物联网本质与标准的思考及新物联网框架综述
出处:刘亚东 发布于:2011-08-30 08:53:04
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是"The Internet of things".由此,顾名思义,"物联网就是物物相连的互联网".这有两层意思:,物联网的和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;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。因此,物联网的定义是通过射频识别(RFID)、红外感应器、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相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网是指通过各种信息传感设备,如传感器、射频识别(RFID)技术、定位系统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人,所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。
究竟什么是"物联网"?让我们先来剖析国际物品编码协会EPCglobal相关标准及应用原理。
一、EPC的编码、工作原理及与互联网的关系
EPC的全称是Electronic Product Code,中文称为产品电子代码。EPC的载体是RFID电子标签,并借助互联网来实现信息的传递。EPC旨在为每一件单品建立的、开放的标识标准,实现范围内对单件产品的跟踪与追溯,从而有效提高供应链管理水平、降低物流成本。EPC是一个完整的、复杂的、综合的系统。EPC/RFID技术应用于仓库管理领域的优势EPC /RFID电子标签的数据特点是:1、无接触读取 2、远距离读取 3、动态读取 4、多数量、品种读取 5、标签无源 6、海量存储量 等优势 这些都是条码无法比拟的,因此采用EPC电子标签技术,可以实现数字化库房管理;并配合使用EPC编码,使得库存货品真正实现网络化管理。
EPC代码有64位、96位和256位3种,全部由数字组成。
例如以下二个电子标签所采用编码为EPC-64Ⅱ型及EPC-96码:
10 000000000000111 0000000000111 0000000000000000000000
000000000111
01·0000A89·00016F·000169DC0
编码中(ABCDEF)是十六进制10-15的数字。
上述编码中含有版本号、域名管理者(生产或服务企业)、对象分类(产品)、序列号等信息。
这个编码既不是互联网域名,也不是IP地址,仅从编码无人能够知晓其所代表的含义,要经过EPCglobal公司物品解析服务器(ONS)解析等7个步骤,在互联网上找到其相应的信息服务器:
以上例证说明美国EPC体系是互联网上的三级域名解析体系,连接和信息交换使用的网络平台还是互联网。物联网是互联网应用的延伸,物联网本质是物品要上互联网。
由于历史原因,形成了ISO、EPCglobal、UID、AIMglobal、IP-X等多种标准体系并存局面,但清一色全由欧美等发达国家制定。实质上都是互联网的延伸,是三级域名解析体系。
三级域名解析的物联网标准制定者制定了编码、解析及传输协议等游戏规则,拥有编码解析主服务器,中央数据库,实际控制了生产流通企业注册、物品编码的发放,掌握了信息流向,掌握了行业话语权,可以控制和掌握所有商品和商品流通,带来了巨额财富。同时,所有工业、经济、商品流通等重要信息也就一览无余的被物联网运行者(编码解析服务器拥有者)轻易和全面获取。
二、我国电子标签(物联网)的应用与标准状况
物联网在实际应用上的开展需要各行各业的参与,并且需要国家政府的主导以及相关法规政策上的扶助,物联网的开展具有规模性、广泛参与性、管理性、技术性、物的属性等等特征,其中,技术上的问题是物联网为关键的问题; 物联网技术是一项综合性的技术,是一项系统,目前国内还没有哪家公司可以全面负责物联网的整个系统规划和建设,理论上的研究已经在各行各业展开,而实际应用还仅局限于行业内部。关于物联网的规划和设计以及研发关键在于RFID、传感器、嵌入式软件以及传输数据计算等领域的研究。
一般来讲,物联网的开展步骤主要如下:
(1)对物体属性进行标识,属性包括静态和动态的属性,静态属性可以直接存储在标签中,动态属性需要先由传感器实时探测;
(2)需要识别设备完成对物体属性的读取,并将信息转换为适合网络传输的数据格式;
(3)将物体的信息通过网络传输到信息处理中心(处理中心可能是分布式的,如家里的电脑或者手机,也可能是集中式的,如中国移动的IDC),由处理中心完成物体通信的相关计算。
三、"物联网"的是编码标准和信息安全
物联网的灵魂是物品身份识别,通过物品编码为物品分配一个能够上网进行信息交换和处理的标识。物联网标准关键除了硬件技术,而更关键的是编码标准、网络资源IP地址、网络架构、信息流向和信息安全。
如果我国没有自己的物联网标准和编码资源,网络资源IP地址,在物联网上又会形成技术受制于人的局面:
1、所有中国企业必须向国外机构申请注册,领取管理代码,事实上接受另一个不同的国外管理手段;
2、我国工业生产、商品流通、物流、居民生活保障等体系的运作和信息处理处于外国解析体系控制之下;
