物联网技术与“网络强省”建设

洪汉舒+孙知信

物联网，通俗来说就是“物物相连的网络”，是利用传感器、射频识别等作为感知元件，通过网络来实现物与物、物与人之间的信息交换和通信，从而挖掘各类信息为各类应用提供数据[1]。物联网被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮，受到各国政府、企业和学术界的重视。国家主席习近平、国务院总理李克强曾专门对物联网做出重要指示，要让物联网更加促进生产、走进生活、造福百姓，国务院也专门出台推进物联网持续健康发展的指导意见。根据新华社发布的《中国物联网发展年度报告》认为，到2015年底，中国物联网产业将达到5000多亿元的规模，并仍将以11%左右的增长率逐年提升。在“网络强省”建设中，物联网扮演着举足轻重的角色。

一、物联网技术的架构及关键技术

1.物联网的体系架构

物联网的架构[2]如图1所示，包含感知层、网络层、业务层。

感知层：“物”与“网”连接的桥梁，主要实现现实物体的数据信息采集、捕获和识别。感知层的关键技术包括传感器、RFC、GPS等。

网络层：感知层的信息经由网关转化为网络能够识别的信息后就传到了网络层，网络层进行信息的传递与处理。网络层包括移动通信、计算机、无线传感等网络，信息可以经由任何一种网络或几种网络组合的形式进行可靠的传输。

业务层：物联网的信息处理和应用，面向各类应用，实现信息的存储、数据的挖掘、应用的决策等，涉及海量信息的智能处理、云计算、中间件、信息发现等多种技术。

对应于物联网的三层架构，物联网自身有三个特征：

全面感知：利用RFID、传感器、GPS等随时随地获取物体的信息。

可靠传递：通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递给业务层。

智能处理：利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化控制。

2.物联网的关键技术

射频识别：射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取数据信息。一个完整的射频识别系统由标签、阅读器和天线三个基本部分组成。阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息被读取器读取并解码后，发送至电脑主机进行有关处理。

无线传感器网络：无线传感网络是集分布式信息采集、信息传输和信息处理技术于一体的网络信息系统，以其低成本、微型化、低功耗、灵活的组网和铺设方式，以及适合移动目标等特点受到广泛重视，是关系国民经济发展和国家安全的重要技术。

安全与加密技术：物联网的安全性主要来自于系统的密钥体制强度。由于物联网的感知层设备的能源和处理能力有限，在此基础上无法采用类似于网络层复杂的高强度密钥机制，所以在物联网的安全架构中需要引入一些特殊的密钥体制，这些体制能统一贯穿整个物联网系统，与物联网各层相适应。与此同时，还要满足感知层节点低功耗、轻量级的计算要求。

云计算技术：通过互联网向用户提供分时的硬件服务和分空间的硬件服务技术，实现为用户提供托管服务和配置计算资源。在享受这种服务的过程中，用户不需购买计算机，不必买昂贵的计算机软件，只要向云计算中心提交请求便可得到相应的应用。

二、物联网技术在“网络强省”战略中的重要地位

物联网是继计算机、互联网和移动通信之后新一轮信息技术革命，是信息产业领域未来竞争的制高点和产业升级的核心驱动力。江苏省委、省政府高度重视并大力支持物联网产业发展，将其确定为“十二五”期间重点培育的新兴产业。在此背景下，物联网建设也有了飞速的发展，相应的研究与应用已经扩展到智能物流、智能交通、食品溯源、医疗健康等多个领域，其在“网络强省”战略中重要性越加显现。

1.江苏建设物联网强省的优势

江苏作为长三角地区的经济强省，物联网建设一直处于全国领先地位。早在2009年8月7日，时任国务院总理温家宝就到无锡微纳传感网工程技术研发中心视察并发表重要讲话。同年11月12日，江苏省人民政府、中国科学院、无锡市人民政府签署了在无锡共建中国物联网研究发展中心协议，先期以江苏物联网研究发展中心和中国科学院物联网发展中心为运作载体。物联网的建设也被纳入江苏省“十二五”期间的发展规划中。江苏的电子产业有着雄厚的实力基础，在传感器、集成电路、无线通信、智能控制、软件和信息服务业等物联网产业支撑领域基础较好，以无锡为核心，苏州、南京为支撑的物联网产业集聚区已经形成，产业链逐步完善，同时大批国内外知名高校、科研院所和大型央企也在江苏设立了诸多研发和产业化机构，各类优质资源正在加快汇聚。与此同时，江苏也是个文化大省、教育大省，拥有众多优秀的研究院和高校，为物联网产业的发展提供了人才保障和智力支持。江苏优秀的经济环境、先进的信息业技术和优越的教育背景为物联网技术和产业快速发展奠定了良好基础。

2.物联网技术在“网络强省”战略中的应用场景

“网络强省”不仅仅要体现在用户数量的层面上，更要体现在网络服务的高度普及化和智能化方面。当前，物联网技术已经渗透到人民生活的各个领域，其在网络强省建设中的重要性不言而喻。几个典型应用如下[3]：

智能交通：现在江苏各市遍布交通摄像头和交通情况检测传感器，这些摄像头和传感器连接到交管中心，形成了一张城市交通监控网络。在此基础上以信息处理的软件、硬件为补充，充分利用攫取的信息，进行实时的交通流量分析与预测，自动调整红绿灯的间隔时间；向车主预告实时路段，并推选最佳路线；根据GPS定位提示所在地点周边的停车场、加油站等的位置，以提供生活服务。这就是物联网在“智能交通”中的应用。

