物聯(lián)網技術(第一章)

1、第一章 緒 論從“智慧地球”的理念到“感知中國”的提出，隨著全球一體化、工業(yè)自動化和信息化進程的不斷深入，物聯(lián)網（Internet of Things, IOT）悄然來臨。什么事物聯(lián)網？雖然物聯(lián)網技術已經引起國內外學術界、工業(yè)界和新聞媒體的高度重視，但當前對物聯(lián)網的定義、內在原理、體系結構、關鍵技術、應用前景等都還在進行著熱烈的討論。雖然大家在談論物聯(lián)網，但是談的卻似乎并不一樣。本章將分析討論物聯(lián)網的基本內涵，介紹對物聯(lián)網的種種描述，以期望通過對比關于物聯(lián)網的不同描述，給出一個關于物聯(lián)網的整體圖景，以便讀者能夠對物聯(lián)網有一個比較全面而準確的認識。1.1 何謂物聯(lián)網近幾年來物聯(lián)網技術受到了人們的

2、廣泛關注，“物聯(lián)網”被稱為繼計算機、互聯(lián)網之后，世界信息產業(yè)的第三次浪潮。于是在不同的階段或從不同的角度出發(fā)，對物聯(lián)網就有了不同的理解和解釋。目前，有關物聯(lián)網定義的爭論還在進行之中，尚不存在一個世界范圍內認可的權威定義。為了盡量準確地表達物聯(lián)網內涵，需要比較全面地分析其實質性技術要素，以便給出一個較為客觀的詮釋。1.物聯(lián)網概念的提出物聯(lián)網概念最早出現(xiàn)于比爾·蓋茨1995年出版的未來之路一書。該書提出了“物-物”相聯(lián)的物聯(lián)網雛形，只是當時受限于無線網絡、硬件及傳感器設備的發(fā)展，并未引起世人的重視。1998年，美國麻省理工學院（MIT）創(chuàng)造性的提出了當時被稱為EPC（Electronic

3、 Product Code）系統(tǒng)的“物聯(lián)網”構想。1999年，美國Auto-ID首先提出“物聯(lián)網”的概念，主要是建立在物品編碼、射頻識別（Radio Frequency Identification, RFID）技術和互聯(lián)網的基礎上。這時對物聯(lián)網的定義很簡單，主要是指把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯(lián)網連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。也就是說，物聯(lián)網是指各類傳感器和現(xiàn)有的互聯(lián)網相互銜接的一種技術。2005年，國際電信聯(lián)盟（ITU）在ITU互聯(lián)網報告2005：物聯(lián)網中，正式提出了“物聯(lián)網”的概念。該報告指出，無所不在的“物聯(lián)網”通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾

4、都可以通過互聯(lián)網主動進行交換。射頻識別技術、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術將得到更加廣泛的應用。2008年3月在蘇黎世舉行了全球首個國際物聯(lián)網會議“物聯(lián)網2008”，探討了“物聯(lián)網”的新理念和技術，以及如何推進“物聯(lián)網”發(fā)展。奧巴馬就任美國總統(tǒng)后，與美國工商業(yè)領袖舉行了一次“圓桌會議”，作為僅有的兩名代表之一，IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”的概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎設施，并闡明了其短期和長期效益。奧巴馬對此給予積極回應：“經濟刺激資金將會投入到寬帶網絡等新興技術中去，毫無疑問，這就是美國在21世紀保持和奪回競爭優(yōu)勢的方式?！薄爸腔鄣厍颉钡母拍钜唤浱岢觯偷玫搅嗣绹?/p>

5、各界的高度關注；甚至有分析認為，IBM公司的這一構想將有可能上升至美國的國家戰(zhàn)略，并在世界范圍內引起轟動。2009年8月7日溫家寶總理在無錫微納傳感網工程技術研發(fā)中心視察并發(fā)表重要講話，“在傳感網發(fā)展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術”，提出了“感知中國”的理念，這標志著政府對物聯(lián)網產業(yè)的關注和支持力度已提升到國家戰(zhàn)略層面。之后，“傳感網”、“物聯(lián)網”成為熱門名詞術語。2009年9月11日，“傳感器網絡標準工作組成立大會暨感知中國高峰論壇”在北京舉行，會議提出了傳感網發(fā)展的一些相關政策。2009年11月12日，中國移動與無錫市人民政府簽署“共同推進TD-SCDMA與物聯(lián)網融合”戰(zhàn)略合作協(xié)

6、議，中國移動將在無錫成立中國移動物聯(lián)網研究院，重點開展TD-SCDMA與物聯(lián)網融合的技術研究與應用開發(fā)。2010年初，我國正式成立了傳感（物聯(lián)）網技術產業(yè)聯(lián)盟。同時，工信部也宣布將牽頭成立一個全國推進物聯(lián)網的部際領導協(xié)調小組，以加快物聯(lián)網產業(yè)化進程。2010年3月2日，上海物聯(lián)網中心正式揭牌。更為重要的是，溫家寶總理在2010年政府工作報告中明確提出：“今年要大力培育戰(zhàn)略性新興產業(yè)；要大力發(fā)展新能源、新材料、節(jié)能環(huán)保、生物醫(yī)藥、信息網絡和高端制造產業(yè)；積極推進新能源汽車、電信網、廣播電視網和互聯(lián)網的三網融合取得實質性進展，加快物聯(lián)網的研發(fā)應用；加大對戰(zhàn)略性新興產業(yè)的投入和政策支持?！?.物聯(lián)網

7、的不同定義由于物聯(lián)網概念出現(xiàn)不久，其內涵還在不斷發(fā)展、完善。目前，對于“物聯(lián)網”這一概念的準確定義尚未形成比較權威的表述。1） 物聯(lián)網的定義目前，物聯(lián)網的精確定義并未統(tǒng)一。關于物聯(lián)網（IOT）的比較準確的定義是：物聯(lián)網是通過各種信息傳感設備及系統(tǒng)（傳感器、射頻識別系統(tǒng)、紅外感應器、激光掃描器等）、條碼與二維碼、全球定位系統(tǒng)，按約定的通信協(xié)議，將物與物、人與物、人與人連接起來，通過各種接入網、互聯(lián)網進行信息交換，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種信息網絡。這個定義的核心是，物聯(lián)網的主要特征是每一個物件都可以尋址，每一個物件都可以控制，每一個物件都可以通信。物聯(lián)網的上述定義包含了一下3

8、個主要含義：（1）物聯(lián)網是針對具有全面感知能力的物體及人的互聯(lián)集合。兩個或兩個以上物體如果能交換信息即可稱為物聯(lián)。使物體具有感知能力需要在物品上安裝不同類型的識別裝置，如電子標簽、條碼與二維碼等，或通過傳感器、紅外感應器等感知其存在。同時，這一概念也排除了網絡系統(tǒng)中的主從關系，能夠自組織。（2）物聯(lián)必須遵循約定的通信協(xié)議，并通過相應的軟、硬件實現(xiàn)?；ヂ?lián)的物品要互相交換信息，就需要實現(xiàn)不同系統(tǒng)中的實體的通信。為了成功的通信，它們必須遵守相關的通信協(xié)議，同時需要相應的軟件、硬件來實現(xiàn)這些規(guī)則，并可以通過現(xiàn)有的各種接入網與互聯(lián)網進行信息交換。（3）物聯(lián)網可以實現(xiàn)對各種物品（包括人）進行智能化識別、定

