物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)及關(guān)鍵技術(shù)

摘要:文章介紹了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r、物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的背景和可能遇到的阻礙因素，根據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用類型和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展的不同階段，將業(yè)務(wù)分為身份相關(guān)業(yè)務(wù)、信息匯聚型業(yè)務(wù)、協(xié)同感知型業(yè)務(wù)、泛在服務(wù)，針對身份相關(guān)業(yè)務(wù)和信息匯聚型業(yè)務(wù)分別介紹了其業(yè)務(wù)類型和系統(tǒng)架構(gòu)，針對協(xié)同感知型業(yè)務(wù)和泛在服務(wù)探討了發(fā)展方向。文章認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)是社會發(fā)展的自然選擇，必將逐步融入到整個社會和生活，隨著物聯(lián)網(wǎng)的逐步發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用將從相對簡單的基于身份的應(yīng)用和信息匯聚型服務(wù)向協(xié)同感知發(fā)展，最后發(fā)展到泛在服務(wù)階段，可能實現(xiàn)和互聯(lián)網(wǎng)和電信網(wǎng)的全面融合。

關(guān)鍵字:物聯(lián)網(wǎng)；傳感器網(wǎng)絡(luò)；信息匯聚；協(xié)同感知；泛在服務(wù)

英文摘要:This article describes the development status of the Internet of Things, analyses the background of its development, and the factors that may cause resistance. Based on application type and the different development stages of the Internet of Things, this article categorizes the services of the Internet of Things into four types: identity related services, information aggregation services, collaborative-aware services and ubiquitous services. The first two parts of the business type and architecture are introduced, and we believe that collaborative sensing services and ubiquitous services will be future development trends of Internet of Things. We also believe that services provided by the Internet of Things will gradually be integrated into the whole of society and life. With the gradual development of the Internet of Things, physical networking applications will move from relatively simple identity-based convergence applications and information-based services perception, to those that are collaboratively-aware, and eventually ubiquitous in the service stage. It will then be possible for the Internet of Things to be fully integrated with Internet and telecommunications networks.

英文關(guān)鍵字:Internet of things; sensor network; information aggregation; collaborative-aware; ubiquitous service

基金項目：國家重大專項(2009ZX03004-002)

1 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)的概念由MIT(美國麻省理工學(xué)院)的Kevin Ashton 1999年提出，它的定義很簡單：把所有物品通過射頻識別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。而在這之前，1995年出版的《未來之路》[1]中，就金融、物流、零售、能源、軍事等方面首次描述物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景。

而最近，隨著美國、歐洲、日本、韓國等國在“物聯(lián)網(wǎng)”相關(guān)項目上的進(jìn)一步投入，物聯(lián)網(wǎng)在全球迅速發(fā)展。美國的智慧地球計劃準(zhǔn)備在智能電網(wǎng)和信息化醫(yī)療項目上投入300億美元；歐洲提出i2010的政策，旨在通過更廣泛的使用來提高經(jīng)濟(jì)效率并促進(jìn)信息與通信技術(shù)(ICT)的發(fā)展。通過實施i2010，歐盟希望提高經(jīng)濟(jì)競爭力，并使歐盟各國的生活質(zhì)量得到提高，減少社會問題，幫助民眾建立起對未來泛在社會的“智能環(huán)境”的信任感；日本在EJapan和U-Japan計劃基礎(chǔ)上又提出i-Japan計劃；韓國也提出了新的物聯(lián)網(wǎng)計劃。在中國，2009年8月，溫家寶總理提出“感知中國”概念，在中國政府推動下，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)在中國也得到極大發(fā)展。

1.1 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的推動力

首先，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是使用信息技術(shù)更好的為服務(wù)社會的一種必然。現(xiàn)代社會發(fā)展在能源、交通、物流、金融等方面都遇到了發(fā)展的“瓶頸”，又在健康、醫(yī)療、服務(wù)等方面面對著人們的直接需求。選擇信息技術(shù)，通過更智能的終端、覆蓋更全面的網(wǎng)絡(luò)、提供更良好的服務(wù)來解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會發(fā)展問題，提高人民生活水平，是人們對信息技術(shù)普遍信任的自然選擇。

其次，物聯(lián)網(wǎng)也是政府尋找新的經(jīng)濟(jì)增長點的努力方向，克林頓時代提出的“信息高速公路計劃”，克林頓的10年是美國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的10年，奧巴馬的“智慧地球”很難說和“信息高速公路計劃”沒有瓜葛。在中國，物聯(lián)網(wǎng)是信息化促進(jìn)工業(yè)化的具體實施方式；再看看歐洲、日本、韓國，其物聯(lián)網(wǎng)計劃都有政府的影子。

第三，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也是電信行業(yè)發(fā)展逐漸飽和后，尋求新突破點的方向。在國際上，很多歐洲國家的移動用戶覆蓋率已經(jīng)達(dá)到100%了，要進(jìn)一步發(fā)展，必須有進(jìn)一步發(fā)展的土壤，當(dāng)人與人之間的通信基本達(dá)到飽和，人與物的通信、物與物的通信就必然被提出，物聯(lián)網(wǎng)是電信行業(yè)發(fā)展的新舞臺。

