畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）ASP.NET物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn)

1、物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)研究與實(shí)現(xiàn)摘要2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)上，國際電信聯(lián)盟發(fā)布了itu互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)，正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念。物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)概念在全球經(jīng)濟(jì)一體化、信息技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)的背景下，已經(jīng)成為了21世紀(jì)最熱門的詞匯。美國某知名咨詢公司預(yù)測(cè)，到2020年末，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的業(yè)務(wù)量及涉及范圍將比互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)大致少30倍，物聯(lián)網(wǎng)將成為下一個(gè)億萬級(jí)別的信息服務(wù)業(yè)務(wù)。作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中重要的一個(gè)模塊，物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中起到了信息處理和發(fā)布的作用，為了更好的普及物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)，推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的研究就成為迫在眉睫的事情。本課題圍繞物聯(lián)網(wǎng)信息

2、服務(wù)技術(shù)這一主線，首先探討了物聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)的定義與意義，分析了物聯(lián)網(wǎng)三大應(yīng)用體系及整體模型，接著介紹了與物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)密切相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)、編碼解析技術(shù)、信息共享技術(shù)以及實(shí)體標(biāo)記語言技術(shù)；通過給出極具代表性的兩個(gè)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)方案，更直觀地顯示了物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的特點(diǎn)，并據(jù)此提出通過epc技術(shù)和web service原理實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)的方案，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于asp.net的典型物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)。為了更好地介紹該平臺(tái)，讓讀者更易理解，本文還對(duì)平臺(tái)中涉及的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了介紹。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)，rfid, epc，信息服務(wù)，asp.net research and impleme

3、ntation of iot-information service platformabstracton november 17, 2005, “2005 itu internet report: internet of things” was issued on the world summit on the information society held in tunisia, when the concept of iot first appeared. with the integration of global economy and the rapid development

4、of information technology, iot has become one of the most popular topics in the 21st century. a well-known american consulting firm forecast that till the end of the year of 2020, the amount of business of iot as well as the business range will be more than 30 times of that of the internet. iot will

5、 be the next billionaire-level information service business. as one of the most critical part of iot system, iot-information service platform plays a role of information processing and releasing. for the purpose of spreading knowledge of iot and promoting the development of iot, research on iot info

6、rmation service platform becomes an extremely urgent event. this paper focused on the technology of iot information service. at first, the definition and the importance of iot and iot information service are introduced. after analyzing the model and system of iot, the paper come to the chapters of m

7、iddleware technology, encoding/resolving technology, information sharing technology and pml technology. the features of iot-information service platform are well illuminated by the way of presenting two typical examples of iot-is platform. according to that, scheme of implementing information servic

8、e is proposed through epc technology and web service, thus coming to an iot-is platform based upon asp.net. some related information is described in order to make it more understandable. key words:internet of things, rfid, epc, information service, asp.net目錄1 前言11.1 課題背景11.1.1物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介11.1.2 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)簡(jiǎn)介

9、11.2 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3 課題研究?jī)?nèi)容31.4 論文結(jié)構(gòu)42 物聯(lián)網(wǎng)體系62.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述62.1.1 物聯(lián)網(wǎng)定義62.1.2 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)定義72.1.3物聯(lián)網(wǎng)研究意義82.2 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)10 2.2.1 rfid系統(tǒng)體系架構(gòu)10 2.2.2 m2m系統(tǒng)體系架構(gòu)12 2.2.3 wsn系統(tǒng)體系架構(gòu)132.3 物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)模型152.3.1 標(biāo)識(shí)物品152.3.2 搭建物物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)152.3.3 搭建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)163 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)相關(guān)技術(shù)173.1 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中間件技術(shù)173.1.1 中間件概念173.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件的作用173.1.3

10、 中間件功能模塊183.2 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)編碼與名稱解析技術(shù)20 3.2.1 編碼技術(shù)20 3.2.2 iot-ns技術(shù)213.3 物聯(lián)網(wǎng)無線空中接口224 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的研究254.1 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)介紹25 4.1.1 物品信息服務(wù)25 4.1.2 pml技術(shù)274.2 數(shù)據(jù)安全策略簡(jiǎn)述29 4.2.1 數(shù)據(jù)安全主要原則29 4.2.2 數(shù)據(jù)安全解決方案304.3 典型物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)31 4.3.1 基于rfid的物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)31 4.3.2 基于m2m的物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)344.4 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)36 4.4.1 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)特點(diǎn)364.4.

11、2 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)結(jié)構(gòu)365 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)395.1 系統(tǒng)分析39 5.1.1 系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)39 5.1.2 開發(fā)工具分析435.2 模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)435.2.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)435.2.2 ons模塊475.2.3 制造商模塊495.2.4 管理員模塊515.2.5 讀寫器模塊525.3 系統(tǒng)代碼535.4 平臺(tái)的性能分析69 5.4.1 平臺(tái)的數(shù)據(jù)保密性69 5.4.2 平臺(tái)信息傳遞效率706 結(jié)論和體會(huì)72致謝73參考文獻(xiàn)74譯文及原文751 前言1.1 課題背景1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介當(dāng)每一次新興技術(shù)時(shí)代到來時(shí)，總會(huì)給人類社會(huì)帶來巨大的變革，例如工業(yè)革命的蒸汽機(jī)，電氣時(shí)代

12、的發(fā)電機(jī)，抑或是上個(gè)世紀(jì)才出現(xiàn)的計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)，這些革命性的發(fā)明無疑都給整個(gè)社會(huì)的發(fā)展帶來了巨大的推動(dòng)力。物聯(lián)網(wǎng)，這個(gè)詞匯或許我們還有點(diǎn)陌生，但毫無疑問，作為下一個(gè)新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)核心，物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)給現(xiàn)代社會(huì)帶來在科技和經(jīng)濟(jì)兩方面上翻天覆地的變化。物聯(lián)網(wǎng)（the internet of things）這個(gè)新名詞誕生于1999年，關(guān)于它的定義世界各國都有自己不同的標(biāo)準(zhǔn)：提出物聯(lián)網(wǎng)概念的美國麻省理工學(xué)院專家認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是指將各種信息傳感設(shè)備如rfid（射頻識(shí)別）設(shè)備、gps（全球定位系統(tǒng)）、激光掃描器等裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)。而歐盟定義為：將現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)延伸到互聯(lián)的物品網(wǎng)絡(luò)。這些

