物联网技术标准

物联网技术原则物联网技术调研报告\o"物联网"物联网描绘了人类将来全新的信息活动场景:让全部的物品都与\o"网络"网络实现任何时间和任何地点的无处不在的连接。人们能够通过对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发对应事件,形成信息化解决方案。目前诸多全球重要国家都制订了开发物联网的长久发展计划。中国已经把物联网明确列入<国家中长久科学技术发展规划(—)>和<2050年国家产业发展路线图>。物联网作为一种新的领域有些什么核心技术?物联网领域原则化方面进展如何?本文将对此进行初步探讨。1物联网核心技术物联网技术不是对现有技术的颠覆性革命,而是通过对现有技术的综合运用。物联网技术融合现有技术实现全新的\o"通信"通信模式转变,同时,通过融合也必然会对现有技术提出改善和提高的规定,催生出某些新的技术。在通信业界,物联网普通被公认为有3个层次,从下到上依次是感知层、传送层和应用层,如图1所示。如果拿人来比方的话,感知层就像皮肤和五官,用来识别物体,采集信息;传送层则是神经系统,将信息传递到大脑进行解决;应用层类似人们从事的多个复杂的事情,完毕多个不同的应用。物联网涉及的核心技术非常多,从\o"传感器"传感器技术到\o"通信网络"通信网络技术,从\o"嵌入式"嵌入式微解决节点到\o"计算机"计算机软件系统,包含了自动控制、通信、计算机等不同领域,是跨学科的综合应用。(1)感知层物联网的感知层重要完毕信息的采集、转换和收集。感知层包含两个部分:传感器(或\o"控制器"控制器)、短距离传输网络。传感器(或控制器)用来进行数据采集及实现控制,短距离传输网络将传感器收集的数据发送到网关或将应用平台控制指令发送到控制器。感知层的核心技术重要为传感器技术和短距离传输网络技术,例如\o"射频"射频标记(\o"RFID"RFID)标签与用来识别RFID信息的扫描仪、视频采集的摄像头和多个传感器中的传感与控制技术、短距离\o"无线"无线通信技术(涉及由短距离传输技术构成的无线传感网技术)。在实现这些技术的过程中,又涉及到芯片研发、通信合同研究、RFID材料研究、智能节点供电等细分领域。(2)传送层物联网的传送层重要完毕信息传递和解决,传送层涉及两个部分:接入单元、接入网络。接入单元是连接感知层的网桥,它汇聚从感知层获得的数据,并将数据发送到接入网络。接入网络即现有的通信网络,涉及\o"移动通信"移动通信网、有线电话网、有线宽带网等。通过接入网络,人们将数据最后传入互联网。传送层是基于现有通信网和互联网建立起来的层。传送层的核心技术既包含了现有的通信技术,如移动通信技术、有线宽带技术、公共交换电话网(PSTN)技术、Wi-Fi通信技术等,也包含了终端技术,如实现传感网与通信网结合的网桥设备、为多个行业终端提供通信能力的通信模块等。(3)应用层物联网的应用层重要完毕数据的管理和数据的解决,并将这些数据与各行业应用的结合。应用层涉及两部分:物联网中间件、物联网应用。物联网中间件是一种独立的系统软件或服务程序。中间件将许多能够公用的能力进行统一封装,提供应丰富多样的物联网应用。统一封装的能力涉及通信的管理能力、设备的控制能力、定位能力等。物联网应用是顾客直接使用的多个应用,种类非常多。物联网应用涉及家庭物联网应用,如\o"家电"家电智能控制、家庭安防等,也涉及诸多公司和行业应用,如石油监控应用、电力抄表、车载应用、远程医疗等。应用层重要基于软件技术和计算机技术实现。应用层的核心技术重要是基于软件的多个数据解决技术,另外\o"云计算"云计算技术作为海量数据的存储、分析平台,也将是物联网应用层的重要构成部分。应用是物联网发展的目的。多个行业和家庭应用的开发是物联网普及的源动力,将给整个物联网产业链带来巨大利润。2物联网原则进展在原则方面,与物联网有关的原则化组织较多。图2所示为全球重要物联网原则组织的徽标。物联网覆盖的技术领域非常广泛,涉及总体架构、感知技术、通信网络技术、应用技术等各个方面。物联网原则组织有的从机器对机器通信(M2M)的角度进行研究,有的从泛在网角度进行研究,有的从互联网的角度进行研究,有的专注传感网的技术研究,有的关注\o"移动"移动网络技术研究,有的关注总体架构研究。目前介入物联网领域重要的国际原则组织有\o"IEEE"IEEE、ISO、ETSI、\o"ITU"ITU-T、\o"3G"3GPP、3GPP2等。针对泛在网总体框架方面进行系统研究的国际原则组织比较有代表性的是国际电信联盟(ITU-T)及欧洲电信原则化协会(ETSI)M2M技术委员会。ITU-T从泛在网角度研究总体架构,ETSI从M2M的角度研究总体架构。感知技术(重要是对无线传感网的研究)方面进行研究的国际原则组织比较有代表性的是国际原则化组织(ISO)、美国电气及\o"电子工程"电子工程师学会(IEEE)。通信网络技术方面进行研究的国际原则组织重要有3GPP和3GPP2。她们重要从M2M业务对移动网络的需求方面进行研究,只限定在移动网络层面。在应用技术方面,各原则组织都有某些研究,重要是针对特定应用制订原则。总的来说,国际上物联网原则工作还处在起步阶段,目前各原则组织自成体系,原则内容涉及架构、传感、编码、数据解决、应用等,不尽相似。各原则组织都比较重视应用方面的原则制订。在智能\o"测量"测量、E-Health、都市\o"自动化"自动化、汽车应用、\o"消费电子"消费电子应用等领域都有相称数量的原则正在制订中,这与传统的计算机和通信领域的原则体系有很大不同(传统的计算机和通信领域原则体系普通不涉及具体的应用原则),这也阐明了”物联网是由应用主导的”观点在国际上已成为共识。图3所示是物联网在不同领域的重要原则组织分布状况。本文选择某些在物联网领域重要的有一定影响力的原则组织进行简要介绍。2.1ITU-T物联网原则进展提到物联网原则,首先必须先提一下ITU-T。ITU-T早在就开始进行泛在网的研究,能够说是最早进行物联网研究的原则组织。ITU-T的研究内容重要集中在泛在网总体框架、标记及应用3方面。ITU-T在泛在网研究方面已经从需求阶段逐步进入到框架研究阶段,目前研究的框架模型还处在高层层面。图4所示为ITU-T提出的物联网架构,曾经在多个场合被广泛引用。ITU-T在标记研究方面和ISO通力合作,主推基于对象标记(OID)的解析体系;ITU-T在泛在网应用方面已经逐步展开了对健康和车载方面的研究。下面具体介绍ITU-T各个有关研究课题组的研究状况。SG13重要从\o"NGN"NGN角度展开泛在网有关研究,原则主导是韩国。目前原则化工作集中在基于NGN的泛在网络/泛在传感器网络需求及架构研究、支持标签应用的需求和架构研究、身份管理(IDM)有关研究、NGN对车载通信的支持等方面。SG16构成立了专门的问题组展开泛在网应用有关的研究,日、韩共同主导,内容集中在业务和应用、标记解析方面。