從標(biāo)準(zhǔn)看物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展

武漢郵科院國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 桑梓勤

一、背景

物聯(lián)網(wǎng)自從2008年提出以來，美國、日本、韓國以及歐盟等都在投入巨資深入研究探索。我國也正在高度關(guān)注、重視物聯(lián)網(wǎng)的研究，工信部正在制訂的《物聯(lián)網(wǎng)"十二五"發(fā)展規(guī)劃》，提出了未來5年的發(fā)展目標(biāo)，5項(xiàng)重點(diǎn)工程，要增加物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展專項(xiàng)資金規(guī)模，將推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)下一個(gè)五年的蓬勃發(fā)展。到2015年，我國要在核心技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化、關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)研究與制定、產(chǎn)業(yè)鏈條建立與完善、重大應(yīng)用示范與推廣等方面取得顯著成效，初步形成創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、應(yīng)用牽引、協(xié)同發(fā)展、安全可控的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展格局。

從發(fā)展現(xiàn)狀來看，我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展還存在一系列瓶頸和制約因素，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：核心技術(shù)和高端產(chǎn)品與國外差距較大，高端綜合集成服務(wù)能力不強(qiáng)，缺乏骨干龍頭企業(yè)，應(yīng)用水平較低，規(guī)模化應(yīng)用少等。

二、物聯(lián)網(wǎng)并不是一項(xiàng)革命性的技術(shù)

應(yīng)該說，前兩年物聯(lián)網(wǎng)的宣傳還是有一些炒作的成份在里面。但無論是炒作還是行業(yè)泡沫，對(duì)于一個(gè)產(chǎn)業(yè)或是技術(shù)的發(fā)展而言，都是有利有弊的。通過炒作，起到了一個(gè)宣傳的作用，有利于吸引資金、技術(shù)、人才，引導(dǎo)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而當(dāng)人們的期望值與實(shí)際相差甚遠(yuǎn)時(shí)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)將會(huì)逐漸跌落。跌落過程中，專家、學(xué)者、企業(yè)乃至國家的相關(guān)部門就需要深入的研究和探索，將整個(gè)泡沫中實(shí)實(shí)在在的技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、理論等各個(gè)方面加以提煉，深思整個(gè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段乃至未來發(fā)展的缺失，擠出泡沫。就如一條曲線，有高有低，這也體現(xiàn)出一個(gè)新事物的發(fā)展規(guī)律。只有反復(fù)的審視，才能積淀出實(shí)實(shí)在在的需求和技術(shù)。

目前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是緩步推進(jìn)的，隨著技術(shù)集成度的越來越高，將會(huì)逐步解決很多物與物、人與物通信的技術(shù)問題，如功耗、感知、信息傳遞、數(shù)據(jù)處理、安全、智能化分析等，但這些問題都需要一步一步地解決。但是在某個(gè)特定時(shí)間，對(duì)某個(gè)特定問題的研究，有特定的需求，會(huì)促使某個(gè)單項(xiàng)技術(shù)的快速發(fā)展。恩格斯說過，社會(huì)一旦有技術(shù)上的需要，則這種需要就會(huì)比十所大學(xué)更能把科學(xué)推向前進(jìn)。

所謂革命性的技術(shù)，一般是更新?lián)Q代的技術(shù)。如汽車的發(fā)明，古代人研制馬車，雖然通過很透徹很細(xì)致的研究，可以讓馬車的效率提高10%，但當(dāng)汽車發(fā)明之后，對(duì)于馬車的改進(jìn)也就不再那么重要和具有非常大的意義了。但對(duì)汽車的持續(xù)改進(jìn)，則又算不上技術(shù)革命，就如同汽車出現(xiàn)了手動(dòng)擋和自動(dòng)擋，乃至電動(dòng)汽車，都只是整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)中的升級(jí)和改進(jìn)。將來交通工具會(huì)怎么樣發(fā)展呢？當(dāng)未來出現(xiàn)低空的軌道飛行器，交通工具和道路環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，汽車才有可能被淘汰，這才叫做革新。

