从标准看物联网技术的发展

武汉邮科院国家重点实验室 桑梓勤

一、背景

物联网自从2008年提出以来，美国、日本、韩国以及欧盟等都在投入巨资深入研究探索。我国也正在高度关注、重视物联网的研究，工信部正在制订的《物联网"十二五"发展规划》，提出了未来5年的发展目标，5项重点工程，要增加物联网发展专项资金规模，将推动物联网产业下一个五年的蓬勃发展。到2015年，我国要在核心技术研发与产业化、关键标准研究与制定、产业链条建立与完善、重大应用示范与推广等方面取得显著成效，初步形成创新驱动、应用牵引、协同发展、安全可控的物联网发展格局。

从发展现状来看，我国物联网发展还存在一系列瓶颈和制约因素，主要表现在以下几个方面：核心技术和高端产品与国外差距较大，高端综合集成服务能力不强，缺乏骨干龙头企业，应用水平较低，规模化应用少等。

二、物联网并不是一项革命性的技术

应该说，前两年物联网的宣传还是有一些炒作的成份在里面。但无论是炒作还是行业泡沫，对于一个产业或是技术的发展而言，都是有利有弊的。通过炒作，起到了一个宣传的作用，有利于吸引资金、技术、人才，引导整个产业的发展。而当人们的期望值与实际相差甚远时，整个产业将会逐渐跌落。跌落过程中，专家、学者、企业乃至国家的相关部门就需要深入的研究和探索，将整个泡沫中实实在在的技术、标准、理论等各个方面加以提炼，深思整个产业现阶段乃至未来发展的缺失，挤出泡沫。就如一条曲线，有高有低，这也体现出一个新事物的发展规律。只有反复的审视，才能积淀出实实在在的需求和技术。

目前物联网的发展是缓步推进的，随着技术集成度的越来越高，将会逐步解决很多物与物、人与物通信的技术问题，如功耗、感知、信息传递、数据处理、安全、智能化分析等，但这些问题都需要一步一步地解决。但是在某个特定时间，对某个特定问题的研究，有特定的需求，会促使某个单项技术的快速发展。恩格斯说过，社会一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。

所谓革命性的技术，一般是更新换代的技术。如汽车的发明，古代人研制马车，虽然通过很透彻很细致的研究，可以让马车的效率提高10%，但当汽车发明之后，对于马车的改进也就不再那么重要和具有非常大的意义了。但对汽车的持续改进，则又算不上技术革命，就如同汽车出现了手动挡和自动挡，乃至电动汽车，都只是整个汽车产业中的升级和改进。将来交通工具会怎么样发展呢？当未来出现低空的轨道飞行器，交通工具和道路环境发生变化时，汽车才有可能被淘汰，这才叫做革新。

总而言之，物联网并不是一项革命性技术或换代技术，它没有汽车取代马车那样的有本质转变，只是较小的技术进步和信息技术的综合应用。原来微电子技术还没有得到发展时，在一个小芯片上能集成的技术很少，因为技术达不到，它的功耗、部署、检测等问题都没能解决，大家都只能是进行设想。现在这个想法能够实现，基础是技术水平、市场需求，以及应用都逐渐成熟，使得物联网逐渐带动的信息技术向集成化、融合化、智能化发展。

　　三、物联网的技术框架

物联网为三层架构，即感知层、网络层、应用层，这样的划分得到了比较多的共识。一开始的工作可能主要集中在感知层， 即铺设大量的传感器，它好比物质基础，没有这一基础什么都谈不上。例如物联网在很多行业中的应用，交通需要车联网，环境保护需要铺设很多传感器监测水质，在前期都需要有较大的资金投入和长期的技术研发。而在网络层，就目前来看网络传输技术已相对成熟，它是实现物物互联的关键性技术。而基于这两层，逐渐产生大量的数据处理需求，这时的应用层就需要更加智能化的技术进行分析、处理，及时、高效、智能地满足人类的需求。

现阶段，物联网的发展首先要解决有和没有的问题，即如何使物实现感知。从比例上来说，全世界摄像头用的最多的国家是英国。2005年7月7日，伦敦发生了公交车和地铁恐怖袭击爆炸事件，事后，英国的相关部门都能及时调出很多的图像数据进行处理和分析，因为他们在地铁、公交、街道都装了很多视频监控传感器。而我国在感知层的建设方面与发达国家相比差距较大，仍需加大对传感器的铺设。当发展至英国现阶段时，才会逐步转变至数据的处理，并将延伸至各种各样的关联应用。

现在的物联网是把传感网通过一个网关连结到通信网络上，然后还加上很多智能化应用。如原来的互联网、电信网络都是人与人的通信，现在转变成为物与物的通信、物与人的通信。虽然范畴扩大了，但从整个体系结构和架构上分析，只是在通信网中加入了对物体的支持，但如何使物体也能通过通信网进行通信，就需要考虑添加一些技术和设备，特别是在接入、数据处理等方面，所以传感网也就被融入至物联网中， 进行比较多的研究。

四、在技术和应用方面，标准起到重要的作用

物联网的标准制定和标准统一非常重要，因为技术开发和市场拓展需要标准的支持。物联网方面的标准体系、层次结构、总体框架是什么样的，这些问题目前我国相关部门及专家都在进行研究和探讨。物联网不是一个单一的网络，如果是一张网我们可以定它的物理层、传输层、数据层、应用层等，物联网是一个集成的、无所不在的网络，就很难对其进行框架式综合制定，需要从各个层面、各项技术、各种应用等方面入手进行研究。

