物聯(lián)網研究動態(tài)

1、物聯(lián)網研究動態(tài)1 概述物聯(lián)網（Internet of Things IoT）代表了未來計算與通信技術發(fā)展的方向，被認為是繼計算機、Internet之后，信息產業(yè)領域的第三次發(fā)展浪潮。最初，IoT是指基于Internet利用射頻標簽（Radio Frequency Identification RFID）技術、電子產品編碼（Electronic Product Code EPC）標準在全球范圍內實現(xiàn)的一種網絡化物品實時信息共享系統(tǒng)。IoT逐漸演化成為一種融合了傳統(tǒng)網絡、傳感器、Ad Hoc無線網絡、普適計算等的ICT（Information and Communications Technolo

2、gy）技術，并正在形成一種新的信息產業(yè)。 21 概述 物聯(lián)網將信息與通訊技術充分應用到各行各業(yè)，將傳感器嵌入到汽車、家電、電網、橋梁、建筑等物體中，通過網絡實現(xiàn)智能物體的互聯(lián)與信息采集，通過云計算平臺實現(xiàn)海量數(shù)據的高效處理，有效共享設備、信息、服務等資源。未來的物聯(lián)網將最終實現(xiàn)物理網絡與社會網絡的融合，大幅提高人們生產、生活的智能化水平。32定義物聯(lián)網概念最早由美國MIT Auto-ID Center于1999年提出。當時，Auto-ID Center的研究人員只是想通過條碼、智能卡、RFID等實現(xiàn)物體的識別與管理，提高工業(yè)自動化系統(tǒng)的自動化程度，降低故障率。后來，IoT概念被人們迅速接受，演

3、化成“物物相聯(lián)的互聯(lián)網”。2005年，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布ITU Internet Report 2005: The Internet Of Things，正式提出了物聯(lián)網這一術語。 42定義ITU定義 從時-空-物三維視角看，物聯(lián)網是一個能夠在任何時間（Anytime）、地點（Anyplace），實現(xiàn)任何物體（Anything）互聯(lián)的動態(tài)網絡，它包括了PC之間、人與人之間、物與人之間、物與物之間的互聯(lián)。歐盟委員會的定義 物聯(lián)網是計算機網絡的擴展，是一個實現(xiàn)物物互聯(lián)的網絡。這些物體可以有IP地址，嵌入到復雜系統(tǒng)中，通過傳感器從周圍環(huán)境獲取信息，并對獲取的信息進行響應和處理 52定義IER

4、C定義 作為未來Internet的重要組成部分，物聯(lián)網以一系列標準和可互操作的通訊協(xié)議為基礎，構成了一個具有自配置能力的全球化、動態(tài)網絡基礎設施。同時，它也是一個信息網絡，在該網絡中物理的、虛擬的物體都具有可標識性，其物理屬性、虛擬特征均可被讀取，并能通過智能接口無縫集成。62定義中國物聯(lián)網年度發(fā)展藍皮書定義 物聯(lián)網是一個通過信息技術將各種物體與網絡相連，以幫助人們獲取所需物體相關信息的巨大網絡。物聯(lián)網通過使用射頻識別RFID、傳感器、紅外感應器、視頻監(jiān)控、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息采集設備，通過無線傳感網、無線通信網絡（如Wi-Fi、WLAN等）把物體與互聯(lián)網連接起來，實現(xiàn)物與物、人與物

5、之間實時的信息交換和通訊，以達到智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的目的。 72定義 這些定義從不同角度，對物聯(lián)網進行了闡述，側重點各不相同。但歸結起來物聯(lián)網概念有以下幾方面技術特征：（1）物體數(shù)字化與虛擬化 物體的數(shù)字化、虛擬化使物理實體成為彼此可尋址、可識別、可交互、可協(xié)同的智能物；（2）泛在互聯(lián) 以互聯(lián)網為基礎，將數(shù)字化、智能化的物體接入其中，實現(xiàn)自組織互聯(lián)，是互聯(lián)網的延伸與擴展；82定義（3）信息感知與交互 在網絡互聯(lián)基礎上，實現(xiàn)信息的感知、采集以及在此基礎之上的響應、控制；（4）信息處理與服務 支持信息處理，為用戶提供基于物物互聯(lián)的新型信息化服務。 92定義 從不同關注點來看，物聯(lián)網

6、的特征也有所不同。（1）IT技術 物聯(lián)網是下一代互聯(lián)網，它通過嵌入到物體上的各種數(shù)字化標識、感應設備，如RFID標簽、傳感器、響應器等，使物體具有可識別、可感知、交互和響應的能力，并通過與Internet的集成實現(xiàn)物物相聯(lián)，構成一個協(xié)同的網絡信息系統(tǒng)。 102定義（2）產業(yè) 物聯(lián)網是一個具有巨大市場潛力的信息技術產業(yè)，其產業(yè)鏈包含了芯片/傳感器/RFID標簽制造商、設備提供商、軟件企業(yè)、系統(tǒng)集成商、網絡提供商、系統(tǒng)集成商、運營及服務商、最終用戶。IoT將為產業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)帶來巨大商機。（3）用戶 物聯(lián)網是一個將人、物、Internet實現(xiàn)無縫互聯(lián)的網絡化信息系統(tǒng)，并能向用戶提供新型IT服務。