SG16组研究的具体内容有:Q.25/16泛在感测网络(USN)应用和业务、Q.27/16通信/智能交通系统(ITS)业务/应用的车载网关平台、Q.28/16电子健康(E-Health)应用的多媒体架构、Q.21和Q.22标记研究(重要给出了针对标记应用的需求和高层架构)。SG17构成立有专门的问题组展开泛在网安全、身份管理、解析的研究。SG17组研究的具体内容有:Q.6/17泛在通信业务安全,Q.10/17身份管理架构和机制,Q.12/17抽象语法标记(ASN.1)、OID及有关注册。SG11构成立有专门的问题组”NID和USN\o"测试"测试规范”,重要研究节点标记(NID)和泛在感测网络(USN)的测试架构、H.IRP测试规范以及X.oid-res测试规范。ITU-T还在\o"智能家居"智能家居、车辆管理等应用方面开展了某些研究工作。2.2ETSI物联网原则进展ETSI采用M2M的概念进行总体架构方面的研究,有关工作的进展非常快速,是在物联网总体架构方面研究得比较进一步和系统的原则组织,也是目前在总体架构方面最有影响力的原则组织。ETSI专门成立了一种专项小组(M2MTC)从M2M的角度进行有关原则化研究。ETSI成立M2MTC小组重要是考虑:目前即使已有某些M2M的原则存在,涉及多个无线\o"接口"接口、格状网络、路由和标记机制等方面,但这些原则重要是针对某种特定应用场景,彼此互相独立,如何将这些相对分散的技术和原则放到一起并找出局限性,这方面所做的工作极少。在这样的研究背景下,ETSIM2MTC小组的重要研究目的是从端到端的全景角度研究机器对机器通信,并与ETSI内NGN的研究及3GPP已有的研究展开协同工作。M2MTC小组的职责是:从利益有关方收集和制订M2M业务及运行需求,建立一种端到端的M2M高层体系架构(如果需要会制订具体的体系构造),找出现有原则不能满足需求的地方并制订对应的具体原则,将现有的组件或子系统映射到M2M体系构造中,M2M解决方案间的互操作性(制订测试原则),硬件接口原则化方面的考虑,与其它原则化组织进行交流及合作。2.33GPP/3GPP2物联网原则进展3GPP和3GPP2也采用M2M的概念进行研究。作为移动网络技术的重要原则组织,3GPP和3GPP2关注的重点在于物联网网络能力增强方面,是在网络层方面开展研究的重要原则组织。3GPP针对M2M的研究重要从移动网络出发,研究M2M应用对网络的影响,涉及网络优化技术等。3GPP研究范畴为:只讨论移动网的M2M通信;只定义M2M业务,不具体定义特殊的M2M应用。Verizon、Vodafone等移动运行商在M2M的应用中发现了诸多问题,例如大量M2M终端对网络的冲击,系统控制面容量的局限性等。因此,在Verizon、Vodafone、三星、高通等公司推动下,3GPP对M2M的研究在开始加速,目前基本完毕了需求分析,转入网络架构和技术框架的研究,但核心的无线接入网络(RAN)研究工作尚未展开。相比较而言,3GPP2有关研究的进展要慢某些,目前有关M2M方面的研究多处在研究报告的阶段。2.4IEEE物联网原则进展在物联网的感知层研究领域,IEEE的重要地位显然是毫无争议的。目前无线传感网领域用得比较多的Zigbee技术就基于IEEE802.15.4原则。IEEE802系列原则是IEEE802LAN/MAN原则委员会制订的\o"局域网"局域网、\o"城域网"城域网技术原则。1998年,IEEE802.15工作构成立,专门从事无线个人局域网(WPAN)原则化工作。在IEEE802.15工作组内有5个任务组,分别制订适合不同应用的原则。这些原则在传输速率、功耗和支持的服务等方面存在差别。TG1组制订IEEE802.15.1原则,即蓝牙无线通信原则。原则合用于手机、PDA等设备的中档速率、短距离通信。TG2组制订IEEE802.15.2原则,研究IEEE802.15.1原则与IEEE802.11原则的共存。TG3组制订IEEE802.15.3原则,研究超宽带(UWB)原则。原则合用于个域网中多媒体方面高速率、近距离通信的应用。TG4组制订IEEE802.15.4原则,研究低速无线个人局域网(WPAN)。该原则把低能量消耗、低速率传输、低成本作为重点目的,旨在为个人或者家庭范畴内不同设备之间的低速互联提供统一原则。TG5组制订IEEE802.15.5原则,研究无线个人局域网(WPAN)的无线网状网(MESH)组网。该原则旨在研究提供MESH组网的WPAN的物理层与\o"MAC"MAC层的必要的机制。传感器网络的特性与低速无线个人局域网(WPAN)有诸多相似之处,因此传感器网络大多采用IEEE802.15.4原则作为物理层和媒体存取控制层(MAC),其中最为知名的就是ZigBee。因此,IEEE的802.15工作组也是目前物联网领域在无线传感网层面的重要原则组织之一。中国也参加了IEEE802.15.4系列原则的制订工作,其中IEEE802.15.4c和IEEE802.15.4e重要由中国起草。IEEE802.15.4c扩展了适合中国使用的频段,IEEE802.15.4e扩展了工业级控制部分。2.5中国物联网原则进展总的来说,中国物联网原则的制订工作还处在起步阶段,但发展快速。目前中国已有涉及物联网总体架构、无线传感网、物联网应用层面的众多原则正在制订中,并且有相称一部分的原则项目已在有关国际原则组织立项。中国研究物联网的原则组织重要有传感器网络原则工作组(WGSN)和中国通信原则化协会(CCSA)。WGSN是由中国国标化管理委员会同意筹建,中国信息技术原则化技术委员会同意成立并领导,从事传感器网络(简称传感网)原则化工作的全国性技术组织。WGSN于9月正式成立,由中国科学院上海微系统与信息技术研究所任组长单位,中国电子技术原则化研究所任秘书处单位,组员单位涉及中国三大运行商、重要科研院校、主流设备厂商等。传感器网络原则工作组将”适应中国社会主义市场经济建设的需要,增进中国传感器网络的技术研究和产业化的快速发展,加紧开展原则化工作,认真研究国际原则和国际上的先进原则,主动参加国际原则化工作,并把中国和国际原则化工作结合起来,加速传感网原则的制修订工作,建立和不停完善传感网原则化体系,进一步提高中国传感网技术水平。”作为其宗旨。目前WGSN已有某些原则正在制订中,并代表中国主动参加ISO、IEEE等国际原则组织的原则制订工作。由于成立时间尚短,目前WGSN还没有形成可公布的原则文稿。CCSA于12月18日在北京正式成立。CCSA的重要任务是为了更加好地开展通信原则研究工作,把通信运行公司、制造公司、研究单位、大学等关心原则的企事业单位组织起来,按照公平、公正、公开的原则制订原则,进行原则的协调、把关,把高技术、高水平、高质量的原则推荐给政府,把含有中国自主知识产权的原则推向世界,支撑中国的通信产业,为世界通信做出奉献。11月,CCSA新成立了泛在网技术工作委员会(即TC10),专门从事物联网有关的研究工作。