9、位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能。這也是組建物聯(lián)網的目的。也就是說，物聯(lián)網是指通過接口與各種無線接入網相連，進而聯(lián)入互聯(lián)網，從而給物體賦予智能，可以實現(xiàn)人與物體的溝通和對話，也可以實現(xiàn)物體與物體相互間的溝通和對話，即對物體具有全面感知能力，對數(shù)據(jù)具有可靠傳送和智能處理能力的連接物與物的信息網絡。2） 有關物聯(lián)網的其他定義目前，存在著物聯(lián)網、傳感網以及泛在網絡等相關概念，而且對于支持人與人、人與物、物與物廣泛互聯(lián)，實現(xiàn)人與客觀世界的全面信息交互的全新網絡如何命名，也存在著物聯(lián)網、傳感網、泛在網三個概念之爭。有關物聯(lián)網概念的比較有代表性的表述有如下幾種。（1）麻省理工學院（MIT）最早提出的物聯(lián)網概念。

10、早在1999年，MIT的Auto-ID研究中心首先提出：把所有物品通過射頻識別（RFID）和條碼等信息傳感設備與互聯(lián)網連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。這種表述的核心是RFID技術和互聯(lián)網的綜合應用。RFID標簽可謂是早起物聯(lián)網最為關鍵的技術與產品，當時認為物聯(lián)網最大規(guī)模、最有前景的應用就是在零售和物流領域。利用RFID技術，通過計算機互聯(lián)網實現(xiàn)物品（商品）的自動識別、互聯(lián)與信息資源共享。（2）國際電氣聯(lián)盟（ITU）對物聯(lián)網的定義。2005年，國際電氣聯(lián)盟（ITU）在“The Internet of Things”報告中對物聯(lián)網概念進行了擴展，提出了任何時刻、任何地點、任意物體之間的互聯(lián)，無所不

11、在的網絡和無所不在的計算的發(fā)展前景，如圖1-1所示。圖1-1顯示：物聯(lián)網是在任何時間、環(huán)境，任何物品、人、企業(yè)、商業(yè)，采用任何通信方式（包括匯聚、連接、收集、計算等），以滿足所提供的任何服務的要求。按照ITU給出的這個定義，物聯(lián)網主要解決物品到物品（Thing to Thing, T2T）、人到物品（Human to Thing, H2T）、人到人（Human to Human, H2H）之間的互聯(lián)。這里與傳統(tǒng)互聯(lián)網最大的區(qū)別是，H2T是指人利用通用裝置與物品之間的連接，H2H是指人與人之間不依賴于個人計算機而進行的互聯(lián)。需要利用物聯(lián)網才能解決的是傳統(tǒng)意義上的互聯(lián)網沒有考慮的、對于任何物品連接

12、的問題。圖1-1 ITU物聯(lián)網示意圖物聯(lián)網是連接物品的網絡，有些學者在討論物聯(lián)網中，常常提到M2M的概念?？梢詫2M解釋成為人到人（Man to Man）、人到機器（Man to Machine）、機器到機器（Machine to Machine）。實際上，M2M所有的解釋在現(xiàn)有的互聯(lián)網都可以實現(xiàn)，人到人之間的交互可以通過互聯(lián)網進行，也可以通過其他裝置（如第三代移動電話）間接地實現(xiàn)，可以實現(xiàn)十分完美的人到人的交互；人到機器的交互一直是人體工程學和人機界面領域研究的主要課題；而機器與機器之間的交互已經由互聯(lián)網提供了最為成功的案例。本質上，人與機器、機器與機器的交互，大部分是為了實現(xiàn)人與人之間的

13、信息交互，萬維網（World Wide Web）技術成功的原因在于通過搜索和鏈接，提供了人與人之間異步進行信息交互的快捷方式。通常認為，在物聯(lián)網研究中不應該采取M2M概念，因為這是一個容易形成思路混亂的概念，采用ITU定義的T2T、H2T和H2H的概念則比較清楚。（3）歐洲智能系統(tǒng)集成技術平臺（EPoSS）報告對物聯(lián)網的闡釋。2008年5月27日，歐洲智能系統(tǒng)集成技術平臺（EPoSS）在其發(fā)布的報告Internet of Things in 2020中，分析預測了物聯(lián)網的發(fā)展趨勢。該報告認為：由具有標識、虛擬個性的物體/對象所組成的網絡，這些標識和個性等信息在智能空間使用智慧的接口與用戶、社會

14、和環(huán)境進行通信。顯然，對物聯(lián)網的這個闡述說明RFID和相關的識別技術是未來物聯(lián)網的基石，并側重于RFID的應用及物體的智能化。（4）歐盟第7框架下RFID和物聯(lián)網研究項目組對物聯(lián)網給出的解釋。歐盟第7框架下RFID和物聯(lián)網研究項目組對RFID和物聯(lián)網進行了比較系統(tǒng)的研究后，在其2009年9月15日發(fā)布的研究報告中指出：物聯(lián)網是未來互聯(lián)網的一個組成部分，可以定義為基于標準的和交互通信協(xié)議的且具有自配置能力的動態(tài)全球網絡基礎設施，在物聯(lián)網內物理和虛擬的“物件”具有身份、物理屬性、擬人化等特征，它們能夠被一個綜合的信息網絡所連接。歐盟第7框架下RFID和物聯(lián)網研究項目組的主要任務是：實現(xiàn)歐洲內部不同

15、RFID和物聯(lián)網項目之間的組網；協(xié)調包括RFID在內的物聯(lián)網的研究活動；對專業(yè)技術平衡，以使得研究效果最大化；在項目之間建立協(xié)同機制?？偠灾ㄟ^以上對物聯(lián)網的幾種表述可知，“物聯(lián)網”的內涵起源于由RFID對客觀物體進行標識并利用網絡進行數(shù)據(jù)交換這一概念，不斷擴充、延展、完善而逐步形成，并且還在豐富、發(fā)展、完善之中。3） 無線傳感網的概念無線傳感網（Wireless Sensor Network, WSN）簡稱為傳感網。傳感網是由若干具有無線通信與計算能力的感知節(jié)點，以網絡為信息傳遞載體，實現(xiàn)對物理世界的全面感知而構成的自組織分布式網絡。傳感網的突出特征是采用智能計算技術對信息進行分析處理，

