物联网标准25

物联网技术与标准简介何宝宏何宝宏,,互联网中心互联网中心工业和信息化部电信研究院工业和信息化部电信研究院2009年,全球ICT重新洗牌的开始？Š经济刺激计划Š战略™美国™英国韩国™泛在网™物联网™韩国™日本™…™云计算™未来互联网™…Page2Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cn目录物联网的概念„物联网的概念„技术与标准„IPSO标准„一些国家的举措„机遇与挑战Page3Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cn我们理解的物联网ŠInternetofThings：起源™1999年由MIT提出，目前业界并没有明确统一的定义™早期的物联网是依托RFID技术的物流网络，但是随着技术™早期的物联网是依托RFID技术的物流网络，但是随着技术和应用的发展已发生较大变化ŠInternetofThings：理解™指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的嵌入式芯片和软件，使之成为“智能物体”和执行能力的嵌入式芯片和软件，使之成为“智能物体”™通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现物与物、物与人之间的互联Page4Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cn物、物与人之间的互联相关的概念Š与泛在网™物联网主要是在美国和欧盟，泛在网主要在日™物联网主要是在美国和欧盟，泛在网主要在日本和韩国™物联网的核心在于实现物与物和物与人之间的通信，而“泛在网络”将帮助人类实现“”化信，而“泛在网络”将帮助人类实现“4A”化通信™泛在网可以认为是信息社会发展的愿景和蓝图，™泛在网可以认为是信息社会发展的愿景和蓝图，具有比“物联网”更广泛的内涵Š与传感网™传感网更强调感知能力，物联网™则强调网络面向的主体是物出发点和侧重点虽不完全一致，™出发点和侧重点虽不完全一致，™但其目标都是突破人与人通信的模式™建立物与物、物与人之间的通信Page5Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cn™建立物与物、物与人之间的通信目录„物联网的概念„物联网的概念„技术与标准„IPSO标准„一些国家的举措„机遇与挑战Page6Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cn机遇与挑战架构示意图UbiquitousServices/ApplicationsWeb-basedLTl/ServicesWeb2.0,APIOpenServicePlatformLegacyTelecom/Broadcst.ServicesEnd-userServiceStratumContext-awareUser&EnvironmentalStatusOtherNetworksSeamlessAnytime,Anywhere,Anydevice,Anycontent,AlwaysrecognitionConnectingtoAnythingIPv4/IPv6NetworksBroadcastingNetworksTransportStratum,y,yconnectedMltitkiPersonaldevice,RFIDtag,Sensor,SmartcardMobile/WirelessNetworksMulti-networkingMulticast,MultihomingSmartcardPSTN/ISDNNGNLegacyNetworksPage7Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cnEnd-to-endconnectivity所涉及的关键技术Š传感技术Š射频识别技术传感技术™传感器、传感器节点、传感器网络和应用Š非接触式的，自动识别目标对象并获取相关数据网络通信技术Š纳米技术™为传感器提供优良的敏感Š网络通信技术ŠIEEE802.15.4，3G,IPSO,6LPAN等为传感器提供优良的敏感材料和新型的制作方法™实现传感器尺寸的减小和精度的提高6LPAN等Š分布式计算技术Š云计算，P2P等精度的提高Š嵌入式智能技术Š云计算，P2P等™使物体具备根据外部环境变化进行反应的能力Page8Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cn国际标准化工作刚刚起步ŠISO/IECJTC1SC6SGSN（传感网研究组）、IEEE802.15、ZigBee联盟、ITU-T、IEEE1451、ISA100Š近距离无线通信技术方面，802.15.4标准影响力较大Š网络和应用技术尚未形成主流标准，ZigBee、网络和应用技术尚未形成主流标准，g、ISA100/100.11系列工业监控、IEEEStd1609.3-2007智能交通传感网等协议÷ŠIETF和3GPP开始介入侧重传感器方面Page9Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cn我国发力传感器网络等Š我国传感器网络标准工作组于2008年由国家标准化委员会批准成立标准化委员会批准成立中国通信标准化协会（）在传感网与蜂Š中国通信标准化协会（CCSA）在传感网与蜂窝移动通信融合、M2M、泛在网方面已经开展了相关研究和标准化工作展了相关研究和标准化工作ŠRFID™我国电子标签标准工作组于2004年由国家信息化标™我国电子标签标准工作组于2004年由国家信息化标准委员会批准成立Page10Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cn目录„物联网的概念„物联网的概念技术与标准„技术与标准„IPSO标准„一些国家的举措„机遇与挑战Page11Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cnSmartObjects概念-OriginRFID标签和智能卡Beginning-know-RFID标签和智能卡-嵌入式芯片、无线