2015-06-30
物聯(lián)網(wǎng)被認(rèn)為具有比目前人與人通信市場更大的發(fā)展?jié)摿?，是電子信息產(chǎn)業(yè)新的增長點。中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會對于物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過部署具有一定感知、計算、執(zhí)行和通信等能力的各種設(shè)備，獲得物理世界的信息，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息的傳輸、協(xié)同和處理，從而實現(xiàn)廣域的人與物、物與物之間信息交換的互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)這個定義，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包括使物體設(shè)備具有感知、計算、執(zhí)行和通信能力的技術(shù)，還包括信息的傳輸、協(xié)同和處理技術(shù)。只要能提升設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通信能力并進(jìn)行信息處理的技術(shù)都可以應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)，在這種情況下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系包含的技術(shù)很多，存在著零散、發(fā)展水平不一致等問題。技術(shù)體系的零散導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)難以成為一個整體，影響了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
物聯(lián)網(wǎng)包括三大技術(shù)體系
根據(jù)功能，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以分為三類：感知技術(shù)通過多種傳感器、RFID、二維碼、定位、地理識別系統(tǒng)、多媒體信息等數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實現(xiàn)外部世界信息的感知和識別；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過廣泛的互聯(lián)功能，實現(xiàn)感知信息高可靠性、高安全性進(jìn)行傳送，包括各種有線和無線傳輸技術(shù)、交換技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)關(guān)技術(shù)等；應(yīng)用技術(shù)通過應(yīng)用中間件提供跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同及共享和互通的功能，包括數(shù)據(jù)存儲、并行計算、數(shù)據(jù)挖掘、平臺服務(wù)、信息呈現(xiàn)、服務(wù)體系架構(gòu)、軟件和算法技術(shù)等。
在這些技術(shù)中，目前存在著三個比較重要的體系，第一個是RFID體系，除了RFID技術(shù)外還包括條碼和二維碼等，這個體系的技術(shù)主要用來識別物體，不能對物體進(jìn)行控制，一般需要手動讀取信息；第二個是傳感網(wǎng)體系，這里面的主要技術(shù)是傳感器技術(shù)和近距離通信技術(shù)；第三個體系是M2M技術(shù)，M2M是重在強調(diào)廣域網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)募夹g(shù)。另外，半導(dǎo)體、嵌入式等作為支撐技術(shù)，在每個體系中都有所涉及。
嚴(yán)格來說，M2M不能算一種技術(shù)，而是與物聯(lián)網(wǎng)類似的概念。但目前M2M更多地被電信運營商所使用，電信運營商一般將自己的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)稱為M2M業(yè)務(wù)。電信運營商擁有的資源首先是網(wǎng)絡(luò)傳輸資源，在這種情況下，M2M技術(shù)包括數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，比如蜂窩移動通信、以太網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、電力線等有線通信技術(shù)；另外還有基于具體業(yè)務(wù)的傳感、網(wǎng)關(guān)、軟件應(yīng)用等技術(shù)。
傳感網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了信息的感知和獲取，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)之一。傳感網(wǎng)技術(shù)及其發(fā)展體現(xiàn)在傳感器、傳感器節(jié)點、傳感器網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用四個層面。
RFID技術(shù)集成了無線通信、芯片設(shè)計與制造、天線設(shè)計與制造、標(biāo)簽封裝、系統(tǒng)集成、信息安全等技術(shù)，目前已經(jīng)進(jìn)入成熟發(fā)展期。目前RFID應(yīng)用以低頻和高頻標(biāo)簽技術(shù)為主，超高頻技術(shù)具有可遠(yuǎn)距離識別和低成本的優(yōu)勢，有望成為未來的主流。條碼和二維碼技術(shù)由于其具有低成本的特點，目前已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于物流和零售行業(yè)。RFID技術(shù)體系中除了通信技術(shù)外，還包括很重要的標(biāo)志體系，即物品編碼標(biāo)準(zhǔn)。
支撐物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)
嵌入式智能技術(shù)是將“無感知物體”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;智能物體”的關(guān)鍵技術(shù)，該特性使物體具備根據(jù)外部環(huán)境變化進(jìn)行反應(yīng)的能力。嵌入式智能技術(shù)的特點是將硬件和軟件相結(jié)合，利用了嵌入式微處理器的低功耗、體積小、集成度高，以及嵌入式軟件的高效率、高可靠性等優(yōu)點，綜合人工智能技術(shù)，推動物聯(lián)網(wǎng)中智能環(huán)境的實現(xiàn)。嵌入式系統(tǒng)涵蓋嵌入式硬件和軟件兩大部分，硬件由嵌入式處理器、存儲器與外圍設(shè)備、現(xiàn)場總線組成，軟件包括操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、圖形用戶接口等。
短距離通信技術(shù)可以延伸至蜂窩移動通信技術(shù)所難以涉及的區(qū)域，包括Wi-Fi、藍(lán)牙、UWB、ZigBee、SmartNode等。每種技術(shù)具有不同的優(yōu)缺點，目前ZigBee技術(shù)由于成本低、組網(wǎng)能力強，最適合成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。ZigBee技術(shù)基于802.15.4協(xié)議，提供低功耗、低成本和輕量路由協(xié)議，因此可以組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，不需要接入點，而且網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間可以互相通信。目前的傳感器網(wǎng)絡(luò)大多采用ZigBee作為組網(wǎng)和傳輸技術(shù)。
微機電技術(shù)是指采用微機械加工技術(shù)可以批量制作的集微型傳感器、微型機構(gòu)、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口、通信等于一體的微型器件。其工作原理是外部環(huán)境物理、化學(xué)和生物等信號輸入，通過微傳感器轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過信號處理后，由微執(zhí)行器執(zhí)行動作，達(dá)到與外部環(huán)境“互動”的功能。微機電技術(shù)尚處于發(fā)展初期，各種類型傳感器的集成技術(shù)還有待進(jìn)一步研究。微機電技術(shù)的重要性在于在傳感器的基礎(chǔ)上引入了執(zhí)行器，使得我們不僅能感知世界，還能遠(yuǎn)程控制世界，甚至讓設(shè)備自動根據(jù)外界環(huán)境變化而采取不同的行為。
物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)和智能算法是物聯(lián)網(wǎng)計算環(huán)境的“心臟”和“神經(jīng)”，是物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是確保物聯(lián)網(wǎng)在多應(yīng)用領(lǐng)域安全可靠運行的神經(jīng)中樞和運行中心。在軟件系統(tǒng)方面，主要涉及物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下處理海量感知信息的軟件系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)設(shè)計、體系結(jié)構(gòu)組成、各子系統(tǒng)的相互作用、可重構(gòu)方法和技術(shù)，以及軟件平臺需求管理、并行開發(fā)與測試管理等。在算法方面，主要涉及物聯(lián)網(wǎng)感知復(fù)雜事件語義模型建模算法、傳感器節(jié)點感知跟蹤、行為建模及感知交互算法，以及資源控制、優(yōu)化、調(diào)度算法。
除此之外，還有材料技術(shù)、新能源技術(shù)、半導(dǎo)體集成電路技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也起著重要的支撐作用。
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