物联网技术与应用5-01

Fra Baidu bibliotek
摄像头和监控 GPS/北斗定位授时 智能家居网关
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
无线上连 & 有线上连
传感器 网关
RFID读写
M2M终端
传感器网络
摄像头
GPS/北斗
智能家居网关
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
网络层是物联网无处不在的前提
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。
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。
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）。
IT 和 应 用 统 一 架 构
关 注 云 计 算
物联网 感知层
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
感知层是物联网全面感知的基础
物联网感知层
感知层作用

感知层实现方式

感知层突破方向

感知和识别物体 采集和捕获信息


RFID标签和读写器 M2M终端和传感器 传感器网络和网关
* 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
物联网当前主流商业模式
带宽租用
运营商主导的商业模式
带宽+应用 租用
开放式均衡发展的商业模式
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。

计算能力 存储能力 全局控调
SaaS PaaS IaaS
物 联 网 应 用 发 展 六 热 点 大 领 域
智能 家居 智能 交通 智能 城管
智能 电力 智能 医疗 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
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。
IP 统 一 协 议 有 效 降 低 实 现 成 本
规 模 扩 展 带 来 IP v6 的 发 展 动 力
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 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
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。
CPE
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）
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
应用层作用
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
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）。
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。
物联网网络层
网络层作用

网络层主要层次

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


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
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
物联网体系架构
行业应用导向，完整解决方案交付
智能家居 智能交通 智能城管 智能电力 智能医疗
行业应用 系统 行业应用 平台 业务支撑 平台 核心网络 接入网络 定位授时 摄像监控 传感器网 M2M终端 RFID读写
网 络 连 接 统 一 IP 协 议
关 注 IP v6
物联网 应用层
物联网 网络层
产业链 各环节 定位， 通用产 品提供
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
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Kevin Ashton教授在他的一个 报告中首次使用了“Internet of Things”。 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。
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！
Mark Weiser（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：
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。
概念的描述
物联网的英文名称为“The Internet of Things”，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“Internet of things”—— （ IOT，简称物联网）。
“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”
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？
一、物联网的起源
摩尔定律
• 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：

应用层主要应用方向


应用层突破方向

智能家居 智能交通 智能城管

智能电力 智能医疗 智能通信服务
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
云 计 算 是 应 用 大 规 模 部 署 关 键
云计算资源
云计算业务
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