7、113 技術關聯(lián) 物聯(lián)網是在現(xiàn)有技術基礎上發(fā)展起來的，與RFID、無線傳感器網絡、CPS（Cyber-physical Systems）、普適計算、M2M（Machine-to-Machine）6等有密切關系。隨著IoT的發(fā)展這些技術相互交疊，彼此之間的界線也越來越模糊。 123技術關聯(lián)RFID是物聯(lián)網的重要支撐技術。它通過無線電波識別目標并獲取相關數(shù)據。MIT Auto-ID Center提出物聯(lián)網概念時，即是對物品進行EPC編碼，利用RFID完成物品數(shù)據采集，通過互聯(lián)網實現(xiàn)物品的自動化管理?，F(xiàn)在物聯(lián)網的含義已經遠遠超出了當初系統(tǒng)所涉及的范圍。單純的RFID網絡化信息系統(tǒng)不等同于現(xiàn)在的物聯(lián)網

8、。盡管RFID標簽也可以被看作是一種簡單的傳感器，但現(xiàn)有RFID標簽及讀寫設備并不具備感知環(huán)境變化并自動做出響應的能力。133技術關聯(lián)無線傳感器網絡最初是指通過無線網絡連接起來的一組傳感器節(jié)點。與傳統(tǒng)傳感器網絡不同，無線傳感器網絡沒有固定的網絡基礎設施，沒有中央控制節(jié)點。無線傳感器網絡側重傳感功能，一般不存在物體標識問題，它感知的是外部環(huán)境中的未知因素。不少研究人員認為傳感器網絡與物聯(lián)網的區(qū)別在于：傳感器網絡只具有感知、互聯(lián)功能，不具備控制功能。物聯(lián)網是對已知、可識別物體的感知、互聯(lián)和管理，并且具備控制功能，能對外提供信息服務。143技術關聯(lián)CPS是一種集成了計算機系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、控制系統(tǒng)與通

9、訊系統(tǒng)的復雜系統(tǒng)，它將物理世界與信息世界統(tǒng)一起來。有些研究人員認為物聯(lián)網與CPS是相同的；有的則不贊同這一觀點，認為CPS具有更強的反饋控制能力。從側重點來看，CPS著重于物理世界與信息世界的融合，主要用在傳感器系統(tǒng)和自動化系統(tǒng)中；物聯(lián)網側重全球范圍內物物互聯(lián)之后的新型服務，應用范圍更廣。153技術關聯(lián)普適計算關注小型、微型設備（如：手機、傳感器、筆記本電腦等）的計算能力，強調無論何時、何地、何物均可實現(xiàn)計算。在普適計算中這些小型、微型設備也可以與互聯(lián)網相連。但是，物聯(lián)網所涉及的范圍、面向的用戶群要比現(xiàn)在的普適計算更廣，規(guī)模也更大。163技術關聯(lián)M2M是一種實現(xiàn)設備間通訊的技術。在傳感器參與下

10、，M2M可以感知外部事件，并向上層應用提供信息。M2M可以用在物聯(lián)網中，為物物通信及感知提供支持。Internet技術：接入技術、云計算技術、智能處理技術174體系結構 從感應、傳輸、服務角度，按照功能縱向劃分，物聯(lián)網可以分為應用層、網絡層和感知層，這三個層次可以進一步細化為以下結構 184體系結構傳感器、RFID閱讀器、移動終端、智能手機等Internet、3G、IEEE 802.11、IEEE802.15等電源管理、服務管理、設備管理等名字解析、跟蹤與追溯、位置服務、檢索服務物流管理、智能電網、智能交通、智能大廈等安全與隱私保護基礎設備層網絡層中間件層公共服務層應用層194 體系結構204

11、體系結構（1）應用層 該層包括了物聯(lián)網在各個領域的應用，如：物流管理、智能家庭、遠程醫(yī)療、工業(yè)自動化、環(huán)境監(jiān)測、軍事應用、災害應急、智能電網、智能大廈等。（2）公共服務層 為物聯(lián)網應用提供公共服務，包括安全與隱私保護、位置服務、名字解析、跟蹤與追溯、檢索服務、信息服務等。（3）中間件層 負責數(shù)據存儲管理、設備管理、服務管理、電源管理、QoS管理等。214體系結構（4）網絡層 負責物體與物體之間的網絡互連，為物聯(lián)網提供路由、數(shù)據傳輸支持。主要支撐包括廣域網及局域網個域網技術。廣域網如Internet、3G通訊網絡等，局域網個域網如IEEE 802.3網絡、IEEE 802.11網絡、IEEE 8