智慧物流：通过在物流商品中植入传感芯片，供应链上的购买、生产制造、包装、装卸、堆栈、运输、分销、出售、服务等每个环节都能准确无误地被感知和掌握，不仅方便用户进行追踪，还节省了大量的人力成本。

数字医疗：通过物联网和传感技术，帮助医院实现对病人的实时监控、护理，以及共享医疗记录。除此之外，还可以帮助市民网上预约挂号，避免了就医时因人流量过大而拥堵、看病难的现象。

食品溯源：食品溯源是指在食物产业链的各个环节（包括生产、加工、分送、销售等）中，食品及其相关信息能够被追踪和回溯，使食品的整个生产经营活动处于有效监控之中。用户可以通过移动网络和食品上标注的二维码随时随地对食品进行查询。此外，二维码具有容量优势，很多商标上无法容纳的信息可以在二维码中获知，以便开展更丰富的食品溯源应用。在进行食品溯源查询时，由溯源系统提供的更多相关增值业务将会提供给消费者，给广大消费者带来更多便利。

除了前面所讲的主要应用领域外，物联网的应用已渗透到人民生产、生活的各个方面。例如，在公共安全领域，部署摄像头进行统一监控管理；在数字家庭的应用中，居民可以用一部手机远程遥控家中的电子设备；在金融管理领域，物联网可以实现对电子收款和取款的监控；在智慧校园领域，将物联网与传统的应用平台相融合，学生仅凭借手机上的一款应用软件便可随时随地享受到个性化服务。可以说，物联网将会改变整个社会的生产方式、生活方式，进而改变人类的生存方式，是网络强省建设中必须重视、不可或缺的关键环节。

三、“网络强省”战略下

物联网建设面临的挑战与发展建议

1.物联网建设面临的若干挑战

物联网的技术瓶颈。物联网技术涉及多方位的研究内容，包括感知层节点的软硬件设计、无线感知网络的组网技术、数据的采集处理技术[4]、数据加密及挖掘、信息管理和存储，以及信息查询等。随着新的应用场景不断出现，势必对物联网技术提出新的发展和创新要求。

缺乏标准化的物联网体系。标准化体系的建立是发展物联网产业的首要先决条件。物联网体系架构非常复杂，有基础标准、射频识别技术标准、用户隐私安全标准等，同时还有行业应用标准和运营管理标准[5]。从世界范围看，目前尚未形成统一的物联网标准体系，这为物联网的管理和发展增添了不少难度。

缺乏成熟的法律法规。物联网是互联网的扩展和延伸，由于它涉及自然界的各种实体事物，目前互联网的法律法规并不一定适用于物联网的所有层面。并且物联网涉及的知识产权非常多，不同领域都有相应的知识产权。既有硬件方面的专利权，也有涉及企业品牌的商标权、软件著作权等，保护起来有一定的困难。就目前来看，相比于传统行业，物联网产业相关的法律法规仍然还不健全，不能保证物联网建设的每一环节都受到保护。

2.促进江苏物联网发展的若干建议

政府加强政策引导和保护。“网络强省”的建设是一个大工程，需要政府从宏观层面制定统一、具体的战略规划，在充分考虑物联网发展前景的前提下，确立物联网发展的指导原则、发展方向、重点目标和实现方法，同时制订短、中、长期计划，使物联网建设工作有条不紊地展开。作为全国物联网发展较快、较早的地区，江苏可以根据发展过程中出现的一系列问题，总结经验和教训，率先提出相关的法律法规议案，通过政策法规加大对物联网涉及的信息安全、企业机密和个人隐私的保护力度，进一步加强对监管机构的人财物投入，完善监管体系，形成监管合力，保护物联网安全和隐私，为物联网的发展提供法律保障。

积极参与国际标准制定，借鉴国外优秀成果。由于物联网在发展过程中缺乏统一的标准体系，如果江苏物联网技术没有与国际兼容或一致的技术标准，那么相关的物联网产品就难以在其他国家和地区被识别，“物物互联”就无法实现。所以，要重视国际交流，加强与他国的合作，密切关注物联网国际发展动态，积极参与国际标准的制定，并借鉴和吸收一切世界范围内的优秀技术成果，站在科技的制高点上发展物联网产业。

产学研一体化。物联网不是一个简单的商品，也不是一个企业可以建立的，做成物联网，不仅需要技术，而且需要产学研的共同努力。其一，江苏作为教育大省，拥有众多知名高校和研究所，应当充分发挥教育资源优势，开展物联网相关专业课程，鼓励相关人才积极参与国际学术交流，敢于技术创新，积极研发核心科技，突破现有技术瓶颈为物联网产业的发展提供技术支持和智力保障。其二，江苏作为经济大省，有着优厚的经济基础和产业规模，各大物联网企业应当建立与高校和研究所的合作平台，使资源得到有效整合，为物联网技术提供实际的应用支撑和产业支持，以核心技术研发引领产业高地，以人才集聚促进产业发展，最终实现物联网建设的产学研一体化。

参考文献：

[1]朱洪波，杨龙祥，朱琦.物联网技术进展与应用[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2011（1）.

[2]沈苏彬，范曲立，宗平.物联网体系架构和相关技术研究[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2009（6）.

[3]周明.物联网应用若干关键问题的研究[D].北京邮电大学，2014.

[4]胡永利，孙艳丰，尹宝才.物联网信息感知与交互技术[J].计算机学报，2012（6）.

[5]邬贺铨.物联网应用与挑战综述[J].重庆邮电大学学报（自然科学版），2010（5）.

（洪汉舒：南京邮电大学物联网学院博士研究生；孙知信：南京邮电大学物联网学院院长，教授、博士生导师）

责任编辑：高 莉