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，將幾種物聯(lián)網(wǎng)體系架構進(jìn)行了對比，分析了物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與標準現狀。
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)現任何時(shí)間、地點(diǎn)的連接，從而對物體進(jìn)行識別、定位、追蹤、監控，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)射頻識別等信息傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現智能化的識別和管理。受制于當時(shí)的技術(shù)發(fā)展，人們在考慮將物體連接起來(lái)的技術(shù)時(shí)，除了射頻識別技術(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)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，對“物聯(lián)網(wǎng)”涵義進(jìn)行了擴展，報告分別從物聯(lián)網(wǎng)的概念、涉及到的技術(shù)、潛在的市場(chǎng)、面臨的挑戰、世界的發(fā)展機遇和未來(lái)的生活展望6大方面進(jìn)行了闡述，報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，現在普遍接受的物聯(lián)網(wǎng)概念是指通過(guò)信息傳感設備，運用射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)、紅外感應、全球定位系統(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)現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網(wǎng)絡(luò )，它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上延伸和擴展的網(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)的內涵，除了對物聯(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)層次的內容：(1)無(wú)所不在的基礎網(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 )應用。其將4A作為主要特征，即可以實(shí)現在任何時(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)，是指隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信單元的微小節點(diǎn)，通過(guò)自組織的方式構成的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的最大區別就在于傳感網(wǎng)不強調對物體的標識，僅僅感知到信號，但并不一定明確標識出是眾多被感知物體中的哪一個(gè)；M2M是指“機器對機器通信(Machine to Machine)”，作為實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)最常見(jiàn)、最普遍，也是最具有可行性的方法，M2M的應用幾乎涵蓋了各行各業(yè)，其在現階段以及以后相當長(cháng)的一段時(shí)間內，都將是物聯(lián)網(wǎng)研究和應用的主力軍。
從本質(zhì)上講，泛在網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、M2M實(shí)際上表達的是同一個(gè)思想，即將信息交互從人與人之間擴大到人與物、物與物之間，從而實(shí)現通信應用范疇的極大擴展，以“信息化、智能化”改變人們的生活方式。之所以會(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 )構成、泛在計算以及泛在的網(wǎng)絡(luò )應用滿(mǎn)足人們的各種需求；傳感網(wǎng)重點(diǎn)強調對于信息的感知，通過(guò)對數據進(jìn)行采集、處理、融合和路由完成對于各種具體應用的數據支持；M2M則主要關(guān)注節點(diǎn)之間的通信，通過(guò)節點(diǎn)之間的信息交流，使機器設備不再是信息孤島，實(shí)現對設備和資產(chǎn)有效地監控與管理。對于泛在網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、M2M之間的關(guān)系，應以辯證的方法認識到，其內涵是在不斷變化的。