物聯(lián)網(wǎng)描繪了人類未來全新的信息活動場景：讓所有的物品都與網(wǎng)絡實現(xiàn)任何時間和任何地點的無處不在的連接。人們可以通過對物體進行識別、定位、追蹤、監(jiān)控并觸發(fā)相應事件，形成信息化解決方案。目前很多全球主要國家都制訂了開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)的長期發(fā)展計劃。中國已經(jīng)把物聯(lián)網(wǎng)明確列入《國家中長期科學技術發(fā)展規(guī)劃(2006—2020年)》和《2050年國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖》。物聯(lián)網(wǎng)作為一個新的領域有些什么關鍵技術?物聯(lián)網(wǎng)領域標準化方面進展如何? 1 物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術 物聯(lián)網(wǎng)技術不是對現(xiàn)有技術的顛覆性革命，而是通過對現(xiàn)有技術的綜合運用。物聯(lián)網(wǎng)技術融合現(xiàn)有技術實現(xiàn)全新的通信模式轉變，同時，通過融合也必定會對現(xiàn)有技術提出改進和提升的要求，催生出一些新的技術。 在通信業(yè)界，物聯(lián)網(wǎng)通常被公認為有3個層次，從下到上依次是感知層、傳送層和應用層，如圖1所示。如果拿人來比喻的話，感知層就像皮膚和五官，用來識別物體，采集信息;傳送層則是神經(jīng)系統(tǒng)，將信息傳遞到大腦進行處理;應用層類似人們從事的各種復雜的事情，完成各種不同的應用。
物聯(lián)網(wǎng)涉及的關鍵技術非常多，從傳感器技術到通信網(wǎng)絡技術，從嵌入式微處理節(jié)點到計算機軟件系統(tǒng)，包含了自動控制、通信、計算機等不同領域，是跨學科的綜合應用。(1)感知層 物聯(lián)網(wǎng)的感知層主要完成信息的采集、轉換和收集。感知層包含兩個部分：傳感器(或控制器)、短距離傳輸網(wǎng)絡。 傳感器(或控制器)用來進行數(shù)據(jù)采集及實現(xiàn)控制，短距離傳輸網(wǎng)絡將傳感器收集的數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關或將應用平臺控制指令發(fā)送到控制器。 感知層的關鍵技術主要為傳感器技術和短距離傳輸網(wǎng)絡技術，例如射頻標識(RFID)標簽與用來識別RFID信息的掃描儀、視頻采集的攝像頭和各種傳感器中的傳感與控制技術、短距離無線通信技術(包括由短距離傳輸技術組成的無線傳感網(wǎng)技術)。在實現(xiàn)這些技術的過程中，又涉及到芯片研發(fā)、通信協(xié)議研究、RFID材料研究、智能節(jié)點供電等細分領域。(2)傳送層 物聯(lián)網(wǎng)的傳送層主要完成信息傳遞和處理，傳送層包括兩個部分：接入單元、接入網(wǎng)絡。 接入單元是連接感知層的網(wǎng)橋，它匯聚從感知層獲得的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到接入網(wǎng)絡。接入網(wǎng)絡即現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡，包括移動通信網(wǎng)、有線電話網(wǎng)、有線寬帶網(wǎng)等。通過接入網(wǎng)絡，人們將數(shù)據(jù)最終傳入互聯(lián)網(wǎng)。 傳送層是基于現(xiàn)有通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)建立起來的層。傳送層的關鍵技術既包含了現(xiàn)有的通信技術，如移動通信技術、有線寬帶技術、公共交換電話網(wǎng)(PSTN)技術、Wi-Fi通信技術等，也包含了終端技術，如實現(xiàn)傳感網(wǎng)與通信網(wǎng)結合的網(wǎng)橋設備、為各種行業(yè)終端提供通信能力的通信模塊等。