物联网应用技术导论6.

2012年2月第6章物联网标准天津电子信息职业技术学院主讲人：卢勤了解物联网标准体系本章学习目的第6章物联网标准第6章物联网标准“中国物联网标准联合工作组”由工信部电子标签标准工作组、信息设备资源共享协同服务(闪联)标准工作组，以及全国信息技术标准化技术委员会传感器网络标准工作组、全国工业过程测量和控制标准化技术委员会共同倡导、发起。加快推进物联网国家标准体系的建设和相关国家标准的制定，同时积极参与相关国际标准的制定，以掌握发展的主动权。2010年6月8日中国物联网物联网标准联合工作组宣布成立，联合工作组包含全国11个部委及下属的19个标准工作组。第6章物联网标准第6章物联网标准第6章物联网标准第6章物联网标准物联网国际标准化组织整体框架智能电网/计量WSN/RFID电信网ITU-TSG13–USN网络的需求和架构设计ETSIM2MTC–M2M需求和功能架构ISO/IECJTC1WG7–SN研究报告FCC：美国智能电网标准IEEE–P2030：智能电网Guide–802.15.4g：智能电网近距离无线标准CEN/CENELEC/ETSI–欧洲智能计量标准IEEE802.15–低速近距离无线通信技术标准IETF6LoWPANROLL–基于IEEE802.15.4的IPv6，低功耗有损网络路由EPCGlobalGS1–RFID标识和解析3GPPSA1/SA2/RAN2–M2M优化需求–网络和无线接入的M2M优化技术GSMASCAG：智能SIM卡OMADM第6章物联网标准第6章物联网标准物联网技术体系框架第6章物联网标准第6章物联网标准物联网技术体系框架目前物联网没有形成统一标准，各个企业、行业都根据自己的特长定制标准，并根据企业或行业标准进行产品生产。这为物联网形成统一的端到端标准体系制造了很大障碍。为物联网制定标准，应从以下几个方面入手。1.物联网标准化对象划分2.物联网标准体系划分3.感知延伸层标准4.网络层标准5.应用层标准6.共性支撑标准第6章物联网标准第6章物联网标准物联网技术体系框架1.物联网标准化对象划分从标准化对象的角度看，物联网标准涉及的标准化对象可为相对独立、完整、具有特定功能的实体，可大至网络、系统，可小至设备、接口、协议，另外还包括业务。各种实体根据需要，可以制定技术要求类标准和测试方法类标准。第6章物联网标准第6章物联网标准物联网技术体系框架2.物联网标准体系划分标准体系的建立应遵照全面成套、层次恰当、划分明确的原则。物联网标准体系可以根据物联网技术体系的框架进行划分，即分为感知延伸层标准、网络层标准、应用层标准和共性支撑标准。第6章物联网标准第6章物联网标准物联网技术体系框架3.感知延伸层标准短距离无线通信相关标准：基于NFC技术的接口和协议标准、低速物理层和MAC层增强技术标准、基于ZigBee的网络层和应用层标准等。RFID相关标准：空中接口技术标准、数据结构技术标准、一致性测试标准等。无线传感网相关标准：传感器到通信模块接口技术标准、节点设备技术标准等。第6章物联网标准第6章物联网标准物联网技术体系框架4.网络层标准物物通信无线接入标准：面向物物通信的增强UTRA/EUTRA系统设备和接口的技术和测试标准等。电信网增强标准：面向物物通信针对移动核心网络增强的技术标准等。网络资源虚拟化标准：网络资源虚拟化调用技术标准、网络资源虚拟化的管理技术标准、网络虚拟化核心设备技术和测试标准等。环境感知标准：认知无线电系统的技术标准，包括关键技术、未来应用、频谱管理的标准等。异构网融合标准：不同无线接入技术在接入网层面融合标准、不同无线接入技术在核心网层面融合标准等。第6章物联网标准第6章物联网标准物联网技术体系框架5.应用层标准行业应用类标准：智能交通、智能电力、智能环境等相关系列标准。公众应用类标准：智能家居总体技术标准、智能家居联网技术标准、智能家居设备控制协议技术标准等。