物联网关键技术

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1、浩铭科技工作室 下属中国莲溪书院发布技术文档 版权所有物联网的关键技术、难点问题及解决方案摘 要物联网，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产 业浪潮，是一个全新的技术领域，给IT和通信带来了广阔的新市场。 物联网应用中首先被广泛使用的是“M2M(MachinetoMachine) 应用，驱使各行各业走向信息数字化和商业流程的自动化。其实物联 网技术并非新生，在一些行业中已经得到应用.埃森哲认为，经过过 去几年的技术和市场的培育，物联网即将进入高速发展期.目前，全 球主流的运营商和设备商都已经开始提供移动M2M业务与解决方案. 在中国，在工业化与信息化融合的今天，电信运营商，特别是移

2、动运 营商，在不断突破盈利点的驱动下，也将视线转向了 M2M。关键词:物联网，关键技术，难点问题，解决方案，新思维1。物联网的发展1。1物联网的简介物联网(The Internet of things)的概念是在1999年提出的， 比尔盖兹在华盛顿湖畔的智能化豪宅，联想、长虹等国内厂商推出的 闪联标准，国内外运营商推出的手机支付、路灯监控等M2M应用都是 物联网的雏形.物联网应用中首先被广泛使用的是“ M2M”(MachinetoMachine)应用。M2M指的是各类物体通过有线和无线的方式，在没 有人为干预下实现数据通信。这些物体可能是工业设备、电表、医疗 设备、运输车队、移动电话、汽车、贩

3、卖机、家电、健身设备、楼宇、 大桥、公路和铁路设施等等.这些物体将配备嵌入式的通信技术产品, 通过各类通信协议和其他的设备及IT系统交换信息，提供连续的、 实时的和具体细节的信息，到达人类无法得到的大量信息。广义的M2M 也包括人和机器(MobiletoMachine)间的应用。浩铭科技工作室专心专业共赢 奉献qq： 9433327711。2物联网迈入高速发展期埃森哲认为,经过过去几年的技术和市场的培育，物联网即将进 入高速发展期，它是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信 息产业浪潮，是一个全新的技术领域，同时也给IT和通信带来了广 阔的新市场。在物联网产生之前，IT和人类基础设施开启智

4、能化之路，都为 物联网的出现奠定了坚实的基础。IT能力在1980年以前，一直局限在主机和后台计算中心，在80 年代之后,逐步从后台移向前台和桌面，支撑作业处理和分析能力， 由此，PC和局域网应运而生。之后，随着互联网的出现，IT能力从桌 面扩展到支撑价值链和商业合作伙伴，支撑着服务和协调。2000年后, 智能设备的不断涌现使得IT能力从对人的支撑扩展到对物体的支 撑，实现了物体之间的通信和协作，物联网在此初见端倪。而人类的基础设施的演进路线也极其相似。90年代以前，基础 设施建设能力仅停留在建造钢筋混凝土的基础设施阶段。90年代以 后,随着基础设施建设的重点移向国家信息基础建设，信息高速公路

5、等信息基础建设成为了国家发展政策的重点和产业发展的基础。2000 年后，随着技术和市场的成熟，实物基础建设和信息基础建设逐步融 合，使得世界基础结构发生了翻天覆地的变化，智能城市的建立不再 是纸上谈兵，并日益向全面协作、相互关联和智能化发展，物联网随之 进入到人们的视野中。“物联网”概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一 直是将物理基础设施和IT基础设施分开：一方面是机场、公路、建 筑物，而另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在“物联网” 时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施。 在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它 上面进行，其中包括经济

6、管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。目前，计算机和手持设备是IT的主体，而数量规模庞大的生活 消费品，包括车辆、家电及其他生活实物用品将在未来从各个维度从 后台支撑人类的IT需求。研究机构iDate估计，“全球将有1亿9 千万的机器设备将于2012年通过物联网进行连接和共享信息。独立 市场研究机构Forrester预测，到2020年，物物互联业务与现有的人 人互联业务之比将达到30 ：1,下一个万亿级的通信业务将是物物互 联。根据预测，到2035年前后，我国的传感网终端将达到数千亿个； 到2050年，传感器将在生活中无处不在.这就是物联网中智能设备的 规模效应。1.3物联网的广泛应用物联网的

