3.1 物联网技术

3.1.1 物联网的内涵

1995年，比尔·盖茨提出“物物互联”的构想；1999年美国Auto-ID中心率先提出建立在物品编码、无线射频技术和互联网基础上的物联网概念^[37]。物联网的基本思想虽然成型于20世纪末，但近几年才真正引起人们的关注。2005年国际电信联盟（ITU）发布过一篇报告，名为《ITU互联网报告2005：物联网》。该报告提到，物联网时代即将来临。该报告还指出，世界上所有的物体都能通过Internet主动进行信息交换，不管是像一页纸那样的微小物件，还是像一座房屋那样的大型物体，都是可以进行信息交换的。随后，许多国家或机构都提出了自己的物联网发展战略，包括2009年美国IBM提出的“智慧地球”、欧盟的《欧盟物联网行动计划》（Internet of Things—An Action Plan for Europe）、日本的《i-Japan战略2015》信息化战略等^[38]。

物联网现在还没有一个公认的、明确的定义，但从普遍意义上来说，物联网是一个基于互联网、传统电信网络等信息承载体，能够让所有被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。也就是说，在物联网世界，每一个物体均可寻址，每一个物体均可通信，每一个物体均可控制^[39]，因此物联网被普遍认为是继计算机、互联网和移动通信后引领信息产业革命的新一次浪潮。

3.1.2 物联网的特性

物联网的特性不同于我们通常所说的传统意义上的互联网，其具有的与物相关的存在、状态、被动行为等特点比较突出。

（1）传感器技术的综合应用。

在现实社会中，各行各业都有数量庞大的、种类不同的传感器，已经、正在、即将被连接和部署到物联网上。这些被部署安装的传感器成为信息源，传感器按照各自的类型特性分别捕获各自格式和内容的信息。这些被捕获到的信息是时刻在动态变化的，通过特定的频率循环，不断采集信息，从而使得数据可以持续更新。

（2）基于互联网的Ubiquitous Network。

互联网依旧是一个核心要素，也是一个十分重要的基础。互联网在融合不同种类的有线网络和无线网络以后，可以将获取到的数据信息精确地传递到网络联接的任何有所需要的数据中心、运算平台和应用终端上。由于信息源数据数量繁多，要想确保这些数据传输快速无误，在传输过程中，就一定要能和各种异构网络、协议相适应匹配。

（3）智能处理与智能控制能力。

物联网利用各种智能技术，比如云计算、模式识别等，使得它的应用范围和领域得以拓展。物联网可以将传感器和智能处理结合起来，获取和捕捉到庞大的数据源，对这些数据源进行加工处理、高级分析，从而得到想要的信息数据。因此，我们通过这种方式去探索物联网的应用领域和模式。

3.1.3 物联网的关键技术

（1）无线射频识别技术（RFID）。

无线射频识别技术是利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）来实现无接触信息传递，并通过所传递的信息达到自动识别目的的技术。无线射频识别技术有很多种类。主要是以下几种：光符号识别技术、语音识别技术、生物计量识别技术、IC卡技术、条形码技术和射频识别技术等。其中条形码技术在我们生活中应用得十分广泛，几乎在每件商品上都有条形码的身影。但是它也有读取速度慢、储存能力小、工作距离近等很明显的缺点。

RFID 的雏形甚至可以追溯到第二次世界大战时期雷达系统为了区分敌我飞机而使用的敌我识别器（IFF）。20世纪60年代，人类对RFID的研究正式拉开大幕。发达国家如美国、德国等在 RFID 上起步较早、发展较快，因而具有比较成熟和先进的 RFID 系统。而在中国，RFID 也已经广泛应用于铁路机车识别、公路关卡站车辆跟踪、二代身份证识别、危险品管理等多个领域。相信随着 RFID 产品种类的不断丰富和价格的逐渐降低，RFID 将更加大规模地应用到我们的生活中，深刻影响各行各业。

近年来无线射频识别技术逐渐完善，其许多独特的优势也逐渐显现出来，如防水防磁、读取速度快、储存能力强和识别距离远等，因此RFID能很好地替代现有的条形码技术。特别是当有通信能力的RFID和能赋予任何物体IP地址的IPv6技术相结合后，二者的优点得以充分发挥，物联网所倡导的人和人、人和物、物和物的互联将成为可能。

（2）传感器技术。

传感器扩展了人感知周围环境的能力，是现代生活中人类获取信息的重要手段，无线传感器节点就是一个很具有代表性的例子。它和通常人们所说的传感器有很大的区别，因为无线传感器除了有传感器部件，还能与微处理器和无线通信芯片集成为一体。因此无线传感节点不但能从外界获取信息，还能对信息进行分析和传输。

无线传感网是由大量微型、低成本、低功耗的传感器节点组成的多跳无线网络。无线传感网的应用很广，最主要的应用是环境监测，尤其是可以满足长时间的、大范围的监测需求。它还可以根据用户需要和网络带宽实现自动、动态、准时采集、传送数据。随着节点软硬件技术的发展，节点的价格更加低廉，所以节点的部署也可以更加广泛，计算能力也可以更强、更智能，成为实现边缘计算的节点。而物联网的兴起也带给传感网新的发展契机。一方面，传感器将朝着低价格、微体积的方向发展；另一方面，传感器将和智能手机、医疗设备等结合，朝着智能化、人性化的方向发展。通过物联网应用模式的扩展，传感网可实现更透彻的感知，拥有更深入的智能，最终达到“物物相联”。