物联网概述通用课件

第一章物联网概述情景展示 太阳渐渐升起，房间里的光传感器和温度传感器感受到世界的微妙变化.，7点窗帘自动打开。床头的电子提示器告诉你作文的睡眠质量和各项身体指标，并将这些信息发送给你的私人医生。衣柜前的显示屏以及根据今天的天气情况给出了三套服装搭配方案。在你穿衣服的时候，洗漱间的水已经调节到你设定的温度。你出门锻炼时，选择了离开模式，家门自动运行“主人离家状态”。带有智能传感器的手表一路跟踪显示你运动消耗的热量，跑步速度，脉搏等信息。30分钟后自动提示你运动任务完成。回到家依靠指纹识别系统开门，启动回家模式。打开冰箱，按照智能冰箱提高的健康绿色食谱做好早饭。饭后，走到车库门口，车库自动感应到主人，打开库门。在确认你的目的地后，汽车提高了一天参考行车路线，行车过程中不断与道路对话，感知拥堵病不断变化最佳行车路线；汽车同事通过与其他车辆进行对话，感知车距以免发生事故。当你到达办公室时，今天的工作日程早已经发生到了你的手机中，秘书送来温度适宜的咖啡，美好的一天就这样拉开了序幕.1 1 物联网概述物联网概述1.1 1.1 物联网相关的概念物联网相关的概念1.2 1.2 物联网的发展与特点物联网的发展与特点1.3 1.3 物联网体系架构物联网体系架构 1.4 1.4 物联网的技术体系框架物联网的技术体系框架 1.1 1.1 物联网相关的概念物联网相关的概念1.1.11.1.1物联网物联网1.1.21.1.2无线传感器网络无线传感器网络1.1.31.1.3泛在网络泛在网络1.1.41.1.4物联网、传感网与泛在网之间的关系物联网、传感网与泛在网之间的关系物联网的发展概况物联网的发展概况概念起源 麻省理工学院Ashton教授于1999年最早提出，其理念是基于射频识别技术(RFID)、电子代码(EPC)等技术，在互联网的基础上，构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，即物联网。o 计算机和互联网技术的迅速发展，深刻的改变着人们的生活方式。o 1965戈登摩尔提出摩尔定律，认为芯片发展18个月就要翻一番。神话？o 根据IBM前首席执行官郭士纳的观点,计算模式每隔15年发生一次变革。“十五年周期定律十五年周期定律1965 1980 1995 2010o 2004年，物联网就曾被美国商业周刊评为全球十大热门技术o 物联网技术通过对物理世界信息化、网络化，对传统上分离的物理世界和信息世界实现了互联和整合。物联网的发展概况物联网的发展概况物联网的发展概况物联网的发展概况互联网是指将两台计算机或者是两台以上的计算机终端、客户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来的结果，人们可以与远在千里之外的朋友相互发送邮件、共同完成一项工作、共同娱乐。移动互联网是人依靠移动终端实现移动终端与移动终端、固定终端两两互联，实现人与人的通信;物联网是依靠固定和移动网络实现物与物之间的两两互联，不需要人的参与就可以智能运转。应该说，移动互联网和物联网都是互联网的延伸，只是一个向自由发展，一个向自然发展，一个是由静及动，一个是由人及物。物联网的发展概况物联网的发展概况智慧地球智能地球智慧地球智能地球。就是把感应器嵌入、装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等物体中，物体之间普遍连接，并与互联网整合起来，实现人类社会与物理世界的整合。在这个整合的网络中，存在超级计算机对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实时的管理和控制。在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人和自然间的关系。o http:/ 在森林中布满无数只微小的电子传感器，它们构成一个网络，时刻监视整个森林的每一个角落；发现火情，自动告警。这些微小的传感器，就是加州大学伯克利分校的Kristofer Pister教授和他的助手们研发的“智慧尘埃”（Smart Dust）。名字一目了然。这些被称为“尘埃”的装置极其微小，只相当于几颗沙粒那么大（不到5毫米见方），然而却极具智慧，能够同时测量温度、湿度、光照度等诸多环境参数。每一粒“尘埃”本身就是一个微处理器，能够独立收集、处理和收发信息；“尘埃”之间能够相互通信。Accenture实验室高级研究员Chad Burkey表示：“其实这个系统基本原理非常简单。”用飞机或其他什么方式将“尘埃”（微型传感器）喷撒到森林中，如漫天大雪，纷纷扬扬。一旦“着陆”，在树上，在花丛、灌木丛中，在地面上，每一粒“尘埃”便自动确定自己的位置坐标，同时与周围“尘埃”建立通信联络，一个巨大的、覆盖了整个森林的无线监视、通信网即刻形成。接下来，“尘埃”立即投入工作，依据各自的软件程序，测量特定环境参数。倘若环境温度和光照度急剧升高，或湿度急剧下降，便意味着“可能有什么东西着火了！”。但是，一粒“尘埃”“发现情况”或许不足为信，它还要与周围“尘埃”沟通，相互核实真伪。要知道，一个区域众多“尘埃”同时进行此项工作，多方求证，多重求证，具有很高的准确性和可靠性。火情一经确认，“尘埃”便经由监视通信网自动向森林管理者发出火警。绿野千传（GreenOrbs）用于森林生态监测的长期大规模无线传感器网络系统 森林作为陆地生态系统主体，在调节全球碳平衡、减缓大气CO2浓度上升，以及调节全球气候方面具有不可替代的作用。胡锦涛总书记在2009年9月 22日联合国气候变化峰会开幕式上的要大力增加森林碳汇讲话也指出了林业生态对于控制全球气候变化起到的重要作用。通过发挥森林生态系统的独特功能 是应对全球气候变化最有效途径。对森林中CO2浓度的持续的测定，有利于为森林吸收CO2提供科学依据。同时，森林其他生态指标的持续性监测对维护森林 生态系统也具有极其重要的意义。为了给林业生态监测提供可靠的原型系统，绿野千传应运而生。该系统能够为实现大规模林业监控提供技术支持和实践经验。