物联网现状及前景

物联网现状及未来物联网现状及未来 物联网物联网（Internet of Things，IoT）是通信网和互联网的拓展应用和网 络延伸，它利用感知技术与智能装臵对物理世界进行感知识别，通过网络传输 互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链 接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的。 物联网（Internet of Things，IoT）概念最早于1999 年由美国麻省理工 学院提出，早期的物联网是指依托射频识别（Radio Frequency Identification ，RFID） 技术和设备，按约定的通信协议与互联网相结合，使 物品信息实现智能化识别和管理，实现物品信息互联而形成的网络。随着技术 和应用的发展，物联网内涵不断扩展。现代意义的物联网可以实现对物的感知 识别控制、网络化互联和智能处理有机统一，从而形成高智能决策。 简单的说：物联网是互联网的未来。互联网是人与人的互联，实现人与简单的说：物联网是互联网的未来。互联网是人与人的互联，实现人与 人之间的信息交换和无缝对接；而物联网是物与物、人与物、人与人之间的互人之间的信息交换和无缝对接；而物联网是物与物、人与物、人与人之间的互 联，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接；是互联网发展的高级阶段和必联，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接；是互联网发展的高级阶段和必 然，五到十年后的时代，必然是物联网的时代。然，五到十年后的时代，必然是物联网的时代。 物联网网络架构 物联网网络架构由感知层、网络层和应用层组成，如图2 所示。感知层 实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块 将物理实体连接到网络层和应用层。网络层主要实现信息的传递、路由和控 制，包括延伸网、接入网和核心网，网络层可依托公众电信网和互联网，也可 以依托行业专用通信网络。应用层包括应用基础设施/中间件和各种物联网应 用。应用基础设施/中间件为物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务 设施、能力及资源调用接口，以此为基础实现物联网在众多领域的各种应用。 图2 物联网网络架构 物联网技术体系和标准化 物联网涉及感知、控制、网络通信、微电子、计算机、软件、嵌入式系 统、微机电等技术领域，因此物联网涵盖的关键技术也非常多，为了系统分析 物联网技术体系，本白皮书将物联网技术体系划分为感知关键技术、网络通信 关键技术、应用关键技术、共性技术和支撑技术，具体如图3 所示。 感知、网络通信和应用关键技术 传感和识别技术是物联网感知物理世界获取信息和实现物体控制的首要环 节。传感器将物理世界中的物理量、化学量、生物量转化成可供处理的数字信 号。识别技术实现对物联网中物体标识和位臵信息的获取。网络通信技术主要 实现物联网数据信息和控制信息的双向传递、路由和控制，重点包括低速近距 离无线通信技术、低功耗路由、自组织通信、无线接入M2M 通信增强、IP 承 载技术、网络传送技术、异构网络融合接入技术以及认知无线电技术。海量信 息智能处理综合运用高性能计算、人工智能、数据库和模糊计算等技术，对收 集的感知数据进行通用处理，重点涉及数据存储、并行计算、数据挖掘、平台 服务、信息呈现等。面向服务的体系架构（Service-oriented Architecture ，SOA）是一种松耦合的软件组件技术，它将应用程序的不同功 能模块化，并通过标准化的接口和调用方式联系起来，实现快速可重用的系统 开发和部署。SOA 可提高物联网架构的扩展性，提升应用开发效率，充分整合 和复用信息资源。 简单的说：物联网的关键是：广泛感知、安全可靠的通信及智能化的处简单的说：物联网的关键是：广泛感知、安全可靠的通信及智能化的处 理。理。 支撑技术支撑技术 物联网支撑技术包括嵌入式系统、微机电系统 （Micro Electro Mechanical Systems，MEMS） 、软件和算法、电源和储能、新材料技术等。微机电系统可实 现对传感器、执行器、处理器、通信模块、电源系统等的高度集成，是支撑传 感器节点微型化、智能化的重要技术。嵌入式系统是满足物联网对设备功能、 可靠性、成本、体积、功耗等的综合要求，可以按照不同应用定制裁剪的嵌入 式计算机技术，是实现物体智能的重要基础。软件和算法是实现物联网功能、 决定物联网行为的主要技术，重点包括各种物联网计算系统的感知信息处理、 交互与优化软件与算法、物联网计算系统体系结构与软件平台研发等。电源和 储能是物联网关键支撑技术之一，包括电池技术、能量储存、能量捕获、恶劣 情况下的发电、能量循环、新能源等技术。新材料技术主要是指应用于传感器 的敏感元件实现的技术。传感器敏感材料包括湿敏材料、气敏材料、热敏材 料、压敏材料、光敏材料等。新敏感材料的应用可以使传感器的灵敏度、尺 寸、精度、稳定性等特性获得改善。 物联网总体性标准：物联网总体性标准：包括物联网导则、物联网总体架构、物联网业务需求 等。 感知层标准体系：感知层标准体系：主要涉及传感器等各类信息获取设备的电气和数据接口、感 知数据模型、描述语言和数据结构的通用技术标准、RFID 标签和读写器接口 和协议标准、特定行业和应用相关的感知层 技术标准等。 网络层标准体系网络层标准体系：主要涉及物联网网关、短距离无线通信、自组织网络、简化 IPv6 协议、低功耗路由、增强的机器对机器（Machine to Machine，M2M）无 线接入和核心网标准、M2M 模组与平台、网 络资源虚拟化标准、异构融合的网络标准等。 应用层标准体系：应用层标准体系：包括应用层架构、信息智能处理技术、以及行业、公众应用 类标准。应用层架构重点是面向对象的服务架构，包括SOA 体系架构、面向上 层业务应用的流程管理、业务流程之间的通信协议、元数据标准以及SOA 安全 架构标准。信息智能处理类技术标准包括云计算、数据存储、数据挖掘、海量 智能信息处理和呈现等。云计算技术标准重点包括开放云计算接口、云计算开 放式虚拟化架构（资源管理与控制）、云计算互操作、云计算安全架构等。 共性关键技术标准体系：共性关键技术标准体系：包括标识和解析、服务质量（Quality of Service， QoS）、安全、网络管理技术标准。标识和解析标准体系包括编码、解析、认 证、加密、隐私保护、管理，以及多标识互通标准。安全标准重点包括安全体 系架构、安全协议、支持多种网络融合的认证和加密技术、用户和应用隐私保 护、虚拟化和匿名化、面向服务的自适应安全技术标准等。 物联网发展现状和趋势物联网发展现状和趋势 1、物联网应用现状 1.11.1全球物联网应用处于起步阶段全球物联网应用处于起步阶段 物联网应用还处于起步阶段，目前全球物联网应用主要以RFID、传感器、 M2M 等应用项目体现，大部分是试验性或小规模部署的，处于探索和尝试阶 段，覆盖国家或区域性大规模应用较少。 物联网应用规模逐步扩大，以点带面的局面逐渐出现：物联网应用规模逐步扩大，以点带面的局面逐渐出现：物联网在各行业领 域的应用目前仍以点状出现，覆盖面较大、影响范围较广的物联网应用案例从 全球来看依然非常有限，不过随着世界主要国家和地区政府的大力推动，以点