總而言之，物聯(lián)網(wǎng)并不是一項(xiàng)革命性技術(shù)或換代技術(shù)，它沒有汽車取代馬車那樣的有本質(zhì)轉(zhuǎn)變，只是較小的技術(shù)進(jìn)步和信息技術(shù)的綜合應(yīng)用。原來微電子技術(shù)還沒有得到發(fā)展時(shí)，在一個(gè)小芯片上能集成的技術(shù)很少，因?yàn)榧夹g(shù)達(dá)不到，它的功耗、部署、檢測(cè)等問題都沒能解決，大家都只能是進(jìn)行設(shè)想。現(xiàn)在這個(gè)想法能夠?qū)崿F(xiàn)，基礎(chǔ)是技術(shù)水平、市場(chǎng)需求，以及應(yīng)用都逐漸成熟，使得物聯(lián)網(wǎng)逐漸帶動(dòng)的信息技術(shù)向集成化、融合化、智能化發(fā)展。

　　三、物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)框架

物聯(lián)網(wǎng)為三層架構(gòu)，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層，這樣的劃分得到了比較多的共識(shí)。一開始的工作可能主要集中在感知層， 即鋪設(shè)大量的傳感器，它好比物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有這一基礎(chǔ)什么都談不上。例如物聯(lián)網(wǎng)在很多行業(yè)中的應(yīng)用，交通需要車聯(lián)網(wǎng)，環(huán)境保護(hù)需要鋪設(shè)很多傳感器監(jiān)測(cè)水質(zhì)，在前期都需要有較大的資金投入和長(zhǎng)期的技術(shù)研發(fā)。而在網(wǎng)絡(luò)層，就目前來看網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)已相對(duì)成熟，它是實(shí)現(xiàn)物物互聯(lián)的關(guān)鍵性技術(shù)。而基于這兩層，逐漸產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)處理需求，這時(shí)的應(yīng)用層就需要更加智能化的技術(shù)進(jìn)行分析、處理，及時(shí)、高效、智能地滿足人類的需求。

現(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展首先要解決有和沒有的問題，即如何使物實(shí)現(xiàn)感知。從比例上來說，全世界攝像頭用的最多的國家是英國。2005年7月7日，倫敦發(fā)生了公交車和地鐵恐怖襲擊爆炸事件，事后，英國的相關(guān)部門都能及時(shí)調(diào)出很多的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，因?yàn)樗麄冊(cè)诘罔F、公交、街道都裝了很多視頻監(jiān)控傳感器。而我國在感知層的建設(shè)方面與發(fā)達(dá)國家相比差距較大，仍需加大對(duì)傳感器的鋪設(shè)。當(dāng)發(fā)展至英國現(xiàn)階段時(shí)，才會(huì)逐步轉(zhuǎn)變至數(shù)據(jù)的處理，并將延伸至各種各樣的關(guān)聯(lián)應(yīng)用。

現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)是把傳感網(wǎng)通過一個(gè)網(wǎng)關(guān)連結(jié)到通信網(wǎng)絡(luò)上，然后還加上很多智能化應(yīng)用。如原來的互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)絡(luò)都是人與人的通信，現(xiàn)在轉(zhuǎn)變成為物與物的通信、物與人的通信。雖然范疇擴(kuò)大了，但從整個(gè)體系結(jié)構(gòu)和架構(gòu)上分析，只是在通信網(wǎng)中加入了對(duì)物體的支持，但如何使物體也能通過通信網(wǎng)進(jìn)行通信，就需要考慮添加一些技術(shù)和設(shè)備，特別是在接入、數(shù)據(jù)處理等方面，所以傳感網(wǎng)也就被融入至物聯(lián)網(wǎng)中， 進(jìn)行比較多的研究。

