当解析物联网技术框架与标准体系

解析物联技术框架与标准体系

目前，物联的概念和技术架构缺乏统一的清晰描述，一些利益相关方争相进行基于自身利益的解读，使得政府、产业和市场各方对其内涵和外延却是大家生活中不可或缺的1部份认识不清，有可能严重影响物联产业的健康发展。

传感器络标准工作组秘书长、物联标准联合工作组（筹） 副秘书长 张晖

物联（Internet of Things）最初被定义为把所有物品通过射频识别（RFID）和条码等信息传感设备与互联连接起来，实现智能化识别和管理功能的络。这个概念最早于1999年由麻省理工学院Auto-ID研究中心提出，实质上等于RFID技术和互联的结合应用。RFID标签可谓是早期物联最为关键的技术与产品环节，当时人们认为物联最大规模、最有前景的应用就是在零售和物流领域，利用RFID技术，通过计算机互联实现物品或商品的自动识别和信息的互联与共享。

2005年，国际电信联盟（IT频率相应最小5kHzU）在《The Internet of Things》报告中对物联概念进行扩展，提出任何时刻、任何地点、任何物体之间的互联，无所不在的络和无所不在计算的发展愿景，除RFID技术外、传感器技术、纳米技术、智能终端等技术将得到更加广泛的应用。但ITU未针对物联的概念扩展提出新的物联定义。

2009年9月15日，欧盟第七框架下RFID和物联研究项目簇（Cluster of European Research Projects on The Internet Of Things：CERP－IoT）发布了《物联战略研究路线图》研究报告，其中提出了新的物联概念，认为物联是未来Internet的一个组成部分，可以被定义为基于标准的和可互操作的通信协议且具有自配置能力的动态的全球络基础架构。物联中的 物 都具有标识、物理属性和实质上的个性，使用智能接口，实现与信息络的无缝整合。该项目簇的主要研究目的是便于欧洲内部不同RFID和物联项目之间的组；协调包括RFID的物联研究活动；对专业技术、人力资源和资源进行平衡，以使得研究效果最大化；在项目之间建立协同机制。

物联与RFID、传感器络和泛在的关系

1. 传感器络与RFID 的关系

RFID和传感器具有不同的技术特点，传感器可以监测感应到各种信息，但缺乏对物品的标识能力，而RFID技术恰恰具有强大的标识物品能力。尽管RFID也经常被描述成一种基于标签的，并用于识别目标的传感器，但RFID读写器不能实时感应当前环境的改变，其读写范围受到读写器与标签之间距离的影响。因此提高RFID系统的感应能力，扩大RFID系统的覆盖能力是亟待解决的问题。而传感器络较长的有效距离将拓展RFID技术的应用范围。传感器、传感器络和RFID技术都是物联技术的重要组成部分，它们的相互融合和系统集成将极大地推动物联的应用，其应用前景不可估量。

2. 物联与传感器络的关系

传感器络（Sensor Network）的概念最早由美国军方提出，起源于1978年美国国防部高级研究计划局（DARPA）开始资助卡耐基梅隆大学进行分布式传感器络的研究项目，当时此概念局限于由若干具有无线通信能力的传感器节点自组织构成的络。随着近年来互联技术和多种接入络以及智能计算技术的飞速发展，2008年2月，ITU-T发表了《泛在传感器络（Ubiquitous Sensor Networks）》研究报告。在报告中，ITU-T指出传感器络已经向泛在传感器络的方向发展，它是由智能传感器节点组成的络，可以以 任何地点、任何时间、任何人、任何物 的形式被部署。该技术可以在广泛的领域中推动新的应用和服务，从安全保卫和环境监控到推动个人生产力和增强国家竞争力。从以上定义可见，传感器络已被视为物联的重要组成部分，如果将智能传感器的范围扩展到RFID等其他数据采集技术，从技术构成和应用领域来看，泛在传感器络等同于现在我们提到的物联。

3. 物联与泛在络的关系

泛在是指无所不在的络，又称泛在络。最早提出U战略的日韩给出的定义是：无所不在的络社会将是由智能络、最先进的计算技术以及其他领先的数字技术基础设施武装而成的技术社会形态。它明显有益于塑性加工根据这样的构想，U络将以 无所不在 、 无所不包 、 无所不能 为基本特征，帮助人类实现 4A 化通信，即在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信。故相对于物联技术的当前可实现性来说，泛在属于未来信息络技术发展的理能敏捷换向和变速想状态和长期愿景。

从以上的分析可见，传感器络、物联和泛在络之间的关系可用图1来表示。

物联的技术框架

物联的技术体系框架如图2所示，它包括感知层技术、络层技术、应用层技术和公共技术。

1. 感知层 数据采集与感知主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。

传感器络组和协同信息处理技术实现传感器、RFID等数据采集技术所获取数据的短距离传输、自组织组以及多个传感器对数据的协同信息处理过程。

2. 络层 实现更加广泛的互联功能，能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，需要传感器络与移动通信技术、互联技术相融合。经过十余年的快速发展，移动通信、互联等技术已比较成熟，基本能够满足物联数据传输的需要。

3.应用层 应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。其中应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业应用。

4.公共技术 公共技术不属于物联技术的某个特定层面，而是与物联技术架构的三层都有关系，它包括标识与解析、安全技术、络管理和服务质量（QoS）管理。

物联的标准体系

根据物联技术与应用密切相关的特点，按照技术基础标准和应用子集两个层次，我们提出引用现有标准、裁剪现有标准或制定新规范等策略，形成了包括体系架构、组通信协议、接口、协同处理组件、络安全、编码标识、骨干接入与服务等技术基础规范和产品、应用子集类规范的标准体系（如图3所示），以求通过标准体系指导成体系、系统的物联标准制定工作，同时为今后的物联产品研发和应用开发中对标准的采用提供重要的支持。