物联网介绍

物联网介绍2011年2月1结束语对物联网的思考物联网具体应用介绍物联网及其核心技术中星微对物联网的探索目录2物联网个人电脑出现，开创信息时代的第一次革命物联网：信息技术趋势，国家战略互联网及移动网PC机以信息传输为特征的互联网及移动网实现计算机及人的连通以信息感知为特征的物联网，实现物物和人物的全面连通计算工具信息处理综合工具增强单体能力移动性人人相连人人互联人和物（静态信息）生活\娱乐\信息化人物相连物物相连网络、智能泛在物体变得有生命推动各行业发展物联网—信息技术第三次浪潮3物联网的概念欧盟关于物联网的定义（InternetofThings:StrategicResearchRoadmap,CERP-IoTSRA,firstpresentation16September2009)物联网是未来互联网的一部分，能够被定义为基于标准和交互通信协议具有自配置能力的动态全球网络设施，在物联网内物理和虚拟的“物件”具有身份、物理属性、拟人化、使用智能接口并且无缝综合到信息网络中。中国的物联网定义2010年我国的政府工作报告所附的注释中对物联网有如下的说明：是指通过信息传感设备，按照约定的协议，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。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。4中国：2009年8月感知中国美国：2008年底IBM向美国政府提出的“智慧的地球”战略欧盟：2009年6月物联网行动计划日本：2009年8月i-Japan战略建设智慧型基础设施强调RFID传感等感知技术应用，注重信息安全强调电子政务和社会信息服务应用世界各国都在寻找国家发展的引擎。不约而同，主要国家和地区都把物联网上升到国家和区域战略层面。各国根据自身国情、社会经济发展水平的不同，选择物联网建设的切入点也不尽相同；全球物联网建设现状5物联网的组成6物联网连接对象物理对象(不论是智能的或非智能的物体)数量非常巨大，需要联网互动、通信、控制以便参与业务流程或管理的物件其数量也比人口多百倍。7物联网的工作原理8物联网的支撑技术识别技术全球识别方案、识别管理、识别编码/加密、识别和寻址方案及其认证和储存管理、全球查号业务和发现业务体系技术基于节点对等通信的无中心自治体系、事件驱动体系、断连操作与同步数据和信号处理技术数据共享与合作、自治代理、人机接口、边缘处理、过滤和集成、QOS和流处理功率与能量存储技术电池和能量存储、能量获得/提取技术、换能技术、能量测量技术、基于能量优先调度的软件发现技术设备发现、分布存储、定位、实际与虚拟实体的映射网络技术固定、无线和移动网及Ad-hoc网技术、自治计算与连网、网络级的口令和身份分配、匿名连网等硬件技术纳技术、自愈电路体系、天线、能效射频前端、嵌入传感器、激励器、低成本制造技术等安全与隐私技术隐私保护、认证和可信的模型、能效加密和数据保护、云计算的安全和可信性、认证技术、匿名机理网管技术身份、关系和信誉管理、分布数据库、存储、网络设备的自动轮询、网络拓扑变化和流量的实时图形显示通信技术能效优化的通信、多频无线前端和协议、通信频谱及频率分配、软件定义无线电与认知无线电、后IP的无连接通信软件与算法能效操作系统、节能自管理技术、口令分配机理、优化资源分配的算法、管理、产品调度和数据挖掘模型及算法等标准化9识别技术—编号与寻址物联网会出现一个物件有多个识别号的情况（例如制造商编号、网络地址、在一个ad-hoc集合中的临时编号，嵌入到物件中的传感器和读写器还可以有各自的地址)。需要开发全球识别方案、识别管理、识别编码/加密、匿名、使用识别和寻址方案的认证和储存管理、认证寻址方案、全球查号和发现业务。