12、02.15網絡、無線自組織網絡等。（5）基礎設備層 包含了物聯(lián)網所涉及的各種物理設備，如傳感器、響應器、RFID標簽、RFID讀寫器、移動終端、智能手機等。這些設備主要實現(xiàn)信息采集預處理、事件響應及用作用戶終端或控制設備。 225戰(zhàn)略研究計劃5.1國際 目前，歐盟、美國、日本、韓國等國家都投入大量資金進行物聯(lián)網研發(fā)。2007年，歐盟采納了物聯(lián)網發(fā)展戰(zhàn)略。2009年6月，歐盟委員會向歐盟議會遞交了Internet of Things-An action plan for Europe，將物聯(lián)網確立為歐洲下一代信息技術的發(fā)展重點，并著重網絡基礎設施建設與信息安全、隱私保護的研究。目前，歐盟第7框架

13、計劃已至少資助了25個物聯(lián)網研究項目。235戰(zhàn)略研究計劃2008年，美國國家情報委員會將物聯(lián)網確定為未來對美國產生重要影響的6項重要技術之一。2009年1月，美國信息技術與創(chuàng)新基金會（Information Technology and Innovation Foundation ITIF）向政府提交了題為The Digital Road to Recover: A Stimulus Plan to Create Jobs，Boost Productivity and Revitalize America的報告，推動物聯(lián)網技術的發(fā)展。隨后，美國政府在總金額為7870億美元的Recovery a

14、nd Reinvestment Act中予以支持。此外，美國自然科學基金委員會推出了Cyber-Physical Systems研究計劃予以支持。245戰(zhàn)略研究計劃2004年，日本提出了U-Japan 戰(zhàn)略，計劃在2006-2010年發(fā)展與物聯(lián)網密切相關的泛在網絡技術。2009年2月，日本又推出了ICT Hatoyama Plan綱要，研發(fā)與物聯(lián)網相關的關鍵技術，旨在革新以T-Engine嵌入式操作系統(tǒng)、uID標準體系為核心的普適計算技術，創(chuàng)造新的ICT市場和就業(yè)機會，使日本信息通信產業(yè)的總產值在2020年達到百萬億日元。255戰(zhàn)略研究計劃2004年韓國提出了U-Korea戰(zhàn)略，并在2009年

15、10月通過了物聯(lián)網基礎設施構建基本規(guī)劃，力圖打造世界上最先進的物聯(lián)網基礎設施，重點發(fā)展物聯(lián)網服務、物聯(lián)網擴散環(huán)境等關鍵技術。265戰(zhàn)略研究計劃5.2國內 在我國，無論是政府、企業(yè)還是科研機構都對物聯(lián)網給予了極大關注。2009年，我國將物聯(lián)網正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產業(yè)之一。2010年1月4日我國第一個物聯(lián)網研究院無錫物聯(lián)網產業(yè)研究院正式成立。2010年10月18日，十七屆五中全會通過中共中央關于制定國民經濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃的建議，明確將戰(zhàn)略新興產業(yè)確定為國家未來重點扶持的對象，物聯(lián)網將是其中的重點。 275戰(zhàn)略研究計劃 2010年11月8日首屆全球物聯(lián)網發(fā)展論壇在中國上海召開。大會

16、上，由中科院上海微系統(tǒng)與信息技術研所、大唐電信、上海移動、中國聯(lián)通、中國電信等研究機構、企業(yè)發(fā)起的上海物聯(lián)網產業(yè)聯(lián)盟正式成立。該聯(lián)盟涵蓋了科研、系統(tǒng)集成、運營、用戶等產業(yè)鏈關鍵環(huán)節(jié)，將致力于物聯(lián)網標準化、產業(yè)化與關鍵技術研發(fā)。同時，上海物聯(lián)網產業(yè)基地也正式成立，致力于物聯(lián)網硬件（重點包括核心芯片、高端傳感器、RFID標簽等）、軟件及系統(tǒng)集成、高性能超級計算機、大容量存儲設備等的研發(fā)。285戰(zhàn)略研究計劃 2007-2010年中國自然科學基金委員會共批準了百余項與物聯(lián)網相關的研究項目。2010年，國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973計劃）資助物聯(lián)網基礎研究項目3項。預計未來10年我國將投入4萬億人民幣

17、發(fā)展物聯(lián)網，并重點推動它在智能電網、遠程醫(yī)療、智能家庭等領域的應用。295戰(zhàn)略研究計劃感知中國305戰(zhàn)略研究計劃 目前，我國的物聯(lián)網尚處在初創(chuàng)階段。與國外相比，在某些技術上還存在一定差距。以我國優(yōu)先發(fā)展的RFID技術為例。從2005年開始，我國的RFID技術發(fā)展很快，并在第十一個五年計劃中被重點規(guī)劃。但所發(fā)展的技術主要集中在LF和HF頻段，這兩個頻段的RFID技術門檻較低，在國內已比較成熟；在UHF頻段，盡管也有了鐵路車號自動識別、煙草物流管理這樣的應用，但還是缺少具有自主知識產權的關鍵技術。目前，這方面的核心技術主要被Metech、Atmel、Metrics等公司壟斷。UHF頻段RFID核心

