1.1 物聯(lián)網(wǎng)概述

1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念

最初的物聯(lián)網(wǎng)（Internet Of Things，IOT）也稱為傳感網(wǎng)，它是將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等裝置，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，其目的是讓所有物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識別和管理。

美國總統(tǒng)奧巴馬于2009年1月28日與美國工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次“圓桌會議”，作為僅有的兩名代表之一，IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出了“智慧地球”這一概念。智慧地球，就是把感應(yīng)器嵌入和配置到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成物聯(lián)網(wǎng)。2009年9月，在北京舉辦的“物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)環(huán)境中歐研討會”上，歐盟委員會信息和社會媒體公司RFID部門負(fù)責(zé)人Lorent Ferderix博士給出了歐盟對物聯(lián)網(wǎng)的定義：物聯(lián)網(wǎng)是一個動態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它具有基于標(biāo)準(zhǔn)和互操作通信協(xié)議的自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有身份標(biāo)識、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口，并與信息網(wǎng)絡(luò)無縫整合。物聯(lián)網(wǎng)將與媒體互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一道，構(gòu)成未來的互聯(lián)網(wǎng)。

目前，對物聯(lián)網(wǎng)有一個為業(yè)界基本接受的定義：物聯(lián)網(wǎng)是通過各種信息傳感設(shè)備及系統(tǒng)[如傳感器網(wǎng)絡(luò)、射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）、紅外感應(yīng)器、條碼與二維碼、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等]和其他基于物物通信模式的短距離無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，按約定的協(xié)議，把任何物體通過各種接入網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)連接起來所形成的一個巨大的智能網(wǎng)絡(luò)，通過這一網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行信息交換、傳遞和通信，以實(shí)現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。

上述定義同時說明了IOT的技術(shù)組成和聯(lián)網(wǎng)的目的。如果說互聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)人與人之間的交流，那么IOT則可以實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的連通。按照這一定義，IOT的概念模型如圖1.1所示。

從圖1.1中可以看到，物聯(lián)網(wǎng)將生活中的各類物品與它們的屬性標(biāo)識后連接到一張巨大的互聯(lián)網(wǎng)上，使得原來只是人與人交互的互聯(lián)網(wǎng)升級為連接世界萬物的物聯(lián)網(wǎng)。通過物聯(lián)網(wǎng)，人們可以獲得任何物品的信息，而對這些信息的提取、處理并合理運(yùn)用將使人類的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生巨大的變革。這里的“物”具有以下條件才能被納入“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍：相應(yīng)物品信息的接收器、數(shù)據(jù)傳輸通路、一定的存儲功能、CPU、操作系統(tǒng)、專門的應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)發(fā)送器、遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議以及在網(wǎng)絡(luò)中有可被識別的唯一編號。

在物聯(lián)網(wǎng)時代，通過在各種各樣的物品中嵌入一種短距離的移動收發(fā)器，人類在信息與通信世界里將獲得一個新的溝通維度，從任何時間任何地點(diǎn)的人與人之間的溝通連接擴(kuò)展到人與物和物與物之間的溝通連接。

1.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

1999年，美國麻省理工學(xué)院（MIT）的Auto-ID中心創(chuàng)造性地提出了當(dāng)時被稱為產(chǎn)品電子代碼（Electronic Product Code，EPC）系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想雛形。通過把所有物品經(jīng)由射頻識別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實(shí)現(xiàn)初步的智能化識別和管理。一個EPC物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)主要應(yīng)由EPC編碼、EPC標(biāo)簽及RFID讀寫器、中間件系統(tǒng)、ONS服務(wù)器和EPC IS服務(wù)器等部分構(gòu)成，其工作流程示意圖如圖1.2所示。

2004年日本總務(wù)省提出了u-Japan構(gòu)想，希望在2010年將日本建設(shè)成一個“任何時間，任何地點(diǎn)，任何物品，任何人”都可以上網(wǎng)的環(huán)境。同年，韓國政府制定了u-Korea戰(zhàn)略，韓國信通部發(fā)布《數(shù)字時代的人本主義：IT839戰(zhàn)略》以具體呼應(yīng)u-Korea。

