物联网的关键技术
摘要
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，是新一代信息技术的重要组成部分，近年来发展迅速，具有广阔的应用前景[1]。作为动态的全球网络基础设施，它的根本是物与物、人与物之间的信息传递与控制。物联网技术是一项综合性的技术,涵盖了从信息获取、传输、存储、处理直至应用的全过程，其关键在于传感器和传感网络技术的发展和提升，根据侧重点不同物联网技术的划分标准也不同，国际电信联盟的报告分为四大关键性技术：标签物品的RFID、感知事物的传感网络技术、思考事物的智能技术、微缩事物的纳米技术[2]。本文首先介绍这些技术的基本原理和发展，并就其中的几个核心技术进行详细的认识和探究,同时分析技术应用背后面临的问题和挑战，为物联网的发展提出更具前瞻性的建议。
关键词：物联网关键技术RFID
Abstract
The Internet of things is a based on the information such as the Internet, the traditional telemunication network bearer, so that all can be independently addressable ordinary physical objects to achieve interoperability of networks is an important part of the new generation of information technology, the rapid development in recent years, with a broad Prospects. As a dynamic global network infrastructure, it is simply the transmission of information and control things and things, between persons and things. Things technology is an integrated technology, covering the information obtained from the transmission, storage, processing until the whole process of the application, the key lies in the sensor and sensor network technology development and promotion, according to the different focus of networking technology different criteria for the classification, the International Telemunication Union report is divided into four key technologies: label items RFID, sensor network technology perceive things, think about things smart technology, miniature things nanotechnology. This paper describes the basic principles and development of these technologies and a detailed understanding and exploring on a few of the core technology, and analyzes the problems and challenges facing the technology behind the application, put forward more proactive proposals for the development of things.
Key words：Web of Things，key technology，RFID
目录第1章引言1
第2章物联网关键技术2
2.1 感知技术2
2.1.1 RFID2
2.1.2 传感器4
2.2 网络通信技术4
2.2.1 M2M4
2.2.2 无线传感网络5
2.3 数据融合与智能技术5
2.4 纳米技术6
第3章物联网现存问题6
3.1 技术标准的统一与协调6
3.2 地址问题7
3.3 多种技术融合问题7
3.4 安全问题8
第4章结束语8
参考文献9
第1章引言
物联网是将无处不在的末端设备和设施，包括具备“在智能”的传感器、移动终端、工业系统、数控系统、家庭智能设施、视频监控系统等和“外在使能”的，如贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通过各种无线/有线的长距离/短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成、以及基于云计算的SaaS营运等模式，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。
从1999年Ashton教授在研究RFID时最美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网(Internet of Things)这个词，2005年在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟正式提出了物联网的概念，到现如今各国政府重视下一代的技术规划，纷纷将物联网作为信息技术发展的重点。IBM更是提出“智慧的地球”的最新策略，并且希望在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，从而带动经济的发展和社会的进步，希望以此掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技产业革命[3]。
