物聯(lián)網技術及其應用

1、物聯(lián)網技術及其應用 顧學義,當今世界IT領域的三大熱點技術?,物聯(lián)網（Internet of Things） 移動互聯(lián)網 （Mobile Internet） 云計算（Cloud Computing）,物聯(lián)網技術及其應用,物聯(lián)網技術及其應用,物聯(lián)網（IOT）的起源,物聯(lián)網（IOT）的定義,廣義的物聯(lián)網涵義,利用條碼、射頻識別（RFID）、傳感器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，實現人與人、人與物、物與物的在任何時間、任何地點的連接（anything、anytime、anywhere），從而進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的龐大網絡系統(tǒng)。,國際電信

2、聯(lián)盟（ITU）曾描繪“物聯(lián)網”時代的情形： 司機出現操作失誤時汽車會自動報警； 公文包會提醒主人忘帶了什么東西； 衣服會“告訴”洗衣機對顏色和水溫的要求; ,各國物聯(lián)網戰(zhàn)略或計劃,物聯(lián)網（IOT）提出的背景,十五年周期定律,IBM前首席執(zhí)行官郭士納提出一個重要的觀點：計算模式每隔15年發(fā)生一次變革。,每一次這樣的技術變革都引起企業(yè)間、產業(yè)間甚至國家間競爭格局的重大動蕩和變化。而互聯(lián)網革命一定程度上是由美國“信息高速公路”戰(zhàn)略所催熟。,從Internet到IOT,物聯(lián)網（IOT）的特征,全面感知,可靠傳輸,智能處理,利用RFID、傳感器、二維碼等 能夠隨時隨地采集物體的動態(tài) 信息。,通過網絡將感

3、知的各種 信息進行實時傳送。,利用計算機技術，及時地對海量的 數據進行信息控制，真正達到了 人與物的溝通、物與物的溝通。,物聯(lián)網（IOT）的特征,全面感知,可靠傳輸,智能處理,利用RFID、傳感器、二維碼等 能夠隨時隨地采集物體的動態(tài) 信息。,通過網絡將感知的各種 信息進行實時傳送。,利用計算機技術，及時地對海量的 數據進行信息控制，真正達到了 人與物的溝通、物與物的溝通。,物聯(lián)網（IOT）結構示意圖,IOT基本理論模型,近距離通信,因特網,跟蹤定位,高速數 據網絡,智慧星球,感知中國,中國物聯(lián)網發(fā)展,感知中國，贏在未來,17,江蘇、上海、北京、廣東等28個省將物聯(lián)網作為重點發(fā)展領域,感知中國

4、，贏在未來,搶占信息產業(yè)第三次浪潮的制高點。,我國各地政府強力“搶灘”物聯(lián)網,轉變經濟發(fā)展方式、實現經濟結構調整的重要手段;,無錫、重慶、杭州、廣州、深圳、武漢等80以上大城市將物聯(lián)網列為主導產業(yè),面臨五個主要技術問題,（1）技術標準問題 世界各國存在不同的標準。中國信息技術標準化技術委員會于2006年成立了無線傳感器網絡標準項目組。2009年9月，傳感器網絡標準工作組正式成立了PG1(國際標準化)、PG2(標準體系與系統(tǒng)架構)、PG3(通信與信息交互)、PG4(協(xié)同信息處理)、PG5(標識)、PG6(安全)、PG7(接口)和PG8(電力行業(yè)應用調研)等8個專項組，開展具體的國家標準的制定工作

5、。 （2）安全問題 信息采集頻繁，其數據安全也必須重點考慮。（3）協(xié)議問題 物聯(lián)網是互聯(lián)網的延伸，在物聯(lián)網核心層面是基于TCP/IP，但在接入層面，協(xié)議類別五花八門，GPRS/CDMA、短信、傳感器、有線等多種通道，物聯(lián)網需要一個統(tǒng)一的協(xié)議棧。 （4）IP地址問題 每個物品都需要在物聯(lián)網中被尋址，就需要一個地址。物聯(lián)網需要更多的IP地址，IPv4資源即將耗盡，那就需要IPv6來支撐。IPv4向IPv6過渡是一個漫長的過程，因此物聯(lián)網一旦使用IPv6地址，就必然會存在與IPv4的兼容性問題。（5）終端問題。 物聯(lián)網終端除具有本身功能外還擁有傳感器和網絡接入等功能，且不同行業(yè)需求千差萬別，如何滿足

