《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》課件第1章

第1章初識物聯(lián)網(wǎng)

1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念1.2物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及展望1.3物聯(lián)網(wǎng)特征1.4物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)1.5物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化本章小結(jié)

1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念

1.1.1物聯(lián)網(wǎng)

1.物聯(lián)網(wǎng)的定義

不同研究機(jī)構(gòu)對物聯(lián)網(wǎng)的定義側(cè)重點(diǎn)不同，目前業(yè)界還沒有一個對物聯(lián)網(wǎng)的權(quán)威定義，只存在以下幾個具有代表性的且被普遍認(rèn)可的定義：

定義1：物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)(GPS)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

定義2：物聯(lián)網(wǎng)是指由具有自我標(biāo)識、感知和智能的物理設(shè)備基于通信技術(shù)相互連接形成的網(wǎng)絡(luò)，這些物理設(shè)備可以在無需人工干預(yù)的條件下實(shí)現(xiàn)協(xié)同和互動，為人們提供智慧和集約的服務(wù)，具有全面感知、可靠傳遞、智能處理的特點(diǎn)。

定義3：物聯(lián)網(wǎng)是指將無處不在(Ubiquitous)的末端設(shè)備(Devices)和設(shè)施(Facilities)，包括具備“內(nèi)在智能”的傳感器、移動終端、工業(yè)系統(tǒng)、樓控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等和“外在使能”(Enabled)的設(shè)備，如貼上RFID的各種資產(chǎn)(Assets)、攜帶無線終端的個人與車輛等“智能化物件或移動物”或“智能塵?！?Mote)，通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)互通(M2M)、應(yīng)用大集成(GrandIntegration)以及基于云計算的SaaS營運(yùn)等模式，在內(nèi)網(wǎng)(Intranet)、專網(wǎng)(Extranet)和/或互聯(lián)網(wǎng)(Internet)環(huán)境下，采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C(jī)制，提供安全可控乃至個性化的實(shí)時在線監(jiān)測、定位追溯、調(diào)度指揮、報警聯(lián)動、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程維保、安全防范、在線升級、統(tǒng)計報表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面(集中展示的CockpitDashboard)等管理和服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)?！钡摹肮堋⒖?、營”一體化。

定義4：2009年9月，在北京舉辦的“物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)環(huán)境中歐研討會”上，歐盟委員會信息和社會媒體司RFID部門的負(fù)責(zé)人LorentFerderix博士給出了歐盟對物聯(lián)網(wǎng)的定義：物聯(lián)網(wǎng)是一個動態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它基于標(biāo)準(zhǔn)和互操作通信協(xié)議，具有自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有物理屬性、身份標(biāo)識、虛擬的特性和智能的接口，并與信息網(wǎng)絡(luò)無縫整合。物聯(lián)網(wǎng)將與媒體互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)一道，構(gòu)成未來的互聯(lián)網(wǎng)。目前，國際上對物聯(lián)網(wǎng)的定義還有很多。物聯(lián)網(wǎng)還沒有統(tǒng)一的定義，這一方面說明物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展還處于探索階段，不同背景的研究人員、設(shè)備廠商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商是從不同的角度去構(gòu)想物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r，對物聯(lián)網(wǎng)的未來缺乏統(tǒng)一而全面的規(guī)劃；另一方面說明了物聯(lián)網(wǎng)不是一個簡單的熱點(diǎn)技術(shù)，而是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展到一定階段后出現(xiàn)的一種聚合性應(yīng)用與技術(shù)提升，也是一個融合了感知技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能計算技術(shù)的復(fù)雜信息系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)對各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動化技術(shù)進(jìn)行聚合與集成應(yīng)用，使人與物智慧對話，創(chuàng)造出一個智慧的世界，人們對它的認(rèn)識還需要一個過程。物聯(lián)網(wǎng)的概念可從廣義和狹義兩方面來理解：狹義來講，物聯(lián)網(wǎng)是物品之間通過傳感器連接起來的局域網(wǎng)，不論其接入互聯(lián)網(wǎng)與否，都屬于物聯(lián)網(wǎng)的范疇；廣義來講，物聯(lián)網(wǎng)是一個未來發(fā)展的愿景，等同于“未來的互聯(lián)網(wǎng)”或者“泛在網(wǎng)絡(luò)”，能夠?qū)崿F(xiàn)人在任何時間、地點(diǎn)，使用任何網(wǎng)絡(luò)與任何人與物的信息交換以及物與物之間的信息交換。

物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)概括起來主要體現(xiàn)在三個方面：一是互聯(lián)網(wǎng)特征，即對需要聯(lián)網(wǎng)的物一定要能夠在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通；二是識別與通信特征，即納入物聯(lián)網(wǎng)的“物”一定要具備自動識別和物與物通信(即M2M，又稱為機(jī)器通信)的功能；三是智能化特征，即網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)具有自動化、自我反饋與智能控制的特點(diǎn)。

2.物聯(lián)網(wǎng)之“物”的涵義

物聯(lián)網(wǎng)中的“物”不是普通的物，這里的“物”要滿足一定條件才能夠被納入“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍：①有相應(yīng)信息的接收器；②有數(shù)據(jù)傳輸通路；③有一定的存儲功能；④有CPU;⑤有操作系統(tǒng)；⑥有專門的應(yīng)用程序；⑦有數(shù)據(jù)發(fā)送器；⑧遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；⑨在世界網(wǎng)絡(luò)中有可被識別的唯一編號。只有這樣，才能構(gòu)建出物物相聯(lián)的“物聯(lián)網(wǎng)”。1.1.2無線傳感網(wǎng)

