解讀發展物聯網與傳感網的真實含義
華夏物聯網報道:(該文作者:周文豪)1 從互聯網派生出來的各種網絡
截至2009年底,據統計中國城市網民占網民總數的72.2%,農村網民占27.8%。中國國務院新聞辦公室發布的《中國互聯網狀況》白皮書表示,中國政府將繼續致力于推動互聯網的發展和普及,努力在未來5年使中國互聯網的普及率達到45%,使更多人從互聯網受益。
互聯網的雛形階段為1969年。美國國防部研究計劃管理局開始建立一個命名為ARPANET的網絡。隨著商業網絡和大量商業公司進入互聯網,使互聯網迅速普及和發展起來。
現在互聯網已經發展多元化,與互聯網帶來的網絡如同高速公路那樣是國家的基本設施建設的一個領域,其應用非常廣泛。在對互聯網的應用上以文化、信息傳播為主,兼有生產活動的數據信息傳送、機器設備控制等等。近幾年來,互聯網在規模和結構上都有了很大的發展,已經發展成為一個名副其實的“全球網”。
網絡的出現,改變了人們使用計算機的方式;而互聯網的出現,又改變了人們使用網絡的方式。互聯網使計算機用戶不再被局限于分散的計算機上,同時,也使他們脫離了特定網絡的約束。任何人只要進入了互聯網,就可以利用網絡中的和各種計算機上的豐富資源。
互聯網一般是由電纜連接起來的,靠著有線電纜的連接,互聯網的“觸角”已遍布包括家庭、辦公室等世界的各個角落。我們簡稱這種網絡為“固網”。但是有些地方例如偏遠地區、沙漠、海洋、天空,不能架設固網;另外,很多地方即便有固網,但出于方便,人們習慣使用移動的方式與網絡連接,這就需要無線網。廣泛使用和正在發展的這種無線連接的種類有WLAN(無線局域網),WiFi(無線寬帶接入),WiMax(全球微波互聯接入)、WSN(無線傳感網)、UWB(超寬帶)、ZigBee(紫峰)、Blue Tooth(藍牙)、RFID(射頻識別)等等。我們統稱它們為無線網絡,簡稱“無網”。它們的共同之處在于都是對固網的重要補充,可視為互聯網覆蓋全球每一寸土地的最后一英里技術,也可以說成是地球的電子皮膚。
2 物聯網和傳感網的核心內容
以互聯網為代表的網絡是重要的,但它的生命力體現在人類生活生產的無數應用的基礎之上。也就是應用是其“根本”。在這種意義上說“網絡是一張皮”。
當前,我國社會由于國務院總理的無錫視察引發了傳感網和物聯網的熱議,這種熱議可以說僅僅出現在中國。這表現了在世界金融危機面前中國人民和政府克服危機的勇氣和決心。其深層原因在于人們已經普遍[FS:PAGE]意識到國民經濟的提升不能再依靠“泡沫”型的房地產飆升來拖動,必須尋找可持續發展的新增長點。
無線傳感網(WSN)和物聯網(IOT)怎樣才能不淪為五十年代我國“大躍進”那樣的一紙空談,能否與如何才能成為新的經濟增長點呢?外國人沒有給我們答案,必須靠中國人自己的智慧和努力。
中國有個不好的毛病叫做“一窩蜂”,說穿了是“幼稚”和“沖動”。人云亦云,只要聽別人說好的東西那就是好,自己也要干。而且富于“豐富的想象力”。“大煉鋼鐵”是上個世紀五十年代是“一窩蜂”,后來的“超聲波”、“微納米”等都是如此。搞生產力發展靠的是“實事求是”,不是“運動”,如果把發展生產力當作“政治運動”、“政績工程”來稿,就總會適得其反地把它們引入絕路。說起物聯網,就不分青紅皂白,“雞飛狗跳墻”、“老人迷路”、“孩童安全上下學”等等都貼上物聯網的“標簽”,把“雞、狗、人”都當作“物”,要來聯上一聯。本來可以作為“事件”在互聯網上發布的東西也“不甘寂寞”地非要標榜成物聯網才“過癮”。
我們要透過現象看本質,透過網絡這張“皮”來追求其內涵。
我們已經有很多文章來闡述熱議中的“傳感網”、“物聯網”和“泛在網”了。把這些東西混為一談就是只看“網絡”,不看“實質”。傳感網的節點是傳感器;物聯網的節點是自動連接那些用來識讀物品“身份證”的閱讀器;泛在網是基于泛在計算的把世界萬事萬物聯接起來、能夠實施高度自動化標識、管理和控制的網絡。傳感網是現實的,容易立即應用;物聯網能夠把物品通過標識聯接起來的,具有可操作性;泛在網是個尚未描述清楚的“概念”,現在看來似乎還是人類的一場“夢”。
凡是概念的東西要么永遠把它作為“神”功供奉起來,實現不了或本來就不想去實現,僅僅出于某種需要說給別人聽,成為人們的精神“寄托”,這樣的“神”無可厚非。但真正想要實現的東西一定要在“理念”的基礎上建立起清晰的“概念”,然后制定出可行的“解決方案”。
3 發展傳感網要致力于發展傳感器
當前談“無線傳感網”指的是WSN,美國電器電子工程師學會早就作出了協議。本刊前身《RFID技術與應用》2008年12月號上發表的文章《WiMax與WSN---最后一英里技術》對其做過精準的描述。
