物联网的四大关键性应用技术及体系结构概述

物联网体系结构概述,物联网的四大关键性应用技术 百恒物联 2018-06-27 5842
  体系结构是指导具体系统设计的首要前提。物联网应用开发广泛,系统规划和设计极易因角度的不同而产生不同的结果,因此需要遵循具有框架支撑作用的体系结构。另外,随着应用需求的不断发展,各种新技术将逐渐纳入到物联网体系结构中,体系结构的设计也将决定物联网的技术细节、应用模式和发展趋势。但是,与物联网的概念与定义类似,目前还没有一个全球统一规范化的物联网体系结构模型。


物联网的四大关键性应用技术及体系结构概述


  ITU在2005年的物联网报告中重点描述了物联网的四个关键性应用技术:标识事物的RFID技术、感知事物的传感器技术、思考事物的智能技术、微缩事物的纳米技术。目前,国内物联网技术的关注热点主要集中在传感器、RFID、云计算及普适服务等领域。

  物联网技术涉及多个领域,这些技术在不同的行业通常具有不同的应用需求和技术形态。一些共性技术包括感知与标识技术、网络与通信技术、计算与服务技术以及管理与支撑技术四大体系。

  感知与标识技术


  感知和标识技术是物联网的基础,负责采集物理世界中发生的物理事件和数据,实现外部世界信息和感知和识别,包括多种发展成熟度差异性很大的技术,如传感技术、识别技术等。

  传感技术利用传感器和多跳自组织传感器网络,协作感知、采集网络覆盖区域中被感知对象的信息。传感器技术依附于敏感机理、敏感材料、工艺设备和计测技术,对基础技术和综合技术要求非常高。目前,传感器在被检测量类型、精度、稳定性、可靠性、低成本、低功耗方面还没有达到规模应用水平,是物联网产业化发展的重要瓶颈之一。

  识别技术涵盖物体识别、位置识别和地理识别。对物理世界的识别是去实现全面感知的基础。物联网标识技术以二维码、RFID标识为基础,构建对象标识体系,是物联网的一个重要技术点。从应用需求的角度出发,识别技术首先药解决的是对象的全局标识问题,需要物联网的标准化物体标识体系指导,再融合及适当兼容现有各种传感器和标识方法,并支持现有的和未来的识别方案。

  网络与通信技术


  网络是物联网信息传递和服务支撑的基础设施,通过泛在的互连功能,实现感知信息高可靠性、高安全性的传送,主要技术包括接入与组网、通信与频谱管理等。

  物联网的接入与组网技术涵盖泛在接入和骨干传输等多个层面的内容。以互联网协议版本6(IPv6)为核心的下一代网络,为物联网的发展创造了良好的基础网条件。以传感器网络为代表的末梢网络再规模化应用后,面临与骨干网络的接入问题,并且其网络技术需要与骨干网络进行充分协同,涉及固定、无线和移动网及Ad Hoc组网技术、自治计算与连网技术等。

  物联网需要综合各种有线及无线通信技术,其中近(短)距离无线通信技术在物联网中被广泛使用。由于物联网终端一般使用工业科学医疗(ISM)频段进行通信,例如,全世界通用的免许可证的2.4GHz ISM频段,此类频段内包括大量的物联网设备以及现有的无线保真(W-Fi)、超宽带(UWB)、ZigBee、蓝牙等设备,频谱空间极其拥挤,这将制约物联网的实际大规模应用。为提升频谱资源的利用率让更多物联网业务能实现空间并存,需切实提高物联网规模化应用的频谱保障能力,保证异种物联网的共存,并实现其互连互通互操作。

  计算与服务技术


  海量感知信息的计算与处理是物联网的核心支撑。服务和应用则是物联网的最终价值体现。主要技术包括海量感知信息计算与处理技术、面向服务的计算技术等。

  海量感知信息计算与处理技术是物联网应用大规模发展后所必需的,包括海量感知信息的数据融合、高效存储、语义集成、并行处理。

  知识发现和数据挖掘等关键技术,以及物联网“云计算”中的虚拟化、网格计算、服务化和智能化技术。核心是采用云计算技术实现信息存储资源和计算能力的分布式共享,为海量信息的高效利用提供支撑。

  物联网的发展应以应用为导向,在“物联网”的语境下,服务的内涵将得到革命性的扩展,不断涌现的新型应用将使物联网的服务模式与应用开发受到巨大挑战,如果继续沿用传统的技术路线必定束缚物联网应用的创新。从适应未来应用环境变化和服务模式变化的角度出发,需要面向物联网在典型行业中的应用需求,提炼行业普遍存在或要求的核心共性支撑技术,需要针对不同应用需求的规范化、通用化服务体系结构以及应用支撑环境、面向服务的计算技术等的支持。

  管理与支撑技术


  随着物联网网络规模的扩大、承载业务的多元化和服务质量要求的提高,以及影响网络正常运行因素的增多,管理与支撑技术是保证物联网实现“可运行、可管理、可控制”的关键,包括测量分析、网络管理和安全保障等方面。

  测量是解决网络可知性问题的基本方法,可测性是网络研究中的基本问题。随着网络复杂性的提高与新型业务的不断涌现,需要高效的物联网测量分析关键技术,建立面向服务感知的物联网测量机制与方法。

  物联网具有“自治、开放、多样”的自然特性,这些自然特性与网络运行管理的基本需求存在着突出矛盾,需要新的物联网管理模型与关键技术,保证网络系统正常高效的运行。

  安全是基于网络的各种系统运行的重要基础之一,物联网的开放性、包容性和匿名性也决定了不可避免地存在信息安全隐患。需要物联网安全关键技术,满足机密性、真实性、完整性、抗抵赖性的四大要求,同时还需解决好物联网中的用户隐私保护与信任管理问题。
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