物聯網的研究與開發存在一些有爭議的話題，其中一個就是：物聯網是否具有自身的技術架構？針對這個話題，存在多種不同的觀點。一種“物聯網無技術論”觀點認為，物聯網僅僅是現有技術的集成，沒有自身的技術架構；另一種“物聯網泛技術論”觀點認為，物聯網技術遍布應用信息技術的各行各業，涉及到信息技術研究和開發的各個領域。本文認為，物聯網雖然具有計算機、通信、網絡、控制和電子等方面技術特征，但現有這些技術的簡單集成無法構成一個靈活、高效、實用的物聯網。物聯網是在融合現有計算機、網絡、通信、電子和控制等技術的基礎上，通過進一步的研究、開發和應用，形成自身的技術架構。

　　物聯網還是一種新技術，雖然國際電信聯盟（ITU）在2005年就提出了物聯網技術［1］，描繪了物聯網應用的美好場景，并且預測這項技術可以推動全球的發展，特別是推動發展中國家的發展。但迄今為止并沒有研究和開發成功完整的物聯網技術，ITU定義的物聯網目前并沒有實現。局部范圍內某些具有物聯網特征的系統并不是真正意義上的物聯網，具有某種感知物品信息的系統也不是物聯網系統。物聯網技術尚處于研究和開發階段，這個階段討論物聯網的技術架構必定存在某些主觀的推測。這些推測是否正確，學術界和工業界都可能存在一定的疑慮，可能產生某些學術觀點方面爭論。但爭論的結果應該能夠較為準確地把握物聯網技術發展的客觀規律，減少戰略性的失誤，加速中國物聯網研究和開發的進程。

　　1 物聯網技術分類方法

　　物聯網是一項正在研究和開發的系統，目前并不存在ITU定義的物聯網系統，即客觀上目前并不存在物聯網技術架構。本文介紹的物聯網技術架構也僅僅是基于目前對物聯網認識的一種推測，為了保證這種推測的客觀性和合理性，本節將介紹這種推測的過程以及對物聯網技術分類的方法。

　　根據我們研究的結論［2］，物聯網主要解決物品到物品（T2T）、人到物品（H2T）、人到人（H2H）之間的互連。T2T、H2T、H2T這3個層面的互連是物聯網不可缺少的，單純物品與物品之間的互連并不構成一個物聯網，單純在局部范圍之內連接某些物品也不構成物聯網，物聯網一定是由物品可以自然連接的因特網。這里有兩個概念是在討論物聯網中不可忽略的：其一，物聯網一定屬于未來因特網，物聯網一定是未來網絡社會的基礎設施，即物聯網一定可以自然擴展到全球的系統；其二，物聯網中物品的連接一定是“自然連接”，也就是保留了物品在物理世界中時間和空間特性的連接。如果我們把某些物品連接上網，既無法確定這個物品當前的位置，也無法確定該物品的狀態信息屬于什么時刻的，則這樣連接物品的網絡不屬于物聯網。

　　由于人類目前還沒有研究成功真正的物聯網系統，所以，對于物聯網的構成也有不同的說法。我們把物聯網的組成架構稱為物聯網的概念模型，不同物聯網的概念模型可以產生不同的物聯網技術架構。根據我們對物聯網概念模型的研究［3］，物聯網概念模型已經無法采用傳統的分層模型進行描述。我們采用了物品、網絡、應用三維模型建立了物聯網的概念模型，構成由信息物品、自主網絡、智能應用為構件的物聯網概念模型，如圖1所示。這種物聯網三維概念模型在每個維度內還是可以采用分層模型描述，例如，自主網絡本身可以由分層模型描述。

　　我們最初也試圖采用了分層模型構造物聯網的體系結構以及實現模型，但得出結果是一個較為零散的、需要進一步分類的物聯網體系結構及其實現模型。這從理論上可以說明，物聯網是一個復雜的系統，無法采用二維分層模型構造其邏輯模型。事實上，現在有關物聯網研究和開發中存在的一些有爭議的問題都是由于物聯網復雜性造成的。采用物聯網三維概念模型，可以部分解釋這些爭議。由于從字面理解，物聯網與現有互聯網的最大差異在于“物品”，所以，目前與物品相關的網絡和應用都可以被納入到物聯網的范疇。有些物品聯網技術僅僅是一個局部的聯網技術，無法滿足大范圍、自然連接網絡的需求；有些物品應用技術僅僅適用于現有信息技術對物品管理的應用，無法構成一種T2T連接的應用系統。本文討論的物聯網技術是適用于物聯網三維概念模型的技術。

　　2 物聯網技術架構

　　按照物聯網三維概念模型，物聯網由信息物品、自主網絡和智能應用3個部分構成。這3個部分有其各自技術架構。這三類技術構成了物聯網技術架構，如圖2所示。即物聯網技術架構由信息物品技術、自主網絡技術和智能應用技術構成。

　　信息物品技術主要指物品的標識、傳感和控制技術，也就是指現有的數字化技術。信息網絡技術屬于物理世界與網絡世界融合的接口技術。目前國際上研究的網絡化物理系統（CPS）［4］就是屬于信息物品技術。如果把人也看作是一個物品，則信息物品技術也包括了佩戴式計算裝置技術。

　　歐洲物聯網研究者一般把射頻標識（RFID）技術、近距離通信（NFC）、無線傳感器和執行器網絡（WSAN）作為構成連接現實世界與數字世界的基本技術［5］，北美研究網絡化物理系統（CPS）的研究者通常把嵌入式系統作為現實世界與網絡系統關聯的基本技術。這種差異源于研究角度的差異。