6、終端產品的多樣化需求，對運營商來說是一大挑戰(zhàn)。,物聯(lián)網技術及其應用,物聯(lián)網的體系架構,全面感知、可靠傳送、智能處理是物聯(lián)網的三大特征。,物聯(lián)網的體系架構,物聯(lián)網技術及其應用,EPC物聯(lián)網：系統(tǒng)結構,物聯(lián)網概念一經提出，立即受到各國政府、企業(yè)和學術界的重視，在需求和研發(fā)的相互推動下，迅速熱遍全球。目前國際上對物聯(lián)網的研究逐漸明朗起來，最典型的解決方案有歐美的EPC系統(tǒng)和日本的UID系統(tǒng)。這里著重介紹EPC物聯(lián)網。 EPC系統(tǒng)是一個先進的、綜合性的和復雜的系統(tǒng)。它由EPC編碼體系、RFID系統(tǒng)及信息網絡系統(tǒng)三個部分組成，主要包括六個方面：EPC編碼、EPC標簽、讀寫器、EPC中間件、對象名稱解析服

7、務（ONS）和EPC信息服務（EPCIS）。,PML：實體標記語言（Physical Markup Language）,EPC物聯(lián)網：EPC概念,EPC物聯(lián)網：EPC編碼,物聯(lián)網技術及其應用,物聯(lián)網核心技術：RFID,物聯(lián)網核心技術：RFID,技術沿革,物聯(lián)網核心技術：RFID,系統(tǒng)工作原理,物聯(lián)網核心技術：RFID,RFID主要頻段標準及特性,物聯(lián)網核心技術：RFID,RFID應用領域,32,物聯(lián)網核心技術：RFID,中國RFID發(fā)展思路,物聯(lián)網核心技術：WSN,物聯(lián)網核心技術：WSN體系結構,WSN體系結構：平面拓撲結構,WSN體系結構：邏輯分層結構,物聯(lián)網核心技術：WSN體系結構,傳感器

8、節(jié)點體系結構 傳感器網絡協(xié)議棧,物聯(lián)網核心技術：WSN的特征,物聯(lián)網核心技術：WSN通信,WSN在無線通信框架中的位置,物聯(lián)網核心技術：WSN融合,WSN和其它無線通信技術的融合,物聯(lián)網核心技術：應用前景,物聯(lián)網核心技術,RFID側重于識別，能夠實現對目標的標識和管理，同時RFID系統(tǒng)具有讀寫距離有限、抗干擾性差、實現成本較高的不足；WSN側重于組網，實現數據的傳遞，具有部署簡單，實現成本低廉等優(yōu)點，但一般WSN并不具有節(jié)點標識功能。RFID與WSN的結合存在很大的契機。 RFID與WSN可以在兩個不同的層面進行融合：物聯(lián)網架構下RFID與WSN的融合，傳感器網絡架構下RFID與WSN的融合。

9、,物聯(lián)網架構下RFID與WSN的融合,RFID和WSN融合,物聯(lián)網核心技術,傳感器網絡架構下RFID與WSN的融合：智能基站,RFID和WSN融合,物聯(lián)網核心技術,傳感器網絡架構下RFID與WSN的融合：智能節(jié)點,RFID和WSN融合,物聯(lián)網核心技術,傳感器網絡架構下RFID與WSN的融合：智能傳感標簽,RFID和WSN融合,物聯(lián)網技術及其應用,物聯(lián)網應用示意圖,46,物聯(lián)網應用,給放養(yǎng)的牲畜中的每一只羊都貼上一個二維碼，這個二維碼會一直保持到超市出售的肉品上，消費者可通過手機閱讀二維碼，知道牲畜的成長歷史，確保食品安全。我國已有10億存欄動物貼上了這種二維碼。,畜牧溯源,47,物聯(lián)網應用,4

10、8,物聯(lián)網應用,探索外部星球一直是人類夢寐以求的理想，借助于航天器布撒的傳感器節(jié)點實現對星球表面大范圍、長時期、近距離的監(jiān)測和探索，是一種經濟可行的方案。NASA 的 JPL 實驗室研制的 Sensor Webs 就是為將來的火星探測、選定著陸場地等需求進行技術準備的?，F在該項目已在佛羅里達宇航中心的環(huán)境監(jiān)測項目中進行測試和完善。,空間、海洋探索,美國宇航局的空間探索計劃中 無線傳感器網絡的應用模式示意圖,49,物聯(lián)網 管理平臺,移動POS,金融,供應鏈,智能運輸,工業(yè)自動化,智能建筑,消防,公共安全,環(huán)境保護,氣象,數字化醫(yī)療,遙感勘測,軍事,農業(yè),林業(yè),水務,電力,煤炭,石化,物流、零售、自動服務,設備、安全、節(jié)能,生產、安全、防災、水電油氣,防火、勘察、報警,污染檢測、報警,水質、水量、污染、安全,大棚、土壤、灌溉、環(huán)境、跟蹤,抄表、監(jiān)控