7、通信方式开启了 B2B和B2C的服务改革，让“机器开口 说话”。原先充斥着大量无谓的信息待处理，时刻消耗着看似取之不 尽的计算能力，消耗大量的电能，排放大量的二氧化碳。正是这些“机 器自动生成（制造）的信息”的出现催生了物联网，物联网的出现也 为在技术和业务以及政府监管层面更好地规范化、标准化这个产业， 结合绿色计算和云计算技术，应对信息“污染和“能耗”的问题。物 联网的普及实现减少成本，优化业务流程和在设备出现故障之前就预 先制止等商业应用.其最显著的特点，是使物品的供应链具备智能， 使各种物品在生产、流通、消费的各个过程都具备智能，直至使智能 遍及整个生态系统，这不仅可以提高管理的效率，更

8、重要的是大大提 高了物品和各种自然资源使用的效率，使广泛的节能进入门时代， 引发一场绿色科技革命，有效实现节能减排。其中包括让机器操纵汽 车、掌控船舶运输，进行绿色计量从而改善消费观念并减少能源滥用， 在机器出现故障前进行远程维修,成千上万个房间里的电器设备可以 进行统一管理，城市水资源的浪费可以减至最低，而大气污染也将被 监测，等等。同时，物联网为人民生活应用上引入了一种革新的服务方式,为 顾客提供愉快和惊喜，包括当客户度假时对宠物饲养器进行规划和检 查，让客户能够与冰箱交流然后决定要买些什么，可以在办公室远程 调节家里温度以避免下班回家感觉不适，等等.通过操作和控制某些 “实物”，使之通过

9、有线和无线的方式“互联”在一起，形成一张提 供崭新突破体验的大“网”。同时，物联网被广泛地应用到各行各业的服务中,驱使各行各业 走向信息数字化和商业流程的自动化。比如，在过去，通信和高科技 服务、金融服务、公告服务、产品提供和能源提供都是互不关联、互 相割裂的，而物联网正是会在将来打破它们之间的壁垒，使之日益为 客户提供融合的服务体验。以无处不在的互联网和一系列高科技术为 标志的数字经济积极地打破顾客、企业、竞争对手和合作伙伴之间的 界限,提供数字化和快速传输和大量的数据存储，提高信息传播的安 全性，实现商业流程的自动化。2. 物联网关键技术物联网的关键技术，有物体标识、体系架构、通信和网络、

10、安全 和隐私、服务发现和搜索、软硬件、能量获取和存储、设备微型小型 化、标准。物联网有四个关键性的应用技术-RFID，传感器，智能技 术（如智能家庭和智能汽车）以及纳米技术。在标识方面单个无题可能会有多个标识，不同的用处标识不一 样，包括一个负荷的物体，比如说一个汽车部件有轮胎、方向盘，不 同的厂家有不同的标识.在这个标识里面一个是这一类的标识，可能 我现在要查询一个东西，这个东西不见得是具体的东西，比如说你想 要一个饮料或者是哪一个厂家的饮料，而不是拿一个瓶子的饮料.现 在的标识有层次结构，将来我们要把隐私的东西是别人看不到的标识, 不要让别人看到这个东西就知道是哪个地方的.一个物体有很多的

11、标 识，标识之间怎样影射，标识和服务之间怎样影射?标识之间怎样兼 容？同时要有利于标识的容易性，不能弄一个标识让人理解非常困 难。在未来物联网的体系结构方面，未来的物联网它的感知信息是有 局部的互动性，这样它的存储能力和计算能力要往边缘推.同时，我们 要挖掘物体和物体的关联性，我们的计算中心都有，在物联网上也有 一个大的计算中心，通过计算中心挖掘我们的数据。还有，我们的物 体是可移动的，它的统一条件是随时随地都可以上网。我们在局部形 成一个自主的网络，现在还有大的网络，这是建设一个网中网的概念。 未来的互联网到底是什么框架，对它提出什么要求，研究它的重点在 哪个地方。现在大家研究的侧重点，要支

