第一篇：外文翻譯--物聯網

Internet of Things

1.The definition of connotation The English name of Internet of Things, referred to as: the IOT.Internet of Things through the pass, radio frequency identification technology, global positioning system technology, real-time acquisition of any monitoring, connectivity, interactive objects or processes, collecting their sound, light, heat, electricity, mechanics, chemistry, biology, the location of a variety of the information you need network access through a variety of possible things and things, objects and people in the Pan-link intelligent perception of items and processes, identification and management.The Internet of Things IntelliSense recognition technology and pervasive computing, ubiquitous network integration application, known as the third wave of the world's information industry development following the computer, the Internet.Not so much the Internet of Things is a network, as Internet of Things services and applications;Internet of Things is also seen as Internet application development.Therefore, the application of innovation is the core of the development of Internet of Things, and the user experience as the core innovation is the soul of Things.2.The meaning of “material” Where the “objects” to meet the following conditions can be included in the scope of the “Internet of Things”: 1.Receiver have the appropriate information;2.Have a data transmission path;3.Have a certain storage capabilities;4.To have the CPU;5.To have the operating system;6.Have specialized applications;7.Have a data transmitter;8.Follow the communication protocol of Things;9.World Network, a unique number that can be identified.3.“Chinese style” as defined in Internet of Things(Internet of Things)refers to is the ubiquitous(Ubiquitous)terminal equipment(Devices)and facilities(Facilities), including with the “inner intelligence” sensors, mobile terminals, industrial systems, floor control system, the family of Intelligentfacilities, video surveillance systems, and external can “(Enabled)，such as RFID, a variety of assets(the Assets), personal and vehicle carrying the wireless terminal” intelligent objects or animals “or” smart dust “(the Mote), through a variety of wireless and / or cable over long distances and / or short-range communication networks to achieve interoperability(M2M), application integration(the Grand Integration), and based on cloud computing, SaaS operation mode, in internal network(intranet), private network(extranet), and / or the Internet(Internet)environment, the use of appropriate information security mechanisms to provide a safe, controlled and even personalized real-time online monitoring, retrospective positioning, alarm linkage, command and control plan management, remote control, security, remote repair and maintenance, online upgrades, statistical reporting, decision support, the leadership of the desktop(showcase of the Cockpit Dashboard)management and service functions, ”Everything,“ ”efficient, energy saving, security environmental protection, “" possession, control, Camp integration.4.EU definition In September 2009, the Internet of Things and enterprise environments held in Beijing, China-EU Seminar on the European Commission and Social Media Division RFID Division is responsible for Dr.Lorent Ferderix, given the EU's definition of things: the Internet of Things is a dynamic global network infrastructure, it has a standards-based and interoperable communication protocols, self-organizing capabilities, including physical and virtual ”objects“ of identity, physical attributes, virtual features and smart interface and seamless integration of information networks.Internet of Things Internet and media, the Internet and business Internet one, constitute the future of the Internet.5．change The Internet of Things(Internet of Things)the word universally recognized at home and abroad Ashton, Professor of the MIT Auto-ID Center in 1999 first proposed to study RFID.The report of the same name released in 2005, the International Telecommunication Union(ITU), the definition and scope of the Internet of Things has been a change in the coverage of a larger expansion, no longer refers only to the Internet of Things based on RFID technology.Since August 2009, Premier WenJiabao put forward the ”Experience China“ Internet of Things was officially listed as a national one of the five emerging strategic industries, to write the ”Government Work Report“ Internet of Things in China has been the great concern of the society as a whole degree of concern is unparalleled in

the United States, European Union, as well as other countries.The concept of Internet of Things is not so much a foreign concept, as it has been the concept of a ”Made in China“, his coverage of the times, has gone beyond the scope of the 1999 Ashton professor and the 2005 ITU report referred to, Internet of Things has been labeled a ”Chinese style“ label.6．Background The concept of Internet of Things in 1999.Internet-based, RFID technology and EPC standards, on the basis of the computer Internet, the use of radio frequency identification technology, wireless data communication technology, a global items of information to real-time sharing of the physical Internet ”Internet of things“(referred to as the Internet of Things), which is also the basis of the first round of the China Internet of Things boom set off in 2003.The sensor network is built up based on sensing technology network.Chinese Academy of Sciences in 1999 on the start sensor network research and has made some achievements in scientific research, the establishment of applicable sensor network.1999, held in the United States, mobile computing and networking International Conference, ”The sensor network is a development opportunity facing humanity in the next century.In 2003, the United States, “Technology Review” proposed sensor network technology will be future changes ten people's lives first.November 17, 2005, the WSIS held in Tunis(WSIS), the International Telecommunication Union released ITU Internet Report 2005: Internet of Things “, citing the concept of the” Internet of things “.The report pointed out that the ubiquitous ”Internet of Things“ communication era is approaching, all the objects in the world, from tires to toothbrushes, from housing to the tissue via the Internet, take the initiative to be exchanged.Radio Frequency Identification(RFID), sensor technology, nanotechnology, intelligent embedded technology will be more widely used.According to the description of the ITU, the era of things, a short-range mobile transceivers embedded in a variety of daily necessities, human beings in the world of information and communication will receive a new communication dimension, from any time communication between people of the place of connection extended to the communication connection between persons and things and things and things.The Internet of Things concept of the rise, largely due to the International Telecommunication Union(ITU), the title of Internet of Things 2005 annual Internet

Report.However, the ITU report the lack of a clear definition of Things.Domestic Internet of Things is also there is no single standard definition, but the Internet of Things In essence, the Internet of Things is a polymer application of modern information technology to a certain stage of development and technological upgrading of various sensing technology modern network technology and artificial intelligence and automation technology aggregation and integration of applications, so that the human and material wisdom of dialogue to create a world of wisdom.Because the development of the Internet of Things technology, involving almost all aspects of IT, innovative application and development of a polymer, systematic, and therefore be called revolutionary innovation of information industry.Summed up the nature of the Internet of Things is mainly reflected in three aspects: First, the Internet features that need to be networked objects must be able to achieve the interoperability of the Internet;identification and communication features, that is included in the Internet of Things ”objects“ must to have the functions of automatic identification and physical objects communication(M2M);intelligent features, the network system should have automated, self-feedback and intelligent control features January 28, 2009, Obama became the President of the United States, held with U.S.business leaders a ”round table“, as one of the only two representatives, IBM CEO Sam Palmisano for the first time that ”the wisdom of the Earth“ this concept, it is recommended that the new government to invest in a new generation of intelligent infrastructure.February 24, 2009 news, IBM Greater China CEO money crowd called ”Smarter Planet“ strategy announced in the forum 2009IBM.This concept was put forth, that is the great concern of the United States from all walks of life, and even analysts believe that IBM's vision is very likely to rise to U.S.national strategy, and caused a sensation in the world.IBM believes that the industry, the next phase of the mission is to make full use of the new generation of IT technology in all walks of life among specifically, is the embedded sensors and equipment to the power grid, railways, bridges, tunnels, highways, buildings, water supply systems dams, oil and gas pipelines and other objects, and is generally connected to the formation of Things.Strategy conference, IBM, and implant the concept of ”wisdom“ in the implementation of the infrastructure, strong, not only in the short term to stimulate the economy, promote employment, and in a short period of time for China to build a

mature wisdom infrastructure platform.IBM ”Smarter Planet“ strategy will set off again after the wave of Internet technology industrial revolution.Former IBM CEO Lou Gerstner has raised an important point of view, every 15 years, a revolution in computing model.This judgment is the same as Moore's Law accurately call it a ”15-year cycle Law“.Before and after 1965, changes to the mainframe as a symbol, 1980 marked by the popularization of personal computers, 1995, the Internet revolution.Each such technological change are caused by the enterprise, industry and even the national competitive landscape of major upheaval and change.To a certain extent in the Internet revolution is ripening by the ”information superhighway“ strategy.1990s, the Clinton administration plan for 20 years, $ 200 billion to-4000 billion, construction of the U.S.National Information Infrastructure, to create a huge economic and social benefits.Today, the ”Smarter Planet“ strategy by many Americans that there are many similarities with the ”information superhighway“, the same they revive the economy, a key strategy for competitive advantage.The strategy can be set off, not only for the United States, such as the Internet revolution was the wave of technological and economic concern, more attention from the world.”Internet of Things prospects are very bright, it will dramatically change our current way of life.“ Demonstration director of the Center of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, National Electrical and Electronic Zhao Guoan said.Industry experts said that the Internet of things to our life personification of the things became a kind of human.Goods(goods)in the world of physical objects associated with each other ”exchange“, without the need for human intervention.The Internet of Things using radio frequency identification(RFID)technology, to achieve the interconnection and sharing of the automatic identification of goods(products)and information through the computer Internet.It can be said that the Internet of Things depict the world is full of intelligent.In the world of Internet of Things, material objects connected to the dragnet.The second session, held at Peking University in November 2008, China Mobile Government Seminar ”Knowledge Society and Innovation 2.0“, the experts made the mobile technology, the Internet of Things technology led to the development of economic and social form, innovative forms of change, and promote the The next generation of innovation for the knowledge society as the core of user experience

