淺析萬物互聯及其關鍵技術
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摘要：物聯網技術的發展，給人們帶來了對“萬物互聯”的暢想。在這個科技快速發展的時代，萬物互聯所需的多項關鍵技術均已趨于成熟，萬物互聯指日可待。本文從萬物互聯的定義、發展現狀、關鍵技術以及應用場景等幾個方面對萬物互聯進行了探討，簡單分析了萬物互聯的可實現性。
關鍵詞：萬物互聯；關鍵技術；物聯網
一.引言
2019年，互聯網領域最熱的詞之一無非就是“萬物互聯”。那么何為萬物互聯？提到萬物互聯（Internet of Everything），物聯網（Internet of things）是一個不得不提的詞。萬物互聯，實質上就是物聯網的一個更高層次的表達，是物聯網的更高層次的發展階段。物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，也是"信息化"時代的重要發展階段。萬物互聯時代面臨著各種各樣的技術挑戰，要實現萬物互聯，需要各個領域的人才互聯互通，共同克服各種困難。本文簡單分析了萬物互聯的關鍵技術，簡單完成了對萬物互聯的可實現性分析。
二.萬物互聯的技術過程
萬物互聯的基礎是物聯網，物聯網大體包括設備、網絡、軟件應用。這其中，設備包括數據采集裝置（也就是傳感器）、信號發射接收設備，網絡用于實現設備的連接以及數據的傳輸，而軟件應用是處理數據以及實現特定操作的載體。也可以這么說，物聯網融合了各種技術，建立了一個半自治的網絡。這個網絡不一定就是互聯網，也可以是自組網，簡單地說就是物聯網設備并不需要時刻保持接入互聯網甚至有些不需要接入互聯網。那么我們要怎么才能建立一個萬物互聯的世界呢？主要有三個階段：
第一個階段：設備的鋪設及互聯互通
要實現萬物互聯的世界，設備是基礎，沒有設備連物都沒有何來萬物互聯呢？所以發展的第一階段當然是需要部署海量的設備，并將設備相互連接起來，這也就形成了萬物互聯的基礎。現在海量的設備已經部署在我們的身邊，無論是連接手機的智能手環還是智能家居設備，我們身邊的許多的設備都被穿上了傳感器的衣服，通過WiFi或者其他連接形式接入了互聯網或者自組網中。萬物互聯的基礎已經存在。
第二階段：設備的協同配合
第一階段已經有了設備的基礎，設備之間的數據流通也有了一定的基礎，第二階段就是要完成設備之間的自動化操作，也就當某一個設備接收到一個數據超過一個閾值之后，會自動執行某些預置的操作。就好比在家中安裝一個自動火警報警器，當溫度閾值超過某一個值時，觸發報警器，通過互聯網或者電話報火警。這一階段更多的是一些智能化操作，挑戰更多來自于如何用這種智能化的操作去替代繁雜的操作。
第三階段：智能應用的開發。
前面階段已經提到萬物互聯時代，傳感器采集了海量的數據，如果要利用這些數據實現更強大更復雜的操作，我們就需要開發更強大的智能應用去處理這些數據，甚至引入其他數據對當前情況進行判斷，人工智能、大數據等技術就是解決這一問題的技術手段。
整體而言，萬物互聯的大時代所需要的基本條件已經具備，雖然在某些技術領域仍需等待突破，但是也都是含苞待放。萬物互聯將至。
三.萬物互聯所需的關鍵技術。
1.移動互聯網技術
移動互聯網技術是萬物互聯的核心技術之一，既包括了移動通信技術又包括了互聯網技術，而這兩種技術又是相互融合的。主要包含：移動通信技術、局域網、廣域網、TCP/IP協議以及云計算等技術。其中最為關鍵的技術就是5g（第五代移動通信技術）。提到5G，以下幾種技術就不得不提。
?。?）massive MIMO技術
在理想的傳播模型中，當發射功率是一個固定值時，接收功率與波長的平方、發射天線增益和接收天線增益成正比，與發射天線和接收天線之間的距離的平方成反比。大部分5G網絡部署在毫米波頻段，此時的波長非常小，所以信號的衰減會非常嚴重。但是我們不能隨意增大發射端發生功率，因為發射功率總會有一個上限，我們也不能隨意增大發射天線和接收天線的增益，因為受制于材料技術和物理規律，我們也不能隨意減小發射與接收的距離，因為遠距離通信也是用戶的需求之一，那么唯一的解決方案就是增大天線的規模，也就是利用massive MIMO技術。另外使用massive MIMO技術，我們能夠生成高增益、可調節的賦形波束，從而明顯改善信號覆蓋，并且由于其波束非常窄，可以大大減少對周邊的干擾。
?。?）全雙工技術
全雙工技術是5G高吞吐量和低延遲的關鍵技術，他能實現設備的發射機和接收機同時同頻全雙工，突破了現有的FDD（頻分雙工）和時分雙工（TDD）模式，是5G通信的關鍵技術之一。
?。?）D2D技術。
D2D技術，也及時直接通信技術，不需要通過基站，實現終端之間的直接通信，這種技術能夠實現較高的數據速率、較低的時延、較低的功耗、頻譜資源的高效利用以及提升鏈路靈活性和網絡可靠性。
（4）超密集網絡
由于5G需要滿足更大的流量需求，超密集網絡成為了滿足這個需求的主要手段之一。這種技術不僅能夠改善網絡覆蓋，更能夠大幅度提升系統容量。小區間干擾是這種技術的主要困擾之一，因此干擾消除、小區快速發現、密集小區間協作、基于終端能力提升的移動性增強方案等都是現有的研究熱門。
2.信息采集技術
信息采集技術，也就是傳感器技術。信息采集技術實質是新一代物理及新材料技術，研究人員在這方面不斷突破，現已存在能夠滿足基本需求的傳感器件。
3.物品編碼技術
隨著越來越多的設備接入互聯網，設備相互之間要怎么識別呢？設備怎么知道要把消息傳給哪個設備呢？只要是接入互聯網的設備，它就會有一個表明它身份的標識，這個標識就是IP。但是隨著接入互聯網的設備越來越多，原有的標識方法IPv4可提供的可用IP地址數量僅有34億左右，遠遠無法滿足萬物互聯的需求，所以研究人員推出了新一代互聯網協議--IPv6。IPv6理論上具有340個100萬的11次冪，也就是340個千億的千億的千億的地址數量，這個數量遠遠超過了IP地址的需求。萬物互聯的實現，離不開IPv6的部署。
4.網絡安全技術
萬物互聯時代，無數的設備接入互聯網，這也就意味著互聯網存在著更多的攻擊點，另外，在這個“萬物均要互聯，一切皆可編程”的時代，物理世界與虛擬世界逐漸打通，網絡空間的攻擊將會滲透到虛擬空間，直接映射到物理世界的安全，網絡安全也就成為了萬物互聯的主要挑戰之一。業界需要更強大的手段去迎接這個挑戰。針對這個挑戰，業界也提出了許多的解決方案，比如說利用人工智能預測網絡威脅、ARM安全架構PSA、亞馬遜AWS Greengrass云端設備等。
四.總結
萬物互聯的是實現面臨著許多的挑戰，也有許多的技術難點，但是在科研人員的努力下，許多關鍵問題已經解決，許多技術難點也已經有了解決的方向。在這樣一個帶時代背景之下，萬物互聯，指日可待。
參考文獻
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