物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展

摘要 闡述了物聯(lián)網(wǎng)的概念發(fā)展，給出了一種被普遍認(rèn)可的物聯(lián)網(wǎng)概念，分別辨析了泛在網(wǎng)、傳感網(wǎng)、M2M等與物聯(lián)網(wǎng)密切相關(guān)的幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)概念，并基于已有的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，將幾種物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比，分析了物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀。
關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng)；泛在網(wǎng)；傳感網(wǎng)；M2M

物聯(lián)網(wǎng)作為一種全新的信息傳播方式，已經(jīng)受到越來(lái)越多的重視。人們可以讓盡可能多的物品與網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、地點(diǎn)的連接，從而對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控，進(jìn)而形成智能化的解決方案，這就是物聯(lián)網(wǎng)帶給人們的生活方式。

1 物聯(lián)網(wǎng)的概念及其外延
1．1 物聯(lián)網(wǎng)的概念
物聯(lián)網(wǎng)的概念，于1999年由麻省理工學(xué)院Auto-ID研究中心提出，它是把所有物品通過(guò)射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化的識(shí)別和管理。受制于當(dāng)時(shí)的技術(shù)發(fā)展，人們?cè)诳紤]將物體連接起來(lái)的技術(shù)時(shí)，除了射頻識(shí)別技術(shù)外，沒(méi)有更多的其他方法，目前看來(lái)，這顯然是不能接受的。2005年，ITU-T發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)”涵義進(jìn)行了擴(kuò)展，報(bào)告分別從物聯(lián)網(wǎng)的概念、涉及到的技術(shù)、潛在的市場(chǎng)、面臨的挑戰(zhàn)、世界的發(fā)展機(jī)遇和未來(lái)的生活展望6大方面進(jìn)行了闡述，報(bào)告以這樣的形式闡述了物聯(lián)網(wǎng)的概念：信息世界和通訊技術(shù)已經(jīng)有了新的維度：任何人、任何物體，都能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)以多種多樣的形式連接起來(lái)，從而創(chuàng)建出一個(gè)新的動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)——物聯(lián)網(wǎng)。
除了上述兩種物聯(lián)網(wǎng)概念外，現(xiàn)在普遍接受的物聯(lián)網(wǎng)概念是指通過(guò)信息傳感設(shè)備，運(yùn)用射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification，RFID)、紅外感應(yīng)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、激光掃描等技術(shù)，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，其中，全面感知、可靠傳遞、智能處理，是物聯(lián)網(wǎng)的3大特征。
1．2 物聯(lián)網(wǎng)的外延
要理解物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵，除了對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的概念有所了解外，還必須清楚傳感網(wǎng)、泛在網(wǎng)、M2M、因特網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)等與物聯(lián)網(wǎng)密切相關(guān)的概念，圖1給出了這幾種概念之間的關(guān)系，其中陰影部分為物聯(lián)網(wǎng)的范疇。

泛在網(wǎng)也被稱(chēng)作無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)，包括3個(gè)層次的內(nèi)容：(1)無(wú)所不在的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。(2)無(wú)所不在的終端單元。(3)無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。其將4A作為主要特征，即可以實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間(Anytime)、任何地點(diǎn)(Anywhere)，任何人(Anyone)、任何物(Anything)都能方便地通信；傳感網(wǎng)，一般指無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN(Wireless Sensor Network)，是指隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信單元的微小節(jié)點(diǎn)，通過(guò)自組織的方式構(gòu)成的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的最大區(qū)別就在于傳感網(wǎng)不強(qiáng)調(diào)對(duì)物體的標(biāo)識(shí)，僅僅感知到信號(hào)，但并不一定明確標(biāo)識(shí)出是眾多被感知物體中的哪一個(gè)；M2M是指“機(jī)器對(duì)機(jī)器通信(Machine to Machine)”，作為實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)最常見(jiàn)、最普遍，也是最具有可行性的方法，M2M的應(yīng)用幾乎涵蓋了各行各業(yè)，其在現(xiàn)階段以及以后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，都將是物聯(lián)網(wǎng)研究和應(yīng)用的主力軍。
從本質(zhì)上講，泛在網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、M2M實(shí)際上表達(dá)的是同一個(gè)思想，即將信息交互從人與人之間擴(kuò)大到人與物、物與物之間，從而實(shí)現(xiàn)通信應(yīng)用范疇的極大擴(kuò)展，以“信息化、智能化”改變?nèi)藗兊纳罘绞健Ｖ詴?huì)產(chǎn)生概念表述的不同，是由于其出發(fā)角度的不同。泛在網(wǎng)主要以人為主體，通過(guò)泛在的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、泛在計(jì)算以及泛在的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用滿(mǎn)足人們的各種需求；傳感網(wǎng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)對(duì)于信息的感知，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、融合和路由完成對(duì)于各種具體應(yīng)用的數(shù)據(jù)支持；M2M則主要關(guān)注節(jié)點(diǎn)之間的通信，通過(guò)節(jié)點(diǎn)之間的信息交流，使機(jī)器設(shè)備不再是信息孤島，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備和資產(chǎn)有效地監(jiān)控與管理。對(duì)于泛在網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、M2M之間的關(guān)系，應(yīng)以辯證的方法認(rèn)識(shí)到，其內(nèi)涵是在不斷變化的。