物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)重點(diǎn)介紹:感知層部分的條碼技術(shù)、EPC技術(shù)、RFID技術(shù)、WSN技術(shù)等;傳輸層部分的M2M技術(shù)、6LoWPAN技術(shù)及嵌入技術(shù)等;應(yīng)用層部分的智能交通、智能醫(yī)療、智能電網(wǎng)、智能家庭、智能物流等;及相應(yīng)的支撐部分的技術(shù)(如信息及網(wǎng)絡(luò)安全、物聯(lián)網(wǎng)管理、服務(wù)質(zhì)量管理等)。
物聯(lián)網(wǎng)(IOT,Internet of Things)的概念目前說法很多,使用最多的物聯(lián)網(wǎng)概念是,指通過射頻識別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。ITU給出物聯(lián)網(wǎng)的概念是:物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品到物品(T2T,Thing to Thing)人到物品(H2T,Human to Thing)、人到人(Human to Human)之間的互聯(lián)。好像目前沒有看到“物聯(lián)網(wǎng)”的權(quán)威定義,但可以發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的核心是在物、人之間的信息交互,感知與信息采集、數(shù)據(jù)傳送、信息處理是物聯(lián)網(wǎng)的三大特征。
目前公認(rèn)的物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系架構(gòu)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三層。相應(yīng)的其技術(shù)體系包括感知層技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)、應(yīng)用層技術(shù)和支撐技術(shù)(又稱公共技術(shù))。公共技術(shù)是指三層架構(gòu)中的實(shí)現(xiàn)信息安全管理、物聯(lián)網(wǎng)管理、服務(wù)質(zhì)量管理等所采用的相關(guān)技術(shù)。
感知層。其作用是相當(dāng)于人的感覺器官,它是物聯(lián)網(wǎng)識別物體,采集信息的來源,其主要功能是識別物體,采集信息,并且將信息傳遞出去。感知層所涉及的主要技術(shù)應(yīng)分為兩大部分,一是數(shù)據(jù)采集部分,包括EPC技術(shù)、一維/二維條碼技術(shù)、RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)及多媒體信息采集技術(shù)等;二是組網(wǎng)與協(xié)同信息處理部分,包括短距離傳輸技術(shù)、自組織組網(wǎng)技術(shù)(如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN)、傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)、協(xié)同信息處理技術(shù)上等。協(xié)同信息處理技術(shù)是指采集到的數(shù)據(jù)在局部范圍內(nèi)進(jìn)行了協(xié)同處理,以提高信息的精度,降低信息的冗余度,并通過具有自組織能力的短距離傳感器網(wǎng)絡(luò)接入到廣域承載網(wǎng)絡(luò),即與網(wǎng)絡(luò)層的互聯(lián)。傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)旨在解決感知層數(shù)據(jù)與多種應(yīng)用平臺間的兼容性問題,包括代碼管理、服務(wù)管理、狀態(tài)管理、設(shè)備管理、時間同步、定位等,在有些應(yīng)用中還需要通過執(zhí)行器或其他智能終端對感知結(jié)果做出反應(yīng),實(shí)現(xiàn)智能控制。
網(wǎng)絡(luò)層。其作用相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞和大腦,負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息,其主要功能是實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)和控制信息的雙向傳輸,路由和控制。傳輸層所涉及的技術(shù)主要是依賴現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)絡(luò),包括各種無線網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)、接入網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)絡(luò)。因此,傳輸層所涉及的技術(shù)應(yīng)分為三大部分,一是匯聚網(wǎng)部分,諸如ZigBee技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、Wi-Fi技術(shù)、UWB技術(shù)等;二是接入網(wǎng)部分,包括M2M技術(shù)和6LoWPAN技術(shù)等;三是承載網(wǎng)部分,諸如公用移動通信技術(shù)、光纖通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等等。
應(yīng)用層。其功能是實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的最終目的,將人與物、物與物緊密的結(jié)合在一起。它包括應(yīng)用支撐平臺子層和應(yīng)用服務(wù)子層。應(yīng)用支撐平臺子層用于支撐跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同、共享和互通。涉及的技術(shù)包括中間件技術(shù)、云計(jì)算平臺技術(shù)(包括大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等)、信息處理和數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù)(包括數(shù)據(jù)庫技術(shù)、商業(yè)智能技術(shù)等)以及軟件開發(fā)與集成技術(shù)等。應(yīng)用服務(wù)子層是指物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用,包括環(huán)境監(jiān)測、智能交通、智能醫(yī)療、智能電網(wǎng)、智能家庭、智能物流等等
