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中图分类号：F49 文献标识码：A 文章编号：1002－9753（2011）08－0027－06
物联网被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮[1]，是信息产业领域未来竞争的制高点之一。物联网的应用涉及智能工业、智能交通、环境保护、公共管理、智能家庭、医疗保健等多个领域。目前，物联网已经成为我国经济和社会发展的热点，各级政府高度重视物联网的应用推广，着力推动物联网产业发展。物联网是我国软件和信息技术服务的重要应用领域，加快打造物联网软件产业链是我国软件服务业发展的重要战略任务。
一、物联网的系统架构分析
目前，业界流行的、典型的物联网架构是ITU提出的传感层、传输层和应用层三层架构，但是这种划分也存在以下的问题：①所谓的感知层、传输层是对物联网整体系统中各个层级的功能表述，而应用层则脱离了功能范畴，应用是一种对象，面向各行、各业。②任何行业的、领域的特定应用都包含了抽象后的各个功能层，如果物联网的结构是基于传感层—传输层—应用层架构的，这样面向对象的、某个具体的行业或领域的应用就都包含了应用层，于是“应用包含了应用层”在逻辑上就存在问题。③物联网不是先构建独立的网络，再开展独立行业的应用，物联网是基于各个行业应用网络整合而成的开放架构。因此，先有独立架构的应用网络，再有整体的物联网网络。④根据物联网技术和应用特征，该架构缺少了一个核心功能：智能处理。在完成感知、传输后。需要对感知的信息进行管理、计算、存储、分析和挖掘等功能，由于物联网底层的感知层由各类异构网络组成，需要中间件完成协同。物联网所要完成的智能处理功能，需要处理层来完成。⑤在“传感层—传输层—应用层”三层结构中的应用层中，每个特定的应用例如物流、农业、军事、应急指挥等领域的特定应用，都有各自独立的感知层、公共的传输层和智能的处理层三个层次。
有专家撰文把物联网分为设备、连接和管理（DCM）三层架构，这样区分的三层结构存在体系结构不清、功能层级不明的问题。三个层次的表述的维度、颗粒度是不一致的，设备是产品，连接和管理是一种功能表述。众所周知，各种设备是部署在不同功能层的，底层感知层有设备、传输层有设备、处理层也有设备，而连接也同样分布在各个功能层，就是管理功能也是分散在不同层面。因此，设备、连接和管理三层结构也是不合理的。
物联网的合理架构应该是基于高度抽象的功能层级，包含感知层、传输层和处理层（见图1）。感知层主要承担物体的标识和信息的采集；传输层承担各类设备的网络接入以及信息的传输；处理层完成信息的分析处理和决策，以及实现或完成特定的智能化应用和服务任务，以实现物/物、人/物之间的识别与感知，发挥智能作用。
（一）感知层
作为物联网的核心层，该层主要用于物品标识和信息的智能采集，它由基本的感应器件（例如RFID标签和读写器、各类传感器、摄像头、GPS、二维码标签和识读器等基本标识和传感器件组成）以及由感应器组成的网络（例如RFID网络、传感器网络等）两大部分组成。该层的核心技术包括电子射频技术、新兴传感器技术、无线网络组网技术、现场总线控制技术（FCS）等，涉及的核心产品包括传感器、电子标签、传感器节点、无线路由器、无线网关等。
有些分类观点主张把底层的RFID、传感器等各类识别和感应器件组成的通信传输网络放到传输层里，这样理解有失偏颇。既然是“层”，就要能够独立完成相应功能，因此基于自组网技术、现场总线技术构建的感知网络也在这个层面，尽管它们也具有短距离的传输、通信功能，但是不能列入传输层。部分物联网络的感知层要独立完成信息处理和控制功能，因此，物联网架构中应该包含独立的处理控制中心等处理控制模块。
