物联网机密性的直接体现

信息隐私是物联网信息机密性的直接体现。

如感知终端的位置信息是物联网的重要信息资源之一，也是需要保护的敏感信息。物联网指的是将各种信息传感设备(如射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等)与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。

物联网中的WSN安全特点主要有:

1、单个结点资源受限，包括处理器资源、存储器资源、电源等。WSN中单个结点的处理器能力较低，无法进行快速且高复杂度的计算，这对依赖加解密算法的安全架构提出了挑战。存储器资源的缺乏使得结点存储能力较弱，结点的充电也不能保证。

2、结点无人值守，易失效，易受物理攻击。WSN中较多的应用部署在一些特殊的环境中，使得单个结点失效率很高。由于很难甚至无法给予物理接触上的维护，可能使结点造成永久性的失效。

3、结点可能的移动性。结点移动性产生于受外界环境影响的被动移动、内部驱动的自发移动以及固定结点的失效。它导致网络拓扑的频繁变化，造成网络上大量的过时路由信息以及攻击检测的难度增加。

4、传输介质的不可靠性和广播性。WSN中的无线传输介质易受外界界环境影响，网络链路产生差错和发生故障的概率增大，结点附近容易产生信道冲突，而且恶意结点也可以方便地窃听重要信息。

5、网络无基础架构。WSN中没有专用的传输设备，它们的功能需由各个结点配合实现，使得一些有线网中成熟的安 全架构无法在WSN中有效部署，需要结合WSN的特点进行改进。有线网安全中较少提及的基础架构安全需要在WSN引起足够的重视。

6、潜在攻击的不对称性。由于单个结点各方面的能力相对较低，攻击者很容易使用常见设备发动点对点的不对称攻击。比如，处理速度上的不对称，电源能量的不对称等，使得单个结点难以防御而产生较大的失效率。

一、物联网概念 

随着互联网技术、传感器技术和人工智能技术的快速发展，物联网技术也应运而生，物联网技术在各类领域能发挥重要性变革，对解放生产力、提高工作效率和推动规模化生产等方面贡献颇大，特别是在农业领域大有可为。实现智慧农业，必须依靠物联网技术为依托，以智慧平台为核心，立足市场需求，构建生产组织智能化、产品质量溯源化、市场经营网络化为一体的产业体系。

物联网是通过智能传感器、射频识别、激光扫描仪、全球定位系统、遥感等信息传感器设备及系统和其他基于物－物通信模式的短距离自组织网络，按照约定的协议，在物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种巨大智能网络。它是通信网和互联网的扩展应用和网络延伸，主要是实现人与物、物与物的信息交互。
二、物联网四层模型

在信息层面，数据信息经历生成、传输、处理和应用四个阶段，分别对应着物联网的感知识别层、网络构建层、数据处理层和综合应用层。感知识别层是利用感知技术和智能装备对物理世界进行感知识别。网络构建层是按照特定的通信协议搭建各类网络对信息进行传输，以实现物－网互联。数据处理层通过大数据和人工智能技术对网络层采样的数据进行预处理、计算存储和数据挖掘等一系列 *** 作，最大地发挥出信息的生产效能。综合应用层是集成各类技术以实现实时控制、精准管理和科学决策等功能的应用系统，从而改进人的生产方式。各类技术应对不同环境、不同需求独立展开工作，各层面间又是联系紧密，如同链条式协同配合。
感知层作为物联网的“神经末梢”，主要是通过信息感知技术将生活生产各方面映射成数据信息，并能可靠传送到网络层，实现物理世界和信息世界连接起来。信息感知技术是指利用传感器、RFID、GPS和RS等实时实地对农业领域物体进行信息采集和获取。在农业生产现场可以利用无线传感器采集温湿度、光照、溶解氧浓度和农作物长势等参数，利用视频监控设备获取农作物成长现状，利用遥感技术大规模感知农作物表面和环境因素。信息感知层作为物联网的基础，获取大量的数据信息，为信息进一步加工、处理、分析而科学决策和指导生产经营打通“二元”壁垒。

网络层要在感知层和处理层发挥承上启下作用，是以现场总线技术、无线传感器网络技术（WSN）和移动通信技术互为补充的通信网络将传感设备连接“上网”。信息传输技术可分为有线和无线、短距离和长距离，它们有各自特点、应对不同环境、利用不同信道共同组建集成网络体系，以实现高度可靠的信息交流和共享。无线传感器网络成为农业信息传输的“主力军”，通过包括传感器节点、汇聚节点、任务管理节点。大量具有独立处理能力的微型传感器节点布置在监测区域逐跳传输，并路由到汇聚节点，然后通过互联网或卫星抵达任务管理节点，最后用户通过任务管理节点配置和管理传感器网络以实现监测任务发布和数据收集。常见的无线局域网技术有蓝牙、WIFI、ZigBee，无线广域网技术有LPWAN、NB-IOT、4G和5G。特别是以“万物互联”为目标的5G将农业物联网数据传输效率带来“质的跃升”。

