《物聯(lián)網(wǎng)工程及應(yīng)用》課件第1章

第1章緒論1.1物聯(lián)網(wǎng)概述1.2互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系1.3物聯(lián)網(wǎng)的傳輸通信保障——互聯(lián)網(wǎng)1.4物聯(lián)網(wǎng)的一般應(yīng)用及發(fā)展1.5本章小結(jié)

1.1物?聯(lián)?網(wǎng)?概?述

1.1.1物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)的概念首先由麻省理工學(xué)院(MIT)的自動(dòng)識(shí)別實(shí)驗(yàn)室在1999年提出，當(dāng)時(shí)稱之為“傳感網(wǎng)”。中國(guó)科學(xué)院在1999年也啟動(dòng)了傳感網(wǎng)的研究和開發(fā)，與其他國(guó)家相比，我國(guó)在此領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)水平處于世界前列，和較早發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的國(guó)家具有同等優(yōu)勢(shì)和重大影響力。國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)從1997年開始每一年出版一部世界互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展年度報(bào)告，其中2005年度報(bào)告的題目是《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》。2005年11月27日在突尼斯舉辦的信息社會(huì)世界峰會(huì)(WSIS)上，ITU發(fā)布的報(bào)告系統(tǒng)地介紹了意大利、日本、韓國(guó)與新加坡等國(guó)家的案例，并提出了“物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代”的構(gòu)思。該構(gòu)思設(shè)想世界上的萬(wàn)事萬(wàn)物，小到鑰匙、手表、手機(jī)，大到汽車、樓房，只要注入一個(gè)微型的射頻標(biāo)簽芯片或傳感器芯片，就能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物與物之間的信息交互，從而形成一個(gè)無(wú)所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”。世界上所有的人和物在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，都可以方便地實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間的信息交互。物聯(lián)網(wǎng)概念的興起，很大程度上得益于ITU的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展年度報(bào)告，但是ITU的報(bào)告對(duì)物聯(lián)網(wǎng)并沒有給出一個(gè)清晰的定義。總的來(lái)說(shuō)，“物聯(lián)網(wǎng)”是指各類傳感器和現(xiàn)有的“互聯(lián)網(wǎng)”相互銜接的一種新技術(shù)。過(guò)去的概念中一直將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施分開，一方面是機(jī)場(chǎng)、公路、建筑物等存在的物質(zhì)世界，另一方面是可對(duì)其進(jìn)行管理的數(shù)據(jù)中心、個(gè)人電腦、寬帶等IT基礎(chǔ)設(shè)施，而在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，建筑物、電纜等將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。1.1.2物聯(lián)網(wǎng)的定義

1999年MIT首次提出物聯(lián)網(wǎng)的概念后，2005年在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)上，ITU在年度報(bào)告中對(duì)物聯(lián)網(wǎng)概念的涵義進(jìn)行了擴(kuò)展：信息與通信技術(shù)的目標(biāo)已經(jīng)從任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連接任何人，發(fā)展到連接任何物品的階段，而物體的連接就構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)。通過(guò)十余年的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的定義逐步發(fā)展為：通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)卡、無(wú)線傳感器等信息傳感設(shè)備，按傳輸協(xié)議，以有線和無(wú)線的方式把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，運(yùn)用“云計(jì)算”等技術(shù)進(jìn)行信息交換、通信等，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，將用戶端延伸和擴(kuò)展到任何物品與物品之間。物聯(lián)網(wǎng)中，物品(商品)能夠彼此“交流”，而無(wú)需人的干預(yù)。其實(shí)質(zhì)是利用射頻識(shí)別等技術(shù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品(商品)的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。

IBM公司在智慧地球概念的基礎(chǔ)上提出了他們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的理解。IBM的學(xué)者認(rèn)為：智慧地球?qū)⒏袘?yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)和云計(jì)算組成物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合。

因此，我們可以將物聯(lián)網(wǎng)理解為“物—物相連的互聯(lián)網(wǎng)”、一個(gè)動(dòng)態(tài)的全球信息基礎(chǔ)設(shè)施，也有學(xué)者將它稱做無(wú)處不在的“泛在網(wǎng)”和“傳感網(wǎng)”。無(wú)論是稱為“物聯(lián)網(wǎng)”，還是“泛在網(wǎng)”或“傳感網(wǎng)”，這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)質(zhì)是使世界上的物、人、網(wǎng)與社會(huì)融合為一個(gè)有機(jī)的整體。而物聯(lián)網(wǎng)概念的本質(zhì)就是將地球上人類的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、社會(huì)生活、生產(chǎn)運(yùn)行與個(gè)人生活都放在一個(gè)智慧的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施之上運(yùn)行。從長(zhǎng)遠(yuǎn)技術(shù)發(fā)展的觀點(diǎn)看，互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了人與人、人與信息、人與系統(tǒng)的融合，而物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了人與物、物與物的融合，使人類對(duì)客觀世界具有更透徹的感知能力、更全面的認(rèn)識(shí)能力、更智慧的處理能力。這種新的思維模式可以在提高人類生產(chǎn)力、效率、效益的同時(shí)，改善人類社會(huì)發(fā)展與地球生態(tài)的和諧性、可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系，“互聯(lián)化”、“物聯(lián)化”與“智能化”的融合最終會(huì)形成“智慧地球”。

當(dāng)前，世界各國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)研究基本都處于技術(shù)研究與試驗(yàn)階段。美、日、韓、中以及歐盟等國(guó)家和組織都投入巨資深入研究探索物聯(lián)網(wǎng)，并啟動(dòng)了以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的“智慧地球”、“U-Japan”、“U-Korea”、“感知中國(guó)”等國(guó)家或區(qū)域戰(zhàn)略規(guī)劃。作為兩次信息化革命浪潮中的領(lǐng)跑者，美國(guó)已經(jīng)推出了許多物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，并且通過(guò)運(yùn)營(yíng)商、學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)、IT企業(yè)等機(jī)構(gòu)結(jié)合項(xiàng)目建立了廣泛的試驗(yàn)區(qū)；同時(shí)，還與中國(guó)在內(nèi)的一些國(guó)家積極推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)框架的制訂。

