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我对物联网的认识和思考

姓名：张文哲

学号：20141213084

专业：电子与通信工程

一．对物联网的认识

物联网是战略性新型产业的重要组成部分，是继计算机、互联网和移动通信之后新一轮信息技术革命，正推动信息技术在各行各业更深入应用的新一轮信息化浪潮。

（一）物联网基本概念

按照国际电信联盟（ITU）的定义，物联网主要解决物品到物品（Thing to Thing，T2T）、人到物品(Human to Thing,H2T)、人到人之间的互连(Human to Human,H2H)。物联网是在计算机互联网的基础上，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连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网是虚拟网络与现实网络世界实时交互的一种新系统，其核心和基础仍然是互联网，是互联网基础上的延伸和扩展，可以与电信网、广电网等公网互联。其特点是无处不在的数据感知、以无线为主的信息传输、智能化的信息处理，用户端可以延伸和扩展到任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。

（二）物联网关键技术

物联网技术是信息、通信、传感器、自动控制等多技术的综合，可划分为应用层、网络层、感知层三个层次。感知层的关键技术包括传感器、RFID、近距离无线通信、自组织网络、中间件、嵌入式系统、信息协同算法等。网络层关键技术包括M2M、认知无线电、异构融合、业务能力开发、网络环境感知等。应用层关键技术包括软件体系结构、中间件、资源虚拟化、海量数据存储、数据共享、数据挖掘、智能计算等。物联网还涉及标识、解析、安全、QOS、网络管理等重要共性技术。1.感知层关键技术

感知层的技术有统一标识技术、RFID技术、传感器技术、传感器自组网技术等。统一标识技术主要解决对物体进行统一标识的问题。RFID技术需要解决超高频和微波频段的RFID芯片、天线、RFID中间件、标签防碰撞算法、安全认证协议等问题。传感器技术是发展体积小、低功耗、自供电集成中央处理器，微处理系统等各类新型芯片。传感器自组网技术主要解决移动、有线、无线的多层次组网技术。2.网络层关键技术

首先，物联网要求能够充分利用电信网、广播电视网和互联网等各类网络。目前国家正在积极推动三网融合，通过电信网、广播电视网和互联网融合发展，实现三网互联互通，为用户提供话音、数据和广播电视等服务，三网融合的核心是机制创新和技术创新。光电技术是三网合一的重要基础，需要重点研究。其次，物联网需要承载海量信息传输，所以需要利用新材料研发新型传输网络。再次就是只有实现各种传感网络的互联，广域的数据交互和多方共享，以及规模性的应用，才能真正建立一个有效的物联网。3.应用层关键技术

主要包括中间件技术、基于云计算的应用处理中心和系统集成技术。物联网中间件处于数据与应用程序之间，相当于物联网整个网络的神经系统，中间件需要解决数据过滤、数据聚合和信息传递三个关键问题，实现准确互通，以满足物联网在混合组网、异构环境下的高效运行。由于感知层采集的数据存在大量冗余信息，因此数据过滤技术、数据聚合技术相当关键，经过过滤和聚合处理过的数据需要传递技术支撑。基于云计算的应用处理中心主要包括：云计算架构技术、快速部署技术、资源调度技术、多租户技术、海量数据处理技术、大规模分布式存储技术等。系统集成技术主要加强功能集成、网络集成、软硬件操作界面及功能控制、系统级软件等技术。4.其它相关技术

主要包括物联网架构技术、安全和隐私技术等。

二．物联网的标准体系和安全问题

（一）物联网的标准

物联网涉及领域广泛，相关国际组织标准众多，包括传统的互联网、IP和通信技术，以及面向应用的各类联盟和标准组织。主要情况如下表：

目前，物联网标准体系尚在建立，中国、美国、德国和韩国是世界物联网领域标准的重要制定国。目前，ISO/IEC在传感网络、IUT-T在泛在网络、IEEE在近距离无线、IETF在IPV6的应用、3GPP在M2M等方面纷纷启动了相关标准研究工作，但物联网发展的关键技术标准和协议尚未统一。我国物联网标准研究基本与国际同步，正积极参与ITU、ISO/IEC、IEEE、IETF、3GPP等国际标准组织，在ISO/IET传感网体系架构标准、3GPP移动网络优化技术研究等方面实现局部突破。标准是推动物联网应用的保障，统一标准体系的缺乏将阻碍物联网的发展，感知层、网络层和应用层标准化工作分散在国内不同的标准组织里。最新消息是，中国物联网标准联合工作组正在抓紧筹建。通过各标准组织的协作，加快建立统一的物联网标准体系。