國外一些研究組織和機(jī)構(gòu)不主張物聯(lián)網(wǎng)的提法，他們更多提出的是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(簡稱無線傳感網(wǎng))。對于無線傳感網(wǎng)的定義，目前也沒有權(quán)威的版本。下面的四個版本從不同的角度對無線傳感網(wǎng)做出了闡述：

定義1：無線傳感網(wǎng)是指由若干具有無線通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)自組織構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。

定義2：無線傳感網(wǎng)即泛在傳感網(wǎng)(UbiquitousSensorNetwork)，它是由智能傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)，可以以“任何地點(diǎn)、任何時間、任何人、任何物”的形式被部署。

定義3：無線傳感網(wǎng)以對物理世界的數(shù)據(jù)采集和信息處理為主要任務(wù)，以網(wǎng)絡(luò)為信息傳遞載體，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人之間的信息交互，提供信息服務(wù)的智能網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)。

定義4：無線傳感網(wǎng)是指由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者是構(gòu)成無線傳感網(wǎng)的三個要素。由傳感器、通信網(wǎng)絡(luò)和信息處理系統(tǒng)為主構(gòu)成的無線傳感網(wǎng)，具有實(shí)時數(shù)據(jù)采集、監(jiān)督控制和信息共享與存儲管理等功能，它使目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的功能得到了極大拓展，也使通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時監(jiān)控各種環(huán)境、設(shè)施及內(nèi)部運(yùn)行機(jī)理等成為可能。

Internet構(gòu)成了邏輯上的信息世界，改變了人與人之間的溝通方式。無線傳感網(wǎng)就是將邏輯上的信息世界與客觀上的物理世界融合在一起，改變?nèi)祟惻c自然界的交互方式?！睹绹虡I(yè)周刊》和《MIT技術(shù)評論》在預(yù)測未來技術(shù)發(fā)展的報告中，都分別將無線傳感網(wǎng)列為21世紀(jì)最有影響的21項(xiàng)技術(shù)和改變世界的十大技術(shù)之一。1.1.3泛在網(wǎng)

泛在網(wǎng)(UbiquitousNetwork)是指無所不在的網(wǎng)絡(luò)。最早提出“u”化戰(zhàn)略的日本和韓國對泛在網(wǎng)給出的定義是：無所不在的網(wǎng)絡(luò)社會將是由智能網(wǎng)絡(luò)、先進(jìn)的計算技術(shù)以及其他領(lǐng)先的數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施而構(gòu)成的技術(shù)社會形態(tài)。

泛在網(wǎng)是指面向泛在應(yīng)用的各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的集合，也被稱為“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”，如圖1-1所示，它更強(qiáng)調(diào)跨網(wǎng)之間的互聯(lián)互通及信息的聚合與應(yīng)用。圖1-1泛在網(wǎng)的示意圖1.1.4物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)、泛在網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)之間的關(guān)系

1.物聯(lián)網(wǎng)與無線傳感網(wǎng)的關(guān)系

從字面上看，無線傳感網(wǎng)強(qiáng)調(diào)通過傳感器作為信息獲取手段，不包含通過RFID、二維碼、攝像頭等方式獲取信息的感知能力。從ITU(國際電信聯(lián)盟)、ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)等國際標(biāo)準(zhǔn)組織對無線傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的定義和標(biāo)準(zhǔn)化范圍來看，無線傳感網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)其實(shí)是一個概念的兩種不同表述，其實(shí)質(zhì)都是依托于各種信息設(shè)備實(shí)現(xiàn)物理世界和信息世界的無縫融合。

2.物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

互聯(lián)網(wǎng)是人與人之間的聯(lián)系，而物聯(lián)網(wǎng)是人與物、物與物之間的聯(lián)系。與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)更注重信息的傳遞，互聯(lián)網(wǎng)的終端必須是計算機(jī)(個人電腦、PDA、智能手機(jī))等，并沒有感知信息的概念。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴(kuò)展，使信息的交互不再局限于人與人或者人與機(jī)的范疇，而是開創(chuàng)了物與物、人與物這些新興領(lǐng)域的溝通。

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系分類，可將物聯(lián)網(wǎng)歸納為以下四種類型：

(1)物聯(lián)網(wǎng)是無線傳感網(wǎng)而不接入互聯(lián)網(wǎng)。

(2)物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的一部分。

(3)物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的補(bǔ)充網(wǎng)絡(luò)。

(4)物聯(lián)網(wǎng)是未來的互聯(lián)網(wǎng)。

3.物聯(lián)網(wǎng)與泛在網(wǎng)的關(guān)系

物聯(lián)網(wǎng)、泛在網(wǎng)在概念上的出發(fā)點(diǎn)和側(cè)重點(diǎn)不完全一致，但其目標(biāo)都是突破人與人通信的模式，建立物與物、物與人之間的通信。而對物理世界的各種感知技術(shù)，即傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、二維碼、攝像頭等，是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)、泛在網(wǎng)的必要條件。物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)、泛在網(wǎng)等各網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系如圖1-2所示。

總之，不論是哪一種類型的概念，物聯(lián)網(wǎng)都需要對物體具有全面感知能力，對信息具有可靠傳送和智能處理能力，從而形成一個連接物體與物體的信息網(wǎng)絡(luò)。圖1-2物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)、泛在網(wǎng)等各網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系 1.2物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及展望

1.2.1物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史

物聯(lián)網(wǎng)的基本思想出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代。物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐最早可以追溯到1990年施樂公司的網(wǎng)絡(luò)可樂販?zhǔn)蹤C(jī)—NetworkedCokeMachine。

