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物联网:Web3.0时代的变革力量

我爱方案网| 物联网,Web3.0| 2011-01-24
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中心议题:
    * 物联网概述
    * 物联网原理
    * 物联网关键技术
    * 物联网存在的问题

1
、引言

随着信息技术的飞速发展,网络涉及的领域持续增多,人们对于网络的依赖性越来越大,网络已经成为现代社会不可缺少的一个组成部分。正如高新技术往往最先应用于军事领域的规律,网络最初也是在军事领域得到成功应用,随后逐渐推广,也开始应用于民用领域。网络从仪向用于提供新闻阅读,到提供网站与用户之间的互动,使得人与人之间的社会交互更加便捷,发展至今已经能够逐步提供人与物、甚至物与物之间的交互。网络给人类的生活带来了翻天覆地的变化,对人类影响重大。如今,即将由互联网时代迈入物联网时代,未来网络的发展值得人们加以关注。

2、物联网概述

网络从出现以来一直发展迅速。人们已经历过Web1.0时代,现在正处于Web2.0时代,不久即将跨人Web3.0时代。在Web1.0时代,信息以广播的方式传播,用户只能被动地获取信息,网站提供给用户的内容是由网站编辑进行组织处理后提供的,以物为中心,典型代表有新浪、搜狐、网易等门户网站。进入Web2.0时代,信息以点对点(P2P)方式传播,用户能够参与创造主体内容,用户既是信息的生产者,也是信息的获取者。Web2.0以用户为中心.加强了网站与用户、用户与用户之间的交互,其典型代表有FacebookLinkedin、人人网等。

Web2.0的应用方式主要有五种:博客(Blog)、新闻聚合(Rich Site Summary.RSS)、互联网百科全书(Wiki)、社会化网络服务 (Social Networking ServicesSNS)、标签(Tag)。虽然,较之Web1.0的用户参与度有所增加,但在Web2.0中有一个1%规律,即在100人在线群体中,有1个人创建内容,10个人参与互动,剩下89个人只是在旁观。如果进入Web3.0时代。用户的参与度将得到极大的提高。Google首席执行官Eric SohmidlWeb3.0的主要特征概括为:“应用程序相对较小、数据处于Cloud中、应用程序可以在任何设备上运行(PC或移动电话)、应用程序的速度非常快并能进行很多自定义”。另外,网络将向人工智能进化,开放技术、开放身份、分布式万维数据库也均是其特征。Web3.0时代将实现”无处不联网”的伟大构想,正因为如此,所有物品均联入网络,人们可以通过网络实时管理控制各自的物品,可以说人们每时每刻均参与在网络之中。而”无处不联网”的场景在过去是难以想象的,由于科技水平的不断提高,这一构想即将成为现实,这就是物联网时代的到来。

物联网是在互联网的基础上,充分利用智能嵌入技术、无线数据通信技术、无线射频识别技术(RFID)、遥感技术、微纳技术,构建智能网络,由过去仅能在网上进行人与人的沟通发展至能够进行人与物、物与物的互动。通过给铁路、电器等嵌入芯片,这些物品能够自动进行感应、识别,人类也可以远程控制物品,整个地球都变得智慧起来。事实上,这个”Interact of Things”的概念并不是最近才提出的,早在1999年已经有相应的说法。只是物联网发展的时代似乎正在到来。正如其字面的意思,它是由Internet发展而来的,是继个人计算机、互联网之后。IT产业的第三次变革。IBM前首席执行官郭士纳曾提出“十五年周期定律”,即“计算模式每隔15年发生一次变革”,这同英特尔创办者摩尔发现的摩尔定律一样准确:1965年前后发生的变革以大型机为标志,1980年前后的变革以个人计算机的普及为标志,而1995年前后的变革则以互联网的发展为标志,也许到2010年将会发生物联网的变革。既然美国政府的”信息高速公路”战略能够催熟互联网,那么可以预见,如今在全球金融危机下提出的”智慧地球”战略也将能够推动物联网的发展。