即使TC10刚刚成立很快,但在TC10成立以前,CCAS的其它工作委员会对物联网有关的领域也进行过某些研究。目前CCSA有多个与物联网有关的原则正在制订中,但尚没有公布原则文稿。与物联网有关的,尚有4月成立的RFID原则工作组。RFID工作组在信息产业部科技司领导下开展工作,专门致力于中国RFID领域的技术研究和原则制订,目前已有一定的工作成果。上述原则组织各自独立开展工作,各原则组的工作各有侧重。WGSN偏重传感器网络层面,CCSATC10偏重通信网络和应用层面,RFID原则工作组则关注RFID有关的领域。同时各原则组的工作中也有不少重复的部分,如WGSN也会涉及到传感器网络以上的通信部分和应用部分的内容,而CCSA也涉及到了某些传感网层面的工作内容。对于这些重复的部分,各原则组之间目前还没有较好的横向沟通和协调机制,因此,近期国家层面正在筹办成立”物联网原则联合工作组”。联合工作组旨在整合中国物联网有关原则化资源,联合产业各方共同开展物联网技术的研究,主动推动物联网原则化工作,加紧制订符合中国发展需求的物联网技术原则,为政府部门的物联网产业发展决策提供全方面的技术和原则化服务支撑。3结束语物联网技术内容众多,所涉及到的原则组织也较多,不同的原则组织基本上都按照各自的体系进行研究,采用的概念也各不相似。总体架构层面,目前分感知层、网络层、应用层的3层架构已经得到业界的共识,可是对于3层之间的具体界限、研究内容尚未有统一的共识,总体性的概念和术语,也尚未统一。在感知层,传感器技术已经历数十年的发展,相对成熟,并已形成了专门的学科。目前传感器种类繁多,并已在各行各业被广泛应用,而无线传感网技术尚处在百家争鸣的阶段,是物联网研究重点之一。网络层的远程通信技术以现有的涉及移动网、固网、宽带、窄带等通信网络技术为基础,在此基础上探讨通信网络如何更加好地适应承载物联网应用,是保障物联网应用有序发展的前提。物联网应用种类繁多,涉及社会生活各个方面,是物联网研究的重点。［1-3］中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心(无锡传感网中心)是国内研究物联网的核心单位09.8.7温总理调研无锡时,对该中心高度关注,提出把传感网络中心设在无锡、辐射全国的想法温家宝指出:在传感网发展中早一点筹划将来---早一点攻破核心技术在国家重大科技专项中,加紧推动传感网发展,尽快建立中国的传感信息中心--感知中国中心江苏省委省政府贯彻温总理批示,热情拥抱”物联网”,突出抓好平台建设和应用示范工作快速形成”研发安全感”与”产业突破”的”先发优势”无锡作出布署:举全市之力抢占新1轮科技革命制高点--把无锡建成--传感技术创新高地--人才高地--产业高地如果软件是物联网的核心和灵魂,中间件(Middleware)就是这个灵魂的核心。中间件与操作系统和数据库并列作为三足鼎立的”基础软件”的理念通过数年的探讨已经被国内业界和政府主管部门承认,但在国内长久”重硬轻软”的大环境下,中间件产业并未受到足够的重视,或更确切地说可能是不懂得如何抓。除OS,数据库,和直接面对顾客的客户端软件以外,但凡能批量生产,高度可复用的软件都能够算是中间件。中间件有诸多个类,如通用中间件,嵌入式中间件,数字电视中间件,RFID中间件,和M2M物联网中间件等等,中间件无处不在。IBM,Oracle,微软等软件巨头都是引领潮流的中间件生产商。SAP等大型(ERP)应用软件厂商的产品也是基于中间件架构。国内的用友,金蝶等软件厂商也都有中间件部门或分公司。在OS和数据库市场格局早已拟定的状况下,中间件,特别是面对行业的业务基础中间件,可能是各国软件产业发展唯一的机会。能够毫不夸张地说,能否做大做强中间件,是整个中国IT产业能否做大做强的核心。物联网中间件处在物联网的集成服务器端和感知层、传输层的嵌入式设备中。服务器端中间件称为物联网业务基础中间件,普通都是基于传统的中间件(应用服务器,ESB/MQ等)构建,加入设备连接和图形化组态展示等模块(犹如方的ezM2M物联网业务中间件)。嵌入式中间件是某些支持不同通讯合同的模块和运行环境。中间件的特点是它固化了诸多通用功效,但在具体应用中多半需要”二次开发”来实现个性化的行业业务需求,因此全部物联网中间件都要提供快速开发(RAD)工具。在物联网概念被大众理解和接受后来,大家早已发现,物联网并不是什么全新的东西,上万亿的末端”智能物件”和多个应用子系统早已经存在于工业和日常生活中。物联网产业发展的核心在于把现有的智能物件和子系统链接起来,实现应用的大集成(GrandIntegration)和”管控营一体化”,为实现”高效、节能、安全、环保”的和谐社会服务,要做到这一点,软件(涉及嵌入式软件)和中间件将作为核心和灵魂起至关重要的作用。这并不是说发展传感器等末端不重要,在大集成工程中,系统变得更加智能化和网络化,反过来会对末端设备和传感器提出更高的规定,如此循环螺旋上升推动整个产业链的发展。因此,要占领物联网制高点,软件和中间件的作用至关重要,应当得到国家层面决策和扶持政策的高度重视。在涉及物联网软件在内的软件领域,美国长久引领潮流,基本上垄断了世界市场,欧盟(世界级的软件厂商只有SAP一家在欧洲)早已看到了软件和中间件在物联网产业链中的重要性,从开始资助了HYDRA项目,这是一种研发物联网中间件和”网络化嵌入式系统软件”的组织,已获得不少成果。目前在中国有诸多传感器,传感网,RFID研究中心及产业(生产)基地,也有诸多人呼吁建立物联网原则,唯独没有物联网软件和中间件研发基地和组织,这种本末倒置的现象很让人紧张。如果我们的软件不够强,制订物联网原则也一定是纸上谈兵,物联网产业基地一定是低层次重复建设造成生产过剩,我们在物联网产业永远不会有话语权,更谈不上占领什么制高点。”物联网技术”的核心和基础仍然是”互联网技术”,是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术;其顾客端延伸和扩展到了任何物品和物品之间,进行信息交换和通讯。因此,物联网技术的定义是: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,按商定的合同,将任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术叫做物联网技术。”物联网”是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮,目前国际上还没有形成一种有关”物联网”的明确通用官方定义。现阶段广泛认为是指把全部物品通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和可管理的网络。物联网含有三个特点,即全方面感知、可靠传递以及智能解决。物联网是互联网应用的拓展与深化。物联网不是重新建设一套平行于互联网的系统,而是充足运用互联网所提供的信息高速公路,完毕实时数据读取、信息交换、远程控制等特色功效。