物联网技术概念关键技术及发展应用

物联网概念关键技术及发展应用ConnectingThings:InternetofThingsOutline物联网的起源物联网的定义物联网的特征物联网应用前景分析五层结构三层结构1.物联网架构技术2.统一标识技术3.通信技术4.网络技术5.软件服务与算法6.硬件7.功率和能量存储8.安全和隐私技术9.标准关键技术分析物联网起源简介Session1:物联网的起源物联网起源物联网的定义物联网的特征物联网（IOT）的起源1998年，美国麻省理工大学（MIT）的Sarma、Brock、Siu创造性地提出将信息互联网络技术与RFID技术有机地结合，即利用全球统一的物品编码（EPC，ElectronicProductCode）作为物品标识，利用RFID实现自动化的“物品”与Internet的联接，无需借助特定系统，即可在任何时间、任何地点、实现对任何物品的识别与管理。1999年，由美国统一代码委员会（UCC）吉列和宝洁等组织和企业共同出资，在美国麻省理工大学成立Auto-IDCenter，在随后的几年中，英国、澳大利亚、日本、瑞士、中国、韩国等国的6所著名大学相继加入Auto-IDCenter，对“物联网”相关研究实行分工合作，开展系统化研究，提出最初物联网系统构架：•射频标签•识读器•Savant软件•对象名称解析服务（ONS）•实体标记语言服务器（PML-Server）2003年11月1日，国际物品编码组织（GS1）出资正式接管EPC系统，并组成EPCGlobal进行全球推广与维护。与此同时，原6所大学的AUTO-ID实验室转到EPCGlobal下的技术组，作为EPC实验室，继续对EPC系统的应用提供技术支持，提出物联网系统架构：•EPC编码•EPC标签•读写器•中间件•对象名称解析服务（ONS）•EPC信息服务（EPCIS）物联网（IOT）的定义早在1995年，比尔·盖茨在《未来之路》一书中就已经提及物联网概念。但是，“物联网”概念的真正提出是在1999年，由EPCglobal的Auto-ID中心提出，被定义为：把所有物品通过射频识别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。2005年，国际电信联盟（ITU）正式称“物联网”为“TheInternetofthings”，并发表了年终报告《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；并描绘出“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。现在较为普遍的理解是，物联网是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。通过装置在各类物体上的电子标签（RFID）、传感器、二维码等经过接口与无线网络相连，从而给物体赋予智能，可以实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话。广义的物联网涵义利用条码、射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，实现人与人、人与物、物与物的在任何时间、任何地点的连接（anything、anytime、anywhere），从而进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的庞大网络系统。普适计算泛在网络物联网RFID传感器网络•IBM提出的“智慧地球”概念（建议政府投资新一代的智慧型基础设施）已上升至美国的国家战略。该战略认为IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，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“物联网”。2008年-美国智慧地球•物联网行动计划。具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全。2009年6月，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了《欧盟物联网行动计划》（InternetofThings-AnactionplanforEurope），以确保欧洲在建构物联网的过程中起主导作用。行动计划共包括14项内容，主要有管理、隐私及数据保护、“芯片沉默”的权利、潜在危险、关键资源、标准化、研究、公私合作、创新、管理机制、国际对话、环境问题、统计数据和进展监督等一系列工作。2009年-欧盟物联网行动•i-Japan战略。在u-Japan的基础上，强调电子政务和社会信息服务应用。2004年，日本信息通信产业的主管机关总务省（MIC）提出2006～2010年间IT发展任务——u-Japan战略。该战略的理念是以人为本，实现所有人与人、物与物、人与物之间的连接，即所谓4U=ForYou（Ubiquitous,Universal,User-oriented,Unique），希望在2010年将日本建设成一个“实现随时、随地、任何物体、任何人（anytime,anywhere,anything,anyone）均可连接的泛在网络社会”。2009年-日本i-Japan战略•继日本提出u-Japan战略后，韩国也在2006年确立了u-Korea战略。u-Korea旨在建立无所不在的社会（ubiquitoussociety），也就是在民众的生活环境里，布建智能型网络（如IPv6、BcN、USN）、最新的技术应用（如DMB、Telematics、RFID）等先进的信息基础建设，让民众可以随时随地享有科技智慧服务。其最终目的，除运用IT科技为民众创造食衣住行育乐各方面无所不在的便利生活服务，亦希望扶植IT产业发展新兴应用技术，强化产业优势与国家竞争力。2009年-韩国u-Korea战略•感知中国。