18、技術的欠缺直接影響了RFID在我國的產業(yè)化應用。316研究方向 物聯(lián)網是一種信息基礎設施、新型網絡、新型信息系統(tǒng)，更是一個具有廣闊前景的新興產業(yè)。它涉及的技術領域很廣，從無線傳感器網絡、納米技術、海量數(shù)據管理、智能信息處理到智能物體幾乎無所不包。目前，各國都從自身實際情況出發(fā)，確定了要研發(fā)的核心技術。例如：美國將M2M接口及通訊協(xié)議、無線通訊技術、微控制器、RFID、能量收集技術、傳感器、響應器、定位技術、計算機軟件、生物測定技術、機器視覺列為物聯(lián)網使能技術。日本將網絡技術、機器人、普適計算、硬件設備、安全技術、計算機軟件、人機交互、內容信息技術等確定為物聯(lián)網支撐技術。326研究方向 綜合起來

19、，物聯(lián)網支撐技術分為兩類：一類是構建物聯(lián)網必不可少的，稱作直接使能技術，如無線網絡、RFID、傳感器等；另一類在物聯(lián)網構建中起輔助作用，稱作輔助支撐技術，如生物測定技術等。在直接使能技術中，以下幾方面是其中的核心。 336研究方向6.1物理硬件設備 物聯(lián)網所涉及的硬件設備種類繁多，包括傳感器、RFID標簽、新型電源、路由器、智能終端、智能物體、非硅基組件、高性能計算機等。在硬件設備上仍有不少問題需要探索：（1）感知設備：可感知更多環(huán)境信息的新型傳感器、低成本高性能安全可靠的傳感器、綠色低能耗智能物體、納米傳感器、光纖傳感器、新型無線天線、具有感知/響應及存儲功能的標簽、具有自愈合自配置能力的芯

20、片。346研究方向（2）標識設備：超低功耗RFID標簽、HF/UHF/SHF/EHF設備及RFID標簽、智能化移動標簽、低成本低能耗高性能的安全識別/驗證設備、具有沖突識辨功能的RFID讀寫設備、支持隱私數(shù)據保護的RFID標簽。（3）計算及存儲設備：超低能耗高性能計算機、超低能耗海量數(shù)據存儲設備、低能耗微處理器及控制器、新型非揮發(fā)性存儲器、綠色計算設備、超低功耗芯片。（4）終端設備：具有自適應能力的多頻段可配置終端。（5）網絡設備：具有自適應及自組織能力的網絡設備、自適應網絡芯片、電能供應控制路由。356研究方向6.2標識技術 標識即是辨別、標識物聯(lián)網中所涉及的物體。標識是物聯(lián)網中非常關鍵的一

21、個技術點。物聯(lián)網中的物體只有被識別之后才能與相關信息綁定，與其他物體及信息系統(tǒng)交互，并發(fā)揮作用。RFID標簽、識辨?zhèn)鞲衅鞯仁俏锫?lián)網識別技術的重要組成部分。366研究方向 在物聯(lián)網中如何對物體進行編碼、標識未知，如何處理同一物體的多個編碼、組合物體的編碼、標簽沖突等都值得進一步研究。盡管ISO 15459、EPC、URI等在這方面能提供不少支持，但在編碼管理、語義、存儲、授權、尋址等方面仍有不少問題并沒有得到很好解決，標識體系的可擴展性也有待進一步改進。376研究方向無源RFID標簽有源RFID標簽傳感標簽3839RFID技術的基本工作原理 RFID進入電磁場后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感

22、應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產品信息（Passive Tag，無源標簽或被動標簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（Active Tag，有源標簽或主動標簽）；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關數(shù)據處理。406研究方向RFID與智能手機的融合是一個技術發(fā)展趨勢 。將來手機在近距離通訊技術支持下，會發(fā)展成為一種兼具RFID讀寫及RFID標簽功能的新型設備。與之相關的標識方法、應用結構有待進一步研究。隨著應用的深入，RFID標簽中會含有豐富的個人隱私數(shù)據及商業(yè)情報，采用什么樣的RFID體系結構、協(xié)議保證這些數(shù)據的安全，是一個很值得關注的問題。416研究方向目前，我國在低成本RF

