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    物联网技能的应用与发展综述作者: 郑红刚   摘要: 本文对物联网的研讨和应用进展进行综述分析。讨论了物联网的定义、物联网的体系结构、物联网的异构融合网络层、物联网的感知节点与终端、泛在传感网、物联网的业务支撑与智能处理技能、物联网的业务平台技能、物联网平安和物联网标准等关键技能。提出了物联网研讨的关键技能和主要内容。
  关键词: 物联网 概括 关键技能 发展
  一、物联网概括
  ITU对物联网的定义为: 物联网实现物到物、人到物和人到人的互连。这里人与物的互连指人使用传感器等设备后与物体的互连,而人与人的互连指人使用传感系统而不是如今的电脑实现人与人之间的互连。物联网的核心是实现物体之间的互连,从而可以实现物体与物体之间的信息交换和通讯。物体信息通过网络传输到信息处理中心后可实现各种信息服务和应用。
  物联网的主要作用是缩小物理世界和信息系统之间的距离,它能够通过射频识别、传感器、全球定位系统、移动电话等设备,按约定的协议,将世界上的所有物体全部连接到信息网络中,使得它们在事件处理中成为积极的参与者,体现了物理空间和信息空间的融合。服务能够和这些智能物体通过网络进行交互,获得与这些物体相关的任何信息。
  传感网能够看作是物联网的末端延伸网之一。无线传感器网络由大量随意分布的、能耗及资源受限的传感节点组成,它具有感知能力、计算能力和通讯能力,通过自组织方式构成无线网络,协作地实时采集和处理物理世界的大量信息,实现物联网全面感知的功能。
  泛在网是一种无所不在的网络,它能够使任何人在任何时间、任何地点通过网络获得任何信息,它是一个大通讯的观念,是面向经济、社会、企业和家庭全面信息化的概述。泛在网不是一个全新的网络, 它是充分挖掘已有网络的潜能,联合不时出现的新技能,将网络触角不时延伸,实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策等服务。泛在网具有比物联网更广泛的内涵,而物联网是迈向泛在网的第一步。从覆盖的技能范围来看,泛在网包含了物联网,而物联网又包含了传感网。
  物联网发展中最重要的理念是融合。物联网通过设备融合、网络融合、平台融合实现服务融合、业务融合和市场融合。设备融合指研发出一体化的感知终端。网络融合指用户可使用任意终端通过任一方式接入网络,而且号码唯一、帐单唯一。平台融合指用户数据集中管理、公用的业务平台、分类的管理平台和应用平台,支撑用户跨业务系统的互操作,变成统一认证系统,实现基于统一账号、统一密码的集中认证。服务融合指在服务层面实现融合;业务融合指物联网同时提供语音、数据、视频等多种业务;市场融合便是以市场机制为指引, 把各类通讯和信息产品和服务捆绑起来打包销售。
  二、物联网关键技能
  1.物联网的体系结构。物联网包含感知延伸层、网络层、业务和应用层三层。第一层负责采集物和物相关的信息;第二层是异构融合的泛在通讯网络,包括现有的互联网、通讯网、广电网以及各种接入网和专用网,通讯网络对采集到的物体信息进行传输和处理;第三层是应用和业务,为各种终端设备提供感知信息的应用服务。
  (1)感知延伸层。物联网中由于要实现物与物和人与物的通讯,感知延伸层是必须的。感知延伸层主要实现物体的信息采集、捕获和识别。感知延伸层的关键技能包括传感器、RFID、GPS、自组织网络、传感器网络、短距离无线通讯等。感知延伸层必须解决低功耗、低成本和小型化的问题,并且向灵敏度更高、更全面的感知能力方向发展。
  (2)网络层。网络层是物联网的神经系统,主要进行信息的传递,包括接入网和核心网。网络层要根据感知延伸层的业务特征,优化网络特性,更好地实现物与物之间的通讯、物与人之间的通讯以及人与人之间的通讯,这就要求必须建立一个端到端的全局物联网络。物联网中有很多设备的接入,是一个泛在化的接入、异构的接入。接入方式多种多样,接入网有移动网络、无线接入网络、固定网络和有线电视网络。移动通讯网具有覆盖广、建设成本低、部署方便、具备移动性等特点,使得移动网络将成为物联网主要的接入方式,通讯网络就要是通过多种方式提供广泛的互联互通。除此以外,物体是能够移动的,而它们的要求是随时随地都能够上网。因此在部分变成一个自主的网络,还要连接大的网络,这是一个层次性的组网结构。这要借助有线和无线的技能,实现无缝透明的接入。
  随着物联网业务种类的不时丰富、应用范围的扩大、应用要求的提高,对于通线网络也会从大略到复杂、从单一到融合,从多种的接入方式到核心网的融合总体的过渡。
  (3)业务和应用层。业务和应用层是物联网的信息处理和应用, 面向各类应用,实现信息的存储、数据的挖掘、应用的决策等,涉及海量信息的智能处理、分布式计算、中间件、信息发现等多种技能。
  由于网络层是由多种异构网络组成的,而物联网的应用是多种多样的,因此在网络层和应用层之间需要有中间件进行承上启下。中间件是一种独立的系统软件或者服务程序,可以隐藏底层网络环境的复杂性,处理网络之间的异构性,分布式应用软件借助于中间件在不同的技能之间共享资源,它是分布式计算和系统集成的关键组件。它具有简化新业务开发的作用,并且能够将已有的各种技能联合成一个新的总体,因此是物联网中不可缺少的一局部。