一般而言，可以将物联网从技术架构上来分为三层[4]：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。网络层由各种私有
网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。
技术的发展与进步促成了物联网的快速发展，而其中的关键技术对物联网更是具有不同凡响的影响和意义。
第2章物联网关键技术
2.1 感知技术
感知技术也可以称为信息采集技术，它是实现物联网的基础。目前，信息采集主要采用电子标签和传感器等方式完成。在感知技术中，电子标签用于对采集的信息进行标准化标识，数据采集和设备控制通过射频识别读写器、二维码识读器等实现。
2.1.1 RFID
射频识别（RFID）即射频识别技术，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，即是一种非接触式的自动识别技术[5]。由三部分组成：
①标签——由耦合元件及芯片组成，具有存储与计算功能，可附着或植入手机、护照、、人体、动物、物品、票据中，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上用于唯一标识目标对象。根据标签的能量来源，可以将其分为：被动式
标签、半被动式标签和主动式标签。根据标签的工作频率，又可将其分为：低频（Low Frequency, LF）（30-300kHz）、高频（High Frequency, HF）（3-30MHz）、超高频（Ultra High Frequency, UHF）（300-968MHz）和微波（Micro Wave, MW）（2.45-5.8GHz）。
②阅读器——读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式，阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN 等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。
③天线——在标签和读取器间传递射频信号。
RFID技术的基本工作原理[6]：
标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息，或者由标签主动发送某一频率的信号，解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。
图1 RFID技术原理图
RFID面临的问题[7]：
①数据安全：由于任何实体都可读取标签，因此敌手可将自己伪装成合法标签，
或者通过进行拒绝服务攻击，从而对标签的数据安全造成威胁。
②隐私：将标签ID和用户身份相关联，从而侵犯个人隐私。未经授权访问标签信息，得到用户在消费习惯、个人行踪等方面的隐私。和隐私相关的安全问题主要包括信息泄漏和追踪。
③复制：约翰斯霍普金斯大学和RSA实验室的研究人员指出RFID标签中存在的一个严重安全缺陷是标签可被复制。
2.1.2 传感器
传感器是机器感知物质世界的“感觉器官”，用来感知信息采集点的环境参数；它可以感知热、力、光、电、声、位移等信号，为物联网系统的处理、传输、分析和反馈提供最原始的信息。随着电子技术的不断进步，传统的传感器正逐步实现微型化、智能化、信息化、网络化；同时，我们也正经历着一个从传统传感器到智能传感器再到嵌入式Web 传感器不断发展的过程。
2.2 网络通信技术
在物联网的机器到机器、人到机器和机器到人的信息传输中，有多种通信技术可供选择，他们主要分为有线（如DSL、PON 等）和无线（如CDMA、GPRS、IEEE 802.11a/b/g WLAN等）两大类技术，这些技术均已相对成熟。在物联网的实现中，格外重要的是无线传感网络技术。
2.2.1 M2M
即机器对机器通信，M2M重点在于机器对机器的无线通信，存在以下三种方式：机器对机器，机器对移动（如用户远程监视），移动对机器（如用户远程控制）。
在M2M中，GSM/GPRS/UMTS是主要的远距离连接技术，其近距离连接技术主要有802.11b/g、BlueTooth、Zigbee、RFID和UWB。此外，还有一些其他技术，如XML和Corba，以及基于GPS、无线终端和网络的位置服务技术。
2.2.2 无线传感网络
传感网络的定义为随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。借助于节点中置的传感器测量周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号,从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的速度和方向等物质现象。集分布式信息采集，传输和处理技术与一体的网络信息系统，以其低成本，微型化，低功耗和灵活的组网方式、铺设方式以及适合移动目标等特点受到广泛重视。M2M中，GSM/GPRS/UMTS是主要的远距离连接技术，其近距离连接技术主要有802.11b/g、BlueTooth、Zigbee、RFID和UWB。此外，还有一些其他技术，如XML和Corba，以及基于GPS、无线终端和网络的位置服务技术。目前，面向物联网的传感网，主要涉及以下几项技术，测试及网络化测控技术、智能化传感网络节点技术、传感网络组织结构及底层协议、对传感网络自身的检测与自组织、传感网络安全。
2.3 数据融合与智能技术
