关键词：物联网(IOT)；射频识别(RFID)；网络应用；关键技术
中图分类号：TP3934 文献标识码：A 文章编号：2095-1302(2012)08-0078-03
Features and application of Internet of Things
MA Yin
(Jiangsu College of Information Technology, Wuxi 214153, China)
Abstract: A comprehensive analysis of Internet of Things (IOT) is made The origin and basic concepts of IOT is presented firstly The current research on IOT at homeland and abroad and application of IOT are introduced secondly The key techniques of IOT such as the architecture, perception and terminal technology, security of IOT and intelligence are discussed in detail Combined with the development and current industry situation, the suggestions about IOT application and technical improvement are made finally
Keywords: Internet of Things (IOT); Radio Frequency Identification (RFID); Internet application; key technique
0 引 言
随着信息技术的发展，智能化管理与服务也得到快速发展，物联网正是在这样的条件下发展起来的新兴产业。物联网是以感知为核心的物物互联的综合信息系统，其发展将促进传统生产、生活方式向着现代智能化的方式转变，可大大提高生产力和社会运行效率，提升人们的生活质量。物联网是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第3次革命。
早在1995年，比尔·盖茨在《未来之路》中就已经提及物物互联的概念，但受限于当时无线网络、硬件及传感设备的发展情况而未引起重视。1998年，美国麻省理工学院(MIT)创造性地提出了当时被称为EPC系统的物联网构想。1999年，在建立物品编码、RFID技术和物联网的基础上，美国Auto-ID中心首先提出“万物皆可通过网络互联”，从此阐明了物联网的基本含义[1]。
物联网的基本思想产生于上世纪末，但近年来，随着信息技术的发展，物联网才真正引起人们的关注。2005年，在信息社会世界峰会(WSIS)上，国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005：物联网》[2]。《报告》指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临：通过一些关键技术，用互联网将世界上的物体都连接在一起，使世界万物都可以上网，世界上所有物体都可以通过互联网主动进行信息交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术和机器人技术等将得到更加广泛的应用。欧洲智能系统集成技术平台(EPOSS)于2008年在《物联网2020》[3]报告中分析预测了未来物联网的发展主要经历四个阶段：2010年之前广泛应用于物流、零售和制药等领域；2010—2015年实现物与物之间的互联；2015—2020年进入半智能化阶段；2020年之后实现全智能化。目前，物联网的产业发展和应用正在由第一阶段向第二阶段过渡期，物物互联的应用范围不断扩大。RFID 在欧美国家已具有成熟的产业链，这些国家主要将RFID 技术应用于交通、车辆管理、身份识别、生产线自动化控制、仓储管理及物资跟踪等领域。我国目前的物联网虽然只有小规模应用，但物联网的战略性新兴产业地位已经明确。
1 物联网关键技术及特点
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化的重要特征。物联网是一种复杂多样的综合网络系统，根据信息生成、传输、处理和应用过程，可以把物联网分为感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层。
11 感知识别层
