论文部分内容阅读
物联网是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。它对促进互联网发展、带动人类的进步发挥着重要的作用,并将成为未来经济发展的新增点。目前,国外对物联网的研发、应用主要集中在美、欧、日、韩等少数国家。在中国,物联网日益受到重视,物联网产业被正式列为国家重点发展的五大战略性新兴产业之一。未来,物联网亟待解决的关键问题主要有国家安全问题、标准体系问题、信息安全问题以及商业模式完善问题等。
从互联网到物联网
随着信息通信技术(ICT)的不断进步,通信网络作为信息通信技术的重要基础,已经从人到人的通信发展到人与物以及物与物(M2H),并逐渐趋向于从纵向的局部物物相连过渡到横向的跨应用、跨地域的物联网(Internetof Things,IOT)。
物联网是指物品通过各种信息传感设备如射频识别(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。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起,方便识别和管理。“物聯网”的概念是在1999年提出的。
“物联网”就是“物物相连的互联网”。物联网有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础之上的延伸和扩展的一种网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。如果说互联网实现了人与人之间的交流,那么物联网可以实现人与物体的沟通和对话,也可以实现物体与物体互相问的连接和交互。
2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了“物联网”的概念,包括了所有物品的联网和应用。报告指出,无所不在的“物联网”通信时代即将来临,世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。
根据ITU的描述,在物联网时代,通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器,人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度,从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。
那么物联网有怎样的表现形态和存在形式呢?形象地说,有了物联网,当司机驾驶中出现误操作时,汽车会自动报警,公文包会提醒主人:忘带了什么东西,衣服会告诉洗衣机其对颜色和水温的要求,排放口会对污染物超标发出告警等等。
具体来说,物联网就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、工厂排放口、大气监测点、流域断面、水库浮台、生态监测点、大坝、供水系统、油气管道等人们日常工作、生活、娱乐、学习、活动的各种对象(物体)中,然后将它们与互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的融合。物联网颠覆了人类之前物理基础设施和IT基础设施截然分开的传统思维,使得政府管理、生产制造、社会管理以及人们的个人生活全面实现互联互通。
物联网的发展分为信息感知、智慧物联、智慧交互三个阶段。物联网的信息互联,是以物理对象的信息建设为标志,如标签信息、有效证件信息、物联交易平台的建设,具有静态,非实时、非智慧的物联。物联网的感识是以嵌入式系统入网为标志,如智能传感器、智能芯片、无线传感网络普及、嵌入式系统各种形式的网络接入等,具有动态、实时、智慧的物联。
物联网的管控阶段以物、联、网、智、管、控全过程整合为标志,以云计算(CloudComputing)服务为起点,是物联网的完善阶段,有控制行为、有实时需求、无限时空、无限网络,能够实现人、物、网的混合交互,为云计算服务提供全方位的物质基础。
云计算概念是由Google提出的,这是一个美丽的网络应用模式。狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源;广义云计算是指服务的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的,也可以是任意其他的服务,它具有超大规模、虚拟化、可靠安全等独特功效。云计算(Cloud Computing)是网格计算(Grid Computing)、分布式计算(DistributedComputing)、并行计算(ParallelComputing)、效用计算(UtilityComputing)、网络存储(NetworkStorage Technologies)、虚拟化(Vi rtualization)、负载均衡(Load Balance)等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统,并借助SaaS、PaaS、laaS、MSP等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。云计算的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力,进而减少用户终端的处理负担,最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备,并能按需享受“云”的强大计算处理能力。
物联网不是另起炉灶的新网,拥有悠久历史的互联网是物联网最重要的网络基础。虽然要有芯片技术、微型传感技术、智能技术、纳米技术作为其发展的前提,但没有互联网便没有物联网是千真万确的。由计算机网、通信网、信息网、到数字化虚拟世界的通用计算机互联网和CAN总线、现场总线、无线传感网络等组成的各种总线的嵌入式系统局域网以及各种类型的物联单体相互融合,共同构成了物联网的网络源头。因而沿着“网而下、网而上”的思路研究其体系结构是可行的,是说得清楚的,也是合理科学的;这样的思路是纲举目张的思路,也是创新的思路。
