物联网技术介绍51

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,物联网关键技术介绍,Connecting Things: Internet of Things,Outline,物联网,应,应用前,景,景分析,五层结,构,构,三层结,构,构,1.物联网,架,架构技,术,术,2.统一标,识,识技术,3.通信技,术,术,4.网络技,术,术,5.软件服,务,务与算,法,法,6.硬件,7.功率和,能,能量存,储,储,8.安全和,隐,隐私技,术,术,9.标准,关,键,技,术,分,析,物,联,网,简,介,Session 1,:,:物联网,简,简介,物联网,应,应用前,景,景分析,五层结,构,构,三层结,构,构,物联网,应,应用前,景,景分析,美国权,威,威咨询,机,机构FORRESTER预测：,到,到2020年，世,界,界上物,物,物互联,的,的业务,，,，跟人,与,与人通,信,信的业,务,务相比,，,，将达,到,到30比，,因,因此，,“,“物联,网,网”被,称,称为是,下,下一个,万,万亿级,的,的通信,业,业务。,“物联,网,网”被,称,称为继,计,计算机,、,、互联,网,网之后,，,，世界,信,信息产,业,业的第,三,三次浪,潮,潮。,物联网,简,简介,泛在网,五,五层结,构,构,感知层,主,主要完,成,成信息,的,的收集,与,与简单,处,处理,部分学,者,者将该,层,层称为,感,感知延,伸,伸层,该层由,传,传统的WSN、RFID和执行,器,器组成,；,；,接入层,主,主要完,成,成各类,设,设备的,网,网络接,入,入,该层重,点,点强调,各,各类接,入,入方式,比如3G/4G、Mesh网络、WiFi、有线,或,或者卫,星,星等方,式,式；,支撑层,又,又称中,间,间件,或者业,务,务层,对下需,要,要对网,络,络资源,进,进行认,知,知,进而达,到,到自适,应,应传输,的,的目的;,本层的,完,完成信,息,息的表,达,达与处,理,理,最终达,到,到语义,互,互操作,和,和信息,共,共享的,目,目的;,对上提,供,供统一,的,的接口,与,与虚拟,化,化支撑,虚拟化,包,包括计,算,算虚拟,化,化和存,储,储虚拟,化,化等内,容,容,较为典,型,型的技,术,术是云,计,计算；,应用层,主,主要完,成,成服务,发,发现和,服,服务呈,现,现的工,作,作。,网络层,为,为原有,的,的互联,网,网、电,信,信网或,者,者电视,网,网,主要完,成,成信息,的,的远距,离,离传输,等,等功能,；,；,感知层,智能嵌,入,入式,标识、,感,感知,协同、,互,互动,网络层,融合接,入,入,信息存,储,储,应用层,数据挖,掘,掘,决策,物联网,简,简介,三层结,构,构,物联网,简,简介,中国移,动,动定义,的,的物联,网,网结构,感知层,自,自组织,网,网络：,物联网,简,简介,感知层,介,介绍,自组织网络示意图,物联网,简,简介,感知层,介,介绍,公共感知层,物联网,简,简介,网络层,介,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,视网络,、,、BWM网络,物联网,简,简介,应用层,介,介绍,（信息,量,量）物,联,联信息,的,的海量,化,化,（设备,接,接入）,亿,亿万异,构,构设备,的,的泛在,接,接入,（网络,架,架构）,信,信息和,存,存储的,物,物理边,缘,缘化,（网络,管,管理）,网,网络管,理,理的高,度,度自治,化,化,（物物,互,互联）,物,物物互,动,动的协,同,同和智,能,能化,（物理,安,安全）,隐,隐私的,易,易泄露,，,，面临,更,更多安,全,全,（设备,制,制造）,设,设备的,小,小型微,型,型化,（能量,获,获取）,能,能量自,取,取、大,容,容量,。,物联网,简,简介,物联网,的,的特征,1.物联网,架,架构技,术,术,2.统一标,识,识技术,3.通信技,术,术,4.网络技,术,术,Session 2：物联,网,网关键,技,技术,5.