技術(shù)和智能信號處理。

3 總結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展正處于初期，面臨各個方面的挑戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，安全方面、技術(shù)方面、建設方面，未來物聯(lián)網(wǎng)將是工業(yè)化和信息化融合的突破口，為創(chuàng)建智慧城市，經(jīng)濟建設起到積極的推動作用。

參考文獻：

[1]朱洪波，楊龍祥.物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)思想與應用策略研究[J].通信學報，2010，31（6）：2-9.

[2]ITU.The Internet of thing. 2005.http：//www.itu.int/osg/spu/publications/inte-rnetofthings.

[3]Welbourne E.Building the internet of things using RFID：The RFID ecosystem experience[J].IEEE Internet Conputing，2009，13（6）：75-81.

[4]錢志鴻，王義君.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應用研究[J].電子學報，2012，5（40）：1024-1029.

[5]Luo J.Wireless sensor network interconnection design based on IPV6 protocal[J].Fifth International Conference on Wireless Communications.IEEE Press，2009：1-4.

[6]劉強，崔莉.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應用[J].計算機科學，2010，37（6）：1-5.

作者簡介：李俐（1986-），女，河南商丘人，教師，助教，碩士，研究方向：網(wǎng)絡安全；王凱（1982-），男，河南商丘人，教師，助教，學士，研究方向：計算機網(wǎng)絡。

作者單位：商丘學院 計算機科學與技術(shù)學院，河南商丘 476000