物联网概念及其关键技术物联网概念及其关键技术.doc

物联网概念及其关键技术 一、物联网概念的形成 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、RF ID 技术和互联网的基础上。2005 年，ITU 发布了《ITU 互联网报告2005：物联网》，综合了二者的内容，正式提出了“物联网”的概念，包括了所有物品的联网和应用。目前较为公认的物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 物联网和互联网之间又是什么关系呢？实际上，物联网的概念来自于对互联网的类比，根据物联网与互联网的关系分类，不同的专家学者对物联网给出了各自的定义，归纳下来有如下4 种类型。 1、物联网是传感网，不接入互联网。有的专家认为，物联网就是传感网，只是给人们生活的环境中的物体安装传感器，这些传感器可以更好的帮助我们认识环境，这个传感器网不接入互联网络，例如上海浦东机场的传感器网络，其本身并不接入互联网，却号称是中国第一个物联网。物联网与互联网的关系是相对独立的两张网； 2、物联网是互联网的一部分。物联网并不是一张全新的网，实际上早就存在了，它是互联网发展的自然延伸和扩张，是互联网的一部分。互联网是可包容一切的网络，将会有更多的物品加入到这张网中。也就是说，物联网是包含于互联网之内的； 3、物联网是互联网的补充网络。我们通常所说的互联网是指人与人之间通过计算机结成的全球性的网络，服务于人与人之间的信息交换。而物联网的主体则是各种各样的物品，通过物品间传递信息从而达到最终服务于人的目的，两张网的主体是不同的，所以，物联网是互联网的扩展和补充，物联网与互联网是相对平等的两张网，互联??好比是人类信息交换的动脉，物联网就是毛细血管，两者相互连通，是互联网的有益补充； 4、物联网是未来的互联网。从宏观的概念上讲，未来的物联网将使人置身于无所不在的网络之中，在不知不觉中，人可以随时随地与周围的人或物进行信息的交换，这时，物联网也就等同于泛在网络，或者说未来的互联网。物联网、泛在网络、未来的互联网，他们的名字虽然不同，但表达的都是同一个愿景，那就是人类可以随时、随地、使用任何网络、联系任何人或物，达到信息交换的自由。 4 种概念的界定都有其可取之处，也有不足之处，笔者认为，从狭义的角度看，只要是物品之间通过传感网络连接而成的网络，不论是否接入互联网，都应算是物联网的范畴。从广义角度看，物联网不仅局限于物与物之间的信息传递，必将和现有的电信网络实现无缝的融合，最终形成人与物无所不在的信息交换，形成泛在网络。下面我们从人类信息化发展的历史角度构建“拼图模型”，分析物联网的准确意义。 二、传感器网络关键技术 物联网由传感器网络、射频标签阅读装置、条码与二维码等设备以及互联网等组成。当前各项技术发展并不均衡,射频标签、条码与二维码等技术已经非常成熟,传感器网络相关技术尚有很大发展空间,本文以传感器网络为例,分析其中涉及的关键技术,其结构如图1 所示。传感器网络中所包含的关键内容和关键技术主要有数据采集、信号处理、协议、管理、安全、网络接入、设计验证、智能信息处理和信息融合以及支撑和应用等方面。 图1 　物联网关键技术结构图 2. 1智能感知技术 数据采集是物联网实现“物物相联,人物互动”的基础。采集设备一般拥有MCU 控制器;由于低成本限制,因此一般采用嵌入式系统;物联网的规范要求整个终端设备必须是智能的,因此信息采集设备一般都有操作系统。为了获得各种客观世界的物理量,如温度、湿度、光照度等等,传感器技术也是数据采集技术中的重要一支。因此,物联网的数据采集技术包括传感器技术、嵌入式系统技术、采集设备以及核心芯片。 2. 2 智能信号处理技术 智能信号处理将对采集设备获得的各种原始数据进行必要的处理,以获得与目标事物相关的信息。首先获得各种物理量的量测值,即原始信号。之后通过信号提取技术筛选有用信号,通过调理提高信号的信噪比;高信噪比的信号通过各类信号变换,在映射空间上可以进行信号的特征提取;借助于信号分析技术,如特征对比、分类技术,可以将各种特征信号对应到某一类的物理事件。 这里的“信号处理”含义包括信号抗干扰、信号分离以及信号滤波等技术。这些技术有两种实现方式:节点上实现和基站上实现。前者是值得推荐的,其优点是具有实时性,减少了不必要的数据流量和传输过程中能量的消耗。但是由于节