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1、物联网技术进展与应用物联网(Internet of Things,IoT)被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮,受到各国政府、企业和学术界的重视,美国、欧盟、日本等甚至将其纳人国家和区域信息化战略。1991 年年美国麻省理理工学院(MMIT)的KKevin Ash-tton 教授授首次提出物物联网的概念念。19955 年比尔.盖茨在未未来之路一一书中也曾提提及物联网,但未引起11999 年年美国麻省理理工学院建立立了 “自动识别中中心( (AAuto-IID)”,提出“万物皆可通通过网络互联联”,阐明了物物联网的基本本含义。早期期的物联网是是依托射频识识别(RFIID)技术的
2、的物流网络,随着技术和和应用的发展展,物联网的的内涵已经发发生了较大变变化。20005 年国际际电信联盟(ITU-TT)发布的物物联网报告中中提出:通过过一些关键技技术,用互联联网将世界上上的物体都连连接在一起,使世界万物物都可以上网网。这些关键键技术包括通通信技术、RRFID、传传感器、机器器人技术、嵌嵌人式技术和和纳米技术等等。在未来110 年左右右时间广泛重重视。里,物物联网将得到到大规模应用用,革命性地地改变世界的的面貌。2004 年年日本总务省(MIC )提出u-Jaapan 计计划,该战略力求实现人与人、物与物、人与物之间的连接,希望将日本建设成一个随时、随地、任何物体、任何人均均
3、可连接的泛在网络社会。20009 年7 月,日本IT 战略本部发布了日本新一代信息化“ i-Jaa-pan”战略,提出到20115 年通过数字技术实现“新的行政改革”,使行政流程效率化、标准化和透明化,同时推动电子病历、远程医疗、远程教育等应用的发展。韩国于20006 年确立了u-KKorea 计划,该计划旨在建立立无所不在的社会( ubiqquitouus socciety),在民众的生活环境里里建设智能型型网络(如IPv6 、BcN 、USN)和各种新型应用(如DMB 、Telemmaticss 、RFID), 让民众可可以随时随地享有科技智慧服务。22009 年年韩国通信委员会出出台了物
4、联联网基础设施施构建基本规划,将物联网确定为新增长动力,提出到20112 年实现“通过构建世界最先先进的物联网网基础实施, 打造未来广播通信信融合领域超一流信息通信技术强国”的目标。2009 年欧欧盟执委会发表了欧洲物联网行动计划,描绘了物联网技术术的应用前景景,提出欧盟政政府要加强对物联网的管理,促进物联网的的发展。行动方案的主要内容为:(1)加强物物联网管理; 善隐私和个人数据保护;(2)完善隐隐私和个人数数据保护(3)提高物物联网的可信度、接受度和安全性;(4)评估现现有物联网的的有关标准并推动新标准的制定;(5)推进物物联网方面的研发;(6)通过欧欧盟竞争力和创新框架计划(CIP)推动
5、物联网应用用;统计和管(7)加强对对物联网发展的监测、理等。2009 年年1 月,IBM 与美国信息技术与创新基金会(ITIF)智库组织共同向奥巴马政府提提交了“复兴的数字之路:增加工作、提高生产率和复兴美国的刺激计划”建议报告,提出通过信息通信技术(ICT) 投资可在短期内创造就业机会,美国政府如果新增300 亿美元的ICT 投资(包括智能电网网、智能医疗、宽带网络三个领域),就可以创造出94. 99 万个就业机会。20099 年1 月,在奥巴马就任总总统后的首次美国工商业领袖圆桌会议上,IBM 首席执行官建议政府投资建设新一代的智能基础设施,提议得到了奥巴马马总统的积极回应,美国政府把宽带
