物联网关键技术研究与应用

目前物联网已成为IT 业界的新兴领域，引发了相当热烈的研究和探讨。不同的视角对物联网概念的看法不同，所涉及的关键技术也不相同。可以确定的是，物联网技术涵盖了从信息获取、传输、存储、处理直至应用的全过程，这需要在材料、器件、软件、网络、系统等各个方面都有所创新才能促进其发展。国际电信联盟报告提出[1]，物联网主要需要四项关键性应用技术：①标签物品的RFID 技术;②感知事物的传感网络技术(Sensortechnologies);③思考事物的智能技术(Smart technologies);④微缩事物的纳米技术(Nanotechnology)。显然这是侧重了物联网的末梢网络技术。欧盟《物联网研究路线图》将物联网研究划分为了十个层面：①感知，ID 发布机制与识别;②物联网宏观架构;③通信(OSI 物理与数据链路层);④组网(OSI 网络层);⑤软件平台、中间件(OSI 网络层以上);⑥硬件;⑦情报提炼;⑧搜索引擎;⑨能源管理;⑩安全。当然这些都是物联网研究的内容，而对于实现物联网而言略显重点不够突出。本文针对物联网的内涵，分析研究实现物联网所涉及的关键技术，譬如感知技术、网络通信技术、数据融合与智能技术，以及云计算等。

1.感知技术

感知技术也可以称为信息采集技术，它是实现物联网的基础。目前，信息采集主要采用电子标签和传感器等方式完成。

1.1 电子标签

在感知技术中，电子标签用于对采集的信息进行标准化标识，数据采集和设备控制通过射频识别读写器、二维码识读器等实现。射频识别(RFID)是一种非接触式的自动识别技术，属于近程通信，与之相关的技术还有蓝牙技术等。RFID 通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别过程无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID 技术与互联网、通信等技术相结合，可实现全球范围内物品跟踪与信息共享。

RFID 电子标签是近几年发展起来的新型产品，也是替代条形码走进物联网时代的关键技术之一。所谓RFID 电子标签就是一种把天线和IC 封装到塑料基片上的新型无源电子卡片，具有数据存储量大、无线无源、小巧轻便、使用寿命长、防水、防磁和安全防伪等特点。RFID 读写器(即PCE 机)和电子标签(即PICC 卡)之间通过电磁场感应进行能量、时序和数据的无线传输。在RFID 读写器天线的可识别范围内，可能会同时出现多张PICC 卡。如何准确识别每张卡，是A 型PICC 卡的防碰撞(也叫防冲突)技术要解决的关键问题。

1.2 传感器

传感器是机器感知物质世界的“感觉器官”，用来感知信息采集点的环境参数;它可以感知热、力、光、电、声、位移等信号，为物联网系统的处理、传输、分析和反馈提供最原始的信息。

随着电子技术的不断进步，传统的传感器正逐步实现微型化、智能化、信息化、网络化;同时，我们也正经历着一个从传统传感器到智能传感器再到嵌入式Web 传感器不断发展的过程。目前，市场上已经有大量门类齐全且技术成熟的传感器产品可供选择。

2.网络通信技术

在物联网的机器到机器、人到机器和机器到人的信息传输中，有多种通信技术可供选择，他们主要分为有线(如DSL、PON 等)和无线(如CDMA、GPRS、IEEE 802.11a/b/g WLAN等)两大类技术，这些技术均已相对成熟。在物联网的实现中，格外重要的是无线传感网技术。

2.1 无线传感网主要技术

无线传感网(WSN)是集分布式信息采集、传输和处理技术于一体的网络信息系统，以其低成本、微型化、低功耗和灵活的组网方式、铺设方式以及适合移动目标等特点受到广泛重视。物联网正是通过遍布在各个角落和物体上的形形色色的传感器以及由它们组成的无线传感网络，来感知整个物质世界的。目前，面向物联网的传感网，主要涉及以下几项技术。

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