2、物联网体系架构物联网可分为三层:感知层、网络层和应用层,如图1所示。感知层涉及二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等,重要是识别物体,采集信息,与人体构造中皮肤和五官的作用相似。网络层涉及通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能解决中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和解决,类似于人体构造中的神经中枢和大脑。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合,与行业需求结合实现行业智能化,这类似于人的社会分工,最后构成人类社会。3、物联网工作环节物联网的工作环节是首先通过标签等对物体属性进行标记,接着运用感应器和识别设备完毕对物体属性的读取,并将信息转换为适合网络传输的数据格式。最后物体的信息通过网络传输到信息解决中心,由解决中心完毕物体通信的有关计算。这个过程是可逆的,信息使用者能够通过通信网络指挥物体做出对应的动作。在此基础上,人类能够以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达成”智慧”状态。二、物联网产业发呈现状1、物联网发展历程及应用根据物联网技术水平、顾客需求和系统成熟度等方面的特点,业内专家普遍认为物联网技术演进路线可分为信息汇聚、协同感知和泛在聚合三个阶段。三个阶段将会渐进式的发展,通过技术的发展来满足不同层次的应用需求。从应用发展角度来看,与技术演进一致物联网也将经历三个阶段方能成熟:目前是典型应用的示范期,然后是规模增加期和全方面发展期。在目前阶段,普遍认为M2M(MachinetoMachine)是物联网最重要的体现形式。M2M是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务,它与社会的发展和人们的生活、工作亲密有关。目前智能交通、食品安全管理、环保监测、人员出入管理、仓储与供应链管理等应用已在国内外小范畴内推广应用,物联网的雏形已基本形成。从互联网的发展历程,我们不难看出物联网的发展也将是一种循序渐进的技术完善与市场推广的过程,中国物联网产业尚处在初创阶段,原则、技术、商业模式以及配套政策等还远没有成熟。2、物联网产业链物联网是在目前通信网与互联网基础上的发展延伸,产业链也与通信网和互联网产业链类似,增加了部分参加者如RFID/传感器制造商、传感网节点制造商、物联网运行商这几个环节,如图2所示。其中物联网运行商是海量数据解决和信息管理服务提供商。在中国,最有可能成为物联网运行商的就是电信运行商。首先,电信运行商拥有固定和移动的通信网络,能够很容易地采用系统集成商的解决方案来推出物联网业务;另首先,运行商有庞大的顾客群,这些顾客群必然同时也是物联网物理信息的消费者,运行商完全能够建立一种公共的、按照行业划分的基础物理信息数据平台,成为信息的提供者和分发者;再者,由于物联网产业链较长,因此产业的聚合者和主导者的角色至关重要,而电信运行商在这方面含有独特的优势。目前,国内物联网的主动推动者当属电信运行商,各大电信运行商不仅把物联网看作是将来移动互联网的发展方向,更把物联网看作是下一种”净利润增加点”。国内三大运行商纷纷加大对物联网的投入力度,并已在有些领域涉足物联网应用。中国移动率先在无锡成立物联网研究中心,紧接着中国电信、中国联通也相继在无锡成立物联网技术重点实验室和研究院。综合来看,目前中国移动在物联网起步较早走在前列,并已获得了实质性的进展。中国电信和中国联通在政府大力倡导发展物联网的前提下,目前均处在概念宣传和布署应用试点阶段。但中国电信对IPv6技术早有布署,目前已处在试商用阶段。另外,中国电信拥有众多的行业客户资源,后期对发展物联网将形成有利条件。而中国联通相对其它两个运行商而言,拥有最成熟的3G网络这将给物联网发展提供可靠的数据传输网络。三、物联网产业机会分析1、应用前景随着IC制造、传感器、软件、网络等核心技术在各国的不停发展,各国的物联网产业规模快速增加,应用领域广泛拓展。中科院泛在与传感网研究中心副主任赵壮表达”中国的物联网到至会出现产业萌芽。”业内专家预计将来十年,将广泛运用于智能交通、环保、公共安全、智能消防、工业监测、老人护理等多个领域。近期来看,值得期待就是智能电网、智能家居、智能交通、智能医疗等。到目前为止,物联网发展已含有了一定的产业基础,蕴含着信息产业发展的新机遇。据美国权威咨询机构forrester预测,到世界上物物互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达成30:1。因此,物联网被称为下一种万亿级的通信业务,含有广阔的发展前景。据赛迪顾问研究显示,中国物联网产业市场规模将达成亿元,到整体市场规模将达成7500亿元,将给通信业带来更大的发展空间。2、产业机会物联网时代,海量数据传输和解决需求对传输网络提出了更高的规定,这将促使运行商对现有网络进行扩容和升级,这将给通信设备制造商提供难得的发展机遇。另外,从产业链角度来看,还将给通信芯片、RFID/传感器产业、系统集成、电信运行商等带来巨大的产业机会。从受益时间的角度来看,物联网的发展首先受益的是RFID和传感器厂商,接着是系统集成商,最后是物联网运行商。这是由于:第一、RFID和传感器需求量最为广泛,且厂商目前最理解客户需求;第二、物联网涉及众多技术和行业,系统集成需求巨大,且系统集成商有可能掌控上游供应商;第三、随着物联网的发展,物联网的应用将从行业垂直应用向横向扩展,对海量数据解决和信息管理需求将随之提高,同时也将凸显物联网运行商在产业链的重要地位。但从增加空间的角度看,增加最大的是物联网运行商,另首先是系统集成商,最小的是RFID和传感器供应商。这是由于:第一、将来物联网含有海量信息的解决和管理需求、个性化的数据分析规定的特点,必将催生物联网运行商的需求量,且将来很可能形成寡头垄断的格局;第二、系统集成的需求将远高于目前电信网和互联网的需求;第三、RFID和传感器厂商由于核心技术掌握度较低,很可能形成完全竞争的格局。四、结论总而言之,即使目前中国物联网产业尚处在初创阶段,原则、技术、商业模式以及配套政策等还远没有成熟,但应用前景非常广阔,将来将成为中国新型战略产业,将给信息产业及通信产业带来众多机遇和挑战。物联网时代,海量数据传输和解决需求对传输网络提出了更高的规定,这势必将促使运行商对网络扩容升级。网络的扩容升级将带动光纤光缆技术、接入以及骨干传输的发展,同时还将增进3G、4G以及其它无线技术的应用,为通信设备商带来更大的发展空间。另外,物联网还将给通信芯片、RFID/传感器产业、系统集成等带来巨大的产业机会。