物聯(lián)網(wǎng)調(diào)研報告

物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的定義“物聯(lián)網(wǎng)”的內(nèi)涵是來源于由射頻識別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification，RFID）對客觀物體進行標識并運用網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)互換這一概念，并不停擴充、延展、完善而逐漸形成的。物聯(lián)網(wǎng)（theInternetofThings）的概念最早出現(xiàn)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，只是當時受限于無線網(wǎng)絡(luò)、硬件及傳感設(shè)備的發(fā)展，并未引起世人的重視。1998年，美國麻省理工學院(MIT)發(fā)明性地提出了當時被稱作EPC（ElectronicProductCode）電子產(chǎn)品碼系統(tǒng)的“物聯(lián)網(wǎng)”的設(shè)想。MIT Auto—ID研究中心的定義1999年，美國麻省理工學院Auto—ID研究中心首先提出“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，重要是建立在物品編碼、RFID技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上。詳細定義是：把所有物品通過射頻識別(RFID)和條碼等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。[16]1999年時，Auto-ID研究中心但愿能發(fā)明一種能讓電腦與多種物件連結(jié)的網(wǎng)絡(luò)，不過到了時，該中心研究人員發(fā)現(xiàn)真正的目的是要發(fā)明一種讓任何物件可以彼此互相連結(jié)的網(wǎng)絡(luò)，也就是物聯(lián)網(wǎng)。Auto-ID研究中心設(shè)計的物聯(lián)網(wǎng)涵蓋了幾類技術(shù)，包括支援的硬件、網(wǎng)絡(luò)軟件和通訊協(xié)議、以及一套多種電腦通用的物體描述語言。通過這些技術(shù)，Auto-ID研究中心但愿既有的網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)可以增長物品追蹤和物品分享資訊的能力。時，最也許實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)計劃的技術(shù)是RFID標識技術(shù)。ITU互聯(lián)網(wǎng)匯報的定義[14]當司機出現(xiàn)操作失誤時汽車會自動報警；上午出門時，公文包會提醒主人忘帶了什么東西；衣服會“告訴”洗衣機對顏色和水溫的規(guī)定……這是國際電信聯(lián)盟2005年1份匯報中描繪的“物聯(lián)網(wǎng)”時代的圖景。，國際電信聯(lián)盟（ITU）公布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)匯報：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，包括了所有物品的聯(lián)網(wǎng)和應(yīng)用。ITU在匯報中對物聯(lián)網(wǎng)概念進行擴展，提出任何時刻、任何地點、任意物體之間的互聯(lián)，無所不在的網(wǎng)絡(luò)和無所不在計算的發(fā)展愿景，除RFID技術(shù)外，傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能終端等技術(shù)將得到愈加廣泛的應(yīng)用。圖STYLEREF1\s1SEQ圖\*ARABIC\s11ITU匯報中對物聯(lián)網(wǎng)的詮釋ITU提出了一套更大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)打造措施，整合結(jié)合感測元件和智慧型管理技術(shù)，包括識別用的標識物件、偵測感覺巡航的感測器和無線感測網(wǎng)絡(luò)卡、負責思索的嵌入式系統(tǒng)，以及縮小裝置體積的納米技術(shù)。ITU這份物聯(lián)網(wǎng)匯報也成為各國發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的重要參照范本。EPoSS匯報的定義[18]歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺(EPoSS)在5月27日公布了《InternetofThingsin》匯報。該匯報分析預測了未來物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，認為RFID和有關(guān)的識別技術(shù)是未來物聯(lián)網(wǎng)的基石，因此愈加側(cè)重于RFID的應(yīng)用及物體的智能化。匯報中給出的物聯(lián)網(wǎng)定義是：由具有標識，虛擬個性的物體/對象所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，這些標識和個性等信息在智能空間使用智慧的接口與顧客、社會和環(huán)境進行通信。匯報中指出，未來物聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用包括：零售，RFID將取代條形碼對商品進行標識，電子行業(yè)的進步將會使RFID標簽價格更廉價，對零售商更具吸引力。物流，倉庫出入貨品將實現(xiàn)全自動化管理，訂單會自動提供應(yīng)供應(yīng)商，貨品可以不需人為干預就從生產(chǎn)者運送到消費者那里。生產(chǎn)和運送可動態(tài)調(diào)整，從而節(jié)省時間和精力。制藥，除了生產(chǎn)、零售和物流可實現(xiàn)自動化，電子標簽的還可以使用藥者更輕易熟悉藥物的不利影響和最佳劑量。食品，消費者可追蹤每種食物的來源，關(guān)注動植物生長過程中的每一種階段，保證食品安全。未來的泛在物聯(lián)網(wǎng)將使我們身邊的一切物品互換信息和協(xié)同工作，大大提高我們的生活質(zhì)量。歐盟RFID和物聯(lián)網(wǎng)研究項目組匯報9月15日，歐盟第七框架下RFID和物聯(lián)網(wǎng)研究項目組(ClusterofEuropeanResearchProjectsonTheInternetOfThings：CERP-IoT)公布了《物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略研究路線圖》研究匯報。匯報中其中提出了新的物聯(lián)網(wǎng)概念：物聯(lián)網(wǎng)是未來互聯(lián)網(wǎng)的一種構(gòu)成部分，可以被定義為基于原則的和可互操作的通信協(xié)議。且具有自配置能力的，動態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)中的“物”都具有標識、物理屬性和實質(zhì)上的個性。使用智能接口實現(xiàn)與信息網(wǎng)絡(luò)的無縫整合。該項目組的重要研究目的是便于歐洲內(nèi)部不一樣RFID和物聯(lián)網(wǎng)項目之間的組網(wǎng)；協(xié)調(diào)包括RFID的物聯(lián)網(wǎng)研究活動；對專業(yè)技術(shù)平衡，以使得研究效果最大化；在項目之間建立協(xié)同機制。歐盟《物聯(lián)網(wǎng)研究路線圖》將物聯(lián)網(wǎng)研究分為10個層面：①感知：ID公布機制與識別②物聯(lián)網(wǎng)宏觀架構(gòu)③通訊（OSI物理與鏈路層）④組網(wǎng)（OSI網(wǎng)絡(luò)層）⑤軟件平臺、中間件（OSI網(wǎng)絡(luò)層以上）⑥硬件⑦情報提煉⑧搜索引擎⑨能源管理⑩安全目前較為公認的物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過射頻識別(RFID)、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)連接起來，進行信息互換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。[7]物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展動態(tài)IBM的“智慧地球”[9][17]提到物聯(lián)網(wǎng)，不得不提一下IBM的智慧地球，IBM可以說是物聯(lián)網(wǎng)概念的忠誠的推進者。1月28日．奧巴馬就任美國總統(tǒng)后，與美國工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次“圓桌會議”，作為僅有的兩名代表之一，IBM首席執(zhí)行官彭明盛初次提出“智慧地球”這一概念，提議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施?！爸腔鄣厍颉北幻绹苏J為是振興經(jīng)濟、確立全球競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵戰(zhàn)略。智慧地球的關(guān)鍵是以一種更智慧的措施通過運用新一代信息技術(shù)來變化政府、企業(yè)和人們互相交互的方式，以便提高交互的明確性、效率、靈活性和響應(yīng)速度。其關(guān)鍵是3I:更透徹的感知(Instrumented)這里的“更透徹的感知”是超越老式傳感器、數(shù)碼相機和RFID的更為廣泛的一種概念。詳細來說，它是指運用任何可以隨時隨地感知、測量、捕捉和傳遞信息的設(shè)備、系統(tǒng)或流程。通過使用這些新設(shè)備，從人的血壓到企業(yè)財務(wù)數(shù)據(jù)或都市交通狀況等任何信息都可以被迅速獲取并進行分析，便于立即采用應(yīng)對措施和進行長期規(guī)劃。背后的技術(shù)：到，世界上每個人將擁有10億晶體管，平均每個晶體管成本只有十萬分之一美分。