物联网关键技术及其发展_黄孝彬
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ID 研究中心提出，它是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，实现智能化的识别和 管理［1］。受制于当时的技术发展，人们在考虑将物体 连接起来的技术时，除了射频识别技术外，没有更多的 其他方法，目前看来，这显然是不能接受的。2005 年， ITU － T 发 布 了《ITU 互 联 网 报 告 2005： 物 联 网》，对 “物联网”涵义进行了扩展，报告分别从物联网 的 概 念、涉及到的技术、潜在的市场、面临的挑战、世界的发 展机遇和未来的生活展望 6 大方面进行了阐述，报告
组成： 各种应用服务器 作用： 数据转换、分析、触发用户层事件
有可行性的方法，M2M 的应用几乎涵盖了各行各业， 其在现阶段以及以后相当长的一段时间内，都将是物 联网研究和应用的主力军。
从本质上讲，泛在网、物联网、传感网、M2M 实际
处理层 应用层
组成： 各种中间件 作用： 数据分析、判断、决策
组成： 各种应用模型 作用： 建立不同领域的各种应用
要理解物联网的内涵，除了对物联网的概念有所 了解外，还必须清楚传感网、泛在网、M2M、因特网、移 动网等与物联网密切相关的概念，图 1 给出了这几种 概念之间的关系［4］，其中阴影部分为物联网的范畴。
收稿日期： 2011-06-09
作者简介： 黄孝彬（ 1977—） ，男，博士，副教授。研究方向：
基于网络的电站设备状态监控与优化控制。毛培霖（ 1986—） ，
是在不断变化的。
物联网的产业链可细分为标识、感知、信息传送和
2 物联网的发展现状
数据处理这 4 个环节，其中的核心技术主要包括射频 识别技术，传感技术，网络与通信技术和数据的挖掘与
2. 1 物联网的体系架构
融合技术等。
关于物联网的体系架构，学术界有诸多不同观点。
（ 1） 射频识别技术。RFID 技术是一种无接触的
物联网作为一种全新的信息传播方式，已经受到 越来越多的重视。人们可以让尽可能多的物品与网络 实现任何时间、地点的连接，从而对物体进行识别、定 位、追踪、监控，进而形成智能化的解决方案，这就是物 联网带给人们的生活方式。
1 物联网的概念及其外延
1. 1 物联网的概念 物联网的概念，于 1999 年由麻省理工学院 Auto －
测数据的实时监测、采集，并将这些信息以无线的方式 发送给观测者，从而实现“泛在”传感［11］。在传感器网
织制定出完整的物联网标准体系。表 2 列出了主要国 际标准制定组织及其研究方向。
络中，传感节点具有端节点和路由的功能： 首先是实现
表 2 主要标准制定组织及其研究方向
数据的采集和处理，其次是实现数据的融合和路由，综
HUANG Xiaobin1，2 ，MAO Peilin1 ，TANG Haoyuan1 ，DONG Xiaopeng1 （ 1. School of Control and Computer Engineering，North China Electric Power University，Beijing 102206，China；
130
www. dianzikeji. org
黄孝彬，等： 物联网关键技术及其发展
专题综述
（ 2） 传感技术。信息采集是物联网的基础，而目 一个途径。云计算为物联网提供了一种新的高效率计
前的信息采集主要是通过传感器、传感节点和电子标 算模式，可通过网络按需提供动态伸缩的廉价计算，其
签等方式完成的。传感器作为一种检测装置，作为摄 具有相对可靠并且安全的数据中心，同时兼有互联网
取信息的关键器件，由于其所在的环境通常比较恶劣， 服务的便利、廉价和大型机的能力，可以轻松实现不同
因此物联网对传感器技术提出了较高的要求。一是其 设备间的数据与应用共享，用户无需担心信息泄露，黑
感受信息的能力，二是传感器自身的智能化和网络化， 客入侵等棘手问题。云计算是信息化发展进程中的一
传感器技术在这两方面应当实现发展与突破。
泛在网也被称作无所不在的网络，包括 3 个层次 明，物联网是一个复杂的系统，无法采用二维分层模型
的内容： （ 1） 无所不在的基础网络。（ 2） 无所不在的终 端单元。（ 3） 无所不在的网络应用［5］。其将 4A 作为
构造其逻辑模型。采用物联网三维概念模型可以部分 解释物联网研究和开发中存在的一些争议。
个里程碑，它强调信息资源的聚集、优化和动态分配，
将传感器应用于物联网中可以构成无线自治网 节约信息化成本并大大提高了数据中心的效率。
络，这种传感器网络技术综合了传感器技术、纳米嵌入 2. 3 物联网的标准现状
技术、分布式信息处理技术、无线通讯技术等，使各类
由于物联网涵盖的内容和涉及到的技术广泛，目
能够嵌入到任何物体的集成化微型传感器协作进行待 前国际参与物联网标准制定的组织众多，尚无一个组