对此,烽火也在主动的进行布署。年终,烽火完毕了对武汉理工光科的收购,武汉理工光科是中国最早从事光传感技术研究的公司之一。对理工光科的收购,标志着烽火已经从传统的传输网领域向传感领域延伸和发展,相信将来烽火在物联网领域将会有更加好的突破。<物联网中的M2M技术国内外原则进展>研究12月18日16:57中国电子商务研究中心发表评论联系我们1引言:物联网被称为继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮,将给IT和通信带来广阔的新市场。国际电信联盟(ITU)在信息社会世界峰会(WSIS)上公布的<ITU互联网报告:物联网>报告中正式提出了”物联网”概念,报告指出:”无所不在的物联网通信时代即将来临,世界上全部的物体从轮胎到牙刷,从房屋到纸巾都能够通过因特网主动进行交换”。总的来说,物联网就是”物与物相连的网络”。这里有两层含义:首先,信息的提供者和使用者从人逐步扩展到物理实体,物体之间通过物联网实现通信和信息交换;另首先,通过多个无线和/或有线的、长距离和/或短距离通讯网络实现物理实体间的互联互通,通信和传输过程不需要或仅需要有限的人工干预。欧洲智能系统集成技术平台(EPoSS)在<InternetofThingsin>报告中分析预测,将来物联网的发展将经历4个阶段,之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域,—物体互联,—物体进入半智能化,之后物体进入全智能化。M2M是”机器对机器通信(MachinetoMachine)”或者”人对机器通信(MantoMachine)”的简称。重要是指通过”通信网络”传递信息从而实现机器对机器或人对机器的数据交换,也就是通过通信网络实现机器之间的互联、互通。移动通信网络由于其网络的特殊性,终端侧不需要人工布线、能够提供移动性支撑,有助于节省成本,并能够满足在危险环境下的通信需求,使得以移动通信网络作为承载的M2M服务得到了业界的广泛关注。M2M作为物联网在现阶段的最普遍的应用形式,在欧洲、美国、韩国、日本等国家实现了商业化应用。重要应用在安全监测、机械服务和维修业务、公共交通系统、车队管理、工业自动化、都市信息化等领域。提供M2M业务的主流运行商涉及英国的BT和Vodafone,德国的T-Mobile,日本的NTT-DoCoMo,韩国SK等。中国的M2M应用起步较早,目前正处在快速发展阶段,各大运行商都在主动研究M2M技术,竭力拓展M2M的应用市场。国际上各大原则化组织中M2M有关研究和原则制订工作也在不停推动。几大重要原则化组织按照各自的工作职能范畴,从不同角度开展了针对性研究。ETSI从典型物联网业务用例,例如智能医疗、电子商务、自动化都市、智能抄表和智能电网的有关研究入手,完毕对物联网业务需求的分析、支持物联网业务的概要层体系构造设计以及有关数据模型、接口和过程的定义。3GPP/3GPP2以移动通信技术为工作核心,重点研究3G,LTE/CDMA网络针对物联网业务提供而需要实施的网络优化有关技术,研究涉及业务需求、核心网和无线网优化、安全等领域。CCSA早在完毕了M2M的业务研究报告,与M2M有关的其它研究工作已经展开。本文重要介绍M2M在国际和国内原则化组织中的工作进展状况。2M2ETSI是国际上较早系统展开M2M有关研究的原则化组织,初成立了专门的TC来负责统筹M2M的研究,旨在制订一种水平化的、不针对特定M2M应用的端到端解决方案的原则。其研究范畴能够分为两个层面,第一种层面是针对M2M应用用例的收集和分析;第二个层面是在用例研究的基础上,开展应用无关的统一M2M解决方案的业务需求分析,网络体系架构定义和数据模型、接口和过程设计等工作。按照TC的计划,研究工作分为3个阶段进行,具体参见表1。表1ETSITCM2M研究阶段表ETSI研究的M2M有关原则有十多个,具体内容涉及:(1)M2M业务需求,该研究课题描述了支持M2M通信服务的、端到端系统能力的需求。报告已于8月公布。(2)M2M功效体系架构,重点研究为M2M应用提供M2M服务的网络功效体系构造,涉及定义新的功效实体,与ETSI其它TB或其它原则化组织原则间的原则访问点和概要级的呼喊流程。本研究课题输出将是第三阶段工作的出发点,也是与其它原则组织物联网有关研究之间进行协调的参考点。图1是该报告中提出了M2M的体系架构,从图中能够看出,M2M技术涉及到了通信网络中从终端到网络再到应用的各个层面,M2M的承载网络涉及了3GPP,TISPAN以及IETF定义的多个类型的通信网络。图1ETSIM2M通信功效体系架构(3)M2M术语和定义,对M2M的术语进行定义,从而确保各个工作组术语的一致性。目前正在进行初稿的讨论,预计第1季度末公布正式版本。(4)SmartMetering的M2M应用实例研究,该课题对SmartMetering的用例进行描述。涉及角色和信息流的定义,将作为智能抄表业务需求定义的基础。(5)eHealth的M2M应用实例研究,该课题通过对智能医疗这一重点物联网应用用例的研究,来展示通信网络为支持M2M服务在功效和能力方面的增强。该课题与ETSITCeHEALTH中的有关研究保持协调,预计7月公布正式版本。(6)顾客互联的M2M应用实例研究,该研究报告定义了顾客互联这一M2M应用的用例,预计7月公布正式版本。(7)都市自动化的M2M应用实例研究,本课题通过收集自动化都市用例和有关特点,来描述将来含有M2M能力网络支持该应用的需求和网络功效与能力方面的增强。目前正在进行初稿的讨论,预计于7月公布正式版本。(8)基于汽车应用的M2M应用实例研究,课题通过收集自动化应用用例和有关特点,来描述将来含有M2M能力网络支持该应用的需求和网络功效与能力方面的增强。目前正在进行初稿的讨论,预计7月公布正式版本。(9)ETSI有关M/441的工作计划和输出总结,这一研究属于欧盟SmartMeter项目(EUMandateM/441)的构成部分,本课题将向EUMandateM/441提交研究报告,报告涉及支撑SmartMeter应用的规划和其它技术委员会输出成果。目前正在进行初稿的讨论,预计于7月公布正式版本。(10)智能电网对M2M平台的影响,该课题基于ETSI定义的M2M概要级的体系构造框架,研究M2M平台针对智能电网的合用性并分析现有原则与实际应用间的差别。目前正在启动前准备阶段,预计5月公布正式版本。(11)M2M接口,该课题在网络体系构造研究的基础上,重要完毕合同/API、数据模型和编码等工作。目前上述内容合在一种原则中,将来等原则进入稳定阶段,可能会按不同的接口拆分成多个原则文稿公布。目前正在处在初稿起草阶段,预计2月公布正式版版本。3M23GPP早在9月就开展了移动通信系统支持物联网应用的可行性研究,正式研究于R10阶段启动。M2M在3GPP内对应的名称为机器类型通信(MTC,Machine-TypeCommunication)。