16、從而提升對物質世界的感知能力，實現(xiàn)智能化的決策和控制。傳感網作為傳感器、通信和計算機三項技術密切結合的產物，是一種全新的數(shù)據(jù)獲取和處理技術。傳感網的這個定義包含了以下3個主要含義：（1）傳感網的感知節(jié)點包含有傳感器節(jié)點（Sensor Node）、匯聚節(jié)點（Sink Node）和管理節(jié)點，且必須具備無線通信與計算能力。（2）大量傳感器節(jié)點隨機部署在感知區(qū)域（Sensor Field）內部或附近，這些節(jié)點能通過自組織方式構成分布式網絡。（3）傳感器節(jié)點感知的數(shù)據(jù)沿其他傳感器節(jié)點逐跳進行傳輸，在經過多跳路由后到達匯聚節(jié)點，最后可通過互聯(lián)網或其他通信網絡傳輸?shù)焦芾砉?jié)點。傳感網擁有者通過管理節(jié)點對傳感網

17、進行配置和管理，收集監(jiān)測數(shù)據(jù)及發(fā)布檢測控制任務，實現(xiàn)智能化的決策和控制。協(xié)作地感知、采集、處理、發(fā)布感知信息是傳感網的基本功能。對于傳感器網絡的定義也有很多種表達，不同的歷史時期其含義有所差異，比較有代表性的表述如下：美國軍方對傳感器的表述：傳感器是由若干具有無線通信能力的傳感器節(jié)點自組織構成的網絡。這一概念起源于1978年美國國防部高級研究計劃局資助卡耐基-梅隆大學進行分布式傳感器網絡的研究項目。當時在缺乏互聯(lián)網技術、多種接入網絡以及智能計算技術的條件下，此概念局限于由節(jié)點組成的自組織網絡。這也是“傳感網”這一簡稱的來源。因此，在大多數(shù)場合，都將傳感網描述為一種由大量微型化、低成本、低功耗的

18、傳感節(jié)點組成的分布式自組織網絡。ITU-T對傳感器網給出的定義：泛在傳感器網絡（Ubiquitous Sensor Network, USN）是由智能傳感器節(jié)點組成的網絡，以“任何地點、任何時間、任何人、任何物”的形式被部署。該技術具有巨大的潛力，因為它可以在廣泛的領域中推動新的應用和服務，從安全保衛(wèi)、環(huán)境監(jiān)控到推動個人生產力和增強國家競爭力。這一概念來自于2008年2月ITU-T的研究報告Ubiquitous Sensor Networks。該報告中提出了泛在傳感器網絡體系架構。ITU-T將泛在傳感器網絡自下而上分為底層傳感器網絡、泛在傳感器網絡接入網絡、泛在傳感器網絡基礎骨干網絡、泛在傳感

19、器網絡中間件、泛在傳感器網絡應用平臺5個層次。底層傳感器網絡由傳感器、執(zhí)行器、RFID等設備組成，負責對物理世界的感知和反饋。泛在傳感器網絡接入網絡實現(xiàn)底層傳感器網絡與上層基礎骨干網絡的連接，由網關、匯聚節(jié)點等組成。泛在傳感器網絡基礎骨干網絡基于互聯(lián)網、下一代網絡（NGN）而構建。泛在傳感器網絡中間件負責處理、存儲傳感數(shù)據(jù)，并以服務的形式對各類傳感數(shù)據(jù)提供訪問。泛在傳感器網絡應用平臺是實現(xiàn)各類傳感器網絡應用的技術支撐平臺。國家信息技術標準化技術委員會對傳感網的定義：傳感器網絡是以對物理世界的數(shù)據(jù)采集和信息處理為主要任務，以網絡為信息傳遞載體，實現(xiàn)物與物、物與人之間的信息交互，提供信息服務的智能

20、網絡信息系統(tǒng)。該定義來自于我國信息技術標準化技術委員會所屬傳感器網絡標準工作組2009年9月的工作文件。該文件認為傳感器網絡具體表現(xiàn)為：它綜合了微型傳感器、分布式信號處理、無線通信網絡和嵌入式計算等多種先進的信息技術，能對物理世界進行信息采集、傳輸和處理，并將處理結果以服務的形式提供給用戶。比較以上對于傳感網的3種不同描述，可以發(fā)現(xiàn)傳感網的內涵起源于傳感器組成通信網絡，對采集到的客觀物品信息進行交換這一概念。ITU-T的報告對傳感網給出了相對完整的體系架構，并且描述了各個層次在體系架構中的位置及功能。我國對傳感網的兩種表述盡管與ITU-T的定義在文字描述上有所不同，但其內涵基本一致，并未對IT

21、U-T的定義進行實質性的改進。對傳感網的這幾種表述都把美國軍方定義的“網絡”作為底層的、對于客觀物質世界信息獲取交互的技術手段之一，只是對其進行了更為精確地文字描述而已。4） 泛在網絡泛在網絡（Ubiquitous Network）的概念來自于日韓提出的U戰(zhàn)略，所給出的定義是：無所不在的網絡社會將是由智能網絡、最先進的計算技術以及其他領先的數(shù)字技術基礎設施武裝而成的技術社會形態(tài)。根據(jù)這樣的構想，泛在網絡將以“無所不在”、“無所不包”、“無所不能”為基本特征，幫助人類在任何時間、任何地點，實現(xiàn)任何人、任何物品之間的順暢通信。泛在網也被稱為“網絡的網絡”，是面向泛在應用的各種異構網絡的集合。3.對

22、物聯(lián)網內涵的進一步理解對于實現(xiàn)人與人、人與物、物與物廣泛互聯(lián)，構建一個智能化社會這樣一個遠大愿景的物聯(lián)網，在開始階段是很難給出一個全世界公認、統(tǒng)一的定義的。實際上，對于一個新興的技術領域沒有必要給出一個準確的定義，也不可能形成完美的定義。在目前階段，對物聯(lián)網的理解先從其近來受到熱捧的原因開始，然后就其技術本身及其應用層面來認識理解它的現(xiàn)實意義可能更為準確一些。1) 物聯(lián)網產生的主要原因物聯(lián)網的產生有其技術發(fā)展的原因，也有應用環(huán)境和經濟背景的需求。物聯(lián)網之所以在當前被稱為第三次信息革命浪潮，主要源于以下三個方面的因素。（1）經濟危機催生新產業(yè)革命。2009年全球爆發(fā)的金融危機，把全球經濟帶入了深

23、淵。自然，戰(zhàn)略性新興產業(yè)將成為“后危機時代”的新寵兒。按照經濟增長理論，每一次的經濟低谷必定會催生某些新技術的發(fā)展，而這種新技術一定是可以為絕大多數(shù)工業(yè)產業(yè)提供一種全新的應用價值，從而帶動新一輪的消費增長和高額的產業(yè)投資，以觸動新經濟周期的形成。美國、日本、歐盟等均已將注意力轉向新興產業(yè)，并給予前所未有的強有力政府支持。例如，奧巴馬的能源計劃是發(fā)展智能電網產業(yè)，全面推進分布式能源信息管理。我國專家提出的堅強智能電網概念，催生了以智能電網技術為基礎，通過電子終端將用戶之間、用戶和電網公司之間形成網絡互動和即時連接，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)讀取的實時、高速、雙向的總體效果，實現(xiàn)了電力、電信、電視、遠程家電控制和