男，硕 士 研 究 生。研 究 方 向： 数 据 挖 掘 及 应 用。唐 浩 源
（ 1987—） ，男，硕士研究生。研究方向： 数据挖掘及应用。董 晓鹏（ 1987—） ，男，硕士研究生。研究方向： 数据挖掘及应用。
图 1 几 org
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专题综述
黄孝彬，等： 物联网关键技术及其发展
上表达的是同一个思想，即将信息交互从人与人之间
扩大到人与物、物与物之间，从而实现通信应用范畴的
极大扩展，以“信息化、智能化”改变人们的生活方式。
之所以会产生概念表述的不同，是由于其出发角度的
不同。泛在网主要以人为主体，通过泛在的网络构成、
泛在计算以及泛在的网络应用满足人们的各种需求；
传感网重点强调对于信息的感知，通过对数据进行采
图 2 为物联网三维概念模型［9］。文献［9］认为，采用 分层模型构造物联网的体系结构以及实现模型，得出 的结果较为零散且需要进一步分类，从理论上可以说
起着 至 关 重 要 的 作 用。 另 一 方 面，产 品 电 子 代 码 （ EPC） 采用 RFID 电子标签技术作为载体，大大推动 了物联网发展和应用［10］。
以这样的形式阐述了物联网的概念［2］： 信息世界和通 讯技术已经有了新的维度： 任何人、任何物体，都能够 在任何时间、任何地点以多种多样的形式连接起来，从 而创建出一个新的动态的网络———物联网。
除了上述两种物联网概念外，现在普遍接受的物 联网概 念 是 指 通 过 信 息 传 感 设 备，运 用 射 频 识 别 （ Radio Frequency Identification，RFID） 、红外感应、全球 定位系统（ GPS） 、激光扫描等技术，按照约定的协议， 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，它是在互联网基础上延伸和扩展的网络［3］，其中， 全面感知、可靠传递、智能处理，是物联网的 3 大特征。 1. 2 物联网的外延
主要特征，即可以实现在任何时间（ Anytime） 、任何地
表 1 物联网体系架构层次对比
点（ Anywhere） ，任何人（ Anyone） 、任何物（ Anything） 都 能方便地通信； 传感网，一般指无线传感器网络 WSN （ Wireless Sensor Network） ，是指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。传感网与物联网的最大区 别就在于传感网不强调对物体的标识，仅仅感知到信 号，但并不一定明确标识出是众多被感知物体中的哪 一个［6］； M2M 是 指“机 器 对 机 器 通 信 （ Machine to Machine） ”，作为实现物联网最常见、最普遍，也是最具
2. Beijing Huadian Tianren Power Technology Co. Ltd，Beijing 100039，China） Abstract This paper describes the conception of the Internet of things（ IoT） and gives a generally accepted concept of the IoT． Then it differentiates and analyzes some network conceptions closely related to the IoT respectively，such as Ubiquitous Networks，Sensor Networks and M2M． It contrasts some architectures of the IoT based on the existing ones． Finally it introduces the key technologies and current standards of the IoT． Keywords internet of things； ubiquitous networks； sensor networks； M2M
组织
研究方向
合本身采集的数据和收到的其他节点发送的数据，转
ITU － T
以物联网下属的泛在传感网（ USN） 为研究目标
发到其他网关节点。传感节点的好坏会直接影响到整
ISO / IEC / JTC1 主要进行无线传感网的研究
个传感器网络的正常运转和功能健全。 （ 3） 网络和通信技术。物联网的实现涉及到近程
集、处理、融合和路由完成对于各种具体应用的数据支
持； M2M 则主要关注节点之间的通信，通过节点之间
的信息交流，使机器设备不再是信息孤岛，实现对设备 和资产有效地监控与管理。对于泛在网、物联网、传感