物联网是由大量传感网络节点构成的，在信息感知的过程中，采用各个节点单独传输数据到汇聚节点的方法是不可行的。因为网络存在大量冗余信息，会浪费大量的通信带宽和宝贵的能量资源。此外，还会降低信息的收集效率，影响信息采集的及时性，所以需要采用数据融合与智能技术[8]进行处理。
所谓数据融合是指将多种数据或信息进行处理，组合出高效且符合用户需求的数据的过程。海量信息智能分析与控制是指依托先进的软件工程技术，对物联网的各种信息进行海量存储与快速处理，并将处理结果实时反馈给物联网的各种“控制”部件。
智能技术是为了有效地达到某种预期的目的，利用知识分析后所采用的各种方法和手段。通过在物体中植入智能系统，可以使得物体具备一定的智能性，能够主动或被动的实现与用户的沟通，这也是物联网的关键技术之一。
根据物联网的涵可知，要真正实现物联网需要感知、传输、控制及智能等多项技术。物联网的研究将带动（或者说推动）整个产业链的共同发展。信息感知技术、网络通信技术、数据融合与智能技术、云计算等技术的研究与应用，将直接影响物联网的发展与应用，只有综合研究解决了这些关键技术问题，物联网才能得到快速推广，造福于人类社会，实现智慧地球的美好愿望。
2.4 纳米技术
纳米技术是研究尺寸在0.1～100nm的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能实际应用中的技术。目前，纳米技术在物联网技术中的应用主要体现在RFID 设备，感应器设备的微小化设计，加工材料和微纳米加工技术上。
第3章物联网现存问题
3.1 技术标准的统一与协调
我们都知道互联网发展到今天，有一件事是解决的非常好，就是标准化问题
解决的非常好，全球进行传输的协议TCP/IP协议，路由器协议，终端的构架与操作系统，这些都解决的非常好，因此，我们可以在全世界任何一个角落，使用每一台电脑连接到互联网中去，可以很方便的上网。物联网发展过程中，传感、传输、应用各个层面会有大量的技术出现，可能会采用不同的技术方案。如果各行其是，那结果是灾难的，大量的小而破的专用网，相互无法连通，不能进行联网，不能形成规模经济，不能形成整合的商业模式，也不能降低研发成本。因此，尽快统一技术标准，形成一个管理机制，这是物联网马上就要面对问题，开始时，这个问题解决得好，以后就很容易，开始解决不好，积重难返，那么以后问题就很难解决。
3.2 地址问题
每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要解决地址问题。物联网需要更多的IP地址，IPV4资源即将耗尽，而向IPV6过渡过程较漫长，同时存在与IPV4的兼容性问题。
3.3 多种技术融合问题
物联网的价值不是一个可传感的网络，而是必须各个行业参与进来进行应用，不同行业，会有不同的应用，也会有各自不同的要求，这些必须根据行业的特点，进行深入的研究和有价值的开发。这些应用开发不能依靠运营商，也不能仅仅依靠所谓物联网企业，因为运营商和技术企业都无法理解行业的要求和这个行业具体的特点。很大程度上，这是非常难的一步，也是需要时间来等待。需要一个物联网的体系基本形成，需要一些应用形成示，更多的传统行业感受到物联网的价
值，这样才能有更多企业看清楚物联网的意义，看清楚物联网有可能带来的商业价值，也会把自己的应用与业务与物联网结合起来
3.4 安全问题
物联网目前的传感技术主要是RFID，植入这个芯片的产品，是有可能被任何人进行感知的，它对于产品的主人而言，有这样的一个体系，可以方便的进行管理。但是，它也存在着一个巨大的问题，其他人也能进行感知，比如产品的竞争对手，那么如何做到在感知、传输、应用过程中，这些有价值的信息可以为我所用，却不被别人所用，尤其不被竞争对手所用。这就需要在安全上下功夫，形成一套强大的安全体系。现在应该说，会有哪些安全问题出现，如何应对这些安全问题，怎么进行屏蔽都是一些非常复杂的问题，甚至是不清晰的。但是这些问题一定值得注意，尤其是这个管理平台的提供者。安全问题解决不好，有一天可能有价值的物联网会成为给竞争对手提供信息方便的平台，那么它的价值就会大大的打折扣，也不会有企业愿意和敢于去使用。
第4章结束语
物联网技术被称为继计算机、互联网之后世界信息产业第三次浪潮，据估计在五到十年将会有超过1000亿件设备连接入互联网[9]，组成更为庞大的物联网络。物联网的发展是信息社会发展的必然，技术的进步与应用是决定其发展的关键因素，同时在发展的道路上，也面临不少困难，这些困难有标准上的、技术上的、更有产业链上的，如何克服这些困难，需要社会各个层面在物联网关键技术和业务应用上取得突破。
参考文献
[1]L. Atzoria et al, “The Internet of Things: A survey,”puter Networks, vol. 54, no. 15,
2010, pp. 2787-2805
[2]mission of the European munities (2009-06-18)，"Internet of Things —An action
plan for Europe" . (2009) 278 final
[3]化君，物联网体系结构研究[J]，中国新通信,2010.5
[4]会彩，樊延虎，RFID技术及其在ETC系统中的应用，现代电子技
术.2008.31(15):42-45
[5]Kevin Ashton: That 'Internet of Things' Thing. In: RFID Journal, 22 July 2009.
Abgerufen am 8 April 2011
[6]Miles, Stephen B. (2011). RFID Technology and Applications. London: Cambridge
University Press. pp. 6–8. ISBN 978-0-521-16961-5.