四、在技術(shù)和應(yīng)用方面，標(biāo)準(zhǔn)起到重要的作用

物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)制定和標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一非常重要，因?yàn)榧夹g(shù)開發(fā)和市場(chǎng)拓展需要標(biāo)準(zhǔn)的支持。物聯(lián)網(wǎng)方面的標(biāo)準(zhǔn)體系、層次結(jié)構(gòu)、總體框架是什么樣的，這些問題目前我國相關(guān)部門及專家都在進(jìn)行研究和探討。物聯(lián)網(wǎng)不是一個(gè)單一的網(wǎng)絡(luò)，如果是一張網(wǎng)我們可以定它的物理層、傳輸層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層等，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)集成的、無所不在的網(wǎng)絡(luò)，就很難對(duì)其進(jìn)行框架式綜合制定，需要從各個(gè)層面、各項(xiàng)技術(shù)、各種應(yīng)用等方面入手進(jìn)行研究。

由于歷史原因，國內(nèi)形成了研究傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)和泛在網(wǎng)的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織。即閃聯(lián)方面的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、電子口方面的傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，通信口方面的泛在網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，各標(biāo)準(zhǔn)化組織都是針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)行制定的。每一個(gè)都有不同的研究重點(diǎn)和研究特點(diǎn)，而且每一個(gè)都對(duì)應(yīng)著不同的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織。如閃聯(lián)的技術(shù)特點(diǎn)是信息家電這一領(lǐng)域；傳感網(wǎng)是針對(duì)傳感器、傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行制定，對(duì)應(yīng)著ISO、IEC國際標(biāo)準(zhǔn)；而泛在網(wǎng)則是從全程全網(wǎng)、整個(gè)電信網(wǎng)進(jìn)行研究，以及它與傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系是什么樣的， 都將會(huì)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)， 對(duì)應(yīng)著的是ITU。而在國際上的標(biāo)準(zhǔn)化組織中，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定都有不同的研究特點(diǎn)和方向，如技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等。

在地區(qū)性的標(biāo)準(zhǔn)化組織中， 歐盟的標(biāo)準(zhǔn)化組織ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）是比較有代表性的，ETSI有多個(gè)技術(shù)委員會(huì)， 其中機(jī)器到機(jī)器技術(shù)委員會(huì)（M2MTC）是2008年底成立的，作的也是物聯(lián)網(wǎng)方面的標(biāo)準(zhǔn)，其成員主要來自歐洲，也有美國、中國、日本、韓國的電信運(yùn)營商和ICT制造商。ETSI M2M帶有強(qiáng)烈的歐洲色彩，2009年制定的M2M標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃面向五個(gè)領(lǐng)域：智能計(jì)量、電子醫(yī)療、城市自動(dòng)化、消費(fèi)應(yīng)用和汽車自動(dòng)化。以智能計(jì)量為例，它的標(biāo)準(zhǔn)是由歐盟指定ETSI和兩個(gè)其它的歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織--歐洲電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)共同完成，其目標(biāo)是制定智能計(jì)量方面的歐洲標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)容是用機(jī)器監(jiān)控能源（電、氣、熱和水）消耗，以優(yōu)化能源市場(chǎng)。[!--empirenews.page--]

中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)泛在網(wǎng)技術(shù)工作委員會(huì)（TC10）在物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)方面作了比較多的工作，TC10分為四個(gè)組， 即總體組、應(yīng)用組、網(wǎng)絡(luò)組、感知延伸組。其中，總體組已制定或正在制定的標(biāo)準(zhǔn)有：術(shù)語與定義、物聯(lián)網(wǎng)安全、物聯(lián)網(wǎng)總體框架與技術(shù)要求、物聯(lián)網(wǎng)終端等。應(yīng)用組正在制定的標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)報(bào)告有：物聯(lián)網(wǎng)在智能環(huán)境、智能交通、智能物流、能源管理、重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施方面的應(yīng)用，這涉及到應(yīng)用需求、總體框架、業(yè)務(wù)場(chǎng)景、技術(shù)要求等。網(wǎng)絡(luò)組正在制定的標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)報(bào)告有：物聯(lián)網(wǎng)魯棒性研究、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能管道研究、物聯(lián)網(wǎng)承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究等。感知延伸組正在制定的標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)報(bào)告有：車聯(lián)網(wǎng)總體技術(shù)要求、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能卡研究、無線體域網(wǎng)研究等。總的來看，TC10的標(biāo)準(zhǔn)研究是應(yīng)用帶動(dòng)的，涉及基礎(chǔ)技術(shù)，如功耗、協(xié)議、資源分配、頻譜、數(shù)據(jù)處理、中間件等方面的工作較少。

