2022年物联网关键技术,难点问题及解决方案 .pdf

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1、物联网关键技术、难点问题及解决方法作者：熊霆学号： 20080210460122 专业: 08电子商务（本）指导老师：徐涢基名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 10 页 - - - - - - - - - 1 目录摘要. 2 1.物联网的发展 . 2 2.物联网关键技术 . 4 3.物联网难点问题 . 5 4.物联网应用的解决方案 . 6 5.物联网的发展需要新思维 . 8 6.参考文献 . 8 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -

2、 - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 10 页 - - - - - - - - - 2 物联网的关键技术、难点问题及解决方案姓名：熊霆日期： 2010-6-22 摘要物联网， 是继计算机、 互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域，给IT 和通信带来了广阔的新市场。物联网应用中首先被广泛使用的是“M2M ”(Machine-to-Machine)应用，驱使各行各业走向信息数字化和商业流程的自动化。其实物联网技术并非新生，在一些行业中已经得到应用。埃森哲认为， 经过过去几年的技术和市场的培育， 物联网即

3、将进入高速发展期。目前， 全球主流的运营商和设备商都已经开始提供移动M2M 业务与解决方案。在中国，在工业化与信息化融合的今天，电信运营商，特别是移动运营商，在不断突破盈利点的驱动下，也将视线转向了M2M 。关键词： 物联网，关键技术，难点问题，解决方案,新思维1.物联网的发展1.1 物联网的简介物联网 (The Internet of things)的概念是在1999 年提出的，比尔盖兹在华盛顿湖畔的智能化豪宅， 联想、 长虹等国内厂商推出的闪联标准，国内外运营商推出的手机支付、路灯监控等M2M 应用都是物联网的雏形。物联网应用中首先被广泛使用的是“M2M ”(Machine-to-Mach

4、ine)应用。 M2M 指的是各类物体通过有线和无线的方式，在没有人为干预下实现数据通信。这些物体可能是工业设备、电表、医疗设备、运输车队、移动电话、汽车、贩卖机、家电、健身设备、楼宇、大桥、公路和铁路设施等等。这些物体将配备嵌入式的通信技术产品，通过各类通信协议和其他的设备及 IT 系统交换信息，提供连续的、实时的和具体细节的信息，到达人类无法得到的大量信息。广义的M2M 也包括人和机器(Mobile-to-Machine)间的应用。1.2 物联网迈入高速发展期埃森哲认为， 经过过去几年的技术和市场的培育，物联网即将进入高速发展期，它是继计算机、 互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，

5、是一个全新的技术领域，同时也给 IT 和通信带来了广阔的新市场。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 10 页 - - - - - - - - - 3 在物联网产生之前，IT 和人类基础设施开启智能化之路，都为物联网的出现奠定了坚实的基础。IT 能力在 1980 年以前，一直局限在主机和后台计算中心，在80 年代之后，逐步从后台移向前台和桌面，支撑作业处理和分析能力，由此，PC和局域网应运而生。之后，随着互联网的出现， IT 能力从桌面扩展到支撑价值链和商业合作

6、伙伴，支撑着服务和协调。2000年后，智能设备的不断涌现使得IT 能力从对人的支撑扩展到对物体的支撑，实现了物体之间的通信和协作，物联网在此初见端倪。而人类的基础设施的演进路线也极其相似。90 年代以前，基础设施建设能力仅停留在建造钢筋混凝土的基础设施阶段。90 年代以后，随着基础设施建设的重点移向国家信息基础建设， 信息高速公路等信息基础建设成为了国家发展政策的重点和产业发展的基础。2000年后， 随着技术和市场的成熟，实物基础建设和信息基础建设逐步融合，使得世界基础结构发生了翻天覆地的变化，智能城市的建立不再是纸上谈兵，并日益向全面协作、相互关联和智能化发展，物联网随之进入到人们的视野中。