12、持语义的操作，要支持SOA 的架构，怎么样支持实践的体系架构，怎样支持分布式的体系结构。作通信技术方面，现在已经有非常多的通信技术，未来物联网的 通信技术也是多样的，从人和物之间的通信，到物理世界到现实世界 的通信，至U我们分布式数据之间的通信.通信的要求是不一样的，在 这种情况下我们应该怎样考虑问题，包括我们无线电,包括频率的复 用，特别是能够在低功耗的频率系统。在组网方面它是网中网,它要借助有线和无线的技术，要实现无 缝透明的接入。在这里面，可能我们更多地现在的以后要研究，包括 了传感器网络和移动网络。在网络的管理方面是自干预、自配置，是 一个层次性的组网结构。在隐私和安全方面，对于物联网

13、也提出了很高的要求，主要涉及 到了一个人的隐私，一个是商业的信任和国家的安全。你都上网了， 你出去玩，或者是身体不舒服了，其实你很多个人的隐私想获得服务， 很多的东西要交互。另外，像美国的智慧地球，是希望把IT技术和 国家的技术建设融合在一起.我在建大楼、桥梁的时候，其实把很多 的传感器、信息部件放进去。在这种情况下，安全怎样考虑?我们怎 么保证我们国家的安全？其实提出这个问题，很多人又提出了反对的 意见。如果中国的基础设施都可以拿得到，还有什么安全可言？做这一块的难点在什么地方?第一个是资源受限,在这样的情况 下我怎么进行加密和认证？人和物体是移动的，在断裂的情况下，我 怎么样做安全和认证？

14、这会带来一系列的问题，而这些问题对于现在 的安全技术提出了更高的要求。其实现在的能量问题是我们的研究热点，包括了能量获取、能量 存储和能量的利用.将来我们的物体都上网了，我们不可以插个电源 在那个地方。无题非常小，又是一个主动的设备，可能是要需要电源 和计算的,在这种情况下，如何获取能量？还有一个是如何存储，我获 取了能量怎样存储？另外一个是我们的高效利用，在不工作的时候我 怎样关闭，就是效率要提高.标准化是我们走向产业界的一个重要的部分，其实物联网的称呼 更多是社会经济上的称呼。物和物的相连说起来非常好说、记起来也 非常容易。但是，往下走下去，标准化是非常重要的。在这里面，标 准化我们想物和

15、物的相连，主要是两点，第一个是接口的标准，第二 个是数据模型的标准化，在语义上这样解释.不同的网络差距非常大， 我怎样在语义说做模型的标准化.同时，从信息的产生和信息的使用 上，应该注意信息的完整性、可靠性.因为对于一个物体会有多个感知他，或者是物体在移动的过程中，是断裂的通信，我怎么保证数据 的可信性、完整性？3. 物联网难点问题个人隐私与数据安全-一安全因素的考虑会影响物连网的设计， 避免个人数据受窃听受破坏的威胁.除此之外，专家称物联网的发 展会改变人们对于隐私的理解，以最近的网络社区流行为例个人 隐私是公众热议的话题.公众信任 信息安全目前是广大群众对物联网的主要关注 点。如果物联网的

16、设计没有健全的安全机制，会降低公众对此信 任。所有在设计物联网之初,就有必要考虑的安全层面。标准化标准化无疑是影响物联边普及的重要因素.目前 RFID，WSN等技术领域还没有一套完整的国际标准,各厂家的设备 往往不能实现互操作。标准化将合理使用现在标准，或者在必要 时创建新的统一标准。研究发展-物联网相关技术仍处在不成熟阶段，需要各国政府 投入大量资金支持科研，技术转化。系统开放一物联网的发展离不开合理的商业模型运作和各种利益 投资。对物联网技术系统的开放将会促进应用层面的开发和各种 系统间的互操作性。4. 物联网应用的解决方案4。1物联网解决方案的五个关键要素埃森哲认为，物联网解决方案关键要素包括5P,即可以连入网 络的智能设备(Pods)、无处不在的有线和无线的宽带网络(Pipes)、 数据管理设备(Plexes)、数字化管理设备(Panels)及应用支撑和运 营(Platform