2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，從此物聯(lián)網(wǎng)的概念正式誕生。這里，物聯(lián)網(wǎng)的定義發(fā)生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)。報告指出，無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網(wǎng)主動進(jìn)行信息交換。射頻識別技術(shù)（RFID）、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)概念的興起，很大程度上得益于國際電信聯(lián)盟2005年以物聯(lián)網(wǎng)為標(biāo)題的年度互聯(lián)網(wǎng)報告。然而，ITU的報告對物聯(lián)網(wǎng)的定義仍然是初步的。

2008年，歐盟智慧系統(tǒng)整合科技聯(lián)盟（EPOSS）在《2020的物聯(lián)網(wǎng)：未來藍(lán)圖》報告中大膽預(yù)測了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展階段：2010年之前，RFID被廣泛應(yīng)用于物流、零售和制藥領(lǐng)域；2010—2015年物體互連；2015—2020年物體進(jìn)入半智能化；2020年之后物體進(jìn)入全智能化。

2009年1月，美國IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念，物聯(lián)網(wǎng)在全球開始受到極大關(guān)注，中國與美國等國家均把物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提到了國家級的戰(zhàn)略高度，相關(guān)行業(yè)為之鼓舞，各大公司紛紛推出相應(yīng)的計劃和舉措，因而2009年又被稱為“物聯(lián)網(wǎng)元年”。

2009年，歐盟委員會發(fā)表了《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動計劃》，它描述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的前景，并提出了加強(qiáng)對物聯(lián)網(wǎng)的管理、完善隱私和個人數(shù)據(jù)保護(hù)、提高物聯(lián)網(wǎng)的可信度、推廣標(biāo)準(zhǔn)化、建立開放式的創(chuàng)新環(huán)境、推廣物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等建議。2009年7月，日本IT戰(zhàn)略本部頒布了日本新一代的信息化戰(zhàn)略——“i-Japan”戰(zhàn)略，以讓數(shù)字信息技術(shù)融入每一個角落。將政策目標(biāo)聚焦在三大公共事業(yè)：電子化政府治理，醫(yī)療健康信息服務(wù)，教育與人才培養(yǎng)。并提出到2015年，通過數(shù)字技術(shù)達(dá)到“新的行政改革”，實(shí)現(xiàn)行政流程簡單化、效率化、標(biāo)準(zhǔn)化、透明化，同時推動電子病歷、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育等應(yīng)用的發(fā)展。與此同時，韓國信通部發(fā)布了新修訂的《IT839戰(zhàn)略》，明確提出了物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建基本規(guī)劃，將物聯(lián)網(wǎng)市場確定為新增長動力；認(rèn)為無處不在的網(wǎng)絡(luò)社會將是由智能網(wǎng)絡(luò)、最先進(jìn)的計算技術(shù)，以及其他領(lǐng)先的數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施武裝而成的社會形態(tài)。在無所不在的網(wǎng)絡(luò)社會中，所有人可以在任何地點(diǎn)、任何時刻享受現(xiàn)代信息技術(shù)帶來的便利。

2009年8月，中國總理溫家寶在無錫視察時指出，要在激烈的國際競爭中，迅速建立中國的傳感信息中心或“感知中國中心”，表示中國要抓住機(jī)遇，大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。同年11月，溫家寶總理在北京人民大會堂向北京科技界發(fā)表了題為《讓科技引領(lǐng)可持續(xù)發(fā)展》的重要講話，表示要將物聯(lián)網(wǎng)列入信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，并強(qiáng)調(diào)信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)是世界經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的重要驅(qū)動力。2009年12月，工信部開始統(tǒng)籌部署寬帶普及、三網(wǎng)融合、物聯(lián)網(wǎng)及下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展計劃。2010年3月5日，國務(wù)院總理溫家寶在十一屆全國人大三次會議上作政府工作報告時指出，要積極推動三網(wǎng)融合，加快物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。2010年9月《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》中確定了七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，明確將物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。

2011年以來，我國有更多城市、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)和學(xué)校加入物聯(lián)網(wǎng)的隊伍中來，物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模迅速增長。根據(jù)預(yù)測，2035年前后，我國的傳感網(wǎng)終端將達(dá)到數(shù)千億個；到2050年傳感器將在生活中無處不在。

