[转帖]浅析物联网概念和演进路径

芬芳蓝天

浅析物联网概念和演进路径



孔晓波

摘要：近来，物联网成为炙手可热的名词，专家预言物联网将彻底改变人们的生活方式，带动万亿级的产业发展，成为信息化发展的新的推动力量。但是究竟什么是物联网，它离大家还有多远？仍然是众说纷纭，见仁见智。实际上，物联网这一名词来自对互联网的类比，本文试图通过分析物联网和互联网的关系，从人类现代信息化发展的历史角度，用结构化模型的方式，对物联网的概念给予辨析，并提出物联网的未来演进路径。
关键词： 物联网
互联网
泛在网络
传感网

2009年11月3日，温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为《让科技引领中国可持续发展》的讲话。他提出了：“要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的‘发动机’。”[1]这篇讲话对我国物联网的发展目标提出了明确要求，把物联网概念的研究推向了新的高潮。 “物联网”被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮，专家认为，物联网一方面可以提高经济效益，节约成本；另一方面可以为经济的发展提供技术推动力。但是也有的专家认为物联网离大家仍有一定距离，不要盲目乐观。为此，有必要对物联网的发展由来和演进路径做一番探讨，找到应对物联网发展浪潮的对策。
一、物联网概念的形成
物联网概念最早出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起世人的重视。1998年，美国麻省理工大学（MIT）创造性地提出了当时被称作EPC系统的“物联网”的构想，1999年，美国Auto-ID首先提出“物联网”的概念，主要是建立在物品编码、RFID技术和互联网的基础上。2005年， ITU发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，综合了二者的内容，正式提出了“物联网”的概念，包括了所有物品的联网和应用。目前较为公认的物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。[2]
物联网的英文名称是Internet Of Things，那么它和互联网之间又是什么关系呢？实际上，物联网的概念来自于对互联网的类比，根据物联网与互联网的关系分类，不同的专家学者对物联网给出了各自的定义，归纳下来有如下四种类型：
（一）、物联网是传感网，不接入互联网。
    有的专家认为，物联网就是传感网，只是给人们生活的环境中的物体安装传感器，这些传感器可以更好的帮助大家认识环境，这个传感器网不接入互联网络，例如上海浦东机场的传感器网络，其本身并不接入互联网，却号称是中国第一个物联网。物联网与互联网的关系是相对独立的两张网。
（二）、物联网是互联网的一部分
    物联网并不是一张全新的网，实际上早就存在了，它是互联网发展的自然延伸和扩张，是互联网的一部分。互联网是可包容一切的网络，将会有更多的物品加入到这张网中。也就是说，物联网是包含于互联网之内的。
（三）、物联网是互联网的补充网络
    大家通常所说的互联网是指人与人之间通过计算机结成的全球性的网络，服务于人与人之间的信息交换。而物联网的主体则是各种各样的物品，通过物品间传递信息从而达到最终服务于人的目的，两张网的主体是不同的，所以，物联网是互联网的扩展和补充，物联网与互联网是相对平等的两张网，互联网好比是人类信息交换的动脉，物联网就是毛细血管，两者相互连通，是互联网的有益补充。
（四）、物联网是未来的互联网
从宏观的概念上讲，未来的物联网将使人置身于无所不在的网络之中，在不知不觉中，人可以随时随地与周围的人或物进行信息的交换，这时，物联网也就等同于泛在网络，或者说未来的互联网。物联网、泛在网络、未来的互联网，他们的名字虽然不同，但表达的都是同一个愿景，那就是人类可以随时、随地、使用任何网络、联系任何人或物，达到信息交换的自由。
四种概念的界定都有其可取之处，也有不足之处，本文编辑认为，从狭义的角度看，只要是物品之间通过传感网络连接而成的网络，不论是否接入互联网，都应算是物联网的范畴。从广义角度看，物联网不仅局限于物与物之间的信息传递，必将和现有的电信网络实现无缝的融合，最终形成人与物无所不在的信息交换，形成泛在网络。下面大家从人类信息化发展的历史角度构建“拼图模型”，分析物联网的准确意义。
二、物联网在信息化发展中的位置
从烽火台到电报电话，再到互联网和移动互联网，人们对信息的渴求成为推动信息化发展的原动力，而一次又一次技术的飞跃正帮助人们不断获取新的常识和信息。大家把现代信息通信比作一张拼图，如图1所示，人类的现代信息化是从电报开始，逐步探究更便捷，更大容量的信息传递，随着拼图一张张的被翻开，人与人的通信的未知领域不断缩小，已经发展到了“移动互联网”的阶段。
在人们不断探索人与人的现代通信技术的同时，拼图又从物与物的通信的角度也被悄悄的翻开。为了更好的服务于信息的传递，最初，一部分物体被打上条码，这提高了物品识别的效率，随着近场通信（Near Field Communication）技术（如RFID、蓝牙、ZIGBEE等各种技术）的发展,RFID、二维码等各种现代识别技术逐步得到推广应用，在摩尔定律的推动下，芯片的体积不断缩小，功能更加强大，物品自身的网络与人的网络相连通已经成为大势所趋。未来的发展过程中，拼图将逐步被揭开，从人的角度和从物的角度对信息通信的探索将实现融合，最终实现无所不在的“泛在网络”，如图2所示，而这也就是终极意义上的物联网。