24、電池集成充電等的多用途開發(fā)。電力監(jiān)測無線傳感器電網配電傳輸系統(tǒng)和智能電表的用電智能感知網絡，在很多地區(qū)的使用過程中已呈現(xiàn)出其優(yōu)越性能。傳感網技術將在新興產業(yè)（如工業(yè)測量與控制、智能電網領域）中扮演重要角色，發(fā)揮重要作用。傳感網所帶來的一種全新的信息獲取與信息處理模式，將深刻影響著信息技術的未來發(fā)展。目前的經濟危機讓人們又不得不面臨緊迫的選擇，顯然物聯(lián)網技術可作為下一個經濟增長的重要助推器，催生新產業(yè)革命。（2）傳感網技術已成熟應用。由于近年來微型制造技術、通信技術及電池技術的改進，促使微小的智能傳感器可具有感知、無線通信及信息處理的能力。也就是說，涉及人類生活、生產、管理等方方面面的各種智能傳

25、感器已經比較成熟，如常見的無線傳感器、射頻識別（RFID）、電子標簽等。傳感網能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、融合處理和傳輸，它綜合了微電子技術、現(xiàn)代網絡及無線通信技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術等先進技術，兼具感知、運算與網絡通信能力，通過傳感器偵測周邊環(huán)境，如溫度、濕度、光照、氣體濃度、震動幅度等，并通過無線網絡將收集到的信息傳送給監(jiān)控者；監(jiān)控者解讀信息后，便可掌握現(xiàn)場狀況，進而維護、調整相關系統(tǒng)。由于監(jiān)控物理環(huán)境的重要性從來沒有像今天這么突出，傳感網已被視為環(huán)境監(jiān)測、建筑監(jiān)測、公用事業(yè)、工業(yè)控制與測量、智能家居、交通運輸系統(tǒng)自動化中的一個重要發(fā)展方向。傳感網使目前的網絡通信技術功能得到極

26、大的拓展，使通過網絡實時監(jiān)控各種環(huán)境、設施及內部運行機理等成為可能。經過十余年的研究發(fā)展，可以說傳感網技術已是相對成熟的一項能夠引領產業(yè)發(fā)展的先進技術。（3）網絡接入和數(shù)據(jù)處理能力已基本適應多媒體信息傳輸處理的需求。目前，隨著信息網絡接入多樣化、IP寬帶化和計算機軟件技術的飛躍發(fā)展，對于海量數(shù)據(jù)采集融合、聚類或分類處理的能力大大提高。在過去的十幾年間，從技術演進視野來看，信息網絡的發(fā)展已經歷了三個大的發(fā)展階段，即：大型機、主機的聯(lián)網；臺式計算機、便攜式計算機與互聯(lián)網相連；一些移動設備（如手機、PDA等）的互聯(lián)。信息網絡的進一步發(fā)展，顯然是更多地與智能社會相關物品互聯(lián)。寬帶無線移動通信技術在過去

27、數(shù)十年內，已經歷了巨大的技術變革和演變，對人類生產力產生了前所未有的推動作用。以寬帶化、多媒體化、個性化為特征的移動型信息服務業(yè)務，成為公眾無線通信持續(xù)高速發(fā)展的源動力，同時也對未來移動通信的發(fā)展提出了巨大的挑戰(zhàn)。當前，第三代移動通信系統(tǒng)（3G）已經進入商業(yè)化應用階段，下一代移動通信系統(tǒng)（3G/4G）也已進入實質性研發(fā)試用階段，按照最新的工作計劃，國際電信聯(lián)盟（ITU）在國際范圍內啟動了技術提案的征集工作，開始了一整套包括技術征集、評估、融合以及標準化在內的4G無線通信技術的國際標準化（ITU稱之為IMT-Advanced）?？梢哉f，網絡接入和數(shù)據(jù)處理能力已適應構建物聯(lián)網進行多媒體信息傳輸與處

28、理的基本需求。2) 技術層面的認識由于物聯(lián)網目前尚處在概念形成階段，存在著物聯(lián)網、傳感網、泛在網的概念之爭。通過上述對這三個概念的討論可知，可以分別從不同的領域、不同的角度、不同的層面上認識理解。從技術層面上看，物聯(lián)網是指物體通過智能感知裝置，經過傳輸網絡，到達指定數(shù)據(jù)處理中心，實現(xiàn)人與人、物與物、人與物之間信息交互與處理的智能化網絡。如果將傳感器的概念進一步擴展，把射頻識別、二維條碼等信息的讀取設備、音視頻錄入設備等數(shù)據(jù)采集設備都認為是一種傳感器，并提升到智能感知水平，則范圍擴展后的傳感網絡也可以認為是物聯(lián)網。從ITU-T、ISO/IEC JTC1 SC6等國際標準化組織對傳感網絡、物聯(lián)網定

29、義和標準化范圍來看，傳感網與物聯(lián)網是一個概念的兩種不同表述，都是依托各種信息設備實現(xiàn)物理世界和信息世界的無縫融合。此外，也有觀點認為物聯(lián)網是從產業(yè)和應用角度，傳感網是從技術角度對同一事物的不同描述，其實質并沒有什么區(qū)別?？梢姛o論從哪個角度，都可以認為目前為人所熟知的“物聯(lián)網”和“傳感網”均是以智能傳感器、RFID等客觀世界標識和感知技術，借助于無線通信技術、互聯(lián)網、移動通信網絡等實現(xiàn)人與物理世界的信息交互。3) 從應用的角度理解縱觀信息網絡發(fā)展應用過程，可以認為物聯(lián)網是網絡的應用延伸，物聯(lián)網不是網絡而是應用和業(yè)務。它能把世界上所有的物品都連接到一個網絡中，形成“物聯(lián)網”，其主要特征是每一個物品

30、都可以尋址，每一個物品都可以控制，每一個物品都可以通信。因此，也可以認為物聯(lián)網是信息網絡上的一種增值應用。例如，把與人們日常生活密切相關的應用設備（如洗衣機、冰箱、電視、微波爐等）互聯(lián)互通，實現(xiàn)全球統(tǒng)一的“物聯(lián)網”。從應用的角度來看，物聯(lián)網主要是在提升數(shù)據(jù)傳送效率、改善民生、提高生產率、降低企業(yè)管理成本等方面發(fā)揮重要作用。例如，就電信運營的產業(yè)鏈而言，物聯(lián)網的內涵主要是基于特定的終端，以有線或無線（IP/CDMA）等為接入手段，為集團和家庭客戶提供機器到機器、機器到人的解決方案，滿足客戶對生產過程/家居生活監(jiān)控、指揮調度、遠程數(shù)據(jù)采集和測量、遠程診斷等方面的信息化需求。應用時技術進步的源動力，

