智慧城市的建设需要政府管理、技术创新、民众意识等多方面的协同作用，它是一项系统工程，而其中政府的流程再造及技术创新是建设智慧城市的基石。随着云计算技术促使信息技术与通信技术的快速融合，城市“大数据技术”日益重要。融合云计算、大数据、物联网等新兴技术的智慧城市，带动了诸多领域技术的发展，主要体现在以下几个方面。
2.3.1感知技术的发展 大力发展感知技术是智慧城市建设的前提。感知技术也是物联网的构建基础，具体是指更为广泛的感知、测量、采集和传递信息的设备或系统，包含传感器和无线传感网等两种不同的技术。从技术发展路径看，感知技术不断往高性能、低能耗、微型化、低成本方向努力，这为实现各种智慧城市应用提供了发展空间，且扩大了智慧城市的应用范围。通过使用这些设备，从室内温度、湿度、烟雾到路面车辆信息、城市交通状况等的任何信息都可以被快速获取并进行分析，便于项目组立即采取应对措施和进行长期规划。视频就是感知技术在城市中大量应用的最好例子。视频的发展方向是多样、高清领域，主要应用有资源模拟视频、公安实战P网络高清视频、HD-SDI无损高清视频。
2.3.1.1传感器技术 一般来说，进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。具体地说，传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息，具有感受（或响应）与检出功能，并使其按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。如果没有传感器对被测的原始信息进行准确可靠的捕获和转换，一切准确的测试与控制都将无法实现。即使最现代化的电子计算机，没有准确的信息（或转换可靠的数据）和不失真的输入，也将无法充分发挥其应有的作用。传感器种类非常多，现有的传感器超过三万种。按照不同的维度，主要有以下几种不同的分类方式。
(1)从能量转换的角度看，传感器可分为有源传感器和无源传感器两类。有源传感器是将非电能量转化为电能量，只转化能量本身，并不转化能量信号的传感器，称为有源传感器，如图2-5所示。常常配合有电压测量电路和放大器，如压电式传感器、磁电式传感器、热电式传感器等。
无源传感器不需要使用外接电源，且是一种可从外部获取到无限制能源的感应传感器。传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作，如图2-6所示。其“对象”可以是液体、固体或气体，状态可以是静态或动态（即过程）。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性有物理性质或化学性质。
(2)从工作原理的角度看，传感器可以划分为物理传感器和化学传感器。物理传感器是检测物理量的传感器，它是感受规定的被测量的各种量，并按一定规律将其转换为有用信号的器件或装置。它输出的信号和输入的信号有确定关系。主要的物理传感器有压电传感器、电磁式传感器、光电式传感器、热电式传感器、压阻式传感器、光导纤维传感器等。化学传感器是对各种化学物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。以人的感觉器官类比，化学传感器对应于人的嗅觉和味觉，但它能够感受人体器官不能感受的某些物质（如H,、C0、C0,等）。化学传感器常用于生产流程分析和环境污染监测，见表22，在医学上远距离诊断和实时监测、气象观测和遥测、农业上生鲜保存和鱼群探测、矿产资源的监测、工业自动化、防盗、安全报警和节能等方面有重要应用。
表2-2化学传感器的分类
(3)从自动化应用程度高低的角度看，传感器可以分为一般传感器与智能传感器两种。智能传感器带有微处理机，具有采集、处理、交换、预处理信息的能力，具备自校零、自标定、自校正的功能，见表2-3。
在整个智慧城市系统里，传感器就如同人的五官一样，发挥着不可替代的作用。相比较一般的传感器，智能传感器的可靠性、性价比、精度都得到了很大提升，同时促进了传感器的多功能化。那什么是“智能传感器”？通俗定义就是“传感器与微处理器赋予智能的结合，兼有信息检测与信息处理功能的传感器就是智能传感器（系统）”，未来将是智慧城市重要感知终端'。通过智能传感器，智慧城市系统可以实现多传感器、多参数的综合测量，扩大测量与使用范围；有一定的自适应能力，根据检测对象或条件的改变，相应地改变量程反输出数据的形式；具有数字通信接口功能，直接送入远程计算机进行处理；具有多种数据输出形式（如RS232串行输出、PIO并行输出、EE-488总线输出以及经D/A转换后的模拟量输出等)，适配各种应用系统。
目前已经部署的智慧城市应用，大多是一些处理数据采集和数据传输的简单场景，例如在环境监控行业中节点自动采集各种环境参数并上传到远程平台。这种简单的数据采集和传输的模式在目前虽然仍有一定的应用，但无法处理更多的复杂需求。现实生活中还会有很多复杂的情况，需要不同类型的节点协同进行智能计算。这样智能传感器就有了非常大的发挥空间。
2.3.1.2无线传感网技术
