物联网技术与应用5-0136

物联网技术与应用课程介绍为什么要学习如何学习基本内容课程考核一、为什么要学习专业学习兴趣爱好社会环境学分要求二、如何学习听想看不求甚解三、基本内容物联网概论物联网感知技术物联网网络技术物联网应用技术应用物联网四、课程考核考核方式平时成绩50%——考勤、作业、提问期末成绩50%——论文几点要求出勤课堂纪律交流网络教学第一篇物联网概论物联网的起源物联网的概念物联网的定义物联网技术物联网应用（视频）什么是物联网？摩尔定律Intel创始人之一戈登·摩尔1965年提出，其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18个月翻两倍以上。这一定律揭示了信息技术进步的速度。摩尔定律在发现后的40多年里产生了巨大影响，但随着3D芯片等技术的耗尽，美物理学家加来道雄称该定律将在10年内崩溃（2012年）。一、物联网的起源“十五年周期定律”IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点，认为计算模式每隔15年发生一次变革。这一判断像摩尔定律一样准确，人们称其为“十五年周期定律”。IBM希望“智慧的地球”战略能掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技革命。•1965年前后的“大型机”•1980年前后的“个人计算机”•1995年前后的“互联网”•2010年前后“物联网”——“物联网元年”MarkWeiser（1952-1999）前施乐公司首席科学家1991年在权威杂志《美国科学》发表文章预测：计算机将最终“消失”，演变为在我们没有意识到其存在时，就已融入人们的生活中的境地”Weiser观点的革命性一是计算机将发展到与普通事物无法分辨为止：•形态上“普物化”•功能上“泛在计算”二是网络将无所不在地融入人们生活中：•泛在网计算机与网络飞速发展，不断印证Weiser的预言计算机历史的三次浪潮大型机时代：许多人共享一台笨重的机器PC时代：一人一PC后PC时代：一人多PC按联网设备的主导形态分四个阶段：主机、大型机的联网，其体积庞大，运行条件苛刻，专业人员操作且人机界面友好性差。台式机、笔记本的联网，普通人经过培训即可操作。以手机为代表的各类移动设备的互联，无需培训即可，操作，界面简单友好。嵌入式智能物件等与日常生活密切相关设备的互感、互联、互通。计算机技术将和谐的融入生活中。为人所用，不为人知！物联网概念的核心内容二、物联网的概念产生过程1995年比尔·盖茨在《未来之路》一书中就已经提及类似于物品互联的想法，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起重视。1999年，美国麻省理工大学Auto-ID研究中心的创建者之一的KevinAshton教授在他的一个报告中首次使用了“InternetofThings”。事实上，Auto-ID中心的目标就是在Internet的基础上建造一个网络，实现计算机与物品之间的互联。1999年至2003年，物联网方面的工作局限于实验室中，这一时期的主要工作集中在物品身份的自动识别，如何减少识别错误和提高识别效率是关注的重点。2003年，“EPC决策研讨会”在芝加哥召开。作为物联网方面第一个国际会议，该研讨会得到了全球90多个公司的大力支持。从此，物联网相关工作开始走出实验室。经过工业界与学术界的共同努力，2005年，物联网终于大放异彩。在这一年，国际电信联盟（ITU）发布了题为《ITU互联网报告2005：物联网》的报告，物联网概念开始正式出现在官方文件中。此后，物联网获得跨越式的发展，美、中、日本以及欧洲一些国家纷纷将发展物联网基础设施列为国家战略发展计划的重要内容。在美国，IBM提出了“智慧地球”的构想，其中物联网是不可缺少的一部分，2009年1月，美国将其提升到国家战略。在我国，2009年8月温家宝总理视察无锡中科院物联网技术研发中心时指出并强调，要尽快突破物联网核心技术，把传感技术和TD的发展结合起来。