由于历史原因，国内形成了研究传感器网络、物联网和泛在网的三个标准化组织。即闪联方面的物联网标准、电子口方面的传感网标准，通信口方面的泛在网标准，各标准化组织都是针对物联网行业的发展进行制定的。每一个都有不同的研究重点和研究特点，而且每一个都对应着不同的国际标准化组织。如闪联的技术特点是信息家电这一领域；传感网是针对传感器、传感器网络进行制定，对应着ISO、IEC国际标准；而泛在网则是从全程全网、整个电信网进行研究，以及它与传感器网络的关系是什么样的， 都将会有一个标准， 对应着的是ITU。而在国际上的标准化组织中，对于物联网标准的研究和制定都有不同的研究特点和方向，如技术标准、安全标准、服务质量标准等。

在地区性的标准化组织中， 欧盟的标准化组织ETSI（欧洲电信标准协会）是比较有代表性的，ETSI有多个技术委员会， 其中机器到机器技术委员会（M2MTC）是2008年底成立的，作的也是物联网方面的标准，其成员主要来自欧洲，也有美国、中国、日本、韩国的电信运营商和ICT制造商。ETSI M2M带有强烈的欧洲色彩，2009年制定的M2M标准计划面向五个领域：智能计量、电子医疗、城市自动化、消费应用和汽车自动化。以智能计量为例，它的标准是由欧盟指定ETSI和两个其它的欧洲标准化组织--欧洲电子技术标准化委员会和欧洲标准化委员会共同完成，其目标是制定智能计量方面的欧洲标准，其内容是用机器监控能源（电、气、热和水）消耗，以优化能源市场。[!--empirenews.page--]

中国通信标准化协会泛在网技术工作委员会（TC10）在物联网标准方面作了比较多的工作，TC10分为四个组， 即总体组、应用组、网络组、感知延伸组。其中，总体组已制定或正在制定的标准有：术语与定义、物联网安全、物联网总体框架与技术要求、物联网终端等。应用组正在制定的标准或技术报告有：物联网在智能环境、智能交通、智能物流、能源管理、重点基础设施方面的应用，这涉及到应用需求、总体框架、业务场景、技术要求等。网络组正在制定的标准或技术报告有：物联网鲁棒性研究、基于物联网的智能管道研究、物联网承载网络架构研究等。感知延伸组正在制定的标准或技术报告有：车联网总体技术要求、基于物联网的智能卡研究、无线体域网研究等。总的来看，TC10的标准研究是应用带动的，涉及基础技术，如功耗、协议、资源分配、频谱、数据处理、中间件等方面的工作较少。

ITU在物联网方面的标准工作比较分散，前期与NGN有关的工作在SG13，与网络安全有关的标准工作在SG17，与多媒体有关的则在SG16，与电子医疗有关的在SG13和SG16都有一点。现在SG13算得上是物联网的一个主导组，已接近完成物联网的术语与定义标准，正在作物联网的一个综述，也制定了一个标准研究计划，内容包括物联网的标识与寻址、节能需求与能力、功能架构、服务质量、数据中心能力、通用业务传送平台技术要求、应用领域与用例、安全与隐私保护、一致性与互操作性测试等，估计要真正完成需要等到下一个研究期（2013－2016）了。在这些标准中，由于涉及的技术面太广，由一个组完成的可能性不大，由一个标准化组织完成的可能性也不大，所以，ITU成立一个物联网方面的内联组JCA-IoT，负责协调ITU-T内部不同SG方面的工作，ITU同时成立了一个外联组IoT-GSI，负责协调不同标准化组织之间的标准工作。

总的感觉，物联网方面的技术工作，非常宽泛，需要不断地研究推进，应用需求会是一个强有力的牵引。而标准化工作，由于涉及面广，利益关联方多，所以要达成共识，需要协调的工作很多，从另一方面说，空白田地也非常多，值得深耕细作。

五、物联网发展的重要意义

物联网的发展，说到底是给人们的生活带来便利，降低生产成本，提高资源的使用。物联网的发展状况如何，现阶段不必要刻意去强求收益，主要还要看其长远所产生的经济效益和社会效益。因为信息化的需求在不断地扩大，这给物联网的发展创造了最佳的发展环境。如今我们在很多领域铺设的传感设备，说到底就是往路边、往水里砸钱，交通道路和城市的视频监控，以及无线网络热点等感知设备的逐渐增多，都是在为未来智能交通、智慧城市的建设打基础，更是物联网可持续发展的基石。

如原来建造一个桥梁时，并没有桥梁信息化检测装置，现在建设桥梁时就可加入很多传感的设备，对桥梁的温度、结构、防火、寿命等等，进行实时的监测，随时随地查看桥梁的健康状态。

虽然物联网的发展是一个非常缓慢的过程，但它一点一点的应用将逐步改变人们的生活， 改变人们的生产生活方式。" 物联网"这三个字不是提出来以后，就能一下子有突飞猛进的变化，它也是渐变的过程，需要大量的人力、财力以及时间的投入。