摘 要：随着科学技术的进步，物联网技术带来了网络信息技术方面的巨大变革，得到了全世界各国政府和工业、学术领域的高度重视。目前，物联网技术的发展还不够成熟，文章基于物联网的特点，分析了物联网网络体系与服务体系的构建，并提出了促进我国物联网发展的建议。
关键词：物联网；网络体系；服务体系；构建
物联网技术依靠射频识别、激光扫描器、红外感应器等设备和约定的协议，连接物品与网络，实现了物品信息的智能化识别、跟踪和管理，在现实世界与网络世界中构建了新的沟通维度，将人与人突破时空限制的沟通与连接进一步拓展到人、物突破时空限制的沟通与连接。国际电信联盟对于物联网时代的描述为：通过对物品嵌入移动收发器，实现物品的智能化。由此可见，物联网技术将对整个人类世界产生变革性的影响，极大的促进人类社会的发展。
一、物联网的特点
基于现有的研究，笔者认为物联网具有物、感、联、智、控五个特点，即物联网中的物包括现实世界的物理实体和数字化的虚拟实体，这些物能够突破时间维度与空间维度的限制而存在、移动，人们可以根据他们的属性进行准确的识别；物联网中的发现与识别依靠RFID技术感知物理实体的信息，借助传感器节点动态感知各种环境信息，并依靠各种通信技术实现信息传递，从而实现信息的感知与移动；物联网将感知子网连接现有互联网，实现了数据的实时共享；物联网依靠高性能技术进行数据的管理与决策，使物联网具备了智能化的特点；通过决策信息的反馈，物联网能够对现实物体与环境进行有效的控制。从以上五个特点我们可以看出物联网中人、物可以不受时间、地点的限制，与网络实现无缝融合，从而构成一个人与人、人与物、物与物连接的智能互联网络。
二、物联网的网络体系与服务体系
物联网具备开放性的特点，因而需要构建开放型的体系架构，采用开放型协议，支持各种应用，并具备可扩展性、安全性等特点，通过语义表示等不断推动现实世界与网络世界的融合。通过分析大量的物联网研究文献，结合物联网的特点，笔者认为物联网的体系结构应该包括五个层次，分别是感知控制、网络互联、资源管理、信息处理及应用层。
第一，感知控制层。该层是物联网的基础，由接入网关、RFID读写器、传感节点等构成，负责感知环境信息，将相关信息传递到网关，由网关将数据借助网络传输到后台进行处理。
第二，网络互联层。该层负责网络之间的融合，由各种接入设备构成，还能够提供地址转换、路由等功能。
第三，资源管理层。该层负责资源的监测、协调、管理，能够监测资源状态，有效协调资源间的工作，完成资源间的交互。
第四，信息处理层。该层负责数据的理解、决策，并提供数据存储、挖掘、查询等功能，其中云计算是数据分析的良好平台，为信息处理与各种应用提供了基础。
第五，应用层。该层在分析处理数据的基础上，为用户提供应用服务，例如污染监控等监控型服务、智能家居等控制型服务、不停车收费等扫描型服务。同时，物联网还能够为用户的应用提供安全、容错、服务质量等方面的技术支持。
三、物联网网络体系与服务体系的构建
2005年，国际电信联盟在物联网报告中详细描述了RFID技术、传感器技术、智能技术、纳米技术，指出了这几项技术在物联网构建中的重要性。目前，我国在物联网构建技术方面的研究集中于RFID技术、传感器技术、云计算等领域，物联网的构建需要完整的技术体系支撑，下文中将详细介绍感知与标识、网络与通信、计算与服务、管理与支撑四方面技术在物联网网络体系与服务体系构建中的作用。
第一，感知与标识技术。感知与标识是构建物联网网络体系与服务体系的基础，通过采集现实物理世界的物理数据，感知、识别物理世界信息，为物联网网络体系与服务体系奠定了基础。目前这一方面的技术主要有RFID技术、传感器技术、二维码技术等，这些技术的发展程度存在很大的差异性。感知技术借助传感器与传感器网络，能够感知、采集区域内的信息，由于依附于计测技术和敏感机理、材料、设备、技术工艺，感知技术对基础技术以及综合性技术都有着很高的要求，传感器在检测范围、精度、稳定性、成本、功耗等方面还没能满足规模应用的要求，因而是制约物联网快速发展的一个主要瓶颈。识别技术包括物体、位置、地理等内容的识别，物理识别是全面感知的根本基础，识别技术主要建立在二维码标识技术和RFID标识技术的基础之上，目前还需要解决全局标识问题，研究标准化标识体系，融合现有传感器与识别技术。
第二，网络与通信技术。这方面的技术是网络体系与服务体系的必要支撑，需要保证感知信息的传输可靠性与安全性，主要包括接入与组网技术、通信与频管技术。在接入与组网技术方面，IPv6核心的新型网络创造了优秀的基础网条件，传感器网络等末梢网络得到大规划应用后直接面临着接入问题，需要研究移动网、自治计算等技术，确保末梢网络与骨干网络的顺利接入与充分协同；在通信与频管技术方面，物联网需要借助多种通信技术，尤其需要研究近距离无线通信技术，物联网终端通信的频段一般使用ISM频段，由于频段内含有物联网设备、WiFi、UWB、蓝牙等设备，将制约物联网的具体应用，需要进一步研究如何充分利用频谱资源，提高物联网业务的空间并存能力和频谱保障能力，实现物联网的互联互通互操作。