該技術(shù)已被嵌入到數(shù)十億的設(shè)備中，如車、器具、道路等。兩年內(nèi)全球共生產(chǎn)了300億個RFI(無線射頻識別)標識。估計未來幾年手機顧客將會到達50億。傳感器已被運用到整個生態(tài)系統(tǒng)—供應(yīng)鏈、醫(yī)療保健網(wǎng)絡(luò)、都市，甚至河流等自然系統(tǒng)。更全面的互聯(lián)互通(Interconnected)互聯(lián)互通是指通過多種形式的高速的高帶寬的通信網(wǎng)絡(luò)工具，將個人電子設(shè)備、組織和政府信息系統(tǒng)中搜集和儲存的分散的信息及數(shù)據(jù)連接起來，進行交互和多方共享。從而更好地對環(huán)境和業(yè)務(wù)狀況進行實時監(jiān)控，從全局的角度分析形勢并實時處理問題，使得工作和任務(wù)可以通過多方協(xié)作來得以遠程完畢，從而徹底地變化了整個世界的運作方式。背后的技術(shù)：估計到網(wǎng)絡(luò)顧客將到達20億，HSPA(高速分組接入)技術(shù)將促成“三種屏幕”(電視、電腦和移動手機)的融合，并有也許實現(xiàn)不中斷的網(wǎng)絡(luò)連接。數(shù)以萬億計的事物緊密相連—汽車、家用電器、相機、道路、管道，甚至醫(yī)藥物和家畜。更深入的智能化(Intelligent)智能化是指通過深入分析搜集到的數(shù)據(jù)，獲取愈加新奇、系統(tǒng)且全面的洞察來處理特定問題。這規(guī)定使用先進技術(shù)(如數(shù)據(jù)挖掘和分析工具、科學模型和功能強大的運算系統(tǒng))來處理復雜的數(shù)據(jù)分析、匯總和計算，以便整合和分析海量的跨地區(qū)、跨行業(yè)和職能部門的數(shù)據(jù)和信息，并將特定的知識應(yīng)用到特定行業(yè)，特定的場景，特定的處理方案中以更好地支持決策和行動。背后的技術(shù)：IBM的Roadrunner超級計算機突破了“petaflop”限制—每秒鐘可以進行一千兆次運算，而exaflop計算機將實現(xiàn)下一種具有里程碑意義的計算速度，即每秒鐘將進行一百萬兆次運算，計算速度比Roadrunner快1000倍。超級計算機和云計算可被應(yīng)用于處理、建模、預測和分析流程將產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)。圖STYLEREF1\s1SEQ圖\*ARABIC\s12IBM的“智慧地球”IBM在《智慧地球贏在中國》匯報中對如下六大領(lǐng)域改革前景作出的預測：智慧的電力賦予消費者管理其電力使用并選擇污染最小的能源的權(quán)力，這樣可以提高能源使用效率并保護環(huán)境。同步，它還能保證電力供應(yīng)商有穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)，亦能減少電網(wǎng)內(nèi)部的揮霍。這些保證了經(jīng)濟持續(xù)迅速發(fā)展所需的可持續(xù)能源供應(yīng)。智慧的醫(yī)療處理醫(yī)療系統(tǒng)中的重要問題，如醫(yī)療費用過于昂貴難以承擔(尤其是農(nóng)村地區(qū))、醫(yī)療機構(gòu)職能效率低下以及缺乏高質(zhì)量的病患看護。處理這些問題可以推進構(gòu)建友好社會，由于只有市民健康才能勞動發(fā)明價值。智慧的都市中國的商用和民用都市基礎(chǔ)設(shè)施不完善、都市治理和管理系統(tǒng)效率低下，以及緊急事件響應(yīng)不到位等問題亟需處理。都市是經(jīng)濟活動的關(guān)鍵，智慧的都市可以帶來更高的生活質(zhì)量、更具競爭力的商務(wù)環(huán)境和更大的投資吸引力。智慧的交通采用措施緩和超負荷運轉(zhuǎn)的交通運送基礎(chǔ)設(shè)施面臨的壓力。減少擁堵意味著產(chǎn)品運送時間縮短、工人交通時間縮短生產(chǎn)力提高，同步更能減少污染排放，更好的保護環(huán)境。智慧的供應(yīng)鏈智慧的供應(yīng)鏈致力于處理由于交通運送、存儲和分銷系統(tǒng)效率低下導致的物流成本高和備貨時間長等系統(tǒng)問題。成功地處理這些問題將刺激國內(nèi)貿(mào)易，提高企業(yè)競爭力，并將助力經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。智慧的銀行業(yè)提高中國的銀行在國內(nèi)和國際市場的競爭力，減輕風險，提高市場穩(wěn)定性，進而更好的支持小企業(yè)、大企業(yè)和個體經(jīng)營的發(fā)展。歐盟行動計劃[3]6月18日，歐盟在比利時首都布魯塞爾向歐洲議會、歐洲理事會、歐洲經(jīng)濟與社會委員會和地區(qū)委員會提交了以《物聯(lián)網(wǎng)——歐洲行動計劃》為題的公告。公告列舉了行動計劃所包括的14項行動：行動1：管理討論和決定如下議題：物聯(lián)網(wǎng)管理原則；分散管理層次的“體系構(gòu)造”行動2：監(jiān)測隱私和私人數(shù)據(jù)保護問題歐盟委員會近來通過了一項提議，該提議提供了依從隱私和數(shù)據(jù)保護原則的RFID應(yīng)用指南。，該委員會還將公布泛在信息社會隱私與信任的指導意見。行動3：“芯片沉默”應(yīng)有個人可以在任何時候都能斷開的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。行動4：對新出現(xiàn)的風險的識別采用監(jiān)管和非監(jiān)管措施，以提供一種滿足“信任、接受和安全”的政策框架。行動5：物聯(lián)網(wǎng)作為重要的經(jīng)濟和社會資源親密跟蹤物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展。行動6：原則的任務(wù)歐盟委員會將會對既有的以及未來與物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的原則進行評估，必要時將推出附加原則。親密跟蹤歐洲原則化組織(ETSI、CEN、CENELEC)以及國際原則化組織(ISO，ITU)和其他原則化組織與機構(gòu)(IETF，EPCglobal等)的原則制定。行動7：研究與發(fā)展歐盟委員會將會持續(xù)資助歐盟第七框架計劃中有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)方面的研究項目，尤其是在微電子學、非硅組件、能源獲取技術(shù)、泛在定位、無線通信智能系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、語義學、隱私與安全、軟件模擬人的推理以及新的應(yīng)用等重要的技術(shù)領(lǐng)域。行動8：公私合作歐盟委員會正籌辦建立4個物聯(lián)網(wǎng)可以發(fā)揮重要作用的公共——私人伙伴關(guān)系，其中“綠色轎車”、“節(jié)能建筑”和“未來工廠”已經(jīng)被歐盟委員會提議作為經(jīng)濟恢復一攬子計劃的一部分，而“未來互聯(lián)網(wǎng)”意在深入整合與未來互聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的ICT研究工作。行動9：創(chuàng)新與試驗項目啟動試驗性項目，以推廣物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的布署，如：電子健康、電子無障礙、氣候變化等。行動10：通報制度歐盟委員會將會定期向歐洲議會，歐洲理事會，歐洲經(jīng)濟和社會委員會，地區(qū)委員會，歐盟第29條數(shù)據(jù)保護工作組(歐洲著名的隱私監(jiān)督機構(gòu)——編者注)以及其他有關(guān)機構(gòu)通報物聯(lián)網(wǎng)的進展。行動11：國際對話歐盟委員會將在物聯(lián)網(wǎng)所有方面加強與國際合作伙伴既有的對話力度，目的是在聯(lián)合行動、共享最佳實踐和推進各項工作實行上獲得共識。行動12：RFID再循環(huán)作為廢物管理行業(yè)定期檢測的一部分，歐盟委員會將開展一項研究，來評估推行再循環(huán)標簽的難度以及將既有標簽作為再循環(huán)物的利弊。行動13：檢查歐盟記錄局將于12月公布有關(guān)RFID技術(shù)使用的記錄數(shù)據(jù)。對采用物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)技術(shù)的檢測將會提高其信息的透明度，并可以評估這些技術(shù)對經(jīng)濟和社會的影響以及歐盟政策的有效性。行動14：評估進展程度歐盟委員會將使用第七框架計劃來指導這項工作，詳細而言就是召集歐洲利益攸關(guān)者并且保證與世界其他地區(qū)定期對話和分享最佳實踐。日本其實日本早在就提出了e-Japan（electronic-Japan）戰(zhàn)略去推進高度信息化社會的建設(shè)，在寬帶化，信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及信息技術(shù)的應(yīng)用普及等方面均獲得了超乎預期的進展。3月，日本政府召開了“實現(xiàn)泛在網(wǎng)絡(luò)社會政策”座談會。同年5月，“u-Japan”（ubiquitous-Japan）戰(zhàn)略正式誕生，u-Japan由日本信息通信產(chǎn)業(yè)的主管機關(guān)總務(wù)省提出，即物聯(lián)網(wǎng)（泛在網(wǎng)）戰(zhàn)略。目的是到把日本建成一種充斥朝氣的國家，使所有的日本人，包括小朋友和殘疾人，都能積極地參與日本社會的活動。通過無所不在的物聯(lián)網(wǎng)，創(chuàng)立一種新的信息社會。韓國韓國RFID技術(shù)已與被采用為國際原則，國內(nèi)上下已經(jīng)開始了射頻設(shè)備的布署。10月13日，韓國通過了《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建基本規(guī)劃》，將物聯(lián)網(wǎng)市場確定為新增長的動力，計劃在之前發(fā)明50萬億韓元的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模。