物联网技术调查报告物联网作为一个迅速崛起的新兴产业正在世界信息产业里掀起第三次浪潮，必将成为新兴生产力的代表和主要经济增长点。然而随着社会对物联网应用在形式和规模上的需求不断提高，各行业领域中出现的问题也日出严峻。本研究报告将对物联网当前的研究方向、应用前景进行调研，分别从感知层、网络层和应用层进行分析，物联网的体系结构如图1所示。
图1物联网体系结构一、感知层
感知层是物联网整体架构实现的基石，该层主要负责物体的识别以及信息的采集。感知层主要由RFID系统、红外线设备以及识别设备等传感设备组成，包括低成本的电子标签、读写器和其他一些基础设施[1]。（1）安全问题
物联网除了需要面临互联网方面的安全威胁，还需要面临例如虚假路由信息、重放攻击、信息泄露、信息篡改、拒绝服务等问题,若传感网的节点被物理操纵,同时获取到存储在传感节点中的所有信息，这将控制部分网络的威胁，可能会导致众多安全方面的威胁,导致物联网的安全问题渐渐显现出来，物联网的安全架构如图2所示。特别是在物联网进行产业化并应用到各个领域范围之后，
其安全性也就成为了一个刻不容缓的、亟待需要解决的问题[2]。
图2物联网安全架构二、网络层
物联网应用中接人网络异构融合联网发展的必然趋势，由于移动用户数量的快速增加，无线资源的匾乏等问题，需要大量的频段。频段的不同造成不同网络同时覆盖区域，不同的移动通信系统就必须协同工作在一个异构通信环境。物联网实现异构融合，互联互通分为两种情况，一种是在保持现有无线网络结构完整性的基础上，通过增加某些中间节点实现异构网络的互联互通，可分为紧耦合和松耦合模式。另一种是采用全新的网络结构实现异构网络环境，如AcENET和AN[3]。(1)紧耦合模式
紧耦合模式就是在网络融合中，使一个网络A作为另一个网络B的一个无线接人网而存在，使用网络B的鉴权、计费和认证，上层运行的是网络B的相关协议。因此在结构上，需要增加网元或必要的功能模块以实现两个网络的互通；在功能上，使网络A可以共用网络B所支持的各种资源；在管理上，可以采用统一的接人服务器为两个网络提供接人服务，实现统一维护和管理。在紧耦合模式下，两个网络可以看作是统一的整体，无需第三方即可实现互操作，用户可以实现两个网络间的无缝切换，保证切换前后的连续性，但实现技术难度大，增加了设计和实现的复杂性。(2)松耦合模式
松耦合模式就是两个网络相互，互不影响，在实现两个网络融合的技术要求较低，在实现两个网络互联互通过程中，需要第三方网络辅助，使用的是标准的各类Internet协议，可以共用用户数据、鉴权等。但是当用户采用双模终端时，必须采用移动IP的方式才能实证现移动终端在两个网络间的切换,而且不能保证切换前后的连续性，由于各自保持着的网络结构和协议，双方采用相互的安全机制、移动性管理和QoS机制，因此在网络管理上，两个网络之间的业务互通需要通过第三方网络互连实现，大大增加了两网之间业务互通的难度。(3)ACENET
ACENET(Ad-hoccellularNetworks)，它把蜂窝网络，Ad-hoC和WLAN网集成在一起，是一种全Ip结构，即利用支持IP的Ad-hoC路由协议或一种全新的用于4G异构网络的路由协议以及可变一半径/多半径MAC协议达到异构融合。ACENET网的移动节点多模设置，可支持CDMA、TDMA、改进的无线WAN技术等通信。
(4)AN网
AN网(AmibentNetwork)旨在为NGB和无线系统创建全新的网络解决方案，以确保能为用户提供无处不在的、内容丰富且界面有好的服务。AN网的概念是围绕Internet设计的，遵循全IP移动网络互联的方法，重点强调传输功能和控制功能的分离。
三、应用层
应用层是物联网网络整体架构实现的载体，该层主要负责将底层收集的原始信息通过应用系统最终转换为用户需要的服务。(1)物联网在医院中的应用[4]医院信息系统(HospitalInformationSystem,HIS)的普及已使医院实现了一定程度的信息化,但仍存在如门诊业务流程复杂、各科室间信息共享性差、住院医生查房时无法对病人诊疗信息实时调阅和录入、采购药品的详细流通信息无法实时获取等诸多弊端。以物联网技术为基础,以各种应用服务系统为载体而构建的集诊疗、管理和决策为一体的智慧医院为上述问题提供了新的技术手段，如图6所示。
图6基于物联网技术的医疗过程管理流程示意图(2)物联网在地质中的应用[5]几十年来,中国地质调查局积累了地质图、矿产地、自然重砂、同位素等11大类100多个国家地质空间数据库,数据总量超过120TB,为相关实验研究打下了坚实的数据基础。目前在建的还有矿产资源潜力评价、储量利用调查等多个数据库。如何打破数据库管理的局限，有效地集成与共享这些数据成为地学数据专家们关注的焦点，随着物联网的发展，物联网技术在地质应用中显现了巨大的优势。地质物联网总体框图如图7所示。
