第１Ｏ卷笫６期 ２Ｏ１ｌｑ－６月 软什导刊 ＳｏｎＷａｒｅ ＧＵｉｄｅ ＶＯ１．１ ＯＮＯ ６ ‘Ｉｕｎ ２Ｏ１ ｌ 物联网的研究与发展 张 晋，黄 理 （四川大学计算机学院，四川成都６１０２０７） 摘 要：近年来，随着计算机技术的普及以及信息时代的到来，人们越来越能感受到计算机技术带来的便利和乐趣。 尤其是在２１世纪的今天，智慧的物联网已经开始悄悄地走近我们身边，影响着我们每时每刻的生活。对物联网概 念、物联网产生的时代背景、物联网的技术构架以及物联网的发展现状和前景进行论述。 关键词：物联网；物联网的技术构架；射频识别技术；无线传感器网络 中图分类号：ＴＰ３９３．０１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—７８００（２０１１）０６—０１２０—０２ 而对于经典的物联网体系结构，一般可认为有３个部分： ０ 引言 随着计算机技术、通信与微电子技术的高速发展，以 感知层、网络层和应用层。感知层由包括ＲＦＩＤ在内的各 种传感器系统组成，它能识别所标记的物体，并能采集相 关的信息。这一层具有泛在化的特点，它存在于需要的每 一及互联网和无线通信网络的推广与应用，人们获取外界信 息、感知外部世界的能力逐渐增强，同样由技术发展催生 片网络覆盖之下，能够广泛地采集信息，使物联网建立 在全面的信息基础之上；网络层由互联网、无线通信网与 卫星通信网、有线电视网等通信网络构成，具有实现物联 网数据传输的功能。由于是各种通信网络的互联与协作， 而来的人们渴望分离的世界一体化和智能化的需求也更 加强烈。正是在这样的时代背景和技术前提下，物联网 （Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ，简称ｌＯＴ）技术应运而生，并且在 最近几年里，得到了长足的发展，越来越多的人们渴望通 过物联网技术改变自己的生活。物联网技术具有智能化、 泛在化、融合化以及快速应对环境变化的特点，它能够广 泛应用于家居生活、工业监测、病幼护理、食品溯源和环境 使这一层具有融合性的特点，这就要求物联网进行服务时 必须具有相应的地址识别与管理功能；应用层是物联网与 各种用户的接口，是物联网进行数据处理和应用的中心。 各种各样的信息共享平台与信息处理系统，以及其它应用 于各种领域的应用层软件，产生了应用层多样性的特点。 智能化同样也是应用层的一个十分显著的特点，它体现在 协同处理、智能化决策以及新算法的支持上。 １．３物联网实现的核心技术 保护等各个领域。 ２００９年２月２４日，ＩＢＭ大中华区首席执行官钱大群 公布了名为“智慧的地球”的最新策略后，立即引起了美国 各界甚至世界范围的广泛关注。我们有理由相信，在未来 的经济发展和科技进步的过程中，物联网技术必将深刻地 影响着我们的生活、推动着世界的前进。 由于物联网具有泛在化感知世界、快速安全传输信息 以及高性能的信息处理等特点，所以物联网的实现还有赖 于相关技术的支持。作为物联网发展的先行技术，射频标 识和无线传感器网络对物联网的发展有着十分广泛和深 远的影响。 １物联网的技术构架 １．１物联网的概念 射频标识采用无线自动识别技术，是一种可以将物品 编码采用无线标签的方式进行记录和供读取的小型发射 我们一般认为，物联网是：通过射频识别技术（Ｒａｄｉｏ 设备。举个简单的书店购书的例子：我们先将采集的图书 信息写入到一个ＲＦＩＤ芯片中，这时的ＲＦＩＤ芯片由于很 薄可以贴在书面上，当你需要购书时ＲＦＩＤ读写器发出电 磁波并且被ＲＦＩＤ天线接收，产生电流，进而驱动ＲＦＩＤ芯 Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，简称ＲＦＩＤ）等信息传感设备，把 任何物体与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实 现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的全球信 息基础设施。 １．２物联网的体系结构 片自动地将存储的信息发送给ＲＦＩＤ读写器，并传送到 ＲＦＩＤ数据管理系统。据统计，２００８年全球ＲＦＩＤ市场规 物联网的实现是建立在一定层次的物理结构之上的， 模已从２００７年的４９．３亿美元上升到５２．９亿美元，ＲＦＩＤ 作者简介：张晋（１９８９－－），男，山东曲阜人，四川大学计算机学院本科生，研究方向为计算机科学与技术；黄理（１９８９一），男，福建莆田 人，四川大学计算机学院本科生，研究方向为网络工程。 第６期 张晋，黄理：物联网的研究与发展 ・１２１・ 具有广泛的应用前景和市场开发潜力，现在已应用在食品 安全与流通领域、交通运输以及医疗卫生领域之中。 到２．５亿台。此外，还有Ｐａｃｈｕｂｅ服务以及Ｖｉｏｌｅｔ公司的 Ｍｉｒ：ｒｏｒ产品等，都已经为将物联网技术与我们的生活联 系在一起进行了尝试。 ２．２物联网在国内的发展 无线传感器网络在物联网实现中的重要性体现在，它 为物联网最广泛范围的覆盖提供了技术支持。无线传感 器网络是利用大量微型的低功耗的传感器采集信息，并通 过无线通信方式进行联系的多跳无线自组网络系统。参 随着国际物联网的发展与推广，我国科学家提出了 “数字中国的概念”，这极大地促进了国内物联网技术发 照实际需求，无线传感器网络未来的发展方向是更巨大的 网络规模、对来自外界环境变化的更快速的适应、信息传 递过程中更高的稳定性。它与其它热门技术的结合，也是 展。以国内一些高校以及科研院所为例，像南京邮电大学 新近成立了物联网与传感网研究院、物联网学院，所生产 的一些物联网产品已经通过了相关的技术验证。如他们 未来促进无线传感器网络发展的重要推动力。 