应用中间件平台标准：物联网信息开放控制平台基本能力标准、物联网信息开放控制平台总体功能架构标准、信息服务发现平台标准、信息处理和策略平台标准等。第6章物联网标准第6章物联网标准物联网技术体系框架6.共性支撑标准网络架构：物联网总体框架标准等。标识解析：物联网络标识、解析与寻址体系标准等。网络管理：物联网络管理平台标准、物联网络延伸网终端远程管理技术标准等。安全：物联网安全防护系列标准、物联网安全防护评估测试标准等。6.1中间件概述中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源。中间件位于客户机/服务器的操作系统之上，管理计算机资源和网络通讯。是连接两个独立应用程序或独立系统的软件。相连接的系统，即使它们具有不同的接口，但通过中间件相互之间仍能交换信息。执行中间件的一个关键途径是信息传递。通过中间件，应用程序可以工作于多平台或OS环境。第6章物联网标准第6章物联网标准简单解释：为了解决应用程序对网络过分依赖的问题采取了一种有效的方法，在客户机和服务器之间加一层软件。中间件(middleware)是基础软件的一大类，属于可复用软件的范畴。顾名思义，中间件处于操作系统软件与用户的应用软件的中间。6.1中间件概述第6章物联网标准第6章物联网标准不断提取共性！沉淀成为一层软件保持应用软件的复杂性相对稳定应用软件应用软件操作系统DBMS操作系统应用软件中间件操作系统应用软件DBMS6.1中间件概述第6章物联网标准第6章物联网标准操作系统、数据库管理系统、中间件的类比操作系统数据库管理系统中间件产生动因硬件过于复杂数据操作过于复杂网络环境过于复杂主要作用管理各种资源组织各类数据支持不同的交互模式主要理论基础各种调度算法各种数据模型各种协议、接口定义方式产品形态不同的操作系统功能类似不同的数据库管理系统功能类似，但类型比操作系统多存在大量不同种类中间件产品，它们的功能差别较大6.1中间件概述第6章物联网标准第6章物联网标准中间件规范OSF的DCEOMG的OMA微软的DNASUN的J2EESOA6.1中间件概述第6章物联网标准第6章物联网标准物联网中间件物联网中间件处于物联网的集成服务器端和感知层、传输层的嵌入式设备中。服务器端中间件称为物联网业务基础中间件，一般都是基于传统的中间件(应用服务器、ESB/MQ等)构建，加入设备连接和图形化组态展示等模块;嵌入式中间件是一些支持不同通信协议的模块和运行环境。中间件的特点是它固化了很多通用功能，但在具体应用中多半需要二次开发来实现个性化的行业业务需求，因此所有物联网中间件都要提供快速开发(RAD)工具。6.1中间件概述第6章物联网标准第6章物联网标准RFID中间件的特征独立于架构（InsulationInfrastructure）RFID中间件独立并介于RFID读写器与后物联网端应用程序之间，并且能够与多个RFID读写器以及多个后端应用程序连接，以减轻架构与维护的复杂性。数据流（DataFlow）RFID的主要目的在于将实体对象转换为信息环境下的虚拟对象，因此数据处理是RFID最重要的功能。RFID中间件具有数据的搜集、过滤、整合与传递等特性，以便将正确的对象信息传到企业后端的应用系统。处理流（ProcessFlow）RFID中间件采用程序逻辑及存储再转送（Store-and-Forward）的功能来提供顺序的消息流，具有数据流设计与管理的能力。标准（Standard）RFID为自动数据采样技术与辨识实体对象的应用。EPCglobal目前正在研究为各种产品的全球惟一识别号码提出通用标准，即EPC（产品电子编码）。EPC存放在RFID标签中，被RFID读写器读出后，即可提供追踪EPC所代表的物品名称及相关信息，并立即识别及分享供应链中的物品数据，有效率地提供信息透明度。6.1中间件概述第6章物联网标准第6章物联网标准EPC中间件组件与其它应用程序通讯物联网的发展需要经历四个阶段:第一阶段是RFID被广泛应用在物流、销售和制药领域;第二阶段则是实现物体互联;第三阶段是物体进入半智能化;第四阶段就是物体进入了全智能化。