| 标题 | 浅谈物联网所面临的问题和挑战 |
| 范文 | 郎薇薇 摘 要：物联网的兴起及广泛应用，改变了人们的生活方式的同时也同样面临一些问题和挑战。本文介绍了物联网的概念，给出了基于智能物体层、数据传输层、信息关联层、应用服务层的物联网四层体系架构，最后探讨了物联网在实现过程中所面临的问题和挑战。 关键词：物联网；RFID 1 引言 物联网（Internet of Things）这个概念最早由麻省理工的Auto-ID中心在1999年提出，其基本想法是将RFID和其他传感器相互连接，形成RFID架构的分布式网络。欧洲委员会提出“物联网是未来因特网的综合部分之一，可以被定义为一个动态的全球网络基础。[1] 物联网实质上是将真实世界映射到虚拟世界的过程：真实世界中的事物，通过传感器采集一定的数据，在虚拟世界中形成与之对应的事物。“相关物体可能在虚拟电子空间中被创造出来，源于物理物体空间，且与物理空间的物体有关联。”[2]传感器采集到数据的详细程度，将影响到该事物在虚拟世界中的抽象程度。在虚拟世界中，对该事物最简单也最重要的描述是物体提供了一个ID用于识别（如使用RFID标签），最详细的描述则是真实世界中该事物的所有属性和状态均可在虚拟世界中被观察到。 这样将会对世界带来巨大的改变：实地实时监测和控制一个事物的成本是高昂的，通过物联网，所有事物都将在虚拟世界中被找到，以较低的成本被监测和控制，从而实现4A（anytime， any place， anyone， anything）连接。虚拟世界提供了对所有事物的实时追踪的可能，所有的信息都不是孤立的，这将为各种海量运算和分析提供了最基础和最重要的信息源。真实世界存在于某一时刻，而当物联网发展到能将真实世界中的所有事物都映射到虚拟世界中时，无数个某一时刻的世界汇集起来，在虚拟世界中将形成一个可以追溯的历史，如同过去以纸质保存历史事件的发生，将来将以电子数据对所有事物进行全息描述的形式存储世界的历史。 2 体系架构 目前，物联网还没有一个广泛认同的体系结构，最具代表性的物联网架构是欧美支持的EPCglobal和日本的UID物联网系统。EPC系统由EPC编码体系、射频识别系统和信息网络系统3部分组成。UID技术体系架构由泛在识别码（uCode）、泛在通信器、信息系统服务器、和ucode解析服务器等4部分构成。EPCglobal 和UID上只是RFID 标准化的团体，离全面的“物联网”体系架构相去甚远。 最被认同的物联网体系架构是以下四层： 1）智能物体层：通过传感器捕获和测量物体相关数据，实现对物理世界的感知。同时具备局部的互动性，需要一定的存储和计算能力。 2）数据传输层：以有线或无线的方式实现无缝、透明、安全的接入，提供并实施编码、认知、鉴权、计费等管理。 3）信息关联层：通过云计算实施对海量数据的存储和管理、数据处理与融合，屏蔽其异质性与复杂性，形成一个与真实世界对应的虚拟世界。 4）应用服务层：从虚拟世界中提取信息，提供丰富的面向服务的应用。如智能交通、智能电网、智能医疗等等。 需要指出的是，数据由底部的传感器通过网络到达应用服务层面，而实际上，在服务应用层面，各个中心、用户可以反向的通过网络由执行器对物体进行控制。 在该体系结构中，感知层面的各种传感器、执行器都是具体的，随着技术的发展会不断升级，新设备不断引入物联网。而服务应用层的各种需求也是不断提出的，并不是一层不变的。若是每个具体的服务应用和传感设备都形成一个独立的网络，最后可能形成许多套特殊的网络，这不利于推广和不便于维护。因此这需要物联网的网络层有一定前瞻性，物体设备层可以变化，服务应用层可以变化，但它们都是通过一个普适的网络进行连接，这个网络可以在一定的时间内保持稳定[3]。 3 面临的挑战 物联网不断发展和逐渐应用的同时，也不可避免的出现了一些问题，给我们带来了一些新的挑战。 3.1 统一标准 物联网其实就是利用物体上的传感器和嵌入式芯片，将物质的信息传递出去或接收进来，通過传感网络实现本地处理，并联入到互联网中去。由于涉及到不同的传感网络之间的信息解读，所以必需有一套统一的技术协议与标准，而且主要是集中在互联上，而不是传感器本身的技术协议。现在很多所谓的物联网标准，实际上还是将物联网作为一种独立的工业网络来看待的具体技术标准，而应对互联需要的技术协议，才是真正实现物联网的关键。 3.2 安全、隐私 在物联网中所有“事物”都连接到全球网络，彼此间相互通信，这也带来了新的安全和隐私问题，例如可信度，认证，以及事物所感知或交换到的数据的融合。人和事物的隐私应该得到有效保障，以防止未授权的识别和攻击。安全与隐私这个问题，是人类社会的问题，不论是物联网还是其他技术，都是面临这两个问题。因此，不仅要从物联网内部的技术上做出一定的控制，而且要从外部的法规环境上作出一定的司法解释和制度完善。 3.3 成本和投资回报 物联网的产业链贯穿上下游，包括芯片元器件、软件服务、系统集成、网络运营商，每个环节都需要前期投入，这就涉及到成本问题。由于众多厂商各自为战，难以保证稳定的回报率。尤其是对于硬件企业来说，要造出成规模兼容多协议的设备，还要留出一部分利益分成，投入产出比是不得不考虑的问题。 3.4 数据的存储和处理 物联网带来的数据量增长是指数级的，先不说像谷歌、Facebook这样拥有超大规模数据中心的公司是少数，要让这些数据实时可用，并且能存储相当长的时间也是难事。前后端的远程数据调取对信道亦是考验，而管理者更要对访问权限进行鉴别。为此，不少厂商提出了边缘计算的概念，可以在一定程度上缓解数据处理的压力。此外，智能设备的增加对能源消耗提出了高要求 4 结语 物联网让任何普通的东西相互连接，这个概念从出现就引起了整个科技界的全面关注。它的热潮从兴起到现在，一直充满活力，虽然在发展和应用中存在着一些这样或者那样的问题，只要我们去努力解决，物联网完全有潜力像互联网一样影响全世界。 参考文献 [1]施鸣.浅谈第三次信息革命“物联网”的起源与发展前景[J].信息与电脑，2009.10. [2]刘云浩.物联网导论[M].北京：科学出版社，2011.3. [3]刘志硕，魏凤，柴跃廷，沈喜生.关于我国物联网发展的思考[J].综合运输，2010.2期28. |
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