第一節(jié) 介紹

　　在全球化的時代，世界正透過各種技術(shù)的進步變得更加相互連結(jié)了。由于整合系統(tǒng)的好處越來越被了解，智能環(huán)境中的創(chuàng)新也漸漸的推進。智能手機的高操控支持配置，更容易在鏈接傳感器和對象時，建構(gòu)用戶的應(yīng)用程序。為了實現(xiàn)技術(shù)的融合，使得任何東西可以在任何時間，任何地點與任何項目和任何人使用任何的路徑/網(wǎng)絡(luò)和任何的服務(wù)來連結(jié)，物聯(lián)網(wǎng)這方面的研究日趨完善。

　　被譽為下個數(shù)字時代的浪潮，物聯(lián)網(wǎng)嵌入電子、軟件、傳感器和聯(lián)機的實體對象或是物品的網(wǎng)絡(luò)，借助與制造商、操作者及/或其他的連接設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換使得能夠?qū)崿F(xiàn)更大的價值與服務(wù)。他是連接事件、傳感器、致動器和其他智能技術(shù)的基礎(chǔ)，因而使得個人對對象以及對象對對象能夠溝通。IERC(歐洲物聯(lián)網(wǎng)研究集團)定義物聯(lián)網(wǎng) 是有自我配置能力的全球動態(tài)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)，依據(jù)標準以及可互相操作實體與虛擬物品的特性和使用智能界面，能無縫整合到信息網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。

　　物聯(lián)網(wǎng) 是一個代表未來計算和通訊的技術(shù)革命。發(fā)展于一些動態(tài)技術(shù)創(chuàng)新的重要領(lǐng)域，無線傳感器到納米科技。物聯(lián)網(wǎng)的愿景是智能傳感器(模擬和數(shù)字的)和致動器(模擬和數(shù)字的)以及在創(chuàng)造智能環(huán)境中使用 IP 改善的性能和效率。MarkWeiser，為普適計算(ubicomp)的始祖，定義智能環(huán)境為“實體環(huán)境是豐富且無形中交織著傳感器、致動器、顯示器和計算元素，完美的進入到我們?nèi)粘Ｉ钪械奈锲凡⑶彝高^連續(xù)網(wǎng)絡(luò)的連接”

　　借助開放技術(shù)如藍牙、無線射頻識別(RFID)、Wi-Fi 和電話數(shù)據(jù)服務(wù)以及嵌入式傳感器和致動器節(jié)點的盛行，使得 物聯(lián)網(wǎng)的愿景就快要實現(xiàn)了。正如 Lee & Lee的陳述，成功的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品與服務(wù)有五個主要的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，分別是1.RFID，2.無線感測網(wǎng)絡(luò)(WSN)，3.中間件，4.云端運算以及最后但并非最不重要的 IoT應(yīng)用軟件。設(shè)計新的應(yīng)用創(chuàng)造力將會影響下一代移動通訊系統(tǒng)的演進。對創(chuàng)造完全創(chuàng)新的 app 來說，物聯(lián)網(wǎng) 是一個理想的新興技術(shù)革命性應(yīng)用軟件，借助提供新的發(fā)展數(shù)據(jù)和所需運算的資源來影響這個領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用有廣泛的領(lǐng)域，可以改善包含醫(yī)療保健，環(huán)境，節(jié)約能源，運輸系統(tǒng)，生活，商業(yè)/零售，物流工廠，大數(shù)據(jù)和智能城市。然而，在我們開始不同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之前，物聯(lián)網(wǎng)就已被視為下一個重要議題了，讓我們回顧一下物聯(lián)網(wǎng)是如何開始興起。

　　第二節(jié) 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

　　智能設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)概念早在 1982 年就被討論了，一群卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的學(xué)生開發(fā)網(wǎng)絡(luò)的可樂機，它可以告知冰箱里的存貨以及新放入的飲料是不是已經(jīng)變冰。這臺機器被稱為第一個網(wǎng)絡(luò)家電以及啟發(fā)了其他改良版本，讓人們能經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)遠程來排隊購買。然而，物聯(lián)網(wǎng)一詞是由 Auto-ID 實驗室的執(zhí)行董事 Kevin Ashton所創(chuàng)。Auto-ID 實驗室成立于 1999 年除此之外，也是在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域領(lǐng)先全球研究網(wǎng)絡(luò)的學(xué)術(shù)實驗室。有 GS1 作為他們主要的研究伙伴，他們協(xié)助發(fā)展了電子產(chǎn)品代碼或稱為 EPC，是以全球性 RFID 為基礎(chǔ)的物品識別系統(tǒng)，目的是取代UPC 條形碼。Neil Gershenfeld 在他的書 When Things Start 中也談到來自麻省理工學(xué)院 Media Lab 中類似的事情以及在 2001 年建立 Center for Bits and Atoms 的事情。