(innovative 2.0)the formation of innovation and development of the form to pay more attention to the user to focus on people-oriented.Research institutions is expected to 10 years, the Internet of Things may be mass adoption of this technology will develop into one of thousands of yuan-scale high-tech market, the industry than the Internet 30 times.It is learned that the things industry chain can be broken down into the identity, perception, processing and information transfer, four links, each link of the key technologies for the wireless transmission network of RFID, sensors, smart chip and telecom operators.EPOSS in the ”Internet of Things in 2020“ report, an analysis predicted that the future development of the Internet of Things will go through four stages, 2010, RFID is widely used in the field of logistics, retail and pharmaceutical objects interconnect 2010 to 2015, 2015 ~ In 2020, the object into the semi-intelligent, intelligent objects into 2020.As the vanguard of the Internet of Things, RFID has become the most concerned about the technology market.The data show that the global RFID market size in 2008 from $ 4.93 billion in 2007 rose to $ 5.29 billion, this figure covers all aspects of the RFID market, including tags, readers and other infrastructure, software and services.RFID card and card-related infrastructure will account for 57.3 percent of the market, reaching $ 3.03 billion.Application from financial and security industries will drive the market growth of RFID cards.Analysis International forecasts, the Chinese RFID market size in 2009 will reach 5.0 billion, a CAGR of 33%, in which the electronic tag is more than 3.8 billion Yuan, the reader close to 700 million yuan, software and services market to reach 500 million Yuan pattern.MEMS is the abbreviation of the micro-electromechanical systems, MEMS technology is built on the basis of micro / nano, the market prospect is broad.The main advantage of the MEMS sensor is the small size, large-scale mass production cost reduction, mainly used in two major areas of automotive and consumer electronics.Under ICInsight the latest report is expected in 2007-2012, global sales of semiconductor sensors and actuators based on MEMS will reach 19 percent compound annual growth rate(CAGR), compared with $ 4.1 billion in 2007 to five years will achieve $ 9.7 billion in annual sales.7．Principle Internet of Things is on the basis of the computer Internet, RFID, wireless data communications technology, to construct a cover everything in the world's ”Internet

of Things“.In this network, the goods(products)to each other ”exchange“, without the need for human intervention.Its essence is the use of radio frequency identification(RFID)technology to achieve the interconnection and sharing of the automatic identification of goods(products)and information through the computer Internet.The Internet of Things is a very important technology is radio frequency identification(RFID)technology.RFID is radio frequency identification(Radio Frequency Identification)technology abbreviation, is an automatic identification technology in the 1990s began to rise, the more advanced a non-contact identification technology.The development of RFID technology based on a simple RFID system, combined with existing network technology, database technology, middleware technology, to build a one composed by a large number of networked readers and numerous mobile label, much larger than the Internet of Things trend.RFID, it is able to let items ”speak“ a technique.In the ”Internet of Things“ concept, RFID tags are stored in the specification and interoperability information collected automatically by wireless data communications network to a central information system, to achieve the identification of goods(products), and then through the open computer network for information exchange and sharing, items ”transparent“ management.The information technology revolution in the Internet of Things is referred to as IT mobile Pan of a specific application.Internet of Things through IntelliSense, identification technology and pervasive computing, ubiquitous network convergence applications, breaking the conventional thinking before, human beings can achieve ubiquitous computing and network connectivity.The traditional thinking has been the separation of physical infrastructure and IT infrastructure: on the one hand, airports, roads, buildings, while on the other hand, the data center, PC, broadband.In the era of the ”Internet of Things“, reinforced concrete, cable with the chip, broadband integration into a unified infrastructure, in this sense, the infrastructure is more like a new site of the Earth, the world really works it, which including economic management, production operation, social and even personal life.”Internet of Things“ makes it much more refined and dynamic management of production and life, to manage the future of the city to achieve the status of ”wisdom" to improve resource utilization and productivity levels, and improve the relationship between man and nature.外文翻譯：

物聯網

1.定義內涵

物聯網的英文名稱為Internet of Things，簡稱：IOT。物聯網通過傳感器、射頻識別技術、全球定位系統(tǒng)等技術，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，通過各類可能的網絡接入，實現物與物、物與人的泛在鏈接，實現對物品和過程的智能化感知、識別和管理。物聯網是通過智能感知、識別技術與普適計算、泛在網絡的融合應用，被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。與其說物聯網是網絡，不如說物聯網是業(yè)務和應用，物聯網也被視為互聯網的應用拓展。因此應用創(chuàng)新是物聯網發(fā)展的核心，以用戶體驗為核心的創(chuàng)新是物聯網發(fā)展的靈魂。2.“物”的涵義

這里的“物”要滿足以下條件才能夠被納入“物聯網”的范圍： 1．要有相應信息的接收器； 2．要有數據傳輸通路； 3．要有一定的存儲功能； 4．要有CPU； 5．要有操作系統(tǒng)； 6．要有專門的應用程序； 7．要有數據發(fā)送器； 8．遵循物聯網的通信協(xié)議；

9．在世界網絡中有可被識別的唯一編號。3.“中國式”定義

物聯網(Internet of Things)指的是將無處不在（Ubiquitous）的末端設備（Devices）和設施（Facilities），包括具備“內在智能”的傳感器、移動終端、工業(yè)系統(tǒng)、樓控系統(tǒng)、家庭智能設施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等、和“外在使能”(Enabled)的，如貼上RFID的各種資產（Assets）、攜帶無線終端的個人與車輛等等“智能化物件或動物”或“智能塵埃”（Mote），通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通訊網絡實現互聯互通（M2M)、應用大集成（Grand Integration)、以及基于云計算的SaaS營運等模式，在內網（Intranet）、專網（Extranet）、和/或互聯網（Internet）環(huán)境下，采用適當的信息安全保障機制，提供安全可控乃

至個性化的實時在線監(jiān)測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、統(tǒng)計報表、決策支持、領導桌面（集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服務功能，實現對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)保”的“管、控、營”一體化。4.歐盟的定義

2009年9月，在北京舉辦的物聯網與企業(yè)環(huán)境中歐研討會上，歐盟委員會信息和社會媒體司RFID部門負責人Lorent Ferderix博士給出了歐盟對物聯網的定義：物聯網是一個動態(tài)的全球網絡基礎設施，它具有基于標準和互操作通信協(xié)議的自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有身份標識、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口，并與信息網絡無縫整合。物聯網將與媒體互聯網、服務互聯網和企業(yè)互聯網一道，構成未來互聯網。5.變化

物聯網(Internet of Things)這個詞，國內外普遍公認的是MIT Auto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID時最早提出來的。在2005年國際電信聯盟（ITU）發(fā)布的同名報告中，物聯網的定義和范圍已經發(fā)生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于RFID技術的物聯網。

自2009年8月溫家寶總理提出“感知中國”以來,物聯網被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產業(yè)之一，寫入“政府工作報告”，物聯網在中國受到了全社會極大的關注，其受關注程度是在美國、歐盟、以及其他各國不可比擬的。

物聯網的概念與其說是一個外來概念，不如說它已經是一個“中國制造”的概念，他的覆蓋范圍與時俱進，已經超越了1999年Ashton教授和2005年ITU報告所指的范圍，物聯網已被貼上“中國式”標簽。

6.背景

物聯網的概念是在1999年提出的。當時基于互聯網、RFID技術、EPC標準，在計算機互聯網的基礎上，利用射頻識別技術、無線數據通信技術等，構造了一個實現全球物品信息實時共享的實物互聯網“Internet of things”（簡稱物聯網），這也是在2003年掀起第一輪華夏物聯網熱潮的基礎。

傳感網是基于感知技術建立起來的網絡。中科院早在1999年就啟動了傳感網的研究，并已取得了一些科研成果，建立了一些適用的傳感網。1999年，在美國召開的移動計算和網絡國際會議提出了，“傳感網是下一個世紀人類面臨的又一個發(fā)展機遇”。2003年，美國《技術評論》提出傳感網絡技術將是未來改變人們生活的十大技術之首。

2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯盟發(fā)布了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，引用了“物聯網”的概念。

報告指出，無所不在的“物聯網”通信時代即將來臨，世界上所有的物體從輪胎到牙刷、從房屋到紙巾都可以通過因特網主動進行交換。射頻識別技術（RFID）、傳感器技術、納米技術、智能嵌入技術將到更加廣泛的應用。

根據ITU的描述，在物聯網時代，通過在各種各樣的日常用品上嵌入一種短距離的移動收發(fā)器，人類在信息與通信世界里將獲得一個新的溝通維度，從任何時間任何地點的人與人之間的溝通連接擴展到人與物和物與物之間的溝通連接。物聯網概念的興起，很大程度上得益于國際電信聯盟(ITU)2005 年以物聯網為標題的年度互聯網報告。然而，ITU的報告對物聯網缺乏一個清晰的定義。

雖然目前國內對物聯網也還沒有一個統(tǒng)一的標準定義，但從物聯網本質上看，物聯網是現代信息技術發(fā)展到一定階段后出現的一種聚合性應用與技術提升，將各種感知技術、現代網絡技術和人工智能與自動化技術聚合與集成應用，使人與物智慧對話，創(chuàng)造一個智慧的世界。因為物聯網技術的發(fā)展幾乎涉及到了信息技術的方方面面，是一種聚合性、系統(tǒng)性的創(chuàng)新應用與發(fā)展，也因此才被稱為是信息產業(yè)的第三次革命性創(chuàng)新。物聯網的本質概括起來主要體現在三個方面：一是互聯網特征，即對需要聯網的物一定要能夠實現互聯互通的互聯網絡；二是識別與通信特征，即納入物聯網的“物”一定要具備自動識別與物物通信（M2M）的功能；三是智能化特征，即網絡系統(tǒng)應具有自動化、自我反饋與智能控制的特點

2009年1月28日，奧巴馬就任美國總統(tǒng)后，與美國工商業(yè)領袖舉行了一次“圓桌會議”，作為僅有的兩名代表之一，IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎設施。

2009年2月24日消息，IBM大中華區(qū)首席執(zhí)行官錢大群在2009IBM論壇上公布了名為“智慧的地球”的最新策略。

此概念一經提出，即得到美國各界的高度關注，甚至有分析認為ＩＢＭ公司的這一構想極有可能上升至美國的國家戰(zhàn)略，并在世界范圍內引起轟動。ＩＢＭ認為，產業(yè)下一階段的任務是把新一代ＩＴ技術充分運用在各行各業(yè)之中，具體地說，就是把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成物聯網。

在策略發(fā)布會上，IBM還提出，如果在基礎建設的執(zhí)行中，植入“智慧”的理念，不僅僅能夠在短期內有力的刺激經濟、促進就業(yè)，而且能夠在短時間內為中國打造一個成熟的智慧基礎設施平臺。

IBM希望“智慧的地球”策略能掀起“互聯網”浪潮之后的又一次科技產業(yè)革命。IBM前首席執(zhí)行官郭士納曾提出一個重要的觀點，認為計算模式每隔15年發(fā)生一次變革。這一判斷像摩爾定律一樣準確，人們把它稱為“十五年周

期定律”。1965年前后發(fā)生的變革以大型機為標志，1980年前后以個人計算機的普及為標志，而1995年前后則發(fā)生了互聯網革命。每一次這樣的技術變革都引起企業(yè)間、產業(yè)間甚至國家間競爭格局的重大動蕩和變化。而互聯網革命一定程度上是由美國“信息高速公路”戰(zhàn)略所催熟。20世紀90年代，美國克林頓政府計劃用20年時間,耗資2000億-4000億美元,建設美國國家信息基礎結構，創(chuàng)造了巨大的經濟和社會效益。

而今天，“智慧的地球”戰(zhàn)略被不少美國人認為與當年的“信息高速公路”有許多相似之處，同樣被他們認為是振興經濟、確立競爭優(yōu)勢的關鍵戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略能否掀起如當年互聯網革命一樣的科技和經濟浪潮，不僅為美國關注，更為世界所關注。

