物联网概述

1第一章物联网概述本节课主要内容提纲起源：物联网的来龙去脉定义：什么是物联网特点：物联网的特点体系结构：物联网的内涵发展战略：各国物联网的发展战略机遇与挑战：物联网面临的挑战典型应用：物联网的价值所在31.物联网起源物联网概念出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网概念，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。物联网概念最早提出于1999年，来源于“InternetofThings”一词，其定义很简单，即把所有物品通过射频识别和条码等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。41.物联网起源2003年美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将得到更加广泛的应用。1.物联网起源2009年1月，在奥巴马总统与美国工商界领袖举行的一次会议上，IBM首席执行官彭明盛提出了“智慧地球”概念，并建议美国政府投资新一代智慧型基础设施。奥巴马对此给予积极应：“经济刺激资金将会投入到宽带网络等新兴技术中去，毫无疑问，这就是美国在21世纪保持和夺回竞争优势的方式。”此后，物联网产业引发全美工商界的高度关注，并认为智慧地球有望成为又一个信息高速公路计划，从而在世界范围内引起轰动。5SmartPlanet1.物联网起源IBM认为建设智慧地球需要三个步骤：首先各种创新的感应科技开始被嵌入各种物体和设施中，从而令物质世界被极大程度的数据化。第二随着网络的高度发达，人、数据和各种事物都将以不同方式联入网络。第三，先进的技术和超级计算机则可以对这些堆积如山的数据进行整理、加工和分析，将生硬的数据转化成实实在在的洞察，并帮助人们做出正确的行动决策。6SmartPlanet1.物联网起源7温家宝总理2009.8.7和2010.8.3两次到无锡考察，建立无锡中国物联网感知中心。感知太湖—感知中国在第十一届全国人民代表大会第三次会议上温家宝总理提到，要加快物联网的研发应用，物联网首次被写进政府工作报告，进入国家层面的视野2.物联网定义892.物联网定义定义：物联网（InternetofThings）是通过射频识别、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连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。范畴：网络；方式：传感设备、协议、信息交换和通讯；目的：识别、定位、跟踪、监控和管理。含义：物联网是物物相连的互联网。一层：基础和核心仍是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络；二层：用户端从个人电脑延伸和扩展到任何物品之间的信息交换和通讯。102.物联网定义在这个网络中，物品能够彼此进行“交流”，人们能够彼此进行“交流”，人与物能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用感知/无线技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。112.物联网定义客观事物会说话122.物联网定义物联网的本质是网络通讯，网状网络是关键。物联网核心技术是无线技术，包括无线SOC、无线网络标准、无线通讯的协议栈和其它相关嵌入式软件，数据库，中间件等。3.物联网特点13全面感知可靠传输智能处理感知传输智能利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息。通过网络将感知的各种信息进行实时传送。利用计算机技术，及时地对海量的数据进行信息控制，真正达到了人与物的沟通、物与物的沟通。物联网就是通过各种感知设备和互联网，连接物体与物体的，实现物体间全自动化、智能化地信息采集、传输与处理，并可随时随地和科学管理的一种网络。4.物联网体系结构14常用的物联网体系结构ITU-T物联网体系结构基于M2M的物联网体系结构物联网的EPC体系结构基于SOA的物联网基础架构4.物联网体系结构ITU-T的物联网架构国际电信联盟远程通信标准化组织（ITUTelecommunicationStandardizationSector,ITU-T）早在2005年就开始进行物联网的研究，可以说是最早进行物联网研究的标准组织，其研究的内容主要集中在物联网的总体框架、标识及应用三方面的研究。4.物联网体系结构16物流监控污染监控智能检索远程医疗智能家居智能交通云计算平台移动通信网络互联网信息中心网管中心RFID感应器传感器网关接入网关RFID标签传感器节点智能终端应用层网络层感知层......普遍与感知终端关系密切，主导应用层的解决方案，往往是由感应终端厂商提供的，涉及中间件系统、人工智能、数据处理与分析、智能算法等连接感知信号与应用层的桥梁，涉及通信技术、互联网技术等得到状态信号（模拟信号或者数字信号），涉及传感器芯片及技术、射频识别技术、二维码、条形码等4.物联网体系结构17常用的物联网体系结构ITU-T物联网体系结构基于M2M的物联网体系结构物联网的EPC体系结构基于SOA的物联网基础架构4.物联网体系结构18基于M2M的物联网体系结构在物联网参考业务体系架构中，业务网是实现物联网业务能力和运营支撑能力的核心组成部分。业务网位于核心网与应用层之间，由通信业务能力层、物联网业务能力层，物联网接入层和物联网业务管理层组成，可以提供通信业务的能力、物联网业务的能力、业务能力统一封装、业务路由分发、应用接入管理、业务鉴权和业务运营管理等核心功能。4.物联网体系结构19常用的物联网体系结构ITU-T物联网体系结构基于M2M的物联网体系结构物联网的EPC体系结构基于SOA的物联网基础架构4.