[7]章书勤，郭迪，肖明波，无线传感器网络数据传输及融合技术，现代电子技
术.2009.32(18)：188-191
[8]忠雄，物联网发展面临瓶颈：缺乏统一技术标准和体系，2011.9.23
[9]"The internet of things". https://www.doczj.com/doc/309356268.html,.2012.5.1
物联网的关键技术 摘要: 物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，是新一代信息技术的重要组成部分，近年来发展迅速，具有广阔的应用前景[1]。作为动态的全球网络基础设施，它的根本是物与物、人与物之间的信息传递与控制。物联网技术是一项综合性的技术,涵盖了从信息获取、传输、存储、处理直至应用的全过程，其关键在于传感器和传感网络技术的发展和提升，根据侧重点不同物联网技术的划分标准也不同，国际电信联盟的报告分为四大关键性技术：标签物品的RFID、感知事物的传感网络技术、思考事物的智能技术、微缩事物的纳米技术[2]。本文首先介绍这些技术的基本原理和发展，并就其中的几个核心技术进行详细的认识和探究,同时分析技术应用背后面临的问题和挑战，为物联网的发展提出更具前瞻性的建议。 关键词：物联网关键技术 RFID 面临问题 0引言 物联网是将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等和“外在使能”的，如贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通过各种无线/有线的长距离/短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成、以及基于云计算的SaaS营运等模式，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。 从1999年Ashton教授在研究RFID时最美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网(Internet of Things)这个词，2005年在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟正式提出了物联网的概念，到现如今各国政府重视下一代的技术规划，纷纷将物联网作为信息技术发展的重点。IBM更是提出“智慧的地球”的最新策略，并且希望在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，从而带动经济的发展和社会的进步，希望以此掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技产业革命[3]。 一般而言，可以将物联网从技术架构上来分为三层[4]：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感
综述 从物联网的概念提出至今，政产学研用各界大力投入物联网的研究和建设工作中。当前，物联网主要集中在传统的技术设计和行业应用方面，作为信息技术产业的重要组成部分，其建设和发展必然受到能源和成本问题的制约，绿色节能也是目前关注较少的一个领域。为从根本上理清物联网目前存在的能耗问题，为建设高能效的绿色物联网提供理论依据，本文首先介绍了绿色物联网的基本概念，对绿色物联网的发展进行了分析，然后根据物联网的发展需求，结合我国物联网的发展现状，对当前绿色物联网各层的能耗构成进行了具体分析，总结了产业界和学术界在绿色物联网方面的推动工作；同时以物联网的层次关系为出发点，对绿色物联网各层的绿色节能和能效优先设计技术进行了深入分析和梳理，然后结合物联网层次关系给出了当前研究界对绿色物联网研究的各个环节的主要技术，最后对绿色物联网的未来发展进行了总结和展望。 关键词 物联网；绿色通信；能耗；能效 绿色物联网：需求、发展现状和关键技术* 张 兴，黄 宇，王文博 （北京邮电大学泛网无线通信教育部重点实验室无线信号处理与网络实验室（WSPN ）北京100876） 摘要 1前言 物联网近年得到政产学研用社会各界的极大关注，美 国权威咨询机构Forrester 预测[1]，到2020年，全球物物互联的业务跟人与人通信的业务相比，将达到30∶1，因此物联网被称为下一个万亿级的通信业务。自1999年美国移动计算和网络国际会议提出物联网的概念以来，物联网的研究已经经过了十几个年头。2009年8月7日，国务院总理温家宝在视察中国科学研究院嘉兴无线传感网络工程中心无锡研发分中心时，提出“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，并且明确要求尽快建立我国的传感信息中心，称为“感知中国”。在关注物联网技术发展的同时注意到，整个物联网的能耗问题日益突出，绿色物联网的需求越来越迫切。为了避免以往“先发展，后治理”的错误行业误区，适应“绿色通信”的发展趋势，减小 通信行业发展对生态环境的压力，在大力发展物联网的同时，提前做好绿色物联网的相关研究工作，对我国物联网未来的健康发展具有重要的指导意义。 绿色物联网，一般指节能减排，减少环境污染、资源浪费以及对人体和环境有危害的新一代物联网设计理念，通过对网络设备进行改造、优化并引入新技术，以达到降低能耗的目的，最终实现人与自然的和谐相处，实现可持续发展。 2物联网的绿色发展需求 作为最大的发展中国家以及第二大能源消费国，并且 从目前情况来看，通信行业已经成为耗电大户，排在全国各行业的第12位[2]。巨额的用电成本不仅阻碍了行业的发展，也意味着碳排放量的大幅度升高。 物联网作为一种全新的网络形态，除包括无线传感器网络之外，还包括无线/有线接入网、IP 核心网以及大型计算处理管理平台，几乎包含ICT 产业的各个领域，庞大的 *国家“973”计划基金资助项目（No.2012CB316005），国家自然科学基金资助项目（No.61001117，No.U1035001）96
物联网关键技术的理解和比较 朱凌亮 B13111028 目录 第一章：物联网关键技术的简介 第二章：物联网的发展过程 第三章：物联网关键技术之感知技术 第四章：物联网关键技术之网络通信技术 第五章：物联网关键技术之数据融合与智能技术第六章：物联网关键技术之纳米技术 第七章：物联网现存问题 第八章：物联网的发展前景
