物聯網作為一種全新的信息傳播方式，已經受到越來越多的重視。人們可以讓盡可能多的物品與網絡實現任何時間、地點的連接，從而對物體進行識別、定位、追蹤、監控，進而形成智能化的解決方案，這就是物聯網帶給人們的生活方式。
1、物聯網的概念及其外延
1.1 物聯網的概念
物聯網的概念，于1999年由麻省理工學院Auto-ID研究中心提出，它是把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化的識別和管理。受制于當時的技術發展，人們在考慮將物體連接起來的技術時，除了射頻識別技術外，沒有更多的其他方法，目前看來，這顯然是不能接受的。2005年，ITU-T發布了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，對“物聯網”涵義進行了擴展，報告分別從物聯網的概念、涉及到的技術、潛在的市場、面臨的挑戰、世界的發展機遇和未來的生活展望6大方面進行了闡述，報告以這樣的形式闡述了物聯網的概念：信息世界和通訊技術已經有了新的維度：任何人、任何物體，都能夠在任何時間、任何地點以多種多樣的形式連接起來，從而創建出一個新的動態的網絡——物聯網。
除了上述兩種物聯網概念外，現在普遍接受的物聯網概念是指通過信息傳感設備，運用射頻識別(RadioFrequencyIdentification，RFID)、紅外感應、全球定位系統(GPS)、激光掃描等技術，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡，它是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡，其中，全面感知、可靠傳遞、智能處理，是物聯網的3大特征。
1.2 物聯網的外延
要理解物聯網的內涵，除了對物聯網的概念有所了解外，還必須清楚傳感網、泛在網、M2M、因特網、移動網等與物聯網密切相關的概念，圖1給出了這幾種概念之間的關系，其中陰影部分為物聯網的范疇。
泛在網也被稱作無所不在的網絡，包括3個層次的內容：(1)無所不在的基礎網絡。(2)無所不在的終端單元。(3)無所不在的網絡應用。其將4A作為主要特征，即可以實現在任何時間(Anytime)、任何地點(Anywhere)，任何人(Anyone)、任何物(Anything)都能方便地通信；傳感網，一般指無線傳感器網絡WSN(WirelessSensorNetwork)，是指隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信單元的微小節點，通過自組織的方式構成的無線網絡。傳感網與物聯網的最大區別就在于傳感網不強調對物體的標識，僅僅感知到信號，但并不一定明確標識出是眾多被感知物體中的哪一個；M2M是指“機器對機器通信(MachinetoMachine)”，作為實現物聯網最常見、最普遍，也是最具有可行性的方法，M2M的應用幾乎涵蓋了各行各業，其在現階段以及以后相當長的一段時間內，都將是物聯網研究和應用的主力軍。
從本質上講，泛在網、物聯網、傳感網、M2M實際上表達的是同一個思想，即將信息交互從人與人之間擴大到人與物、物與物之間，從而實現通信應用范疇的極大擴展，以“信息化、智能化”改變人們的生活方式。之所以會產生概念表述的不同，是由于其出發角度的不同。泛在網主要以人為主體，通過泛在的網絡構成、泛在計算以及泛在的網絡應用滿足人們的各種需求；傳感網重點強調對于信息的感知，通過對數據進行采集、處理、融合和路由完成對于各種具體應用的數據支持；M2M則主要關注節點之間的通信，通過節點之間的信息交流，使機器設備不再是信息孤島，實現對設備和資產有效地監控與管理。對于泛在網、物聯網、傳感網、M2M之間的關系，應以辯證的方法認識到，其內涵是在不斷變化的。
2、物聯網的發展現狀