綜上所述,物聯(lián)網(wǎng)是典型的交叉學(xué)科,它所涉及的技術(shù)包括標(biāo)識技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)和信號處理技術(shù)、軟件和算法、發(fā)現(xiàn)與搜索引擎技術(shù)、電源和能量儲存技術(shù)等。比較核心的技術(shù)如IPv6技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、傳感技術(shù)、RFID智能識別技術(shù)、無線通信技術(shù)等。那么,在這里我們重點(diǎn)介紹與物聯(lián)網(wǎng)直接相關(guān)的技術(shù),其他技術(shù)將在相應(yīng)通信專業(yè)內(nèi)介紹。與物聯(lián)網(wǎng)直接相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)包括但不限于如下:
感知層的關(guān)鍵技術(shù)。感知層是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的底層涉及到網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)較多。條碼技術(shù)和EPC技術(shù)是最基本的標(biāo)識技術(shù)。條碼技術(shù)是利用光電掃描或圖像采集設(shè)備識讀條碼符號,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動識別,并快速準(zhǔn)確地將信息錄入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,以達(dá)到自動化管理的目的,它包括一維條碼和二維條碼。EPC(產(chǎn)品電子代碼)技術(shù)比傳統(tǒng)的條碼具有更大的信息容量,且能進(jìn)行遠(yuǎn)距離識讀,其目標(biāo)是通過統(tǒng)一的、規(guī)范的編碼體系建立全球通用的信息交換語言,包括EPC-64、EPC-96、EPC-256等類型。RFID(射頻識別)技術(shù),又稱電子標(biāo)簽技術(shù),是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。它是一種利用電磁場耦合或電磁波傳播實(shí)現(xiàn)信息交換達(dá)到對目標(biāo)識別、讀取、寫入信息的技術(shù)。RFID系統(tǒng)組成應(yīng)包括標(biāo)簽、讀寫器、讀寫器天線、主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和后臺服務(wù)器等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(WSN)應(yīng)包括傳感器技術(shù)、傳感器節(jié)點(diǎn)技術(shù)和其組網(wǎng)技術(shù)。傳感器是一種能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置,通常由直接響應(yīng)被測量的敏感元件和產(chǎn)生可用信號輸出的轉(zhuǎn)換元件及相應(yīng)的電子線路組成。傳感器節(jié)點(diǎn)由傳統(tǒng)意義上的傳感器、微處理器、網(wǎng)絡(luò)接口組成,典型的如MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))。WSN是由大量具有特定功能的傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織的無線通信方式,相互傳遞信息,協(xié)同地完成特定功能的多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)。
網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)是接入部分的相關(guān)技術(shù),如M2M技術(shù)和6LoWPAN技術(shù)等。M2M是指機(jī)器(尤其是傳感器)之間建立連接的所有技術(shù)和手段的總稱。而“物聯(lián)網(wǎng)”可以簡單的理解為物物相連的網(wǎng)絡(luò),就像互聯(lián)網(wǎng)是由無數(shù)個局域網(wǎng)構(gòu)成的一樣,未來的物聯(lián)網(wǎng)是由無數(shù)個M2M系統(tǒng)構(gòu)成。M2M不是簡單的數(shù)據(jù)在機(jī)器之間進(jìn)行傳輸,更強(qiáng)調(diào)的是這種機(jī)器間的通信具有智能化、網(wǎng)絡(luò)化、交互式的特點(diǎn)。M2M主要以無線網(wǎng)絡(luò)為接入手段,遠(yuǎn)距離采用蜂窩移動通信的方式,近距離采用ZigBee、藍(lán)牙、Wi-Fi、UWB等技術(shù)。因此M2M系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)包括應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和設(shè)備終端層等三層。6LoWPAN技術(shù)是結(jié)合了IEEE 802.15.4協(xié)議和IPv6技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),解決了窄帶寬無線網(wǎng)絡(luò)中的低功耗、有限處理能力的嵌入式設(shè)備使用IPv6的困難,實(shí)現(xiàn)了短距離通信到IPv6的接入,面向的對象一般為短距離、低速率、低功耗的無線過程。
應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)。應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)重點(diǎn)體現(xiàn)在具體應(yīng)用層面,如智能交通、智能醫(yī)療、智能電網(wǎng)、智能家庭、智能物流等等。
支撐或稱公共技術(shù)重點(diǎn)關(guān)注的是物聯(lián)網(wǎng)的信息及網(wǎng)絡(luò)安全、物聯(lián)網(wǎng)管理、服務(wù)質(zhì)量管理等相關(guān)技術(shù)。
在物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)內(nèi)主要介紹如下圖所示的內(nèi)容: