現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展問題初探

范波　劉利強(qiáng)

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)的新時(shí)代將為人們帶來生活上的新體驗(yàn)。預(yù)計(jì)，物聯(lián)網(wǎng)將是未來十年最重要的產(chǎn)業(yè)之一。本文從探討物聯(lián)網(wǎng)研究的重要意義出發(fā)，詳細(xì)闡述了物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目研究的重要性和重要地位。接著筆者又深入分析了物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和基本原理并就物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)做了系統(tǒng)的論述分析。最后，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展趨勢(shì)問題，筆者做了觀點(diǎn)性和理論性的論述分析。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；概念；基本原理；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：TP393

1 物聯(lián)網(wǎng)研究的重要意義

當(dāng)今最受關(guān)注的話題之中莫過于物聯(lián)網(wǎng)，“物聯(lián)網(wǎng)”一詞首次出現(xiàn)在溫家寶總理的政府工作報(bào)告中，之后更是在兩會(huì)代表委員們的提案中頻繁提到物聯(lián)網(wǎng)。我們可以這么理解，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)衍生的基本應(yīng)用的增長(zhǎng)點(diǎn)所在。物品和網(wǎng)絡(luò)徹底結(jié)合在了一起，可以通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)既有物品實(shí)現(xiàn)監(jiān)控監(jiān)管，這是新時(shí)期信息化的基本應(yīng)用。近年來，世界上的各個(gè)大國(guó)都十分重視物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)問題，特別是美國(guó)、韓國(guó)等國(guó)都已經(jīng)將物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)為戰(zhàn)略級(jí)產(chǎn)業(yè)。我們可以這么說，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來必然為人們開拓一片新的篇章。通過現(xiàn)有數(shù)據(jù)和產(chǎn)業(yè)規(guī)模我們清晰看到，未來十年物聯(lián)網(wǎng)必成為新型的經(jīng)濟(jì)支柱。

其實(shí)，物聯(lián)網(wǎng)在中國(guó)已經(jīng)有了很好的發(fā)展，我國(guó)政府也看到了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景，也為物聯(lián)網(wǎng)能夠在我國(guó)順利發(fā)展制定了一系列的產(chǎn)業(yè)政策?，F(xiàn)階段，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)順利發(fā)展已經(jīng)有了很好的基礎(chǔ)，這些都是今后我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)順利發(fā)展的優(yōu)勢(shì)所在。當(dāng)然，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展還有很多問題，但是如何系統(tǒng)的對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)進(jìn)行完善，使得物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展能夠進(jìn)入正統(tǒng)的快車道，得到系統(tǒng)完善良性的發(fā)展。就目前來看，如何完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和核心技術(shù)打造完善商業(yè)模式和渠道方法，這是我們今后需要面對(duì)的一大重要課題。

2 物聯(lián)網(wǎng)概念綜述

2.1 內(nèi)涵

Internet of Things是物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱，簡(jiǎn)稱IOT。物聯(lián)網(wǎng)一般為無線網(wǎng)，它是通過各種信息傳感設(shè)備，如紅外感應(yīng)傳感器、全球定位系統(tǒng)、氣體感應(yīng)器、激光掃描器等各種技術(shù)與裝置，基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、互動(dòng)、連接的物體或過程，其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。比如電、聲、熱、光、力學(xué)、化學(xué)、生物位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。

所謂“物物相連”的互聯(lián)網(wǎng)就是指物聯(lián)網(wǎng)，這有兩層意思：一方面，互聯(lián)網(wǎng)仍舊是物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)所在，我們可以視為是互聯(lián)網(wǎng)通過某種延伸和擴(kuò)展形成了物聯(lián)網(wǎng)；另一方面，物品與物品之間在用戶端來看都已經(jīng)有了閑蕩的聯(lián)系，可以實(shí)現(xiàn)信息和通信上的交換。我們可以這么理解，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際是按照既定的協(xié)議，通過現(xiàn)代化的信息傳感設(shè)備實(shí)現(xiàn)物品與互聯(lián)網(wǎng)的直連，以能實(shí)現(xiàn)物品能夠信息進(jìn)行實(shí)時(shí)通信交換，這樣就能夠?qū)ξ锲穼?shí)現(xiàn)GPRS定位，以便于對(duì)物品進(jìn)行系統(tǒng)的跟蹤、監(jiān)控和管理。特別值得一提的是，這是一種無線網(wǎng)絡(luò)，可以擴(kuò)展到整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)覆蓋范圍。

2.2 基本原理

在以往傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)思維中，物理設(shè)施和IT的基礎(chǔ)設(shè)施一般來講都是分開的。舉個(gè)例子來說吧，比如說機(jī)場(chǎng)建設(shè)，機(jī)場(chǎng)建設(shè)是一個(gè)單獨(dú)部分而數(shù)據(jù)中心，個(gè)人電腦燈等IT設(shè)施都是另一部分。而在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代這些理念都將得到徹底顛覆。由于互聯(lián)網(wǎng)飛速的發(fā)展，在監(jiān)控監(jiān)管等方面互聯(lián)網(wǎng)有了質(zhì)的提升和發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的衍生。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，徹底顛覆以往的這種思維。物理和IT有了系統(tǒng)的切合。通過現(xiàn)代化的定位技術(shù)，我們將互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行無線的延伸使之能夠更好的與各種物質(zhì)相聯(lián)系。換而言之，物聯(lián)網(wǎng)的核心在于將互聯(lián)網(wǎng)無線延伸，通過互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)系，對(duì)所有想換事物進(jìn)行系統(tǒng)的聯(lián)系使得所有設(shè)施能夠和諧的成為一體，這個(gè)時(shí)代將徹底改變?nèi)藗兊纳睢?/p>