與歷次信息化浪潮革命不同，中國(guó)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域幾乎與美國(guó)等國(guó)家同時(shí)起步。中國(guó)高度重視物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，2009年8月7日，溫家寶總理在視察中國(guó)科學(xué)院嘉興無(wú)線傳感網(wǎng)工程中心無(wú)錫研發(fā)分中心時(shí)便提出“在傳感網(wǎng)發(fā)展中，要早一點(diǎn)謀劃未來(lái)，早一點(diǎn)攻破核心技術(shù)”，并且明確要求盡快建立中國(guó)的傳感信息中心、“感知中國(guó)”中心。雖然目前全球各主要經(jīng)濟(jì)體及信息發(fā)達(dá)的國(guó)家紛紛將物聯(lián)網(wǎng)作為未來(lái)戰(zhàn)略發(fā)展的新方向，也有諸多產(chǎn)品進(jìn)入了試驗(yàn)階段，包括中國(guó)在內(nèi)的極少數(shù)國(guó)家已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)完整產(chǎn)業(yè)鏈，但無(wú)論是標(biāo)識(shí)物體的IP地址匱乏，還是各類通信傳輸協(xié)議需要建立的標(biāo)準(zhǔn)體系、商業(yè)模式，以及由物品智能化帶來(lái)的生產(chǎn)成本較高問(wèn)題均制約著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和成熟。

因此，物聯(lián)網(wǎng)目前整體情況既有積極的一面，也有客觀存在的諸多難題需要解決；其業(yè)務(wù)將遵照生產(chǎn)力變革的歷史規(guī)律不斷往前快速發(fā)展，但業(yè)務(wù)的成熟還需要不斷的努力。1.1.3從互聯(lián)網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)

在理解物聯(lián)網(wǎng)基本概念的同時(shí)，需要了解物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的社會(huì)背景、技術(shù)背景，以及它能夠產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

(1)互聯(lián)網(wǎng)與無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，社會(huì)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求日趨增長(zhǎng)，互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用對(duì)我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了重大的影響。因此，研究我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的特點(diǎn)與趨勢(shì)，對(duì)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)說(shuō)顯得更為重要。我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r數(shù)據(jù)由中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(CNNIC)組織調(diào)查、統(tǒng)計(jì)，從1998年起每年1月和7月發(fā)布兩次。調(diào)查統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容主要包括中國(guó)網(wǎng)民人數(shù)、互聯(lián)網(wǎng)普及率，以及網(wǎng)民結(jié)構(gòu)特征、上網(wǎng)條件、上網(wǎng)行為、互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)資源等方面的基本情況。2012年7月，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(http://)發(fā)布了第30次《中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》。報(bào)告顯示，截至2012年6月底，中國(guó)網(wǎng)民數(shù)量達(dá)到5.38億，增長(zhǎng)速度更加趨于平穩(wěn)。其中最引人注目的是，手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)到3.88億，手機(jī)首次超越臺(tái)式電腦成為第一大上網(wǎng)終端。互聯(lián)網(wǎng)普及率為39.9%。在普及率達(dá)到約四成的同時(shí)，中國(guó)網(wǎng)民增長(zhǎng)速度延續(xù)了自2011年以來(lái)放緩的趨勢(shì)，2012年上半年網(wǎng)民增量為2450萬(wàn)，普及率提升了1.6個(gè)百分點(diǎn)。網(wǎng)民數(shù)量快速增長(zhǎng)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)、文化、科技與教育高速發(fā)展的重要標(biāo)志之一。

IP地址分為IPv4和lPv6兩種，目前主流應(yīng)用是IPv4地址。截至2009年12月底，中國(guó)大陸IPv4地址數(shù)量約為2.32億個(gè)，居全球第二位(http://.tw/ipstats/statsipv4php)。據(jù)2007年底公布的數(shù)據(jù)，IPv4地址資源的59.7%集中在美國(guó)。IPv4地址在我國(guó)的緊缺局面非常嚴(yán)峻，隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的迅速發(fā)展，IPv4資源的短缺形勢(shì)將越來(lái)越嚴(yán)峻，向IPv6過(guò)渡已是大勢(shì)所趨。

2009年初3G發(fā)牌后，政府部門的相關(guān)鼓勵(lì)政策、電信運(yùn)營(yíng)商圍繞3G展開的推廣活動(dòng)，都為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展注入了新的活力。龐大的用戶需求市場(chǎng)，將進(jìn)一步推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的各項(xiàng)應(yīng)用，以及3G產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展和不斷完善。2009年底中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境日益成熟，未來(lái)將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用得到了快速發(fā)展，這也將為我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(2)解決物理世界與信息世界分離所造成的問(wèn)題成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的推動(dòng)力。如果將我們生活的社會(huì)稱為物理世界，將互聯(lián)網(wǎng)稱為信息世界的話，那么我們會(huì)發(fā)現(xiàn)：物理世界發(fā)展的歷史遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于信息世界，物理世界中早已形成了自己的生活規(guī)則與思維方式，盡管人們希望將兩者盡可能地融合在一起，但是物理世界與信息世界分開發(fā)展、互相割裂的現(xiàn)象明顯存在，造成了物質(zhì)資源與信息資源的浪費(fèi)。例如，由于我國(guó)電網(wǎng)管理與調(diào)度的智能化程度不高，電能在傳輸過(guò)程中的損失達(dá)到6%～8%；由于我國(guó)醫(yī)療信息化程度不夠，患者的醫(yī)療信息不能共享，每個(gè)患者輾轉(zhuǎn)在不同醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間多花費(fèi)的各種檢查與手續(xù)費(fèi)用平均多出1000元；由于物流自動(dòng)化程度不高，每年的物流成本占我國(guó)GDP的比重高達(dá)20%，高出美國(guó)一倍；由于缺乏相應(yīng)的監(jiān)管手段，我國(guó)仍有大量工業(yè)廢水與社會(huì)污水未經(jīng)處理就排入河流或湖泊中，加劇了全國(guó)城市的水環(huán)境惡化與可利用水資源的不足。