同步，韓國通信委員會也樹立了到“通過構(gòu)建世界最先進的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)實行，打造未來廣播通信融合領(lǐng)域超一流ICT(InformationandCommunicationsTechnology)強國”的目的，并為實現(xiàn)這一目的，確定了構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、營造物聯(lián)網(wǎng)擴散環(huán)境等四大領(lǐng)域、12項詳細課題?！案兄袊盵8][9]8月，溫家寶總理在考察中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心時強調(diào)了三項任務(wù)：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題中，加緊推進傳感網(wǎng)發(fā)展；三是盡快建立中國的傳感信息中心，或者叫“感知中國”中心?！案兄袊钡奶岢鍪俏锫?lián)網(wǎng)上升到我國戰(zhàn)略層面的標志性事件。11月3日，溫家寶總理刊登了題為“讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展”的發(fā)言，強調(diào)了“科學選擇新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)非常重要。選對了就能跨越發(fā)展，選錯了將會貽誤時機”。其中指出：要著力突破傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，及早布署后IP時代有關(guān)技術(shù)研發(fā)，使信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)成為推進產(chǎn)業(yè)升級、邁向信息社會的“發(fā)動機”。11月26日，《人民日報》刊發(fā)了題為《物聯(lián)網(wǎng)，讓生活更美好》的長篇訪談，以問答的形式專訪了中科院無錫微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心主任劉海濤。劉海濤認為，物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)是同一種東西，從技術(shù)角度叫傳感網(wǎng)，從顧客和產(chǎn)業(yè)角度又叫物聯(lián)網(wǎng)。傳感網(wǎng)是學名，物聯(lián)網(wǎng)是俗名。物物互聯(lián)的精髓是感知。感知包括傳感器的信號采集、協(xié)同處理、智能組網(wǎng)、甚至信息服務(wù)，以到達控制、指揮的目的，否則就沒故意義。所謂“泛在網(wǎng)”，也就是無所不在的網(wǎng)絡(luò)社會，包括目前和未來的所有的網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)、互通和共融?！爸腔鄣厍颉钡年P(guān)鍵，就是“更透徹的感知、更全面的互聯(lián)互通和更深入的智能化”?！胺涸诰W(wǎng)”也罷，“智慧地球”也好，其關(guān)鍵內(nèi)容是物聯(lián)網(wǎng)。在“物聯(lián)網(wǎng)”這個全新產(chǎn)業(yè)中，我國的技術(shù)研發(fā)水平處在世界前列，具有重大的影響力。中科院早在１９９９年就啟動了傳感網(wǎng)研究，與其他國家相比具有同發(fā)優(yōu)勢。該院構(gòu)成了２０００多人的團體，先后投入數(shù)億元，在無線智能傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、微型傳感器、傳感器終端機、移動基站等方面獲得重大進展，目前已擁有從材料、技術(shù)、器件、系統(tǒng)到網(wǎng)絡(luò)的完整產(chǎn)業(yè)鏈。在世界傳感網(wǎng)領(lǐng)域，中國與德國、美國、韓國一起，成為國際原則制定的主導國之一。年，中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程中心的傳感器產(chǎn)品在上海浦東國際機場和上海世博會被成功應(yīng)用，首批價值１５００萬元的傳感安全防護設(shè)備銷售成功，這套設(shè)備由１０萬個微小的傳感器構(gòu)成，散布在墻頭墻角墻面和周圍道路上。傳感器能根據(jù)聲音、圖像、震動頻率等信息分析判斷，爬上墻的究竟是人還是貓狗等動物。多種傳感手段構(gòu)成一種協(xié)同系統(tǒng)后，可以防止人員的翻越、偷渡、恐怖襲擊等襲擊性入侵。年10月24日，在第四屆中國民營科技企業(yè)博覽會上，西安優(yōu)勢微電子企業(yè)宣布：中國的第一顆物聯(lián)網(wǎng)的中國芯——“唐芯一號”芯片研制成功，中國已經(jīng)攻克了物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。唐芯一號芯片是一顆2.4G超低功耗射頻可編程片上系統(tǒng)PSoC，可以滿足多種條件下無線傳感網(wǎng)、無線個域網(wǎng)、有源RFID等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的特殊需要，為我國的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。業(yè)內(nèi)專家表達，掌握“物聯(lián)網(wǎng)”的世界話語權(quán)，不僅僅體目前技術(shù)領(lǐng)先，更在于我國是世界上少數(shù)能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的國家之一。這使我國在信息技術(shù)領(lǐng)域迎頭趕上甚至占領(lǐng)產(chǎn)業(yè)價值鏈的高端成為也許?！芭c計算機、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)不一樣，中國在‘物聯(lián)網(wǎng)’領(lǐng)域享有國際話語權(quán)！”中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所副所長、中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程中心主任劉海濤自豪地說。物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)造[25]物聯(lián)網(wǎng)自身的構(gòu)造復雜，重要包括三大部分：首先是感知層，承擔信息的采集，可以應(yīng)用的技術(shù)包括智能卡、RFID電子標簽、識別碼、傳感器等：另一方面是網(wǎng)絡(luò)層，承擔信息的傳播，借用既有的無線網(wǎng)、移動網(wǎng)、固網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)等即可實現(xiàn)；第三是應(yīng)用層，實現(xiàn)物與物之間，人與物之間的識別與感知，發(fā)揮智能作用。圖STYLEREF1\s1SEQ圖\*ARABIC\s13物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系框架物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用(1)智能家居智能家居產(chǎn)品融合自動化控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體，將多種家庭設(shè)備(如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電等)通過智能家庭網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)自動化，通過寬帶、固話和3G無線網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)對家庭設(shè)備的遠程操控。與一般家居相比，智能家居不僅提供舒合適人且高端的家庭生活空間，實現(xiàn)更智能的家庭安防系統(tǒng);還將家居環(huán)境由本來的被動靜止構(gòu)造轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，提供全方位的信息交互功能?2)智能醫(yī)療智能醫(yī)療系統(tǒng)借助簡易實用的家庭醫(yī)療傳感設(shè)備，對家中病人或老人的生理指標進行自測，并將生成的生理指標數(shù)據(jù)通過固定網(wǎng)絡(luò)或3G無線網(wǎng)絡(luò)傳送到護理人或有關(guān)醫(yī)療單位。(3)智能都市智能都市產(chǎn)品包括對都市的數(shù)字化管理和都市安全的統(tǒng)一監(jiān)控。前者運用"數(shù)字都市"理論，基于3S(地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS、遙感系統(tǒng)RS)等關(guān)鍵技術(shù)，深入開發(fā)和應(yīng)用空間信息資源，建設(shè)服務(wù)于都市規(guī)劃、都市建設(shè)和管理，服務(wù)于政府、企業(yè)、公眾，服務(wù)于人口、資源環(huán)境、經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展的信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息系統(tǒng)。(4)智能環(huán)境保護智能環(huán)境保護產(chǎn)品通過對實行地表水水質(zhì)的自動監(jiān)測，可以實現(xiàn)水質(zhì)的實時持續(xù)監(jiān)測和遠程監(jiān)控，及時掌握重要流域重點斷面水體的水質(zhì)狀況，預警預報重大或流域性水質(zhì)污染事故，處理跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛，監(jiān)督總量控制制度貫徹狀況。