(3)應用層 物聯(lián)網(wǎng)的應用層主要完成數(shù)據(jù)的管理和數(shù)據(jù)的處理，并將這些數(shù)據(jù)與各行業(yè)應用的結合。應用層包括兩部分：物聯(lián)網(wǎng)中間件、物聯(lián)網(wǎng)應用。 物聯(lián)網(wǎng)中間件是一種獨立的系統(tǒng)軟件或服務程序。中間件將許多可以公用的能力進行統(tǒng)一封裝，提供給豐富多樣的物聯(lián)網(wǎng)應用。統(tǒng)一封裝的能力包括通信的管理能力、設備的控制能力、定位能力等。 物聯(lián)網(wǎng)應用是用戶直接使用的各種應用，種類非常多。物聯(lián)網(wǎng)應用包括家庭物聯(lián)網(wǎng)應用，如家電智能控制、家庭安防等，也包括很多企業(yè)和行業(yè)應用，如石油監(jiān)控應用、電力抄表、車載應用、遠程醫(yī)療等。 應用層主要基于軟件技術和計算機技術實現(xiàn)。應用層的關鍵技術主要是基于軟件的各種數(shù)據(jù)處理技術，此外云計算技術作為海量數(shù)據(jù)的存儲、分析平臺，也將是物聯(lián)網(wǎng)應用層的重要組成部分。應用是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的目的。各種行業(yè)和家庭應用的開發(fā)是物聯(lián)網(wǎng)普及的源動力，將給整個物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈帶來巨大利潤。 2 物聯(lián)網(wǎng)標準進展 在標準方面，與物聯(lián)網(wǎng)相關的標準化組織較多。圖2所示為全球主要物聯(lián)網(wǎng)標準組織的徽標。 物聯(lián)網(wǎng)覆蓋的技術領域非常廣泛，涉及總體架構、感知技術、通信網(wǎng)絡技術、應用技術等各個方面。物聯(lián)網(wǎng)標準組織有的從機器對機器通信(M2M)的角度進行研究，有的從泛在網(wǎng)角度進行研究，有的從互聯(lián)網(wǎng)的角度進行研究，有的專注傳感網(wǎng)的技術研究，有的關注移動網(wǎng)絡技術研究，有的關注總體架構研究。目前介入物聯(lián)網(wǎng)領域主要的國際標準組織有IEEE、ISO、ETSI、ITU-T、3GPP、3GPP2等。 針對泛在網(wǎng)總體框架方面進行系統(tǒng)研究的國際標準組織比較有代表性的是國際電信聯(lián)盟(ITU-T)及歐洲電信標準化協(xié)會(ETSI)M2M技術委員會。ITU-T從泛在網(wǎng)角度研究總體架構，ETSI從M2M的角度研究總體架構。 感知技術(主要是對無線傳感網(wǎng)的研究)方面進行研究的國際標準組織比較有代表性的是國際標準化組織(ISO)、美國電氣及電子工程師學會(IEEE)。 通信網(wǎng)絡技術方面進行研究的國際標準組織主要有3GPP和3GPP2。他們主要從M2M業(yè)務對移動網(wǎng)絡的需求方面進行研究，只限定在移動網(wǎng)絡層面。 在應用技術方面，各標準組織都有一些研究，主要是針對特定應用制訂標準。 總的來說，國際上物聯(lián)網(wǎng)標準工作還處于起步階段，目前各標準組織自成體系，標準內(nèi)容涉及架構、傳感、編碼、數(shù)據(jù)處理、應用等，不盡相同。 各標準組織都比較重視應用方面的標準制訂。在智能測量、E-Health、城市自動化、汽車應用、消費電子應用等領域均有相當數(shù)量的標準正在制訂中，這與傳統(tǒng)的計算機和通信領域的標準體系有很大不同(傳統(tǒng)的計算機和通信領域標準體系一般不涉及具體的應用標準)，這也說明了“物聯(lián)網(wǎng)是由應用主導的”觀點在國際上已成為共識。 2.1 ITU-T物聯(lián)網(wǎng)標準進展 提到物聯(lián)網(wǎng)標準，首先必須先提一下ITU-T。ITU-T早在2005就開始進行泛在網(wǎng)的研究，可以說是最早進行物聯(lián)網(wǎng)研究的標準組織。 ITU-T的研究內(nèi)容主要集中在泛在網(wǎng)總體框架、標識及應用3方面。ITU-T在泛在網(wǎng)研究方面已經(jīng)從需求階段逐漸進入到框架研究階段，目前研究的框架模型還處在高層層面。