物联网和云计算57

物联网和云计算1、物联网是未来互联网的一部分未来互联网FI3社会FutureInternetIoTIoMIoSIoEIoT–物联网IoM–媒体网IoS–服务网IoE–企业网未来互联网物联网概念发展演进1999年，EPCglobal（原MITAuto-ID）提出“InternetofThings‖构想：物品上装置的电子标签存储唯一的EPC码，利用RFID技术连接互联网上服务器提供该物品信息——物品信息互联网络2005年，ITU《InternetofThings》的技术报告：“物联网”是信息和通信技术（ICTs）中的新维度2008年，IBM提出“智慧的地球：SmartPlanet‖，得到了美国政府的首肯，被奥巴马总统列为振兴经济、确立优势的关键战略2009年8月，温家宝总理在考察无锡高新微纳传感网工程技术研发中心时指出，要积极创造条件，在无锡，建立中国的传感网中心（“感知中国”中心）发展物联网。11月在首都科技界大会再次提出发展物联网。发展物联网写入2010年人民代表大会政府工作报告互联网向物联网的演进连接万亿个设备，M2M，对象互联网融合物理和虚拟世界;网络成为数据库从信息到知识，推理和解决问题(服务互联网)地理位置成为嵌入能力多重服务网络，多重网络服务，云计算物联网物理对象被无缝连接到互联网，成为业务过程的积极参与者。物联网是未来互联网的组成部分物联网是一个动态的全球网络框架，具备基于标准和公有通信协议的自组织能力。其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟特性和智能接口、并和信息网络无缝整合。2、应用推动物联网发展我国物联网产业发展现况RFID发展已经有一定规模，2009年110亿元传感器网络尚处于发展初期零散地应用于独立于核心网络的领域依托科研项目，科研成果示范应用采用私有协议、部分基于IEEE802.15、ISA等标准尚无完善的标准体系，标准缺乏，制约了产业发展运营商开始提供M2M业务-物联网初期运营商在物联网产业链中定位最终实现无处不在的传感器网络尚需解决大量问题：依赖于传统行业、社会的信息化、核心网络的发展传感器网络多项关键技术尚需突破现有产业存在升级换代的问题我国运营商开展物联网业务情况中国移动从2004年开始发展M2M业务，07年底，M2M终端数达到110万。08年M2M终端数量发展了229万。目前已超过300万部，预计未来年增长率超过60%。31省开展M2M业务应用：南方电网、北京等地104万块电表抄表；江西2万配电变压器远程监控（年节电1.2亿度）；北京、上海、辽宁出租公交车监控110万辆；重庆1200部电梯;车务通30万辆；动物溯源保证食品安全（农业部合作、在线耳标10亿、终端10万台）射频标签RFID应用2009年中国RFID产业市场规模达110亿元相比2008年增长36.8%高速公路ETC系统美国防部规定所有军需物资都要使用RFID标签美国FDA建议制药商利用RFID跟踪最常造假的药品美国社会福利局使用RFID技术追踪各种表格和手册RFIDSIM卡是将RF（无线射频）模块嵌入到手机智能卡（SIM）中，从而使SIM卡同时具有射频识别卡的功能，使手机可以与读卡器（POS）之间进行非接触式数据交换，RFSIM技术广泛应用于门禁、考勤、公交支付、VIP卡、消费积分、电子优惠券、门票销售等日常生活领域。一张RFIDSIM卡内可同时存放128张虚拟卡，如停车卡、驾驶证、公交卡、VIP卡、电子优惠券以及各类门票等员工卡里程卡电子钱包储值券优惠券门禁卡会员卡信用卡票证公交+票务在线购物标准SIM卡RF模块正面背面RFID-SIM近场手机移动支付贴片卡13.56MNFC-SWP13.56M2.4GRFID-SIM用户成本★★★★★低，约20元左右★高，用户需要更换专用终端，集团客户难以推广★★★★较低，只需更换SIM卡业务体验★★较差，和手机相关性差，无操作界面和空中管理★★★★较好，具备可视化界面和空中管理能力★★★较好，具备可视化界面和空中管理能力技术安全★★★★★技术成熟，已在多个行业应用★★★★较成熟技术，09年初已基本确定国际规范★★★非标准技术，距离、功耗控制等安全、稳定问题已逐步解决规模产能★★★★★产业链成熟，产能充足★目前可提供终端很少★★★★三家提供芯片模块，其他卡商供卡核心竞争力★无核心控制力，可简单被竞争对手复制★★核心竞争优势较少★★★★★与三家芯片商排他合作，拥有专利，短期内竞争对手难以复制非接触业务的终端方案有13.56M贴片卡、SWP、2.4GRFID-SIM卡基于RFID的药品防伪监督管理系统是中国移动广东公司联合广东省食品药品监督管理局，采用国际先进水平的信息技术（包括RFID技术，数据安全技术，网络技术，移动通信技术等），构建一个涵盖药品制造、批发、零售等各个环节的药品防伪监督管理系统。RFID与移动信息化的结合：药品防伪监督管理移动支付产业链分析庞大从业群体：物流企业270万家，2000万司机，卡车800万台，其中重载卡车300万；管车宝已汇聚30%的长途卡车用户，100万+、物流企业25000+管车宝——卡车物联网社会物流总费用构成管理费用12.7%保管费用34.7%公路运输63.2%铁路运输10.2%水路运输13.8%装卸搬运及其他11.8%运输费用55.3%2.1万亿元产值源于2000万司机2009年社会物流总费用60826亿元，占GDP18.1%司机在货运途中不必奔走不熟悉的货运停车场即可找到大量货源货运企业在办公室足不出户即可广纳车源信息―感知中国”（“智慧地球”）应用SmarttrafficsystemsSmartwatermanagementSmartenergygridsSmarthealthcareSmartfoodsystemsIntelligentoilfieldtechnologiesSmartregionsSmartweatherSmartcountriesSmartsupplychainsSmartcitiesSmartretail交通油田农作物保健电网零售水资源供应链乡村天气区域城市天气信息服务医疗保健服务机场入侵检测系统智能楼宇江西山洪灾害预警系统山洪灾害预警系统：满足山洪灾害防御及中小流域防洪需求，重点建立全省山洪灾害易发区域暴雨洪水监测、预报和山洪灾害预警、应急响应以及人员应急转移指挥调度系统一期工程系统自2007年6月基本建成并投入试运行后，各监测站点数据能实时准确进入数据中心并及时发布预警响应信息，为防御山洪灾害提供了科学的决策依据，发挥了良好的避灾减灾效益。