以上數(shù)據(jù)和分析表明，過(guò)去人類的思維方式一直是將物理世界的社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施(高速公路、機(jī)場(chǎng)、電站、建筑物、煤炭生產(chǎn)建設(shè))與信息基礎(chǔ)設(shè)施(互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)中心)分開規(guī)劃、設(shè)計(jì)與建設(shè)的，而物聯(lián)網(wǎng)的概念是將人、鋼筋混凝土、網(wǎng)絡(luò)、芯片、信息整合在一個(gè)統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施上，通過(guò)將現(xiàn)實(shí)的物理世界與信息世界融合，通過(guò)信息技術(shù)去提高物理世界的資源利用率、節(jié)能減排，達(dá)到改善物理世界環(huán)境與人類社會(huì)質(zhì)量的目的。

(3)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的推動(dòng)力。

社會(huì)需求是新技術(shù)與新概念產(chǎn)生的真正推動(dòng)力。在經(jīng)濟(jì)全球化的形勢(shì)下，商品貨物在世界范圍內(nèi)的快速流通已經(jīng)成為一種普遍現(xiàn)象。傳統(tǒng)的技術(shù)手段對(duì)貨物的跟蹤識(shí)別效率低、成本高，容易出現(xiàn)差錯(cuò)，已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代物流業(yè)的發(fā)展要求。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)全球化使得所有企業(yè)都面臨著激烈的競(jìng)爭(zhēng)，企業(yè)需要及時(shí)獲取世界各地對(duì)商品的銷售情況與需求信息，為全球采購(gòu)與生產(chǎn)制定合理的計(jì)劃，以提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，這就需要采用先進(jìn)的信息技術(shù)手段和現(xiàn)代管理理念。智能電網(wǎng)、電力安全監(jiān)控是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要應(yīng)用。電力行業(yè)是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)性行業(yè)。電力線傳輸系統(tǒng)包括變電站(高、低壓變壓器，控制箱)、高壓傳輸線、中繼器、塔架等，其中高壓傳輸線及塔架位于野外，承擔(dān)電能的輸運(yùn)，電壓至少為35kV以上，是電力網(wǎng)的骨干部分。電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其安全可靠運(yùn)行不僅可以保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)營(yíng)與供應(yīng)，避免安全隱患所造成的重大損失，更是全社會(huì)穩(wěn)定健康發(fā)展的基礎(chǔ)。中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司于2010年5月21日公布了智能電網(wǎng)計(jì)劃，其主要內(nèi)容包括：以堅(jiān)強(qiáng)的智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)，以通信信息平臺(tái)為支撐，以智能控制為手段，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個(gè)環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級(jí)，實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合，構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動(dòng)的現(xiàn)代電網(wǎng)。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以全面有效地對(duì)電力傳輸?shù)恼麄€(gè)系統(tǒng)(從電廠、大壩、變電站、高壓輸電線路直至用戶終端)進(jìn)行智能化處理，包括對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)故障處理，確定電網(wǎng)的整體健康水平，觸發(fā)可能導(dǎo)致電網(wǎng)故障的早期預(yù)警，確定是否需要立即檢查或采取相應(yīng)的措施，分析電網(wǎng)系統(tǒng)的故障、電壓降低、電能質(zhì)量差、過(guò)載和其他不希望的系統(tǒng)狀態(tài)，采取適當(dāng)?shù)目刂菩袆?dòng)。同時(shí)，在節(jié)能減排等方面物聯(lián)網(wǎng)也有十分成功的案例。以日本建筑物空調(diào)節(jié)能的設(shè)計(jì)為例，在日本的一幢大樓里安裝了兩萬(wàn)個(gè)聯(lián)網(wǎng)的溫度傳感器，大樓里面不同的房間在不同的時(shí)間要求的溫度不一樣，傳感器測(cè)量房間的溫度，控制系統(tǒng)按照需要的溫度對(duì)空調(diào)進(jìn)行智能控制。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，這項(xiàng)技術(shù)節(jié)約的電能可達(dá)29.4%。有的IT公司辦公室所有的燈光都是智能控制的。員工進(jìn)入辦公室之后，頭頂上的燈自動(dòng)打開；離開這個(gè)位置后，頭頂上的光源則自動(dòng)關(guān)閉；如果外面的陽(yáng)光太過(guò)強(qiáng)烈，窗簾則自動(dòng)拉下。各個(gè)光源都是通過(guò)自動(dòng)感應(yīng)設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中的控制計(jì)算機(jī)的，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能控制，這樣可以做到最大限度地節(jié)約電能。在信息化過(guò)程中，信息技術(shù)越來(lái)越多地融入到傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售與售后服務(wù)中，提高了企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)水平與銷售能力，極大地提高了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。學(xué)術(shù)界將信息化與工業(yè)化的融合總結(jié)為五個(gè)層面的內(nèi)容：產(chǎn)品構(gòu)成層的融合、工業(yè)設(shè)計(jì)層的融合、生產(chǎn)過(guò)程控制層的融合、物流與供應(yīng)鏈層的融合、經(jīng)營(yíng)管理與決策層的融合。應(yīng)用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)主要將表現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)的信息化；生產(chǎn)裝備與生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、智能化，物流與供應(yīng)鏈管理的信息化；RFID技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用，用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐工業(yè)生產(chǎn)的全過(guò)程等方面。