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展具有強(qiáng)大的推動力的同時，也面臨著一些影響因素。

1.2 影響物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的因素

首先，影響物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要因素應(yīng)該是行業(yè)的壁壘，現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)的主要推動者是電信服務(wù)運(yùn)營商，電信服務(wù)運(yùn)營商紛紛制訂雄心勃勃的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展計劃，中國移動認(rèn)為：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將在：電力、交通、企業(yè)安防、智能家居等方面吸引1億用戶。俗話說：隔行如隔山。不同行業(yè)之間存在的技術(shù)壁壘，不同行業(yè)在各自發(fā)展的歷史中形成了各自產(chǎn)業(yè)鏈上的各個環(huán)，打破這種鏈條環(huán)非常困難。

其次，在技術(shù)層面上也存在著一定的困難，現(xiàn)在各個應(yīng)用差別巨大，很難形成統(tǒng)一的業(yè)務(wù)提供平臺；同時，不同的行業(yè)和不同的應(yīng)用對終端、服務(wù)的要求差別很大，例如：工業(yè)控制上對終端有更多要求；另外，現(xiàn)在涉及的標(biāo)準(zhǔn)眾多，規(guī)范不一致，例如：在接入部分就涉及有線、無線的差別，無線又有電路交換(CS)和分組交換(PS)的差別，又存在不同的標(biāo)準(zhǔn)體系的差別。在物聯(lián)網(wǎng)終端和傳感器，或者傳感器網(wǎng)絡(luò)對接中，情況將更為復(fù)雜。

第三，規(guī)模是否能夠支撐整個產(chǎn)業(yè)鏈，現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的使用行業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)的熱情還沒有起來，整個產(chǎn)業(yè)規(guī)模是否能夠支撐整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，也是一個疑問。

2 物聯(lián)網(wǎng)的主要業(yè)務(wù)

目前可以納入物聯(lián)網(wǎng)范圍的應(yīng)用很多，分類方式也很多，大致按照技術(shù)特征可以大致把物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)分為4類，分別是：身份相關(guān)業(yè)務(wù)[2]、信息匯聚型業(yè)務(wù)、協(xié)同感知類業(yè)務(wù)、泛在服務(wù)[3]。

現(xiàn)在業(yè)界有一種認(rèn)識，認(rèn)為從信息匯聚，到協(xié)同感知，再到泛在聚合是物聯(lián)網(wǎng)的必然發(fā)展趨勢，但是并不是所有物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)都會發(fā)展到泛在聚合的階段。很多應(yīng)用和服務(wù)只要求信息匯聚，但是這些信息是封閉的、機(jī)密的、只對小部分群體有效，這種服務(wù)和應(yīng)用在現(xiàn)實中很難實現(xiàn)泛在匯聚。

2.1 身份相關(guān)業(yè)務(wù)

身份相關(guān)業(yè)務(wù)類應(yīng)用主要是利用射頻標(biāo)志(RFID)、二維碼、條碼等可以標(biāo)志身份的技術(shù)，并基于身份所提供的各類服務(wù)，如圖1所示。

按照終端是去識別其他身份信息，還是被識別可以分為主動模式和被動模式，按照服務(wù)是提供給個人還是提供給企業(yè)，又可以分為個人應(yīng)用和企業(yè)業(yè)務(wù)兩大類。

對于不同的應(yīng)用實現(xiàn)的方式可能各有不同，圖2所示是基于標(biāo)簽的信息獲取類服務(wù)的一個基本原理圖。

一般方法是：在物上貼上RFID標(biāo)簽，讀寫設(shè)備通過讀取RFID標(biāo)簽中的信息，尤其是ID信息，通過這個ID信息向物聯(lián)網(wǎng)名稱解析服務(wù)器請求以獲取該ID所對應(yīng)的進(jìn)一步詳細(xì)信息的統(tǒng)一資源標(biāo)志符(URI)，讀寫設(shè)備通過這個統(tǒng)一資源標(biāo)志符進(jìn)行進(jìn)一步的信息獲取。

2.2 信息匯聚型業(yè)務(wù)

信息匯聚型業(yè)務(wù)主要是有物聯(lián)網(wǎng)終端采集、處理、經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)上報數(shù)據(jù)，由物聯(lián)網(wǎng)平臺處理，提交給具體的應(yīng)用和服務(wù)，由物聯(lián)網(wǎng)平臺統(tǒng)一對物聯(lián)網(wǎng)終端、數(shù)據(jù)、應(yīng)用和服務(wù)，以及第三方進(jìn)行統(tǒng)一管理。具體的應(yīng)用類型，如自動抄表、電梯管理、物流、交通管理等。

信息匯聚型業(yè)務(wù)的具體架構(gòu)如圖3所示[4]。