（二）传输层
传输层主要完成接入和传输功能，是进行信息交换、传递的数据通路，包括接入网与传输网两种。物联网可用的基础网络有很多，根本应用需要可以用公网也可以用专网，没有说一定是什么网络[2]，典型传输网络包括电信网（固网、移动网）、广电网、互联网、电力通信网、专用网（数字集群）。接入网包括光纤接入、无线接入、以太网接入、卫星接入等各类接入方式，实现底层的传感器网络、RFID网络的最后一公里的接入。
（三）处理层
处理层由业务支撑平台（中间件平台）、网络管理平台（例如M2M管理平台）、信息处理平台、信息安全平台、服务支撑平台等组成，完成协同、管理、计算、存储、分析、挖掘以及提供面向行业和大众用户的服务等功能，典型技术包括中间件技术、虚拟技术、高可信技术，云计算服务模式、SOA系统架构方法等先进技术和服务模式可以得到广泛应用。
尽管物联网在智能工业、智能交通、环境保护、公共管理、智能家庭、医疗保健等经济和社会各个领域的应用特点千差万别，但是每个应用的基本架构都包括感知、传输和处理三个层次，各种行业和各个领域的专业应用子网都是基于这个三层基本架构构建的。
二、物联网产业链分析
（一）物联网产业链分析
物联网的产业链非常完整，包含从元器件到设备、从软件产品到信息服务等诸多环节[3]。物联网每个功能层都包含了硬件产品、硬件设备、软件产品、系统方案以及行业应用系统的运维服务。从企业分类来看，完整的物联网产业链主要包括感知和控制器件提供商（包括电子标签、各类传感器、执行器等制造商）、感知层末端设备提供商（传感节点、网关等完成底层组网、自组网的设备）、网络提供商（通信网（固网和移动网）、互联网、广电网、电力通信网（PLC）、专网等网络运行服务商）、软件与系统解决方案提供商（包括从底层微操系统、微中间件，还有处理层的操作系统、数据库、中间件和将应用软件）、系统集成商（行业应用系统集成商和处理层的应用集成商，有时候独立提供行业解决方案）、专业运营及服务提供商（逻辑上处于处理层，提供行业专业应用系统的运维服务）等六大环节（如图2所示）。
（1）核心感知和控制器件提供商
感应器件是物联网标识、识别以及采集信息的基础和核心，感应器件主要包括RFID、传感器（生物、物理和化学等等）、智能仪器仪表、GPS等；主要控制器件包括微操作系统、执行器等等，它们用于完成“感”、“知”后的“控”类指令的执行。拥有自主知识产权的感应器件的研发、设计和制造是我国物联网产业发展的核心环节，与此相关的射频芯片、传感器芯片和系统芯片等核心芯片的设计和生产商，以及感应器件制造商是扶持发展的重点。
（2）感知层末端设备提供商
感知层的末端设备具有一定的独立功能，主要包括传感节点设备、传感器网关等末端网络产品设备以及射频识别设备、传感系统及设备、智能控制系统及设备等。感知层末端设备的制造和广泛应用是我国物联网产业发展的关键。
（3）网络提供商
为物联网数据传输提供支撑和服务，包括互联网、电信网、广电网、电力通信网、专网等网络提供商。
（4）软件与系统解决方案提供商
与物联网相关的软件和服务产业主要分布在处理层和感知层，物联网核心软件和服务包括：①操作系统、数据库、中间件、行业应用软件等软件产品开发商；②行业应用解决方案提供商。
（5）系统集成商
根据客户需求，将实现物联网的硬件、软件和网络集成为一个完整解决方案提供给客户的厂商。部分系统集成商也提供软件产品和行业解决方案。
（6）专业运营服务提供商
指行业的、领域的物联网应用系统的专业运营服务商，为客户提供统一的终端设备鉴权、计费等服务，实现终端接入控制、终端管理、行业应用管理、业务运营管理、平台管理等服务。
