物联网技术研究现状

齐世霞 延安大学数学与计算机科学学院

引言

物联网的概念原型最早出现于比尔盖茨在1995年所著的《未来之路》一书中，但受限于当时的技术发展，并未引起人们的重视。直到2005年国际电信联盟才正式提出了物联网的概念。现如今，物联网作为第三次信息化浪潮的标志之一，其发展现状、关键技术、实际应用等都成为了当今时代的热点问题，受到了世界各国的广泛关注。

1 物联网简介

物联网指的是通过射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，通过某种约定的协议，将任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现对物体的智能化管理和识别的一种网络。其目的是使所有物品都与该网络连接在一起，系统可以自动、实时地对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。在这个网络中，物品能够彼此进行“交流”，人们能够彼此进行“交流”，人与物能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用感知/无线技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。

2 物联网国内外发展现状

2.1 物联网国外发展现状

物联网的概念最早是由美国麻省理工学院的Ashton教授在1999年研究RFID技术时提出来的；之后，于2005年的世界信息峰会上，国际电信联盟发布的报告中正式提出了物联网的概念；2009年，美国总统奥巴马支持IBM提出的“智慧地球”战略，在世界范围内引起轰动。日本早在2004年就提出了“u-Japan”构想，与如今的物联网概念相似；在2009年，日本将其升级为“i-Japan”战略，将物联网列为其国家重点战略之一。韩国在2006年确立了“u-Kurea”战略，旨在建设无所不在的社会；在2009年6月，欧盟执委会发表了《欧盟物联网行动计划》，描绘了物联网技术应用的前景，并提出要加强欧盟组对物联网的管理，消除物联网发展的障碍。目前，物联网技术在美国已经被应用于国防、智能电网、医疗、教育等各个方面；欧盟也在物联网发展方面投入很多，掌握了高精度传感器技术和RFID技术。

2.2 物联网国内发展现状

早在1999年，中国科学院上海微系统与信息技术研究所就进行传感网产品的研发，研发出的产品于2003年开始在“动态北仑”等项目中得到应用，是物联网在中国的早期尝试。在科学研究上，我国基本与国际保持同步；在地区产业规划上，在无锡建立了中国的传感信息中心，在2009年，温家宝总理到无锡微传感网工程技术研发中心视察并发表了重要讲话，现如今，每年的世界物联网大会都在此举行；在标准化上，我国对相关标准的制定领先于国际，是传感网国际标准四大主导国之一。目前，我国政府部门高度重视物联网的发展，将物联网技术纳入了新兴产业发展规划中，加大了对物联网的投资和研发力度；我国各大高校也相继开设了物联网专业课程。

3 物联网关键技术研究现状

物联网主要有五大关键性技术，无线通信技术、传感器技术、网络技术、智能与信息处理技术以及应用层技术。

3.1 无线通信技术

无线通信技术主要包括无线通信系统，短距离无线通信技术，无线单片机技术等。目前，无线通信系统实行的是多路访问技术，常用的有频分多址、时分多址等技术。短距离无线通信技术包括RFID技术、ZigBee技术、蓝牙技术和超宽带技术等；其中，RFID射频识别技术的理论基本完善；ZigBee技术是近年才提出的一种近距离、低功耗、低成本的双向无线通信技术；蓝牙技术是目前国际通用的一种公开的无线技术规范，新的蓝牙标准2.0版支持高达10MB/s以上的速率；超宽带技术是一种新型的无线通信技术，解决了困扰传统无线技术多年有关传播方面的重大难题。近年来，为了适应无线通信和无线网络节点的要求，无线单片机技术也得到了快速发展，其体积更小、功耗更低、价格也更低。

3.2 传感器技术

传感器技术实施以传感器为核心论述其内涵、外延的技术，是一门涉及微电子技术、信息处理技术和计算机技术等相结合形成的密集型综合技术。现代传感器技术的研究方向主要有四个方面：一是新材料的开发和应用；二是传感器集成化、多功能化和智能化；三是硬件系统的微小型化；四是无线网络化。

3.3 网络技术

无线传感器网络是物联网的子网之一，是新一代的传感器网络。美国《技术评论》杂志将无线传感网络列为第一项未来新兴技术，《商业周刊》也将无线传感网络列入了未来四大新技术中。无线传感器网络的协议栈主要包括MAC层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。目前，其MAC层协议主要有两类：一是基于竞争的MAC协议，二是基于时分复用的MAC协议。其路由协议主要包括能量感知路由协议、基于查询的路由协议等。

3.4 智能与信息处理技术

目前智能技术主要包括机器学习、模式识别、信息融合、数据挖掘及云计算技术等。当前机器学习主要围绕面向任务、认识模拟及理论分析研究这个三个方向展开研究；模式识别目前的主要方法主要包括统计决策法、模糊模式识别等；数据融合目前的常用方法主要可概括为随机和人工智能两大类；数据挖掘目前主要对先进数据模型、面向应用等进行研究；在2008年，我国与IBM合作了建立云计算中心，阿里巴巴集团也于2009年在南京建立了首个“电子商务云计算中心”。

3.5 应用层技术

物联网发展至今，各种关键技术发展蓬勃，各类技术融合发展，使得其应用范围和深度不断扩展，被应用到社会的各个层面。物联网应用遍及智能交通、智能家居、环境保护、城市管理、政府工作、公共安全、公共服务、过程控制、医疗卫生、物流管理等多个领域。

4 物联网发展中存在的问题

不可避免的，物联网技术在发展过程中也会遇到一些难以解决的问题。随着物联网技术的发展壮大，越来越多的人们开始使用物联网技术产品，物联网的安全，即保护用户的信息安全和隐私，保证物联网不发生信息泄露、信息篡改等多种威胁成为了物联网技术应用需要解决的最大问题。除此之外，还有物联网技术的标准规范难以统一、物联网技术的终端设备性能和价格等问题也有待解决。

5 结语

本文对物联网技术的现状进行了研究，简单介绍了物联网的国内外研究现状以及物联网各种关键技术的的研究现状，并简要说明了物联网发展中存在的问题。物联网作为全球第三次信息产业革命，使多种技术高度交叉融合，将带动整个产业链共同发展，在各国大力推动工业化与信息化融合的大背景下，物联网将是大多数行业发展过程中不可缺少的一部分，在未来，人类将进入一个物联网的时代。