圖4所示為ITU-T提出的物聯(lián)網(wǎng)架構，曾經(jīng)在各種場合被廣泛引用。 ITU-T在標識研究方面和ISO通力合作，主推基于對象標識(OID)的解析體系;ITU-T在泛在網(wǎng)應用方面已經(jīng)逐步展開了對健康和車載方面的研究。下面詳細介紹ITU-T各個相關研究課題組的研究情況。 SG13主要從NGN角度展開泛在網(wǎng)相關研究，標準主導是韓國。目前標準化工作集中在基于NGN的泛在網(wǎng)絡/泛在傳感器網(wǎng)絡需求及架構研究、支持標簽應用的需求和架構研究、身份管理(IDM)相關研究、NGN對車載通信的支持等方面。 SG16組成立了專門的問題組展開泛在網(wǎng)應用相關的研究，日、韓共同主導，內(nèi)容集中在業(yè)務和應用、標識解析方面。SG16組研究的具體內(nèi)容有：Q.25/16泛在感測網(wǎng)絡(USN)應用和業(yè)務、Q.27/16通信/智能交通系統(tǒng)(ITS)業(yè)務/應用的車載網(wǎng)關平臺、Q.28/16電子健康(E-Health)應用的多媒體架構、Q.21和Q.22標識研究(主要給出了針對標識應用的需求和高層架構)。 SG17組成立有專門的問題組展開泛在網(wǎng)安全、身份管理、解析的研究。SG17組研究的具體內(nèi)容有：Q.6/17泛在通信業(yè)務安全，Q.10/17身份管理架構和機制，Q.12/17抽象語法標記(ASN.1)、OID及相關注冊。 SG11組成立有專門的問題組“NID和USN測試規(guī)范”，主要研究節(jié)點標識(NID)和泛在感測網(wǎng)絡(USN)的測試架構、H.IRP測試規(guī)范以及X.oid-res測試規(guī)范。 ITU-T還在智能家居、車輛管理等應用方面開展了一些研究工作。 2.2 ETSI物聯(lián)網(wǎng)標準進展 ETSI采用M2M的概念進行總體架構方面的研究，相關工作的進展非常迅速，是在物聯(lián)網(wǎng)總體架構方面研究得比較深入和系統(tǒng)的標準組織，也是目前在總體架構方面最有影響力的標準組織。 ETSI專門成立了一個專項小組(M2M TC)從M2M的角度進行相關標準化研究。ETSI成立M2M TC小組主要是考慮：目前雖然已經(jīng)有一些M2M的標準存在，涉及各種無線接口、格狀網(wǎng)絡、路由和標識機制等方面，但這些標準主要是針對某種特定應用場景，彼此相互獨立，如何將這些相對分散的技術和標準放到一起并找出不足，這方面所做的工作很少。在這樣的研究背景下，ETSI M2M TC小組的主要研究目標是從端到端的全景角度研究機器對機器通信，并與ETSI內(nèi)NGN的研究及3GPP已有的研究展開協(xié)同工作。 M2M TC小組的職責是：從利益相關方收集和制訂M2M業(yè)務及運營需求，建立一個端到端的M2M高層體系架構(如果需要會制訂詳細的體系結構)，找出現(xiàn)有標準不能滿足需求的地方并制訂相應的具體標準，將現(xiàn)有的組件或子系統(tǒng)映射到M2M體系結構中，M2M解決方案間的互操作性(制訂測試標準)，硬件接口標準化方面的考慮，與其他標準化組織進行交流及合作。 2.3 3GPP/3GPP2物聯(lián)網(wǎng)標準進展 3GPP和3GPP2也采用M2M的概念進行研究。作為移動網(wǎng)絡技術的主要標準組織，3GPP和3GPP2關注的重點在于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡能力增強方面，是在網(wǎng)絡層方面開展研究的主要標準組織。 3GPP針對M2M的研究主要從移動網(wǎng)絡出發(fā)，研究M2M應用對網(wǎng)絡的影響，包括網(wǎng)絡優(yōu)化技術等。3GPP研究范圍為：只討論移動網(wǎng)的M2M通信;只定義M2M業(yè)務，不具體定義特殊的M2M應用。Verizon、Vodafone等移動運營商在M2M的應用中發(fā)現(xiàn)了很多問題，例如大量M2M終端對網(wǎng)絡的沖擊，系統(tǒng)控制面容量的不足等。