2.1 物聯網的體系架構
關于物聯網的體系架構，學術界有諸多不同觀點。文獻提出物聯網體系架構應包括3個層次：感知層、網絡層和應用層。文獻提出物聯網體系架構應包括4個層次：感知層、傳輸層、處理層和應用層。表1對兩者的層次結構進行了對比。文中較為贊同文獻的提法。其中指出，物聯網概念模型已經無法采用傳統的分層模型進行描述，采用物品、網絡、應用三維模型建立了物聯網的概念模型，構成由信息物品、自主網絡、智能應用為構件的物聯網概念模型。圖2為物聯網三維概念模型。文獻認為，采用分層模型構造物聯網的體系結構以及實現模型，得出的結果較為零散且需要進一步分類，從理論上可以說明，物聯網是一個復雜的系統，無法采用二維分層模型構造其邏輯模型。采用物聯網三維概念模型可以部分解釋物聯網研究和開發中存在的一些爭議。
2.2 物聯網的關鍵技術
物聯網的產業鏈可細分為標識、感知、信息傳送和數據處理這4個環節，其中的核心技術主要包括射頻識別技術，傳感技術，網絡與通信技術和數據的挖掘與融合技術等。
(1)射頻識別技術。RFID技術是一種無接觸的自動識別技術，利用射頻信號及其空間耦合傳輸特性，實現對靜態或移動待識別物體的自動識別，用于對采集點的信息進行“標準化”標識。鑒于RFID技術可實現無接觸的自動識別，全天候、識別穿透能力強、無接觸磨損，可同時實現對多個物品的自動識別等諸多特點，將這一技術應用到物聯網領域，使其與互聯網、通信技術相結合，可實現全球范圍內物品的跟蹤與信息的共享，在物聯網“識別”信息和近程通訊的層面中，起著至關重要的作用。另一方面，產品電子代碼(EPC)采用RFID電子標簽技術作為載體，大大推動了物聯網發展和應用。
(2)傳感技術。信息采集是物聯網的基礎，而目前的信息采集主要是通過傳感器、傳感節點和電子標簽等方式完成的。傳感器作為一種檢測裝置，作為攝取信息的關鍵器件，由于其所在的環境通常比較惡劣，因此物聯網對傳感器技術提出了較高的要求。一是其感受信息的能力，二是傳感器自身的智能化和網絡化，傳感器技術在這兩方面應當實現發展與突破。
將傳感器應用于物聯網中可以構成無線自治網絡，這種傳感器網絡技術綜合了傳感器技術、納米嵌入技術、分布式信息處理技術、無線通訊技術等，使各類能夠嵌入到任何物體的集成化微型傳感器協作進行待測數據的實時監測、采集，并將這些信息以無線的方式發送給觀測者，從而實現“泛在”傳感。在傳感器網絡中，傳感節點具有端節點和路由的功能：首先是實現數據的采集和處理，其次是實現數據的融合和路由，綜合本身采集的數據和收到的其他節點發送的數據，轉發到其他網關節點。傳感節點的好壞會直接影響到整個傳感器網絡的正常運轉和功能健全。
(3)網絡和通信技術。物聯網的實現涉及到近程通訊技術和遠程運輸技術。近程通訊技術涉及RFID，藍牙等，遠程運輸技術涉及互聯網的組網、網關等技術。
作為為物聯網提供信息傳遞和服務支撐的基礎通道，通過增強現有網絡通信技術的專業性與互聯功能，以適應物聯網低移動性、低數據率的業務需求，實現信息安全且可靠的傳送，是當前物聯網研究的一個重點。傳感器網絡通訊技術主要包括廣域網絡通信和近距離通信等兩個方面，廣域方面主要包括IP互聯網、2G／3G移動通信、衛星通信等技術，而以iPv6為核心的新聯網的發展，更為物聯網的提供戶高效的傳送通道；在近距離方面，當前的主流則是以IEEE802.15.4為代表的近距離通信技術。
M2M技術也是物聯網實現的關鍵。與M2M可以實現技術結合的遠距離連接技術有GSM、GPRS、UMTS等，WIFI、藍牙、ZigBee、RFID和UWB等近距離連接技術也可以與之相結合，此外還有XML和Corba，以及基于GPS、無線終端和網絡的位置服務技術等。M2M可用于安全監測、自動售貨機、貨物跟蹤領域，應用廣泛。
