物联网翻译 - 图文

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

图4

然后他给出了他自己已经设计的物联网的体系结构设计，如图5所示

图5

这是一个很好的建议，它给了我们一个粗略的物联网的架构的解决方案。但是仍然存在一些长远的重要的问题，这些是我们应该仔细虑的，首先是否每一个对象都是互相连接的并且物体之间能够通过他们自己互相交换信息，那么在网络中的流量和数据将会以指数级的方式增长得非常快。今天的网络真的能够承受这些吗？我们是否需要一个新的支柱？让每一个物体相连并且使他们独自交流，这是一个很诱人的想法，我们能未来在很多情况下一个物体和另一个物体交谈，但是让一个物体和其他所有的物体交流，这真的是有必要的吗？为什么一个牙刷要

去和一个电冰箱交谈呢？事实上，一个对象主要是和与他在同一个物联网应用系统的对象相连，而且我们可以发现物联网就是由许多物联网应用系统组成的，从这个观点来看，我们能够看到一个新的物联网，图6就像我们展示了这个新的观点。骨干网可能是今天的互联网，也许不是或者也许是它的扩展。

图6

现在物联网的应用情况已经被许多应用系统像EPC全球,智能医院等等,似乎工作得很好。但是问题是这些应用系统独自工作，而且就像我前面提到的，即使一个物体也只能和与他在同一个应用系统中的另一个物体联系。但是毫无疑问，高科技的未来必定每一个应用系统是互相联系的，而且随着物联网的增长，由于不同应用系统之间的协作，他们的联系变得越来越频繁，但是由于缺乏全球的标准，他们也许会使用不同的标准和科技，所以互操作性是一个问题。我们只有解决了这个互操作性问题，我们才会有一个真实的物联网。作者提出了一个解决方案，就是在物联网的体系结构设计上加一个协调层，协调层处理来自不同应用系统中的包的结构，并将他们组装成一个统一的结构，该结构能够被每一个应用系统识别和处理。

当然如果物联网的标准是完成了的，那么依据这些标准，应用系统在互操作性上将不会有问题的，那么问题在于现存系统和新的部署系统之间，在于应用系统自己之间。根据以上所说的，我们给出了我们的物联网体系结构设计的建议，图7展示了我们的设计。

图7

III. 物联网的应用实例

物联网并不是一个理论，它是一个能让我们的生活从中受益的应用技术。事实上，很长的一段时间内，物联网的价值存在于一些作用明确的应用中。明确的应用解决方案将会是物联网创新与发展的最重要的动力源泉之一。物联网的应用前景非常广大。

现在，在很多领域中都已经有一些成功的应用，例如食品，零售，物流，运输业等等。到目前为止，我们认识了这么多物联网的东西，但是，什么才是真正的物联网系统呢？这里是作者设计的一个基于物联网的大学校园设施管理应用模型，这是一个可以展示真正的物联网如何造福于我们生活的范例。

在校园中，有着许多建筑，例如，教学楼，办公楼，图书馆，食堂等等。几乎所有的建筑都拥有他们自己的加热，通风，空调和电梯系统。这些装置应该处于良好的维护与管理状态下，但这是很难做好的，那么现在我们可以使用物联大学校园设施管理应用了。图8是我们为了这种设施管理设计的试点项目型建筑。

图8

而且也可以被定位，当整个校园都覆盖了WIFI信号，每一座建筑的数据采集管理器都会通过WIFI将它采集到的数据传输给设施管理应用程序。通信管理拥有信息世界和现实世界的转换接口，它在现实世界和信息世界同时存在。之后，建筑控制系统将会计算这些数据然后根据这些数据结果做出决定。例如发送配置信息给RFID标签或者关掉一些空调。我们可以看到所有的行动都是在没有人参与的情况下做出的。而且通过这个方法，我们可以更加有效地使用能量，此外，通过分析者系数据我们可以知道这些设施的维护情况，如果它有一些潜在的问题我们可以采用一些有效地方法来避免有害状况的发生。 IV. 讨论

物联网还在持续发展，但其中任然存在许多的问题，在这个部分，我们讨论两个至关重要的问题：标准化，安全性和隐私性。

毫无疑问，对于任何交流技巧来说，一种开放式标准是让其成功的重要促成者，也包括互联网，没有清晰公认的标准，比如TCP/IP。存在于互联网世界，物联网的扩展将达不到全球范围，换句话说没有一个全球化标准，将

没有真正的物联网存在，但事实上，在许多领域，物联网的技术水平还处于初期阶段或者是不完整片段的，所以，努力是必须的，ISO,ETSI,IEFT,ITU和其他相关组织之间的合作则显得非常重要和急迫。

安全性和隐私性一直是公众最为关心的问题，为了使物联网广泛采用。给使用者一种健全的技术性解决措施来对安全性和隐私把关是很有必要的，回顾历史，在任何物联网时代开始，没有安全和隐私的需要所以也没有对安全隐私方面的设计，随着互联网发展，许多安全隐私问题出现，我们只有建立修补程序，看起来像是一种附加功能，但只有当强大的安全隐私措施到位才能使公众接受物联网，所以我们应该在最初设计开始就将其放在一个非常重要的位置并在物联网中对其建立一种综合型的途径。另外，仅仅从技术观点来看待安全性与隐私性是不够的，除了技术，规则，经济，社会伦理道德都应该考虑到。 V. 总结

物联网即将到来了，它把我们带进了一个新的领域，在那里任何事物，从轮胎到牙刷都能够互相识别，互相联系并且物体之间都是能够互相交换信息，然后通过他们自己做出决定。这些联系的组成方式将会是人与人，人与物，物与物。物体将会是主要的交通制作者。人们的生活得益于物联网。未来是光明的，但是道路是艰难的。现在任然有很多技术难题需要解决，待我们真正是想一个全球的物联网还有一条很漫长的路。

附1：专业词汇：

ubiquitous Computing - 普适计算的促进者希望嵌入到环境或日常工具中去的计算能够使人更自然的和计算机交互。而普适计算的显著目标之一则是使得计算机设备可以感知周围的环境变化，从而根据环境的变化做出自动的基于用户需要或者设定的行为。

普适运算并非将基础技术全盘翻新，普适运算技术运用了无线电网络的科技，让人们在不受时空限制的环境下享用资讯透过整合式无缝科技技术，让人们使用起来更便利，省时。

Information and communication technology(ICT)信息和通信技术 Nanotechnology and miniaturization 纳米技术 微电子技术

Embedded intelligence 嵌入式智能、嵌入式技术 Self-configure自配置 Engine controller引擎控制器

Antilock brake controller防震刹车控制器 inertial guidance system惯性制导系统 Semi-functional半函数 BLED Declaration 布莱德宣言

TCP/IP protocols(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 中译名为传输控制

协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。

SOA(service-oriented architecture) 面向服务的体系结构 EPC Global

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