“物聯網前景非常廣闊，它將極大地改變我們目前的生活方式。”南京航空航天大學國家電工電子示范中心主任趙國安說。業(yè)內專家表示，物聯網把我們的生活擬人化了，萬物成了人的同類。在這個物物相聯的世界中，物品（商品）能夠彼此進行“交流”，而無需人的干預。物聯網利用射頻自動識別（RFID）技術，通過計算機互聯網實現物品（商品）的自動識別和信息的互聯與共享。可以說，物聯網描繪的是充滿智能化的世界。在物聯網的世界里，物物相連、天羅地網。

2008年11月在北京大學舉行的第二屆中國移動政務研討會“知識社會與創(chuàng)新2.0”上，專家們提出移動技術、物聯網技術的發(fā)展帶動了經濟社會形態(tài)、創(chuàng)新形態(tài)的變革，推動了面向知識社會的以用戶體驗為核心的下一代創(chuàng)新（創(chuàng)新2.0）形態(tài)的形成，創(chuàng)新與發(fā)展更加關注用戶、注重以人為本。有研究機構預計10年內物聯網就可能大規(guī)模普及，這一技術將會發(fā)展成為一個上萬億元規(guī)模的高科技市場，其產業(yè)要比互聯網大30倍。

據悉，物聯網產業(yè)鏈可以細分為標識、感知、處理和信息傳送四個環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)的關鍵技術分別為RFID、傳感器、智能芯片和電信運營商的無線傳輸網絡。EPOSS在《Internet of Things in 2020》報告中分析預測，未來物聯網的發(fā)展將經歷四個階段，2010年之前RFID被廣泛應用于物流、零售和制藥領域，2010~2015年物體互聯，2015~2020年物體進入半智能化，2020年之后物體進入全智能化。

作為物聯網發(fā)展的排頭兵，RFID成為了市場最為關注的技術。數據顯示，2008年全球RFID市場規(guī)模已從2007年的49.3億美元上升到52.9億美元，這個數字覆蓋了RFID市場的方方面面，包括標簽、閱讀器、其他基礎設施、軟件和服務等。RFID卡和卡相關基礎設施將占市場的57.3%，達30.3億美元。來自金融、安防行業(yè)的應用將推動RFID卡類市場的增長。易觀國際預測，2009年中國

RFID市場規(guī)模將達到50億元，年復合增長率為33%，其中電子標簽超過38億元、讀寫器接近7億元、軟件和服務達到5億元的市場格局。

MEMS是微機電系統(tǒng)的縮寫，MEMS技術是建立在微米/納米基礎之上的，市場前景廣闊。MEMS傳感器的主要優(yōu)勢在于體積小、大規(guī)模量產后成本下降快，目前主要應用在汽車和消費電子兩大領域。根據ICInsight最新報告，預計在2007年至2012年間，全球基于MEMS的半導體傳感器和制動器的銷售額將達到19%的年均復合增長率(CAGR)，與2007年的41億美元相比，五年后將實現97億美元的年銷售額。7.原理

物聯網是在計算機互聯網的基礎上，利用RFID、無線數據通信等技術，構造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。在這個網絡中，物品(商品)能夠彼此進行“交流”，而無需人的干預。其實質是利用射頻自動識別(RFID)技術，通過計算機互聯網實現物品(商品)的自動識別和信息的互聯與共享。

物聯網中非常重要的技術是射頻識別（RFID）技術。RFID是射頻識別（Radio Frequency Identification）技術英文縮寫，是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技術，是目前比較先進的一種非接觸識別技術。以簡單RFID系統(tǒng)為基礎，結合已有的網絡技術、數據庫技術、中間件技術等，構筑一個由大量聯網的閱讀器和無數移動的標簽組成的，比Internet更為龐大的物聯網成為RFID技術發(fā)展的趨勢。

而 RFID，正是能夠讓物品“開口說話”的一種技術。在“物聯網”的構想中，RFID標簽中存儲著規(guī)范而具有互用性的信息，通過無線數據通信網絡把它們自動采集到中央信息系統(tǒng)，實現物品(商品)的識別，進而通過開放性的計算機網絡實現信息交換和共享，實現對物品的“透明”管理。

信息化革命的浪潮，物聯網被稱為信息技術移動泛在化的一個具體應用。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算、泛在網絡的融合應用，打破了之前的傳統(tǒng)思維，人類可以實現無所不在的計算和網絡連接。傳統(tǒng)的思路一直是將物理基礎設施和IT基礎設施分開：一方面是機場、公路、建筑物，而另一方面是數據中心，個人電腦、寬帶等。而在“物聯網”時代，鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎設施，在此意義上，基礎設施更像是一塊新的地球工地，世界的運轉就在它上面進行，其中包括經濟管理、生產運行、社會管理乃至個人生活。“物聯網”使得人們可以更加精細和動態(tài)的方式管理生產和生活，管理未來的城市，達到“智慧”狀態(tài)，提高資源利用率和生產力水平，改善人與自然間的關系。

第二篇：外文翻譯Lithe物聯網中的輕量級安全CoAP協(xié)議

Lithe:物聯網中的輕量級安全CoAP協(xié)議

摘要：物聯網支持廣泛的包含潛在驅動和傳感任務的應用場景，例如，在電子健康領域。為了在應用層通信，資源受限的設備要能夠使用資源受限的應用協(xié)議（CoAP），目前互聯網工程組正在使這項協(xié)議標準化。為了保護感知信息的傳送，安全的資源受限協(xié)議授權使用數據報傳輸層安全協(xié)議（DTLS）作為底層安全協(xié)議來進行身份認證和保密通信。然而，數據包傳輸層安全協(xié)議最初是用在比較強大的設備上的，這些設備通過可靠的高帶寬的鏈路來進行通信。在這篇論文中我們提出了Lithe——物聯網中數據報傳輸層安全協(xié)議和資源受限的應用協(xié)議的集成協(xié)議。通過Lithe，另外我們利用低功率無線個人區(qū)域網絡IPV6協(xié)議（6 LoWPAN），提出了一個新穎的DTLS頭壓縮計劃，旨在顯著降低能源消耗。最重要的是我們提出的DTLS頭壓縮方案不威協(xié)DTLS提供的端到端的安全屬性。同時，它在保持DTLS標準性的情況下，大大降低了傳播的數量字節(jié)。我們在Contiki操作系統(tǒng)下基于DTLS來評估了我們的方法。評估結果表明該方案在包的大小，能量消耗，處理時間方面有了顯著改善，而且能夠在壓縮DTLS時得到全網響應。

索引詞：CoAP，DTLS，CoAPs，6LoWPAN，security，IoT

一、簡介

低功率無線個人區(qū)域網絡IPV6協(xié)議（6 LowPAN）允許使用低功耗的IP網絡和有損耗的無線傳感器網絡，例如無線傳感網（WSNs）。這樣的IP連接的智能設備正成為互聯網的一部分，因此形成了物聯網或者嚴格來說形成了IP連接的物聯網。然而由于TCP的擁塞控制算法，使得它在無線網絡中的性能很差，低功率無線電和傳感網絡中的損耗進一步惡化了它的性能。因此物聯網中主要使用無連接的UDP。此外。HTTP主要是在TCP基礎上運行，它在損耗和受限環(huán)境下效率低下。IETF工作在無連接的輕量級的CoAP上，CoAP是物聯網中新提出的協(xié)議。它是為了滿足特定需求，如在資源受限下支持簡單，低開銷，多播傳輸。當物體連接到不可信的網絡時，安全就尤其重要了。例如，醫(yī)療監(jiān)測代表一個典型的對安全敏感的應用場景。這里，一種智能裝置，例如，如胰島素，可能被附加到病人的身體并向后端服務互聯網定期報告病人的情況。在緊急情況下，醫(yī)生還可以向病人的身體即時注射治療藥物。

為了實現自動鍵管理、數據加密、完整性保護和身份驗證，CoAP提出使用數據報傳輸層安全(DTLS)作為安全協(xié)議。DPLS支持的CoAP被稱為安全CoAP（CoAPs）。DTLS是一個健壯的協(xié)議，它需要大量的信息交流來建立一個安全的會話。雖然DTLS支持多種對等認證的加密原語和負載保護，但它最初用于長度不是一個關鍵因素的網絡場景。因此，它限制物聯網設備，使用DTLS協(xié)議就會很低效。為應對資源約束和基于網絡的IEEE 802.15.4的大小限制，定義了6 LoWPAN頭壓縮機制。6 LoWPAN標準已經定義了IP報頭的標題壓縮格式，IP擴展報頭和UDP報頭。我們相信把6 LoWPAN報頭壓縮機制應用于壓縮其他有明確的頭字段的協(xié)議非常有益。

在這篇文章中我們通過用6 LoWPAN報頭壓縮機制來壓縮底層DTLS協(xié)議并提出了輕量級 CoAPs。我們命名輕量級6 LoWPAN為壓縮的CoAPs Lithe。DTLS頭的目的是雙重壓縮。

首先，由于通信比計算需要更多的能量，所以可以通過減少消息大小來提高能源效率。第二，當數據報大小大于鏈路層MTU時，避免應用6 LoWPAN碎片。從安全角度來看，由于6 LoWPAN禁不住碎片攻擊，所以只要有可能，避免碎片是非常重要的。壓縮的DTLS保證了Lithe中的6 LoWPAN主機和典型的應用未壓縮的CoAPs網絡主機之間的端到端安全。圖1顯示了一個典型的物聯網設備，包含了應用CoAPs的節(jié)點的6 LoWPAN網絡通過6LowPAN邊界路由器(6BR)與互聯網連接。

據我們所知，我們是第一個提出用6LowPAN機制壓縮DTLS并使輕量級CoAPs應用于物聯網的。我們在Contiki操作系統(tǒng)中實現了DTLS頭壓縮機制。這篇論文的主要貢獻有：

為了增加DTLS的適用性，我們提出了新穎的標準的DTLS壓縮機制，在此基礎上可以將CoAPs應用于受限的設備。

我們在一個應用于物聯網的操作系統(tǒng)上實現壓縮的DTLS并且在硬件上進行了評估。結果定量的表明，與未壓縮的CoAP/DTLS相比，Lithe在很多方面都很高效。

文章的余下部分是這樣安排的。我們首先在第二章總結了相關工作。第三章對所用到的技術做了簡要的概述。第四章，我們介紹了DTLS頭壓縮機制。第五章，我們給出了實現。第六章，論述了網絡設置并討論評估結果。最后在第七章做出總結。