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的社會(huì)背景如圖1-1所示。圖1-1物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的社會(huì)背景互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)覆蓋了世界的各個(gè)角落，深入到世界各國(guó)的經(jīng)濟(jì)、政治與社會(huì)生活中，改變了幾十億網(wǎng)民的生活方式和工作方式。但是現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上關(guān)于人類社會(huì)、文化、科技與經(jīng)濟(jì)信息的采集還必須由人來(lái)輸入和管理。為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化的需求，人們?cè)O(shè)想如果從物流角度將RFID技術(shù)、GPS技術(shù)、WSN技術(shù)與“物品”信息的采集、處理結(jié)合起來(lái)，就能夠?qū)⒒ヂ?lián)網(wǎng)的覆蓋范圍從“人”擴(kuò)大到“物”，能夠通過(guò)RFID技術(shù)、WSN技術(shù)與GPS技術(shù)采集和獲取有關(guān)物流的信息，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)世界范圍內(nèi)的物流信息的快速、準(zhǔn)確識(shí)別與全程跟蹤。

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的社會(huì)與技術(shù)背景如圖1-2所示。圖1-2物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的社會(huì)與技術(shù)背景

1.2互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

1.2.1從端系統(tǒng)接入的角度看互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

圖1-3給出了從端系統(tǒng)接入的角度看互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。從圖1-3中可以看出，互聯(lián)網(wǎng)的端系統(tǒng)接入主要有兩種類型：有線接入與無(wú)線接入。圖1-3從端系統(tǒng)接入的角度看互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖有線接入主要有三種基本方法：

(1)計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)卡接入局域網(wǎng)，然后通過(guò)企業(yè)或校園網(wǎng)接入地區(qū)主干網(wǎng)，再通過(guò)地區(qū)主干網(wǎng)接入國(guó)家或國(guó)際主干網(wǎng)，最終接入互聯(lián)網(wǎng)。

(2)計(jì)算機(jī)可以使用ADSL接入設(shè)備，通過(guò)電話交換網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng)。

(3)計(jì)算機(jī)可以使用CableModem接入設(shè)備，通過(guò)有線電視網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng)。無(wú)線接入也有三種基本方法：

(1)計(jì)算機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡接入無(wú)線局域網(wǎng)，然后通過(guò)企業(yè)網(wǎng)或校園網(wǎng)接入地區(qū)主干網(wǎng)，再通過(guò)地區(qū)主干網(wǎng)接入國(guó)家或國(guó)際主干網(wǎng)，最終接入互聯(lián)網(wǎng)。

(2)計(jì)算機(jī)可以通過(guò)無(wú)線城域網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng)。

(3)計(jì)算機(jī)可以通過(guò)無(wú)線自組網(wǎng)接入物聯(lián)網(wǎng)。

1.2.2從端系統(tǒng)接入的角度看物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)

圖1-4給出了從端系統(tǒng)接入的角度看物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖。從圖1-4中可以看出物聯(lián)網(wǎng)的兩個(gè)重要特點(diǎn)。

(1)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行在互聯(lián)網(wǎng)核心交換結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上。在規(guī)劃和組建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的過(guò)程中，我們將充分利用互聯(lián)網(wǎng)的核心交換部分，基本上不會(huì)改變互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與技術(shù)。這一點(diǎn)正體現(xiàn)出互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的相同之處。

(2)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)將根據(jù)需要選擇無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)或RFID應(yīng)用系統(tǒng)接入互聯(lián)網(wǎng)。由于互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用系統(tǒng)不同，所以接入方式也不同。互聯(lián)網(wǎng)用戶通過(guò)端系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)或手機(jī)、PDA訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)資源，發(fā)送或接收電子郵件，閱讀新聞，寫博客或讀博客，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)電話通信，在網(wǎng)上買賣股票，定機(jī)票、酒店等。而物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器節(jié)點(diǎn)需要通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的匯聚節(jié)點(diǎn)接入互聯(lián)網(wǎng)；RFID芯片通過(guò)讀寫器與控制主機(jī)連接，再通過(guò)控制節(jié)點(diǎn)的主機(jī)接入互聯(lián)網(wǎng)。圖1-4從端系統(tǒng)接入的角度看物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖1.2.3互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的融合

互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的融合問(wèn)題實(shí)質(zhì)上就是接入網(wǎng)的發(fā)展過(guò)程。

未來(lái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將覆蓋所有的企業(yè)、學(xué)校、科研部門、政府機(jī)關(guān)和家庭，其覆蓋范圍可能會(huì)超過(guò)現(xiàn)有的電話通信網(wǎng)。如果將國(guó)家級(jí)大型主干網(wǎng)比喻成國(guó)家級(jí)公路，各個(gè)城市和地區(qū)的高速城域網(wǎng)比喻成地區(qū)級(jí)公路，那么接入網(wǎng)就相當(dāng)于最終把家庭、機(jī)關(guān)、企業(yè)用戶接到地區(qū)級(jí)公路的道路。國(guó)家需要設(shè)計(jì)和建設(shè)覆蓋全國(guó)的國(guó)家級(jí)高速主干網(wǎng)，各個(gè)城市、地區(qū)需要設(shè)計(jì)與建設(shè)覆蓋一個(gè)城市和地區(qū)的主干網(wǎng)。但是，最后人們還是需要解決用戶計(jì)算機(jī)的接入問(wèn)題。對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，任何一個(gè)家庭、機(jī)關(guān)、企業(yè)的計(jì)算機(jī)都必須首先連接到本地區(qū)的主干網(wǎng)中，才能通過(guò)地區(qū)主干網(wǎng)、國(guó)家級(jí)主干網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)連接。就像一個(gè)大學(xué)需要將校內(nèi)道路就近與城市公路連接，以使學(xué)校的車輛可以方便地行駛出去一樣，這樣學(xué)校就要解決連接城市公路的“最后一公里”問(wèn)題。同樣，我們可以形象地將家庭、機(jī)關(guān)、企業(yè)的計(jì)算機(jī)接入地區(qū)主干網(wǎng)的問(wèn)題也稱為信息高速公路中的“最后一公里”問(wèn)題。接入網(wǎng)技術(shù)解決的是最終用戶接入寬帶城域網(wǎng)的問(wèn)題。由于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，社會(huì)對(duì)接入網(wǎng)技術(shù)的需求也越來(lái)越強(qiáng)烈，對(duì)于信息產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，接入網(wǎng)技術(shù)有著廣闊的市場(chǎng)前景，因此它已經(jīng)成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究、應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)問(wèn)題。

