前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的物聯網技術研發主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
物聯網是將材料技術、通信技術、電子技術等各種現代化技術有效結合的重要應用系統,而計算機物聯網技術在多個領域和行業中應用廣泛,為了充分發揮計算機物聯網技術應用優勢,應仔細分析和研究物聯網技術,推動計算機物聯網技術的快速發展。本文簡要介紹了計算機物聯網技術,分析了計算機物聯網的關鍵技術,闡述了計算機物聯網技術應用和發展。
【關鍵詞】計算機 物聯網技術 應用 發展
近年來,我國現代化科學技術快速發展,計算機物聯網技術是一種集信息共享、交流和傳播的科技手段,具有高效、穩定、有效的特點,其在各個領域和行業中的應用越來越廣泛,極大地推動各行各業的發展。
1 計算機物聯網技術概述
計算機物聯網技術主要包括三個技術層次:應用層、網絡層和感知層,網絡層又包括處理層和傳輸層。計算機物聯網技術應用層包括數據存儲、信息共享、交流平臺等技術,其可有效實現物與人、物與物之間的感知和識別,是信息通訊和交換的關鍵平臺;網絡層主要用于傳輸相關信息數據,其不僅包括云計算、GRS/GIS技術、智能技術等處理層技術,而且包括移動通訊網、固網、互聯網、衛星通信等傳輸層技術。感知層主要用于采集信息資料,包括識別碼、智能機械、傳感器、RFID、條形碼和IC卡等技術。
2 計算機物聯網的關鍵技術
2.1 網絡通信技術
隨著計算機物聯網的不斷發展,在計算機物聯網技術中網絡通信技術發揮非常重要的作用,網路通信技術包括網關技術、無線技術、有線技術等,M2M技術是一種重要的網絡通信技術,其和有效結合近距離傳輸技術,如BlueTooth、RFID、Wi-Fi等,無線通信是M2M技術的關鍵,其發展空間非常廣闊,其為物聯網傳遞信息提供了重要的技術保障。
2.2 云計算
云計算技術在不同計算機中分布計算資源,用戶可自由切換資源,結合具體需求,訪問專門計算系統。物聯網系統的云計算技術通過網絡有效整合計算實體,極大地提高計算能力。
2.3 射頻識別技術
射頻識別技術是物聯網中的一項重要技術,其也稱為電子標簽,其作為物聯網的核心和基礎部分,其利用射頻信息,有效傳輸物聯網信息,從而科學識別這些信息。射頻識別技術包含天線、閱讀器、標簽等部分,其在實際應用中運用先進技術手段,有效識別不同狀態下的物體,這項技術具有較強的抗干擾能力,不需要耗費大量人力,因此應用廣泛。
3 計算機物聯網技術應用和發展
3.1 物流領域
近年來,我國物流行業快速發展,發展規模持續擴大,而計算機物聯網技術在物流領域應用廣泛,發揮著非常重要的作用。物流領域的計算機物聯網技術主要利用其智能性、集成性的特點,這使得物流系統的智能化程度更高,并且通過模仿人類智能,全面掌握物流領域的各種信息,實時監控物流運輸的路線和車輛情況,掌握物流運輸貨物的性能和狀態。同時,物流領域中計算機物聯網技術的應用,便于工作人員實時掌握物流運輸情況,科學采集重要物流信息。
3.2 家庭住宅
計算機物聯網技術在家庭住宅中的應用,其通過利用各種現代化網絡技術,極大地改變了家居生活方式,其包括燈光控制系統、溫度調節系統、布線系統、住宅安放系統等,住戶能夠利用計算機物聯網技術可以有效應用和操控家庭住宅中各種內部系統,科學管理家庭住宅中的各種應用系統,高效集成家居設施,為用戶提供更多便利,營造舒適、高效的居住環境。
3.3 交通行業
當前,我國交通系統快速發展,智能化交通建設進程持續加快,而計算機物聯網技術有效結合計算機技術、數據控制技術、通訊傳輸技術、信息技術、電子傳感技術等先進技術,其在交通行業的應用也加快了智能化交通建設,并且其在智能交通管理系統中的運用,極大地推動了智能化交通系統發展。同時,計算機物聯網技術具有準確、高效、實時等特點,其在智能化交通建設中的應用,有效利用現有的交通設施,不僅可減輕城市交通環境污染,而且有效減少交通系統超負荷量,全面提高城市交通系統的運輸效率,因此在交通運輸方面應加大對計算機物聯網技術的應用和發展。
3.4 電網
計算機物聯網技術除了在交通行業和電力行業中的應用,其應用前景非常廣闊,應用價值較好。而計算機物聯網技術在電網中的應用,極大地推動了電網智能化發展,有效提高了電力系統的安全性、可靠性和穩定性,全面提升電網運行的經濟效益。而通過運用計算機物聯網技術,實時監測電力系統的數據信息,一旦發現電網運行異常情況,可以幫助電力工作人員及時、有效地解決電網故障問題,采取有效的應急處理方案,確保電力系統的安全、穩定運行,減少電力企業的經濟損失。電力系統和計算機物聯網技術的有效結合,不僅可滿足電力用戶對于電網運行需求,而且可完善電力系統設置,有效提高電能質量。
3.5 農業
計算機物聯網技術在農業領域中的應用,主要是有效結合農業生產的智能系統、安全系統和控制系統,高效整合云計算技術,極大地推動了農業生產的信息化、數字化和智能化發展。計算機物聯網技術在農業生產中的應用,其全面考慮各種農業生產因素,如人工因素、環境因素等,通過傳感器上傳相關信息,所以相關工作人員可高效整合分析農業生產各項信息,通過遠程操作和監控,加強農業生產各個環節的管理和控制,全面提高農業生產整體效益。同時,在農業生產中運用計算機物聯網技術,可促進農業生產轉變為高效農業、低碳農業、綠色農業,推動現代化農業發展,并且其可優化農業生產結構,不斷提高農業生產效益,帶動農業經濟的可持續發展。
4 結束語
計算機物聯網技術是一項重要的現代化科學技術,其在多個領域和行業的應用,極大地推動了各行業發展。相關工作人員應嚴格把握物聯網的各項關鍵技術,結合計算機物聯網技術特點,加大對計算機物聯網技術的分析和研究,優化計算機物聯網技術應用,充分發揮計算機物聯網技術應用優勢,推動各行各業的不斷發展。
參考文獻
[1]凌敏.淺談物聯網的關鍵技術及計算機物聯網的應用[J].無線互聯科技,2015(24):56-57.
[2]雷琦.計算機物聯網技術在各個領域的應用[J].通訊世界,2016(04):99.
[3]邱月嫦.計算機物聯網技術的應用及其帶來的影響[J].電子技術與軟件工程,2016(15):20.
[4]鄒靜,羅媛.探究計算機物聯網技術在多領域的應用[J].科學中國人,2014(22):46.
作者簡介
張皓(1983-),男,河北省保定市人。碩士學位。現為河南工學院計算機科學與技術系實驗師。主要研究方向為圖形圖像處理,計算機應用。
關鍵詞: 無線Mesh網絡; 同步; 時隙利用; 數據包連發
中圖分類號: TN711?34; TP393.04 文獻標識碼: A 文章編號: 1004?373X(2014)15?0049?06
Research on data packet continuous transmission technology
in synchronization wireless Mesh networks
LI Qian1, LIU Jing?wei1, L? Ren?jian1, 2, HAN Zhong?hua1
(1. North China Institute of Computing Technology, Beijing 100083, China; 2. Beijing University of Posts and Telecommunication, Beijing 100876, China)
Abstract: Only one data packet is sent in a time?slot in synchronization wireless Mesh network based on the existing multi?directional antenna array, which will decrease the slot utilization rate when data packets are sent in high modulation rate at transmitting node. To solve this problem, the technology of data packet continuous ransmission in this network environment is studied. The detailed design scheme of the number of maximum data packet continuous ransmission, calculation opportunity, sequence number, acknowledgment mechanism, parameters and node processing flow is offered in this paper. The technology was fully tested in actual hardware environment. The comparison result shows, when data packets are sent in high modulation rate at transmitting node, the technology of the data packet continuous ransmission can improve time?slot utilization, and the performance of the network can be improved obviously.