第三，计算与服务技术。计算与服务技术是物联网网络体系与服务体系的核心支撑和最终价值体现，主要包括信息计算、服务计算两个方面。在信息计算方面，海量的感知信息是物联网大规模应用面临的关键问题之一，必须进一步研究数据融合、存储、处理、挖掘和语言集成、知识发现等技术，尤其要在云计算的智能化、虚拟化、服务化以及网格计算方面取得突破，提高信息存储和计算能力，高效利用感知信息；在服务计算方面，物联网的发展以服务为目标，物联网的服务在传统服务的基础上得到了变革性的拓展，各种新型应用不断推进物联网应用开发以及服务模式的发展，因而需要考虑环境、服务模式等方面的变化，面向实际应用需求，研发急需的核心支撑技术，并研究应用的规范化、标准化、通用化服务体系及技术。
第四，管理与支撑技术。物联网规模的不断扩大与业务种类的不断增多以及服务质量要求的日益提高，尤其是在干扰因素不断增加的情况下，必须采用科学、合理的管理与支撑技术提高物联网运行的稳定性和可管理性，具体技术措施包括以下三点：测量分析，为保证网络可知性，必须提高网络可测性，依靠测量分析技术为物联网管理提供基础数据支撑，研究面向服务感知的测量方法；网络管理，由于物联网的自治等自然特性，网络管理与物联网自然特性存在矛盾，因而应研究管理模型及技术，以适应物联网的发展需要；安全保障，物联网的匿名性等特点决定了物联网存在安全隐患，因而需要深入研究安全保障技术，解决用户隐私保护等问题，满足真实、完整、机密以及抗抵赖的要求。
四、物联网网络体系与服务体系构建的建议
1.加强政府主导
根据物联网的原理、特点、系统模型及网络体系、服务体系架构等内容，可以清晰的认识到物联网的构建是一个十分复杂的系统工程，必须在国家政府的主导管理下，开展标准体系建设等各方面工作。物联网的网络体系与服务体系涉及许多领域和层面，因而构建物联网必须考虑规模性与流动性两个要素，才能充分发挥物联网的物品智能化作用。假设一个城市的汽车有300万辆，如果仅有50万辆安装智能系统，无法形成完整的智能交通系统，因此物联网构建必须考虑规模性。与此同时，物联网构建还需要考虑流动性，只有满足流动性的要求，才可以准确、实时反映数据。由此可以看出，物联网与其它概念存在很大的不同，该产业的发展离不开国家政府的主导，政府是物联网实施的主体。
2.标准体系建设
物联网的构建，需要标准化工作的支撑，目前物联网标准化方面的缺乏是制约产业快速发展的主要因素。因此，物联网网络体系与服务体系的构建需要加快标准体系的建设，为物联网的构建与发展提供坚实的基础。
物联网标准体系是制约物联网构建与发展的关键，是企业、国家争取市场竞争优势的重要手段，直接影响到物联网产业的发展和国家竞争力的增强。物联网网络体系与服务体系的构建需要网络服务标准等的支撑，因此我国必须尽早建立并完善网络服务、物品编码等标准体系，加大标准化建设投入和支持力度，以标准化建设推进物联网技术的发展。我国拥有一定的技术积累和极为庞大的应用市场，因此必须加快标准体系的建设，来推动物联网的快速发展，保障国家的利益。
总结：
综上所述，物联网是一个涉及诸多学科、技术，面向众多领域的体系，其网络体系与服务体系的构建需要在掌握架构体系内容的基础上，研发、采用感知与标识、网络与通信、计算与服务、管理与支撑技术。我国物联网产业的发展，需要国家政府充分发挥主导作用，加强标准体系建设，以促进物联网技术、模式上的发展和成熟，为我国在物联网领域的竞争中赢得先机。
参考文献：
[1] 胥京宇. Zigbee:让物联网的未来不是梦[J]. 世界电子元器件, 2011,(08) .
[2] 黄鹏,杨云志,李元忠. “物联网”推动RFID技术和通信网络的发展[J]. 电讯技术, 2010,(03) .
[3] 沈苏彬,毛燕琴,范曲立,宗平,黄维. 物联网概念模型与体系结构[J]. 南京邮电大学学报(自然科学版), 2010,(04) .
[4] 杨庚,许建,陈伟,祁正华,王海勇. 物联网安全特征与关键技术[J]. 南京邮电大学学报(自然科学版), 2010,(04) .
[5] 张顺颐,宁向延. 物联网管理技术的研究和开发[J]. 南京邮电大学学报(自然科学版), 2010,(04) .
[6]GINERP,CETINAC,FONSJ,etal.Developing mobile business processes for the internet of things pervasive computing[J]. IEEE Accepted for Future Publication Volume Forthcoming,2010 .
[7] 李德仁,龚健雅,邵振峰. 从数字地球到智慧地球[J]. 武汉大学学报(信息科学版), 2010,(02) .
[8] 刘志硕,魏凤,柴跃廷,沈喜生. 关于我国物联网发展的思考[J]. 综合运输, 2010,(02) .
[9] 祁庆中. 物联网与M2M业务的战略思考[J]. 中兴通讯技术, 2010,(01) .
|
