物联网发展现状及未来发展的思考

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物联网发展现状及未来发展的思考

赵欣

（大连大学信息工程学院辽宁大连116622）

[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，对比了物联网与无线传感器网络、互联网、泛在网之间的关系。描述了物联网的网络架构，给出物联网网络架构模型，同时，概述了物联网的技术体系，并给出物联网技术体系模型。从应用和技术2个角度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.针对国内在物联网发展中存在的问题，提出今后的努力重点和发展建议。

[关键词]物联网网络架构技术体系

中图分类号：TP393

文献标识码：A文章编号：1008-1739（2012）3、4-126-4

TheCurrentSituationandtheFutureDevelopmentof

theInternetofThings

ZHAOXin

(InformationEngineeringCollege,DalianUniversity,DalianLiaoning116622,China)

Abstract：Theinternetofthingshasbeenpaidmoreandmoreattentionbythegovernment,academeandindustryallovertheworldnowdays.WefirstanalysisthebasicconceptofInternetofthings,andcomparetherelationshipsamongtheInternetofThings,WirelessSensorNetwork,InternetandtheCyberPhysicsSystem.Then,wedescribethearchitectureandtechnologysystemofInternetofThingsandproposecorrespondingmodels.Furthermore,weanalysisthecurrentstatesandproblemsofInternetofThings.Finally,fortheexistingproblemsofInternetofthingsinourcountry,developmentproposalsaresuggestedforthefuture.

Keywords：internetofthings;architecture;technologysystem.

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。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。论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。籍以此抛砖引玉，推动物联网的研究和发展。

射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，以实现物品的智能化识别和管理。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[2]，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目的[3]。

实际上，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

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-

用软件、智能控制等技术基础上的集成、提升、汇总和融合。

物联网与现有的传感网、互联网以及未来的泛在网在概念上既有所联系又有所区别[4]。事实上，传感网是物联网的一部分，物联网正是依靠传感网，才使自身具备了“全面感知”的功能。物联网必须依托互联网构建的基础架构，才能实现物品的信息传递，进而达到最终服务于人的目的。因此，如果把互

ID实验室于1999年提出，当时只是定义为把所有物品通过

[1]

定稿日期：2012-1-26

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联网比作是信息交换的动脉，那么物联网就是毛细血管，是对互联网的延伸和有益补充，是承载于互联网之上的一种应用。从宏观上讲，未来的物联网就是要将人置身于无所不在的网络中，可以随时随地与周围的人或物进行信息交换，可以说，未来的物联网也就等同于泛在网。因此，泛在网是物联网的未来发展方向。

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物联网网络架构

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[5]，如图1所示。

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

2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，主要采用无线传感器网络技术；另一块是智能终端的互联，如智能家电、视频监控等，主要采用广域网通信

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，人们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2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、定位等进行统一封装，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，如家电智能控制、家庭安防等，也包括很多企业和行业应用，如石油监控应用、电力抄表、车载应用、远程医疗等。

技术。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（Service-orientedArchitecture，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、气敏材料、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、精度、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

4物联网技术体系

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

目前，全球的物联网应用主要以RFID、传感器、M2M（MachinetoMachine）等技术应用为主，涉及交通、物流、电力、市政、工业等领域。美、欧及日韩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[3]。美国是物联网应用最广泛的国家，物联网已在其

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军事、电力、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域投入应用，RFID应用案例占全球59%。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。日本在灾难应对、安全管理、公众服务等领域引入物联网，并实现了移动支付的大规模商用。韩国的物联网应用主要集中在其本土产业能力较强的汽车、家电及建筑领域。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、物流、智能家居、节能环保、工业自动控制、医疗卫生、精细农牧业、金融服务业、公共安全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。

以传感器技术和RFID技术为代表的感知技术是目前发达国家重点发展的核心技术，RFID技术已步入成熟发展期，其应用以低频和高频标签技术为主，超高频技术具有可远距离识别和低成本的优势，有望成为未来主流。近距离无线通信技术目前面临多种技术并存的现状，其中IEEE802.15.4技术影响较大，在低速低功耗无线技术方面正在研究适合智能电网和工业监控应用的增强技术。广域无线接入以蜂窝移动通信技术为代表，正在开展核心网和无线接入M2M增强技术的研究。微机电系统技术处于初期发展阶段，封装成本高、测试困难，尚难普及[3]。

国内在无线传感器网络方面做了大量工作，进行了理论方面的研究和传感器节点的研制，取得了一定的突破。传感网标准体系已形成初步框架，多项标准提案被国际标准化组织采纳。国内企业基本掌握了低端传感器研发的技术，但高端传感器和新型传感器的部分核心技术仍未掌握。RFID技术基础相对薄弱，缺乏具有自主知识产权的接口协议标准和自主可控的标签芯片和读写器芯片，标签制造技术有待提高。近距离无线通信技术基本采用国外技术，芯片以国外产品为主，国内在面向应用的无线传感器组网技术方面已有突破。在2G/3G无线接入增强、IP承载和网络传送技术上，国内技术水平与国外基本相当。云计算技术研究和发展比较滞后，目前国内只有少数研究单位和企业正在研究，以跟随国外为主，技术水平和影响力较弱。

[3]

