物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用

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1、萬方數(shù)據(jù)第37卷第4期2011年8月信息化研究InformatizationResearehV01．37No．4Aug．2011物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用張紹鈞1葉志申2黃仁泰3(1．東莞市萬里集團有限公司，東莞，523000；2．東莞市大朗供電公司，東莞，523808；3．東莞理工學(xué)院計算機學(xué)院，東莞，523808)摘要：闡述了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程、定義、組成，以及物聯(lián)網(wǎng)與傳感器網(wǎng)絡(luò)、泛在網(wǎng)絡(luò)的相互關(guān)系；分析了涉及物聯(lián)網(wǎng)的幾種關(guān)鍵技術(shù)及可能的解決方案：無線射頻識別技術(shù)、無線傳感網(wǎng)技術(shù)、中間件技術(shù)、云計算技術(shù)、信息安全技術(shù)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)等；總結(jié)并展望了物聯(lián)網(wǎng)最先可能的應(yīng)用領(lǐng)

2、域和應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；無線射頻識別；傳感技術(shù)；云計算中圖分類號：TP3930引言2005年11月，國際電信聯(lián)盟ITU發(fā)布了《國際電信聯(lián)盟互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》報告，ITU指出：人類正處在一個通信新時代的邊緣，信息與通信技術(shù)(ICT)的目標已經(jīng)從滿足人與人之間的溝通，發(fā)展到實現(xiàn)人與物、物與物之間的連接，無所不在的物聯(lián)網(wǎng)通信時代即將來臨。物聯(lián)網(wǎng)使我們在信息與現(xiàn)實的世界里獲得一個全新的溝通維度，將任何時間、任何地點、連接任何人，擴展到連接任何物品，萬物的連接就形成了物聯(lián)網(wǎng)。簡單說：物聯(lián)網(wǎng)就是把任何物品通過信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)連接起來，進行信息交換和通訊，實現(xiàn)

3、物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)包含感知層、網(wǎng)絡(luò)層、業(yè)務(wù)或應(yīng)用層三個層次。感知層負責對物和物相關(guān)信息的采集；網(wǎng)絡(luò)層是異構(gòu)融合的泛在通信網(wǎng)絡(luò)，包括現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、無線通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)以及各種接入網(wǎng)和專用網(wǎng)，泛在通信網(wǎng)絡(luò)對采集到的物體信息進行傳輸和處理；業(yè)務(wù)和應(yīng)用層是應(yīng)用和業(yè)務(wù)，為手機、PC等各種終端設(shè)備提供感知信息的應(yīng)用服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)與傳感器網(wǎng)絡(luò)、泛在網(wǎng)絡(luò)的相互關(guān)系。(1)傳感器網(wǎng)絡(luò)。ITU—TY．2221111建議中傳感器網(wǎng)定義為：包含互聯(lián)的傳感器節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)，這些節(jié)點通過有線或無線通信交換傳感數(shù)據(jù)。傳感器節(jié)點是由傳感器和可選的能檢測處理數(shù)據(jù)及聯(lián)網(wǎng)的執(zhí)行元件組成的

4、設(shè)備。傳感器網(wǎng)絡(luò)與其他傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比收稿日期：2011—03—13?！?·具有顯著特點，即資源受限、自組織結(jié)構(gòu)、動態(tài)性強、應(yīng)用相關(guān)及以數(shù)據(jù)為中心等。以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為例，一般由多個具有無線通信與計算能力的低功耗、小體積的傳感器節(jié)點構(gòu)成；傳感器節(jié)點具有數(shù)據(jù)采集、處理、無線通信和自組織的能力，協(xié)作完成大規(guī)模復(fù)雜的監(jiān)測任務(wù)；網(wǎng)絡(luò)中通常只有少量的匯聚節(jié)點負責發(fā)布命令和收集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的通信。(2)泛在網(wǎng)絡(luò)(ubiquitousnetwork)。ITU—TY．2002建議中將泛在網(wǎng)絡(luò)描述為：在服務(wù)預(yù)訂的情況下，個人和／或設(shè)備無論何時、何地、何種方式都能以最少的技術(shù)限制接入到服務(wù)

5、和通信的能力(21。簡單地說，泛在網(wǎng)絡(luò)是指無所不在的網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)隨時隨地與任何人或物之間的通信，涵蓋了各種應(yīng)用，是一個容納了智能感知／控制、廣泛的網(wǎng)絡(luò)連接及深度的信息通信等，超越了原有電信網(wǎng)范疇的更大的網(wǎng)絡(luò)體系。泛在網(wǎng)絡(luò)可以支持人到人、人到對象(如設(shè)備和／或機器)和對象到對象的通信。(3)三者之間的區(qū)別與聯(lián)系可以簡單地概括為：泛在網(wǎng)絡(luò)包含物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)包含傳感器網(wǎng)。從通信對象及技術(shù)的覆蓋范圍看：①傳感器網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息采集的一種末端網(wǎng)絡(luò)，除了各類傳感器外，物聯(lián)網(wǎng)的感知單元還包括如RFID、二維碼、內(nèi)置移動通信模塊的各種終端等；②物聯(lián)網(wǎng)是邁向泛在網(wǎng)絡(luò)的第一步，泛在網(wǎng)絡(luò)

6、在通信對象上不僅包括物與物、物與人的通信，還包括人與人通信，而且泛在網(wǎng)絡(luò)涉及多個異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。萬方數(shù)據(jù)第37卷第4期張紹鈞，等：物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用·綜述與評論·1關(guān)鍵技術(shù)1．1R●’兒)射頻識別技術(shù)(RadioFrequencyIdentification，RFID)131是一種非接觸式的無線自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息。要實現(xiàn)任何物體之間的互聯(lián)就必須給每件物體一個識別編碼(ID)。每個產(chǎn)品或事物出現(xiàn)在這個世界就得獲得一個惟一的編碼來證明它的惟一性，而且單個物品可以擁有多個標識號，復(fù)合物體的每個組件可以都有標識號；而且屬于一類的物品

7、要有證明類屬的特殊標識ID，而單個物品同時要有區(qū)別于同類其他物品的ID。另外，對于一些特殊物品要考慮其安全隱私要求。RFID系統(tǒng)一般由電子標簽、讀寫器、應(yīng)用接El等硬件設(shè)備與中間件軟件、傳輸網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)應(yīng)用、管理系統(tǒng)等構(gòu)成。電子標簽是一個內(nèi)部保存數(shù)據(jù)的無線收發(fā)裝置，負責發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器。讀寫器是一個捕捉和處理標簽數(shù)據(jù)的裝置，同時還負責與后臺處理系統(tǒng)接口。軟件包括RFID系統(tǒng)軟件、RFID中間件、后臺應(yīng)用程序。RFID系統(tǒng)軟件是在標簽和讀寫器之間進行通信所必需的功能集合。RFID中間件是在讀寫器和后臺處理系統(tǒng)之間運行的一組軟件，它