蔡日梅

（工业和信息化部电子第五研究所 广东 广州 510610）

1 引言

物联网(Internet of T hings)是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。物联网对促进互联网的发展、带动人类的进步发挥着重要的作用，并将成为未来经济发展的新增点。目前，美国、欧盟等发达国家和地区都在深入地研究和探索物联网。我国也正在高度关注这一新技术，物联网产业被正式列为国家重点发展的五大战略性新兴产业之一。2005年4月8日，在日内瓦举办的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟专门成立了“泛在网络社会（Ubiquitous N etwork Society）国际专家工作组”，提供了一个在国际上讨论物联网的常设咨询机构。根据这个工作组的报告，2005年，许多国家已经纷纷开始制定“物联网”的发展战略[1]。近年来，越来越多的国家开始了基于物联网的发展计划和行动。物联网已经开始在军事、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域中得到应用。

2 什么是物联网

物联网作为新生事物，人们对其内涵和外延的理解有很大的区别，对其概念、特征所作出的归纳和总结也有很大的差别。

1999年，美国麻省理工学院Auto-ID中心首先把“物联网”定义为：把所有的物品通过射频识别（RFID）和条码等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理功能的网络。实质上等于RFID技术和互联网的结合应用。

2005年，国际电信联盟（IT U）发布了 《IT U互联网报告2005：物联网》，正式提出了物联网内涵：通过RFID、传感器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，使得“物”具备自动标识、智能感知能力，实现物理世界与虚拟的数字世界的相联；通过“物”的智能接口实现了信息网络的无缝结合，进行信息交换与通讯，从而达到智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的目的；最终实现任何时刻、任何地点、任何物体之间的互联，成为无所不在的网络并进行无所不在的计算。

欧盟关于物联网的定义：物联网是未来互联网的一部分，是基于标准和交互通信协议具有自配置能力的动态全球网络设施；在物联网内，物理和虚拟的“物件”具有身份、物理属性、拟人化、使用智能接口并且可以无缝地综合到信息网络中。

在2010年我国的政府工作报告所附的注释中，对物联网有如下的说明：是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。

物联网的组成包括三部分，即泛在化的传感单元及网络、异构性的互联网基础设施、普适性的数据分析与服务。

物联网的主要特征——在物联网中连网的每一件物体均可寻址，每一件物体均可通信，每一件物体均可控制。物联网强调的是认知，是互联网从感知平台到数据挖掘的拓展。

物联网的核心技术主要包括[2]：

a)RFID技术

这是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，是物联网最关键的一个技术。

b)泛在传感技术

重点是利用各种传感器，将现实世界中各种事物的变化进行量化，形成数据，并通过各种技术手段传送到指定的位置。泛在传感技术其中一个代表是Z igbee。

c)纳米嵌人技术

利用纳米技术制造超微型的传感器，构建看不见的传感网络。这些被称为智慧尘埃的超微型传感器，可以嵌人到任何物品之中，而且对使用不造成任何影响。

d)智能运算技术

传感器得到信息后,需要对其进行语义的理解、推理和决策，这些需要智能、运算技术来完成。

3 国内外发展现状

从国际上看，欧盟、美国、日本和韩国等国都十分重视物联网的工作，并且已进行了大量的研究开发和应用工作。

a)美国

奥巴马总统就职后，积极回应了IBM提出的“智慧地球”的概念，并很快将物联网的计划升级为国家战略。该战略一经提出，在全球范围内得到极大的响应，物联网荣升为2009年最热门话题之一。

美国把“新能源”和“物联网”作为振兴经济的两大武器，投入巨资深入研究物联网的相关技术。美国国防部在2000年把传感网定为五大国防建设领域之一，仅在美墨边境“虚拟栅栏”（即防入侵传感网）上就投入470亿美元。在美国国家情报委员会（N IC） 发表的《2025对美国利益潜在影响的关键技术》报告中，将物联网列为6种关键技术之一[3]。美国国防部在2005年将“智能微尘”（SM ART DUST） 列为重点研发项目。国家科学基金会的“全球网络环境研究”（GEN I）把在下一代互联网上组建传感器子网作为其中重要的一项内容。在美国投入7870 亿美元的《经济复苏和再投资法》中，提出在智能电网、卫生医疗信息技术应用和教育信息技术等领域进行大量的投资，这些投资建设与物联网技术直接相关。其中鼓励物联网技术发展政策主要体现在推动能源、宽带与医疗三大领域开展物联网技术的应用。目前，美国已在多个领域中应用物联网，例如：得克萨斯州的电网公司建立了智慧的数字电网。这种数字电网可以在发生故障时自动感知和报告故障位置，并且自动路由，10 s之内就恢复供电。该电网还可以接入风能、太阳能等新能源，大大有利于新能源产业的成长。相配套的智能电表可以让用户通过手机控制家电，给居民提供便捷的服务。