13、對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義雖有所不同，但都可概括為通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息的交換和通訊，以此來實(shí)現(xiàn)智能化的識(shí)別、跟蹤定位、監(jiān)控機(jī)管理的一種網(wǎng)絡(luò)，它是一互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的提出使得全世界的物品信息都有可能通過互聯(lián)網(wǎng)來實(shí)時(shí)共享。物品上的條形碼及電子標(biāo)簽可以儲(chǔ)存并標(biāo)示出物體的信息，而這些信息通過無線網(wǎng)絡(luò)的方式被傳送至上層的信息處理服務(wù)系統(tǒng)，而各大系統(tǒng)則可相互連接成一個(gè)大型的平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)，即物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)。1.1.2 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)簡(jiǎn)介從系統(tǒng)組成來看，可以把物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)分為軟件平臺(tái)和硬件平臺(tái)兩大系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)硬件設(shè)施由各種應(yīng)用服務(wù)器

14、（包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）組成，還包括用戶設(shè)備（如pc、手機(jī)）、客戶端等，主要用于對(duì)采集數(shù)據(jù)的融合/匯聚、轉(zhuǎn)換、分析，以及對(duì)用戶呈現(xiàn)的適配和事件的觸發(fā)等。對(duì)于信息采集，由于從感知節(jié)點(diǎn)獲取的是大量原始數(shù)據(jù)，這些原始數(shù)據(jù)對(duì)于用戶來說只有經(jīng)過轉(zhuǎn)換、篩選、分析處理后才有實(shí)際價(jià)值。對(duì)這些有實(shí)際價(jià)值的信息，有服務(wù)器根據(jù)用戶端設(shè)備進(jìn)行信息呈現(xiàn)的適配，并根據(jù)用戶的設(shè)置觸發(fā)相關(guān)的通知信息；當(dāng)需要對(duì)末端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制時(shí)，信息服務(wù)平臺(tái)硬件設(shè)施生成控制指令并發(fā)送，以進(jìn)行控制。針對(duì)不同的應(yīng)用將設(shè)置不同的服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)軟件目前是高度結(jié)構(gòu)化、層次化的，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)也是這樣，既包括硬件平臺(tái)也包括軟件平臺(tái)系統(tǒng)，軟件平臺(tái)是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)。

15、軟件開發(fā)的優(yōu)劣對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的影響尤其顯著。目前，物聯(lián)網(wǎng)大多數(shù)是基于snmp建設(shè)的管理系統(tǒng)，這與一般的網(wǎng)絡(luò)管理類似，提供對(duì)象名解析服務(wù)（ons）是重要的。ons類似于互聯(lián)網(wǎng)的dns，要有授權(quán)，并且有一定的組成架構(gòu)。它能把每一種物品的編碼進(jìn)行解析，再通過url服務(wù)獲得相關(guān)物品的進(jìn)一步信息。1.2 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，各國都已經(jīng)開始對(duì)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行廣泛的研究，國際上也產(chǎn)生了幾種公認(rèn)比較成熟的解決方案，歐美所使用的epc系統(tǒng)和日本開發(fā)使用的uid系統(tǒng)最具有代表性。其中，典型的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架epc中的信息服務(wù)平臺(tái)系統(tǒng)epcis（epc information service

16、）被使用的最為廣泛。而由于我國的貨物商品的出口量極其龐大，如果一味的采用國外的系統(tǒng)平臺(tái)和規(guī)定，那么其中的數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器的運(yùn)營(yíng)成本將會(huì)非常高昂，因此我國也開始自主研發(fā)自己的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。1999年mit的auto-id中心首先提出了epc（electronic product code）這個(gè)概念，并且得到了美國統(tǒng)一代碼委員會(huì)的支持。epc系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)接口組件這種方法來處理數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)的問題，物品的信息是通過統(tǒng)一的計(jì)算機(jī)語言來描述的。2003年這個(gè)組件正式被命名為pml（physical markup language）server。物品標(biāo)識(shí)語言，即pml，是epc系統(tǒng)中的信息服務(wù)平臺(tái)的重要組件，

17、因此，它也成為了記錄物品、過程和環(huán)境的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)。隨后，auto-id實(shí)驗(yàn)室又發(fā)布了修訂的epc的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞桨?，epcis代替了原來的pml server。epcis為外界與互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)之間提供了一個(gè)模塊化、課擴(kuò)展的數(shù)據(jù)和服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)接口，使得rfid的相關(guān)數(shù)據(jù)可以在企業(yè)內(nèi)部或者企業(yè)之間共享。epcis能充當(dāng)供應(yīng)商和客戶的服務(wù)器的主機(jī)網(wǎng)關(guān)，融合從倉庫管理系統(tǒng)和企業(yè)資源規(guī)劃平臺(tái)傳來的信息，廣泛應(yīng)用在存貨跟蹤、自動(dòng)處理事務(wù)、供應(yīng)鏈管理、及其控制和物-物通信方面。epcis系統(tǒng)的作用在于epc產(chǎn)品信息的處理、存儲(chǔ)和發(fā)布。日本對(duì)電子標(biāo)簽的研究也開始的較早，日本于上世紀(jì)八十年代就開始發(fā)展實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)tro

18、n，其中關(guān)鍵性的體系構(gòu)架叫做t-engine。隨著t-engine的推廣，日本在2003年3月成立了泛在識(shí)別中心（uid，ubiquitous id center），具體負(fù)責(zé)研究和推廣自動(dòng)識(shí)別的核心技術(shù)。也就是指在自然物體上嵌入微型芯片，來實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)通信。uid也獲得了日本政府和日本企業(yè)巨頭的大力支持。uid系統(tǒng)中，使用者和泛在識(shí)別計(jì)算機(jī)之間的通信是通過一種叫泛在通信器（ubiquitous communicator）的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。uc通信器提供了多多方式的通信接口來讀取并處理來自電子標(biāo)簽和讀寫器的信息，局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)上的信息都可以通過接口來連接到uid的信息服務(wù)平臺(tái)。我國的研究人員對(duì)物聯(lián)