研发的ＵｂｉＣｅｌｌ无线传感器网络系列节点，融合了微传感 器、微处理器等多种芯片，能够即时地进行信息采集、数据 传输以及实时监控。另外像中科院计算所研究的ＧＡＩＮＳ 系列节点，用户可以根据ＺｉｂＢｅｅ无线通信协议栈的ＡＰＩ 自行组网。 ２物联网的最新发展 ２．１ 国际物联网的发展近况 作为科技发展与进步的重要推动者，国际的知名高校 以及科研院所早已开始了对物联网及其相关领域的探索 与研究，并已取得了相当丰硕的成果。如麻省理工学院 （物联网的概念最早就是由ＭＩＴ ＡＵＴ（）一ＩＤ中心的Ａｓｈ— ｔｏｎ教授提出的）获得了ＤＡＲＰＡ的支持，从事着极低功耗 的无线传感器网络方面的研究；奥本大学也已获得ＤＡＲ— ＰＡ的支持，进行了大量关于自组织传感器网络方面的研 ２００９年ｌ１月份成立的无锡物联网产业研究院为在 国内推行物联网技术产业化奠定了基础，是物联网在中国 发展的重要标志。现在该研究院已在交通运输、网络防人 侵、智能家居等领域进行了探索，并已取得了一定的进展。 我们有理由相信，２１世纪中国定会在国际物联网领域占 有重要的一席之地。 究，并完成了一些实验系统的研制；在亚洲，像新加坡国立 大学也建立了无线传感器实验室，从事着无线传感器网络 的技术探索。 另外，一些世界知名的企业也参与到了物联网技术及 其相关领域的研究中来。如在国际上率先进行无线传感器 网络研究的克尔斯博公司，已经生产了若干种类的无线网 ３物联网的发展前景 毫无疑问，物联网有着十分广阔的发展前景。就像欧 洲智能系统集成技术平台组织（ＥＰｏＳＳ）在《Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ ｉｎ ２０２０》中所预测的那样，在未来的５—１０年里， 物联网在已广泛应用于生活生产各领域的基础之上，将进 一络传感器产品，并为全球千余所高校及大型公司提供技术 支持。Ｃｒｏｓｓｂｏｗ公司现已与微软公司、传感器设备巨头霍 步实现物与物之间的互联，智能化的程度也会逐渐提 高，进而实现整个物联网系统的全智能化。尤其是在国 尼韦尔以及英特尔公司建立了合作关系，进行物联网技术 的交流与人才的培养。还有像Ｔｉｋｉｔａｇ公司等也在从事着 物联网相关产品的开发与生产，并得到了业界的一致好评。 现今，已有若干关于ＲＦＩＤ技术与无线传感器网络技 术的产品投放到国际市场之中。像Ｔｉｋｉｔａｇ公司的生产 内，随着国家的资金的大量投入与对物联网领域企业的大 力扶植，我国的物联网建设必将取得长足的进展，成为推 动国民经济发展的重要力量。 参考文献： ［１］ 昊功宜．智慧的物联网［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２０１０． ［２］ 国际物联网研究概况￣ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｍａｒｔｈｏｍｅｃｎ．ｃｏｍ／ ｈｔｍｌ／２０１０—０７／１４０２０．ｈｔｍｌ Ｔｉｋｉｔａｇ启动工具箱，它由一台阅读器和１Ｏ个标签组成， 用户可以自行涉及ＲＦＩＤ标签，并可用于任何用途之上。 这种产品的重要优点是，它可以与向近场无线通信手机这 样的第３方阅读器兼容。在欧洲，Ｔｉｋｉｔａｇ启动工具箱的 售价是３４．９５欧元，专家估计它的销售量到２０１２年会达 ［３］ 为物联网奋斗的五家公司［ＥＢ／ＯＩ ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｈｎｉｏｔ．ｃｎ／ ｎｅｗｓ／２０１１／３１６／１１３１６８３９１１０—３．ｈｔｍｌ （责任编辑：杜能钢） Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ａｄｖｅｎｔ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｇｅ，ｐｅｏｐｌｅ ｃａｎ ｅｎｊｏｙ ｔｈｅ ｐｌｅａｓｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ ｏｆ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ２ １ ｓｔ ｃｅｎｔｕｒｙ，ｔｈｅ ｗｉｓｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ （ＩＯＴ）ｈａｓ ｂｅｇｕｎ ｔｏ ｗａｌｋｅｄ ｑｕｉｅｔｌｙ ａｒｏｕｎｄ ＵＳ ａｎｄ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｏｕｒ ｌｉｖｅｓ ｅｖｅｒｙ ｍｏｍｅｎｔ．Ｗｅ ａｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｕｒｇｅｎｔ ｔｏ ｕｎｄｅｒ— ｓｔａｎｄ ｗｈａｔ ＩＯＴ ｉｓ，ｔｈｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆ ＩＯＴ，ｔｈｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ ＩＯＴ，ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ＩＯＴ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ；Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｏｆ ＩＯＴ；Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ；Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔ— ｗｏｒｋｓ