b)欧盟

欧盟认为，物联网的发展应用将为解决现代社会问题作出极大的贡献，因此非常重视物联网战略。1999年欧盟在里斯本推出了“e-Europe”全民信息社会计划。欧盟委员会2009年通过了“i2010：欧洲信息社会2010”的5年发展规划。“i2010”作为里斯本会议后的首项重大举措，旨在提高经济竞争力[4]。2006年3月，欧盟召开会议“From RFID to the Internet of T hings”，对物联网做了进一步的描述。2008年在法国召开的欧洲物联网大会的重要议题包括未来互联网和物联网的挑战、物联网中的隐私权、物联网在主要工业部门中的影响等内容。2009年，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了《欧盟物联网行动计划》，以确保欧洲在构建物联网的过程中起主导作用。同时，在“2009无线技术世界暨物联网国际高峰会议”上，欧盟网络企业和RFID司官员Peter Friess透露，欧盟将会尽快统一制定物联网标准，以加快物联网产业在欧洲地区的发展。2009年11月，欧洲联盟发布了《未来物联网战略》，提出要让欧洲在基于互联网的智能基础设施发展上领先全球，除了通过信息与通信技术研发计划投资4亿欧元、90多个研发项目来提高网络智能化水平外，欧盟委员会还将于2011-20l3年间每年新增2亿欧元进一步加强研发力度；同时拿出3亿欧元专款，支持物联网相关公私合作短期项目建设。2009年9月15日，欧盟发布《欧盟物联网战略研究路线图》，提出欧盟在2010、2015、2020年3个阶段的物联网研发路线图，并提出物联网在航空航天、汽车、医药和能源等18个主要应用领域和识别、数据处理、物联网架构等12个方面需要突破的关键技术[5]。目前，除了进行大规模的研发外，作为欧盟经济刺激计划的一部分，欧盟物联网已经在智能汽车、智能建筑等领域中得到了应用。在物联网应用方面，欧洲M 2M市场比较成熟，发展均衡，通过移动定位系统、移动网络、网关服务、数据安全保障技术和短信平台等技术支持，欧洲主流运营商已经实现了安全监测、自动抄表、自动售货机、公共交通系统、车辆管理、工业流程自动化以及城市信息化等领域的物联网应用。欧盟还通过重大项目计划来支撑物联网的发展。欧盟各国的物联网在电力、交通以及物流领域已经形成了一定规模的应用。欧洲物联网的发展主要得益于欧盟在RFID和物联网领域的长期、统一的规划和重点研究项目。目前，欧盟已将物联网及其核心技术纳入到欧盟“第七个科技框架计划 （2007年～2013年）”中,它的总预算高达500亿欧元。

c)日本

日本是较早启动物联网应用的国家之一。1999年日本制定了E-Japan战略，大力发展信息化业务。2004年日本政府在E-Japan战略的基础上，提出了U-Japan战略，成为最早采用“无所不在”一词来描述信息化战略并构建泛在信息社会的国家。U-Japan的战略目标是实现无论何时、何地、何事、何人都可受益于信息通讯技术（ICT）的社会。2009年金融危机后，日本政府也希望通过一系列ICT创新计划，实现短期内的经济复苏以及中长期经济可持续增长的目标。作为U-Japan战略的后续战略，2009年7月，日本IT战略本部发表了“I-Japan战略2015”，目标是“实现以国民为主角的数字安心、活力社会”。I-Japan战略中提出重点发展物联网业务。日本的电信运营企业也在进行物联网方面的业务创新。NTT DoCoM o通过GSM/GPRS/3G网络平台，推出了智能家居、医疗监测和移动POS等业务。KDDI与丰田、五十铃等汽车厂商合作推出了车辆应急响应系统。

d)韩国

继日本提出u-Japan战略后，韩国在2004年提出为期十年的U-Korea战略，目标是“在全球领先的泛在基础设施上，将韩国建设成全球第一个泛在社会”。另外，韩国在2005年的U-IT 839计划中，还确定了8项需要重点推进的业务，其中RFID等物联网业务是实施重点[4]。2008年又宣布了“新IT战略”，2009年，韩国通过了《物联网基础设施构建基本规划》，将物联网市场确定为新增长的动力，计划在2013年之前创造50万亿韩元的物联网产业规模。同时，韩国通信委员会也树立了到2012年“通过构建世界最先进的物联网基础实施，打造未来广播通信融合领域超一流ICT强国”的目标，并为实现这一目标，确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境等四大领域、12项详细课题。韩国目前在物联网相关的信息家电、汽车电子等领域已居全球先进行列。