需要指出的是，物联网发展还需要材料、电子元件等支撑产业支持，这些产业是物联网产业的关联产业。我们应该重点培育物联网核心产业，鼓励发展支撑产业，以应用促进相关产业发展。
（二）物联网核心产业链组成
物联网的核心产业是感知层和处理层直接相关的产业，要着重打造与核心产业关联的相关产业链，这些产业分布在感知层和处理层。物联网传输层是物联网应该的基础和支撑，但是它属于独立运行的成熟通信网络，技术、应用和商业模式比较成熟，属于物联网的网络支撑服务系统，不应该属于物联网核心产业链的内容。当然，通信网络运营商如果基于自己的传输网络优势，向上、下的感知层、处理层的服务延伸，提供应用系统的运维服务，此时它们已经不是传统意义的网络传输提供商了，提供的是物联网的行业专网运维服务，属于运维服务商了。
物联网应用中，没有感知控制的需求，就没有数据传输和数据处理的需求，感知层处于物联网产业链的核心和关键地位，所涉及的产业链包括核心感知器件提供商、感知层末端设备提供商、软件开发商和应用系统集成商。
物联网底层实现了“感”，要实现对物品的“知”，然后实现对物品的“控”，处理层的智能处理发挥着必不可少的作用。处理层的产业链涉及软件开发商、系统集成商、运营服务商，它们存物联网产业链中具有重要地位，在一个应用系统建成以后，持续的应用和经济价值来源于处理层的服务。
三、物联网软件产业链
与物联网产业链相关的软件服务企业包括软件产品开发商、行业解决方案提供商、系统集成商、运营服务提供商。
（一）软件产品开发商
主要为感知层和处理层开发各类软件产品，具体包括：
（1）感知层：微操作系统、嵌入式操作系统、实时数据库、运行集成环境、信息安全软件、组网通信软件等产品。
（2）处理层：网络操作系统、数据库、中间件、信息安全软件等。其中，中间件是物联网应用中的关键软件，它是衔接相关硬件设备和业务应用的桥梁，主要是对传感层采集来的数据进行初步加工，使得众多采集设备得来的数据能够统一，便于信息表达与处理、使语义具有互操作性、实现共享，便于后续处理应用。简单地说，传感网中间件划主要实现两类功能：一类从相关硬件设备的采集，过滤和合并感应数据；一类是完成传感数据的存储、维护、访问和聚合。目前，从事传感网中间件的软件机构和厂商有IBM、EPCglobal、Oracle、SAP等。
（二）行业解决方案提供商
目前，物联网的应用遍及智能电网、智能交通、智能物流、智能家具、环境保护、医疗卫生、金融服务业、公共安全、国防军事等领域。根据不同行业应用特点，行业解决方案提供商需要提出个性化的解决方案。
（三）系统集成商
系统集成商是根据客户需求，将实现物联网的硬件、软件和网络集成为一个完整解决方案提供给客户的厂商，其主要业务集中在感知层和处理层。伴随系统集成业务的一体化、整合化发展，为提高核心竞争力和项目实施效益，部分系统集成商开始提供自主开发的软件产品和行业解决方案。
（四）运营服务提供商
指行业的、领域的物联网应用系统的专业运营服务商，为客户提供统一的终端设备鉴权、计费等服务，实现终端接入控制、终端管理、行业应用管理、业务运营管理、平台管理等服务。
四、物联网软件产业链的特征认识
（一）物联网软件产业链具有完整性特征
物联网软件产品涉及基础软件、支撑软件和应用软件，物联网软件服务包括咨询规划、系统集成、系统运维等各种业态。物联网软件构成了一个完整的产业生态链条，对软件服务业具有很强的带动作用。
（二）中间件是产业发展重点
中间件是衔接相关硬件设备和业务应用的桥梁，是目前物联网领域竞争的焦点。通常将传感网中间件划分为两类：一类是传感数据采集中间件，完成传感数据从相关硬件设备的采集、过滤和合并；一类是传感数据管理中间件，完成传感数据的存储、维护、访问和聚合。