  云计算是物联网智能信息分析的核心要素。云计算技能的运用, 使数以亿计的各类物品的实时动态管理变得可能。随着物联网应用的发展、终端数量的增长,可借助云计算处理海量信息,进行辅助决策, 提升物联网信息处理能力。因此,云计算作为一种虚拟化、硬件/软件运营化的解决方案,能够为物联网提供高效的计算、存储能力,为泛在链接的物联网提供网络引擎。
  从目前的物联网应用来看,都是各个行业自己建设系统,不便于多种业务的扩展,如果没有统一建设标准、规范的物联网接入、融合的管理平台,物联网将因为各行业的差异无法产生规模化效应,增加   了使用复杂度与成本。
  2. 物联网的异构融合网络层。任何终端节点在物联网中都应能实现泛在互联。由节点组成的网络末端网络,如传感器网、RFID、家居网、个域网、局域网、体域网、车域网等,连接到物联网的异构融合网络上,从而变成一个广泛互联的网络。物联网在核心层能够考虑NGN / IMS融合,在接入层面需要考虑多种异构网络的融合和协同。由于异构网络相对独立自治,相互间缺乏有效的协同机制,造成了系统间干扰、重叠覆盖、单一网络业务提供能力有限、频谱资源浪费、业务的无缝切换等问题无法解决。面对日益复杂的异构无线环境,为了使用户可以便捷地接入网络,轻松地享用网络服务,融合已成为信息通讯业的发展潮流。融合阶段是指在各种网络连通的网络平台上,分布式部署若干信息处理的功能单元,根据应用需求而在网络中对传递的信息进行收集、融合和处理,从而使基于感知的智能服务实现得更为精确。从该阶段起初,网络将从提供信息交互功能扩展到提供智能信息处理功能及支撑服务,并且传统的应用服务器网络架构向可管、可控、可信的集中智慧参与的网络架构演进。
  3. 感知节点及终端。感知节点既能采集物体本身的有关信息,也能探测、存储、处理乃至融合各种与物体相关的信息,从而向物联网提供各种关联信息。
  微电子技能、嵌入式技能、近距离通讯技能、传感器技能和智能标签技能等技能的发展与成熟使得感知节点可以智能地感知物体与环境并对其进行通讯、处理和抑制。感知节点方面的关键技能有:支持感知内容的多媒体化的感知节点技能、感知节点组合化的关键技能、感知节点的设计和低成本制造、感知节点在组网和协同方面的软硬件框架等。物联网需要多样化、小型化、智能化和低成本的终端。
  4.泛在传感网。泛在传感网是物联网末端选取的关键技能之一。泛在传感网是由多个传感节点组成的分布式无线自组织网络,用来感知温度、湿度、压力等环境参数,一般提供局域或小范围内物与物之间的信息交换。泛在传感网一般分成三个局部:应用与服务层,下一代网络层,传感器网络层。应用与服务层提供医疗、军事、天气等服务;下一代网络层由核心网和接入网组成;最末端的传感器网络层属于感知/延伸层。将传感技能与无源标签联合在一同将给物联网带来许多新的应用。随着各项技能的成熟和发展,传感器网络的研讨将会取得更大的进步,将对物联网建设起到重要作用。
  5. 物联网的服务平台技能与平安。物联网将对信息进行综合分析并提供更智能的服务。物联网应用平台子集与共性支撑平台之间的关系、共性服务平台的开放性与规范性是物联网应用部署所要研讨的关键问题。面向泛在融合的物联网的可管可控可信服务平台架构、如何保证业务质量和体验质量、支持泛在异构融合多种商业模式、提供签约协商等管理功能和保护用户数据隐私等是物联网服务平台方面的关键技能。物联网除了具有传统网络的平安问题外,产生了新的平安性和隐私问题。在物联网中数据的采集、处理和提取的实现方式与人们如今所熟知的方式是完全不同的,在物联网中收集个人数据的局面非常多,因此,人类无法亲自掌控私人信息的公开。此外,信息存储的成本在不时降低,因此信息一旦产生,将很有可能被永久保存,这使得数据遗忘的现象不复存在。确保信息数据的平安和隐私是物联网必须解决的问题,如果信息的平安性和隐私得不到保证,人们将不会将这项新技能融入他们的环境和生活中。
  三、结论
  总之,物联网关键技能有待突破,应用和市场有待于发展。物联网领域主要研讨内容能够从下面几个方面着手。物联网的网络架构;物联网的通讯技能;包括无线通讯、无线智能传感器网络、微型传感器、网络通讯、多媒体通讯及宽带通讯等。与此相关的技能包括传感技能、识别技能、发现技能、计算技能、网络通讯技能、嵌入式智能技能、软件技能等。物联网的数据融合;物联网的异构网络融合;物联网的智能终端;如何将现有的智能终端用到物联网中或者开发物联网需要的智能终端是一个重要研讨内容。物联网的信息平安和保密;物联网相关标准研讨;物联网应用和业务开发,推动物联网快速发展必须实现一些应用领域的示范应用,因此相关技能的研讨和应用系统的开发实现是推动物联网发展的重要途径。
  参考文献
  1.朱洪波-杨龙祥-于全. 物联网的技能思维与应用策略研讨[J ].通讯学报.2010
  2.沈苏彬-范曲立-宗平等. 物联网的体系结构与相关技能研讨[J].南京邮电大学学报(自然科学版)2009
  作者简介:郑红刚、男、籍贯(浙江绍兴)、现任浙江省邮电工程建设有限公司交付管理部主任职务、学士学位;研讨方向(通讯网络的发展应用及物联网相关技能)。
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