物联网技术的现状与发展
2020-03-03 21:26:55 来源：范文大全收藏下载本文
物联网技术的现状与发展
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这是个科技日益发展的时代，计算机的发明、互联网的产生，这些都对我们的生活产生了无比巨大的影响。而在此之后出现的技术革新——物联网，不仅取决于一些重要领域的动态技术创新，更代表着未来计算机与通信的发展方向。它势必会给我们的生活带来更加深远的影响。
一、物联网技术的起源
物联网——“The Internet of Things（IOT）”，顾名思义就是“实现物物相连的互联网络”。物联网概念最早出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起世人的重视。1998年，美国麻省理工学院（MIT）创造性地提出了当时被称作EPC系统的“物联网”的构想。
1999年，美国Auto-ID首先提出“物联网”的概念，主要是建立在物品编码、RFID技术和互联网的基础上。过去在中国，物联网被称之为传感网。中科院早在1999年就启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。同年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了，“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。
2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。
2009年8月7日，温家宝总理在无锡传感网工程技术研发中心视察中指出：在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展，尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”。物联网在我国才迅速升温，并受到业界和国家相关部门的高度重视。当然，2009年通信展最热门的概念无疑是“物联网”，中国移动董事长王建宙在一次演讲中谈到了“物联网”及其应用，表明了实力强劲的电信运营商有涉入该领域的计划，“物联网”概念再次掀起新一番高潮，甚至与之相关的几家上市公司股票都涨停了。同时，王建宙表示：“物联网将会是继互联网以后的又一经济驱动器。”
二、物联网技术的发展现状
目前，我国物联网发展与全球同处于起步阶段，初步具备了一定的技术、产业和应用基础，呈现出良好的发展态势。
产业发展初具基础。无线射频识别（RFID）产业市场规模超过100亿元，其中低频和高频RFID相对成熟。全国有1600多家企事业单位从事传感器的研制、生产和应用，年产量达24亿只，市场规模超过900亿元，其中, 微机电系统（MEMS）传感器市场规模超过150亿元；通信设备制造业具有较强的国际竞争力。建成全球最大、技术先进的公共通信网和互联网。机器到机器（M2M）终端数量接近1000万，形成全球最大的M2M市场之一。据不完全统计，我国2010年物联网市场规模接近2000亿元。
技术研发和标准研制取得突破。我国在芯片、通信协议、网络管理、协同处理、智能计算等领域开展了多年技术攻关，已取得许多成果。在传感器网络接口、标识、安全、传感器网络与通信网融合、物联网体系架构等方面相关技术标准的研究取得进展，成为国际标准化组织（ISO）传感器网络标准工作组（WG7）的主导国之一。2010年，我国主导提出的传感器网络协同信息处理国际标准获正式立项，同年，我国企业研制出全球首颗二维码解码芯片，研发了具有国际先进水平的光纤传感器，TD-LTE技术正在开展规模技术试验。
应用推广初见成效。目前，我国物联网在安防、电力、交通、物流、医疗、环保等领域已经得到应用，且应用模式正日趋成熟。在安防领域，视频监控、周界防入侵等应用已取得良好效果；在电力行业，远程抄表、输变电监测等应用正在逐步拓展；在交通领域，路网监测、车辆管理和调度等应用正在发挥积极作用；在物流领域，物品仓储、运输、监测应用广泛推广；在医疗领域，个人健康监护、远程医疗等应用日趋成熟。除此之外，物联网在环境监测、市政设施监控、楼宇节能、食品药品溯源等方面也开展了广泛的应用。