(4)數據的挖掘與融合。從物聯網的感知層到應用層，各種信息的種類和數量都成倍增加，需要分析的數據量也成級數增加，同時還涉及到各種異構網絡或多個系統之間數據的融合問題，如何從海量的數據中及時挖掘出隱藏信息和有效數據的問題，給數據處理帶來了巨大的挑戰，因此怎樣合理、有效的整合、挖掘和智能處理海量的數據是物聯網的難題。結合P2P、云計算等分布式計算技術，成為解決以上難題的一個途徑。云計算為物聯網提供了一種新的高效率計算模式，可通過網絡按需提供動態伸縮的廉價計算，其具有相對可靠并且安全的數據中心，同時兼有互聯網服務的便利、廉價和大型機的能力，可以輕松實現不同設備間的數據與應用共享，用戶無需擔心信息泄露，黑客入侵等棘手問題。云計算是信息化發展進程中的一個里程碑，它強調信息資源的聚集、優化和動態分配，節約信息化成本并大大提高了數據中心的效率。
2.3 物聯網的標準現狀
由于物聯網涵蓋的內容和涉及到的技術廣泛，目前國際參與物聯網標準制定的組織眾多，尚無一個組織制定出完整的物聯網標準體系。表2列出了主要國際標準制定組織及其研究方向。
我國研究物聯網的標準組織主要有傳感器網絡標準工作組(WGSN)和中國通信標準化協會(CCSA)。WGSN是由國家標準化管理委員會批準籌建，全國信息技術標準化技術委員會批準成立并領導，從事傳感器網絡標準化工作的全國性技術組織。目前WGSN已經建立了若干的標準制定項目組，其中，協同信息處理支撐服務及接口在國際標準化組織中推動了目前一個新的工作項目，2010年3月，這項標準已經通過了新工作項目的投票，即將啟動國際標準化的制定工作。CCSA于2010年成立了泛在網技術工作委員會(TC10)，專門從事物聯網相關的研究工作，先后啟動了《無線泛在網絡體系架構》、《無線傳感器網絡與電信網絡相結合的網關設備技術要求》等標準的研究與制定，但尚沒有發布標準文稿。
3、結束語
隨著技術、標準和體制的不斷成熟和完善，物聯網將對改善人們的生活方式帶來便捷的作用。但物聯網的發展仍處于初級階段，實現過程中仍然存在一定的問題，比如安全、標準、商業模式等，需要努力攻克核心技術，盡快制定物聯網國際標及一系列相應的配套法律規范，不斷地將其完善。
1、物聯網的概念及其外延
1.1 物聯網的概念
物聯網的概念，于1999年由麻省理工學院Auto-ID研究中心提出，它是把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化的識別和管理。受制于當時的技術發展，人們在考慮將物體連接起來的技術時，除了射頻識別技術外，沒有更多的其他方法，目前看來，這顯然是不能接受的。2005年，ITU-T發布了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，對“物聯網”涵義進行了擴展，報告分別從物聯網的概念、涉及到的技術、潛在的市場、面臨的挑戰、世界的發展機遇和未來的生活展望6大方面進行了闡述，報告以這樣的形式闡述了物聯網的概念：信息世界和通訊技術已經有了新的維度：任何人、任何物體，都能夠在任何時間、任何地點以多種多樣的形式連接起來，從而創建出一個新的動態的網絡——物聯網。
除了上述兩種物聯網概念外，現在普遍接受的物聯網概念是指通過信息傳感設備，運用射頻識別(RadioFrequencyIdentification，RFID)、紅外感應、全球定位系統(GPS)、激光掃描等技術，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡，它是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡，其中，全面感知、可靠傳遞、智能處理，是物聯網的3大特征。
1.2 物聯網的外延
要理解物聯網的內涵，除了對物聯網的概念有所了解外，還必須清楚傳感網、泛在網、M2M、因特網、移動網等與物聯網密切相關的概念，圖1給出了這幾種概念之間的關系，其中陰影部分為物聯網的范疇。