系统的主要任务包括：一方面，绿野千传用于森林生态环境的全年监测，通过传感器收集包括温度、湿度、光照和二氧化碳浓度等多种数据。采集的信息为多种重要应用提供支持，如森林监测、森林观测和研究、火灾风险评估、野外救援等。另一方面，绿野千传是无线传感器网络研究领域就建立长期大规模无线传感器网络系统而进行的前瞻研究与探索。通过绿野千传的真实经历，我们希 望能够探索潜在的研究空间，提供可能的科学解决方案，特别是针对在原始森林中部署1000多个节点且需要持续工作一年以上的无线传感器网络系统所面临的研 究和工程挑战，展开探索。http:/ 不同研究机构对于物联网的起点和侧重点不同，不同研究机构对于物联网的起点和侧重点不同，目前还没有一个权威的物联网定义，只存在几个具有目前还没有一个权威的物联网定义，只存在几个具有代表性的被普遍认可的定义。代表性的被普遍认可的定义。定义定义1：把所有物品通过射频识别把所有物品通过射频识别(RFID)和条码等信息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。传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。（美国）（美国）定义定义2：任何时刻，任何地点，任意物体之间的互联，无任何时刻，任何地点，任意物体之间的互联，无所不在的网络和无所不在计算的发展愿景，除所不在的网络和无所不在计算的发展愿景，除RFID技术外，传感器技术，纳米技术，智能终端等技术将技术外，传感器技术，纳米技术，智能终端等技术将得到更加广泛的应用。得到更加广泛的应用。(ITU国际电信联盟)1.1.11.1.1物联网物联网定义定义3：由具有标识、虚拟个性的物体由具有标识、虚拟个性的物体/对象所组成的对象所组成的网络，这些标识和个性运行在智能空间，使用智慧网络，这些标识和个性运行在智能空间，使用智慧的接口与用户、社会的和环境的上下文进行连接和的接口与用户、社会的和环境的上下文进行连接和通信。通信。(EPoSS欧洲智能系统集成技术平台)定义定义4：物联网是未来物联网是未来Internet的一个组成部分，可的一个组成部分，可以被定义为基于标准的和可互操作的通信协议且具以被定义为基于标准的和可互操作的通信协议且具有自配置能力的动态的全球网络基础架构。物联网有自配置能力的动态的全球网络基础架构。物联网中的中的“物物”都具有标识、物理属性和实质上的个性，都具有标识、物理属性和实质上的个性，使用智能接口，实现与信息网络的无缝整合。使用智能接口，实现与信息网络的无缝整合。（欧（欧洲）洲）1.1.21.1.2无线传感器网络无线传感器网络定义定义5：无线传感器网络无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)，由若干具有无线通信能力的，由若干具有无线通信能力的传感器节点自组织构成的网络。（美军）传感器节点自组织构成的网络。（美军）定义定义6：泛在传感器网络泛在传感器网络(Ubiquitous Sensor Network，USN)由智能传感器节点组成的网络，由智能传感器节点组成的网络，可以以可以以“任何地点、任何时间、任何人、任何物任何地点、任何时间、任何人、任何物”的形式被部署。该技术具有巨大的潜力，因为它可的形式被部署。该技术具有巨大的潜力，因为它可以在广泛的领域中推动新的应用和服务，从安全保以在广泛的领域中推动新的应用和服务，从安全保卫和环境监控到推动个人生产力和增强国家竞争力。卫和环境监控到推动个人生产力和增强国家竞争力。（ITU-T）1.1.21.1.2无线传感器网络无线传感器网络定义定义7：传感器网络传感器网络(Sensor Network)以对物理世界的数据采集和信息处理为以对物理世界的数据采集和信息处理为主要任务，以网络为信息传递载体，实主要任务，以网络为信息传递载体，实现物与物、物与人、人与物之间信息交现物与物、物与人、人与物之间信息交互，提供信息服务的智能网络信息系统。互，提供信息服务的智能网络信息系统。1.1.21.1.2无线传感器网络无线传感器网络定义定义8：传感网传感网(Sensing Network)，是以感知为目的，实现人与人、人与物、是以感知为目的，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。其突出特征是物与物全面互联的网络。其突出特征是通过传感器等方式获取物理世界的各种通过传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算进行信息的传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提升对技术对信息进行分析处理，从而提升对物质世界的感知能力，实现智能化的决物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。策和控制。1.1.31.1.3泛在网络泛在网络定义定义9 9：指无所不在的网络，又称泛在网络。指无所不在的网络，又称泛在网络。最早提出最早提出U U战略的日韩给出的定义是：无所不在战略的日韩给出的定义是：无所不在的网络社会将是由智能网络、最先进的计算技术以的网络社会将是由智能网络、最先进的计算技术以及其他领先的数字技术基础设施武装而成的技术社及其他领先的数字技术基础设施武装而成的技术社会形态。根据这样的构想，会形态。根据这样的构想，U U网络将以网络将以“无所不在无所不在”、“无所不包无所不包”、“无所不能无所不能”为基本特征，帮助人为基本特征，帮助人类实现类实现“4A4A”化通信，即在任何时间化通信，即在任何时间(anytime)(anytime)、任、任何地点何地点(any-where)(any-where)、任何人、任何人(anyone)(anyone)、任何物、任何物(anything)(anything)都能顺畅地通信。都能顺畅地通信。