物联网翻译

未来的网络：物联网

目前，网络上主要的通信方式是人与人之间的。在不久的将来，世间万物都能够有一个特定的识别方式并能够被定位，并实现万物皆互连，这是可预见的。这就是物联网。网络上的沟通方式，将从人与人之间的通信，发展到人与物、物与物（也叫M2M）之间的通信。它将会引起一种新兴的普适运算和沟通的方式，并极大地改变了人们的生活方式。射频识别（RFID）技术和相关的识别技术将成为实现物联网的基础。本文阐述了物联网的体系架构，并提出了几个关于物联网的至关重要的问题，例如：物联网的体系结构和互操作性等。首先，对物联网进行综述介绍；然后，提出了对物联网体系结构的设计的建议，并设计了一个关于校园智能自动设备管理系统的物联网应用模型；最后，讨论了几个物联网尚未解决的问题。

关键词：物联网；M2M；RFID;普适运算；智能校园；自动设备管理

I.引言

到目前为止，网络广泛连接的主要是人们所使用的设备，如电脑和手机。主要的沟通方式是人与人之间的通信。在不远的将来，世间万物皆可互连。物与物之间可以自动进行信息交换。网络中的“物”的数量将远远超过人的数量。并且，人与人之间的交互流量，将只占据网络中发送和接收流量中很少的一部分。物联网将物理空间与信息空间融合在一起。未来，不再是人与人之间沟通，不再是人们获取信息，而是一半的人将利用一个机器和另一个机器通信。我们正站在一个新的通信时代的边缘，实现了人与物、物与物之间互连的无所不在的物联网通信时代即将来临。物联网使我们在信息与通信技术（ICT）的世界里获得一个新的沟通维度(如图1所示) ，将任何时间任何地点连接任何人，扩展到连接任何物品，万物的连接就形成了物联网[2]。

图1

至今为止，还没有对物联网明确的标准的定义。若以物联网的功能和特性为核心，可以定义为：“由具有标识虚拟个性的物体对象所组成的网络，这些标识和个性运行在智能空间，使用智慧的接口与用户社会和环境的上下文进行连接和通信”。有一个与众不同的定义，它把焦点放到无缝链接上，相互积极作用的互连的物体对象，这可能就是未来的网络。

A.实现物联网的主要技术

物联网是一次技术革命，它展现了未来的计算和通信技术，它的发展依赖于一些新兴的创新性的技术。

射频识别（RFID）技术是实现物联网的关键技术。只有物体被识别，才能够连到网络中。RFID，可利用无线电波来标识物体。有人说，RFID可以被看做是类似条形码的一种技术，但是RFID能提供更多的功能。RFID除了能标识物体，还能对物体进行实时地跟踪监测，获取它的位置和状态。RFID技术，已经在零售业、医疗保健、设备管理等方面，已有了一些有价值的应用。成熟的RFID 技术为物联网的实现提供了强大的技术支持。

物联网最大的突破点之一，就是提出了把物理空间和信息空间融合的概念模型。传感器在实现从物理空间到信息空间的映射中，起到了至关重要的桥梁的作用。传感器从周围的环境中采集数据，产生环境上下文信息。所以，传感器能感知到环境的变化，如果需要的话,相关联的物体也可以做出一些响应[6]。

纳米技术和微电子技术可以使物体成为具有嵌入式智能的智能设备。直到它们可以实现处理信息、自我配置、独立决策时，才能称为是真正的物与物的通信。

B.趋势

从长远来看，物联网的发展趋势包括三步：嵌入式智能、万物的互连、万物的交互。

首先，可以实现自动化响应的嵌入式智能技术已经出现，并得到了广泛的应用，例如：嵌入RFID标签的食物可以记录食物信息，并且通过RFID阅读器可以获得这些信息；洗衣机控制器可以完全控制洗衣机自动工作；汽车的引擎控制器和防震刹车控制器；惯性制导系统，飞机控制的硬件/软件和其他飞机和导弹的综合系统；具有半功能手的人造手臂等[7]。虽然这些设备都是智能的，但他们只能进行单独工作和本地工作，不能连接到“网络”。

所以下一步就是使所有的智能设备互连。从智能的连通设备来看，智能设备并没有实现真正的智能。它们只是被赋予了这些能力，所有的行为都是人们事先设定好的，它们被称为是智能，只是因为它们是连通的。物体可以是有线连接方式或无线连接方式。在物联网中，无线连接将成为主要的实现方式。在现有的技术基础上，有很多物体接入网络的方法：RFID, ZigBee, WPAN, WSN, DSL, UMTS, GPRS, WiFi, WiMax, LAN, WAN, 3G等等。智能物体的互连使它们进行交互成为可能。

尽管，物体之间实现了互连，但并不能保证它们能够自动通信。故创造一个具有处理信息、自我配置、自我修复、独立决策、甚至自我监督功能的新型的智能设备是必要的。这样，物与物之间才能交互，自动地进行交换信息。改变了通信方式，从人与人的通信，转变为物与物的通信。物联网是以应用为导向的，所以应该开发新的商业应用，推动物联网的技术革新和发展。

图2 物联网的发展趋势简图

II.物联网的体系结构

当前的互联网有一个五层体系结构，使用TCP/IP协议，这已经很好地工作了很长一段时间，然而,在物联网数以亿记的对象连接将产生更大的流量和需要更多的数据存储，除此之外，还存在一些另外的挑战，譬如安全，管理等等。但今天的互联网是在1970年代为目标设计与今天的使用场景和相关的交通模式几乎没有相似之处。原始设计和目前的利用率之间的不匹配，开始阻碍了互联网的潜力。布莱德宣言和其他分表,他们都指出这一点。因此对于物联网来说，设计一个新架构是合理并且有必要的。

重新设计一个新的体系结构是一项非常复杂的工程，这需要考虑很多的因素，例如可靠性，可扩展性，模块化，互通性，界面，服务质量等等。关于物联网的体系结构，面向服务的体系结构，利用了集成互联网，使广泛分布的边缘技术和互联的网络相互作用，它是一个关键的目标。对于这个目标，我们应该考虑引进一个完全包容范围类的边缘技术，包括和物理世界相互作用的FEID技术；利用发展对象连接的数据捕获技术，联网能力—感知，定位，当地的通信和安全；与发展的互联网集成和一些其他的技术热点，除此之外，我们也应该看到管理的需求，面向服务的体系结构，安全，隐私等和其他一些社会经济学的热点。

关于互联网的体系结构设计，安东尼弗内斯给了我们一个好的提议，图3，图4是从该提议中来的，他们向我们展示了有着不同层次边缘技术的物联网。

图3