“WSN(Wireless Sensor Network)的構想最初是由美國軍方提出的,美國國防部高級研究所計劃署(DARPA)于1978年開始資助卡耐基-梅隆大學進行分布式傳感器網絡的研究,這被看成是無線傳感器網絡的雛形。WSN是[FS:PAGE]由大量傳感器節點通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網絡系統,它能夠實現數據的采集量化、處理融合和傳輸。綜合了微電子技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等先進技術,能夠協同地實時監測、感知和采集網絡覆蓋區域中各種環境或監測對象的信息,并對其進行處理,處理后的信息通過無線方式發送,并以自組多跳的網絡方式傳送給觀察者。”
就MAC層協議為IEEE802.15.4的WSN而言,其協議早已成熟,給我們的經濟發展留下的課題應該是大量應用。但是為了應用它,傳感器是關鍵。以溫家寶總理視察無錫市的WSN在湖水監測項目而論,不能算做成功的原因在于進口傳感器太昂貴,一個節點需要將近10萬元,一個監測網少說需要100個節點怎么辦?豈不需要耗費1000萬元?這項應用等于沒用。與其花費巨資用在解決不了根本問題的太湖水質監測,不如像東湖治理那樣引入長江水,通過促進湖水的循環較根本地解決水質污染問題。另外一種解決途徑是研發適合使用的傳感器來降低監測成本。
根據每一個項目的目的和要求來選擇,就要有千變萬化的傳感器。能進口未必不好,但國外都沒有怎么辦?這就需要我們去開發和發展。
本刊本期撰文《中國傳感器發展應用狀況分析》指出發展傳感網的出路在于發展傳感器。
“2009年諾貝爾物理學獎的頒布引起了傳感器行業的強烈反響,獲獎人是英國華裔科學家高錕以及美國科學家威拉德•博伊爾和喬治史密斯,其中博伊爾和史密斯發明了半導體成像器件——電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。目前,我國傳感器產品及其產業化水平與國外發達國家相比還有很大的差距,而傳感器技術的發展正處于由傳統向新型傳感器發展的關鍵階段,傳感器更新換代快、需求量大、需求增長速度快,由于國內傳感器的發展落后于需求的增加,國內大片市場被國外產品所占領。面對國際市場的競爭,我國傳感器行業處于非常不利的地位,甚至在某些領城出現生存危機。”
我國既有著名的小商品集散地的浙江省義烏市,又有鞋帽名城的浙江省溫州市。為什么不能有傳感器之鄉的無錫市呢?這是筆者對工信部把無錫市定位為中國“無線傳感網示范基地”的政策解讀。
總之,(1)發展傳感網不要拘泥于網絡本身,要著眼于發展傳感器;(2)有了傳感器也不要拘泥于網絡,單獨使用各種傳感器也很重要;(3)不要把眼光死死盯在IEEE802.15.4的WSN上不放,還可以用各種各樣的聯接傳感器的網絡等我們來應用和開發;(4)僅僅IEEE802.15.4的應用也將[FS:PAGE]不勝枚舉,切忌因誤認為它無所可為而好高騖遠地把目光投向物聯網。
4 發展物聯網要致力于RFID技術在各個領域中的應用
物聯網的對象只能是“物品”,對于物品要用“編碼”來表示,識別要“自動化”。這是物聯網的三要素。沒有把“網絡”列位其中不是說它不重要,而是因為網絡是一種通用的通信手段,在物聯網中要用到,在很多其他方面都要用到,如同電話、電力等一樣。如果我們把“網絡”強調得太多,以為發展物聯網就是要下大力去發展網絡,就會本末倒置,影響了物聯網的形成和發展。
RFID在我國社會上的應用開始于2004年,那以來RFID在社會中得到普遍認可和積極支持:藥品跟蹤、生豬飼養和追溯、疫苗的運輸、危險品管理、食品標識、寵物管理、列車車廂管理等方面的應用正方興未艾。
RFID的應用是物聯網的基礎,回眸RFID發展歷程,最為棘手的是各行業的“開環應用”。為此,筆者在《無線傳感網絡與物聯網發展關系辨析》的先后兩文中提到:發展和擴大RFID應用的關鍵是怎樣打破“閉環”瓶頸,實現“開環應用”。這需要中央和地方政府怎樣逐個行業地去融合貫通。如果各個行業領域都整合了,那么物聯網就容易形成。
物聯網的應用是一種針對性極強的實際應用,一句話就是“物物相聯”的對物應用。盡管下屬多個領域與行業,但在模式上是一通百通的,都是實現優化“信息流、貨幣流、物流”,提高電子商物、便利生產、方便生活的重要手段。
談論物流,我國跟隨世界經歷了搬運→運輸→物流→Logiics→供應鏈管理的幾個階段,最近我們要跨進“物聯網”階段了。盡管物聯網是1995年外國人的“發明”,但“熱炒”是我們中國人掀起的,是一種“超現實的飛躍”。這種“進化”還不能說將來會走到哪一步,也不好說物聯網的前景如何,但“RFID與現代通信催生物聯網、物聯網促進供應鏈透明化和物流信息化、物流牽引中國經濟”的聯動應該是一條合乎邏輯的發展機制,這恰恰反映了當今我國社會對物聯網“期待”心理所產生的具有民族特色的背景和必然性。
5 結論
通過本文的分析可以得到以下結論:
(1)我們要透過現象看本質,透過網絡這張“皮”追求物聯網與傳感網的內涵。
(2)發展傳感網要致力于發展傳感器,發展物聯網要致力于RFID技術在各個領域中的應用。
(3)如果把眼光僅僅盯住網絡不放那么物聯網與傳感網的發展就必死無疑,這是誰也不想看到的。
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