1.引言
2009年IBM智慧地球、歐盟行動(dòng)計(jì)劃和溫總理“感知中國”的提出將國內(nèi)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)(Internetofthings)的關(guān)注推向了前所未有的高度,其他與之相關(guān)的名詞,如泛在網(wǎng)(ubiquitousnetwork)、傳感網(wǎng)(sensor network)、M2M(machine to machine,即機(jī)器到機(jī)器的通信)等也越來越頻繁地出現(xiàn),和物聯(lián)網(wǎng)一起成為熱門概念。究竟什么是物聯(lián)網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)帶來了怎樣的機(jī)遇與挑戰(zhàn),本文從電信運(yùn)營商角度,分析、探討對(duì)物聯(lián)網(wǎng)整個(gè)體系架構(gòu)的理解,對(duì)物聯(lián)發(fā)展趨勢(shì)的看法以及在這樣的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)背景下,作為電信運(yùn)營商的發(fā)展機(jī)會(huì)和應(yīng)對(duì)策略。
2.物聯(lián)網(wǎng)概念辨析
物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的,當(dāng)時(shí)它的定義很簡單:把所有物品通過射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。這里包含兩個(gè)重要的觀點(diǎn):一是物聯(lián)網(wǎng)要以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)發(fā)展起來;二是RFID是實(shí)現(xiàn)物品與物品連接的主要手段。然而,從現(xiàn)在來看,射頻識(shí)別技術(shù)只是實(shí)現(xiàn)物品與物品連接的手段之一,這種連接具有以單向?yàn)橹、不具備組網(wǎng)能力等局限性,因此,現(xiàn)在對(duì)物品與物品連接的普遍理解需要更多地借助無線傳感網(wǎng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
泛在網(wǎng)也被稱作無所不在的網(wǎng)絡(luò),最早見于施樂首席科學(xué)家MarkWeiser在1991年“21世紀(jì)的計(jì)算”文章中提出的UbiquitousComputing,因此泛在網(wǎng)概念的提出比物聯(lián)網(wǎng)更早一些,而且國際上研究Ubiquitous的人也更加多一些,已經(jīng)有一定的積累。2004年,日本提出了U-Japan、韓國提出了U-Korea的國家信息化發(fā)展計(jì)劃。對(duì)誰最先提出的泛在網(wǎng)概念目前還有爭(zhēng)議,日本學(xué)者認(rèn)為泛在網(wǎng)是他們最先提出的概念。泛在網(wǎng)將4A作為其主要特征,即可以實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間(Anytime)、任何地點(diǎn)(Anywhere)、任何人(Anyone)、任何物(Anything)都能方便地通信,因此其在內(nèi)涵上更多的是以人為核心,關(guān)注可以隨時(shí)隨地地獲取各種信息,幾乎包含了目前所有的網(wǎng)絡(luò)概念和研究范疇。
傳感網(wǎng)是指“隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信單元的微小節(jié)點(diǎn),通過自組織的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)”,F(xiàn)在談到的傳感網(wǎng),一般指的是無線傳感器網(wǎng)絡(luò),嚴(yán)格來說應(yīng)當(dāng)稱為wirelesssensornetwork(WSN)。傳感網(wǎng)實(shí)際上由傳感器+短距離傳輸模塊共同構(gòu)成。傳感器種類非常多,常見的有溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、振動(dòng)傳感器、位移傳感器、角度傳感器等,據(jù)說傳感器的種類有3萬余種。目前我國從信息化發(fā)展新階段的角度提出傳感網(wǎng),其研究和探討的重點(diǎn)其實(shí)并不是傳感器本身,而是聚焦在通過各種低功耗、短距離無線傳輸技術(shù)構(gòu)成自組織網(wǎng)絡(luò)來傳輸數(shù)據(jù)。
從電信運(yùn)營商角度,關(guān)注得最早也關(guān)注得最多的其實(shí)就是M2M,例如,中國移動(dòng),在2004年就開始開發(fā)M2M業(yè)務(wù),國外的電信運(yùn)營商,如Oragne、Sprint、DoCoMo都推出了M2M業(yè)務(wù),尤其挪威電信,M2M業(yè)務(wù)量占到其業(yè)務(wù)總量的40%。“M2M是物聯(lián)網(wǎng)的雛形,是物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)階段的主要形式”是目前電信運(yùn)營商普遍認(rèn)可的觀點(diǎn)。
這幾種概念之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,可以用圖1來大概表示。
3.對(duì)物聯(lián)網(wǎng)總體架構(gòu)的認(rèn)識(shí)和探討
在業(yè)界,物聯(lián)網(wǎng)大致被公認(rèn)為有3個(gè)層次,從下到上依次是感知層、傳送層和應(yīng)用層。如果拿人來比喻的話,感知層就像皮膚和五官,用來識(shí)別物體,采集信息,傳送層則是神經(jīng)系統(tǒng),將信息傳遞到大腦進(jìn)行處理,人能從事各種復(fù)雜的事情,這就是各種不同的應(yīng)用,如圖2所示。
傳送層:傳送層是在現(xiàn)有通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上建立起來的,綜合使用2G/3G、有線寬帶、PSTN、Wi-Fi通信技術(shù),實(shí)現(xiàn)有線與無線的結(jié)合、寬帶與窄帶的結(jié)合、感知網(wǎng)與通信網(wǎng)的結(jié)合。傳送層中的感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)包括傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、分析、挖掘、理解以及基于感知數(shù)據(jù)決策和行為的理論和技術(shù)。云計(jì)算平臺(tái)作為海量感知數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析平臺(tái),將是物聯(lián)網(wǎng)傳送層的重要組成部分,也是應(yīng)用層眾多應(yīng)用的基礎(chǔ)。
電信科學(xué)