1.1.41.1.4物联网、传感网与泛在网之间的关系物联网、传感网与泛在网之间的关系 传感网是物联网的组成部分，物联网是互联传感网是物联网的组成部分，物联网是互联网的延伸，泛在网是物联网发展的愿景。传感器网网的延伸，泛在网是物联网发展的愿景。传感器网络、物联网和泛在网之间的关系如图所示。络、物联网和泛在网之间的关系如图所示。物联物联/泛在泛在传感器网络传感器网络传感器网络传感器网络泛 在泛 在网络网络1.2 1.2 物联网的发展与特点物联网的发展与特点1.2.1 1.2.1 物联网的特点物联网的特点1.2.2 1.2.2 物联网的发展物联网的发展1.2.1 1.2.1 物联网的特点物联网的特点1）各种感知技术的广泛应用。）各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。断更新数据。2）建立在互联网上的泛在网络。）建立在互联网上的泛在网络。通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适递出去。在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。应各种异构网络和协议。3）不仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能不仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。力，能够对物体实施智能控制。1.2.2 1.2.2 物联网的发展物联网的发展 物联网的出现应该归功于物流系统的现代化需要。现代物流系统希望利用信息生成设备，如无线射频识别（Radio Frequency Identification,RFID）、传感器，及全球定位系统等种种装置与互联网结合起来，方便货物的查询、跟踪等。类似于条形码的自动识别技术（Auto-ID）就是物联网的最初应用。除了物流领域，物联网还可以广泛应用在道路、交通、医疗、能源、家电监控等各个领域。具体，把传感器、RFID标签等信息化设备嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、公路、油气管道、商品、货物等各种物理物体和基础设施中，甚至是人体中！将它们普遍互联，并与互联网连接起来，形成“物联”。下面简单回顾一下物联网的发展历程.1.2.2 1.2.2 物联网的发展物联网的发展 1995年，比尔盖茨在未来之路一书中就已经提及物联网（Internet of Things,IOT）概念。1998年，美国麻省理工学院（MIT）创造性地提出了当时被称为EPC系统的物联网构想。1999年，建立在物品编码、RFID技术和互联网基础上，美国MIT成立的Auto-ID Center中心首先提出物联网概念。2003年11月1日，国际物品编码组织出资正式接管EPC系统，并组成EPC Global进行全球推广与维护。2005年，国际电信联盟发布了ITU互联网报告2005：物联网。1.2.2 1.2.2 物联网的发展物联网的发展 2009年初，IBM提出了“智慧地球”的概念。认为：信息产业下一阶段的任务是把新一代信息技术充分运用在各行各业之中，具体就是把传感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 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。2009年8月，日本提出“智慧泛在”构想，将传感网列为国家重要战略。1.2.2 1.2.2 物联网的发展物联网的发展2009年8月，国务院总理温家宝来到中科院无锡研发中心考察，指出关于物联网可以尽快去做三件事情：一是把传感系统和3G中的TD技术结合起来；二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网发展；三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心2010年2月，国务院总理温家宝在政府工作报告中，将“加快物联网的研发应用”明确纳入重点产业振兴。表明物联网已经被提升为国家战略，中国开启物联网元年。1.2.2 1.2.2 物联网的发展物联网的发展物联网的发展主要经历三个阶段。物联网的发展主要经历三个阶段。初级阶段：初级阶段：已存在的一些各行业基于各种行业数据交已存在的一些各行业基于各种行业数据交换和传输标准的连网监测监控，两化融合引等换和传输标准的连网监测监控，两化融合引等MAIMAI应应用系统；用系统；中级阶段：中级阶段：在物联网理念推动下，基于局部统一的数在物联网理念推动下，基于局部统一的数据交换标准实现的跨行业、跨业务综合管理大集成据交换标准实现的跨行业、跨业务综合管理大集成系统，包括一些基于系统，包括一些基于SaaSSaaS模式和模式和“私有云私有云”的的M2MM2M营运系统；营运系统；高级阶段高级阶段：基于物联网统一数据标准，：基于物联网统一数据标准，SOASOA，Web Web ServiceService，云计算虚拟服务的，云计算虚拟服务的on Demandon Demand系统，系统，最终实最终实现基于现基于“公有云公有云”TaaSTaaS：“Thing as a Service”Thing as a Service”。1.2.31.2.3物联网的标准化物联网的标准化 物联网实现了传感网、移动通信网及互联网的融合，牵涉多种终端之间的相互通信，由此产生的标准化呼声也越来越强烈。3GPP组织发表了关于M2M在全球移动通信系统（GSM）和通用移动通信系统(UMTS)下的通信机制以及M2M设备上USIM应用的远程管理可行性研究报告，欧洲电信标准化协会ETSI也于2008年开始进行M2M未来标准化的需求讨论。