太湖環(huán)境監(jiān)控項目，通過安裝在環(huán)太湖地區(qū)的各個監(jiān)控的環(huán)境保護和監(jiān)控傳感器，將太湖的水文、水質(zhì)等環(huán)境狀態(tài)提供應(yīng)環(huán)境保護部門，實時監(jiān)控太湖流域水質(zhì)等狀況，并通過互聯(lián)網(wǎng)將監(jiān)測點的數(shù)據(jù)報送至有關(guān)管理部門。(5)智能交通智能交通系統(tǒng)包括公交行業(yè)無線視頻監(jiān)控平臺、智能公交站臺、電子票務(wù)、車管專家和公交手機一卡通五種業(yè)務(wù)。公交行業(yè)無線視頻監(jiān)控平臺運用車載設(shè)備的無線視頻監(jiān)控和GPS定位功能，對公交運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控。智能公交站臺通過媒體公布中心與電子站牌的數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)公交調(diào)度信息數(shù)據(jù)的公布和多媒體數(shù)據(jù)的公布功能，還可以運用電子站牌實現(xiàn)廣告公布等功能。電子門票是二維碼應(yīng)用于手機憑證業(yè)務(wù)的經(jīng)典應(yīng)用，從技術(shù)實現(xiàn)的角度，手機憑證業(yè)務(wù)就是手機憑證，是以手機為平臺、以手機身后的移動網(wǎng)絡(luò)為媒介，通過特定的技術(shù)實現(xiàn)完畢憑證功能。車管專家運用全球衛(wèi)星定位技術(shù)(GPS)、無線通信技術(shù)(CDMA)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)、中國電信3G等高新技術(shù)，將車輛的位置與速度，車內(nèi)外的圖像、視頻等各類媒體信息及其他車輛參數(shù)等進行實時管理，有效滿足顧客對車輛管理的各類需求。公交手機一卡通將手機終端作為都市公交翼卡通的介質(zhì)，除完畢公交刷卡功能外，還可以實現(xiàn)小額支付、空中充值等功能。測速E通通過將車輛測速系統(tǒng)、高清電子警察系統(tǒng)的車輛信息實時接入車輛管控平臺，同步結(jié)合交警業(yè)務(wù)需求，基于GIS地理信息系統(tǒng)通過3G無線通信模塊實現(xiàn)報警信息的智能、無線公布，從而迅速處置違法、違規(guī)車輛。(6)智能司法智能司法是一種集監(jiān)控、管理、定位、矯正于一身的管理系統(tǒng)?？梢詤f(xié)助各地各級司法機構(gòu)減少刑罰成本、提高刑罰效率。(7)智能農(nóng)業(yè)智能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品通過實時采集溫室內(nèi)溫度、濕度信號以及光照、土壤溫度、CO?濃度、葉面濕度、露點溫度等環(huán)境參數(shù)，自動啟動或者關(guān)閉指定設(shè)備?？梢愿鶕?jù)顧客需求，隨時進行處理，為設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動監(jiān)測、對環(huán)境進行自動控制和智能化管理提供科學根據(jù)。通過模塊采集溫度傳感器等信號，經(jīng)由無線信號收發(fā)模塊傳播數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對大棚溫濕度的遠程控制。智能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品還包括智能糧庫系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過將糧庫內(nèi)溫濕度變化的感知與計算機或手機的連接進行實時觀測，記錄現(xiàn)場狀況以保證量糧庫內(nèi)的溫濕度平衡。(8)智能物流智能物流打造了集信息展現(xiàn)、電子商務(wù)、物流配載、倉儲管理、金融質(zhì)押、園區(qū)安保、海關(guān)保稅等功能為一體的物流園區(qū)綜合信息服務(wù)平臺。信息服務(wù)平臺以功能集成、效能綜合為重要開發(fā)理念，以電子商務(wù)、網(wǎng)上交易為重要交易形式，建設(shè)了高原則、高端的綜合信息服務(wù)平臺，并為金融質(zhì)押、園區(qū)安保、海關(guān)保稅等功能預留了接口，可認為園區(qū)客戶及管理人員提供一站式綜合信息服務(wù)。(9)智能校園校園手機一卡通和金色校園業(yè)務(wù)，增進了校園的信息化和智能化。校園手機一卡通重要實現(xiàn)功能包括：電子錢包、身份識別和銀行圈存。電子錢包即通過手機刷卡實現(xiàn)重要校內(nèi)消費;身份識別包括門禁、考勤、圖書借閱、會議簽到等，銀行圈存即實現(xiàn)銀行卡到手機的轉(zhuǎn)賬充值、余額查詢。目前校園手機一卡通的建設(shè)，除了滿足一般一卡通功能外，還實現(xiàn)了借助手機終端實現(xiàn)空中圈存、短信互動等應(yīng)用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義定義1此概念最早由美國軍方提出，來源于1978年美國國防部高級研究計劃局資助卡耐基——梅隆大學進行分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究項目。詳細定義是：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由若干具有無線通信能力的傳感器節(jié)點自組織構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。在當時缺乏互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多種接入網(wǎng)絡(luò)以及智能計算技術(shù)的條件下，此概念局限于由節(jié)點構(gòu)成的自組織網(wǎng)絡(luò)。定義22月，ITU-T刊登了《泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)(UbiquitousSensorNetworks)》研究匯報。在匯報中，ITU-T指出傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)向泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展，它是由智能傳感器節(jié)點構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，可以以“任何地點、任何時間、任何人、任何物”的形式被布署。該技術(shù)可以在廣泛的領(lǐng)域中推進新的應(yīng)用和服務(wù)，從安全保衛(wèi)和環(huán)境監(jiān)控到推進個人生產(chǎn)力和增強國家競爭力。從以上定義可見，傳感器網(wǎng)絡(luò)已被視為物聯(lián)網(wǎng)的重要構(gòu)成部分。假如將智能傳感器的范圍擴展到RFID等其他數(shù)據(jù)采集技術(shù)，從技術(shù)構(gòu)成和應(yīng)用領(lǐng)域來看，泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)等同于目前我們提到的物聯(lián)網(wǎng)。ITU—T將泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)自下而上分為底層傳感器網(wǎng)絡(luò)、泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)絡(luò)、泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)骨干網(wǎng)絡(luò)、泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件、泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺等5個層次。底層傳感器網(wǎng)絡(luò)由傳感器、執(zhí)行器、RFID等多種信息設(shè)備構(gòu)成，負責對物理世界的感知與反饋。泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)底層傳感器網(wǎng)絡(luò)與上層基礎(chǔ)骨干網(wǎng)絡(luò)的連接，由網(wǎng)關(guān)、sink節(jié)點等構(gòu)成。泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)骨干網(wǎng)絡(luò)基于互聯(lián)網(wǎng)、NGN構(gòu)建。泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件處理、存儲傳感數(shù)據(jù)并以服務(wù)的形式提供對各類傳感數(shù)據(jù)的訪問。泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用半臺實現(xiàn)各類傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的技術(shù)支撐平臺。定義3我國信息技術(shù)原則化技術(shù)委員會所屬傳感器網(wǎng)絡(luò)原則工作組9月的工作文獻對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義是：傳感器網(wǎng)絡(luò)以對物理世界的數(shù)據(jù)采集和信息處理為重要任務(wù)，以網(wǎng)絡(luò)為信息傳遞載體，實現(xiàn)物與物、物與人之間的信息交互。提供信息服務(wù)的智能網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)。定義4我國工業(yè)和信息化部和江蘇省聯(lián)合向國務(wù)院上報的《有關(guān)支持無錫建設(shè)同家傳感網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)(國家傳感信息中心)狀況的匯報》中給出的定義是：傳感網(wǎng)是以感知為目的，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。