物联网体系结构20EPC物联网体系架构EPCGlobal标准化组织关于物联网的描述是，一个物联网主要由EPC编码体系、射频识别系统及信息网络系统3部分组成。4.物联网体系结构21常用的物联网体系结构ITU-T物联网体系结构基于M2M的物联网体系结构物联网的EPC体系结构基于SOA的物联网基础架构4.物联网体系结构22基于SOA的物联网基础架构在实际的生产实践过程中通常包含不同硬件及软件类型，数据格式和通信协议通常也存在多种标准兼容性的问题，物联网为这些基础设施提供了信息标识，这些带有RFID的嵌入式设备可以作为生产者同时也可以作为消费者出现。但是对于服务的整合、兼容各类数据和协议还需要借助面向服务的架构5.各国物联网的发展战略232005年2009年2月2009年9月美国物联网的发展战略2011年美国国防部将“智能微尘”列入重点研发项目奥巴马提出高速无线网络计划，目标在5年内，98%的家庭能够使用高速互联网美国提出《美国创新战略》，将物联网作为振兴经济的关键战略奥巴马总统签署《2009年美国恢复与再投资法案》5.各国物联网的发展战略242005年4月2006年9月2009年6月欧盟物联网的发展战略2009年10月欧盟执委会正式公布了未来5年欧盟信息通信政策框架“i2010”欧洲信息社会大会，主题为“i2010创建一个无所不在的欧洲信息社会《欧盟物联网行动计划》，确保欧洲在构建物联网的过程中起主导作用欧盟委员会以政策文件形式对外发布了物联网战略5.各国物联网的发展战略252010-20152005-20102000-2005建成一个在任何时间，任何地点，任何人，任何物都可以上网的环境。宽带网络的覆盖率100%宽带网络覆盖实现有3000万家庭宽带上网，1000万家庭超宽带（30~100Mbit/s）上网的环境日本物联网的发展战略实现公共部门信息化，三大公共部门——政府，学校，医院5.各国物联网的发展战略262006年韩国提出了为期十年的U-Korea战略。在U-IT839计划中，确定了八项需要重点推进的业务，物联网是U-Home（泛在家庭网络）、Telematics/Locationbased（汽车通信平台\基于位置的服务）等业务的实施重点。2009年10月，韩通信委员会通过了《物联网基础设施构建基本规划》，将物联网市场确定为新增长动力，确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境等4大领域、12项详细课题。韩国物联网的发展战略5.各国物联网的发展战略27我国物联网的发展战略温家宝总理在无锡考察时对物联网的发展提出了三点要求。2011年3月2010年6月2010年3月2009年11月2009年8月温家宝在人民大会堂向首都科技界发表了题为《让科技引领中国可持续发展》讲话温家宝总理在十一届全国人大三次会议上做政府工作报告时说，要大力发展新兴产业，加快物联网的研发应用胡锦涛主席提出要加快发展物联网，研发和建设新一代互联网温家宝总理总理在第十四届全国人大四次会议政府工作报告中指出要加快“三网融合”6.物联网发展的机遇与挑战各国政府和大型企业积极投入到物联网的建设规划中，推动物联网及其相关行业的发展，这使得物联网的发展具有了雄厚的资金支持。从技术方面看，物联网的支撑技术（传感器、云计算、射频识别、红外感知等）正日渐成熟。众多高校和科研机构积极参与物联网的建设IPV6协议的提出，为物联网的发展提供了潜在的契机。首先，IPV6能够满足物联网对于地址资源的海量需求。IPV6采用128位地址长度，几乎可以不受限制的提供地址，能够满足未来物联网中连网物品的万亿量级需求。28物联网的发展机遇6.物联网发展的机遇与挑战29物联网发展面临的挑战挑战52431技术标准终端多样化物联网IP地址分配安全问题物联网协议体系307.物联网应用物联网的应用层构架在传感层、网络层上面，其应用领域将遍及智能楼宇、智能家居、路灯监控、智能医院、智慧能源、智能交通、水质监测、智能消防、物流管理、政府工作、公共安全、资产管理、军械管理、环境监测、工业监测、矿井安全管理、食品药品管理、票证管理、老人护理、个人健康等诸多领域。物联网一方面可以提高经济的效率，大大节约成本；另一方面可以为经济的复苏提供技术动力，带动所有的传统产业部门进行结构调整和产业升级，并将推动国家整个经济结构的调整，推动发展模式从粗放型发展转向集约型发展。第一届中国物联网大会2010.10.29无锡寻找下一个金矿—物联网产业的投资机会第二届中国物联网大会2011.04.27北京应用为本—物联网战略解析7.物联网应用31•物流过程中的货物追踪，信息自动采集，仓储应用，港口应用，邮政，快递。物流•商品的销售数据实时统计，补货，防盗零售•生产数据的实时监控，质量追踪，自动化生产制造业•自动化生产，仓储管理，品牌管理，单品管理，渠道管理服装业•医疗器械管理，病人身份识别，婴儿防盗医疗•电子护照，身份证，学生证等各种电子证件。身份识别•贵重物品（烟，酒，药品）的防伪，票证的防伪等防伪•各类资产（贵重的或数量大相似性高的或危险品等)资产管理•高速不停车，出租车管理，公交车枢纽管理，铁路机车识别等交通•水果，蔬菜，生鲜，食品等保鲜度管理食品•训养动物，畜牧牲口，宠物等识别管理动物识别•书店，图书馆，出版社等应用图书馆•制造，防盗，定位，车钥匙汽车•制造，旅客机票，行李包裹追踪航空•弹药，枪支，物资，人员，卡车等识别与追踪军事327.物联网的应用337.物联网的应用1.某公司每罐汽水都添加一个RFID标签，罐装箱（箱子也带RFID标签）后，装入带标签的货盘2.货盘出厂时，门框上的识读器识读这些标签产品代码：0100101001中间件信息服务器解析服务器3.识读器与计算机相连，标签里的唯一代码与存有该产品信息的服务器地址相匹配4.货物抵达物流配送公司，卸载区的识读器读取标签，无需开包检查5.超市通过网络系统，跟踪货物运送，送货车抵达超市，进货口自动识别标签，超市信息系统自动记录每一罐的信息并确认存货量，自动送往货架A架三罐一罐汽水6.货架识别新入货物，顾客拿走