ITU在物聯(lián)網(wǎng)方面的標(biāo)準(zhǔn)工作比較分散，前期與NGN有關(guān)的工作在SG13，與網(wǎng)絡(luò)安全有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)工作在SG17，與多媒體有關(guān)的則在SG16，與電子醫(yī)療有關(guān)的在SG13和SG16都有一點(diǎn)?，F(xiàn)在SG13算得上是物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)主導(dǎo)組，已接近完成物聯(lián)網(wǎng)的術(shù)語與定義標(biāo)準(zhǔn)，正在作物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)綜述，也制定了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)研究計(jì)劃，內(nèi)容包括物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)識(shí)與尋址、節(jié)能需求與能力、功能架構(gòu)、服務(wù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)中心能力、通用業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)技術(shù)要求、應(yīng)用領(lǐng)域與用例、安全與隱私保護(hù)、一致性與互操作性測(cè)試等，估計(jì)要真正完成需要等到下一個(gè)研究期（2013－2016）了。在這些標(biāo)準(zhǔn)中，由于涉及的技術(shù)面太廣，由一個(gè)組完成的可能性不大，由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織完成的可能性也不大，所以，ITU成立一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)方面的內(nèi)聯(lián)組JCA-IoT，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)ITU-T內(nèi)部不同SG方面的工作，ITU同時(shí)成立了一個(gè)外聯(lián)組IoT-GSI，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)不同標(biāo)準(zhǔn)化組織之間的標(biāo)準(zhǔn)工作。

總的感覺，物聯(lián)網(wǎng)方面的技術(shù)工作，非常寬泛，需要不斷地研究推進(jìn)，應(yīng)用需求會(huì)是一個(gè)強(qiáng)有力的牽引。而標(biāo)準(zhǔn)化工作，由于涉及面廣，利益關(guān)聯(lián)方多，所以要達(dá)成共識(shí)，需要協(xié)調(diào)的工作很多，從另一方面說，空白田地也非常多，值得深耕細(xì)作。

五、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要意義

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，說到底是給人們的生活帶來便利，降低生產(chǎn)成本，提高資源的使用。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r如何，現(xiàn)階段不必要刻意去強(qiáng)求收益，主要還要看其長(zhǎng)遠(yuǎn)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因?yàn)樾畔⒒男枨笤诓粩嗟財(cái)U(kuò)大，這給物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造了最佳的發(fā)展環(huán)境。如今我們?cè)诤芏囝I(lǐng)域鋪設(shè)的傳感設(shè)備，說到底就是往路邊、往水里砸錢，交通道路和城市的視頻監(jiān)控，以及無線網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)等感知設(shè)備的逐漸增多，都是在為未來智能交通、智慧城市的建設(shè)打基礎(chǔ)，更是物聯(lián)網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展的基石。

如原來建造一個(gè)橋梁時(shí)，并沒有橋梁信息化檢測(cè)裝置，現(xiàn)在建設(shè)橋梁時(shí)就可加入很多傳感的設(shè)備，對(duì)橋梁的溫度、結(jié)構(gòu)、防火、壽命等等，進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，隨時(shí)隨地查看橋梁的健康狀態(tài)。

雖然物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是一個(gè)非常緩慢的過程，但它一點(diǎn)一點(diǎn)的應(yīng)用將逐步改變?nèi)藗兊纳睿?改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)生活方式。" 物聯(lián)網(wǎng)"這三個(gè)字不是提出來以后，就能一下子有突飛猛進(jìn)的變化，它也是漸變的過程，需要大量的人力、財(cái)力以及時(shí)間的投入。