在欧洲，2009年6月，欧盟在比利时首都布鲁塞尔向欧洲议会、欧洲理事会、欧洲经济与社会委员会和地区委员会提交了以《物联网——欧洲行动计划》为题的公告，其目的是希望欧洲通过构建新型物联网管理框架来引领世界物联网发展。欧盟委员会提出物联网的三方面特性：•第一，不能简单的将物联网看做互联网的延伸，物联网建立在特有基础设施上，将是一系列新的独立系统，当然，部分基础设施仍要依存于现有的互联网。•第二，物联网将伴随新的业务共同发展；•第三，物联网包括了多种不同的通信模式，物与人通信，物与物通信，其中特别强调了包括机对机通信（M2M）。概念的描述物联网的英文名称为“TheInternetofThings”，由该名称可见，物联网就是“物物相连的互联网”。从网络结构上看，物联网就是通过Internet将众多信息传感设备与应用系统连接起来，并在广域网范围内对物品身份进行识别的分布式系统。物联网的概念是在1999年提出的。当时基于互联网、RFID技术、EPC标准，在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等，构造了一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网“Internetofthings”——（IOT，简称物联网）。三、物联网的定义物联网定义通过射频识别（RFID）装置、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相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。当每个而不是每种物品能够被唯一标识后，利用识别、通信和计算等技术，在互联网基础上构建的连接各种物品的网络，就是人们常说的物联网。物联网中的“物”的涵义要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围：①要有相应信息的接收器；②要有数据传输通路；③要有一定的存储功能；④要有CPU；⑤要有操作系统；⑥要有专门的应用程序；⑦要有数据发送器；⑧遵循物联网的通信协议；⑨在世界网络中有可被识别的唯一编号。理解物联网物联网的发展跟互联网是分不开的，主要两个层面的意思：•第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，它是在互联网基础上的延伸和扩展；•第二，物联网是比互联网更为庞大的网络，其网络连接延伸到了任何的物品和物品之间，这些物品可以通过各种信息传感设备与互联网络连接在一起，进行更为复杂的信息交换和通信。物联网具有以下的三大特征:①全面感知——利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息。②可靠传递——通过无线网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递给用户。③智能处理——利用云计算、数据挖掘以及模糊识别等人工智能技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。物联网认识方面的误区：①把传感器网络或RFID网等同于物联网。②把物联网当成互联网的无边无际的无限延伸，把物联网当成所有物的完全开放、全部互连、全部共享的互联网平台。③认为物联网就是物-物互联的无所不在的网络，因此认为物联网是空中楼阁，是目前很难实现的技术。④把物联网当成个筐，什么都往里装；基于自身认识，把仅仅能够互动、通信的产品都当成物联网应用。四、物联网技术技术构成物联网是典型的交叉学科，它所涉及的核心技术包括IPv6技术、云计算技术、传感技术、RFID智能识别技术、无线通信技术等。欧盟于2009年9月发布的《欧盟物联网战略研究路线图》白皮书中列出13类关键技术：•标识技术、物联网体系结构技术、数据和信号处理技术、通信与网络技术、软件和算法、发现与搜索引擎技术、电源和能量储存技术等。