物联网关键技术和标准化分析

（工业和信息化部电信研究院通信标准研究所，北京１００１９１）

摘要：介绍了物联网的概念，阐述了物联网与传感网、ＲＦＩＤ、Ｍ２Ｍ的关系，给出了物联网的基本架构，分

析了物联网技术和标准的国内外发展情况及存在的问题。

关键词：物联网；架构；关键技术；标准化

中图分类号：ＴＰ２

文献标志码：Ａ

文章编号：１６７２—６２００（２０１０）０３—００１７—０４

１物联网的概念品的自动识别。还有一个与物联网紧密相关的概念——Ｍ２Ｍ，它源于工业界的机器通信，近年来成为国内外电信运营商广泛使用

物联网（Ｉｎｔｅｍｅｔ

ｏｆ

Ｔｈｉｎｇｓ）的概念最早于１９９９年由美国麻的一个业务词汇。Ｍ２Ｍ联接的物体主要是智能装置，使用的通信网络主要是蜂窝移动网等传统电信网。运营商通过Ｍ２Ｍ网关实现电信网与传感器网络等末梢延伸网的连接。因而，传感器网络、Ｍ２Ｍ、ＲＦＩＤ都是物联网的子集，只是采用的技术、网络和功能侧重各有不同，三者并非孤立，而是融合协作，共同支撑各种物联网应用的实现。

我国早在２００５年以前就曾进行ＲＦＩＤ的物联网研究，一些大学和科研院所也早就对无线传感网进行了大量的研究。２００９年８月温家宝总理考察无锡并提出“感知中国”后，政府和社会对传感网的重视达到了前所未有的程度。２０ｌＯ年３月，温总理又把传感网提升到物联网高度，写入政府工作报告，提出加快物联网研发应用。物联网的战略重要性、良好的经济前景以及与我国调结构促发展、两化融合、节能减排等各项宏观政策的契合，将成为我国未来相当长时期的发展重点。如今物联网已经成为我国战略新兴产业的重要组成部分，极有可能成为下一个万亿级产业。国家的相关政策、标准和规划已在制定之中。

省理工学院提出，当时是指用射频识别（ＲＦＩＤ）技术自动识别物品，识别码保存在一定的载体中附着于物体上。通过射频阅读器可读出编码，经解析后就可以得到存储物体信息的互联网服务器地址，及其他相关信息，从而实现所谓的物体与互联网的联接。物联网的主要定位是在物流、供应链等需要企业间信息共享的开

环应用。

随着技术和应用的发展，物联网的内涵变得更加丰富。２００５年国际电信联盟（ＩＴＵ）发布的物联网报告中，物联网联接的对象从只有非智能物体扩展到包括具有一定信息处理和通信能力的智能装置，还包括通过传感器感知的整个物理世界。实现这一目标的支撑技术从ＲＦＩＤ扩展到包括传感器、无线传感器网络（ＷＳＮ）等技术。基础网络除了互联网，还扩展到包括内联网、下一代网（ＮＧＮ）等任何网络。目前，这种概念已经基本被世界各国接受。

从ＩＴＵ的报告可以看出无线传感网、ＲＦＩＤ都是物联网的一部分。前者侧重于实现物理世界状态变化信息的感知，后者侧重物

ｃｏ姗ｕ＂ｉｃａｆｉ∞ｓ

万方数据

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２物联网架构和关键技术分析

２．１物联网的架构

物联网架构总体分为感知层、网络层和应用层，这在业界已经达成广泛共识，但在各层具体的结构方面尚未统一。根据研究，我给出了一个大致的框架，如图ｌ所示。

图１物联网架构

感知层主要实现物理世界信息的采集、自动识别和智能控制。物品本身不具备通信能力，传感器、执行器、智能装置以及通过ＲＦＩＤ、条码标识的各种物体需要利用通信子层的通信模块与网关交互信息。感知层设备也可以先组成延伸网再与网关交互。延伸网包括传感网、无线个域网（ＷＰＡＮ）、家庭网、工业总线等。

网络层包括各种无线、有线网关、接入网和核心网，主要实现感知层数据和控制信息的双向传递、路由和控制。网络层可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业或企业的专网。