（二）物联网的安全问题

传统的网络中，网络层的安全和业务层的安全是相互独立的，而物联网的特殊安全问题很大一部分是由于互联网是在现有移动网络基础上集成了感知网络和应用平台带来的。移动网络中大部分安全机制仍然可以适用于物联网并能够提供一定的安全性，如认证机制、加密机制等，但需要根据物联网的特征对安全机制进行调整和补充。此外，还存在一些问题。一是由于物联网在很多场合都需要无线传输，如果没有保护，很容易被干扰和窃取。同时，很多物联网设备部署在无人监控的环境中，物联网的设备安全显得日益重要。二是由于物联网中节点数量较大，以集群方式存在，大量机器的数据发送会使网络拥塞。三是RFID系统安全问题。一个RFID芯片如果设计不良和没有保护，有很多手段可以获取芯片的结构和数据。

为解决物联网的安全问题，首先应构建和完善我国信息安全的监管体系，有针对性、规范的进行有效管理；二是物联网的业务认可机制，根据业务由谁来提供和业务敏感程度进行设计，从网络层和业务层两个层面来考虑；三是根据业务的安全要求不同，在网络层提供逐级加密保护的前提下，可以将业务层端到端的安全作为考虑重点。物联网技术的推广和应用，一方面将显著提高经济和社会运行效率，另一方面也对信息安全和公民隐私保护问题提出严峻挑战。因此，在研究物联网应用推广的同时，要加强物联网安全的研究，使物联网成为一个开放、安全、可信任的网络。

三．物联网行业发展现状

近年来，在政府和业界共同努力下，我国物联网产业实力不断提升，在关键技术研究、半导体、软件等领域取得了一定成果；国内标准化步伐加快，积极参与国际标准制定；国内物联网应用开始起步。

我国高度重视物联网产业的发展，将物联网作为战略性新兴产业予以重点关注和推进。国务院2006年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中关于“重要领域及其优先主题”、“重大专项”和“前沿技术”均有涉及物联网的内容。2009年，温家宝总理在无锡考察时对物联网的发展提出了三点要求：一是把传感系统和3G中的TD技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。温家宝总理的重要讲话开启了中国物联网发展的新纪元。一年来，中国物联网发展的政策环境不断改善，技术进步明显加快，市场培育持续深化，标准制定全面提速，产业投资大幅增长。以中国在无锡设立国家传感网创新示范区为标志，中国物联网正加速发展。目前，我国已在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机、移动基站等方面取得重大进展，已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。我国传感网标准体系已初步形成框架，2009年9月11日，传感器网络标准工作组成立大会在北京举行，标志传感器网络标准组正式成立。2010年两会政府工作报告提出要培育战略性新兴产业，加快物联网的研发应用。北京、上海、天津、无锡、深圳、成都、江苏、浙江等省市积极开展物联网规划和建设，研究制订物联网产业发展战略规划，出台扶持产业发展的优惠政策，建设和筹建物联网产业园，加大了物联网相关技术和产业化的投入，部署了一批面向政府公共服务、生产服务业的应用示范项目。总之，经过多年的努力，我国物联网产业起步良好，具备了一定的技术、产业和应用基础。

四．物联网应用

物联网应用大致包括三个层次的理念：底层是传感网络，在传统意义上是终端的层面，现在已经不是终端，已经衍生到其他网络当中；往上是数据传输的网络通道，这是大家熟知的接入网（如2G、3G、Wi-Fi等）；最上面的是应用层，大量的行业应用、企业应用在这个层面扩展。目前，物联网的应用形式多种多样，而且随着技术的创新和用户壁垒的逐渐消除，应用种类不断增加。中国物联网已经走向实际应用，进入到交通物流、环境监测、安全防护等领域，但物联网应用主要集中在信息化程度较高、综合实力强的行业小范围内。在面向公众服务方面，包括移动一卡通、移动支付、智能家居、社区信息化、远程医疗在内的应用开始进行尝试，物联网应用逐步扩展到普通民众生活领域。(一)电信行业的物联网应用