图 2 物联网三维概念模型
网、M2M 之间的关系，应以辩证的方法认识到，其内涵 2. 2 物联网的关键技术
与物联网密切相关的几个网络概念，并基于已有的物联网体系架构，将几种物联网体系架构进行了对比，分析了物联 网的关键技术与标准现状。
关键词 物联网； 泛在网； 传感网； M2M 中图分类号 TN915. 5 文献标识码 A 文章编号 1007 － 7820（2011）12 － 129 － 04
组成： 各种应用服务器 作用： 数据转换、分析、触发用户层事件
有可行性的方法，M2M 的应用几乎涵盖了各行各业， 其在现阶段以及以后相当长的一段时间内，都将是物 联网研究和应用的主力军。
从本质上讲，泛在网、物联网、传感网、M2M 实际
处理层 应用层
组成： 各种中间件 作用： 数据分析、判断、决策
组成： 各种应用模型 作用： 建立不同领域的各种应用
要理解物联网的内涵，除了对物联网的概念有所 了解外，还必须清楚传感网、泛在网、M2M、因特网、移 动网等与物联网密切相关的概念，图 1 给出了这几种 概念之间的关系［4］，其中阴影部分为物联网的范畴。
收稿日期： 2011-06-09
作者简介： 黄孝彬（ 1977—） ，男，博士，副教授。研究方向：
基于网络的电站设备状态监控与优化控制。毛培霖（ 1986—） ，
是在不断变化的。
物联网的产业链可细分为标识、感知、信息传送和
2 物联网的发展现状
数据处理这 4 个环节，其中的核心技术主要包括射频 识别技术，传感技术，网络与通信技术和数据的挖掘与
2. 1 物联网的体系架构
融合技术等。
关于物联网的体系架构，学术界有诸多不同观点。
（ 1） 射频识别技术。RFID 技术是一种无接触的
物联网作为一种全新的信息传播方式，已经受到 越来越多的重视。人们可以让尽可能多的物品与网络 实现任何时间、地点的连接，从而对物体进行识别、定 位、追踪、监控，进而形成智能化的解决方案，这就是物 联网带给人们的生活方式。
1 物联网的概念及其外延
1. 1 物联网的概念 物联网的概念，于 1999 年由麻省理工学院 Auto －
测数据的实时监测、采集，并将这些信息以无线的方式 发送给观测者，从而实现“泛在”传感［11］。在传感器网
织制定出完整的物联网标准体系。表 2 列出了主要国 际标准制定组织及其研究方向。
络中，传感节点具有端节点和路由的功能： 首先是实现
表 2 主要标准制定组织及其研究方向
数据的采集和处理，其次是实现数据的融合和路由，综
HUANG Xiaobin1，2 ，MAO Peilin1 ，TANG Haoyuan1 ，DONG Xiaopeng1 （ 1. School of Control and Computer Engineering，North China Electric Power University，Beijing 102206，China；
130
www. dianzikeji. org
黄孝彬，等： 物联网关键技术及其发展
专题综述
（ 2） 传感技术。信息采集是物联网的基础，而目 一个途径。云计算为物联网提供了一种新的高效率计
前的信息采集主要是通过传感器、传感节点和电子标 算模式，可通过网络按需提供动态伸缩的廉价计算，其
签等方式完成的。传感器作为一种检测装置，作为摄 具有相对可靠并且安全的数据中心，同时兼有互联网
取信息的关键器件，由于其所在的环境通常比较恶劣， 服务的便利、廉价和大型机的能力，可以轻松实现不同
因此物联网对传感器技术提出了较高的要求。一是其 设备间的数据与应用共享，用户无需担心信息泄露，黑
感受信息的能力，二是传感器自身的智能化和网络化， 客入侵等棘手问题。云计算是信息化发展进程中的一
传感器技术在这两方面应当实现发展与突破。
泛在网也被称作无所不在的网络，包括 3 个层次 明，物联网是一个复杂的系统，无法采用二维分层模型
的内容： （ 1） 无所不在的基础网络。（ 2） 无所不在的终 端单元。（ 3） 无所不在的网络应用［5］。其将 4A 作为
构造其逻辑模型。采用物联网三维概念模型可以部分 解释物联网研究和开发中存在的一些争议。
个里程碑，它强调信息资源的聚集、优化和动态分配，
将传感器应用于物联网中可以构成无线自治网 节约信息化成本并大大提高了数据中心的效率。
络，这种传感器网络技术综合了传感器技术、纳米嵌入 2. 3 物联网的标准现状
技术、分布式信息处理技术、无线通讯技术等，使各类
由于物联网涵盖的内容和涉及到的技术广泛，目
能够嵌入到任何物体的集成化微型传感器协作进行待 前国际参与物联网标准制定的组织众多，尚无一个组
男，硕 士 研 究 生。研 究 方 向： 数 据 挖 掘 及 应 用。唐 浩 源
（ 1987—） ，男，硕士研究生。研究方向： 数据挖掘及应用。董 晓鹏（ 1987—） ，男，硕士研究生。研究方向： 数据挖掘及应用。
图 1 几 org
129
专题综述