6、网络等新兴技术定位为振兴经济、确立美国全球竞争优势的关键战略,随后出台的总额为7 8700 亿美元的复苏和再投资法中对上述提议进行具体落实。复苏和再投资法中鼓励物联网发展的政策主要体现在推动能源、宽带通信与与医疗三大领域实施物联网应用用。我国在物联网网领域与技术先进国家相比不算落后。20099 年2 月IBM 大中华区首席执行官钱大群在2009 IBM 论论坛上发布了了“智慧地球”发展策略;中国移动总裁王建宙多次表示物联网将会是是中国移动未来的发展重点。2009 年8 月温总理“感知中国”的讲话把我国物联网领域的研究和和应用开发推向了高潮,无锡市率先建立了“感知中国”研究中心,中国科学院、运运
7、营商、多所大学在无锡建立了物联网网研究院。物联网是继PPC、互联网、无线通信技技术之后第四次信息技术革命,有重大的科学意义和应用价值。依靠物联网人类可以以更加精精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力力水平,改善人与自然间的关系。物联网的出现现将从生活、生产、社会、经济、政治、军事、科技等方方面面影响人类生活和世界。根据美国权威咨询机构FORREESTER 预测,到2020 年世界上物对物互联的业务与人对人通信的业务将将达到30 比1,因此物联网常被称为下一个万亿级的通信业务。1 物联网概述述ITU 对物物联网的定义义为:物联网实现物到物(Thingg to T
8、Thing:T2T)、人到物(Humann to TThing: H2T)和人到人(Humann to HHuman)的互连。这里人人与物的互连指人使用传感器等设备后与物体的互连,而人与人的互连指人使用传感系统而不是现在的电电脑实现人与人之间的互连。物联网的的核心是实现物体(包含人)之间的互连,从而能够实现物体与物体之间的信息交换和通信。物体信息通过网络传输到信息处理中心后可实现各种信息服务和应用。物联网的主要要作用是缩小物理世界和信息系统之间的距离,它可以通过射频识别别(RFID)、传感器、全球定位系统、移动电话等设备,按约定的协议,将世界上的所有物体全部连接到信息网络中,使得它们在事件处理
9、中成为积极的参与者,体现了物理空间和信息空间的融合。服务可以以和这些智能物体通过网络进行交互,获得与这些物体相关的任何信息。传感网可以看作是物联网的的末端延伸网之一。无线传感器网络由大量随意分布的、能耗及资源受限的传感节点组成,它具有感知能力、计算能力和通信能力,通过自组织方式构成无线网络,协作地实时采集和处理物理世界的大量信息,实现物联网全面感知的功能。泛在网是一种种无所不在的网络络,它可以使任何何人在任何时时间、任何地点通过网络获得任何信息,它是一个大通信的概念,是面向经济、社会、企业和家庭全面信息化的概括。泛泛在网不是一个全新的网络,它是充分挖掘已有网络的潜能,结合不断出现的物联网网发展
10、中最重要的理念是融合。物联网通过设设备融合、网络融合、平台融合实现服务融合、业务融合和市场融合。设备融合指研发出一体化的感知终端。网络融合指用户可使用任意终端(移动台、PDA 、PC 等)通过任一方式接人网络(WLAN 、GPRS 、3G 网络等),而且号码唯一、帐单唯一。平台融合指用户数据集中管理、公用的业务平台、分类的管理平台和应用平台,支撑用户跨业务系统的互操作,形成统一认证系统,实现基于统一账号、统一密码的集中认证。服务融合指在服务层面实现融合,例如在固话和移动网络之间共享收信人的地址、电话号码、用户名称等。业业务融合指物联网同时提供语音、数据、视频等多种业务。市场融合就是以市场机制为
11、引导,把各类通信和信信息产品和服务捆绑起来打包包销售。新技术,将网网络触角不断延伸,实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策等服务。泛泛在网具有比物联网更广泛的内涵, 而物联网是迈向泛在网的第一步。从覆盖的技术范围来看,泛在网包含了物联网网,而物联网又包含含了传感网。物联网全景如图图1 所示。图1 物联网全全景图2 物联网关键键技术2. 1 物联联网的体系结结构物联网包含感感知延伸层、网络层、业务和应用层三层层。第一层负责采集物和物相关的信息;第二层是异构融合的泛在通信网络络,包括现有的互联网、通信网、广电网以及各种接人网和专用网,通信网络对采集到的物体信息进行
