1 物联网的概念
物联网(Intemet ofthings)的概念于1999年由美国麻省理工大学提出，现在业界并没有一致、准确的界说。前期的物联网是依托射频辨认(RFID)技能的物流网络，跟着技能和运用的开展，物联网的内在现已产生了较大改变。在新的年代，物联网是指在物理世界的实体中布置具有必定感知才能、核算才能和履行才能的嵌入式芯片和软件，使之成为“智能物体”，经过网络设施完结信息传输、协同和处理，然后完结物与物、物与人之间的互联。把一切物品经过射频辨认等信息传感设备与互联网衔接起来，完结智能化辨认和办理。
在感知范畴的别的一个术语便是传感网，它将许多、多品种传感器节点(传感、搜集、处理、收发、网络于一体)组成自治的网络，完结对物理世界的动态协同感知。能够看出，传感网是以感知为意图的物物互联网络。从用户或工业运用的视点也被称为物联网，因而传感网和物联网的概念本质上是相同的。两个概念的运用场景存在必定差异，传感网是完结物物通讯的重要手法和根底设施。因而更多的是从完结的视点来描绘网络自身。而物联网则从运用的视点来描绘物物通讯的网络，在本文中依据实际状况，两种概念均会运用。
清晰的物联网开展已有5 年前史.日本最早于2004年提出以开展泛在网络社会为方针的U- Japan设想，计划于2O04—2007年共投入29亿美元，估计到2010年将带来371亿美元的直接收益。韩国提出了U.Korea战略及 IT839战略，计划到2010年共投入700亿美元，物联网开展是其间三大根底建设之一。2009年4月，美国政府发布了40亿美元智能电网出资计划.智能电网在现有电网根底上，经过在发电、输电等各个环节引进先进的传感和丈量技能、操控办法以及决议计划支撑体系完结电网高牢靠、高效运转。智能电网能够完结高压输电线安全监控、电力设备作业状况监控、智能用户需求呼应、实时定价、停电检测、电能质量监测等方针。美国能源部估计这一计划在未来20年内将节约出资800亿美元。
2 物联网的关键技能
物联网的几个关键环节能够概括为“感知、传输、处理”，完结“及时、准确、全面地获取和处理信息，到达科学决议计划、降低成本、进步功率、保护环境、增强安全等方针，愈加有利于人类的可持续性开展”。其间，传感技能、纳米技能、嵌入式智能技能、射频辨认技能以及网络和通讯技能为物联网的开展和广泛运用供给了根底。
(1)传感器与传感节点技能
传感器是指能感知预订的被测方针并依照必定的规则转化成可用信号的器材或设备，一般由灵敏元件和转化元件组成。传感器的类型多样，能够依照用处、资料、输出信号类型、制作工艺等方法进行分类。常见的传感器有速度传感器、热敏传感器、压力敏和力敏传感器、方位传感器、液面传感器、能耗传感器、加速度传感器、射线辐射传感器、振荡传感器、湿敏传感器、磁敏传感器、气敏传感器等。跟着技能的开展，新的传感器类型也不断产生。传感器的运用范畴十分广泛，包含工业生产主动化、国防现代化、航空技能、航天技能、能源开发、环境保护与生物科学等。
跟着纳米技能和微机电体系(MEMS)技能的运用.传感器尺度的减小和精度的进步，也大大拓宽了传感器的运用范畴。物联网中的传感器节点由数据搜集、数据处理、数据传输和电源构成。节点具有感知才能、核算才能和通讯才能，也便是在传统传感器根底上，添加了协同、核算、通讯功用，构成了传感器节点。智能化是传感器的重要开展趋势之一，嵌入式智能技能是完结传感器智能化的重要手法，其特色是将硬件和软件相结合，利用了嵌入式微处理器的低功耗、体积小、集成度高和嵌入式软件的高功率、高牢靠性等长处，一起结合人工智能技能.推进物联网中智能环境的完结。
(2)射频辨认技能
射频辨认(RFID)技能是一种非触摸式的主动辨认技能，经过射频信号主动辨认方针目标并获取相关数据。RFID为物体贴上电子标签，完结高效灵敏办理，是物联网的支撑技能之一。典型的RFID体系由电子标签、读写器和信息处理体系组成。当带有电子标签的物品经过特定的信息读写器时.标签被读写器激活并经过无线电波将标签中带着的信息传送到读写器以及信息处理体系，完结信息的主动搜集作业。信息处理体系依据需求承当相应的信息操控和处理作业。
(3)网络和通讯技能
