中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的演進(jìn)

　　物聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為具有比目前人與人通信市場(chǎng)更大的發(fā)展?jié)摿?，是電子信息產(chǎn)業(yè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過(guò)部署具有一定感知、計(jì)算、執(zhí)行和通信等能力的各種設(shè)備，獲得物理世界的信息，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的傳輸、協(xié)同和處理，從而實(shí)現(xiàn)廣域的人與物、物與物之間信息交換的互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)這個(gè)定義，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包括使物體設(shè)備具有感知、計(jì)算、執(zhí)行和通信能力的技術(shù)，還包括信息的傳輸、協(xié)同和處理技術(shù)。只要能提升設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通信能力并進(jìn)行信息處理的技術(shù)都可以應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)，在這種情況下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系包含的技術(shù)很多，存在著零散、發(fā)展水平不一致等問(wèn)題。技術(shù)體系的零散導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)難以成為一個(gè)整體，影響了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 

　　物聯(lián)網(wǎng)包括三大技術(shù)體系 

　　根據(jù)功能，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以分為三類：感知技術(shù)通過(guò)多種傳感器、RFID、二維碼、定位、地理識(shí)別系統(tǒng)、多媒體信息等數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)外部世界信息的感知和識(shí)別；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過(guò)廣泛的互聯(lián)功能，實(shí)現(xiàn)感知信息高可靠性、高安全性進(jìn)行傳送，包括各種有線和無(wú)線傳輸技術(shù)、交換技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)關(guān)技術(shù)等；應(yīng)用技術(shù)通過(guò)應(yīng)用中間件提供跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同及共享和互通的功能，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、并行計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘、平臺(tái)服務(wù)、信息呈現(xiàn)、服務(wù)體系架構(gòu)、軟件和算法技術(shù)等。 

　　在這些技術(shù)中，目前存在著三個(gè)比較重要的體系，第一個(gè)是RFID體系，除了RFID技術(shù)外還包括條碼和二維碼等，這個(gè)體系的技術(shù)主要用來(lái)識(shí)別物體，不能對(duì)物體進(jìn)行控制，一般需要手動(dòng)讀取信息；第二個(gè)是傳感網(wǎng)體系，這里面的主要技術(shù)是傳感器技術(shù)和近距離通信技術(shù)；第三個(gè)體系是M2M技術(shù)，M2M是重在強(qiáng)調(diào)廣域網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)募夹g(shù)。另外，半導(dǎo)體、嵌入式等作為支撐技術(shù)，在每個(gè)體系中都有所涉及。 

　　嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，M2M不能算一種技術(shù)，而是與物聯(lián)網(wǎng)類似的概念。但目前M2M更多地被電信運(yùn)營(yíng)商所使用，電信運(yùn)營(yíng)商一般將自己的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)稱為M2M業(yè)務(wù)。電信運(yùn)營(yíng)商擁有的資源首先是網(wǎng)絡(luò)傳輸資源，在這種情況下，M2M技術(shù)包括數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，比如蜂窩移動(dòng)通信、以太網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、電力線等有線通信技術(shù)；另外還有基于具體業(yè)務(wù)的傳感、網(wǎng)關(guān)、軟件應(yīng)用等技術(shù)。 

　　傳感網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了信息的感知和獲取，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)之一。傳感網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展體現(xiàn)在傳感器、傳感器節(jié)點(diǎn)、傳感器網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用四個(gè)層面。 

　　RFID技術(shù)集成了無(wú)線通信、芯片設(shè)計(jì)與制造、天線設(shè)計(jì)與制造、標(biāo)簽封裝、系統(tǒng)集成、信息安全等技術(shù)，目前已經(jīng)進(jìn)入成熟發(fā)展期。目前RFID應(yīng)用以低頻和高頻標(biāo)簽技術(shù)為主，超高頻技術(shù)具有可遠(yuǎn)距離識(shí)別和低成本的優(yōu)勢(shì)，有望成為未來(lái)的主流。條碼和二維碼技術(shù)由于其具有低成本的特點(diǎn)，目前已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于物流和零售行業(yè)。RFID技術(shù)體系中除了通信技術(shù)外，還包括很重要的標(biāo)志體系，即物品編碼標(biāo)準(zhǔn)。 

　　支撐物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù) 

　　嵌入式智能技術(shù)是將“無(wú)感知物體”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸悄芪矬w”的關(guān)鍵技術(shù)，該特性使物體具備根據(jù)外部環(huán)境變化進(jìn)行反應(yīng)的能力。嵌入式智能技術(shù)的特點(diǎn)是將硬件和軟件相結(jié)合，利用了嵌入式微處理器的低功耗、體積小、集成度高，以及嵌入式軟件的高效率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，綜合人工智能技術(shù)，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)中智能環(huán)境的實(shí)現(xiàn)。嵌入式系統(tǒng)涵蓋嵌入式硬件和軟件兩大部分，硬件由嵌入式處理器、存儲(chǔ)器與外圍設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)總線組成，軟件包括操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口等。 

　　短距離通信技術(shù)可以延伸至蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)所難以涉及的區(qū)域，包括Wi-Fi、藍(lán)牙、UWB、ZigBee等。每種技術(shù)具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，目前ZigBee技術(shù)由于成本低、組網(wǎng)能力強(qiáng)，最適合成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。ZigBee技術(shù)基于802.15.4協(xié)議，提供低功耗、低成本和輕量路由協(xié)議，因此可以組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，不需要接入點(diǎn)，而且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間可以互相通信。目前的傳感器網(wǎng)絡(luò)大多采用ZigBee作為組網(wǎng)和傳輸技術(shù)。