7、“物联网”概念的问世, 打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT 基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物, 而另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在“物联网”时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施。. 在此意义上， 基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。目前，计算机和手持设备是IT 的主体，而数量规模庞大的生活消费品，包括车辆、家电及其他生活实物用品将在未来从各个维度从后台支撑人类的IT 需求。研究机构iDate 估计，“全球将有1 亿 9 千万的机器设备将于2012 年通过物联网进

8、行连接和共享信息”。独立市场研究机构Forrester预测，到2020 年，物物互联业务与现有的人人互联业务之比将达到 301，下一个万亿级的通信业务将是物物互联。根据预测，到2035 年前后，我国的传感网终端将达到数千亿个; 到 2050 年，传感器将在生活中无处不在。这就是物联网中智能设备的规模效应。1.3 物联网的广泛应用物联网的通信方式开启了B2B和 B2C的服务改革， 让“机器开口说话”。原先充斥着大量无谓的信息待处理，时刻消耗着看似取之不尽的计算能力，消耗大量的电能，排放大量的二氧化碳。 正是这些 “机器自动生成( 制造 ) 的信息” 的出现催生了物联网，物联网的出现也为在技术和业

9、务以及政府监管层面更好地规范化、标准化这个产业， 结合绿色计算和云计算技术，应对信息“污染”和“能耗”的问题。物联网的普及实现减少成本，优化业务流程和在设备出现故障之前就预先制止等商业应用。其最显著的特点， 是使物品的供应链具备智能，使各种物品在生产、流通、 消费的各个过程都具备智能，直至使智能遍及整个生态系统，这不仅可以提高管理的效率，更重要的是大大提高了物品和各种自然资源使用的效率，使广泛的节能进入IT 时代，引发一场绿色科技革命，有效实现节能减排。其中包括让机器操纵汽车、掌控船舶运输， 进行绿色计量从而改善消费观念并减少能源滥用，在机器出现故障前进行远程维修， 成千上万个房间里的电器设备

10、可以进行统一管理，城市水资源的浪费可以减至最低，而大气污染也将被监测，等等。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 10 页 - - - - - - - - - 4 同时，物联网为人民生活应用上引入了一种革新的服务方式，为顾客提供愉快和惊喜，包括当客户度假时对宠物饲养器进行规划和检查，让客户能够与冰箱交流然后决定要买些什么，可以在办公室远程调节家里温度以避免下班回家感觉不适，等等。通过操作和控制某些“实物”， 使之通过有线和无线的方式“互联”在一起，形成一张提供崭

11、新突破体验的大“网”。同时，物联网被广泛地应用到各行各业的服务中，驱使各行各业走向信息数字化和商业流程的自动化。比如，在过去，通信和高科技服务、金融服务、公告服务、产品提供和能源提供都是互不关联、互相割裂的， 而物联网正是会在将来打破它们之间的壁垒，使之日益为客户提供融合的服务体验。以无处不在的互联网和一系列高科技术为标志的数字经济积极地打破顾客、 企业、 竞争对手和合作伙伴之间的界限，提供数字化和快速传输和大量的数据存储，提高信息传播的安全性，实现商业流程的自动化。2.物联网关键技术物联网的关键技术，有物体标识、体系架构、通信和网络、安全和隐私、服务发现和搜索、软硬件、能量获取和存储、设备微

12、型小型化、标准。物联网有四个关键性的应用技术RFID ，传感器，智能技术（如智能家庭和智能汽车）以及纳米技术。在标识方面单个无题可能会有多个标识，不同的用处标识不一样，包括一个负荷的物体，比如说一个汽车部件有轮胎、方向盘， 不同的厂家有不同的标识。在这个标识里面一个是这一类的标识， 可能我现在要查询一个东西，这个东西不见得是具体的东西，比如说你想要一个饮料或者是哪一个厂家的饮料，而不是拿一个瓶子的饮料。现在的标识有层次结构，将来我们要把隐私的东西是别人看不到的标识，不要让别人看到这个东西就知道是哪个地方的。一个物体有很多的标识，标识之间怎样影射，标识和服务之间怎样影射？标识之间怎样兼容？同时要

13、有利于标识的容易性，不能弄一个标识让人理解非常困难。在未来物联网的体系结构方面，未来的物联网它的感知信息是有局部的互动性，这样它的存储能力和计算能力要往边缘推。同时， 我们要挖掘物体和物体的关联性，我们的计算中心都有， 在物联网上也有一个大的计算中心，通过计算中心挖掘我们的数据。还有，我们的物体是可移动的，它的统一条件是随时随地都可以上网。我们在局部形成一个自主的网络，现在还有大的网络，这是建设一个网中网的概念。未来的互联网到底是什么框架，对它提出什么要求， 研究它的重点在哪个地方。现在大家研究的侧重点，要支持语义的操作，要支持SOA 的架构，怎么样支持实践的体系架构，怎样支持分布式的体系结构

14、。作通信技术方面，现在已经有非常多的通信技术，未来物联网的通信技术也是多样的，从人和物之间的通信，到物理世界到现实世界的通信，到我们分布式数据之间的通信。通信的要求是不一样的，在这种情况下我们应该怎样考虑问题，包括我们无线电，包括频率的复用，特别是能够在低功耗的频率系统。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 10 页 - - - - - - - - - 5 在组网方面它是网中网，它要借助有线和无线的技术，要实现无缝透明的接入。在这里面，可能我们更多地现在的以后要

15、研究，包括了传感器网络和移动网络。在网络的管理方面是自干预、自配置，是一个层次性的组网结构。在隐私和安全方面，对于物联网也提出了很高的要求，主要涉及到了一个人的隐私，一个是商业的信任和国家的安全。你都上网了， 你出去玩， 或者是身体不舒服了，其实你很多个人的隐私想获得服务，很多的东西要交互。另外，像美国的智慧地球，是希望把IT 技术和国家的技术建设融合在一起。我在建大楼、 桥梁的时候， 其实把很多的传感器、信息部件放进去。在这种情况下， 安全怎样考虑？我们怎么保证我们国家的安全？其实提出这个问题，很多人又提出了反对的意见。如果中国的基础设施都可以拿得到，还有什么安全可言？做这一块的难点在什么地

16、方？第一个是资源受限，在这样的情况下我怎么进行加密和认证？人和物体是移动的， 在断裂的情况下， 我怎么样做安全和认证？这会带来一系列的问题，而这些问题对于现在的安全技术提出了更高的要求。其实现在的能量问题是我们的研究热点，包括了能量获取、能量存储和能量的利用。将来我们的物体都上网了，我们不可以插个电源在那个地方。无题非常小， 又是一个主动的设备，可能是要需要电源和计算的，在这种情况下， 如何获取能量？还有一个是如何存储，我获取了能量怎样存储？另外一个是我们的高效利用，在不工作的时候我怎样关闭，就是效率要提高。标准化是我们走向产业界的一个重要的部分，其实物联网的称呼更多是社会经济上的称呼。物和物

17、的相连说起来非常好说、记起来也非常容易。但是，往下走下去，标准化是非常重要的。在这里面，标准化我们想物和物的相连，主要是两点，第一个是接口的标准，第二个是数据模型的标准化，在语义上这样解释。不同的网络差距非常大，我怎样在语义说做模型的标准化。同时，从信息的产生和信息的使用上，应该注意信息的完整性、可靠性。因为对于一个物体会有多个感知他，或者是物体在移动的过程中，是断裂的通信，我怎么保证数据的可信性、完整性？3.物联网难点问题个人隐私与数据安全 - 安全因素的考虑会影响物连网的设计，避免个人数据受窃听受破坏的威胁。除此之外，专家称物联网的发展会改变人们对于隐私的理解，以最近的网络社区流行为例，个

18、人隐私是公众热议的话题。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 10 页 - - - - - - - - - 6 公众信任 -信息安全目前是广大群众对物联网的主要关注点。如果物联网的设计没有健全的安全机制，会降低公众对此信任。所有在设计物联网之初，就有必要考虑的安全层面。标准化 -标准化无疑是影响物联边普及的重要因素。目前 RFID，WSN 等技术领域还没有一套完整的国际标准，各厂家的设备往往不能实现互操作。标准化将合理使用现在标准，或者在必要时创建新的统一标准。

19、研究发展 -物联网相关技术仍处在不成熟阶段，需要各国政府投入大量资金支持科研，技术转化。系统开放 - 物联网的发展离不开合理的商业模型运作和各种利益投资。对物联网技术系统的开放，将会促进应用层面的开发和各种系统间的互操作性。4.物联网应用的解决方案4.1 物联网解决方案的五个关键要素埃森哲认为，物联网解决方案关键要素包括5P，即可以连入网络的智能设备(Pods) 、无处不在的有线和无线的宽带网络(Pipes) 、数据管理设备(Plexes) 、数字化管理设备(Panels)及应用支撑和运营(Platforms)。可以连入网络的智能设备包括嵌入了传感器、生物测定、 RFID、OS 、嵌入式射频等

20、技术的实物设备;无处不在的有线和无线宽带网络包括支持 WRAN、WWAN、WLAN 、WPAN、 BlueTooth 、ZigBee、UWB 等协议的从传感网到广域网的综合网络 ; 数据管理设施包括提供数据服务的数字化内容和中间件等; 数字化管理设备包括支持门户、 网件等用户界面等设备; 应用支撑和运营包括提供注册、展示、 设备管理、 服务编排、认证和 SaaS 的服务提供平台。物联网解决方案充分体现了价值链的特点，在5P中有大量的厂商，需要集成给客户提供价值。 在此值得一提的是，埃森哲已经形成了一整套的技术和工具将物联网的各个环节的技术整合， 快速实现物联网价值链，提供可靠的、 可扩展的、

21、有效的物联网端对端解决方案。4.2 可持续的智能服务可以看到的M2M 应用最大最容易实现的机会是关注并达到政府设定的“可持续性”目标，故可提出可持续的智能服务。包括：智能发动机：在车辆、工厂和商业层面上减少能源消耗的ICT 技术 ; 智能大厦：在大厦里使用能源效率最优化的ICT 系统 ; 智能网络：网络中实现从产生者到使用者的ICT 应用整合，提高效率，优化方案; 智能物流：通过规划更好的路径和承载量来减少能源消耗的ICT 应用 ; 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7

22、 页，共 10 页 - - - - - - - - - 7 非物质化：将高碳活动/ 产品变为低碳替代品。通过提供可持续化的智能服务，实现信息追踪标准化，监管能源消耗和排放，评估能源和碳排放量，对现有运营方式再思考，进而成就绿色经济。4.3 横向扩展垂直物联网服务垂直的物联网服务需要实现横向扩展，物联网生活方式才有可能在将来出现。在此我们通过两个案例进行说明。首先是一辆将各种不同应用互相连接的i-Car案例，这是一个通过M2M 技术的应用将不同的商业结合起来、 提供给最终用户整合之后的解决方案。这辆 i-Car的内部信息娱乐(IVI)应用情况如下：移动信息： GPS导航器提供了动态的路况信息(

23、例如，新闻、可停靠点、可选择路线、商店、旅游区域、交通状况、CO2 路线最优化、兴趣点 ,) 安全性能： 包括内设跟踪系统( 其智能黑箱能够检查追踪汽车情况) ，自动保持安全距离的系统 ( 根据速度和天气情况) ，车内控制家庭录像警报，汽车享有和驾驶设置的个性化汽车维修及最优化：包括能够减少能源消耗和二氧化碳排放量的智能发动机(例如：为自动驾驶的不同速度提供智能传感器) ，对严重污染水平敏感的识别系统( 例如：在城市中心它会自动转换成低能源排放系统) ，收集大量数据来指导驾驶的遥测装置通信：包括电话、视频电话、电子邮件、短信息以及远程用户的互联网接入娱乐：为前座和后座乘客所提供的用作乘车娱乐的