技术-卖场收银、护照跟踪、库存管理、图书管理-携带信息，知道：客户帐户余额、如何转移额度到销售商、货品存放位置、书籍在图书馆的存放位置不仅知道“多少”和“位置”，而且可以感知并和其他bj进行Overthehorizon–senseandcommunicate-不仅知道“多少”和“位置”，而且可以感知并和其他objects进行通信，上报更新状态，携带产品历史信息（包括从生产、物流、运输以及处理全流程）-联结数字虚拟互联网与物理世界-芯片、无线、实体的Internet各种物理实体（建筑设施、运动装备、生活用品），以信息的形Page12Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cn-各种物理实体（建筑设施、运动装备、生活用品…），以信息的形式在虚拟网络上呈现智能物件通信需求-内存：~10kRAM,~100kROM/Flash资源受限（成本/尺寸）内存：,-功耗：电池供电，2AA，2年（~200uW）-带宽：20~250Kbits/second-地址数量通信要求-地址数量-在辨识范围内保持唯一，个人需要上百个地址，工业环境更多-可靠性低速高可靠传输通道，物件故障时，路由自愈机制-低速高可靠传输通道，物件故障时，路由自愈机制-可扩展-具备组织大型网络能力，满足大量传感器节点之间的通信具备组织大型网络能力，满足大量传感器节点之间的通信-多协议支持-广泛支持各种底层协议以及上层应用互操作Page13Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cn-互操作-智能物件之间、智能物件与互联网之间，互操作能力智能物件网络层技术路线2002年10月，ZiB联盟非IP路线-ZigBee协议（WSN事实标准）-2002年10月，ZigBee联盟-Emerson,Freescale,Phlips,Schneider,TexasInstruments,AT&T,Atmel,Cisco,GE,Honeywell,Huawei,KDDI,Microchip,Mitsubishi,Motorola,NEC,OKI,Pioneer,Samsung,SHARP,Siemens,Sktelecom,Telecom,Sony,Whirlpool（300+）网络层基于ADHoc的ZigBee路由协议，进行传感器节点或者其它智-网络层基于ADHoc的ZigBee路由协议，进行传感器节点或者其它智能物体的互联-2008年9月，IPSO联盟IP路线-IPv6协议-ArchRock,Atmel,Cisco,Emerson,Ericsson,Freescale,Intel,SAP,SICS,Sun以及TexasInstruments等公司（50+）-基于IP的路由协议，实现传感器节点或者其它智能物体的互联Page14Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cn基于的路由协议，实现传感器节点或者其它智能物体的互联非IP路线-ZigBee协议栈和层基于ZigBee协议-PHY和MAC层基于IEEE802.15.4-ZigBee协议栈紧凑且简单，具体实现的硬件需求很低，8位微处理器80应用层应用层接用户现的硬件需求很低，位微处理器c51即可满足要求，全功能协议软件只需要32K字节的ROM，最小功能协议软件只需要大约4K字节的ROM应用层接口API网络层协议软件只需要大约4K字节的ROM-ZigBee协议支持动态路由机制，当网络节点发生故障时，能够快速收数据链路层DLL媒体接入层MACIEEEZigBee联盟敛自愈-ZigBee网络容量大。若是通过网络协调器整个网络最多可以支持超过6媒体接入层MAC物理层PHYIEEE协调器整个网络最多可以支持超过64000个ZigBee网路节点Page15Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cn非IP路线-ZigBee路由已发布的ZiBV12中并未强制规定具体使用哪种路由协议，具体ZigBee路由-已发布的ZigBeeV1.2中并未强制规定具体使用哪种路由协议，具体由协议栈实现。ZigBee定义三种拓扑结构：星型拓扑结构（Star），树型拓扑结构（Tree）和网格型拓扑结构（Mesh） Page16Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cnIP路线-IPSOOpenLightweightVersatileUbiquitousScalableManageableStableEndtoendPage17Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cnIP路线-Whattodo物联网的组成部件无线传感器通常要求低功耗，而且ROM的存储容IPv6协议栈需要简化-物联网的组成部件无线传感器通常要求低功耗，而且ROM的存储容量有限，计算能力弱，因此需要对IPv6协议栈进行精简以满足无线传感器的需求。目前有多个标准组织进行相关研究，IPSO联盟于2008年10月，发布了一款最小的IPv6协议栈uIPv6。路由机制需要改进-要满足低功耗、弱计算能力和有损耗的网络环境下网络自组织需求，需要对IP6路由机制进行改进，目前IETFRll工作组正在制定相路由机制需要改进，需要对IPv6路由机制进行改进，目前IETFRoll工作组正在制定相关技术标准。-基于IEEE802.15.4网络芯片有待进一步开发来支持IPv6协议栈。支持精简IPv6协议栈的芯片有待开发Page18Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cn目录„物联网的概念„物联网的概念技术与标准„技术与标准IPSO标准„IPSO标准„一些国家的举措„机遇与挑战Page19Copyright©2008,RITT,MII.www.ritt.com.cn美国：扩大技术和产业优势™“经济刺激计划”，＋300亿™SMARTDUST和GENI等项目提升了创新能力™EPCglobal标准在RFID领域中呼声最高™已开始在军事、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空