上篇 物联网产业概述

第1章 物联网概述

1.1 物联网基本概念

1.1.1 物联网的概念和内涵

物联网（The Internet of Things，IoT）这一概念最早于1999年提出，之后随着技术和应用的发展，物联网内涵不断扩展，不同的组织机构、专家学者、企业都赋予过不同的含义。本部分主要介绍物联网概念和内涵的演变过程。

物联网概念最早于1999年由麻省理工学院Auto-ID研究中心提出，他们认为物联网就是把所有物品通过射频识别（RFID）和条码等信息传感设备与互联网连接起来，使物品信息实现智能化识别和管理，实现物品信息互联而形成的网络。其实质就是将RFID技术与互联网相结合并加以应用。

2005年，国际电信联盟（ITU）发布《ITU互联网报告2005：物联网》，全面而透彻地分析了物联网，该报告提出物联网主要解决物品到物品（Thing to Thing，T2T），人到物品（Human to Thing，H2T），人到人（Human to Human，H2H）之间的互联。具体来说，H2T指人利用通用装置与物品之间的连接，H2H指人与人之间不依赖于个人计算机而进行的互联，这都与传统互联网的概念不同。ITU在报告中还提出物联网的终极梦想，即通过随时随地了解身边的事物，从而实现智能化识别、定位、跟踪、管理，最终让整个世界变成由巨型计算机控制的世界。

2010年3月，物联网首次写入我国《政府工作报告》，报告指出：“物联网：是指通过信息传感设备，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”。

2011年5月，工业和信息化部电信研究院在首次出版的《物联网白皮书（2011年）》中再次丰富了物联网的内涵，白皮书提出“物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的”。

日本东京大学教授坂村健认为物联网是让任何物品都嵌入一种标记有自己身份特征的系统，然后通过无线网络将所有物品都连接起来，该网是全球信息化发展新阶段的产物，是从信息化向智能化的提升，是在已经发展起来的传感、识别、接入网、无线通信网、互联网、云计算、应用软件及智能控制等技术基础上的集成、发展与提升。物联网本身是针对特定管理对象的“有限网络”，是以实现控制和管理为目的，通过传感/识别器和网络将管理对象连接起来，实现信息感知、识别、情报处理、态势判断和决策执行等智能化的管理和控制。

中国移动通信集团公司前董事长王建宙认为通过装在各类物体上的电子标签（RFID）、传感器、二维码等，经过接口与无线网络相连，从而给物体赋予智能，可以实现物体与物体之间的沟通和对话，这种将物体连接起来的网络被称为物联网。

综上所述，物联网是利用二维码、射频识别（RFID）、各类传感器等技术和设备，使物体与互联网等各类网络相连，获取现实世界无处不在的信息，实现物与物、物与人之间的信息交互，支持智能的信息化应用，实现信息基础设施与物理基础设施的全面融合，最终形成统一的智能基础设施。从本质上看，物联网是架构在网络上的一种联网应用和通信，物联网实现了物理世界与信息世界的无缝链接。

物联网概念演进见图1-1。

1.1.2 物联网的体系结构

体系结构一般指统一的或一致的形式结构[1]。对于网络化计算系统而言，体系结构能说明系统组成部件及其之间的关系，指导系统的设计与实现，建立体系结构是实现网络化计算的首要前提。物联网作为一种新的网络化计算系统，建立物联网体系结构十分重要。

物联网融合了传感器、计算机、通信网络、半导体技术，实现了物与物之间的互联通信。根据网络内数据的流向及处理方式，物联网体系结构可分为三个层次：网络感知层、传输网络层和应用网络层。物联网的体系结构见图1-2。

（1）网络感知层即信息识别层 它是以二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、传感器为主要感知器件，实现物体监测的。RFID系统利用射频信号将存储在标签上的标识物的信息进行识别和采集，并将该信息传送到计算机信息管理系统，在标识物与计算机之间进行通信。在所标识的物体中，物体自身同样具备相互感知的能力，因此在局部空间内物体间可以实现相互通信并传递信息。

（2）传输网络层即网络通信层 它通过现有的因特网、卫星、移动通信网等接入到物联通信网，实现数据的进一步处理和传输。从物联网的网络通信层面上看，保障数据的安全是一个核心问题。数据在传输过程中容易受到攻击、更改、冲突、堵塞和重发，因此在数据传输中，需要采用数据融合和安全控制技术，以提高网络的容错能力，保证数据的可靠性。在该传输网络层中，采用电子产品代码（Electronic Product Code，EPC）形成一个全球的、开放的标识标准，对每一个物品赋予一个独一无二的代码，并结合RFID技术的使用，实现了RFID技术与通信网络相结合，即可顺利地将所采集到的、经过处理的综合信息通过传输网络层传送给后台系统，实现对物品的跟踪和追溯。

（3）应用网络层即终端处理层 它是输入输出控制终端，包括计算机、手机等服务器终端。它的作用是实现对传输层发送的信息的存储、挖掘、处理和应用。物联网的终端由外围感知（传感）接口，中央处理模块和外部通信接口三个部分组成，它属于传感网络层和传输网络层的中间设备，具有数据接收、处理以及整合等多种功能，通过对信息的处理、统计和分析，可以达到监测被标识的物品信息的目的，从而实现“物物通信”。