物联网简介-江苏科技大学

物联网简介主讲人：鞠可一江苏科技大学经济管理学院E-mail:[e-mail]内容提纲1•物联网的定义2•物联网核心技术3•中国物联网发展现状4•物联网的典型应用5•物联网发展瓶颈及战略思考•物联网——TheInternetOfThings，简称IOT，顾名思义是把所有物品通过网络连接起来，实现任何物体、任何人、任何时间、任何地点（4A）的智能化识别、信息交换与管理。•也有将物联网理解为IntelligentInterconnectionOfThings(IIOT)，体现出了“智慧”和“泛在网络”的含义。历史进程2009“感知中国”2008IBM“智慧地球”2005国际电信联盟《ITU互联网报告2005：物联网》，指出无所不在的“物联网”通信时代即将来临1995BillGates《未来之路》物物互联物联网的定义•物联网（InternetofThings，简称IOT），顾名思义就是“物物相连的互联网”，它是通过无线射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的本质我们应该如何理解物联网？物联网不仅仅是一个网络，更是一个平台，一个应用，或者说是一个带有节点和内容的网络。物联网VS互联网物联网VS互联网•互联网与物联网，有点类似“父与子”的关系。因为物联网是以互联网为基础核心发展起来的新一代信息网络。•物联网是Internetofthings，从这个出发很容易理解成物联网是互联网向物体世界的延伸，目前的互联网中就有大量的物与物的通信，如果从这一点出发，物联网只要对互联网作适当的延伸就可以了。•但事实上，物联网与互联网在技术需求上又有很大不同，物联网很难从目前的互联网延伸而来，尤其是互联网的承载网（端到端）是单一的它是IP网；而物联网的承载网（端到端）无论如何不可能是单一的承载网。物联网VS互联网•共同点：技术基础相同•物联网和互联网都是建立在分组数据技术的基础之上的，它们都采用数据分组网作为它们的承载网；承载网和业务网是相分离的，业务网可以独立于承载网进行设计和独立发展，互联网是如此，物联网同样。不同点1：覆盖范围不同•物联网的覆盖范围要远大于互联网▫互联网的产生是为了让人通过网络交换信息，其服务的对象是人；▫物联网是为物而生，让物自由地交换信息，主要是为了管理物，间接为人服务物联网为物而生，物比人笨，因此，物联网的真正实现必然比互联网的实现更难。另外，从信息的进化上讲，从人的互联，到物的互联，是一种自然的递进，本质上互联网和物联网都是人类智慧的物化而已，人的智慧对自然界的影响才是信息化进程本质的原因。不同点2：终端接入方式不同•互联网用户通过端系统的服务器、台式机、笔记本和移动终端访问互联网资源，发送或接收电子邮件；阅读新闻；写博客或读博客；通过网络电话通信；在网上买卖股票，定机票、酒店。•而物联网中的传感器结点需要通过无线传感器网络的汇聚结点接入互联网；RFID芯片通过读写器与控制主机连接，再通过控制结点的主机接入互联网。不同点3：数据采集方式不同•从互联网所能够提供的服务功能来看，无论是基本的互联网服务功能（如Telnet、E-mail、FTP、电子政务、电子商务、远程医疗、远程教育），还是基于对等结构的P2P网络新应用（如网络电话、网络电视、博客、播客、即时通信、搜索引擎、网络视频、网络游戏等），主要是实行人与人之间的信息交互与共享。因此在互联网端结点之间传输的文本文件、语音文件、视频文件都是由人输入的，即使是通过扫描和文字识别OCR技术输入的文字或图形、图像文件，也都是在人的控制之下完成的。•而物联网的终端系统采用的是传感器、RFID，因此物联网感知的数据是传感器主动感知或者是RFID读写器自动读出的。不同点4：技术范围不同•物联网运用的技术主要包括无线技术、互联网、智能芯片技术、软件技术，几乎涵盖了信息通信技术的所有领域。•互联网只是物联网的一个技术方向。