0 前言

物聯(lián)網(wǎng)作為當(dāng)前信息技術(shù)領(lǐng)域一次重大的變革和發(fā)展的機(jī)遇日益受到重視。2009年以來，西方發(fā)達(dá)國(guó)家接連制定出了一系列物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展推動(dòng)計(jì)劃，并對(duì)技術(shù)開發(fā)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了積極地戰(zhàn)略布局。與此同時(shí)，我國(guó)也緊跟形勢(shì)，將物聯(lián)網(wǎng)作為戰(zhàn)略性的新興產(chǎn)業(yè)高度重視的同時(shí)積極、大力推進(jìn)。

1 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)的概念最早起源于美國(guó)麻省理工學(xué)院，該學(xué)院在1999年建立的自動(dòng)識(shí)別中心 Au所提出的wlwwww的網(wǎng)絡(luò)無線射頻實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。該領(lǐng)域尤其值得一提的是美國(guó)，作為全球物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要推動(dòng)國(guó)，美國(guó)在物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)等諸多領(lǐng)域擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，其物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)相關(guān)優(yōu)勢(shì)也日益增強(qiáng)并提升。在《2025年對(duì)美國(guó)利益潛在影響的關(guān)鍵技術(shù)》中，美國(guó)國(guó)家情報(bào)委員會(huì)就將物聯(lián)網(wǎng)列入 6種關(guān)鍵技術(shù)之一，更在其“智慧地球”計(jì)劃中將物聯(lián)網(wǎng)提升至國(guó)家戰(zhàn)略高度。當(dāng)前，在PFID領(lǐng)域中呼聲最高的當(dāng)屬由美國(guó)主導(dǎo)的EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)，而在通信芯片及通信模塊設(shè)計(jì)制造方面領(lǐng)先全球的則是德州儀器、IBM、微軟和英特爾這幾個(gè)品牌。目前，美國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療、海洋和空間探索等諸多領(lǐng)域投入應(yīng)用。

與此同時(shí)，歐盟也制定出了一系列的優(yōu)惠政策用以助推物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用。歐盟委員會(huì)于2009年6月出臺(tái)《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃》建議歐盟政府應(yīng)加強(qiáng)針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的管理，以確保歐盟在物聯(lián)網(wǎng)智能基礎(chǔ)方面能繼續(xù)保持領(lǐng)先地位。日本政府于2004年提出了以發(fā)展泛在網(wǎng)絡(luò)社會(huì)為目標(biāo)的“U-JAPAN”計(jì)劃，通過制定國(guó)家戰(zhàn)略的方式來推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)無論何時(shí)、何物、何地、何人均可受益于ICT社會(huì)的戰(zhàn)略。2009年更將該計(jì)劃升級(jí)為“I-Japan”戰(zhàn)略。借助這一系列的戰(zhàn)略舉措，日本得以在醫(yī)療、交通、教育、環(huán)境監(jiān)測(cè)和災(zāi)難應(yīng)對(duì)等諸多領(lǐng)域大力推廣物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，并取得了良好的社會(huì)效應(yīng)。

韓國(guó)早在2004年就提出了為期十年的U-Korea戰(zhàn)略，其目標(biāo)在于“在全球最游的泛在基礎(chǔ)設(shè)施上，將韓國(guó)建設(shè)成全球第一個(gè)泛在社會(huì)”。2006年，韓國(guó)政府又制定“U-It839”計(jì)劃，將泛在的傳感器網(wǎng)發(fā)展列入到重點(diǎn)發(fā)展計(jì)劃。2009年10月，韓國(guó)政府出臺(tái)《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建計(jì)劃》，正式將物聯(lián)網(wǎng)確定為新的增長(zhǎng)動(dòng)力。計(jì)劃提出到2012年，韓國(guó)要實(shí)現(xiàn)“通過構(gòu)建世界最先進(jìn)的傳感器網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，打造未來廣播通信融合領(lǐng)域超一流ICT強(qiáng)國(guó)”的目標(biāo)。為了盡快達(dá)到該目標(biāo)，韓國(guó)政府更是確立了包括構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用、營(yíng)造可擴(kuò)散環(huán)境等四大領(lǐng)域在內(nèi)的12大項(xiàng)課題。