物联网关键技术的简介 物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，是新一代信息技术的重要组成部分，近年来发展迅速，具有广 阔的应用前景。作为动态的全球网络基础设施，它的根本是物与物、人与物之间的信息传递 与控制。物联网技术是一项综合性的技术,涵盖了从信息获取、传输、存储、处理直至应用的 全过程，其关键在于传感器和传感网络技术的发展和提升，根据侧重点不同物联网技术的划 分标准也不同，国际电信联盟的报告分为四大关键性技术：感知技术、网络通信技术、数据 融合与智能技术、纳米技术。 物联网是将无处不在的末端设备和设施，包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、 工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等和“外在使能”的，如贴上RFID的各 种资产、携带无线终端的个人与车辆等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通过各种无线/有线的长距离/短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用大集成、以及基于云计算的SaaS 营运等模式，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、 预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等 管理和服务功能，实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。 从1999年Ashton教授在研究RFID时最美国召开的移动计算和网络国际会议首先提出物联网(Internet of Things)这个词，2005年在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟正式 提出了物联网的概念，到现如今各国政府重视下一代的技术规划，纷纷将物联网作为信息技 术发展的重点。IBM更是提出“智慧的地球”的最新策略，并且希望在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，从而带动经济的发展和社会的进步，希望以此掀起“互联网”浪潮之 后的又一次科技产业革命。 一般而言，可以将物联网从技术架构上来分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层 由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、 二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳 鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体， 采集信息。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平 台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联 网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。 技术的发展与进步促成了物联网的快速发展，而其中的关键技术对物联网更是具有不同凡响 的影响和意义。 物联网的发展过程 1990年物联网的实践最早可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩售机——Networked Coke Machine。 1991年美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ash-ton教授首次提出物联网的概念。 1995年比尔盖茨在《未来之路》一书中也曾提及物联网，但未引起广泛重视。 1999年美国麻省理工学院建立了“自动识别中心（Auto-ID）”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。早期的物联网是依托射频识别（RFID）技术的物流网络，随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大变化。 2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生2004年 日本总务省（MIC）提出u-Japan计划，该战略力求实现人与人、物与物、人与物之间的连接，希望将日本建设成一个随时、随地、任何物体、任何人均可连接的
物联网的关键技术 摘要 物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，是新一代信息技术的重要组成部分，近年来发展迅速，具有广阔的应用前景[1]。作为动态的全球网络基础设施，它的根本是物与物、人与物之间的信息传递与控制。物联网技术是一项综合性的技术,涵盖了从信息获取、传输、存储、处理直至应用的全过程，其关键在于传感器和传感网络技术的发展和提升，根据侧重点不同物联网技术的划分标准也不同，国际电信联盟的报告分为四大关键性技术：标签物品的RFID、感知事物的传感网络技术、思考事物的智能技术、微缩事物的纳米技术[2]。本文首先介绍这些技术的基本原理和发展，并就其中的几个核心技术进行详细的认识和探究,同时分析技术应用背后面临的问题和挑战，为物联网的发展提出更具前瞻性的建议。 关键词：物联网关键技术 RFID