互联网只能是一种虚拟的交流，而物联网实现的就是实物之间的交流。不同点4：发展驱动力不同互联网发展的驱动力是个人，因为，互联网的开放性和人人参与的理念，互联网的生产者和消费者在很大程度上是重叠的，极大地激发了以个人为核心的创造力。而物联网的驱动力必须是来自企业，因为，物联网的应用都是针对实物的，而且涉及的技术种类比较多，在把握用户的需求以及实现应用的多样性方面有一定的难度。物联网的实现首先需要改变的是企业的生产管理模式、物流管理模式、产品追溯机制和整体工作效率。实现物联网的过程，其实是一个企业真正利用现代科技技术进行自我突破与创新的过程。•物联网的发展推动了工业化和信息化的结合。从某种意义上来说互联网是物联网灵感的来源；反之，物联网的发展又进一步推动互联网向一种更为广泛的“互联”演进。这样一来，人们不仅可以和物体“对话”，物体和物体之间也能“交流”。•互联网的应用是虚拟的，而物联网的应用是针对实物的。这个差异形成了两者的应用在成本上的差异。互联网需要购买服务器、处理器以及各种技术，而物联网针对实物的成本会稍微小一些。•物联网中系统集成商的重要性比互联网大得多。因为物联网涉及的技术和行业太多，行业对系统集成的要求巨大。2.物联网的核心技术物联网核心技术综合应用层管理服务层网络构建层感知识别层2.1物联网核心技术——感知识别层2.1物联网核心技术——感知识别层•感知识别层位于物联网四层模型的最底端，是所有上层结构的基础。•信息生成方式多样化是物联网的重要特征之一。•通过感知识别技术，让物品“开口说话、发布信息”是融合物理世界和信息世界的重要一环，是物联网区别于其他网络的最独特的部分。•物联网的“触手”是位于感知识别层的大量信息生成设备，既包括采用自动生成方式的RFID、传感器、定位系统等，也包括采用人工生成方式的各种智能设备，例如智能手机、PDA、多媒体播放器、上网本、笔记本电脑等等。2.2物联网核心技术——网络构建层2.2物联网核心技术——网络构建层•网络是物联网最重要的基础设施之一。•网络构建层在物联网四层模型中连接感知识别层和管理服务层，具有强大的纽带作用，高效、稳定、及时、安全地传输上下层的数据。各种网络形式如何服务物联网•IPv6扫清了可接入网络的终端设备在数量上的限制。互联网/电信网是物联网的核心网络、平台和技术支持。互联网•WiFi/WiMAX等无线宽带技术覆盖范围较广，传输速度较快，为物联网提供高速可靠廉价且不受接入设备位置限制的互联手段无线宽带网•ZigBee/蓝牙/红外等低速网络协议能够适应物联网中能力较低的节点的低速率、低通信半径、低计算能力和低能量来源等特征。无线低速网•移动通信网络将成为“全面、随时、随地”传输信息的有效平台。高速、实时、高覆盖率、多元化处理多媒体数据，为“物品触网”创造条件。移动通信网2.3物联网核心技术——管理服务层•管理服务层位于感知识别和网络构建层之上，综合应用层之下，是物联网智慧的源泉。人们通常把物联网应用冠以“智能”的名称，如智能电网、智能交通、智能物流等，其中的智慧就来自这一层。•当感知识别层生成的大量信息经过网络层传输汇聚到管理服务层，如果不能有效地整合与利用，那无异于“入宝山而空返”，望“数据的海洋”而兴叹。2.3物联网核心技术——管理服务层•管理服务层解决数据如何存储（数据库与海量存储技术）、如何检索（搜索引擎）、如何使用（数据挖掘与机器学习）、如何不被滥用（数据安全与隐私保护）等问题。2.3.1数据库与物联网•物联网数据特点：海量性，多态性，关联性及语义性•关系数据库系统作为一项有着近半个世纪历史的数据处理技术，仍可在物联网中大展拳脚，为物联网的运行提供支撑。与此同时，结合物联网应用提出的新需求，数据库技术也在进行不断的更新，发展出新的方向。•新兴数据库系统（NoSQL数据库）针对非关系型、分布式的数据存储，并不要求数据库具有确定的表模式，通过避免连接操作提升数据库性能。