物联网技术基础75

物联网基础知识普及TheInternetofThingsTheInternetofThings•物联网究竟是什么?•它的出现又将给我们的生活带来怎样的变化?•物联网作为未来信息科技发展的方向,将融入我们每一个人的日常生活,所以我们每个人都有必要去了解它.课程主要内容•物联网产生的背景•物联网的基本概念及研究、应用、发展状况•物联网支撑技术•协议与标准•物联网的科学问题•物联网应用•未来与挑战第1讲物联网概述本讲内容物联网产生的背景物联网的定义物联网国内外发展状况物联网的应用领域第一讲物联网概述１、经济危机催生科技信息革命２、政策和战略引导３、信息科学发展的必然趋势一、物联网概念产生的背景１、经济危机催生科技信息革命20世纪末的一系列新兴市场遭受金融危机的冲击后，诞生了互联网这一新兴行业。全世界正在经历一场更大规模的、百年罕见的新的金融危机。每次经济大衰退之后复苏的方式主要有两种：一为战争；二为新技术革命。现在前景比较清晰的有以下几类重要技术革新：（1）新能源、节能循环技术革新——建立绿色动力系统，发展低碳动力经济。（2）消费观念变革带来的产品服务变革——发展物联网经济。（3）循环、精准、节能的种植与养殖——建立绿色自循环农业生产系统，发展生物农业经济。一、物联网概念产生的背景１、经济危机催生科技信息革命•历史经验表明，全球性经济危机往往催生重大科技创新突破和科技革命。根据经济长波理论，每一次的经济低谷必定会崔生一些具有全新使用价值的新技术，从而带动新一轮的消费增长和高额产业投资，以推动新经济周期的形成。•1857年的世界经济危机，引发了以电气革命为标志的第二次技术革命；•1929年的世界经济危机，引发战后以电子、航空航天和核能等技术突破为标志的第三次技术革命；•1998年亚州金融危机，是因为互联网和新经济的出现使当时的危机能够快速地度过。２、政策战略引导：物联网建设上升到国家战略层面戈尔：数字地球奥巴马：智慧地球温家宝：感知中国两会关注工业和信息化部四措施推物联网产业发展二、物联网概念产生的背景戈尔：数字地球美国副总统戈尔，1998年1月31日在美国加利福尼亚科学中心发表的一篇《数字地球：21世纪理解人类星球的方式》演讲。戈尔“数字地球”的内容和核心思想基本内容三方面：•“数字地球”是对三维地球的多分辨率数字表达，在其上可以集成与地球有关的海量空间数据及相关信息，构成人们认识、改造和保护地球的重要信息源。•构建“数字地球”需要政府、企业和学术界的共同努力，既要充分整合现有的数字化地理空间数据，也要发展新一代高分辨率遥感数字地图、高速图形图像宽带网络、海量空间数据存储能力、基于因特网的空间数据互操作和虚拟现实模拟技术等。•“数字地球”有着巨大的应用价值及前景，应大力发展其在国民经济建设、社会发展、人民生活、国防、治安等方面的应用，最大限度地利用这一重要的信息资源，促进经济的增长。核心思想有两点：•一是用数字化手段统一地处理地球问题；•另一点是最大限度地利用信息资源。数字地球原文审视数字地球奥巴马：智慧地球20世纪，克林顿政府提出“信息高速公路”的国家振兴战略，大力发展互联网，推动全球信息产业革命，美国经济受惠于此，在90年代后期享受史上罕见的长时间繁荣，世界霸主地位继续稳固。21世纪，奥巴马总统面对危局，正在苦苦求索。种种迹象表明：“智慧地球”发展战略将成为主导。智慧地球智慧地球也称为智能地球，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成所谓“物联网”，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。这一概念由IBM首席执行官彭明盛首次提出。智慧地球更透彻的感知——利用任何可以随时随地感知、测量、捕获和传递信息的设备、系统或流程。更全面的互联互通——先进的系统可按新的方式协同工作更深入的智能化——利用先进技术获取更智能的洞察并付诸实践，进而创造新的价值智慧地球2008年11月，美国IBM公司发表了《智慧地球：下一代领导人议程》、《智慧地球赢在中国》。2009年1月，IBM公司提出了“智慧地球”的构想，物联网成为其中不可或缺的一部分。2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”。将智慧地球上升为美国的国家级发展战略，引起轰动。智慧地球的核心思想无处不在的智能对象，被无处不达的网络与人连接在一起，再被无所不能的超级计算机调度和控制。温家宝：感知中国10年前，中科院启动传感网研究计划2009年8月7日，温家宝在无锡考察，提议建立传感器中心2009年9月11日，传感器网络标准工作组成立大会暨“感知中国高峰论坛”在北京举行，标志着传感器网络标准工作组正式成立2009年11月，国务院正式批准同意支持无锡建设国家传感网创新示范区随后，无锡感知中国中心在政府和科研机构的配合下建立温家宝：感知中国自2009年8月温家宝总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。物联网这个词在中文习惯里比“感知中国”更朗朗上口，而且与互联网很对应，所以成了更被大众接受的说法。物联网的概念与其说是一个外来概念，不如说它已经是一个“中国制造”的概念，他的覆盖范围与时俱进，已经超越了1999年Ashton教授和2005年ITU报告所指的范围，物联网已被贴上“中国式”标签。两会关注“物联网”2010年３月6日,全国人大委员长吴邦国在湖北代表团审议时强调，要找准国际产业发展新方向，扬长避短，把培育新兴产业作为国家发展战略，加大科技投入，加强科技创新，攻克技术难题，掌握关键技术，加快产业化进程，切实增强经济的整体素质、发展后劲和抵御风险能力，确保我国在新一轮国际竞争中掌握主动权。2010年３月５日，工业和信息化部部长李毅中指出：我国物联网有一定的基础，在国际水平线上，并不落后。2010年３月8日，浙江电信有限总公司总经理张新建表示，中国应将物联网建设上升为国家战略，并掌握国际话语权。