无线传感器网络(WSN)的主要组成部分集成有传感器、处理单元和通信模块的节点，各节点通过协议自组成一个分布式网络，再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。WSN中的传感器通过无线方式通信，网络设置灵活，设备位置可以随时更改，可以与互联网进行有线或无线连接。许多人认为，无线传感网技术的意义和重要性可与互联网相媲美。然而从很多方面来说，现在的无线传感器网络就如同1970年的互联网，那时互联网仅仅连接了不到200所大学和军事实验室，并且研究者还在试验各种通信协议和寻址方案。而现在，大多数传感器网络只连接了不到100个节点，更多的节点以及通信线路会使其变得十分复杂而无法正常工作。
从功能上来看，现阶段大部分已部署的WSN都仅限于采集温度、湿度、位置、光强、压力、生化等标量数据，而在智慧城市建设的医疗监护、交通监控、智能家居等实际应用场景中，我们需要获取视频、音频、图像等多媒体信息，这就迫切需要一种新的无线传感器网络一无线多媒体传感器网络(WMSN),一种在传统WSN的基础上引入视频、音频、图像等多媒体信息感知功能的新型传感器网络，见表2-4。
表2-4传统的无线传感网(WSN)与无线多媒体传感网(WMSN)对比
通过在传统无线传感器网络中加入一些能够采集更加丰富的视频、音频、图像等信息的传感器节点，WMSN能够感知周围环境中的多种媒体信息，这些信息可以通过单跳和多跳中继的方式传送到汇聚节点，然后汇聚节点对接收到的数据进行分析处理，把最终结果发送给用户，实现全面而有效的环境监测，也给无线传感网技术的未来发展带来较大的想象和发挥空间。
2.3.2网络能力的增强 智慧城市的建设离不开网络技术的支撑。网络技术的突破将使海量节点进行高效数据传输成为可能。当前的通信网络经过多年发展已经比较稳定。然而，现有的通信网络在网络结构设计、建设规模估算等方面都是依据人与人通信的业务模型。现有的移动通信网络，在设计时主要考虑的业务是语音、上网和短信，从数据通道来看，网络在承载通道设计、信令交互设计、容量和覆盖规划等多个方面都主要考虑前向流量。智慧城市的应用包括了人的通信行为，同时还有无人参与的通信场景，或者说是物联网的通信场景。
物联网(The Internet of things)是新一代信息技术的重要组成部分，可看作是互联网的升级与扩展，根据国际电信联盟(TU)的定义，物联网主要解决物品与物品(Thing to Thing,.T2T)、人与物品(Human to Thing,H2T)、人与人(Human to Human,.H2H)之间的互连。通过互联网延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。这和以往单纯的人与人之间的通信特征有明显的区别，物联网类的通信存在以下一些特征，见表2-5。
以现今智慧家居领域的应用为例，家庭中许多电器设备的形式越来越多样，一些电器本身就具备遥控能力（如空调、电视、部分品牌的热水器等），一些则不具备这些能力（如微波炉、电饭煲、冰箱等）。而这些设备即使可以进行遥控，其控制能力、控制范围等可能也是非常有限的。同时，设备相互之间是孤立存在的，不能有效实现资源与信息共享。物联网时代的物联网网关将会是至关重要的环节。随着物联网技术的发展，特别是物联网网关技术的日益成熟，不同设备之间的互联互通问题将得到很好的解决。
2.3.2.1物联网网关技术的进一步发展(1)物联网网关的概念和功能
物联网网关作为连接感知网络（无线传感网）与传统通信网络（互联网）的纽带，物联网网关可以实现感知网络与通信网络以及不同类型感知网络之间的协议转换。既可以实现广域互联，也可以实现局域互联。其应具备的主要功能，见表2-6。
有物联网应用的地方，必然有物联网网关的存在。通过连接感知层的传感器、射频(RFID)、微机电系统(MEMS)、智能嵌入式终端，物联网网关的应用将遍及智能交通、景观照明管控、楼宇照明管控、环境保护、路灯照明管控、政府工作、智能消防、公共安全、平安家居、环境监测、工业监测、广场照明管控、个人健康、老人护理、花卉栽培、水系监测、食品溯源等多个领域。不同应用方向的物联网网关所使用的协议与网关形态会不同，但基本功能都是把感知层采集到的各类信息通过相关协议转换形成高速数据传递到互联网并实现一定的管理功能，如图2-7所示。
(2)物联网网关的关键技术 第一，多标准互通接入能力。目前用于近程通信的技术标准很多。常见的传感网技术包括ZigBee、Z-Wave、Spider、RUBEE、WirelessHART、IETF6、LowPAN等。各类技术主要针对某一类应用展开，它们之间缺乏兼容性和体系规划。如Z-Wav主要应用于无线智能家庭网络，RUBEE适用于恶劣环境，WirelessHART主要集中在工业监控领域。实现各种通信技术标准的互联互通，成为物联网网关必须要解决的问题：它是针对每种标准设计单独的网关，再通过网关之间的统一接口实现，还是采用标准的适配层、不同技术标准开发相应的接口实现。
物联网网关典型结构，如图2-8所示。