尽管我国物联网在产业发展、技术研发、标准研制和应用拓展等领域已经取得了一些进展，但应清醒的认识到，我国物联网发展还存在一系列瓶颈和制约因素。主要表现在以下几个方面：核心技术和高端产品与国外差距较大，高端综合集成服务能力不强，缺乏骨干龙头企业，应用水平较低，且规模化应用少，信息安全方面存在隐患等。
我国的物联网建设正如火如荼地进行，那么国外的物联网发展又是什么情况呢？
日本：打造“无所不在”便利社会
2004年，日本信息通信产业的主管机关总务省提出2006至2010年间IT发展任务——u-Japan战略。该战略的理念是以人为本，实现所有人与人、物与物、人与物之间的连接（即4U，Ubiquitous、Universal、User-oriented、Unique），希望在2010年将日本建设成一个“实现随时、随地、任何物体、任何人均可连接的泛在网络社会”。
2008年，日本总务省提出将u-Japan政策的重心从之前的单纯关注居民生活品质提升拓展到带动产业及地区发展，即通过各行业、地区与ICT的深化融合，进而实现经济增长的目的。具体说就是通过ICT的有效应用，实现产业变革，推动新应用的发展；通过ICT以电子方式联系人与地区社会，促进地方经济发展；有效应用ICT达到生活方式变革，实现无所不在的网络社会环境。
2009年7月，日本IT战略本部颁布了日本新一代的信息化战略——“i-Japan”战略，为了让数字信息技术融入每一个角落。首先，将政策目标聚焦在三大公共事业：电子化政府治理、医疗健康信息服务、教育与人才培育。提出到2015年，透过数位技术达到“新的行政改革”，使行政流程简化、效率化、标准化、透明化，同时推动电子病历、远程医疗、远程教育等应用的发展。日本政府对企业的重视也毫不逊色。另外，日本企业为了能够在技术上取得突破，对研发同样倾注极大的心血。在日本爱知世博会的日本展厅，呈现的是一个凝聚了机器人、纳米技术、下一代家庭网络和高速列车等众多高科技和新产品的未来景象，支撑这些的是大笔的研发投入。 美国：作为振兴经济的“新武器”
奥巴马总统就职后，积极回应了IBM公司提出的“智慧地球”的概念，并很快讲物联网的计划升级为国家战略。该战略一经提出，在全球范围内得到极大的响应，物联网荣升2009年最热门的话题之一。
奥巴马将物联网作为振兴经济的两大武器之一，投入巨资深入研究物理网相关技术。无论基础设施、技术水平还是产业链发展程度，美国都走在世界各国的前列，已经趋于完善的通信互联网络为物联网的发展创造了良好的先机。
美国《经济复苏和再投资法》提出，从能源、科技、医疗、教育等方面着手，通过政府投资、减税等措施来改善经济、增加就业机会，推动美国长期发展。其中鼓励物联网技术反战政策主要体现在推动能源、宽带与医疗三大领域上。例如，德克萨斯州的电网公司建立了智慧的数字电网。这种数字电网可以发生故障时自动感知和汇报故障位置，并且自动路由，10秒钟之内就能恢复供电。该电网还可以接入风能、太阳能等新能源，有利于新能源产业的生长。相配套的智能电表可以让用户通过手机控制家电，给居民提供便捷的服务。
欧盟：引领世界物联网“加速跑”
欧盟围绕物联网技术和应用做了不少创新性工作。在2009年11月的全球物联网会议上，欧盟专家介绍了《欧盟物联网行动计划》，意在引领世界物联网的发展。 从目前的发展看，欧盟已推出的物联网应用主要包括以下几方面：各成员国在药品中越来越多地使用专用序列码，确保了药品在到达病人手中之前就可得到认证，减少了制假、赔偿、欺诈现象的发生和药品分发中出现的错误。序列码能够方便地追踪用户的医药产品，确保欧洲在对抗不安全药品和打击药品制假中取得成效。
一些能源领域的公共性公司已经开始设计智能电子材料系统，为用户提供实时的消费信息。这样一来，电力供应商也可以对电力的使用情况进行远程监控，在一些传统领域，比如物流、制造、零售等行业，智能目标推动了信息交换，缩短了生产周期。
