Internet of Things 物聯網

Internet of Things

http://en.wikipedia.org/wiki/Internet_of_Things


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The Internet of Things refers to uniquely identifiable objects (things) and their virtual representations in an Internet-like structure. The term Internet of Things was first used by Kevin Ashton in 1999.[1] The concept of the Internet of Things first became popular through the Auto-ID Center and related market analysts publications.[2] Radio-frequency identification (RFID) is often seen as a prerequisite for the Internet of Things. If all objects of daily life were equipped with radio tags, they could be identified and inventoried by computers.[3][4] However, unique identification of things may be achieved through other means such as barcodes or 2D-codes as well.

With all objects in the world equipped with minuscule identifying devices, daily life on Earth would undergo a transformation.[5][6] Companies would not run out of stock or waste products, as involved parties would know which products are required and consumed.[6] Mislaid and stolen items would be easily tracked and located, as would the people who use them. Your ability to interact with objects could be altered remotely based on your current status and existing user agreements.[3]

http://baike.baidu.com/view/4114160.htm

物联网定义


　　物联网(Internet of Things)指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备（Devices）和设施（Facilities），包括具备“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”(Enabled)的，如贴上RFID的各种资产（Assets）、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”（Mote），通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网 Web4.0:物联网络实现互联互通（M2M)、应用大集成（Grand Integration/MAI)、以及基于云计算的SaaS营运等模式，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、和/或互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面（集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服务功能，实现对“万物”(everyThing)的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化TaaS服务。

　　笔者预计，物联网及其相关的TaaS业务，在基于Semantic Web技术的Web 3.0基础上，将构成Web 4.0的主体[3]。

物联网发展三个阶段

　　1.初级阶段：已存在的一些各行业基于各种行业数据交换和传输标准的连网监测监控，两化融合[4]引等MAI应用系统;

　　2.中级阶段：在物联网理念推动下，基于局部统一的数据交换标准实现的跨行业、跨业务综合管理大集成系统，包括一些基于SaaS模式和“私有云”的M2M营运系统;

　　3.高级阶段：基于物联网统一数据标准，SOA,Web Service,云计算虚拟服务的on Demand系统， 最终实现基于“公有云”TaaS: “Thing as a Service”。

　　 DCM三层架构

物联网DCM三层架构

　　Devices—末端设备，资产，或子系统

　　Connect—有线或无线通讯连接系统

　　Manage —总控管理和应用系统

物联网四大支柱业务群

　　1. RFID: 电子标签属于智能卡的一类，物联网概念是1998年MIT Auto-ID中心主任Ashton教授提出来 物联网4大业务群的，RFID技术在物联网中重要起“使能”（Enable)作用；

　　2.传感网：借助于各种传感器，探测和集成包括温度、湿度、压力、速度等物质现象的网络，也是温总理“感知中国”提法的主要依据之一；

　　3. M2M：这个词国外用得较多，侧重于末端设备的互联和集控管理，X-Internet，中国三大通讯营运商在推M2M这个理念；

　　4. 两化融合：工业信息化也是物联网产业主要推动力之一，自动化和控制行业是主力，但目前来自这个行业的声音相对较少。

物联网四大支撑网络

　　因“物”的所有权特性，物联网应用在相当一段时间内都将主要在内网（Intranet)和专网（Extranet)中运行，形成分散的众多“物连网”，但最终会走向互联网（Internet)，形成真正的“物联网”，如Google PowerMeter。

　　 物联网4大网络群1.短距离无线通讯网：包括10多种已存在的短距离无线通讯（如Zigbee、蓝牙、RFID等） 标准网络以及组合形成的无线网状网（Mesh Networks)；