3GPP并行设立了多个工作项目(WorkItem)或研究项目(StudyItem),由不同工作组按照其领域,并行展开针对MTC的研究,下面按照项目的分类简述3GPP在MTC领域有关研究工作的进展状况。(1)FS_M2M:这个项目是3GPP针对M2M通信进行的可行性研究报告,由SA1负责有关研究工作。研究报告<3GPP系统中支持M2M通信的可行性研究>于9月立项,3月完毕。(2)NIMTC有关课题,重点研究支持机器类型通信对移动通信网络的增强规定,涉及对GSM、UTRAN、EUTRAN的增强规定,以及对GPRS,EPC等核心网络的增强规定,重要的项目涉及:●FS_NIMTC_GERAN:该项目于5月启动,重点研究GERAN系统针对机器类型通信的增强。●FS_NIMTC_RAN:该项目于8月启动,重点研究支持机器类型通信对3G的无线网络和LTE无线网络的增强规定。●NIMTC:这一研究项目是机器类型通信的重点研究课题,负责研究支持机器类型终端与位于运行商网络内、专网内或互联网上的物联网应用服务器之间通信的网络增强技术。由SA1,SA2,SA3和CT1,CT3,CT4工作组负责其所属部分的工作。——3GPPSA1工作组负责机器类型通信业务需求方面的研究。于初启动技术规范,将MTC对通信网络的功效需求划分为共性和特性两类可优化的方向。——SA2工作组负责支持机器类型通信的移动核心网络体系构造和优化技术的研究。于底正式启动研究报告<支持机器类型通信的系统增强>。报告针对第一阶段需求中给出共性技术点和特性技术点给出解决方案。——SA3工作组负责安全性有关研究。于启动了<远程控制及修改M2M终端签约信息的可行性研究>报告,研究M2M应用在UICC中存储时,M2M设备的远程签约管理,涉及远程签约的可信任模式、安全规定极其对应的解决方案等。启动的<M2M通信的安全特性>研究报告,计划在SA2工作的基础上,研究支持MTC通信对移动网络的安全特性和规定。(3)FS_MTCe:支持机器类型通信的增强研究是计划在R11阶段立项的新研究项目。重要负责研究支持位于不同PLMN域的MTC设备之间的通信的网络优化技术。此项目的研究需要与ETSITCM2M中的有关研究保持协同。(4)FS_AMTC:本研究项目旨在寻找E.164的替代,用于标记机器类型终端以及终端之间的路由消息,是R11阶段新立项的研究课题,已于2月启动。(5)SIMTC:支持机器类型通信的系统增强研究,此为R11阶段的新研究课题。在FS_MTCe项目的基础上,研究R10阶段NIMTC的解决方案的增强型版本。3GPP支持机器类型通信的网络增强研究课题在R10阶段的核心工作为SA2工作组正在进行的MTC体系构造增强的研究,其中重点述及的支持MTC通信的网络优化技术涉及:●体系架构研究报告提出了对NIMTC体系构造的修改,其中涉及增加MTCIWF功效实体以实现运行商网络与位于专网或公网上的物联网服务器进行数据和控制信令的交互,同时规定修改后的体系构造需要提供MTC终端漫游场景的支持。●拥塞和过载控制由于MTC终端数量可能达成现有手机终端数量的几个数量级以上,因此由于大量MTC终端同时附着或发起业务请求造成的网络拥塞和过载时移动网络运行商面对的最急迫的问题。研究报告在这首先进行了重点研究,讨论了多个的拥塞和过载场景规定网络能够精拟定位拥塞发生的位置和造成拥塞的物联网应用,针对不同的拥塞场景和类型,给出了接入层制止广播,低接入优先级批示,重置周期性位置更新时间等多个解决方案。●签约控制研究报告分析了MTC签约控制的有关问题,提出SGSN/MME含有根据MTC设备能力,网络能力,运行商方略和MTC签约信息来决定启用或禁用某些MTC特性的能力。同时也指出了需要进一步研究的问题,例如网络获取MTC设备能力的办法,MTC设备的漫游场景下等。●标记和寻址MTC通信的标记问题已经另外立项进行具体研究。本报告重要研究了MT过程中MTC终端的寻址办法,按照MTC服务器布署位置的不同,报告具体分析了寻址功效的需求,给出了NATTT和微端口转发技术寻址两种解决方案。●时间控制特性时间受控特性合用于那些能够在预设时间段内完毕数据收发的物联网应用。报告指出,归属网络运行商应分别预设MTC终端的许可时间段和服务严禁时间段。服务网络运行商能够根据本地方略修改许可时间段,设立MTC终端的通信窗口等。●MTC监控特性MTC监控是运行商网络为物联网签约顾客提供的针对MTC终端行为的监控服务。涉及监控事件签约、监控事件侦测、事件报告和后续行动触发等完整的解决方案。4M2为推动CDAM系统M2M支撑技术的研究,3GPP2在1月曼谷会议上通过了M2M的立项。建议从下列方面加紧M2M的研究进程。(1)当运行商布署M2M应用时,应给运行商带来较低的运行复杂度。(2)减少解决大量M2M设备群组对网络的影响和解决工作量。(3)优化网络工作模式,以减少对M2M终端功耗的影响等研究领域。(4)通过运行商提供满足M2M需要的业务,激励布署更多的M2M应用。3GPP2中M2M的研究参考了3GPP中定义的业务需求,研究的重点在于cdma网络如何支持M2M通信,具体内容涉及3GPP2体系构造增强、无线网络增强和分组数据核心网络增强。5M2M2M有关的原则化工作在中国通信原则化协会中重要在移动通信工作委员会(TC5)和泛在网技术工作委员会(TC10)进行。重要工作内容以下:(1)TC5WG7完毕了移动M2M业务研究报告,描述了M2M的典型应用、分析了M2M的商业模式、业务特性以及流量模型,给出了M2M业务原则化的建议。(2)TC5WG9于立项的支持M2M通信的移动网络技术研究,任务是跟踪3GPP的研究进展,结合国内需求,研究M2M通信对RAN和核心网络的影响及其优化方案等。(3)TC10WG2M2M业务总体技术规定,定义M2M业务概念、描述M(4)TC10WG2M2M通信应用合同技术规定,规定M6结束语M2M研究是ETSI和3GPP以及3GPP2原则化组织的研究重点之一,研究相对更加系统,进展也比较快,在完毕需求阶段工作基础上,第二阶段网络系统架构也已获得初步成果。3GPP的研究重点在于移动网络优化技术,目前已有了阶段性的研究成果;ETSI研究了多个行业应用需求,成果向应用的移植过程比较平稳,同时这两个原则化组织注意保持两个研究体系间的协同和兼容,国内的原则化工作正在如火如荼的进行。原则化是物联网发展过程中的重要一环,研究和制订M2M的原则化工作有对物联网的发展有着重要的意义,对中国物联网技术发展,乃至对通信业与物联网应用行业间的融合有着重要的借鉴价值和指导意义车载物联网技术探讨摘要:基于车载无线通信技术的新进展,文章讨论了将来车载网络中不同网络合同层面临的挑战;信息传输是车载网络研究中最重要的研究课题之一,文章围绕信息这一中心元素,讨论了宏观和微观信息传输过程中面临的挑战;文章还介绍了美国和欧洲几个典型的车载网络应用案例。