2010年前2010-2015年2015-2020年2020后识别技术GS1,IPv6,等各种方案的域名ID用于唯一识别的统一框架，物联网开放框架URI、身份管理，语义、隐私知觉性“物品DNA”身份IPv4/IPv6M2M业务使用E.164编码和IMSI码通信标识物品编码：EAN.UCC（GS1）标准RFID标识：私有编码或EPCglobal传感器标识:需要有传感器标识和传感器网络节点标识标准物体标识10识别技术—RFID射频标签11通信技术—物理层与链路层技术物理层：多频无线前端和协议；通信频谱及频率分配；当加入新协议时无需硬件升级的软件定义无线电；认知无线电；链路层：协议的作用是保证节点公平和有效地共享通信资源，同时适应传感器网络的优化节能、移动管理和故障恢复要求能效无线传感器网（ZigBee-6LoWPAN-WiFi混合、Bluetooth、RuBee、ISA100、WirelessHart、UWB等）；后IP的无连接通信；高性能可扩展算法和协议。12网络技术—网络层与传送层技术需要提供对连网的几乎所有物件的位置透明性、可视性、安全性、可扩展性和跨平台兼容性。需要适应拓扑频繁改变和可扩展性的协议、基于节能优先的路由选择、基于属性的寻址、数据汇聚（解决数据破碎和重复），有限的电能和存储量限制使传感器节点不能存储大量的数据，TCP方式开销太大，需要有适合传感器网的协议固定、无线和移动网及Ad-hoc网技术、延时容限网、自学习自修复网络；网络情景感知、自治计算与连网；动态支持小区域无尺度连接的“网中网”能力的设施的开发；网络级的口令和身份分配机理、匿名连网；IP技术等。13网络技术—传感网协议14网络发现技术—授权认证和配置在物联网中，网络是动态变化的，新的物品的加入将改变网络的拓扑，而且物品的特征还会随自治程度而变，自动发现机理和映射能力对网络管理至关重要。物联网应具有基于智能匹配而不是预置模板与属性来对网中的物件自动指配作用、自动部署与激活、解除激活和性能监视，开始、停止、管理和调度发现过程，还可在任何时间对所分配的作用进行调整和监视属性，或按需创建新的属性。物联网中的物件间的交互并不需要预配置或硬连接，只要它们的地址或服务端点是关联的就可以。发现的服务必然应基于授权认证机理，以保护隐私和安全。目前可参考使用的在LAN级别的发现协议有WS-Discovery(作为WS-DD的一部分),Bonjour和SSDP(作为UPnP的一部分)15算法和软件—操作系统和中间件开发分布与联合应用的面向服务的计算（SOC)，利用SOC组织Web服务并使其成为虚拟网；基于交互单元/模块抽象资源和网络功能的轻型开放中间件及其平台；能效微操作系统（例如Contiki)和能量感知的操作系统及其实现；自优化、自配置、自愈的分布自适应软件；自管理技术；口令分配机理；面向目标的软件、目标交互的语言、仿生算法（例如自组织）和游戏理论（克服风险和对恶意节点的反应）；库存管理、产品调度和数据挖掘的数学模型,优化资源分配的算法；关系数据库的综合16数据和信号处理技术—智能决策智能决策算法：不基于单个事件（单个观察或传感器的读数）来触发活动；能量、频率、频谱感知数据处理；上下文感知数据处理和响应；转换原始的传感器数据、数据共享与合作；考虑事件间的相关性的过滤和集成、边缘处理、QOS和流处理；认知处理与优化，语义互操作性、服务发现、服务组合、语义传感器Web；自治代理；人机接口；17信息聚合—连接数字世界和物理世界18网管技术传感器管理协议、任务分配和数据通告协议、传感器询问和数据分发协议等；电源管理（传感器睡眠与叫醒、电量不足的通知）；移动管理（检测和登记节点的移动、发现相邻节点）；任务管理（在一个特定区域内均衡和调度传感任务）；对物理网设施（包括感知单元、分布数据库、存储、网络设备）的自动轮询、网络拓扑变化实时图形显示；身份、关系和信誉管理；流量和拥塞管理及实时图形显示，要求能识别突发的过载，监视物联网和Web的应用，识别黑客的冲击。