接入網(wǎng)技術(shù)關(guān)系到如何將成千上萬(wàn)的住宅、小型辦公室等的用戶計(jì)算機(jī)接入互聯(lián)網(wǎng)，關(guān)系到這些用戶所能得到的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的類型、服務(wù)質(zhì)量、資費(fèi)等切身利益問(wèn)題，因此也是城市網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題。接入方式涉及用戶的環(huán)境與需求，它大致可以分為家庭接入、校園接入、機(jī)關(guān)與企業(yè)接入等幾種。接入技術(shù)可以分為有線接入與無(wú)線接入兩類。

從實(shí)現(xiàn)技術(shù)的角度來(lái)分，目前寬帶接入技術(shù)主要有：數(shù)字用戶線技術(shù)、光纖同軸電纜混合網(wǎng)技術(shù)、光纖接入技術(shù)、無(wú)線接入技術(shù)與局域網(wǎng)接入技術(shù)。無(wú)線接入又分為無(wú)線局域網(wǎng)接入、無(wú)線城域網(wǎng)接入與無(wú)線自組網(wǎng)接入。這些接入技術(shù)會(huì)逐漸互相融合構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)。

1.3物聯(lián)網(wǎng)的傳輸通信保障——互聯(lián)網(wǎng)

在實(shí)際開展一項(xiàng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)任務(wù)時(shí)，設(shè)計(jì)者面對(duì)的不只是單一的廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)環(huán)境，而將是多個(gè)路由器互聯(lián)起來(lái)的局域網(wǎng)、城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)構(gòu)成的復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。作為互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)用戶，你可能是坐在位于中國(guó)西安長(zhǎng)安大學(xué)的某個(gè)研究室的一臺(tái)計(jì)算機(jī)前，正在使用位于英國(guó)劍橋大學(xué)的某個(gè)實(shí)驗(yàn)室的一臺(tái)超級(jí)并行機(jī)，合作完成一項(xiàng)大型的分布式計(jì)算任務(wù)。在設(shè)計(jì)這種基于互聯(lián)網(wǎng)的分布式計(jì)算軟件系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)者關(guān)心的是協(xié)同計(jì)算的功能是如何實(shí)現(xiàn)的，而不是每一條指令或數(shù)據(jù)具體是以多少個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度分組，以及通過(guò)哪一條路徑傳送給對(duì)方的。應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)者的任務(wù)是如何合理地利用低層所提供的服務(wù)，而不需要考慮低層的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)是由誰(shuí)、使用什么樣的技術(shù)，以及是通過(guò)硬件還是軟件方法去實(shí)現(xiàn)的。

面對(duì)復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，研究者必須遵循網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)研究中“分而治之”的分層結(jié)構(gòu)思想，在解決過(guò)程中對(duì)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡(jiǎn)化和抽象。在各種簡(jiǎn)化和抽象方法中，將互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分為邊緣部分和核心交換部分是最有效的方法之一。圖1-5給出了將互聯(lián)網(wǎng)抽象為核心交換部分和邊緣部分的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1-5互聯(lián)網(wǎng)抽象為核心交換部分與邊緣部分的結(jié)構(gòu)示意圖互聯(lián)網(wǎng)邊緣部分主要包括大量接入互聯(lián)網(wǎng)的主機(jī)和用戶設(shè)備，核心交換部分包括由大量路由器互聯(lián)的廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和局域網(wǎng)。邊緣部分利用核心交換部分所提供的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)功能，使得接入互聯(lián)網(wǎng)的主機(jī)之間能夠相互通信和共享資源。

互聯(lián)網(wǎng)邊緣部分的用戶設(shè)備也稱為端系統(tǒng)(EndSystem),它是指能夠運(yùn)行FTP應(yīng)用程序、E-mail應(yīng)用程序、Web應(yīng)用程序，以及P2P文件共享程序或即時(shí)通信程序的計(jì)算機(jī)。因此，端系統(tǒng)又統(tǒng)稱為主機(jī)(Host)。隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的擴(kuò)展，接入端系統(tǒng)的主機(jī)類型已經(jīng)從初期只有一種接入設(shè)備——計(jì)算機(jī)，擴(kuò)展到所有能夠接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備，如手持終端PDA、固定與移動(dòng)電話、數(shù)字相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、電視機(jī)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及各種家用電器。

1.4物聯(lián)網(wǎng)的一般應(yīng)用及發(fā)展

1.4.1物聯(lián)感知下的應(yīng)用發(fā)展階段

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展可以分為三個(gè)階段：信息匯聚、協(xié)同感知和泛在聚合。

1．信息匯聚

圖1-6給出了信息匯聚應(yīng)用的示意圖。

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用初期，根據(jù)應(yīng)用的實(shí)際需求可實(shí)現(xiàn)局部應(yīng)用場(chǎng)景的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，它的主要作用是信息匯聚。圖1-6信息匯聚應(yīng)用示意圖