应用层包括应用支撑子层和各种具体物联网应用。支撑子层为物联网应用提供通用支撑服务和能力调用接口。以此为基础可以实现物联网在众多领域的各种应用，其中既有行业专业应用，也有以公共平台为基础的公共应用。２．２物联网关键技术分析

从物联网的架构就可以看出涉及的技术众多，这里就比较重要的技术在物联网中的作用、发展和我国面Ｉ｜缶的问题作简要分析。２．２．１传感器技术

传感器将物理世界中的物理量、化学量、生物量转化成供处理的数字信号，从而为感知物理世界提供最初的信息来源。感知的对象包括温度、湿度、压力、流量、粘度、浓度、物位、位移、速度、加速度、转速、力矩等。技术原理包括电阻、电容、感应、霍尔、压电、热电、光电等。传感器种类超过两万，低成本、低功耗、微型化、智能化、网络化是传感器的主要发展方

．Ｉ墨Ｃｏｍｍ岫嗍ｏｎｓＭａｎ鸭ｃｍｅｎｔａｎｄ酗ｎｏｌｏｇｙ

万方数据

向。新材料新功能的新型传感器、智能传感器、多功能传感器是未来发展的重点。美、日、德等发达国家在技术方面整体领先，在中高端传感器方面处于统治地位。我国虽在ＭＥＭＳ传感器、光纤传感器等方面取得了一定突破，但在材料、灵敏度、精度、．可靠性等方面与国外仍有较大差距。２．２．２识别技术

识别技术主要实现物联网中物体标识和位置信息的获取。物体识别以采用ＲＦＩＤ技术为主。ＲＦＩＤ涉及无线通信、芯片、天线、标签封装、系统集成、信息安全等技术。现阶段应用以低频和高频ＲＦＩＤ为主，超高频技术具有远距离识别的优势，有望成为未来主流。目前国际研发重点集中在超高频和微波ＲＦＩＤ芯片设计与制造、低成本标签封装和天线、多功能ＲＦＩＤ读写器、读写器协调与组网等方面。超高频和微波ＲＦＩＤ方面基本为国外垄断，美国在芯片、读写器、系统软件方面优势巨大。低频和高频技术我国已基本掌握，超高频和微波ＲＦＩＤ是今后攻关方向。

位置识别技术已经比较成熟。美国ＧＰＳ技术广泛应用，我国自主研发的北斗卫星导航定位系统也已经取得较大进展，但北斗

系统在民用方面，并发容量、定位精度和终端成本还有待进一步发展。另外蜂窝移动通信系统的小区定位技术已经在全球大规模

商用，但定位精度与ＧＰＳ差距较大。我国移动运营商也可以提供小区定位服务。

２．２．３嵌入式系统技术

嵌入式系统技术是按照物联网对设备功能、性能、可靠性、成本、体积、功耗等综合要求，根据不同应用定制裁剪的嵌入式计算机技术，包括嵌入式芯片技术、嵌入式操作系统技术、嵌入式应用软件和系统集成技术，是实现感知层物体、通信及信息处理设备智能的重要基础。嵌入式芯片方面，通信领域ＡＲＭ核具有统治地位，工业领域则以瑞萨、ＮＥＣ、飞思卡尔为主。嵌入式操作系统方

面，智能手机以Ｓｙｍｂｉａｎ、Ｗ砌ｏｗｓ

Ｍｏｂ丑ｅ、Ｌｉｎｕｘ为主，工业领

域ＶｘＷｏｒｋＳ使用最广泛。整体而言，嵌入式系统正朝着微型化和专业化发展。我国在嵌入式操作系统方面已经取得一定突破，研发出ＤｅｌｔａＣｏｒｅ、Ｈｏｐｅｎ等系统，但与国外技术存在差距。目前我国企业仍主要以嵌入式应用软件研发和系统集成为主。２．２．４网络通信技术

网络通信技术主要实现物联网数据信息和控制信息的双向传递、路由和控制。物联网相关的重点技术包括适应机器通信需求的蜂窝移动通信增强技术和满足传感器网络低速率、低功耗、低配置的近距离无线通信和组网技术。

机器通信与人的通信有很多不同，有低速率、低移动性、高并发、省电等 …… 此处隐藏：2396字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……