　　在 2000 年的六月，LG 推出世界上第一臺網(wǎng)絡(luò)冰箱，數(shù)字網(wǎng)絡(luò) DIOS。這臺冰箱將會感測到里面所存放的物品并且使用條形碼和 RFID 掃描來追蹤庫存。盡管如此，這個冰箱仍然是個不成功的產(chǎn)品，因為消費者將他視為一個不必要的產(chǎn)品而且高成本以及要解決的問題是模糊不清的。

　　在 2003 和 2004 年間，物聯(lián)網(wǎng)IoT 一詞在主流的出版物像是衛(wèi)報(Guardian)，科學(xué)人雜志(Scientific Americam)和波士頓環(huán)球報(the Boston Globe)被提出。一些計劃像是 Cooltown，Internet 0，和 Disappearing Computer(DC)提倡落實的一些想法，并且物聯(lián)網(wǎng)一詞第一次開始出現(xiàn)在書名。這表明了在這方面的研究興趣日益成長。RFID 也被美國國防部大規(guī)模運用在薩維計劃(Savi program)以及 Walmart 大規(guī)模運用在商業(yè)上。

　　物聯(lián)網(wǎng)達到了另一個層次，當聯(lián)合國的國際電信聯(lián)盟(ITU)在 2005 年發(fā)表了對其專題的第一個報告。這個報告說明"一個新的層面已經(jīng)加入到信息和通訊技術(shù)(ICTs)的世界了：從任何人對任何時間，任何地方的連結(jié)，我們現(xiàn)在任何東西都將會有連結(jié)。鏈接將會倍數(shù)增加而且創(chuàng)造一個全新的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)-物聯(lián)網(wǎng)。該報告在細節(jié)里詳盡的闡述關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)，技術(shù)，市場機會，挑戰(zhàn)和顯示出的影響。

　　同樣在 2005 年的 Nabaztag，一個有 Wi-Fi 功能兔子形狀的環(huán)境電子設(shè)備，最初是由 Violet 公司制造和 Rafi Haladjia 與 Olivier Mével 所創(chuàng)建。小 Wi-Fi 功能的兔子能提醒以及跟你談?wù)摴墒行星?，頭條新聞，鬧鐘，RSS-Feeds，e-mail。雖然這不是一個極大的成功，但他被視為物聯(lián)網(wǎng)小裝置的一個先驅(qū)，讓我們認識了當我們在現(xiàn)實世界也能透過網(wǎng)絡(luò)連接?xùn)|西的可能性。

　　從 2006 年-2008，物聯(lián)網(wǎng)開始獲得歐盟認可，并舉辦了第一屆歐洲物聯(lián)網(wǎng)會議。這個會議在蘇黎士召開，并且是第一個擁有一流的研究人員以及來自學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的專家一起分享相關(guān)應(yīng)用、研究結(jié)果和知識。

　　一群公司在 2008 年推出 IPSO 聯(lián)盟促進網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(IP)，在“智能對象”網(wǎng)絡(luò)的使用，物聯(lián)網(wǎng)也能夠如此。IPSO 聯(lián)盟透過培養(yǎng)興趣，提供工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)、教育、推動工業(yè)、產(chǎn)出研究，并且創(chuàng)造一個更好理解的 IP 以及他在物聯(lián)網(wǎng)中的所扮演的角色。IPSO 聯(lián)盟現(xiàn)在擁有超過 50 家會員，包括 Bosch，Cisco，Ericsson，Intel，SAP，Sun，Google and Fujitsu。

　　根據(jù)思科網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)解決方案組(IBSG)，物聯(lián)網(wǎng)誕生于 2008 年和 2009年之間，使得更多的東西或是對象被連接到網(wǎng)絡(luò)。列舉智能手機和平板計算機的成長，當世界人口增加至 68 億，被連接到網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備數(shù)量提升到了125 億，使得第一次每人所連接的設(shè)備超過 1 次(確切來說是 1.84)。

　　在 2008 年，美國國家情報委員會將物聯(lián)網(wǎng)列為六項”顛覆性民用的技術(shù)”的其中之一以及對美國至 2025 潛在的影響。他們相信借助透過眾多分布的對象結(jié)合傳感器數(shù)據(jù)的能力簡化或甚至借助物聯(lián)網(wǎng) 徹底改變供應(yīng)鏈和物流，能對國內(nèi)經(jīng)濟和美軍有長期的優(yōu)勢。

　　不只在美國，其他國家也已經(jīng)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域產(chǎn)生興趣，例如中國總理在2010 年稱物聯(lián)網(wǎng)是中國的重點產(chǎn)業(yè)并計劃做出重大投資。這個發(fā)言包括了這個公式：網(wǎng)絡(luò)+物聯(lián)網(wǎng)=智能地球。他不斷地鼓勵在網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)上突破。在同一年間，國家物聯(lián)網(wǎng)中心在上海成立了。政府在物聯(lián)網(wǎng)上的投資將會在 2014年每年增加到 100 億人民幣而且將會推動數(shù)個關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)中國產(chǎn)業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重點政策。中國也繼續(xù)資助和支持發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域研究的機構(gòu)，像是上海研究院和中國社科院。

