AIoT技術分析：物聯網
2022/05/09
來源：安防知識網
物聯網（Internet of Things）指的是將各種信息傳感設備，如射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等種種裝置與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡。其目的是讓所有的物品都與網絡連接在一起，方便識別和管理。
物聯網（Internet of Things）指的是將各種信息傳感設備，如射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等種種裝置與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡。其目的是讓所有的物品都與網絡連接在一起，方便識別和管理。除此之外，也可以將無處不在的末端設備和設施，包括具備“內在智能”的傳感器、移動終端、工業系統、樓控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等和“外在使能”的，如攜帶無線終端的個人與車輛等“智能化物件或動物”或“智能塵?！保ㄟ^各種無線或者有線的長距離以及短距離通訊網絡實現互聯互通應用大集成、以及基于云計算的SaaS營運等模式，提供安全可控乃至個性化的實時在線監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、決策支持等管理和服務功能，實現對萬物的“高效、節能、安全、環?！钡摹肮?、控、營”一體化。
物聯網發展歷史
根據網絡公開資料記錄，物聯網概念最早誕生于1999年誕生，于2005 年左右正式普及開來，到2009年隨著“感知中國”的提出開始在國內逐漸發展壯大。
圖 ：物聯網產業發展歷程 數據來源 ：網絡公開資料
1999年，MITAuto-ID中心Ashton教授提出物聯網概念，把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。
2005年11月，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上，國際電信聯盟（ITU）發布了《ITU互聯網報告2005物聯網》的報告，此時物聯網的定義和范圍發生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于RFID技術的物聯網。此時，物聯網也得到了科普，物聯網通信時代即將來臨，射頻識別技術、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術將到更加廣泛的應用。
2009年6月，歐盟委員會提出針對物聯網行動方案，方案明確表示在技術層面將給予大量資金支持，在政府管理層面將提出與現有法規相適應的網絡監管方案。而后在8月，溫家寶總理在無錫考察傳感網產業發展時，提出“感知中國”之后，物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一，此時物聯網在中國受到全社會極大的關注。至此，物聯網開始大力發展起來。
目前，物聯網的覆蓋范圍與時俱跡，已經超越了1999年Ashton教授和 2005年ITU報告所指的范圍，物聯網已被貼上“中國式”標簽。經國家標準化管理委員會批準，全國信息技術標準化技術委員會組建了傳感器網絡標準工作組，標準工作組現聚集了中國科學院、中國移動通信集團公司等國內傳感網主要的技術研究和應用單位。
物聯網典型體系架構分為三大層級，自上往下依次是感知層、網絡（傳輸）層和應用層。
圖 ：物聯網三大基本架構
感知層可以實現物聯網全面感知的核心能力，是物聯網中關鍵技術、標準化、產業化方面亟需突破的部分，關鍵在于具備更精確、更全面的感知能力，并解決低功耗、小型化和低成本問題。
3. 網絡（傳輸）層網絡層
主要以廣泛覆蓋的移動通信網絡作為基礎設施，是物聯網中標準化程度最高、產業化能力最頸、最成熟的部分，關鍵在于為物聯網應用特征進行優化改池，形成系統感知的網絡。
4. 應用層
應用層提供豐富的應用，將物聯網技術與行業信息化需求相結合，實現廣泛智能化的應用解決方案，關鍵在于行業融合、信息資源的開發利用、低成本高質量的解決方案、信息安全的保障及有效商業模式的開發。
