王威

摘要 隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)引起了社會各界的廣泛關(guān)注。國內(nèi)學術(shù)界、實體經(jīng)濟各行業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)發(fā)展均高度重視，但目前對物聯(lián)網(wǎng)的定義、物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)在原理、體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)模型等方面還存在許多值得探討的問題。本文主要分析現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應用，有針對性地探討了物聯(lián)網(wǎng)與下一代網(wǎng)絡(luò)、物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系，然后總結(jié)歸納出物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與相關(guān)技術(shù)分析發(fā)展中存在的瓶頸問題，最后文章落腳在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)實意義上。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 體系結(jié)構(gòu) 技術(shù)分析 無線傳感器

就目前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展情況而言，其發(fā)展雖然得到了社會各界人士的廣泛關(guān)注，但是在物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與相關(guān)技術(shù)分析仍舊具有很大的發(fā)展空間。物聯(lián)網(wǎng)在相對較短的時間內(nèi)受到了極大的關(guān)注，對人們的日常生活產(chǎn)生了重大影響。但需要注意的是，無所謂國內(nèi)外，物聯(lián)網(wǎng)的研究和發(fā)展只是處于起步階段，物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)和特點還存在一些混亂，物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)模型和結(jié)構(gòu)的概念并沒有形成標準，物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)開發(fā)方向上也存在一定程度的盲目性。

1 何為物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)，是指物體與信息在信息互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)中的承載實體，可以讓所有可以獨立使用功能的普通對象，通過連接網(wǎng)絡(luò)、運用信息技術(shù)，做出可控制、易操作的規(guī)范行為動作。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)信息時代發(fā)展的重要階段，物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)容上相聯(lián)系，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，其本質(zhì)實際上是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴展，即即物質(zhì)階段，將互聯(lián)網(wǎng)的信息交換和通信功能擴展到任何商品與商品之間。

物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)是從物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)屬性中演化出來的，主要包含感知層（感知控制層）、網(wǎng)絡(luò)層和應用層三個層次。首先，感知層能夠自動感應外部物理信息（RFID、傳感器、智能家電等），并且常常與自動感應裝置配合使用。網(wǎng)絡(luò)層，又稱傳輸層，包括接入層、聚合層和核心交換層三個層次，用于執(zhí)行數(shù)據(jù)分組聚合、轉(zhuǎn)發(fā)和交換，從而保證物聯(lián)網(wǎng)達到高速、安全、優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)傳輸效果。而應用層又分為管理服務(wù)層和行業(yè)應用層，主要通過中間件技術(shù)、海量數(shù)據(jù)存儲和挖掘技術(shù)以及云計算平臺支持等手段，實現(xiàn)傳感硬件和應用軟件之間的物理隔離和無縫連接。

2 物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)分析

物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)實生活中的應用層面比較多，可謂是涉及到人們生活的方方面面，對人們的生活產(chǎn)生著重要的影響。本文根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)實發(fā)展情況，就物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與下一代網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)兩個方面展開詳細的分析論證。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與下一代網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)分析

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心主要是通用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有密切的聯(lián)系。物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)是通用網(wǎng)絡(luò)，而通用網(wǎng)絡(luò)是無所不在的網(wǎng)絡(luò)。下一代網(wǎng)絡(luò)是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，在下一代網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)應用中，其可以實現(xiàn)隨時隨地任何實物之間的互連，提并為實物提供各種形式的信息訪問和信息管理服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與下一代網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)分析最重要的連接點就是普適計算技術(shù)，也就是一種無止境的、無所不在、無處不在的計算。在下一代網(wǎng)絡(luò)互連任何項目中，會實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)與各種設(shè)備之間的現(xiàn)實連接，比如說移動互聯(lián)，移動互聯(lián)設(shè)備互連、傳感器自動互連等。普適計算是物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的一種發(fā)展趨勢，與下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展方向不謀而合。