传感网依托网络和通讯技能完结感知信息的传递和协同。传感网的网络技能分为两类：近距离通讯和广域网络通讯技能等。在广域网络通讯方面，IP互联网、 2G/3G移动通讯、卫星通讯技能等完结了信息的长途传输。特别是以IPv6为中心的下一代互联网的开展，将为每个传感器分配IP地址发明或许，也为传感网的开展发明了杰出的根底网条件在近距离通讯方面，以IEEE 802.15.4为代表的近距离通讯技能是现在的干流技能，805.15.4标准是 IEEE拟定的用于低速近距离通讯的物理层和媒体接人操控层标准，作业在工业科学医疗(ISM)频段，免许可证的2.4 GHz ISM频段全世界都可通用。802.15.4的低功耗、低速率和短距离传输的特色使它十分适合支撑核算和存储才能有限的简略器材。
跟着互联网的进一步扩展，业界开端研讨怎么经过一种新式的低功耗网络衔接技能将IP的运用扩展到资源受限的传感器节点设备上，IETF 6LowPAN作业组担任研讨的 Iev6over 802.15.4协议，在运用层和MAC层之间添加了一个适配层，使得IPv6能够在802.15.4网络上完结高效通讯，然后逐渐完结物联网和互联网的交融。现在IETF在该范畴现已构成两个RFC：RFC 4919和RFC 4944。物联网能够整合上述一切技能的功用.完结一个彻底交互式和反应式的网络环境。
3 物联网和电信网的交融需求及架构
传感网南布置在调查区域内许多的微型传感器节点组成，首要经过无线通讯方法构成多跳的自安排网络体系，意图是协作感知、搜集网络掩盖区域中感知目标的信息，并传送给调查者。典型的传感网网络结构如图1所示.由传感器节点、关口节点(sink node)组成。传感器节点经过自安排方法构成网络，节点之间经过无线的方法进行通讯.并经过多跳方法将感知到的数据传到关口节点，关口节点凭借长距离通讯将区域的数据传送到长途的运用中心。因为传感网节点数量许多，搜集的数据量大，因而数据一般需进行节点间的协同处理和交融会聚。
现在.大多数的传感网运用仅仅是孤立运用体系，相互之间没有相关和交互。要想真实到达物联网确认的最终方针，就有必要完结和电信网的交融，打破这种孤立的形状，构成新一代物联网。如IETF 6LowPAN作业组所做的作业，传感器和IP互联网的交融已是不可避免的趋势，即传感器将逐渐IP化，互联网的功用规模将从个人电脑等传统终端逐渐扩展到传感器节点中，传感器节点将真实成为电信网中的一个终端节点。
图1 传感网通讯方法示意图
传感网络有别于其他网络的特征有：
· 节点处理才能低、内存小，才能有限：
· 节点电源小，蓄电少;
· 通讯失利率高.带宽低，链接失利率高;
· 环境条件相对严苛，节点毛病或互联出问题的几率较大：
· 传感节点、传感网络、传感事务单元都应支撑移动性(但事实上受限于硬件才能，传感网络或许不彻底支撑可移动性);
· 动态网络拓扑，传感节点会比较频频地进入或脱离拓扑，使得网络拓扑产生改变;
· 异质节点共存，单个物联网运用或许触及多个传感网络，这些传感网络中的节点或许运用不同的物理地址，乃至不同协议(IP或非IP);
· 地舆布置规模广。
物联网能够为各种用户群供给广泛的运用.包含一般顾客、公共安排、政府、企业等。为了支撑更广泛的运用，电信NGN中需求再添加或扩展针对物联网需求的功用(简称NGN扩展功用)，现在这一块作业也是世界标准化安排的热门作业之一。韩国的电子和通讯研讨所(ETRI)在ITU.T SG13组提交的 USN (ubiquitous sensor network，无所不在的传感网络)整体架构，其间包含物理传感网络、NGN、USN中间件以及USN上层运用。各种传感器网络在最靠近用户的当地组成无所不在的网络环境，用户在此环境中运用各种服务。电信的NGN网络在其间则作为中心处理渠道为USN供给支撑。ITU.T的USN能够理解为物联网，USN和电信NGN的网络逐渐完结交融。
跟着电信网与物联网的交融.物联网运用也对NGN网络才能提出了新的要求。电信网应能为物联网供给如下的办理才能：网络办理、事务办理、移动性办理、服务质量办理、安全性办理、方位服务、认证鉴权才能、计费才能等，具体要求如下。
(1)网络办理
依照关于IP支撑程度的不同，传感网可分为依据IP的传感网络和非IP的传感网络。在通讯方法上有无线衔接和有线衔接。这些不同的传感网在特定的物联网运用中共存.因而需求NGN能够办理不同类型的传感网络。依据非IP网的物联网一般经过网关对其进行办理，而依据IP网络的传感网络则被作为一个子网直接进行办理。其次，传感网中经常会产生单个节点硬件毛病或许链路失利，但传感网自身不能因为单个毛病而中止作业，因而，NGN网络应支撑传感器网络的装备，以完结衔接保证和关于传感器节点生命周期的办理。
(2)事务信息(profile)