3、物联网原理

物联网由EPC(产品电子代码)标签、解读器、分布式savant软件系统、InternetONS(Object Naming Service) 服务器、PML(Physical Markup Language)服务器以及众多数据库组成。各部分通过协同下作,经由传送、感应、管理等过程,实现物与物之间的感知,因此,物联网又称传感网。

3.1基本概念

EPC,即产品电子代码,是为每一件物理目标分配的一个唯一的、可查找的标识码。EPC编码是由一个标头和另外三段数据组成的一组数字,这三段数据一次为厂商识别代码、对象图2标签与解读器的通信机制分类代码以及序列号。其中标头标识EPC的版本号,它使得以后的EPC可有小同的长度或类型;厂商识别代码是描述与此EPC相关的生产厂商的信息。

自动识别产品技术中心(Auto-ID)假定存储EPC的物理标签是电磁标签 EMID(Electromagnetic Identification)EMID是一种可以跟标签解读器进行无线通信的存储装置。为了降低价格,标签上仅仅存储EPC,相关该标签的其它信息存储在网络数据库中。

解读器是使用多种方式与标签交互信息的设备,主要负责将接收到的电磁波转换为相应的数据信息。分布式Savant软件系统是处于解读器与Internet之间的中间件。解读器把传感器和电子标签七的信息读取出来,送到 Savant,数据经过Savant处理后,传送到Interact。所谓ONS(Object Naming Service),是指对象名称解析服务,是一种全球查询服务,可以将EPC编码转换成一个或多个Internet地址,从而为Savant系统指明如何找到此编码对应的货品的详细信息。

所谓PML(Physieal Markup Language),是指物理标记语言。PML服务器是提供与ID相关联信息的服务器,其主要存储的内容有:每个生产商产品的原始信息,如产品EPC、产品名称、产品种类、生产厂商、产地、生产日期、有效期、是否是复杂产品,主要成分等;产晶在供应链中的路径信息.如单位角色、单位名称、仓库号、读写器号、时间、城市、解读器用途以及时间等库存信息。

3.2工作原理

当标签与解读器之间的距离达到一定的阈值时,盘绕解读器的天线与盘绕标签的天线之间就会形成一个磁场。标签中包含的信息经过调制通过磁场以电磁波的形式发送给解凑器,解读器接收到相应电磁波后就进行解调,将电磁波转换为数据信息,即标签的EPC编码。

首先,解渎器读取一连串EPC信息并且将其传人分布式Savant软件系统,如图3所示。Savant具有数据平滑、数据校验以及数据暂存等功能,由 Savant将相应EPC信息传给ONS服务器,找到该EPC对应的IP地址,然后ONS服务器指示savant到一个保存着产品文件的PML服务器查找相关的物品信息,找到的相应文件信息可以南Savant复制,经过Savant处理后,将其传送到Internet,从而相应文件中的产品信息就能够传送到供应链上。

利用解读器会遇到解读器冲突和标签冲突两个问题。所谓解读器冲突,是指如果两个或两个以上的解读器的覆盖范有重叠,那么它们发出的信号可能互相干扰。为避免这种冲突,Auto-ID采用时分多址机制(TDMA),即指示解读器在不同时段读取信息,保证它们不会相互干扰。相应的,标签冲突是指在一个解读器的同一覆盖范围内在同一时刻两个或两个以上的芯片向解读器发送信号,这些信号互相叠加干扰解读器清晰判断信息。对此,Auto-ID采用的解决方法是:在某一时刻,解读器只要求第一位数符合它的要求的标签回应,如果有超过一个标签的第一位数相同。则再对第二位数做出要求.依此类推,直到仅有一个标签回应为止。这一过程看似复杂,其实可以做到非常迅速。

 

4、物联网关键技术

物联网给积累到今天的IT技术提供了一个发展机遇。,从个人计算机时代到瓦联网时代再到物联网时代,相对应的变革则是”从信息处理到信息传播冉到信息传感。信息发展越来越进入物质领域”。物联网把新一代信息技术充分运用在各行各业之中,将感应器嵌入到各物体之中,以互联网为基础,实现人类社会与物理系统的整合,以便对物体实施实时的管理和控制.从而提高资源利用率和生产力水平。