Keywords: wireless Mesh network; synchronization; time?slot utilization; data packet continuous ransmission
0 引 言
無線Mesh網絡是一種多跳網狀的寬帶無線網絡,具有覆蓋范圍廣、帶寬高、魯棒性強等特點,在機動指揮與應急通信方面有著廣闊的應用前景。
無線Mesh網絡多采用異步組網技術[1?12]。該網絡在節點個數較少并且節點之間距離較近時的性能比較理想,但當網絡規模擴大時,所有節點因競爭信道導致了網絡吞吐量急劇下降,無法實現高速的端到端無線數據傳輸,業務的服務質量也就難以保證。
目前出現了一種基于多方向天線陣列的同步無線Mesh網絡(以下簡稱為同步無線Mesh網絡)[13]。該網絡除通過定向天線實現了節點之間的遠距離數據傳輸外,還采用了同步組網技術,通過精準的時隙劃分,網絡內所有節點的通信都被安排在合適的時隙中,避免了節點因競爭信道而導致網絡吞吐量的急劇下降,通過高效的時隙分配策略則進一步提高了網絡的吞吐量。另外,網絡中節點之間具有一定的父子關系,網絡管理也變得更加簡單。
現有同步無線Mesh網絡采用了一個數據時隙(以下簡稱為基本時隙或時隙)內單一數據包的收發機制,即每個節點在一個時隙內只發送或接收一個數據包,當底層調制速率較低時,該數據包的長度較短,其收發時間會占滿整個時隙,即時隙的利用率較高;而當底層調制速率較高時,該數據包的長度受到底層無線接口最大傳輸單元長度(MTU)的限制,其收發時間不能占滿整個時隙,因而時隙內會有很大的浪費。
為在底層高調制速率下提高時隙利用率,本文對同步無線Mesh網絡下的數據包連發技術進行了研究,提出了設計方案并對性能進行了對比分析。
1 同步無線Mesh網絡數據包連發技術
數據包連發技術涉及到時間幀結構、包類型、單時隙內的數據包連發技術與多時隙內的數據包連發技術。
1.1 時間幀結構
時隙浪費與時隙長度有關。當時隙較長時,高調制速率下會產生時隙內的時間浪費;當時隙長度設計得過小時,由于協議控制包的開銷而導致時隙內數據收發利用率下降,另外,也給底層同步平臺設計帶來難度,系統資源消耗也因此增加。因此,時隙長度應主要參考系統在實際使用時最大可能出現的底層調制速率值,同時保證底層同步平臺能夠實現,而系統資源消耗也能夠接受。
時間幀結構如圖1所示。
圖1 時間幀結構
時間幀結構中具有以下兩種類型的時隙:
(1) Hello時隙。Hello時隙的時間長度為1個基本時隙長度,用于網絡內節點向未入網節點提供接入服務。
(2) 數據時隙。數據時隙內的每個基本時隙用于實際數據傳輸。
時間幀結構是同步無線Mesh網絡內各節點協調工作的基礎。
1.2 包類型
節點在每個時隙內的通信都會涉及各種包的交互,數據通信則與以下包相關:
1.2.1 輪詢包
該包用于父節點調度子節點,該包還可以進一步細分為如下兩類:
(1) 父子輪詢包
當父節點向子節點發送數據時,父節點會在時隙開始時首先向子節點發送一個父子輪詢包,該包發完后,父節點再接著向子節點發送數據包。
該包中含有父節點本次即將連發數據包的個數與父節點規定的時隙合并的個數。
(2) 子父輪詢包
當父節點接收子節點的數據時,父節點會在時隙開始時首先向子節點發送一個子父輪詢包,該包發完后,父節點將等待接收子節點發送的數據包。
該包中含有父節點規定的時隙合并的個數。
1.2.2 確認包
當數據包為需確認數據時,接收完數據的節點將立即向對端發送一個確認包,否則接收完數據的節點將結束該時隙內的收發動作。
1.2.3 數據包
數據包格式如圖2所示。
圖2 數據包格式
第一層包頭的內容與節點之間點對點基本通信相關,如基本數據包類型、目的節點地址、源節點地址、序列號、后續數據包個數等。
第二層包頭,由同步無線Mesh網絡協議中不同的功能模塊所定義,如模塊類型、該模塊內的數據包類型、數據凈荷長度、QoS標記。
數據凈荷為以太網幀。
校驗在數據發送時由無線網卡添加。
1.3 單時隙內的數據包連發技術
1.3.1 功能說明
為提高時隙利用率,發送節點應在每個時隙內盡可能多地發送數據包。
每個時隙內的數據包連發如圖3所示。
圖3 單時隙內數據包連發
1.3.2 最多連發的數據包個數與計算時機
(1) 單時隙內數據包最多連發個數
發送節點通過計算后應在一個時隙內盡可能多地發送數據包,但需要規定最多發包個數,規定最多連發數據包的個數不超過16個,一個時隙內連發數據包的個數一般為2或3。
(2) 輪詢包與確認包的發送時間
輪詢包與確認包的發送時間(單位:μs)為固定值,可按式(1)計算:
[t=數據包長×8+B+NwNDBPS×4+20] (1)
各值的含義如下:
包長為無線接口數據長度,單位為字節;[B]為PLCP頭部中服務類型的比特數;[Nw]為尾比特數;[NDBPS]為一個OFDM符號含有的比特數,6 Mb/s時的值為24,9 Mb/s時為36,12 Mb/s時為48,18 Mb/s時為72,24 Mb/s時為96,36 Mb/s時為144,48 Mb/s時為192,54 Mb/s時為216。
(3) 每個數據包的發送時間
每個數據包的發送時間在數據包被加入到數據發送隊列時便已計算好,仍按公式(1)計算。
(4) 單時隙內數據包最多連發個數的計算時機
發送節點在當前時隙開始時計算該時隙內最多能夠發送多少個數據包。
1.3.3 序列號與確認機制
為所有數據包安排序列號并加入確認機制。接收節點根據發送節點所指示的數據包連發個數進行接收、檢驗序列號連續性并對實際收到的最后一個數據包進行確認。
接收節點剛剛收到的數據包中的序列號如果與收到的上一個數據包的序列號不連續,則丟棄剛剛收到的數據包。
接收節點在當前時隙的后兩個基本時隙單位開始時刻設定確認包等待定時器,該定時器設定在該處可以保證接收節點能夠在25 km距離條件下將確認包發送給發送節點。接收節點如果在當前時隙內收到了發送節點的所有應發數據包后,則立即向發送節點回復一個確認包,并取消確認包超時定時器;否則,接收節點在確認包等待定時器超時后再向發送節點回復一個確認包。
1.3.4 涉及到的參量
數據包連發過程中涉及到以下參量:
數據包最大連發個數。一個時隙內所發送的數據包個數與多個連續時隙所發送的數據包個數都不應超過該值,數據包連發個數過多,失敗重傳的次數也會增加,網絡性能反而下降。
最大時隙合并個數。該值表示某個發送節點與某個接收節點之間共享的連續時隙數,在連續時隙里可以持續收發數據包。
發送節點應發數據包個數。發送節點在當前時隙內計算出能夠發送的數據包個數。
發送節點實發數據包個數。發送節點在當前時隙內實際發送的數據包個數,在正常情況下,發送節點實發數據包個數與發送節點應發數據包個數相等。
接收節點應收數據包個數。接收節點在當前時隙內應該接收到的數據包個數。
接收節點實收數據包個數。接收節點在當前時隙內實際接收到的數據包個數。
發送序列號。發送節點發送數據時在每個數據包中添加的序列號,該序列號按模遞增。
接收序列號。接收節點接收數據時從每個數據包中獲得的序列號,在正常情況下,接收序列號應等于發送序列號,即接收序列號也是按模遞增。
1.3.5 父節點流程
父節點在當前時隙內的處理流程如圖4所示。
(1) 父節點在當前時隙中斷到來時開始確定是發送數據還是接收數據,即確定父子節點之間數據傳遞的上下行關系。
(2) 當父節點向子節點發送數據時,父節點根據1.3.2節中的各種時間值計算出當前時隙內能夠發送的數據包個數并將該值填到父子輪詢包中。另外,時隙合并個數設為1,表示僅在當前一個時隙內進行數據包連發。
(3) 父節點向子節點發送父子輪詢包,在父子輪詢包發送成功后,父節點繼續向子節點連續發送所有數據包。
(4) 父節點會在所有數據包發送完畢后等待接收子節點的確認包,等待接收確認定時器的超時時間設在當前時隙結束時。
(5) 父節點如果收到了子節點發送的確認包后,根據確認包中的確認序列號判斷出已經被子節點成功接收的數據包,將這些數據包從發送隊列中刪除并釋放內存。
(6) 父節點在等待確認定時器超時后仍沒有收到子節點發送的確認包時,根據已發送數據包的發送次數決定在后續時隙中是否重發,如果這些數據包已經達到最大發送次數,則將這些數據包從發送隊列中刪除并釋放內存,否則在后續時隙中繼續重發。
(7) 當父節點準備接收子節點發送的數據包時,父節點將時隙合并個數設為1,并將該值填到子父輪詢包中。
(8) 父節點向子節點發送子父輪詢包,在子父輪詢包發送成功后,父節點等待從子節點接收數據包。
(9) 父節點接收的數據包如果序列號不正確,父節點則將這些數據包從接收隊列中刪除并釋放內存,否則,父節點將在發送確認定時器超時前接收完子節點發送的所有數據包。
(10) 當發送確認定時器超時后,父節點針對已收到的最后一個數據包向子節點發送確認包。
1.3.6 子節點流程
子節點在當前時隙內的處理流程如圖5所示。
(1) 子節點在當前時隙中斷到來時等待接收父節點發來的輪詢包。
(2) 子節點如果收到的是子父輪詢包,子節點則記錄時隙合并個數,并計算出當前時隙內能夠發送的數據包個數。
(3) 子節點向父節點連續發送所有數據包。
(4) 子節點會在所有數據包發送完畢后等待接收父節點的確認包,等待接收確認定時器的超時時間設在當前時隙結束時。
(5) 子節點如果收到了父節點發送的確認包后,根據確認包中的確認序列號判斷出已經被父節點成功接收的數據包,將這些數據包從發送隊列中刪除并釋放內存。
(6) 子節點在等待確認定時器超時后仍沒有收到父節點發送的確認包時,根據已發送數據包的發送次數決定在后續時隙中是否重發,如果這些數據包已經達到最大發送次數,則將這些數據包從發送隊列中刪除并釋放內存,否則在后續時隙中繼續重發。
(7) 子節點如果收到的是父子輪詢包,子節點準備接收父節點發送的所有數據包。
(8) 子節點接收的數據包如果序列號不正確,子節點則將這些數據包從接收隊列中刪除并釋放內存,否則,子節點將在發送確認定時器超時前接收完成父節點發送的所有數據包。
(9) 當發送確認定時器超時后,子節點針對已收到的最后一個數據包向父節點發送確認包。
(10) 如果子節點沒有收到父節點的輪詢包,則子節點在當前時隙內什么也不做。
1.4 多時隙內的數據包連發技術
多時隙內的數據包連發技術,又稱時隙合并技術,該技術是對單時隙內數據包連發技術基礎上做出的功能提升,發送節點通過在多個連續時隙內連發數據包,減少了中間時隙內的輪詢包與確認包的個數,從而進一步提高時隙利用率。多時隙內的數據包連發示意如圖6所示。
圖6 多時隙內的數據包連發示意
多時隙內的數據包連發技術中的最多連發的數據包個數與計算時機、序列號與確認機制、涉及到的常量與變量、父子節點的處理流程與單時隙內的數據包連發技術均相同,這里不再贅述。它們的不同之處在于:
(1) 父子節點需要計算多個連續時隙內最多能夠發送多少個數據包。
(2) 父子節點將多個連續時隙中除第一個時隙以外的后續所有時隙中的狀態機取消,僅執行第一個時隙中的狀態機。
2 理論性能對比
現分別對單跳網絡在使用單時隙內的數據包連發技術前后的理論性能進行對比:
2.1 約束條件
(1) 每個時間幀內有980個數據時隙,即時間幀使用效率為98%。
(2) 在實驗室內或近距離條件下進行對比,忽略傳播時延,忽略實際平臺所帶來的各種時延。
(3) 輪詢包與確認包均始終以6 Mb/s的調制速率發送,按公式(1)可算出它們的發送時間均為48 μs。
(4) 發送節點分別以6~54 Mb/s調制速率發送數據包。
(5) 不使用組包功能,但使用分段功能。
(6) 同步無線Mesh網絡協議數據包凈荷為以太網幀,而以太網幀最大長度為1 518 B,因此發送節點能夠發送的最大數據包長度為1 518+40+4=1 562 B。
2.2 理論性能對比
理論性能對比情況分別見表1~表7。
表1 發送節點以9 Mb/s發送數據包
[\&單時隙內單包\&單時隙內多包\&數據包個數\&1\&1\&數據包長度 /B\&991\&991\&時隙使用效率 /%\&90.4\&90.4\&帶寬 /(Mb/s)\&7.8\&7.8\&]
表2 發送節點以12 Mb/s發送數據包
[\&單時隙內單包\&單時隙內多包\&數據包個數\&1\&1\&數據包長度 /B\&1 323\&1 323\&時隙使用效率 /%\&90.4\&90.4\&帶寬 /(Mb/s)\&10.4\&10.4\&]
表3 發送節點以18 Mb/s發送數據包
[\&單時隙內單包\&單時隙內多包\&數據包個數\&1\&2\&數據包長度 /B\&1 562\&1 562,384\&時隙使用效率 /%\&71.2\&90.4\&帶寬 /(Mb/s)\&12.2\&15.3\&]
表4 發送節點以24 Mb/s發送數據包
[\&單時隙內單包\&單時隙內多包\&數據包個數\&1\&2\&數據包長度 /B\&1 562\&1 562,1 029\&時隙使用效率 /%\&54\&90.4\&帶寬 /(Mb/s)\&12.2\&20.3\&]
表5 發送節點以36 Mb/s發送數據包
[\&單時隙內單包\&單時隙內多包\&數據包個數\&1\&3\&數據包長度 /B\&1 562\&1 562,1 562,1 167\&時隙使用效率 /%\&36\&90.4\&帶寬 /(Mb/s)\&12.2\&33.6\&]
2.3 結 論
(1) 在6~12 Mb/s調制速率下,一個時隙內只能發送一個數據包,因此單時隙內單包發送與單時隙內多包發送的性能相同。
(2) 在達到18 Mb/s調制速率或以上時,采用單時隙內多包發送的時隙使用效率仍為90.4%,其性能明顯高于單時隙內單包發送的性能。
表6 發送節點以48 Mb/s發送數據包
[\&單時隙內單包\&單時隙內多包\&數據包個數\&1\&4\&數據包長度 /B\&1 562\&1 562,1 562,1 562,261\&時隙使用效率 /%\&28\&90.4\&帶寬 /(Mb/s)\&12.2\&38.8\&]
表7 發送節點以54 Mb/s發送數據包
[\&單時隙內單包\&單時隙內多包\&數據包個數\&1\&4\&數據包長度 /B\&1 562\&1 562,1 562,1 562,942\&時隙使用效率 /%\&24.8\&90.4\&帶寬 /(Mb/s)\&12.2\&44.1\&]
3 結 語
對基于多方向天線陣列的同步無線Mesh網絡下的數據包連發技術進行了研究,給出了最多可連發的數據包個數與計算時機、序列號與確認機制、涉及到的參量、父子節點處理流程的詳細設計方案。理論性能對比結果表明,在發送節點采用高調制速率發送數據包時,在該網絡下采用數據包連發技術能夠大幅度提高時隙利用率,網絡性能明顯提升。
參考文獻
[1] VASUDEVAN S, KUROSE J, TOWSLEY D. On neighbor discovery in wireless networks with directional antennas [C]// INFOCOM 2005 24th Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies. [S.l.]: IEEE, 2005, 4: 2502?2512.