Abstract The Internet of things is a based on the information such as the Internet, the traditional telecommunication network bearer, so that all can be independently addressable ordinary physical objects to achieve interoperability of networks is an important part of the new generation of information technology, the rapid development in recent years, with a broad Prospects. As a dynamic global network infrastructure, it is simply the transmission of information and control things and things, between persons and things. Things technology is an integrated technology, covering the information obtained from the transmission, storage, processing until the whole process of the application, the key lies in the sensor and sensor network technology development and promotion, according to the different focus of networking technology different criteria for the classification, the International Telecommunication Union report is divided into four key technologies: label items RFID, sensor network technology perceive things, think about things smart technology, miniature things nanotechnology. This paper describes the basic principles and development of these technologies and a detailed understanding and exploring on a few of the core technology, and analyzes the problems and challenges facing the technology behind the application, put forward more proactive proposals for the development of things. Key words：Web of Things，key technology，RFID
物联网的发展及其关键技术介绍
1. 物联网基础 ● 1.1物联网的定义及发展历程 ●物联网的概念于1999年提出，它的定义是：利用二维码，射频识别【RFID】， 各类传感器等技术设备，使物体与互联网等各类网络相连，获取无处不在的信息，实现物与物。物与人之间的信息交互，实现信息基础设施与物理基础设施的全面融合，最终形成统一的智能基础设施。 ●1999年，麻省理工学院实验室提出物联网概念，即把所有物品通过射频识别等信 息传感设备与互联网连接起来，实现智能化管理。 ●2004年，日本提出u-japan计划，希望将日本建设成一个任何时间，任何地点， 任何人都能上网的环境。 ●2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟【ITU】指出，无 所不在的“物联网”通信时代即将到来。射频识别【RFID】，传感器技术，纳米技术，智能嵌入式技术将得到广泛应用。 ●2008年，IBM提出“智慧的地球”概念，即“互联网+物联网=智慧的地球”，以此作 为经济发展战略。 ●2009年，我国国家领导人在无锡微纳物联网工程技术研究中心视察并发表讲话， 表示中国要抓住机遇，大力发展物联网技术。
1.2 物联网与互联网的关系 物联网可用的基础网络有很多，其中互联网通常最适合作为物联网的基础网络，特别是当物物互联的范围超出局域网时。因此物联网的核心和基础目前任然是物联网，是在互联网基上延伸和扩展的网络。下表具体描述了互联网与物联网的比较。
1.3 运营商与物联网 完整的物联网产业链如图1-1所示，包括政府部门，科研院所，芯片生产商，终端生产商，系统集成商以及电信运营商等环节，涵盖了从标识，感知到信息传送，处理以及应用等方面。整个产业链的核心是芯片生产商，终端生产商，系统集成商以及电信运营商。
科技资讯 2017 NO.17 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION7 科 技 前 沿 1 科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 当代社会的快速发展,带动了信息行业、通信行业的进步,充分提高了当下社会大众信息交流沟通的能力,随时随地的信息交换模式已经突破了传统的时间、空间限制,逐渐成为未来信息传输的主要形式。物联网借助传感设备、计算机网络等将信息通讯连接起来,并借助智能控制、定位识别等实现了监管功能。物联网的基础是已经发展成熟的互联网体系,是建立在互联网之上进行的信息扩展建设。物联网的主要应用技术在于智能感知、信息交换、通信识别。物联网中需要加强射频识别装置、感应设备、定位系统的分析,将对应互联网与相关设备信息合理连接,从而实现综合化管理的控制。 1 物联网概述 1.1 互联网与物联网的关系 一般状况下,物联网可看作是互联网的扩展升级,其应用基础仍是互联网。但是前者更加具有智能化、全面化、自动化的特点,可充分实现智能化连接,保证信息的传输不会受时间、空间的限制。人和人之间的交流沟通,一般借助互联网实现,是虚拟和实际生活的桥梁;而物联网连接属于人与物、物与物之间的连接,是现实世界和理论世界的连接。1.2 架构分析 物联网处理问题需要经过三个过程:全面感知、可靠传输、智能计算,与此相对应我们可以将物联网分为三层,分别是用于相关数据感知的感知层,用于传输数据的网络层和进行信息处理的应用层。 感知层是物联网的基础层次,位于三层结构中的最底层,用于识别物体、采集信息,是联系物理世界与虚拟信息世界的纽带。该层的主要特点是:嵌入智能、标识感知、协同互动。为了实现物联网的感知能力,需要加强对感知层的重视,作为信息获取、感知并汇聚的主要设备,感知节点十分重要,对数据传输、终端形态的展现具有重大影响,如M2M终端、RFID终端、传感器、网关要求等。 