物联网关键技术研究

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1、物联网关键技术研究１引言　　“物联X”被称为继计算机、互联X之后，世界信息产业的第三次浪潮，被看作信息领域一次重大的发展和变革机遇，世界各国争相制定发展战略［１］。物联X欧盟委员会认为，物联X的发展应用将在未来５～１５年中为解决现代社会问题带来极大贡献，一些发达国家纷纷出台物联X发展计划，进行相关技术和产业的前瞻布局［２］。２００９年１１月，物联X被确定为我国今后７大战略性新兴产业之一。北京已启动物联X５年规划，规划建成首个物联X应用资源共享服务、信息交换、传感信息X络、超级计算和云计算中心等共

2、性基础支撑平台，完成政府、社会、企业三方面几十个示范应用园区。同时，上海、杭州、成都、南京等市，山东、广东、河南、东北三省、福建等地政府也表示，将全力进军物联X。国内专家预测，“物联X产业将是下一个万亿元级规模的产业，甚至超过互联X３０倍，潜力无穷”［３］。　　然而整体而言，目前无论国内还是国外，物联X的研究和开发都还处于起步阶段，还没有进入成熟商用阶段。我国物联X的研究和发展更是偏重于应用方案和终端设备等上层应用上，包括国家级示范基地的无锡，还有上海、杭州、苏州等地，都局限在应用领域，如高铁物

3、联X应用等；与发达国家相比，我国主要的差距是在硬件方面，如传感器、微电子机械系统（ＭＥＭＳ）及传感器X络领域的基础技术创新，对物联X系统模型、体系架构和关键技术也还缺乏清晰化的界定和研究。因此，本文综述了物联X领域目前的研究状况，从物联X概念、体系架构、关键技术等方面，对物联X研究的技术基础以及关键问题进行论述和研究。　　２物联X概念　　１９９９年美国麻省理工学院（ＭＩＴ）的自动识别中心（Ａｕｔｏ－ＩＤＬａｂｓ）首先提出物联X的概念——把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联X连接起来，实现智

4、能化识别和管理。２００５年国际电信联盟ＩＴＵ在突尼斯举行的信息社会世界峰会（ＷＳＩＳ）上正式确定了“物联X”的概念，并随后发布了《ＩＴＵＩｎｔｅｒｎｅｔｒｅｐｏｒｔｓ２００５——ｔｈｅＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓ》，介绍了物联X的特征、相关的技术、面临的挑战和未来的市场机遇［4］。　　对比物联X的最初概念以及不同的物联X定义，本文认为：任何物体依靠嵌入式系统技术拥有智能处理能力，借助传感器技术获得感知能力，利用ＲＦＩＤ技术具有智能识别和信息交互能力，通过互联X和X络通信技术实现人与物、物与物

5、的自主信息沟通和交互，从而形成的可以连接万物的智能X络，就是物联X。　　３物联X关键技术　　３．１物联X体系架构　　体系架构是指导具体系统设计的首要前提。物联X应用广泛，系统规划和设计极易因角度的不同而产生不同的结果，因此本文从物联X应用的三大类别来描述其体系架构。　　３．１．１基于ＲＦＩＤ的体系架构　　ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）是能够把“物”改变成为“智能物”的技术，它的主要应用是给移动和非移动物体贴上电子标签，实现各种跟踪和管理［5］。它是穿孔卡、键

6、盘和条码等应用技术的延伸，但比条码等技术自动化、智能化程度高。基于ＲＦＩＤ的体系架构由五大技术组成，分别是ＥＰＣ（电子产品码）标签、ＲＦＩＤ标签阅读器、ＡＬＥ中间件实现信息的过滤和采集、ＥＰＣＩＳ信息服务系统，以及信息发现服务（包括ＯＮＳ和ＰＭＬ），体系架构图见图１。该体系架构中ＯＮＳ（即对象命名服务ＯｂｊｅｃｔＮａｍｅＳｅｒｖｉｃｅ）主要处理电子产品码与对应的ＥＰＣＩＳ信息服务器地址的查询和映射管理类似于互联X络中已经很成熟的域名解析服务（ＤＮＳ）。ＥＰＣ产品电子码识别只是“标签”，所有关于产

7、品有用的信息都用ＰＭＬ（ＰｈｙｓｉｃａｌＭａｒｋｕｐＬａｎｇｕａｇｅ）来描述。基于ＯＮＳ和ＰＭＬ，企业对ＲＦＩＤ技术的应用将由企业内部的闭环应用过渡到供应链的开环应用上，实现真正的“物联X”。　　３．１．２基于传感X络的体系架构　　无线传感X络ＷＳＮ（ＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓ）由分布在自由空间里的一组“自治的”无线传感器组成，共同协作完成对特定周边环境状况的监控，包括温度、湿度、化学成分、压力、声音、位移、振动、污染颗粒等［6］。ＷＳＮ中的一个节点（或叫Ｍｏｔｅ）一般由一个无

8、线收发器、一个微控制器和一个电源组成。ＷＳＮ的研究大多还专注于X络底层（包括非ＩＰ协议的ＺｉｇＢｅｅ、ＴｉｎｙＯＳ和基于ＩＰ的６ＬｏＷＰＡＮ等），以及电源的持久性等问题，按照其目前的发展，ＷＳＮ离真正的“物联X”还有一定距离，对像基于ＲＦＩＤ架构中的ＯＮＳ和ＰＭＬ等物联X层面问题的研究还不够。因此，商用的基于传感X络的应用架构还不成熟。　　３．１．３基于Ｍ２Ｍ的体系架构　　Ｍ２Ｍ（MａｃｈｉｎｅｔｏMａｃｈｉｎｅ）表示机器与机器之间的通信，也即非信息技术（ＩＴ）机器设备通过移动通信X络与其他设备