物聯(lián)網技術及其標準

  物聯(lián)網描繪了人類未來全新的信息活動場景:讓所有的物品都與網絡實現任何時間和任何地點的無處不在的連接。人們可以通過對物體進行識別、定位、追蹤、監(jiān)控并觸發(fā)相應事件,形成信息化解決方案。目前很多全球主要國家都制訂了開發(fā)物聯(lián)網的長期發(fā)展計劃。中國已經把物聯(lián)網明確列入《國家中長期科學技術發(fā)展規(guī)劃(2006—2020年)》和《2050年國家產業(yè)發(fā)展路線圖》。物聯(lián)網作為一個新的領域有些什么關鍵技術?物聯(lián)網領域標準化方面進展如何?本文將對此進行初步探討。

  1 物聯(lián)網關鍵技術

  物聯(lián)網技術不是對現有技術的顛覆性革命,而是通過對現有技術的綜合運用。物聯(lián)網技術融合現有技術實現全新的通信模式轉變,同時,通過融合也必定會對現有技術提出改進和提升的要求,催生出一些新的技術。

  在通信業(yè)界,物聯(lián)網通常被公認為有3個層次,從下到上依次是感知層、傳送層和應用層,如圖1所示。如果拿人來比喻的話,感知層就像皮膚和五官,用來識別物體,采集信息;傳送層則是神經系統(tǒng),將信息傳遞到大腦進行處理;應用層類似人們從事的各種復雜的事情,完成各種不同的應用。

  

  物聯(lián)網涉及的關鍵技術非常多,從傳感器技術到通信網絡技術,從嵌入式微處理節(jié)點到計算機軟件系統(tǒng),包含了自動控制、通信、計算機等不同領域,是跨學科的綜合應用。

 。1)感知層

  物聯(lián)網的感知層主要完成信息的采集、轉換和收集。感知層包含兩個部分:傳感器(或控制器)、短距離傳輸網絡。

  傳感器(或控制器)用來進行數據采集及實現控制,短距離傳輸網絡將傳感器收集的數據發(fā)送到網關或將應用平臺控制指令發(fā)送到控制器。

  感知層的關鍵技術主要為傳感器技術和短距離傳輸網絡技術,例如射頻標識(RFID)標簽與用來識別RFID信息的掃描儀、視頻采集的攝像頭和各種傳感器中的傳感與控制技術、短距離無線通信技術(包括由短距離傳輸技術組成的無線傳感網技術)。在實現這些技術的過程中,又涉及到芯片研發(fā)、通信協(xié)議研究、RFID材料研究、智能節(jié)點供電等細分領域。

 。2)傳送層

  物聯(lián)網的傳送層主要完成信息傳遞和處理,傳送層包括兩個部分:接入單元、接入網絡。

  接入單元是連接感知層的網橋,它匯聚從感知層獲得的數據,并將數據發(fā)送到接入網絡。接入網絡即現有的通信網絡,包括移動通信網、有線電話網、有線寬帶網等。通過接入網絡,人們將數據最終傳入互聯(lián)網。

  傳送層是基于現有通信網和互聯(lián)網建立起來的層。傳送層的關鍵技術既包含了現有的通信技術,如移動通信技術、有線寬帶技術、公共交換電話網(PSTN)技術、Wi-Fi通信技術等,也包含了終端技術,如實現傳感網與通信網結合的網橋設備、為各種行業(yè)終端提供通信能力的通信模塊等。

 。3)應用層

  物聯(lián)網的應用層主要完成數據的管理和數據的處理,并將這些數據與各行業(yè)應用的結合。應用層包括兩部分:物聯(lián)網中間件、物聯(lián)網應用。

  物聯(lián)網中間件是一種獨立的系統(tǒng)軟件或服務程序。中間件將許多可以公用的能力進行統(tǒng)一封裝,提供給豐富多樣的物聯(lián)網應用。統(tǒng)一封裝的能力包括通信的管理能力、設備的控制能力、定位能力等。

  物聯(lián)網應用是用戶直接使用的各種應用,種類非常多。物聯(lián)網應用包括家庭物聯(lián)網應用,如家電智能控制、家庭安防等,也包括很多企業(yè)和行業(yè)應用,如石油監(jiān)控應用、電力抄表、車載應用、遠程醫(yī)療等。

  應用層主要基于軟件技術和計算機技術實現。應用層的關鍵技術主要是基于軟件的各種數據處理技術,此外云計算技術作為海量數據的存儲、分析平臺,也將是物聯(lián)網應用層的重要組成部分。應用是物聯(lián)網發(fā)展的目的。各種行業(yè)和家庭應用的開發(fā)是物聯(lián)網普及的源動力,將給整個物聯(lián)網產業(yè)鏈帶來巨大利潤。

  2 物聯(lián)網標準進展

  在標準方面,與物聯(lián)網相關的標準化組織較多。圖2所示為全球主要物聯(lián)網標準組織的徽標。

  

  物聯(lián)網覆蓋的技術領域非常廣泛,涉及總體架構、感知技術、通信網絡技術、應用技術等各個方面。物聯(lián)網標準組織有的從機器對機器通信(M2M)的角度進行研究,有的從泛在網角度進行研究,有的從互聯(lián)網的角度進行研究,有的專注傳感網的技術研究,有的關注移動網絡技術研究,有的關注總體架構研究。目前介入物聯(lián)網領域主要的國際標準組織有IEEE、ISO、ETSI、ITU-T、3GPP、3GPP2等。

  針對泛在網總體框架方面進行系統(tǒng)研究的國際標準組織比較有代表性的是國際電信聯(lián)盟(ITU-T)及歐洲電信標準化協(xié)會(ETSI)M2M技術委員會。ITU-T從泛在網角度研究總體架構,ETSI從M2M的角度研究總體架構。

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