１ 引 言
“物聯網”被稱為繼計算機、互聯網之后，世界信息產業的第三次浪潮，被看作信息領域一次重大的發展和變革機遇，世界各國爭相制定發展戰略［１］。物聯網歐盟委員會認為，物聯網的發展應用將在未來５～１５年中為解決現代社會問題帶來極大貢獻，一些發達國家紛紛出臺物聯網發展計劃，進行相關技術和產業的前瞻布局［２］。２００９年１１月，物聯網被確定為我國今后７大戰略性新興產業之一。北京已啟動物聯網５年規劃，規劃建成首個物聯網應用資源共享服務、信息交換、傳感信息網絡、超級計算和云計算中心等共性基礎支撐平臺，完成政府、社會、企業三方面幾十個示范應用園區。同時，上海、杭州、成都、南京等市，山東、廣東、河南、東北三省、福建等地政府也表示，將全力進軍物聯網。國內專家預測，“物聯網產業將是下一個萬億元級規模的產業，甚至超過互聯網３０倍，潛力無窮”［３］。
然而整體而言，目前無論國內還是國外，物聯網的研究和開發都還處于起步階段，還沒有進入成熟商用階段。我國物聯網的研究和發展更是偏重于應用方案和終端設備等上層應用上，包括國家級示范基地的無錫，還有上海、杭州、蘇州等地，都局限在應用領域，如高鐵物聯網應用等；與發達國家相比，我國主要的差距是在硬件方面，如傳感器、微電子機械系統（ＭＥＭＳ）及傳感器網絡領域的基礎技術創新，對物聯網系統模型、體系架構和關鍵技術也還缺乏清晰化的界定和研究。因此，本文綜述了物聯網領域目前的研究狀況，從物聯網概念、體系架構、關鍵技術等方面，對物聯網研究的技術基礎以及關鍵問題進行論述和研究。
２ 物聯網概念
１９９９年美國麻省理工學院（ＭＩＴ）的自動識別中心（Ａｕｔｏ－ＩＤＬａｂｓ）首先提出物聯網的概念——把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。２００５年國際電信聯盟ＩＴＵ在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（ＷＳＩＳ） 上正式確定了“物聯網”的概念，并隨后發布了《ＩＴＵ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｒｅｐｏｒｔｓ ２００５——ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ》，介紹了物聯網的特征、相關的技術、面臨的挑戰和未來的市場機遇［4］。
對比物聯網的最初概念以及不同的物聯網定義，本文認為：任何物體依靠嵌入式系統技術擁有智能處理能力，借助傳感器技術獲得感知能力，利用ＲＦＩＤ技術具有智能識別和信息交互能力，通過互聯網和網絡通信技術實現人與物、物與物的自主信息溝通和交互，從而形成的可以連接萬物的智能網絡，就是物聯網。
３ 物聯網關鍵技術
３．１ 物聯網體系架構
體系架構是指導具體系統設計的首要前提。 物聯網應用廣泛，系統規劃和設計極易因角度的不同而產生不同的結果，因此本文從物聯網應用的三大類別來描述其體系架構。
３．１．１ 基于ＲＦＩＤ的體系架構
ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）是能夠把“物”改變成為“智能物”的技術，它的主要應用是給移動和非移動物體貼上電子標簽，實現各種跟蹤和管理［5］。它是穿孔卡、鍵盤和條碼等應用技術的延伸，但比條碼等技術自動化、智能化程度高。基于ＲＦＩＤ 的體系架構由五大技術組成，分別是ＥＰＣ（電子產品碼）標簽、ＲＦＩＤ 標簽閱讀器、ＡＬＥ中間件實現信息的過濾和采集、ＥＰＣＩＳ 信息服務系統，以及信息發現服務（包括ＯＮＳ 和ＰＭＬ），體系架構圖見圖１。該體系架構中ＯＮＳ（即對象命名服務Ｏｂｊｅｃｔ Ｎａｍｅ Ｓｅｒｖｉｃｅ）主要處理電子產品碼與對應的ＥＰＣＩＳ 信息服務器地址的查詢和映射管理類似于互聯網絡中已經很成熟的域名解析服務（ＤＮＳ）。ＥＰＣ產品電子碼識別只是“標簽”，所有關于產品有用的信息都用ＰＭＬ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ）來描述。基于ＯＮＳ和ＰＭＬ，企業對ＲＦＩＤ 技術的應用將由企業內部的閉環應用過渡到供應鏈的開環應用上，實現真正的“物聯網”。
３．１．２ 基于傳感網絡的體系架構
無線傳感網絡ＷＳＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ）由分布在自由空間里的一組“自治的”無線傳感器組成，共同協作完成對特定周邊環境狀況的監控，包括溫度、濕度、化學成分、壓力、聲音、位移、振動、污染顆粒等［6］。ＷＳＮ中的一個節點（或叫Ｍｏｔｅ）一般由一個無線收發器、一個微控制器和一個電源組成。ＷＳＮ 的研究大多還專注于網絡底層（包括非ＩＰ 協議的ＺｉｇＢｅｅ、ＴｉｎｙＯＳ 和基于ＩＰ的６ＬｏＷＰＡＮ 等），以及電源的持久性等問題，按照其目前的發展，ＷＳＮ離真正的“物聯網”還有一定距離，對像基于ＲＦＩＤ架構中的ＯＮＳ和ＰＭＬ 等物聯網層面問題的研究還不夠。因此，商用的基于傳感網絡的應用架構還不成熟。
３．１．３ 基于Ｍ２Ｍ的體系架構
Ｍ２Ｍ（Mａｃｈｉｎｅ ｔｏ Mａｃｈｉｎｅ）表示機器與機器之間的通信，也即非信息技術（ＩＴ）機器設備通過移動通信網絡與其他設備或ＩＴ系統的通信，廣義來講也包括人與機器（Mａｎ ｔｏ Mａｃｈｉｎｅ）的通信，是以機器智能交互為核心的網絡化的應用與服務。Ｍ２Ｍ 和ＷＳＮ一樣，都是物聯網的表現形式［7］。從概念內涵角度，物聯網包含了萬事萬物的信息感知和信息傳送；Ｍ２Ｍ則主要強調機器與機器之間的通信， 偏重于實際應用，是現階段物聯網最普遍的應用形式，典型的基于Ｍ２Ｍ 的體系架構如圖２所示。Ｍ２Ｍ同ＷＳＮ一樣缺乏類似ＯＮＳ 和ＰＭＬ的“物聯網”標準規范和統一體系架構。
