物联网及其核心技术解析

河南牧业经济学院信息与电子工程学院　刘　博

物联网及其核心技术解析

河南牧业经济学院信息与电子工程学院刘博

物联网集合了各种感知技术，主要解决物品与物品，人与物品，人与人之间的互连，所以，物联网至少应具备三个关键特征：全面感知，互通互联和智慧运行。本文详细阐述了对物联网概念的解析、体系架构组成以及其主要的核心技术，为物联网行业的规划发展提供一定的依据和参考。

物联网概念；体系架构；核心技术

一、物联网的概念解析

物联网（英文简称为IOT，即Internet of Things）是通过互联网达到物物相连的一种网络，物联网技术是计算机与互联网技术的结合，实现物体与物体之间、环境以及状态信息实时的共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。其本质是就是通过互联网利用物联网的各个层次（主要是感知层、网络层和应用层）的关键技术来实现物体的自动识别和信息（数据）的互通互联。它与互联网的区别在于，互联网以人为本，信息的采集、处理和传输都是由人来完成，而物联网则是以物为核心。

物联网的概念还可以从以下几个方面来解析：

（1）物联网是指把世界上所有的物体都联接到一个网络中实现物体的互通互联，这中间涉及各种通信网络（包括Zigbee、WiFi、蓝牙、3G、4G等）和互联网相互融合，通过网络的可靠传递实现物体信息的共享。

（2）简单的来讲，物联网就是将RFID（无线射频识别）、WSN（无线传感器网络）和移动互联网结合为用户提供生产生活的各方面的服务。

二、物联网的体系架构

物联网的体系架构主要有感知层、网络传输层和应用层组成。

（1）感知层即实现全面感知，利用各种感知、捕获和测量的技术手段，实时的对物体进行信息的采集和获取。就是指物体的信息通过智能感应装置（比如条形码、电子标签、摄像头、各种传感器、红外感应、卫星定位等）被感知，完成各类物理事件和数据的采集，然后经过网络（包括局域网和移动互联网等）进行传输，到达指定的中心进行信息处理，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。

（2）网络传输层一般指无线传感网络。网络传输层位于感知识别层和应用支撑层中间，负责两层之间的数据传输，常用的短距离无线传感网络有：ZigBee、WiFi（Wlan）、WiMAX、Bluetooth（蓝牙）等，长距离无线传输网络有：3G网络（GPRS、GSM、WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000等）以及现在正在普及的4G网络等。

由感知识别层采集的数据（传感器、RFID、摄像头等感知设备所获取数据）需要经过通信网络传输到数据中心、控制系统等地方进行信息处理、存储，传感器网通过协同信息处理实现自组织组网，依次来完成信息传输。现有的物联网网络传输层一般都在目前已有的移动通讯网和互联网的基础上来建立。

（3）应用层主要提供对网络获取数据的智能处理和服务支撑平台，完成数据的分析和处理。包括应用支撑提供各种接口、中间件技术、云计算和各种应用终端软件等。

三、核心技术

物联网的核心技术从各个层面上来分有以下几点：无线射频识别技术（简称RFID）、传感器技术、无线传感网、嵌入式网关技术、云计算技术、服务端编程和移动终端应用等等。

射频识别技术又叫电子标签技术，是一种可通过无线识别特定目标并读写相关数据，无需建立机械或光学接触的无线通信技术。系统一般都由标签、阅读器、编程器（主机）、天线几部分组成。RFID标签上存储着规范而具有互用性的信息，可实现物品信息的无线非接触识别，这项技术广泛应用于物流、交通、身份识别、安防等领域。

传感器技术是自动检测和自动转换技术的总称。传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。传感器可以获取大量人类感官无法直接获取的信息。这是物联网的基础技术之一。

无线网络技术是物联网中数据传输的重要环节。无线网络既包括Zigbee等无线标准，也包括为蓝牙技术、WIFI技术、IPv6技术等。物联网需要更多的IP地址，IPv4资源有限，现在需要IPv6来支撑。物联网就是物物相连的互联网，然而真的要把物和物连接起来，除了需要各种传感器，首先要给他们每个都贴上一个标签，也就是每个物体要有自己的IP地址，这样用户才能够通过网络。在IPv6可以让人们拥有几乎无限大的空间，就能构筑一个人人有IP、物物相连的物联网世界，那么IPv6将是物联网的重要应用的基石。

嵌入式网关技术，嵌入式网关是一个中央数据转换单元，基于传统嵌入式技术，运行复杂的嵌入式操作系统，实现传感无线网的数据交互。

云计算技术，云计算平台作为海量感知数据的存储、分析平台，是物联网发展必不可少的部分，云计算已经不是简单的云存储和对计算能力的需求，它越来越是大数据、云计算和人工智能三位一体的融合。

移动终端应用技术，随着智能化无线移动终端的流行，传统应用也都随之转移，它是人机物联网对话应用也成为人与物品（商品）之间沟通的窗口。

四、小结

本文物联网的基本概念出发，并从多个层面对物联网的概念进行解析，然后又对物联网的体系架构组成和主要的核心技术进了简要的阐述，为物联网行业的规划发展提供一定的依据和参考。

［1］陈钰莹，付蔚，刘谋黎.物联网技术［M］.北京：清华大学出版社，2010.

［2］张世锦.物联网技术导论［M］.北京：机械工业出版社，2015，7.

［3］董耀华.物联网技术与应用［M］.上海：上海科学技术出版社，2012.

［4］宋文.无线传感网技术与应用［M］.北京：电子工业出版社，2007.