软件服,务,务与算,法,法,6.硬件,7.功率和,能,能量存,储,储,8.安全和,隐,隐私技,术,术,9.标准,目标：信息互,通,通,框架达,到,到健壮,、,、可扩,展,展性以,及,及公平,性,性目的,挑战：,开放的竞争环,境,境，框架,必,必须模,块,块化和,可,可扩展,性,性,SOA面向服,务,务的体,系,系结构,（,（Service-Oriented Architecture）架构中,，,，内容,提,提供者,和,和使用,者,者之间,如,如何进,行,行便捷,的,的交流,，,，即语义的,互,互操作,性,性,事件驱,动,动结构使,得,得无法,采,采用一,种,种办法,解,解决所,有,有的问,题,题,物体的,离,离线特,性,性,非中心,控,控制的分布式,架,架构,增加解,决,决方案,提,提供者,的,的参与,，,，形成,一,一个竞,争,争的市,场,场,1.物联网,架,架构技,术,术,需求与,研,研究内,容,容,需 求,分,分,析,析,存储和,计,计算能,力,力的边,缘,缘化,物体具,有,有存储,、,、处理,能,能力,局部物,体,体间协,同,同工作,物体间,断,断性通,信,信连接,物体移,动,动、无,线,线链路,动,动态变,化,化,分布式,的,的缓存,和,和信息,融,融合,支持物,体,体的移,动,动和环,境,境变化,物体移,动,动带来,信,信息的,移,移动,物体上,下,下文不,断,断变化,网中网,物体之,间,间自治,的,的、动,态,态的组,网,网,已有多,种,种网络,的,的操作,平,平台、,信,信息结,构,构、文,档,档格式,等,等都存,在,在异构,特,特征,研究内,容,容,端到端,的,的分布,式,式开放,架,架构，,异,异构系,统,统的互,操,操作性,；,；,非中心,控,控制的,自,自治架,构,构；,边缘节,点,点移动,智,智能架,构,构；,云计算,技,技术，,事,事件驱,动,动架构,，,，掉线,和,和同步,操,操作；,使用市,场,场机制,来,来增加,竞,竞争和,参,参与；,支持语,义,义互操,作,作的体,系,系结构,；,；,事件驱,动,动的体,系,系结构,；,；,支持有,效,效缓存,、,、信息,同,同步和,分,分布式,信,信息融,合,合的体,系,系结构,。,。,1.物联网,架,架构技,术,术,需求与,研,研究内,容,容,逻辑和,功,功能模,块,块,概念、,工,工具和,服,服务的,平,平台方,法,法,1.物联网,架,架构技,术,术,参考结,构,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,架构技,术,术,我们理,解,解的参,考,考结构,Cable Net,WiFi,Zigbee,区域 服务器,家庭网关,IP/IPv6,IP/ID/IPv6,有线,相对分,布,布的集,中,中式管,理,理,相对集,中,中的分,布,布式支,撑,撑,1.物联网,架,架构技,术,术,区域服,务,务器参,考,考结构,1.物联网,架,架构技,术,术,与云计,算,算支撑,平,平台的,结,结合,区域服,务,务器,分布式,存,存储功,能,能,区域服,务,务器,分布式,计,计算功,能,能,谁控制,唯,唯一识,别,别符？,2.统一标,识,识技术,标识概,述,述,标识的,必,必要性?,银行卡,会员卡,交通卡,社保卡,公园门票,小额支付卡,单位门禁卡,2.统一标,识,识技术,需求与,研,研究内,容,容,挑战：,如何处,理,理物体,的,的组合合成拆分替换带,来,来的UID变化,如何处,理,理UID与物体,之,之间关,系,系的映,射,射关系,，,，比如,同,同一批,次,次的产,品,品编号,是,是否相,近,近,如何确,保,保国家,、,、企业,、,、个人,均,均具有,一,一定的UID分配权,利,利,不透明UID与匿名,机,机制,支持已,有,有ID机制,虚拟物,体,体的ID分配问,题,题,需求分,析,析,目标：,对,对物体,进,进行统,一,一标识,进行物,体,体的区,分,分查找,标识基,本,本需求,对单个,物,物体进,行,行唯一,标,标识,支持一,类,类物品,的,的标识【某类物,品,品的查,询,询】,复合物,体,体：有,多,多个组,件,件，每,个,个部件,都,都有标,识,识号【动态变,化,化】,安全需,求,求,非层次,命,命名：,标,标识应,该,该独立,于,于自身,位,位置和,上,上下文,环,环境等,信,信息,层次结,构,构,研究内,容,容,标识的,分,分配,标识的,管,管理,标识加,密,密解密,标识存,储,储,匿名标,识,识技术,标识映,射,射机制,标识结,构,构设计,2.