在这个整合的网络中,世界上的所有物品都需要接入,显然 IPv4的网址是不够分配的,于是lPv6便适时出现。IPv6128位二进制数表示IP地址,为人类提供了足够的IP地址,同样非常重要的一点是,IPv6弥补了IPv4在安全方面的不足,其目前已经在逐步推广的过程中。由于所有物品的接入,在网络上的信息量之大可想而知,传统的计算机已不足以应付,因此,需要功能超级强大的中心计算机群,即当前各大IT巨头竞相研究的云计算。云计算是一系列相互联系并且虚拟化的计算机组成的并行和分布式系统模式,把大量存储器容量和处理器资源集中在一起,统一管理并且协同工作。它是分布式处理、并行处理、网格计算、网络存储和大型数据中心的进一步发展和商业实现。简单地说,云计算就是通过使计算分布在大量的分布式计算机上。充分利用空闲资源、节约成本,提高效率,相当于“超级大型机”。正是云计算技术的运用. 使数以亿计的各类物品的实时动态管理变得可能。“云”就是计算机群,人们只关心上网发生的业务,不需要关心存储或计算发生在哪朵“云”上。

5、物联网存在的问题

我国的物联网发展目前处于起步阶段,正面临着一些问题。

首先,就是缺乏统一完整的标准体系。从事于物联网研究的企业很多,物联网的相关产品也很多,各企业按照自己的标准生产制造,那么按不同的标准制造出的产品之间很难兼容,就会影响产品间的相互识别和感应。如同影响电子商务发展的瓶颈足标准问题,统一完善的标准体系的缺乏也会影响到物联网的发展。其实,在互联网发展之初,也有类似的问题。起初各大厂商基于各自的结构模犁构造网络,导致不同厂商的网络与网络之间不能互连。为解决这个问题.国际标准化组织ISO 提出了OSI开放式系统互联参考模利,提供了很好的理论依据。由于该模型的设计过于理性化,实现起来比较困难。因此将其作为一个理论模型,而基于这个理论依据开发的TCP/IP模型在行业中得以实现,并且被广泛使用,成为实用的行业标准,从而实现了网络与网络之间的互连,令整个地球变成了一个地球村。由此看来,在物联网领域似乎可以做螳参照,即先制定出一个理论下的统一完整的标准体系,然后结合实际,再开发行业的实用标准,以使得所有物品之问能够相互识别、相互感应。

其次,当前的物联网缺乏成熟的商业模式。由于物联网中运用的许多新兴技术发展不久,使用成本较高,而又由于整个物联网尚未进入全面普及阶段.并未形成产业化优势,因此,如何找到其中较好的盈利模式称为业界关注的问题之一。最为系要的一点,也许就是信息安全问题。在物联网时代,由于“云”的存在,各类信息传递极为方便迅速,那么同样道理的,如果不加防备。病毒也将更为方便地在“云”中传递,从而入侵大片计算机系统。据统计,2009年攻击者还是主要针对Web应用攻击,而在物联网时代,人类的衣食住行将完全与网络联系在一起,人类越来越离不开Web应用,由此,网络安伞问题越发重要起来。

云计算平台是物联网的基础,因此,要解决物联网的安全问题,首先要解决云计算的安全问题,即云安全问题。趋势科技在云安全方面已经有了一定的研究,其技术核心是基于“信誉度评价”。只要任一用户请求访问某页面,云端便会自动检测该网页的信誉度得分,而每个网页的信誉度得分是根据几个指标严格评定而且实时更新,只要其超出阈值,该网页便会立刻被屏蔽,从而有效保护用户的系统安伞。而这一过程的进行是十分迅速的,比起在客户端安装杀毒软件来说消耗小得多。能够达到零接触、零感染的防护效果。虽然趋势科技的研究对于同前的Web攻击的防护能起到一定作用,但是对于喋喋不休的新的攻击方式,还需要更进一步的研究。根据微软的观点。云计算可看作Cloud+Client。资源在Cloud上的比例的大小可由用户按需动态选定。那么,用户放于Cloud 上的资源越多,会越担心其安全问题。自己的商业机密数据放置于透明的”云”之中,用户连数据位于哪个国家也无从知晓,必然会担心其保密性、安全性。在网络并不十分发达的2001年,一个”Nimda”感染了全球多少台计算机,那么,在网络已经成为人们生活的组成部分的物联网时代,如果攻击者入侵到”云”之中,带来的影响之大可想而知。因此,在物联网时代,一定要时刻警惕安全问题。