回顧物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展史，針對中國經(jīng)濟(jì)的狀況，我們可以發(fā)現(xiàn)，中國政府在大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè)執(zhí)行中，植入“智慧”的理念，積極促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不僅能夠在短期內(nèi)有力地刺激經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)就業(yè)，而且能夠從長遠(yuǎn)上為中國打造一個成熟的智慧基礎(chǔ)設(shè)施平臺。目前，在現(xiàn)實(shí)生活中，物聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)用已不再陌生，如遠(yuǎn)程防盜、高速公路不停車收費(fèi)、智能圖書館、遠(yuǎn)程電力抄表等。物聯(lián)網(wǎng)為我們構(gòu)建了一個十分美好的藍(lán)圖，可以想象，在不遠(yuǎn)的未來，人們可以通過物物相連的龐大網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智能交通、智能安防、智能監(jiān)控、智能物流以及家庭電器的智能化控制。圖1.3展示了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的社會背景。

1.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)有別于互聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)的主要目的是構(gòu)建一個全球性的計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)，而物聯(lián)網(wǎng)則主要是從應(yīng)用出發(fā)，利用互聯(lián)網(wǎng)、無線通信網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行業(yè)務(wù)信息的傳送，是互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)應(yīng)用的延伸，是自動化控制、遙控遙測及信息應(yīng)用技術(shù)的綜合展現(xiàn)。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)概念與近距離通信、信息采集與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、用戶終端設(shè)備結(jié)合后，其價值才將逐步得到展現(xiàn)。因此，設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時應(yīng)該遵循以下幾條原則。

（1）多樣性原則，物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)需根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)類型、節(jié)點(diǎn)的不同，分別設(shè)計多種類型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不能也沒有必要建立起統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

（2）時空性原則，物聯(lián)網(wǎng)尚在發(fā)展之中，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足在物聯(lián)網(wǎng)的時間、空間和能源方面的需求。

（3）互連性原則，物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)需要平滑地與互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)互連互通；如果試圖另行設(shè)計一套互連通信協(xié)議及其描述語言將是不現(xiàn)實(shí)的。

（4）可擴(kuò)展性原則，對于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的架構(gòu)，應(yīng)該具有一定的擴(kuò)展性設(shè)計，以便最大限度地利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施，保護(hù)已投資利益。

（5）安全性原則，物物互連之后，物聯(lián)網(wǎng)的安全性將比計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的安全性更為重要，因此物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠防御大范圍的網(wǎng)絡(luò)攻擊。

（6）健壯性原則，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)具備相當(dāng)好的健壯性和可靠性。

根據(jù)信息生成、傳輸、處理和應(yīng)用的過程，可以把物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分為四層：感知層、傳輸層、支撐層、應(yīng)用層，如圖1.4所示。

感知層是為了實(shí)現(xiàn)全面感知，即利用RFID、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息；傳輸層的目的是可靠傳遞，通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時準(zhǔn)確地傳遞出去；支撐層的功能是智能處理，利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對物體實(shí)施智能化的控制；應(yīng)用層利用經(jīng)過分析處理的感知數(shù)據(jù)，為用戶提供豐富的服務(wù)。

1.感知層

感知層主要用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，包括各類物理量、標(biāo)識、音頻、視頻數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集涉及傳感器、RFID、多媒體信息采集、二維碼和實(shí)時定位等技術(shù)。如溫度感應(yīng)器、聲音感應(yīng)器、圖像采集卡、震動感應(yīng)器、壓力感應(yīng)器、RFID讀寫器、二維碼識讀器等，都是用于完成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。

傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知主要通過各種類型的傳感器對物體的物質(zhì)屬性、環(huán)境狀態(tài)、行為態(tài)勢等靜/動態(tài)信息進(jìn)行大規(guī)模，分布式的信息獲取與狀態(tài)辨識，針對具體感知任務(wù)，通常采用協(xié)同處理的方式對多種類、多角度、多尺度的信息進(jìn)行在線或?qū)崟r計算，并與網(wǎng)絡(luò)中的其他單元共享資源進(jìn)行交互與信息傳輸。甚至可以通過執(zhí)行器對感知結(jié)果做出反應(yīng)，對整個過程進(jìn)行智能控制。

在感知層，主要采用的設(shè)備是裝備了各種類型傳感器（或執(zhí)行器）的傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)和其他短距離組網(wǎng)設(shè)備（如路由節(jié)點(diǎn)設(shè)備、匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)備等）。一般這類設(shè)備的計算能力都有限，主要的功能和作用是完成信息采集和信號處理工作，這類設(shè)備中多采用嵌入式系統(tǒng)軟件與之適應(yīng)。由于需要感知的地理范圍和空間范圍比較大，包含的信息也比較多，該層中的設(shè)備還需要通過自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以協(xié)同工作的方式組成一個自組織的多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。