23、ID標簽技術方面還存在欠缺，在高端RFID核心芯片的產業(yè)化方面還有不少問題需要解決。尤其是UHF頻段的RFID仍需在低功耗設計、片上天線、天線適配等方面有所突破。此外，在可標識傳感器方面，有不少高端技術被國外壟斷，這些都為我國物聯(lián)網的產業(yè)化制造了障礙。426研究方向6.3體系結構作為一種基礎設施、一種網絡和信息系統(tǒng)，物聯(lián)網應該有一個合理的體系結構，以支持不同設備的集成、異構數(shù)據的交互、信息模型的互操作以及子系統(tǒng)的自治與協(xié)同。在物聯(lián)網體系結構中，系統(tǒng)的模塊化、互操作性、可集成性、協(xié)同性、擴展性和開放性都是值得考慮的問題436研究方向物聯(lián)網本身具有子網異構、自治的特點，異構網絡的整合需要體系結構的

24、支持。異構網絡融合模型、子網局部自治機制、網絡行為建模、網絡動態(tài)拓撲結構分析等都需要進一步研究。圍繞體系結構，在應用開發(fā)范型、遺留系統(tǒng)集成、業(yè)務過程處理等方面還需要進一步探討。446研究方向為了支持網絡、感知與應用的有機結合和信息的有效聚合，需要對整個物聯(lián)網的信息、網絡結構進行分析，在分析模型理論基礎上，設計合理的滿足感知、信息聚合及響應處理需求的物聯(lián)網軟件體系結構。456研究方向6.4網絡基礎設施物聯(lián)網的另一個基礎問題是物體的互聯(lián)。這種互聯(lián)可以是無線的，也可以是有線的。但很顯然，通過無線網絡進行動態(tài)互聯(lián)已經成為一種趨勢。466研究方向在通訊與網絡方面，還有不少問題需要解決。例如：高效節(jié)能的通

25、訊方法、網絡拓撲結構的管理、異構網絡的互操作、物聯(lián)網QoS管理、網絡規(guī)?？刂?、動態(tài)頻段分配和調度機制、智能化的無線網絡通訊系統(tǒng)、安全可靠的移動Ad Hoc網絡、自治與自愈合的傳感器網絡等。此外，超高速低能耗光通訊網絡、信息交互基礎設施、頻率可復用的無線通訊系統(tǒng)、嵌入式智能網絡、動態(tài)自組織環(huán)境下數(shù)據的可靠傳輸?shù)纫残枰M一步研究。476研究方向物聯(lián)網涉及多種異構網絡的融合，這些網絡的結構、協(xié)議存在很大差異，如何高效、低代價地解決異構網絡集成問題很值得進一步研究。486研究方向6.5動態(tài)配置與自適應物聯(lián)網本身具有動態(tài)性，隨著物體的加入與退出，網絡拓撲結構動態(tài)變化。對動態(tài)性的管理是是物聯(lián)網應該具備的一

26、種能力。在應用層面上，也需要系統(tǒng)能夠適應網絡環(huán)境、個人信息、設備狀態(tài)等的變化，向用戶提供個性化新型服務。圍繞這一問題，網絡自動配置、物體自定位、設備動態(tài)發(fā)現(xiàn)、隱私保護等都需要相應的支撐機制。496研究方向同時，物聯(lián)網節(jié)點眾多，設備龐雜，許多嵌入式小型設備可用的計算、存儲資源有限，使用環(huán)境復雜，人工部署、配置困難。研究物聯(lián)網的動態(tài)配置機制，支持設備、網絡的自組織，提高故障自修復能力，是一個很值得研究的問題。506研究方向物聯(lián)網在運行過程中具有高度靈活性，其網絡資源的可用性也隨著位置移動、物理環(huán)境變化而動態(tài)改變，如何在資源、網絡動態(tài)變化的情況下保證系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定的運行，提供滿足用戶需求的優(yōu)質服務，

27、需要物聯(lián)網在系統(tǒng)自治、自組織、自配置方面有所突破。516研究方向6.6軟件、算法與方法物聯(lián)網不僅僅是數(shù)字化物體在物理上的連接，從用戶角度來說，它更是一個提供新型服務的應用系統(tǒng)。為了構建這種應用系統(tǒng)，物聯(lián)網需要新型網絡協(xié)議、算法的支持、高效節(jié)能嵌入式操作系統(tǒng)等的支持。在軟件、算法與設計方法學方面有不少問題還有待研究。526研究方向在感知層面，物聯(lián)網節(jié)點軟件接口、物節(jié)點軟件及構造方法、物體數(shù)字化抽象等還需要進一步研究。個人隱私增強技術（Privacy Enhancing Techniques PETs）與現(xiàn)有RFID技術的集成仍有不少低能耗算法問題需要解決。低存貯、電池消耗的RFID數(shù)據編解碼算法