24、电子消费品( 如 i-Pod 、卫星广播、TV 、汽车 PC系统,) 商业贸易： 包括上缴道路通行费、停车费以及买票，购物， 使用与汽车保险费用相关的记录系统 ( 每年、每周运行里程)，例如每周汽车仪器表上记录了汽车保险费用随后是一个智能家庭的案例，这是一个互联的生态系统，所有的设备都共同处于网络之中，并且与外部参与者( 如医院、消防局、保险公司) 成为一体。该智能家庭的物联网服务如下：智能计量：对能源消耗( 如照明、通风空调系统) 进行远程控制和管理老人或残疾人的紧急按钮：当摁下的时候医院将收到报警智能保险：保险公司调查家庭状况，自动为客户量身定做保险险种智能设备：“可以说话”的设备在某些指

25、标处于安全水准以下时发送警报( 例如，电子冰箱就能指出该买什么) 火警或医院连接：家庭防火器直接与消防局通信，救护数据也被实时传输到医院防盗系统及远程控制：通过录像监管注册系统进行远程监控，自动拉响警报名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 10 页 - - - - - - - - - 8 上述两个解决方案案例是物联网服务在横向扩展至各行各业之后的产物，它们融合了通信与高科技、金融服务、产品提供、能源提供和公共服务行业的物联网解决方案。由此，物联网应用的解决方案才

26、可能发扬光大。5.物联网的发展需要新思维分析得知， 未来物联网的应用结构可能发生改变，在信息技术发达、通信网络完善的今天，新技术及应用层出不穷，但革命性、 不可替代的信息技术应用却难在短期出现。业务应用则已经向着个性化、差异化的方向发展，各行各业的物联网应用包含了政策法规、行业准则以及应用习惯、发展环境等诸多方面的内容。按照目前的格蜀，任何一个单位将不可能完全把控所有物联网应用，对于物联网的发展需要新思维。例如空调的监控模块，用户通过远程监控就可以实现对空调的控制，业务应用的对象是空调。我们对于这样的应用应该首先关注什么呢，从用户侧的控制可以选择通过手机或是电脑终端等方式进行控制；从网络层面，

27、可以选择有线宽带、无线宽带或是移动通信网络接入到空调；对于空调的监控模块，也可以选择有线、 无线或是移动通信等手段。这里强调一点就是这些应用都是可以选择的。由此得出，这个业务应用的核心是如何寻找盈利模式，以及让各方面接受这个盈利式。对于这个项目，我们能否改变传统思维，首先以业务应用为出发点，寻找合理的合作共赢的模式。我们需要新的思维，制定新的项目开发流程。6.参考文献1.田美花 .基于 RFID 技术的生产执行系统关键技术研究.青岛： 中国海洋大学， 2007。2.孔宁 .物联网资源寻址关键技术研究.北京：中国 科学 院研究生院，2008 3.潘林 .基于网格技术的Savant 中间件的设计和

28、实现.北京：北方 工业 大学， 2007 4.肖慧彬 .物联网中 企业 信息交互中间件技术开发研究.北京：北方工业大学，2009 5.马宇健 .基于电子标签的签名系统设计与实现.北京：北方工业大学，2009 6.赵莹 .基于物联网架构的EPC 无线通讯协议研究.山东：山东大学，2005 7.Martin Peter Michael. Architectural Solutions for Mobile RFID Services for the Internet of Things, 2008 8.Vladimir Oleshchuk. Internet of Things and Priva

29、cy Preserving Technologies, 2007 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 10 页 - - - - - - - - - 9 9.Ning Kong, Xiaodong Li, Baoping Yan. A Model Supporting Any Product Code Standard for the Resource Addressing in the Internet of Things, 2006 1010.Huanshe

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