2.傳輸層

傳輸層的主要功能是直接通過現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)（IPv4/IPv6網(wǎng)絡(luò)）、移動通信網(wǎng)（如GSM、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA、無線接入網(wǎng)、無線局域網(wǎng)等）、衛(wèi)星通信網(wǎng)等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，對來自感知層的信息進(jìn)行接入和傳輸。網(wǎng)絡(luò)層主要利用了現(xiàn)有的各種網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對信息的傳輸功能。

傳輸層主要采用能夠接入各種異構(gòu)網(wǎng)的設(shè)備，例如接入互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)、接入移動通信網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)等。由于這些設(shè)備具有較強(qiáng)的硬件支撐能力，因此可以采用相對復(fù)雜的軟件協(xié)議進(jìn)行設(shè)計。其功能主要包括網(wǎng)絡(luò)接入、網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)安全等。目前的接入設(shè)備多為傳感網(wǎng)與公共通信網(wǎng)（如有線互聯(lián)網(wǎng)、無線互聯(lián)網(wǎng)、GSM網(wǎng)、TD-SCDMA網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)等）的連通。

3.支撐層

支撐層主要是在高性能網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境下，將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)大量或海量信息資源通過計算整合成一個可互連互通的大型智能網(wǎng)絡(luò)，為上層的服務(wù)管理和大規(guī)模行業(yè)應(yīng)用建立一個高效、可靠和可信的網(wǎng)絡(luò)計算超級平臺。例如，通過能力超強(qiáng)的超級計算中心以及存儲器集群系統(tǒng)（如云計算平臺、高性能并行計算平臺等）和各種智能信息處理技術(shù)，對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的海量信息進(jìn)行實(shí)時的高速處理，對數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化挖掘、管理、控制與存儲。支撐層利用了各種智能處理技術(shù)、高性能分布式并行計算技術(shù)、海量存儲與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、數(shù)據(jù)管理與控制等多種現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)。

支撐層主要的系統(tǒng)設(shè)備包括大型計算機(jī)群、海量網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備、云計算設(shè)備等。在這一層次上需要采用高性能計算技術(shù)及大規(guī)模的高速并行計算機(jī)群，對獲取的海量信息進(jìn)行實(shí)時的控制和管理，以便實(shí)現(xiàn)智能化信息處理、信息融合、數(shù)據(jù)挖掘、態(tài)勢分析、預(yù)測計算、地理信息系統(tǒng)計算以及海量數(shù)據(jù)存儲等，同時為上層應(yīng)用提供一個良好的用戶接口。

4.應(yīng)用層

應(yīng)用層中包括各類用戶界面顯示設(shè)備以及其他管理設(shè)備等，這也是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最高層。應(yīng)用層根據(jù)用戶的需求可以面向各類行業(yè)實(shí)際應(yīng)用的管理平臺和運(yùn)行平臺，并根據(jù)各種應(yīng)用的特點(diǎn)集成相關(guān)的內(nèi)容服務(wù)，如智能交通系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)、智能工業(yè)系統(tǒng)、智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)、智能校園等。

為了更好地提供準(zhǔn)確的信息服務(wù)，在應(yīng)用層必須結(jié)合不同行業(yè)的專業(yè)知識和業(yè)務(wù)模型，同時需要集成和整合各種各樣的用戶應(yīng)用需求并結(jié)合行業(yè)應(yīng)用模型（如水災(zāi)預(yù)測、環(huán)境污染預(yù)測等），構(gòu)建面向行業(yè)實(shí)際應(yīng)用的綜合管理平臺，以便完成更加精細(xì)和準(zhǔn)確的智能化信息管理。例如，當(dāng)對自然災(zāi)害、環(huán)境污染等進(jìn)行檢測和預(yù)警時，需要相關(guān)生態(tài)、環(huán)保等各種學(xué)科領(lǐng)域的專門知識和行業(yè)專家的經(jīng)驗。

在應(yīng)用層建立的諸如各種面向生態(tài)環(huán)境、自然災(zāi)害監(jiān)測、智能交通、文物保護(hù)、文化傳播、遠(yuǎn)程醫(yī)療、健康監(jiān)護(hù)、智能社區(qū)等的應(yīng)用平臺，一般以綜合管理中心的形式出現(xiàn)，并可按照業(yè)務(wù)分解為多個子業(yè)務(wù)中心。