28、需要進一步研究。在網絡層面，開放信道中多RFID標簽通訊的防沖突算法、物聯(lián)網優(yōu)化理論模型、物聯(lián)網服務發(fā)現(xiàn)機制、網絡自治管理理論等問題都需要進一步研究。536研究方向在中間件層面，普適計算中間件、支持海量數(shù)據管理與處理的軟件技術、支持用戶按需使用的資源分配技術都有許多問題沒有得到很好解決。物聯(lián)網各部分的協(xié)同工作也需要中間件的支持。此外，由于物聯(lián)網節(jié)點數(shù)量巨大，拓撲結構動態(tài)易變，如何降低服務延遲，平衡性能、服務質量和能量消耗，需要在中間件層面提供相應支持。在公共支撐上，動態(tài)解析物體名字，獲取與物體相關的服務地址，靈活跟蹤物體的空間數(shù)據，回溯物體狀態(tài)信息，動態(tài)搜索與物體相關的信息、服務等尚需進一步研

29、究。546研究方向在公共服務層面，基于QoS的資源優(yōu)化調度算法、數(shù)據加密解密服務、輕量級服務模型、可信的信息服務模型、物聯(lián)網服務的動態(tài)演化機制、信息聚合模型、軟件可信性的形式化驗證方法、物物關聯(lián)模型及語義分析等都是值得研究的問題。此外，關于物聯(lián)網應用開發(fā)工具、方法的研究還很薄弱。目前，尚無集成化開發(fā)環(huán)境支持物聯(lián)網應用開發(fā)。盡管nesC可以支持TinyOS上應用的開發(fā)，但應用的開發(fā)、調試、部署十分困難，對高層應用開發(fā)的支持非常弱。 556研究方向6.7數(shù)據與語義未來的物聯(lián)網將融合到工業(yè)、服務業(yè)以及人們社會生活的各個領域。在這些應用中數(shù)據的采集、交換與處理是一個重要問題。物聯(lián)網將物理設備、嵌入式系

30、統(tǒng)、Web應用聚合在一起，將物理控制過程與業(yè)務邏輯相交織，本身具有很強的復雜性、動態(tài)性。物理世界的信號要在用戶可理解的業(yè)務邏輯中體現(xiàn)和處理，動態(tài)信息要暢通無阻地交換，需要信息表達、數(shù)據語義、數(shù)據共享、語義互操作、數(shù)據同步與處理模型等方面的支持。566研究方向盡管XML、DAML、OWL等技術有助于問題的解決，但物聯(lián)網數(shù)據與傳感器網絡、移動互聯(lián)網、嵌入式系統(tǒng)及智能物體等多種異構系統(tǒng)的關聯(lián)增加了問題的復雜性和難度。在數(shù)據處理、管理與使用中，異構數(shù)據交換、數(shù)據及服務語義建模、語義關聯(lián)與解析、基于語義的信息處理與服務體系都需要進一步研究。其中，多層次數(shù)據聚合、處理及分析模型是一個很具挑戰(zhàn)性的研究內容。

31、576研究方向在物聯(lián)網中，和某個物體相關的數(shù)據可能分布在不同的系統(tǒng)中，且隨著物體位置、環(huán)境的變化，這些數(shù)據及訪問權限也會發(fā)生變化。不同系統(tǒng)、自治域之間數(shù)據的互操作會引發(fā)安全問題。這一點在基于RFID的供應連管理中尤其突出。RFID標簽數(shù)據與其他數(shù)據（如：IATA Baggage Identification Number）關聯(lián)時，數(shù)據訪問認證、授權機制需要安全協(xié)同機制的支持。此外，物聯(lián)網會產生大量數(shù)據。在數(shù)據傳遞之前如何消除冗余，聚合有效信息，在數(shù)據分析過程中采用什么樣的海量數(shù)據處理方法都需要進一步研究。586研究方向6.8人機交互與用戶接口作為下一代互聯(lián)網，物聯(lián)網將向用戶提供新型服務。用戶將

32、采用什么樣的方式使用物聯(lián)網所提供的信息?信息的提供者與使用者能否在保證各自隱私的情況下，實現(xiàn)高效的信息交互？在交互過程中，如何定位相關物體？物體與物體之間如何相互協(xié)同，提供用戶所需的信息？這些都是值得關注的問題。為了給用戶提供更好的人機交互方式，基于語音識別的人機交互接口、超高密度圖像廣播、下一代3D技術、網絡語音翻譯、不同類型信息（聲音-圖像-文字）的可信性驗證、服務及信息的精確搜索與分析技術等都是很值得研究的課題。 596研究方向6.9網絡管理物聯(lián)網包括了多種異構網絡，網絡拓撲結構動態(tài)變化，其服務質量、可靠性、性能、配置、負載呈現(xiàn)出更強的動態(tài)性，網絡管理要比傳統(tǒng)網絡復雜得多。物聯(lián)網的管理不