2．協(xié)同感知

實(shí)際很多情況下需要采用協(xié)同感知的方法。例如：在一部車輛從一個(gè)入口進(jìn)入某區(qū)域，然后裝載一批貨物駛出該區(qū)域，在這種情況下簡(jiǎn)單地使用RFID或WSN中的一種感知方法已經(jīng)不能夠滿足應(yīng)用需求，需要融合不同位置、不同傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這時(shí)需要選擇RFID和WSN兩種方法協(xié)同感知，或者將多種傳感器綜合起來(lái)協(xié)同感知。軍事物流、大型集裝箱碼頭、保稅區(qū)物流、城市智能交通、戰(zhàn)場(chǎng)協(xié)同感知系統(tǒng)的應(yīng)用都屬于協(xié)同感知應(yīng)用。上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)防入侵系統(tǒng)就是一個(gè)典型的協(xié)同感知系統(tǒng)例子。該機(jī)場(chǎng)防入侵系統(tǒng)鋪設(shè)了3萬(wàn)多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，覆蓋了地面、柵欄和低空探測(cè),可以防止人員的翻越、偷渡、恐怖襲擊等攻擊性入侵。

協(xié)同感知系統(tǒng)相對(duì)比較復(fù)雜，屬于中等規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。協(xié)同感知系統(tǒng)的通信網(wǎng)可以使用M2M無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或者互聯(lián)網(wǎng)。

3．泛在聚合

更大范圍的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，例如國(guó)際民用航空運(yùn)輸、海運(yùn)物流、智慧城市，以及國(guó)家級(jí)數(shù)字環(huán)保、數(shù)字防災(zāi)、數(shù)字農(nóng)業(yè)等都屬于泛在聚合的類型。這種類型物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)是覆蓋范圍廣、技術(shù)復(fù)雜、感知目標(biāo)多樣化，屬于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的高級(jí)階段。

例如ITS是以現(xiàn)代信息技術(shù)為核心，利用先進(jìn)的通信、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通的實(shí)時(shí)控制與指揮管理的系統(tǒng)。交通信息采集被認(rèn)為是ITS的關(guān)鍵子系統(tǒng)，是發(fā)展ITS的基礎(chǔ)，它已成為交通智能化的前提。無(wú)論是交通控制還是交通違章管理系統(tǒng)，都涉及交通動(dòng)態(tài)信息的采集，因此利用物聯(lián)網(wǎng)對(duì)交通動(dòng)態(tài)信息采集也就成為交通智能化的首要任務(wù)。1.4.2物聯(lián)網(wǎng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

1.國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r

物聯(lián)網(wǎng)概念一經(jīng)提出，立即受到了各國(guó)政府、企業(yè)和學(xué)術(shù)界的重視，在需求和研發(fā)的相互推動(dòng)下，迅速熱遍全球。目前國(guó)際上對(duì)物聯(lián)網(wǎng)解決方案的研究逐漸明朗，最典型的解決方案有歐美的EPC系統(tǒng)和日本的UID系統(tǒng)。

EPC系統(tǒng)是一個(gè)先進(jìn)的、綜合性的和復(fù)雜的系統(tǒng)。它由EPC編碼體系、RFID系統(tǒng)及信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三個(gè)部分組成，主要包括六個(gè)方面：EPC編碼、EPC標(biāo)簽、讀寫器、EPC中間件(包括Savant管理軟件等)、對(duì)象名解析服務(wù)器(ONS)和實(shí)體標(biāo)記語(yǔ)言(PhysicalMarkupLanguage，PML)，如圖1-7所示。圖1-7EPC系統(tǒng)工作示意圖

1999年，麻省理工學(xué)院Auto-ID中心在美國(guó)統(tǒng)一代碼委員會(huì)(UnitedCodeCommission，UCC)的支持下，將RFID技術(shù)與Internet結(jié)合，提出了EPC的概念。隨后由國(guó)際物品編碼協(xié)會(huì)(EAN/UCC)和美國(guó)統(tǒng)一代碼委員會(huì)主導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)了全球統(tǒng)一標(biāo)識(shí)系統(tǒng)中的全球貿(mào)易產(chǎn)品碼(GlobalTradeItemNumber，GTIN)編碼體系與EPC概念的完美結(jié)合，將EPC納入了全球統(tǒng)一標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，從而確立了EPC在全球統(tǒng)一標(biāo)識(shí)系統(tǒng)中的戰(zhàn)略地位。

2003年10月28日至29日，Auto-ID中心在東京召開了最后一次董事會(huì)會(huì)議，決定從10月31日起，將分布在美國(guó)麻省理工學(xué)院、英國(guó)、日本、中國(guó)、澳大利亞和瑞士的六個(gè)Auto-ID中心正式更名為Auto-ID實(shí)驗(yàn)室，并致力于自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的開發(fā)和研究工作，倡導(dǎo)為能夠跨越整個(gè)供應(yīng)鏈的操作方案制定公共標(biāo)準(zhǔn)。

EPC系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)接口組件的方式解決數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)問(wèn)題，用標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言來(lái)描述物品的信息。2003年9月，Auto-ID中心發(fā)布的規(guī)范1.0版將這個(gè)組件命名為PMLServer。作為EPC系統(tǒng)中的信息服務(wù)關(guān)鍵組件，PML成為描述自然物體、過(guò)程和環(huán)境的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。在其后的一年中，技術(shù)小組依照各個(gè)組件的不同標(biāo)準(zhǔn)和作用以及它們之間的關(guān)系修改了規(guī)范，于2004年9月發(fā)布了修訂的EPC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方案EPCIS(EPCInformationService，EPC信息服務(wù))，代替了原來(lái)的PMLServer。這個(gè)方案提出了EPCIS在EPC系統(tǒng)中的作用，如圖1-8所示。

2007年4月16日，EPCIS行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)由EPCGlobal正式發(fā)布，為資產(chǎn)、產(chǎn)品和服務(wù)在全球的移動(dòng)、定位和部署帶來(lái)了前所未有的可見度，標(biāo)志著EPC發(fā)展的又一里程碑。

近年來(lái)，在各種力量的推動(dòng)下，EPC已經(jīng)走出實(shí)驗(yàn)室，在許多行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。圖1-8EPCIS在EPC系統(tǒng)中的作用圖1-9沃爾瑪使用EPC系統(tǒng)