31、只有具有廣闊的應用前景，技術才能得以發(fā)展。在目前技術背景、政府高度重視的大環(huán)境下，重要的是社會各領域深度挖掘物聯(lián)網應用價值和產業(yè)鏈效益，讓人們清楚，對于消費者來說物聯(lián)網到底能給他們帶來什么？諸如：自動化，降低生產成本和效率，提升企業(yè)綜合競爭能力；信息的實時性，借助通信網絡，及時的獲取遠端的信息；提高便利性，如RFID電子支付交易業(yè)務；有利于安全生產，及時發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患，便于實現(xiàn)安全監(jiān)控監(jiān)管；提升社會的信息化程度；等等。這些都是發(fā)揮物聯(lián)網作用的領域。只有廣泛地挖掘應用需求，才能使物聯(lián)網的內涵更加豐富、具體和清晰。4) 物聯(lián)網與其他網絡之間的關系通過以上對現(xiàn)有各種網絡概念的討論可知，物聯(lián)網指一

32、種關于人與物、物與物廣泛互聯(lián)，實現(xiàn)人與客觀世界進行信息交互的信息網絡；傳感網是利用傳感器作為節(jié)點，以專門的無線通信協(xié)議實現(xiàn)物品之間連接的自組織網絡；泛在網是面向泛在應用的各種異構網絡的集合，強調跨網之間的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)融合入/聚類與應用；互聯(lián)網是指通過TCP/IP協(xié)議將異種計算機網絡連接起來實現(xiàn)資源共享的網絡技術，實現(xiàn)的是人與人之間的通信。物聯(lián)網與現(xiàn)有的其他網絡（如傳感網、互聯(lián)網、泛在網絡以及其他網絡通信技術）之間的關系如圖1-2所示。圖1-2 物聯(lián)網與其他網絡之間的關系由圖1-2可以看到物聯(lián)網與其他網絡及通信技術之間的包容、交互作用關系。物聯(lián)網隸屬于泛在網，但不等同于泛在網，它只是泛在網的一

33、部分；物聯(lián)網涵蓋了物品之間通過感知設施連接起來的傳感網，不論它是否接入互聯(lián)網，都屬于物聯(lián)網的范疇；傳感網可以不接入互聯(lián)網，但當需要時，隨時可利用各種接入網接入互聯(lián)網；互聯(lián)網（包括下一代互聯(lián)網）、移動通信網等可作為物聯(lián)網的核心承載網。4.物聯(lián)網的基本屬性總結目前對物聯(lián)網概念的表述，可以將其核心要素歸納為“感知、傳輸、智能、控制”8個字。也就是說，物聯(lián)網具有以下4個重要屬性。全面感知：利用RFID、傳感器、二維碼等智能感知設備，可隨時隨地感知、獲取物體的信息；可靠傳輸：通過各種信息網絡與計算機網絡的融合，將物體的信息實時準確的傳送到目的地；智能處理：利用數(shù)據(jù)融合及處理、云計算等各種計算技術，對海量

34、的分布式數(shù)據(jù)信息進行分析、融合和處理，向用戶提供信息服務；自動控制：利用模糊識別等智能控制技術對物體實施智能化控制和利用。最終形成物理、數(shù)字、虛擬世界和社會共生互動的智能社會，如圖1-3所示。圖1-3 物理、數(shù)字、虛擬世界和社會互動共生5.物聯(lián)網的主要類型物聯(lián)網尚處于萌芽時期，還談不上分類，但可以借助計算機網絡劃分為專用網和公用網的分類方法，按照接入方式、應用類型等進行簡單分類，以便于建設、發(fā)展和應用。按照物聯(lián)網的用戶范圍不同，可將其分為公用物聯(lián)網和專用物聯(lián)網。公用物聯(lián)網是指為滿足大眾生活和信息需求提供物聯(lián)網服務的網絡；專用物聯(lián)網是指滿足企業(yè)、團體或個人特色應用，有針對性地提供專業(yè)性業(yè)務應用的

35、物聯(lián)網。專用物聯(lián)網可以利用公用網絡（如計算機互聯(lián)網）、專網（局域網、企業(yè)網絡或公用網中的專享資源）等進行數(shù)據(jù)傳輸。也可以按照網絡的隸屬關系及管理權限等因素劃分。按照接入網絡的復雜程度，物聯(lián)網可分為簡單接入和多跳接入網絡。簡單接入是指在感知設施獲取信息后直接通過有線或無線方式將數(shù)據(jù)直接發(fā)送至承載網絡。目前RFID讀寫設備主要采用簡單接入方式；簡單接入方式可用于終端設備分散、數(shù)據(jù)量較小的應用場合。多跳接入是指利用傳感網（WSN）技術，將具有無線通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點通過自組織方式，根據(jù)環(huán)境的變換，自主地完成網絡自適應組織和數(shù)據(jù)的傳送。由于節(jié)點間距離較短，一般多采用多跳方式進行通信。而后傳感

36、網絡將數(shù)據(jù)通過接入網關傳送到承載網絡。多跳接入方式適用于終端設備相對集中、終端與網絡間數(shù)據(jù)傳輸量較小的場合。采用多跳接入方式可以降低末端感知節(jié)點、接入網和承載網絡的建設投資和應用成本，提升接入網絡的健壯性。若按照應用類型進行劃分，有數(shù)據(jù)采集應用、自動化控制應用、日常便利性應用以及定位類應用等物聯(lián)網。1.2 物聯(lián)網的體系結構物聯(lián)網作為新興的信息網絡技術，將會對IT產業(yè)發(fā)展起到巨大的推動作用。然而，由于物聯(lián)網尚處在起步階段，還沒有一個廣泛認同的體系結構。在公開發(fā)表物聯(lián)網應用系統(tǒng)的同時，很多研究人員也提出了若干物聯(lián)網體系結構。例如物品萬維網（Web of Things, WoT）的體系結構，它定義了

37、一種面向應用的物聯(lián)網，把萬維網服務嵌入到體系中，可以采用簡單的萬維網服務形式使用物聯(lián)網。這是一個以用戶為中心的物聯(lián)網體系結構，試圖把互聯(lián)網中成功的、面向信息獲取的萬維網結構移植到物聯(lián)網上，用于物聯(lián)網的信息發(fā)布、檢索和獲取。當前，較具代表性的物聯(lián)網架構有歐美支持的EPC Global物聯(lián)網體系架構和日本的Ubiquitous ID(UID)物聯(lián)網系統(tǒng)等。我國也積極參與了物聯(lián)網體系結構的研究，正在積極制訂符合社會發(fā)展實際情況的物聯(lián)網標準和架構。1.2.1 物聯(lián)網的自主題詞結構為了適應異構物聯(lián)網無線通信環(huán)境需要，Guy Pujolle在An autonomic-oriented architectu