33、僅涉及到網絡壅塞處理、網絡拓撲管理，還包括了控制流、數(shù)據流的管理以及網絡故障的自診斷。606研究方向除了傳統(tǒng)網絡中的設備，物聯(lián)網中還有大量數(shù)字化異構物體。有不少這樣的物體是作為網絡節(jié)點存在的，并且具有移動性。物體、協(xié)議的異構性都增加了管理的難度。此外，物聯(lián)網涉及多種異構網絡的融合，各網絡可能彼此自治，自治網絡之間如何協(xié)作，資源如何有效分配是一個很具挑戰(zhàn)性的問題。這些問題的解決需要在網絡自治管理模型、算法及異構網融合機制上有所突破。616研究方向物聯(lián)網中各自治子網的多樣性也為資源的優(yōu)化、分配、監(jiān)控帶來了挑戰(zhàn)，網絡資源動態(tài)監(jiān)控模型、網絡性能評價與度量體系、動態(tài)網絡拓撲模型、跨層跨域的資源優(yōu)化分配機

34、制、物聯(lián)網自治與協(xié)同模型都是值得研究的問題。626研究方向6.10能源獲取在物聯(lián)網中，大部分數(shù)字化物體都是資源受限的。例如：許多傳感器靠電池維持運轉。如何有效地存儲、節(jié)省電能是一個很具挑戰(zhàn)性的問題。太陽能、風電、熱能、聲能都是為物聯(lián)網提供能源的可選手段。在這一領域，新型能源轉換設備、新型能量采集技術、高效畜能設備、節(jié)能芯片、耗電可感知的軟件技術、微電池技術等都是很值得探索的課題。636研究方向6.11安全與隱私保護在物聯(lián)網中，信息加密、隱私保護、數(shù)據安全及可信計算是重要的研究內容。物聯(lián)網在將各種物體數(shù)字化、可感知的同時，也將我們暴露在開放的互聯(lián)網中，例如：RFID標簽中含有個人隱私數(shù)據、商業(yè)情

35、報數(shù)據。這些數(shù)據只能由有訪問權限的人獲得。同時，無論是在航空航天、災害應急等關鍵任務領域還是在智能家庭、多媒體娛樂等個人應用領域，人們都無法想象一個失控的、被入侵的物聯(lián)網會給我們帶來多么大的災難。646研究方向安全與隱私問題是物聯(lián)網面臨的一個挑戰(zhàn)性問題。安全的網絡管理結構、隱私數(shù)據保護、物聯(lián)網可信性及可接受度等都需要進一步研究，物聯(lián)網的建設者、使用者都需要一個完善的數(shù)據安全與隱私保護體系，需要一個對安全、隱私危險進行評估、預警的方法。656研究方向子網自治性、終端/傳感器移動性、設備異構性、局部計算資源的有限性等特征也使物聯(lián)網的安全與隱私保護問題具有特殊性。例如：物聯(lián)網中數(shù)字化物體、標簽資源受

36、限的特點要求數(shù)據加密/解密算法（RFID標簽本身的數(shù)據保護算法）更加高效、低能耗；在通過Ad Hoc無線網絡實現(xiàn)物物互連的物聯(lián)網中，密鑰的發(fā)放機制、信息防泄漏技術、反BGP前綴劫持技術、授權機制等也需要改進。物聯(lián)網自身的特性要求安全協(xié)議、授權認證、密鑰管理體系結構也應有所改進。666研究方向6.12技術標準目前，國際上關于物聯(lián)網的統(tǒng)一標準尚未形成。標準化是物聯(lián)網建設中一項十分重要的工作，對產業(yè)發(fā)展有極其重要的影響。從市場角度考慮，誰掌握了標準誰就占據了市場的制高點；從技術角度講，在一個標準化的平臺上，一些原本復雜的問題，如設備異構問題，會迎刃而解。物聯(lián)網的標準化主要涉及以下幾個方面：物理/數(shù)據

37、接口及M2M接入標準化、信息表述及存儲標準化、語義標準化、通訊協(xié)議標準化、服務標準化、測試與評價標準化、網絡管理標準化、信息安全標準化等?，F(xiàn)有物聯(lián)網標準種類龐雜，不兼容問題嚴重。標準的互操作性亟需提高。67智能交通醫(yī)療監(jiān)護智能家居環(huán)境監(jiān)測國防軍事防災減災工業(yè)監(jiān)控7 應用城市管理物聯(lián)網687應用 綜合現(xiàn)有文獻，物聯(lián)網的應用主要有以下幾方面領域應用：航天軍事：航天器零部件狀態(tài)的監(jiān)控、軍事裝備的管理及戰(zhàn)場作戰(zhàn)人員管理汽車工業(yè)：汽車自動駕駛、車輛間的通訊、汽車生產及銷售管理、汽車與智能交通系統(tǒng)間的協(xié)同通訊：多種通訊及應用系統(tǒng)（如：GMS、WLAN、GPS）的融合電力：實時監(jiān)控用電負載與電力供應，實現(xiàn)電

