1、《計算機學(xué)報》物聯(lián)網(wǎng)專題系列討論201101物聯(lián)網(wǎng)研究動態(tài)物聯(lián)網(wǎng)研究動態(tài)摘要摘要：本報告從物聯(lián)網(wǎng)定義及發(fā)展歷史入手，對物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀、各國發(fā)展戰(zhàn)略、技術(shù)關(guān)聯(lián)、關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化等方面進(jìn)行了分析，指出了其中需要進(jìn)一步研究的核心問題。1引言引言物聯(lián)網(wǎng)（InterofThingsIoT）代表了未來計算與通信技術(shù)發(fā)展的方向，被認(rèn)為是繼計算機、Inter之后，信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的第三次發(fā)展浪潮。最初，IoT是指基于Inter利用射頻標(biāo)簽（RadioFrequ

2、encyIdentificationRFID）技術(shù)、電子產(chǎn)品編碼（ElectronicProductCodeEPC）標(biāo)準(zhǔn)在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)的一種網(wǎng)絡(luò)化物品實時信息共享系統(tǒng)。后來，IoT逐漸演化成為一種融合了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、傳感器、AdHoc無線網(wǎng)絡(luò)、普適計算等的ICT（InfmationCommunicationsTechnology）技術(shù)，并正在形成一種新的信息產(chǎn)業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)將信息與通訊技術(shù)充分應(yīng)用到各行各業(yè)，將傳感器嵌入到汽車、家電、電網(wǎng)、橋

3、梁、建筑等物體中，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)智能物體的互聯(lián)與信息采集，通過云計算平臺實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的高效處理，有效共享設(shè)備、信息、服務(wù)等資源。未來的物聯(lián)網(wǎng)將最終實現(xiàn)物理網(wǎng)絡(luò)與社會網(wǎng)絡(luò)的融合，大幅提高人們生產(chǎn)、生活的智能化水平。本文從物聯(lián)網(wǎng)的定義及發(fā)展歷程入手，對物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，對IoT應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分類，指出了物聯(lián)網(wǎng)的研究方向。2概念概念物聯(lián)網(wǎng)概念最早由美國MITAutoIDCenter于1999年提出。當(dāng)時，AutoIDCenter

4、的研究人員只是想通過條碼、智能卡、RFID等實現(xiàn)物體的識別與管理，提高工業(yè)自動化系統(tǒng)的自動化程度，降低故障率。后來，IoT概念被人們迅速接受，演化成“物物相聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)”。2005年，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布《ITUInterRept2005:TheInterOfThings》，正式提出了物聯(lián)網(wǎng)這一術(shù)語。目前，物聯(lián)網(wǎng)在國際上尚無統(tǒng)一定義，幾個代表性定義如下：ITU定義定義從時空物三維視角看，物聯(lián)網(wǎng)是一個能夠在任何時間（Anytime）、

5、地點（Anyplace），實現(xiàn)任何物體（Anything）互聯(lián)的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，它包括了PC之間、人與人之間、物與人之間、物與物之間的互聯(lián)[1]。歐盟委員會的定義歐盟委員會的定義物聯(lián)網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡(luò)的擴展，是一個實現(xiàn)物物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。這些物體可以有IP地址，嵌入到復(fù)雜系統(tǒng)中，通過傳感器從周圍環(huán)境獲取信息，并對獲取的信息進(jìn)行響應(yīng)和處理[2]。IERC定義定義作為未來Inter的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)以一系列標(biāo)準(zhǔn)和可互操作的通訊協(xié)議為基礎(chǔ)，構(gòu)成了一個具

6、有自配置能力的全球化、動態(tài)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。同時，它也是一個信息網(wǎng)《計算機學(xué)報》物聯(lián)網(wǎng)專題系列討論201101能力。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)最初是指通過無線網(wǎng)絡(luò)連接起來的一組傳感器節(jié)點。與傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡(luò)不同，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)沒有固定的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，沒有中央控制節(jié)點。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)側(cè)重傳感功能，一般不存在物體標(biāo)識問題，它感知的是外部環(huán)境中的未知因素。不少研究人員認(rèn)為傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別在于：傳感器網(wǎng)絡(luò)只具有感知、互聯(lián)功能，不具備控制功能。物聯(lián)網(wǎng)是對已

7、知、可識別物體的感知、互聯(lián)和管理，并且具備控制功能，能對外提供信息服務(wù)。CPS是一種集成了計算機系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、控制系統(tǒng)與通訊系統(tǒng)的復(fù)雜系統(tǒng)，它將物理世界與信息世界統(tǒng)一起來。有些研究人員認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)與CPS是相同的；有的則不贊同這一觀點，認(rèn)為CPS具有更強的反饋控制能力。從側(cè)重點來看，CPS著重于物理世界與信息世界的融合，主要用在傳感器系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)中；物聯(lián)網(wǎng)側(cè)重全球范圍內(nèi)物物互聯(lián)之后的新型服務(wù)，應(yīng)用范圍更廣。普適計算關(guān)注小型、微型設(shè)備

8、（如：手機、傳感器、筆記本電腦等）的計算能力，強調(diào)無論何時、何地、何物均可實現(xiàn)計算。在普適計算中這些小型、微型設(shè)備也可以與互聯(lián)網(wǎng)相連。但是，物聯(lián)網(wǎng)所涉及的范圍、面向的用戶群要比現(xiàn)在的普適計算更廣，規(guī)模也更大。M2M是一種實現(xiàn)設(shè)備間通訊的技術(shù)。在傳感器參與下，M2M可以感知外部事件，并向上層應(yīng)用提供信息。M2M可以用在物聯(lián)網(wǎng)中，為物物通信及感知提供支持。4體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)從感應(yīng)、傳輸、服務(wù)角度，按照功能縱向劃分，物聯(lián)網(wǎng)可以分為應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)

9、層和感知層，這三個層次可以進(jìn)一步細(xì)化為以下結(jié)構(gòu)：圖1物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)（1）應(yīng)用層該層包括了物聯(lián)網(wǎng)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，如：物流管理、智能家庭、遠(yuǎn)程醫(yī)療、工業(yè)自動化、環(huán)境監(jiān)測、軍事應(yīng)用、災(zāi)害應(yīng)急、智能電網(wǎng)、智能大廈等。（2）公共服務(wù)層為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供公共服務(wù)，包括安全與隱私保護(hù)、位置服務(wù)、名字解析、跟蹤與追溯、檢索服務(wù)、信息服務(wù)等。（3）中間件層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲管理、設(shè)備管理、服務(wù)管理、電源管理、QoS管理等。（4）網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)物體與物體之間的網(wǎng)絡(luò)互