12、传输和处理;第三层是应用和业务,为手机、PC 等各种终端设备提供感知信息的应用服务。(1)感知延伸伸层 物联网中由于于要实现物与物和人与物的通信信,感知延伸层是必须的。感知延伸层主要要实现物体的信息采集、捕获和识别。感知延伸层的关键技术包括传感器、RFID 、GPS 、自自组织网络、传感器网络、短距离无线通通信等。感知延伸层必须解解决低功耗、低成本和小型化的问题,并且向灵敏度更高、更全面的感知能力方向发展。(2)网络层网络层是物联联网的神经系统,主要进行信息的传递,包括接人网和核心网。网络层要根据据感知延伸层的业务特征,优化网络特性,更好地实现物与物之间的通信、物与人之间的通信信以及人与人之间
13、的通信信,这就要求必须建立一个端到端的全局物联网络。物联网中有有很多设备的接人,是一个泛在化的接人、异构的接人。接人方式多种种多样,接人网有移动网络、无线接人网络、固定网络和有有线电视网络。移动通信网具有覆盖广、建设成本低、部署方便、具备移动性等特点,使得移动网络将成为物联网网主要的接人方式,通信网络就要要是通过多种方式提供广泛的互联互通。除此以外,物体是可以移动的,而它们的要求是随时随地都可可以“ 上网”。因此在局部形成一个自主的网络,还要连接大的网络,这是一个层次性的组网结构。这要借助有线和无线线的技术, 实现无缝透明的接人。随着物联网业业务种类的不断丰富、应用范围的扩大、应用要求的提高,
14、对于通线网络络也会从简单到复杂、从单一到融合,从多种的接人方式到核心网的融合整体的过渡。(3)业务和应应用层业务和应用层层是物联网的信信息处理和应用,面向各类应用,实现信息的存储、数据的挖掘、应用的决策等,涉及海量信息的智能处理、分布式计算、中间件、信息发现等多种技技术。由于网络层是是由多种异构网络组成的,而物联网的应应用是多种多样的,因此在网络层和应用层之间需要有中间件进行承上启下。中间件是一种独立的系统软件或者服务程序,能够隐藏底层网络环境的复杂性,处理网络之间的异构性,分布式应用软件借助于中间件在不同的技术术之间共享资源,它是分布式计算和系统集成的关键组件。文章介绍了中间件的基本概念,阐
15、述了一种基于系系统层次的分类方法法,并详细讨论了现存各类中间件技术的特点、相关标准及发展应用情况。它具有简化新业务开发的作用,并且可以将已已有的各种技术结合成一个新的整体,因此是物联网中不可可缺少的一部分。在过去的几年中,中间件都是采用面向服务的架构(Serviice Orrienteed Arcchiteccture,SOA),通过构建在SOA 基础上的服务可以以以一种统一和和通用的方式式进行交互,实现业务的灵活扩展。云计算是物联联网智能信息分析的核心要素。云计算技术的运用,使数以亿计的各类物品的实时动态管理变得可能。随着物联网应用用的发展、终端数量的增长,可借助云计算处理海量信息,进行辅助
16、决策,提升物联网信息处理能力。因此,云计算作为一种虚拟化、硬件/ 软件运营化的解决方案,可以为物联网网提供高效的计算、存储能力,为泛在链接的物联网网提供网络引擎。从目前的物联联网应用来看,都是各个行业自己建设系统,不便于多种业务的扩展,如果没有统一建设标标准、规范的物联网接人人、融合的管理平台,物联网将因为各行业的差异无法产生规模化效应,增加了使用复杂度与成本。上述三层体系系结构是笔者认为的物联网的的一般体系结构。在已有的研研究成果中,自主体系结构和EPC是两种比较有代表性的物联网网体系结构,下面分别简要介绍。文献讨论了一一种物联网的的自主体系结构,该体系结构面向异构无线通信环境境,采用自主通
17、信。自主通信的核心是自主件( selffware),自主件执行网络控制平面功能,最重要的特性是能够保证网络的可演进性,也就是自主件能够执行网络新的功能。物联网的自主体系主要由四类平面组成:数据平面、控制平面、知识平面和管理平面。数据平面传送数据,控制平面向数据平面发送配置信息来优化数据平面的吞吐量和可靠性,知识平面包含整个网络的信息,服务于控制平面的适应性控制;管理平面管理数据平面、控制平面和知识平面的交互。EPC(产品品电子代码)是目前一种比较典型的物联网网应用体系结构。EPC 体系结构如图2 所示。EPC 体系系结构涉及到EPC 编码码标准、EPC 标签、读写器、对象名解析服务(Objec