泛在网/物联网的网络架构28传感器网传感器网络络RFIDRFID二维码二维码物联网网关物联网网关物联网网关物联网网关应用集成应用集成 云计算云计算解析服务解析服务网络管理网络管理WebWeb服务服务物联网应用物联网应用专用专用网络网络互联网互联网/通信网通信网中间件中间件嵌入式系统嵌入式系统 手机手机/电话电话上网卡等上网卡等29M2MM2M相关标准化组织和工业组织相关标准化组织和工业组织传感器网应用业务平台IP网络远距离传输网网关y无线有线IPSOIPV6Hardware and ProtocolsZigBee Alliance.ZB Application Profiles3GPPsSA1，SA3，IETF 6LowPANPhy-Mac Over IPV6 OMAGSMASCAG，IETF ROLLRouting over Low Power Lossy NetworksIUT-TNGNCENELECSmart MeteringCENSmart MeteringISO/IEC JTC1UWSNIEEE802.15.4ESMIGMeteringWOSAKNXZCLHGIHome GatewayInitiativeEPCGlobalGS1UtilitiesMeteringOASISW3CW-MbusETSIM2M TC来源：ETSI30物联网国际标准化组织物联网国际标准化组织整体框架整体框架智能电网智能电网/计量计量WSN/RFIDWSN/RFID 电信网电信网ITU-T SG13USN网络的需求和架构设计ETSI M2M TCM2M需求和功能架构ISO/IEC JTC1 WG7SN研究报告FCC：美国智能电网标准IEEE P2030：智能电网Guide802.15.4g：智能电网近距离无线标准CEN/CENELEC/ETSI欧洲智能计量标准IEEE802.15 低速近距离无线通信技术标准IETF 6LoWPAN ROLL 基于IEEE802.15.4的IPv6，低功耗有损网络路由EPC Global GS1 RFID标识和解析3GPP SA1/SA2/RAN2M2M优化需求网络和无线接入的M2M优化技术GSMA SCAG：智能SIM卡OMA DM主要工业组织和联盟主要工业组织和联盟 互联网：W3C：World Wide Web Consortium，万维网联盟，制定HTML，HTTP，URIs，XML 等标准 OASIS：电子商务标准 感知层相关工业组织和联盟感知层相关工业组织和联盟：行业应用 IPSO：IPv6智能物体硬件和协议 ESMIG：欧洲智能电表工业组 WOSA：Windows Open System Architecture，微软公司提出的一种在Windows操作系统下的软件架构 KNX：ISO/IEC 14543，基于 OSI的智能建筑网络通信协议 W-MBUS：Wireless MBUS 标准(EN 13757-4：2005)规定了水，气，热，电表之间的通信，在欧洲智能仪表应用较广 Utilities：公用基础设施-电表 HGI：家庭网关M2MM2M标准化进展标准化进展For Network Improvement to 3GPP network for Machine Type CommunicationSA1 NIMTC(TS 22.368):60%CompletedSA3 USIM M2M(TR 33.812)70%CompletedSA1 M2M(TR 22.868):Completed2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009M2M service requirementsUSN related projectsIEEE 802.15.4-2003 IEEE 802.15.4-2006 IEEE 802.15.4-2009ZigBee V1.0 ZigBee 2006 ZigBee 2007ZigBee RF4CE ZigBee IP Stack IETF 6Lowpan (IPv6 for Low power WPAN)RFC4919 RFC4944IETF ROLL(Routing Over Low power and Lossy networks)M2M functional architectureSmart Metering Use CasesM2M definitionsGeneral service requirementsand network architectureSA2 NIMTC(TR 23.xyz)Just createdRAN2 NIMTC to startM2MM2M国际标准进展国际标准进展M2MM2MSA1：MTC需求和特性,已经完成，定义了16种业务特性SA2：支持MTC对核心网络的增强要求SA3：MTC的安全特征RAN2/GERAN：UMTS/LTE/GSM/EDGE无线网络优化3GPP 3GPP 网络增强网络增强术语、需求和功能架构完成智能计量、电子医疗应用场景完成启动用户互联、城市自动化、汽车应用的应用场景研究M2M M2M 总体框架总体框架TSG-S：启动M2M需求以及对网络的增强要求研究SC Ad Hoc：启动M2M对编码的要求3GPP23GPP2网络增强网络增强确定M2M增强为802.16m之后系统演进的高优先级功能2010年4月开始启动M2M需求、应用场景和架构前期研究，准备802.16p立项IEEE 802.16IEEE 802.16网络增强网络增强优先解决大量终端接入带来的网络拥塞和地址分配问题初步讨论支持M2M终端、多模异构网关、终端直连（可选）ETSI TC M2METSI TC M2M进展进展 在ETSI 2008年11月成立M2M 技术委员会 其主要职责：收集和定义M2M需求；M2M overall high level架构 主要工作领域：M2M 设备标识、名址体系；QoS;安全隐私、计费、管理、应用接口、硬件接口、互操作等3GPP3GPP定义的定义的M2MM2M业务需求业务需求通用通用业务需求业务需求特定特定业务需求业务需求B2B地址和编号地址和编号:地址空间受限，受限的编号涉及到地址空间受限，受限的编号涉及到IMSI,MSISDN和和IPv4地址；编号要能够唯一标识一个地址；编号要能够唯一标识一个MTC设备，能够唯一标识一个设备，能够唯一标识一个MTC设备设备组；组；计费计费:能够对一个能够对一个MTC组进行计费，能够对特定的时间段执行特殊费组进行计费，能够对特定的时间段执行特殊费率、能够对特定的事件进行计费。