按照傳統(tǒng)的定義，下一代網(wǎng)絡(luò)是在任何時間、任何地點、以任何方式提供訪問信息和管理服務(wù)的時代，也可以稱之為“物聯(lián)網(wǎng)信息網(wǎng)絡(luò)”。從虛擬信息實物互連的角度來看，傳統(tǒng)的下一代網(wǎng)絡(luò)的定義局限于傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的范疇，只強調(diào)信息交互。而本文中所講的“下一代網(wǎng)絡(luò)”是指人與人之間的信息交流，也就是電信網(wǎng)絡(luò)的未來主要業(yè)務(wù)范圍，也可以說是引入物聯(lián)網(wǎng)概念的下一代網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的引入與融合發(fā)展可以從根本上擴展電信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)范圍，可以真正推動電信業(yè)務(wù)和電信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，從而全面改造電信網(wǎng)絡(luò)。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與無線傳感器的技術(shù)分析

新時期，隨著處理器、存儲器、網(wǎng)絡(luò)帶寬等運營的成本下降，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應用于許多領(lǐng)域，特別是在飛機、汽車、家用電器等各種物理設(shè)備上。傳統(tǒng)的無線傳感器在設(shè)計、建造、測試、維護上存在難度大、成本高的尷尬局面，并且由于無線傳感器通常會涉及眾多網(wǎng)絡(luò)軟件和硬件組件，在多個子系統(tǒng)精細集成的環(huán)境下，無線傳感器的工作效果十分不穩(wěn)定。

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，相應的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)漸漸的融入到無線傳感器技術(shù)中，物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)也對無線傳感器的技術(shù)發(fā)展起到了很重要的研究指引。在物聯(lián)網(wǎng)的物理系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)具有一定的復雜性，尤其是在醫(yī)療設(shè)備、武器系統(tǒng)等快速運動的監(jiān)控設(shè)施中，而無線傳感器具有很嚴格、高效的計算能力，將物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與無線傳感器有機的結(jié)合，可以打破無線傳感器在內(nèi)存、功率、速度、重量和成本上的限制，從而保證其在外部攻擊和戰(zhàn)斗下才能繼續(xù)正常工作。

3 新時期物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與相關(guān)技術(shù)分析面臨的主要問題

3.1 安全性和穩(wěn)定性無法保證

安全性是物聯(lián)網(wǎng)最重要的挑戰(zhàn)之一?；ヂ?lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的支柱，而互聯(lián)網(wǎng)很容易受到黑客和其他網(wǎng)絡(luò)攻擊，相應的物聯(lián)網(wǎng)也會存在安全性上的威脅。隨著物聯(lián)網(wǎng)應用滲透到個人隱私空間，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備便成了是監(jiān)控人竊取隱私的最簡單目標，但在現(xiàn)實生活中物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的安全問題往往被匆忙忽視，讓使用物聯(lián)網(wǎng)的目的變得“徒勞無功”。另外，物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也比較差，在設(shè)備被大量使用的情況下，其服務(wù)器很容易崩潰，導致整個網(wǎng)絡(luò)變得不可用，實時數(shù)據(jù)的連通傳輸效果大打折扣。

3.2 兼容性不強

硬件兼容性和設(shè)備是建立一個成熟的物聯(lián)網(wǎng)體系的重要基礎(chǔ)性保障，新時期物聯(lián)網(wǎng)一定要有各種各樣的硬件元素可用，并且要保證多種硬件元素可以同時、兼容性的使用。在物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)實的發(fā)展情況中，兼容性是阻礙物聯(lián)網(wǎng)推廣發(fā)展的重要瓶頸問題之一，而大多數(shù)的物聯(lián)網(wǎng)兼容性的解決方案集成在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，由于不同行業(yè)之間的固件和非標準協(xié)議的不同，在多方合作時經(jīng)常存在一些標準性問題無法達成共識。這直接導致了設(shè)備故障之后更換設(shè)備的復雜性，即使停止現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系設(shè)備或硬件支持，硬件或設(shè)備也無法繼續(xù)正常運行。這就意味著物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系需要不斷的定期更新，一定程度上造成了技術(shù)成本的浪費。