　　2. 长距离无线通讯网：包括GPRS/CDMA、3G, 4G,5G等蜂窝（伪长距离通讯）网以及真正的长距离GPS卫星移动通信网；

　　3. 短距离有线通讯网：主要依赖10多种现场总线（如ModBus、DeviceNet等）标准，以及PLC电力线载波等网络；

　　4.长距离有线通讯网：支持IP协议的网络，包括计算机网，广电网，和电信网（三网融合）以及国家电网的通讯网。

　　 物联网四大技术形态与网络层关系图

物联网数据交换标准

　　没有统一的HTML式的数据交换标准是物联网发展的一大瓶颈，物联网的最大瓶颈既不是IP地址不够问题，也不是一定要攻克下什么关键技术才能发展。 寻址问题可以通过多种方式解决，包括三网合一通过发放统一UID等方式解决，IPv6或IPv9固然重要，但传感网的很多底层通讯介质可能很难运行IP Stack。一些传感器和传感器网络关键技术的攻关也很重要，但那是“点”的问题，不是“面”的问题。 大面的问题还是数据表达、交换，与处理的标准以及应用支撑的中间件架构问题。 同方从2004年起就推出了ezM2M物联网业务基础中间件产品和oMIX数据交换标准（产品中还实现了中国移动的WMMP标准），中国电信也推出了MDMP标准，但是一个或几个企业的力量是有限的，既然物联网产业已经被提到国家战略的高度，如果以国家层面的高度来推物联网数据交换标准和中间件标准，一定能够发挥整体效果，而且要比制定其他通讯层和传感器的技术攻关见效快。

　　数据交换标准主要落地在物联网DCM三层体系的应用层和感知层，配合传输层通道，目前国外已提出很多标准，如EPCGlobal的ONS/PML标准体系，还有Telematics行业推出的NGTP标准协议及其软件体系架构，以及EDDL, M2MXML, BITXML, oBIX等，传感层的数据格式和模型也有TransducerML, SensorML, IRIG, CBRN, EXDL, TEDS等等，目前的挑战是把这些现有标准融合，实现一个统一的HTML式物联网数据交换大集成应用标准，如果国家能够整合资源， 这个标准的建立具备一定的可行性。不过由于其涉及面广，整体协调难度大，只有受到监管层和高层领导的高度重视，委托国家级的综合性物联网标准委员会 （目前的一些标准组织多半还是更多的关注于传输层标准，或行业应用标准， 如RFID和WSN无线通讯标准等，统筹能力不够，视野不够宽）具体实施才有可能实现这个目标[5]。

千面物联网—智慧城市是靶心

　　 物联网应用版图——智慧城市是靶心目前全国各地正在进行的"物联XX"、"感知XX"、"智慧XX"等物联网建设、规划、及示范工程，往往都是前期各地规划的"数字城市二期工程"建设的延续和提升。

　　传统的数字城市建设一般包括智能建筑、楼宇自控、安防消防、市政热网、轨道交通（TCC)、节能管理（EPC/EMC)、智能交通、城市一卡通、市政网格管理、环境监测、应急指挥、质监安检、各类园区综合管理等等。 这些都属于核心的物联网应用领域，因此我们认为数字（智慧）城市是物联网应用的靶心。

物联网与云计算及SaaS

　　在作者另一本关于云计算的书《云计算：技术、应用、标准和商业模式》[6]中总结了云计算6大要素和现有系统全景图：

　　1. 一个金字塔形架构：从硬件基础设施，到SaaS服务界面以及无处不在的移动云中终端，全都实现标准化的无缝集成和整合，构成ICT的通天塔；

　　2. 二方面的融合：单机虚拟化与多机虚拟化技术打造的HPC和网格计算设施与面向服务的Web Services, SOA，SaaS, Utility计算等技术建立的无处不在的服务设施之间的融合； 云计算产业链全景图图3. 三层SPI架构：SaaS面对最终用户提供服务，PaaS中间件承上启下整合软件资源，IaaS面对底层设施整合硬件资源；三层按需动态服务模式提供多种业务模式，是以盈利为目的的企业商业模式的基础和支撑；

　　4. 四种部署方式：私有云一般存在于内网和专网中，为单一机构服务；社区云一般存在云内网和专网以及VPN网络中，为多家关联机构服务；共有云面向互联网，服务于大众；混合云是上述两种或三种云的组合；

　　5. 五大关键功能：按需自助服务；泛在的网络访问方式；动态的资源池；快速可伸缩性；可计量的服务；五大功能的组合是实现云计算ICT资源“自来水”式服务理想的基础；

　　6. 六大基本特性：可自修复能力、通过单机虚拟化实现的同质性、广泛的地理分布、面向服务的SOA架构、低费用和先进的安全措施；六大特征是云计算赢得用户广泛的认同和接受的优势所在。