其突出特性是通過傳感器等方式獲取物理世界的多種信息。結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)等進行信息的傳送與交互，采用智能計算技術(shù)對信息進行分析處理，從而提高對物質(zhì)世界的感知能力．實現(xiàn)智能化的決策和控制?！皞鞲芯W(wǎng)”這一名詞最早是出自于業(yè)界專家對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的簡稱，即定義1的中文簡稱。伴隨物物互聯(lián)有關(guān)概念的關(guān)注度不停提高，而逐漸演進為定義4所描述的內(nèi)容。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造傳感器網(wǎng)絡(luò)一般包括傳感器節(jié)點（SensorNode）、匯聚節(jié)點（SinkNode）和管理節(jié)點。大量傳感器節(jié)點隨機布署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)部或附近，它們之間通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造如圖2-1和圖2-2所示。圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s11無線傳感器網(wǎng)絡(luò)同構(gòu)型構(gòu)造[20]圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s12無線傳感器網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)型構(gòu)造[20]傳感器節(jié)點的硬件構(gòu)成一般包括四個部分：傳感器單元（感知模塊）、嵌入式處理器（處理模塊）、通信單元（收發(fā)模塊）和能量供應(yīng)單元（供電模塊），其功能模塊如圖2-3所示。感知模塊負責對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理模塊負責控制整個傳感器節(jié)點的操作，存儲和處理自身采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)；收發(fā)模塊負責與其他傳感器節(jié)點進行無線通信，互換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；能量供應(yīng)模塊為傳感器節(jié)點提供運行所需的能量。圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s13傳感器節(jié)點的構(gòu)成構(gòu)造無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)體系原理功能角度分類傳感器技術(shù)無線通信與組網(wǎng)技術(shù)無線通信及組網(wǎng)技術(shù)是目前無線傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的一種重點研究領(lǐng)域，重要關(guān)鍵技術(shù)包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)構(gòu)造、低速率和低功耗物理層通信技術(shù)、節(jié)能高效的MAC協(xié)議、節(jié)能高效的路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)拓撲控制技術(shù)等。分布式數(shù)據(jù)融合技術(shù)數(shù)據(jù)聚合時目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一種研究熱點，重要關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計數(shù)據(jù)聚合處理、數(shù)據(jù)聚合構(gòu)造、數(shù)據(jù)聚合時機選擇等方面的有關(guān)技術(shù)問題。數(shù)據(jù)管理技術(shù)目前，國外經(jīng)典的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實例包括美國加州大學伯克利分校（UCBerkeley）的TinyDB系統(tǒng)和康奈爾大學的Cougar系統(tǒng)。節(jié)點定位技術(shù)目前的算法大都在能耗、成本和精度上做了折中考慮。由于應(yīng)用環(huán)境間的巨大差異，沒有普遍適合于多種應(yīng)用的定位算法，因此需要綜合考慮實際應(yīng)用環(huán)境原因（如節(jié)點規(guī)模、成本及定位精度規(guī)定）來設(shè)計最合適的定位算法。時間同步技術(shù)工程實現(xiàn)角度分類無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件制造技術(shù)微機電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)代表了傳感器節(jié)點硬件制造技術(shù)的發(fā)展方向。嵌入式軟件開發(fā)技術(shù)節(jié)點供電技術(shù)節(jié)點及網(wǎng)絡(luò)的能量有效性設(shè)計技術(shù)網(wǎng)絡(luò)運行與應(yīng)用角度分類網(wǎng)絡(luò)布設(shè)與休眠調(diào)度技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣域互聯(lián)技術(shù)實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與IP網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)與融合是目前研究的一種重點。結(jié)合詳細行業(yè)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及研究現(xiàn)實狀況發(fā)展概況無線傳感器剛絡(luò)的發(fā)展最初可以追溯到1978年由DAR以在賓西法尼亞州匹茲堡的卡內(nèi)基——梅隆大學(Carnegie-MelIonUniversityinPittsburgh，Pennsylvania)主辦的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)工作組(DistributedSensorNetsworkshop)。由于軍事防御系統(tǒng)的需求開始對傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信與計算間的權(quán)衡進行研究，包括傳感器網(wǎng)絡(luò)在普適計算(UbiquitousComputing)環(huán)境下的應(yīng)用。美國軍方對這些需求也高度重視，從20世紀90年代開始了一系列的項目研究，如由DARPA資助的開始于1995年的低功耗無線基礎(chǔ)微傳感器項目(Low-powerWirelessIntegratedMicrosen-sors，LWIM)。1993年開始的無線集成網(wǎng)絡(luò)傳感器(WirelessIntegratedNetworkSensors，WINS)項目，由美國加州大學洛杉磯分校(UniversityofCaliforniaatLoSAngeles，UCLA)和羅克維爾自動化中心共同開發(fā)，并于1998年與Sensoria企業(yè)一起合作商業(yè)化。該項目涵蓋了幾乎無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的各個方面，包括MEMS傳感器、通信芯片的電路級設(shè)計、信號處理體系，組網(wǎng)通信協(xié)議設(shè)計和傳感檢測的基礎(chǔ)理論研究。1996年開始的由MIT(MassachusettsInstituteofTechnology)承擔的uAMPS(micro-AdaptiveMulti-domainPowerawareSensors)項目致力于開發(fā)一種完整的面向低功耗需求的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。uAMPS的研究，產(chǎn)生了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一種重要的協(xié)議，叫低能耗自適應(yīng)集群分層協(xié)議(LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy，LEACH)。1998年由UCBerkeley（美國加州大學伯克利分校）、UCLA（美國加州大學洛杉磯分校）、MIT、哈佛在內(nèi)的25個研究機構(gòu)共同承擔開展的致力于研究大規(guī)模分布式軍事傳感系統(tǒng)的無線專用網(wǎng)絡(luò)的SensIT(SensorInformationTechnology)項目，包括29個子項目。SensIT將建立物理世界與電腦空間的連接?，F(xiàn)今的信息系統(tǒng)是基于人類的輸入或計算機產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的，而未來的系統(tǒng)將建立在現(xiàn)實世界的物理數(shù)據(jù)。SensIT項目建立在包括多種傳感器、嵌入式處理器、具有定位和無線通信能力的價廉、普遍的平臺基礎(chǔ)上，首要任務(wù)是為網(wǎng)絡(luò)化微傳感器開發(fā)所有需要的軟件。UCBerkeley的JanM．Rabaey于1999年開始了PicoRadio項目，研究自約束的中等規(guī)模的具有低成本、低功耗節(jié)點的無線專用網(wǎng)絡(luò)。PicoRadio的物理層采用直接序列擴頻技術(shù)，MAC結(jié)合采用擴頻技術(shù)和CSMA機制。