18、ct Namming SServ-iice,ONS )、物理标记语言(Physiical MMarkupp Lan-guagee,PML)等。EPC 编码对物体及其相关信息进行代码化,从而建立全球球通用的产品电子代码。EPC 标签上存储有物体的产品电子代码和其他信息,安装在物体上。读写器通过射频方式读取物体标签中的有关信息,或者往标签中写人有关信息。对象名解析服务则将产品电子代码匹配到相应的商品信息,其功能类似于互联网中的域名解析服务(DNS)。物理标记语言为物理实体的远程监控和环境监控提供一种通用标准准的描述语言。目前EPC 在物流中有着重要的应用。2. 2 物联联网的异构融融合网络层任何终
19、端节点点在物联网中都应能实现泛在互联。由节点组成的网络末端网络,如传感器网、RFID 、家居网、个域网、局域网、体域网、车域网等, 连接到物联网的异构融合网络上,从而形成一个广泛互联的网络。物联网在核心层可以考虑NGN / IMSS 融合,在接人层面需要考虑多种异构网络的融合和协同。多个无线接人人环境的异构性体现在以下几个方面:第一是无线接人技术( RAT)的异构性,它们的无线传输机制不同、覆盖的范围不同、可以获得的传输速率不同、提供的QoS 不同同、面向的业务和应用不同;第二是组网方式的异构性,除了经由基站接人的单跳式无线网络络以外,还有多跳式的无线自组织网和网状网,它们的网络控控制方式不同
20、同,有依赖于基础设施的集中控制,也有灵活的分布式协同控制;第三是终端的异构性,由于业务应用的多多样性以及IC 技术的的不断提升,终端已从手机扩展到便携式电脑、各种类型的信信息终端、娱乐终端、移动办公终端、嵌人式终端等,不同的终端具有不同的接人能力、移动能力和业务能力;第四是频谱资源的异构性,由于不同频段的传输特性不同,适用于各种频段的无线技术术也不同,并且不同地区区频谱规划方式也有显著区别;第五是运营管理的异构性,不同的运营商基于开发的业务以及用户群的不同,将会设计出不同的管理策略和资费策略。由于异构网络相对独立自治,相互间缺乏有效的协同机制,造成了系统间干扰、重叠覆盖、单一网络业务提提供能力
21、有限、频谱资源浪费、业务的无缝切换等问题无法解决。面对日益复杂的异构无线环境,为了使用户能够便捷地接人网络,轻松地享用网络服务,已成为信息通信业的发展潮流。它“融合” 包含三个层次的内容:首先是业务务融合,就是以统一的IP 网络技术为基础,向用户提供独立于接人方式的服务;其次是终端融合,现在的多模终端是终端融合的雏形,但是随着新的无线接人技术的不断出现,为了同时支持多种接人技术,终端会变得越来越复杂,价格也越来越高,更好的方案是采用基于软件无线电的的终端重配置技术,它可以使得原本功能单一的移动终端设备具备了接人不同无线网络络的能力;第三是网络融合,包括固定网与移动网融合,核心网与接人网融合、不
22、同无线接人系统之间的融合等。异构网络融合合的实现分为两个阶段:连通阶段和融合阶段。连通阶段指传感网、RFID 网、局域网、广域网等的互联互通,实现感知信息和业务信息传送到网络另一端的应用服务器器进行处理以支持应用服务。融融合阶段是指在各种网络连通的网络平台上,分布式部署若干信息处理的功能单元,根据应用需求而在网络中对传递的信息进行收集、融合和处理,从而使基于感知的智能服务实现得更为精确。从该阶段开始,网络将从提供信息交互功能扩展到提供智能信息处理功能及支撑服务,并且传统的应用服务务器网络架构向可管、可控、可信的集中智慧参与的网络架构演进。2. 3 感感知节点及终终端感知节点既能能采集物体本身的