在规模性、流动性条件的保障下实现4A化(任何时间anytime、任何地点anywhere、任何人anyone、任何物anything)通信。第6章物联网标准第6章物联网标准6.2通信协议物联网感知层的IPv6协议目前在IETF组织进行研究和标准化，其他相关标准化组织为了支持IPv6也要研究如何采用和应用IETF相关标准。目前，支持IPv6相关应用的国际标准化组织有IPSO，Zigbee，ISA-100等组织。IEEE1888在物联网是通过物体的互联和协同的服务的方式，将设备、事件、即时信息发送到综合信息的处理系统，我们可以将这样的系统理解云计算中心、云平台。而各个大的信息系统，可以形成一个庞大的泛在互连网络，从而对于设备进行实时的监控和智能化的管理。第6章物联网标准第6章物联网标准6.2通信协议IETF主要有6LoWPAN、ROLL和Core工作组负责研究感知延伸层的IPv6应用和低功耗路由相关协议。6LoWPAN(IPv6overLowPowerWPAN)工作组的研究重点为适配层、路由、报头压缩、分片、网络接入和网络管理等技术，目前已制定了6LoWPAN网络框架和适配层格式的标准，现在重点关注的是报头压缩技术，以及针对感知层特点对IPv6邻居发现协议进行优化。ROLL(RoutingOverLowPowerandLossyNetworks)主要讨论低功耗网络中的路由协议，制定了各个场景的路由需求以及传感器网络的RPL(RoutingProtocolforLLN)路由协议。CoRE(ConstrainedRestfulEnvironment)工作组主要讨论资源受限网络环境下的信息读取操控问题，旨在制订轻量级的应用层协议(ConstrainedApplicationProtocol,CoAP)。Zigbee是IEEE802.15.4组织对应的产业联盟。Zigbee制订了短距离无线通信标准的网络层和应用层，针对不同的应用制订了相应的应用规范。Zigbee对应的物理层和链路层是在IEEE802.15.4组织研究制订的。第6章物联网标准第6章物联网标准6.2通信协议6.3物体分类编码标准物联网中的“物”，即物品。通过对物品进行编码，实现了物品的数字化。物品编码是物联网的基础，建立我国物联网编码体系对于保障各个行业、领域、部门的应用，实现协同工作具有重要的意义。物品编码系统，是指由不同数据结构、不同应用领域、不同承载方式的物品编码构成的系统，该系统是国家物品识别网络的基石，为上层自动识别系统提供数据采集内容。第6章物联网标准第6章物联网标准6.3物体分类编码标准1、物品编码的概念物品编码是指按一定规则对物品赋予易于计算机和人识别、处理的代码。物品编码是人类认识事物、管理事务的一种重要手段。特别是计算机的产生和广泛应用，物品编码作为信息化的基础，其重要性更加突出。2、我国物品编码系统目前，由于不同编码系统分别在各自的领域中满足了物品编码与自动识别技术用户的不同需求，在各自的领域中都发挥着不可替代的作用，因此，多编码系统共存是必然的现象。深入分析目前我国不同编码系统的特点，可以将我国目前应用的编码系统分为通用编码系统与专用编码系统两部分。第6章物联网标准第6章物联网标准6.3物体分类编码标准通用编码系统通用物品编码系统是指跨行业、跨部门、开放流通领域应用的物品编码系统，是开放流通领域物品的唯一身份标识系统。它包括商品条码编码系统和采用射频识别技术的商品电子编码系统等。例如：商品条码编码系统、商品电子编码系统、其它通用物品编码等。第6章物联网标准第6章物联网标准6.3物体分类编码标准专用编码系统专用物品编码系统是指在特定领域、特定行业或企业使用的物品编码系统。专用物品编码一般由各个部门、行业、企业自行编制，只在本部门、本系统或本行业采用。专用物品编码系统都是针对特定的应用需求而产生建立的。例如：中华人民共和国海关统计商品目录（HS）、固定资产分类与代码、集装