1995年，比爾·蓋茨在《未來之路》一書中，暢想了微軟以及整個科技產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展趨勢，這不僅僅是預(yù)測，更是人類的夢想。他在書中寫道：“這些預(yù)測雖然現(xiàn)在看來不太可能實(shí)現(xiàn)，甚至有些荒謬，但是我保證這是一本嚴(yán)肅的書，而絕不是戲言。十年后我的觀點(diǎn)將會得到證實(shí)?！痹谠摃?，比爾·蓋茨提到了“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想，即互聯(lián)網(wǎng)僅僅實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)，而未實(shí)現(xiàn)與萬事萬物的聯(lián)網(wǎng)，但迫于當(dāng)時網(wǎng)絡(luò)終端技術(shù)的局限使得這一構(gòu)想無法真正實(shí)現(xiàn)。

1999年，在美國召開的移動計算和網(wǎng)絡(luò)國際會議首先提出了物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)這個概念，它是MITAuto-ID中心的Ashton教授在研究RFID技術(shù)時最早提出來的，并給出了結(jié)合物品編碼、RFID技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的解決方案。當(dāng)時基于互聯(lián)網(wǎng)、RFID技術(shù)、EPC標(biāo)準(zhǔn)，在計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用射頻識別技術(shù)、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，構(gòu)造了一個實(shí)現(xiàn)全球物品信息實(shí)時共享的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)(簡稱物聯(lián)網(wǎng))，即“InternetofThings”，這也是2003年掀起第一輪物聯(lián)網(wǎng)熱潮的基礎(chǔ)。

2003年，美國《技術(shù)評論》提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會排在未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。

2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會(WSIS)上，國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，引用了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。物聯(lián)網(wǎng)的定義和范圍已經(jīng)發(fā)生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)。

2008年以后，為了促進(jìn)科技發(fā)展，尋找經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)，各國政府開始重視下一代的技術(shù)規(guī)劃，將目光放在了物聯(lián)網(wǎng)上。在中國，2008年11月在北京大學(xué)舉行的第二屆“知識社會條件下的創(chuàng)新2.0”中國移動政務(wù)研討會提出移動技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展代表著新一代信息技術(shù)的形成，并帶動了經(jīng)濟(jì)社會形態(tài)、創(chuàng)新形態(tài)的變革，推動了面向知識社會的以用戶體驗(yàn)為核心的下一代創(chuàng)新形態(tài)(創(chuàng)新2.0形態(tài))的形成，創(chuàng)新與發(fā)展更加關(guān)注用戶、注重以人為本。而創(chuàng)新2.0形態(tài)的形成又進(jìn)一步推動新一代信息技術(shù)的健康發(fā)展。

2009年1月28日，奧巴馬就任美國總統(tǒng)后，與美國工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次“圓桌會議”，IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”(如圖1-3所示)這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)年，美國將新能源和物聯(lián)網(wǎng)列為振興經(jīng)濟(jì)的兩大重點(diǎn)，“智慧地球”戰(zhàn)略上升為美國的國家戰(zhàn)略。圖1-3智慧地球

2009年2月24日在2009IBM論壇上，IBM大中華區(qū)首席執(zhí)行官錢大群公布了名為“智慧地球”的最新戰(zhàn)略。此概念一經(jīng)提出，即得到美國各界的高度關(guān)注，并在世界范圍內(nèi)引起轟動。IBM認(rèn)為，IT產(chǎn)業(yè)下一階段的關(guān)鍵是把新一代IT技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且將其普遍連接，形成物聯(lián)網(wǎng)。在策略發(fā)布會上，IBM還提出，如果在基礎(chǔ)建設(shè)的執(zhí)行中，植入“智慧”的理念，不僅僅能夠在短期內(nèi)有力地刺激經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)就業(yè)，而且能夠在短時間內(nèi)打造出一個成熟的智慧基礎(chǔ)設(shè)施平臺。IBM希望“智慧地球”策略能掀起“互聯(lián)網(wǎng)”浪潮之后的又一次科技產(chǎn)業(yè)革命。IBM前首席執(zhí)行官郭士納曾提出一個重要的觀點(diǎn)，認(rèn)為計算模式每隔15年發(fā)生一次變革。這一判斷像摩爾定律一樣準(zhǔn)確，人們把它稱為“15年周期定律”。1965年前后發(fā)生的變革以大型機(jī)為標(biāo)志，1980年前后以個人計算機(jī)的普及為標(biāo)志，而1995年前后則發(fā)生了互聯(lián)網(wǎng)革命。每一次這樣的技術(shù)變革都引起企業(yè)間、產(chǎn)業(yè)間甚至國家間競爭格局的重大動蕩和變化。而互聯(lián)網(wǎng)革命一定程度上是由美國“信息高速公路”戰(zhàn)略所催熟的。20世紀(jì)90年代，美國政府計劃用20年時間，耗資2000億～4000億美元，建設(shè)美國國家信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益?！爸腔鄣厍颉睉?zhàn)略被不少美國人認(rèn)為與“信息高速公路”有許多相似之處，同樣被他們認(rèn)為是振興經(jīng)濟(jì)、確立競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略能否掀起如互聯(lián)網(wǎng)革命一樣的科技和經(jīng)濟(jì)浪潮，不僅為美國關(guān)注，更為世界所關(guān)注。

2009年8月7日，溫家寶總理到中科院無錫微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心(簡稱無錫傳感網(wǎng)中心)考察時說：“當(dāng)計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)大規(guī)模發(fā)展時，我們因?yàn)闆]有掌握核心技術(shù)而走過一些彎路。在傳感網(wǎng)發(fā)展中，要早一點(diǎn)謀劃未來，早一點(diǎn)攻破核心技術(shù)?！碧岢鲆涌焱七M(jìn)傳感網(wǎng)發(fā)展，建立中國傳感信息中心。由此，“感知中國”便浮出水面。自溫總理提出“感知中國”以來，物聯(lián)網(wǎng)被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，寫入我國的《政府工作報告》，物聯(lián)網(wǎng)在中國受到了全社會極大的關(guān)注，其受關(guān)注程度是美國、歐盟以及其他各國不可比擬的。物聯(lián)網(wǎng)的概念已經(jīng)是一個“中國制造”的概念，它的覆蓋范圍與時俱進(jìn)，已經(jīng)超越了1999年Ashton教授和2005年ITU報告所指的范圍，物聯(lián)網(wǎng)已被貼上了“中國式”標(biāo)簽。