5. 關鍵技術
當前的物聯網主要關鍵性技術包括：感知事物的傳感器網絡技術、聯系事物的組網和互聯技術、判別事物位置的全球定位系統、思考事物的智能技術、認識事物的射頻識別技術RFID以及提高事物性能的新材料技術。
圖 ：IoT 關鍵技術應用
6. 傳感器網絡技術
目前的傳感器可以將接收到的重要信息隨時隨地的傳遞給其它裝置。伴隨著科技的快速發展，傳感器將實現智能化、微型化、信息化及網絡化的發展模式。傳感器的主要功能是實現感受外部的有用信息的動態變化，可探測、識別相應的信號，感知物質的組成分。
7. 組網和互聯技術
傳感器組網和互聯技術是實現物聯網功能的重要技術環節，研究方向包含架構新型分布式無線傳感網絡組網結構、基于分布式動態分組技術、 可靠性高的物聯網單元冗余技術、無縫鏈接斷開和網絡自平衡技術。全球定位系統
全球衛星定位系統主要是通過連接衛星及地面基站設備，利用導航技術可進行精確地測時及測距來尋找到物體的具體地理位置。全球衛星定位系統主要是由空間部分、地面控制部分和用戶設備等技術設備部分組成。
8. 智能技術
智能技術主要的研究內容有人工智能化理念、高級的人機交互理念技術與系統、智能化控制技術與系統及智能信號的有效處理。當在物體中植入相關智能化的體系時，是可以完成一些自己預想的功能，進行一系列的主動或者被動的與人聯系交流。
9. 射頻識別技術RFID
RFID可以識別高速運動的物體，在同一時間多個標簽可以被辨別，操作迅速便于運行。RFID技術的應用是可以不需要人為的干預就能實現在某種嚴重的環境中分析相關數據信息來進行識別操作。
10. 新材料技術
物聯網新材料技術的主要研究內容有小型化的納米技術、高可靠性的抗氧化技術和功耗低的集成電路技術。具有的特點是比傳統材料的性能更完善，更耐用。例如納米技術是研究尺寸在0.1~100nm的物質組成體系的運動規律和相互作用，以及可能實際應用中的技術。目前，納米技術在物聯網技術中的應用主要體現在RFID設備，感應器設備的微小化設計，加工材料和微納米加工技術上。
物聯網技術的主要問題及解決方案
信息安全
物聯網的信息安全是一個被廣泛關注的話題。由于物聯網連接和處理的對象主要是機器或物以及相關的數據，其“所有權”特性導致物聯網信息安全要求比較高，對“隱私權”（Privacy）保護的要求也更高，此外還有可信度（Trust）問題，包括“防偽”和DoS（Denial of Services）也就是用偽造的末端冒充替換eavesdropping等手段侵入系統，造成真正的末端無法使用問題，由此很多人呼吁要特別關注物聯網的信息安全問題。如果從 www.asmag.com.cn 19 物聯網系統體系架構的各個層面仔細分析，就會發現現有的安全體系基本上可以滿足物聯網應用的需求，尤其在其初級和中級發展階段，但面對高級別的應用時，信息安全就會有所跟不上了。
在現實生活中，如經濟狀況、社會交際活動、戰略性基礎的設施資源和人們的生活各方面等相關重要信息都會登記在網上并且有所記錄，但是由于以上的信息在理論上都是透明的，公開的。如果遭受到攻擊或者發生刪改將面臨著安全和隱私的外泄，嚴重的話可能將造成如電網的癱瘓、交通指揮的失控、工廠停產或待產等惡性循環的后果會造成人民財產巨額損失。所以實現信息安全和網絡安全不僅僅是物聯網大規模應用的必要條件之一，也是物聯網的應用系統走向成熟的重要標志之一，只有解決好信息安全問題，物聯網的大規模應用才有所保障。
物聯網信息安全解決方案
面對信息安全，我們能有什么解決方案呢？目前的物聯網技術雖然存在著不可估量尚未可知的風險、安全，容易受到不法分子的威脅、網絡攻擊等，但我們可以通過具體的解決方案進行安全防護。首先，我們可以建立對物聯網的保密性平臺，然后對加密和管理機制的完善，然后對物聯網的訪問機制進行控制來維護網絡系統的正常運行，在物聯網系統發生異常時，可以對存在有惡意潛入的病毒木馬導致無法運行的部分建立出容易運行安全部分的體系。
為了建立內部節點間的真實有效性，我們可以通過完善感知層的鑒別體系機制，如果是保障信息的安全性、保密性以及準確性，則可以建立安全數據的融合體系機制，解決在網絡中的抗擊性的相關問題，建立完善好安全路白的體系機制。
