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物联网技术及其标准

2011-02-16 23:48
小伊琳
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  物联网描绘了人类未来全新的信息活动场景:让所有的物品都与网络实现任何时间和任何地点的无处不在的连接。人们可以通过对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件,形成信息化解决方案。目前很多全球主要国家都制订了开发物联网的长期发展计划。中国已经把物联网明确列入《国家中长期科学技术发展规划(2006—2020年)》和《2050年国家产业发展路线图》。物联网作为一个新的领域有些什么关键技术?物联网领域标准化方面进展如何?本文将对此进行初步探讨。

  1 物联网关键技术

  物联网技术不是对现有技术的颠覆性革命,而是通过对现有技术的综合运用。物联网技术融合现有技术实现全新的通信模式转变,同时,通过融合也必定会对现有技术提出改进和提升的要求,催生出一些新的技术。

  在通信业界,物联网通常被公认为有3个层次,从下到上依次是感知层、传送层和应用层,如图1所示。如果拿人来比喻的话,感知层就像皮肤和五官,用来识别物体,采集信息;传送层则是神经系统,将信息传递到大脑进行处理;应用层类似人们从事的各种复杂的事情,完成各种不同的应用。

  

  物联网涉及的关键技术非常多,从传感器技术到通信网络技术,从嵌入式微处理节点到计算机软件系统,包含了自动控制、通信、计算机等不同领域,是跨学科的综合应用。

  (1)感知层

  物联网的感知层主要完成信息的采集、转换和收集。感知层包含两个部分:传感器(或控制器)、短距离传输网络。

  传感器(或控制器)用来进行数据采集及实现控制,短距离传输网络将传感器收集的数据发送到网关或将应用平台控制指令发送到控制器。

  感知层的关键技术主要为传感器技术和短距离传输网络技术,例如射频标识(RFID)标签与用来识别RFID信息的扫描仪、视频采集的摄像头和各种传感器中的传感与控制技术、短距离无线通信技术(包括由短距离传输技术组成的无线传感网技术)。在实现这些技术的过程中,又涉及到芯片研发、通信协议研究、RFID材料研究、智能节点供电等细分领域。

  (2)传送层

  物联网的传送层主要完成信息传递和处理,传送层包括两个部分:接入单元、接入网络。

  接入单元是连接感知层的网桥,它汇聚从感知层获得的数据,并将数据发送到接入网络。接入网络即现有的通信网络,包括移动通信网、有线电话网、有线宽带网等。通过接入网络,人们将数据最终传入互联网。

  传送层是基于现有通信网和互联网建立起来的层。传送层的关键技术既包含了现有的通信技术,如移动通信技术、有线宽带技术、公共交换电话网(PSTN)技术、Wi-Fi通信技术等,也包含了终端技术,如实现传感网与通信网结合的网桥设备、为各种行业终端提供通信能力的通信模块等。

  (3)应用层

  物联网的应用层主要完成数据的管理和数据的处理,并将这些数据与各行业应用的结合。应用层包括两部分:物联网中间件、物联网应用。

  物联网中间件是一种独立的系统软件或服务程序。中间件将许多可以公用的能力进行统一封装,提供给丰富多样的物联网应用。统一封装的能力包括通信的管理能力、设备的控制能力、定位能力等。

  物联网应用是用户直接使用的各种应用,种类非常多。物联网应用包括家庭物联网应用,如家电智能控制、家庭安防等,也包括很多企业和行业应用,如石油监控应用、电力抄表、车载应用、远程医疗等。

  应用层主要基于软件技术和计算机技术实现。应用层的关键技术主要是基于软件的各种数据处理技术,此外云计算技术作为海量数据的存储、分析平台,也将是物联网应用层的重要组成部分。应用是物联网发展的目的。各种行业和家庭应用的开发是物联网普及的源动力,将给整个物联网产业链带来巨大利润。

  2 物联网标准进展

  在标准方面,与物联网相关的标准化组织较多。图2所示为全球主要物联网标准组织的徽标。

  

  物联网覆盖的技术领域非常广泛,涉及总体架构、感知技术、通信网络技术、应用技术等各个方面。物联网标准组织有的从机器对机器通信(M2M)的角度进行研究,有的从泛在网角度进行研究,有的从互联网的角度进行研究,有的专注传感网的技术研究,有的关注移动网络技术研究,有的关注总体架构研究。目前介入物联网领域主要的国际标准组织有IEEE、ISO、ETSI、ITU-T、3GPP、3GPP2等。

  针对泛在网总体框架方面进行系统研究的国际标准组织比较有代表性的是国际电信联盟(ITU-T)及欧洲电信标准化协会(ETSI)M2M技术委员会。ITU-T从泛在网角度研究总体架构,ETSI从M2M的角度研究总体架构。

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