23、有关信息,也能探测、存储、处理乃至融合各种与物体相关的信息,从而向物联网网提供各种关联信息。微电子技术、嵌人式技术、近距离通信技术术、传感器技术和智能标签技术等技术的发展与成熟使得感知节点能够智能地感知物体与环境并对其进行通信、处理和控制。感知节点方面的关键技术有:支持感知内容的多媒体化的感知节点技术、感知节点组合化的关键技术、感知节点的设计和低成本制造、感知节点在组网和协同方面的软硬件框架等。RFID是物物联网中的重重要的感知节点,它融合了信息技术、计算机技术术、网络技术、射频技术等前沿科技。它是一种简单的无线系统统,由一个阅读器和几个标签组成,标签包括了藕合元件及芯片,每个标签具有唯一的电
24、子识别别码,附着在物体上标识目标对象。阅读器发射某一特定频率的无线信信号来触发标签电路将内部的数据送出,这样阅读器就可以接收到存储在芯片中的信息,实现对物体或商品的自动识别。该该系统可用于物体的实时跟踪与监测,使人们能够将真实的物理世界映射到虚拟世界中。按照能源的供给方式分为无源标签,有源标签以及半有源标签。RFID 体积小,价格便宜,并且节点的生存时间不受电池的限制,因此它在物流、交通、健康和安全等方面都有非常广泛的应用。电子代码(EElectrronic Produuct Coode,EPC)有可能成为物联网中中的物体识别代码。EPC 与RFID 技术推动了物联网的发展和应用。物联网需要多
25、样样化、小型化、智能化和低成本的终端。物联网中的的物体和终端需要唯唯一的标识地址,终端编址可能采用IPv6,而物体编址则可能采用EPC。2. 4 泛在在传感网泛在传感网是是物联网末端采采用的关键技术之一。泛在传感网是由多个传感节点组成的分布式无线自组织网络,用来感知温度、湿度、压力等环境境参数,一般提供局域或小范围内物与物之间的信息交换。泛在传感网一一般分成三个部分:应用与服务层,下一代网络层,传感器网络层。应用与服务层提供医疗、军事、天气等服务;下一代网络层由核心网和接人网组成;最末端的传感器网络层属于感知/ 延伸层。传感网的主要要研究内容包括通信、组网、管理和分布式信息处理等:网络结点、硬
26、件组成和构造,传感网通信协议( 包括物理层、数据链路层和网络层等),传感网中间件技术,分布式算法(包括网络拓扑发现算法、网络结点定位算法、拓扑控制、结点间时间同步算法、QoS 控制制、能源管理等),各种传感器网络应用系系统开发等。事实上,可以将传感网与RFIDD 结合起来,形成RFID传感感网(RFID sensoor nettworkss,RSN),以实现对物体更好的监测。将传感技术与无无源标签结合在一起将给物联网带来许多新的应用,特别是在健康方面,最近人们已在这方面给出了一些应用方案。RFID 传感网络由基于RFIDD 标签的传感节点以及具有RFID 阅读器功能的汇聚节点(sink)组成,
27、将RFID 、WSN 和RSN 进行相比,它们各自具有以下特点:RFID 系统非常小,非常便宜,并且它的生存时间不受电源的限制;WSN 具有更好的无线覆盖和通信能力,不需要阅读器;RSN 可以以在一个无源系统中中支持感知、计算和通信信。随着各项技术的成熟和发展,传感器网络的研究究将会取得更大的进步,将对物联网建设起起到重要作用。2. 5 物联联网的服务平平台技术物联网将对信信息进行综合分析并提供更智能的服务。物联网网应用平台子集与共性支撑平台之间的关系、共性服务平台的开放性与规范性是物联网应用用部署所要研究的关键问题。面向泛在融合的物物联网的可管可控可信服务平台架构、如何保证业务质量和体验质量
28、、支持泛在异构融合多种商业模式、提供签约协商等管理功能和保护用户数据隐私等是物联网服务平台方面的关键技术。物联网服务平平台技术向上层应用提供开放的接口,向下层屏蔽各种不同接人方式的差异,提供通用的标识、路由、寻址、管理、业务提供、业务控制与触发、QoS 控制制、安全性、计费等功能,这些功能通过中间件(Middllewaree)技术、对象名称解析服务(Objecct Namme Serrvice,ONS)技术、物理标记语言(Physiical MMarkupp Langguage,PML)等关键技术来实现。物联网的通用用平台或中间件实现公共信息的交换以及公共管理功能,各个行业的具体应用通过子应用