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分析

我們可以這么理解，所謂的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。其核心理念以及發(fā)展基礎(chǔ)仍舊是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的。系統(tǒng)來說，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的衍生技術(shù)包括了以下這些核心技術(shù)：（1）計(jì)算機(jī)技術(shù)；（2）信息技術(shù)；（3）通信技術(shù)；（4）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；（5）傳感器技術(shù)；（6）自動(dòng)控制技術(shù)等等。在現(xiàn)在來看物聯(lián)網(wǎng)主要有三個(gè)體系架構(gòu)層次：（1）感知層；（2）網(wǎng)絡(luò)層；（3）第三是應(yīng)用層。理論上來說，感知層以EPC、RFID、傳感器等技術(shù)為基礎(chǔ)感知事物，實(shí)現(xiàn)信息采集和“物”的識(shí)別。而網(wǎng)絡(luò)層通過現(xiàn)有各種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸和計(jì)算的作用。我們?nèi)粘?yīng)用的三大網(wǎng)絡(luò)分別為互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)以及廣電網(wǎng)。應(yīng)用層是結(jié)合用戶的終端層次。面向最重要的用戶，構(gòu)成應(yīng)用層的是復(fù)雜的各種終端設(shè)備，舉個(gè)例子來說像是，計(jì)算機(jī)、手機(jī)、等終端控制設(shè)備。

3.1 感知層

信息感知為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了信息來源，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)。感知層技術(shù)包括：統(tǒng)一標(biāo)識(shí)技術(shù)、RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)、傳感器自組網(wǎng)技術(shù)等。統(tǒng)一識(shí)別技術(shù)是解決對(duì)物體統(tǒng)一識(shí)別的問題，是進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)和前提。RFID技術(shù)需要解決超高頻和微波頻段的RFID芯片、天線、RFID中間件、標(biāo)簽防碰撞算法、安全認(rèn)證協(xié)議等問題。

3.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層能夠把感知到的信息進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)的核心應(yīng)是以IPV6為基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)，但不排除物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)能通過互聯(lián)網(wǎng)的雙向翻譯網(wǎng)關(guān)或隧道機(jī)制與傳統(tǒng)的IPV4終端主機(jī)通信。經(jīng)過十來年的快速發(fā)展，移動(dòng)通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)已經(jīng)比較成熟，基本上能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?/p>

3.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)與用戶的接口，根據(jù)不同用戶的不同需求，在物聯(lián)網(wǎng)感知層和網(wǎng)絡(luò)層的基礎(chǔ)上，我們可以開發(fā)各種不同的應(yīng)用，來解決生活、生產(chǎn)中的各種問題，給我們的帶來便利，實(shí)現(xiàn)更加精細(xì)和準(zhǔn)確的智能化管理。例如：智能礦山、手機(jī)錢包、智能家電、綠色農(nóng)業(yè)、智能交通等。

4 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)分析

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也不能逃離新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，針對(duì)于一般產(chǎn)業(yè)規(guī)律發(fā)展有自己的歷程有四個(gè)階段：（1）設(shè)想階段；（2）技術(shù)研發(fā)階段；（3）實(shí)驗(yàn)階段；（4）廣泛應(yīng)用階段?，F(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展上，美國(guó)、歐盟都已經(jīng)花費(fèi)巨資進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)的研究使用當(dāng)中。我國(guó)也正處于高度研究狀態(tài)當(dāng)中，工業(yè)部和信息部等眾多部門都在進(jìn)行聯(lián)合研究，同時(shí)政府各種職能部門也大開綠燈為支持這種新型信息技術(shù)提供必要的政策支持和法律保障。

我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展中，已經(jīng)有了系統(tǒng)性的成功范例，通過現(xiàn)有的采集傳輸體系，合理的業(yè)務(wù)管理提供解決方案。舉個(gè)例來說吧，上海舉辦的著名的世博會(huì)，“車務(wù)通”就是在這個(gè)是夠應(yīng)用用上海的公共交通系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的面世，為上海提供了優(yōu)質(zhì)的交通氛圍。還有個(gè)代表例子就是“e物流”。在這個(gè)系統(tǒng)下，用戶可以對(duì)自己的貨物得到所有想得到的信息，同事物流公司也可以系統(tǒng)的對(duì)車連進(jìn)行定位，選擇最優(yōu)化路徑，以提升物流企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)屬于新興的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家戰(zhàn)略級(jí)的技術(shù)，其應(yīng)用前景將非常廣闊。物聯(lián)網(wǎng)的概念由來已久，如何完善和發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是今后我們必須面對(duì)的重要課題。

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作者簡(jiǎn)介：范波（1981-），男，講師，研究方向：嵌入式應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)與無線傳感網(wǎng)；劉利強(qiáng)（1972-），男，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向：云環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

作者單位：湖南理工學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，湖南岳陽(yáng) 414006