浅谈物联网的发展现状及未来的发展

1浅谈物联网的发展现状及未来的发展河北联合大学信息工程学院09通信工程一班200911030109赵丽[摘要]物联网目前受到各国政府、学术界和工业界的广泛重视。介绍了物联网的基本概念与内涵，描述了物联网的网络架构，概述了物联网的技术体系。分析了国内外的发展现状，并指出当前物联网发展存在的主要问题。并且针对国内在物联网发展中存在的问题，提出了今后的努力重点和发展建议。[关键词]物联网网络架构1引言当前物联网已成为各国构建经济发展新模式、重塑国家长期竞争力的先导领域，被看作是继计算机、互联网、移动通信后推动经济发展的又一次信息化产业浪潮。自2009年以来，美欧等发达国家纷纷出台物联网发展计划，进行相关技术和产业的前瞻布局，国内也将物联网作为战略性的新兴产业予以重点关注和推进。本文从物联网的概念与内涵出发，归纳了物联网的架构和技术体系，分析了当前的发展现状以及存在的问题，并对物联网未来发展进行了分析与思考。2物联网的概念与内涵“物联网”这一名词最早是由美国麻省理工学院Auto-ID实验室于1999年提出，当时的定义为通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。2005年，国际电信联盟ITU发布了一篇以物联网为标题的年度报告指出物联网的发展愿景是任何时刻、任何地点、任意物体之间的互联，是无所不在的网络和无所不在的计算，标志着物联网概念的真正兴起。物联网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置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、物与物的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的目的。但是，物联网本身并不是一个全新技术，它是在已经发展起来的传感、识别、接入网、无线通信网、互联网、云计算、应用软件、智能控制等技术基础上的集成、提升、汇总和融合。3物联网的网络架构目前，比较成熟的物联网网络架构模型是将物联网分为3个层次，即感知数据的感知层、传输数据的网络层和处理数据的应用层，如图1所示。2图1物联网网络架构模型感知层主要完成信息的采集、转换和收集。包含传感器和短距离传输网络2部分。传感器用来进行数据采集及实现控制，短距离传输网络将传感器收集的数据发送到网关或将应用平台的控制指令发送到控制器。网络层是基于现有通信网和互联网建立起来的，主要完成信息的传递。它包括接入单元和接入网络两部分。接入单元是连接感知层的桥梁，汇聚从感知层获得的数据，并将数据发送到接入网络。接入网络即现有的通信网络，包括移动通信网、有线电话网、有线宽带网等通过接入网络，将数据最终传入互联网。应用层主要完成数据的管理和处理，并将这些数据与各行业应用相结合。应用层包括物联网中间件和物联网应用部分。物联网中间件是一个独立的系统软件或服务程序，它将许多公用能力，如通信管理、设备控制等进行统一封装提升物联网应用的开发效率。物联网应用是用户直接使用的各种应用，包括家庭物联网应用，也包括很多企业和行业应用。4物联网的技术体系物联网是一种综合性应用，它涉及感知、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，因此物联网技术是一个技术体系而不是一项单一技术。目前，对物联网技术体系比较完善的划分是包含关键技术、共性技术和支撑技术在内的多种技术的融合，其体系模型如图2所示3图2物联网技术体系模型物联网关键技术是物联网架构中每一层的关键性核心技术。感知层关键技术主要是传感器技术和射频识别技术。传感器技术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。射频识别技术实现对物联网中物体标识和属性信息的获取。根据物联网的工作范围，网络层关键技术分为两块：一块是体积小、能量低、存储容量小、运算能力弱的智能小物体的互联；另一块是智能终端的互联；应用层关键技术包括海量信息处理技术和面向服务的体系架构（SOA）技术。