1.物联网的基本概念

物联网是技术发展与应用需求达到一定阶段的必然结果。物联网是典型的跨学科技术，作为计算进程与物理进程发展的统一体，已经成为信息技术发展的新趋势。物联网在现有技术的基础上，综合运用多种新兴技术，突破了互联网人与人通信的限制，通信能力扩展到人与物、物与物，使网络延伸到物体之上。物联网可实现对物理系统的实时跟踪与控制，进而达到全球信息的交换与共享。物联网被称为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮，物联网已上升为国家战略，成为下一阶段IT产业的任务。随着大数据、云计算、5G（第五代移动通信）、人工智能等的逐步发展完善，目前物联网的概念从提出到发展，从实践到创新，已经悄然迈入了物联网2.0时代。

物联网的定义是，通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接 起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、 定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网的英文名称为"The Internet of Things〃。由该名称可见，物联网就是"物与物相连的互联网〃。这里有两层意思，第一，物联网的核心和基础仍然是互联网， 是在互联网基础之上延伸和扩展的一种网络；第二，其 用户端延伸和扩展到了任何物品，人与物可以通过互联网进行信息的交换和通信。

2.物联网的技术特征

物联网的技术特征是全面感知、互通互联和智慧运行。物联网需要对物体具有全面感知的能力，对信息具有互通互联的能力，并对系统具有智慧运行的能力。

全面感知

全面感知解决的是人类社会与物理世界的数据获取问题。全面感知是物联网的皮肤和五官，主要功能是 识别物体、采集信息。全面感知是指利用条码、射频识别、摄像头、传感器等各种感知、捕获和测量的技术手段，实时对物体进行信息的采集和获取。

互通互联

互通互联解决的是信息传输的问题。互通互联是物联网的血管和神经，其主要功能是信息的接入和信息的传递。互通互联是指通过各种通信网与互 联网的融合，将物体的信息接入网络，实时进行信 息的可靠传递和共享。

智慧运行

智慧运行解决的是计算、处理和决策的问题。智慧运行是物联网的大脑和神经中枢，主要包括网络管理中心、信息中心和智能处理中心等，主要功能是信息和数据的深入分析和有效处理。“智慧运行”是指利用数据管理、数据处理、模糊识别和云计算等各种智能计算技术，对跨地区、跨行业、跨部门的数据和信息进行分析和处理，以便整合和分析海量、复杂的数据信息，提升对物理世界、经济社会、人类生活各种活动和变化的洞察力，实现智能决策与控制，以更加系统和全面的方式解决问意。

3.物联网的发展概况

物联网概念的诞生

物联网的概念是美国麻省理工学院（MIT）于1999年提出的。物联网真正受到广泛关注，是国际电信联盟重新定义了物联网的概念。2005年11月17日，在突尼斯（Tunis）举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》（ITU Internet Reports 2005：The Internet of Things），正式提出了“物联网”的概念。

物联网在国外的发展

2008年11月，IBM公司从商业的角度提出了智慧地球（Smarter Planet）的概念。2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”。作为仅有的两名代表之十，IBM首席执行官彭明盛提出了“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代智慧型基础设施。

2009年6月18日，欧盟提交了以《物联网——欧洲行动计划》（Internet of Things-An action plan for Europe）为题的公告。有关专家认为，欧盟制定有关物联网的行动计划，标志着欧盟已经将物联网的建设提到议事日程上来。欧盟《物联网——欧洲行动计划》列举了行动计划所包含的14项行动。

日本自2001年以来，相继制订了“e-Japan"战略、“u一Japan”战略、“i一Japan”战略等多项国家信息技术发展战略，从大规模开展信息基础设施建设入手，不断拓展和深化信息技术应用，以此带动本国社会和经济的发展。

继日本提出“u-Japan”战略之后，韩国也在2006年提出了“u-Korea"战略，重点支持泛在网的建设。

2009年10月，韩国通信委员会出台了“物联网基础设施构建基本规划”，该规划确立到2012年“通过构建世界最先进的物联网基础设施，实现未来广播通信融合领域超一流ICT强国”的目标。

物联网在国内的发展

我国物联网的发展在最近几年取得了重大进展。2006年，《国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）》将物联网列入重点研究领域。2009年11月，温家宝总理在首都科技界大会上发表的“让科技引领中国可持续发展”讲话，对战略性新兴产业做出了详细的解释，并着重提出物联网的概念。2010年9月国务院出台战略性新兴产业发展规划》，七大产业被纳入规划，其中包括物联网。

2004年我国把RFID作为“金卡工程”的一个重点，启动了RFID的试点，RFID应用的一个最终结果，就是要形成物联网。现在项目涉及身份识别、电子票证、动物和食品追踪电子通关与路桥收费、智能交通与车辆管理、供应链与现代物流管理、票务及城市重大活动管理、数字化景区及旅游等。