图1，现代信息技术演进的“拼图模型”
三、物联网的演进路径
如图2所示，大家把人类信息通信网分成实现人与人通信的电信网（Telecommunication network）和实现物与物通信的近场通信网（Near field communication network）或者说传感网（Sensing network）两个角度，这两个角度的发展是并行推进的，但是显然，电信网的发展要早，并且成熟于传感网，经过上百年、无数人的研究发明、推广应用，电信网已经建立了一整套科学的、可控可管的信息通信网络体系，安全高效的服务于人类的信息通信。

图2，未来的泛在网络拼图
电信网的发展主要有两大方向，一类是移动化，人们为了追求信息通信的自由，逐步的由移动电话替代固定电话，实现位置上的自由通信；另一类是宽带化，通信从电路交换转变为分组交换为主，从电报电话到互联网，逐步实现宽带化的通信，实现传输容量上的自由通信。
传感网的发展也有两大趋势，一个是智能化，物品要更加的智能，能够自主的实现信息交换，才能实现物联网的真正意义，而这将需要对海量数据的处理能力，随着“云计算”技术的不断发展成熟，这一难题将得到解决。另一个趋势是IP化，未来的物联网，将给所有的物品都设定一个标识，实现“IP到末梢”，这样大家才能随时随地的了解物品的信息，在这方面，“可以给每一粒沙子都设定一个IP地址”的IPV6担负着这项重担，将得到全球的推广。
由此，产生了物联网演进的两种模式，即电信网主导模式和传感网主导模式。电信网主导模式就是由传统的电信运营商主导，推动物联网的发展，目前，以中国移动为代表的电信运营商已经发出了强烈的呼声；以传感网为主导的模式是以传感网产业为主导，逐步实现与电信网络的融合。在当前状况，由于传感器的研发瓶颈制约了物联网的发展，应当大力加强传感网络的发展，但是从战略角度看，针对未来会出现的信息安全和信息隐私的保护问题，应当选择电信网主导的模式，因为通信产业具有强大的技术基础、产业基础和人力资源基础，能实现海量信息的计算分析，保证网络信息的可控可管，最终保证在信息安全和人们的隐私权不被侵犯的前提下实现泛在网络的通信。
四、结论
物联网的概念应当分为广义和狭义两方面，广义来讲，物联网是一个未来发展的愿景，等同于“未来的互联网”，或者是“泛在网络”，能够实现人在任何时间、地点，使用任何网络与任何人与物的信息交换。从狭义来讲，物联网是物品之间通过传感器连接起来的局域网，不论接入互联网与否，都属于物联网的范畴，这个网络可以不接入互联网，但如果有需要的时候，随时能够接入互联网。
    物联网的演进路径分为电信网主导和传感网主导两种模式，发展的初期会有传感网络主导，但是当传感网技术成熟后，应当以电信网为主导，实现信息的可控可管，安全高效。




The Concept and The Evolution Path of the Internet of Things
Abstract: Recently, the concept of the IOT (Internet of Things) becomes hotter. Experts have forecast that it will change people’s lives completely. This paper tries to analysis the relationship of the Internet and the IOT, and discriminates the core concepts of IOT in the course of the evolution of the informationization of human being. In this foundation, the paper bring up the evolution path of the Internet of Things.


Keywords: Internet of Things, Internet, Ubiquitous network, Sensor net