19、網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的研究較發(fā)達(dá)國家稍晚,在跟蹤發(fā)達(dá)國家研究的同時(shí)已經(jīng)逐漸有了自己的創(chuàng)新。 參與這方面研究的有中國物品編碼中心、中國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)、aim china、復(fù)旦大學(xué)auto-id 中國實(shí)驗(yàn)室、北京航空航天大學(xué)等科研機(jī)構(gòu)及一些企業(yè),并取得了一些初步的成果。 同時(shí),有國內(nèi)從事rfid 研發(fā)的知名企業(yè)在2005 年兩會(huì)期間提交了適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求,建立中國物流互聯(lián)網(wǎng)工程的提案,提出了開展中國物聯(lián)網(wǎng)研究和規(guī)劃的建議,目前有關(guān)部委領(lǐng)導(dǎo)已就此提案進(jìn)行了考察和論證。 一些刊物和網(wǎng)站成為物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)的討論陣地【1】。1.3 課題研究?jī)?nèi)容為了能夠更深入地了解物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)這項(xiàng)技術(shù)，以達(dá)到迅速地普及和深入

20、的目的，本課題的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：1. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述2. 物聯(lián)網(wǎng)體系和結(jié)構(gòu)模型3. 物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別系統(tǒng)以及中間件技術(shù)4. 信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)原理5. 實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的原理和方式6. 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1.4論文結(jié)構(gòu)本文的敘述是按照由淺入深，由理論到設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)的思路而展開的。通過前言、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)介紹、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺(tái)原理的研究、平臺(tái)的設(shè)計(jì)與測(cè)試實(shí)現(xiàn)、結(jié)論和體會(huì)幾個(gè)階段進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的編寫。在前言中，主要介紹了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，展望了國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀，簡(jiǎn)要介紹了物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)，以及闡明本文的研究?jī)?nèi)容。物聯(lián)網(wǎng)體系研究一塊中，首先明確了物聯(lián)網(wǎng)的特征與定義，分析了三大

21、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用架構(gòu)，并以此提出物聯(lián)網(wǎng)通用體系模型，為下文的物聯(lián)網(wǎng)各應(yīng)用層研究以及關(guān)鍵的信息服務(wù)平臺(tái)的研究提供一個(gè)明確的參考。第三章討論了物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，包括物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中間件技術(shù)（iot-mw）、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)編碼與名稱解析技術(shù)（iot-nw）、物聯(lián)網(wǎng)無線空中接口等方面的內(nèi)容，通過這些物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，可以對(duì)之前討論的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)有一個(gè)具體的認(rèn)識(shí)，掌握各層次不同的功能。第四章是關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的研究，首先介紹了epc信息共享技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的理論基礎(chǔ)以及pml語法規(guī)則；隨后提出了一個(gè)信息服務(wù)平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)安全性策略；接著介紹了兩種典型的物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)，最后總結(jié)了物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)特點(diǎn)

22、與結(jié)構(gòu)。第五章是全文的關(guān)鍵章節(jié)，即物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，首先確定了平臺(tái)系統(tǒng)的框架和要實(shí)現(xiàn)的功能模塊，選擇開發(fā)平臺(tái)并進(jìn)行搭建，通過asp.net這個(gè)腳本編輯語言以及sql數(shù)據(jù)庫，完成平臺(tái)的開發(fā)，并進(jìn)行測(cè)試與運(yùn)行。結(jié)論和體會(huì)主要概述此次畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的研究成果以及網(wǎng)站平臺(tái)的開發(fā)成果，建議是針對(duì)自己研究和開發(fā)過程中的不足和未涉及到的功能，進(jìn)行展望和提出改進(jìn)方向。參考文獻(xiàn)部分列舉了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所涉及的參考文獻(xiàn)目錄。致謝部分用以感謝對(duì)自己創(chuàng)作畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給予大力幫助的老師。外文翻譯部分則是信息服務(wù)平臺(tái)關(guān)鍵指標(biāo)安全策略的相關(guān)英文文獻(xiàn)的翻譯。2物聯(lián)網(wǎng)體系2.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述2.1.1 物聯(lián)網(wǎng)定義物

23、聯(lián)網(wǎng)（the internet of things）的概念是在1999年提出的，它的定義很簡(jiǎn)單：把所有物品通過射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理?；诨ヂ?lián)網(wǎng)和射頻技術(shù)的epc系統(tǒng), 即實(shí)物物聯(lián)網(wǎng)（簡(jiǎn)稱物聯(lián)網(wǎng)）是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用射頻識(shí)別（radio frequency identification 簡(jiǎn)稱rfid）、無線通信等技術(shù)，構(gòu)造了一個(gè)實(shí)現(xiàn)全球物品信息實(shí)時(shí)共享的“internet of things”。簡(jiǎn)而言之，物聯(lián)網(wǎng)是通過在物品上嵌入電子標(biāo)簽、條形碼等能夠存儲(chǔ)物體信息的標(biāo)識(shí)，通過無線網(wǎng)絡(luò)的方式將其即時(shí)信息發(fā)送到后臺(tái)信息處理系統(tǒng)，而各大信息系統(tǒng)可互聯(lián)形成

24、一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，從而可達(dá)到對(duì)物品進(jìn)行實(shí)施跟蹤、監(jiān)控等智能化管理的目的。通俗來講，物聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)人與物之間的信息溝通。它是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，是一個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域。實(shí)際上，物聯(lián)網(wǎng)概念起源于比爾蓋茨1995年未來之路一書，在未來之路中，比爾蓋茨已經(jīng)提及物聯(lián)網(wǎng)概念，只是當(dāng)時(shí)受限于無線網(wǎng)絡(luò)、硬件及傳感設(shè)備的發(fā)展，并未引起重視。1999年，在美國召開的移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國際會(huì)議提出，“傳感網(wǎng)是下一個(gè)世紀(jì)人類面臨的又一個(gè)發(fā)展機(jī)遇”；2003年，美國技術(shù)評(píng)論提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首；2005年，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)（wsis）上，國際電信聯(lián)盟（

25、itu）發(fā)布了itu互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。報(bào)告指出：無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行信息交換。射頻識(shí)別技術(shù)（rfid）、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。國際上，奧巴馬積極回應(yīng)“智慧地球”戰(zhàn)略。奧巴馬就任美國總統(tǒng)后，對(duì)ibm首席執(zhí)行官彭明盛首次提出的“智慧地球”概念（建議政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施）給予了積極的回應(yīng)并上升至美國的國家戰(zhàn)略，并在世界范圍內(nèi)引起轟動(dòng)。該戰(zhàn)略認(rèn)為it產(chǎn)業(yè)下一階段的任務(wù)是把新一代it技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝

26、備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成“物聯(lián)網(wǎng)”。2.1.2 物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)定義物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)（internet of things information service）是物聯(lián)網(wǎng)中信息處理和發(fā)布的服務(wù)平臺(tái)。常見的服務(wù)平臺(tái)有基于典型物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)epc的信息服務(wù)平臺(tái)epcis（epc information service），基于m2m技術(shù)的信息服務(wù)平臺(tái)，基于uid技術(shù)的信息服務(wù)平臺(tái)等等。信息服務(wù)平臺(tái)主要包括3個(gè)部分：客戶端模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和數(shù)據(jù)查詢模塊?？蛻舳四K實(shí)現(xiàn)了物品信息向指定信息服務(wù)器的傳輸；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊將通用數(shù)據(jù)存

27、儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中，在產(chǎn)品信息初始化的過程中調(diào)用通用數(shù)據(jù)生成針對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品的編碼，并存儲(chǔ)于文檔中；數(shù)據(jù)查詢模塊根據(jù)客戶端的查詢要求和權(quán)限，訪問相應(yīng)的文檔，生成html文檔，并將結(jié)果返回給客戶端。建立信息服務(wù)平臺(tái)的目的在于調(diào)整相關(guān)數(shù)據(jù)，平衡系統(tǒng)內(nèi)部與外部不同的應(yīng)用對(duì)數(shù)據(jù)形式的需求，為各種查詢提供適合的數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)包括標(biāo)簽信息，以及讀寫器獲取的其他信息，以及其他實(shí)際應(yīng)用所必需的信息。作用：為用戶或程序提供信息服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)體系中的作用就是提供一個(gè)接口用于存儲(chǔ)并管理捕獲的信息。作用：信息處理作用：將傳感器采集的信息與服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行映射用戶訪問應(yīng)用信息服務(wù)平臺(tái)接口數(shù)據(jù)存

28、儲(chǔ)其他對(duì)象訪問應(yīng)用信息捕獲中間件 圖2-1 信息服務(wù)接口結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)提供了一個(gè)模塊化、可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)和服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)接口，如上圖2-1所示。其中，信息的傳遞方向是從下往上的：由傳感器或者電子標(biāo)簽傳輸過來的數(shù)據(jù)信息通過中間件的解析服務(wù)使之與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的信息產(chǎn)生關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)，這些信息再被傳送至信息服務(wù)的接口層進(jìn)行進(jìn)一步處理，使得信息可以被應(yīng)用程序識(shí)別，最后處理好的信息傳輸至應(yīng)用層，或?qū)⑵浯鎯?chǔ)入信息服務(wù)器，或?qū)?shù)據(jù)提供給用戶查看或提供給其他請(qǐng)求數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。因此，信息服務(wù)平臺(tái)可以使得物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)可以在企業(yè)內(nèi)部或者企業(yè)之間共享。物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)平臺(tái)能充當(dāng)供應(yīng)商和客戶的服務(wù)器的主機(jī)網(wǎng)關(guān)，融合

29、從倉庫管理系統(tǒng)和企業(yè)資源規(guī)劃平臺(tái)傳來的信息，廣泛應(yīng)用于存貨跟蹤、自動(dòng)處理事務(wù)、供應(yīng)鏈管理、及其控制和物物通信方面。2.1.3 物聯(lián)網(wǎng)研究意義從推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展角度來講，物聯(lián)網(wǎng)成為計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信后的又一次信息化產(chǎn)業(yè)浪潮，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，物聯(lián)網(wǎng)有望成為后金融危機(jī)時(shí)代經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的引擎。90年代克林頓政府的“信息高速公路”發(fā)展戰(zhàn)略使美國經(jīng)濟(jì)走上了長(zhǎng)達(dá)10年左右的繁榮。出于信息技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)的拉動(dòng)作用，奧巴馬政府的“智慧地球”構(gòu)想旨在找出美國經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn)，在此背景下，物聯(lián)網(wǎng)概念應(yīng)運(yùn)而生。物聯(lián)網(wǎng)把新一代it技術(shù)充分運(yùn)用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水

30、系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合，在這個(gè)整合的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，存在能力超級(jí)強(qiáng)大的中心計(jì)算機(jī)群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機(jī)器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)施實(shí)時(shí)的管理和控制，在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。中國在“物聯(lián)網(wǎng)”發(fā)展進(jìn)程中起步較早，研發(fā)水平領(lǐng)先。國家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃（20062020年）和“新一代寬帶移動(dòng)無線通信網(wǎng)”重大專項(xiàng)中均將傳感網(wǎng)列入重點(diǎn)研究領(lǐng)域。傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組組長(zhǎng)、上海微系統(tǒng)所副所長(zhǎng)劉海濤表示，我國的技術(shù)研發(fā)水平已處于世

31、界前列。中科院早在10年前就啟動(dòng)了傳感網(wǎng)研究，先后投入數(shù)億元，目前，中國與德國、美國、英國、韓國等國一起，成為國際標(biāo)準(zhǔn)制定的主要國家之一。目前，我國傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系已形成初步框架，向國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提交的多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)提案被采納。8月7日，溫家寶總理在無錫考察中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心時(shí)曾表示，至少三件事情可以盡快去做，一是把傳感系統(tǒng)和3g中的td技術(shù)結(jié)合起來；二是在國家重大科技專項(xiàng)中，加快推進(jìn)傳感網(wǎng)發(fā)展；三是盡快建立中國的傳感信心中心，或者叫“感知中國”。并指出，要早一點(diǎn)謀劃未來，早一點(diǎn)攻破傳感網(wǎng)核心技術(shù)，要依靠科技和人才，占領(lǐng)科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展制高點(diǎn)，保證我國具有可持續(xù)發(fā)展的能力和可持續(xù)的