核心词:车载物联网无线通信无线通信1车载物联网概念车载物联网是一项新兴技术,能够大幅提高将来交通系统的安全和效率,并将车辆连接到计算机网络。车载物联网能够在行驶中的车辆之间建立无线通信,也能够在过路车辆和路边基站之间建立无线通信。运用多跳转发的方式,车载网络能够让两个在信号范畴之外的车辆也建立通信连接。车载网络将成为将来智能交通系统的重要构成部分。目前的智能交通系统严重依赖于预先布署的基础设施。例如,嵌入路面的电磁感应器,布署在重要道路交叉口的交通摄像头,高速公路收费口安装的射频标签(RFID)读取器。普通,一种收集和公布交通信息的典型过程以下:首先,路面传感器对车流的速度、密度进行检测,然后上传到都市交通中心。通过数据解决之后,流量报告能够通过蜂窝网络传递到顾客的手机。这样来传输与位置有关的信息是一种昂贵和低效的方式,由于普通信息源和信息消费者的实际距离只有几百米远。车载网络的短距离通信能力将会变化这种传统的智能交通系统的通信模式,以更直接的方式协助信息的产生、传输和消费。本质上车载物联网是一种巨大的无线传感器网络。每一辆汽车都能够被视为一种超级传感器节点。普通一辆汽车装备有内部和外部温度计、亮度传感器、一种或多个摄像头、麦克风、超声波雷达,以及许多其它装备。另外,将来的汽车将配备一种车载计算机、GPS定位仪和无线收发装置。这使得汽车之间,以及汽车和路边基站之间能够无线通信。这种前所未有的无线传感器网络扩展了计算机系统对整个世界的感知与控制能力,并能够让信息在本地产生和共享,不必涉及庞大的基础设施。将来的汽车和车载网络为人们提供了一系列应用。车载网络的应用可分为4个类别。(1)安全应用:安全应用涉及碰撞预警、电子路牌、红绿灯警告、网上车辆诊疗、道路湿滑检测等。普通这类应用运用短距离通信实时性的特点来为司机提供即时警告。(2)效率应用:效率应用涉及都市交通管理、交通拥塞检测、途径规划、公路收费、公共交通管理等。这类应用致力于改善公众和个人的出行效率。(3)商业应用:商业应用涉及基于位置的服务,将带给人们巨大的商机。这些商业应用的种类繁多,如,近来的餐馆、最便宜的加油站、商场促销信息等。这些可能的商业应用将为服务业带来新的竞争手段。(4)信息娱乐应用:信息娱乐应用涉及视频和音乐共享、基于位置的餐厅评论、拼车、社交网络等。事实上,信息娱乐的某些应用,如福特SYNC[1]和起亚UVO,已成为目前汽车市场的一种引人注目的亮点。信息娱乐系统的网络化将是必然趋势。在车载网络的发展过程中,有4类参加者将起到主动的作用。4类参加者为政府、汽车制造商、本地零售商和消费者。传统智能交通系统由各国政府主导进行投资和实施,其它少数几个地理信息系统(GIS)公司,如谷歌、Garmin、TomTom等公司也参加了交通信息的采集和公布。然而,将来的车载网络将吸引更多的参加者,并使她们从车载网络中获取巨大的商业利润。首先,汽车制造商将很乐于开发装备车载网络的汽车,这将增强汽车的安全性,并提供更丰富的车内娱乐系统,从而进一步提高其汽车的竞争力。汽车电子化是一种必然趋势,安全系统和信息娱乐系统的电子化是进程的两个重要方面。福特SYNC车载信息娱乐系统是一种非常成功的例子。另首先,本地零售商及服务商也将非常感爱好,车载网络将十分方便地传输她们的促销信息以及推广她们的服务。车载网络会带来激烈的商业竞争。最后,毫无疑问,这些增强的安全性、提高的效率、价廉物美的商品、丰富的娱乐应用等将吸引更多的消费者,并使她们成为最后受益人。2车载物联网无线通信技术无线个人局域网(WPAN)在消费电子产品(涉及汽车电子产品)领域获得了巨大成功。福特的SYNC是一种较好的例子。它通过蓝牙技术将司机的手机连接到汽车的音响系统,因而司机能够在行驶中通过语音命令播放音乐或拨打电话。由于大规模生产减少了成本,802.11a/b/g无线局域网技术已经被广泛使用。即使802.11a/b/g最初不是针对车载环境而设计的,但由于其被广泛使用带来的优势,许多研究人员在车载环境中进行了实验,如文献[2-4]对802.11a/b/g在车载环境中的应用进行了一系列实验。802.11p和专用短程通信(DSRC)原则对802.11原则进行了扩充,以使其能够适应车载环境的无线通信[5-6]。802.11p技术使用5.9GHz频段,能够在移动的车辆之间,以及移动车辆和路边基站之间建立短距离无线通信。无线城域网(WMAN),也称为WiMAX(即IEEE802.16),是另一项新兴技术。无线城域网能够以不同的方式提供长距离传输,例如,两个固定位置的节点之间的通信,以及类似于蜂窝系统的移动节点通信。然而,目前为止,最常见的车载通信技术还基于蜂窝网络,普通称之为汽车远程信息解决。通用汽车的OnStar系统[7]和福特的RESCU系统都基于这一类技术。某些地理信息系统公司,如TomTom和Garmin等,也使用蜂窝网络来传输实时交通信息。普通状况下,基于蜂窝的远程信息解决是一种基于顾客订阅的有偿服务。本文认为在很快的将来车载通信将建立于一种混合式的架构,如图1所示。在这种混合架构中,长距离通信技术,如蜂窝网络和WiMAX,能够为人们提供即时的互联网接入;而短距离通信技术,如DSRC、Wi-Fi(即802.11a/b/g),则能够为安全系统提供实时响应的保障以及为基于位置的信息服务提供有效支持。本文认为车载自组织网络(VANET)将在将来智能交通系统中发挥重要作用。车载自组织网络依靠短距离通信技术实现车与车以及车与路边基站之间的通信。与传统的基础设施网络相比,车载自组织网络有两个重要优势:首先,车载自组织网络含有成本低、容易布署和操作的优势。消费者无需订阅即可享有服务。另首先,从技术角度来看,智能交通系统中传输的诸多信息有很强的位置有关性,车载自组织网络能够很方便地为临近车辆建立实时或者非实时的短距离通信。3车载物联网面临的挑战车载网络所独有的特性给人们提来了前所未有的挑战,然而,与此同时,这些特性也使人们能够从与以往不同的角度去思考和解决问题。车载网络分3层:链路层、网络层和应用层。各网络合同层面临不同的挑战。3.1链路层面临的挑战在链路层,面临的重要挑战是如何使链路层合同适应独特的车辆运行环境,使链路层获得最佳性能。链路层合同涉及3个重要设计目的:响应能力、可靠性和可扩展性。首先,链路层合同需要能够对信道条件和车辆的移动性快速响应,同时合同的可靠性和可扩展性对与安全有关的应用也起着重要的作用。某些传统的链路层合同的设计办法,如无线接入点(AP)握手、媒体访问控制(MAC)层超时管理、地址解析合同(ARP)超时等,在高速移动的车载环境中已显示出低下的性能。这些传统的设计办法普通会造成增加的启动延时、未充足运用的带宽,以及带宽的不公平分派。事实上,可扩展性和可靠性在一定程度上互相影响,互相作用。可靠广播技术也是重要的研究问题之一。目前的可靠广播技术普通涉及重复广播、合作式传递、发射功率自适应等。可靠性和可扩展性仍然值得进一步进一步研究,特别是针对车辆安全系统的应用,由于最后顾客对车辆安全系统规定很高。