38、力動態(tài)調配及負載均衡智能大廈：提供智能辦公環(huán)境，支持人員監(jiān)控、大廈暖電自動調控等。697應用智能家庭：提供智能化家庭娛樂、基于傳感器的智能家居環(huán)境、智能家電網絡遠程醫(yī)療重癥病人病況監(jiān)控（如：血壓、體溫、呼吸等）、基于植入芯片的殘障病人康復、遠程診斷、病人護理老年保?。汗鹿牙先私】当O(jiān)測、老人日?？醋o制藥業(yè)：藥品生產監(jiān)控及跟蹤、藥品安全、假冒藥物甄別零售物流及供應連管理：基于RFID的物流管理、商場管理自動化、動態(tài)工廠供應連管理制造業(yè)網絡化智能制造系統(tǒng)、全生命周期產品監(jiān)控與分析、產品服務系統(tǒng)707應用石油工業(yè)：石油天然氣開采、加工、運輸中的監(jiān)控以及石油工業(yè)中的災害應急環(huán)境監(jiān)測：大氣、海洋、河流、森

39、林等的環(huán)保監(jiān)控及災害應急處理安保應急：銀行機場等部門的安全監(jiān)控、個人隱私保護、地震海嘯等自然災害監(jiān)測預警交通運輸：實現(xiàn)智能交通，支持動態(tài)客貨運調度管理、監(jiān)控交通流量717應用食品跟蹤：食品安全監(jiān)控，包括食品生產、消費的整個過程農業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)：生態(tài)農業(yè)、牲畜疫情監(jiān)控、有機蔬菜生產監(jiān)控媒體娛樂業(yè)：基于位置及個人信息的個性化多媒體娛樂維修服務：汽車、建筑、橋梁、機器設備等的狀態(tài)監(jiān)控及維修保養(yǎng)環(huán)保與廢物處理：對可再生可重復使用的資源進行跟蹤監(jiān)控，提高資源利用率728標準 8.1國際標準化工作目前，與物聯(lián)網相關的國際標準化組織主要有ISO、ISA（International Society of Auto

40、mation）、EPCglobal、uID、IEEE、EnOcean、IETF（Internet Engineering Task Force）、FCC（Federal Communications Commission）、CENELEC（European Committee for Electrotechnical Standardization）等。各組織工作重點各不相同，所制定標準龐雜且不統(tǒng)一。盡管標準的集成及互操作問題引起了一些組織、機構的重視，例如：GS1、ETSI與CEN發(fā)起的GRIFS項目對RFID技術標準的互操作進行了研究，但問題遠沒有得到解決。738標準按照物聯(lián)網的層次結構，

41、可將物聯(lián)網標準分為物理設備標準（如：RFID標準、IEEE1451）、網絡標準（如：）、公共服務及框架結構標準、中間件、領域應用標準幾類（如： IEEE P2030）。在現(xiàn)有工作中，關于物聯(lián)網安全及隱私保護的標準相對薄弱18。盡管可以用到物聯(lián)網中的公共的互聯(lián)網安全標準已有不少，但滿足物聯(lián)網特有需求的標準（如針對RFID標簽及智能卡安全的標準）卻并不完善。目前ISO/IEC 18000-6對RFID標簽的數(shù)據保護僅停留在部分數(shù)據加鎖及簡單的密碼防護水平上。正在制定中的ISO/IEC 29167將增強RFID標簽的安全性。目前，歐盟也正在開展RFID隱私數(shù)據的保護工作。748標準現(xiàn)有國際標準分類如

42、下：（1）感知設備智能卡：ISO/IEC 14443傳感器：IEEE 1451.7、ISO/IEC 18000-6、ISO/IEC 24753、ISO/IEC NP 15961-4設備接口：ISO/IEC 24791、EPCglobal DCI Standard、ISO/IEC/IEEE 21451、ISO/IEC/IEEE 21450、EPCglobal、EPCglobal758標準RFID通訊頻率：ETSI EN 300 220、ETSI EN 300 330、ETSI EN 300 440、ETSI EN 301 489、ETSI 300 386RFID空中接口：ISO/IEC 1800

43、0-(1,2,3,4,5,6,7)、EPCglobal HF Generation 2 Tag Protocol、EPCglobal Class 1 Generation 2 UHF Air Interface等移動RFID：ISO/IEC 21481、ISO/IEC 28361、ISO/IEC FCD 29143、NFC Forum RTD-URI 1.0、NFC Forum TS-Type-1-Tag 1.0768標準（2）網絡 IEEE802.15、IEEE802.11、W3C RFC 2616、ETF 6LowPan RFC4919、IETF 6LowPan RFC4944、IETF

44、RFC 2460、IETF RFC 2671、IETF RFC 3188、IETF RFC 4122、IETF RFC 4919、IETF RFC 4944778標準（3）中間件 數(shù)據管理：ISO/IEC 24791-3 數(shù)據編碼/解碼：ISO/IEC 15962、ISO/IEC 15961、EPCglobal ALE v1.1 數(shù)據表達ISO/IEC 15459、ISO/IEC 15418、ISO/IEC 15434、EPCglobal EPC Tag Data Standard、ITU-T H.IDscheme、ISO/IEC 9834-9 788標準 數(shù)據交換EPCglobal Object Name Servic