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物聯網技術體系、網路架構和產業鏈條,入門知識大全

最初的物聯網概念,國內普遍認為的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID時最早提出來的,當時還被稱之為感測網,其定義是:通過射頻識別(RFID)、紅外線感應、全球定位系統、鐳射掃描器等資訊感測裝置,按照約定的協議,任何物品與網際網路相連線,進行資訊交換和通訊,以實現智慧化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網路概念。

在2005年國際電信聯盟(ITU)釋出的同名報告中,物聯網的定義發生了變化,覆蓋範圍有了較大的拓展,不再只是指基於RFID技術的物聯網,提出任何時刻、任何地點、任何物體之間的互聯,無所不在的網路和無所不在計算的發展願景,初RFID技術外、感測器技術、納米技術、智慧終端等技術到今天也得到了更加廣泛的應用。

在我國,物聯網的概念經過政府與企業的大力扶持已經深入人心。現在的物聯網已經被貼上了“中國式”的標籤,其含義為:物聯網是將無處不在的末端裝置和設施,包括具備“內在智慧”的感測器、移動終端、工業系統、樓控系統、家庭智慧設施、視訊監控系統等,和“外在使能”的,如貼上RFID的各種資產、攜帶無線終端的個人與車輛的等等的“智慧化物件或動物”或“智慧塵埃”,通過各種無線和有限的長距離和短距離通訊網路實現互聯互通(M2M)、應用大整合、以及基於計算機的SaaS營運等模式,在內網、專網、網際網路的環境下, 採用時適當的資訊保安保障機制,提供安全可控乃至個性化的實時線上監測、定位追溯、報警聯動、排程指揮、預案管理、遠端控制、安全防範、遠端維保、線上升級、統計報表、決策支援等管理和服務功能,實現對“萬物”的高效、節能、安全、環保的“管、控、營”一體化。

一、物聯網體系

物聯網基本要素

物聯網發展的關鍵要素包括由感知、網路和應用層組成的網路架構,物聯網技術和標準,包括服務業和製造業在內的物聯網相關產業,資源體系,隱私和安全以及促進和規範物聯網發展的法律、政策和國際治理體系。

二、物聯網網路架構

物聯網網路架構由感知層、網路層和應用層組成。

感知層實現對物理世界的智慧感知識別、資訊採集處理和自動控制,並通過通訊模組將物理實體連線到網路層和應用層。

網路層主要實現資訊的傳遞、路由器和控制,包括延伸網、接入網和核心網,網路層可依託公眾電信網和網際網路,也可以實現依託行業專用通訊資源。

應用層包括應用基礎設施/中介軟體和各種物聯網應用。應用基礎設施/中介軟體為物聯網應用提供資訊處理、計算等通用基礎服務設施、能力及資源呼叫介面,以此為基礎實現物聯網在眾多領域的各種應用。

三、物聯網技術體系

物聯網涉及感知、控制、網路通訊、微電子、軟體、嵌入式系統、微機電等技術領域,因此物聯網涵蓋的關鍵技術也非常多,為了系統分析物聯網技術體系,將物聯網技術體系劃分為感知關鍵技術、網路通訊關鍵技術、應用關鍵技術、共性技術和支撐技術。

1. 感知、網路通訊和應用關鍵技術

感測和識別技術是物聯網感知物理世界獲取資訊和實現物體控制的首要環節,感測器將物理世界中的物理量、化學量、生物量轉化為可供處理的數字訊號,識別技術實現對物聯網中物體標識和位置資訊的獲取。

2. 網路通訊關鍵技術

網路通訊技術主要實現物聯網資訊和控制資訊的雙向傳遞、路由和控制,重點包括低速近距離無線通訊技術、低功耗路由、自組織通訊、無線接入M2M通訊增強、IP承載技術、網路傳送技術、異構網路融合技術以及認知無線電技術。

3. 應用關鍵技術

海量資訊智慧處理綜合運用高效能運算、人工智慧、資料庫和模糊計算等技術,對收集的感知資料進行通用處理,重點涉及資料儲存、平行計算、資料探勘、平臺服務、資訊呈現等,面向服務的體系架構(SOA)是一種鬆耦合的軟體元件技術,它將應用程式的不同功能模組化,並通過標準化的介面和呼叫方式聯絡起來,實現快速可重用的系統開發和部署。