统一标,识,识技术,需求与,研,研究内,容,容,物联网RFID,RFID的成功,经,经验能,否,否推广,到,到物联,网,网？,RFID具有单,向,向寻址,的,的特点,2.统一标,识,识技术,RFID标识分,配,配的成,功,功经验,3.通信技,术,术,通信技,术,术现状,分,分析,高层通,信,信协议,多,多样性,SensorML；TransducerML；O&M；CAP；OASISEDXL-DE；ANSI N42.42；CBRN DataModel；NIEM。,已有多,种,种标准,的,的无线,技,技术,包含有,线,线（同,轴,轴电缆,、,、光纤,、,、ADSL、LAN等），,无,无线（SMS、USSD、MMS、GPRS、CDMA、3G、WLAN、蓝牙,、,、ZigBee、UMA、HSDPA、LTE等）。,大量的,通,通信需,求,求,物与物,通,通信，,物,物与人,通,通信,从物理,世,世界的,感,感知信,息,息到数,字,字世界,的,的通信,执行器,完,完成物,理,理世界,动,动作的,通,通信,存储感,知,知信息,的,的分布,式,式存储,系,系统的,通,通信,数据挖,掘,掘和服,务,务的通,信,信、对,实,实体跟,踪,踪和定,位,位的通,信,信,需求分,析,析,目标：,解决海,量,量物体,的,的通信,问,问题,挑战：,提供一,个,个完整,的,的端到端系统,网络连,接,接的范,围,围将成,指,指数增,长,长，可,测,测量性,，,，互操,作,作性,如何确,保,保网络,运,运营商,的,的投资,回,回报,新的射,频,频技术,和,和需要,满,满足新,设,设备的,连,连接需,求,求,研究内,容,容,物体间,信,信息交,换,换的通,信,信技术,底层无,线,线协议,之,之间的,互,互操作,分布式,数,数据存,储,储和传,感,感数据,收,收集，,认,认证和,跟,跟踪系,统,统相关,的,的通信,问,问题,与物理,世,世界用,户,户的交,互,互相关,的,的通信,问,问题,数据挖,掘,掘和服,务,务的通,信,信与处,理,理问题,软件无,线,线电技,术,术和认,知,知无线,电,电通信,技,技术,无连接的通信,问,问题,3.通信技,术,术,需求与,研,研究内,容,容,3.通信技,术,术,当前相,关,关的解,决,决方案,多协议,的,的互操,作,作,本,体,翻,译,传感器,网,网络组,网,网方式,RFID组网方,式,式,DTN组网方,式,式(,DTN,时,时,延,延容忍,网,网络Delay Tolerant Networks)。,移动通,信,信或者,卫,卫星等,其,其他简,单,单组网,方,方式,4.组网技,术,术,感知层,组,组网技,术,术现状,分,分析,4.组网技,术,术,接入组,网,网现状,分,分析,传感网,络,络之上,建,建立IP网络,IP,网络之上建立传感网络,4.组网技,术,术,接入组,网,网现状,分,分析,基于普,通,通网关,的,的组网,结,结构,基于,DTN,网关的组网结构,需求分,析,析,目标：,集合有,线,线和无,线,线方式,，,，实现,物,物体无,缝,缝和透,明,明接入,挑战：,支持现,有,有网络,结,结构,组网系,统,统间可,扩,扩展、跨平台,兼,兼容,支持芯,片,片级的,组,组网,减小开,销,销并为,物,物体提,供,供有效,连,连接的,解,解决方,案,案,芯片通,信,信结构,中,中参数,动,动态配,置,置,通信基,础,础设施,随,随网络,负,负荷和,变,变化,通过功,率,率感知,来,来进行,自,自适应,可能以IP为基础,研究内,容,容,开发“,网,网络中,的,的网络,”,”的基,础,础设施,，,，支持,动,动态区,域,域组网,匿名组,网,网,IP和后IP技术,移动断,续,续连接,场,场景下,的,的组网,技,技术,网络自治管,理,理技术：自感,知,知、自,学,学习、,自,自配置,、,、自修,复,复、自,管,管理,适用于,固,固定、,移,移动、,有,有线、,无,无线的,多,多层次,组,组网技,术,术,无连接,的,的通信,，,，甚至,无,无IP的通信,4.