截至2008年底，我国铁道部RFID应用已基本涵盖了铁路运输的全部业务，成为我国应用RFID最成功的案例。目前，铁路车号自动识别系统已经遍及全国18个铁路局、7万多公里铁路线，全国1.7万台机车和70.8万辆货车安装了电子标签，实现了对铁路列车、机车和货车的实时追踪。

2009年8月，温家宝总理考察无锡微纳传感网工程技术研发中心，掀起了我国物联网的高潮。

2009年9月，“传感器网络标准工作组成立大会及感知中国’高峰论坛”在北京举行。2009年11月，温家宝总理在北京人民大会堂向首都科技界发表的“让科技引领中国可持续发展”讲话，提出要着力突破物联网的关键技术。

科技部“863”计划分二期对RFID拨专项资金，鼓励产、学、研、用等单位联合承担课题，促进RFID技术与产业的发展。

2010年3月教育部下发了“教育部办公厅关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知”，全国几十所高校开始创办物联网专业，并从2010年开始招收物联网专业的学生。

物联网已进入2.0时代

2017年，物联网产业界出现了一个新名词：物联网2.0。随着人工智能、大数据、云计算、5G（第五代移动通信）等的发展完善，物联网的概念从提出到发展，从实践到创新，已经悄然迈入了物联网2.0时代。

1.对物联网认知的统一

2011~2018年，从云计算企业到智慧城市企业，从移动互联网企业到大数据企业，从智能硬件企业到人工智能企业，几乎每年都有新企业引领新技术的诞生。但是，当时这些主流企业并不认可物联网，认为自己类型的企业才是未来。2017年，物联网产业界出现了一个新名词“物联网2.0”，物联网2.0时代的一个明显特征是对各种技术认知的统一：云计算、大数据、智能硬件、人工智能等领域的企业开始认可自己是物联网产业链的一个环节。

2.物联网2.0的特征

（1）“物联网即服务”的落地

在物联网1.0时代，并没有真正从服务的角度去考虑物联网，以物联网产业为例，反而把“感知”等当成了物联网产业的核心。

（2）物联网呈现局域化、功能化、行业互联化物联网“人连物”“物连物”都具有局域化、功能化、行业互联化，这形成了对物联网的具体需求，并逐渐行业标准化。

（3）物联网平台

物联网要通过服务方式落地，承担落地职责的便是物联网平台企业。物联网平台原则上具备3种能力：设备连接能力、大数据处理能力和人工智能能力。

（4）物联网技术设备升级

物联网是建立在传感技术、通信技术和计算机技术的支撑之上的，每一个大板块下都有很多细分领域，这些领域的技术创新带来物联网技术设备的升级。

（5）物联网的安全性引起重视

自物联网的安全性这个概念提出以来，一直备受人们关注。今后，物联网的安全性将成为一个相对独立的研究领域，并得到足够的重视与发展。

4.物联网的内涵

物联网的概念最早是从射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）这个领域来的。1999年，美国麻省理工学院（MIT）的Auto-ID实验室提出为全球每个物品提供一个电子的标识符，以实现对所有实体对象的唯一有效标识。

这种电子的标识符就是电子产品编码（Electronic Product Code，EPC），物联网最初的构想就是建立在EPC之上的。

物联网内涵的起源是利用RFID技术标识物品，这种物联网主要是由RFID电子标签、RFID读写器和互联网组成。RFID电子标签附着在物品上，电子标签内存储着与物品相关的编码（EPC码）；RFID读写器对电子标签内的信息加以识别，这种识别由于采用无接触的射频信号完成，所以称为射频识别；读写器将电子标签内的信息上传到互联网，互联网提供对物品信息的全方位服务。

MIT提出的物联网EPC系统有足够的编码容量，可以给全球所有的物品进行编码。通过对拥有全球唯一编码的物品进行RFID自动识别，可以实现物品信息的共享，实现开放环境下对物品的跟踪、溯源、防伪、定位、监控以及自动化管理等功能。物联网EPC系统的初衷是应用于生产和流通领域，在供应链中实现对物品的实时监控。

无线传感器概念的融入

物联网的发展很快就突破了EPC系统这个狭窄的物联网定义，席卷了包括传感网在内的IT领域。无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）是由若干个具有无线通信能力的传感器节点自组织构成的网络。传感网主要采用“传感器+近距离无线通信的方式”，不包含基础网络即互联网，所以传感网不是物联网，可以将其包容在物联网的概念之内。

物品识别技术的主角是RFID，基于RFID技术将传感器技术融入进来，物联网不仅可以感知物理世界的翔实信息，而且可以实现人与物之间的相连、沟通和互动。

1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议提出，传感网将是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇。2003年美国《技术评论》指出，传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。