三大基础电信运营商对物联网高度关注，并致力于推进物联网的产业链建设，都制订了较为详细的M2M市场拓展计划和网络承载、业务提供方案，旨在通过网络的无线化、宽带化、IP化、扁平化、融合化演进，促进IPv4向IPv6的平滑演进，促进通信系统与物联网深度融合。中国移动通过与产业链各方的合作，已开通了手机支付、物流管理、电力抄表、动物溯源、终端监控、电梯卫士、数字城管、车务通等物联网应用业务。其车务通已在2008年奥运会实际应用。此外，在世博会期间，中国移动在上海浦东国际机场和上海世博园区内的墙头、墙角、墙面和周围道路上，安装了10多万个微小的传感器。传感器能根据声音、图像、震动频率等信息分析判断爬上墙的究竟是人还是猫狗等动物，而且能够精确地进行定位，一旦有人靠近栅栏，系统会自动发出善意提醒或报警，监控中心会同时显示视频。另外，中移动还与中科院上海微系统所合作，在太湖设置采集点，获取水质相关信息，进行水文实时监测。中国电信的“客运车辆调度与监控应用”系统，通过3G网络传输车载传感器和摄像头采集图像和数据，实现客运企业对车辆的实时监控和调度；“污染源在线监控”系统将污染源的实时监控图像、相关传感器采集的环境监测数据，与环保人员的3G手机连接起来，方便了对污染源的管理。中国联通为内蒙古提供重点污染源自动监控服务。另外，中国联通为济南公交总公司提供了公交车辆车载3G视频监控系统服务，济南公交监控中心可以通过3G网络实时监控车辆运行位置、运动轨迹、车厢内情况，还能接收司机触发的报警信号。

(二)广电行业的物联网应用情况

从目前来看，广电物联网的价值在于使用户可以轻松实现人与家电，家电与家电之间，家电外网络之间，家电与售后服务体系之间信息共享。广电行业发展物联网首先要积极建设中国下一代广播电视网(NGB)，NGB建设是建设物联网的基础。2009年，国家广电总局、科技部等启动了中国下一代广播电视网(NGB)建设。NGB的目标是以有线电视网数字化整体转移和移动多媒体广播电视的成果为基础，通过技术升级以及网络改造，实现有线和无线相结合、全程全网、能够支撑家庭物联网的新型广播电视网络技术体系。2010年2月份，武汉市启动了下一代广播电视网(NGB)建设工作。4月份，江苏有线与无锡国家传感信息中心签署协议，建立了江苏广电物联网研究中心，将从“智能家居”切入，全面参与“感知中国中心”建设，积极开展广电网络与物联网融合的技术研究和应用开发。目前江苏广电网络公司开发了“智能家居”平台，主要包括“居家休闲”、“家庭保健”、“家庭教育”、“智能厨房”、“电视出行”等五大模块，用户可以轻松实现人与家电之间、家电与家电之间的信息共享，最大优势是将物联网与用户的生活实际联系起来。5月份，在江苏开展了江苏下一代广电物联网高清互动电视平台业务。10月份，上海率先启动了NGB示范网的建设，并积极搭建示范网络的业务平台，开通了高清互交、家庭娱乐、家庭金融、电视商务、游戏、互动教育等服务，在NGB示范网建设中积极探索物联网应用。总之，在NGB的建设中，将重点在物联网方面做一些探索，最终NGB将为物联网建设提供一个安全、高速、宽带的平台。

五．物联网发展展望

随着物联网时代的到来，一系列应用和服务将会产生，这将催生新的产业链。物联网一方面可以提高经济效益，大大节约成本；另一方面可以为经济发展提供技术动力。2010年物联网作为战略性新兴产业在政府的高度重视下迅速推进，首次进入政府工作报告，并被列为国家“十二五”信息化规划重大专项，各省区市积极推进物联网发展规划，物联网产业已经彰显出强大的发展潜力。据新华社发布的《2009-2010年中国物联网发展年度报告》显示，2009年中国物联网产业市场规模达到1716亿，2010年预计将超过2000亿元。随着相关企业和投资机构的积极介入，优秀应用案例和示范应用不断涌现，物联网将会得到更大发展。据权威机构预测，2015年市场规模预计将达到7500亿元。市场的前景将超过计算机、互联网、移动通信等市场。

当然，物联网的发展还处于初级阶段，全面普及将是一个十分漫长的过程，需要克服包括技术研发、产业发展、应用推广等多方面困难。因此，在普及物联网的过程中，要在集中力量突破核心技术，着力提升自主创新能力，扎实做好技术研发和标准制定的基础上，对涉及产业融合、规划管理、协调合作、应用推广、个人隐私保护以及信息安全等方面的问题制订和完善一系列相应的配套政策和规范。