e)中国

在我国，物联网技术的发展与国际同步。2009年温家宝总理在无锡考察时提出的“感知中国”计划，我国“物联网”的研究、开发和应用工作进入了高潮，江苏省无锡市率先提出建立“感知中国”研究中心，中国科学院、运营商、知名大学云集无锡共同协力发展我国的物联网。中国通信标准化协会也启动了基于互联网的物联网和基于电信网的物联网的相关标准和研究课题的申报工作。中国的几大电信运营商积极投入“物联网”的技术开发和应用的工作：物流信息化、公交视频化、校讯通、农村信息化、渔牧业监控、水文水质等。技术方面，国内以无锡物联网产业联盟为代表的技术集群，重点突破物联网的关键技术，试点应用也在局部地区部署开来。为推进我国物联网相关标准的制定工作，2009年9月11日，经国家标准化管理委员会批准，全国信息技术标准化技术委员会组建了“物联网”标准工作组。在国家层面，国家工业和信息化部将牵头成立一个全国推进物联网的部际领导协调小组，出台支持产业发展的一系列政策，加快物联网产业化进程。2009年9月国家发展和改革委员会、工业和信息化部发布《关于进一步做好电子信息产业振兴和技术改造项目组织工作的通知》，RFID、物联网等作为计算机产业及下一代互联网关键技术，被列为重点支持领域。2009年9月10日，全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。2009年10月24日，西安优势微电子公司宣布第一颗物联网的中国芯——“唐芯一号”芯片研制成功，为我国的物联网产业的发展奠定了基础[3]。2009年12月上旬“乙太视讯网络信息服务系统”开发成功，该系统是物联网实现数据、语音、视讯三网合一的基础组件，也是物联网的核心架构组合的关键，这些成就为我国的物联网产业的发展奠定了基础。2010年5月，“中国RFID产业联盟（天津）基地”正式在空港经济区挂牌成立，中国RFID产业联盟与空港经济区将共同建设国家RFID与物联网的研发与应用示范基地和行业检测与认证中心，标志着天津在“感知中国”建设中迈出了坚实的步伐。2010年6月8日,中国物联网标准联合工作组在北京成立，以推进物联网技术的研究和标准的制定。2010年6月22日，在上海开幕的“2010中国国际物联网大会”上，工信部将物联网规划纳入到“十二五”的专题规划中，物联网已被正式列入为国家重点发展的五大战略性新兴产业之一。2010年7月，中国电信物联网应用和推广中心等60多家单位加入国内首个物联网联盟，此举将推进物联网产业链各方价值创新与共同发展[3]。我国作为全球互联网大国，未来将围绕物联网产业链，在政策市场、技术标准和商业应用等方面重点突破。

4 前景和挑战

4.1 前景

2008年3月，欧洲智能系统集成技术平台（EPOSS）在《Internet of Things in 2020》报告中分析预测，未来物联网的发展将经历4个阶段，2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域；2010-2015年物体互联；2015-2020年物体进入半智能化；2020年之后物体进入全智能化。

美国权威咨询机构Forrester预测，到2020年，物联网产业要比互联网大30倍，全球接入物联网的终端将达到500亿个，成为一个极具吸引力的万亿级信息产业。在“物联网”普及以后，用于动物、植物、机器和物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量，“物联网”将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场。物联网正在引发新一轮的生活方式变革，而且已经成为一个发展迅速、规模巨大的市场，被视为通信产业的巨大蓝海。

在中国，物联网已被正式列为国家重点发展的五大战略性新兴产业之一，相关的研发应用有望进入快车道。预计“十二五”末产业规模能达到5000 亿元，而真正实现万亿级的时间节点在“十三五”后期。