泛在网络的愿景

泛在网络（Ubiquitous Network）是指无所不在的网络。“泛在网络”以无所不在、无所不包、无所不能为基本特征，以实现在任何时间、任何地点，任何人，任何物都能顺畅地通信为目标，按需进行信息的获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务。

泛在网络帮助人类实现“4A”化通信，即任何时间（Anytime）、任何地点（Anywhere），任何人（Anyone）、任何物（Anything）都能顺畅地通信。“4A”

化通信能力仅是泛在网络社会的基础，更重要的是建立在泛在网络之上的各种应用。在不断演进之下，一种能够实现人与人、人与机器、人与物甚至物与物之间直接沟通的泛在网络架构正日渐清晰，并逐步走进了人们的日常生活。泛在网络发展的焦点已经转向了具体的服务，泛在网络的建设目标也锁定在为用户提供更好的应用和更好的服务体验。

泛在网络反映了信息社会发展的远景和蓝图。泛在网络可以认为是一个蓝图，物联网是该蓝图实施中的“物联”阶段，泛在网络是物联网发展的愿景。

5.从互联网到物联网的演进

互联网是由多个计算机网络按照一定的协议组成的国际计算机网络。互联网提供了全球信息的互通与互连，主要用于解决人到人的通信连接。互联网是人类社会有史以来第一个世界性的图书馆和第一个全球性的论坛，全世界任何人不分国籍、种族、性别、年龄和贫富，互相传送经验与知识，发表意见和见解。

互联网与物联网的关系

互联网是以计算机网络为核心构建起来的网络，主要解决人到人（Human to Human，H2H）的连接。物联网是物品识别和感知等技术与互联网结合而产生的新型网络，主要解决物到物（Thingto Thing，T2T）、人到物（Human to Thing，H2T）之间的连接。

互联网通过TCP/IP技术互联全球所有的数据传输网络，应用目的单一，因此在较短时间实现了全球范围内人到人（H2H）的通信。物联网与互联网不同，物联网是与许多关键领域物理设备相关的网络，其以实际应用为出发点，网络终端形式多样、技术复杂，是自动化控制、遥控遥测及信息应用等技术的综合展现。

不同应用领域的物联网均有各自不同的属性。例如，汽车电子领域的物联网不同于医药卫生领域的物联网，医药卫生领域的物联网不同于环境监测领域的物联网。正是因为物联网应用的特殊性，使得物联网无法再复制互联网成功的技术模式。

物联网需要网络具有更高的安全性。物联网的绝大多数应用都涉及到个人隐私和机构秘密，因而物联网必须具有保护隐私和机密、防御网络攻击的能力，必须提供严密的安全性。

 H2H与T2T的发展路线

人到人（H2H）的连接发展路线主要有两条，一条路线是宽带化，一条路线是移动化。互联网的宽带化有很好的基础性平台，目前计算机的软硬件水平都得到了很大的提升，使得网络技术得到了很大的发展机遇。网络的移动化就是将移动通信和互联网二者结合起来，是指网络的链接和数据的传输借助于3G、Wi-Fi、WiMAX等技术，以摆脱传统电缆的束缚。

物品到物品（T2T）的通信也是主要沿着两条路线向前发展，一条路线是IP化，一条路线是智能化。T2T通信的IP化，是指未来的物联网将给所有的物品都设定一个标识，实现“IP”到末梢。T2T通信的智能化，是指物品更加智能，这需要有对海量数据实时准确处理的能力，随着“云计算”等技术的不断发展和成熟，这一难题将得到解决。

网络向泛在化演进

在未来网络的发展中，H2H与T2T的发展路线将会融合，实现无所不在的泛在网络。物联网的演进与互联网的演进密不可分，而且与电信网、传感网、M2M、CPS等有干丝万缕的联系。广义的说，网络正在向泛在化演进。

最早的互联网从上世纪六十年代末开始，七十年代到九十年代是互联网的成长期，到现在是互联网的全球普及期。目前进入新世纪的第二个十年，我们也发展到了下一个互联网，互联网将从IPv4（Internet Protocol Version 4）发展到IPv6（Internet Protocol Version6）。

IPv6不但可以解决网络地址资源数量有限的问题，同时也为电脑以外的设备连入互联网扫清了障碍，是物联网发展的必要前提。

经过上百年的研究与应用，电信网已经建立了一整套科学的、可控可管的信息通信网络体系。电信网的发展主要有两大方向，一个是移动化，逐步由移动通信替代固定通信；一个是宽带化，通信由电路交换为主转换为分组交换为主。

所谓“三网融合”，就是指电信网、广播电视网和计算机通信网的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为统一的信息通信网络。“三网融合”朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标发展演化，行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。

传感网的定义为随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的网络。在传感器网络中，节点通过各种方式大量部署在被感知对象的内部或附近，这些节点以自组织的方式构成网络，以协作的方式感知、采集特定区域中的信息，可以实现感知中国、感知世界。