3、由于编码采用国外物联网的标准,所以注册、编码分发、主服务器及数据库在国外,所有企业注册及物品上网信息必然流向外国,造成我国经济、物流、商品流通信息完全外泄并被外国掌握;
4、物联网标准、编码版权、主服务器和数据库法律定位在外国,接受外国法律体系的约束和管辖,一旦发生纠纷,中国无司法管辖权;
5、物联网的基础是互联网,互联网技术、资源及管理也都是国外控制;
6、在互联网的信息安全及网络空间安全不能够保障情况下,在物联网和电子标签的信息安全(特别是无线识别)没有得到解决情况下,无处不在的物联网和电子标签形成无处不在的危险。
物联网的标准涉及感知、身份识别、信息传输、应用和安全等多个领域。物联网标准制定应该紧扣的感知、身份识别、信息传输和信息安全。由于物联网的应用面广泛和普遍,仅仅关注和讨论物联网应用层的标准制定,则是拣了芝麻丢了西瓜。
四、正确分析对待国际标准
标准是利益的博弈,又是立国之本。中国物联网标准必须适合国情又能与国际接轨。因此,在国际还没有统一的物联网标准情况下,如何对待已经以企业为主或由某一个国家标准组织事实形成的"国际"电子标签标准,是必须面对的首要课题。
1、国外对国际标准总体现状的看法
世界标准化美国Sun Microsystems公司标准官Mr.Carl Cargill先生08年1月16日在北京发表《信息与通讯产业标准化发展方向中国的机遇》,对现行的国际标准做了剖析:
(1)、目前世界上国际标准组织按照公正的程序产生标准:
ISO/IEC JTC1(国际标准化组织/国际电工委员会的联合技术委员会)
IEC(国际电工委员会)
ITU(国际电信联盟);
(2)、有企业(大型跨国公司)控制的标准
(3)、超级企业形成的既定事实标准(如微软Windows、intel公司芯片)
(4)、美国控制的国际互联网标准(Internet)
今天,高科技领域的技术标准已经开始严重偏向私人利益,国际标准为主要美、欧、日等跨国公司控制。
当今的市场环境与中国的利益不一致,发达七国有过多标准组织是中国的竞争对手。中国是世界上的消费市场,为什么却要在供应端开展竞争,中国为全世界供应了大量产品,为什么不能提供标准、标准化组织及标准的理念?中国为什么从国外输入标准和技术?
中国有能力改变世界,应该创造自己的游戏规则,应出口标准。
外国的分析评价、质疑和中肯建议让我们汗颜。我们应当反省过去习惯遵从和引进国外标准,在技术上俯首称臣的局面。对待国际标准要有清醒的认识,不能盲目引进。中国人应该也必须由引进标准到创造标准,出口标准,主动争取国际标准的制高点和话语权,体现国家利益。
2、遵从国际标准的准则
技术本身没有国界,但技术有归属。在现今知识产权时代,外国资本往往利用技术标准对我国进行垄断控制,迫使我国被"钉死"在国际分工链的层,沦落为廉价"代工商";外国资本则控制中国产业链标准,控制整个中国产业,稳居利润丰厚的产业链上游。
对此,中国近些年有极其深刻的教训。对采用国际标准必须衡量其对我国是否平等;对我国的制约及承受代价;是否有利国家长远发展及国际生存发展空间;是否能够保证国家信息安全及网络空间安全;是否有利于维护国家利益、国家主权及虚拟疆土主权;
对国外物联网标准,应取慎重态度,必须彻底论证清楚其全部知识产权归属及对中国的利害关系。但真正的出路还是自主创新,建立中国自己的物联网标准,从根本上改变受制于人的局面。
3、自主创新与开放兼容
中国的物联网及电子标签标准目前是一张白纸。但中国必须拥有自主知识产权的物联网标准,自主创新与开放兼容,积极参与国际标准的制定,抢占国际物联网技术标准的话语权和制高点,争取将我国自主标准上升为国际标准或将拥有我国自主知识产权的技术纳入国际相关标准中。
五、物联网的技术路线探讨
为什么要采用三级域名解析体系构建物联网?
以三级域名解析为基础的物联网架构是先进的体系吗?其主要缺点是什么?这种架构符合未来网络的趋势和潮流吗?
实践证明,在三级域名解析为基础的物联网体系中,以数字为基础组成的物品编码(电子标签/条码)必须经过物品名称服务器ONS-DNS域名两次解析才能上互联网。在技术上只能每次单个物品编码经过物品名称服务器(ONS)解析上网查询,在解决异构异地数据库的统一查询和管理,以及在网上一对多,多对一的查询、统计及信息处理上受到限制。
显而易见,ONS-DNS两次解析增加了网络负担,降低了网络通讯效率,不符合环保、低碳、绿色网络的原则,也不符合未来网络的发展潮流,这种技术体系也为垄断提供了方便,增加了不安全环节。
思其原因,物联网体系(三级域名解析)发明者,从互联网应用角度找到了物品编码通过两次解析上网的方法途径。但由于其不是互联网技术的研究设计者,也由于当时互联网技术发展的局限,没有从互联网和物联网的底层探索二者更深层次的融合统一机制。
目前,物联网的基础--国际互联网正处于推倒重来建设新一代互联网的革命技术路线与渐进发展技术路线激烈竞争的变革时期:
欧盟投资91亿欧元开发未来互联网并要当世界领导地位;
美国的计划支持了50个项目研究未来网络,有16个团队在研究未来网络架构;
国际标准组织ISO、国际电联ITU未来网络项目已启动并正按程序积极推进中;
中国不仅需要掌握物联网的技术及标准,更必须掌握国际未来互联网的技术及标准。中国物联网的标准必须考虑技术路线的先进性,高瞻远瞩,立足新一代(未来)网络的新技术及国际标准并与之同步,采用创新理念构建。
有无更先进的物联网构架?