6、物联网最新动态

2009111920日,由天地互连公司主办的“2009无线技术世界暨物联网国际高峰会议”在北京举办,该会议全面探讨和分享伞球物联网产业链成熟度和最新发展情况,特别是物联网作为继计算机、互联网之后,世界信息产业的第三次浪潮在全球的部署与运营情况。

20091128,由计算机世界传媒集团主办的“2009年中国IT财富(CEO)年会&中国信息丰管(CIO)年会”在北京困际会议中心隆重开幕。在会上,IBM大中华区董事长兼首席执行官钱大群对于“智慧地球”战略做出进一步介绍。IBM将“智慧地球”解释成三个 I”:InstrumentedInterconnectedInteIligent。如果这三个“I”在中国得到实现,中国将成为“感知中国”,由物联网带动新的经济发展。

20091216,由宏霸数码科技有限公司、中同自动识别网联合主办的主题为:“全面感知可靠传送智能处理——2009年物联网应用发展论坛”即将在北京召开。届时将与政府、行业协会、相关企业及媒体共同探讨中国物联网应用现状及发展前景。

20103月,将在北京举办“第二届中国RFID与物联网发展年会”暨中国RFID产业联盟2010年度会员代表大会。国家金卡工程协调领导小组办公室的预通知文件指出:“年会将以‘智慧中国用芯感知,RFID应用促进物联网发展’为主题,通过搭建一个产、学、研、用广泛交流合作的平台,共同探讨和交流‘智慧地球’、‘感知中国’与未来物联网发展带给中网RFID产业与应用的机遇与挑战;进一步统一认识、明确方向、找准定位、积极而又稳妥地推进中国 RFID与物联网的发展进程,为改善民生、惠及百姓、构建和谐社会做出新贡献”。

7、物联网应用场景

在物联网时代。任何设备只要能够接入网络均能够实现智能化操作。人们日常生活中普遍使用的手机,就可以成为一个典型的智能终端。中国移动推出的手机支付业务就是一个物联网的实际应用。其技术核心是将手机中的SIM卡换成RFID-SIM卡,这样一来,手机便具有了信用卡的功能,用户在消费时只需要将手机在接收器上轻轻一扫就可以完成划账和获知消费清单。中国电信主推的“全球眼”技术也是对物联网概念的实现。只要在需要并且有权限进行监控的物品中嵌入感应芯片,就可以通过中国电信的“全球眼”对相应物品进行实时监控。上海海关已经采用这种远程监控技术对通关物品进行实时监控,上海浦东国际机场也已经通过在机场周围布设许多传感器集成的传感节点建立机场防入侵系统,从而大大减轻人员负担,提高效率。中国联通则以公交卡手机进军物联网市场。其在上海推出的公交卡手机完全可以替代公交卡,用户上车只需将手机对准读卡器即可“刷卡”付费,大大方便了市民的出行。

目前物联网正处于起步阶段,由于技术的限制,其实际应用并不多见。随着业界对各项核心技术的攻关,物联网的应用将会越来越普遍,人们很快就能够感受到物联网给工作和生活带来的便利。可以预见,台灯将能够根据室外光线强弱自动调节灯光亮度、交通灯将能够根据道路汽车流量自动指挥文通、洗农机将能够根据衣服质地自动改变洗涤方式??这种智慧的生活在物联网时代即将成为现实。

8、结语

中科院上海微系统与信息技术研究所副所长、中科院无锡高新微纳传感网工程中心主任刘海涛曾说:“与计算机、互联网产业不同,中国在物联网领域享有国际话语权!”中国在物联网的研究上与其他技术先进的国家具有同发优势,应该继续投入研究。只要中国掌握了物联网的关键技术,在物联网领域中凶将会在国际上取得领先地位,更会得益于物联网给人类带来的便利。

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