　　當 IPv6 被公開推出，2011 年成為重要的一年。確切的說，是 2011 年 6 月 8號，世界 IPv6 日-由網(wǎng)絡(luò)協(xié)會和其他幾家大公司和組織舉行了一個 IPv6 24 小時全球性的測試，例如:Facebook，Google，Yahoo，Akamai Technologies 和 LimelightNetworks。新的協(xié)議允許 2 的 128 次方地址或是像是 Steven Leibson 所說的”我們可以指派一個在每個在地球表面上 IPv6 地址的原子，而且仍然有足夠的地址留下去做另外的 100+。”按照最初世界 IPv6 日的成功，這個活動在 2012 年 6 月 6號重復(fù)進行，這時間點所表示的用意為，所有參與的網(wǎng)站 IPv6 將永久啟用。

　　接下來的幾年，在 物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域有很多的技術(shù)突破。在 2014 年發(fā)行 Google 眼鏡，是一種增強現(xiàn)實技術(shù)的眼鏡。這個眼鏡可以用在任何的無線方法-從 RFID，紅外線，藍牙到 QR code-去辨識可以被操作的連接設(shè)備，并且操作他。在 2014 年，蘋果公司宣布，HealthKit 和 HomeKit 兩個健康與家庭自動化的發(fā)展。和HomeKit 一起，家庭自動化公司可以與 IPhone 配對，讓用戶可以用他們的 IOS設(shè)備控制物聯(lián)網(wǎng)。HealthKit 和獨立的健康 app 將會讓用戶持續(xù)追蹤他們的健康指標，像是走了幾步路和燃燒的卡路里。蘋果公司也提出 iBeacon，是一個可以發(fā)展環(huán)境和地理定位服務(wù)的廣播設(shè)備。

　　一般情況下，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的里程碑可以在表 1.1 看到。

　　圖 1.1 各種 IoT 的發(fā)展(順時針方向)：LG 智能冰箱，Nabaztag，Google 眼鏡，iBeacon，蘋果的HealthKit

　　表 1.1 物聯(lián)網(wǎng)里程碑

　　第三節(jié) 物聯(lián)網(wǎng)的未來隨著積極的趨勢朝向物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，我們可以看到，預(yù)計未來幾年越來越多的發(fā)展將快速成長。預(yù)估2017年全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安裝數(shù)量高達285億個，較2016年的230億個，成長23.9%。到2020年全球物聯(lián)網(wǎng)安裝設(shè)備預(yù)估會增加到500億個。在這龐大安裝的連網(wǎng)設(shè)備中，除了有我們熟悉各式各樣的設(shè)備(如智能手機等)外，其他分布廣泛各種目前尚未連網(wǎng)的眾多設(shè)備和對象(如家電產(chǎn)品)，將會是將來物聯(lián)網(wǎng)的重大的商機。消費物連網(wǎng)連網(wǎng)設(shè)備是目前連網(wǎng)設(shè)備的最大應(yīng)用市場，智能手機、平板計算機、筆電、機頂盒、連網(wǎng)電視等是目前消費市場安裝數(shù)量最大的設(shè)備。除此之外，汽車的連網(wǎng)設(shè)備，將會是快速成長的市場，具連網(wǎng)能力的汽車將成為汽車市場的主要功能。預(yù)估2017年消費市場的物連網(wǎng)聯(lián)機設(shè)備的安裝數(shù)量將達315億個，占整體物連網(wǎng)聯(lián)機設(shè)備的安裝數(shù)量的63%。智能家居、智慧城市、智能建筑、智能制造以及智能醫(yī)療等，將是物連網(wǎng)設(shè)備在商業(yè)上最大的應(yīng)用市場，智能電表、安全監(jiān)控數(shù)字攝影機是目前商業(yè)用途數(shù)量較大的物連網(wǎng)聯(lián)機設(shè)備。大樓的空調(diào)控制、LED照明控制、路燈控制、軌道安全監(jiān)控、醫(yī)療設(shè)備實時監(jiān)控、發(fā)電廠實時傳感器(Sensor)等等，物聯(lián)網(wǎng)在商業(yè)用途的發(fā)展方興未艾，隨著連網(wǎng)設(shè)備技術(shù)的進步，功能將提升，價格下降，應(yīng)用將愈來愈廣。麥肯錫全球研究機構(gòu)估計在 2025 年物聯(lián)網(wǎng)對全球經(jīng)濟的影響將會高達 6.2 萬億美元。