二、相關工作

在傳統(tǒng)互聯網中提供端到端的安全通信是一個廣泛的研究領域。然而，相對來說，在端到端安全研究中很少考慮到了6LoWPANs。設備的資源約束和無線鏈接的自然損耗是阻礙把端到端安全應用到6LoWPANs的主要原因。最近，有組織在分析基于IP的物聯網的安全性挑戰(zhàn)，為滿足資源有限的設備的需求，該組織還提出了改善或修改標準IP安全協(xié)議的方案。在相關工作的討論中，我們專注于旨在實現物聯網端到端安全的方案。

先前，我們提出了一個頭壓縮方法，它通過用IPsec來保證6LowPAN中的節(jié)點與因特網中的主機之間的通信安全。我們定義下一個頭壓縮(NHC)編碼來壓縮認證頭(AH)和封裝安全有效載荷(ESP)的擴展報頭。Jorge擴展了我們的解決方案，其中包括IPsec隧道模式。他們在微型操作系統(tǒng)上實施和評估了他們的建議。IPsec安全服務在特定的機器上運行的所有應用程序之間共享。盡管我們用

6LowPAN壓縮的IPsec可以用來在網絡層提供輕量級的E2E安全，但它最初不是為像HTTP和CoAP這樣的網絡協(xié)議設計的。TLS或DTLS web協(xié)議是常見的安全解決方案。TLS運行在TCP上，而在UDP基礎上

6LowPAN網絡優(yōu)先。

Brachmann提出了TLS-DTLS映射來保障物聯網安全。然而，這需要有可靠的6BR和在6BR間歇時的端到端安全。Kothmayr調查了在可信平臺模塊上用DTLS來獲得對RSA算法的硬件支持。然而，他們利用了DTLS，而沒有用任何壓縮方法，這會造成DTLS消息中的冗余位縮短整個網絡的生命周期。Granjal評估了帶有CoAP的DTLS在安全通信中的性能。他們注意到稀缺性負載空間在需要更大的有效載荷的應用程序中會有問題。作為一種替代方法，他們建議在其他層使用像IPsec這樣的壓縮形式來保證安全。在最近的研究中，Keoh 討論了保護以IP連接并使用DTLS協(xié)議的物聯網的安全的意義，并提出了一個安全的網絡架構，用延長的DTLS對單播和多播密鑰進行訪問和管理。

上述解決方案要么對物聯網中的TLS或DTLS的使用進行了評估，要么對破壞端到端安全的當前架構進行評估。本文通過使用6LowPAN頭壓縮機制來減少物聯網中DTLS的開銷。

我們提出了設計思想以減少雙向的基于證書的DTLS握手的能源消費。我們提出的建議如下：

1、預先驗證可靠的6BR中的證書。

2、全面恢復會話以避免重新握手。

3、資源有限的設備的所有者來承擔握手任務。在物聯網中驗證基于證書的可行性的工作與這一工作是互補的。為使基于證書的相互握手更高效，我們計劃把DTLS報頭壓縮與這些想法集合起來。最近，類似于NHC的通用頭壓縮（GHC）也被定義成可以允許上層頭壓縮。6LowPANGHC對于所有的頭和類似于頭的結構是一個通用的壓縮方案，但是一個低效的方法。它是我們的解決方案的替代方法，在將來的工作中，我們計劃把我們的6LowPAN-NHC與6LowPAN-GHC做一個比較。

三、背景

由于物聯網的異質性，將有資源限制的設備安全而有效的連接起來是一項很有挑戰(zhàn)性的工作。目前，互聯網工程任務組正在標準化不同的協(xié)議，如CoAP，6LowPAN，低電力有損網絡中的IPv6路由協(xié)議，以使這些協(xié)議可以應用在物聯網中。本文的重點是讓用CoAP協(xié)議的物聯網設備之間進行安全有效的溝通。在本章中我們突出了在輕量級CoAP發(fā)展中使用的技術，即物聯網的HTTP變體。

A、CoAP和DTLS CoAP是運行在不可靠UDP協(xié)議上的網絡協(xié)議，它最初是為物聯網設計的。CoAP是最常用的同步Web協(xié)議的變種，如HTTP，是專為受限制的設備和機器與機器之間的溝通設計的。

然而，盡管CoAP提供了與HTTP類似的REST接口，但與現在物聯網中它的變體相比，CoAP更注重輕量級和成本效益。為了保護CoAP傳輸，建議數據報TLS(DTLS)作為主要的安全協(xié)議，類似于TLS保護HTTP(HTTPs)，安全的DTLS CoAP協(xié)議稱為CoAPs。然后就可以通過如下的CoAPs協(xié)議安全地訪問物聯網設備中的web資源：

coaps://myIPv6Address:port/MyResource 我們給出了DTLS協(xié)議的簡要概述來作為DTLS壓縮機制的基礎。

通過對傳輸層和應用層的操作，DTLS保證了單個機器上不同程序之間的E2E的安全。DTLS包含兩層：底層包含記錄協(xié)議，上層要么包含握手，警告和

ChangeCIPherSpec，要么包含應用數據。ChangeCIPherSpec在握手過程中使用，這僅僅表明，記錄協(xié)議應該通過新密碼套件和安全協(xié)商鑰匙來保護后續(xù)信息。DTLS使用警報協(xié)議來實現不同DTLS之間錯誤消息的傳送。圖2顯示了在IP/UDP數據報中DTLS的消息結構。

記錄協(xié)議是上層協(xié)議的載體。記錄頭包含其他內容類型和片段字段。基于內容類型的值，片段字段要么包含握手協(xié)議，警告協(xié)議和ChangeCIPherSpec協(xié)議，要么包含應用數據。

一旦握手過程完成，記錄頭主要是負責用密碼保護上層協(xié)議或應用數據。記錄協(xié)議的保護包括機密性、完整性和真實性的保護。DTLS記錄是一個相當簡單的協(xié)議而握手協(xié)議是一個復雜的過程，它包含以異步的方式大量交換的消息。圖3給出了完整的握手過程。握手消息，通常在航班、談判安全密鑰、密碼套件和壓縮方法中使用。本文的范圍只限于報頭壓縮，而不包括處理密碼記錄和握手協(xié)議。詳細的握手消息我們參考TLS和DTLS消息。

B、6LoWPAN 6LoWPAN標準定義了與IPv6相關的WSNs中的IPv6數據報的標題壓縮和分化機制的，也稱為6LowPAN網絡。壓縮機制包括IP頭壓縮(IPHC)和下一個頭壓縮(NHC)。IPHC加密可以在單跳網絡中將IPv6頭長度壓縮至2字節(jié)，在多跳網絡中壓縮至7字節(jié)（1字節(jié)IPHC、1字節(jié)發(fā)送、1字節(jié)跳限制，2字節(jié)源地址，2字節(jié)目的地地址）。在IPHC中的其他加密比特是NH比特，它在設置時顯示下一個頭是用NHC壓縮。NHC是用來加密IPv6的擴展頭和UDP頭。

NHC的大小是一個多重的八位字節(jié)（主要是一個八位字節(jié)），它包含可變長度ID比特和一個特定的頭編碼比特。有些協(xié)議是UDP負載的一部分，有著類似于IP和UDP 的頭結構。例如DTLS，IKE。因此，值得推廣6LowPAN頭壓縮機制來壓縮這些協(xié)議頭。6LowPAN標準的定義了NHC編碼，可用于UDP頭壓縮，但不能用于上層。需要一個新的NHC，因為在NHC中沒有給UDP的NH位，這表明UDP負載也壓縮了。在第四部分，我們提供了6LowPAN-DTLS的集合和6LowPAN NHCs來壓縮DTLS。

如圖1所示是頭壓縮在6LowPAN網絡中應用。例如，在有限的節(jié)點和6LowPAN邊界路由器之間的應用。6BR是用在網絡和英特網之間轉發(fā)消息前，來壓縮/解壓縮或者片段化/重新組裝它們之間的消息。在這種物聯網設備中，CoAP使得設備可以與網絡主機之間安全通信，例如標準的電腦和智能電話等，它支持CoAPs協(xié)議。為了適應安全協(xié)議，例如在資源受限的物聯網中的DTLS，把6LowPAN頭壓縮機制應用到這些協(xié)議中也是非常有益的。第四節(jié)里我們提出了DTLS的6LowPAN頭壓縮機制。以DTLS標準來設計這些報頭壓縮是非常重要的，要能夠在傳統(tǒng)的互聯網上與現有的和新的DTLS主機之間互操作。

四、DTLS壓縮

DTLS頭壓縮類似于IPHC，僅在6LowPAN網絡中應用，如在傳感器節(jié)點和6BR中使用。這是因為DTLS報頭是UDP負載的一部分，而且路由所需的所有信息已經在IP層提取。在本章中除了描述DTLS的6LowPAN頭壓縮，我們詳細介紹了如何以符合標準的方式將壓縮的DTLS連接到6 LowPAN。

A、DTLS-6LowPAN 為了將6LowPAN頭壓縮機制應用于壓縮UDP負載中的頭，我們要么需要在6LowPAN協(xié)議中修改當前UDP中的NHC編碼，要么需要給UDP定義一個不同于ID位的新的NHC。第一個解決方案需在當前標準中修改，因此不是一個有

利的解決方案。在這篇論文中我們用了第二種方案，它是6LowPAN標準的延伸，有一個類似的方法適合于區(qū)分NHC和GHC。UDP中NHC的ID位11110，與6LowPAN中定義的標準一樣，表明UDP負載不壓縮。定義ID位11011表明UDP負載用6LowPAN-NHC壓縮。ID位1101目前在6LowPAN標準中還未定義。圖4給出了我們提出的UDP中的NHC，它允許UDP負載的壓縮。在我們的例子中，UDP負載包含用6LowPAN-NHC壓縮的DTLS頭。

B、用于記錄頭和握手頭的6LowPAN-NHC記錄協(xié)議 在使用DTLS的設備的生命周期中，給發(fā)送的每個數據包增加了13個字節(jié)長的頭字段，另一方面，握手協(xié)議，在握手消息中增加了12字節(jié)的頭。我們提出6LowPAN-NHC來壓縮記錄協(xié)議和握手協(xié)議，并分別把頭長度減少到3~5個字節(jié)。在所有情況下，記錄頭仍是未加密的。因此，總是用在這章中解釋的機制來壓縮。

為了向記錄和握手頭提供頭壓縮，我們考慮兩種情況。在第一種情況中，記錄頭的片段（見第三部分）包含握手消息，我們用加密字節(jié)來壓縮記錄和握手頭消息，并且給出了記錄+握手中6LowPAN-NHC的定義。在第二種情況下，我們給記錄頭定義了6LowPAN-NHC（6LowPAN-NHC-R），與第一種情況不同的是，在記錄頭中的片段是應用數據而不是握手消息。