答案是有的。非常可喜的是,中国科技工作者找到物品一步直接上互联网的技术途径并在2008年的项目中得到成功验证。
六、新的物联网框架及中国物联网的希望
业内认为,物联网一方面可以提高经济效益,大大节约成本;另一方面可以为经济的复苏提供技术动力。目前,美国、欧盟等都在投入巨资深入研究探索物联网。我国也正在高度关注、重视物联网的研究,工业和信息化部会同有关部门,在新一代信息技术方面正在开展研究,以形成支持新一代信息技术发展的政策措施。
中国移动总裁王建宙提及,物联网将会成为中国移动未来的发展重点。他表示将会邀请台湾生产RFID、传感器和条形码的厂商和中国移动合作。运用物联网技术,上海移动已为多个行业客户度身打造了集数据采集、传输、处理和业务管理于一体的整套无线综合应用解决方案。数据显示,上海移动目前已将超过10万个芯片装载在出租车、公交车上,形式多样的物联网应用在各行各业大显神通,确保城市的有序运作。在上海世博会期间,"车务通"全面运用于上海公共交通系统,以的技术保障世博园区周边大流量交通的顺畅;面向物流企业运输管理的"e物流",将为用户提供实时准确的货况信息、车辆跟踪定位、运输路径选择、物流网络设计与优化等服务,大大提升物流企业综合竞争能力。
此外,在"物联网"普及以后,用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量。物联网的推广将会成为推进经济发展的又一个驱动器,为产业开拓了又一个潜力无穷的发展机会。按照目前对物联网的需求,在近年内就需要按亿计的传感器和电子标签,这将大大推进信息技术元件的生产,同时增加大量的就业机会。
要真正建立一个有效的物联网,有两个重要因素。一是规模性,只有具备了规模,才能使物品的智能发挥作用。例如,一个城市有100万辆汽车,如果我们只在1万辆汽车上装上智能系统,就不可能形成一个智能交通系统;二是流动性,物品通常都不是静止的,而是处于运动的状态,必须保持物品在运动状态,甚至高速运动状态下都能随时实现对话。
中国掌握上述物品编码与互联网IP地址同码技术、直接路由技术的自主知识产权;掌握IP地址资源、物品编码数据格式标准规则及相应而来的编码发放权力、解析协议、主服务器及中央数据库的所有权及控制管理权、同时掌控了物联网的信息流向等,实际拥有新物联网构架的国家管理主权。
同时,经工信部科技司组织国内有中国教育科研网、清华大学信息中心、邮电大学信息中心、中国电信研究院、网通研究院、中国互联网中心、中国互联网协会、中国通信标准化协会、宽带无线IP工作组、工信部标准化研究所、北京合众联创技术有限公司、北京易恒信科技有限公司、上海通用化工研究所、十进制网络标准工作组等14家网络单位一致论证《未来网络命名和寻址方案》及《实现可信连接的新通讯规则及可信路由器讨论》意见及科技司批准,在2010年9月国际标准组织ISO/IEC SC6未来网络会议上我国提出了
《未来网络命名和寻址方案》及《实现可信连接的新通讯规则及可信路由器讨论》,得到了会议的认可,并已形成了会议文件,中国提出了未来网络的通讯新规则及整体框架方案:
互联网通讯机制从信任机制转变为怀疑机制;
新的命名与寻址机制,通过验证报头ID标识证明地址真伪;
从先通讯后验证到先验证后通讯的主动防御,实现可信连接;
新的互联网报头结构;
新的互联网通讯协议;
以上未来互联网方案再加上新的物联网框架:
采用物品编码与互联网IP地址同码,直接路由连接物品信息服务器的物联网框架方案;
我国实际已经在世界上提出了创新的新一代(未来)网络及物联网标准框架方案中国概念,这是历经十多年的技术积累,形成了不受制于人的技术,找到了解决互联网信息安全,物联网与互联网融合统一的方案,占据了未来网络及物联网标准制高点的有利位置,正在向世界互联网和物联网新的高度进军。这将能够从根本上改变我国在网络技术技术受制于人的局面,是一件利国利民,有益于人类的好事,同时也是一件艰巨的任务。需要国内网络业界、各方面同行及的精诚团结、携手努力和支持,共同参与完成,为我国物联网的发展打下了基础,让中国的创新理念和标准走向世界,提升成为世界标准。
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