第1章 物联网概述

1.1 物联网的诞生

1.1.1 物联网的雏形

物联网的概念最初来源于美国麻省理工学院（MIT）在1999 年建立的自动识别中心（Auto-ID Center）提出的网络无线射频识别（RFID）系统——利用射频识别等信息传感设备把所有物品通过与互联网连接起来，实现对其智能化识别和管理。而“Internet of Thing”这个名称正是由自动识别中心主任Ashton教授提出来的。这也是为什么现在的物联网相关技术及研究大多与RFID密切相关的原因。

而更早的物联网的起源，可以追溯到1990 年施乐公司的网络可乐贩售机（Networked Coke Machine）。早在物联网相关概念如M2M、传感网、智慧地球等提出之前，Telematics和Telemerty技术及其应用早已存在了。

Telematics是远距离通信的电信（Telecommunications）与信息科学（Informatics）的合成词，按字面可定义为通过内置在汽车、飞机、船舶、火车等运输工具中的计算机系统、无线通信技术、卫星导航装置、交换文字和语音等信息的互联网技术而提供信息的服务系统。也就是说，通过无线网络，随时给行车中的人们提供驾驶、生活所必需的各种信息。

通常所说的Telematics就是指应用无线通信技术的车载计算机系统。随着计算机和网络技术在汽车上的逐步应用，一个称为Telematics的新的计算机市场也在形成。Telematics结合了无线通信技术、卫星导航系统、网络通信技术和车载计算机等多方面技术，被认为是未来的汽车技术之星。若汽车行驶当中出现故障，可通过无线通信连接服务中心，进行远程车辆诊断，内置在发动机上的计算机记录汽车主要部件的状态，并随时为维修人员提供准确的故障位置和原因。用户通过终端设备接收信息并查看交通地图、路况介绍、交通信息、安全与治安服务以及娱乐信息服务等，在后座还可以玩电子游戏、网络应用（包括金融、新闻、E-mail等）。用户通过Telematics提供的服务，不仅可以了解交通信息、附近停车场的车位状况，确认当前位置，还可以与家中的网络服务器连接，及时了解家中的电器运转情况、安全情况以及客人来访情况。也就是说，集合上述所有功能的车载计算机系统即为Telematics。按照现在物联网发展的定义，Telematics应该属于物联网的范畴了。

而Telemerty与遥测的技术很相似，应用实例有电力抄表、水利检测、环境检测等，多具有远程感知和远程测量的功用，在工业和军事等领域有很多应用，现在也属于物联网的范畴。物联网除了实现Telemerty的“遥测”，还可以实现“遥控”和“自动控制”等更多的功能。

1.1.2 物联网的提出与兴起

前面提到物联网的概念是在1999年提出的。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准，在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internet of Things”，这也是在2003年掀起第一轮华夏物联网热潮的基础。

传感网是基于感知技术建立起来的网络。中科院早在1999 年就启动了传感网的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些适用的传感网。1999 年，在美国召开的移动计算和网络国际会议中提出：“传感网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》提出，传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。

2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布《ITU互联网报告2005：物联网》，引用了“物联网”的概念。物联网的定义和范围已经发生了变化，覆盖范围有了较大的拓展，不再只是指基于RFID技术的物联网。这一般被看做物联网概念的第一次正式提出。

该报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。

根据ITU的描述，在物联网时代，通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器，人类在信息与通信世界里将获得一个新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接。物联网概念的兴起，在很大程度上得益于国际电信联盟2005年以物联网为标题的年度互联网报告。

1.1.3 物联网的定义

物联网的一般定义是：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，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网的基础上延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间进行信息交换和通信。

物联网通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术，针对任何需要监控、连接、互动的物体或过程，实时采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

以移动技术为代表的普适计算、泛在网络被称为继计算机技术、互联网技术之后信息技术的第三次革命。而物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用，物联网也被视为互联网的应用拓展。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。

2009 年9 月，在北京举办的物联网与企业环境中欧研讨会上，欧盟委员会信息和社会媒体司RFID部门负责人Lorent Ferderix博士给出了欧盟对物联网的定义：物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与信息网络无缝整合。物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一起构成未来互联网。

虽然目前国内对物联网还没有一个统一的标准定义，但从物联网的本质上看，物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用，使人与物智慧对话，创造一个智慧的世界。因为物联网技术的发展几乎涉及信息技术的方方面面，是一种聚合性、系统性的创新应用与发展，所以才称之为信息技术的第三次革命性创新。物联网的本质概括起来主要体现在三个方面：一是互联网特征，即对需要连网的物一定要有能够实现互连互通的互连网络；二是识别与通信特征，即纳入物联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信（M2M）的功能；三是智能化特征，即网络系统应具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。

1.1.4 物联网的特点

和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特点。

首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网中部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所采集的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性地采集环境信息，不断更新数据。

其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。尽管硬件和软件千差万别，但各种异构设备（RFID标签、传感器、手机等）使用标准的无线通信协议构成网络，在此基础上通过异构网络的网关互连互通，实现网际间信息共享及融合。物联网中的传感器实时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须能实现各种异构网络和协议的良好协作。

最后，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的功能，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩展其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。