4.2 挑战

物联网作为一个新生事物，虽然前景广阔，但现阶段物联网的发展还存在一些急待解决的关键问题。

a）标准体系问题

物联网主要是跨行业、跨领域的应用，各行各业的应用特点和用户需求不同，没有统一的标准和规范，会造成物联网开发、集成、部署和维护的高成本，制约了物联网业务的规模应用。虽然，当前世界上有相当数量的国家和技术力量正在积极地从事着物联网方面的研究工作，但物联网本身还存在着亟待解决的、缺乏完整标准体系的问题。目前，全世界关于物联网的技术标准主要有：ISO/IEC、EPC、UID、AIM和IP-X等。

b） 信息的合法有序使用问题

这实际上是信息安全问题。由于物联网在很多场合都需要无线传输，这种暴露在公开场所之中的信号很容易被窃取，也更容易被干扰,这将直接影响到物联网体系的安全。在这种环境中如何确保信息的安全性和隐私性，避免受到病毒攻击和恶意破坏，防止个人信息、业务信息和财产丢失或被他人盗用,都将是物联网下一步推进过程中需要突破的重大难题。物联网中信息的合法有序使用必须依赖相关政策和法律法规的规范，也必须依赖相关安全技术体系的建立与形成，但在当前还存在着诸多的欠缺与不完善。欧盟在2009年6月18日宣布的新的行动计划中，提出持续监测隐私和个人数据保护问题，修订相关立法，加强相关方对话等，以完善隐私和个人数据保护。

c）缺乏可持续的商业模式

物联网的产业链构成复杂，涉及终端制造商、应用开发商、网络运营商、最终用户等诸多环节，各环节利益分配困难，难以实现共赢，进而导致商业模式的不可持续，需要进行商业模式的创新和多元化。

d） 统一协议有待制定

在物联网核心层面是基于T CP／IP协议，但是在接入层面，协议种类很多，如GPRS、短信、传感器、T D和SCDM A，物联网需要一个统一的协议基础。

e） IP地址有待扩充

物联网中的每个物件都需要一个唯一的IP地址，这只能依靠IPv6来支撑。由IPv4向IPv6转型以及妥善处理与IPv4的兼容性问题，将是一个很长的过程。

物联网是一个极其综合、复杂的系统。上述内容仅涉及物联网发展需要解决的几个关键问题，事实上，物联网的广泛应用仍面临着商业、政策及技术等多方面的挑战。如云计算、无线网络的扩容和优化均是物联网普及需解决的问题。

5 结束语

物联网作为新兴产业之一，已经成为各国的发展战略。包括Google在内的互联网厂商、IBM、思科在内的设备制造商和方案解决商以及AT&T、Verizon、中国移动、中国电信等在内的电信运营企业纷纷加速了物联网的战略布局，以期在未来的物联网领域取得先发优势。但是，由于核心技术还不成熟，标准体系尚待建立等问题，物联网的发展仍处于研究阶段，而物联网的应用也更多的是处于初级阶段。物联网产业的发展仍需要国家政策的大力支持和各运营商以及整个产业界的共同努力。

[1]李向文.欧、美、日韩及我国的物联网发展战略——物联网的全球发展行动[J].射频世界，2010（3）：49-53.

[2]彭晓珊.关于物联网技术发展及应用前景的研究[J].汕头科技， 2010（1）： 25-30.

[3]陈柳钦.物联网：国内外发展动态及亟待解决的关键问题[J].决策咨询通讯，2010（5） :15-32.

[4]邬明罡，王秀梅.国外物联网发展各显神通[EB/OL].[2010-8].http://www.rfidchina.org/tech/readinfos-45417-325-3.htm l.

[5]物联网：美欧日抢占国际竞争制高点[EB/OL].[2010-6].http://www.chinadaily.com.cn/hqcj/gjcj/2010-06-25/content_499133.htm l.

[6]胡向东.物联网研究与发展综述[J].数字通信，2010（4）： 17-21.

[7]国外全力促进物联网发展 再掀物联网浪潮[EB/OL].[2010-8].http://www.rfidchina.org/tech/readinfos-45719-325-2.htm l.

[8]张福生.物联网：开启全新生活的智能时代[M].太原：山西人民出版社，2010.

[9]国外物联网发展综述[EB/OL].[2010-5].http://www.chniot.cn/news/JDXW/2010/517/1051723105122.htm l.

[10]评论：国内外物联网发展现状及存在问题[EB/OL].[2010-3].http://www.wlwcy.ibicn.com/technology/archive/201003 /033813628991466211279.htm l.

[11]物联网[EB/OL].http://baike.baidu.com/view/1136308.htm

[12]T he Internet of T hings[R].IT U Internet Reports,2005.

[13]VERM ESAN O,HARRISON M,VOGT H,etal.Internet of things-strategic research roadm ap[G].Strategic Research Agenda(SRA).European Research Projects on the Internet of T hings(CERP-IoT),2009.