感知识别层由大量具有感知和识别功能的设备组成，可以部署于世界任何地方、任何环境之中，被感知和识别的对象也不受限制。感知识别技术是物联网的核心技术，是联系物理世界和信息世界的纽带，主要作用是感知和识别物体，采集并捕获信息。关键技术不仅包括射频识别技术、无线传感器等信息自动生成设备，也包括各种智能电子产品用来人工信息生成，主要是感知和识别设备的功耗、物体标签信息的浓缩和写入、物体信息代码的分类匹配等。近年来，各类可联网的电子产品层出不穷，智能手机、个人数字助理(PDA)、多媒体播放器、上网本、笔记本、平板电脑等迅速普及，人们可以随时随地接入互联网，分享信息。信息生成方式的多样化是物联网区别于其他网络的重要特征。
12 网络构建层
网络构建层主要是将感知识别层数据接入互联网。互联网及下一代互联网(包含IPv6技术)是物联网的核心网络。
各种无线网络可提供随时随地的网络接入服务。各种不同类型的无线网络合力提供便捷的网络接入，是实现物物互联的重要基础设施。无线个域网包括蓝牙技术(802151标准)、ZigBee技术(802154标准)，无线局域网包括现在广为流行的Wi-Fi技术(80211标准)，无线城域网包括现有的WiMAX技术(80216标准)，无线广域网包括现有移动通信网络及其演进技术(3G、4G通信技术)。物联网，是通过射频识别、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连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网就是“物物相连的互联网”。
一、物联网的起源
物联网概念起源于比尔盖茨1995年《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起重视。随着技术不断进步，国际电信联盟于2005年正式提出物联网概念，而今年奥巴马就职演讲后对IBM提出的“智慧地球”积极响应后，物联网再次引起广泛关注。而我国官方近期对传感网(物联网的另一称谓)的多次提议表示我国物联网的发展也正是提上议事日程，同时也表明我国物联网的发展将加快。目前，我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案被采纳。
从推动经济发展角度来讲，作为计算机、互联网、移动通信后的又一次信息化产业浪潮，从长远来看，物联网有望成为后金融危机时代经济增长的引擎。90年代克林顿政府的“信息高速公路”发展战略使美国经济走上了长达10年左右的繁荣。出于信息技术对经济的拉动作用，奥巴马政府的“智慧地球”构想旨在找出美国经济新的增长点，在此背景下，物联网概念应运而生。
二、物联网的营销环境发展
以物联网为代表的新一代信息技术的应用，不仅带来了技术的变革和创新，还不断催生出新的生产方式、交易方式、组织形态、竞争格局和发展模式。如今，物联网已不仅是一个概念和发展理念，我国已将物联网的发展列入“十二五”规划，成为国家重点发展的战略性新兴产业。今年我国又推出了支持物联网发展的专项资金，重点支持物联网领域的技术研发、产业化标准制订，围绕物联网发展的相关规划和政策也在紧锣密鼓地制订和完善当中。目前，我国物联网产业正呈现出电信运营商、高校、科研机构、传感器企业、系统集成、应用软件开发等相关环节迅速聚合联动之势。
智慧城市的未来。
物联网来了，会给人们的生活带来怎样的不同？答案是，会让城市变得更智能，使人们的生活变得更便捷。
在大唐电信总裁曹斌眼中，现在的物联网只在特定范围内应用，是垂直式的物联网。未来，物联网应用将扩展到智能家居、智能交通、智能医疗等领域。
目前，现有的物联网技术已经在食品安全监测、远程诊断等方面小有斩获。
在人们普遍关注的食品安全领域，生产、运输、销售的各个环节都可以通过传感技术进行追踪监测。对生产者来说，使用最广泛的是RFID（射频自动识别）技术。有些酒厂在产品标签中植入一个RFID芯片，记录这瓶酒是哪天在哪条生产线上生产出来的，酒精度是多少，甚至在数据库里还有这瓶酒生产的很多数据。
随着技术的不断成熟，物联网的种种应用正在走进人们的生活。
三、物联网--产业“新贵”
如果说过去的20年是互联网时代的话，现在我们正携手走入物联网的新时代。7月底刚刚发布的《中国物联网发展报告（2011）》中指出，作为我国经济发展的一个新的增长点，物联网产业链条的雏形目前已基本形成。报告认为，我国发展物联网所需的自动控制、信息传感、射频识别等上游技术和产业都已成熟或基本成熟，而下游的应用也已广泛存在。越来越多的人开始在这个日渐成熟的新兴市场中寻找商机。
物联网专业的风起云涌，从一个侧面投射出物联网这个“新贵”行业的潜在价值。在业内人士看来，物联网已成为国际新一轮信息技术竞争的关键点和制高点。《中国物联网发展报告（2011）》预测，未来10年，物联网重点应用领域投资可达4万亿元，产出将达8万亿元，物联网发展的春天正在到来。