2.3.2海量信息存储与物联网•网络存储体系结构：•直接附加存储（DAS）•网络附加存储（NAS）•存储区域网络（SAN）•困难：只能满足中等规模商业需求•数据中心不仅包括计算机系统和配套设备（如通信/存储设备），还包括冗余的数据通信连接/环境控制设备/监控设备及安全装置，是一大型的系统工程。通过高度的安全性和可靠性提供及时持续的数据服务，为物联网应用提供良好的支持。•典型的数据中心：Google/Hadoop2.3.3搜索引擎与物联网•Web搜索引擎：一个能够在合理响应时间内，根据用户的查询关键词，返回一个包含相关信息的结果列表（hitslist）服务的综合体。•传统的Web搜索引擎是基于查询关键词的，对于相同的关键词，会得到相同的查询结果。•物联网时代搜索引擎的新思考•从智能物体角度思考搜索引擎与物体之间的关系，主动识别物体并提取有用信息。•从用户角度上的多模态信息利用，使查询结果更精确，更智能，更定制化。2.3.4物联网的智慧决策•需求分析：•更透彻的感知要求对海量数据多维度整合与分析•更深入的智能化需要普适性的数据搜索和服务•数据挖掘技术从大量数据中获取潜在有用的且可被人理解的模式，基本类型有关联分析，聚类分析，演化分析等。•应用举例：•精准农业：实时监测环境数据，挖掘影响产量的重要因素，获得产量最大化配置方式•市场营销：通过数据库行销和货篮分析等方式获取顾客购物取向和兴趣2.3.5信息安全与隐私保护•RFID安全▫主要安全和隐私隐患：窃听、跟踪、中间人攻击、欺骗/重放/克隆、物理破解、篡改信息、拒绝服务攻击、RFID病毒…▫保护手段：物理安全机制/密码学安全机制/PUF…•位置隐私▫定义：用户对自己位置信息的掌控能力：用户能自由决定是否发布位置信息，将信息发布给谁，通过何种方式来发布，以及发布的信息有多详细。▫保护手段：制度制约、隐私方针、身份匿名、数据混淆2.4物联网核心技术——综合应用层•“实践出真知”，无论任何技术，应用是决定成败的关键。•物联网丰富的内涵催生出更加丰富的外延应用。•传统互联网经历了以数据为中心到以人为中心的转化，典型应用包括文件传输、电子邮件、万维网、电子商务、视频点播、在线游戏和社交网络等；而物联网应用以“物”或者物理世界为中心，涵盖物品追踪、环境感知、智能物流、智能交通、智能电网等等。•物联网应用目前正处于快速增长期，具有多样化、规模化、行业化等特点。3中国物联网的发展现状3.中国物联网发展水平•温家宝总理09年4次提到物联网，物联网目前已成为国家五大战略性新产业第二，由此可见中国对物联网的重视程度。中国物联网发展优势•第一，我国早在1999年就启动了物联网核心传感网技术研究，研发水平处于世界前列；•第二，在世界传感网领域，我国是标准主导国之一，专利拥有量高；•第三，我国是目前能够实现物联网完整产业链的国家之一；•第四，我国无线通信网络和宽带覆盖率高，为物联网的发展提供了坚实的基础设施支持；•第五，我国已经成为世界第二大经济体，有较为雄厚的经济实力支持物联网发展。物联网发展的劣势•然而，虽然我国在物联网的研究方面与美国、欧盟、日本和韩国等具有同发优势，享有国际话语权，但也要清醒地认识到，中国在基础网络设施、核心技术掌握上，同发达国家相比，尚有不小的差距。•4物联网的应用案例（应用模式|应用方向|应用案例）4.1物联网的应用模式对象的智能标签。通过二维码，RFID等技术标识特定的对象，用于区分对象个体，例如在生活中我们使用的各种智能卡，条码标签的基本用途就是用来获得对象的识别信息；此外通过智能标签还可以用于获得对象物品所包含的扩展信息，例如智能卡上的金额余额，二维码中所包含的网址和名称等。环境监控和对象跟踪。利用多种类型的传感器和分布广泛的传感器网络，可以实现对某个对象的实时状态的获取和特定对象行为的监控，如使用分布在市区的各个噪音探头监测噪声污染，通过二氧化碳传感器监控大气中二氧化碳的浓度，通过GPS标签跟踪车辆