组网技,术,术,需求与,研,研究内,容,容,4.组网技,术,术,当前相,关,关的已,有,有产品,6LoWPAN：基于IPv6的传感,器,器网络,需求分,析,析,目标：,实现不,同,同软件,的,的统一,与,与互操,作,作,挑战：,如何在,大,大量无,关,关软件,模,模块中,建,建立一,个,个固有,应,应用软,件,件,将不同,的,的环境,下,下的软,件,件整合,成,成一个系,统,统,面向服,务,务的计,算,算松耦,合,合组织,网,网络服,务,务，并,建,建立一,个,个虚拟网,络,络,互联网,之,之上，,定,定义一,个,个新的,协,协议来,描,描述和,解,解决服,务,务实例,分布式,智,智能，解决,可,可扩展,性,性的关,键,键,研究内,容,容,服务发,现,现和组,合,合,语义互,操,操作性和语义,传,传感Web,人机交,互,互,自管理,技,技术来,克,克服增,加,加的复,杂,杂度和,节,节能,分布式,自,自适应,软,软件,开放性,中,中间介,能量有,效,效的微操作,系,系统,虚拟化,软,软件,数据挖,掘,掘等数学,模,模型和,算,算法,5.软件服,务,务与算,法,法,参考结,构,构,5.软件服,务,务与算,法,法,当前相,关,关热点,介,介绍,参考架,构,构中的,研,研究内,容,容,TinyOS,特点：,事,事件驱,动,动,NetC,加州大,学,学伯克,利,利分校,uCLinux,特点：,与,与Linux兼容,Lineo公司产,品,品,5.软件服,务,务与算,法,法,当前相,关,关热点,介,介绍微操作,系,系统,ContikiOS,支持IPv6，即6LoWPAN,MANTISOS,(,(MOS,),),特点：,支,支持快,速,速、灵,活,活的搭,建,建WSN,美国科,罗,罗拉多,大,大学,其他还,有,有：SOS,TinyDB,MagnetOS、SenOS、PEEROS,、,、AmbitentRT、Bertha等,需求分,析,析,目标：,低功耗,多,多处理,系,系统中,的,的自适,应,应硬件,和,和并行,处,处理相,关,关研究,挑战：,对配置,进,进行动,态,态修改,和,和设置,处理自,适,适应和,自,自配置,设,设计时,的,的不可,预,预测问,题,题,根据具,体,体应用,和,和上下,文,文的通,信,信需求,按,按需调,整,整基础,设,设施之,间,间的互,联,联情况,研究内,容,容,纳米技,术,术-小型化,传感技,术,术-嵌入式,传,传感器执行器,桥接纳,米,米技术,和,和微系统(SOC)解决方,案,案,通信-天线，,能,能量有,效,效RF前端技,术,术,自配置,，,，自优,化,化，自,愈,愈合电,路,路结构,聚合电,子,子,低功耗,微,微处理,器,器微控制,器,器，硬,件,件加速,器,器,自旋电,子,子,抗干扰,技,技术,6.硬件,需求与,研,研究内,容,容,6.硬件,当前相,关,关的已,有,有产品,SoC产品,CC2430,CC2431,需求分,析,析,目标：,让传感,设,设备从,环,环境中,获,获取能,量,量，这,些,些物体,的,的电池,可,可以自,动,动地进,行,行充电,挑战：,能量收,集,集技术,仍,仍然不,够,够,微功率,技,技术的,应,应用,大能量,存,存储设,备,备的小,型,型化问,题,题,能源高,效,效利用,研究内,容,容,微能源,技,技术,光电池,、,、微燃,料,料电池,和,和微反,应,应堆、,微,微高容,量,量能量,存,存储等,技,技术,静电、,压,压电和,电,电磁能,量,量转化,机,机制,印刷电,池,池、热,电,电系统,、,、微型,制,制冷器,和,和微燃,料,料发电,机,机,基于微,机,机电系,统,统（MEMS）设备,的,的能量,获,获取技,术,术,能量感,知,知协议,7.