什么是物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)(英語：Internet of Things，縮寫IoT)是互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能行使獨立功能的普通物體實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。在物聯(lián)網(wǎng)上，每個人都可以應(yīng)用電子標(biāo)簽將真實的物體上網(wǎng)聯(lián)結(jié)，在物聯(lián)網(wǎng)上都可以查出它們的具體位置。通過物聯(lián)網(wǎng)可以用中心計算機對機器、設(shè)備、人員進行集中管理、控制，也可以對家庭設(shè)備、汽車進行遙控，以及搜索位置、防止物品被盜等，類似自動化操控系統(tǒng)，同時透過收集這些小事的數(shù)據(jù)，最后可以聚集成大數(shù)據(jù)，包含重新設(shè)計道路以減少車禍、都市更新、災(zāi)害預(yù)測與流行病控制等等社會的重大改變，實現(xiàn)物和物相聯(lián)。

物聯(lián)網(wǎng)的起源

物聯(lián)網(wǎng)源頭最早要追溯到1991年，劍橋大學(xué)特洛伊計算機實驗室的科學(xué)家們，常常要下樓去看咖啡煮好了沒有，但又怕會影響工作，為了解決麻煩，他們編寫了一套程序，咖啡壺旁邊安裝了一個便攜式攝像頭，利用終端計算機的圖像捕捉技術(shù)，以3幀/秒的速率傳遞到實驗室的計算機上，以方便工作人員隨時查看咖啡是否煮好，這就是物聯(lián)網(wǎng)早的雛形。1993年，作為首個X-Windows系統(tǒng)案例，“特洛伊咖啡壺服務(wù)器”事件還被傳到了網(wǎng)上，近240萬人點擊過這個名噪一時的“咖啡壺”網(wǎng)站。就網(wǎng)絡(luò)數(shù)字攝像機而言，確切地說，其市場開發(fā)、技術(shù)應(yīng)用以及日后的種種網(wǎng)絡(luò)擴展都是始源于這個世界上富盛名的“特洛伊咖啡壺”。

1995年，比爾?蓋茨在《未來之路》一書中曾提到了“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想，言指“互聯(lián)網(wǎng)僅僅實現(xiàn)了計算機的聯(lián)網(wǎng)而沒有實現(xiàn)萬事萬物的互聯(lián)”，這在當(dāng)時并沒有受到關(guān)注，正如書中寫的一樣，“雖然現(xiàn)在看來這些預(yù)測不太可能實現(xiàn)，甚至有些荒謬。但是我保證這是本嚴(yán)肅的書，而絕不是戲言。十年后我的觀點將會得到證實?！?/p>

1999年美國麻省理工學(xué)院正式提出物聯(lián)網(wǎng)概念，早期的物聯(lián)網(wǎng)是指依托射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)和設(shè)備，按約定的通信協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，使物品信息實現(xiàn)智能化識別和管理，實現(xiàn)物品信息互聯(lián)而形成的網(wǎng)絡(luò)。隨著技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵不斷擴展?，F(xiàn)代意義的物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)對物的感知識別控制、網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)和智能處理有機統(tǒng)一，從而形成高智能決策。

2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上，國際電信聯(lián)盟發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，報告指出，無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過互聯(lián)網(wǎng)主動進行數(shù)據(jù)交換。射頻識別技術(shù)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)這四項技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)開始進入大眾視角。

物聯(lián)網(wǎng)是通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的拓展應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)延伸，它利用感知技術(shù)與智能裝備對物理世界進行感知識別，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸互聯(lián)，進行計算、處理和知識挖掘，實現(xiàn)人與物、物與物信息交互和無縫鏈接，達到對物理世界實時控制、精確管理和科學(xué)決策目的。

物聯(lián)網(wǎng)主要技術(shù)

在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中有四項關(guān)鍵技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)開辟出極為廣闊的應(yīng)用前景。