为了加强政府对物联网的管理，消除物联网发展的障碍，欧盟制定了一系列物联网的管理规则，并建立了一个有效的分布式管理架构，使全球管理机构可以公开、公平地履行管理职责。
三、目前优秀的物联网技术
国际电信联盟讲射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术列为物联网关键技术。其中，RFID也被公认为是物联网的构建基础和核心。除此之外，无线通信系统、无线单机片技术、远程通信技术、智能信息处理技术等都属于物联网技术的应用。
我们平时所使用的Zigbee技术，蓝牙技术、Wifi技术及云计算等等，无一不是物联网技术的体现。我们举一些事例，或许更能充分了解。无锡传感网中心 的 传感器产品 在 上海浦东国际机场 和 上海世博会 被 成功应用---首批
1500万元的 传感安全防护设备销售成功，设备由10万个微小传感器组成，散布在墙头墙角及路面
传感器能根据声音、图像、震动频率 等 信息 分析判断，爬上墙的 究竟是人 还是 猫狗 等 动物
多种 传感手段 组成 一个 协同系统 后，可以防止 人员的翻越、偷渡等 攻击性入侵。
从运营商方面来看，中国移动表示要全面发展物联网。据中国移动物联网基地副总经理谢志远介绍，中国移动将从3个方面推动物联网的发展：一是搭建运营体系，主要包括专网专号建设，物联网运营管理平台搭建，以及开放平台的建设。二是发展重点行业。由于物联网涉及的行业太多、太分散，中国移动将从几个大行业切入，如家居、交通、医疗等领域。三是拓展行业应用。除了产品以外中国移动会牵头做一些行业应用解决方案，形成白皮书发给各个省份。据悉，中国移动即将在4个领域推出4个全网产品：物联通、智能家居、手机二维码及移动产品。
四、物联网技术未来的发展趋势及出现的危机
那么，物联网技术在我国会有怎么样的发展趋势呢？一方面认为物联网技术目前并不能降低物流企业的经营成本，另一方面多位接受采访的人士认为物联网的发展是阻挡不住的。
物联网的出现不管你欢不欢迎，赞不赞成，这个趋势是阻挡不住的，就像当年的计算机互联网的出现，再比如近几年云计算的发展。”逄诗铭对记者说。 逄诗铭认为，目前中国物联网产业规模据他个人估计已达两三千亿，很快会上升为万亿规模，再过几年就会到五六万亿。
中国RFID产业联盟秘书长欧阳宇在接受记者采访时也认为，物联网是一个宽泛的概念，目前日常生活中已经广泛地应用到了物联网技术，比如说门禁、高速公路上的ETC系统、公交智能卡马上要推出的智能电表等，都是物联网技术的运用。而在物流行业中，仓储配送、集装箱监控、运输调配等多个环节都已经运用到了物联网技术。
“一个新技术的应用是逐步推进的，不应该纠缠于物联网技术到底是什么，更不能因为现在应用程度不高就否定这个新技术。”欧阳宇说。
逄诗铭认为，物联网技术现阶段虽然并不能降低实际运费，但是提高了整个供应链和物流管理的效率，从长远来看，必然会大面积应用到物流行业中。
“换一个角度来看物流成本。举个很简单的例子，传统物流中丢失了两个集装箱，给货主赔的钱这算不算成本？但是我们给集装箱装上电子封条，采用视频识别与监控技术进行全程的监控，这个货品就不可能丢失，即使丢失了也容易追索回来。”中国物流与采购联合会副会长戴定一说。
近日，铁道部部长盛光祖与交通运输部部长李盛霖在北京签署了《关于共同推进铁水联运发展合作协议》。
多名专家认为，铁道部和交通部共同推进铁水联运发展，将有效改进目前我国线性物流运输模式，促进铁路、公路、水路、航空的联网运输能力，提高运输效率和服务水平，从而降低物流成本。
而在多渠道联运这个信息平台的建设中，物联网技术的应用将是必不可少的手段。
让物品与物品及物品与人类之间的交流畅通无阻，实现理想中物联网还有很多技术需要完善。存在的问题主要有：