在物联网环境中.多个运用会一起运用单个传感网络搜集的数据，因为不同运用的用户要求不同，所以要求物联网能够对同一批传感数据依据需求的不同进行不同的处理。物联网信息办理便是一种支撑不同特性和需求的传感数据的办理方法。事务信息库由物联网运用的信息单元组成，其间存储了事务标识、数据类型、事务供给者、方位信息等。NGN扩展功用需求支撑选用一套标准的事务信息库来注册和发现物联网事务。
(3)设备信息办理
设备信息办理包含传感网络和传感节点的设备信息.在特定状况下，设备信息能够和事务信息相关。设备信息包含传感网络标识、设备标识、设备类型、设备才能、设备方位等。因为未来物联网中传感器、传感节点和传感网络均存在多样性，因而设备信息办理需求支撑办理许多的异类节点和网络。
(4)事务注册和发现办理
为了发现物联网运用和事务，物联网事务需求提早注册到事务目录中。因为事务品种多样，需求选用一套标准的事务描绘信息和描绘言语，然后进步事务注册和发现的功率。物联网运用者和运用能够经过提交一个或许多个事务特点来发现已注册的事务。在部分运用中，传感网中的设备需求和事务相同提早注册。物联网运用者或运用经过提交一个或许多个设备特点来发现注册的事务。假如设备具有者不期望被他人发现和拜访，该设备能够不进行注册。
(5)服务质量(QoS)保证
QoS保证机制在某些物联网运用场景中是十分重要的，比方传感网搜集的火灾报警信息传送。因为未来物联网网络是构建在现有根底网络之上的，所以物联网自身应能够依据事务要求为运用和数据打上QoS标识，并且这些标识应该是根底网络能够辨认的。除了标识机制外，进步传输功率和资源办理功率也是保证QoS的重要手法。
(6)衔接办理
在依据IP的传感网络中，物联网用户和传感网之问也经过IP完结组网。在这种状况下，传感节点直接衔接到根底网络中(一般状况下传感节点是经过网关直接接人的)。在依据非IP网络的传感网络中，因为传感节点都没有IP地址，所以用户和传感网之间是经过传感网关完结组网互联的。不同类型的传感网有必要能衔接到根底网络中.即NGN扩展功用支撑传感网和根底网络之间的衔接，不论这些网络是 IP还对错IP、无线仍是有线的。
(7)移动性办理
传感网对移动的支撑包含两个方面：一是传统的传感网自身对传感器节点移动性的支撑：二是能够将现有的移动IP技能和传感器网络结合，构成一个低功耗、低速率要求的新式物联网络。前者能够经过传感器自身的移动技能完结，这种移动不会影响到根底网络的拓扑。第二种状况描绘的是整个传感器网络在不同的网络间移动(如在NGN网络和非NGN网络间)，称为网络移动性，此刻要求NGN能够支撑传感器在网络间移动，并支撑关于传感器节点移动时的方位信息办理。
(8)其他要求
因为传输数据的灵敏度，传感网的运用和服务应该有较高的安全性要求。但传感节点自身受制于许多条件，无法合作进行安全性处理，比方数据加密，因而要求传感网运用支撑密钥办理;别的，传感网的安全机制应能够与电信网络安全机制协同作业。其次，NGN扩展功用有必要能够完结传感网上用户的认证判定和授权功用，能够有效地避免非授权用户接人非授权的服务、资源和数据。依据传感网运用场景的要求，传感网需求依据不同的数据传达方法供给不同营账和计费服务。
4 物联网和电信网的交融行动
跟着传感器器材芯片和网络技能的飞速开展.传感器技能将进一步老练。在这种状况下，以传感器技能为中心的物联网将和电信网络进行深度交融。跟着局势的改变.国家开端高度重视物联网的开展，我国运营商需求亲近重视国家在相关范畴的方针意向和标准化开展。并积极参与标准的拟定，引导工业的开展。传感器是电信网的神经末梢延伸，物联网是电信运营商成为综合信息服务供给商的必要组成部分。近期的要点是拓宽物联网和电信宽带网络的交融，特别是与移动网络和下一代互联网络的交融。经过物联网搜集更丰厚、更全面的价值信息，开发更多新式事务，提高市场竞争力。
在物联网开展中，电信运营商树立并要点供给感知网络解决计划和渠道服务，使客户传感网络和电信网络进行交融，让客户更好地搜集和运用实体信息.作为电信网络的延伸。跟着国内电信重组的完结，我国三大运营商均成为具有有线宽带网络和掩盖全国的移动网的全事务运营商，开展物联网运用具有杰出的根底网络优势.电信网络的边际设备和终端能够作为中层的会聚节点及大容量传感节点，因而需求逐渐晋级相关网络边际设备的标准，标准物联网与电信网络的交融计划和接口.引导业界选用标准接口开发传感器产品。在现有网络架构根底上，树立物联网运用的事务办理渠道和感知数据库。做好一致标识规划，并完结和其他办理体系的协同。拟定终端内感知功用完结标准，推进手机等通讯终端成为具有通讯、感知和处理的综合信息终端，增强用户粘度，推进物联网走向大众运用。