[2] CHARBONNEAU Terrance Wayne. Scan synchronous directional antennas for time division multiple access in multi?hop Ad Hoc wireless networks [D]. USA: Purdue University, 2005.
[3] 李佳,周杰.無線Mesh網絡集中式信道分配算法設計[J].無線電工程,2009,39(12):3235?3237.
[4] 韓冬,鄢楚平,王志泉,等.基于NDIS的無線Mesh網絡協議的研究和實現[J].計算機工程與設計,2011,32(3):784?787.
[5] 蘇家勇,許磊,周國.無線Mesh網絡中的信道分配問題研究[J].無線電通信技術,2009,33(5):4?6.
[6] 張克非,楊壽保,胡云,等.基于多QoS參數約束的無線Mesh網絡路由機制研究[J].計算機應用研究,2009,26(3):994?996.
[7] 秦瑩瑩.無線Mesh網絡路由協議研究[J].軟件導刊,2012,11(2):99?101.
[8] 劉賀,張陸勇,陳明剛,等.無線Mesh網絡集中式信道分配算法設計[J].無線電工程,2011,41(5):4?6.
[9] 謝桂芳,段盛,羅玉玲.無線Mesh網絡信道分配研究[J].計算機工程與應用,2011,47(18):85?87.
[10] 邱振謀,姚國祥,官全龍,等.多信道無線Mesh網絡的多播信道分配算法[J].計算機工程,2011,37(6):107?109.
[11] 何萍實,徐子平.無線Mesh網絡中使用雙收發器的多信道MAC協議研究[J].計算機應用研究,2010,27(1):327?329.
摘要:文章基于物聯網的特征、技術思想及其與新興產業的關系,重點研究了實現物聯網產業化應用的關鍵――泛在無線技術,主要包括末梢感知層、網絡融合層、無線資源管理以及對數據進行綜合處理的信息處理等關鍵技術。文章指出物聯網的本質是利用“泛在網絡”實現“泛在服務”,是一種更加廣泛深遠的未來網絡應用形態。物聯網正催生一場戰略性新興產業革命,將帶來千載難逢的機遇,全面推動社會的經濟振興和社會進步。
關鍵詞: 物聯網;泛在網;后互聯網;異構網絡融合;云計算
Abstract: This paper discusses one of the key aspects of industrial IoT: ubiquitous wireless technology. Ubiquitous wireless technology includes peripheral perception layer, network convergence layer, radio resource management, and information processing for integrated data. In this paper, we suggest that the essence of IoT is to achieve ubiquitous services through a ubiquitous network, which is a far-reaching network. We also suggest that IoT will create opportunities and promote economic revitalization and social progress.
Key words: Internet of things; ubiquitous networks; post internet; heterogeneous network convergence; cloud computing
1 物聯網的技術思想
物聯網作為全球戰略性新興產業已經受到國家和社會的高度重視。物聯網的應用標志著互聯網的發展已經開始進入一個新的歷史階段,而基于互聯網的產業化應用和智慧化服務將成為下一代互聯網的重要時代特征。物聯網將充分發揮新一代信息通信技術的發展優勢,與傳統產業服務深度融合,促進傳統產業的革命性轉型,研究滿足國家產業發展需求的信息化解決方案,推動信息服務產業的發展與建設,實現戰略信息服務產業的智慧化;將形成以新興信息服務業為龍頭,網絡運營業為支撐,網絡設備制造業為補充的完善的產業結構。
物聯網的技術思想可以定義為利用“泛在網絡”實現“泛在服務”,是一種更加廣泛深遠的未來網絡應用形態;其原意是用網絡形式將世界上的物體都連接在一起,使世界萬物都可以主動上網。它的基本方式是將射頻識別設備(RFID)、傳感設備、全球定位系統或其他信息獲取方式等各種創新的傳感科技嵌入到世界的各種物體、設施和環境中;把信息處理能力和智能技術通過互聯網注入到世界的每一個物體里面,令物質世界被極大程度的數據化,并賦予生命;物聯網希望世界萬物能夠智慧化地上網,使物體會“說話”、會“思考”、會“行動”。
物聯網的本質就是借助于網絡智慧化的實現,把各種事物以信息化的方式通過網絡表現出來;物品能夠利用RFID等傳感技術彼此進行智慧“交流”,而無需人的干預;通過互聯網實現物品的自動識別和信息的互聯與共享。
物聯網最為明顯的特征是物物相連,而無需人為干預,從而極大程度地提升效率,同時降低人工帶來的不穩定性。因此,物聯網在行業應用中將發揮無窮的潛力。比如,將感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中,然后將“物聯網”與現有的互聯網整合起來,實現人類社會與物理系統的整合。
在一個網絡物理平臺上提供多種業務,這才是多域資源和服務融合的真正內涵。真正的多域融合以后,將會提供一個統一的網絡平臺,所有的業務就都可以在這個網絡平臺上實現,當然,接入方式是多種多樣的,但整個網絡將會是一個統一、融合的網。融合后的網絡,將能夠為用戶的使用帶來極大的方便。
物聯網是一個多設備、多網絡、多應用、互聯互通、互相融合的一個大網,相關的接口、通信協議等都需要有一個統一標準來指導。而目前,各地的物聯網都各有自己的標準。標準很多,又缺乏權威性,這就導致不同的物聯網項目難以互通,成為一個個“孤島”。僅僅RFID在全球就有幾十個標準化組織出臺了250個標準,而全球兩萬多種傳感器的標準化現狀可想而知。因此統一的標準對物聯網產業化發展顯得至關重要。不僅可以讓各地正開展的示范應用的成功案例在其他地區進行有效復制,推而廣之,并且能讓一個個信息“孤島”有效融合,整合資源鏈,在一定程度上避免重復建設帶來的資源耗費從而提高效率。
廣泛的物聯網應用需求必將積極推進物聯網標準體系的構建,建立跨行業、跨領域的物聯網標準化協作機制,鼓勵和支持企業積極參與國際標準化工作,推動中國具有自主知識產權的技術成為國際標準。國家將圍繞物聯網關鍵技術和產業,開展技術攻關和產業化推進工程,著力突破傳感器網、物聯網關鍵技術,加快通信網、傳感網絡以及物聯網的結合,推動形成完整產業鏈和自主發展的規模產業化能力,提升整體產業層級和在國際分工體系的位置,推動形成具有國際競爭力的物聯網制造和運營產業體系。國家將大力支持自主知識產權的創造和應用,鼓勵企業建立專利聯盟,加大對物聯網知識產權保護和管理。
物聯網的技術思想正在催生一場戰略性新興產業革命[1-3],物聯網時代的到來將給我們帶來千載難逢的機遇。
物聯網產業發展的核心價值是傳促使傳統產業在這場新興產業革命的新一輪競爭中占領制高點,搶占先機,掌握主動權,引領世界信息化的發展與建設,全面推動社會的經濟振興和社會進步。
2 泛在無線技術是實現物
聯網產業化應用的關鍵
物聯網可以理解為是泛在網的應用形式[4],而不是傳統意義上的網絡概念。
泛在網是在異構網絡融合和頻譜資源共享基礎上實現無所不在的網絡覆蓋,是一種基于個人和社會的需求。
泛在網利用現有的和新的網絡技術,實現人與人、人與物、物與物之間無所不在并且按需進行的信息獲取、傳遞、存儲、認知、決策、使用等綜合服務的網絡體系[5]。
泛在無線技術是泛在網在連接物質世界過程中實現末梢效應和邊緣價值的核心技術,也是促進物聯網產業化應用的關鍵。
泛在網通過泛在無線技術完成與物質世界的連接,并且實現環境感知、內容感知以及智慧性,為個人和社會提供泛在的、無所不含的信息服務和應用。泛在網具有比物聯網更廣泛的內涵。
作為泛在無線技術重要組成部分的傳感網可以看作是物聯網的一種末梢網絡和感知延伸網。傳感網是多個由傳感器、數據處理單元和通信單元組成的節點,通過自組織方式構成范圍受限的無線局域網絡。傳感網為物聯網提供事物的連接和信息的感知。
目前,與物聯網緊密相關的無線通信技術已滲透到社會各領域,成為很多行業的支撐,并形成新的經濟增長點。隨著無線通信網絡發展所呈現出的高速化、寬帶化、異構化、泛在化趨勢,由于泛在網絡實現的關鍵就在于泛在無線技術,泛在無線通信成為近年來無線通信領域關注的熱點之一。
作為泛在無線通信的一個重要應用,無所不在的“物聯網”通信時代即將來臨,從長遠來看,物聯網的產業化應用有望成為后互聯網時代經濟增長的引擎。