我們成功實現了在DTLS握手后應用6LowPAN-NHC-R，并且對隨后的消息進行加密和完整性保護。圖2a給出了記錄+握手頭和記錄頭的6LowPAN-NHC加密。加密為有以下功能：前4位代表的ID字段用來區(qū)分 6LowPAN-NHC-RHS和其他編碼，而且符合 6LowPAN-NHC編碼方案。在 6LoWPAN-NHC-RHS情況下我們把ID位設置到了1000，在 6LoWPAN-NHC-R情況下ID位設置到了1001。

版本（V）：如果是0，是最新的DTLS，版本1.2，省略了字段。如果是1，版本字段進行內聯。

時代（EC）：如果是0，使用了八位表示時代，最左邊的八位省略。如果是1，所有16為進行內聯。在大多數情況下實際年代要么是0要么是1。所以通常使用8位表示年代，這樣允許更大的空間。

序列號（SN）：序列號包含48位，有些事前導0。如果序列號設為0，就用了16位的序列號，并且左邊的32位省略了。如果是1，所有的48位用于內聯。如圖5a所示，在 6LoWPAN-NHC-R情況下，我們的SN設為2位，這樣可以更高效的壓縮序列號字段。如果SN=00，就用了16位的序列號，并且左邊的32位省略了。如果SN=01，就用了32位的序列號并且最左邊的32位省略。如果SN=01，就用了32位的序列號，并且最左邊的16位省略了。如果SN=10，就用了24位的序列號，并且最左邊的24位省略了。如果SN=11，所有的48位序列號用于內聯。

片段（F）：如果F=0，則握手消息沒有片段化，并且省略了fragment_offset 和 fragment_length字段。這是常見的情況，如果握手消息短于最大記錄長度時就會發(fā)生。如果F=1，fragment_offset 和 fragment_length字段用于互聯。

在記錄頭上，content_ type字段總是用于內聯。記錄頭中的長度字段總是省略，因為可以從較低層推算出：或者從 6LoWPAN的頭，或者從 IEEE 802.15.4的頭。我們必須從低層到高層解壓layer-wise，直到完全解壓出UDP報頭。然后就可以知道UDP有效負載的長度并可以計算出DTLS負載長度。由于我們希望在受限的環(huán)境中每個UDP包只有一個DTLS記錄頭，所以記錄頭的長度字段也省略了。當 6LoWPAN中的源裝置在每個UDP包中發(fā)送一個DTLS記錄時，傳統(tǒng)網絡側會有典型的目的裝置在一個UDP包中傳送多個DTLS記錄頭。然而，當6BR對傳入的包執(zhí)行壓縮/解壓時，有可能在6LoWPAN網絡中給出這些包的路由之前，對每個UDP包執(zhí)行一個DTLS記錄。

C、6LoWPAN-NHC for ClientHello 我們提出了客戶端友好型的消息6LoWPAN-NHC（6LoWPAN-NHC-C）。在握手過程中會發(fā)送兩次客戶端友好型消息，第一次沒有cookie而第二次有服務器的cookie。圖5b給出了用6LoWPAN-NHC對客戶端友好型消息進行加密的過程。

每一個壓縮頭字段的功能描述如下： 6LoWPAN-NHC-CH中前四位設為1010用來表示ID字段。

會話ID（SI）：如果SI=0，session_id不可用，并將這一字段和8位的前綴長度字段省略。在DTLS協(xié)議中如果沒有字段可用，或者用戶想生成新的安全參數，那么session_id就是空的。只有在DTLS客戶想要恢復舊會話時，才會使用ClientHello消息。真正的ClientHello中session_id字段包含0-32字節(jié)。然而，它的前綴中總是有一個8位的字段來表示session_id的大小。如果SI=1，session_id字段用于內聯。

Cookie（C）如果C=0，cookie字段不可用，省略這一字段和前綴8位。在ClientHello中真正的cookie字段包含1-255字節(jié)。然而，它總是有8位來表示cookie的長度。如果C=1，cookie字段用于內聯。

密碼套件（CS): 如果CS=0，使用了CoAP默認的（強制性）支持自動的鍵管理的密碼套件，并且這個字段和前綴16位被省略了。在當前的CoAP草稿中，TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_128_CCM_8是一個強制性的密碼套件。真正的密碼套件字段包含2-2^16?1字節(jié)。并且在前綴中包含16字節(jié)來表示 cIPher_suites的大小。如果C=1，cipher_suites用于內線互聯。

壓縮方法（CM）：如果CM=0，就為默認的壓縮方法，例如，用到了COMPRESSION_NULL，省略這個字段和前綴8位字段。實際上壓縮方法字段包含1-2^8-1字節(jié)。它總是在前綴八位包含壓縮方法的大小。如果CM=1，那么壓縮

方法字段用于內線互聯。

在ClientHello中隨機字段總是用于內線互聯并且總是省略版本字段。版本字段包含的值與DTLS記錄頭中的值一樣。在TLS/SSL情況下，定義版本字段來讓一個TLS的客戶指定一個舊版本以兼容SSL客戶機，而這在實際中很少用到。當前所有的Web瀏覽器在記錄和ClientHello中使用相同的TLS版本。DTLS1.2（改編自TLS 1.2）提到客戶在ClientHello消息中發(fā)送最新的支持版本。所有DTLS版本(1.0和1.2)的ClientHello消息相兼容。如果客戶機不兼容這種版本，那么ServerHello消息將包含支持的版本。如果客戶不能夠處理服務器的版本，它將給出終止與協(xié)議版本連接的警報。

使用 6LoWPAN-NHC-CH，通常只傳送 ClientHello消息中的隨機字段，而省略所有其他字段。同時，cookie會包含可壓縮的字段。圖6給出了一個包含ClientHello且未壓縮的IP/UDP數據報。圖7給出了我們提出的壓縮DTLS，它包含ClientHello消息。在應用IPHC和 6LoWPAN-NHC頭壓縮后，數據報的尺寸是顯著降低了。

D、服務器友好型 6LoWPAN-NHC 我們提出了SeverHello消息的 6LoWPAN-NHC（6LoWPAN-NHC-SH）。SeverHello與ClientHello除了密碼套件和壓縮方法字段分別位16和8位外，它們非常相似。圖5給出了用 6LoWPAN-NHC 加密的ServerHello消息。每個壓縮頭的功能描述如下：前6 LoWPAN-NHC-SH中前四位設置為1011代表ID字段。版本（V）：為了在最初版本的握手中避免談判，DTLS 1.2標準表明服務器的實現應該使用DTLS 1.0版本。如果V設為0，就使用DTLS1.0版本并省略版本字段。盡管DTLS1.2客戶端不能假定服務器不支持更高的版本，否則它最終將使用DTLS1.0而非DTLS1.2。如果V設為1，那么版本字段用于內線互聯。

會話（ID），密碼套件（CS）和壓縮方法（CM）的加密方式與討論的IV-C部分類似。為了不影響安全性ServerHello中的隨機字段總是進行內聯。

E、其他握手消息中的 6LoWPAN-NHC 剩下的強制性握手消息ServerHelloDone ClientKeyExchange，和Finish沒有可以壓縮的字段，因此所有字段進行內聯。包含了證書鏈的可選的握手消息和包含了握手消息的數字簽名的 CertificateVerify，也用來內線互聯。然而，壓縮一些證書中的字段也是可能的，但超出了本文的范圍。Pritikin提出了X.509的壓縮計劃。

大多數時候不傳送ServerKeyExchange消息，要么由于加密的出口限制要么因為服務器的證書消息包含足夠的信息來承認客戶端交換premaster secret。然而，如果傳送了這一消息，那么所有的字段都用于內線互聯。在可選的消息CertificateRequest的情況下所有的字段都可以省略。這是可能實現的，因為certificate_types，supported_signature_algorith和 certificate_authorities字段可以在6LoWPAN網絡的一組支持的和優(yōu)先的值之前定義，并且所有的網絡中的節(jié)點使用相同的設置值。在傳統(tǒng)的互聯網中，在將消息發(fā)送到目的地之前，6 BR可以通過缺省設置值來填充空CertificateRequest消息。如果 6LoWPAN網絡中沒有定義缺省的設置值，那么所有字段用于內線互聯。

五、實現

我們在Contiki中實現了Lithe，Contiki是物聯網的開放源代碼的操作系統(tǒng)。

然而，我們建議的報頭壓縮機制可以在任何支持6LowPAN的操作系統(tǒng)中實現。Lithe的實現包含4個部分（1）DTLS（2）CoAP(3)CoAP和DTLS的集合模型。（4）DTLS頭壓縮。DTLS部分，我們使用了開放源代碼的微型DTLS，它支持基于pre-shared鍵的基本的密碼套件：TLS_PSK_WITH_AES_128_CCM_8。我們使得微型DTLS適用于WiSMote平臺和支持 msp430-gcc的20位地址。（版本4.7.0）。CoAP部分，我們在Contiki操作系統(tǒng)中實現缺省的CoAP。我們開發(fā)出了連接CoAP和DTLS的集成模型，并可以使用CoAPs協(xié)議。這種集成允許應用程序獨立訪問CoAPs，在這里CoAP消息都是透明的傳送給能夠傳輸保護信息到目的地DTLS。所有的傳入消息都通過DTLS來保護，因此在DTLS層首先處理并透明傳送給駐留在應用層的CoAP。

第四節(jié)我們實現提出的頭壓縮作為在Contiki操作系統(tǒng)中實現的6LoWPAN 的擴展。6LoWPAN 層在IP層和MAC層之間。IP層的數據包可以從節(jié)點傳出來作為輸出數據包。MAC層節(jié)點接受到的數據包被看做輸入包。6LoWPAN層從兩個方向處理所有UDP包。因此，我們使用兩種方法來從其他UDP包中區(qū)分攜帶DTLS消息的UDP包做為有效載荷。在輸入包情況下，預配置的默認DTLS端口用于識別CoAPs消息。在第二種情況下，包從MAC層接受，NHC-for-UDP和DTLS頭的NHC中的DTLS端口和ID位用來區(qū)分壓縮頭和未壓縮的頭。第四節(jié)中給出了細節(jié)。

此外，重要的是要強調，盡管應用頭壓縮，端到端的安全性是不能降低的。這是由于DTLS的設計和我們的努力來保持標準兼容。頭字段在與密碼套件聯系之后，在記錄層進行完整性保護。在壓縮/解壓過程中不修改原來的標題也保護了完整性。在6LoWPAN層解壓后，在DTLS層進行包的完整性檢查。把正確性完整性保護作為正確的減壓證明。