“网而下、网而上”所说的“网”是互联网。在物联网体系结构中,互联网处于“中轴”的位置,当然,以这种“中轴”分界的上下两部分并不几何对称,也不内容对称,而是逻辑分界,或者说是逻辑的、抽象的对称。“网而下”部分涉及单元结构,或者说单元体,“网而上”部分涉及解析定向、链接绑定、内容提供等导航管控功能,简称为导控部分;把前者比喻成“经济基础”、把后者比喻成“上层建筑”是形象恰当的。这样,三层模式便构成物联网体系结构的总框架,这里的“分界线”便是互联网,称之为“驮载网”。
当然,物联网又不同于互联网,它是互联网的高级发展。从本质上讲,物联网是互联网在形式上的一种 延伸,但是它绝对不是互联网的翻版。互联网本质上是通过简单的数字代码、人机交互实现人与人中间的交流,构建了一个特别的电子社会,而“物联网”则是多学科高度交叉的前沿研究领域,综合了传感器、嵌入式计算、网络及通信、分布式信息处理等技术。
物联网建立了人与物、人与人、物与物之间的信息自由交流,每一个物体都是一个信息终端,构建了一个更为复杂的信息网络系统。在这个网络中,系统可以自动地、实时地对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。大家知道,通过互联网了解某个对象,必须由人去收集这个对象的相关信息,处理后放到网上才能供人们浏览,人要在其中做很多工作,且难以了解其动态变化。物联网则不需要,它是对象(物体)自己“说话”,通过在对象(物体)上植入各种微型感应芯片,借助无线通信网络,与现在的互联网相连,就可以让其“开口”。
这样来,人们不仅可以和对象(物体)“对话”,对象(物体)和对象(物体)之间也能“交流”。所以说,互联网实现的是虚拟世界网络,物联网实现的是物理的、真实的世界网络。
通过物联网,未来我们可以将世界上所有的物品都连接起来,并对远程物体加以识别与管理,从而对经济社会发展产生重大影响。毫无疑问,物联网将成为继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理和个人健康等多个领域。
根據2008年3月欧洲智能系统集成技术平台(EPOSS)在《Internet of Tnings in 2020》报告中分析预测,未来物联网的发展将经历四个阶段,2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域;2010~2015年物体互联;2015~2020年物体进入半智能化;2020年之后物体进入全智能化。据美国权威咨询机构Forrester预测,到2020年,物物互联业务将是现有人人互联业务的30倍,成为一个极具吸引力的万亿级信息产业。
在“物联网”普及以后,用于动物、植物、机器和物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量,“物联网”将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场。物联网正在引发新一轮的生活方式变革,而且已经成为个发展迅速、规模巨大的市场,被视为通信产业的巨大蓝海。
从互联网到物联网
随着信息通信技术(ICT)的不断进步,通信网络作为信息通信技术的重要基础,已经从人到人的通信发展到人与物以及物与物(M2H),并逐渐趋向于从纵向的局部物物相连过渡到横向的跨应用、跨地域的物联网(Internetof Things,IOT)。
物联网是指物品通过各种信息传感设备如射频识别(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。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起,方便识别和管理。“物聯网”的概念是在1999年提出的。
“物联网”就是“物物相连的互联网”。物联网有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础之上的延伸和扩展的一种网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。如果说互联网实现了人与人之间的交流,那么物联网可以实现人与物体的沟通和对话,也可以实现物体与物体互相问的连接和交互。
2005年11月17日,在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,国际电信联盟(ITU)发布了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了“物联网”的概念,包括了所有物品的联网和应用。报告指出,无所不在的“物联网”通信时代即将来临,世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。
根据ITU的描述,在物联网时代,通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器,人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度,从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。
那么物联网有怎样的表现形态和存在形式呢?形象地说,有了物联网,当司机驾驶中出现误操作时,汽车会自动报警,公文包会提醒主人:忘带了什么东西,衣服会告诉洗衣机其对颜色和水温的要求,排放口会对污染物超标发出告警等等。
具体来说,物联网就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、工厂排放口、大气监测点、流域断面、水库浮台、生态监测点、大坝、供水系统、油气管道等人们日常工作、生活、娱乐、学习、活动的各种对象(物体)中,然后将它们与互联网整合起来,实现人类社会与物理系统的融合。物联网颠覆了人类之前物理基础设施和IT基础设施截然分开的传统思维,使得政府管理、生产制造、社会管理以及人们的个人生活全面实现互联互通。