处理层是农业物联网的“灵魂”，通过信息处理技术对感知层采集的信息存储和挖掘分析形成预测预警、智能决策、优化控制和疾病诊断等智能模型，从而对农业生产和经营给出科学的指导。农业生产和经营过程中，数据信息是呈指数型爆炸产生，不仅是体量大，而且结构复杂、实时性强、关联度高，必须通过大数据技术处理、存储和管理，才能从海量数据中获取更多的价值。农业大数据技术平台是以Hadoop架构、MapReduce软件模型、其他组件补充的生态软件体系形成的分布式海量数据存储管理、运算处理和分析平台。数据挖掘是指从海量数据中通过算法搜索隐藏的信息关系，主要手段是机器学习、深度学习、计算机视觉等人工智能技术。只要获取隐藏知识，才能帮助决策者做出合理、正确的决定和决策。

应用层是农业物联网的“指挥室”。主要通过感知技术、传输技术、处理技术和设备进行软硬件综合集成，形成智能控制、监控决策、专家系统、物流溯源等等应用。根据生产、经营的和管理不同需求，开发出特定功能的应用，用户通过web端或移动客户端应用实时掌握信息、发出精准控制指令。可以说，先进技术发挥设备的最大生产力，综合应用改变人的工作方式，有利于做出更科学合理决策。

文献1

中文摘要：

随着5G在全球范围内商业化进程的推进，为满足未来更高速率、更低延迟和新业务的需求，面向6G的研究已经启动。无线信道是收发两端信息传输的通道，无线信道的特性决定了无线通信系统的性能限。因此，关于信道的研究是6G无线通信系统研发的基础性研究。本文首先介绍了6G可能出现的技术和应用，包括太赫兹通信、工业互联网、空天地一体化网络和机器学习，并指出6G信道模型面临更高频率、更大带宽和超大规模天线阵列、多样化场景进一步扩展的挑战。其次，针对这些技术和应用，综述了目前太赫兹信道、工业互联网信道、空天地信道的测量与建模，以及基于机器学习和三维环境重构的智能化建模4个方面的研究进展。最后，面向未来，展望了上述4个方面有待深入研究的问题。

关键词：

信道测量；信道建模；6G；太赫兹；工业互联网；空天地一体化网络；机器学习

张建华，唐盼，于力，姜涛，田磊

单位：

北京邮电大学网络与交换国家重点实验室，中国北京市，100876

本文引用格式：

Jian-hua Zhang, Pan Tang, Li Yu, Tao Jiang, Lei Tian, 2020 Channel measurements and models for 6G: current status and future outlook Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 21(1):39-61