38、re for the Internet of Things(IEEE John Vincent Atanasoff 2006 International Symposium on Modern Computing)中，提出了一種采用自主通信技術的物聯(lián)網自主體系結構，如圖1-4所示。所謂自主通信是指以自主件（Self Ware）為核心的通信，自主件在端到端層次以及中間節(jié)點，執(zhí)行網絡控制面已知的或者新出現(xiàn)的任務，自主件可以確保通信系統(tǒng)的可進化特性。圖1-4 物聯(lián)網的一種自主體系結構由圖1-4可以看出，物聯(lián)網的這種自主體系結構由數(shù)據(jù)面、控制面、知識面和管理面4個面組成。數(shù)據(jù)面主要用于數(shù)據(jù)分組的傳送；

39、控制面通過向數(shù)據(jù)面發(fā)送配置信息，優(yōu)化數(shù)據(jù)面的吞吐量，提高可靠性；知識面是最重要的一個面，它提供整個網絡信息的完整視圖，并且提煉成為網絡系統(tǒng)的知識，用于指導控制面的適應性控制；管理面用于協(xié)調數(shù)據(jù)面、控制面和知識面的交互，提供物聯(lián)網的自主能力。在圖1-4所示的自主體系結構中，其自主特征主要是由STP/SP協(xié)議棧和智能層取代了傳統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議棧，如圖1-5所示，其中STP表示智能傳輸協(xié)議（Smart Transport Protocol），SP表示智能協(xié)議（Smart Protocol）。物聯(lián)網節(jié)點的智能層主要用于協(xié)商交互節(jié)點之間STP/SP的選擇，優(yōu)化無線鏈路之上的通信和數(shù)據(jù)傳輸，以滿足異構

40、物聯(lián)網設備之間的聯(lián)網需求。圖1-5 實現(xiàn)STP/SP協(xié)議棧的自主體系結構這種面向物聯(lián)網的自主體系結構所涉及的協(xié)議棧比較復雜，只能適用于計算資源較為充裕的物聯(lián)網節(jié)點。1.2.2 物聯(lián)網的EPC體系結構隨著經濟全球一體化和信息網絡化進程的加快，為滿足對單個物品的標識和高校識別，美國麻省理工學院的自動識別實驗室（Auto-ID）在美國統(tǒng)一代碼會（UCC）的支持下，提出要在計算機互聯(lián)網的基礎上，利用RFID、無線通信技術，構造一個覆蓋世界萬物的系統(tǒng)；同時還提出了電子產品代碼（Electronic Product Code, EPC）的概念，即每個對象都將賦予一個唯一的EPC，并由采用射頻識別技術的信息

41、系統(tǒng)管理，彼此聯(lián)系，數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)儲存由EPC網絡來處理。隨后，國際物品編碼協(xié)會（EAN）和美國統(tǒng)一代碼協(xié)會（UCC）于2003年9月聯(lián)合成立了非營利性組織EPC Global，將EPC納入了全球統(tǒng)一標識系統(tǒng)，實現(xiàn)了全球統(tǒng)一標識系統(tǒng)中的GTIN編碼體系與EPC概念的完美結合。EPC Global對于物聯(lián)網的描述是，一個物聯(lián)網主要由EPC編碼體系、射頻識別系統(tǒng)及信息網絡系統(tǒng)三部分組成。1. EPC編碼體系物聯(lián)網實現(xiàn)的是全球物品的信息實時共享。顯然，首先要做的是實現(xiàn)全球物品的統(tǒng)一編碼，即對在地球上任何地方生產出來的任何一件物品，都要給它打上電子標簽。這種電子標簽攜帶有一個電子產品代碼，并且全球唯一

42、。電子標簽代表了該物品的基本識別信息，例如，表示“A公司于B時間在C地點生產的D類產品的第E件”。目前，歐美支持的EPC編碼和日本支持的UID（Ubiquitous Identification）編碼是兩種常見的電子產品編碼體系。 2. 射頻識別系統(tǒng)射頻識別系統(tǒng)包括EPC標簽和讀寫器。EPC標簽是編號（每件商品唯一的號碼，即牌照）的載體，當EPC標簽貼在物品上或內嵌在物品中時，該物品與EPC標簽中的產品電子代碼就建立起了一對一的映射關系。EPC標簽從本質上來說就是一個電子標簽，通過RFID讀寫器可以對EPC標簽內存信息進行讀取。這個內存信息通常就是產品電子代碼。產品電子代碼經讀寫器報送給物聯(lián)網

43、中間件，經處理后存儲在分布式數(shù)據(jù)庫中。用戶查詢物品信息時只要在網絡瀏覽器的地址；欄中，輸入物品名稱、生產商、供貨商等數(shù)據(jù)，就可以實時獲悉物品在供應鏈中的狀況。目前，與此相關的標準已制定，包括電子標簽的封裝標準，電子標簽和讀寫器間的數(shù)據(jù)交互標準等。 3. EPC信息網絡系統(tǒng)EPC信息網絡系統(tǒng)包括EPC中間件、發(fā)現(xiàn)服務和EPC信息服務三部分。EPC中間件通常指一個通用平臺和接口，是連接RFID讀寫器和信息系統(tǒng)的紐帶。它主要用于實現(xiàn)RFID讀寫器和后端應用系統(tǒng)之間信息交互、捕獲實時信息和事件，或向上傳送給后端應用數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)以及ERP系統(tǒng)等，或向下傳送給RFID讀寫器。EPC信息發(fā)現(xiàn)服務（Disc

44、overy Service）包括對象名解析服務（Object Name Service, ONS）以及配套服務，基于電子產品代碼，獲取EPC數(shù)據(jù)訪問通道信息。目前，根ONS系統(tǒng)和配置的發(fā)現(xiàn)服務系統(tǒng)由EPC Global委托Verisign公司進行運維，其接口標準正在形成之中。EPC信息服務（EPC Information Service, EPC IS）即EPC 系統(tǒng)的軟件支持系統(tǒng)，用以實現(xiàn)最終用戶在物聯(lián)網環(huán)境下交互EPC信息。關于EPC IS的接口和標準也正在制訂中?？梢姡粋€EPC物聯(lián)網體系架構主要由EPC編碼、EPC標簽及RFID讀寫器、中間件系統(tǒng)、ONS服務器和EPC IS服務器等部分

45、構成，如圖1-6所示。圖1-6 EPC物聯(lián)網體系架構示意圖由圖1-6可以看到一個企業(yè)物聯(lián)網應用系統(tǒng)的基本架構。該應用系統(tǒng)由三大部分組成，即RFID識別系統(tǒng)、中間件系統(tǒng)和計算機互聯(lián)網系統(tǒng)。其中RFID識別系統(tǒng)包含EPC標簽和RFID讀寫器，兩者通過RFID空中接口通信，EPC標簽貼于每件物品上。中間件系統(tǒng)含有EPC IS、PML以及ONS及其緩存系統(tǒng)，其后端應用數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)還包括ERP系統(tǒng)等，這些都與計算機互聯(lián)網相連，故可及時有效地跟蹤、查詢、修改或增減數(shù)據(jù)。RFID讀寫器從含有一個EPC或一系列EPC的標簽上讀取物品的電子代碼，然后將讀取的物品電子代碼送到中間件系統(tǒng)中進行處理。如果讀取的數(shù)據(jù)