UCBerkeley負責的SmartDust項目于完畢，研制出體積不超過一立方毫米、使用太陽能電池供電、具有光通信能力、可懸浮在空中的自治傳感器節(jié)點。SmartDust目的是在戰(zhàn)場上拋撒數(shù)千個微小的無線傳感器，用于監(jiān)控敵人的活動狀況，而不讓敵方察覺，通過自組織成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，“智能塵埃”將對有關(guān)原始數(shù)據(jù)進行過濾，把重要的信息發(fā)送給中央司令部。“智能塵?！本哂芯W(wǎng)絡(luò)化的微型傳感器體積小、功耗低、自組織、無線通訊的特性。Seaweb項目意在建立用于海洋學的水聲網(wǎng)(UnderwaterAcousticNetworks)。水聲網(wǎng)的低功耗、低數(shù)據(jù)吞吐量、大覆蓋范圍、高數(shù)據(jù)時延容忍等特性都與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相似。縱觀無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的歷程，我們認為可以把它分為三個階段。第一階段重要致力于小型化、低功耗、低成本的傳感器節(jié)點以及對應(yīng)操作系統(tǒng)的開發(fā)和研制,出現(xiàn)了眾多的傳感器節(jié)點和研究平臺。代表性的節(jié)點有UCLA和Rockwell自動化中心研制的WINS節(jié)點，MIT研制的uAMPS節(jié)點，UCBerkeley的SmartDust節(jié)點和UCBerkeley的Motes節(jié)點等。在這些平臺中，Motes硬件平臺及其配套的TinyOS操作系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，為全球400多家研究機構(gòu)所采用。第二階段重要致力于對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為通信網(wǎng)絡(luò)的特性進行研究，尤其是通信協(xié)議的設(shè)計和實現(xiàn)。雖然在第一階段也有與網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議有關(guān)的研究和設(shè)計，但在第一階段中的研究重要是將原有Adhoc網(wǎng)絡(luò)中的有關(guān)協(xié)議(如等)進行改善，增長對能耗有效性的支持。而在第二階段中，研究學者們設(shè)計提出了許多適應(yīng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，尤其是數(shù)據(jù)鏈路層的MAC協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層的路由協(xié)議。在這一階段出現(xiàn)了一批滿足無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的，以數(shù)據(jù)為中心的(Data-centric)路由協(xié)議、分層(Hierarchical)路由協(xié)議、基于位置的(Location-based)路由協(xié)議、基于網(wǎng)絡(luò)流的(Networkflowbased)的路由協(xié)議等第三階段側(cè)重于對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的群體智能行為的研究，可以分為傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)包括節(jié)點布署、節(jié)點自身定位、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點同步、網(wǎng)絡(luò)覆蓋、數(shù)據(jù)聚合、數(shù)據(jù)壓縮和數(shù)據(jù)查詢等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用技術(shù)包括環(huán)境監(jiān)測、目的分類、目的定位和目的跟蹤。具有群體智能的自主自治系統(tǒng)的行為實現(xiàn)和控制是自動控制和人工智能領(lǐng)域的前沿研究內(nèi)容。目前這方面的研究剛剛起步，還沒有相對較為系統(tǒng)的描述和方案設(shè)計。一般認為，目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的研究處在第二和第三階段。[20]相對來說，國內(nèi)傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方面的研究起步較晚，近兩年才受到廣泛關(guān)注．“傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”的基礎(chǔ)軟件及數(shù)據(jù)管理關(guān)鍵技術(shù)的研究已被列為國家自然科學基金委員會、信息科學部與微軟亞洲研究院正式簽訂的第二期聯(lián)合資助項目之一，國家“十五”科技攻關(guān)項目把傳感器網(wǎng)絡(luò)列為重大研究項目．中科院計算技術(shù)研究所、中科院自動化所、中科院軟件所、清華大學，北京交通大學等研究單位及高校在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面也進行了大量的工作，重要從事通信協(xié)議的分層和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計、無線通信協(xié)議棧、同步和定位中間件、數(shù)據(jù)融合、低功耗與高安全性設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)管理、質(zhì)量保證技術(shù)以及特定行業(yè)的應(yīng)用研究。國內(nèi)也有越來越多的企事業(yè)開始關(guān)注傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，寧波中科、北京鑫諾金傳感與控制技術(shù)有限企業(yè)、成都無線龍科技等企業(yè)也開始推出針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及ZIGBEE的處理方案，以及面向一定產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的系統(tǒng)方案。[23]國內(nèi)傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件節(jié)點研究現(xiàn)實狀況[24]南京郵電大學無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系列節(jié)點UbiCellUbiCell系列節(jié)點集成了傳感器，微處理器，無線收發(fā)器等多種嵌入式芯片，擁有信息采集，信號處理，數(shù)據(jù)傳播和實時監(jiān)控等多種功能。UbiCell無線醫(yī)療傳感器節(jié)點UbiCell醫(yī)療節(jié)點，可實現(xiàn)高精度的脈搏、血氧、體溫等人體生理指標的監(jiān)測。無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點UbiCell-MUbiCell-MUbiCell-MUbiCell-M節(jié)點擁有30萬像素和60FPS的圖像采集與處理能力，足以滿足網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測與識別的應(yīng)用需求。中國科學院計算技術(shù)研究所的GAINS系列節(jié)點中國科學院計算技術(shù)研究所深聯(lián)科技研發(fā)的GAINSJ、GAINZ等系列傳感器節(jié)點，其基于ZigBee無線通信協(xié)議棧，實現(xiàn)多種網(wǎng)絡(luò)拓撲：星型、成簇、網(wǎng)狀網(wǎng)等，顧客可以根據(jù)協(xié)議棧提供的API設(shè)計自己的應(yīng)用，構(gòu)成更復雜的網(wǎng)絡(luò)。香港科技大學的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點香港科技大學基于Telos-B的平臺建了一種低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。節(jié)點基于無線收發(fā)器芯片的下一代超低功耗、高傳播率、無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的Telos平臺，具有完善的板上內(nèi)置天線，傳播距離較長。該節(jié)點目前重要用于智能車的研究中。國內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件研究現(xiàn)實狀況[24]除了在無線傳感器硬件設(shè)備方面的進展，國內(nèi)目前在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟件方面也獲得了對應(yīng)的突破，在基于國外的操作系統(tǒng)之上，開發(fā)自己的中間件軟件。如南京郵電大學無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中心開發(fā)的基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件平臺，它實現(xiàn)了對MantisOS，TinyOS和SOS多操作系統(tǒng)的支持，屏蔽了不一樣操作系統(tǒng)的差異性，同步擴大了硬件節(jié)點的選擇范圍。對外提供便捷的接口，使顧客無需理解底層細節(jié)，極大的減少了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)的難度。深聯(lián)科技開發(fā)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)套件，提供了功能齊全的硬件開發(fā)平臺，和自主開發(fā)的無線通信協(xié)議棧。