通信網絡正在朝著泛在網絡發展,而泛在無線接入是泛在網絡和物聯網的核心和關鍵技術。泛在網絡能夠隨時隨地提供網絡服務,泛在網絡中用戶通過智能終端可以從網絡上獲得除傳統的話音、短信、視頻業務外的各種各樣的服務。泛在網絡是一個無處不在的網絡,人們可以在任意時間任意地點接入網絡。泛在網絡幫助人類實現在任何時間、任何地點,任何人、任何物都能順暢地通信。通信對象可以是機器對機器、機器對人、人對機器和人對人。隨著國民經濟的發展和社會信息化水平的日益提高,泛在網絡已經成為國內外政府、學術界、運營商、社會團體、設備廠商關注的重要話題。
3 泛在無線通信技術研究
進展
在物聯網產業發展的過程中,關于泛在無線通信技術的研究進展已經在業界引起了廣泛的關注,所涉及的關鍵無線技術主要包括:末梢感知層的關鍵技術、網絡融合層的關鍵技術、無線資源管理的關鍵技術以及對數據進行綜合處理的信息處理等關鍵技術。
3.1 末梢感知層
末梢感知層的關鍵技術主要涉及數據的感知、采集和傳輸技術,其中無線技術主要集中在數據傳輸部分。物聯網的末梢網絡主要是以無線傳感器為代表的大規模自組織網絡結構。傳感器網絡內部署了海量的多種類型傳感器,每個傳感器都是一個信息源,不同類別的傳感器對不同的環境和信息進行感知并捕獲數據。傳感器按一定周期采集不同類型的數據,所采集的信息內容和信息格式也不同。數據采集需要采用短距離低功率的無線通信技術,之后要將數據傳輸到控制中心或者處理平臺,經過處理后,由應用平臺控制實現不同的系統應用。因為本文主要探討物聯網與無線技術,因此,以下著重說明短距離無線通信技術和無線傳感器網絡。
3.1.1 短距離無線通信技術
鑒于物聯網的無線連通方式有部署靈活、移動性、滲透性強等特點,近年來,世界眾多站在技術前沿的國家和企業在制訂標準、研究新技術和應用解決方案方面紛紛予以關注,以期掌握市場主動。國家近期也通過一系列措施支持和鼓勵中短距離無線通信、與無線傳感技術相關技術的研發和產業化。
短距離無線通信尤其適合物聯網的感知延伸層的組網和應用,尤其以無線個域網(WPAN)為主的無線通信網絡為主要內容。目前,主流的微功率短距離的無線通信技術如WLAN、UWB、RFID[6]、Bluetooth、Zigbee、60 GHz毫米波的WPAN等,其中大部分技術的工作頻率都集中在了2.3~2.4 GHz頻段上。2.4 GHz頻段無線系統主要有Bluetooth、Wi-Fi、Wireless USB、Zigbee以及無繩電話和微波爐等系統與設備。如此密集的系統分布,必然造成該頻段的資源緊缺,頻譜日益擁擠,電磁兼容問題日益凸現。
藍牙(Bluetooth)技術[7-8]是一種適用于短距離無線數據與語音通信的開放性全球規范。目前,藍牙技術已經經歷了艱難的醞釀階段,進入了全面起飛階段。藍牙越來越多地嵌入到中高檔產品中,如PDA、移動電話、無繩電話、臺式計算機、筆記本計算機、MP3播放機、數字相機和便攜式上網設備等,并從移動信息電器逐步拓展到汽車、工業控制、醫療設備等新的領域。
Wi-Fi[9-10]是一種可以將個人電腦、手持設備(如PDA、手機)等終端以無線方式互相連接的技術。其技術標準采用IEEE 802.11b標準。Wi-Fi可以幫助用戶訪問電子郵件、Web和流式媒體。它為用戶提供了無線的寬帶互聯網訪問。同時,它也是在家里、辦公室或在旅途中上網的快速、便捷的途徑。在物聯網應用中,Wi-Fi將作為無線和有線相連接、短距離與長距離通信相銜接的橋梁,發揮更大的作用。
Zigbee[11]使用IEEE 802.15.4標準作為媒體訪問控制(MAC)和物理(PHY)層規范,并在此基礎上定義了應用層(APL)、網絡層以及用戶應用框架。
Zigbee之所以能在自動控制領域得到廣泛應用,是由于它自身具備的多種優點,包括低功耗、低成本、低速率、近距離、短時延、高容量、高安全、免執照頻段。
總之,除了底層的傳感器技術、海量的IPv4/IPv6地址資源、自動控制、智能嵌入等配套技術之外,實現真正的無所不在的、大規模的物與物聯網,更為重要的是在傳輸層實現統一協作的通信協議基礎,而這其中,各種無線電通信技術,將起到特別關鍵作用。
WPAN、WLAN、NGBWA等無線通信技術,以及基于這些無線技術相結合的融合應用將是物聯網產業鏈中,最為重要的組成部分。
3.1.2 無線傳感器網絡
無線傳感器網絡[12-13]將以其網絡規模大、自組織性強、網絡拓撲動態變化強、以數據為中心等優勢成為物聯網不可或缺的主要部分。
ITU架構中泛在傳感器網絡、基礎骨干網絡和泛在傳感器接入網絡是物聯網網絡架構中可能采用無線傳輸技術的部分,也是物聯網頻譜需求的主要來源。
傳感器網絡基礎骨干網絡以傳統的公共移動通信網絡和數字集群網絡為代表,泛在傳感器接入網絡則以短距離無線傳輸技術為代表。
物聯網在各個行業(如智能家居、智能安全、動物溯源、智能醫院、智能交通、智能物流等)領域應用中,末端設備和設施,包括具備“內在智能”的(如傳感器、移動終端、工業系統、樓控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等)和“外在使能”的(如貼上RFID的各種資產、攜帶無線終端的個人與車輛甚至“智能塵埃”等)物理界實體,都需要通過各種傳感器設備、無線、有線的通信網絡實現互聯互通,以實現其“智能化物件或動物”的特質,這其中無線傳感器網絡的應用需求最為強烈。
目前,我們在無線傳感器網絡方面研發的技術包括:
?無線傳感網接入技術,內容包括基于無線傳感器網絡的多網絡融合系統結構和多種無線傳感器網絡接入技術的比較。
?無線傳感網路由技術,內容包括無線傳感器網絡路由協議設計。
?無線傳感網拓撲控制技術,內容包括無線傳感器網絡功率控制技術和典型的拓撲控制方法。
?無線傳感網中數據聚合與管理,內容包括無線傳感網數據聚合技術,無線傳感網數據管理技術以及無線傳感網安全技術。
3.2 無線頻譜資源應用與管理策略
我們對物聯網應用過程中對無線資源特別是無線頻譜資源的需求做了分析。
在末梢網絡中,以無線傳感器網絡的頻譜需求為例,無線傳感器網絡所能提供的無線通信帶寬是十分有限的,特別是在2.4 GHz的通信頻段上,聚集了藍牙、Wi-Fi、ZigBee等無線網絡,使得該頻段的信道變得十分擁擠。
從全局的觀點考慮,根據ITU-R M.2078等國際報告[14],4G還需要352~1 152 MHz的頻率,這些頻譜都是按照4G的用戶流量模型為人與人的通信而設計的,并不包括物聯網的頻譜需求,因此解決物聯網的頻譜需求的難度遠遠大于4G。
無線頻譜資源緊張可能成為物聯網應用的“瓶頸”問題。同時,我們發現,可以通過有效的資源管理機制實現頻譜的合理和高效再利用,從而解決頻譜資源緊張問題,使資源的供需達到平衡。
無線資源管理可以從國家政策和規劃角度得到很好的再配置,我們也對該方面提出了相關的建議。例如對物聯網頻譜的合理規劃與管理、物聯網頻率劃分調整及頻率保護政策、參照國際慣例對物聯網頻譜進行規劃、建立物聯網的流量模型及常見應用模型、為典型的物聯網應用制訂頻譜標準、借鑒頻譜拍賣機制適當實施頻譜開放計劃等等。
目前,我們主要從技術方面提出了適合于物聯網無線資源管理的各種措施,包括:從空時頻能復用角度,開發頻譜池、頻譜聚合、智能天線、軟件無線電、多點協作等技術;在授權頻段開發D2D直通技術,在非授權頻段,開發多種短距離通信技術共存技術等;從系統級角度開發頻譜分析、頻譜決策、頻譜監視、頻譜搬移和頻譜共享等頻譜管理技術;從頻譜二次利用角度開發可見光通信、太赫茲通信、白色空間通信以及開發2.5 GHz、3.3~3.4 GHz、3.5 GHz、5 GHz、5.15~5.725 GHz等新頻段業務;此外,在無線資源管理方面,著重開發無線技術的電磁兼容和電磁干擾技術,為無線資源的有效復用、多種技術和系統的高效共存提供保障。
3.3 異構網絡融合與協同技術
網絡的異構性主要體現在以下幾個方面:
?不同的無線頻段特性導致的頻譜資源使用的異構性。
?不同的組網接入技術所使用的空中接口設計及相關協議在實現方式上的差異性和不可兼容性。
?業務的多樣化。
?終端的多樣化。
不同運營商針對異構網絡所實施的相應的運營管理策略不同。
以上幾個方面交叉聯系,相互影響構成了無線網絡的異構性。這種異構性對網絡的穩定性、可靠性和高效性帶來了挑戰,同時給移動性管理、聯合無線資源管理、服務質量保證等帶來了很大的問題。
網絡融合的主要策略可以理解為各種異構網絡之間,在基礎性網絡構建的公共通信平臺之上,實現共性的融合與個性的協同。
所謂“融合”是在技術創新和概念創新的基礎上對不同系統間共性的整合,具體是指各種異構網絡與作為公共通信平臺的移動通信網或者下一代網絡的融合,從而構成一張無所不在的大網。
所謂“協同”則是在技術創新和概念創新的基礎上對不同系統間個性的整合,具體是指大網中的各個接入子網通過彼此之間的協同,實現共存、競爭與協作的關系以滿足用于的業務和應用需求。
不同通信網絡的融合是為了更好地服務于異構通信網絡的協同。協同技術是實現多網互通及無線服務的泛在化、高速化和便捷化的必然選擇,也是未來的物聯網頻譜資源共享亟待解決的問題。
具體來說,異構網絡融合的實現分為兩個階段:一是連通階段,二是融合階段。
連通階段指各種網絡如傳感器網絡、RFID網絡、局域網、廣域網等都能互聯互通,感知信息和業務信息傳送到網絡另一端的應用服務器進行處理以支持應用服務。