(1) 统一的技术标准。由于物联网是互联网的延伸，同样基于TCP/IP ，但在接入层面，协议类别就十分繁杂，如TD-SCDMA、GPRS、传感网等多种通道而标准化是大规模部署和扩展的必不可少的技术，如果没有大规模部署就谈不上物联网。欧洲电信标准论坛等组织呼吁增加国际电联来参与统一RFID 协议。EPCglobal 在2004 年年底提出了第一个全球RFID 标准的建议，它定义了多种类型的RFID 标签及相应的工作频率。
(2) 寻址问题。每个物品都会在物联网中出现，那么每个物品都需要一个地址。在IPv4 资源即将耗尽的背景下，物联网需要更多的IP 地址。需要IPv6的支持，但由于IPv4 网络的庞大规模导致IPv4 向IPv6 过渡存在一个漫长的过程，因此物联网一旦使用IPv6 地址，就必然会存在与IPv4 的兼容性问题。物联网的特性也使得物联网中的寻址与互联网不完全一样，文献17 解决了多种产品代码标准引起的寻址冲突。
(3) 安全性能。RFID 当初的设计是完全开放的，所以信息安全机制存在严重缺陷。对RFID 标签加密将使标签成本增加。云服务的透明度也是安全隐患，黑客正是通过操作系统的漏洞来攻击它所服务的应用程序载入内存中的数据。提供内存数据的保护和隔离是云计算的重要安全需求之一。目前可以通过服务级别协议向用户担保，但如何做到安全服务SLA 的可审计性，这是云计算必须面临的挑战19。无线传感网络受到的安全威胁与传统网络不同，现有的网络安全机制无法应用于无线传感网络，需要开发专门协议。现有的思想是从维护路由安全的角度出发，寻找尽可能安全的路由以保证网络的安全，另一种思想是把着重点放在安全协议方面。目前现行有效的传统网络安全协议例如SSL和IPSec，也存在着缺陷比如难以实施在嵌入式设备中。因此一个完整统一的安全系统呼之欲出。
(4) 实时性与同步性。无所不在的物联网对时钟同步的要求明显高于传统的无线网络。它与实际的物理环境联系密切，所以必须采用物理时钟同步，无法使用相对简单的逻辑时钟。但是物理时钟的同步仍然存在着很多问题，例如，无线传感器要求必须采用低能耗工作，时间同步的数据交换受到限制同时无线媒介连接方式不可靠，时钟的不同步性将会给物联网的实现带来巨大的障碍。
(5) 传统网络的协议算法局限。物联网与传统网络有明显不同的技术要求，前者以数据为中心，后者以传输数据为目的。传统网络的设计依照着端到端的边缘论思想，强调将一切与功能相关的处理都放在网络的端系统上，中间节点仅仅负责数据分组的转发。对于物联网，这未必是一种合理的选择。例如一些为自组织的Ad-hoc网络设计的协议和算法，未必适合物联网的特点和应用的要求。在密集性极高的物联网中，相邻节点间的距离非常短，低功耗的多跳通信模式节省功耗，同时增加了通信的隐蔽性，避免了长距离无线通信易受外噪声干扰的影响。这些独特的要求和制约因素为物联网的提出了新的技术问题。 (6) 商业可行性。建立物联网，需要大量的资金投入，如RFID 标签，RFID 标签数据管理中间件，解读器及计算机的购入等。成本的提高使得人们的可接受度和企业的回报率都成为未知数。另外，标准的争夺是抢占市场先机的关键。尽管物联网的发展还处于起步阶段，已有很多公司开始抢占市场先机，推广自己的标准并申请相关专利。在中国开展物联网，首先要获得政府的支持，有了实质资金后能找到应用物联网的商品，搭建无线网络及系统平台，再进行物品的信息存储，然后进行传感设备的安装，但是现阶段推广物联网应用的商品仍属于风险投资，因为国内在物联网上缺乏核心技术的累积，同时，国内传感器产业化水平较低，高端产品被国外厂商垄断。另一方面我国的宽带建设目前还处于初级阶段，大规模的普及无线传感网络短期内还难以实现，所以物联网在中国的普及还需要做多方面的努力。
因特网把人与所有的物体连接起来，物联网将人与人、人与物、物与物连接起来。虽然物联网的概念早在十多年前就有了雏形，但想要建立理想中物联网还有很多技术需要完善，例如安全、寻址、标准、接入方式、生物工程等。只有通过这些技术进步和出台统一的规范，才能够获取一个公平和以用户为中心的物联网。相信它在未来会发展得更好，为人类的进步作出重大的贡献。
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