多未实现标准化，物联网行业应用的标准化也处于初级阶段，难以实现低成本的应用普及和规模扩张；

②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；

③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；

④物联网的安全问题尚未解决。物联网使用大量的无线

采集和传感设备，容易遭受截取和攻击，安全和隐私面临巨大威胁，但目前物联网的安全保障技术尚不成熟。

国内的物联网研发除存在上述问题外还受2大因素制约，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、地区之间、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，甚至存在一定的盲目性和无序化。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，加强各行业主管部门的协调与互动，克

6现阶段存在的问题

尽管世界各国在发展物联网方面取得了可喜成果，但全球在物联网领域的研发仍存在许多问题，主要表现在4个方面：

服各自为政，理顺制度环境，从战略层面加快整体布局作为当前的主要任务，谋划长远，务实推进。

（2）建立独立自主的物联网标准

加快物联网标准的顶层设计，确定物联网标准体系。优先制定关键资源标准、物联网架构标准和规模化应用急需的设备

①缺乏行业标准规范。由于物联网涉及多种学科和技

术，且涉及多层次的多个标准，目前尚未有一个统一的标准体系出台。从物联网核心架构到各层的技术体制与产品接口大

和平台标准以及应用标准；积极参与国际标准提案工作，力争主导制定物联网国际标准，以掌握产业发展的主动权，提升国家在物联网领域的国际竞争力与话语权。

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（3）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赶超，打造国际一流物联网传输和控制技术体系；重视物联网关键资源、网络管理和安全隐私等共性技术的研发。重点发展高端传感器、智能传感器、超高频RFID等技术，实现以技术创新带动产业发展。

（4）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，谈不上大规模的产业化推广。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，带动其他行业的发展。重点在工业、农业、物流、电网、交通运输、节能环保、医疗、公共安全等关系民生，具有重大经济社会效益的领域中推进物联网应用。

（5）重视物联网发展中的信息安全问题

加强研究适用于物联网的网络安全体系结构和安全技术。对物联网面临的安全威胁、信息泄露和个人隐私保护威胁进行全面评估。针对影响国家安全的标识、频谱、解析体系等关键基础资源，制定维护和保障国家权益的系统性对策并加快实施。建立物联网等级保护、安全评测和风险评估制度。

计算、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，物联网囊括了上述思想和技术。

越来越多的证据和事实向人们展示了物联网诱人的光辉前景。物联网的提出预示着信息科技成果的产业化、规模化应用开端和契机。应该积极抓住这次难得的物联网发展机遇，促进信息成果产业化，才能在日新月异、高速发展的新世纪拥有一席之地，以此加快社会主义经济建设，早日实现国家强大、人民富裕的目标。

参考文献

[1]LuigiAtzoria,AntonioIerab,Giacomo

Morabitocthe.TheInternetofThings:asurvey[J].ComputerNetworks,2010,54(15):2787-2805.[2]InternationalTelecommunicationUnionUIT.ITU

InternetReports2005:TheInternetofThings[R].2005.

[3]物联网白皮书(2011)[R].工业和信息化部电信研究院.

2011,5.

[4]吕廷杰.物联网的由来与发展趋势[J].信息通信技术，

2010(2):4-8.

刘杰等.物联网:概念、架构与关键技术研究[5]孙其博，

综述[J].北京邮电大学学报，2010,33(3):1-9.

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，数字地球、智慧地球、感知中国、普适

PMC12Gb/sSAS控制器+扩展器方案

在性能以及密度上为云存储和分层存储再创新纪录

致力于存储网络、光网络以及移动网络半导体解决方案创新的PMC-Sierra公司（以下简称“PMC”；纳斯达克代码：PMCS）近日宣布，推出其12Gb/sSAS协议控制器、片上RAID（RoC）控制器和扩展器，使服务器和网络存储拥有突破性的性能和可扩展性。高性能固态硬盘（SSD）提供的每秒输入输出次数（IOPS）比传统的硬盘驱动器（HDD）高达100倍，这对存储控制器的规格提出了更高层级的要求。PMC12Gb/sSAS控制器拥有优化的性能，不仅可以满足这一需求还可以释放固态硬盘的全部潜能。另外，PMC12Gb/s解决方案拥有业界最高端口数的扩展器，能够提供比业界同类解决方案多40％的硬盘连接，助力企业和云数据中心实现新一代可扩展的分层存储。

户可以用最低的成本和能耗来设计系统，以满足存储数据领域的指数式增长。”

PMCTechyon12Gb/sSAS控制器的性能演示表明，

一个16口的控制器通过PMCSAS连接器连接到6Gb/s

SAS硬盘来持续读取资料时可以轻易达到200万IOPS。

这也可以说明PMC控制器的性能比同类12Gb/s的SAS控制器高一倍以上，从而使OEM的存储方案能轻易驾驭最新的固态硬盘，并且改善了大规模硬盘拓扑的性能。

PMC的16端口控制器比其同类产品提供两倍的端

口密度，再结合68端口的PMCSXP12G扩展器，OEM厂商可以将整体存储系统的容量翻倍，并减少组件，节省电路板空间，以及降低能耗。PMC的扩展器将端口数提升40%，可扩展支持的硬盘数量比同类产品多一倍，能够帮助客户全面构建从入门级到高端市场的解决方案。12Gb/sSAS提供了这些扩展的产品架构所需的更高的吞吐量。

PMC企业存储产品事业部营销副总裁DerekDicker

表示：“秉持6Gb/sSAS产品的市场领先优势，我们高兴地宣布推出业界领先的12Gb/s的控制器和扩展器产品。凭借该系列最先进的集成度和业界最高性能，我们的客

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