融合階段是指在網絡連通層面的網絡平臺上,分布式部署若干信息處理的功能單元,根據應用需求而在網絡中對傳遞的信息進行收集、融合和處理,從而使基于感知的智能服務實現得更為精確。從該階段開始,網絡將從提供信息交互功能擴展到提供智能信息處理功能乃至支撐服務,并且傳統的應用服務器網絡架構向可管、可控、可信的集中智慧參與的網絡架構演進。因此,異構網絡融合不是對現有網絡的革命與顛覆,而是對現有網絡分階段的演進、有效地規劃異構網絡融合的研究與應用。
3.4 海量信息處理技術與云計算
在物聯網中,從末梢網絡采集了大量的數據,這些數據需要進行處理才能實現各種不同的應用需求。于是,海量信息智能處理與云計算技術應運而生。根據泛在無線網絡中數據信息的特點,可以采用諸如數據時間對準技術、集中式數據融合算法及分布式數據融合算法等技術進行數據融合,采用分類、估值、預言、相關性分組或關聯規則、聚集、描述和可視化、復雜數據類型(Text、Web、圖形圖像、視頻、音頻等)挖掘等進行數據挖掘。
目前,我們針對海量信息處理和云計算方面,建立了相應的實驗平臺,涵蓋網絡信息處理等領域的應用,圍繞機器翻譯、語言信息處理、海量信息存儲與搜索、網絡內容技術、語義計算、Web挖掘與服務、云計算、網絡通信及安全等若干領域的理論技術與應用開展研究。
4 結束語
如今,物聯網正越來越多地運用到人們的生活中。全中國的力量都被發動起來迎接物聯網時代的到來,作為科研力量之一的學校和科研團隊一直努力在物聯網研究方面做出有價值的工作,目前,我們研發了智慧校園系統、校園環境控制系統、云計算開發平臺,將各種信息與服務孤島融合成為一個統一的平臺,統一了門戶,統一了用戶的身份,實現了全校資源、服務和用戶的融合共享;采用云計算和新一代信息技術使校園服務逐步實現智慧化。將人才培養、科學研究、服務社會融為一體。需要融合、需要創新、需要共享,這是物聯網的方向。還有一個是面向服務、面向應用,而云計算就是基礎。相信,我們會繼續為物聯網時代做出更多有意義的成果。
在后互聯網時代的國家物聯網產業化發展和技術應用策略中應當高度重視泛在無線通信技術的研發,并加快推進與物聯網產業化應用的深度融合,以新興信息服務業為龍頭優先發展基于網絡的新興智慧服務產業,以社會發展的服務需求為導向發展物聯網。
物聯網不僅需要技術革命,它更是牽涉到新興經濟領域各個行業、各個產業的發展,需要多種力量的整合。這就需要國家的新興經濟產業政策和立法上要走在前面,要制訂出適合新興產業革命和發展的政策與法規,保證新興經濟的正常發展。
對于物聯網時代的新興產業和經濟發展,必須要有政府的政策支持,必須要有專門人員和專門機構來研究和協調,這樣物聯網才能真正帶動新興經濟的發展而大有作為。
5 參考文獻
[1] ITU Internet Reports 2005: The Internet of things [R]. ITU, 2005.
[2] GIUSTO D, IERA A, MORABITO G, et al. The Internet of things [M]. New York, NY, USA: Springer, 2010.
[3] 朱洪波,楊龍祥, 于銓. 物聯網的技術思想與應用策略研究 [J]. 通信學報, 2010,31(11) 1-8.
[4] 朱洪波, 楊龍祥, 朱琦. 物聯網技術進展與應用[J].南京郵電大學學報:自然科學版, 2011, 31(1): 1-7.
[5] 朱曉榮, 孫君, 齊麗娜, 等. 物聯網 [M]. 北京:人民郵電出版社, 2010.
[6] 沈蘇彬, 范曲立, 宗平, 等. 物聯網的體系結構與相關技術研究 [J]. 南京郵電大學學報:自然科學版,2009, 29(6):1-11.
[7] 馬凱, 莊奕琪, 程雪梅. 藍牙無線信道建模及系統仿真 [J]. 移動通信, 2004,(S3): 1-5.
[8] 戴迎. 藍牙室內信道模型與同頻干擾研究 [J]. 計算機工程與應用, 2008,(05): 12-17.
[9] 李揚. Wi-Fi技術原理及應用研究 [J]. 科技信息, 2010,06(1):241-241.
[10] 季曉澎. IEEE 802.11n關鍵技術研究 [D]. 北京郵電大學, 2009.
[11] 關健. 無線個人區域網ZigBee與Wi-Fi的干擾分析 [D]. 北京:北京郵電大學, 2009.
[12] 趙忠華, 皇甫偉, 孫利民, 等. 無線傳感器網絡管理技術 [J]. 計算機科學, 2011,01(01):08-14。
[13] 胡湘華. 無線傳感器網絡節點調度方法研究 [D]. 國防科學技術大學, 2008.
[14] Internet of things ― An action plan for Europe [R]. Commission of the European Communities, 2009.
收稿日期:2012-02-20
作者簡介
朱洪波,南京郵電大學副校長、教授、博士生導師,南京郵電大學物聯網研究院院長、物聯網科技園董事長兼首席科學家,江蘇省重點學科“通信與信息系統”博士點學科帶頭人,江蘇省“無線通信”重點實驗室主任,教育部“泛在無線通信與傳感網技術”重點實驗室常務副主任,國際電信聯盟無線電通信局(ITU-R)第三研究組(SG3)副主席,中國電子學會學術工作委員會副主任、物聯網專家委員會副主任,中國通信學會無線電應用與管理委員會副主任,科技部國家“973”計劃信息學科領域專家組成員,國家自然科學基金通信學科評審專家組成員,工信部國家科技重大專項評審專家組成員,研究方向為移動通信與寬帶無線技術、泛在無線通信與物聯網技術、電波傳播與電磁兼容等。
【關鍵詞】物聯網 智慧旅游 應用
物聯網是以互聯網為基礎,借助信息傳感設備,通過信息交換與通信實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的網絡體系。隨著技術的不斷成熟,物聯網已經被廣泛的運用于各種實踐,這其中就包括旅游業的發展。因此,探討物聯網在智慧旅游發展中的運用具有重要的意義。
一、物聯網在智慧旅游領域應用的可行性
(一)技術上具有可行性
首先,從當前的技術水平來看,當前,物聯網領域無線射頻識別技術、移動通信技術特別是無線通訊技術、傳感器網絡技術等技術已經不存在技術應用上的障礙,可以滿足智慧旅游的基本需求。其次,從技術研發能力來看,隨著我國研發人才的不斷增多,國家、企業對研發重視程度的提升.特別是企業日漸承擔起研發主體職責的基本現實使得物聯網領域的研發實力不斷增強.這將為下一代物聯網技術創新提供有效的支撐。再次,從技術轉化能力來看,在市場機制的作用下,物聯網企業與旅游業會通過技術合作等方式來開展研發工作,從而會促進物聯網技術的運用。
(二)經濟上具有可行性
首先,從政府(包括政府部門及其管理的景區)經濟實力來看,當前我國總體經濟實力不斷增強為物聯網技術在智慧旅游領域的應用提供了基礎,2011年,我國人均地區生產總值,人均財政總收入分別達到3.50,0.77萬元,研究與實驗發展經費支出占國內生產總值的比重達到1.83%。其次,從消費者的購買實力來看,2011年國內出游人數達到26.4億人次,旅游收入19306億元,這表明居民對旅游的消費能力不斷增強,從而為促進物聯網技術的運用提供了基礎。
二、物聯網在智慧旅游領域應用面臨的主要挑戰
(一)對物聯網在智慧旅游中應用的認識還不清晰
首先,物聯網在智慧旅游中的推廣運用存在不足,智慧旅游作為一個新生事物,其本質內涵、發展趨勢都還有待進一步明確,這就使得在智慧旅游建設中存在較大的風險.無論是政府部門還是企業在將物聯網用于智慧旅游的投入上都可能存在不足。其次,游客對物聯網的功能與使用方法存在認識上的差異,從我國的現實來看,大量的居民特別是年紀相對較大的居民對物聯網相對不熟悉.對如何利用物聯網指導旅游業存在認識上的不足.且當前缺乏這方面的指導書,從而使得大量的功能沒有被有效的開發出來。
(二)物聯網應用于智慧旅游的支撐體系尚不完善
將物聯網應用于智慧旅游需要有完善的基礎設施作為支撐,然而這方面當前還存在諸多不足。首先,從基礎設施來看,雖然部分城市已經構建了或者正在構建無線網絡、智能交通體系等智慧旅游的必要設施,但智慧旅游共建共享、智慧管理等系統的建設還處于起步階段,難以全面的支持智慧旅游的發展。其次,物聯網本身還存在一些技術有待突破.如物聯網的關鍵技術空口技術――即如何進入網絡的問題,我國尚未建立自己的標準,即使傳感器技術,我國也落后于國外近10年,這都表明我國物聯網的很多技術尚不成熟。
(三)物聯網應用于智慧旅游的配套機制尚不完善
首先,產學研金政一體化機制尚未完全建立,從實際來看,我國物聯網企業普遍缺乏資金供給,風險投資規模也很小,而政府在產業融資等環節也還存在缺位的問題,這就使得這種一體化機制落后于現實需求。其次,政府配套制度還不完善,政府對于行業發展規劃以及標準建立等方面處于落后的狀態,在激勵社會資本進入這一領域、知識產權保護等方面也存在不足,從而出現配套制度不完善的問題。
三、促進物聯網在智慧旅游領域應用的對策建議
促進物聯網在智慧旅游領域的應用.可以從加快技術研發提升技術支撐能力,搭建平臺促進物聯網在智慧旅游領域應用,積極完善物聯網在智慧旅游領域應用的保障體系等方面著手。
(一)加快技術研發提升技術支撐能力