六、評價

我們在運行Contiki操作系統(tǒng)的真正的傳感器節(jié)點上評估Lithe。我們用 WiSMote作為硬件平臺。該平臺的配置有（1）16兆赫，MSP430 5系列、16位RISC微控制器，（2）128/16 kB的 ROM/RAM，（3）一個IEEE 802.15.4(CC2520)收發(fā)器。我們選擇WiSMotes是因為由于RAM和ROM的需要DTLS實現，這會在第六章B部分詳細討論。網絡設備包括兩個直接通過無線電通信的WiSMotes。CC2520收發(fā)器提供了一個AES-128安全模塊。然而，對我們不使用AES硬件支持而依靠軟件AES來評估。利用涉及DTLS的AES硬件支持的加密計算得到了更高的性能。我們的評價關注的是DTLS報頭壓縮對響應時間和能源消耗節(jié)點的影響。因此，由于軟件AES造成的性能損失不會影響我們的評估。此外，為了能夠分析單獨壓縮的處理開銷，我們不支持鏈路層安全。在先前的工作中，我們已經用AES支持的硬件來評估性能增益。在那里，我們實施和評估了IEEE802.15.4鏈路層安全。

A、減少數據包大小

我們可以使用6LoWPAN-NHC壓縮機制顯著降低DTLS頭的長度。表1顯示了我們提出的DTLS頭壓縮顯著減少了頭比特的數量，這也類似地減少了無線傳輸時間。

包含在所有DTLS消息中的記錄頭，可以壓縮64位，節(jié)省62%的空間。在握手頭的情況下，可以節(jié)省75%的空間。應用程序數據構成的最大數量的DTLS消息。把記錄頭從104位減少到40位，就允許在每個包中多傳送64位。大于鏈路層MTU的數據包是分散的。碎片不僅引入更多的節(jié)點和網絡開銷，它也帶來安全漏洞。因此，只要有可能，最好避免碎片。在有效載荷略高于分割閾值時，我們使用壓縮來避免碎片或減少碎片的數量。此外，在有限的網絡中減少傳輸比特對網絡的性能和壽命有著巨大的影響。無線電通信的能源消耗通常高于節(jié)點內計算約10倍。壓縮的能源消耗平衡在用于壓縮和解壓縮的額外內部節(jié)點與減少無線傳輸之間。這種權衡的影響將在第六章C部分進一步討論。

B、RAM和ROM的要求

我們用MSP430工具鏈中的msp430-objdump工具來分析靜態(tài)RAM和ROM。如表2所示，Lithe需要59.4kB的ROM和9.2kB的RAM。

DTLS的實現包括密碼功能并且DTLS狀態(tài)機需要16.8 kB的ROM和3.7 kB的 RAM。

這使得DTLS對ROM來說是僅次于操作系統(tǒng)的主要貢獻者。The CoAP-Server 需要8 kB的ROM 和.5 kB 的RAM.我們的CoAP-Server提供單個的資源，這基于CoAP GET請求，把可變負載長度的響應消息發(fā)送回來。我們的評價中用這個來分析壓縮對不同負載長度的CoAPs消息的影響。COAP得以實現的腳本取決于提供的資源。DTLS頭實現了對ROM壓縮2820字節(jié)，對靜態(tài)RAB

壓縮一個字節(jié)。一個字節(jié)的靜態(tài)RAM對UDP報頭的壓縮。在Contiki中 6LoWPAN使用的用來壓縮和片段化的（沒有DTLS壓縮）全部ROM是3782字節(jié)。這驗證了壓縮的DTLS使用相同的ROM順序作為標準的6LoWPAN。如今的感知節(jié)點，例如帶有128K字節(jié)的WiSMote一定能滿足壓縮的CoAPs和其他操作系統(tǒng)的組件，而且還可以提供為其他應用提供重要的空間。

C、運行時間性能

我觀察當使用壓縮的DTLS時的運行時間性能，并把它與使用為經壓縮的DTLS做比較。我們分別在一個具有 Radio Duty Cycling(RDC)和沒有RDC的6LoW-PAN網絡中進行這個實驗。當使用RDC時，收音機在大部分時間是關閉的，并且要么在特定的間隔打開來檢查傳入數據包的媒介，要么在傳送包是打開。我們使用在Contiki操作系統(tǒng)中提供的duty cycled MAC協(xié)議，有著默認設置的X-MAC。在我們對運行時間進行評估時，我們關注的是傳感器節(jié)點的能量消耗和網絡范圍的執(zhí)行時間。為評估能量消耗，我們使用Contiki操作系統(tǒng)提供的能量估計模塊。這個模塊提供CPU的使用時間，LPM，特定函數收發(fā)器。每個這些組件的絕對計時器值可以使用以下方程轉換成能源：

（1）DTLS壓縮開銷：DTLS頭的節(jié)點內計算壓縮和解壓縮而引起的開銷幾乎可以忽略不計。然而，為了完整性我們測量和顯示它的完整性。圖8顯示了頭消息中用于壓縮（壓縮和解壓縮）的額外能量消耗。每一個握手消息包含記錄和握手頭。平均來說，每個基于預共享秘鑰的DTLS握手消息消耗4.2uJ能量。

（2）CoAPs初始化：在CoAPs初始化過程中在使用DTLS握手協(xié)議的兩個通信終端建立了一個安全會話。這一握手過程同時使用了記錄和握手頭，這意味著這兩種頭都可以被壓縮。額外的節(jié)點內計算和減少數據包大小之間的權衡表明

他自身在DTLS握手時傳輸包的能源消耗。表3把在應用壓縮情況下的傳輸能量損耗和未應用壓縮情況下的能量損耗進行了比較。平均來看，傳輸和接受壓縮包需要使用的能量減少15%。這是因為在壓縮過程中包的大小變的更小。

（3）CoAPs請求-響應：一旦CoAPs初始化過程完成了，例如已經完成了握手，一個感知節(jié)點就可以通過DTLS記錄協(xié)議來發(fā)送/接收安全的CoAP消息。盡管與記錄協(xié)議相比握手協(xié)議的能量消耗更大，但它旨在初始化階段或接下來的預握手階段執(zhí)行。

為了測量記錄頭的壓縮性能，我們在CoAP請求-應答消息過程中測量能量消耗和往返時間（RTT）。當客戶準備CoAP請求時我們開始測量，并在收到服務器應答和處理后結束。相應的CoAP響應包含不同的負載長度。更精確來說，在0-48字節(jié)范圍中使用了8種不同的負載大小。我們選擇了48是因為在CoAPs情況下，48字節(jié)的CoAP負載 中6LoWPAN 片段發(fā)揮了作用。然而，Lithe不會導致碎片，因為通過壓縮減少了比特。可以在圖9a中看出這種作用，該圖表明了CoAP的客戶端，以及傳送壓縮和未壓縮的CoAPs的請求和應答（不帶RDC且長度不一樣）的客戶機的平均內部節(jié)點損耗。由于應答消息總是一個常量，所以傳送CoAP GET應答消息所需的能量一樣。因此，CoAP應答的能量消耗可以通過壓縮來降低10%。因此，減少的能量范圍在4-26%，其中最大可以節(jié)省48字節(jié)的能量。

為了分析CoAPs請求—響應的總體能量損耗，我們疊加了客戶端和服務器之間的能量損耗，并在圖9b中給出了描述。在該圖中我們觀察到平均節(jié)省了約7%的能量。然而，通過壓縮來避免碎片的情況下，節(jié)省的能量達到了20.6%。這是因在48字節(jié)的負載中，6LoWPAN在兩個碎片中傳送包，而經過壓縮后包就不會在碎片中傳送。

減少的傳送時間也會影響將RTT應用于CoAPs的請求—應答消息，如圖10b所示，在沒有RDC的情況下，RTT平均減小1.5%，除了48字節(jié)的負載。在這種情況下，帶壓縮的RTT甚至能效77%，因為避免了碎片。為了評估由安全性引起的總體開銷，我們也在沒有安全性的CoAP中加了值。只要不需要碎片。沒有安全性的CoAP中的RTT占CoAPs的1/3。在圖10b中我們看有RDC的RTT，我們可以看到所有的三種情況：（1）沒有任何安全性的CoAP（2）CoAPs（3）帶有DTLS壓縮的DTLS（Lithe），RTT值都在同一范圍，處理CoAP應答消息有48字節(jié)的負載。這是RDC的副作用。RDC通過把收音機加入大部分休眠狀態(tài)而節(jié)省了很多能量。然而這樣的代價是時延變大。RDC中的包并不直接傳輸。發(fā)送方必須等到接收方醒來，最壞的情況會將等待整個休眠期。結果表明，總體來說使用RTT的等待時間比未使用RTT長。我們在帶有RDC的網絡中觀察到了這一現象。例如，圖10b，帶偶48字節(jié)的負載，壓縮使得RTT縮小了50%。

七、結論

能夠應用COAP的主機將會成為物聯網不可分割的一部分。此外，現實中使用COAP的裝置需要安全解決方案。為此，DTLS是使CoAP(CoAPs)安全的標準協(xié)議。在這篇論文中我們調查了通過 6LoWPAN頭壓縮來減少DTLS開銷的可能性，并且給出了6LoWPAN第一個DTLS報頭壓縮規(guī)范。結果定量的表明可以壓縮DTLS并且可以使用6LoWPAN標準壓縮機制來大大減少它的開銷。我們對壓縮的DTLS的實現結果和評估表明，與CoAPs相比，由于從能量消耗和網絡響應時間方面來看，DTLS壓縮具有高效性，這使得可以減少CoAP的開銷。如果使用未壓縮的DTLS導致了6LoWPAN的碎片，那么壓縮的DTLS與未壓縮的DTLS有著顯著的不同。

在未來的工作中我們計劃在有真實的應用場景的真實的物聯網系統(tǒng)中部署Lithe。這樣的物聯網設置由受限設備，標準的電腦和智能手機組成。在現實世界中部署幫助我們對一個異構物聯網進行徹底評估，并最終證明Lithe在對安全敏感的應用中的使用情況。

第三篇：物聯網

組成：宇宙空間部分：由24顆人造衛(wèi)星構成，其中21顆工作，3顆備用。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道面上，使地球表面任何地方在任一時刻都有至少6顆衛(wèi)星在視線之內，可達到準確定位和跟蹤。4