2009年1月7日，IBM和美國(guó)智庫(kù)機(jī)構(gòu)信息技術(shù)與創(chuàng)新基金會(huì)(ITIF)共同向奧巴馬政府提交報(bào)告，美國(guó)政府只要新增300億美元ICT投資(包括智能電網(wǎng)、智能醫(yī)療、寬帶網(wǎng)絡(luò)三個(gè)領(lǐng)域)，便可以為民眾創(chuàng)造94.9萬(wàn)個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)。

2009年1月28日，IBM首席執(zhí)行官建議政府投資新一代智能型基礎(chǔ)設(shè)施。上述提議得到了奧巴馬總統(tǒng)的積極回應(yīng)，在隨后出臺(tái)的總額7870億美元的《經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇和再投資法》中建議對(duì)上述戰(zhàn)略加以具體落實(shí)，其中鼓勵(lì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的政策主要體現(xiàn)在推動(dòng)能源、寬帶與醫(yī)療三大領(lǐng)域開展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用方面。在英國(guó)，Tesco公司于2003年9月對(duì)該公司物流中心“NationalDistributionCentre(NDC)”和英國(guó)的兩家商店(St.Neots和Peterborough)間的EPC系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用測(cè)試，使用915MHz頻帶對(duì)NDC和兩家商店之間的包裝盒以及貨盤的流通路徑進(jìn)行追蹤。2003年年底，Tesco公司使用了基本相同的系統(tǒng)，同著名的日化用品公司美國(guó)金佰利、美國(guó)寶潔、英國(guó)聯(lián)合利華、美國(guó)吉列、著名飲料公司英國(guó)Diageo等五家供貨商展開進(jìn)一步測(cè)試，以驗(yàn)證已在歐洲獲得批準(zhǔn)的UHF頻帶中的868MHz/869MHz在通信中使用RFID標(biāo)簽的效果。

EPC/RFID技術(shù)被不同領(lǐng)域的公司廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品和人員跟蹤。如全球最大的國(guó)旗制造商Annin＆Co，目前正在使用EPCGen2技術(shù)追蹤發(fā)往沃爾瑪?shù)陌b箱和托盤；美國(guó)華盛頓執(zhí)照局決定部署RFID駕照技術(shù)試驗(yàn)，在駕照中采用EPCGen2技術(shù)；Alien和Siment公司聯(lián)合為意大利紡織品制造商Griva部署卷板布匹追蹤EPC解決方案，如圖1-10所示。同時(shí)，各國(guó)機(jī)場(chǎng)也積極采用EPC/RFID技術(shù)，如泰國(guó)曼谷國(guó)際機(jī)場(chǎng)正在部署成千上萬(wàn)的可重復(fù)使用的被動(dòng)式UHFRFJD標(biāo)簽，對(duì)所有空運(yùn)貨物進(jìn)行追蹤；西門子公司正在建設(shè)北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)新航站樓RFID行李傳輸系統(tǒng)。日本在電子標(biāo)簽方面的發(fā)展始于20世紀(jì)80年代中期的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)TRON，T-Engine是其中核心的體系架構(gòu)。在T-Engine論壇的領(lǐng)導(dǎo)下，UIDCenter(UbiquitousIDCenter，泛在識(shí)別中心)于2003年3月在東京成立，具體負(fù)責(zé)研究和推廣自動(dòng)識(shí)別的核心技術(shù)。確立和普及自動(dòng)識(shí)別物品所需的基礎(chǔ)技術(shù)，進(jìn)而最終實(shí)現(xiàn)在泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的最終目的——建立物聯(lián)網(wǎng)。圖1-10意大利紡織品制造商GrivaS.p.A應(yīng)用EPC卷板布匹追蹤系統(tǒng)

UID技術(shù)體系結(jié)構(gòu)主要由UbiquitousCode(泛在識(shí)別碼，Ucode)、UbiquitousCommunication(泛在通信器，UC)、Ucode解析服務(wù)器和信息系統(tǒng)服務(wù)器四個(gè)部分組成。其中UC支持用戶和泛在識(shí)別計(jì)算機(jī)環(huán)境的通信，并提供了多制式的通信接口以處理不同種類的標(biāo)簽和讀寫器的信息，無(wú)論是本地還是遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)都可以通過(guò)嵌入式的接口連接UID信息服務(wù)系統(tǒng)。

UIDCenter的建立得到了日本政府經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省和總務(wù)省以及大企業(yè)的支持，目前包括微軟、索尼、三菱、日立、日電、東芝、夏普、富士通、大日本印刷、凸版印刷、理光等重量級(jí)企業(yè)，而且技術(shù)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。

2009年，歐盟執(zhí)委會(huì)發(fā)表了題為“InternetofThings-AnactionplanforEurope”的物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)方案，描繪了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的前景，并提出要加強(qiáng)歐盟政府對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的管理，消除物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的障礙。為增強(qiáng)機(jī)構(gòu)間的協(xié)調(diào)，加深各相關(guān)方對(duì)物聯(lián)網(wǎng)機(jī)遇、挑戰(zhàn)的理解，共同推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，歐盟執(zhí)委會(huì)將定期向歐洲議會(huì)、歐盟理事會(huì)、歐洲經(jīng)濟(jì)與社會(huì)委員會(huì)、歐洲地區(qū)委員會(huì)、數(shù)據(jù)保護(hù)法案29工作組等相關(guān)機(jī)構(gòu)通報(bào)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)顩r。作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)具有資源能耗低、帶動(dòng)系數(shù)大、就業(yè)機(jī)會(huì)多、綜合效益好的特征，擁有巨大的市場(chǎng)需求前景。

美國(guó)咨詢機(jī)構(gòu)Forrester預(yù)測(cè)，到2020年，全球物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)(即物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù))與現(xiàn)有的人人互聯(lián)業(yè)務(wù)(即互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù))之比將達(dá)到30∶1，世界各國(guó)都積極投入到物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)中。