2 物联网关键技术分析 2.1 RFID技术 RFID(Radio Frequency Identification)技术是构建“物联网”的关键技术,也叫射频识别技术,属于非接触的自动识别技 DOI:10.16661/https://www.doczj.com/doc/309356268.html,ki.1672-3791.2017.17.001 物联网关键技术及其应用 刘冠秀 (商丘师范学院信息技术学院 河南商丘 476000) 摘 要:计算机时代带动了物联网技术的发展。作为信息行业发展的必然趋势,物联网由于自身的突出优势,已经受到各界人士的关注。该文对物联网的关键技术及其重要性进行了探讨,指出了其现存问题,并总结了物联网的相关应用和未来的发展前景。关键词:物联网 关键技术 网络融合 智能控制中图分类号:TP391.44 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)06(b)-0001-02 术,借助射频信号对对象的相关数据进行整合,进而实现对象识别、数据获取等目的,该技术主要用于控制、检测和跟踪物体。为了合理区分不同的物体,需要加强对各个对象的编码落实,对应各个对象的编码需要保证具有针对性、唯一性。需要引起注意的是特殊物品对ID的安全性、隐私性等方面均有严格要求。 RFID系统包括RFID标签、RFID读写器、RFID系统软件、RFID中间件、后台应用程序。实际上,RFID系统就是RFID读写器与RFID标签之间用无线电频率进行通信的无线通信系统。RFID标签是信息的载体,应置于要识别的物体上或者由个人携带;RFID读写器可以具有读写功能,不过一般取决于系统所用的RFID标签的性能;RFID系统软件是在标签和读写器之间进行通信所必需的功能集合;中间件属于读写装置和后台处理之间的软件,借助该部分设备可充分连接RFID软件和后台系统;经由标签发出对应指令,经读写器、中间件处理后形成标准数据。借助该系统可充分实现对设备、物体的定位、控制、跟踪、检测等方面需求。2.2 无线传感技术 传感网络技术作为信息获取的重要核心技术,以其自动识别、安全可靠和可以动态跟踪的特点,实现真正物与物对话的应用。它是一种包括多个节点形成的无线系统,需要借助固定设备进行支撑、部署处理,可避免传统有线网络的束缚。无线传感技术中,单个节点可以进行环境感应,经本地信息处理、无线信息发射可以实现对数据的有效控制处理。一般射频发射频率较低,单个节点的传输中需要考虑距离影响。2.3 中间件技术 中间件是连接两个独立的应用程序或独立系统的软件或服务程序,用于管理计算机资源和网络通信,它能使相连接的系统即使拥有不同的接口仍然能相互交换信息,具有屏蔽系统异构性的作用。目前,物联网中的中间件技术有RFID中间件、嵌入式中间件、M2M中间件等,其中最具代表性的是RFID中间件。 RFID中间件扮演RFID标签和应用程序之间的中介角色,从应用程序端使用中间件所提供的一组通用的应用程序接口(Application Programming Interface,API),即能读取RFID标签数据。RFID中间件是一种面向消息的中间件(Message-Ori-ented Middleware,MOM),信息(Information)是以消息(Message)的形式从一个程序传送到另一个或多个程序。信息可以
目录 物联网的关键技术及特点 (2) 一切皆可感知 (2) 1.物联网的简介 (2) 1.1物联网定义 (2) 1.2物联网的体系结构 (3) 2.物联网发展历程 (4) 2.1物联网在国外的发展状况 (5) 2.2物联网在我国的发展状况 (5) 3. 相关的技术和平台 (6) 3.1 射频识别（RFID） (6) 3.1.1 什么是RFID技术 (6) 3.1.2 RFID的分类 (6) 3.1.3 RFID的组成部分 (6) 3.1.4 RFID的工作原理 (6) 3.2 红外感应器 (7) 3.3全球定位系统（GPS） (7) 3.4 激光扫描器 (7) 3.5 EPC (8) 3.6 因特网技术 (8) 3.7 实体标记语言（PML）开发技术 (8) 3.8 传感器网络技术 (8) 3.9 嵌入式技术 (8) 3.10 信息安全技术 (9) 4 .WSN（无线传感器网络） (9) 4.1.1WSN 定义 (9) 4.1.2无线传感器网络的体系结构 (10) 谢词 (10) 参考文献 (10)
物联网的关键技术及特点 一切皆可感知 有线电视工程技术专业 08级02班指导教师：刘英霞 内容提要:物联网前景非常广阔，它将极大地改变我们目前的生活方式。物联网把我们的生活拟人化了，万物成了人的同类。在这个物物相联的世界中，物品能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。物联网利用射频自动识别（ＲＦＩＤ）技术，通过计算机互联网实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。可以说，物联网描绘的是充满智能化的世界。 关键词:物联网; M2M; RFID; 信息交换; 智能识别 The key technology and things networking features Everything is perceived Cable TV in professional of engineering and technical level 02 2008 tutor: LiuYingXia class Abstract: content networking, it will be very broad prospect greatly changed our current lifestyle. Our life thing networking humanoid, everything became one of the same kind. In this thing the world, associated content items "exchange" to each other, without human intervention. Content networking using rf automatic identification (RFID) technology, through the computer Internet realize articles) automatic identification and the Internet and sharing information. Can say, the thing networking is a description of the world full of intelligence. Keywords: content networking; M2M; RFID; Information exchange; Intelligent identification 1.物联网的简介 1.1物联网定义
