物聯網關鍵技術及其發展

摘要 闡述了物聯網的概念發展，給出了一種被普遍認可的物聯網概念，分別辨析了泛在網、傳感網、M2M等與物聯網密切相關的幾個網絡概念，并基于已有的物聯網體系架構，將幾種物聯網體系架構進行了對比，分析了物聯網的關鍵技術與標準現狀。
關鍵詞 物聯網；泛在網；傳感網；M2M

物聯網作為一種全新的信息傳播方式，已經受到越來越多的重視。人們可以讓盡可能多的物品與網絡實現任何時間、地點的連接，從而對物體進行識別、定位、追蹤、監控，進而形成智能化的解決方案，這就是物聯網帶給人們的生活方式。

1 物聯網的概念及其外延
1．1 物聯網的概念
物聯網的概念，于1999年由麻省理工學院Auto-ID研究中心提出，它是把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化的識別和管理。受制于當時的技術發展，人們在考慮將物體連接起來的技術時，除了射頻識別技術外，沒有更多的其他方法，目前看來，這顯然是不能接受的。2005年，ITU-T發布了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，對“物聯網”涵義進行了擴展，報告分別從物聯網的概念、涉及到的技術、潛在的市場、面臨的挑戰、世界的發展機遇和未來的生活展望6大方面進行了闡述，報告以這樣的形式闡述了物聯網的概念：信息世界和通訊技術已經有了新的維度：任何人、任何物體，都能夠在任何時間、任何地點以多種多樣的形式連接起來，從而創建出一個新的動態的網絡——物聯網。
除了上述兩種物聯網概念外，現在普遍接受的物聯網概念是指通過信息傳感設備，運用射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)、紅外感應、全球定位系統(GPS)、激光掃描等技術，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡，它是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡，其中，全面感知、可靠傳遞、智能處理，是物聯網的3大特征。
1．2 物聯網的外延
要理解物聯網的內涵，除了對物聯網的概念有所了解外，還必須清楚傳感網、泛在網、M2M、因特網、移動網等與物聯網密切相關的概念，圖1給出了這幾種概念之間的關系，其中陰影部分為物聯網的范疇。

泛在網也被稱作無所不在的網絡，包括3個層次的內容：(1)無所不在的基礎網絡。(2)無所不在的終端單元。(3)無所不在的網絡應用。其將4A作為主要特征，即可以實現在任何時間(Anytime)、任何地點(Anywhere)，任何人(Anyone)、任何物(Anything)都能方便地通信；傳感網，一般指無線傳感器網絡WSN(Wireless Sensor Network)，是指隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信單元的微小節點，通過自組織的方式構成的無線網絡。傳感網與物聯網的最大區別就在于傳感網不強調對物體的標識，僅僅感知到信號，但并不一定明確標識出是眾多被感知物體中的哪一個；M2M是指“機器對機器通信(Machine to Machine)”，作為實現物聯網最常見、最普遍，也是最具有可行性的方法，M2M的應用幾乎涵蓋了各行各業，其在現階段以及以后相當長的一段時間內，都將是物聯網研究和應用的主力軍。
從本質上講，泛在網、物聯網、傳感網、M2M實際上表達的是同一個思想，即將信息交互從人與人之間擴大到人與物、物與物之間，從而實現通信應用范疇的極大擴展，以“信息化、智能化”改變人們的生活方式。之所以會產生概念表述的不同，是由于其出發角度的不同。泛在網主要以人為主體，通過泛在的網絡構成、泛在計算以及泛在的網絡應用滿足人們的各種需求；傳感網重點強調對于信息的感知，通過對數據進行采集、處理、融合和路由完成對于各種具體應用的數據支持；M2M則主要關注節點之間的通信，通過節點之間的信息交流，使機器設備不再是信息孤島，實現對設備和資產有效地監控與管理。對于泛在網、物聯網、傳感網、M2M之間的關系，應以辯證的方法認識到，其內涵是在不斷變化的。