物联网（Internet of Things，IoT）是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。该技术允许连接两个或多个相互连接的设备，并通过互联网发送和接收信息。其本质还是互联网，只不过终端不再是计算机（PC、服务器），而是嵌入式计算机系统及配套的传感器。随着计算机网络技术的发展，为人类服务的计算机以各种形态融入我们的生活，如穿戴设备、环境监控设备、虚拟现实设备等等。总而言之，只要有硬件或产品连上网、发生数据交互，就叫物联网。

大规模物联网（Massive IoT）描述的是一个拥有大量相连设备的网络。与其他类型物联网的显著区别表现在数据量、延迟率、能耗和处理能力上。大规模物联网的设备收集数据并将信息传回中央服务器/云。对于偏远位置的物联网设备，这些“事物”（things）一般成本都低、功耗低，而且相对“沉默”（dumb）。例如应用在田野、河流和林地收集信息的农业传感器。

军事物联网（IoMT）可增强前沿部署部队的态势感知能力，可跟踪全球范围内货物的移动，并能为急救人员提供受伤人员的生命体征。在空间技术的推动下，IoMT可统一网络，即使是在最严峻和最具争议的环境中也能为作战人员提供难以置信的超视距能力。

一、物联网的层级   

根据信息的生成、传输、处理和应用四个过程，可以把物联网分为感知层、连接层、管理层、应用层4个层级。

随着应用数量激增，物联网已呈现出多样化、规模化、行业化的特点。物联网各层之间既相互独立，又紧密联系。在感知层、联络层和管理层，同一层次的不同技术互为补充，以适用于不同的环境；对于不同层次，则提供各种技术的配置和组合，根据应用需求，构成完整的技术解决方案。技术的选择以具体的应用为指导，根据具体的任务需求和环境，选择合适的感知技术、联网技术和数据信息技术。

二、大规模物联网关键技术

目前，大规模物联网正处于急剧增长期，这在很大程度上得益于蜂窝网络（cellular network）的进步。在连接数量方面，瞻博网络公司（Juniper）预估，到2024年，物联网连接的总数将从2020年的350亿个增长到830亿个。其中一半的连接可能是巨大的IoT。在价值方面，工业研究咨询机构（Industry ARC）预测，到2026年，大规模物联网的复合年均增长率（CAGR）将增长7.1%，达到1214亿美元。其具体关键技术包括以下内容。

NO.1射频识别技术

射频识别技术（Radio frequency Identification，RFID）是通过射频信号识别目标对象并获取相关数据信息的一种非接触式自动识别技术。

其主要组成包括读写标签、阅读器和天线。其中，电子标签芯片具有数据存储器，可用于存储待识别物品的标识信息；阅读器通过天线发送电子信号，标签接收到信号后发射内部存储的标识信息，阅读器再通过天线接收并识别标签发回的信息，最后阅读器再将识别结果发送给主机。

RFID技术的应用很广泛，如图书馆磁卡、门禁系统、以及药品、食品上面的条形码等。

NO.2蜂窝网络

大规模物联网的主要驱动因素是蜂窝通信的进步，因为任何大规模物联网都依赖于可靠的低功耗广域网（LP-WAN）技术。“好”的LP-WAN具有以下特征：

1. 覆盖广：能够经济高效地远距离连接大量设备；

2. 功耗低：在较长的生命周期内连接和管理设备；

3. 安全性高：让用户可以确信设备和数据不会被不良行为者截获。

显然，Wi-Fi、蓝牙和其它“短距离”协议无法满足这些要求。因此，覆盖面非常广的蜂窝网络就显得尤为重要。

NO.3LTE-M和NB-IoT技术

21世纪10年代，3GPP（专门制定第三代移动通信系统及后续演进技术规范的组织）意识到支持低维护、低功耗设备互联网的需求。2016年，3GPP确认了机器类型通信（LTE-M）和窄带物联网（Narrowband-IoT）两种新的网络技术。这两种标准的区别很大。

LTE-M也称为LTE Cat M1，使用与4G/LTE相同的频谱和基站，支持高达1 Mbps的下行链路和上行链路技术，延迟为50~100毫秒，这使它非常适合实时通信。LTE-M已经在现有的LTE网络中广泛部署。根据全球移动通信系统协会（GSMA）的说法，截至2022年5月，已有60家运营商提供LTE-M服务。

LTE-M的技术优势

（通过VoLTE支持语言功能、低功耗、全移动和车载切换、扩展覆盖范围）

但对于某些用户而言，拥有NB-IoT（也称为LTE Cat M2）即可。根据GSMA的说法，截至2022年5月，已有110家运营商推出了NB-IoT网络。NB-IoT使用更简单的芯片，功耗更低。它支持最大62.5 kbps速率和1.5~10秒的延迟。很明显，它不适合于实时通信，但对于间歇的数据传输来说是可以的。因此，NB-IoT传感器可以支持长达10年的电池寿命。

NB-IoT的技术优势

下表对LTE CAT-M1和NB-IoT的关键数据进行了比较。

NO.4

5G技术

当前，我们正在进入5G时代。很明显，5G的超高速和低延迟特性将加速大规模物联网的部署。

3GPP已经同意将NB-IoT和LTE-M技术纳入5G规范。NB-IoT和LTE-M将与其他5G组件共存于同一网络中，如增强的移动宽带和关键通信。这意味着移动运营商的投资得到了保护，并且NB-IoT和LTE-M模块将经得起未来考验。