2010年，發(fā)改委、工信部等部委會同有關(guān)部門，在新一代信息技術(shù)方面開展研究，以形成支持新一代信息技術(shù)的一些新的政策措施，從而推動我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2012年2月14日，工信部正式發(fā)布《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》(簡稱《規(guī)劃》)?！笆濉睂⒅攸c(diǎn)培育10個產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)和100個骨干企業(yè)，形成以產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)為載體，以骨干企業(yè)為引領(lǐng)，專業(yè)特色鮮明、品牌形象突出、服務(wù)平臺完備的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)集群?！兑?guī)劃》指出將在九大重點(diǎn)領(lǐng)域開展應(yīng)用示范工程，力爭實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，九大重點(diǎn)領(lǐng)域分別是智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智慧物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能安防、智慧醫(yī)療、智能家居。物聯(lián)網(wǎng)將是下一個推動世界高速發(fā)展的“重要生產(chǎn)力”。1.2.2物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

1.美國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

美國的很多大學(xué)在無線傳感網(wǎng)方面已開展了大量工作，如加州大學(xué)洛杉磯分校的嵌入式網(wǎng)絡(luò)感知中心實(shí)驗(yàn)室、無線集成網(wǎng)絡(luò)傳感器實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)絡(luò)嵌入系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室等。國外的各大知名企業(yè)也都先后開展了無線傳感網(wǎng)的研究。IBM提出的“智慧地球”概念已上升至美國的國家戰(zhàn)略。

2.歐盟物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

2009年，歐盟委員會向歐盟議會、歐盟理事會、歐洲經(jīng)濟(jì)和社會委員會及地區(qū)委員會遞交了《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動計劃》，以確保歐洲在建構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的過程中起主導(dǎo)作用。

3.日本物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

自20世紀(jì)90年代中期以來，日本政府相繼制定了“e-Japan”、“u-Japan”、“i-Japan”等多項(xiàng)國家信息技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略，從大規(guī)模開展信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)入手，穩(wěn)步推進(jìn)，不斷拓展和深化信息技術(shù)的應(yīng)用，以此帶動本國社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展。其中，日本的“u-Japan”、“i-Japan”戰(zhàn)略與當(dāng)前提出的物聯(lián)網(wǎng)概念有許多共同之處。

4.韓國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

韓國是目前全球?qū)拵占奥首罡叩膰遥囊苿油ㄐ?、信息家電、?shù)字內(nèi)容等居世界前列。面對全球信息產(chǎn)業(yè)新一輪“u”化戰(zhàn)略的政策動向，韓國制定了“u-Korea”戰(zhàn)略。在具體實(shí)施過程中，韓國信通部推出IT839戰(zhàn)略以具體呼應(yīng)“u-Korea”。

5.中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

在物聯(lián)網(wǎng)這個全新產(chǎn)業(yè)中，我國的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化水平已經(jīng)處于世界前列，政府主導(dǎo)、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合共同推動發(fā)展的良好態(tài)勢正在中國形成。無錫傳感網(wǎng)中心是國內(nèi)目前研究物聯(lián)網(wǎng)的核心單位。物聯(lián)網(wǎng)在中國高校的研究，當(dāng)前的聚焦點(diǎn)在北京郵電大學(xué)和南京郵電大學(xué)。作為“感知中國”的中心，無錫市在2009年9月與北京郵電大學(xué)就無線傳感網(wǎng)技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展簽署合作協(xié)議，標(biāo)志中國“物聯(lián)網(wǎng)”進(jìn)入實(shí)際建設(shè)階段。中國政府將采取四大措施支持電信運(yùn)營企業(yè)開展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用。財政部首批5億元物聯(lián)網(wǎng)專項(xiàng)基金申報工作已啟動，共有600多家企業(yè)申報。1.2.3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及未來

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景非常廣闊，涉及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、老人護(hù)理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領(lǐng)域。圖1-4給出了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的十大重點(diǎn)領(lǐng)域。根據(jù)其實(shí)質(zhì)用途，物聯(lián)網(wǎng)可以歸結(jié)為以下三種基本應(yīng)用模式：

(1)對象的智能標(biāo)簽。通過二維碼、RFID等技術(shù)標(biāo)識特定的對象，用于區(qū)分對象個體，例如，在生活中使用的各種智能卡和條碼標(biāo)簽，其基本用途是用來獲得對象的識別信息。此外，通過智能標(biāo)簽還可以用于獲得對象物品所包含的擴(kuò)展信息，如智能卡上的金額余額、二維碼中所包含的網(wǎng)址和名稱等。

(2)環(huán)境監(jiān)控和對象跟蹤。利用多種類型的傳感器和分布廣泛的無線傳感網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對某個對象實(shí)時狀態(tài)的獲取和特定對象行為的監(jiān)控。例如，使用分布在市區(qū)的各個噪音探頭來監(jiān)測噪聲污染；通過二氧化碳傳感器監(jiān)控大氣中二氧化碳的濃度；通過GPS標(biāo)簽跟蹤車輛位置；通過交通路口的攝像頭捕捉實(shí)時交通流量等。