中国电子商会物联网技术产品应用专业委员会副会长刘曙光认为，物联网产业作为我国战略性新兴产业的重要组成部分，是我国建设创新型国家的动力引擎，加快发展物联网产业对提升我国信息产业综合竞争力有着重要的意义。
四、亿万商机一触即发
“物联网”被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。当前，世界不少发达国家加大这方面投入，研究开发新技术，力图占据领先位置。我国也将这项技术发展列入国家中长期科技发展规划。
南京邮电大学物联网：专家王汝传教授预测10年内物联网就可能大规模普及。物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。专家预计,这一技术将会发展成为一个万亿元规模的高科技市场。
在国内市场，据易观国际预测，仅“产业排头兵”RFID市场领域，2009年中国市场规模将达到50亿元，年复合增长率为33%，其中电子标签超过38亿元、读写器接近7亿元、软件和服务达到5亿元的市场格局。而因此催生的电信、信息存储处理、IT服务整体解决方案市场等等，更是潜力惊人。因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的信息技术产业。
也有专家指出，互联网与“物联网”的结合可提高管理效率与资源使用效率。据测算，如果给2万台配电变压器配上传感器，一年可降低电损12亿千瓦时。种种便利，都是将传感网技术与互联网紧密结合之后的必然成果，成为人类社会迈向更加高效、智能的信息社会的一大特征。
大物联网召唤新商业模式：从各自为阵到全盘互通，视野拓展、格局骤扩的同时，大物联网概念横空出世的背后也必然召唤着新商业模式及推动矩阵的构建。
国金证券分析师陈运红表示，物联网需要信息高速公路的建立，移动互联网的高速发展以及固话宽带的普及是物联网海量信息传输交互的基础。而目前3G在中国刚刚起步，普及尚需时日。
他认为物联网架构建立需要明确产业链的利益关系，建立新的商业模式，而在新的产业链推动矩阵中，核心则是明确电信运营商的龙头地位。
“信息通路的基石和脉络作用是最为核心的部分，”陈运红认为，借此运营商能将其影响力贯穿这个产业链。相比RFDI、传感器等单个的微观产业链，运营商在大物联网架构中的作为空间将大得多。
把WiFi用于M2M连接的主要优点是使用现有网络、速率高(WiFi的速率大大超过处理遥测所需的数据量)、前后兼容性好。
WiFi现在是一种用得较多的无线技术。除了在笔记本电脑中，目前在许多网络设备(Cisco的所有路由器和交换机)中也增加了处理80211协议的能力，就像处理以太网和IP一样方便。由于WiFi在企业中已经非常普遍，故自然会考虑选用它来提供M2M连接。目前，诸如Airespace、TrapezeNetworks等无线交换机厂商，已经推出能够实时跟踪器具的软件。Intel出资的新兴公司Bluesoft甚至已经在销售基于80211b的RFID标记，一片小小的用电池供电的网络接口卡。
使用WiFi的缺点包括功耗大、成本高、协议开销大、需要接入点。目前在一个器具上增加WiFi至少需要15美元。Bluesoft标记的价格是65美元。虽然成本还会下降，但近期仍只能用于跟踪价值较高的资产。一个仓库可能只会把Bluesoft标记用于它的铲车，而不会用于铲车搬动的箱子。WiFi是一个无中继转发能力的单跳网，器具只能连接到接入点(AP)。AP之间的连接、AP与其它网络的连接往往通过常规的有线以太网。如果已经用于其它以太网业务的同一布线再用作WiFi回传，就需要进行认证或把WiFi无线数据包隔离开。要不，你就不得不安装新的缆线和交换机。
物联网作为战略性新兴产业的重要组成部分，是促进相关产业集群发展的切入点，具有重要的战略意义和广阔的发展前景。我国具有较好的发展物联网产业的比较优势，同时也面临着一些瓶颈制约，如缺乏统一的发展战略、核心技术缺失、标准体系不完善、地址资源缺乏、规模化应用不足等，必须采取针对性的措施，促进我国物联网产业的发展。 物联网是把所有物品通过射频识别（RFID）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的一种网络。物联网产业是由物联网芯片与技术提供商、应用设备提供商、软件与应用开发商、系统集成商、网络提供商、运营及服务商以及物联网用户构成的产业集群。美国、欧洲、日本、韩国等发达国家和地区高度重视物联网产业的发展，我国也将物联网纳入战略性新兴产业，并将采取一系列政策措施。本文对我国物联网产业集群发展的优势及存在的问题进行了分析，并提出了相应的对策建议。