國內(nèi)研究機構(gòu)在理論研究方面，如對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、算法、體系構(gòu)造等方面，提出了許多具有創(chuàng)新性的想法與理論。在這方面，國內(nèi)的南京郵電大學、哈爾濱工業(yè)大學、清華大學、上海交通大學、北京郵電大學等都獲得了某些有關(guān)的理論研究成果。目前國內(nèi)比較成功的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件產(chǎn)品包括：南京郵電大學的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件軟件DisWareDisWare是基于移動代理的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件平臺，它實現(xiàn)了對MantisOS和TinyOS多操作系統(tǒng)的支持，同步擴大了硬件節(jié)點的選擇范圍。南京郵電大學的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)集成開發(fā)平臺MeshIDEMeshIDEMeshIDEMeshIDE是一種可視化編程、應(yīng)用程序融合于一體的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)集成開發(fā)平臺。作為顧客的可視化開發(fā)工具，實現(xiàn)可視化燒制、管理和控制。中國科學院寧波計算所的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分析與管理平臺該平臺針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議、功耗、數(shù)據(jù)處理和分布式計算等諸多方面，開展定量的分析和管理，并提供圖形化界面。現(xiàn)階段研究熱點[26]通信協(xié)議方面包括物理層協(xié)議，研究傳感器網(wǎng)絡(luò)采用的傳播媒體、頻段選擇及調(diào)制方式；數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議；網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（重要指路由協(xié)議；平面路由協(xié)議等）。傳感器網(wǎng)絡(luò)管理在傳感器網(wǎng)絡(luò)管理方面，重要的研究熱點是能量管理，數(shù)據(jù)傳送所帶來的能耗最大，研究休眠、喚醒，以及采用發(fā)送功率低的RF等?？刂乒?jié)點對能量的使用，在各層上都可使用，如操作系統(tǒng)、物理層、鏈路層、路由協(xié)議等內(nèi)容。安全管理包括老式的無線電電磁干擾方式和對路由機制進行襲擊。侵入節(jié)點發(fā)送誤警數(shù)據(jù)，侵入節(jié)點致使網(wǎng)絡(luò)的某些節(jié)點和某些網(wǎng)段互發(fā)大量的無用數(shù)據(jù)，使能量很快耗盡，傳感器網(wǎng)絡(luò)分立，形成監(jiān)測黑洞，無法完畢正常監(jiān)測工作。在研究中，可以探索采用擴頻通信、傳感器節(jié)點接入認證、鑒權(quán)、數(shù)據(jù)水印和數(shù)據(jù)加密等技術(shù)提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。數(shù)據(jù)查詢管理COUGAR系統(tǒng)能測試感知數(shù)據(jù)查詢技術(shù)性能，提出了在傳感器網(wǎng)絡(luò)上計算匯集函數(shù)的容錯和可擴展算法，并探索了把傳感器網(wǎng)絡(luò)表達為數(shù)據(jù)庫的思想，探討了怎樣把分布式查詢處理技術(shù)應(yīng)用于感知數(shù)據(jù)查詢的處理。在加州大學伯克利分校，研究人員研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)查詢技術(shù)，提出了實現(xiàn)可動態(tài)調(diào)整的持續(xù)查詢的處理措施和管理傳感器網(wǎng)絡(luò)上多查詢的措施，應(yīng)用數(shù)據(jù)庫技術(shù)實現(xiàn)了傳感器網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)匯集函數(shù)，提出了在低能源、分布式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實現(xiàn)匯集函數(shù)的措施，并研制了一種感知數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)TinyDB。南加州大學研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)上的匯集函數(shù)的計算措施，提出了節(jié)省能源的計算匯集的樹構(gòu)造算法，并通過試驗證明了無線通信機制對匯集計算的性能有很大的影響。應(yīng)用支撐技術(shù)應(yīng)用支撐技術(shù)研究包括節(jié)點定位、時間同步技術(shù)及顧客應(yīng)用接口。節(jié)點定位節(jié)點定位技術(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系中占有重要地位。確定事件發(fā)生的位置或獲取消息的節(jié)點位置是傳感器網(wǎng)絡(luò)最基本的功能之一，對傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的有效性起著關(guān)鍵的作用。時間同步傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議和應(yīng)用規(guī)定各節(jié)點的時鐘必須保持同步。傳感器網(wǎng)絡(luò)時鐘同步的目的是在滿足一定精度的狀況下怎樣減少算法復雜性，從而減少電能的消耗，需要在精確性和能量高效之間進行權(quán)衡和折衷。顧客應(yīng)用接口顧客應(yīng)用接口包括分布式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口和分布式網(wǎng)絡(luò)管理接口。為適應(yīng)不一樣環(huán)境，人們對分布式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口提出了多種應(yīng)用層協(xié)議，如TAIYFP和SQDDP協(xié)議等。分布式網(wǎng)絡(luò)管理接口重要是傳感器管理協(xié)議SMP，把數(shù)據(jù)傳播到應(yīng)用層。[21]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要特點有[4]：(1)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)為了獲取精確信息，在監(jiān)測區(qū)域一般布署大量傳感器節(jié)點，傳感器節(jié)點數(shù)量也許到達成千上萬，甚至更多。傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性包括兩方面的含義：首先是傳感器節(jié)點分布在很大的地理區(qū)域內(nèi)，如在無人的野外采用傳感器網(wǎng)絡(luò)進行環(huán)境監(jiān)測，需要布署大量的傳感器節(jié)點；另首先，傳感器節(jié)點布署很密集，在一種面積不是很大的空間內(nèi)，密集布署了大量的傳感器節(jié)點。傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性具有如下長處：通過不一樣空間視角獲得的信息具有更大的信噪比；通過度布式處理大量的采集信息可以提高監(jiān)測的精確度，減少對單個節(jié)點傳感器的精度規(guī)定；大量冗余節(jié)點的存在，使得系統(tǒng)具有很強的容錯性能；大量節(jié)點可以增大覆蓋的監(jiān)測區(qū)域，減少洞穴或者盲區(qū)。(2)自組織網(wǎng)絡(luò)在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，一般狀況下傳感器節(jié)點被放置在沒有基礎(chǔ)設(shè)施的地方。傳感器節(jié)點的位置不能預先精確設(shè)定，節(jié)點之間的互相鄰居關(guān)系預先也不懂得，如通過飛機播撒大量傳感器節(jié)點到面積廣闊的野外，或隨意放置到人不可抵達或危險的區(qū)域。這樣就規(guī)定傳感器節(jié)點具有自組織的能力，可以自動進行配置和管理，通過拓撲控制機制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自動形成轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù)的多跳無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。(3)動態(tài)性網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲構(gòu)造也許由于下列原因而變化：①環(huán)境原因或電能耗盡導致的傳感器節(jié)點出現(xiàn)故障或失效；②為了彌補失效節(jié)點或者增長監(jiān)測精度而補充的新節(jié)點；③環(huán)境條件變化也許導致無線通信鏈路帶寬變化，甚至時斷時通；④傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器、感知對象和觀測者這三要素都也許具有移動性。這就規(guī)定傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以適應(yīng)這種網(wǎng)絡(luò)拓撲構(gòu)造的動態(tài)變化。