2009年8月7日家宝总理在无锡考察时提出要尽快建立中国的传感信息中心或者叫“感知中国”中心。2009年-中国感知中国各国物联网战略或计划•经济长波理论：每一次的经济低谷必定会催生出某些新的技术，而这种技术一定是可以为绝大多数工业产业提供一种全新的使用价值，从而带动新一轮的消费增长和高额的产业投资，以触动新经济周期的形成。•过去的10年间，互联网技术取得巨大成功。目前的经济危机让人们又不得不面临紧迫的选择，物联网技术成为推动下一个经济增长的特别重要推手。经济危机下的推手•随着微电子技术的发展，涉及人类生活、生产、管理等方方面面的各种传感器已经比较成熟。例如常见的无线传感器（WSN）、RFID、电子标签等。传感技术的成熟•目前，随着网络接入多样化、IP宽带化和计算机软件技术的飞跃发展，基于海量信息收集合分类处理的能力大大提高。网络接入和信息处理能力大幅提高物联网（IOT）提出的背景十五年周期定律1965年前后发生的变革以大型机为标志，1980年前后以个人计算机的普及为标志，1995年前后则发生了互联网革命。2010年前后？物联网？IBM前首席执行官郭士纳提出一个重要的观点：计算模式每隔15年发生一次变革。每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化。而互联网革命一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟。从Internet到IOT物联网（IOT）的特征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（IOT）的特征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。Session2:物联网简介物联网应用前景分析五层结构三层结构物联网应用前景分析美国权威咨询机构FORRESTER预测：到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30比１，因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。“物联网”被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。物联网简介泛在网五层结构感知层主要完成信息的收集与简单处理,部分学者将该层称为感知延伸层,该层由传统的WSN、RFID和执行器组成；接入层主要完成各类设备的网络接入,该层重点强调各类接入方式,比如3G/4G、Mesh网络、WiFi、有线或者卫星等方式；支撑层又称中间件,或者业务层对下需要对网络资源进行认知,进而达到自适应传输的目的;本层的完成信息的表达与处理,最终达到语义互操作和信息共享的目的;对上提供统一的接口与虚拟化支撑,虚拟化包括计算虚拟化和存储虚拟化等内容,较为典型的技术是云计算；应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作。网络层为原有的互联网、电信网或者电视网,主要完成信息的远距离传输等功能；感知层智能嵌入式标识、感知协同、互动网络层融合接入信息存储应用层数据挖掘决策物联网简介三层结构物联网简介中国移动定义的物联网结构•感知层自组织网络：物联网简介感知层介绍自组织网络示意图物联网简介感知层介绍公共感知层物联网简介网络层介绍城域网/虚拟VPN互联网（有线、WiFi、Mesh）2G,3G,4G网络卫星网广电电视网络、BWM网络物联网简介应用层介绍（信息量）物联信息的海量化（设备接入）亿万异构设备的泛在接入（网络架构）信息和存储的物理边缘化（网络管理）网络管理的高度自治化（物物互联）物物互动的协同和智能化（物理安全）隐私的易泄露，面临更多安全（设备制造）设备的小型微型化（能量获取）能量自取、大容量。。。物联网简介物联网的特征1.物联网架构技术2.统一标识技术3.通信技术4.网络技术Session3：物联网关键技术5.软件服务与算法6.硬件7.功率和能量存储8.安全和隐私技术9.标准目标：信息互通框架达到健壮、可扩展性以及公平性目的挑战：开放的竞争环境，框架必须模块化和可扩展性SOA架构中，内容提供者和使用者之间如何进行便捷的交流，即语义的互操作性事件驱动结构使得无法采用一种办法解决所有的问题物体的离线特性非中心控制的分布式架构增加解决方案提供者的参与，形成一个竞争的市场1.物联网架构技术需求与研究内容需求分析存储和计算能力的边缘化物体具有存储、处理能力局部物体间协同工作物体间断性通信连接物体移动、无线链路动态变化分布式的缓存和信息融合支持物体的移动和环境变化物体移动带来信息的移动物体上下文不断变化网中网物体之间自治的、动态的组网已有多种网络的操作平台、信息结构、文档格式等都存在异构特征研究内容端到端的分布式开放架构，异构系统的互操作性；非中心控制的自治架构；边缘节点移动智能架构；云计算技术，事件驱动架构，掉线和同步操作；使用市场机制来增加竞争和参与；支持语义互操作的体系结构；事件驱动的体系结构；支持有效缓存、信息同步和分布式信息融合的体系结构。1.物联网架构技术需求与研究内容逻辑和功能模块概念、工具和服务的平台方法1.物联网架构技术参考结构聚合器/网关节点聚合器/网关节点聚合器/网关节点主机管理信息系统主机管理信息系统主机管理信息系统广域通信和网络以及互联网执行器执行器执行器1.物联网架构技术我们理解的参考结构CableNetWiFiZigbee区域服务器家庭网关IP/IPv6IP/ID/IPv6有线相对分布的集中式管理相对集中的分布式支撑1.物联网架构技术区域服务器参考结构1.物联网架构技术与云计算支撑平台的结合区域服务器分布式存储功能区域服务器分布式计算功能谁控制唯一识别符？2.统一标识技术标识概述标识的必要性?2.统一标识技术需求与研究内容挑战：如何处理物体的组合\合成\拆分\替换带来的UID变化如何处理UID与物体之间关系的映射关系，比如同一批次的产品