1.1.4 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是一種復(fù)雜、多樣的系統(tǒng)技術(shù)。從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)角度解讀物聯(lián)網(wǎng)，可以將支持物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)分為四個層次：感知技術(shù)、傳輸技術(shù)、支撐技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)。

1.感知技術(shù)

感知技術(shù)是指能夠用于物聯(lián)網(wǎng)底層感知信息的技術(shù)，包括射頻識別（RFID）技術(shù)、傳感器技術(shù)、GPS定位技術(shù)、多媒體信息采集技術(shù)及二維碼技術(shù)等。

1）射頻識別技術(shù)

它是物聯(lián)網(wǎng)中讓物品“開口說話”的關(guān)鍵技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)中，RFID標(biāo)簽上儲存著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)把它們自動采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品（商品）的識別。RFID技術(shù)可以識別高速運(yùn)動物體并可以同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便。RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通信等技術(shù)相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享。工業(yè)界經(jīng)常將RFID系統(tǒng)分為標(biāo)簽（Tag）、閱讀器（Reader）和天線（Antenna）三大組件，如圖1.5所示。閱讀器通過天線發(fā)送電子信號，標(biāo)簽接收到信號后發(fā)射內(nèi)部儲存的標(biāo)識信息，閱讀器再通過天線接收并且識別標(biāo)簽發(fā)回的信息，最后閱讀器再將識別結(jié)果發(fā)送給主機(jī)。

2）傳感器技術(shù)

在物聯(lián)網(wǎng)中，傳感技術(shù)主要負(fù)責(zé)接收物品“講話”的內(nèi)容。傳感技術(shù)是關(guān)于從自然信源獲取信息，并對之進(jìn)行處理、變換和識別的一門多學(xué)科交叉的現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)，它涉及傳感器、信息處理和識別的規(guī)劃設(shè)計、開發(fā)、制造、測試、應(yīng)用及評價改進(jìn)等活動。

3）GPS與物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)

GPS技術(shù)又稱為全球定位系統(tǒng)，是具有海、陸、空全方位實(shí)時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPS作為移動感知技術(shù)，是物聯(lián)網(wǎng)延伸到移動物體，采集移動物體信息的重要技術(shù)，更是物流智能化、智能交通的重要技術(shù)。

4）多媒體信息采集與處理技術(shù)

多媒體信息采集技術(shù)就是使用各種攝像頭、相機(jī)、麥克風(fēng)等設(shè)備采集視頻、音頻、圖像等信息；并且將這些采集到的信息進(jìn)行抽取、挖掘和處理，將非結(jié)構(gòu)化的信息從大量的采集到的信息中抽取出來，然后保存到結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫中，從而為各種信息服務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)輸入的整個過程。

5）二維碼技術(shù)

二維碼是采用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號信息；在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進(jìn)制相對應(yīng)的幾何形體來表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動識讀以實(shí)現(xiàn)信息自動處理；二維條碼/二維碼能夠在橫向和縱向兩個方位同時表達(dá)信息，能在很小的面積內(nèi)表達(dá)大量的信息。

2.傳輸技術(shù)

傳輸技術(shù)是指能夠匯聚感知數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，它包括移動通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信、短距離無線通信等。

1）移動通信網(wǎng)（Mobile Communication Network）

移動通信是移動體之間的通信，或移動體與固定體之間的通信。移動體可以是人，也可以是汽車、火車、輪船、收音機(jī)等在移動狀態(tài)中的物體。移動通信系統(tǒng)由兩部分組成：空間系統(tǒng)和地面系統(tǒng)（衛(wèi)星移動無線電臺、天線、關(guān)口站、基站）。若要同某移動臺通信，移動交換局通過各基臺向全網(wǎng)發(fā)出呼叫，被叫臺收到后發(fā)出應(yīng)答信號，移動交換局收到應(yīng)答后分配一個信道給該移動臺并從此話路信道中傳送一信令使其振鈴。

2）互聯(lián)網(wǎng)（Internet）

即廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)及單機(jī)按照一定的通信協(xié)議組成的國際計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。互聯(lián)網(wǎng)是指將兩臺計算機(jī)或者是兩臺以上的計算機(jī)終端、客戶端、服務(wù)端通過計算機(jī)信息技術(shù)的手段互相聯(lián)系起來的結(jié)果，人們可以與遠(yuǎn)在千里之外的朋友相互發(fā)送郵件、共同完成一項工作、共同娛樂。