32、競(jìng)爭(zhēng)力。電信運(yùn)營(yíng)商積極推進(jìn)“物聯(lián)網(wǎng)”。中國移動(dòng)早在2006年就建成了集團(tuán)m2m平臺(tái)，研發(fā)了無線傳感應(yīng)用協(xié)議、終端標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等一系列技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，提出了成熟的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了與td的融合；該標(biāo)準(zhǔn)得到了國家重大創(chuàng)新專項(xiàng)工作的支持。中國移動(dòng)總裁王建宙日前在臺(tái)灣發(fā)表演講時(shí)也對(duì)物聯(lián)網(wǎng)理念進(jìn)行了闡述，并表示物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)成為中國移動(dòng)未來的發(fā)展重點(diǎn)，將會(huì)邀請(qǐng)臺(tái)灣生產(chǎn)rfid、傳感器和條形碼的廠商和中國移動(dòng)合作。我國官方近期對(duì)傳感網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)的另一稱謂）的多次提議表示我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也正是提上議事日程，同時(shí)也表明我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將加快。此前，中國移動(dòng)總裁王建宙在8月24日在臺(tái)灣訪問時(shí)的一次演講中曾提及“物聯(lián)網(wǎng)”概

33、念，并系統(tǒng)闡釋了物聯(lián)網(wǎng)對(duì)人類生活的重大影響。目前，我國傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系已形成初步框架，向國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提交的多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)提案被采納。美國咨詢研究機(jī)構(gòu)forrester預(yù)測(cè)，到2020年，全球物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)與現(xiàn)有的人人互聯(lián)業(yè)務(wù)之比將達(dá)到30:1，因此，“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為是下一個(gè)萬億級(jí)的通信業(yè)務(wù)。根據(jù)預(yù)測(cè)，到2035年前后，我國的傳感網(wǎng)終端將達(dá)到數(shù)千億個(gè)；到2050年，傳感器將在生活中無處不在。目前，無錫傳感網(wǎng)中心的傳感器產(chǎn)品已在上海浦東國際機(jī)場(chǎng)和上海世博會(huì)被成功應(yīng)用，首批價(jià)值1500萬元的傳感安全防護(hù)設(shè)備銷售成功。物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護(hù)、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測(cè)、

34、老人護(hù)理、個(gè)人健康等多個(gè)領(lǐng)域。專家預(yù)計(jì)，這一技術(shù)將會(huì)發(fā)展成為一個(gè)上萬億元規(guī)模的高科技市場(chǎng)。2.2 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)作為21世紀(jì)的新事物，在其發(fā)展過程中必然會(huì)不斷地推出新標(biāo)準(zhǔn)、不斷地合并，目前，物聯(lián)網(wǎng)已形成了以基于rfid、基于m2m和基于wsn三種體系的應(yīng)用架構(gòu)，下面將分別闡述這三種體系架構(gòu)。2.2.1 rfid系統(tǒng)體系架構(gòu)rfid（radio frequency identification），意為射頻識(shí)別，是一種無需接觸的信號(hào)讀取技術(shù)，它的工作原理是依靠一個(gè)讀寫器發(fā)出識(shí)別信號(hào)，其他的電子標(biāo)簽接收到信號(hào)后，發(fā)出自身標(biāo)識(shí)信號(hào)，讀寫器便可以將標(biāo)簽識(shí)別出來，并且這種識(shí)別技術(shù)可以同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽

35、，也可以在運(yùn)動(dòng)中或者其他不利條件下進(jìn)行識(shí)別檢測(cè)，與傳統(tǒng)的條形碼技術(shù)相比，rfid技術(shù)具備許多條形碼技術(shù)無法與之比擬的優(yōu)勢(shì)。rfid技術(shù)有如下三大特性：第一、rfid可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)物品都予以標(biāo)識(shí)，而條形碼技術(shù)卻做不到。第二、rfid技術(shù)可以同時(shí)識(shí)別一大堆的物品，并且識(shí)別距離比較遠(yuǎn)；而條形碼技術(shù)只能在短距離范圍內(nèi)對(duì)物品進(jìn)行一一識(shí)別。第三、rfid能夠存儲(chǔ)的信息量非常的大，可以標(biāo)識(shí)全世界范圍內(nèi)的所有物品。在射頻識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)上，美國的auto-id中心開發(fā)出了更加成熟的epc系統(tǒng)。epc系統(tǒng)分為五個(gè)組件，他們是epc（電子產(chǎn)品代碼）標(biāo)簽、rfid 標(biāo)簽讀寫器、ale數(shù)據(jù)處理中間件、epcis 信息

36、服務(wù)系統(tǒng)，和信息發(fā)現(xiàn)服務(wù)（包括名稱解析服務(wù) 和實(shí)體標(biāo)記語言）。并且這個(gè)體系一經(jīng)推出就獲得了人們的廣泛關(guān)注和應(yīng)用，原因是epc結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)從研發(fā)到應(yīng)用這個(gè)過程中涉及了世界范圍內(nèi)人數(shù)眾多的開發(fā)人員。epc體系包括電子標(biāo)簽技術(shù)、讀寫器、天線接收器、epc中間件（middleware）、編碼技術(shù)（encoding）解碼技術(shù)（decoding包括ons）、信息服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)以及系統(tǒng)管理等技術(shù)。ons（即名稱解析服務(wù)object name service）負(fù)責(zé)將每一個(gè)epc代碼分別對(duì)應(yīng)一個(gè)ip地址，而這個(gè)ip地址就是該epc代碼所對(duì)應(yīng)的pml服務(wù)器的地址，其工作原理就好像互聯(lián)網(wǎng)中的域名解析服務(wù)（dns）。在

37、當(dāng)初制定ons的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，auto-id中心把ons的標(biāo)準(zhǔn)與互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)相互進(jìn)行整合，使得ons可以非常順利的以目前互聯(lián)網(wǎng)的硬件基礎(chǔ)來運(yùn)行，而如今世界的ons 服務(wù)也是由epcglobal 委任的負(fù)責(zé)dns 營(yíng)運(yùn)的公司verisign進(jìn)行營(yíng)運(yùn)。epc 產(chǎn)品電子代碼標(biāo)識(shí)的作用是“標(biāo)簽”，所有描述物品的關(guān)鍵的信息都以一種新推出的標(biāo)準(zhǔn)化xml 語言實(shí)體標(biāo)識(shí)語言（physical markup language）來進(jìn)行描述，pml 的意義類似于互聯(lián)網(wǎng)中的描述語言html的功能。在創(chuàng)建了ons 和pml后，以rfid為核心技術(shù)的epc系統(tǒng)才真正從狹義的network of things 邁向了inte

