物联网业务关键技术与模式探讨

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1、物联网业务关键技术与模式探讨刘兆元1概述   近来，“物联网”成了热点概念词汇，正像“物联网”所推崇的无处不在，其概念已首先成为了无处不在的热点词汇。从一般性的网站、技术报刊、行业报刊，到机上读物、广告宣传，以及技术论坛、行业评估、股票等，无不铺天盖地在热议“物联网”。物联网概念并不是新概念，其最早出现在比尔•盖茨1995年的《未来之路》一书，而后2005年国际电信联盟正式提出物联网概念，如泛在网络、M2M（MachinetoMachine）等技术名称其实都是物联网的前称。   但到底什么是“物联网”呢？物联网的英文名称叫“TheInternetofthings”，就是由许多在空间上

2、分布的自动装置通过无线/有线等通信网络连接组成的计算机应用网络，通过该网络实现信息采集、分析处理和设备监控等功能，从而达到对物品跟踪、监控、管理等目的。举个例子，危险品运输中为了保证物品在运送过程中的安全，可以利用物联网实施对物品状态的全程监控，这时通过分布在危险品周围的温度、湿度、气压、振动等传感器探头和GPS定位模块等，定期或不定期地采集危险品温度、湿度、气压、振动、位置等信息，然后通过通信网络将信息发送到远程的集中监控处理系统，由该系统进行信息处理，并根据处理结果实施相应的控制处理。   国内外不同产业对于M2M类型的物联网应用已经研究和开发多年，比如2004年Orange公司

3、推出了M2MConnect产品（其理念是使企业实现设备无线连接的、安全的中央控制网关，通过M2MConnect实现后端设备与前端采集控制设备的连接，如图1所示）；“M2MConnect”，提供的应用包括：Officeequipment互联、utilities(电子抄表)、security(安全监控)、vendingMachine(自动售货机)、物流车辆跟踪。而同样Vodafone公司也推出了基于M2MGatewayServices的业务。                          图1Orange“M2MConnect”业务架构示意图     物联网有别于互联网，互联网主要目

4、的是构建一个全球性的信息通信计算机网络，而物联网则主要从应用出发，利用互联网、无线通信网络资源进行业务信息的传送，是互联网、移动通信网络应用的延伸，是自动化控制、遥控遥测及信息应用技术的综合展现。当物联网概念与近距离通信技术、采集技术与通信网络、用户终端设备结合后，其价值才将逐步得到展现。2物联网分类   物联网的分类有多种，如按照接入方式、应用类型等方式进行分类，类似于计算机网络划分为专用网网络和公众网络，我们从物联网的用户范围不同，可分为公众物联网和专用物联网两种。公众物联网是指为满足大众生活和信息的需求提供的物联网服务，而专用物联网就是满足企业、团体或个人特色应用需求，有针对性

5、地提供的专业性的物联网业务应用。专用物联网可以利用公众网络（如：Internet）、专网（局域网、企业网络或移动通信互联网中公用网络中的专享资源）等进行信息传送。                      表1物联网分类方式举例3物联网关键技术及发展瓶颈                      图2物联网网络的组成示意图  物联网网络的组成架构包括：末梢节点（应用采集控制层）、接入层（末梢网络）、承载网络、应用控制层、用户，其中由计算机网络和通信网络构成的承载网络为业务的基础网络。如图2物联网网络组成示意图。末梢节点层由各种类型的采集和控制模块组成，如温度感应器、声音感应器、振动感

6、应器、压力感应器、RFID读写器、二维码识读器等，完成物联网应用的数据采集和设备控制功能。接入层由基站节点（sink节点）和接入网关（AccessGateway）组成，完成应用末梢各节点信息的组网控制和信息汇集，或完成向末梢节点下发信息的转发等功能。也就是末梢节点之间完成组网后，如果末梢节点需要上传数据，则将数据发送给基站节点，基站节点收到数据后，通过接入网关完成和承载网络的连接，而应用控制层需要下发控制数据时，接入网关接收到承载网络的数据后，由基站节点将数据发送给末梢节点，从而完成末梢节点与承载网络之间的信息转发和交互的功能。   末梢节点与接入层构成了物联网的信息采集和控制，其按

7、照接入网络的复杂性不同可分为简单接入方式和多跳接入方式。简单接入就是在采集设备获取信息后直接通过有线或无线方式将信息直接发送至承载网络，如目前RFID读写设备主要采用简单接入方式；简单接入方式可用于终端设备分散、数据量的业务应用。而多跳接入是利用无线传感器（WSN）技术，将具有无线通信与计算能力的微小传感器节点通过自组织方式，各节点能根据环境的变化，自主地完成网络自适应组织和信息的传递；由于节点间距离较短，一般采用多跳方式进行通信。而后传感器网络最终将信息