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附录A 外文参考文献(译文)

物联网:愿景、应用和研究挑战

“物联网”这个词被用来作为一个保护伞，用来涵盖与互联网和网络的扩展有关的各种方面，通过广泛部署的空间分布式设备，这些设备具有嵌入式识别、传感和/或驱动能力。物联网设想了一个未来，通过适当的信息和通信技术，可以将数字和实体连接起来，从而实现一个全新的应用程序和服务。在本文中，我们将介绍一项关于物联网技术、应用程序和研究挑战的调查。

关键词 物联网网络；RFID智能对象；传感器执行器互操作性安全

介绍

如今，全世界约有20亿人使用互联网浏览网页、收发电子邮件、访问多媒体内容和服务、玩游戏、使用社交网络应用程序和许多其他任务。尽管越来越多的人将获得这样的全球信息和通信基础设施，但另一个巨大的飞跃即将到来，这与互联网的使用有关，它是一个让机器和智能物体相互交流的全球平台。

可以预见的是，在接下来的10年里，国际互联网将作为经典网络和联网对象的无缝结构而存在。内容和服务将遍布我们身边，随时可用，为新的应用程序铺平道路，使新的工作方式，新的互动方式，新的娱乐方式，新的生活方式。

在这样的观点中，传统的互联网作为基础设施网络，延伸到终端用户的终端，将会逐渐消失，留下空间，形成一个相互联系的“智能”对象，形成一个普遍的环境。互联网基础设施不会消失。相反，它将保持其作为全球信息共享和扩散的全球支柱，在广泛的服务和技术之间连接物理对象与通信能力。

这种创新将通过将电子设备嵌入日常物理对象中，使它们“智能”，并让它们在全球范围内的网络物理基础设施中无缝集成。这将为信息和信息技术（ICT）领域带来新的机遇，为新的服务和应用程序铺平道路，使其能够利用物理和虚拟领域的相互作用。

在这样的观点中，“物联网”（物联网）被广泛地用来指两者:(i)通过扩展的物联网技术，(ii)所产生的全球网络连接智能对象，实现这一愿景所必需的支持技术(包括如RFID、传感器/致动器、机器对机器、精密设备等)和(iii)应用和服务的综合利用这些技术来开拓新的业务和市场机会。

在这篇调查文章中，我们的目标是提供一个全面的关于物物的概念和发展的概念，包括对应用程序的一个关键的修正，支持技术和研究的挑战。事实上，活跃于与物联网相关的主题的研究社区仍然高度分散，并且在很大程度上集中在单个应用领域或单一技术学科上。此外，网络和通信科学家社区的参与仍然有限，尽管他们的贡献对物联网领域的发展产生了巨大的潜在影响。我们确实认为，这种碎片化可能会对物联网技术的发展和成功应用造成不利影响。因此，我们希望这项调查能够帮助弥合现有的社区关系，促进跨部门合作，确保在系统层面的视角下解决与碘相关的挑战，确保研究活动能够转化为成功的创新和工业开发。

本文的其余部分是按以下方式组织的。在第2节中，我们介绍了物联网的概念，并介绍了主要的相关概念。在第3节中，我们将分析相关的搜索和技术环境，及其对实现物联网视觉的潜在贡献。在第四节中，我们将在物联网领域呈现出我们面临的主要研究挑战。在第5节中，我们将讨论物联网技术和应用程序所带来的安全挑战。第6节将对可能的应用程序和影响区域进行分析。第7节介绍了一项有关物联网相关的活动的调查。第8节总结了这次调查的一些可能的方法来解决这一问题。

第二章 愿景和理念

物物网络正在成为影响信息通信技术领域技术发展的主要趋势之一。从互联网用于连接终端用户设备网络用于连接物理对象相互通信和/或与人类为了提供一个给定的服务包含了需要重新思考的一些传统的方法通常用于网络——荷兰国际集团、计算和服务配置/管理。

从概念的角度来看，物联网建立在三个支柱上，与智能对象的能力相关:(i)是标识(任何标识本身)，(ii)通信(任何东西通信)和(iii)交互(任何交互作用)。在他们自己之间，建立相互关联的对象网络，或与网络中的终端用户或其他实体建立网络。为这一愿景开发技术和解决方案是我们面临的主要挑战。

在单一的组件层面，物联网将基于“智能对象”的概念，或者简单地说，“物联网”将与现有的互联网实体相补充。主(主机、终端、路由器等)。我们将智能对象(或事物)作为实体:

拥有一个物理的具体化和一组相关的物理特性(例如:大小、形状等)。

有一组最小的通信功能，比如能够被发现并接受接收到的信息并回复它们的能力。

拥有一个独一无二的标识符。

与至少一个名称和一个地址相关联。该名称是一种人类可读的对象描述，可用于推理目的。地址是一种机器可读的字符串，可用于对对象进行通信。

具备一些基本的计算能力。这可以范围从将传入消息匹配到给定内存的能力(如被动的RFID)到执行相当复杂的计算的能力，包括服务发现和网络管理任务。

可能拥有感知物理现象的方法(例如，温度、光、电磁辐射水平)或触发对物理现实(致动器)的影响。

上面的最后一点是关键的一点，并且将智能对象与传统上在网络系统中被欺骗的实体区别开来。特别地，建议的分类包括在射频识别研究中考虑的设备以及在无线传感器网络(WSNs)和传感器/演员网络(SANETs)中考虑的设备。

将这些实体纳入到一个全球联网系统中，就像我们所知的互联网设计的基础上，对架构和算法的公主提出了质疑。特别地，由于包含了只有非常基本的通信和计算能力的设备，增加了异构性，这就挑战了任何设备都提供了一个完整的协议栈，以及端到端原则在网络操作中的应用。从概念的角度来看，物联网指的是实体作为与实体世界相关的数据提供者和/或消费者。重点是数据和信息，而不是点对点的社区阳离子。这一事实可能会推动采用以内容为中心的网络架构和原则，下面几节将对此进行讨论。

从系统级的角度来看，物联网可以被看作是一个高度动态和完全由网络组成的网络系统，由大量的智能对象产生和消费信息组成。接口的物理领域的能力是通过设备的存在能够感觉身体社会学——内容,把它们转换成其中一个信息数据流(从而提供当前上下文信息和/或环境),以及通过设备的存在能够触发行动影响物理领域(通过合适的驱动器)。由于可伸缩性的问题，预计可伸缩性将成为一个主要问题，大规模的系统,考虑活力的高水平的网络(如智能对象可以移动和创建临时连接与附近的不可预知的模式)后,自我管理和自主能力的追求包容,要成为一个主要的司机一组使发展的解决方案。

从服务级别的角度来看，主要问题涉及如何集成(或组合)智能对象(在许多情况下生成的数据流形式)提供的功能和/或资源。这需要的定义:(1)体系结构和冰毒为“虚拟化”对象通过创建一个智能对象的标准化表示在数字领域,能够阻碍设备/资源的异构性,(2)无缝地集成和组合的方法重新资源/服务的智能对象为最终用户增值服务。

物物的远景为用户、制造商和公司提供了大量的机会。事实上，物联网技术在许多生产领域都将广泛应用，包括。环境监测、卫生保健、库存和产品管理、工作场所和家庭支持、安全和监视。

从用户的角度来看，物联网将使大量的新服务能够满足用户的需求，并在每天的活动中支持他们。物联网的兴起将提供服务供应的转变，从当前的服务，即Web时代的典型服务，到始终响应式的服务，在运行时构建和组合，以响应特定的需求，并能够解释用户的上下文。当用户有特殊需求时，她将发出请求，并在运行时自动组合和部署一个临时应用程序，并根据用户所处的特定环境进行定制，从而满足他们的需求。

虽然物联网的愿景需要大量信息通信技术，但它的实现可能会遵循一个渐进的过程，从现有的技术和应用开始。特别是，物联网很可能会从RFID(射频识别)等识别技术开始扩展，这些技术已经在许多应用中得到了广泛的应用。与此同时,在其发展道路,物联网将会建立在方法中引入各种相关领域,如无线传感器网络(来收集相关数据)和面向服务的体系结构的软件架构方法扩大通过物联网网络服务功能。

总结，我们可以初步确定物物所需要支持的关键系统级特性:

设备异构性。物联网的特点是在设备参与的设备上存在很大的异质性，预计将会呈现出与计算和社区的不同的能力。对高水平异质性的管理应在两个古都和协议的水平。特别是，这可能会在IP网络的基础上提出“瘦腰”的方法。

可伸缩性。当日常对象连接到全局时信息基础设施，可伸缩性问题出现在不同的级别，包括:(1)命名和寻址——由于产生系统的庞大规模，(2)数据通信和网络——由于大量实体之间的高度互联，(3)信息和知识管理——由于有可能在物理领域与任何实体或现象建立数字对等物。(4)服务供应和管理——由于大量可用的服务/服务执行选项，以及处理异构资源的需求。

无所不在的数据交换技术。在物联网中，无线通信技术将扮演重要角色，这将使智能物体联网。无线媒体广泛采用无线媒体交换数据可能会造成频谱可用性的问题，推动采用认知/动态无线电系统。