　　本文認為，RFID技術屬于物品標識技術，NFC屬于物品感知類技術，WSAN屬于物品感知和控制類技術。如果需要實現物品感知和控制，都需要運用嵌入式系統技術。

　　物聯網還涉及到自主網絡，自主網絡就是具備自管理能力的網絡系統，自管理能力具體表現為自配置、自愈合、自優化、自保護能力［6］。從物聯網未來應用需求看，需要擴展現有自主網絡的定義，使得自主網絡具備自控制能力。物聯網中的自主網絡技術包括自主管理技術和自主控制技術。自主網絡管理類技術包括：網絡自配置技術、網絡自愈合技術、網絡自優化技術、網絡自保護技術，自主網絡控制類技術包括：基于空間語義的控制技術、基于時間語義的控制技術。

　　支撐物聯網的自主網絡應該是具有自主網絡能力的因特網。這樣，自主網絡技術應該是具有自主網絡能力的因特網技術。這種技術屬于下一代因特網技術。下一代因特網技術將把“任何時間、任何地點傳遞任何類型信息”的理念擴展到“任何時間、任何地點，連接任何物品，傳遞任何類型信息”，并且未來的因特網傳遞的大量信息是來自于物品的信息，這就需要因特網具有自配置、自愈合、自優化和自保護的自主管理能力，以及具有時間語義和空間語義處理的自主控制能力。

　　承載物品信息傳遞的因特網已經不再是傳統意義上的因特網，它必須保證查詢物品狀態信息具有時間標記和空間標記，操縱物品的指令必須是具有時間和空間語義的指令。這就要求承載物品信息傳遞的因特網具有與物理世界關聯的時鐘體系和坐標體系，這是下一代因特網必須擴展的能力。這類因特網我們稱為物理化網絡系統（PCS）。物聯網不僅需要側重于物品端的CPS技術，同時還需要側重于虛擬網絡世界端的PCS技術。

　　本文認為，物聯網技術的發展將改變學術界和工業界對下一代網和下一代互聯網的認識，一定會打破因特網僅僅是端到端的數據傳輸管道的觀點［7］，真正把當前對互聯網技術的研究推進到下一代互聯網技術研究的軌道上。

　　物聯網把現代社會的人和物都包羅在系統中，所以，物聯網的應用涉及到社會的各行各業。物聯網的應用可以分成：交通與后勤類應用、醫療類應用、智能環境類應用、個人與社會類應用，以及未來類應用。這里未來類應用是指在目前尚不具備部署條件的應用，包括機器人出租車、智慧城市等；交通與后勤類應用包括物流和倉儲管理，軌道交通、公路和航空的輔助駕駛系統，面向公共交通工具、基于個人標識自動繳費的移動購票系統，環境監測系統，以及電子導航地圖；醫療類應用包括醫療對象的跟蹤、身份標識和驗證、身體癥狀感知，以及數據采集系統；智能環境類應用包括舒適的家庭/辦公環境的智能控制，工廠的智能控制，博物館和體育館的智能控制應用；個人與社會類應用包括人與人之間實時交互網絡、物品軌跡或人的行蹤的歷史查詢、遺失物品查找，以及防盜等應用。

　　這些物聯網應用中特有的技術是智能應用技術，其中包括智能數據融合和智能決策控制技術。智能數據融合技術包括基于策略的數據融合、基于位置的數據融合、基于時間的數據融合、基于語義的數據融合；智能決策控制技術包括基于智能算法的決策、基于策略的決策、基于知識的決策，這些決策技術需要數據挖掘技術、知識生成、知識更新、知識檢索等技術的支撐。

　　智能應用技術涉及到傳統的人工智能方面的理論和算法，并且融入了現代網絡環境下的智能控制理論和方法，這類技術的研究和開發，有可能突破桎梏人工智能發展的理論障礙，使得人類進入智能化時代。

　　3 結束語

　　本文在討論物聯網的定義以及物聯網三維概念模型的基礎上，提出了一個包括信息物品、自主網絡和智能應用三類技術的物聯網的技術架構，論述了單純依賴信息物品類技術無法構成一個真正意義上的物聯網，強調了物聯網的研究和開發必須重視滿足物聯網應用需求的自主網絡和智能應用技術的研究和開發，特別是應該重視支持時間語義和空間語義的、具有自主能力的下一代因特網的研究和開發。

　　本文僅僅是在目前的物聯網認識階段提出了一些關于物聯網概念、原理和技術架構的個人觀點，不代表所在研究團隊的觀點，僅供中國物聯網研究和開發領域的同行參考。

　　4 參考文獻

　　［1］ ITU Internet report 2005： The Internet of Things ［R/OL］。 ［2005-11-17］。 http://www.itu.int/osg/spu/publications/internetofthings/。

　　［2］ 沈蘇彬， 范曲立， 宗平， 等。 物聯網的體系結構與相關技術研究 ［J］。 南京郵電大學學報， 2009， 29（6）： 1-11.

　　［3］ 沈蘇彬， 毛燕琴， 宗平， 等。 物聯網概念模型與體系結構 ［J］。 南京郵電大學學報， 2010， 30（4）： 1-8.

　　［4］ WOLF W. Cyber-Physical Systems ［J］。 IEEE Computer， 2009，42（3）： 88-89.

　　［5］ ATZORI L， IERA A， MORABITO G. The Internet of Things： A Survey ［J］。 Computer Networks， 2010， 54（15）： 2787-2805.

　　［6］ 沈蘇彬， 毛燕琴。 自主網絡特征與模型 ［J］。 中國計算機學會通訊， 2010， 6（4）： 53-62.

　　［7］ SCHWARZ D A SILVA J. Future Internet Research： The EU Framework ［J］。 Computer Communication Review， 2007， 37（2）： 85-88.