物联网特点及应用

1、物联网特点及应用学号：姓名：孙林浩摘要 物联网的概念最初来源于美国麻省理工学院 (MIT)在1999年建立的自动识别中心(Auto-ID Labs)提出的网络无线射频识别(RFID)系统把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。早期的物联网是以物流系统为背景提出的，以射频识别技术作为条码识别的替代品，实现对物流系统进行智能化管理。随着技术和应用的发展，物 联网的内涵已发生了较大变化。2005年ITU在突尼斯举行的信息社会世界峰 会(WSIS)上正式确定了“物联网”的概念，并随后 发布了ITU Internet reports 2005the Internet

2、of things，介绍了物联网的特征、相关的技术、面临 的挑战和未来的市场机遇。ITU在报告中指出，我们正站在一个新的通信时代的边缘，信息与通信技术(ICT)的目标已经从满足人与人之间的沟通，发展到实现人与物、物与物之间的连接，无所不在的物联网通信时代即将来临。物联网使我们在信息与通信技术的世界垦获得一个新的沟通维度(如图1所示)，将任何时间、任何地点、连接任何人，扩展到连接任何物品，万物的连接就形成了物联网。我国将物联网作为战略性新兴产业予以重点关注和推进。2009年8月7日，温家宝总理视察无锡时提出“感知中国”理念，由此推动了物联网概念在国内的重视，成为继计算机、互联网和移动通信之后引发

3、新一轮信息产业浪潮的核心领域。2010年3月5日，温家宝总理在政府工作报告将“加快物联网的研发应用”明确纳入重点产业振兴。国务院、发展和改革委员会、工业和信息化部、科学技术部等都在研究制定促进物联网产业发展的扶持政策，由此，推动了中国物联网建设从概念推广、政策制定、配套建设到 技术研发的快速发展。但是整体而言，中国的物联网发展尚未走出“概念”阶段，缺乏顶层蓝图规划，科技与产业主攻方向不明。一些利益相关方争相进行基于自身利益的解读，可能使政府对物联网技术和产业的支持方向和力度产生偏差，需尽快在国家层面尽快制定物联网发展战略和路线图。“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到

4、任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。物联网是我国新一代信息技术自主创新突破的重点方向，蕴含着巨大的创新空间，在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等领域，创新活动日趋活跃，创新要素不断积聚。物联网在各行各业的应用不断深化，将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。党中央和国务院高度重视物联网发展，明确指出要加快推动物联网技术研发和应用示范；大部分地区将物

5、联网作为发展重点，出台了相应的发展规划和行动计划，许多行业部门将物联网应用作为推动本行业发展的重点工作加以支持。随着国家和地方一系列产业支持政策的出台，社会对物联网的认知程度日益提升，物联网正在逐步成为社会资金投资的热点，发展环境不断优化。和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。1、 首先它是各种感知技术的广泛应用。物联网部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。2、 它是一种建立在互联网上的泛型网络。物联网技术的重要基础和核心仍是互联网，通过各种有线和无线

6、网络融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息传输需要网络，由于信息量巨大，形成了海量的信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络协议。3、 物联网不仅仅提供了传感器的链接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施是能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。物联网的感知环节具有很强的异构性，为实现异构信息之间的互联、互通与互操作，未来的物联网需要以一个开放的、分层的、可扩展的网络

7、体系结构为框架。目前，国内的研究人员在描述物联网的体系框架时，多采用ITUT在Y2002建议中描述的USN高层架构作为基础，自下而上分为底层传感器网络、泛在传感器网络接入网络、泛在传感器网络基础骨干网络、泛在传感器网络中间件、泛在传感器网络应用平台5个层次。USN分层框架的一个最大特点是依托下一代网络 (NGN)架构，各种传感器网络在最靠近用户的地方组成无所不在的网络环境，用户在此环境中使用各种服务，NGN则作为核心的基础设施为USN提供支持。实际上，在ITU的研究技术路线中，并没有单独针对物联网的研究，而是将人与物、物与物之间的通信作为泛在网络的一个重要功能，统一纳入了泛在 网络的研究体系中

8、。ITU在泛在网络的研究中强调2点，一是要在NGN的基础上，增加网络能力，实现人与物、物与物之间的泛在通信；二是在NGN的基础上，增加网络能力，扩大和增加对广大公众用户的 服务。因此在考虑泛在网络的架构和网络能力时，一定要考虑这2点最基本的需求。除ITU外，其他的国际标准化组织也从不同的侧面对物联网的架构有所涉及研究，如欧洲电信标准化协会机器对机器技术委员会(ETSI M2M TC)，从端到端的全景角度研究机器对机器通信，给出了一个简单的M2M架构，该体系架 构可看作USN体系架构的一个简化版本。ITU在2005年的物联网报告中重点描述了物联网的4个关键性应用技术标签事物的RFID 技术、感知