我國(guó)也將物聯(lián)網(wǎng)納入到國(guó)家五大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，并出臺(tái)了“十二五”發(fā)展規(guī)劃，并積極制定相關(guān)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 各地地方政府也積極跟進(jìn)，紛紛將物聯(lián)網(wǎng)列入重點(diǎn)培育的新興產(chǎn)業(yè)之列。在政府的大力支持和助推下，傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組得以迅速組建，并已初步打造出我國(guó)傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系框架，目前已有多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和提案提交國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，并被采納。不僅如此，物聯(lián)網(wǎng)還被列入《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃（2006-2020年）》。

由此可見，物聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)在世界各國(guó)得到廣泛應(yīng)用，并在交通、物流、智能電網(wǎng)、智能家居、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療健康、國(guó)防軍事等諸多領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足發(fā)展，其市場(chǎng)規(guī)模也在日益壯大。

2 當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展存在的問題

物聯(lián)網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展?jié)摿褪袌?chǎng)潛力是無限的，但當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程中還存在諸多問題需要逐一解決，主要集中表現(xiàn)在核心技術(shù)、信息安全、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、隱私保護(hù)、產(chǎn)品研發(fā)等諸多方面。物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和規(guī)?；瘧?yīng)用當(dāng)前都還處于初級(jí)階段，尤其在傳感器接入技術(shù)、傳感器核心芯片和中間件技術(shù)方面有待進(jìn)一步研究開發(fā)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

一是當(dāng)前的傳感器大多受限于連接有效通信距離，且對(duì)外部工作環(huán)境的各項(xiàng)指標(biāo)要求較高，受外部環(huán)境影響較大。二是傳感器在節(jié)點(diǎn)計(jì)算能力、通信能力和存儲(chǔ)能力方面存在短板。此外，要實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)上的海量應(yīng)用在有效運(yùn)行的同時(shí)，確保應(yīng)用程序的運(yùn)行性能，傳感器網(wǎng)絡(luò)的中間件技術(shù)將是未來傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域亟需解決的首要問題。標(biāo)準(zhǔn)，無疑也是保障物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用有效推動(dòng)的核心問題。 當(dāng)前，在物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立過程當(dāng)中，尚缺乏具有可執(zhí)行性的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)體系，這個(gè)問題極大的阻礙了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程。中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)和韓國(guó)是世界物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的重要制定國(guó)。但由于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?fàn)可娴絿?guó)家間巨大的利益分配問題，因此統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)體系難度較大，統(tǒng)一的規(guī)范協(xié)議難以在短期內(nèi)成型。

不僅如此，物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)和其他移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)相比，還存在一些特殊的安全性問題。首先，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是基于對(duì)物品感知的基礎(chǔ)上的，射頻識(shí)別無疑是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)中的物與人、物與物之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)必須借助RFID（射頻識(shí)別）、二維識(shí)別碼、傳感器和 GPS定位等技術(shù)，才能自由地自動(dòng)感知和獲取物品信息。如不加以控制和限制，物品信息則會(huì)不受限地被掃描、被定位甚至被追蹤。這無疑將會(huì)對(duì)個(gè)人信息安全和隱私構(gòu)成極大的威脅。

其次，在大多數(shù)情況下，加密仍然是保證實(shí)現(xiàn)信息機(jī)密性的有效手段。保密問題現(xiàn)在已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)中的的核心關(guān)鍵問題。對(duì)感知網(wǎng)絡(luò)的密鑰管理問題，也是制約物聯(lián)網(wǎng)信息機(jī)密性的瓶頸問題。物聯(lián)網(wǎng)的安全特征體現(xiàn)了感知信息、應(yīng)用需求的多樣性及其所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大、海量數(shù)據(jù)處理和決策控制復(fù)雜等問題，也給其安全研究帶來了諸多的挑戰(zhàn)。

