物联网专刊：重磅文章-八论物联网文章

八论物联网《中国信息界·物联网专刊》主编王建平2012年，是“十二五”的第二年。

物联网发展已经纳入我国“十二五”的国民经济和社会的顶层设计和战略部署之中，国家和地方的物联网规划编制已经完成，物联网进入规划整体实施的年。

推动我国物联网及其产业的科学、协调和可持续发展，对于加快转变我国经济社会的发展方式，加快培育以战略性新兴产业为代表的新经济增长点，促进产业结构的战略性调整，全面提升我国自主创新能力，都具有重要意义。

但是，我国物联网发展面临核心技术不强、应用和产业互动机制不明、商业模式不清晰、安全隐私威胁等方面瓶颈，亟待解决。

目前，我国物联网的发展可谓乱象丛生，指鹿为马者有之、瞎子摸象者有之、挂羊头卖狗肉者有之，业界普遍流行着“技术至上论”、“无限感知论”、“感知中心论”、“发展同步论”，将会严重影响物联网及其产业的健康发展。

为推进物联网应用推广、促进物联网技术创新和推动产业融合发展的步伐，必须提高和统一认识，抓住发展机遇，明确发展思路，破解发展难题，实现科学发展、率先发展。

对物联网的正确理解、对物联网应用的正确把握、对物联网产业的正确认识，是建立在对物联网定义、物联网架构和物联网产业链的正确分析、正确认知的基础之上，本文力图从社会、经济、技术、哲学、伦理等不同角度，用一种理智平和的心态、科学严谨的态度来分析物联网及其产业发展，尽管作者对物联网及其产业的认识非常肤浅、甚至是片面的，但希望对未来物联网产业发展有所借鉴。

一论物联网的定义业内对物联网概念及内涵还没有形成统一的认识，各类专业文章的引用大都源自EPCglobal、美国麻省理工学院（MIT）、国际电信联盟（ITU）、IBM、EPoSS等机构。

物联网（Internet of Things）概念最早应该是MIT研究RFID的Auto-ID中心主任教授在1999年提出来的，同年基于Auto-ID成立的EPC Global组织进一步明确其概念，2005年国际电信联盟（ITU）进一步描绘了“物联网”的时代图景，2008年IBM提出互联网、物联网等技术为基础的智慧地球概念，2009年欧洲智能系统集成技术平台组织（EPoSS）给物联网下了明确的定义。

国内的政府和技术专家们较多引用了国际组织提出的定义，认为物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，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。

在2010年的国家政府工作报告中，我国也基本采用了上述的定义，认为物联网是通过信息传感设备，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，以实现智能化的识别、定位、监控和管理的一种网络。

这个定义基本是正确的，但是不够全面和准确，存在以下问题：（1）该定义对感知、识别的对象没有限定。

任何物品技术上都可以实现连接，但是这种“任何物品的连接”技术上并不需要，经济上并不可行，与环保理念也不相符，法律和伦理也断不允许。

因此，物联网的感知、识别对象一定是社会、经济领域中具有实际应用需求的特定对象，不会是无限度的滥用。

（2）该定义对传输网络、承载网的理解限定在互联网上，不够全面。

互联网是物联网的一种重要基础网络，互联网往下层的应用延伸可以构建物联网的各种应用子网，但是物联网的传输网络可以是电信网（固网和移动网）、广电网、互联网、电力通信网等各种公共网络，各类专网也可以用来作为传输网，互联网只是其中的一种选择。

（3）对相关协议作用的表述可以进一步完善。

物联网所遵循的标准、协议是个多层次、复杂的体系，有产品、技术、服务各个层面的协议，有感知层组网的协议、公共传输的协议、有处理层的服务协议、有公共接口的协议，同时面向不同行业应用的协议既有共同遵循的协议，也存在面向不同异构网络的差异化协议。

因此，不同的应用子网、不同的器件组网都有各自对应的协议，各类标准、协议是一一对应的关系，体现标准协议体系的复杂性。

实际上，目前各类国际组织对物联网的定义里，已经淡化了对“任何物品”（any objects或any things）和互联网（Internet）的表述。

基于上述认识，我们认为物联网是一种基于特定对象的、满足特定需求的应用，物联网对物理世界的“感、知、控”只能面向具体的、特定的对象。

这里，我们可以对物联网的定义作进一步优化：物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，基于社会、经济领域的实际管理和应用需求，按约定的相关协议，把需要联网的物品与网络连接起来，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。

定义是准确理解物联网内涵特征、分析物联网架构的基础，这个定义中，除了从技术上表述物联网内涵外，强调了物联网基于实际应用、满足特定需求的特征。

二论物联网的架构物联网之架构有多种提法，比如八层结构、五层结构、三层结构，但是国内最为推崇的、普遍接受的是国际电信联盟提出的三层结构。

中国移动定义的物联网三层结构就是这种结构的简单演变，但是这种演变后的架构内在逻辑上却出现了混乱。

事实上，国际电信联盟提出的感知层、传输层和应用层三层架构的完整性、准确性也是值得商榷的。

正确的架构应该是感知层、传输层和处理层三层架构，各行各业的各类应用是基于这个架构构建的。

图1中国移动定义的物联网结构目前，业内通行的感知层、传输层和应用层三层架构是不够精确的。

这个架构的主要问题包括：（1）所谓的感知层、传输层表述的物联网整体系统中这个层级的功能表述，而应用层脱离了功能范畴，应用是一种对象，面向各行、各业，是一种需求的表述。