29、的方方式来实现。中间件是一种独立的系统软件或者服务程序,它位于操作系统和数据库库之上、应用软件之下。它的作用是管理计算机资源和网络通通讯,连接两个独立应用程序或独立系统的软件。云计算也是一种中间间件。2. 6 物联联网的安全与隐私物联网使得所所有的物体都连接到全球互联网中,并且它们可以以相互进行通信,因此物联网除了具有传统网络的安全问题外,产生了新的安全性和隐私问题。例如对物体进行感知和交互的数据的保密性、可靠性和完整性,未经授权不能进行身份识别和跟踪等。物联网容易遭遭受攻击的原因有以下三点: 首先感知节点多数部署在无人监控的场合中,人类会将基本的日常管理统统交给人工智能去处理,那么可以设想,
30、如果哪天物联网遭到病毒攻击,也许就会出现工厂停产、社会秩序混乱现象,甚至于直接威胁人类的生命安全;其次在物联网的的感知末端和接人网中,绝大部分采用了无线传输技术,很容易被偷听;最后是由于物联网末梢设备的在能源和处理能力有限,不能采用复杂的安全机制。隐私的概念已已经深深地融人到我们的文明社会当中,但是对隐私的保护严重影响了物联网技术术的传播。人们对隐私的关心的确是合理的,事实上,在物联网中数数据的采集、处理和提取的实现方式与人们现在所熟知的方式是完全不同的,在物联网中收集个人数据的场合相当多,因此,人类无法亲自掌控私人信息的公开。此外,信息存储的成本在不断降低,因此信息一旦产生,将很有可能被永久
31、保存,这使得数据遗忘的现象不复存在。实际上物联网网严重威胁了个人隐私,而且在传统的互联网中多数数是使用互联网的用户会出现隐私问题,但是在物联网网中,即使没有使用任何物联网服务的人也会出现现隐私问题。确保信息数据据的安全和隐私是物联网必须解解决的问题,如果信息的安全性和隐私得不到保证,人们将不会将这这项新技术融人他们的环境和生活中。2. 7 物联联网标准在国际标准化化方面,与物联网、泛在网和传感网研究相关的标准化组织非常多。有遍布全世界的Auto -ID 实实验室各分支机构、欧洲委员会及欧洲标准化组织、ITU 、ISO 以及其他一些标准联盟,如IETF 、EPCgllobal 等。关于RFID
32、技术的标准化研究进进展缓慢,研究重点主要是RFID 工作频率、阅读器和标签之间的通信协议议以及标记和标签的数据格式,研究RFIDD 系统的主要机构有EPCgllobal,ETSI 和ISO 。目前大家都很期期待欧洲电信标准协会下的M2M 工作组和一些IETF 工作组的研究成果。6LoWPPAN(IPv6 over Low PPower Wirelless PPersonnal Arr-ea NNetworrk)正在致力于能与低处理能力设备相匹配的IPv6 研究,ROLL( Routiing Ovver Loow Powwer annd Losssy Neetworkks)主要研究方向向是未来互
33、联网解决方案的路由策略。目前关于RFID 技术的标准化研究进进展缓慢,重点RFID 频率标签通信协议标记和标签的数据格式研究RFIID 系统的的主要机构有EPC-ggloball,ETSI 和ISO欧洲电信标准协会( ETSII )专门成立了一个专项小组(M2M TTC)研究机器对机器(M2M)技术标准化。M2M 是走向物联网的的真正领先典范,但是相关的标准却很少,在市场上各种解决方案都是使用标准的互联网技术、蜂窝网技术以及Web 技术术等。因此,ETSI M2M 委委员会的目标包括:M2M 端到端体系结构的开发与维护(其中蕴含着端到端IP 的理念),加强M2M 系统的标准化工作,其中包括传感
34、器网络集成、命名、寻址、定位、QoS 、安全、计费、管理、应用及硬件接口的标准化。可以看到,IIETF 积积极展开了物联网相关的工作,成立了6LOOWPAN 工作小组。6LOWPPAN 定义了一系列协议,它将IPv6 技术与无线线传感器网络进行融合,采用分层结构的网络体系,使无线传感器网络间与Innterneet 之间实现了无缝连接。为了适应IEEE 802. 15. 44 帧包短的特点,6LowPPAN 将IPV6 和UDP 协议议头进行了压缩,得到了一种非常高效的IP 协议。3 结论与展望望物联网处于起起步阶段,关键技术有待突破破,应用和市场有待于发展。未来10 年中物联网技技术和应用将将