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)研究最早來源于軍事領(lǐng)域，試驗系統(tǒng)有海洋聲納監(jiān)測的大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)，也有監(jiān)測地面物體的小型傳感器網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)代傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，通過飛機撒播、特種炮彈發(fā)射等手段，可以將大量廉價的傳感器密集地撒布于人員不便于抵達的觀測區(qū)域，如敵方陣地內(nèi)，搜集到有用的微觀數(shù)據(jù)；在一部分傳感器由于遭破壞等原因失效時，傳感器網(wǎng)絡(luò)作為整體仍能完畢觀測任務(wù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以包括大量的由震動、(地)磁、熱量、視覺、紅外、聲音和雷達等多種不一樣類型傳感器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，可以用于監(jiān)控溫度、濕度、壓力、土壤類別、噪聲、機械應(yīng)力等多種環(huán)境條件。傳感器節(jié)點可以完畢持續(xù)的監(jiān)測、目的發(fā)現(xiàn)、位置識別和執(zhí)行器的當?shù)乜刂频热蝿?wù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種“無處不在”的傳感技術(shù)，它使顧客可以愈加深入地理解和把握周圍世界。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的隨機布設(shè)、自組織、環(huán)境適應(yīng)等特點使其在軍事、環(huán)境、醫(yī)療、家庭和其他的商用領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景和很高的應(yīng)用價值。當然，在空間探索和劫難拯救等特殊領(lǐng)域，傳感器網(wǎng)絡(luò)也有其得天獨厚的技術(shù)優(yōu)勢。1)軍事應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，由于傳感器網(wǎng)絡(luò)具有迅速布設(shè)、自組織和容錯等特性，它將會成為C4ISRT系統(tǒng)不可或缺的一部分。C4ISRT系統(tǒng)是具有指揮command、控制control、通信communications、電腦computing、情報intelligence、監(jiān)視surveillance、偵察reconnaissance、目的任務(wù)targeting（C4ISRT）綜合功能的偵察機。C4ISRT的目的是運用先進的高科技技術(shù)，為未來的現(xiàn)代化戰(zhàn)爭設(shè)計一種集命令、控制、通信、計算、情報、監(jiān)視、偵查和定位于一體的戰(zhàn)場指揮系統(tǒng)。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由密集型、低成本、隨機分布的節(jié)點構(gòu)成的，自組織性和容錯能力使其不會由于某些節(jié)點在惡意襲擊中的損壞而導致整個系統(tǒng)的瓦解。這一點是老式的傳感器技術(shù)所無法比擬的，也正是這一點，使無線傳感器網(wǎng)絡(luò)非常合用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，包括監(jiān)控我軍兵力、裝備和物資，監(jiān)視沖突區(qū)，偵查敵方地形和布防，定位襲擊目的，評估損失，偵查和探測核、生物和化學襲擊。2)環(huán)境應(yīng)用目前，傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用已由軍事領(lǐng)域擴展到其他許多領(lǐng)域，由于它可以完畢老式系統(tǒng)無法完畢的任務(wù)，環(huán)境監(jiān)測就是其中之一。傳感器網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境應(yīng)用包括：對鳥類、昆蟲等小動物的跟蹤，對影響農(nóng)作物、牲畜的環(huán)境條件的監(jiān)測，為大范圍的地球探測提供生化監(jiān)測手段。其他的環(huán)境應(yīng)用包括精細農(nóng)業(yè)、海洋、陸地、大氣環(huán)境中的生物探測，森林火災監(jiān)測，環(huán)境的生物復雜性勘測，洪水監(jiān)測等。3)醫(yī)療應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)為未來的遠程醫(yī)療提供了愈加以便、快捷的技術(shù)實現(xiàn)手段。其醫(yī)療應(yīng)用包括：患者的綜合監(jiān)測、診斷，醫(yī)院的藥物管理，對人類生理數(shù)據(jù)的無線監(jiān)測，在醫(yī)院中對醫(yī)護人員和患者進行追蹤和監(jiān)控。傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療領(lǐng)域也有某些成功實例，例如SSIM(smartsensorsandinte—gratedmicrosystems)以及芬蘭技術(shù)人員設(shè)計的可穿戴式無線傳感器系統(tǒng)等，不過推廣這種想法前，還需要突破許多技術(shù)瓶頸。4)空間探索探索外部星球一直是人類夢寐以求的理想，借助于航天器布撒的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點實現(xiàn)對星球表面長時間的監(jiān)測，應(yīng)當是一種經(jīng)濟可行的方案。NASA(美國國家航空與航天局)的JPL(JetPropulsionLaboratory)試驗室研制的SensorsWebs就是為未來的火星探測進行技術(shù)準備的，已在佛羅里達宇航中心周圍的環(huán)境監(jiān)測項目中進行測試和深入完善。5)商務(wù)應(yīng)用自組織、微型化和對外部世界的感知能力是傳感器網(wǎng)絡(luò)的三大特點，這些特點決定了傳感器網(wǎng)絡(luò)在商業(yè)領(lǐng)域也會有不少的機會。傳感器網(wǎng)絡(luò)的某些商務(wù)應(yīng)用包括：在構(gòu)造監(jiān)測應(yīng)用中監(jiān)測物質(zhì)疲勞程度、構(gòu)建虛擬鍵盤、清單管理、產(chǎn)品質(zhì)量檢測、構(gòu)建智能辦公室、自動化制造環(huán)境中的機器人控制與引導、互動玩具、互動博物館、工廠的過程控制與自動化、災區(qū)監(jiān)測、智能樓宇、設(shè)備診斷、執(zhí)行器的當?shù)乜刂?、車輛防盜系統(tǒng)、車輛的追蹤與監(jiān)控等。[13]物聯(lián)網(wǎng)與傳感器網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別和聯(lián)絡(luò)按照國際電信聯(lián)盟(ITU)的定義[15]，物聯(lián)網(wǎng)重要處理物品到物品(ThingtoThing，T2T)，人到物品(HumantoThing，H2T)，人到人(HumantoHuman，H2H)之間的互連。這里與老式互聯(lián)網(wǎng)不一樣的是，H2T是指人運用通用裝置與物品之間的連接，H2H是指人之間不依賴于個人電腦而進行的互連。物聯(lián)網(wǎng)處理的是老式意義上的互聯(lián)網(wǎng)沒有考慮的、對于任何物品連接的問題。按照國內(nèi)權(quán)威學術(shù)期刊在時的定義[5]，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種“隨機分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點通過自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)”，它可以“借助于節(jié)點中內(nèi)置的形式多樣的傳感器測量所在周圍環(huán)境中的熱、紅外、聲納、雷達和地震波信號”，并且“傳感器網(wǎng)絡(luò)有著與老式網(wǎng)絡(luò)明顯不一樣的技術(shù)規(guī)定，前者以數(shù)據(jù)為中心，后者以傳播數(shù)據(jù)為目的”。因此，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)并沒有賦予T2T(ThingtoThing，T2T)的連接能力，更不具有與物理系統(tǒng)連接并且控制物理系統(tǒng)的能力?？梢哉J為，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)僅僅是采集和傳遞數(shù)據(jù)，并沒有波及到物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵控制技術(shù)。因此，當時定義的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)并不是物聯(lián)網(wǎng)，不過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)技術(shù)在一定程度上也許支撐物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)。[12]不過，國防工業(yè)出版社出版的《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)理論、技術(shù)與實現(xiàn)》一書[22]中提到，“許多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點除集成有傳感器外，還也許集成有執(zhí)行器（Actuator）。控制功能的存在拓展了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念，某些研究者將同步兼具這兩種功能的網(wǎng)絡(luò)稱為無線傳感器和