38、rnet of things（物聯(lián)網(wǎng)）。基于ons和pml，在商業(yè)中企業(yè)公司可以將本來用于本地局域網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)模式應(yīng)用到基于互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行模式中去?；趓fid的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)圖如下圖2-1所示： 圖2-1 基于rfid的物聯(lián)網(wǎng)體系其中第一層為感知層，作用是測(cè)量出各個(gè)物品的物理信息并將其一一以數(shù)據(jù)的形式表現(xiàn)出來，通過商品上安裝的存儲(chǔ)有商品有關(guān)信息的rfid-epc標(biāo)簽，以讀寫器將物品的目前狀態(tài)下的數(shù)據(jù)和信息實(shí)時(shí)檢測(cè)出來。第二層即信息傳輸層，也就是網(wǎng)絡(luò)層，作用是負(fù)責(zé)信息的傳遞，將物品上通過讀寫器讀取到的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，將其傳送到指定的數(shù)據(jù)服務(wù)器中去，這一部分類似于互聯(lián)網(wǎng)體系中的網(wǎng)絡(luò)層。

39、第三層即應(yīng)用層，網(wǎng)絡(luò)層傳來的信息到達(dá)該層后或被存儲(chǔ)入數(shù)據(jù)庫，或被各種應(yīng)用服務(wù)調(diào)用，或被用戶查看，或者進(jìn)行更高級(jí)大規(guī)模的數(shù)據(jù)運(yùn)算，如云計(jì)算等，這一層是數(shù)據(jù)處理的終端。實(shí)際應(yīng)用中的物聯(lián)網(wǎng)中，每個(gè)物體都被基于rfid的產(chǎn)品標(biāo)簽給標(biāo)識(shí)了出來，在其一個(gè)完整的生命周期里，這個(gè)標(biāo)簽所包含的信息就好像這個(gè)物品的身份證，讀寫器檢測(cè)到epc信息后，經(jīng)過不同的網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)層中進(jìn)行傳輸，物品的信息被傳送到應(yīng)用層，應(yīng)用層便馬上按照物體的電子代碼的索引對(duì)物品的自身信息進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，此外，也可以對(duì)物品進(jìn)行信息的實(shí)時(shí)跟蹤，基于大型服務(wù)器的物聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)，便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體進(jìn)行綜合統(tǒng)一化的信息管理。在一些大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)體系中，還引

40、入中間件技術(shù)來負(fù)責(zé)物品信息的通訊，如savant中間件，它靠電子代碼為索引通過本地名稱解析服務(wù)器的服務(wù)獲得包括此物品信息的目的網(wǎng)絡(luò)ip地址，在查找到所需信息后再將信息通過網(wǎng)絡(luò)層返回給應(yīng)用層的服務(wù)。作為應(yīng)用最為廣泛的物聯(lián)網(wǎng)體系，基于rfid的物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在其成熟的技術(shù)和規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)上。2.2.2 m2m系統(tǒng)體系架構(gòu)m2m技術(shù)是一個(gè)外延十分寬泛的概念，這也導(dǎo)致了對(duì)于其定義上的多樣性。而目前公認(rèn)的定義是m2m技術(shù)的根本目標(biāo)就是使所有機(jī)器設(shè)備都具備連網(wǎng)和通信能力，并且以此達(dá)到信息實(shí)時(shí)處理與設(shè)備有效管理的目的。這有別于人與人之間的通信，m2m通信本質(zhì)上是面向機(jī)器。其主要存在以下3種方式：1. 機(jī)器與

41、機(jī)器（machine to machine）：該類型的業(yè)務(wù)主要用于機(jī)器間自動(dòng)化通信與數(shù)據(jù)交換，如自動(dòng)測(cè)量與控制、數(shù)據(jù)采集與傳輸、狀態(tài)跟蹤等。2. 人與機(jī)器（man to machine）：該類型業(yè)務(wù)主要是完成用戶向機(jī)器的發(fā)送調(diào)節(jié)參數(shù)、控制指令，并由機(jī)器解釋執(zhí)行；機(jī)器向用戶主動(dòng)上報(bào)通知消息或播放媒體流，如遠(yuǎn)程監(jiān)視、監(jiān)聽、測(cè)量、故障報(bào)警等。3. 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與機(jī)器（mobile to machine）：該類型業(yè)務(wù)涵蓋了上述兩者所提出的大部分業(yè)務(wù)總和【2】。一個(gè)完整的m2m體系主要包含四個(gè)組成部分：終端設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)關(guān)、遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)以及現(xiàn)場(chǎng)消息代理。其每個(gè)部分之間的相互關(guān)系如下圖2-2所示： 現(xiàn)場(chǎng)消息代理

42、遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備終端設(shè)備圖2-2 m2m物聯(lián)網(wǎng)的體系組成m2m的發(fā)展雖然先于rfid，并且被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信領(lǐng)域，但是基于m2m的物聯(lián)網(wǎng)體系缺乏rfid體系中pml技術(shù)和ons技術(shù)那樣的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，使得m2m體系的發(fā)展速度慢于rfid體系。2.2.3 wsn系統(tǒng)體系架構(gòu)無線傳感器技術(shù)wsn（wireless sensor network）是由安裝在某一區(qū)域內(nèi)的許多無線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的，單獨(dú)的傳感器節(jié)點(diǎn)包括信息收集模塊（傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器）、信息處理和運(yùn)算模塊（微型處理器、信息存儲(chǔ)器）、通信模塊（天線、讀寫器）以及電源模塊（電池、交流直流變電器）等構(gòu)成的嵌入型的設(shè)備。傳感器

43、與傳感器之間通過無線通訊形成了一個(gè)物物連接網(wǎng)絡(luò)，wsn技術(shù)是基于傳感器技術(shù)、分布式運(yùn)算技術(shù)、嵌入式數(shù)據(jù)處理技術(shù)以及通訊技術(shù)，所有設(shè)備同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸、運(yùn)算、處理，并對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)一的分配，使得信息可以有效準(zhǔn)確的傳送給指定請(qǐng)求數(shù)據(jù)的用戶，由此實(shí)現(xiàn)了邏輯上的信息網(wǎng)絡(luò)與真實(shí)世界的對(duì)應(yīng)融合，從根本上建立了一種人與自然新的交流模式。wsn包含了微電機(jī)技術(shù)（miero electro- meehanism system，mems）、無線通訊技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，并且成為新興的物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)之一，也被廣泛認(rèn)為是將給世界帶來巨大改變的21世紀(jì)革命性技術(shù)之一。wsn在軍事領(lǐng)域、宇宙探索、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境分