9、事物的传感器技术、思考事物的智能技术、微缩事物的纳米技术。目前，国内物联网技术的关注热点主要集中在传感器、RFID、云计算及普适服务等领域。物联网技术涉及多个领域，这些技术在不同的行业往往具有不同的应用需求和技术形态。物联网的技术构成主要包括感知与标识技术、网络与通信技术、计算与服务技术及管理与支撑技术四大体系。一、感知与标识技术 感知和标识技术是物联网的基础，负责采集物理世界中发生的物理事件和数据，实现外部世界信息的感知和识别，包括多种发展成熟度差异性很大的技术，如传感器、RFID、二维码等。传感技术利用传感器和多跳自组织传感器网络，协作感知、采集网络覆盖区域中被感知对象的信息。传感器技术依

10、附于敏感机理、敏感材料、工艺设备和计测技术，对基础技术和综合技术要求非常高。目前，传感器在被检测量类型和精度、稳定性可靠性、低成本、低功耗方面还没有达到规模应用水平，是物联网产业化发展的重要瓶颈之一。识别技术涵盖物体识别、位置识别和地理识别，对物理世界的识别是实现全面感知的基础。物联网标识技术是以二维码、RFID标识为基础的，对象标识体系是物联网的一个重要技术点。从应用需求的角度，识别技术首先要解决的是对象的全局标识问题，需要研究物联网的标准化物体标识体系，进一步融合及适当兼容现有各种传感器和标识方法，并支持现有的和未来的识别方案。二、网络与通信技术网络是物联网信息传递和服务支撑的基础设施，通

11、过泛在的互联功能，实现感知信息高可靠性、 高安全性传送。物联网的网络技术涵盖泛在 接入和骨干传输等多个层面的内容。以互联网协议版本6(IPv6)为核心的下一代网络，为物联网的发展创造了良好的基础网条件。以传感器网络为代表的末梢网络在规模化应用后，面临与骨干网络的接入问题，并且其网络技术与需要与骨干网络进行充分协同，这些都将面临着新的挑战，需要研究固定、无线和移动网及Ad-hoc网技术、自治计算与连网技术等。物联网需要综合各种有线和无线通信技术，其中近距离无线通信技术将是物联网的研究重点。由于物联网终端一般使用工业科学 医疗(ISM)频段进行通信(免许可证的24GHz ISM频段全世界都可通用)

12、，频段内包括大量的物联网 设备以及现有的无线保真(WiFi)、超宽带(UWB)、 ZigBee、蓝牙等设备，频谱空间将极其拥挤，制约物联网的实际大规模应用。为提升频谱资源的利用率，让更多物联网业务能实现空间并存，需切实提高物联网规模化应用的频谱保障能力，保证异种物联网的共存，并实现其互联互通互操作。3、 计算与服务技术海量感知信息的计算与处理是物联网的核心支撑。服务和应用则是物联网的最终价值体现。海量感知信息计算与处理技术是物联网应用大规模发展后，面临的重大挑战之一。需要研究海量感知信息的数据融合、高效存储、语义 集成、并行处理、知识发现和数据挖掘等关键技术，攻克物联网“云计算”中的虚拟化、网

13、格计算、服务化和智能化技术。核心是采用云计算技术实现信息存储资源和计算能力的分布式共享，为海量信息的高效利用提供支撑。物联网的发展应以应用为导向，在“物联网”的语境下，服务的内涵将得到革命性扩展，不断涌现的新型应用将使物联网的服务模式与应用开发受到巨大挑战，如果继续沿用传统的技术路线必定束缚物联网应用的创新。从适应未来应用环境变化和服务模式变化的角度出发，需要面向物联网在典型行业中的应用需求，提炼行业普遍存在或要求的核心共性支撑技术，研究针对不同应用需求的规范化、通用化服务体系结构以及应用支撑环境、面向服务的计算技术等。4、 管理与支撑技术 随着物联网网络规模的扩大、承载业务的多元化和服务质量

14、要求的提高以及影响网络正常运行因素的增多，管理与支撑技术是保证物联网实现“可运行、可管理、可控制”的关键，包括测量分析、网络管理和安全保障等方面。测量是解决网络可知性问题的基本方法，可测性是网络研究中的基本问题。随着网络复杂性的提高与新型业务的不断涌现，需研究高效的物联网测量分析关键技术，建立面向服务感知的物联网测量机制与方法。物联网具有“自治、开放、多样”的自然特性，这些自然特性与网络运行管理的基本需求存在着突出矛盾，需研究新的物联网管理模型与关键技术，保证网络系统正常高效的运行。安全是基于网络的各种系统运行的重要基础之一，物联网的开放性、包容性和匿名性也决定了不可避免地存在信息安全隐患需要研究物联网安全关键技术，满足机密性、真实性、完整性、抗抵赖性的四大要求，同时还需解决好物联网中的用户隐私保护与信任管理问题。物联网把传统的信息通信网络延伸到了更为广泛的物理世界。虽然“物联网”仍然是一个发展中的概念，然而，将“物”纳入“网”中，则是信息化发展的一个大趋势。物联网将带来信息产业新一轮的发展浪潮，必将对经济发展和社会生活产生深远影响。物联网的研究和开发既是机遇，更是挑战。通过对物联网及相关领域发展现状的归纳总结，可以发现，一方面，目前对物联网的研究尚处于起步阶段，研究成果匮乏；另一方面，近年来相关信息网络领域(特别是泛在传感器网络)的研究成果不断涌现，能为