（2）任何行业的、领域的特定应用都包含了抽象后的各个功能层，如果物联网的结构是基于传感层--传输层--应用层架构的，这样面向对象的、某个具体的行业、或领域的应用包含了应用层，“应用包含了应用”逻辑上存在混乱。

（3）物联网不是先构建独立的网络，再开展独立行业的应用，物联网是基于各种应用网络基于开放架构整合而成的完整体系。

因此，先有独立构架的应用网络，再有整体的物联网网络。

（4）根据物联网技术和应用特征，该架构缺少了一个核心功能：数据处理。

在完成感知、传输后，需要对感知的信息进行管理、计算、存储、分析、挖掘、安全保护等功能，由于物联网底层的感知层是各类异构网络组成，还需要处理层的各类中间件完成协同。

物联网所要完成的智能处理功能，需要处理层来完成。

（5）作为传感层-传输层-应用层三层结构中表述的应用层，例如物流、农业、军事、应急指挥等特定的应用，每个特定的应用都有独立的感知层、公共的传输层和智能的处理层三个层次，构成一个智慧系统。

中国移动提出的物联网架构尽管沿用了传感层、传输层和应用层等三层结构，但是内在逻辑存在的问题就大了，比如（1）这个架构告诉我们，物联网好像可以独立构建，在感知层、网络层基础上，用户可以独立架构各种应用。

事实上，更多的用户在实施应用时，要考虑感知、网络和处理三个逻辑功能层；（2）这个架构中，网络层实际上包含了传输和信息处理两个功能，网络层把物联网平台的处理、计算、管理、认证等处理功能都实现了，这是两个完全实现不同功能的逻辑层，把网络传输、数据处理功能放在一个层级上，实为不妥；（3）实际上，物联网集聚了大量的数据，数据处理功能可以由各类电信数据中心实现，但是也可以由专用的数据中心来完成，或者借助于云计算平台来实现。

即使数据由电信统一的数据处理中心完成行业数据处理功能，但是逻辑上数据处理功能还是独立的。

也有专家把物联网分为设备、连接和管理（DCM）三层架构，这样区分的三层结构存在体系结构不清、功能层级不明的问题，三个层次表述的维度、颗粒度是不一致的，设备是产品，连接和管理是一种功能表述。

众所周知，各种设备是部署在不同功能层的，底层感知层有设备、传输层有设备、处理层也有设备，而连接也同样分布在各个功能层，就是管理功能也是分散在不同层面，因此设备、连接和管理三层结构也不尽合理的。

当然，专家们提出的设备域、网络域、应用域概念，已经不是用来表述物联网层次架构的范畴了。

物联网合理的架构应该基于抽象的功能层级表述，它包含了感知层、传输层和处理层，各类应用都是基于这个架构构建的，见图2。

感知层主要承担物体的标识和信息的采集，传输层承担各类设备的网络接入以及信息的传输，处理层完成信息的分析处理和决策，以及实现或完成特定的智能化应用和服务任务，以实现物/物、人/物之间的识别与感知。

图2：物联网三层架构观点一：时下通行的物联网架构需要进一步优化正确的物联网架构是理解物联网本质、构建各类行业应用、分析物联网产业链的基础。

国际组织提出的感知层、传输层和应用层三层架构目前在国内流行，这种架构表述上是有误的，至少是不准确的。

物联网合理的架构应该基于抽象的功能层级表述，正确的架构应该包括感知层、传输层和处理层三层架构，各行各业的各类应用是基于这个架构构建的。

感知层作为物联网的核心层，该层主要用于物品标识和信息的智能采集，它由基本的感应器件（例如RFID标签和读写器、各类传感器、摄像头、GPS、二维码标签和识读器等基本标识和传感器件组成）以及感应器组成的网络（例如RFID网络、传感器网络等）两大部分组成。

该层的核心技术包括电子射频技术、新兴传感器技术、无线网络组网技术、现场总线控制技术（FCS）等，涉及的核心产品包括传感器、电子标签、传感器节点、无线路由器、无线网关等。

有些层级分类中，传输层把底层的RFID、传感器等各类识别和感应器件的组成的通信传输网络放到传输层里，这样理解有失偏颇。

既然是“层”，就要能够独立完成相应功能，因此基于自组网技术、现场总线技术构建的感知网络也在这个层面，尽管它们也具有短距离的传输、通信功能，但是不能列入传输层。

部分物联网的感知层要独立完成信息处理和控制功能，因此，部分物联网架构中应该包含了控制处理中心。

传输层传输层主要完成接入和传输功能，是进行信息交换、传递的数据通路，包括接入网与传输网两种。

传输网由公网和专网组成，典型传输网络包括电信网（固网、移动网）、广电网、互联网、电力通信网、专用网（数字集群）。

接入网包括光纤接入、无线接入、以太网接入、卫星接入等各类接入方式，实现底层的传感器网络、RFID网络的最后一公里的接入。

处理层对感知信息的处理和控制，生产和社会层面决策的应用，是在处理层实现的。

处理层由业务支撑平台（中间件平台）、网络管理平台（例如M2M管理平台）、信息处理平台、信息安全平台、服务支撑平台等组成，完成协同、管理、计算、存储、分析、挖掘、以及提供面向行业和大众用户的服务等功能，典型技术包括中间件技术、虚拟技术、高可信技术，云计算服务模式、SOA系统架构方法等先进技术和服务模式可以在处理层被广泛采用。