>异构网络的融合和自治是物联网的最显著特征之一。由于应用需求和网络技术的多样性，在物联网的架构下将是多种网络同时共存的局面，包括用于感知信息在内的个域网、有线和无线形式的局域网、城域网和广域网等。这些性能特征各异的网络是相互补充、相互促进的，如何实现它们之间的无缝融合和自治管理，更加有效灵活地满足用户需求是物联网面临的重要技术挑战之一。
异构网络的融合和自治从技术上讲主要包括海量地址和数据的管理，接入机制的选择和异构资源的自治管理等方面。首先，在物联网中，由于物体数目巨大带来的海量地址空间的分配和管理、物体地址和标示之间的映射、海量数据的传输和存储等成为异构网络首先需要解决的问题。其次，由于各种网络性能特征各异，采用传统的单目标决策理论很难找到真正最优的接入选择方案。因此需要引入多目标决策理论，在有限资源和各用户要求的多个目标之间找到平衡点，达到多目标最优化目的。最后，由于物联网资源的异构性、网络的动态性等特点，资源的自治管理是研究的重点内容。在以自组织为主要形式的信息传感层中,关键是自感知与自配置的核心协议，包括时间同步协议、分布式定位协议、拓扑控制协议、自组织路由协议和能量管理协议等。在接入/网络层中，为支持用户和节点的移动性，除了需要在同一网络内不同小区间的水平切换技术之外，还需要从一种网络到另一种网络的垂直切换技术。由于异构网络在数据速率、频谱、QoS等方面的差异性，垂直切换所需要的精确位置测定和快速切换机制将更加复杂。同时，在异构环境中，基于上下文感知技术，进行分布式频谱(带宽)的自感知动态分配也是资源管理的趋势之一。多无线电协作(MRC)是实现上述资源管理的一项关键技术，它是指在单一节点配备多个独立的无线电系统，各无线电系统可以使用不同的接入技术及不同信道。由于一个节点可以同时与不同的接入系统建立连接，也可以同一时刻与一个接入系统保持多个连接，因而有助于实现快速垂直切换和动态资源分配。
(1)数据融合和信息处理
物联网中的节点具有数目多、体积小、能量有限、数据海量等特点，因此从提高信息准确度和降低能耗角度出发，需要有效的数据融合和信息处理技术。这些技术渗透在物联网的各个层次中。在信息感知层，可以通过移动中继、节点分组轮流工作、选取代表性上报节点、压缩感知等机制达到节能目的，同时又保证了信息的完整性和准确性；在接入/网络层，主要是通过汇聚处理和各种路由控制协议来进行数据重组和融合，减少数据传输量；在应用服务层，则主要是利用分布式数据库技术，对收到的数据进行进一步的筛选，达到数据融合的目的；同时，根据用户和环境数据信息随时空变化的动态特性，对其进行基于多层次融合的上下文感知处理。
(2)服务搜索和发现
和传统的电信网、互联网服务模式相比，物联网服务的不同之处在于强调服务的主动性提供，因此需要更高级、更复杂的服务搜索和发现技术。目前的Web服务搜索和发现技术主要有直接搜索、集中架构式搜索和分布架构式搜索三大类。直接搜索是指使用者向服务提供者直接索要服务描述的副本；集中式架构搜索是指服务提供者在一个中心目录中注册服务、发布服务公告及引用，供使用者检索；分布架构式搜索是指在Web站点上存有对服务提供者提供点处的服务描述的引用，使用者通过指定检查Web站点来获得可用的Web服务。物联网服务的搜索和发现需要在以上技术基础上增加主动性环节，即根据用户需求，自动搜索、发现和组装合适的服务，并在动态变化的异构网络环境中实现服务的可靠传送和主动提供。
(3)安全可靠性保障
物联网中的安全可靠性保障主要体现在网络安全和信息安全两方面。网络安全包括硬件平台、 *** 作系统、应用软件在内的系统安全和系统连续可靠正常运行、网络服务不中断的运行安全。信息安全则是指对信息的精确性、真实性、机密性、完整性、可用性和可控性的保护。和传统的互联网相比，由于节点的微型化和能量能力的受限化，在物联网中需要着重考虑的是算法计算强度和安全强度之间的权衡问题，即如何通过更简单的算法和更低能耗实现尽量强大的安全性。

影响rfid信道容量的因素有宽带和信噪比。带宽越大，信道容量越大。在物联网中RFID主要选用微波频率，微波频率比低频频率和高频频率有更大的带宽。信噪比越大，信道容量越大。RFID无线信道有传输衰减和多径效应等，应尽量减小衰减和失真，提高信噪比。

通信世界消息（CWW）物联网是“中国制造2025”的核心组成部分，而NB-IoT是目前物联网众多标准技术当中最热门、最被看好的一项技术。窄带物联网（NB-IoT）成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180kHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

全球范围内的运营商都在寻找新的应用模式，物联网的迅猛发展给通信产业带来新的生机。与传统的蜂窝通信不同，物联网要求有海量的连接数、低的终端成本、低的终端功耗和超强的覆盖能力。物联网通信能否成功发展的一个关键因素是标准化。这些年来，不同行业和标准组织都制定了一系列物联网通信方面的标准，大的就有LTE

R12和R13的低成本终端Category0及eMTC，小的更是难以计数。但从至今的部署情况来看，无论从终端成本、终端能耗和穿透覆盖等方面，这些技术标准都难以与免授权频谱的LoRA,
Sigfox等技术相竞争。

NB-IoT的出现一下子带来了希望。NB-IoT从2015年9月在3GPP

RAN立项以后，得到全球大多数的运营商、系统设备商、终端厂商的关注和响应。R13的NB-IoT协议于2016年6月冻结，这标志着一个具有巨大商业前景的、世界范围统一的物联网通信标准已经产生，为今后物联网的发展提供了广大的先机。

三位作者针对中国的NB-IoT、乃至物联网的产业链发展会起到积极的作用创作的《窄带物联网：标准与关键技术》对LTE
R13
NB-IoT的整体协议做了比较详尽和全面系统的描述，涉及网络架构、物理层的各类信道、空口控制面、空口用户面、关键过程、射频指标和后续演进。不仅讲述协议中涉及的关键技术，而且对重要的、但未被采纳的候选技术也进行了对比，呈现部分标准化的过程。书中还配有大量的性能分析。

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