图7地质物联网总体框架图(3)物联网在物流中的应用[6]现代物流的本质是以信息技术为核心，重视资源整合和物流全过程优化，是最能发挥物联网技术优势的应用领域。我国物流业虽然正处于高速发展的阶段，但由于信息化发展滞后，多数企业只能提供传统的基础物流业务，盈利能力受限，并且整体运作效率不高，资源消耗巨大，这些问题严重制约着物流业未来的可持续发展。因此,在物联网时代即将全面来临之际，我国物流企业应该把握物联网技术应用创新的机遇，加速信息化与智能化的升级进程，实现跨越式的发展。如图8所示。
图8基于物联网的智能物流信息平台体系四、整体的体系结构(1)基于Web的物联网体系结构[7]当前物联网发展中，各类机构角色都希望形成自己的一套规范，导致开发的应用大部分为封闭的孤岛应用，缺少和谐融合的物联网服务平台，从而难以促进物联网产业的跨越式发展。以如此模式推进物联网产业，必将会导致基础资源重复和浪费、用户需求无法得到满足、物联网应用支撑平台建设困难终端成本无法下降、信息安全难以保障、技术与规范无法统一、物联网服务及应用商用困难等问题。针对这些问题,提出了基于Web的物联网体系结构，如图3所示。并在此基础上构建物联网生态系统，可有效的解决这些问题。
图3基于Web的物联网业务环境体系架(2)基于语义的物联网服务架构[8]物联网的各种服务,大多面临着形态变化、外延扩展、环境变迁、业务调整等动态适应性问题。服务之间还面临着不同层级的共享和互操作问题。此外,物联网服务的海量性和异构性本质，使得服务的集成和整合面临着新的挑战。因而，迫切需要构建一个基于语义的物联网服务平台，如图4所示。将泛在的异构服务进行大规模的集成。并且能够提供多个层级的语义支撑来满足服务的共同理解和互操作，最终实现服务的高效发现和个性化交付。
图4基于语义的物联网服务架构（3）基于web的社交物联网体系架构[9]物联网能够将大量具有处理能力和通信能力的嵌入式设备连接成网络，但这些设备往往采用不同的硬件平台、操作系统、数据库和中间件，部署于还无法自由交换信息的多种异构网络环境中，并采用各自的数据表述形式和消息封装格式，因此在业务层面难以兼容互通。这就导致了目前以垂直行业应用为主的物联网系统部署成本高，缺乏系统间、跨行业的资源共享，造成成本、资源严重浪费等问题。另一方面，在当前的物联网体系架构中，用户只能被动接受服务，难以参与到传感器设备的部署、资源的广泛开发中，对物联网的推广也造成了阻碍，亟需构建一种更加幵放、灵活的体系架构，如图5所示。
图5基于web的社交物联网体系架构五、总结与展望
(1)随着物联网规模的日益扩大，物联网安全越来越成为人们关注的焦点。在整个物联网的安全架构中，感知层安全至关重要，起着物联网安全“前哨”的作用。RFID技术在物联网感知层十分关键，其成本低廉、使用简单，已越来越广泛地应用于各个领域。但与此同时，更多的安全问题也逐渐暴露，主要表现在密码系统、访问控制、密钥管理、安全协议四个方面，而安全协议是保障RFID系统安全的关键方法，也成为该领域研究的主要课题。
(2)当前的物联网发展中没有同一的规范标准，使其导致开发的应用大部分为封闭的孤岛应用，缺少和谐融合的物联网服务平台，从而难以促进物联网产业的跨越式发展。建立同一的技术标准与平台也成为该领域研究的主要课题。(3)物联网技术在现实生活中的应用潜力巨大，可以充分发挥物联网技术优势，在未来的发展中形成多元化的融合，比如医疗信息化与物联化的两化融合，物流业与物联化的融合，地质环境等诸多领域与物联化的融合。利用物联网更好的实现信息的管理与分享。
参考文献
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[4].何史林.基于物联网的远程医学模式研究与实现[D].军事医学科学院卫生装备研究所，2015.06
[5].何文娜.大数据时代基于物联网和云计算的地质信息化研究[D].吉林大学，2013.06
[6].杨申燕.物联网环境下物流服务的创新与定价策略研究[D].华中科技大学，2014.05
[7].马德新.基于web的物联网体系结构和感知域关键技术研究[D].北京邮电大学，2014.06
[8].贾冰.基于语义的物联网服务架构及关键算法研究[D].吉林大学，2013.05[9].成城.
基于Web的社交物联网体系架构、模型及其安全与隐私关键技术研
究[D].北京邮电大学，2014.05