35、会获得长足进步。物联网领域主要研究内容我们认为有下述几个方面: (1)物联网网的网络架构:物联网是基于现有网络的泛在在融合网络,它应该既与现有网络兼容,又有自己独特的网络络架构。那么物联网的的网络架构究竟应该是怎样的?现有的架构如何演进到物联网。(2)物联网网的通信技术术:无线通信、无线智能传感器网络、微型传感器、网络通信、多媒体通信及宽带通信等已已经相对成熟,但这些技术与与物联网的关关系、物联网给通信技术带带来的新的问题等还未有深人的研究。与此相关的技术包括传感技术、识别技术、发现技术、计算技术、网络通信技技术、嵌人式智能技术、软件件技术等。(3)物联网网的数据融合:物联网中有有海量的物体信
36、息数据,如何处理海量的多样的数据信息,并将不同类型的的数据进行融合是物联网的技技术难题之一。(4)物联网网的异构网络融合:物联网本质上是泛在网络络,需要融合现有的各种通信网络络,并引人新的通信网网络。要实现泛在的物联联网,异构网络的融合是一个重要的技术问题。(5)物联网网的智能终端:智能终端的研究关系到物联网的感知延伸层能否得以实现。现有的智能终端主要有智能手机、PDA 等,如何将现有的的智能终端用到物联网中或者开发物联网需要的智能终端是一个重要研究内容。(6)物联网网的信息安全和保密:安全和隐私将会是物联网网面临的最大挑战。需要研究物联联网的网络安安全体系结构和安全技术,主要包括物联网的的物
37、理安全策略、访问控制策略、信息加密策略以及网络安全管理策略、系统统安全技术、网络安全技术、应用安全技术、安全管理体系结构等。(7)物联网网相关标准研究:物联网还没有全球统一的标准,标准的缺失将大大制约技术的发展和规模化应用。标标准建立是物物联网产业发发展的首要先决条件。(8)物联网网应用和业务务开发:推动物联网快速发展必须实现一些应用领域的示范应用,因此相关技术的研究究和应用系统统的开发实现是推动物联网发展的重要途径。可以通过“ 局部试点、重点示范”的产业发展模式式来带动物联网产业的持续健康发展。文献分析预测测,未来物联网的的发展将经历四个阶段:2010 年之前RFID 广泛应用于物物流、零售
38、和制药领域,2010 -20155 年间实现物体互联,2015 -20200 年间物体进人半智能化,2020 年之后物体进人全智能化。目前物联网相关技术仍在初级发展阶段,离物与物之间的普遍互连的远期目标还存在较大差距。文献提出的各各阶段物联网技技术研发、产业化、标准化等方面的工作重点为:在技术方面, 20100 年前实现单个物体的低功耗低成本连接,2010 -20155 年实现物与物之间互联以及无所不在的标签和传感器网络,2015 -20200 年实现半智能化的标签和物体可执行指令,2020 年后实现全智能化。在标准准化方面,2010 年之前完成RFID 安全及隐私、无线频带、分布式控制处理协
39、议的标准化,2010 -20155 年实现特定产业、交互式协议和交互频率、电源和容错协议的标准化,2015 -20200 年实现网络交互、智能器件间系统的标准准化,2020 年后智能健康安全的标准化。在应用和服务方面,2010 年之前实现RFID 在物流、零售、医药产业的应用、建立不同系统统间交互的框架,2010 -20155 年增强系统间的互操作性、实现分布式控制分布式数据库和特定融合网络以及物联网在恶劣环境下的应用,2015 -20200 年实现分布式代码执行、全球化应用、自适应系统以及分布式存储、分布式处理等,2020 年后实现人、物、服务网络的融合、产业整合、异质系统间应用用等。在能源功功耗方面,2010 年之前实现降低能源消耗低功耗芯片组、超薄电池、电源优化系系统;2010 -20155 年实现改进的能量量管理、提高电池性能,实现能量捕获(储能、光伏)、印刷电池和超低功耗芯片组;2015 -20200 年实现可再生能源、多种能量来源、能量捕获(生物、化学、电磁感应)、恶劣环境下发电等;2020 年后实现能量捕获、生物降解电池、无线电力传输。