當然，這些解決方案對于目前來說是完全足夠的，但隨著科技的不斷進步，對于信息安全還是處于一種防制狀態，研究人員還是需要在信息安全方面不斷的研究發展，及時排除風險，來保障物聯網的安全信息問題。就目前的形勢來看，物聯網的發展雖然并不是很成熟，但是足以能夠看出物聯網的發展能帶動下一個經濟周期的發展
物聯網的定義
物聯網（Internet of Things）指的是將各種信息傳感設備，如射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等種種裝置與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡。其目的是讓所有的物品都與網絡連接在一起，方便識別和管理。除此之外，也可以將無處不在的末端設備和設施，包括具備“內在智能”的傳感器、移動終端、工業系統、樓控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等和“外在使能”的，如攜帶無線終端的個人與車輛等“智能化物件或動物”或“智能塵?！保ㄟ^各種無線或者有線的長距離以及短距離通訊網絡實現互聯互通應用大集成、以及基于云計算的SaaS營運等模式，提供安全可控乃至個性化的實時在線監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、決策支持等管理和服務功能，實現對萬物的“高效、節能、安全、環?！钡摹肮?、控、營”一體化。
物聯網發展歷史
根據網絡公開資料記錄，物聯網概念最早誕生于1999年誕生，于2005 年左右正式普及開來，到2009年隨著“感知中國”的提出開始在國內逐漸發展壯大。
圖 ：物聯網產業發展歷程 數據來源 ：網絡公開資料
1999年，MITAuto-ID中心Ashton教授提出物聯網概念，把所有物品通過射頻識別等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。
2005年11月，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上，國際電信聯盟（ITU）發布了《ITU互聯網報告2005物聯網》的報告，此時物聯網的定義和范圍發生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于RFID技術的物聯網。此時，物聯網也得到了科普，物聯網通信時代即將來臨，射頻識別技術、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術將到更加廣泛的應用。
2009年6月，歐盟委員會提出針對物聯網行動方案，方案明確表示在技術層面將給予大量資金支持，在政府管理層面將提出與現有法規相適應的網絡監管方案。而后在8月，溫家寶總理在無錫考察傳感網產業發展時，提出“感知中國”之后，物聯網被正式列為國家五大新興戰略性產業之一，此時物聯網在中國受到全社會極大的關注。至此，物聯網開始大力發展起來。
目前，物聯網的覆蓋范圍與時俱跡，已經超越了1999年Ashton教授和 2005年ITU報告所指的范圍，物聯網已被貼上“中國式”標簽。經國家標準化管理委員會批準，全國信息技術標準化技術委員會組建了傳感器網絡標準工作組，標準工作組現聚集了中國科學院、中國移動通信集團公司等國內傳感網主要的技術研究和應用單位。
物聯網典型體系架構分為三大層級，自上往下依次是感知層、網絡（傳輸）層和應用層。
圖 ：物聯網三大基本架構
感知層可以實現物聯網全面感知的核心能力，是物聯網中關鍵技術、標準化、產業化方面亟需突破的部分，關鍵在于具備更精確、更全面的感知能力，并解決低功耗、小型化和低成本問題。
3. 網絡（傳輸）層網絡層
主要以廣泛覆蓋的移動通信網絡作為基礎設施，是物聯網中標準化程度最高、產業化能力最頸、最成熟的部分，關鍵在于為物聯網應用特征進行優化改池，形成系統感知的網絡。
4. 應用層
應用層提供豐富的應用，將物聯網技術與行業信息化需求相結合，實現廣泛智能化的應用解決方案，關鍵在于行業融合、信息資源的開發利用、低成本高質量的解決方案、信息安全的保障及有效商業模式的開發。
5. 關鍵技術
當前的物聯網主要關鍵性技術包括：感知事物的傳感器網絡技術、聯系事物的組網和互聯技術、判別事物位置的全球定位系統、思考事物的智能技術、認識事物的射頻識別技術RFID以及提高事物性能的新材料技術。