1、傳感器技術(shù)：這也是計算機應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)。大家都知道，到目前為止絕大部分計算機處理的都是數(shù)字信號。自從有計算機以來就需要傳感器把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號計算機才能處理。

2、RFID標(biāo)簽：也是一種傳感器技術(shù)，RFID技術(shù)是融合了無線射頻技術(shù)和嵌入式技術(shù)為一體的綜合技術(shù)，RFID在自動識別、物品物流管理有著廣闊的應(yīng)用前景，這也是為什么“物流”這個詞總是與“物聯(lián)網(wǎng)”同時出現(xiàn)。

3、納米技術(shù)：納米技術(shù)是用單個原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)，研究結(jié)構(gòu)尺寸在1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用。納米傳感器非常小，因此可以從數(shù)百萬個不同的點采集信息。隨后，外部設(shè)備可以對數(shù)據(jù)進行整合，生成極其詳細的圖像，從而顯示光、振動、電流、磁場、化學(xué)濃度和其他環(huán)境因素最細微的變化。由納米技術(shù)延伸出來的納米物聯(lián)網(wǎng)可能是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域下一個重大進展。

4、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)：是綜合了計算機軟硬件、傳感器技術(shù)、集成電路技術(shù)、電子應(yīng)用技術(shù)為一體的復(fù)雜技術(shù)。經(jīng)過幾十年的演變，以嵌入式系統(tǒng)為特征的智能終端產(chǎn)品隨處可見;小到人們身邊的MP3,大到航天航空的衛(wèi)星系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)正在改變著人們的生活，推動著工業(yè)生產(chǎn)以及國防工業(yè)的發(fā)展。如果把物聯(lián)網(wǎng)用人體做一個簡單比喻，傳感器相當(dāng)于人的眼睛、鼻子、皮膚等感官，網(wǎng)絡(luò)就是神經(jīng)系統(tǒng)用來傳遞信息，嵌入式系統(tǒng)則是人的大腦，在接收到信息后要進行分類處理。這個例子很形象的描述了傳感器、嵌入式系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)中的位置與作用。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域

物聯(lián)網(wǎng)用途十分廣泛，如圖遍及交通運輸、環(huán)境保護、公共設(shè)施、醫(yī)療、制造業(yè)、商業(yè)金融、家庭等多個行業(yè)。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景

物聯(lián)網(wǎng)把新一代IT技術(shù)充分運用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合，在這個整合的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，存在能力超級強大的中心計算機群，能夠?qū)φ暇W(wǎng)絡(luò)內(nèi)的人員、機器、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施實施實時的管理和控制，在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細和動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產(chǎn)力水平，改善人與自然間的關(guān)系。

邊緣計算賦能物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要手段，并將催生新的產(chǎn)業(yè)生態(tài)和商業(yè)模式。而借助于邊緣計算可以提升物聯(lián)網(wǎng)的智能化，促使物聯(lián)網(wǎng)在各個垂直行業(yè)落地生根。圖4展示了應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)中的邊緣計算的設(shè)備形態(tài)和所處的位置。

邊緣計算應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)

邊緣計算在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣泛，特別適合具有低時延、高帶寬、高可靠、海量連接、異構(gòu)匯聚和本地安全隱私保護等特殊業(yè)務(wù)要求的應(yīng)用場景。

邊緣計算在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用

邊緣計算在智能交通、智慧城市和智能家居等行業(yè)或領(lǐng)域的應(yīng)用情況，下面將對這些場景進行相關(guān)的介紹和分析。

智慧交通

在城市道路交通中，每個路口都會設(shè)置監(jiān)控攝像頭，每周甚至每天都會有海量的視頻數(shù)據(jù)產(chǎn)生，如果這些監(jiān)控設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)聚在一起，會是個天文數(shù)字。在云端進行實時的海量數(shù)據(jù)分析與儲存對計算能力和網(wǎng)絡(luò)帶寬是一個巨大的挑戰(zhàn)。如果借助邊緣計算，在本地對海量視頻數(shù)據(jù)進行存儲和分析，僅識別和截取存在道路交通事故或違法行為的視頻傳遞給云/數(shù)據(jù)中心做進一步分析和長久存儲，這樣可以大大減少到云端的數(shù)據(jù)傳輸，并且能夠支持實時的智能交通控制。