因此，在Verizon、Vodafone、三星、高通等公司推動下，3GPP對M2M的研究在2009年開始加速，目前基本完成了需求分析，轉入網(wǎng)絡架構和技術框架的研究，但核心的無線接入網(wǎng)絡(RAN)研究工作還未展開。 相比較而言，3GPP2相關研究的進展要慢一些，目前關于M2M方面的研究多處于研究報告的階段。 2.4 IEEE物聯(lián)網(wǎng)標準進展 在物聯(lián)網(wǎng)的感知層研究領域，IEEE的重要地位顯然是毫無爭議的。目前無線傳感網(wǎng)領域用得比較多的Zigbee技術就基于IEEE 802.15.4標準。 IEEE 802系列標準是IEEE 802 LAN/MAN標準委員會制訂的局域網(wǎng)、城域網(wǎng)技術標準。1998年，IEEE 802.15工作組成立，專門從事無線個人局域網(wǎng)(WPAN)標準化工作。在IEEE 802.15工作組內(nèi)有5個任務組，分別制訂適合不同應用的標準。這些標準在傳輸速率、功耗和支持的服務等方面存在差異。 TG1組制訂IEEE 802.15.1標準，即藍牙無線通信標準。標準適用于手機、PDA等設備的中等速率、短距離通信。 TG2組制訂IEEE 802.15.2標準，研究IEEE 802.15.1標準與IEEE 802.11標準的共存。 TG3組制訂IEEE 802.15.3標準，研究超寬帶(UWB)標準。標準適用于個域網(wǎng)中多媒體方面高速率、近距離通信的應用。 TG4組制訂IEEE 802.15.4標準，研究低速無線個人局域網(wǎng)(WPAN)。該標準把低能量消耗、低速率傳輸、低成本作為重點目標，旨在為個人或者家庭范圍內(nèi)不同設備之間的低速互聯(lián)提供統(tǒng)一標準。 TG5組制訂IEEE 802.15.5標準，研究無線個人局域網(wǎng)(WPAN)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)(MESH)組網(wǎng)。該標準旨在研究提供MESH組網(wǎng)的WPAN的物理層與MAC層的必要的機制。 傳感器網(wǎng)絡的特征與低速無線個人局域網(wǎng)(WPAN)有很多相似之處，因此傳感器網(wǎng)絡大多采用IEEE 802.15.4標準作為物理層和媒體存取控制層(MAC)，其中最為著名的就是ZigBee。因此，IEEE的802.15工作組也是目前物聯(lián)網(wǎng)領域在無線傳感網(wǎng)層面的主要標準組織之一。中國也參與了IEEE 802.15.4系列標準的制訂工作，其中IEEE 802.15.4c和IEEE 802.15.4e主要由中國起草。IEEE 802.15.4c擴展了適合中國使用的頻段，IEEE 802.15.4e擴展了工業(yè)級控制部分。 2.5 中國物聯(lián)網(wǎng)標準進展 總的來說，中國物聯(lián)網(wǎng)標準的制訂工作還處于起步階段，但發(fā)展迅速。目前中國已有涉及物聯(lián)網(wǎng)總體架構、無線傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)應用層面的眾多標準正在制訂中，并且有相當一部分的標準項目已在相關國際標準組織立項。中國研究物聯(lián)網(wǎng)的標準組織主要有傳感器網(wǎng)絡標準工作組(WGSN)和中國通信標準化協(xié)會(CCSA)。 WGSN是由中國國家標準化管理委員會批準籌建，中國信息技術標準化技術委員會批準成立并領導，從事傳感器網(wǎng)絡(簡稱傳感網(wǎng))標準化工作的全國性技術組織。WGSN于2009年9月正式成立，由中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所任組長單位，中國電子技術標準化研究所任秘書處單位，成員單位包括中國三大運營商、主要科研院校、主流設備廠商等。傳感器網(wǎng)絡標準工作組將“適應中國社會主義市場經(jīng)濟建設的需要，促進中國傳感器網(wǎng)絡的技術研究和產(chǎn)業(yè)化的迅速發(fā)展，加快開展標準化工作，認真研究國際標準和國際上的先進標準，積極參與國際標準化工作，并把中國和國際標準化工作結合起來，加速傳感網(wǎng)標準的制修訂工作，建立和不斷完善傳感網(wǎng)標準化體系，進一步提高中國傳感網(wǎng)技術水平?！