圖 ：IoT 關鍵技術應用
6. 傳感器網絡技術
目前的傳感器可以將接收到的重要信息隨時隨地的傳遞給其它裝置。伴隨著科技的快速發展，傳感器將實現智能化、微型化、信息化及網絡化的發展模式。傳感器的主要功能是實現感受外部的有用信息的動態變化，可探測、識別相應的信號，感知物質的組成分。
7. 組網和互聯技術
傳感器組網和互聯技術是實現物聯網功能的重要技術環節，研究方向包含架構新型分布式無線傳感網絡組網結構、基于分布式動態分組技術、 可靠性高的物聯網單元冗余技術、無縫鏈接斷開和網絡自平衡技術。全球定位系統
全球衛星定位系統主要是通過連接衛星及地面基站設備，利用導航技術可進行精確地測時及測距來尋找到物體的具體地理位置。全球衛星定位系統主要是由空間部分、地面控制部分和用戶設備等技術設備部分組成。
8. 智能技術
智能技術主要的研究內容有人工智能化理念、高級的人機交互理念技術與系統、智能化控制技術與系統及智能信號的有效處理。當在物體中植入相關智能化的體系時，是可以完成一些自己預想的功能，進行一系列的主動或者被動的與人聯系交流。
9. 射頻識別技術RFID
RFID可以識別高速運動的物體，在同一時間多個標簽可以被辨別，操作迅速便于運行。RFID技術的應用是可以不需要人為的干預就能實現在某種嚴重的環境中分析相關數據信息來進行識別操作。
10. 新材料技術
物聯網新材料技術的主要研究內容有小型化的納米技術、高可靠性的抗氧化技術和功耗低的集成電路技術。具有的特點是比傳統材料的性能更完善，更耐用。例如納米技術是研究尺寸在0.1~100nm的物質組成體系的運動規律和相互作用，以及可能實際應用中的技術。目前，納米技術在物聯網技術中的應用主要體現在RFID設備，感應器設備的微小化設計，加工材料和微納米加工技術上。
物聯網技術的主要問題及解決方案
信息安全
物聯網的信息安全是一個被廣泛關注的話題。由于物聯網連接和處理的對象主要是機器或物以及相關的數據，其“所有權”特性導致物聯網信息安全要求比較高，對“隱私權”（Privacy）保護的要求也更高，此外還有可信度（Trust）問題，包括“防偽”和DoS（Denial of Services）也就是用偽造的末端冒充替換eavesdropping等手段侵入系統，造成真正的末端無法使用問題，由此很多人呼吁要特別關注物聯網的信息安全問題。如果從 www.asmag.com.cn 19 物聯網系統體系架構的各個層面仔細分析，就會發現現有的安全體系基本上可以滿足物聯網應用的需求，尤其在其初級和中級發展階段，但面對高級別的應用時，信息安全就會有所跟不上了。
在現實生活中，如經濟狀況、社會交際活動、戰略性基礎的設施資源和人們的生活各方面等相關重要信息都會登記在網上并且有所記錄，但是由于以上的信息在理論上都是透明的，公開的。如果遭受到攻擊或者發生刪改將面臨著安全和隱私的外泄，嚴重的話可能將造成如電網的癱瘓、交通指揮的失控、工廠停產或待產等惡性循環的后果會造成人民財產巨額損失。所以實現信息安全和網絡安全不僅僅是物聯網大規模應用的必要條件之一，也是物聯網的應用系統走向成熟的重要標志之一，只有解決好信息安全問題，物聯網的大規模應用才有所保障。
物聯網信息安全解決方案
面對信息安全，我們能有什么解決方案呢？目前的物聯網技術雖然存在著不可估量尚未可知的風險、安全，容易受到不法分子的威脅、網絡攻擊等，但我們可以通過具體的解決方案進行安全防護。首先，我們可以建立對物聯網的保密性平臺，然后對加密和管理機制的完善，然后對物聯網的訪問機制進行控制來維護網絡系統的正常運行，在物聯網系統發生異常時，可以對存在有惡意潛入的病毒木馬導致無法運行的部分建立出容易運行安全部分的體系。
為了建立內部節點間的真實有效性，我們可以通過完善感知層的鑒別體系機制，如果是保障信息的安全性、保密性以及準確性，則可以建立安全數據的融合體系機制，解決在網絡中的抗擊性的相關問題，建立完善好安全路白的體系機制。
當然，這些解決方案對于目前來說是完全足夠的，但隨著科技的不斷進步，對于信息安全還是處于一種防制狀態，研究人員還是需要在信息安全方面不斷的研究發展，及時排除風險，來保障物聯網的安全信息問題。就目前的形勢來看，物聯網的發展雖然并不是很成熟，但是足以能夠看出物聯網的發展能帶動下一個經濟周期的發展