据政府相关部门初步统计，2007、2008两年内，仅一期工程13个建设县：发生山洪灾害1705处，倒塌房屋14299间系统共预警1128次，发出预警信息3.6万余条提前转移群众137191人，避免人员伤亡2.66万人避免直接经济损失达4.92亿元。物联网节能减排提高能源效率和减少温室气体排放量到2020年有可能推动全球能源节省一万亿美元$1000B智能物流智能建筑$341B工业自动化$107B智能电网$125B$442B绿色输电网络为可持续发展的未来提供能源煤水电核电传统电网智能电网煤水电太阳能存储核电风电用户功率流间断信息流连续信息流3、物联网的体系结构使用开放协议的体系结构，支持各种基于互联网的应用-虚拟和物理世界的结合-标记，传感器，执行器的事件处理-发展可扩展，安全和语义丰富的中间件推动现实世界数据进入各种互联网应用分布智能的优化技术-网络边缘和中央信息系统的角色-业务平台和对象生命周期数据的互用性和集成体系结构模型-体系结构模型推进物联网及其实现的开放治理-建立开放治理方法不需要网守去锁定重要业务/处理功能对象为中心或位置中心应用物联网体系结构互联网中间件数据采集大部分应用中都包含了冗余信息，为缩小通信开销和能量消耗，需要研究高效、简洁的数据聚合/融合方法设备管理由于物联网节点数目庞大，加上所处环境的限制，人工部署、维护也相对困难，所以应该提供透明、容错、自适应和自维护机制能量管理由于传感器的能量主要消耗在通信上，因而在数据采集阶段需要高效的传感器工作的轮转调度机制，在传感器间通信阶段需要研究高效无冗余的路由QoS支持由于物联网独特特点（数量巨大、拓扑高动态变化），所以要提供合适的QoS机制，在性能、延时和能量使用之间达到一个平衡处理感知数据采集、按规则和策略过滤，数据聚合、数据的比较和分析,数据挖掘,上下文知识建模,上下文知识处理,上下文知识决策和估计、服务一体化等。互联互通和路由协议互联互通两种情况：非IP传感器网和IP传感器网之间传感器网和IP接入网（v4/v6)之间应用协议，消息格式的互操作选路传感器网要求有专门的路由协议–能量效率路由协议–在多数时间处于休眠状态的节点的路由协议–数据知识路由协议等实时信息处理-实时数据库实时数据库系统是开发实时控制系统、数据采集系统、CIMS系统等的支撑软件在流程行业中，大量使用实时数据库系统进行控制系统监控，系统先进控制和优化控制，并为企业的生产管理和调度、数据分析、决策支持及远程在线浏览提供实时数据服务和多种数据管理功能我国运营商的M2M业务平台5、物联网的标准物联网体系结构两种核心网ISO/IECJTC1/SC6SC6及其工作组负责考虑传感器未来标准倡议相关事宜SC6涵盖所有传感器网络问题SC31只负责传感器辅助的RFID和由IEEE1451制定的传感器接口.SC6与ITU-TSG13,SG16,SG17以及JCA-NID交换联络报表以便就USN协同工作2009年10月成立传感器网络标准化工作组（WP7)ITU-T传感器网标准化工作SG11成立Q.12/11NIDandUSNTestSpecificationSG13通过Q.5/13―PrinciplesandfunctionnalarchitectureforNGN(includingubiquitousnetworking)‖继续开展USN工作Y.2221(currentlyinAAP):RequirementsforsupportofUbiquitousSensorNetwork(USN)applicationsandservicesinNGNenvironmentSG16成立Q.25/16USNapplicationsandservicesdraftRec.F.USN-MWServicedescriptionandrequirementsforUSNmiddlewareSG17成立Q.6/17SecurityaspectsofubiquitoustelecommunicationservicesdraftRec.X.unsec-1SecurityframeworkforUSNdraftRec.X.unsec-2GuidelinesforUSNmiddlewaresecuritydraftRec.X.unsec-3SecureroutingmechanismsforwirelesssensornetworksIEEE1888UGGCnet体系结构标准化工作的各个环节体系结构框架要求能反应异构联网下总体结构和接口关系:–传感器网络:non-IP或IP–各种IP方案:6LoWPAN,普通的IPv4,修改的IPv4,等.–各种非-IP方案:ZigBee,TinyOS,等.–接入网络:IPv4或IPv6–不同的v4/v6转换–选路协议–移动性要做的工作:–系统好网络的参考模型配置好接口关系体系结构框架IEEE1451标准ZigBee协议栈现有非IP传感器网络标准现有IP传感器网络标准IEEE802.15.4c（中国国家标准）基于中国780MHz频段，制定低速率物理层通信标准，2009年报批。IEEE802.15.4e：上海微系统所、无锡物联网产业研究院、华为等作为主要的联合提案单位，制定面向传感网在工业无线监控等应用中的低