(3)對象的智能控制。物聯(lián)網(wǎng)基于云計算平臺和智能網(wǎng)絡(luò)，可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)用獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，改變對象的行為或進(jìn)行控制和反饋。例如，根據(jù)光線的強(qiáng)弱調(diào)整路燈的亮度、根據(jù)車輛的流量自動調(diào)整紅綠燈的時間間隔等。圖1-4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的十大重點(diǎn)領(lǐng)域到2015年，我國要在核心技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化、關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)研究與制定、產(chǎn)業(yè)鏈條建立與完善、重大應(yīng)用示范與推廣等方面取得顯著成效，初步形成創(chuàng)新驅(qū)動、應(yīng)用牽引、協(xié)同發(fā)展、安全可控的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展格局。攻克一批物聯(lián)網(wǎng)核心關(guān)鍵技術(shù)，在感知、傳輸、處理、應(yīng)用等技術(shù)領(lǐng)域取得500項(xiàng)以上重要研究成果。研究和制定200項(xiàng)以上國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。推動建設(shè)一批示范企業(yè)、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工程中心等創(chuàng)新載體，為形成持續(xù)創(chuàng)新能力奠定基礎(chǔ)。形成較為完善的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，培育和發(fā)展10個產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)、100家以上骨干企業(yè)及一批“專、精、特、新”的中小企業(yè)，建設(shè)一批覆蓋面廣、支撐力強(qiáng)的公共服務(wù)平臺，初步形成門類齊全、布局合理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系。

根據(jù)ITU的描述，在物聯(lián)網(wǎng)時代，人類在信息與通信世界里將獲得一個新的溝通維度，從任何時間、任何地點(diǎn)的人與人之間的溝通連接擴(kuò)展到人與物及物與物之間的溝通連接。

物聯(lián)網(wǎng)前景非常廣闊，它將極大地改變我們目前的生活方式。物聯(lián)網(wǎng)把自然界擬人化了，萬物成了人們的同類。在這個物物相聯(lián)的世界中，物品(商品)能夠彼此進(jìn)行“交流”，而無需人為干預(yù)?？梢哉f，物聯(lián)網(wǎng)描繪的是充滿智能的世界。

歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺(EPoSS)在《InternetofThingsin2020》報告中分析預(yù)測，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將經(jīng)歷四個階段：即2010年之前RFID技術(shù)被廣泛應(yīng)用于物流、零售和制藥領(lǐng)域；2010—2015年實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)；2015—2020年實(shí)現(xiàn)物體進(jìn)入半智能化；2020年之后實(shí)現(xiàn)物體進(jìn)入全智能化。

美國權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)Forrester預(yù)測，到2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)和人與人通信的業(yè)務(wù)相比，將達(dá)到30∶1，因此，“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為是下一個萬億元級的通信業(yè)務(wù)。

1.3物?聯(lián)?網(wǎng)?特?征

1.3.1全面感知

物聯(lián)網(wǎng)是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用。在物聯(lián)網(wǎng)中，利用RFID、二維碼、GPS、攝像頭、傳感器、傳感器網(wǎng)絡(luò)等感知、捕獲、測量的技術(shù)手段，隨時隨地對物體進(jìn)行信息采集和獲取。以傳感器為例，在物聯(lián)網(wǎng)中部署了海量的多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內(nèi)容和信息格式不同。傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實(shí)時性，按一定的頻率周期性地采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。在物聯(lián)網(wǎng)中，各種感知技術(shù)的綜合應(yīng)用使物聯(lián)網(wǎng)的接入對象更為廣泛，獲取信息更加豐富。1.3.2可靠傳送

物聯(lián)網(wǎng)是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要基礎(chǔ)和核心仍舊是傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)與通信網(wǎng)，通過各種有線和無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)融合，將物體的信息接入網(wǎng)絡(luò)并實(shí)時準(zhǔn)確地進(jìn)行傳遞，以隨時隨地進(jìn)行可靠的信息交互和共享。例如，在物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器定時采集各類環(huán)境信息，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，送達(dá)監(jiān)控中心或應(yīng)用平臺。物聯(lián)網(wǎng)中的信息數(shù)量極其龐大，已構(gòu)成海量信息，因此在傳輸過程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時性，必須適應(yīng)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。在物聯(lián)網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)的可獲得性必須更高，可靠性必須更強(qiáng)，互聯(lián)互通必須更為廣泛。1.3.3智能處理

物聯(lián)網(wǎng)不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實(shí)施智能控制。物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計算、模式識別、模糊識別等各種智能技術(shù)，對海量的跨地域、跨行業(yè)、跨部門的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析處理，提升對物理世界、經(jīng)濟(jì)社會各種活動和變化的洞察力，實(shí)現(xiàn)智能化的決策和控制，擴(kuò)充其應(yīng)用領(lǐng)域。例如，從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數(shù)據(jù)，以適應(yīng)不同用戶的不同需求，發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式。物聯(lián)網(wǎng)的信息處理能力越強(qiáng)大，人類與周圍世界的相處就越智能化。

1.4物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

從體系架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，如圖1-5所示。感知層相當(dāng)于人體的皮膚和五官；網(wǎng)絡(luò)層相當(dāng)于人體的神經(jīng)中樞和大腦；應(yīng)用層相當(dāng)于人的社會分工。本節(jié)將對物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)做詳細(xì)的分析，并對其中每一層的關(guān)鍵技術(shù)做出闡述。圖1-5物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)1.4.1感知層