3.3 缺少專業(yè)性人才

根據(jù)國家統(tǒng)計局的技能差距根據(jù)調(diào)查報告，報告顯示，在物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域工作的專業(yè)人員中，只有2 0%的人擁有實施物聯(lián)網(wǎng)的正確技能。在物聯(lián)網(wǎng)的多元化領(lǐng)域，必須解決軟件到硬件實現(xiàn)的所有方面，想要解決物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中面臨的問題，就一定要找到具有物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技能的專業(yè)人士。所以，現(xiàn)有的這種嚴重的人才短缺成了阻礙了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的另一個瓶頸問題，一定要加強對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才的培養(yǎng)，加強物聯(lián)網(wǎng)人才隊伍建設(shè)，為物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展提供堅實的人才基礎(chǔ)。

4 新時期加強物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與相關(guān)技術(shù)分析的現(xiàn)實意義

說到物聯(lián)網(wǎng)，自二十一世紀以來，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的聲音就越來越受到社會各界的歡迎。物聯(lián)網(wǎng)的成熟實際上是來自于產(chǎn)業(yè)的成熟和行業(yè)的需求，特別是在物流領(lǐng)域上，更有個別學者認為，物聯(lián)網(wǎng)就是“物流+互聯(lián)網(wǎng)”的一種結(jié)合產(chǎn)物。

就現(xiàn)階段物流的發(fā)展情況而言，傳統(tǒng)物流已經(jīng)不能滿足社會發(fā)展的需要，發(fā)展現(xiàn)代物流已經(jīng)是刻不容緩。物聯(lián)網(wǎng)的誕生對現(xiàn)代物流業(yè)的發(fā)展起到了非常重要的作用，物聯(lián)網(wǎng)加速了物流的發(fā)展與運營模式革新。物聯(lián)網(wǎng)是以物流為基礎(chǔ)的，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開物流業(yè)的支持。早期物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)在正在有效地應用于國內(nèi)物流行業(yè)，加快物流的集輸效率，并漸漸的引導著物流向著“實時跟蹤”的方向發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)目前主要作用在物流行業(yè)和公用事業(yè)上，從物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的應用角度來看，在公用事業(yè)監(jiān)控方面，物聯(lián)網(wǎng)也在發(fā)揮重要的導向作用，在公共事業(yè)的通信物流信息收集和定位方面也已經(jīng)取得了一定的進展。

雖然物聯(lián)網(wǎng)應用在中國仍是一個新的事物，相較于發(fā)達國家發(fā)展仍然處于萌芽發(fā)展的階段，并且受到各種因素的制約影響。在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展條件并不成熟，還有很多如技術(shù)、商業(yè)質(zhì)量等因素制約著其的發(fā)展。在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展瓶頸問題中，標準化和兼容性建設(shè)是至關(guān)重要的。沒有標準化，物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)和相關(guān)技術(shù)就像一堆沙一樣分散在各個領(lǐng)域，一定要加快物聯(lián)網(wǎng)標準化應用程序的開發(fā)，有傾向性的加強物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才的培養(yǎng)，為物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的完善發(fā)展奠定發(fā)展基礎(chǔ)。

5 總結(jié)

其實，物聯(lián)網(wǎng)是指向虛擬互聯(lián)網(wǎng)的，現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)正在慢慢的走向?qū)嶓w。在這個過程中，互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)前瞻性思維的延伸，這并不是一種簡單的附加，具有一定的逆向定制性。本文的主要研究對象是物聯(lián)網(wǎng)，就物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)進行了簡要的介紹，并就物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)展開詳細的分析。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展至今，其優(yōu)勢已經(jīng)漸漸的顯露出來，具有很大的市場發(fā)展?jié)摿?，先關(guān)的技術(shù)人員一定要不斷地創(chuàng)新，爭取將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)早日推向成熟。

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