物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及問題研究

物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)還需要很多關(guān)鍵技術(shù)的支持，例如接入網(wǎng)技術(shù)，體系結(jié)構(gòu)，納米技術(shù)，PAI 技術(shù)，公共服務(wù)軟件技術(shù)，尋址技術(shù)，路由技術(shù)等等。迄今為止這些技術(shù)還不完善，仍存在著很多問題，文中將在下一節(jié)對(duì)此進(jìn)行闡述。

2 存在的問題

讓物品與物品及物品與人類之間的交流暢通無阻，實(shí)現(xiàn)理想中物聯(lián)網(wǎng)還有很多技術(shù)需要完善。存在的問題主要有：

(1) 統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。由于物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，同樣基于TCP/IP ，但在接入層面，協(xié)議類別就十分繁雜，如TD-SCDMA、GPRS、傳感網(wǎng)等多種通道而標(biāo)準(zhǔn)化是大規(guī)模部署和擴(kuò)展的必不可少的技術(shù)，如果沒有大規(guī)模部署就談不上物聯(lián)網(wǎng)。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)論壇等組織呼吁增加國際電聯(lián)來參與統(tǒng)一RFID 協(xié)議。EPCglobal 在2004 年年底提出了第一個(gè)全球RFID 標(biāo)準(zhǔn)的建議，它定義了多種類型的RFID 標(biāo)簽及相應(yīng)的工作頻率。

(2) 尋址問題。每個(gè)物品都會(huì)在物聯(lián)網(wǎng)中出現(xiàn)，那么每個(gè)物品都需要一個(gè)地址。在IPv4 資源即將耗盡的背景下，物聯(lián)網(wǎng)需要更多的IP 地址。需要IPv6的支持，但由于IPv4 網(wǎng)絡(luò)的龐大規(guī)模導(dǎo)致IPv4 向IPv6 過渡存在一個(gè)漫長的過程，因此物聯(lián)網(wǎng)一旦使用IPv6 地址，就必然會(huì)存在與IPv4 的兼容性問題。物聯(lián)網(wǎng)的特性也使得物聯(lián)網(wǎng)中的尋址與互聯(lián)網(wǎng)不完全一樣，文獻(xiàn)17 解決了多種產(chǎn)品代碼標(biāo)準(zhǔn)引起的尋址沖突。

(3) 安全性能。RFID 當(dāng)初的設(shè)計(jì)是完全開放的，所以信息安全機(jī)制存在嚴(yán)重缺陷。對(duì)RFID 標(biāo)簽加密將使標(biāo)簽成本增加。云服務(wù)的透明度也是安全隱患，黑客正是通過操作系統(tǒng)的漏洞來攻擊它所服務(wù)的應(yīng)用程序載入內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。提供內(nèi)存數(shù)據(jù)的保護(hù)和隔離是云計(jì)算的重要安全需求之一。目前可以通過服務(wù)級(jí)別協(xié)議向用戶擔(dān)保，但如何做到安全服務(wù)SLA 的可審計(jì)性，這是云計(jì)算必須面臨的挑戰(zhàn)19。無線傳感網(wǎng)絡(luò)受到的安全威脅與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不同，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制無法應(yīng)用于無線傳感網(wǎng)絡(luò)，需要開發(fā)專門協(xié)議?，F(xiàn)有的思想是從維護(hù)路由安全的角度出發(fā)，尋找盡可能安全的路由以保證網(wǎng)絡(luò)的安全，另一種思想是把著重點(diǎn)放在安全協(xié)議方面。目前現(xiàn)行有效的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議例如SSL和IPSec，也存在著缺陷比如難以實(shí)施在嵌入式設(shè)備中。因此一個(gè)完整統(tǒng)一的安全系統(tǒng)呼之欲出。

(4) 實(shí)時(shí)性與同步性。無所不在的物聯(lián)網(wǎng)對(duì)時(shí)鐘同步的要求明顯高于傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)。它與實(shí)際的物理環(huán)境聯(lián)系密切，所以必須采用物理時(shí)鐘同步，無法使用相對(duì)簡單的邏輯時(shí)鐘。但是物理時(shí)鐘的同步仍然存在著很多問題，例如，無線傳感器要求必須采用低能耗工作，時(shí)間同步的數(shù)據(jù)交換受到限制同時(shí)無線媒介連接方式不可靠，時(shí)鐘的不同步性將會(huì)給物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)帶來巨大的障礙。

(5) 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議算法局限。物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有明顯不同的技術(shù)要求，前者以數(shù)據(jù)為中心，后者以傳輸數(shù)據(jù)為目的。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)依照著端到端的邊緣論思想，強(qiáng)調(diào)將一切與功能相關(guān)的處理都放在網(wǎng)絡(luò)的端系統(tǒng)上，中間節(jié)點(diǎn)僅僅負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)，這未必是一種合理的選擇。例如一些為自組織的Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的協(xié)議和算法，未必適合物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)和應(yīng)用的要求。在密集性極高的物聯(lián)網(wǎng)中，相鄰節(jié)點(diǎn)間的距離非常短，低功耗的多跳通信模式節(jié)省功耗，同時(shí)增加了通信的隱蔽性，避免了長距離無線通信易受外噪聲干擾的影響。這些獨(dú)特的要求和制約因素為物聯(lián)網(wǎng)的提出了新的技術(shù)問題。

(6) 商業(yè)可行性。建立物聯(lián)網(wǎng)，需要大量的資金投入，如RFID 標(biāo)簽，RFID 標(biāo)簽數(shù)據(jù)管理中間件，解讀器及計(jì)算機(jī)的購入等。成本的提高使得人們的可接受度和企業(yè)的回報(bào)率都成為未知數(shù)。另外，標(biāo)準(zhǔn)的爭奪是搶占市場先機(jī)的關(guān)鍵。盡管物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展還處于起步階段，已有很多公司開始搶占市場先機(jī)，推廣自己的標(biāo)準(zhǔn)并申請(qǐng)相關(guān)專利。在中國開展物聯(lián)網(wǎng)，首先要獲得政府的支持，有了實(shí)質(zhì)資金后能找到應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的商品，搭建無線網(wǎng)絡(luò)及系統(tǒng)平臺(tái)，再進(jìn)行物品的信息存儲(chǔ)，然后進(jìn)行傳感設(shè)備的安裝，但是現(xiàn)階段推廣物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的商品仍屬于風(fēng)險(xiǎn)投資，因?yàn)閲鴥?nèi)在物聯(lián)網(wǎng)上缺乏核心技術(shù)的累積，同時(shí)，國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)化水平較低，高端產(chǎn)品被國外廠商壟斷。另一方面我國的寬帶建設(shè)目前還處于初級(jí)階段，大規(guī)模的普及無線傳感網(wǎng)絡(luò)短期內(nèi)還難以實(shí)現(xiàn)，所以物聯(lián)網(wǎng)在中國的普及還需要做多方面的努力。

3 結(jié)束語

因特網(wǎng)把人與所有的物體連接起來，物聯(lián)網(wǎng)將人與人、人與物、物與物連接起來。雖然物聯(lián)網(wǎng)的概念早在十多年前就有了雛形，但想要建立理想中物聯(lián)網(wǎng)還有很多技術(shù)需要完善，例如安全、尋址、標(biāo)準(zhǔn)、接入方式、生物工程等。只有通過這些技術(shù)進(jìn)步和出臺(tái)統(tǒng)一的規(guī)范，才能夠獲取一個(gè)公平和以用戶為中心的物聯(lián)網(wǎng)。