44、析、緊急救援、世界反恐、高危地區(qū)無人區(qū)域等領(lǐng)域都有潛在的實(shí)用價(jià)值和美好的應(yīng)用前景。也因此吸引了世界工商業(yè)和學(xué)術(shù)領(lǐng)域的極大關(guān)注。wsn體系物聯(lián)網(wǎng)分層的本質(zhì)是從網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行定義，即按照功能進(jìn)行分層。并且描述了實(shí)現(xiàn)各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)之間連接和通訊的形式和架構(gòu)。wsn本身的特性表明了它的網(wǎng)絡(luò)通訊層次的劃分不能按照原有的普通互聯(lián)網(wǎng)通信模式來劃分。圖2-3所示是一種被普遍接受的wsn通訊體系結(jié)構(gòu)模型，將wsn物聯(lián)網(wǎng)體系分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層這些層次。分布式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口分布式網(wǎng)絡(luò)管理接口時(shí)間同步節(jié)點(diǎn)定位傳輸控制路由媒體接入拓?fù)錈o線電紅外線光 能量管理拓?fù)涔芾?qos 網(wǎng)絡(luò)

45、管理 移動(dòng)控制應(yīng) 用 層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層分層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳感器網(wǎng)絡(luò)管理圖2-3 基于wsn的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)示意圖與rfid以及m2m有所不同的是，針對(duì)wsn的開發(fā)如今多數(shù)還關(guān)注于網(wǎng)絡(luò)層（例如zigbee通訊協(xié)議、分布式微型os 和基于ipv6 的lowpan等），還有電池的能量問題，在無線傳感方面wsn技術(shù)的實(shí)用性和商用性非常高，但是wsn僅僅適合于小規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)，要想實(shí)現(xiàn)基于wsn體系的城際乃至全世界范圍內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)難度比較大。在前面提到的三種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，通過對(duì)比可以看到基于m2m或wsn這兩種技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)都因?yàn)楦髯匀狈y(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)而只能實(shí)現(xiàn)小規(guī)模的物物相聯(lián)，這種小型的物聯(lián)網(wǎng)模式顯然不可

46、能世界范圍內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)模式，也就是將世界所有物品一一相連，而基于rfid-epc系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)體系擁有標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)規(guī)范定義，并且該體系具有獨(dú)立的平臺(tái)和高度的互動(dòng)性，是開放且靈活的可持續(xù)性的體系【3】。2.3 物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)模型 上文介紹和分析了物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，但這并不能完全體現(xiàn)出物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵原理，因此，就需要提出一個(gè)普適的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)模型，這個(gè)模型要能體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)和方法，通過仔細(xì)的研究和分析，我認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)可以大致劃分為以下三個(gè)模塊：標(biāo)識(shí)物品、物物互聯(lián)系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)。2.3.1 標(biāo)識(shí)物品物聯(lián)網(wǎng)最基層的部分是自然界的物品，包括食品、生活用品、交通工具、樓宇、道路乃至一個(gè)城鎮(zhèn)，這些

47、自然物品配置上傳感識(shí)別裝置后就形成了物聯(lián)網(wǎng)中的“物”。所以構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的第一步就是標(biāo)識(shí)物品，即把自然界物體以數(shù)字式可識(shí)別的方式表示出來，常用的方式是使用電子標(biāo)簽和傳感器技術(shù)。電子標(biāo)簽一般分為兩種形式，有源的電路或是無源的電路，前者即電路中有供電電源來驅(qū)動(dòng)電路，發(fā)出傳感信號(hào)，后者電路中沒有電源，電路通過讀取器發(fā)出的信號(hào)通過電磁感應(yīng)來驅(qū)動(dòng)電路，再產(chǎn)生回應(yīng)信號(hào)將信息返回給讀取器，前者發(fā)射功率大、接收范圍遠(yuǎn)，但成本較高、后者成本非常低廉但接收范圍比較小。標(biāo)識(shí)物品另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是物品編碼技術(shù)，常用的編碼方式有epc編碼（電子產(chǎn)品代碼），epc 由epcglobal負(fù)責(zé)制定標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用，它是國際物品編碼協(xié)會(huì)e

48、an 和美國統(tǒng)一代碼委員會(huì)（ucc）的一個(gè)合資公司。它是一個(gè)受業(yè)界委托而成立的非盈利組織，負(fù)責(zé)epc網(wǎng)絡(luò)的全球化標(biāo)準(zhǔn)。2.3.2 搭建物物互聯(lián)系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)除了物品標(biāo)識(shí)外，需要有一個(gè)能夠采集、識(shí)別和驗(yàn)證物品信息的網(wǎng)絡(luò)，這就是物物互聯(lián)系統(tǒng)，也就是將被標(biāo)識(shí)的物品和讀寫器或者是網(wǎng)關(guān)相連接。有源的讀寫器發(fā)出檢測(cè)信號(hào)，因?yàn)樾盘?hào)會(huì)被覆蓋范圍內(nèi)所有的標(biāo)識(shí)物品接收到，因此讀寫器與物品通信之間的信道必須是可以復(fù)用的。例如rfid讀取器一次可以識(shí)別超過100個(gè)物品，并且要保證在信道內(nèi)傳輸時(shí)的可靠性與有效性，即保證傳輸信號(hào)的正確和傳輸信號(hào)實(shí)時(shí)接收。2.3.3 搭建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)當(dāng)物物互聯(lián)系統(tǒng)采集到物品的信息后，這些數(shù)據(jù)