物联网的发展分为信息感知、智慧物联、智慧交互三个阶段。物联网的信息互联,是以物理对象的信息建设为标志,如标签信息、有效证件信息、物联交易平台的建设,具有静态,非实时、非智慧的物联。物联网的感识是以嵌入式系统入网为标志,如智能传感器、智能芯片、无线传感网络普及、嵌入式系统各种形式的网络接入等,具有动态、实时、智慧的物联。
物联网的管控阶段以物、联、网、智、管、控全过程整合为标志,以云计算(CloudComputing)服务为起点,是物联网的完善阶段,有控制行为、有实时需求、无限时空、无限网络,能够实现人、物、网的混合交互,为云计算服务提供全方位的物质基础。
云计算概念是由Google提出的,这是一个美丽的网络应用模式。狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源;广义云计算是指服务的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的,也可以是任意其他的服务,它具有超大规模、虚拟化、可靠安全等独特功效。云计算(Cloud Computing)是网格计算(Grid Computing)、分布式计算(DistributedComputing)、并行计算(ParallelComputing)、效用计算(UtilityComputing)、网络存储(NetworkStorage Technologies)、虚拟化(Vi rtualization)、负载均衡(Load Balance)等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统,并借助SaaS、PaaS、laaS、MSP等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。云计算的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力,进而减少用户终端的处理负担,最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备,并能按需享受“云”的强大计算处理能力。
物联网不是另起炉灶的新网,拥有悠久历史的互联网是物联网最重要的网络基础。虽然要有芯片技术、微型传感技术、智能技术、纳米技术作为其发展的前提,但没有互联网便没有物联网是千真万确的。由计算机网、通信网、信息网、到数字化虚拟世界的通用计算机互联网和CAN总线、现场总线、无线传感网络等组成的各种总线的嵌入式系统局域网以及各种类型的物联单体相互融合,共同构成了物联网的网络源头。因而沿着“网而下、网而上”的思路研究其体系结构是可行的,是说得清楚的,也是合理科学的;这样的思路是纲举目张的思路,也是创新的思路。
“网而下、网而上”所说的“网”是互联网。在物联网体系结构中,互联网处于“中轴”的位置,当然,以这种“中轴”分界的上下两部分并不几何对称,也不内容对称,而是逻辑分界,或者说是逻辑的、抽象的对称。“网而下”部分涉及单元结构,或者说单元体,“网而上”部分涉及解析定向、链接绑定、内容提供等导航管控功能,简称为导控部分;把前者比喻成“经济基础”、把后者比喻成“上层建筑”是形象恰当的。这样,三层模式便构成物联网体系结构的总框架,这里的“分界线”便是互联网,称之为“驮载网”。
当然,物联网又不同于互联网,它是互联网的高级发展。从本质上讲,物联网是互联网在形式上的一种 延伸,但是它绝对不是互联网的翻版。互联网本质上是通过简单的数字代码、人机交互实现人与人中间的交流,构建了一个特别的电子社会,而“物联网”则是多学科高度交叉的前沿研究领域,综合了传感器、嵌入式计算、网络及通信、分布式信息处理等技术。
物联网建立了人与物、人与人、物与物之间的信息自由交流,每一个物体都是一个信息终端,构建了一个更为复杂的信息网络系统。在这个网络中,系统可以自动地、实时地对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。大家知道,通过互联网了解某个对象,必须由人去收集这个对象的相关信息,处理后放到网上才能供人们浏览,人要在其中做很多工作,且难以了解其动态变化。物联网则不需要,它是对象(物体)自己“说话”,通过在对象(物体)上植入各种微型感应芯片,借助无线通信网络,与现在的互联网相连,就可以让其“开口”。
这样来,人们不仅可以和对象(物体)“对话”,对象(物体)和对象(物体)之间也能“交流”。所以说,互联网实现的是虚拟世界网络,物联网实现的是物理的、真实的世界网络。
通过物联网,未来我们可以将世界上所有的物品都连接起来,并对远程物体加以识别与管理,从而对经济社会发展产生重大影响。毫无疑问,物联网将成为继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理和个人健康等多个领域。
根據2008年3月欧洲智能系统集成技术平台(EPOSS)在《Internet of Tnings in 2020》报告中分析预测,未来物联网的发展将经历四个阶段,2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域;2010~2015年物体互联;2015~2020年物体进入半智能化;2020年之后物体进入全智能化。据美国权威咨询机构Forrester预测,到2020年,物物互联业务将是现有人人互联业务的30倍,成为一个极具吸引力的万亿级信息产业。
在“物联网”普及以后,用于动物、植物、机器和物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量,“物联网”将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场。物联网正在引发新一轮的生活方式变革,而且已经成为个发展迅速、规模巨大的市场,被视为通信产业的巨大蓝海。