物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其標(biāo)準(zhǔn)

  物聯(lián)網(wǎng)描繪了人類(lèi)未來(lái)全新的信息活動(dòng)場(chǎng)景:讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間和任何地點(diǎn)的無(wú)處不在的連接。人們可以通過(guò)對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控并觸發(fā)相應(yīng)事件,形成信息化解決方案。目前很多全球主要國(guó)家都制訂了開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)的長(zhǎng)期發(fā)展計(jì)劃。中國(guó)已經(jīng)把物聯(lián)網(wǎng)明確列入《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)技術(shù)發(fā)展規(guī)劃(2006—2020年)》和《2050年國(guó)家產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線(xiàn)圖》。物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)新的領(lǐng)域有些什么關(guān)鍵技術(shù)?物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化方面進(jìn)展如何?本文將對(duì)此進(jìn)行初步探討。

  1 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的顛覆性革命,而是通過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的綜合運(yùn)用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)全新的通信模式轉(zhuǎn)變,同時(shí),通過(guò)融合也必定會(huì)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)提出改進(jìn)和提升的要求,催生出一些新的技術(shù)。

  在通信業(yè)界,物聯(lián)網(wǎng)通常被公認(rèn)為有3個(gè)層次,從下到上依次是感知層、傳送層和應(yīng)用層,如圖1所示。如果拿人來(lái)比喻的話(huà),感知層就像皮膚和五官,用來(lái)識(shí)別物體,采集信息;傳送層則是神經(jīng)系統(tǒng),將信息傳遞到大腦進(jìn)行處理;應(yīng)用層類(lèi)似人們從事的各種復(fù)雜的事情,完成各種不同的應(yīng)用。

  

  物聯(lián)網(wǎng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)非常多,從傳感器技術(shù)到通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù),從嵌入式微處理節(jié)點(diǎn)到計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),包含了自動(dòng)控制、通信、計(jì)算機(jī)等不同領(lǐng)域,是跨學(xué)科的綜合應(yīng)用。

 。1)感知層

  物聯(lián)網(wǎng)的感知層主要完成信息的采集、轉(zhuǎn)換和收集。感知層包含兩個(gè)部分:傳感器(或控制器)、短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)。

  傳感器(或控制器)用來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及實(shí)現(xiàn)控制,短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)將傳感器收集的數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)或?qū)?yīng)用平臺(tái)控制指令發(fā)送到控制器。

  感知層的關(guān)鍵技術(shù)主要為傳感器技術(shù)和短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù),例如射頻標(biāo)識(shí)(RFID)標(biāo)簽與用來(lái)識(shí)別RFID信息的掃描儀、視頻采集的攝像頭和各種傳感器中的傳感與控制技術(shù)、短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)(包括由短距離傳輸技術(shù)組成的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)技術(shù))。在實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)的過(guò)程中,又涉及到芯片研發(fā)、通信協(xié)議研究、RFID材料研究、智能節(jié)點(diǎn)供電等細(xì)分領(lǐng)域。

 。2)傳送層

  物聯(lián)網(wǎng)的傳送層主要完成信息傳遞和處理,傳送層包括兩個(gè)部分:接入單元、接入網(wǎng)絡(luò)。

  接入單元是連接感知層的網(wǎng)橋,它匯聚從感知層獲得的數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)發(fā)送到接入網(wǎng)絡(luò)。接入網(wǎng)絡(luò)即現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò),包括移動(dòng)通信網(wǎng)、有線(xiàn)電話(huà)網(wǎng)、有線(xiàn)寬帶網(wǎng)等。通過(guò)接入網(wǎng)絡(luò),人們將數(shù)據(jù)最終傳入互聯(lián)網(wǎng)。

  傳送層是基于現(xiàn)有通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)建立起來(lái)的層。傳送層的關(guān)鍵技術(shù)既包含了現(xiàn)有的通信技術(shù),如移動(dòng)通信技術(shù)、有線(xiàn)寬帶技術(shù)、公共交換電話(huà)網(wǎng)(PSTN)技術(shù)、Wi-Fi通信技術(shù)等,也包含了終端技術(shù),如實(shí)現(xiàn)傳感網(wǎng)與通信網(wǎng)結(jié)合的網(wǎng)橋設(shè)備、為各種行業(yè)終端提供通信能力的通信模塊等。

 。3)應(yīng)用層

  物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層主要完成數(shù)據(jù)的管理和數(shù)據(jù)的處理,并將這些數(shù)據(jù)與各行業(yè)應(yīng)用的結(jié)合。應(yīng)用層包括兩部分:物聯(lián)網(wǎng)中間件、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

  物聯(lián)網(wǎng)中間件是一種獨(dú)立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序。中間件將許多可以公用的能力進(jìn)行統(tǒng)一封裝,提供給豐富多樣的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。統(tǒng)一封裝的能力包括通信的管理能力、設(shè)備的控制能力、定位能力等。

  物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是用戶(hù)直接使用的各種應(yīng)用,種類(lèi)非常多。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用包括家庭物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,如家電智能控制、家庭安防等,也包括很多企業(yè)和行業(yè)應(yīng)用,如石油監(jiān)控應(yīng)用、電力抄表、車(chē)載應(yīng)用、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。

  應(yīng)用層主要基于軟件技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)主要是基于軟件的各種數(shù)據(jù)處理技術(shù),此外云計(jì)算技術(shù)作為海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析平臺(tái),也將是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的重要組成部分。應(yīng)用是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的目的。各種行業(yè)和家庭應(yīng)用的開(kāi)發(fā)是物聯(lián)網(wǎng)普及的源動(dòng)力,將給整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)巨大利潤(rùn)。

  2 物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

  在標(biāo)準(zhǔn)方面,與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織較多。圖2所示為全球主要物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)組織的徽標(biāo)。

  

  物聯(lián)網(wǎng)覆蓋的技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛,涉及總體架構(gòu)、感知技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)等各個(gè)方面。物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)組織有的從機(jī)器對(duì)機(jī)器通信(M2M)的角度進(jìn)行研究,有的從泛在網(wǎng)角度進(jìn)行研究,有的從互聯(lián)網(wǎng)的角度進(jìn)行研究,有的專(zhuān)注傳感網(wǎng)的技術(shù)研究,有的關(guān)注移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究,有的關(guān)注總體架構(gòu)研究。目前介入物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域主要的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織有IEEE、ISO、ETSI、ITU-T、3GPP、3GPP2等。

  針對(duì)泛在網(wǎng)總體框架方面進(jìn)行系統(tǒng)研究的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織比較有代表性的是國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU-T)及歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(ETSI)M2M技術(shù)委員會(huì)。ITU-T從泛在網(wǎng)角度研究總體架構(gòu),ETSI從M2M的角度研究總體架構(gòu)。

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