泛在網也被稱作無所不在的網絡，包括3個層次的內容：(1)無所不在的基礎網絡。(2)無所不在的終端單元。(3)無所不在的網絡應用。其將4A作為主要特征，即可以實現在任何時間(Anytime)、任何地點(Anywhere)，任何人(Anyone)、任何物(Anything)都能方便地通信；傳感網，一般指無線傳感器網絡WSN(WirelessSensorNetwork)，是指隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信單元的微小節點，通過自組織的方式構成的無線網絡。傳感網與物聯網的最大區別就在于傳感網不強調對物體的標識，僅僅感知到信號，但并不一定明確標識出是眾多被感知物體中的哪一個；M2M是指“機器對機器通信(MachinetoMachine)”，作為實現物聯網最常見、最普遍，也是最具有可行性的方法，M2M的應用幾乎涵蓋了各行各業，其在現階段以及以后相當長的一段時間內，都將是物聯網研究和應用的主力軍。
從本質上講，泛在網、物聯網、傳感網、M2M實際上表達的是同一個思想，即將信息交互從人與人之間擴大到人與物、物與物之間，從而實現通信應用范疇的極大擴展，以“信息化、智能化”改變人們的生活方式。之所以會產生概念表述的不同，是由于其出發角度的不同。泛在網主要以人為主體，通過泛在的網絡構成、泛在計算以及泛在的網絡應用滿足人們的各種需求；傳感網重點強調對于信息的感知，通過對數據進行采集、處理、融合和路由完成對于各種具體應用的數據支持；M2M則主要關注節點之間的通信，通過節點之間的信息交流，使機器設備不再是信息孤島，實現對設備和資產有效地監控與管理。對于泛在網、物聯網、傳感網、M2M之間的關系，應以辯證的方法認識到，其內涵是在不斷變化的。
2、物聯網的發展現狀
2.1 物聯網的體系架構
關于物聯網的體系架構，學術界有諸多不同觀點。文獻提出物聯網體系架構應包括3個層次：感知層、網絡層和應用層。文獻提出物聯網體系架構應包括4個層次：感知層、傳輸層、處理層和應用層。表1對兩者的層次結構進行了對比。文中較為贊同文獻的提法。其中指出，物聯網概念模型已經無法采用傳統的分層模型進行描述，采用物品、網絡、應用三維模型建立了物聯網的概念模型，構成由信息物品、自主網絡、智能應用為構件的物聯網概念模型。圖2為物聯網三維概念模型。文獻認為，采用分層模型構造物聯網的體系結構以及實現模型，得出的結果較為零散且需要進一步分類，從理論上可以說明，物聯網是一個復雜的系統，無法采用二維分層模型構造其邏輯模型。采用物聯網三維概念模型可以部分解釋物聯網研究和開發中存在的一些爭議。
2.2 物聯網的關鍵技術
物聯網的產業鏈可細分為標識、感知、信息傳送和數據處理這4個環節，其中的核心技術主要包括射頻識別技術，傳感技術，網絡與通信技術和數據的挖掘與融合技術等。
(1)射頻識別技術。RFID技術是一種無接觸的自動識別技術，利用射頻信號及其空間耦合傳輸特性，實現對靜態或移動待識別物體的自動識別，用于對采集點的信息進行“標準化”標識。鑒于RFID技術可實現無接觸的自動識別，全天候、識別穿透能力強、無接觸磨損，可同時實現對多個物品的自動識別等諸多特點，將這一技術應用到物聯網領域，使其與互聯網、通信技術相結合，可實現全球范圍內物品的跟蹤與信息的共享，在物聯網“識別”信息和近程通訊的層面中，起著至關重要的作用。另一方面，產品電子代碼(EPC)采用RFID電子標簽技術作為載體，大大推動了物聯網發展和應用。
(2)傳感技術。信息采集是物聯網的基礎，而目前的信息采集主要是通過傳感器、傳感節點和電子標簽等方式完成的。傳感器作為一種檢測裝置，作為攝取信息的關鍵器件，由于其所在的環境通常比較惡劣，因此物聯網對傳感器技術提出了較高的要求。一是其感受信息的能力，二是傳感器自身的智能化和網絡化，傳感器技術在這兩方面應當實現發展與突破。
