1.1 物联网基础知识

1.1.1 物联网的形成与发展

比尔·盖茨在1995年出版的《未来之路》中描述了他对“物联网”的朦胧设想与初步尝试，1998年麻省理工学院（MIT）的科学家向我们描述了一个基于无线射频识别（Radio Frequency Identification, RFID）和产品电子代码（Electronic Product Code, EPC）的物联网概念与原型系统。

2005年，国际电信联盟（ITU）在世界互联网发展年度会议上发表了题为“Internet of Things”的报告。报告向我们描绘了世界上的万事万物，小到钥匙、手表、手机，大到汽车、楼房，只要往其中嵌入一个微型的传感器芯片或RFID芯片，就能通过互联网实现物与物之间的信息交互，从而形成一个无所不在的“物联网”构想。

2009年在国际金融危机的背景下，IBM公司向美国政府提出“智慧地球”科研与产业发展咨询报告。IBM学者认为：智慧地球=互联网+物联网。智慧地球将传感器和装备嵌入电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并与超级计算机、云数据中心组成物联网，实现人与物的融合。智慧地球的概念是希望通过在基础设施和制造业中大量嵌入传感器，捕捉运行过程中的各种信息，并通过无线网络接入互联网，通过计算机分析、处理和发出指令，反馈给控制器远程执行指令。控制的对象小到一个开关、一台发电机，大到一个行业。通过智慧地球技术的实施，人类以更精细和动态的方式管理生产与生活，提高资源利用率和生产能力，改善人与自然的关系。

在物联网的概念出现之前，小到修建人居住的房屋，大到修建高速公路、铁路或机场，钢筋混凝土等基础设施建筑与高科技的传感器、芯片、通信、软件技术之间都没有任何必然的联系。在物联网中，往冷冰的基础建筑设施中嵌入传感器、执行器、芯片、通信、软件技术，将“人-机-物”融为一体，使没有生命的钢筋混凝土等有了“智慧”。物联网将被应用到各行各业与社会的各个方面，进而开启一个新的时代。“智慧地球”报告使物联网的概念进入人类视野，各国政府认识到发展物联网产业的重要性，2010年前后纷纷从国家科技发展战略高度制定了各自的物联网研究与产业发展规划。

尽管我们可以在文章与著作中看到多种有关物联网的定义，但是确切地说，至今仍然没有形成一个公认的定义。出现这种现象一点也不奇怪，从20世纪90年代互联网得到大规模应用开始，从事互联网应用研究的学者就一直在争论“什么是互联网”。

ITU对物联网的定义：物联网是信息社会的全球性基础设施，基于当前及不断演进、可操作的信息与通信技术，通过物理和虚拟设备的互联互通来提供更高级的服务。IEEE对物联网的定义：物联网能够将唯一标识的“实物”（things）连接到互联网。这些“实物”具有感知/执行能力，同时可能具有一定的可编程能力。利用“实物”的唯一标识和感知能力，任何对象可以在任何时刻从任何位置采集相应信息，并且可以改变“实物”的状态。

在比较各种物联网定义的基础上，根据目前对物联网技术特点的认知水平，我们提出一种对物联网的定义：物联网是在互联网、移动通信网等网络的基础上，针对不同应用领域的需求，利用具有感知、通信与计算能力的智能设备自动获取物理世界的各种信息，将所有能够独立寻址的物理对象互联起来，实现全面感知、可靠传输、智能处理，构建人与物、物与物互联的智能信息服务系统。图1-1给出了物联网形成与发展过程的示意图。