3）無線網(wǎng)絡(luò)（Wireless Network）

在物聯(lián)網(wǎng)中，物品與人的無障礙交流，必然離不開高速、可進(jìn)行大批量數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)既包括允許用戶建立遠(yuǎn)距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，也包括為近距離無線連接進(jìn)行優(yōu)化的紅外線技術(shù)及射頻技術(shù)，與有線網(wǎng)絡(luò)的用途十分類似，最大的不同在于傳輸媒介的不同，利用無線電技術(shù)取代網(wǎng)線，可以和有線網(wǎng)絡(luò)互為備份。

4）衛(wèi)星通信（Satellite Communication）

簡單地說，衛(wèi)星通信就是地球上（包括地面和低層大氣中）的無線電通信站間利用衛(wèi)星作為中繼而進(jìn)行的通信。衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地球站兩部分組成。衛(wèi)星通信的特點(diǎn)是：通信范圍大；只要在衛(wèi)星發(fā)射的電波覆蓋范圍內(nèi)，任何兩點(diǎn)之間都可以進(jìn)行通信；不易受陸地災(zāi)害的影響（可靠性高）；只要設(shè)置地球站電路即可開通（開通電路迅速）；同時可在多處接收，能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)廣播、多址通信（多址特點(diǎn)）；電路設(shè)置非常靈活，可隨時分散過于集中的話務(wù)量；同一信道可用于不同方向或不同區(qū)間（多址連接）。

5）短距離無線通信（Short Distance Wireless Communication）

短距離無線通信泛指在較小的區(qū)域內(nèi)（數(shù)百米）提供無線通信的技術(shù)，目前常見的技術(shù)大致有802.11系列無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙、NFC（近場通信）技術(shù)和紅外傳輸技術(shù)等。

3.支撐技術(shù)

支撐技術(shù)是指用于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理和利用的技術(shù)，它包括云計算技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、人工智能技術(shù)、數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、分布式并行計算和多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)等。

1）云計算（Cloud Computing）技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開云計算技術(shù)的支持。物聯(lián)網(wǎng)中的終端的計算和存儲能力有限，云計算平臺可以作為物聯(lián)網(wǎng)的“大腦”，實(shí)現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的存儲、計算。云計算是分布式計算技術(shù)的一種，其最基本的概念，是通過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。

2）嵌入式系統(tǒng)（Embedded System）

嵌入式系統(tǒng)就是嵌入到目標(biāo)體系中的專用計算機(jī)系統(tǒng)，它以應(yīng)用為中心，以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)把計算機(jī)直接嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中，它融合了計算機(jī)軟硬件技術(shù)、通信技術(shù)和微電子技術(shù)，是集成電路發(fā)展過程中的一個標(biāo)志性成果。物聯(lián)網(wǎng)與嵌入式關(guān)系密切，物聯(lián)網(wǎng)的各種智能終端大部分表現(xiàn)為嵌入式系統(tǒng)，可以說沒有嵌入式技術(shù)就沒有物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的美好未來。

3）人工智能技術(shù)（Artificial Intelligence Technology，AIT）

人工智能是研究使計算機(jī)來模擬人的某些思維過程和智能行為（如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等）的技術(shù)。人工智能就是探索研究用各種機(jī)器模擬人類智能的途徑，使人類的智能得以物化與延伸的一門學(xué)科。它借鑒仿生學(xué)思想，用數(shù)學(xué)語言抽象描述知識，用以模仿生物體系和人類的智能機(jī)制，目前主要的方法有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進(jìn)化計算和粒度計算三種。在物聯(lián)網(wǎng)中，人工智能技術(shù)主要負(fù)責(zé)將物品“講話”的內(nèi)容進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)計算機(jī)自動處理。

4）數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

數(shù)據(jù)庫技術(shù)是信息系統(tǒng)的一個核心技術(shù)，是一種計算機(jī)輔助管理數(shù)據(jù)的方法，它研究如何組織和儲存數(shù)據(jù)，如何高效地獲取和處理數(shù)據(jù)。是通過研究數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、存儲、設(shè)計、管理以及應(yīng)用的基本理論和實(shí)現(xiàn)方法，并利用這些理論來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和理解的技術(shù)。即：數(shù)據(jù)庫技術(shù)是研究、管理和應(yīng)用數(shù)據(jù)庫的一門軟件科學(xué)。數(shù)據(jù)挖掘（Data Mining）就是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識的過程。在物聯(lián)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)扮演著海量數(shù)據(jù)存儲與分析處理的重要角色，它們是支撐物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的重要工具。