物联网行业五大关键技术 物联网已经成为近几年的热门话题，目前的发展情况也是非常好，特别是在智慧城市、工业、安防、交通等领域，都取得比较不错的成就。我们在要求物联网实现越来越多功能的同时，其相关技术的难点也越来越高。 要推动物联网产业更好地发展，必须从低功耗、高效率、安全性等方面出发，以下几项关键技术的应用变得更加重要、更加严格。 RFID射频识别技术 它是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。它相当于物联网的“嘴巴”，负责让物体说话。RFID射频识别技术主要的表现形式就是RFID标签，它具有抗干扰性强(不受恶劣环境的影响)、识别速度快(一般情况下<100ms即可完成识别)、安全性高(所有标签数据都会有密码加密)、数据容量大(可扩充到10K)等优点。主要工作频率有低频、高频以及超高频。 目前在许多方面都有其应用，例如仓库物资/物流信息的追踪、医疗信息追踪、固定资产追踪。该技术发展涉及的难点问题是：如何选择最佳工作频率和机密性的保护等，特别是超高频频段的技术应用还不够广泛，技术不够成熟，相关产品价格昂贵，稳定性不高，国际上也没有制定统一的标准。 传感器技术 它能感受规定的被测量，例如温湿度、电压、电流，并按照一定的规律转换成可用输出信号。它相当于物联网的“耳朵”，负责接收物体“说话”的内容。例如应用于生活中空调制冷剂液位的精确控制、数字医疗捕捉电压信号等。
其技术难点在于恶劣环境的考验，当受到自然环境中温度等因素的影响，会引起传感器零点漂移和灵敏度的变化。同时，传感器的安装方法也要注意，考虑如何克服横向力等问题。 无线网络技术 当物体与物体“交流”的时候，就需要高速、可进行大批量数据传输的无线网络，无线网络的速度决定了设备连接的速度和稳定性。若无线网络的速率太低，就会出现设备反应滞后或者连接失败等问题。 目前，我们使用的大部分网络属于4G，4G给通信市场带来的变革是十分巨大的，但是在我们即将面世的5G面前都不算什么，据悉，5G的峰值理论传输速度可达每秒数10Gb，可以说一部超高清画质电影可在1秒之内下载完成，5G作为第五代移动通信技术，将把移动市场推到一个全新的高度，而物联网的发展也因其得到很大的突破。 我国工信部早在2015年底积极部署并推动5G单点测试技术，力争在2020年实现5G网络的商用。 人工智能技术
物联网概念及其关键技术 一、物联网概念的形成 物联网概念最早出现于比尔盖茨1995 年《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起世人的重视。1998 年，美国麻省理工学院（MIT）创造性地提出了当时被称作EPC系统的“物联网”的构想，1999 年，美国Auto- ID首先提出“物联网”的概念，主要是建立在物品编码、RF ID 技术和互联网的基础上。2005 年，ITU 发布了《ITU 互联网报告2005：物联网》，综合了二者的内容，正式提出了“物联网”的概念，包括了所有物品的联网和应用。目前较为公认的物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 物联网和互联网之间又是什么关系呢？实际上，物联网的概念来自于对互联网的类比，根据物联网与互联网的关系分类，不同的专家学者对物联网给出了各自的定义，归纳下来有如下4 种类型。 1、物联网是传感网，不接入互联网。有的专家认为，物联网就是传感网，只是给 人们生活的环境中的物体安装传感器，这些传感器可以更好的帮助我们认识环境，这个传感器网不接入互联网络，例如上海浦东机场的传感器网络，其本身并不接入互联网，却号称是中国第一个物联网。物联网与互联网的关系是相对独立的两张网； 2、物联网是互联网的一部分。物联网并不是一张全新的网，实际上早就存在了， 它是互联网发展的自然延伸和扩张，是互联网的一部分。互联网是可包容一切的网络，将会有更多的物品加入到这张网中。也就是说，物联网是包含于互联网之内的； 3、物联网是互联网的补充网络。我们通常所说的互联网是指人与人之间通过计算 机结成的全球性的网络，服务于人与人之间的信息交换。而物联网的主体则是各种各样的物品，通过物品间传递信息从而达到最终服务于人的目的，两张网的主体是不同的，所以，物联网是互联网的扩展和补充，物联网与互联网是相对平等的两张网，互联网好比是人类信息交换的动脉，物联网就是毛细血管，两者相互连通，是互联网的有益补充； 4、物联网是未来的互联网。从宏观的概念上讲，未来的物联网将使人置身于无所 不在的网络之中，在不知不觉中，人可以随时随地与周围的人或物进行信息的交换，这时，物联网也就等同于泛在网络，或者说未来的互联网。物联网、泛在网络、未来的互联网，他们的名字虽然不同，但表达的都是同一个愿景，那就是人类可以随时、随地、使用任何网络、联系任何人或物，达到信息交换的自由。 4 种概念的界定都有其可取之处，也有不足之处，笔者认为，从狭义的角度看，只 要是物品之间通过传感网络连接而成的网络，不论是否接入互联网，都应算是物联网的范畴。从广义角度看，物联网不仅局限于物与物之间的信息传递，必将和现有的电信网络实现无缝的融合，最终形成人与物无所不在的信息交换，形成泛在网络。下面我们从人类信息化发展的历史角度构建“拼图模型”，分析物联网的准确意义。 二、传感器网络关键技术 物联网由传感器网络、射频标签阅读装置、条码与二维码等设备以及互联网等组成。 当前各项技术发展并不均衡,射频标签、条码与二维码等技术已经非常成熟,传感器网络相关技术尚有很大发展空间,本文以传感器网络为例,分析其中涉及的关键技术,其结构如图1 所示。传感器网络中所包含的关键内容和关键技术主要有数据采集、信号处理、协议、管理、安全、网络接入、设计验证、智能信息处理和信息融合以及支撑和应用等