46、量較大而中間件系統(tǒng)處理不及時，可應用ONS來儲存部分讀取數(shù)據(jù)。中間件系統(tǒng)以該EPC數(shù)據(jù)為信息源，在本地ONS服務器獲取包含該產品信息的EPC信息服務器的網絡地址。當本地ONS不能查閱到EPC編碼所對應的EPC信息服務器的地址時，可向遠程ONS發(fā)送解析請求，獲取物品的對象名稱，繼而通過EPC信息服務的各種接口獲得物品信息的各種相關服務。整個EPC網絡系統(tǒng)借助計算機互聯(lián)網系統(tǒng)，利用在互聯(lián)網基礎上發(fā)展產生的通信協(xié)議和描述語言而運行。因此，也可以說物聯(lián)網是架構在互聯(lián)網基礎上的關于各種物理產品信息服務的總和。綜上所述，EPC物聯(lián)網系統(tǒng)是在計算機互聯(lián)網基礎上，通過中間件系統(tǒng)、對象名解析服務（ONS）和EP

47、C信息服務（EPC IS）來實現(xiàn)物物互聯(lián)的。1.2.3 物聯(lián)網的UID技術體系鑒于日本在電子標簽方面的發(fā)展，早在20世紀80年代中期就提出了實時嵌入式系統(tǒng)（TRON），其中的T-Engine是其體系的核心。在T-Engine論壇領導下，UID中心設立于東京大學，于2003年3月成立，并得到日本政府以及大企業(yè)的支持，目前包括微軟、索尼、三菱、日立、日電、東芝、夏普、富士通、NTT、DoCoMo、KDDI、J-Phone、伊藤忠、大日本印刷、凸版印刷、理光等諸多企業(yè)。組建UID中心的目的是為了建立和普及自動識別“物品”所需的基礎性技術，實現(xiàn)“計算無處不在”的理想環(huán)境。UID是一個開放性的技術體系，

48、由泛在識別碼（uCode）、泛在通信器（UG）、信息系統(tǒng)服務器和uCode解析服務器等部分構成。UID使用uCode作為現(xiàn)實世界物品和場所的標識，它從uCode電子標簽中讀取uCode獲取這些設施的狀態(tài)，并控制它們，類似于PDA終端。UID可廣泛應用于多種產業(yè)和行業(yè)，它能將現(xiàn)實世界用uCode標識的物品、場所等各種實體與虛擬世界中存儲在信息服務器中的各種相關信息聯(lián)系起來，實現(xiàn)物物互聯(lián)。1.2.4 構建物聯(lián)網體系結構的建議物聯(lián)網概念的問世，打破了傳統(tǒng)的思維模式。在提出物聯(lián)網概念之前，一直是將物理基礎設施和IT基礎設施分開：一方面是機場、公路、建筑物，而另一方面是數(shù)據(jù)中心、個人計算機、寬帶等。在物

49、聯(lián)網時代，將把鋼筋混凝土、電纜與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎設施。在這種意義上的基礎設施就像是一塊新的地球工地，世界在它上面運轉，包括經濟管理、生產運行、社會管理以及個人生活等。研究物聯(lián)網的體系結構，首先需要明確架構物聯(lián)網體系結構的基本原則，以便在已有物聯(lián)網體系結構的基礎之上，形成參考標準。1.物聯(lián)網體系結構架構原則物聯(lián)網有別于互聯(lián)網，互聯(lián)網的主要目的是構建一個全球性的計算機通信網絡；物聯(lián)網則主要是從應用出發(fā)，利用互聯(lián)網、無線通信技術進行業(yè)務數(shù)據(jù)的傳送，是互聯(lián)網、移動通信網的延伸，是自動化控制、遙控遙測及信息應用技術的綜合展現(xiàn)。當物聯(lián)網概念與近程通信、信息采集、網絡技術、用戶終端設備結合之后，其

50、價值才能逐步得到展現(xiàn)。因此，設計物聯(lián)網體系結構應該遵循以下幾條原則：（1）多樣性原則。物聯(lián)網體系結構必須根據(jù)物聯(lián)網的服務類型、節(jié)點的不同，分別設計多種類型的體系結構，不能也沒有必要建立起唯一的標準體系結構。（2）時空性原則。物聯(lián)網尚在發(fā)展之中，其體系結構應能滿足在時間、空間和能源方面的需求。（3）互聯(lián)性原則。物聯(lián)網體系結構需要平滑地與互聯(lián)網實現(xiàn)互通互聯(lián)，如果試圖另行設計一套互聯(lián)通信協(xié)議及其描述語言，那將是不現(xiàn)實的。（4）擴展性原則。對于物聯(lián)網體系結構的架構，應該具有一定的擴展性，以便最大限度的利用現(xiàn)有網絡通信基礎設施，保護已投資利益。（5）安全性原則。物物互聯(lián)之后，物聯(lián)網的安全性將比計算機互聯(lián)

51、網的安全性更為重要，因此物聯(lián)網的體系結構應能夠防御大范圍的網絡攻擊。（6）健壯性原則。物聯(lián)網體系結構應具備相當好的健壯性和可靠性。 2.一種實用的層次性物聯(lián)網體系結構以上從具體應用角度討論了物聯(lián)網的系統(tǒng)結構，但這類結構無法構成一個通用的物聯(lián)網系統(tǒng)。根據(jù)物聯(lián)網的服務類型和節(jié)點等情況，下面給出一個由感知層、接入層、網絡層和應用層組成的4層物聯(lián)網體系結構，如圖1-7所示。圖1-7 物聯(lián)網體系結構示意圖1）感知層感知層的主要功能是信息感知與采集，主要包括二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、各種傳感器（如溫度感應器、聲音感應器、震動感應器、壓力感應器）、視頻攝像頭等，完成物聯(lián)網應用的數(shù)據(jù)感

52、知和設施控制。2）接入層接入層由基站節(jié)點或匯聚節(jié)點（Sink）和接入網關（Access Gateway）等組成，完成末稍各節(jié)點的組網控制和數(shù)據(jù)融合、匯聚，或完成向末稍節(jié)點下發(fā)信息的轉發(fā)等功能。也就是在末稍節(jié)點之間完成組網后，如果末稍節(jié)點需要上傳數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)發(fā)送給基站節(jié)點，基站節(jié)點收到數(shù)據(jù)后，通過接入網關完成和承載網絡的連接；當應用層需要下傳數(shù)據(jù)時，接入網關收到承載網絡的數(shù)據(jù)后，由基站節(jié)點將數(shù)據(jù)發(fā)送給末稍節(jié)點，從而完成末稍節(jié)點與承載網絡之間的信息轉發(fā)和交互。接入層的功能主要由傳感網（指由大量各類傳感器節(jié)點組成的自治網絡）來承擔。3）網絡層網絡層是核心承載網絡，承擔物聯(lián)網接入層與應用層之間的數(shù)據(jù)

