第三章 物联网体系的搭建：怎样建设标准体系物联网？（1 / 3）

人类要构造一个万物相连的世界，首先应该搭建一个标准的物联网体系。作为世界信息产业的重要组成部分，物联网体系的标准化是目前技术领域亟待解决的问题，没有一个统一的世界标准，物联网体系的搭建将无法高效、有序地进行。中国物品编码中心主任张成海说：“标准化既是社会生产与技术发展的产物，又是推动生产与技术发展的重要手段。”由此可见，搭建标准化物联网体系将成为推动世界物联网技术不断发展的动力。目前，国际上的许多物联网标准化机构都开始对标准物联网体系展开了研究，现阶段，人们在物联网体系标准化方面的研究已经取得了一些有效成果，但如果人们要真正实现物联网体系的标准化，制定物联网标准体系框架便势在必行。

那么，通过怎样的方法才能实现完美制定物联网的标准体系框架呢？事实上，要搭建标准体系物联网，首先要先了解物联网体系的组成，包括物联网的UID技术体系结构、物联网的USN体系结构、物联网的EPC体系结构等。同时也要了解物联网体系硬件平台的搭建，在认识了物联网体系的有关体系组成和有关体系、结构的搭建之后，再通过相关技术和体系标准予以搭建，才能够使整个物联网体系更趋于标准化和国际化。

1.物联网的体系组成

具体来说，物联网的体系自下而上可以分成五个层级，分别是感知层、接入层、网络层、服务管理层以及应用层。

（1）感知层

感知层是物联网的初始层级，也是数据的基础来源。这一层级的基础元件是传感器，人们将各种各样的传感器装在不同的物品和设备上，使之感知这些物质的属性，判断它们的材质是属于金属、塑料、皮革还是矿石等。同时，这些异常敏感的传感器还能对物品所处的内在环境状态和外在环境状态进行数据采集，比如采集环境的空气湿度、温度、污染度等信息。另外，这些传感器还能对物质的行为状态跟踪监控，观察它们是静态的，还是动态的，并将这些信息全部以电信号的形式存储起来。实现物物信息相连的庞大物联网，就需要这些传感器的分布密集度更高、覆盖范围更广以及更加灵敏和高效。这样，传感器对物质信息获取的规模才能更大，对物质状态的辨识度才能更加精密，当网络形成后，其数据流才更具参考价值。

一般来说，对于不同的感知任务，传感器会根据具体情况协同作战。比如要获取一台机器设备的内部工作动态视频，就需要感光传感器、声音传感器、压力传感器等协同工作，形成一幅有声音、有画面、有动感的机械内部工作动态视频。感知层的传感器能全方位、多角度地获取数据信息，为物联网提供充足的数据资源，从而实现各种物质信息的在线计算和统一控制。另外，传感器不仅可以通过无线传输，还可以利用线传输接入设备，人们利用传感器传输到设备中的信息可以与网络资源进行交互和共享。

（2）接入层

接入层的作用是连接传感器和互联网，而这种连接的过程需要借助较多的网络基础设施才能实现。例如，人们可以利用移动通信网中的GSM网和TD-SCDMA网来实现感知层向互联网的信息传输，也可以利用无线接入网（WiMAX）和无线局域网（WiFi）来实现感知层向互联网的信息传输。另外，通过卫星网进行信息传输也是一种可行方案。

（3）网络层

网络层指的其实就是互联网，建立互联网需要利用两种IP，分别是IPv6/IPv4和后IP（Post-IP）。网络层将网络信息进行整合，形成一个庞大的信息智能网络，这样就构成了一个高效、互动的基础设施平台。

（4）服务管理层

服务管理层的主体是中心计算机群，该计算机群拥有超级计算能力，可以对互联网中的信息进行统一管理和控制。同时，这一层级还能够为上一层级提供用户接口，保证应用层级的有效运行。

（5）应用层

应用层是物联网体系的最终层级，用于承接服务管理层级以及构建应用体系，如果将服务管理层比作一个商品开发中心，那么应用层就是商品的应用中心。应用层级将面向社会中的各行各业，为它们构建物联网产品的实际应用。物联网产品可以应用于多个领域，如交通运输、远程医疗、安全防护、文物保护、自然灾害监控等。

由于传感器网络技术相对复杂，目前，国内外的有关机构和大型科技企业在该技术领域的研发还不成熟，物联网的发展尚处于初级阶段。现阶段，世界上各个国家的主要研究方向是传感网的核心技术。与此同时，关于物联网的其他技术也在进一步推进和展开，其中包括射频识别技术、传感器融合技术、智能芯片设计技术等。此外，将后IP网络和感知层网络更合理地整合、完善，一直是各大科研机构努力的方向。物联网在服务管理层的数据如何拓展、如何探寻物联网新的商业模式，如何以点带面，开发典型物联网应用，并让其成为推动整个物联网行业的典型案例，带动整个物联网行业稳定有序地向更高层次迈进，这些都是现阶段科学家以及各大科技巨头正在努力探索的问题。而在这之前，在各个领域、各个层面、各个系统开展物联网相关标准的制定是重中之重。

2.物联网的UID技术体系结构

从传统意义上说，物联网的UID技术指的是应答器技术。应答器其实就是物联网的一种电子模块，它有两个主要功能，一是传输信息，二是回复信息。经过多年的发展，应答器具备了新的定义和含义，现在人们称其为电子标签或智能标签，而应答器的这种改变与物联网领域其他技术的发展有关，其中，射频技术的发展对应答器的影响最大。