　　物联网的两种存在形式：

　　 物联网与云计算及SaaS1. Networks of Things (内网和专网）

　　2. Internet of Things (外网或公网）

　　对应两种业务模式：

　　1. MAI（M2M Application Integration), 内部MaaS

　　2. MaaS（M2M As A Service), MMO, Multi-Tenants(多租户模型）

　　随着业务量的增加，对数据存储和计算量的需求将带来对“云计算”能力的要求：

　　1. 云计算：从计算中心到数据中心在物联网的初级阶段，COWs（牛计算[7]）即可满足需求

　　2. 在物联网高级阶段，可能出现MVNO/MMO营运商（国外已存在多年），需要虚拟化云计算技术，SOA等技术的结合实现物联网泛在服务： TaaS （everyTHING As A Service)[8]。

物联网安全问题

　　物联网的安全和互联网的安全问题一样，永远都会是一个被广泛关注的话题。由于物联网连接和处理的对象主要是机器或物以及相关的数据，其“所有权”特性导致物联网信息安全要求比以处理“文本”为主的互联网要高，对“隐私权”(Privacy)保护的要求也更高（如ITU物联网报告中指出的），此外还有可信度(Trust)问题，包括“防伪”和DoS（Denial of Services）（即用伪造的末端冒充替换（eavesdropping等手段）侵入系统，造成真正的末端无法使用等），由此有很多人呼吁要特别关注物联网的安全问题。

　　物联网系统的安全和一般IT系统的安全基本一样，主要有8个尺度： 读取控制，隐私保护，用户认证，不可抵耐性，数据保密性，通讯层安全，数据完整性，随时可用性。 前4项主要处在物联网DCM三层架构的应用层，后4项主要位于传输层和感知层。其中“隐私权”和“可信度”（数据完整性和保密性）问题在物联网体系中尤其受关注。如果我们从物联网系统体系架构的各个层面仔细分析，我们会发现现有的安全体系基本上可以满足物联网应用的需求，尤其在其初级和中级发展阶段。

　　物联网应用的特有（比一般IT系统更易受侵扰）的安全问题有如下几种：

　　1. Skimming：在末端设备或RFID持卡人不知情的情况下，信息被读取

　　2. Eavesdropping: 在一个通讯通道的中间，信息被中途截取

　　3. Spoofing：伪造复制设备数据，冒名输入到系统中

　　4. Cloning: 克隆末端设备，冒名顶替

　　5. Killing:损坏或盗走末端设备

　　6. Jamming: 伪造数据造成设备阻塞不可用

　　7. Shielding: 用机械手段屏蔽电信号让末端无法连接

　　主要针对上述问题，物联网发展的中、高级阶段面临如下五大特有（在一般IT安全问题之上）的信息安全挑战：

　　1. 4大类（有线长、短距离和无线长、短距离）网路相互连接组成的异构（heterogeneous）、多级(multi-hop)、分布式网络导致统一的安全体系难以实现“桥接”和过度

　　2. 设备大小不一，存储和处理能力的不一致导致安全信息（如PKI Credentials等）的传递和处理难以统一

　　3. 设备可能无人值守，丢失，处于运动状态，连接可能时断时续，可信度差，种种这些因素增加了信息安全系统设计和实施的复杂度

　　4. 在保证一个智能物件要被数量庞大，甚至未知的其他设备识别和接受的同时，又要同时保证其信息传递的安全性和隐私权

　　5. 多租户单一Instance服务器SaaS模式对安全框架的设计提出了更高的要求

　　对于上述问题的研究和产品开发，目前国内外都还处于起步阶段，在WSN和RFID领域有一些针对性的研发工作，统一标准的物联网安全体系的问题目前还没提上议事日程，比物联网统一数据标准的问题更滞后。这两个标准密切相关，甚至合并到一起统筹考虑，其重要性不言而喻。

物联网四大部署方式

　　1. 私有物联网（Private IoT）：一般面向单一机构内部提供服务。可能由机构或其委托的第三方实

　　 物联网四大部署方式施和维护，主要存在于机构内部（On Premise）内网（Intranet）中,也可存在于机构外部（Off Premise）。

　　2. 公有物联网（Public IoT）：基于互联网（Internet）向公众或大型用户群体提供服务，一般由机构（或其委托的第三方，少数情况）运维。

　　3. 社区物联网（Community IoT）：向一个关联的“社区”或机构群体（如一个城市政府下属的各委办局：如公安局、交通局、环保局、城管局等）提供服务。可能由两个或以上的机构协同运维，主要存在于内网和专网（Extranet/VPN）中。

　　4. 混合物联网（Hybrid IoT）：是上述的两种或以上的物联网的组合，但后台有统一运维实体。