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1.1 物联网概念及背景
关于物联网的定义有很多版本，目前尚没有一个公认的完整定义。很多定义都是研究者从自身领域出发给出的，包括传感器、传感器网络、射频识别（RFID）、互联网等，这里也并不试图对物联网进行定义，仅结合《物联网白皮书》对物联网的各项关键技术进行分类阐述。
物联网（Internet of Things，IoT）概念最早于1999年由美国麻省理工学院提出，后来不同国家或行业的专业人员都从不同的角度重新进行了诠释，目前研究界及产业界仍没有形成明确统一的定义。即便是国际电信联盟在以物联网为主题的2005年互联网年终报告，也没有确切地定义物联网。目前国内关于物联网的定义也是五花八门，总体来说，主要包括狭义和广义两种。
狭义的物联网是指依托射频识别（RFID）技术的物流网络，随着技术和应用的发展，特别是随着传感器网络的出现，很多学者认为物联网就是无线传感器网络，或者是传感器网络和RFID的合称。但随着物联网在国内外被更多行业所关注，其内涵也获得了更大范围的扩展。
广义的物联网是指在物理世界的客观实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的各种信息传感设备，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，实现广域或大范围的人与物、物与物之间信息交换需求的互连、互通、互操作。物联网依托多种信息获取技术，包括传感器、传感器网络、RFID、条形码、多媒体采集技术等。虽然物联网的定义还存在很多争议，但其三个重要层次——“感知（交互）、网络（传输）、应用（处理）”已经获得了广泛共识。
《物联网白皮书（2011）》认为：物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通过网络传输互连，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物的信息交互和无缝连接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。
物联网的概念还在发展之中，具有越来越丰富的内涵，需要用动态、发展的眼光来看待。物联网充分利用了不断创新和发展的计算机技术、网络技术、软件技术、传感技术、通信技术等多种信息技术，广泛开发和利用人类世界与物理世界的各种信息资源，促进人与人、人与物、物与物之间的信息交流，深化全社会的知识共享程度，以信息和知识含量更高的处理方式提高经济社会的发展质量，推动无所不包、无所不在、无所不能的信息社会的形成。
这里所说的物联网更多地是广义层面上的概念。物联网网络架构由感知（交互）层、网络（传输）层、应用（处理）层组成，如图1-1 [1] 所示，各层次通过相互协同与配合，协同完成真正意义上的“物物相连”，并提供泛在化的物联网服务。
▶ 图1-1 物联网网络架构
下面结合普遍认知，简单说明物联网三个层次的主要内容。
（1）感知层，也称感知交互层，主要实现智能感知和交互功能，包括信息采集、捕获、物体识别和控制等。感知层的关键技术包括传感器、控制器、RFID、自组织网络、短距离无线通信、低功耗路由等多项技术。
（2）网络层，也称网络传输层，主要实现信息的接入、传输和通信，包括接入层和核心层。网络层可依托公众电信网或互联网，也可以依托行业专业通信网络，或者同时依托公众网和专用网，如接入层依托公众网、核心层依托专用网，或者接入层依托专用网、核心层依托公众网。通过网络层的信息交换与传输，可以使物联网实现更大范围的覆盖和信息共享。
（3）应用层，也称应用处理层，主要实现信息的处理与决策，通过中间件实现网络层与物联网应用服务间的接口和功能调用，包括对业务的分析整合、共享、智能处理、管理等，具体体现为一系列业务支撑平台、管理平台、信息处理平台、智能计算平台、中间件平台等。应用层则主要包含各类应用服务，如监控服务、智能电网、工业监控、绿色农业、智能家居、环境监控、公共安全等。物联网应用层既包括局部区域的独立应用，又包括广域范围的统一应用。部分以局部区域的独立应用为主，如楼宇内的控制系统、特定区域的环境监测系统。部分则是广域范围的统一应用，如手机支付、全球性的RFID物流和供应链系统等。
在过去的几年时间里，物联网已经被普通百姓所认知，物联网也正在被智能电网、智能交通、智慧物流、智慧医疗、精细农业、工业自动化等领域高度关注。关于物联网的产业规模，不同渠道的说法也不尽相同。例如，中国移动发展物联网的业务布局，除了应用于电力行业的远程抄表、配输电设备监控外，还开展了重点污染源监控、气象检测、车辆管理、水文检测、物流运输、移动POS等业务。目前中国移动直接用于物联网的终端数量已经超过了400万，而其2010年的市场规模至少达到100亿。此前有相关专家预测，广东地区到2012年物联网终端数量将突破1000万，直接带动100亿元产值。另外，我国2010年互联网的产业规模将超过1550亿元，而且在未来5年中国互联网产业将保持30%以上的增长速度，按照这个数字计算，物联网的产业规模也将在数万亿元。
关于物联网终端市场容量及产业规模，目前业内的各种预测可谓众说纷纭。不过业界普遍认为，相对于移动通信网来说，物联网的终端用户将至少达到现有通信网用户的10倍以上，所能拉动的相关行业产值也至少是目前移动通信网的数十倍以上，保守估计其市场规模应在数万亿元。韩国在物联网领域更是乐观，通过专项规划四年内产业规模将达50万亿韩元，而这中间至少有10%为核心芯片、30%以上为各种设备的市场空间，关键的芯片仍然是物联网的核心所在，其市场的竞争也是整个物流网产业的主动权竞争。另外，作为我国物联网产业标志城市的无锡对物联网产业的目标是：2012年达到1000亿元的产业规模，而在2015年达到2500亿元左右的产值规模。
传感器和RFID是感知端的主体，其市场量在一定程度上反映了物联网的应用规模。在传感器市场方面，全球约40个国家从事传感器的研制、生产和应用开发，研发机构有6000余家，生产单位超过5000家。十几年来产量及市场需求年增长率均在10%以上，2008年全球传感器市场容量为506亿美元，2010年达600亿美元以上，2011年已接近1000亿美元。在RFID方面，2009年RFID市场仍保持增长，全球规模达到55.6亿美元，同比增长5%。预计2013年全球RFID的规模将达175亿美元。
面向物联网计算的重大关键软件系统与自主知识产权的核心算法，将直接同中国的软件产业、数据知识产业、信息产业等一大批高科技产业息息相关。物联网技术与应用作为新一轮信息产业的代表，必将持续推动软件服务业的发展。目前，软件产业已发展为国家基础性、先导性、战略性产业，成为信息产业、先进制造业、现代服务业的核心。
据工信部和国家统计局统计，中国软件产业规模在全球软件产业中的份额已由2000年的1.2%提升至2007年的8.7%，产业规模达到5834亿元，居世界第四位。2009年上半年，中国软件产业收入达到4270.2亿元，同比增长22.7%，高于工业增长15.7个百分点。其中，金额最大的是软件产品收入，达到1485.6亿元，占软件产业总收入的34.8%；增长最快的是软件技术服务收入，同比增长33.4%，达到880.7亿元。可以预期，随着我国政府对物联网关键技术研发的逐步投入，将带动以软件产业为龙头的一大批新兴高科技产业的发展，预计2013—2015年，我国物联网软件产业将以20%的年均增长率增长，市场规模将从2013年的10亿元增长到2015年的25亿元，并且在电力、交通、能源、铁路、船舶、港口、轻工、制药、环保等工业产业中开展大规模应用。