地面監(jiān)控系統(tǒng)：由1個主控站、6個監(jiān)測站、4個地面天線組成。負責收集由衛(wèi)星傳回的信息，并計算衛(wèi)星星歷、相對距離，大氣校正等數據。

用戶設備部分：即用戶GPS信號接收機，主要功能是接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號，以獲得必要的導航和定位信息，經數據處理，完成導航和定位工作

原理：GPS使用24顆人造衛(wèi)星所形成的網絡來三角定位接受器的位置，并提供經緯度坐標，可以達到準確定位。但GPS定位的位置需要在可看見人造衛(wèi)星或軌道所經過的地方，因此只用于室外定位。

組成：GPS手機+網絡基站+位置服務器+GPS

原理：1）AGPS手機將其的基站地址通過網絡傳輸到位置服務器； 位置服務器將與該位置相關的GPS輔助信息（包含GPS的星歷和方位俯仰角等）傳輸到手機；2）手機的AGPS模塊根據輔助信息（以提升GPS信號的第一鎖定時間能力）接收GPS原始信號； 3）手機解調GPS原始信號并計算手機到衛(wèi)星的距離，通過網絡傳輸到位置服務器；4）位置服務器據此完成對GPS信息的處理，估算手機的位置，并通過網絡傳輸到定位網關或應用平臺，完成手機用戶的定位。

特點: 低功耗、成本低、時延短、網絡容量大、可靠、安全

網絡的拓撲結構主要有三種，星型網、網狀（mesh）網和混合網。星型網是由一個PAN協(xié)調點和一個或多個終端節(jié)點組成的。

PAN協(xié)調點必須是FFD，它負責發(fā)起建立和管理整個網絡，其它的節(jié)點（終端節(jié)點）一般為RFD，分布在PAN協(xié)調點的覆蓋范圍內，直接與PAN協(xié)調點進行通信。星型網通常用于節(jié)點數量較少的場合。

結構：Zigbee的體系結構由稱為層的各模塊組成。每一層為其上一層提供特定的服務：即由于數據服務實體提供數據傳輸服務；管理實體提供所有的其他管理服務。每個服務實體通過相應的服務接入點（SAP）為其上層提供一個接口，每個服務接入點通過服務原語來完成所對應的功能。

4.物聯網概念及層次結構：

定義：把任何物品通過射頻識別（RFID），紅外感應器，全球定位系統(tǒng)，激光掃描器 等信息傳感設備，按約定的協(xié)議與互聯網連接起來，進行信息交換和共享，以實現智能化識別和管理的一種網絡。

層次結構：物聯網應用層（行業(yè)應用系統(tǒng)、行業(yè)應用平臺），物聯網網絡層（業(yè)務支撐平臺、核心網絡、接入網絡），物聯網感知層（定位授時、攝像監(jiān)控、傳感器網、M2M終端、RFID讀寫）

RFID的結構：從結構上講RFID是一種簡單的無線系統(tǒng)，只有兩個基本器件，該系統(tǒng)用于控制、檢測和跟蹤物體。系統(tǒng)由一個詢問器和很多應答器組成。

RFID的組成：：由天線，耦合元件及芯片組成，一般來說都是用簽作為應答器，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象。閱讀器：由天線，耦合元件，芯片組成，讀取（有時還可以寫入）標簽信息的設備，可設計為手持式rfid讀寫器（如：C5000W）或固定式讀寫器。

應用軟件系統(tǒng) ：是應用層軟件，主要是把收集的數據進一步處理，并為人們所使用。

原理：標簽進入磁場后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產品信息，或者由標簽主動發(fā)送某一頻率的信號，解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關數據處理。

6.三要素：傳感器、感知對象、觀察者

特征：傳感器網絡是集成了監(jiān)測、控制以及無線通信的網絡系統(tǒng)，節(jié)點數目更為龐大(上千甚至上萬)，節(jié)點分布更為密集；由于環(huán)境影響和能量耗盡，節(jié)點更容易出現故障；環(huán)境干擾和節(jié)點故障易造成網絡拓撲結構的變化；通常情況下，大多數傳感器節(jié)點是固定不動的。另外，傳感器節(jié)點具有的能量、處理能力、存儲能力和通信能力等都十分有限。傳統(tǒng)無線網絡的首要設計目標是提供高服務質量和高效帶寬利用，其次才考慮節(jié)約能源；而傳感器網絡的首要設計目標是能源的高效利用，這也是傳感器網絡和傳統(tǒng)網絡最重要的區(qū)別之一。

關鍵技術：節(jié)點自定位技術、時間同步技術、（3）數據融合技術、（4）網絡安全技術

概念：M2M是machine-to-machine的簡稱，即“機器對機器”的縮寫，也有人理解為人對機器(man-to-machine)、機器對人(machine-to-man)等，旨在通過通信技術來實現人、機器和系統(tǒng)三者之問的智能化、交互式無縫連接

特點：（1）M2M通信與人和人之間的通信有本質的區(qū)別，因為M2M通信是面向機器的通信，它將遍布在日常生活中的機器設備連接起來，組成網絡，所以具有常規(guī)通信所沒有的特點。（2）M2M表達的是多種不同類型通信技術的有機結合，包括機器之間通信、機器控制通信、人機交互通信以及移動互聯通信。

3）M2M讓機器、設備在應用處理過程中與后臺信息處理系統(tǒng)建立無線連接、共享信息，并與操作者共享信息。（4）M2M技術綜合了數據采集、遠程監(jiān)控、GPS等系統(tǒng)，能夠使業(yè)務流程自動化，集成公司的IT設備和非IT設備，并創(chuàng)造相關增值服務。

8.定義：云計算是一種動態(tài)的、易擴展的、通過互聯網提供虛擬化的資源計算方式。狹義云計算是指IT基礎設施的交付和使用模式；廣義云計算是指服務的交付和使用模式。“云” 是指由成千上萬臺計算機和服務器集群，通過互聯網實現網絡服務的“電腦云”。

特點：以免費或付費使用的形式向用戶提供各種計算服務的，主要包括：基礎設施即服務IaaS（Infrastructure as a Service）、平臺即服務PaaS（Platform as a Service）和軟件即服務SaaS（Software as a Service）

9.古跡、古樹實時監(jiān)測，數字圖書館和數字檔案館

數字家庭，定位導航，現代物流管理，食品安全控制零售，數字醫(yī)療，防入侵系統(tǒng)

10.2009年8月，“感知中國”的講話把我國物聯網領域的研究和應用開發(fā)推向了高潮，無錫市率先建立了“感知中國”研究中心，中國科學院、運營商、多所大學在無錫建立了物聯網研究院，無錫市江南大學還建立了全國首家實體物聯網工廠學院。自溫總理提出“感知中國”以來,物聯網被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產業(yè)之一，寫入“政府工作報告”，物聯網在中國受到了全社會極大的關注，其受關注程度是在美國、歐盟、以及其他各國不可比擬的。[1]

物聯網的概念已經是一個“中國制造”的概念，它的覆蓋范圍與時俱進，已經超越了1999年Ashton教授和2005年ITU報告所指的范圍，物聯網已被貼上“中國式”標簽。截至2010年，發(fā)改委、工信部等部委正在會同有關部門，在新一代信息技術方面開展研究，以形成支持新一代信息技術的一些新政策措施，從而推動我國經濟的發(fā)展。物聯網作為一個新經濟增長點的戰(zhàn)略新興產業(yè)，具有良好的市場效益，《2013-2017年中國物聯網行業(yè)應用領域市場需求與投資預測分析報告》數據表明，2010年物聯網在安防、交通、電力和物流領域的市場規(guī)模分別為600億元、300億元、280億元和150億元。2011年中國物聯網產業(yè)市場規(guī)模達到2600多億元。

物聯網本身的結構復雜，主要包括三大部分：首先是感知層，承擔信息的采集，可以應用的技術包括智能卡、RFID電子標簽、識別碼、傳感器等；其次是網絡層，承擔信息的傳輸，借用現有的無線網、移動網、固聯網、互聯網、廣電網等即可實現；第三是應用層，實現物與物之間，人與物之間的識別與感知，發(fā)揮智能作用。

第四篇：外文翻譯

當今時代是一個自動化時代，交通燈控制等很多行業(yè)的設備都與計算機密切相關。因此，一個好的交通燈控制系統(tǒng)，將給道路擁擠，違章控制等方面給予技術革新。隨著大規(guī)模集成電路及計算機技術的迅速發(fā)展，以及人工智能在控制技術方面的廣泛運用，智能設備有了很大的發(fā)展，是現代科技發(fā)展的主流方向。本文介紹了一個智能交通的系統(tǒng)的設計。該智能交通燈控制系統(tǒng)可以實現的功能有：對某市區(qū)的四個主要交通路口進行控制：個路口有固定的工作周期，并且在道路擁擠時中控制中心能改變其周期：對路口違章的機動車能夠即時拍照，并提取車牌號。在世界范圍內，一個以微電子技術，計算機和通信技術為先導的，一信息技術和信息產業(yè)為中心的信息革命方興未艾。而計算機技術怎樣 與實際應用更有效的結合并有效的發(fā)揮其作用是科學界最熱門的話題，也是當今計算機應用中空前活躍的領域。本文主要從單片機的應用上來實現十字路口交通燈智能化的管理，用以控制過往車輛的正常運作。

研究交通的目的是為了優(yōu)化運輸，人流以及貨流。由于道路使用者的不斷增加，現有資源和基礎設施有限，智能交通控制將成為一個非常重要的課題。但是，智能交通控制的應用還存在局限性。例如避免交通擁堵被認為是對環(huán)境和經濟都有利的，但改善交通流也可能導致需求增加。交通仿真有幾個不同的模型。在研究中，我們著重于微觀模型，該模型能模仿單獨車輛的行為，從而模仿動態(tài)的車輛組。

由于低效率的交通控制，汽車在城市交通中都經歷過長時間的行進。采用先進的傳感器和智能優(yōu)化算法來優(yōu)化交通燈控制系統(tǒng)，將會是非常有益的。優(yōu)化交通燈開關，增加道路容量和流量，可以防止交通堵塞，交通信號燈控制是一個復雜的優(yōu)化問題和幾種智能算法的融合，如模糊邏輯，進化算法，和聚類算法已經在使用，試圖解決這一問題，本文提出一種基于多代理聚類算法控制交通信號燈。

在我們的方法中，聚類算法與道路使用者的價值函數是用來確定每個交通燈的最優(yōu)決策的，這項決定是基于所有道路使用者站在交通路口累積投票，通過估計每輛車的好處(或收益)來確定綠燈時間增益值與總時間是有差異的，它希望在它往返的時候等待，如果燈是紅色，或者燈是綠色。等待，直到車輛到達目的地，通過有聚類算法的基礎設施，最后經過監(jiān)測車的監(jiān)測。