感知層處于三層架構(gòu)的最底層，它是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)，具有物聯(lián)網(wǎng)全面感知的核心能力。作為物聯(lián)網(wǎng)的最基本一層，感知層具有十分重要的作用。物聯(lián)網(wǎng)在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，從原有網(wǎng)絡(luò)用戶終端向“下”延伸和擴(kuò)展，擴(kuò)大通信的對象范圍，即通信不僅僅局限于人與人之間的通信，還擴(kuò)展到人與現(xiàn)實(shí)世界的各種物體之間的通信。物聯(lián)網(wǎng)的感知層解決的就是人類世界和物理世界的數(shù)據(jù)獲取問題。感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官—識別物體和采集信息。安裝在設(shè)備上的RFID標(biāo)簽和用來識別RFID信息的掃描儀、感應(yīng)器都屬于物聯(lián)網(wǎng)的感知層，現(xiàn)在的高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)、超市倉儲管理系統(tǒng)、二維碼標(biāo)簽及其識讀器、攝像頭、GPS、傳感器終端、傳感器網(wǎng)絡(luò)等，都是基于感知層技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。感知層的作用相當(dāng)于人的眼、耳、鼻、喉和皮膚等，它是物聯(lián)網(wǎng)獲取識別物體信息、采集信息的來源，其主要功能是識別物體、采集信息和進(jìn)行信息的短距離傳輸。在感知層中，信息獲取與物品的標(biāo)識符相關(guān)，與數(shù)據(jù)采集技術(shù)相關(guān)，而涉及的數(shù)據(jù)采集技術(shù)主要有自動識別技術(shù)和傳感器技術(shù)。信息的短距離傳輸技術(shù)用于收集終端裝置采集的信信息(利用無線傳感器網(wǎng)技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、紅外技術(shù)等)，并負(fù)責(zé)將信息在終端裝置和網(wǎng)關(guān)之間雙向傳送。由網(wǎng)關(guān)將收集到的感應(yīng)信息通過網(wǎng)絡(luò)層提交到后臺處理，當(dāng)后臺對數(shù)據(jù)處理完畢，發(fā)送執(zhí)行命令到相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成對被控/被測對象的控制參數(shù)調(diào)整或發(fā)出某種提示信號就可以實(shí)現(xiàn)對其的一個遠(yuǎn)程監(jiān)控。1.4.2網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層主要承擔(dān)著數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，是物?lián)網(wǎng)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，在物聯(lián)網(wǎng)中，要求網(wǎng)絡(luò)層能夠把感知層感知到的數(shù)據(jù)無障礙、高可靠、安全地進(jìn)行傳送。網(wǎng)絡(luò)層包括無線局域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)、無線廣域網(wǎng)、無線個域網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)，如圖1-6所示。它解決的是感知層所獲得的數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)，尤其是遠(yuǎn)距離的傳輸問題。圖1-6物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的各種網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞—將感知層獲取的信息進(jìn)行傳遞。網(wǎng)絡(luò)層包括通信與互聯(lián)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡(luò)、各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)、信息中心等。

網(wǎng)絡(luò)層在物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)中連接感知層和應(yīng)用層，具有強(qiáng)大的紐帶作用，用于高效、穩(wěn)定、及時、安全地傳輸上下層的數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層包括接入網(wǎng)和核心網(wǎng)。接入網(wǎng)是指骨干網(wǎng)絡(luò)到用戶終端之間的所有設(shè)備，其長度一般為幾百米到幾公里，因而被形象地稱為“最后一公里”。傳統(tǒng)的接入網(wǎng)主要以銅纜的形式為用戶提供一般的語音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了一系列新的接入網(wǎng)技術(shù)，包括無線接入技術(shù)、光纖接入技術(shù)、同軸接入技術(shù)、電力網(wǎng)接入技術(shù)等。物聯(lián)網(wǎng)要滿足未來不同的信息化應(yīng)用，在接入層面需要考慮多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合與協(xié)同。核心網(wǎng)通常是指除接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)之外的網(wǎng)絡(luò)部分。核心網(wǎng)也是指基于IP的統(tǒng)一、高性能、可擴(kuò)展的分組網(wǎng)絡(luò)，它支持移動性以及異構(gòu)接入，目前應(yīng)用較廣的核心網(wǎng)有互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)?；ヂ?lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)核心網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分；移動通信網(wǎng)絡(luò)則以全面、實(shí)時、高速、高覆蓋率、多元化處理多媒體數(shù)據(jù)等特點(diǎn)，為“物品觸網(wǎng)”創(chuàng)造了有利條件。1.4.3應(yīng)用層

應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的“社會分工”—與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廣泛智能化。物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)特性主要體現(xiàn)在應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)的深度融合，是物聯(lián)網(wǎng)和用戶(包括人、組織和其他系統(tǒng))的接口，與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)行業(yè)智能化及物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。這類似于人類的社會分工，最終構(gòu)成人類社會。目前在綠色農(nóng)業(yè)、工業(yè)監(jiān)控、公共安全、城市管理、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能家居、智能交通和環(huán)境監(jiān)測等行業(yè)均有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嘗試。

感知層生成的大量信息經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)層傳輸匯聚到應(yīng)用層，應(yīng)用層對這些信息進(jìn)行分析和處理，做出正確的控制和決策，實(shí)現(xiàn)智能化的管理、應(yīng)用和服務(wù)。應(yīng)用層解決數(shù)據(jù)如何存儲(數(shù)據(jù)庫與海量存儲技術(shù))、檢索(搜索引擎)、使用(數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí))和不被濫用(數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù))等信息處理問題以及人機(jī)界面的問題。

應(yīng)用層包括數(shù)據(jù)庫、海量信息存儲、數(shù)據(jù)中心、搜索引擎、數(shù)據(jù)挖掘等多種關(guān)鍵技術(shù)。