黄孝彬，等： 物联网关键技术及其发展
上表达的是同一个思想，即将信息交互从人与人之间
扩大到人与物、物与物之间，从而实现通信应用范畴的
极大扩展，以“信息化、智能化”改变人们的生活方式。
之所以会产生概念表述的不同，是由于其出发角度的
不同。泛在网主要以人为主体，通过泛在的网络构成、
泛在计算以及泛在的网络应用满足人们的各种需求；
传感网重点强调对于信息的感知，通过对数据进行采
图 2 为物联网三维概念模型［9］。文献［9］认为，采用 分层模型构造物联网的体系结构以及实现模型，得出 的结果较为零散且需要进一步分类，从理论上可以说
起着 至 关 重 要 的 作 用。 另 一 方 面，产 品 电 子 代 码 （ EPC） 采用 RFID 电子标签技术作为载体，大大推动 了物联网发展和应用［10］。
以这样的形式阐述了物联网的概念［2］： 信息世界和通 讯技术已经有了新的维度： 任何人、任何物体，都能够 在任何时间、任何地点以多种多样的形式连接起来，从 而创建出一个新的动态的网络———物联网。
除了上述两种物联网概念外，现在普遍接受的物 联网概 念 是 指 通 过 信 息 传 感 设 备，运 用 射 频 识 别 （ Radio Frequency Identification，RFID） 、红外感应、全球 定位系统（ GPS） 、激光扫描等技术，按照约定的协议， 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，它是在互联网基础上延伸和扩展的网络［3］，其中， 全面感知、可靠传递、智能处理，是物联网的 3 大特征。 1. 2 物联网的外延
主要特征，即可以实现在任何时间（ Anytime） 、任何地
表 1 物联网体系架构层次对比
点（ Anywhere） ，任何人（ Anyone） 、任何物（ Anything） 都 能方便地通信； 传感网，一般指无线传感器网络 WSN （ Wireless Sensor Network） ，是指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。传感网与物联网的最大区 别就在于传感网不强调对物体的标识，仅仅感知到信 号，但并不一定明确标识出是众多被感知物体中的哪 一个［6］； M2M 是 指“机 器 对 机 器 通 信 （ Machine to Machine） ”，作为实现物联网最常见、最普遍，也是最具
2. Beijing Huadian Tianren Power Technology Co. Ltd，Beijing 100039，China） Abstract This paper describes the conception of the Internet of things（ IoT） and gives a generally accepted concept of the IoT． Then it differentiates and analyzes some network conceptions closely related to the IoT respectively，such as Ubiquitous Networks，Sensor Networks and M2M． It contrasts some architectures of the IoT based on the existing ones． Finally it introduces the key technologies and current standards of the IoT． Keywords internet of things； ubiquitous networks； sensor networks； M2M
组织
研究方向
合本身采集的数据和收到的其他节点发送的数据，转
ITU － T
以物联网下属的泛在传感网（ USN） 为研究目标
发到其他网关节点。传感节点的好坏会直接影响到整
ISO / IEC / JTC1 主要进行无线传感网的研究
个传感器网络的正常运转和功能健全。 （ 3） 网络和通信技术。物联网的实现涉及到近程
集、处理、融合和路由完成对于各种具体应用的数据支
持； M2M 则主要关注节点之间的通信，通过节点之间
的信息交流，使机器设备不再是信息孤岛，实现对设备 和资产有效地监控与管理。对于泛在网、物联网、传感
图 2 物联网三维概念模型
网、M2M 之间的关系，应以辩证的方法认识到，其内涵 2. 2 物联网的关键技术
与物联网密切相关的几个网络概念，并基于已有的物联网体系架构，将几种物联网体系架构进行了对比，分析了物联 网的关键技术与标准现状。
关键词 物联网； 泛在网； 传感网； M2M 中图分类号 TN915. 5 文献标识码 A 文章编号 1007 － 7820（2011）12 － 129 － 04