3 加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)互通與共享體系架構(gòu)研究的建議

鑒于以上問題，我們對(duì)于研究物聯(lián)網(wǎng)互通與共享體系架構(gòu)等問題提出了以下建議：重點(diǎn)包括隊(duì)友物聯(lián)網(wǎng)各單元互聯(lián)體系架構(gòu)、安全體系架構(gòu)、統(tǒng)一操作管理顯示平臺(tái)，制定各種接口、協(xié)議和規(guī)范等進(jìn)行深入研究，以實(shí)現(xiàn)不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)之間的互聯(lián)互通、開放訪問、統(tǒng)一服務(wù)獲取以及信息共享等問題，進(jìn)而推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與相關(guān)應(yīng)用與新一代移動(dòng)通信計(jì)算、衛(wèi)星通信、下一代互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的融合發(fā)展，加快物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新體系及其能力建設(shè)。

對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)互通與共享體系架構(gòu)問題，我們?cè)谘芯慨?dāng)中可以遵循網(wǎng)絡(luò)分層原理，將物聯(lián)網(wǎng)劃分為由對(duì)象感知層、信息整合層、數(shù)據(jù)交換層、應(yīng)用服務(wù)層組成的4層體系架構(gòu)。其中，對(duì)象感知層主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)物理對(duì)象的感知和數(shù)據(jù)獲取；信息整合層提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)所獲取的各類不確定信息重組、清洗、融合等處理的服務(wù)，并將其整合分析形成相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)論；數(shù)據(jù)交換層提供透明的數(shù)據(jù)傳輸能力；應(yīng)用服務(wù)層則負(fù)責(zé)將已有信息轉(zhuǎn)化為有效的內(nèi)容提供服務(wù)。可以基于這種架構(gòu)，從用戶、應(yīng)用開發(fā)者、網(wǎng)絡(luò)提供者、服務(wù)提供者等多用戶視角研究物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，進(jìn)一步研究異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)模型及其互聯(lián)機(jī)理，同時(shí)利用形式化方法對(duì)物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行精準(zhǔn)描述，從而為各種接口、協(xié)議和規(guī)范的制訂提供依據(jù)。

動(dòng)態(tài)拓?fù)錁?gòu)架策略方面的研究。物聯(lián)網(wǎng)具有區(qū)域自治的松耦合性，該特性導(dǎo)致了其具有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多變，鏈路質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)連通性無法保障等問題，給物聯(lián)網(wǎng)自治域帶來了一定困難。對(duì)于這個(gè)問題，建議從以下幾個(gè)方面展開相關(guān)研究：對(duì)物聯(lián)網(wǎng)自治域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)流量、拓?fù)涞葦?shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)，計(jì)算并提煉出自治網(wǎng)絡(luò)相關(guān)行為特征，進(jìn)而設(shè)計(jì)出具備預(yù)測(cè)性的網(wǎng)絡(luò)行為統(tǒng)計(jì)分析模型；通過研究自治域內(nèi)的路由穩(wěn)定性問題，分析各類路由判決本身的變化規(guī)律，提出路由穩(wěn)定性的模型化分析方法，從而為自治域內(nèi)的路由協(xié)議設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

4 小結(jié)

總而言之，應(yīng)針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用垂直化、管道化等獨(dú)有特征，研究建立并統(tǒng)一物聯(lián)網(wǎng)互通與共享體系架構(gòu)的參考模型、方法以及可應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)互通與共享平臺(tái)（軟件），具體包括研究物聯(lián)網(wǎng)各單元互聯(lián)體系架構(gòu)、安全體系架構(gòu)、統(tǒng)一操作管理顯示平臺(tái)，制定各種接口、協(xié)議和規(guī)范等，從而實(shí)現(xiàn)不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)之間的互聯(lián)互通、通用訪問、統(tǒng)一服務(wù)獲取與信息共享，從而構(gòu)建起統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)互通與共享體系架構(gòu)參考模型、接口協(xié)議、數(shù)據(jù)共享協(xié)議以及具有實(shí)際應(yīng)用性的物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通與共享系統(tǒng)。