率、能够对特定的事件进行计费。安全安全:能够提供与能够提供与H2H相同的安全级别相同的安全级别远端远端MTC设备管理设备管理:由现有的机制完成，例如由现有的机制完成，例如OMA DMu16个个MTC的业务特性的业务特性 低移动性、时间控制接入、低移动性、时间控制接入、特定事件监视、时间容忍度、只使特定事件监视、时间容忍度、只使用分组交换、在线少量数据传输、离线少量数据传输、只有用分组交换、在线少量数据传输、离线少量数据传输、只有MTC发起、很少有移动接收、离线指示、拥塞指示、优先告警、发起、很少有移动接收、离线指示、拥塞指示、优先告警、特别低的功耗、安全连接、特定位置触发器、基于组的特性等特别低的功耗、安全连接、特定位置触发器、基于组的特性等MTC设备与一个或者多个设备与一个或者多个MTC服务器进行通信服务器进行通信3GPP网络作为网络作为MTC设备与服务器之间传递信息的承载通道设备与服务器之间传递信息的承载通道M2M通信特征通信特征支持支持M2MM2M对移动网传送的优化对移动网传送的优化o 处理小的数据包n 更加有效建立/管理专用信道、减少开销o 处理频繁的使用n 状态管理、网络触发终端上报、IP地址的管理o 处理海量用户n MACID、IP地址o 去掉传统语音的管理n 地址号码（MSISDN/MDN)o 增强设备的电池寿命o 实施低移动性n 减少登记、寻呼等移动性管理程序物联网国内标准进展物联网国内标准进展o 中国通信标准化协会成立泛在网技术委员会，全面推动泛在物联阶段网络架构、技术和应用标准化研究n总体需求、架构、标识和解析、安全研究n无线传感器网络与电信网络结合、低功耗松散网络（LLN）环境下的轻量级IPv6协议n基于泛在网的智能物流、汽车信息化、智能家居、绿色社区、医疗健康监测等o 传感器网络标准工作组启动传感器网络的架构、通信、安全、标识、传感器接口研究o 电子标签（RFID）标准工作组，已经完成多项国标行标制定物联网标准化关键物联网标准化关键o 面向公众应用标准统一n 如移动支付业务等o 面向行业和企业的标准n 共性标准+行业个性标准；o 共性标准n 体系架构n 业务需求/分类及特征n 标识/编号寻址：RFID、智能物体标识、通信标识等n 网络：网络优化n 接口：各层及层间开放接口n 频谱：统筹协调、干扰协调n 传感器网络、RFID等n 安全1.3 1.3 物联网体系架构物联网体系架构1.3.11.3.1感知层感知层1.3.2 1.3.2 网络层网络层1.3.3 1.3.3 应用层应用层1.3 1.3 物联网体系架构物联网体系架构 物联网通物联网通常被公认为常被公认为有有3个层次，个层次，从下到上依从下到上依次是感知层、次是感知层、网络层和应网络层和应用层，如图用层，如图所示。所示。1.3.11.3.1感知层感知层 功能：功能：物联网的感知层主要完成信息的采集、转换和收集。物联网的感知层主要完成信息的采集、转换和收集。组成：组成：传感器（或传感器（或控制器控制器）、短距离传输网络。）、短距离传输网络。传感器传感器（或控制器）用来进行数据采集及实现控制；（或控制器）用来进行数据采集及实现控制；短距离传输网络短距离传输网络将传感器收集的数据发送到网关或将传感器收集的数据发送到网关或将应用平台控制指令发送到控制器。将应用平台控制指令发送到控制器。关键技术：关键技术：主要为传感器技术和短距离传输网络技术。主要为传感器技术和短距离传输网络技术。1.3.2 1.3.2 网络层网络层功能：功能：主要完成信息传递和处理。主要完成信息传递和处理。组成：组成：两个部分：接入单元、接入网络。两个部分：接入单元、接入网络。接入单元接入单元是连接感知层的网桥，它汇聚从感知层获得的数据，并是连接感知层的网桥，它汇聚从感知层获得的数据，并将数据发送到接入网络。将数据发送到接入网络。接入网络接入网络即现有的通信网络，包括即现有的通信网络，包括移动通信移动通信网、有线电话网、有网、有线电话网、有线宽带网等。通过接入网络，人们将数据最终传入互联网。线宽带网等。通过接入网络，人们将数据最终传入互联网。关键技术：关键技术：包含了现有的通信技术，如移动通信技术、有线宽带技术、包含了现有的通信技术，如移动通信技术、有线宽带技术、公共交换电话网（公共交换电话网（PSTN）技术、）技术、Wi-Fi通信技术等，也包含了通信技术等，也包含了终端技术，如实现传感网与通信网结合的网桥设备、为各种行业终端技术，如实现传感网与通信网结合的网桥设备、为各种行业终端提供通信能力的通信模块等。终端提供通信能力的通信模块等。1.3.3 1.3.3 应用层应用层功能：功能：主要完成数据的管理和数据的处理，并将这些数据与各行业应用主要完成数据的管理和数据的处理，并将这些数据与各行业应用的结合。的结合。组成：组成：包括两部分：物联网中间件、物联网应用。包括两部分：物联网中间件、物联网应用。物联网中间件是一种独立的系统软件或服务程序。物联网中间件是一种独立的系统软件或服务程序。中间件将许多可以公用的能力进行统一封装，提供给丰富多样的中间件将许多可以公用的能力进行统一封装，提供给丰富多样的物联网应用。物联网应用。应用：应用：物联网应用是用户直接使用的各种应用。主要包括物联网应用是用户直接使用的各种应用。主要包括 家庭物联网应用，如家电智能控制、家庭安防等；家庭物联网应用，如家电智能控制、家庭安防等；企业和行业应用，如石油监控应用、电力抄表、车载应用、远程医疗企业和行业应用，如石油监控应用、电力抄表、车载应用、远程医疗等。等。关键技术：关键技术：主要是基于软件的各种数据处理技术，此外主要是基于软件的各种数据处理技术，此外云计算云计算技术作为技术作为海量数据的存储、分析平台，也将是物联网应用层的重要组成部分。