第二，网关管理。物联网网关作为与网络相连的网元，其本身要具备一定的管理功能，包括注册登录管理、任务管理、参数查询和配置、权限管理、故障管理、数据管理、状态监测、远程控制、远程诊断、事件处理、远程升级等。网关管理要想实现全网的可管理，不仅要实现网关设备本身的管理，还要实现子网内各节点的管理，例如获取节点的标识、状态、属性等信息，以及远程唤醒、控制、诊断、升级维护等。由于子网的技术标准不同，协议的复杂性也不同，因此进行的管理内容也有较大差异。：
2.3.2.21Pv6的进-步普及 智慧城市的建设离不开网络的互联互通。互联网中的不同设备需要一个共同的语言才能对话，这就是P。要保证每个设备身份的可识别性，互联网中的入网终端设备都要有类似身份证系统的地址信息编码，即P地址。目前互联网上广为使用的P地址是遵循Pv4(Internet Protocol Version4,即互联网协议第四版)来编制的。Pv4确定的地址长度为二进制32位，总的地址数量为2的32次方。随着移动互联网、物联网等新技术应用的快速发展，P地址的需求量呈爆炸式增长，P地址必须扩源。
网上流传甚广的《神秘的程序员们》系列漫画当中有一幅名为《历史悲剧：论程序员学习历史的重要意义》的漫画，如图2-9所示，很能够说明问题：酒如公元前6世纪的玛雅历法只设置了1000年，无法用于现今一样，20 世纪80年代出炉的lpv4在全新的互联网时代，也垂垂老矣。
应运而生的lpv6(lnternet protoco1Version6)就是IETF(lnternet Engineering TasK Force,互联网工程任务组）设计的采用更多数位来进行编址的新一代互联网协议。Pv6是发展和应用下一代互联网的基础核心协议，更是发展未来物联网的重要前提。Pv6己经成为物联网快速推进的重要基石。
Pv6采用128位编码，地址的数量是2的128次方，可以提供海量P地址资源，号称能使“地球上每粒沙子都拥有一个P地址”，这为新一代互联网的发展扫清了障碍。除扫除地址瓶颈外，Pv6同时采用了分级地址模式、服务质量、主机地址自动配置、认证和加密等多项新技术。
Pv6是为了解决Pv4所存在的一些问题和不足而提出的，它在许多方(1)IPv6的技术优势面进行了改进。相比Pv4,Pv6具有如下特点。
①Pv6具有更大的地址空间。Pv4中规定P地址长度为32，最大地址个数为2”；而Pv6中P地址的长度为128，即最大地址个数为22。与32位地址空间相比，其地址空间增加了228一22个。现在，Pv4采用32位地址长度，而Pv6采用128位地址长度（可以忽略不计无限制的地址)，有足够的地址资源。地址的丰富将突破在PV4互联网应用上的很多限制。如P地址，每一个带电的东西可以有一个P地址，真正形成一个数字家庭的网络。Pv6的技术优势，目前在一定程度上解决了Pv4互联网存在的问题，这成为Pv4向Pv6演进的重要动力之一。
②Pv6使用更小的路由表。Pv6的地址分配一开始就遵循聚类(Aggregation)的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录(entry)表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。
③Pv6增加了增强的组播(Multicast)支持以及对流的控制(FlowControl),这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量(Quality of Service,QoS)控制提供了良好的网络平台。
④Pv6加入了对自动配置（Auto Configuration)的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络（尤其是局域网）的管理更加方便和快捷。
⑤Pv6具有更高的安全性。在Pv6网络中，用户可以对网络层的数据进行加密并对P报文进行校验，Pv6中的加密与鉴别选项提供了分组的保密性与完整性，极大地增强了网络的安全性。
⑥允许扩充。如果新的技术或应用需要，Pv6允许协议进行扩充。
⑦更好的头部格式。Pv6使用新的头部格式，其选项与基本头部分开，如果需要，可将选项插入到基本头部与上层数据之间。这就简化和加速了路由选择过程，因为大多数的选项不需要由路由选择。
(2)Pv4向IPv6过渡的技术机制
Pv6不可能立刻替代Pv4。在相当长的一段时间内，IPv4和Pv6会共存于同一个环境中，许多业务仍然要在Pv4网络上运行很长时间，特别是Pv6不可能马上提供全球的连接，很多IPv6的通信不得不在IPv4的网络上传输。要提供平稳的转换过程，使其对现有的使用者影响达到最小化，过渡机制非常重要。事实上，Pv6在设计过程中就已经考虑到了IPv4到IPv6的过渡问题，并提供了一些特性使过渡过程简化。例如，PV6地址可以使用Pv4兼容地址，自动由Pv4地址产生；也可以在Pv4的网络上构建隧道，连接Pv6孤岛。目前针对Pv4到Pv6过渡的问题已经提出了许多机制，它们的实现原理和应用环境各有侧重，下面将对Pv4到Pv6过渡的基本策略和机制进行介绍。
作为一项关系到未来互联网发展战略的重大技术，Pv6的推广需要业界、学界以及政策层面更多的参与及推动。云计算、移动互联网、三网融合、物联网等让城市变得更加“智慧”的新技术，都需要Pv6作为基石。从本质意义上说，正是因为Pv6的存在，才使得城市更加智慧，生活更加美好。