19安全与隐私技术对异构设备的隐私保护技术、虚拟化、匿名机理；以用户为中心的上下文感知隐私和隐私策略；基于安全与隐私需要的安全与隐私属性选择；无中心的认证和可信的模型、物品和网络的认证技术；能效的加密和数据保护技术、密钥分配机理、加密算法的快速部署技术；云计算的安全和可信性技术，包括在物品合作“云”中数据拥有者的接入和使用权等；自适应安全机理与协议；20硬件技术硬件可分为三种类型：有限功能的超低成本标签，信息集中在由服务运营商管理的数据服务器；具有增强功能（例如额外的存储和传感能力）的低成本标签，信息分布在中央数据服务器和标签中；智能固定/移动标签和嵌入系统，信息集中在标签中。主要的硬件：天线、能效的射频前端、安全低成本标签、多协议多标准读写器、嵌入的传感器和激励器、微小传感器、智能传感器(生化)；支撑技术小型和低成本的MEMS技术、纳技术、高分子聚合物电子技术、超低功耗低电压和低漏电设计技术、低成本制造技术、自配置自优化自愈电路技术等。21能量获取与管理技术能量获取技术：生物、化学、感应、静电、压电、热电、光伏、微燃料电池、无线供电等；能量存储技术：薄膜电池、Li-Ion平板电池、印刷电池、可生物降解的电池；能量存储和超电容技术；能量测量技术：能源消耗映射，硬件元件的细颗粒测量/估计功率技术；能量管理技术：功率优化系统、能源再循环；基于能量优先调度的软件技术。22物联网体系架构23物联网结构层次24物联网的核心价值物联网智能管理(跟踪、监控、管理)泛在服务(识别、定位、跟踪)=感知传输智能++价值所在25物联网的核心价值—浪潮？泡沫？把有感知能力，有自我控制能力的机器进行连网，进一步取代人的工作，提高社会生产效率，优化资源，降低成本，这是物联网的核心价值。泡沫26传感网、物联网与泛在网定义终端基础网络通信对象标准化组织传感网实现传感器的互联和信息的收集传感器物对物ISO/IEC物联网将各种信息传感设备如RFID、红外感应器、GPS、激光扫描器等与互联网结合，实现对所有物品的智能化识别与管理传感器、RFID、二维码、内置移动通信的各种模块一个或多个基础网络物对物、物对人IEEE、ETSI、EPCGlobal、泛在网通过网络的泛在互联，实现物与物、物与人、人与人之间按需的的信息获取、传递、储存、认知、分析、使用等服务，强调人机自然交互、异构网络融合和智能应用。传感器、RFID、二维码、内置移动通信的各种模块、手机、上网卡等所有的网络物对物、物对人、人对人ITU、3GPP、GSMA、OMA传感网物联网泛在网泛在网不是互联网的下一代，而是互联网应用的拓展27核心推动力—物联网应用全面感知可靠传输智能中间件感知传输智能AnytimeAnywhereAnyoneAnything物联网应用！28物联网的技术特征—综合感知29物联网的技术特征—综合感知物联网的传感器多种多样物流和商品管理中的RFID阅读器、二条码扫描器智能电网中的电表计量芯片城市安防系统中的视频监控智能交通管理系统中安装在车辆上的定位及标识装置……物联网的技术特征——综合感知从神经生物学角度看感觉，分为以下五种基本种类视觉听觉嗅觉味觉躯体感觉，包括触觉、痛觉、温度觉、体位觉、运动觉和震动觉。大脑神经元：综合感知物联网感知的人体模型30物联网的技术特征—综合感知I类感知节点：单传感器信息感知II类感知节点：多传感器信息感知智能感知节点：具有前端智能的感知，与业务相关多样化感知按照网格化理念：以网格为单位，设立各类感知节点包括温湿度、标识信息、视频信息、交通流量信息、违章信息等网格化感知元数据的标准化：元数据只表示“物”的属性，与业务弱相关，通过对感知数据处理生产业务逻辑定义，形成强相关的业务数据。感知数据处理31物联网的技术特征—可靠传输一切设备都可以进入网络进行通讯，可查询甚至可控制智能电表连网报告实时用电信息，而不是人工用电总量的查询汽车导航仪可以通过网络接收实时交通和道路信息家用电器也可以通过PLC或Zigbee一类的技术入网能通讯的机器32面向物联的