海量数据的存储、分析平台，也将是物联网应用层的重要组成部分。物联网硬件软件感知层网络层应用层 1.从整体上讲，物联网可以分为属于硬件系统中的感知层和网络层，以及属于软件系统中的应用层三大部分。软件应用层完成信息的分析处理和决策，以及实现或完成待定的智能化应用和服务任务，以实现物与物、人与物之间的识别与感知，发挥智能作用。硬件网络层承担信息的传输（无线传感器、移动网、固网、互联网、广电网等）。感知层承担信息的采集（通过智能卡、RFID电子标签、各种物理量传感器等）。感知控制层层网络传输层应用服务层主要技术EPC编码和RFID射频识别技术无线传感器网络，PLC，蓝牙，Wi-Fi，现场总线云计算技术、数据融合与智能技术、中间件技术知识点EPC编码的标准和RFID的工作原理数据传输方式，算法，原理云连接、云安全、云存储、知 识 表 达 与 获 取、智 能Agent知识单元产品编码标准、RFID标签、阅读器、天线、中间件组网技术，定位技术，时间同步技术，路由协议，MAC协议，数据融合数据库技术、智能技术、信息安全技术知识体系通过对产品按照合适的标准来进行编码实现对产品的辨别。和通过射频识别技术，完成对产品的信息读取，处理和管理技术框架，通信协议，技术标准云计算系统、人工智能系统、分布智能系统软件（平台）RFID中间件（产品信息转换软件、数据库等）NS2，IAR,KEIL,Wave 数据库系统、中间件平台、云计算平台硬件（平台）RFID应答器、阅读器，天线组成的RFID系统。CC2430,EM250,JENNIC LTD,FREESCALE BEEPC机和各种嵌入式终端相关课程编码理论、通信原理、数据库、电子电路无线传感器网络简明教程，电力线通信技术，蓝牙技术基础，现场总线技术微机原理与操作系统、计算机网络、数据库技术、信息安全1.3 1.3 物联网体系架构物联网体系架构 2.从应用服务的角度，物联网可以分为感知、传输、支撑、应用四大部分。1.3 1.3 物联网体系架构物联网体系架构 3.从接入协议的角度，物联网可以笼统地分为核心层、接入层，核心层主要是应用层，接入层包括网络层和感知层。物联网接入层核心层感知层网络层应用层1.3 1.3 物联网体系架构物联网体系架构1.4 1.4 物联网的技术体系框架物联网的技术体系框架1.4.1 1.4.1 感知层的技术感知层的技术1.4.2 1.4.2 网络层的技术：网络层的技术：1.4.31.4.3应用层的技术应用层的技术1.4 1.4 物联网的技术体系框架物联网的技术体系框架 物联网物联网技术体系框技术体系框架包括感知架包括感知层技术、网层技术、网络层技术、络层技术、应用层技术应用层技术和公共技术。和公共技术。如图所示如图所示。1.4.1 1.4.1 感知层的技术感知层的技术1 1）传感器技术）传感器技术 2 2）射频识别（）射频识别（RFIDRFID）技术）技术 3 3）微机电系统（微机电系统（MEMSMEMS）4 4）GPSGPS技术技术 5 5）二维码技术）二维码技术6)6)无线传感器无线传感器网络（网络（WSNWSN）技术）技术7 7）蓝牙技术）蓝牙技术(Bluetooth)(Bluetooth)8 8）ZigBeeZigBee无线接入技术无线接入技术 1.4.21.4.2 网络层的技术网络层的技术 1 1）InternetInternet，（，（因特网因特网，又叫做国际互联网）。，又叫做国际互联网）。2 2）通信网）通信网移动电话网络移动电话网络 (GPRS/CDMA/GSM/3G(GPRS/CDMA/GSM/3G网络网络)广电网络广电网络NGBNGB广域网络广域网络 1.4.31.4.3应用层的技术应用层的技术 1 1）M2MM2M2 2）云计算）云计算 3 3）人工智能）人工智能4 4）数据挖掘）数据挖掘5 5）物联网中间件）物联网中间件 1.4.4 1.4.4 关键技术和难点关键技术和难点RFID和EPC技术物联网中让物品“开口说话”的关键技术，物联网中，通过EPC编码，RFID标签上存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别传感控制技术在物联网中，传感控制技术主要负责接收物品“讲话”的内容。传感控制技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理、变换和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进等活动无线网络技术物联网中，物品与人的无障碍交流，必然离不开高速、可进行大批量数据传输的无线网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离的蓝牙技术和红外技术组网技术组网技术就是网络组建技术，分为以太网组网技术和ATM局域网组网技术，也可分为有线、无线组网，在物联网中，组网技术起到“桥梁”的作用，其中应用最多的是无线自组网技术，它能将分散的节点在一定范围之内自动组成一个网络，来增加各采集节点获取信息的渠道。除了采集到的信息外，该节点还能获取一定范围之内的其他节点采集到的信息，因此在该范围内节点采集到的信息可以统一处理，统一传送，或者经过节点之间的相互“联系”后，它们协商传送各自的部分信息人工智能技术人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的技术。在物联网中，人工智能技术主要负责将物品“说话”的内容进行分析，从而实现计算机自动处理应用难点应用难点技术标准问题技术标准问题(接入协议种类接入协议种类繁多繁多)世界各国存在不同的标准，中国信息技术标准化技术委员世界各国存在不同的标准，中国信息技术标准化技术委员会于会于20062006年成立了无线传感器网络标准项目组。年成立了无线传感器网络标准项目组。