2.國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)外經(jīng)濟(jì)交流日益頻繁，國(guó)外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用客觀上可能形成新的技術(shù)壁壘，這就要求我們緊密把握這一發(fā)展趨勢(shì)，迎頭趕上，真正在國(guó)內(nèi)推廣使用這一新技術(shù)，達(dá)到提升我國(guó)工商企業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的目的。因此，物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)在我國(guó)也成為大家普遍關(guān)注的熱點(diǎn)，得到國(guó)家科技部、質(zhì)檢總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委等政府部門和自動(dòng)識(shí)別技術(shù)等相關(guān)行業(yè)及企業(yè)的高度重視。我國(guó)研究人員對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)的研究較發(fā)達(dá)國(guó)家稍晚，在跟蹤發(fā)達(dá)國(guó)家研究的同時(shí)已經(jīng)逐漸有了自己的創(chuàng)新。參與這方面研究的有中國(guó)物品編碼中心(ArticleNumberingCenterofChina，ANCC)、中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)、AIMChina以及復(fù)旦大學(xué)Auto-ID中國(guó)實(shí)驗(yàn)室等科研機(jī)構(gòu)，并取得了一些初步成果。1999年，ANCC完成了原國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局的科研項(xiàng)目“新興射頻識(shí)別技術(shù)研究”，制定了作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)之一的射頻識(shí)別技術(shù)的技術(shù)規(guī)范。2002年ANCC開始積極跟蹤國(guó)際EPC的發(fā)展動(dòng)態(tài)，2003年完成了“EPC產(chǎn)品電子代碼”課題的研究，出版了《條碼與射頻標(biāo)簽應(yīng)用指南》一書。2003年9月，為促進(jìn)國(guó)內(nèi)對(duì)EPC的了解，ANCC還邀請(qǐng)了UCC董事會(huì)成員、全球?qū)殱嵉氖紫畔⒐賁teveDavid來(lái)中國(guó)就有關(guān)EPC技術(shù)及其在供應(yīng)鏈的應(yīng)用情況進(jìn)行交流。2003年12月23日，在北京舉行了第一屆中國(guó)EPC聯(lián)席會(huì)，此次會(huì)議統(tǒng)一了EPC和物聯(lián)網(wǎng)的概念，協(xié)調(diào)了各方的關(guān)系，將EPC技術(shù)納入標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理，為EPC在我國(guó)快速、有序的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。ANCC還于2004年1月12日被全球產(chǎn)品電子代碼管理中心(EPCGlobal)正式授權(quán)為EPCGlobal在中華人民共和國(guó)境內(nèi)的唯一代表。

2004年4月22日，EPCGlobalChina成立暨首屆中國(guó)國(guó)際EPC與物聯(lián)網(wǎng)高層論壇，在北京國(guó)際會(huì)議中心舉辦。EPCGlobalChina負(fù)責(zé)EPCGlobal在中國(guó)范圍內(nèi)的注冊(cè)、管理和業(yè)務(wù)推廣工作，它的成立標(biāo)志著我國(guó)在跟蹤EPC技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)、研究EPC技術(shù)、推進(jìn)EPC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、推進(jìn)EPC技術(shù)應(yīng)用等方面工作的全面啟動(dòng)。

2004年10月11日，由EPCGlobalChina主辦，全球物流信息管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)、Auto-ID中國(guó)實(shí)驗(yàn)室、同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院、上海市標(biāo)準(zhǔn)化研究院、上海外高橋軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司等單位協(xié)辦的第二屆國(guó)際EPC與物聯(lián)網(wǎng)高層論壇在上海展覽中心舉行。該論壇以“RFID技術(shù)和EPC的應(yīng)用與發(fā)展”為主題，旨在及時(shí)掌握國(guó)際EPC發(fā)展動(dòng)態(tài)，分享EPC與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用成果，培育EPC標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用市場(chǎng)，促進(jìn)EPC技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)在全國(guó)范圍內(nèi)有計(jì)劃、有步驟、有針對(duì)性地開展EPC技術(shù)的應(yīng)用推廣工作有著重要的意義。第三屆中國(guó)國(guó)際EPC與RFID高層論壇于2005年6月22日在北京隆重召開，討論EPC和RFID技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)和規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)化工作的進(jìn)展、技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和預(yù)期目標(biāo)等主題。這同樣引起了中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域、中國(guó)編碼和自動(dòng)識(shí)別領(lǐng)域、中國(guó)物流界、工商業(yè)等各個(gè)方面以及相關(guān)政府部門、大學(xué)和科研單位的極大關(guān)注。

2006年，EPCGlobalChina進(jìn)一步加大EPC工作，積極開展同國(guó)家相關(guān)部委之間的溝通，起草了EPC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)草案，加強(qiáng)了同國(guó)家無(wú)線電頻率規(guī)劃局就UHF頻段的溝通與協(xié)作，積極籌建RFID測(cè)試中心的工作，申報(bào)了國(guó)家863計(jì)劃中的RFID重大專項(xiàng)，成功申請(qǐng)了歐盟項(xiàng)目BRIDGE(利用RFID技術(shù)給全球環(huán)境提供解決方案)，發(fā)展了EPC新的會(huì)員，積極組織EPC會(huì)員參加EPCGlobal標(biāo)準(zhǔn)工作組的工作，在相關(guān)國(guó)際國(guó)內(nèi)各種論壇、學(xué)術(shù)期刊上介紹EPC技術(shù)，積極實(shí)施EPC的應(yīng)用試點(diǎn)工作。同時(shí)，一些國(guó)內(nèi)從事RFID研發(fā)及生產(chǎn)的知名企業(yè)也在物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)方面積極開展工作，在2005年兩會(huì)期間提交了《適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，建立中國(guó)物流互聯(lián)網(wǎng)工程》的提案，提出了開展中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)研究和規(guī)劃的建議。

2004年4月22日，T-EnginForum正式授權(quán)北京實(shí)華開泛在技術(shù)網(wǎng)絡(luò)有限公司將UIDC