2010年3月5日，中国工程院院士、中星微电子有限公司董事长邓中翰接授采访时说，物联网是未来经济的新增长点，中星微电子公司将在物联网领域加大投入，进一步把网络技术、IP技术、IT技术，推动到一、二、三产业中，借助物联网商机，创造出更多新型企业，新型技术和财富。《国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）》和“新一代宽带移动无线网络”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。工业和信息化部四措施推物联网产业一是突破物联网关键核心技术，实现科技创新。同时结合物联网特点，在突破关键共性技术时，研发和推广应用技术，加强行业和领域物联网技术解决方案的研发和公共服务平台建设，以应用技术为支撑突破应用创新。二是制订我国物联网发展规划，全面布局。重点发展高端传感器、ＭＥＭＳ、智能传感器和传感器网节点、传感器网关；超高频ＲＦＩＤ、有源ＲＦＩＤ和ＲＦＩＤ中间件产业等，重点发展物联网相关终端和设备以及软件和信息服务。工业和信息化部四措施推物联网产业三是推动典型物联网应用示范，带动发展。通过应用引导和技术研发的互动式发展，带动物联网的产业发展。重点建设传感网在公众服务与重点行业的典型应用示范工程，确立以应用带动产业的发展模式，消除制约传感网规模发展的瓶颈。深度开发物联网采集来的信息资源，提升物联网的应用过程产业链的整体价值。四是加强物联网国际国内标准，保障发展。做好顶层设计，满足产业需要，形成技术创新、标准和知识产权协调互动机制。面向重点业务应用，加强关键技术的研究，建设标准验证、测试和仿真等标准服务平台，加快关键标准的制定、实施和应用。积极参与国际标准制定，整合国内研究力量形成合力，推动国内自主创新研究成果推向国际。３、信息科技发展的必然趋势成熟的传感器技术。如常见的无线传达室感网络（WSN）、RFID、电子标签等。发达的网络。已进入信息高速公路时代，可以各种方式接入到网络，如宽带、WiFi、ZigBee等。高速的信息处理能力。计算机软件技术迅猛发展，计算机的存储能力和计算能力还在进一步增强，使得海量信息处理成为可能。技术的成熟为物联网提供了现实基础。包括以下几个方面：物联网不是一项新技术。数字地球、智慧地球、感知中国、普适计算、云计算等都是和物联网类似的。物联网能综合利用已有技术，并更加广泛地应用到人们的生活中，成为科技发展的必然趋势。3C协同指Computer、ConsumerElectronics&Communicationdevices，即计算机、消费类电子产品、通信设备的快速融合和发展，将人们带入一个全新的数字生活时代。工业和信息化部将《信息设备资源共享协同服务》标准确1.0版颁布为国家推荐行业标准。通过一系列协议标准，使一定范围内家电、计算机、通信设备（3C）能建立连接和共享资历源。5W目标即任何人(Whoever)在任何时间(Whenever)、任何地点(Wherever)与任何人(Whomever)进行任何方式(Whatever)的通信。5W是通信发展的最终目标，是人们无拘束地获取和交互信息的一种内在需求。现代通信技术的发展事实上就是围绕5W这一目标逐步向前推进的过程。普适计算1999年，IBM提出普适计算(又叫普及计算)的概念。所谓普适计算（PervasiveComputing/UbiquitousComputing）指的是，无所不在的、随时随地可以进行计算的一种方式；无论何时何地，只要需要，就可以通过某种设备访问到所需的信息。主要应用方向有嵌入式技术（除笔记本电脑和台式电脑外的具有CPU能进行一定的数据计算的电器如手机，MP3等都是嵌入式技术研究的方向），网络连接技术（包括3G，ADSL等网络连接技术），基于Web的软件服务构架（即通过传统的B/S构架，提供各种服务）。在信息时代，普适计算可以降低设备使用的复杂程度，使人们的生活更轻松、更有效率。云计算云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。云计算的核心思想，是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务。狭义云计算，提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。这种特性经常被称为像水电一样使用IT基础设施。广义云计算，这种服务可以是IT和软件、互联网相关的，也可以是任意其他的服务。”。“云”是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源，通常为一些大型服务器集群，包括计算服务器、存储服务器、宽带资源等等。管控一体化管控一体化是以生产过程控制系统为基础，通过对企业生产管理、过程控制等信息的处理、分析、优化、整合、存储、发布，运用现代化企业生产管理模式建立覆盖企业生产管理与基础自动化的综合系统。管控一体化系统采用计算机、网络、数据库、自动控制和接口通信等诸多先进技术，以生产过程控制系统为基础，通过对企业生产管理、过程控制等信息的处理、分析、整合、存储、发布，运用现代化企业生产管理模式，建立覆盖企业生产管理与基础自动化的综合系统。将企业生产全过程的实时数据和生产管理信息有机集成并优化，实现企业信息共享和生产经营过程的整合。ＮＢＩＣ会聚技术会聚技术（NBIC）是指纳米科技、生物技术（包括生物制药及基因工程）、信息技术（包括先进计算机与通信）、认知科学（包括认知神经科学）四个科学技术领域的协同和融合。这四大前沿技术的融合将缔造全新的研究思路和全新的技术模式。四大领域英文首字母缩写为ＮＢＩＣ。２００１年１２月，美国商务部、国家科学基金会和国家科技委员会纳米科学工程与技术分委会在华盛顿联合发起了一次由科学家、政府官员等各界顶级人物参加的圆桌会议，会议就“提升人类技能的会聚技术”议题进行研讨，首