首先,要積極組織關鍵共性技術攻關,有效解決技術難題。政府部門要加大投入,通過設立重點實驗室、研究中心等方式,整合高校、企業等方面的研究力量.努力解決物聯網應用于智慧旅游方面的識別等方面的技術難題。其次,要努力構建以企業為主體的技術創新體系,發揮企業在技術研發投入、技術成果應用等方面的主體作用,形成可持續的創新體系。再次,要積極引入、培養技術創新人才,要通過建立完善的人才引進、培養、使用機制,鼓勵各類優秀人才進入物聯網和智慧旅游兩大領域,從而提升技術研發能力。
(二)搭建平臺促進物聯網在智慧旅游領域應用
首先,要搭建資源共建共享平臺,要充分利用物聯網領域的各項先進適用技術,將各種旅游資源有效的整合到統一的,能夠互聯互通的平臺中,以便于資源的使用。其次,要搭建物聯網應用于智慧旅游服務平臺,除利用智慧旅游本身的智能性的基礎上,還要充分利用人工服務與咨詢等各種服務手段的優勢,形成一個完整的服務體系。再次,要搭建產學研金政一體化合作平臺,增強金融體系、政府部門服務于物聯網、智慧旅游領域技術創新與技術應用的能力。此外,還要搭建內外合作平臺,內部合作平臺主要是智慧旅游框架下各旅游企業之間、企業與政府之間的合作,外部合作平臺主要是智慧旅游框架下各主體與外部主體的合作.如物聯網企業與國外物聯網企業的合作等。
目前,我國物聯網發展與全球同處于起步階段,發展初具規模。低頻和高頻射頻識別(RFID)產業相對成熟,市場規模超過100億元;傳感器年產量達24億只,市場規模超過900億元。我國雖然有一定的物聯網市場規模,但是標準研制需要取得突破,核心技術仍需攻關。
為推動我國與歐美國家在物聯網領域的技術交流,促進國內外科研機構開展深層次科技合作,中國電子信息產業發展研究院(賽迪研究院,簡稱CCID)依托2011年工業和信息化部電子發展基金支持建立的“物聯網公共服務平臺”積累的技術與資源優勢,于4月23日成立CCID“國際物聯網技術發展促進中心”(以下簡稱促進中心),創始合作單位是IBM中國研究院。由工業和信息化部計算機與微電子發展研究中心(中國軟件評測中心)承辦的“CCID與IBM共同促進物聯網技術發展戰略合作簽約儀式”同期舉行。
推動物聯網發展
加快培育和發展包括物聯網在內的戰略新興產業是我國面向未來,推動經濟發展方式轉變和推動產業結構升級做出的重大決策。在目前由工業和信息化部制定和印發的物聯網“十二五”發展規劃中,注重國際技術合作,發揮各種合作機制的作用,多層次、多渠道、多方式推進國際技術合作與交流已經被列為“十二五”時期推進物聯網核心技術研發,促進物聯網產業國際化發展的一項重要措施。
在促進中心成立儀式上,工業和信息化部總經濟師周子學強調,深化國際合作,積極探索合作的新模式,在更高的層次上開展國際合作,在更大的領域和更大的范圍利用全球資源,是培育和發展物聯網產業的有效途徑。促進中心的成立以及賽迪研究院與IBM的戰略合作,將對探索一個嶄新高效、國際化的協同創新體系,推動物聯網技術國際交流與合作,提升產業的自主創新能力,加快優秀科研成果在全球范圍的產業化進程,具有積極的示范作用。
據悉,促進中心的功能定位具體包括:一、推廣國際物聯網技術、解決方案的應用;二、推動海內外物聯網產業鏈上下游交流與合作,培育與發展物聯網產業生產系統;三、國際物聯網應用解決方案的測評,保障應用于國內解決方案的安全性與可靠性;四、物聯網解決方案的集成驗證,為研發企業、行業用戶、科研機構提供應用解決方案的集成驗證環境,提升技術研發水平與行業應用系統技術水平;五、物聯網技術標準的研究和推廣。中國電子信息產業發展研究院院長羅文表示,促進中心成立的目的就在于促進中國與全球在物聯網領域的技術交流,將中國優秀的技術、產品和解決方案推向海外,同時也將國外優秀的技術引入國內,加強雙方在物聯網領域的深層次合作,并且保障國外引入技術和解決方案的可靠性與安全性。
值得關注的是,CCID“國際物聯網技術發展促進中心”創始合作單位是IBM中國研究院。據悉,賽迪研究院與IBM中國研究院將從測試技術研究、標準研制、物聯網端到端解決方案的集成研究、物聯網產業生態系統培育等多方面開展科技合作,為國內外物聯網企業、科研機構、園區提供開放集成的技術創新環境,共同促進國內外物聯網產業生態系統的培育和發展。IBM全球副總裁、大中華區政府事業部總監范宇表示,IBM中國研究院還將發揮CCID與歐美合作窗口的作用,一方面,把國際技術和資源帶到中國,另一方面,也將協助把中國先進的物聯網技術推廣到全球。
開放集成是努力方向
物聯網是新一代信息技術的高度融合與綜合應用,已經成為全球新一輪經濟和科技發展的戰略制高點之一。高度融合與綜合應用造成了當前物聯網發展面臨重重挑戰的局面,它涉及的產業鏈條長、環節多,需要應用的技術也跨越不同的行業領域。物聯網目前發展的狀況是碎片化應用多,規模化應用少,難以形成端到端的物聯網方案。促進中心的成立以及賽迪研究院與IBM中國研究院的合作強調創立開放集成的創新環境。“開放集成”充分概括了目前物聯網發展所需努力的方向。
中國軟件評測中心常務副主任黃子河表示,開放集成正是促進中心與IBM合作的出發點和著力點。雙方的合作本著促進物聯網整體產業發展的原則,希望能有越來越多的企業進入到這一開放的平臺中來。集成則著眼于如何形成物聯網整體鏈條,構建復雜系統。正是由于物聯網的這些特點,單靠一種技術、一家企業是不可能完成物聯網端到端方案的,僅僅是軟件之間的項目集成,也需要多家企業、多種技術協力合作。
IBM全球副總裁、中國研究院院長、大中華區首席技術官李實恭補充說,不僅物聯網產業的建立需要開放,整個產業針對的服務對象也同樣是開放的,不止限于某一個地區,某一個行業,是面向全球的、跨行業的。因此,開放首先是一種態度,可以把國際先進的技術和最佳實踐經驗融入到促進中心當中來,同時也希望產業界、學術界以及實踐對象可以聯合起來。開放的態度必須是十分徹底的,開放的環境也必須是完整強大的,這樣才可以做到端到端的解決方案的快速集成。
各具優勢 強強聯手
據悉,為促進中國物聯網技術的發展,2011年中國電子信息產業發展研究院(賽迪研究院)就承擔了工業和信息化部電子發展基金《物聯網公共服務平臺》以及財政部、工業和信息化部聯合設立的物聯網專項《物聯網系統可靠性評測系統研發》等國家項目。經過一年多的發展,賽迪研究院在物聯網測評技術研發、測評標準規范研制、測評工具開發等方面已經積累了一定的技術基礎,建立了一套較為完善的公共技術服務體系,并且在電力、醫療、交通、工業生產等領域開展了論證試驗,已為北京、無錫、東莞等地物聯網示范工程建設提供了公共技術服務。而IBM作為國際化的企業,早在兩年前就在中國成立了IBM全球首個物聯網技術中心,從底層芯片到上層數據分析都具有核心技術和全球視角,以及較為成熟的實踐經驗。
雙方選擇戰略合作正在于各具優勢。推動物聯網的發展,沒有所謂的定性或者定量的單一說法。因為物聯網產業鏈條很長,應用領域很廣,技術涵蓋范圍廣,這就決定了就不能用單一的模式,單一的規范來看待這個產業,也許惟一能衡量的就是它能帶來什么價值。在這些方面,賽迪研究院與IBM中國研究院理念一致,目標一致,做法相同。李實恭認為,物聯網產業第一必須是跨行業的結合,第二必須是跨地域、跨國土疆界,跨管理體系的。在心態上和做法上就要符合開放集成原則。集成不見得只有中國的企業彼此在集成,也可以是中國企業和其他國家企業的技術集成。集成的成果不一定只在中國用,雙方的目標是要發展中國的物聯網產業,更大的目標則是要在國際物聯網市場中成為關鍵角色。
著眼關鍵技術突破
碎片化應用是目前我國物聯網產業的一個顯著特點。如何將這些應用和技術集成起來,形成端到端的技術解決方案,從而降低成本,為規模化發展創造條件。李實恭表示,碎片化是發展進程中的一種現象,是階段性的。每個行業的企業都按照自身優勢發展物聯網應用,因而形成碎片化,但是需要通過一定技術標準和共同接受的框架結構來規范碎片化的發展方向,只有這樣,碎片化的技術和應用才有再集成、再調整的可能,為創造經濟規模鋪平道路。為此,他認為,第一,要縮短碎片化進程,在遵循一個共同架構的前提下,不妨礙各自發展的自由空間。第二,需要建立標準,為將來技術集成鋪平道路。第三,需要有一些大型項目,來創造經濟規模的可能性。
近年來國際物聯網標準組織之間也正在進行整合集中,標準已經成為物聯網的技術關鍵之一。據黃子河介紹,促進中心在物聯網標準上,主要關注兩個方面:第一,物聯網的測評標準、測評框架和測評體系。第二,推動物聯網行業應用標準的制定。在測評標準的研制方面,中國軟件評測中心現在積極參與國家物聯網基礎標準工作組。由于中國在物聯網標準方面在國際上具有一定的主導權,因此也在積極牽頭建立國際標準,并參與國際標準的制定。
在物聯網測評體系沒有建立的情況下,雙方也在和整個業界積極探討評測標準如何實施。在沒有完成技術標準的情況下,目前物聯網的應用和示范工程已經開始實施,這就要求必須要有一個完善的標準保障工程質量,所以需要從保障物聯網應用工程質量角度入手,研制相應的物聯網測評標準。在行業標準方面,則需要和各個行業的用戶開展緊密合作。
此外,將技術推向應用,需要實施前在實驗室中進行匹配性、安全性、穩定性等各方面的性能測試。但物聯網的特殊性就在于它需要大規模應用技術,規模化是其顯著特點。實驗室模擬測試結果與規模化應用測試結果還有一定距離,這也成為物聯網推廣中的關鍵技術突破口。
