物联网核心技术和应用演进

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1、物联网核心技术和应用演进摘要：针对物联网概念、关键特征、体系结构及核心技术进行研究。在关键特征与核心技术方面，深入研究并讨论了物联网的泛在性、特定环境下的智能标识与感知技术、数据的不确定性、数据表示方法、海量数据的信息传播、安全和隐私等问题，并给出了开放性的研究内容。针对未来物联网应用的泛在性，进一步提出了物联网的研究发展方向。关键词：物联网；泛在网络；体系结构；核心技术；智能技术中图分类号：TP393.1文献标志码：A英文标题0引言互联网从20世纪80年代的纯学术网络开始，至今已发展为全球信息共享平台，直接影响着社会经济、政治

2、和文化。目前，互联网正从固定网络转向移动互联网，接入互联网的设备也由传统的计算机，扩展到诸如移动电话、掌上电脑、全球定位系统(GlobalPositioningSystem,GPS)跟踪器等泛在化和智能化设备。在互联网实现了信息传递和共享后，人们期望各种实物的描述信息也可传递和共享，“物联网(InternetofThings,IoT)"[1]正是在这种情况下提出的。物联网是未来互联网的重要组成部分。未来互联网将不仅是现有互联网的简单演化，为适应未来应用，更需要有新的体系结构、接口、数据管理方式、能异构地接入各种不同互联网实体(包

3、括设备、服务、物体和人)及传感器等。未来对象均为可标识、可通信、可移动、可交换、可创建和销毁的智能化可信实体，若干对象可建立通信网络，这种网络又可与本地甚至全球的其他网络连接，且可为各种用户提供所需服务。近年来，物联网已受到学术界和业界的高度关注，人们试图通过物联网实现无处不在、无时不在的泛在计本文主要探讨物联网的相关概念、网络体系结构、核心技术及其应用演进。1物联网概念物联网最初由麻省理工学院AutoID研究中心［2］提出，其含义是把所有物品通过射频识别(RadioFrequencyIDentification,RFID)等信

4、息传感设备与互联网连接，实现智能化识别和管理，试图以RFID为基础，构建全球性的RFID网络架构，以实时跟踪和监视物品。国际电信联盟(InternationalTelecommunicationUnion,ITU)［3］对物联网概念进行了扩展，提出物联网的基本含义：通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。强调任何时间、任何地点、任何物体之间，通过泛在网络和普适计算互联，除RFID技术外，传感

5、技术、纳米技术、智能终端等技术也将得到广泛应用。物联网中的交互实体是时间或空间上可移动的物理或虚拟物体，采用近场无线通信(NearFieldCommunication,NFC)^无线传感与执行网络(WirelessSensorandActuatorNetwork,WSAN)与RFID等技术的融合，连接物理世界与虚拟世界［5-6］o在物联网中，物体参与商业、信息和社会的活动，进行交互和通信；并感知环境，与环境交换数据和信息［7］o近年来，正在兴起的未来互联网［4］研究认为，未来互联网集媒体互联网、服务互联网和物联网于一体，基于标准

6、通信协议将多种网络集成为一个互通的全球信息平台。物联网作为未来互联网的组成部分，定义为可自我配置的动态全球网络基础设施，基于可互操作的标准通信协议，将有身份、物理属性、虚拟特性及智能接口的物理或虚拟物体，无缝地集成于同一信息网络。针对未来网络的演化，有学者认为信息物理系统(CyberPhysicalSystem,CPS)［8-9］是未来网络的发展方向。CPS是信息领域的网络化技术、信息化技术与物理系统中控制技术、自动化技术的融合。CPS通过嵌入物理世界的传感器与计算节点，将之与信息世界相连接，实现物理世界和信息世界的相互作用与深

7、度协作，提供实时感知、信息反馈和动态控制等功能，以构成高效、智能的物理世界。CPS强调计算技术与控制技术的融合，为把虚拟世界与物理世界连接，CPS需把已有的、处理离散事件的、不关心时间和空间参数的计算技术，与现有的、处理连续过程的、注重时间和空间参数的控制技术融合起来，使得网络世界可以采集物理世界与时间和空间相关的信息，进行物理装置的操作和控制。未来网络演化是物联网还是CPS,尚存在争议。文献[10]指出，物联网与CPS的区别同因特网和电信网的区别类似；两者基本技术如无线传感器网络、射频识别、高效低功耗嵌入式系统等方面是一致的，

8、而CPS更强调循环反馈的概念，强调感知物理世界之后，再通过通信与计算对物理世界做出某种调整。第10期薛小平等：物联网核心技术及应用演进计算机应用第33卷2物联网关键特征及体系结构2.1关键特征大量的研究表明，与传统的互联网相比，物联网具有以下基本特征：1）融合物