53、通信任務。它主要包括現(xiàn)行的通信網絡，如2G、3G/B3G、4G移動通信網，或者是互聯(lián)網、WiFi、WiMAX、無線城域網（Wireless Metropolitan Area Network, WMAN）、企業(yè)專用網等。4）應用層應用層由各種應用服務器組成（包括數(shù)據(jù)庫服務器），其主要功能包括對采集數(shù)據(jù)的匯聚、轉換、分析，以及用戶層呈現(xiàn)的適配和事件觸發(fā)等。對于信息采集，由于從末稍節(jié)點獲取了大量原始數(shù)據(jù)，且這些原始數(shù)據(jù)對于用戶來說只有經過轉換、篩選、分析處理后才有實際價值。這些應用服務器根據(jù)用戶的呈現(xiàn)設備完成信息呈現(xiàn)的適配，并根據(jù)用戶的設置觸發(fā)相關的通告信息。同時，當需要完成對末稍節(jié)點的控制時，應

54、用層還能完成控制指令生成和指令下發(fā)控制。應用層要為用戶提供物聯(lián)網應用UI接口，包括用戶設備（如PC、手機）、客戶端瀏覽器等。除此之外，應用層還包括物聯(lián)網管理中心、信息中心等利用下一代互聯(lián)網的能力對海量數(shù)據(jù)進行智能處理的云計算功能。1.3 物聯(lián)網系統(tǒng)的基本組成計算機互聯(lián)網可以把世界上不同角落、不同國家的人們通過計算機緊密地聯(lián)系在一起，而采用感知識別技術的物聯(lián)網也可以把世界上所有不同國家、地區(qū)的物品聯(lián)系在一起，彼此之間可以互相“交流”數(shù)據(jù)信息，從而形成一個全球性物物相互聯(lián)系的智能社會。從不同的角度看物聯(lián)網會有多種類型，不同類型的物聯(lián)網，其軟硬件平臺組成也會有所不同。從其系統(tǒng)組成來看，可以把它分為軟

55、件平臺和硬件平臺兩大系統(tǒng)。1.3.1 物聯(lián)網硬件平臺組成物聯(lián)網是以數(shù)據(jù)為中心的面向應用的網絡，主要完成信息感知、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)回傳，以及決策支持等功能，其硬件平臺可由傳感網、核心承載網和信息服務系統(tǒng)等幾個大的部分組成。系統(tǒng)硬件平臺組成示意圖如圖1-8所示。其中，傳感網包括感知節(jié)點（數(shù)據(jù)采集、控制）和末稍網絡（匯聚節(jié)點、接入網關等）；核心承載網為物聯(lián)網業(yè)務的基礎通信網絡；信息服務系統(tǒng)硬件設施主要負責信息的處理和決策支持。圖1-8 物聯(lián)網硬件平臺示意圖1.感知節(jié)點感知節(jié)點由各種類型的采集和控制模塊組成，如溫度傳感器、聲音傳感器、振動傳感器、壓力傳感器、RFID讀寫器、二維碼識讀器等，完成物聯(lián)網應用

56、的數(shù)據(jù)采集和設備控制等功能。感知節(jié)點的組成包括4個基本單元：傳感單元（由傳感器和模數(shù)轉換功能模塊組成，如RFID、二維碼識讀設備、溫感設備）、處理單元（由嵌入式系統(tǒng)構成，包括CPU微處理器、存儲器、嵌入式操作系統(tǒng)等）、通信單元（由無線通信模塊組成，實現(xiàn)末稍節(jié)點間以及它們與匯聚節(jié)點間的通信），以及電源/供電部分。感知節(jié)點綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、智能組網技術及無線通信技術、分布式信息處理技術等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，通過嵌入式系統(tǒng)對信息進行處理，并通過隨機自組織無線通信網絡以多跳中繼方式將所感知信息傳送到接入層的基站節(jié)點和接入網

57、關，最終到達信息應用服務系統(tǒng)。 2.末稍網絡末稍網絡即接入網絡，包括匯聚節(jié)點、接入網關等，完成應用末稍感知節(jié)點的組網控制和數(shù)據(jù)匯聚，或完成向感知節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的轉發(fā)等功能。也就是在感知節(jié)點之間組網之后，如果感知節(jié)點需要上傳數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點（基站），匯聚節(jié)點收到數(shù)據(jù)后，通過接入網關完成和承載網絡的連接；當用戶應用系統(tǒng)需要下發(fā)控制信息時，接入網關接收到承載網絡的數(shù)據(jù)后，由匯聚節(jié)點將數(shù)據(jù)發(fā)送給感知節(jié)點，完成感知節(jié)點與承載網絡之間的數(shù)據(jù)轉發(fā)和交互功能。感知節(jié)點與末稍網絡承擔物聯(lián)網的信息采集和控制任務，構成傳感網，實現(xiàn)傳感網的功能。 3.核心承載網核心承載網可以有很多種，主要承擔接入網與信息服

58、務系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信任務。根據(jù)具體應用需要，承載網可以是公共通信網，如2G、3G、4G移動通信網，WiFi，WiMAX，互聯(lián)網，以及企業(yè)專用網，甚至是新建的專用于物聯(lián)網的通信網。 4.信息服務系統(tǒng)硬件設施物聯(lián)網信息服務系統(tǒng)硬件設施由各種應用服務器（包括數(shù)據(jù)庫服務器）組成，還包括用戶設備（如PC、手機）、客戶端等，主要用于對采集數(shù)據(jù)的融合/匯聚、轉換、分析，以及對用戶呈現(xiàn)的適配和事件的觸發(fā)等。對于信息采集，由于從感知節(jié)點獲取的是大量的原始數(shù)據(jù)，這些原始數(shù)據(jù)對于用戶來說只有經過轉換、篩選、分析處理后才有實際價值。對這些有實際價值的信息，由服務器根據(jù)用戶端設備進行信息呈現(xiàn)的適配，并根據(jù)用戶的設置觸發(fā)相關的通知信息；當需要對末端節(jié)點進行控制時，信息服務系統(tǒng)硬件設施生成控制指令并發(fā)送，以進行控制。針對不同的應用將設置不同的應用服務器。1.3.2 物聯(lián)網軟件平臺組成在構建一個信息網絡時，硬件往往被作為主要因素來考慮，軟件僅在事后才考慮?，F(xiàn)在人們已不再這樣認為了。網絡軟件目前是高度結構化、層次化的，物聯(lián)網系統(tǒng)也是這樣，既包括硬件平臺也包括軟件平臺系統(tǒng)，軟件平臺是物聯(lián)網的神經系統(tǒng)。不同類型的物聯(lián)網，其用途是不同的，其軟件系統(tǒng)平臺也是不同的，但軟件系統(tǒng)的實現(xiàn)技術與硬件平臺密切相關。相對硬件技術而言，軟件平臺開發(fā)及實現(xiàn)更具有特色。一般來