物联网体系架构物联网感知层网络连接统一IP协议关注IPv6IT和应用统一架构关注云计算RFID读写M2M终端传感器网摄像监控定位授时物联网网络层接入网络核心网络业务支撑平台物联网应用层行业应用平台行业应用系统物联网是一个以应用为导向，分工日渐清晰的产业，IPv6和云计算是核心基础架构发展方向智能家居智能城管智能交通智能电力智能医疗行业应用导向，完整解决方案交付产业链各环节定位，通用产品提供感知层是物联网全面感知的基础物联网感知层RFID标签和读写器M2M终端和传感器传感器网络和网关感知层实现方式摄像头和监控GPS/北斗定位授时智能家居网关感知层作用感知层突破方向感知和识别物体采集和捕获信息更敏感和更全面的感知能力解决低功耗的问题解决小型化和低成本问题RFID读写智能家居网关M2M终端传感器网络摄像头GPS/北斗传感器网关感知层是实现物的世界连接和感知的基础，必须考虑感知层的全面布局和发展重点产品策略无线上连&有线上连网络层是物联网无处不在的前提物联网网络层接入网：无线/光纤各种类型的接入形式核心网：统一IP协议上的大带宽的可靠网络业务支撑平台：业务统一管理部署和运营支撑网络层主要层次网络层作用网络层突破方向连接感知层和应用层随时随地的连接实现当前最成熟的部分扩展规模，以实现无处不在业务可扩展的管理运营能力简化结构，上下层面融合IP统一协议有效降低实现成本规模扩展带来IPv6的发展动力接入网络无线接入：2G/3G/LTE/WLAN/WiMax有线接入：光纤（PON）和铜线（xDSL）汇集承载：IP化传输网络（PTN/CE）核心网络&业务网关统一IP协议的高效率的核心网络/设备/接口针对海量流量和高可靠性要求的拓扑和机制边缘业务控制实现业务感知、控制和策略转发CPE业务平台鉴权平台计费平台经营分析平台业务支撑平台提供终端和业务的通道和联动控制逻辑实现不同终端和业务统一管理、部署和扩展针对客户提供用户自定义业务环境和接口网络层是物联网成为普遍服务前提，必须关注规模扩展机遇，重点是接入网络和业务支撑平台应用层是物联网智能处理的中枢物联网应用层智能家居智能交通智能城管应用层主要应用方向应用层作用应用层突破方向信息技术与行业专业技术结合实现广泛智能化应用的解决方案集合信息技术与行业的深度融合信息的社会化共享和安全保障基于云计算的应用整体架构智能电力智能医疗智能通信服务云计算是应用大规模部署关键云计算资源云计算业务计算能力存储能力全局控调SaaSPaaSIaaS云计算的意义适应业务量增长不确定性的弹性架构体系适应海量数据计算和存储的低成本曲线的架构适应开放式的应用提供和部署环境IT架构和商业模式转变的关键物联网应用发展六热点大领域智能家居智能电力智能交通智能医疗智能城管智能通信服务六大热点涵盖了主要应用集和投资方向应用层是物联网的智能中枢，必须关注云计算新架构应用和聚焦方向的应用方案集合的提供主导商业模式和行业利益竞争的挑战物联网当前主流商业模式运营商网络行业客户自建架构和应用运营商提供网络M2M终端传感网关行业应用系统运营商行业客户带宽租用透明通道优点：最符合行业特点的应用体系缺点：最初级的应用形式缺乏扩展能力的架构阻碍实现泛在聚合运营商主导的商业模式开放式均衡发展的商业模式运营商行业客户带宽+应用租用提供通道+应用运营商网络运营商提供网络、架构和应用M2M终端传感网关行业应用系统业务支撑平台优点：可扩展的架构和应用体系有利于实现泛在聚合缺点：复杂的架构和应用体系无法满足所有应用的需求产业唯一核心阻碍产业发展优点：可扩展的架构和应用体系有利于实现泛在聚合可满足所有应用需求缺点：产业链、架构应用体系复杂运营商行业客户带宽+应用/带宽通道/通道+应用服务提供商独立/依附提供应用独立/依附提供应用运营商网络运营商提供网络和架构开放式提供应用M2M终端传感网关行业应用系统业务支撑平台物联网商业模式有待确定，核心是行业利益的竞争，开放式应用提供模式有利于产业发展*针对商业、家庭和个人用户的商业模式依然是运营商主导的通用服务提供物联网行业发展面临挑战商业模式的不确定性，核心是行业利益的竞争，开放式应用提供模式有利于产业规模的迅速发展协同标准化的不确定性，关键是协同的通信标准和各行业标准整合复杂产业链的不确定性，运营商