將傳感器應用于物聯網中可以構成無線自治網絡，這種傳感器網絡技術綜合了傳感器技術、納米嵌入技術、分布式信息處理技術、無線通訊技術等，使各類能夠嵌入到任何物體的集成化微型傳感器協作進行待測數據的實時監測、采集，并將這些信息以無線的方式發送給觀測者，從而實現“泛在”傳感。在傳感器網絡中，傳感節點具有端節點和路由的功能：首先是實現數據的采集和處理，其次是實現數據的融合和路由，綜合本身采集的數據和收到的其他節點發送的數據，轉發到其他網關節點。傳感節點的好壞會直接影響到整個傳感器網絡的正常運轉和功能健全。
(3)網絡和通信技術。物聯網的實現涉及到近程通訊技術和遠程運輸技術。近程通訊技術涉及RFID，藍牙等，遠程運輸技術涉及互聯網的組網、網關等技術。
作為為物聯網提供信息傳遞和服務支撐的基礎通道，通過增強現有網絡通信技術的專業性與互聯功能，以適應物聯網低移動性、低數據率的業務需求，實現信息安全且可靠的傳送，是當前物聯網研究的一個重點。傳感器網絡通訊技術主要包括廣域網絡通信和近距離通信等兩個方面，廣域方面主要包括IP互聯網、2G／3G移動通信、衛星通信等技術，而以iPv6為核心的新聯網的發展，更為物聯網的提供戶高效的傳送通道；在近距離方面，當前的主流則是以IEEE802.15.4為代表的近距離通信技術。
M2M技術也是物聯網實現的關鍵。與M2M可以實現技術結合的遠距離連接技術有GSM、GPRS、UMTS等，WIFI、藍牙、ZigBee、RFID和UWB等近距離連接技術也可以與之相結合，此外還有XML和Corba，以及基于GPS、無線終端和網絡的位置服務技術等。M2M可用于安全監測、自動售貨機、貨物跟蹤領域，應用廣泛。
(4)數據的挖掘與融合。從物聯網的感知層到應用層，各種信息的種類和數量都成倍增加，需要分析的數據量也成級數增加，同時還涉及到各種異構網絡或多個系統之間數據的融合問題，如何從海量的數據中及時挖掘出隱藏信息和有效數據的問題，給數據處理帶來了巨大的挑戰，因此怎樣合理、有效的整合、挖掘和智能處理海量的數據是物聯網的難題。結合P2P、云計算等分布式計算技術，成為解決以上難題的一個途徑。云計算為物聯網提供了一種新的高效率計算模式，可通過網絡按需提供動態伸縮的廉價計算，其具有相對可靠并且安全的數據中心，同時兼有互聯網服務的便利、廉價和大型機的能力，可以輕松實現不同設備間的數據與應用共享，用戶無需擔心信息泄露，黑客入侵等棘手問題。云計算是信息化發展進程中的一個里程碑，它強調信息資源的聚集、優化和動態分配，節約信息化成本并大大提高了數據中心的效率。
2.3 物聯網的標準現狀
由于物聯網涵蓋的內容和涉及到的技術廣泛，目前國際參與物聯網標準制定的組織眾多，尚無一個組織制定出完整的物聯網標準體系。表2列出了主要國際標準制定組織及其研究方向。
我國研究物聯網的標準組織主要有傳感器網絡標準工作組(WGSN)和中國通信標準化協會(CCSA)。WGSN是由國家標準化管理委員會批準籌建，全國信息技術標準化技術委員會批準成立并領導，從事傳感器網絡標準化工作的全國性技術組織。目前WGSN已經建立了若干的標準制定項目組，其中，協同信息處理支撐服務及接口在國際標準化組織中推動了目前一個新的工作項目，2010年3月，這項標準已經通過了新工作項目的投票，即將啟動國際標準化的制定工作。CCSA于2010年成立了泛在網技術工作委員會(TC10)，專門從事物聯網相關的研究工作，先后啟動了《無線泛在網絡體系架構》、《無線傳感器網絡與電信網絡相結合的網關設備技術要求》等標準的研究與制定，但尚沒有發布標準文稿。
3、結束語
隨著技術、標準和體制的不斷成熟和完善，物聯網將對改善人們的生活方式帶來便捷的作用。但物聯網的發展仍處于初級階段，實現過程中仍然存在一定的問題，比如安全、標準、商業模式等，需要努力攻克核心技術，盡快制定物聯網國際標及一系列相應的配套法律規范，不斷地將其完善。
粵公網安備 44030902003195號