5）分布式并行計算

并行計算可分為時間上的并行和空間上的并行。時間上的并行就是指流水線技術(shù)，而空間上的并行則是指用多個處理器并發(fā)的執(zhí)行計算。分布式計算研究如何把一個需要非常巨大的計算能力才能解決的問題分成許多小的部分，然后把這些部分分配給許多計算機(jī)進(jìn)行處理，最后把這些計算結(jié)果綜合起來得到最終的結(jié)果。分布式并行計算是將分布式計算和并行計算綜合起來的一種計算技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)與分布式并行計算關(guān)系密切，它是支撐物聯(lián)網(wǎng)的重要計算環(huán)境之一。

6）多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)

多媒體技術(shù)是利用計算機(jī)對文本、圖形、圖像、聲音、動畫、視頻等多種信息綜合處理、建立邏輯關(guān)系和人機(jī)交互作用的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是人們借助計算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、仿真技術(shù)等仿造或創(chuàng)造的人工媒體空間，它是虛擬的，但又有真實(shí)感，它通過多種傳感設(shè)備，模仿人的視覺、聽覺、觸覺和嗅覺，使用戶沉浸在此環(huán)境中并能與此環(huán)境直接進(jìn)行自然交互、在三維空間中進(jìn)行構(gòu)想，使人進(jìn)入一種虛擬的環(huán)境，產(chǎn)生身臨其境的感覺。“虛擬現(xiàn)實(shí)”技術(shù)的廣泛應(yīng)用前景，將給人類的工作、生活帶來極大的改變和享受。多媒體技術(shù)可以使物聯(lián)網(wǎng)感知世界，表現(xiàn)感知結(jié)果的手段更豐富、更形象、更直觀；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)成為人類探索客觀世界規(guī)律的三大手段之一，也是未來物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個重要的技術(shù)手段。

4.應(yīng)用技術(shù)

應(yīng)用技術(shù)是指用于直接支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行的技術(shù)，應(yīng)用層主要是根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段，開發(fā)各類行業(yè)應(yīng)用解決方案，將物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢與行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營、信息化管理、組織調(diào)度結(jié)合起來，形成各類物聯(lián)網(wǎng)解決方案，構(gòu)建智能化的行業(yè)應(yīng)用。

如交通行業(yè)，涉及的就是智能交通技術(shù)；電力行業(yè)采用的是智能電網(wǎng)技術(shù)；物流行業(yè)采用的智慧物流技術(shù)等。一般來講，各類應(yīng)用還要更多涉及專家系統(tǒng)、系統(tǒng)集成技術(shù)、編/解碼技術(shù)等。

1）專家系統(tǒng)（Expert System）

專家系統(tǒng)是一個含有大量某個領(lǐng)域?qū)＜宜降闹R與經(jīng)驗，能夠利用人類專家的知識和經(jīng)驗來處理該領(lǐng)域問題的智能計算機(jī)程序系統(tǒng)。它屬于信息處理層技術(shù)。

2）系統(tǒng)集成（System Integrate）技術(shù)

系統(tǒng)集成是在系統(tǒng)工程科學(xué)方法的指導(dǎo)下，根據(jù)用戶需求，優(yōu)選各種技術(shù)和產(chǎn)品，將各個分離的子系統(tǒng)連接成為一個完整可靠、經(jīng)濟(jì)、有效的整體，并使之能彼此協(xié)調(diào)工作，發(fā)揮整體效益，達(dá)到整體性能最優(yōu)。

3）編/解碼（Coder and Decoder）技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)不僅包含著傳感數(shù)據(jù)、視頻圖像、音頻、文本等各種媒體形式的數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)量巨大，因此資源發(fā)布成了一個重要課題。基本上，我們通過編碼與解碼技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效存儲和傳輸，使它占用更少的磁盤存儲空間和更短的傳輸時間。數(shù)據(jù)壓縮的依據(jù)是數(shù)字信息中包含了大量的冗余，有效的編碼技術(shù)旨在將這些冗余信息占用的空間和帶寬節(jié)省出來，用較少的符號或編碼代替原來的數(shù)據(jù)。