弊鳛槠渥谥?。目前WGSN已有一些標準正在制訂中，并代表中國積極參加ISO、IEEE等國際標準組織的標準制訂工作。由于成立時間尚短，目前WGSN還沒有形成可發(fā)布的標準文稿。 CCSA于2002年12月18日在北京正式成立。CCSA的主要任務是為了更好地開展通信標準研究工作，把通信運營企業(yè)、制造企業(yè)、研究單位、大學等關心標準的企事業(yè)單位組織起來，按照公平、公正、公開的原則制訂標準，進行標準的協(xié)調(diào)、把關，把高技術、高水平、高質量的標準推薦給政府，把具有中國自主知識產(chǎn)權的標準推向世界，支撐中國的通信產(chǎn)業(yè)，為世界通信做出貢獻。2009年11月，CCSA新成立了泛在網(wǎng)技術工作委員會(即TC10)，專門從事物聯(lián)網(wǎng)相關的研究工作。雖然TC10剛剛成立不久，但在TC10成立以前，CCAS的其他工作委員會對物聯(lián)網(wǎng)相關的領域也進行過一些研究。目前CCSA有多個與物聯(lián)網(wǎng)相關的標準正在制訂中，但尚沒有發(fā)布標準文稿。 與物聯(lián)網(wǎng)相關的，還有2009年4月成立的RFID標準工作組。RFID工作組在信息產(chǎn)業(yè)部科技司領導下開展工作，專門致力于中國RFID領域的技術研究和標準制訂，目前已有一定的工作成果。 上述標準組織各自獨立開展工作，各標準組的工作各有側重。WGSN偏重傳感器網(wǎng)絡層面，CCSA TC10偏重通信網(wǎng)絡和應用層面，RFID標準工作組則關注RFID相關的領域。同時各標準組的工作中也有不少重復的部分，如WGSN也會涉及到傳感器網(wǎng)絡以上的通信部分和應用部分的內(nèi)容，而CCSA也涉及到了一些傳感網(wǎng)層面的工作內(nèi)容。對于這些重復的部分，各標準組之間目前還沒有很好的橫向溝通和協(xié)調(diào)機制，因此，近期國家層面正在籌備成立“物聯(lián)網(wǎng)標準聯(lián)合工作組”。聯(lián)合工作組旨在整合中國物聯(lián)網(wǎng)相關標準化資源，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)各方共同開展物聯(lián)網(wǎng)技術的研究，積極推進物聯(lián)網(wǎng)標準化工作，加快制訂符合中國發(fā)展需求的物聯(lián)網(wǎng)技術標準，為政府部門的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展決策提供全面的技術和標準化服務支撐。 物聯(lián)網(wǎng)技術內(nèi)容眾多，所涉及到的標準組織也較多，不同的標準組織基本上都按照各自的體系進行研究，采用的概念也各不相同。 總體架構層面，目前分感知層、網(wǎng)絡層、應用層的3層架構已經(jīng)得到業(yè)界的共識，但是對于3層之間的具體界限、研究內(nèi)容尚未有統(tǒng)一的共識，總體性的概念和術語，也尚未統(tǒng)一。在感知層，傳感器技術已經(jīng)歷數(shù)十年的發(fā)展，相對成熟，并已形成了專門的學科。 目前傳感器種類繁多，并已在各行各業(yè)被廣泛應用，而無線傳感網(wǎng)技術尚處于百家爭鳴的階段，是物聯(lián)網(wǎng)研究重點之一。網(wǎng)絡層的遠程通信技術以現(xiàn)有的包括移動網(wǎng)、固網(wǎng)、寬帶、窄帶等通信網(wǎng)絡技術為基礎，在此基礎上探討通信網(wǎng)絡如何更好地適應承載物聯(lián)網(wǎng)應用，是保障物聯(lián)網(wǎng)應用有序發(fā)展的前提。物聯(lián)網(wǎng)應用種類繁多，涉及社會生活各個方面，是物聯(lián)網(wǎng)研究的重點。 在不久的將來，多智時代一定會徹底走入我們的生活，有興趣入行未來前沿產(chǎn)業(yè)的朋友，可以收藏多智時代，及時獲取人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)的前沿資訊和基礎知識，讓我們一起攜手，引領人工智能的未來。 