4. 支撐技術

物聯網支撐技術包括嵌入式系統、微機電系統、軟體和演算法、電源和儲能、新材料技術等。

5. 共性技術

物聯網共性技術設計網路的不同層面,主要包括架構技術、標識和解析、安全和隱私、網路管理技術等。

四、物聯網標準化體系

物聯網標準是國際物聯網技術競爭的制高點,由於物聯網涉及不同專業技術領域、不同行業應用部門,物聯網的標準既要涵蓋面向不同應用的基礎公共技術,也要涵蓋滿足行業特定需求的技術標準:即包括國家標準,也包括行業標準。

物聯網標準體系相對繁雜,若從物聯網總體、感知層、網路層、應用層、共性關鍵技術標準體系等五個層次可初步構建標準體系。

1. 物聯網總體性標準

包括物聯網導則、物聯網總體架構、物聯網業務需求等。

2. 感知層標準體系

主要涉及感測器等各類資訊獲取裝置的電氣和資料介面、感知資料模型、描述語言和資料結構的通用技術標準、RFID標籤和讀寫器介面和協議標準、特定行業和應用相關的感知層技術標準等。

3. 網路層標準體系

主要涉及物聯網閘道器、短距離無線通訊、自組織網路、簡化IPv6協議、低功耗路由、增強的機器對機器無線接入和核心網標準、M2M模組與平臺、網路資源虛擬化標準、異構融合的網路標準等。

4. 應用層標準體系

包括應用層架構、資訊智慧處理技術、以及行業、公眾應用類標準。應用層架構重點是面向物件的服務架構,包括SOA體系架構、面向上層應用業務的流程管理、業務流程之間的通訊協議、元資料標準以及SOA安全架構標準。資訊智慧處理類技術標準包括雲端計算、資料儲存、資料探勘、海量智慧資訊處理和呈現等。雲端計算技術標準重點包括開放雲端計算介面、雲端計算開放式虛擬化架構(資源管理與控制)、雲端計算互操作、雲端計算安全架構等。

5. 共性關鍵技術標準體系

包括標識和解析、服務質量、安全、網路管理技術標準。

標識和解析標準包括編碼、解析、認證、加密、隱私保護、管理、以及多標識互通標準。

安全標準重點包括安全體系架構、安全協議、支援多種網路融合的認證和加密技術、使用者和應用隱私保護、虛擬化和匿名化、面向服務的自適應安全技術標準等。

五、物聯網產業

產業體系

物聯網相關產業是指實現物聯網功能所必須的相關產業集合,從產業結構上主要包括服務業和製造業兩大範疇。

物聯網啊製造業以感知端裝置製造業為主,感知端裝置的高智慧化與嵌入式系統息息相關,裝置的高精密化離不開積體電路、嵌入式系統、微納器件、新材料、微能源等基礎產業支撐。部分計算機裝置、網路通訊裝置也是物聯網啊製造業的組成部分。

物聯網服務業主要包括物聯網啊網路服務業、物聯網應用基礎設施服務業、物聯網軟體開發與應用整合服務業以及物聯網應用服務業四大類,物聯網應用基礎設施服務業主要包括雲端計算服務、儲存服務等,物聯網軟體開發與整合服務業又可細分為基礎軟體服務、中介軟體服務、應用軟體服務、智慧資訊處理服務以及系統整合服務,物聯網應用服務又可分成行業服務、公共服務和支撐性服務。

物聯網產業絕大部分屬於資訊產業, 但也涉及其他產業,如智慧電錶等,物聯網產業的發展不是對已有資訊產業的重新統計劃分,而是通過應用帶動形成新市場、新形態,整體上可分為三種情形:

因物聯網應用對已有產業的提升,主要體現在產品的升級換代,如感測器、RFID、儀器儀表發展已數十年,由於物聯網應用使用向智慧化網路升級,從而實現產品功能、應用範圍和市場規模的巨大擴充套件,感測器產業與RFID產業成為物聯網感知終端製造業的核心。

因物聯網應用對已有產業的橫向市場拓展,主要體現在領域延伸和量的擴充套件。如伺服器、軟體、嵌入式系統、雲端計算等由於物聯網應用擴充套件了新的市場需求,形成新的增長點。

由於物聯網應用創造和衍生出的獨特市場和服務,如感測器網路裝置、M2M通訊裝置以及服務、物聯網應用服務等均是物聯網發展後才形成的新型業態,為物聯網所獨有。

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