物联网工程国内外发展现状及体系结构之我见

2017-03-17曾庆文

电子技术与软件工程 2016年16期

曾庆文

摘要

近几年来，互联网技术与移动通信技术的不断深入发展促使了新一代信息通信技术物联网的形成与发展。物联网技术的研究与应用也逐步渗透到基础教育阶段，尤其是高中生的课堂教学与日常生活，利用物联网可以解决传统意义上互联网没有考虑的与物件互接的问题。就此，这将有力地推动信息化向下一个阶段的发展，本文基于高中生的视角，认为其为高中数字化资源与信息化系统的高效整合提供有利的条件，也更好地为我们广大高中学生的学习和日常生活服务。

【关键词】高中生物联网浅析体系结构

物联网从产生到现在已经取得了相当的成就，对其的定义众多，不同学者从不同角度对物联网做出了不同的定义。虽然世界各国对物联网还没有一个世界统一的标准定义，但对物联网相关的基本理论、技术与应用相关问题都有了一个大体一致的认识。物联网，就是通过各种信息传感设备，以既定和互通的通信协议为基础，把各种物品与Internet连接起来，从而使世界上的任何人与物、人与现实环境、物与物之间都能够进行信息交换与通信，实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简而言之，物联网是多种信息技术的融合与集成应用，它能够使人与物、人与现实环境之间、物与物之间进行智慧对话，创造一个智慧的世界。

1 物联网工程在国外发展现状

早在2009年IBM就提出了以物联网为基础的“智慧的地球”的概念，即“互联网+物联网=智慧地球”，建议美国新政府能够在未来加大投资新一代的智慧型基础设施建设，以振兴美国未来经济。同年2月24日，该公司又在2009 IBM论坛上公布了“智慧地球”的最新策略。此策略的提出立刻得到了包括美国在内的世界各国各界的高度关注，甚至有分析认为该策略将上升至美国的国家战略层面。

作为物联网的另一积极推崇者——欧盟则致力于“未来物联网”这一构想。欧盟信息社会和媒体司于2009年5月20日公布的《未来互联网2020：一个业界专家组的愿景》指出，歐洲目前正面临的各种问题和挑战（例如：经济衰退、气候变化、全球竞争、人口老龄化等）可以通过发展建设物联网这一关键举措来得到较好的解决。

2 物联网工程在国内发展的现状

我国物联网技术与世界其它国家相比具有同发优势，我国中科院早在1999年就开始了物联网——传感网的研究。在世界传感网研究领域，我国与美德韩一并成为国际标准制定的主导国。无论在政府决策方面，还是在技术研发和人才培养等方面，我国都采取了一系列的对策措施来促进物联网产业的发展。

在政府决策方面，2009年8月7日，温家宝总理在视察无锡时提出“感知中国”理念。2010年3月5日，温家宝总理在全国两会上发表的《政府工作报告》明确将“加快物联网的研发应用”纳入我国新兴战略性产业。物联网被确定为《国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中的重点研究领域。国务院、发改委、工信部、科技部四部门确定采取四大举措来支持电信运营企业开展物联网技术创新与应用。

在技术研发方面，我国北京、西安、苏州、无锡、南京等地已成立了多家物联网技术研发机构，例如，中科院上海微系统所与无锡市合作成立无锡微纳传感网工程技术研发中心，在苏州科技城建立全国首家高铁物联网技术应用中心。

在人才培养方面，无锡市2009年9月与北京邮电大学就传感网技术研究和产业发展签署合作协议；南京邮电大学成立全国高校首家物联网研究院；江南大学成立全国第一个专门从事物联网研究和人才培养的基地——物联网工程学院。另外，哈尔滨工业大学、清华大学、上海交大等多个国内重点院校都已设置物联网专业、开设系列化的物联网专业课程。

目前，我国物联网技术的发展主要专注于传感器、RFID、云计算及普适计算等领域，在微型传感器、传感器终端机、无线智能传感器网络通信技术、移动基站等方面已经取得了重大的进展。但是从整体而言，我国物联网的发展尚处于“概念”阶段，在一定程度上缺乏整体规划的物联网发展战略和路线图，科技与产业主攻方向有些不明确。基于各自的利益，相关利益方的争夺可能使我国政府对物联网技术和产业的支持方向和力度产生偏差。

3 物联网工程的体系结构浅析

随着物联网应用领域的不断延伸和应用需求的不断增加，我们不经发现，物联网应用系统的规划和设计极易因为设计者的视角不同而不同，并且随着物联网技术的不断发展，未来各种新技术都将有可能逐步融入物联网体系中。因此，我们急需建立一个开放和具有整体框架指导作用的体系架构，用于指导具体的物联网应用系统的设计。

到目前为止，国内外的学者们根据物联网应用和研究角度的不同，提出了以下几种不同的物联网体系结构理论：

3.1 WOT体系结构

该体系结构为一种以用户为中心建立的面向运用的物联网，它是通过将WEB服务移植到系统上，采用简单WEB服务的形式来使用物联网。

3.2 自主体系结构

该体系结构主要适用于异构的物联网无线通讯环境，它主要分为知识面、控制面、数据面和管理面。知识面将整个网络信息的完整视图提炼成网络系统的知识，从而用于指导控制面的适应性控制；控制面用于向数据面发送配置报文，从而优化数据面的吞吐量和可靠性；数据面用于传递数据分组；管理面则用于通过协调和管理以上三者的交互来提供物联网的自主能力。

3.3 ITU体系结构

该体系结构由国际电信联盟提出，它自上而下划分为以下五个层次：

3.3.1 应用层

该层主要负责各种实际应用的实现；

3.3.2 服务管理层

该层主要由计算机群和相关的应用软件构成，例如有Savant中间件。

3.3.3 互联网层

该层为整个物联网体系的一个基础骨干网络，主要负责为应用平台提供基础网络支撑。

3.3.4 接入层

该层主要负责把感知层获取的信息传送至互联网层。

3.3.5 感知层

该层主要负责通过利用各种传感器识别或获取物品的数据（包括固有属性数据和状态数据），并对其进行分类和共享，让物品能够自己说话，成为“智能物件”。该体系结构最大的特点是依托下一代网络，由各种子传感网络组成总通信网络为用户提供各种应用服务。