在5G时代，NB-IoT和LTE-M网络将比以往更广泛，也将支持更多设备。这要归功于史无前例的5G容量，它具有以下功能：

1. 与4G LTE相比，每单位面积连接的设备数量高达100倍；

2. 支持0.386平方英里或1平方公里100万台设备；

3. 99.999%的可用比例；

4. 100%的覆盖率；

5. 网络能耗降低90%，这意味着联网对象无需人工协助即可运行数月或数年；

6. 低功耗物联网设备的电池寿命长达10年；

NO.5适用于新型连接设备的新型SIM卡

如果不改变SIM技术，大规模物联网就不可能存在。智能手机用户熟悉的塑料SIM卡不适合物联网世界——它过于复杂，无法插入数百万台小型机器，也不够坚固，无法承受极端的温度、湿度和振动。为了满足这些条件，目前已开发了专用eSIM。它可以焊接到位，并可在整个设备生命周期内被远程激活。现在人们一直在改进eSIM技术。现在它们的外形更加小巧，如泰雷兹公司设计的超小型MFFXS，适合空间受限的场合。

另一种新型SIM卡是iSIM（eSIM的集成外形），计划于2023年上市。目前，它已经通过了GSMA、可信连接联盟和欧洲电信标准协会的认证。在设备的片上系统（SoC）中，iSIM嵌入在防篡改元件上。它不再需要依赖分立的SIM卡硬件，并且可以使用行业安全协议无线激活。它的面积还不到1平方毫米。

GSMA相信，新的SIM卡外形将加速大规模物联网的推出。他们研究发现，83%的企业认为eSIM对其物联网部署的成功至关重要。Kaleido初创公司预测2027年将有超过6.3亿台设备与iSIM兼容，占所有eSIM出货量的19%。

三、Massive IoT的应用场景   

随着5G继续在全球扩散，它将为成千上万的企业提供数字化转型的机会。通过将“沉默”的机器变成智能网络上的智能节点，企业将节省成本、提高效率并创造新的收入。大规模物联网可以应用在以下场景中。

四、军事物联网改变军事行动   

IoMT是一种连接传统独立网络的方式。它从全球和太空传感器中获取并分析数据，然后在作战环境背景中将这些数据提供给操作员和指挥官，并可以选择下一步该做什么。以下为IoMT在互联战场的4个军事用例。

NO.1面向前线的AR技术

“Pokémon GO”作为一款轰动一时的游戏，是增强现实（AR）的首批大众化应用之一，让全球数百万人使用智能手机摄像头和AR覆盖图在自己的物理环境中寻找物品。

对于军方来说，可以使用已经在开发中的AR耳机对重要信息进行投影。这样士兵就能够看到关于地形、天气状况等的实时信息，并且能够快速区分敌友。

NO.2智能基地、后勤和部队保护

无论是在和平时期，还是在战争时期，支持和维持作战通常涉及人工库存和运输跟踪，以确保及时补充或协调关键物资或活动。随着美国军方对印度洋-太平洋战区的关注，这些后勤挑战将成倍增加。

与商业公司使用RFID或其他智能跟踪设备类似，军方的后勤专家将受益于移动中的库存和供应的实时视图，并使用改变游戏规则的数据分析技术来更好地预测和应对挑战。

同样，美国国防部有数千英里的基地边界来防御威胁。增加检测围栏沿线移动或活动的网络传感器可以更早地警告部队保护小组可能的危险，以便他们可以更快、更有效地做出响应。智能基地将能够以超安全的方式利用这些商用技术，利用天基物联网优化整个基地的后勤和规划。

NO.3增强远程医疗能力

伊拉克和阿富汗的冲突改变了护理战斗伤员的方式，提高了伤员存活率，并为在创伤护理所需的“黄金时间”内的医疗后送制定了新标准。联合部队可以利用远程医疗技术进一步提高存活率，远程医疗技术将战地医生与军事卫生系统直接联系起来，军事卫生系统可以提供专家、医疗记录和更多资源。

IoMT能够在关键的“黄金时间”监测特种部队队员的生命体征，加快医疗护理，将现场医务人员与挽救生命的医疗信息联系起来，优先考虑医疗资源，以获得更快的护理，从而实现更好的医疗效果。

空间连接的改善和日益成熟的远程医疗技术将进一步增强艰苦条件下战地医务人员的能力。战地军医将可以直接接触到世界各地的高技能卫生专家。交换病人健康记录和生命体征可以让即将到来的医疗后送队和战区医院提前做好准备。

NO.9“联合攻击”弹药

现在对手变得越来越聪明，目标变得越来越快，越来越机动，因此应对这些威胁的武器系统需要具有灵活性，能够适应目标突然的变化和动态的任务需求。

天基通信网络将有助于“联合攻击”弹药，这使美国及其盟友能够保持对复杂对手的优势，在任何地方都具有飞行中可重新编程的能力，以应对战场目标的突然变化。应用“联合攻击”弹药的射手可以利用天基设备在飞行中对弹药进行重新编程或重新分配任务。弹药可以根据任务需要更改打击目标。

五、结语   

IoT技术并非全新的发明，而是将互联网、传感技术与人工智能等技术整合应用。借助IoT，人们可以进行物物连接并下达指令，还可以分析数据、规划行动，因此发展潜力巨大，应用场景也非常广阔。