據悉,促進中心針對物聯網的測試分兩部分進行,一部分是針對已經實施在建的物聯網測試項目,技術專家將根據系統全生命周期,在現場實施測試,主要是以驗收測試為主,依照設計說明書完成功能性能、安全性和可靠性方面的測試。第二,則是促進中心目前主要進行的測試技術的研究,為現場測試提供測試理論、測試技術,建立測試模型,開發相應的測試工具,提供技術的支撐和儲備,這部分工作主要在實驗室中完成。模擬仿真將是重要的方法。因為物聯網系統上線環境復雜,規模巨大,要保證它的質量、可靠性、安全性各方面的指標符合可持續、可大規模運行是非常重要的。在具體的途徑上需要實驗室測試和現場測試相結合。
關鍵詞:物聯網 通信行業 應用研究
1 概述
物聯網技術是一門新興的、將全球定位系統、射頻識別裝置等信息傳感設備同先進的互聯網技術進行有效結合的一個網絡,通過它能夠將這些不同的設備以網絡的形式鏈接到一處,從而能夠更好的對其進行識別以及管理。目前,物聯網在我國的應用還處于初級階段,需要我們對其進行更進一步的研究與應用。
2 我國物聯網的應用現狀
2.1 物聯網在我國通信行業中的應用 一般來說,移動通信系統主要由網絡管理維護、移動終端以及傳輸網絡幾部分組成,所以在移動行業中,物聯網主要有以下幾個方面的應用:
2.1.1 物聯網中移動通信終端的應用。在移動通信系統中,其通信終端就是一個專門負責對信息進行輸入的設備,其能夠根據網絡信息節點的變化而發生移動,并對其中網絡同信息節點之間的實時通信進行良好的實現。而根據物聯網節點信息以及移動終端兩者工作方式以及行使功能我們則可以知道,移動通信終端也能夠較好的對物聯網信息的通信功能進行良好的實現。
2.1.2 物聯網中通信傳輸網絡的應用。對于傳輸網絡來說,其在移動通信系統中的主要功能就是對不同節點之間進行信息的傳輸以及節點之間的良好連接,同時,物聯網自身擁有的傳輸網絡也能夠對這種功能進行良好的實現,這就使得我們非常有可能就目前所擁有的信息傳輸網絡作為系統中的傳輸網絡進行應用,從而將目前的物聯網系統真正的結合到通信網絡之中。
2.1.3 物聯網中網絡管理平臺的應用。在通信系統中,其管理維護平臺的作用就是對系統中的用戶、設備以及相關業務進行良好的維護以及冠詞,從而能確保整個網絡系統都能夠得到良好的運行。而為了對系統中信息安全進行保證,就需要在物聯網中也應當具有相同功能的管理平臺從而對整個物聯網中的維護功能進行實現。所以,我們就可以根據兩者之間的共同性,將移動網絡中的架構思想移植到物聯網中的相關功能之中。
2.2 物聯網應用系統 物聯網主要由在目標區域中的傳感器節點所組成,同時這些節點也以無線通信的形式共同組成了一個組織網絡系統,并能夠通過這個系統對網絡中對象的相關信息進行全面的采集,并將其傳達給相關的觀察人員。其中,傳感器網絡的形成則和無線通信網絡之間有著密切的關系。目前,我國的相關運營企業也先后推行了相關的物聯網應用,其中應用比較廣泛的主要有路燈監控、一卡通、小區電子眼系統以及電梯管理系統等等。
3 我國物聯網發展中面臨的困難
目前,我國的物聯網發展屬于剛剛起步,是一種挑戰同機遇并存的形式,在國外發達國家物聯網發展較為先進的情況下,我國的物聯網相關研究力度、資金投入以及政策法規等還存在著一定的不足,沒有真正的形成一套成熟的標準體系。我國的相關行業標準體系、規模化應用以及相關的行業資源共享中還是存在著一定的問題。還需要我們在未來的發展中對其進行改進。
4 完善我國物聯網發展的途徑
4.1 完善行業標準 為了對我國的物聯網體系進行良好的建設,首先就應當對相關的技術規范以及政策進行良好的實現,從而能夠在我國成立一套完整的運行標準。而當對標準進行完善之后,就能夠真正的將市場中的主動權以及行業中的主導權進行掌握,進而使物聯網的業務范圍得到進一步的擴大。而對于行業中的管理者而言,也應當通過此標準將產業中的競爭力進行有效的提高,從而對產業的良好前景以及市場的穩定進行保證。
4.2 加強資金投入與技術研發 為了對物聯網發展進行有力的保證,則應當首先對物聯網發展的關鍵技術進行研究,從而能夠在獲得新技術的基礎上對產業的創新性以及升級能力進行保證。所以,相關部門應當對技術研發的資金投入以及技術研發力度進行加強,尤其是對其中的重要環節如嵌入式系統、網絡平臺等技術進行重點支持,以此來對系統相關核心技術研發的前瞻性進行保證。與此同時,還應當對物聯網中的分工體系進行有效的加強,從而對其運行成果的轉化機制進行強化。最后,還應當同各大科研機構以及學院進行良好的開發合作,從而以共同研究的方式對物聯網未來的發展方向以及核心技術進行開發。
4.3 完善市場投資機制 為了對物聯網行業中的投資問題進行解決,應當在企業資金方面采取一定的措施,并將目前的市場作為基本載體,在這個基礎上對物聯網相關的風投機制進行完善。同時,還應當在其資金流動方面采取適當的措施,并同樣以目前的市場作為基本載體,從而有效的對行業中的資本流動進行實現,并在這個過程中對我國物聯網行業的資金投入進行加大。
5 結束語
總的來說,在我國目前通信行業日益發展的今天,物聯網的發展對我國的通信行業有著重要的作用,其能夠對我國的整個通信產業鏈發展進行有效的推動。這就需要我國相關部門對其起到足夠的重視,以有效的標準建設以及投入力度對物聯網的良好發展做出保證。
參考文獻:
[1]高華,樓惠群.移動通信技術在物聯網中的應用探討[J].數字通信.2011(01):38-40.
最佳產業環境獎
華南智慧城率先導入信息技術高度集成、信息應用深度整合的網絡化、信息化和智能化的智能城市建設項目,推動以物聯網技術研發、應用及推廣為主導方向的產業的發展,帶動肇慶
產業轉型升級,成為現代服務業的新引擎。
華南智慧城是由廣東浩致投資集團全資投資建設,以智慧產業集群發展為主導,集科技研發、軟件和服務外包、物聯網技術開發與應用、科技金融服務、文化創意產業為一體的現代服務業綜合園區。項目位于肇慶市端州區,先導區占地面積超過25 萬平方米,總建筑面積達60多萬平方米,總投資為30 億元。
華南智慧城為未來肇慶市現代服務業發展提供新的標桿,促進肇慶整體產業提升與經濟轉型升級。華南智慧城項目得到國家發改委、工業和信息化部、科技部以及廣東省市領導的高度關懷與重視,也是廣東省戰略性新興產業發展“十二五”規劃重點建設項目。中央多位領導多次親臨視察調研,對華南智慧城項目予以充分肯定。
2012年4 月,國家科技成果交易中心、國家科技成果轉化示范基地和國家科技成果產業基地(簡稱“一中心兩基地”)正式落戶廣東華南智慧城。國字號“一中心兩基地”將以促進國家科技計劃項目形成的科技成果轉化和產業化為核心內容,更好地發揮科技進步和創新對經濟社會發展的重要支撐作用。
2012年5 月,在第十六屆中國國際軟件博覽會上,華南智慧城榮獲“2012 中國最具投資價值軟件園區”獎。同年12 月,在中國軟件大會上,華南智慧城榮獲“2012 中國軟件和信息服務領軍產業園區”獎。
2011 年8 月10 日下午,為貫徹落實《珠江三角洲地區改革發展規劃綱要》,推動中小企業加快轉型升級,強化區域品牌建設,華南智慧城被省中小企業局授予“廣東省小企業創業基地”殊榮。
關鍵詞:物聯網;技術應用;應用領域;應用發展
引論
物聯網主要是利用現代網絡技術及通訊技術和傳感技術將實際的物體同互聯網進行對接,從而實現監管、定位跟蹤和識別物體的技術。從技術層面講物聯網技術包含了紅外感應技術、射頻識別技術、激光掃描技術以及全球定位技術,并結合網絡通訊技術實現物與網絡的連接。該技術作為現代科技革命的起點受到了業內人士的廣泛關注,并且隨著物聯網技術在各個領域的應用發展,其開始引起政府的重視。甚至很多發達國家將物聯網技術的研發作為信息化戰略發展的重點內容。從總體上看,物聯技術仍舊處于起步階段,各項技術都還有待完善,但是隨著人類科技的發展,該技術在未來必然將逐步的完善,成為推動人類社會、經濟、文明的重要科技力量。
1物聯網技術分析
1.1數據采集技術
數據采集技術是實現物聯網的關鍵技術之一,目前傳感器技術相對成熟,但如何利用傳感器技術實現實際物體數據的精確采集,利用圖像識別技術仍舊是目前物聯網技術研究的關鍵。
1.2智能終端技術
感知延伸層的實現是物聯網技術得以全面實現的核心,而智能終端研究則關系到這一層面的最終實現,因此也是物聯網的關鍵技術之一。目前應用廣泛的智能終端主要有智能手機、電腦、智能PDA等,這些智能終端進一步拓展了物聯網,并發揮了物聯網技術的應有價值。但想要真正完善物聯網技術,還需要更加完善、性能更加穩定的智能終端。因此智能終端的研究也是物聯網技術研究的內容之一。
1.3通信技術
通訊技術是實現物聯網技術的重要依托,尤其是現代無線智能通訊技術。雖然寬帶通訊在現代社會中已廣泛普及,并臻于完善,無線通訊技術也逐步的發展,但如何將這些技術融入到物聯網技術中仍舊是當前技術研發層面上的重要課題。
1.4數據處理技術
物聯網由于聯通了網絡世界與現實世界,因此其所接收處理的數據量必然相當龐大。如何對海量數據進行處理,如何發掘信息價值仍舊是當前物聯網技術發展中的瓶頸。但是隨著信息處理技術的發展,相信這一問題也會迎刃而解。
1.5網絡兼容技術研究
網絡兼容技術是物聯網中必不可少的技術,由于物聯網技術將待識別的物體連接入網絡,因此必須需要網絡兼容性實現這種連續連接。
1.6信息安全問題
信息安全一直是互聯網技術研發所要面對的難題,同樣物聯網的信息安全也是其技術發展面臨的重大挑戰。信息安全研究所要面對的不僅僅是安全訪問以及加密技術,還包括系統安全技術、體系安全管理等。
1.7標準化研究
通過不斷的實踐,研究者發現,技術標準化是推動技術完善和發展的主要途徑,但是物聯網在我國并沒有制定統一化的標準。這一問題必然會成為制約物聯網發展的主要因素,因此標準化研究也是物聯網技術發展研究的主要內容之一。