邊緣計算在智慧交通中的應(yīng)用

邊緣計算在城市交通中的應(yīng)用，通過邊緣計算的實時數(shù)據(jù)處理和分析功能，可以支持無人駕駛、交通流量疏導(dǎo)和擁堵預(yù)測這類業(yè)務(wù)功能。另外也提供本地的監(jiān)控數(shù)據(jù)存儲，對數(shù)據(jù)進行處理和清洗后再把有效數(shù)據(jù)傳遞給云/數(shù)據(jù)中心做進一步分析的邊云協(xié)同。

智慧城市

智慧城市是構(gòu)建“宜居、舒適、安全”的城市生活環(huán)境，實現(xiàn)城市“感知、互聯(lián)和智慧”。智慧城市建設(shè)是涉及諸多信息系統(tǒng)、綜合集成技術(shù)的大型信息化工程。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將為城市基礎(chǔ)設(shè)施的整體升級提供智能化的支撐，而邊緣計算將豐富智慧城市的應(yīng)用場景。

圖7-邊緣計算在智慧城市中的應(yīng)用

如圖7所示，一般智慧城市具有家庭、小區(qū)、社區(qū)和城市4個層級。每個層級都有對應(yīng)的應(yīng)用和服務(wù)，比如家庭有智能家居、智能安防和家庭娛樂系統(tǒng)等，小區(qū)有門禁和視頻監(jiān)控、車輛人員管理和物業(yè)服務(wù)等;社區(qū)有社區(qū)商場、社區(qū)醫(yī)療和社區(qū)政務(wù)等;城市有交通、物流、醫(yī)療、金融和市政服務(wù)等。邊緣計算將在智慧城市這4個層級之間提供層次化的管理和服務(wù)功能，并協(xié)同彼此之間的發(fā)展。

智能家居

在當(dāng)前的智能家居中，智能家電設(shè)備基本上都是由智能單品構(gòu)成的，比如密碼鎖、智能照明、智能空調(diào)、安防監(jiān)控、智能衛(wèi)浴、家庭影院多媒體系統(tǒng)等，這些智能家電設(shè)備需要依賴于云平臺才能實現(xiàn)手機端在外網(wǎng)的遠程控制。這種基于云平臺的智能家居在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時將無法進行控制，特別是多個智能單品聯(lián)動的場景將無法對多個設(shè)備進行協(xié)調(diào)。智能家電設(shè)備都是通過Wi-Fi模塊連接到云/數(shù)據(jù)中心，用戶對存放在云/數(shù)據(jù)中心的家庭數(shù)據(jù)也存在泄漏的擔(dān)憂，另外大量的監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)也會消耗智能家居設(shè)備到云/數(shù)據(jù)中心之間的通信帶寬。

圖8-邊緣計算在智能家居的應(yīng)用

如圖8所示，采用邊緣計算技術(shù)，可以把家庭視頻數(shù)據(jù)存放在本地邊緣計算網(wǎng)關(guān)設(shè)備上，確保用戶的隱私不被泄漏;多個智能單品之間的聯(lián)動也可以通過本地邊緣計算進行近實時的協(xié)調(diào);邊緣計算節(jié)點還能實現(xiàn)定期與云計算同步更新控制和設(shè)備狀態(tài)信息。

物聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展的過程會遇到越來越多的諸如：傳輸、帶寬、安全、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析等眾多挑戰(zhàn)，單純靠云計算已然無法完全解決問題，邊緣計算可以有效緩解以及解決這些挑戰(zhàn)，邊云融合邊云協(xié)同是以后的趨勢。