在世界范围内，电子标签发展水平最高的国家当属日本。日本对电子标签的研究较早，可以追溯到20世纪80年代。当时，日本最早提出了实时嵌入式系统，也就是物联网领域常说的TRON，其核心体系是T-Engine。2003年3月，日本东京大学在日本政府和T-Engine论坛的支持下成立了UID中心，该中心不仅受到了日本国内大型企业的关注，同时也受到了国际大企业的关注。面对物联网的大势所趋，国内外的科技大企业也纷纷加入UID中心，东京大学UID中心刚成立不久，其支持企业就多达20多家，其中包括索尼、三菱、微软、夏普、东芝、日电、J-Phone、日立等。UID中心的成立对发展物联网来说具有重要意义，日本方面之所以大力组建UID中心，各国企业之所以支持组建UID中心，是因为组建UID中心具有两个重要作用：第一是建立自动识别“物品”的基础技术，不断完善物联网的初期物理设施，实现传感器的全面覆盖；第二是普及UID的相关知识，培养用于物联网体系构建的优秀应用性人才。在这两个作用的推动下，日本正在努力建立一种全面实现物联网的理想环境，一旦建成，万事万物都能在网络“云脑”的计算之中。

作为一种比较开放的技术体系，UID主要由以下几种硬件构成：信息系统服务器、泛在通信器（UG）、uCode解析服务器以及泛在识别码（uCode）。泛在识别码用于标识现实中的各种物品和不同场所，相当于一种电子标签。UID与PDA终端很像，它可以利用泛在识别码的这种标识功能来获取物品的状态信息，当这种数据信息足够充足，UID便可以对物品进行控制和管理。

UID的应用领域很广泛，从某种意义上来说，它就像一根连接现实和虚拟的线，现实世界中能利用泛在识别码标识的物品，它都能对其进行辨识和连接。这种连接是虚拟和现实的连接，UID的一端是已标识的各种物品，另一端则是虚拟互联网。利用UID就可以将物品的状态信息与虚拟互联网中的相关信息紧密相连，构建物物相连的网络体系。

一般来说，物联网的UID技术体系结构包括以下技术：

（1）嵌入式技术

嵌入式技术多应用于掌上终端设备，诸如智能手机、平板电脑之类。这类设备的功能日渐强大，而体型却逐渐趋于小巧。常用的嵌入式系统有Linux、Andriod等。而在控制器的选择上多倾向于Cotex、ARM以及DSP等。

（2）RFID技术

RFID技术，即射频识别技术。该技术操作方便，且效率很高，它可以在同一时间对多个电子标签进行识别，既可以识别静止状态下的物体，又可以识别高速运动状态下的物体。并且，RFID技术可以在多种恶劣环境下稳定工作，很少受到温度、湿度以及雨雪等恶劣天气的影响。RFID射频识别不受人力干预，是一种无线自动识别技术。在没有任何接触的情况下，人们可以利用RFID技术，通过射频信号自动识别已标识的各种物品，并对这些物品采集相关的数据信息。

RFID电子电梯合格证的阅读器又名读写器，这种阅读器可以连接信号塔和RFID的电子标签，实现无线通讯。顾名思义，阅读器是一种用来读出和写入数据的电子单元，利用阅读器既可以实现对标签识别码的读出和写入操作，又可以实现无线网络内存数据的读出和写入工作。阅读器被应用于RFID技术的多个方面，其主要结构包括高频模块（发送器和接收器）、阅读器天线以及控制单元。

在无线系统中，RFID的结构较为简单，只包含两种基本器件：第一种是询问器，又称阅读器，每个RFID中一般只有一个询问器；第二种是应答器，又称电子标签，一般情况下，每个RFID中会有多个应答器。射频识别系统的作用主要有三个，第一是测物体，第二是踪物体，第三是控制物体。

作为一种突破性的技术，RFID技术在UID技术中的地位十分重要。

科学家弗格森对RFID技术曾经做过总结性的阐述，他认为，RFID技术至少具有三个重要性优点：第一，与条形码相比，RFID技术的功能更具广泛性，因为条形码一般只能识别一类物体，而人们通过RFID技术却能识别一个具体的物体，比如人们将一种条形码规定为树的标识，那么当人们利用这种条形码无论标识哪种树木，都只会显示树的信息；而利用RFID技术却能识别出标识的树木是桃树、杨树还是槐树；第二，与条形码相比，RFID技术接收信号更方便，因为利用条形码识别一类物体，需要利用激光对条形码进行扫描读取，而RFID技术却可以不受这种限制，它可以利用无线电射频透过物体的外部材料，获取物体的内部信息；第三，与条形码相比，RFID技术的效率更高，这是因为，一个条形码代表一条信息，人们如果想获取多种信息，就要利用激光扫描仪对条形码一个一个读取，而RFID技术则可以同时作用于多个物体，并在同一时间对它们进行信息读取。

（3）无线技术

无线技术让物联网的UID技术拥有了更加广阔的应用空间。目前，无线技术主要包括两个方面，一个是无线通信技术，一个是无线充电技术，利用这两种技术，人们可以将自己的感知无限延伸。随着技术的发展，无线技术的瓶颈被打破，宽带的速度变得越来越快，无线网的覆盖范围越来越广，信号变得越来越稳定，无线基础设施变得越来越可靠。这些变化将使无线技术的作用不断加大，甚至成为人类赖以生存的核心技术。

（4）信息融合集成技术

一个集体的任务，需要每一个集体成员共同协作才能完成。同样，要实现多种信息的融合和利用，也需要多种技术的衔接和配合。比如录制一段视频，就需要视觉传感器、听觉传感器等同时配合才能完成。多种技术的衔接和配合可以使信息的采集更高效、更丰富、更有质量。