2物聯網的應用
2.1智能城市的建設
現代人們越來越能體會到智能化生活的便利,而物聯網的應用可以有效實現智能城市的建設,為人們提供更加便捷的服務。例如令城市管理更加的完善、城市規劃更加的合理,合理配置、利用城市資源,實現經濟的可持續發展等。除此之外,通過物聯網,還能對城市進行全面監控、統一管理。
2.2智能交通的實現
現代城市交通擁堵是阻礙城市發展、影響人們出行質量的重要問題。而通過物聯網則可以很好的實現智能交通,解決交通擁堵問題。通過物聯網可以集中處理監控中心數據,并通過智能化媒體終端進行數據交互,并分析最終的多媒體數據信息,從而實現統一管理、合理調配的智能化城市交通管理。
2.3智能家庭的實現
物聯網技術可以將家庭醫療設備納入物聯網體系,從而測試、跟蹤加重病人、老人的各項生理指標。并將這些跟蹤數據到家屬智能終端或醫療機構。從而更好地為客戶提供健康服務,構建和諧家庭、和諧社會。
2.4智能家居的應用
利用物聯網技術可以給人更高的家居品質,將家庭各項設備納入物聯網中,從而實現智能化家居。對家庭設備,人們可以通過網絡進行遠程操控,實現更加便利的智能化生活。除此之外,通過物聯網還能對家庭進行實時監控,為生活提供安全保障。
2.5農業智能生產的實現
農業生產為人們提供賴以生存的基礎保障,而通過物聯網則可以改變傳統農業種植模式,現代農業通過對農業種植參數的調整,可以極大的改善作物生產環境,從而減少產出周期,并提高產量。此外物聯網技術可以自動監測作物生長參數,并實時監控傳輸,從而為現代農業技術發展提供可靠依據。
3物聯網的應用發展
隨著物聯網技術的完善,在實際應用中逐步開始發揮其技術優勢,并且隨著新能源建設、環保建設、信息網絡建設以及高端制造產業等領域的發展,物聯網的推廣應用必將進一步推進各個產業的發展。除此之外,加快物聯網的研發應用加大對戰略性新興產業的投入和政策支持,業內人士表示,“物聯網”開始被寫進政府工作報告。這也意味著物聯網的發展進入了國家層面的視野。總的來說,物聯網技術對社會的影響將體現在下面這些方面:
3.1便捷生活
通過物聯網,公眾可以便捷的獲得自己所需要的食品、物品,并且對食品、物品的了解更加的詳細、清晰,例如原料產地、加工過程等。因此通過物聯網不僅可以保證生活的便捷程度的加深,同時也能夠提高食品安全程度。另外,隨著物聯網技術的發展,在醫療領域也會逐漸的引入物聯網技術,例如遠程護理幫助服務。隨著該技術在醫療領域的發展,在未來,社區老人足不出戶將會獲得專業的護理幫助。因此物聯網對于人們生活的改變不僅僅在于吃得放心、用得舒心、住得順心,還會很大程度上改變人們的生活習慣和生活品質。只要在家中安裝相應的傳感設備,就可以遠程實時監控家中情況,遠程控制家中的電氣設備,保證居家安全。
3.2節能環保
物聯網對人們生活的改變不僅僅在于生活細節。隨著城市私家車數量的增加,城市交通擁堵問題困擾著人們,并且擁堵的交通還會加劇能源浪費和空氣污染。而通過物聯網技術,則可以令司機適時了解交通狀況,選擇最便捷的路線,從而降低交通擁堵,不但方便了司機,同時也提高了城市交通效率。供電部門可以隨時了解用戶使用電力的情況.對電網進行智能化處理和設置,通過對配電變壓器的實時監控對電能質量的檢測,對負荷情況的了解可以實現電網的一體化管理。據悉,江西省電網已經通過這種技術使一年的用電損耗降低1.2億千瓦時。物聯網技術還可以通過對輸電線路的監控來減少輸電線路發生故障的幾率,并且也使故障的維修時間減低,實現能源的節約。我們預計,物聯網技術的一體化功能在節能減排方面必將會有極大的貢獻。
3.3發展潛力巨大
物聯網的發展仍舊處于起步階段,很多方面還需要進一步完善。但是我國的物聯網技術同世界物聯網技術的起步相對統一,因此該技術在我國的應用發展具有相當大的潛力。并且目前階段應用效果可以表明,物聯網技術必然會成為推動我國經濟再一次騰飛的中堅力量。
參考文獻
[1]馮杰,郗家貞.對物聯網組網架構的探究[J].信息與電腦:理論版,2010(08):155-156.
[2]燕妮.淺論物聯網技術的應用研究[J].科技信息,2013(19);155-156.
【關鍵詞】物聯網 技術難點和問題 發展趨勢
在計算機、互聯網和電子等技術的快速發展推動下,物聯網在信息產業中應運而生。物聯網技術是在互聯網技術的基礎上建立的,并對互聯網的相關技術和功能進行一定的延伸,它是信息領域的重大突破。它改變了了傳統互聯網的思維局限,促進了信息技術行業中生產的應用,越來越多的國家開始重視物聯網的應用前景及其應用前景帶來的巨大商機。因此,我國提高對物聯網技術的認識,重視物聯網及時的研發和應用,并加大技術研發投入力度。
1 物聯網技術的定義和構架
1.1 物聯網的定義
物聯網的概念最早由美國的研究人員提出,它的定義就是不同的物體在建立異性協議的基礎上,通過一定技術和手段相連的Internet。其定義包括兩個含義。一是物聯網技術是建立在互聯網技術的基礎之上,并對互聯網有一定的延伸和拓展。二是物聯網中的物體可以是任何物體的信息交流和溝通。
1.2 物聯網的構架
雖然物聯網具有相當復雜的構架,但總的來說其構架可以分為感知層、網絡層、應用層三大部分。感知層充當信息采集的角色,包括RFID電子標簽、傳感器等應用技術;網絡層的任務是復雜信息的傳遞和輸送,互聯網、固網等都是網絡層傳遞和輸送信息的途徑;應用層是通過智能功能來實現物體之間、人體之間的相互識別和感知的作用。
2 物聯網技術存在的難點和問題
2.1 制度標準不完善
由于物聯網的架構相仿復雜,其架構涉及的技術領域廣泛,因而從整體上來看,各個制定技術標準的組織之間缺乏有效的溝通和協調,缺少完善的標準化工作,導致物聯網缺少完整的技術標準。例如外射頻識別技術。外射頻世界技術的國際化標準和國家的標準不一致,而且該技術在具體的生產和應用中也存在很多的區域行業標準的限制,并且這些標準都難以相互包容。物聯網技術的核心是建立在互聯網基礎之上,但是各個國家的設備在接入層面上也存在許多不同的協議類別,導致兼容性不足。因此,物聯網技術亟需制定國際化的制度標準。
2.2 核心技術不高
在構成物聯網的三個構架中,其最為關鍵的核心構架在于感知層。只有通過感知層去“感知”外在的信息,物聯網才能實現對外在物體的有效“控制”的功能。但是,感知層的技術缺失三個構架中發展最不成熟、最薄弱的技術,感知層技術的薄弱和不成熟嚴重制約了物聯網技術的發展和應用,也是制約發展和應用的關鍵。作為當前主要感知層技術的射頻識別技術,國家還需要突破成本和標準化兩個難題。并且射頻識別技術的發展,射頻識別技術將朝著高頻化、高兼容性、網絡化的方向發展。
2.3 難以保障信息安全
由于物聯網技術的不成熟和完善,物聯網技術信息傳輸過程中存在較多信息安全隱患,網絡安全難以得到保障。其中最大的信息安全隱患就是有關物品信息的電子標簽,一旦被惡意利用,輕則造成國家和個人的機密信息遭他人盜取或泄漏,重則導致企業難以正常運行,國家的基礎設施設備停止工作,影響社會秩序。因此,物聯網技術亟需解決信息安全問題,以保障用戶個人隱私、機密的安全,維護社會持續,保證社會正常運行。
2.4 擴孔IP地址
所有接入物聯網的物品都需要一個IP地址,而且物品的IP地址都是和其它物品不同,因此,新接入物聯網的物品都需要解決IP地址的問題。但是,但前的IPv4難以滿足物品地址的需求,雖然IPv6技術能夠滿足地址的需求,但是IPv4和IPv6存在兼容性問題,IPv4向IPv6轉型具有一定的難度[2]。因此,物聯網技術還需要解決IPv4和IPv6之間的兼容問題。
3 物聯網技術發展趨勢
隨著物聯網相關技術的不斷發展,物聯網技術并將成為國家核心技術之一。并且在未來將具有很大的發展和創新的空間。設計層面,物聯網相關產品的設計創新離不開物聯網技術,產品的設計會隨著物聯網技術的創新而創新,因此,產品設計存在很大的創新空間;技術層面,物聯網技術包含計算機、傳感器、通訊等多項技術,物聯網技術的創新發展必定會帶動這些技術相關產業的創新和發展。在未來,各行各業要實現信息化,必須采用物聯網技術。
在物聯網的逐漸普及后,與物聯網配套的傳感器接口裝置等設備的生產量和使用數量都將大大增長,并超過手機的使用數量。物聯網配套裝置和設備的使用量增加,極大的促進我國信息技術元件產業的發展,為我國創造更多的就業機會。而且根據物聯網技術特點,無線網絡的發展也將成為未來的趨勢。在今后的物聯網技術中,無線網絡將成為物聯網的基礎技術和設施之一,只用這樣,無線網絡才能隨時隨地將數字信號傳輸出去。物聯網技術代表了下一代信息技術的發展方向,并積極推動國家和社會的發展。
4 結語
由于物聯網在未來應用前景,并將給國家、企業和個人帶來巨大的上商機,因此當前物聯網技術的研究備受國內外關注。但是,在我們也應該看到物聯網當前物聯網規模小、缺乏完善的技術開發體系的缺點,而且相關的核心技術水平不高等問題。政府還需不斷的增加對基礎平臺建設力度和核心技術的研發力度,與此同時,政府間也要加強合作、相互協調,努力建立規范的物聯網標準,以滿足物聯網技術發展和推廣應用的需求。
參考文獻
[1]葛東,張國海,胡國棟,孫立賢.物聯網技術的現狀及應用[J].價值工程,2012,12(14):182-183.
[2]胡震.物聯網技術應用中存在的問題與發展策略[J].民辦高等教育研究,2013,03(09):84-87.