20092009年年9 9月，传感器网络标准组正式成立了月，传感器网络标准组正式成立了PG1(PG1(国际标准化国际标准化)、PG2(PG2(标准体系与系统架构标准体系与系统架构)、PG3(PG3(通信与信息交互通信与信息交互)、PG4(PG4(协同信息处理协同信息处理)、PG5(PG5(标识标识)、PG6(PG6(安全安全)、PG7(PG7(接口接口)和和PG8(PG8(电力行业应用调研电力行业应用调研)等等8 8个专项组，开展具体的国家个专项组，开展具体的国家标准的制定工作标准的制定工作数据安全问题数据安全问题信息采集频繁，其数据安全必须重点考虑信息采集频繁，其数据安全必须重点考虑IPIP地址问题地址问题每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。物每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。物联网需要更多的联网需要更多的IPIP地址，地址，IPv4IPv4资源即将耗尽，那就需要资源即将耗尽，那就需要IPv6IPv6来支撑。来支撑。IPv6IPv6协议已经从实验室走向了应用阶段协议已经从实验室走向了应用阶段 产业链整合产业链整合物联网建设所需要的自动控制、传感技术、射频识别等技物联网建设所需要的自动控制、传感技术、射频识别等技术和产业虽已基本成熟，但要实现上下游产业链的联动，术和产业虽已基本成熟，但要实现上下游产业链的联动，横向联系，实现跨专业联合，绝非易事！横向联系，实现跨专业联合，绝非易事！物联网应用领域知识拓展 物联网管理平台移动POS金融供应链智能运输工业自动化智能建筑消防公共安全环境保护气象数字化医疗遥感勘测军事农业林业 水务电力煤炭石化物流、零售、自动服务设备、安全、节能生产、安全、防灾、水电油气防火、勘察、报警污染检测、报警水质、水量、污染、安全大棚、土壤、灌溉、环境、跟踪抄表、监控、节能设备、临床、辅助诊断、病程险情、油井、运输、管线联动、消防栓、定位、调度照明、信号、应急、灾害、识别大地勘测、森林、地震、海洋侦查、监控、定位、评估降水、防洪、远程设备交易、订单、跟踪、识别通风、瓦斯、救灾定位库存、车队、监控、导航、识别、货物电子支付、实时信息前景：物联网用途广泛前景：物联网用途广泛,遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。有专家预测，智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。有专家预测，10年内物联年内物联网就可能大规模普及。美国咨询研究机构网就可能大规模普及。美国咨询研究机构Forrester预测，到预测，到2020年，全球物物年，全球物物互联的业务与现有的人人互联业务之比将达到互联的业务与现有的人人互联业务之比将达到30:1，因此，因此，“物联网物联网”被称为是被称为是下一个万亿级的通信业务。下一个万亿级的通信业务。根据预测，到根据预测，到2035年前后，我国的传感网终端将达到年前后，我国的传感网终端将达到数千亿个，到数千亿个，到2050年，传感器将在生活中无处不在。年，传感器将在生活中无处不在。十大领域智能电网智能交通智能物流智能家居环境与安全检测医疗健康国防军事精细农牧业金融与服务业工业与自动化控制智慧城市从技术的角度理解：智慧城市是充分利用数字化及相关计算机技术和手段，对城市基础设施与生活发展相关的各方面内容进行全方面的信息化处理和利用，具有对城市地理、资源、生态、环境、人口、经济、社会等复杂系统的数字网络化管理、服务与决策功能的信息体系。数字数字楼宇楼宇数字数字医疗医疗数字数字景区景区数字数字校园校园数字数字交通交通数字数字政务政务数字数字城管城管从城市发展的角度：智慧城市是一种城市发展理念，一种城市发展模式。智慧城市是通过新技术、新手段、新方法，改善城市公共服务的供给水平，用来满足城市居民的需要。“智慧北京”是未来十年北京市信息化发展的主题。相比“数字北京”着眼于网络全覆盖、业务全面信息化、应用全覆盖和信息资源数字化，“智慧北京”的基本特征是宽带泛在的基础设施、智能融合的信息应用和创新可持续的发展环境。为了实现“智慧北京”规划目标，智慧北京行动纲要提出了8大行动计划，简称“4+4”行动计划，包括了城市智能运行、市民数字生活、企业网络运营和政府整合服务4项智慧应用行动计划;以及信息基础设施、智慧共用平台、产业与应用对接、创新发展环境4项智慧支撑行动计划。通过实施8大行动计划，组织全市政府和社会的资源，全面推进应用、产业、基础设施等领域的智慧提升，实现从“数字北京”向“智慧北京”的跃升。IBM“智慧地球智慧地球”U-JapanU-Korea新加坡新加坡“下一代下一代i-Hub”1999年年eEurope计划计划2005年年i2010计划。计划。东京东京首尔首尔&松岛松岛北京北京香港香港旧金山旧金山纽约纽约塔林塔林 斯德哥尔摩斯德哥尔摩阿联酋阿联酋“零碳城零碳城”马来西来马来西来“多媒体超级走廊多媒体超级走廊”全球十大数字城市全球十大数字城市 信息化、数字化计划信息化、数字化计划全球有全球有600多个城市正在建设多个城市正在建设“无线城市无线城市”。美国的亚特兰大波士顿、拉斯韦加斯、洛杉矶、旧金山、西雅图、美国的亚特兰大波士顿、拉斯韦加斯、洛杉矶、旧金山、西雅图、费城、奥斯汀、克利夫兰、马里恩、匹兹堡、密尔沃基等城市都费城、奥斯汀、克利夫兰、马里恩、匹兹堡、密尔沃基等城市都在建设无线网络，在建设无线网络，Dusseldorf、Gyor、Jerusalem、Monaco、Westminster、新加坡、日本、新加坡、日本U-Japan、韩国的、韩国的首尔、仁川、釜山等首尔、仁川、釜山等6个城市个城市U-city以及马来西亚的吉隆坡、澳以及马来西亚的吉隆坡、澳大利亚的大利亚的Sydney在积极建设无线数字城市在积极建设无线数字城市全球数字城市建设夜景地球夜景世界全景夜景亚洲夜景华北国家智慧城市试点工作 中华人民共和国住房和城乡建设部 2013.1.28 住房城乡建设部办公厅关于做好国家智慧城市试点工作的通知 90个城市（区、镇）2013.8.1 住房城乡建设部办公厅关于公布2013年度国家智慧城市试点名单的通知 103个城市（区、县、镇）物联网支撑未来智能城市移动支付感知个人健康感知无线城市门户电子票据(cinema,train,)环境感知；水文感知照明感知城市管网感知交互式感知跟定位感知远程故障感知智能交通控制智能的市政管理智能的城市交通智能的民生体感游戏娱乐更智能的洞察更深入的智能洞察更透彻的感知更全面的互联更轻松的娱乐 物联网的发展为智能城市的发展提供了坚实的技术基础；(Technical basis)基于物联网蓬勃兴起的业务与应用逐渐成为智能城市的主流应用；(Main application)智慧城市丰富的应用数字政务篇围绕贯彻国家信息化战略之电子政务战略行动计划和国家电子政务总体框架，强化资源整合、信息共享和业务协同，推进无线电子政务工程，构建移动政务平台，提高政府的执政能力和服务水平，促进服务型政府的建设。