工信部发布的《物联网“十二五”规划》中将“按照统筹规划、分工协作、保障重点、急用先行的原则，建立高效的标准协调机制，积极推动自主技术标准的国际化，逐步完善物联网标准体系”做为“十二五”时期物联网发展的主要任务之一，并且将标准化推进工程列为“十二五”时期物联网领域五项重点工程之一。中国通信标准化协会也将物联网做为标准化工作的重点领域之一。 工业和信息化部批准了5项通信行业标准，并于2012年6月1日起开始实施。此次发布的五项通信行业标准全部由中国通信标准化协会提出并归口。发布标准中包含YD/T 2398-2012《M2M业务总体技术要求》和YD/T 2399-2012《M2M应用通信协议技术要求》两项物联网标准。M2M业务是一种以机器终端设备智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它通过在机器内部嵌入通信模块，通过各种承载方式将机器接入网络。YD/T 2398-2012《M2M业务总体技术要求》规定了在提供M2M业务时，对通信网的业务功能要求、系统功能架构、系统逻辑功能模块、计费要求、接口要求、业务安全等技术要求。
M2M应用通信协议是为实现M2M业务中M2M终端设备与M2M平台之间、M2M平台与M2M应用间的数据通信过程而设计的应用层协议。YD/T 2399-2012《M2M应用通信协议技术要求》规定了M2M业务系统中的端到端通信协议，适用于M2M业务系统。同时针对网络带宽较低、终端处理能力较低的情形，以资料性内容的形式提供了一种具体协议的示例性说明。此次发布的两项M2M标准是系列标准中的两个，该系列标准还包括《M2M业务平台设备技术要求》与《M2M业务终端设备技术要求》尚在制定中。据了解，中国通信标准化协会在物联网领域有4个国家标准在审查报批阶段；9个通信行业标准中除此次发布的2个以外，尚有2个等待发布、2个在审查报批阶段、3个在研；协会标准和研究课题共47个，其中4个通信标准类技术报告已发布。
补齐关键核心技术短板 八部委推行物联网行动计划
物联网是以感知技术和网络通信技术为主要手段，实现人、机、物的泛在连接，提供信息感知、信息传输、信息处理等服务的基础设施。物联网是新基建的重要组成部分，“十四五”规划将其纳入了七大数字经济重点产业。
但与此同时，我国物联网产业发展还存在一些需要解决的问题，如关键核心技术存在短板、产业生态不够健全、规模化应用不足、支撑体系难以满足产业发展需要等。
近日，工信部联合国家网信办、 科技 部等八部委印发《物联网新型基础设施建设三年行动计划(2021—2023年)》(以下简称《行动计划》)，提出到2023年底，在国内主要城市初步建成物联网新型基础设施， 社会 现代化治理、产业数字化转型和民生消费升级的基础更加稳固，具体包括四大行动目标：创新能力有所突破、产业生态不断完善、应用规模持续扩大、支撑体系更加健全。
《行动计划》也提出了到2023年底的一系列具体量化目标：推动10家物联网企业成长为产值过百亿、能带动中小企业融通发展的龙头企业；物联网连接数突破20亿；完善物联网标准体系，完成40项以上的国家标准或行业标准制修订等。
《行动计划》从突破关键核心技术、推动技术融合创新、构建协同创新机制3个方面对提升物联网产业创新能力进行了部署安排，提出突破关键核心技术，实施“揭榜挂帅”，鼓励和支持骨干企业加大对高端传感器、物联网芯片、新型短距离通信、高精度定位等关键核心技术的攻关力度，补齐高端传感器、物联网芯片等产业短板；力争到2023年底，突破一批制约物联网发展的关键共性技术，高端传感器、物联网芯片、物联网 *** 作系统、新型短距离通信等关键技术水平和市场竞争力显著提升。
行业应用是物联网发展的主要驱动力之一。综合考虑各领域对物联网需求的紧迫性、发展基础和经济效益等重要因素，《行动计划》按照“分业施策、有序推进”的原则，提出在 社会 治理、行业应用、民生消费三大领域内，重点推进12个行业的物联网部署：以 社会 治理现代化需求为导向，积极拓展市政、乡村、交通、能源、公共卫生等应用场景，提升 社会 治理与公共服务水平；以产业转型需求为导向，推进物联网与农业、制造业、建造业、生态环保、文旅等产业深度融合，促进产业提质增效；以消费升级需求为导向，推动家居、 健康 等领域智能产品的研发与应用，丰富数字生活体验。
《行动计划》还提出，鼓励地方联合龙头企业、科研院所、高校建立一批物联网技术孵化创新中心，调动物联网产业技术联盟、基金会、开源社区等机构协同创新形成合力。
此外，标准是物联网发展的基础。《行动计划》提出从标准体系建设与关键标准制定方面推动物联网标准化工作，依托全国信标委及相关标准化技术组织，进一步完善物联网标准体系，计划3年内组织国内产学研力量加快制修订40项以上国家标准或行业标准；同时，深度参与国际标准化工作，提升我国在国际标准化活动中的贡献度。
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