我們對自己的聚類算法模型和其它使用綠燈模擬器的系統(tǒng)做了比較。綠燈模擬器是一個交通模擬器，監(jiān)控交通流量統(tǒng)計，如平均等待時間，并測試不同的交通燈控制器。結果表明，在擁擠的交通條件下，聚類控制器性能優(yōu)于其它所有測試的非自適應控制器，我們也測試理論上的平均等待時間，用以選擇車輛通過市區(qū)的道路，并表明，道路使用者采用合作學習的方法可避免交通瓶頸。

本文安排如下：第2部分敘述如何建立交通模型，預測交通情況和控制交通。第3部分是就相關問題得出結論。第4部分說明了現在正在進一步研究的事實，并介紹了我們的新思想。

The times is a automation times nowadays,traffic light waits for much the industey equipment to go hand in hand with the computer under the control of.Therefore,a good traffic light controls system,will give road aspect such as being crowded,controlling against rules to give a technical improvement.With the fact that the large-scale integrated circuit and the computer art promptness develop,as well as artificial intelligence broad in the field of control technique applies,intelligence equipment has had very big development,the main current being that modern science and technology develops direction.The main body of a book is designed having introduccd a intelligence traffic light systematically.The function being intelligence traffic light navar’s turn to be able to come true has：The crossing carries out supervisory control on four main traffic of some downtown area;Every crossing has the fixed duty period,charges centrefor being able to change it’s period and in depending on a road when being crowded;The motro vehicle breaking rules and regulations to the crossing is able to take a photo immediately,abstracts and the vehicle shop sign.Within world range ,one uses the microelectronics technology,the computer and the technology communicating by letter are a guide’s,centering on IT and IT industry information revolution is in the ascendant.But,how,computer art applies more effective union and there is an effect’s brought it’s effect into play with reality is the most popular topic of scientific community,is also that computer applications is hit by the unparalleled active field nowadays.The main body of a book is applied up mainly from slicing machine’s only realizing intellectualized administration of crossroads traffic light,use operation in controlling the vehicular traffic regularity.Transportation research has the goal to optimize transportation flow of people and goods.As the number of road users constantly increases, and resources provided by current infras-tructures are limited, intelligent control of traffic will become a very important issue in thefuture.However, some limitations to the usage of intelligent tra?c control exist.Avoidingtraffic jams for example is thought to be beneficial to both environment and economy, butimproved traffic-flow may also lead to an increase in demand [Levinson, 2003].There are several models for traffic simulation.In our research we focus on microscopicmodels that model the behavior of individual vehicles, and thereby can simulate dynam-ics of groups of vehicles.Research has shown that such models yield realistic behavior[Nagel and Schreckenberg, 1992, Wahle and Schreckenberg, 2001].Cars in urban traffic can experience long travel times due to inefficient traffic light con-trol.Optimal control of traffic lights using sophisticated sensors and intelligent optimizationalgorithms might therefore bevery beneficial.Optimization of traffic light switching increasesroad capacity and traffic flow, and can prevent tra?c congestions.Traffic light control is acomplex optimization problem and several intelligent algorithms, such as fuzzy logic, evo-lutionary algorithms, and reinforcement learning(RL)have already been used in attemptsto solve it.In this paper we describe a model-based, multi-agent reinforcement learningalgorithm for controlling traffic lights.In our approach, reinforcement learning [Sutton and Barto, 1998, Kaelbling et al., 1996]with road-user-based value functions [Wiering, 2000] is used to determine optimal decisionsfor each traffic light.The decision is based on a cumulative vote of all road users standingfor a traffic junction, where each car votes using its estimated advantage(or gain)of settingits light to green.The gain-value is the difference between the total time it expects to waitduring the rest of its trip if the light for which it is currently standing is red, and if it is green.The waiting time until cars arrive at their destination is estimated by monitoring cars flowingthrough the infrastructure and using reinforcement learning(RL)algorithms.We compare the performance of our model-based RL method to that of other controllersusing the Green Light District simulator(GLD).GLD is a traffic simulator that allows usto design arbitrary infrastructures and traffic patterns, monitor traffic flow statistics such asaverage waiting times, and test different traffic light controllers.The experimental resultsshow that in crowded traffic, the RL controllers outperform all other tested non-adaptivecontrollers.We also test the use of the learned average waiting times for choosing routes of cars through the city(co-learning), and show that by using co-learning road users can avoidbottlenecks.

第五篇：外文翻譯

設計一個位于十字路口的智能交通燈控制系統(tǒng)

摘要：本文模型使用模糊本體的交通燈控制域，并把它應用到控制孤立十字路口。本文最重要的目的之一是提出一個獨立的可重復使用的交通燈控制模塊。通過這種方式，增加軟件的獨立性和為其他的軟件開發(fā)活動如測試和維護，提供了便利。專家對本體論進行手動的開發(fā)和評估。此外，交通數據提取和分類路口使用的人工神經網絡的圖像處理算法。根據預定義的XML架構，這種信息轉化為XML實例映射到適合使用模糊推理引擎的模糊規(guī)則的模糊本體。把本系統(tǒng)的性能與其他類似的系統(tǒng)性能進行比較。比較結果顯示：在所有的交通條件下，在每個周期中，對每輛車它有低得多的平均延遲時間與其他的控制系統(tǒng)相比。

關鍵詞:模糊本體,智能代理,智能交通系統(tǒng)(ITS),交通信號燈控制(TLC),孤立的十字路口,圖像處理,人工神經網絡

1.引言

作為城市交通增加的結果,道路網絡的能力有限和發(fā)展交通工具和方法的技術方面，許多實體，關系，情況和規(guī)則已經進入交通燈控制域和轉化成為一個知識領域。這個領域的建模知識幫助交通代理和應用有效地管理關于實時條件下的交通。全面知識建模領域的一個最合適的方法是使用本體概念。“本體論是一個正式的、明確的一個共享的概念化的規(guī)范。以前的模型是基本的本體建設的基礎，為下列建立一個共享的語義豐富的知識域。除了本體作為概念化的形式主義的重要性，它有可能超過所代表的數據。這種能力將提高有關性能的決定和其他非智能系統(tǒng)的功能特點。在近年來，本體論上的研究正成為一個新的熱點話題在不同的活動，如人工智能，知識管理，語義網絡，電子商務和幾個其他應用領域。這些領域之一是智能交通系統(tǒng)。一些努力已制成這個通過展示和使用本體檢測交通領域擁塞，管理非城市道路氣象事件，駕駛阿德福—索里系統(tǒng)，共享和整合一個智能交通系統(tǒng)。本文的目的是介紹一個紅綠燈有效控制孤立交叉口這方面的知識重用的控制本體。這種新的辦法適用于智能代理使用知識決策模糊。該系統(tǒng)采用的圖像來自安裝了監(jiān)控攝像機拍攝的路口。這些圖像處理利用圖像處理算法和神經網絡的方法，然后發(fā)送到一個智能代理。第2節(jié)中，我們將簡要地解釋了在這項工作中運用的技術包括seman-TIC網絡技術，智能代理技術和交通的回地面光控制方法。在第3節(jié)，新的系統(tǒng)架構是基于分層語義網絡架構。第4節(jié)介紹交通燈控制的模糊本體的建設。第五節(jié)從路口提取的圖像信息解釋。在第6節(jié)，智能系統(tǒng)的運作被完整描述，最后在第7節(jié)對所提出的方法進行評估，對結論進行闡述。

2.背景

本節(jié)說明在這項工作中的應用技術包括語義網絡技術，特別本體和模糊本體。此外，國家的交通燈控制的藝術方法是簡要介紹。2.1.語義網絡技術

語義網絡被定義為當前Wed的延伸，這些網站的信息都給出明確的含義;使電腦與人更好的合作。有幾層語義Web的建議源自伯納斯滯后階段。在此類別中的所有規(guī)則如表1所示。圖.4顯示輸出模式的示意圖。本次評選有助于智能系統(tǒng)，以確定下一步的階段測序。

另一種模糊的規(guī)則類別涉及估計優(yōu)化周期時間。這些規(guī)則的模糊變量是天氣條件，時間，每天平均車輛擁堵情況。出于這個原因，60個模糊規(guī)則被定義了。從氣象研究所取得氣象條件。日期和時間也是在交通專家的知識的基礎上以模糊變量形式預先定義的。圖5顯示日期，時間和周期時間的隸屬函數。當天的參數是在日歷基礎上基于假期和正常的一天與周期時間量的關系預定義的。例如，假期期間的周期時間是較平日少。因此，平日的隸屬度比假期多。

例如一個階段選型的模糊規(guī)則如下所述：“如果一個路口的類型是四的方式，平均車輛擁堵低，平均行人擁堵是中等，然后相類型是簡單的兩階段”。此外，為周期時間估計的模糊規(guī)則表示如下：“如果天氣條件是晴天，時間是早晨，天是正常的，平均車輛擁堵是低，則周期時間短”。在此類別中的所有規(guī)則都列在附錄A。

在此步驟結束時，應該對交通燈邏輯控制的項目的有效性進行評估。此功能是使用專家的意見。評價過程的主要目的是顯示發(fā)展的本體和其相關的軟件環(huán)境的用處。雖然所有的信息，尤其是交通燈控制規(guī)則已提取國際標準和科學交通文學，專家的知識優(yōu)勢是他們最后的正確性驗證標準。所有模糊規(guī)則，包括優(yōu)化周期時間和相位類型的規(guī)則，在這個過程中，準備以調查問卷形式和展現給一些專家包括從德黑蘭警察局交通上校和兩名來自德黑蘭的交通組織工程師。由于德爾菲專家的意見，約有84％的淘汰型規(guī)則和優(yōu)化周期時間的87％被接受。此外，所有交通邏輯控制的元素包括概念，關系，屬性和公理都被這些專家進行了評估和驗證。我們評估邏輯交通控制是基于理論知識的。在這個過程中進行了兩項活動，包括檢查的要求和能力的問題，并在目標應用環(huán)境測試本體。由于邏輯交通控制已建成的基礎上，如指定要求優(yōu)化循環(huán)時間，逐步淘汰型，交通的移動和優(yōu)化綠燈時間，每個階段的序列中，第一項活動是最好的結果。邏輯交通控制滿足所有的交通燈控制的需求，并能回答的能力問題。績效評估機制，可以支持這種說法。在部分實驗結果我們驗證了這一過程。