(1)數(shù)據(jù)庫：物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)特點(diǎn)是海量性、多態(tài)性、關(guān)聯(lián)性及語義性。為了適應(yīng)這種需求，在物聯(lián)網(wǎng)中主要使用的是關(guān)系數(shù)據(jù)庫和新興數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)：關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為一項(xiàng)有著近半個世紀(jì)歷史的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，仍可在物聯(lián)網(wǎng)中使用，為物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行提供支撐；新興數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(NoSQL數(shù)據(jù)庫)針對非關(guān)系型、分布式的數(shù)據(jù)存儲，并不要求數(shù)據(jù)庫具有確定的模式，通過避免連接操作提升數(shù)據(jù)庫性能。

(2)海量信息存儲：海量信息早期采用大型服務(wù)器存儲，基本都是以服務(wù)器為中心的處理模式，使用直連存儲(DirectAttachedStorage，DAS)方式，存儲設(shè)備(包括磁盤陣列、磁帶庫、光盤庫等)作為服務(wù)器的外設(shè)使用。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，服務(wù)器之間交換數(shù)據(jù)或向磁盤庫等存儲設(shè)備備份時，都通過局域網(wǎng)進(jìn)行，主要是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)附加存儲(NetworkAttachedStorage，NAS)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)存儲，但這將占用大量的網(wǎng)絡(luò)開銷，嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的整體性能。為了能夠共享大容量、高速度存儲設(shè)備，并且不占用局域網(wǎng)資源的海量信息傳輸和備份，就需要專用存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(StorageAreaNetwork，SAN)來實(shí)現(xiàn)。

(3)數(shù)據(jù)中心：數(shù)據(jù)中心不僅包括計算機(jī)系統(tǒng)和配套設(shè)備(如通信/存儲設(shè)備)，還包括冗余的數(shù)據(jù)通信連接/環(huán)境控制設(shè)備/監(jiān)控設(shè)備及安全裝置，它是一大型的系統(tǒng)工程。通過高度的安全性和可靠性提供及時、持續(xù)的數(shù)據(jù)服務(wù)，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供良好的支持。典型的數(shù)據(jù)中心有Google/Hadoop數(shù)據(jù)中心等。

(4)搜索引擎：Web搜索引擎是一個能夠在合理響應(yīng)時間內(nèi)，根據(jù)用戶的查詢關(guān)鍵詞，返回一個包含相關(guān)信息的結(jié)果列表(HitsList)服務(wù)的綜合體。傳統(tǒng)的Web搜索引擎是基于查詢關(guān)鍵詞的，對于相同的關(guān)鍵詞，會得到相同的查詢結(jié)果。而物聯(lián)網(wǎng)時代的搜索引擎必須是從智能物體的角度思考搜索引擎與物體之間的關(guān)系，主動識別物體并提取有用信息。從用戶角度出發(fā)的多模態(tài)信息利用，使查詢結(jié)果更精確、智能及定制化。

(5)數(shù)據(jù)挖掘：物聯(lián)網(wǎng)需要對海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行更透徹的感知，要求對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度整合與分析，更深入的智能化需要具有普適性的數(shù)據(jù)搜索和服務(wù)，也需要從大量數(shù)據(jù)中獲取潛在的、有用的且可被人理解的模式，其基本類型有關(guān)聯(lián)分析、聚類分析、演化分析等。這些需求都使用了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。例如，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)可以實(shí)時監(jiān)測環(huán)境數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)量的重要因素，獲得產(chǎn)量最大化配置方式，而該技術(shù)用于市場營銷則可以通過數(shù)據(jù)庫行銷和貨籃分析等方式獲取顧客購物取向和興趣。1.4.4未來物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

通過專業(yè)人員對物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的長期討論，目前可以明確以下幾點(diǎn)：

(1)未來的物聯(lián)網(wǎng)需要一個開放的架構(gòu)來最大限度地滿足各種不同系統(tǒng)和分布式資源之間的互操作性需求。這些系統(tǒng)和資源既可能是來自于信息和服務(wù)的提供者，也可能來自于信息和服務(wù)的使用者或者客戶。

(2)未來的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)需要有良好的、明確定義的、呈現(xiàn)為粒度形式的層次劃分。物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)技術(shù)應(yīng)該促進(jìn)用戶豐富的選擇權(quán)，而不應(yīng)該將用戶鎖定到必須使用某一家或者某幾家大的、處于壟斷地位的解決方案服務(wù)提供商所發(fā)布的各種應(yīng)用。

(3)物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)技術(shù)需要設(shè)計為可以抵御物理網(wǎng)絡(luò)中各種中斷以及干擾的形式，盡可能將這些情況所帶來的影響降到最低。

(4)未來的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)需要考慮到這樣一個事實(shí)：即以后網(wǎng)絡(luò)中的很多節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將是移動的。

(5)從對于未來物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)技術(shù)來說，需要了解以下幾個方面：

①對于身處未來物聯(lián)網(wǎng)中的各種節(jié)點(diǎn)，它們中的大多數(shù)將需要有能力與其他節(jié)點(diǎn)一起動態(tài)、自主地組建各式各樣的本地或者遠(yuǎn)程對等網(wǎng)絡(luò)。②可以預(yù)料到，未來的物聯(lián)網(wǎng)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將是海量的。物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)技術(shù)一定要同時支持移動的智能與自主的信息過濾、自主模式識別、自主機(jī)器學(xué)習(xí)以及自主判斷決策能力，要讓這些能力能夠達(dá)到各種物聯(lián)網(wǎng)子網(wǎng)絡(luò)的邊緣地帶，而無需考慮數(shù)據(jù)是在附近產(chǎn)生的還是遠(yuǎn)程生成的。