Energy-optimized解决方案。对于各种物联网实体来说，将用于通信/计算目的的能量最小化将是主要的约束条件。与能量收集有关的技术（通过手段，例如:压电材料或微型太阳能板）将使设备从电池操作的限制中解脱出来，能量将永远是一种稀缺的资源，需要小心处理。因此，需要设计出能够优化能源使用的解决方案（即使以性能为代价），也会变得越来越有吸引力。

定位和跟踪能力。作为物联网中的实体可以被识别并提供短程无线通信能力，它可以用来跟踪物理领域中的智能对象的位置（和移动）。这对于应用在物流和产品生命周期管理中的应用尤为重要，因为它已经广泛地采用了RFID技术。

自我组织能力。复杂性和复杂性，许多物联网场景可能会出现在系统中分配智能的呼声，使智能对象(或其中的一个子集)能够自动地对各种不同的情况作出反应，以减少人类的干预。在用户的请求下，物联网中的节点将自动地把自己组织成一个临时的临时网络，提供共享数据的基本方法，以及执行任务。这包括在不需要外部触发的情况下执行设备和服务发现的能力，可以构建覆盖，并可以自适应地调整迎合行为以适应当前的环境。

语义互操作性和数据管理。物联网将大量的数据交换和分析。为了将它们转化为有用的信息，并确保不同应用程序之间的互操作性，有必要提供数据充分和标准化的格式，模型和对他们的内容(元数据)的描述，使用了良好的语言和格式。这将使物联网应用程序能够支持自动推理，这是一个关键点，它可以在很大程度上成功地采用这种技术。

嵌入式安全和保护隐私机制。由于与物理领域的紧密联系，物联网技术应该是安全的，并且可以通过设计来保护隐私。这意味着安全应该被认为是一个关键的系统级属性，并在物联网解决方案的架构和方法的设计中被考虑进去。这将是确保用户接受和广泛采用该技术的关键需求。

第三章 研究背景

随着技术的进步，越来越多的处理能力、存储和电池容量都可以以相对较低的成本和有限的空间需求来实现。这一趋势使开发具有识别/识别/计算能力的极其小型的电子设备，可以嵌入到环境中或普通的对象中。正如上一节所描述的那样，可以使用此类设备来启用一组新的应用程序和服务，即利用与物理领域的直接交互。这类新服务的开发，将需要引入新的范例和解决方案，以供交流、网络、计算和软件工程的使用。物联网的概念包含了所有这些方面，基于计算和任何地点、任何时间和任何地点的信息。

在这一节中，我们讨论了现有研究领域对物联网技术和应用程序的发展的相关性和潜在的影响。

物物之物不太可能成为一种全新的系统。我们设想了一种渐进的开发方式，在此过程中，物联网技术将被用于扩展现有的ICT系统/应用程序，提供与物理领域交互能力相关的附加功能。从这个意义上说，我们确实认为值得分析的是，在物联网的情况下，在过去几年的调查对象中，哪些研究是更相关的（在技术的介绍或经验教训中）。

就支持技术而言，物联网的一个关键问题是开发合适的方法来识别智能对象，并支持与环境的交互。在这个意义上，关键的构建块将被无线传感器网络技术和RFID所代表。

就无线传感器节点和网络而言，从物联网的角度来看，感知环境和自组织到特定网络的能力代表着重要的功能。与此同时，需要克服三个主要的限制因素，才能让传感技术得到广泛的采纳。并且与异构设备的支持有关。在一个无线通信或者网络上的节点通常被期望拥有一组共同特征，并共享许多共同的特性，包括一个完整的协议栈。虽然嵌入式电子产品和软件的进步使得这样的要求越来越少，但它似乎给设备带来了不必要的负担。解决方案可以在支持的条件下适应异构性，从而减少增量部署。第二个因素涉及到用电池来装备传感器节点的必要性。虽然已经设计出了许多提高能源效率的解决方案，比如在OSI模型的各个层面上，但是需要不时地更换电池，这对于这种技术的广泛推广来说是一个巨大的障碍。许多有前途的研究线路，与能源收集和无源无线传感器网络有关，目前正在开发中。第三个问题涉及到嵌入到ob中的电子设备的尺寸，从而使它们成为物联网世界的一部分。虽然最近在微电子学上的广告技术已经大大降低了尺寸，但目前的技术水平不太可能是为了实现全面物联网vi的实现。在这方面，纳米技术的应用虽然还处于起步阶段，但它可能代表了一种很有前景的研究方向，可以扩展物联网解决方案的范围和应用范围。

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