海量信息处理技术对收集的感知数据进行处理，涉及数据存储、数据挖掘、并行计算、平台服务等。SOA是一种松耦合的软件组件技术，可提高物联网架构的扩展性，提升应用开发效率，充分整合和复用软件资源。物联网支撑技术包括嵌入式系统、微机电系统、软件和算法、电源和储能、新材料技术等。其中，微机电系统实现对传感器、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。新材料技术是应用于传感器的敏感元件实现技术，包括湿敏材料、热敏材料、压敏材料、光敏材料等，可以使传感器的灵敏度、尺寸、稳定性等特性获得改善。物联网共性技术涉及网络的不同层面，主要包括物联网架构技术、标识和解析技术、安全和隐私技术、网络管理技术等。其中，物联网架构技术旨在形成物联网的统一架构，支持不同系统的互操作性，适应不同类型的物理网络和物联网的业务特性。5国内外发展现状目前，全球的物联网应用主要以RFID、传感器、M2M等技术应用为主，涉及交通、电力、工业等领域。美、欧等信息技术能力和信息化程度较高的国家在应用深度、广度以及智能化水平等方面处于领先地位。美国是物联网应用最广泛的国家，物联网已在其军事、工业、农业、医疗、空间和海洋探索等领域投入应用。欧盟的物联网应用大多围绕RFID和M2M展开，在电力、交通以及物流领域已形成一定规模的应用。国内物联网应用总体上处于发展初期，已开展一系列物联网应用的探索和示范性项目，在电网、交通、节能环保、工业自动控制、医疗卫生等领域取得了初步进展，但应用水平与发达国家仍有一定差距。6现阶段存在的问题4尽管世界各国在发展物联网方面取得了不错的成果，但全球在物联网领域的研发仍存在很多问题，主要表现在2个方面：1.核心技术尚在发展阶段。物联网大多数领域的核心技术尚在发展中，距产业化应用有较大距离，特别是传感器网络基本不具备大规模产业化应用的条件。而技术和产业化的不足又导致物联网应用成本高，加之物联网本身具有应用跨度大产业链长和技术集成性高的特点，使得规模化应用的建设周期长；2.缺乏成熟的商业模式。虽然物联网市场前景广阔，但是整个行业目前尚未出现稳定和有利可图的商业模式，也没有任何产业可以在这一点上引领物联网发展；国内的物联网研发除存在上述问题外还存在两大问题，一是核心技术薄弱，二是缺乏统筹规划和管理。国家在物联网核心技术方面远落后于美欧等发达国家，技术上缺少从无到有的创新，大量采用国外技术，导致受制于人，成本过高，限制发展。同时，部门之间行业之间存在分割，产业缺乏顶层设计，资源共享不足，导致重复建设、研究成本高、难以形成产业规划等问题。7关于物联网未来发展的思考自2009年温家宝总理提出“感知中国”以来，物联网在国内受到全社会的极大关注，在技术和应用方面取得一定进展。但同时也应看到，国内的物联网发展与美欧等发达国家相比还存在差距。今后，应重点在以下几方面做出努力：（1）科学认识物联网产业发展的长期性、艰巨性目前全球物联网发展尚处于起步阶段，大规模应用条件未完全成熟，因此国内的物联网发展不宜过高估计短期和直接经济效益，过早强调做大产业，而应充分认识到市场培育和产业发展的长期性、艰巨性。(2)加强物联网核心技术的研发应针对制约国内物联网发展的技术薄弱环节，提升自主创新能力。加强物联网网络通信技术，打造国际一流物联网传输和控制技术体系。（3）选择重点行业和重点领域推进物联网应用目前，国内的物联网还处在初级的产业启动期，因此，应优先在物联网技术应用比较成熟的行业建立示范工程，推动其他行业的发展。重点在工业、农业、电网、交通运输、医疗等关系民生，具有重大经济社会效益的领域中推进物联网应用。8结束语“物联网”从概念的提出，到近两年的高速发展，已走过了10年的历程：在这期间，智慧地球、感知中国、云计算、3C协同等先进理念、科技创新不断涌现，然而当人们回首思考时，发现这一切就是物联网。物联网代表了下一代信息技术发展的方向，随着各方面的共同努力，相信物联网会对中国乃至整个世界经济的发展起到积极的推动和促进作用。