3.2网络层面临的挑战在网络层,面临的重要挑战是建立一种新的路由模式,以增进车载网络的信息传输。在过去中,无线自组织网络方面得到广泛研究。特别是,研究人员为车载网络提出了许多含有环境自适应能力的路由合同,如MDDV[8]和VADD[9]。这些合同运用车辆的移动性,通过GPS定位技术、数字地图技术,在车载网络环境中提高数据包的转发性能。从本质上讲,这些合同都是针对以数据包为基本单位而设计。数据包在从源到目的地的整个转发过程中都保持不变。然而,这种基于分组转发的模式已不能适应以信息为中心的应用需求。首先,对于某些应用转发路由没有明确的数据源和目的地。信息由某些节点共同产生,然后传递给另某些节点。另首先,信息在传递的过程中会被修改。如在交通阻塞的检测中,每部车都能产生交通拥塞报告,而这个报告能够和其它临近的车辆产生的报告相融合。全部向拥塞地点行驶的车辆是这些报告的接受者。在这类应用中,人们事先并不懂得什么时间、什么地点、哪些车辆会产生报告,人们也不懂得谁会成为接受者。有某些基于分组转发的路由合同,例如多播技术和基于位置的广播技术,能够部分解决这类应用的需求。然而,从本质上讲,人们需要一种新的路由模式,能够为以信息为中心的数据传输提供支持,这个模式将能够有助于信息的产生,融合,传输和删除。3.3应用层面临的挑战在应用层,人们所面临的重要挑战是如何效地表达、发现、存储和更新整个网络的信息。命名和寻址是车载网络的核心问题。如何有效地将真实世界的信息建立索引,以方便信息存储和传输,是一种有待研究的问题。本文认为寻址将采用混合型、多层次的方案,真实世界的环境信息将起重要作用。命名和寻址政策对系统中的其它合同,如路由和信息发现有重大影响。由于车辆的高移动性,另一种挑战是如何动态地将车辆的标签(ID)映射到基于位置的地址,如在基于位置的广播中,人们需要懂得在某一区域内的全部车辆列表。这个问题对于整个混合网络体系都有非常重要的影响。本文认为能够在车辆以及路边基站上实现类似地址解析合同/反向地址解析合同(ARP/RARP)来协助解决这个问题。分布式数据管理是另一种车载网络中含有挑战性的问题。它涉及数据复制、数据删除、缓存管理等一系列问题。传统的分布式数据管理假定在地理上分散的多台服务器连接在同一网络,这在车载自组织网络中不再成立。从本质上讲,人们能够把车载网络看作一种巨大的分布式数据库系统,其中每个车辆维护一种本地的数据库。车和车间不定时交换数据,从而逐步更新全局数据库系统。从全局的角度来说,不一致性不可避免。为此,一种研究问题是如何以最小的开销来维护一种相对一致的分布式数据库。4车载物联网中的信息传输本文认为车载网络是一种以信息为中心的分布式系统,信息在网络的不同位置生成、收集和公布。人们能够把信息传输分为两个不同的层次:宏观信息传输和微观信息传输。以信息为中心来发现系统需求十分重要。表1列出了宏观和微观层次上重要的研究课题和及其代表性的工作。4.1宏观信息传输宏观信息传输指在一种特定的地理区域里将信息传递给一种或一组节点。信息传输的目的地是网络中的特定的单个节点或者一组指定的节点组,甚至可能是一组未知节点。宏观信息传输的目的是减少信息传递延时,减少传递开销(涉及存储开销和通信开销),并提高将来查询的成功率(如果接受节点是事先未知的)。宏观信息传输的研究课题普通涉及信息路由、数据缓存、数据融合等。信息传输能够建立在基础设施之上,也能够不依赖基础设施。Jedrzej等[10]提出建立于蜂窝网络基础设施上的P2P叠加网络。车辆通过蜂窝网络的基础设施建立到互联网的可靠链接,然后这些车辆之间能够以P2P叠加网络的方式来实现非安全应用的信息共享、发现和交换。然而,由于基础设施提供的服务普通是付费订阅的方式,这事实上限制了消费者的数量。与基于基础设施的网络服务相比,相对便宜的自组织网络方案显得更有吸引力。另首先,大多数的非安全应用没有严格的实时性规定,因而,目前的一项研究热点是以容迟的方式来实现车载自组织网络的信息传输。研究者提出了某些通用的容迟网络路由合同,如流行性路由[12]。尚有某些前摄的措施,如文献[13]、文献[14]运用预知的地理位置、连接模式和可能的运动方向来协助信息传输。某些现有的容迟网络(DTN)路由合同假定一种预定义源和目的地。如Small和Hass的研究[11]建立了监控野生鲸鱼的DTN网络。她们在鲸鱼的背上安装一种传感器节点,鲸鱼的运动信息就以容迟的方式一跳一跳地传递到接受站。数据缓存和数据融合也是车载自组织网络中热门的研究方向。Zhao等人[15]使用了定时广播和缓冲的办法从数据中心分发信息到车载自组织网络。根本上来说,它是一种从数据中心到车辆的单向信息传输。Lochert等人[21]提出了一种层次性的数据融合方案。该方案定义了一组地标来协助计算旅行时间。她们还提出了一种路边基站的布署算法来优化信息融合。在车载自组织网络中,信息的传输、缓存和融合都有过对应的研究。然而,在车载自组织网络中,大多数类型的信息中并不涉及任何目的车辆的先验知识,因而容迟的数据传输、数据查询、数据缓存以及数据融合亲密地联系在了一起。任何车辆可能会产生并发出一种查询,且但愿其临近车辆能尽快响应。传统的包路由已不能适应以信息为中心的应用,人们需要建立一种全新信息路由模式。首先,需要定义信息路由的目的地。对大多数人而言,传输的目的地是一种虚拟的概念。它受时间、空间和车辆的限制。换句话说,目的地涉及的是全部满足当时时空条件的车辆。有两个基本的信息传输模式:拉(Pull)模式和推(Push)模式。拉是指一辆车定时广播它感爱好的查询,并从邻居车辆中获取数据。推模式是指车辆有目的地把信息推入周边的车辆,使得对此信息感爱好的顾客能够更方便地得到这些信息。在车载网络技术市场化的初级阶段,只有较少比例的车辆含有车载通信能力,通信仅限于一跳,因此推模式更为重要。当制订推模式的方略时,人们必须考虑到数据缓存和融合的潜在影响。人们能够运用启发式的周边信息(如行驶方向、速度、经常光顾的地方等)或社交网络信息来预测和控制传输。4.2微观信息传输微观信息传输指涉及一跳或者几跳的局部信息传递。在车载网络技术市场化的初级阶段,车辆极少有机会碰到其它车辆或路边基站。因此,提高两车相遇时信息传输的效率十分重要。近来的某些研究关注于车载环境中的单跳通信性能。Bychkovsky等人[3]研究了在公共Wi-Fi无线网络中提高单跳通信的数据吞吐量的技术。她们进行了一系列的实地测试来调查在MAC握手、获取IP地址、建立IP路由等时候可能的性能损失。Hadaller等人[4]进行了以802.11合同为基础的单跳通信的实验,并提供了具体的实验分析。通过实验,她们发现了某些现有无线访问机制在数据吞吐量方面低效的根本因素。以上这些工作从底层合同(物理层、MAC地址、路由)的角度来分析和改善链路吞吐量。微观信息传输也涉及局部多跳通信。普通来说,本地多跳通信的重要任务是协调本地车辆并协助信息沿预定方向传输。VADD[9]是一种运用车流模式和道路拓扑来找到传递