③在未來物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的設(shè)計過程中，一方面要使得基于事件的處理、路由、存儲、檢索以及引用能力成為可能；另一方面還要允許這些能力可以在離線的、非連接情況(例如，網(wǎng)絡(luò)連接是在網(wǎng)絡(luò)時斷時續(xù)或者根本沒有網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方)下進(jìn)行操作。

1.5物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化

1.5.1物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和感知設(shè)備呈現(xiàn)跨行業(yè)的多樣性。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用涉及經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展的各個行業(yè)和領(lǐng)域，并與各自業(yè)務(wù)流程緊密結(jié)合，具有應(yīng)用跨度大、需求長尾化、產(chǎn)業(yè)分散度高、產(chǎn)業(yè)鏈長和技術(shù)集成性高的特點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用按照最終用戶來進(jìn)行分類，可以分為公共服務(wù)(服務(wù)于普通消費(fèi)者，如智能家居、手機(jī)支付等)和行業(yè)服務(wù)(服務(wù)于各行各業(yè)，如智能電網(wǎng)、智慧物流等)。由于應(yīng)用不同，其所需感知的內(nèi)容也不同，因此對設(shè)備的性能和接口要求也不一樣。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用提供者需要利用信息通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)為其提供服務(wù)，應(yīng)用的提供者包含各行各業(yè)，其應(yīng)用種類繁多，需求差異較大，而信息通信行業(yè)能夠?yàn)檫@些行業(yè)提供信息通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，具有網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、覆蓋范圍廣的優(yōu)勢。物聯(lián)網(wǎng)的上述特點(diǎn)決定了物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，即物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)不是某一個、幾個應(yīng)用行業(yè)或僅僅信息通信行業(yè)所能夠單獨(dú)完成的，而需要各行各業(yè)與信息通信行業(yè)共同制定，才能既符合行業(yè)需求，也能將最好、最適合的信息通信技術(shù)應(yīng)用于各個行業(yè)。因此物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)既包含行業(yè)應(yīng)用和特定行業(yè)需求的標(biāo)準(zhǔn)，如電力、交通、醫(yī)療等行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時也包含信息通信行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，如感知、通信和信息處理等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

物聯(lián)網(wǎng)是跨行業(yè)、跨領(lǐng)域、具有明顯交叉學(xué)科特征、面向應(yīng)用的信息基礎(chǔ)設(shè)施，因此構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系時，不僅要考慮已有行業(yè)制定的標(biāo)準(zhǔn)，而且要兼顧物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)體系的發(fā)展需要；不僅要避免不同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織的重復(fù)制定，還要做好各行業(yè)和部門間的協(xié)調(diào)合作，保證各自的標(biāo)準(zhǔn)相互銜接，滿足跨行業(yè)、跨地區(qū)的應(yīng)用需求。物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建需要經(jīng)歷三個階段：階段一，著重行業(yè)應(yīng)用和公共服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，每一類應(yīng)用自成體系，其中包括行業(yè)本身的標(biāo)準(zhǔn)和本行業(yè)對通信技術(shù)的要求；階段二，對階段一各類應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行收集、分析，從而提取出共性標(biāo)準(zhǔn)，尤其是共性的通信類要求和接口標(biāo)準(zhǔn)；階段三，用階段二的共性標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)行業(yè)應(yīng)用和公共服務(wù)的實(shí)施，并不斷完善階段二的共性標(biāo)準(zhǔn)。其中物聯(lián)網(wǎng)的總體標(biāo)準(zhǔn)將貫穿這三個階段，并不斷深化和完善。目前全球的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)處于階段二，即尚處于收集應(yīng)用實(shí)例，分析現(xiàn)有需求和架構(gòu)，提取共性需求、能力和架構(gòu)的階段。1.5.2物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織及其工作

基于以上物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作在與之相關(guān)的全球的多個標(biāo)準(zhǔn)化組織競相展開，包括國際性標(biāo)準(zhǔn)化組織(如ITU、ISO和IEC)、區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)化組織(如ETSI)、國家標(biāo)準(zhǔn)化組織(如CCSA、ATIS、TTA、TTC)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織、論壇(如IETF、IEEE、OMA)等，如圖1-7所示。這些標(biāo)準(zhǔn)化組織各自在自己擅長的領(lǐng)域進(jìn)行研究，所開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)有重疊也有分工，但它們之間的競爭大于合作，目前尚缺乏整體的協(xié)調(diào)、組織和配合。圖1-7物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在各標(biāo)準(zhǔn)化組織進(jìn)行研究的同時，有些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在國家或地區(qū)政府的推動下也在快速形成，這些行業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)帶動了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織之間的分工和合作，為物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)做出了實(shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)。目前在行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化方面，智能電網(wǎng)、智能交通和智慧醫(yī)療等方面的進(jìn)展比較快。下面介紹幾個主要的標(biāo)準(zhǔn)化組織的研究進(jìn)展情況：

(1)?ITU-T專門成立了物聯(lián)網(wǎng)全球標(biāo)準(zhǔn)化工作組(IoT-GSI)，研究“物聯(lián)網(wǎng)定義”和“物聯(lián)網(wǎng)概述”兩個國際建議，并在2012年2月通過。在“物聯(lián)網(wǎng)概述”建議草案中給出了物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)，如圖1-8所示。圖1-8ITU-T建議的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

(2)?IEEE主要研究IEEE802.15低速近距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并針對智能電網(wǎng)開展了大量工作。IEEEP2030技術(shù)委員會成立于2009年5月，它分為電力、信息和通信三個工作組，旨在為理解和定義智能電網(wǎng)的互操作性提供技術(shù)基礎(chǔ)和指南，針對NIST智能電網(wǎng)應(yīng)用各個環(huán)節(jié)，幫助電力系統(tǒng)與應(yīng)用和設(shè)備協(xié)同工作，確定