（三）嵌入式软件是重要突破口
产品和设备的智能化、网络化是重要发展趋势和方向。在后PC时代，集成电路、软件等应用市场的重心正在转移，从过去的以计算机为中心向以消费电子、智能移动终端、智能设备等领域嵌入式的应用为中心发展。物联网能够带动集成电路SOC技术、微操作系统、实时数据库等产品在嵌入式设备、智能终端中的应用，物联网感知层中的感知和控制设备为嵌入式系统软件、应用软件提供了巨大的应用空间。
（四）云计算和云服务是重要发展方向
云计算是信息技术进步、应用需求拓展、服务模式创新等融合发展的产物，其实质是计算、存储、网络、软件等信息技术资源整合应用，具有超大规模、虚拟化、资源利用率高、灵活配置、使用便捷等特点。它将改变生产、生活方式和服务模式，为信息技术产业发展开创一种全新的商业模式，成为全球信息技术产业发展的主流趋势。物联网产业的发展要重视云计算技术和运服务模式的创新，加快资金投入和政策扶持，促进物联网领域的云计算技术创新，推动物联网领域的云计算标准研究和应用，培育物联网领域的云计算服务业发展。
五、加快物联网软件服务业发展的措施
（一）提高认识，抓住发展机遇
物联网是信息技术领域重要的战略性新兴产业，物联网及其产业的发展为软件服务业发展提供了巨大的市场空间，对提高我国软件的应用水平，增强软件技术创新能力，具有重要意义[4]。因此，必须抓住机遇，优化发展环境，做好应用示范，做好产业规划，提前布局，加快发展步伐。
（二）完善发展政策，做好产业规划
加强物联网产业发展的政策体系研究，加快制定促进物联网产业发展的财税、金融、研发等方面的政策措施。国家“核高基”等重大科技专项、重大产业化专项要加大对物联网微操作系统、中间件软件、实时数据库等关键软件开发和成果产业化的支持，力争在核心技术方面取得突破，关键产业实现自主可控。国家要加快制定物联网软件的产业发展规划，做好顶层设计，明确我国物联网软件产业的发展思路、发展原则、发展目标，加快制定产业发展技术路线图。根据区域特色、产业基础，相关省市要做好物联网软件与相关服务业的发展规划，力争取得发展先机。
（三）鼓励技术创新，攻克标准瓶颈
加快软件服务业的技术创新体系建设，鼓励技术创新，努力突破核心关键技术，增强产业自主发展能力。充分发挥产学研用等多方面资源和优势，加大资金投入，以攻破感知层、处理层的中间件、微操作系统、实时数据库等核心技术为突破口，加快物联网软件的研发和产业化，确保信息安全、国家安全和社会安全。重点以核心技术、关键服务为核心，加快与软件相关的物联网标准编制，加快SaaS、PaaS和IaaS等云计算技术的服务标准研制和推广，规范和推动物联网发展。
（四）推动行业应用示范，拓展内需市场空间
选择智能电网、智能交通、智能物流等应用领域[5]，加快试点示范，积极推广国产物联网软件和本土的相关服务，提高我国物联网自主可控能力。积极推进工业、农业和社会生活等领域的物联网应用，通过大规模应用拓展市场发展空间，促进软件、信息服务业等信息产业发展。
（五）加强公共服务平台建设，增强公共服务能力
围绕共性和关键需求，推进物联网公共技术服务平台、公共测试服务平台建设。建立和完善科技投融资、产学研合作、成果转化、信息咨询、知识产权、人才培养和综合配套等公共服务体系。建设标准验证、测试和仿真等服务平台，建立物联网知识产权服务平台，开展知识产权预警等工作，以保障物联网产业与应用的健康发展。
收稿日期：2010－10－18 修回日期：2011－02－22
标签：传输层论文; 系统集成商论文; 软件论文; 物联网产业论文; 物联网应用论文; 软件服务论文; 物联网平台论文; 云计算论文; 中间件技术论文; 信息安全论文; 感知科技论文;