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1、物联网的关键技术摘要物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，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，是新一代信息技术的重要组成部分，近年来发展迅速，具有广阔的应用前景1。作为动态的全球网络基础设施，它的根本是物与物、人与物之间的信息传递与控制。物联网技术是一项综合性的技术,涵盖了从信息获取、传输、存储、处理直至应用的全过程，其关键在于传感器和传感网络技术的发展和提升，根据侧重点不同物联网技术的划分标准也不同，国际电信联盟的报告分为四大关键性技术：标签物品的RFID、感知事物的传感网络技术、思考事物的智能技术、微缩事物的纳米技术2。本文首先介绍这些技术的基本原理和发展，并就
2、其中的几个核心技术进行详细的认识和探究,同时分析技术应用背后面临的问题和挑战，为物联网的发展提出更具前瞻性的建议。关键词：物联网 关键技术 RFID AbstractThe Internet of things is a based on the information such as the Internet, the traditional telecommunication network bearer, so that all can be independently addressable ordinary physical objects to achieve interopera
3、bility of networks is an important part of the new generation of information technology, the rapid development in recent years, with a broad Prospects. As a dynamic global network infrastructure, it is simply the transmission of information and control things and things, between persons and things.
4、Things technology is an integrated technology, covering the information obtained from the transmission, storage, processing until the whole process of the application, the key lies in the sensor and sensor network technology development and promotion, according to the different focus of networking t
5、echnology different criteria for the classification, the International Telecommunication Union report is divided into four key technologies: label items RFID, sensor network technology perceive things, think about things smart technology, miniature things nanotechnology. This paper describes the bas
6、ic principles and development of these technologies and a detailed understanding and exploring on a few of the core technology, and analyzes the problems and challenges facing the technology behind the application, put forward more proactive proposals for the development of things.Key words：Web of T
7、hings，key technology，RFID7目录第1章 引言1第2章 物联网关键技术22.1 感知技术22.1.1 RFID22.1.2 传感器32.2 网络通信技术32.2.1 M2M32.2.2 无线传感网络42.3 数据融合与智能技术42.4 纳米技术5第3章 物联网现存问题53.1 技术标准的统一与协调53.2 地址问题53.3 多种技术融合问题53.4 安全问题6第4章 结束语6参考文献7第1章 引言 物联网是将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、数控系统、家庭智能设施、视频监控系统等和“外在使能”的，如贴上RFID的各种资产、携带无线
8、终端的个人与车辆等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通过各种无线/有线的长距离/短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成、以及基于云计算的SaaS营运等模式，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。 从1999年Ashton教授在研究RFID时最美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网(Internet of Things)这个词，2005年在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟正式
9、提出了物联网的概念，到现如今各国政府重视下一代的技术规划，纷纷将物联网作为信息技术发展的重点。IBM更是提出“智慧的地球”的最新策略，并且希望在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，从而带动经济的发展和社会的进步，希望以此掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技产业革命3。 一般而言，可以将物联网从技术架构上来分为三层4：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集
10、信息。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。技术的发展与进步促成了物联网的快速发展，而其中的关键技术对物联网更是具有不同凡响的影响和意义。第2章 物联网关键技术2.1 感知技术感知技术也可以称为信息采集技术，它是实现物联网的基础。目前，信息采集主要采用电子标签和传感器等方式完成。在感知技术中，电子标签用于对采集的信息进行标准化标识，数据采集和设备控制通过射频识别读写器、二维码识读器等实现。2.1.1 R
11、FID射频识别（RFID）即射频识别技术，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，即是一种非接触式的自动识别技术5。由三部分组成：标签由耦合元件及芯片组成，具有存储与计算功能，可附着或植入手机、护照、身份证、人体、动物、物品、票据中，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上用于唯一标识目标对象。根据标签的能量来源，可以将其分为：被动式标签、半被动式标签和主动式标签。根据标签的工作频率，又可将其分为：低频（Low Frequency, LF）（30-300kHz）、高频（High Frequency, HF）（3-30MHz）、
12、超高频（Ultra High Frequency, UHF）（300-968MHz）和微波（Micro Wave, MW）（2.45-5.8GHz）。 阅读器读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式，阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。 天线在标签和读取器间传递射频信
13、号。 RFID技术的基本工作原理6：标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者由标签主动发送某一频率的信号，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。图1 RFID技术原理图 RFID面临的问题7： 数据安全：由于任何实体都可读取标签，因此敌手可将自己伪装成合法标签，或者通过进行拒绝服务攻击，从而对标签的数据安全造成威胁。 隐私：将标签ID和用户身份相关联，从而侵犯个人隐私。未经授权访问标签信息，得到用户在消费习惯、个人行踪等方面的隐私。和隐私相关的安全问题主要包括信息泄漏和追踪。 复制：约翰斯霍普金斯大学和RSA实验室
14、的研究人员指出RFID标签中存在的一个严重安全缺陷是标签可被复制。2.1.2 传感器 传感器是机器感知物质世界的“感觉器官”，用来感知信息采集点的环境参数；它可以感知热、力、光、电、声、位移等信号，为物联网系统的处理、传输、分析和反馈提供最原始的信息。随着电子技术的不断进步，传统的传感器正逐步实现微型化、智能化、信息化、网络化；同时，我们也正经历着一个从传统传感器到智能传感器再到嵌入式Web 传感器不断发展的过程。2.2 网络通信技术 在物联网的机器到机器、人到机器和机器到人的信息传输中，有多种通信技术可供选择，他们主要分为有线（如DSL、PON 等）和无线（如CDMA、GPRS、IEEE 8
15、02.11a/b/g WLAN等）两大类技术，这些技术均已相对成熟。在物联网的实现中，格外重要的是无线传感网络技术。2.2.1 M2M 即机器对机器通信，M2M重点在于机器对机器的无线通信，存在以下三种方式：机器对机器，机器对移动电话（如用户远程监视），移动电话对机器（如用户远程控制）。在M2M中，GSM/GPRS/UMTS是主要的远距离连接技术，其近距离连接技术主要有802.11b/g、BlueTooth、Zigbee、RFID和UWB。此外，还有一些其他技术，如XML和Corba，以及基于GPS、无线终端和网络的位置服务技术。2.2.2 无线传感网络 传感网络的定义为随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。借助于节点中内置的传感器测量周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号,从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的速度和方向等物质现象。集分布式信息采集，传输和处理技术与一体的网络信息系统，以其低成本，微型化，低功耗和灵活的组网方式、铺设方式以及适合移动目标等特点受到广泛重视。M2M中，GSM/GPRS/UMTS是主要的远距离连接技术，其近距离连接技术主要有802.11b/g、