　　微機(jī)電技術(shù)是指采用微機(jī)械加工技術(shù)可以批量制作的集微型傳感器、微型機(jī)構(gòu)、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、接口、通信等于一體的微型器件。其工作原理是外部環(huán)境物理、化學(xué)和生物等信號(hào)輸入，通過(guò)微傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后，由微執(zhí)行器執(zhí)行動(dòng)作，達(dá)到與外部環(huán)境“互動(dòng)”的功能。微機(jī)電技術(shù)尚處于發(fā)展初期，各種類型傳感器的集成技術(shù)還有待進(jìn)一步研究。微機(jī)電技術(shù)的重要性在于在傳感器的基礎(chǔ)上引入了執(zhí)行器，使得我們不僅能感知世界，還能遠(yuǎn)程控制世界，甚至讓設(shè)備自動(dòng)根據(jù)外界環(huán)境變化而采取不同的行為。 

　　物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)和智能算法是物聯(lián)網(wǎng)計(jì)算環(huán)境的“心臟”和“神經(jīng)”，是物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是確保物聯(lián)網(wǎng)在多應(yīng)用領(lǐng)域安全可靠運(yùn)行的神經(jīng)中樞和運(yùn)行中心。在軟件系統(tǒng)方面，主要涉及物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下處理海量感知信息的軟件系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)組成、各子系統(tǒng)的相互作用、可重構(gòu)方法和技術(shù)，以及軟件平臺(tái)需求管理、并行開(kāi)發(fā)與測(cè)試管理等。在算法方面，主要涉及物聯(lián)網(wǎng)感知復(fù)雜事件語(yǔ)義模型建模算法、傳感器節(jié)點(diǎn)感知跟蹤、行為建模及感知交互算法，以及資源控制、優(yōu)化、調(diào)度算法。 

　　除此之外，還有材料技術(shù)、新能源技術(shù)、半導(dǎo)體集成電路技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也起著重要的支撐作用。 

　　標(biāo)準(zhǔn)化打造物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系 

　　由于面向物物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)涉及不同專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域、不同行業(yè)應(yīng)用部門，物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)既要涵蓋基礎(chǔ)公共技術(shù)，又要具備面向不同應(yīng)用的可擴(kuò)展性，容納硬件、協(xié)議、算法等差異。物聯(lián)網(wǎng)主要涉及以下方面的標(biāo)準(zhǔn)化： 

　　數(shù)據(jù)采集感知技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：傳感器接口、多媒體采集設(shè)備、二維碼、傳感器與RFID融合等； 

　　標(biāo)志和解析標(biāo)準(zhǔn)：物體標(biāo)志、自主管理的解析體系； 

　　物聯(lián)網(wǎng)通信無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)：低速低功耗近距離無(wú)線通信、區(qū)域范圍寬帶無(wú)線接入、2G/3G/4G廣域無(wú)線接入、物聯(lián)網(wǎng)通信無(wú)線增強(qiáng)等； 

　　物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：自組織Adhoc網(wǎng)絡(luò)、中間件、通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、業(yè)務(wù)架構(gòu)、安全、QoS、面向智能物體和低功耗網(wǎng)絡(luò)的IP技術(shù)； 

　　應(yīng)用中間件標(biāo)準(zhǔn)：SOA體系架構(gòu)、面向上層業(yè)務(wù)應(yīng)用的流程管理、業(yè)務(wù)流程之間的通信交互協(xié)議、元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及SOA安全架構(gòu)，開(kāi)放云計(jì)算接口、云計(jì)算開(kāi)放式虛擬化架構(gòu)（資源管理與控制）、云計(jì)算互操作、云計(jì)算安全架構(gòu)； 

　　行業(yè)、公眾應(yīng)用類標(biāo)準(zhǔn)：智能電網(wǎng)、智能交通、智能物流、智能家居、環(huán)境保護(hù)和安防、工業(yè)自動(dòng)控制、醫(yī)療健康、精細(xì)農(nóng)業(yè)和金融服務(wù)業(yè)等； 

　　跨層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：服務(wù)質(zhì)量、安全和網(wǎng)絡(luò)管理等。 

　　目前，全球各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織正在加緊制定物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而不同標(biāo)準(zhǔn)組織的工作側(cè)重點(diǎn)不同，標(biāo)準(zhǔn)化工作也處于不同的階段。 

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系不斷演進(jìn) 

　　物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)主要技術(shù)體系出現(xiàn)的時(shí)間不同，技術(shù)成熟度也有所不同。RFID技術(shù)體系出現(xiàn)較早，上世紀(jì)90年代就已經(jīng)出現(xiàn)，尤其是條碼技術(shù)，目前RFID技術(shù)體系已經(jīng)過(guò)了炒作期，進(jìn)入了成長(zhǎng)階段；傳感網(wǎng)技術(shù)體系在2000年前后出現(xiàn)，但傳感網(wǎng)技術(shù)一直處于研發(fā)階段，目前沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的商用；M2M技術(shù)體系出現(xiàn)最晚，M2M技術(shù)的出現(xiàn)是在2005年前后電信運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始探索新市場(chǎng)的結(jié)果。 

　　RFID、傳感網(wǎng)、M2M技術(shù)體系的發(fā)展，代表了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)演進(jìn)的三個(gè)主要階段：最初是實(shí)現(xiàn)基本的物體識(shí)別的功能，技術(shù)特點(diǎn)是為物品編碼，完成物品的統(tǒng)一調(diào)度和管理；第二階段是狀態(tài)感知階段，能夠感知環(huán)境的變化并且對(duì)信息進(jìn)行處理；第三階段是融合了通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使得對(duì)物體的感知廣域化，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍的物體聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)。在此基礎(chǔ)上，未來(lái)將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)傳感與控制相結(jié)合，完成與環(huán)境的互動(dòng)，真正實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域的物物互聯(lián)和全面感知，使信息無(wú)所不在。