以政务信息资源开发利用与共享为核心，以关键业务应用系统建设为重点，以网络与信息安全体系建设为保障，推进无线电子政务，加强基础数据资源、政务信息资源建设，推动部门间信息共享和业务协同。数字政务数字产业数字民生数字政务应用概述在世界各国经历的数字政务潮流中，“灵活、应变的政府”是电子政府发展的一个新阶段。数字化城市管理系统数字化城市管理系统是对城市运行情况进行全方位监督和管理的综合管理系统。l采用了万米单元网格管理法和城市部件管理法相结合的方式，整合应用了多项数字城市技术。l再造了城市管理流程，创建城市管理监督和执行分离协作的管理体制。l实现了精确精细、敏捷高效、全时段、全方位覆盖的城市管理模式。实现五大转变建立三大机制获取三大成效第一时间发现问题机制第一时间处置问题机制第一时间解决问题机制数字政务数字产业数字民生政务热线政务热线是政府集中联络服务中心。通过政务热线可以将公众对政府各部门的服务请求进行集中统一的受理和回复。可通过语音、视频、WEB、WAP、短/彩信、传真、邮件等多种途径为公众用户提供服务。实现了从窗口式服务向电子化服务的转变，用户创造了良好的服务体验，提升了政府部门的公众形象。l开放的平台环境可以为企业提供外包服务l政府对外接收和发送信息的窗口l是各个部门之间的沟通的桥梁政务热线中心SMS 税务医疗法院民政邮政从窗口式服务到电子化服务极大的缩短了沟通成本l 提高政务服务水平和行政效率、提高公众满意度；l 集中服务，降低成本；l 资源统一调度指挥，加快响应；l 更加透明的办事流程，取信于民；l 树立政府的权威形象，提升政府整体形象。应用价值数字政务数字产业数字民生应急指挥 政府应急平台综合应用Internet、无线集群、GIS、卫星通信、无线通讯、音/视频、快速网间数据交换、决策支持等多种技术。调用、组织多部门、多行业、多层次的已有系统和信息资源，实现对突发事件处置全过程的跟踪、指挥。保障对相关数据采集、危机判定、决策分析、命令部属、实时沟通、联动指挥、现场支持等各项应急业务的响应，快速、及时、准确地收集到应急信息，为政府的科学决策提供有效的信息支持。u应急指挥预案管理系统u应急指挥地理信息系统u应急指挥电话会议及监控系统u应急指挥决策支持系统u应急指挥视频监控系统u应急指挥综合通讯系统应急指挥系统业务功能数字政务数字产业数字民生电子政务数字政务数字产业数字民生电子政务是政府机构应用现代信息和通信技术，将管理和服务通过网络技术进行集成，在互联网和无线网络上实现政府组织结构和工作流程的优化重组，超越时间、空间与部门分隔的限制，全方位地向社会提供优质、规范、透明、符合国际水准的管理和服务。电子政务促进政府职能从管理型向服务型转变l 转变政府职能，从“管理主导型”向“服务主导型”l 提高效率，精简机构；l 提高政府透明度及政务公开，加强廉政建设；l 加强行业管理和规范；l 科学决策，提高执政的水平；l 加强政策宣传和民众教育；应用价值政务办公政务一号通功能扩展综合办公公文审批移动办公政务咨询呼叫受理电子邮件即时通讯政务门户信息维护内容管理用户申报Access Adaptation GatewayWAP GWSS7 GWSIP GW统计分析工作流引擎信息发布平台文档管理平台门户引擎报表分析智慧城市丰富的应用数字产业篇数字产业应用概述数字政务数字产业数字民生我们正处在一个大变革的时代，作为推动时代发展动力的数字产业，不仅为我们的世界贡献不断贡献着新奇的技术、产品、观念，而且其产业发展也孕育着暴风骤雨，其产业格局正经历着有史以来最重大的变化。新的技术模式正在开启数字产业的新时代，数字产业的新时代将彻底改变我们的社会和生活模式。数字产业带来的科技的创新对经济的复苏发挥着首要作用，为保增长，保就业，保稳定创造和谐社会发挥关键作用。推动GDP的增长数字景区景区已经从开始的内部信息化走向互联网，从单纯的信息管理走向以服务为本的协同一体化服务，做四上（到手上，桌上，车上，路上）全程服务。游客或用户在任何时间，地点通过咨询平台、手机等便可查看信息或咨询、旅游、商务会议，将景区旅游、历史文化教育、学习、工作、咨询等等融合一体，最终形成以公众服务为核心的一体化景区数字中心。自助播报导游 旅游导航和信息查询 团队协作位置查询 报警求助 紧急事件上报及处理 指挥调度 信息上传下达 小区短信 短/彩信服务 三打一查 经营管理、决策支持 各类人员时空上分布管理 任务制定,预设运行轨迹/区运行域 告警处理,统计管理游客服务景区管理应急/调度人员定位 工作轨迹 考勤管理自助导游数字政务数字产业数字民生数字物流 随着电信行业的转型和国家政府对物流信息化的推进，物流信息化行业市场日趋成熟。面对物流企业需求多样化、灵活多变、快速响应等需求，传统的物流行业业务系统对客户关系管理，车辆调度、定位、跟踪等工作很难做到定向有效的客户服务。随各种信息化技术的成熟与广泛应用，数字物流解决方案基于无线网络、移动终端、PC 终端的应用托管和平台服务，为物流相关企业提供语音、数据与多媒体应用相结合的“一站式”综合信息化服务。数字政务数字产业数字民生货源信息发布获取车辆信息获取货源信息发布车辆信息车辆定位与轨迹车辆调