49、需要通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息的傳送、處理和發(fā)布。這樣一個(gè)連接互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的平臺(tái)就是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用信息服務(wù)平臺(tái)。大部分物聯(lián)網(wǎng)并沒有許多的信息處理和計(jì)算資源，因此物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的分配是一個(gè)核心技術(shù)。應(yīng)用平臺(tái)既可以成為應(yīng)用系統(tǒng)的c/s客戶端（采用客戶機(jī)/服務(wù)器）。也可以作為應(yīng)用系統(tǒng)的對(duì)等客戶端（采用p2p應(yīng)用模式）。但是，這些應(yīng)用程序必須具有實(shí)用簡(jiǎn)潔的功能。應(yīng)用服務(wù)端架構(gòu)在互聯(lián)網(wǎng)的體系之上。可以成為應(yīng)用平臺(tái)的c/s服務(wù)器端（采用客戶機(jī)/服務(wù)器）。也可以作為應(yīng)用系統(tǒng)的對(duì)等服務(wù)端（采用p2p應(yīng)用模式），但物聯(lián)網(wǎng)需要強(qiáng)大的信息處理和運(yùn)算功能，這是無論哪種模式的平臺(tái)都必須具備的一個(gè)性能指標(biāo)。3 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)3.1

50、 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中間件技術(shù)3.1.1 中間件概念中間件（middleware）是位于平臺(tái)（硬件和操作系統(tǒng)）和應(yīng)用之間的通用服務(wù)，這些服務(wù)具有標(biāo)準(zhǔn)的程序接口和協(xié)議。業(yè)界對(duì)中間件普遍接受的定義是：中間件是一種獨(dú)立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，分布式應(yīng)用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)之間共享資源，中間件位于客戶端/服務(wù)器的操作系統(tǒng)之上，管理計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)通信。事實(shí)上，中間件=平臺(tái)+通信，這也就先頂了只有它用于分布式系統(tǒng)中時(shí)才能叫中間件，同時(shí)也把它與支撐軟件和實(shí)用軟件區(qū)分開來。中間件應(yīng)該具有兩個(gè)關(guān)鍵特征：首先要為上層的應(yīng)用層服務(wù)，這是一個(gè)基本條件；此外，又必須連接到操作系統(tǒng)的層面，并且保持運(yùn)行工作狀態(tài)。只有同時(shí)滿足

51、這兩個(gè)特征才能稱之為中間件。除了這兩個(gè)關(guān)鍵特征之外，中間件還有些特點(diǎn)，如滿足大量應(yīng)用的需要；運(yùn)行于多種硬件和操作系統(tǒng)平臺(tái)；支持分布式計(jì)算，提供跨網(wǎng)絡(luò)、硬件和os平臺(tái)的透明性的應(yīng)用或服務(wù)的交互；支持標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議；支持標(biāo)準(zhǔn)的接口等。中間件研究的領(lǐng)域和范圍很廣，設(shè)計(jì)多個(gè)行業(yè)，也涉及多個(gè)不同的研究方向，比如：應(yīng)用服務(wù)器、應(yīng)用集成架構(gòu)與技術(shù)、猛虎技術(shù)、工作流技術(shù)、企業(yè)級(jí)應(yīng)用基礎(chǔ)軟件平臺(tái)體系架構(gòu)、移動(dòng)中間件技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)中間件技術(shù)等領(lǐng)域。3.1.2 物聯(lián)網(wǎng)中間件的作用物聯(lián)網(wǎng)中間件負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)rfid硬件，以及配套設(shè)備的信息交互和管理，同時(shí)作為一個(gè)軟/硬件集成的橋梁，完成與上層復(fù)雜應(yīng)用的信息交換。它是rfid應(yīng)用框

52、架中相當(dāng)重要的一環(huán)，總的來說，物聯(lián)網(wǎng)中間件起到一個(gè)中介的作用，他屏蔽前段硬件的復(fù)雜性，并把采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到后端的it系統(tǒng)。具體來講，物聯(lián)網(wǎng)中間件在應(yīng)用中的主要作用包括兩個(gè)方面：其一，控制rfid讀寫設(shè)備按照預(yù)定的方式工作，保證不同讀寫設(shè)備之間能很好地配合協(xié)調(diào)；其二，按照一定的規(guī)則篩選過濾數(shù)據(jù)，篩除絕大部分冗余數(shù)據(jù)，將真正有效的數(shù)據(jù)傳送給后臺(tái)的信息系統(tǒng)。從應(yīng)用程序段使用中間件所提供的一組通用的應(yīng)用接口程序（api），能連接到rfid讀寫器（reader），讀取rfid標(biāo)簽數(shù)據(jù)。這樣一來，即使存儲(chǔ)rfid標(biāo)簽信息的數(shù)據(jù)庫軟件或后端應(yīng)用程序增加或由其他軟件取代，或者rfid讀寫器種類增加等情況發(fā)生時(shí)

53、，應(yīng)用段不需修改也能處理，簡(jiǎn)化了維護(hù)工作。從中間件分類的角度來講，物聯(lián)網(wǎng)中間件是一種面向消息的中間件（message oriented middleware, mom）。面向消息的中間件包含的功能不僅是傳遞信息，還包括解碼數(shù)據(jù)、安全性、數(shù)據(jù)廣播、錯(cuò)誤修復(fù)、定位網(wǎng)絡(luò)資源、找出符合成本的路徑、消息與要求的優(yōu)先次序，以及延伸的除錯(cuò)工具等服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)中間件作為面向消息的中間件的一種，也涵蓋這些功能和服務(wù)。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)中間件有其自身的特色，可以從一般意義上概括如下。（1）獨(dú)立于架構(gòu)（insulation infrastructure）物聯(lián)網(wǎng)中間件獨(dú)立并介于rfid讀寫器和后端應(yīng)用程序之間，并且能夠與多個(gè)rfid讀寫器，以及多個(gè)后端應(yīng)用程序連接，以減輕架構(gòu)與維護(hù)的復(fù)雜性。（2）數(shù)據(jù)流（data flow）rfid的主要目的在于將實(shí)體對(duì)象轉(zhuǎn)化為信息環(huán)境下的虛擬對(duì)象，因此數(shù)據(jù)處理是rfid最重要的功能。物聯(lián)網(wǎng)中間件具有數(shù)據(jù)的搜集、過濾、整合與傳遞等特性，一邊將正確的信息傳到企業(yè)后端的應(yīng)用系統(tǒng)，（3）處理流（process flow）物聯(lián)網(wǎng)中間件采用程序邏輯及存儲(chǔ)再轉(zhuǎn)送（store-and-forward）的功能來提供順序的消息流，具有數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)與管理的能力。3.1.3 中間件功能模塊物聯(lián)網(wǎng)中間件不經(jīng)可