物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及問(wèn)題研究

物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現還需要很多關(guān)鍵技術(shù)的支持，例如接入網(wǎng)技術(shù)，體系結構，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(zhù)很多問(wèn)題，文中將在下一節對此進(jìn)行闡述。

2 存在的問(wèn)題

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

(1) 統一的技術(shù)標準。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(lèi)別就十分繁雜，如TD-SCDMA、GPRS、傳感網(wǎng)等多種通道而標準化是大規模部署和擴展的必不可少的技術(shù)，如果沒(méi)有大規模部署就談不上物聯(lián)網(wǎng)。歐洲電信標準論壇等組織呼吁增加國際電聯(lián)來(lái)參與統一RFID 協(xié)議。EPCglobal 在2004 年年底提出了第一個(gè)全球RFID 標準的建議，它定義了多種類(lèi)型的RFID 標簽及相應的工作頻率。

(2) 尋址問(wèn)題。每個(gè)物品都會(huì )在物聯(lián)網(wǎng)中出現，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 )的龐大規模導致IPv4 向IPv6 過(guò)渡存在一個(gè)漫長(cháng)的過(guò)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(wèn)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17 解決了多種產(chǎn)品代碼標準引起的尋址沖突。

(3) 安全性能。RFID 當初的設計是完全開(kāi)放的，所以信息安全機制存在嚴重缺陷。對RFID 標簽加密將使標簽成本增加。云服務(wù)的透明度也是安全隱患，黑客正是通過(guò)操作系統的漏洞來(lái)攻擊它所服務(wù)的應用程序載入內存中的數據。提供內存數據的保護和隔離是云計算的重要安全需求之一。目前可以通過(guò)服務(wù)級別協(xié)議向用戶(hù)擔保，但如何做到安全服務(wù)SLA 的可審計性，這是云計算必須面臨的挑戰19。無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )受到的安全威脅與傳統網(wǎng)絡(luò )不同，現有的網(wǎng)絡(luò )安全機制無(wú)法應用于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )，需要開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)協(xié)議?，F有的思想是從維護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(zhù)重點(diǎn)放在安全協(xié)議方面。目前現行有效的傳統網(wǎng)絡(luò )安全協(xié)議例如SSL和IPSec，也存在著(zhù)缺陷比如難以實(shí)施在嵌入式設備中。因此一個(gè)完整統一的安全系統呼之欲出。

(4) 實(shí)時(shí)性與同步性。無(wú)所不在的物聯(lián)網(wǎng)對時(shí)鐘同步的要求明顯高于傳統的無(wú)線(xiàn)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(wú)法使用相對簡(jiǎn)單的邏輯時(shí)鐘。但是物理時(shí)鐘的同步仍然存在著(zhù)很多問(wèn)題，例如，無(wú)線(xiàn)傳感器要求必須采用低能耗工作，時(shí)間同步的數據交換受到限制同時(shí)無(wú)線(xiàn)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)現帶來(lái)巨大的障礙。

(5) 傳統網(wǎng)絡(luò )的協(xié)議算法局限。物聯(lián)網(wǎng)與傳統網(wǎng)絡(luò )有明顯不同的技術(shù)要求，前者以數據為中心，后者以傳輸數據為目的。傳統網(wǎng)絡(luò )的設計依照著(zhù)端到端的邊緣論思想，強調將一切與功能相關(guān)的處理都放在網(wǎng)絡(luò )的端系統上，中間節點(diǎn)僅僅負責數據分組的轉發(fā)。對于物聯(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 )設計的協(xié)議和算法，未必適合物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)和應用的要求。在密集性極高的物聯(lián)網(wǎng)中，相鄰節點(diǎn)間的距離非常短，低功耗的多跳通信模式節省功耗，同時(shí)增加了通信的隱蔽性，避免了長(cháng)距離無(wú)線(xiàn)通信易受外噪聲干擾的影響。這些獨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(wèn)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 標簽，RFID 標簽數據管理中間件，解讀器及計算機的購入等。成本的提高使得人們的可接受度和企業(yè)的回報率都成為未知數。另外，標準的爭奪是搶占市場(chǎng)先機的關(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(kāi)始搶占市場(chǎng)先機，推廣自己的標準并申請相關(guān)專(zhuān)利。在中國開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)，首先要獲得政府的支持，有了實(shí)質(zhì)資金后能找到應用物聯(lián)網(wǎng)的商品，搭建無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )及系統平臺，再進(jìn)行物品的信息存儲，然后進(jìn)行傳感設備的安裝，但是現階段推廣物聯(lián)網(wǎng)應用的商品仍屬于風(fēng)險投資，因為國內在物聯(lián)網(wǎng)上缺乏核心技術(shù)的累積，同時(shí)，國內傳感器產(chǎn)業(yè)化水平較低，高端產(chǎn)品被國外廠(chǎng)商壟斷。另一方面我國的寬帶建設目前還處于初級階段，大規模的普及無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )短期內還難以實(shí)現，所以物聯(lián)網(wǎng)在中國的普及還需要做多方面的努力。

3 結束語(yǔ)

因特網(wǎng)把人與所有的物體連接起來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)將人與人、人與物、物與物連接起來(lái)。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、標準、接入方式、生物工程等。只有通過(guò)這些技術(shù)進(jìn)步和出臺統一的規范，才能夠獲取一個(gè)公平和以用戶(hù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)。