物联网,能,能量技,术,术,需求与,研,研究内,容,容,太阳能,电,电池,7.物联网,能,能量技,术,术,相关的,已,已有产,品,品,需求分,析,析,目标：,保护个,人,人隐私,、,、商业,机,机密、,国,国际安,全,全,挑战：,阻止非,授,授权实,体,体的识,别,别和跟,踪,踪,阻止未,授,授权信,息,息的访,问,问,物体位,置,置、数,据,据所有,性,性等需,要,要考虑,研究内,容,容,非集中,式,式的认,证,证和信,任,任模型,数据所,有,有权关,系,系,责任和,义,义务,异构设,备,备间的,隐,隐私保,护,护技术,离散认,证,证和可,信,信模型,能量高,效,效的加,密,密和数,据,据保护,云计算,的,的安全,和,和信任,隐私策,略,略管理,8.安全和,隐,隐私技,术,术,需求与,研,研究内,容,容,需求分,析,析,目标：,异构设,备,备通过,标,标准接,口,口和数,据,据模型,来,来确保,不,不同系,统,统间的,信,信息交,互,互,挑战：,物联网,的,的异构,设,设备互,联,联（接,口,口标准,与,与数据,模,模型）,已有多,个,个标准,（,（硬件,、,、组网,、,、通信,等,等技术,都,都存在,各,各种各,样,样的标,准,准，物,联,联网设,备,备应该,向,向支持,多,多协议,，,，多频,段,段发展,）,）,信息产,生,生和收,集,集（完,整,整、可,信,信）,研究内,容,容,互操作,方,方面：语义数,据,据模型,无线方,面,面：频谱分,配,配、发,射,射功率,及,及通信,协,协议的,标,标准化,数据方,面,面：数据生,成,成、数,据,据可追,溯,溯的质,量,量和完,整,整性,研究物,联,联网异,构,构设备接口的标准,化,化和标识技,术,术的标准,化,化,9.标准,需求和,研,研究内,容,容,9.标准,现有的,国,国际相,关,关标准,工,工作,Overall Framework,TelecommunicationsNetwork,ITU,-,-T,UbiquitousNetworks(UN),USNnetworksrequirements andarch design,ETSI M2MTC,M2MRequirements andfunctional structure,ISO,/,/IEC JTC1SC6 SGSN,SNresearchreport,3GPP SA1/SA2,/,/RAN2,M2Moptimization demand,M2Moptimization technologyofnetworkandwirelessaccess,GSMA/SCAG,:,: smart SIMcard,OMADM,Smart Grid/Measurement,NIST: U.S. smart grid standards,IEEE,P2030: smart grid guide,802.15.4g: smart grid short-range wireless standard,CEN/CENELEC/ETSI,European smart metering standard,WSN/RFID,NIST: IEEE 1451,IEEE 802.15,Low-speed short distance wireless comm. technology standard,IETF 6LoWPAN ROLL,Based on IPv6 of IEEE 802.15.4 Routing over low-Power and lossy networks,EPCGlobal GS1:,RFID standard,9.标准,网络智,能,能化传,感,感器（SmartTransducers）IEEE1451,9.标准,低速无,线,线个域,网,网（LRWPAN）IEEE802.15,IEEE802.15.4c（中国,国,国家标,准,准）,基于中,国,国780MHz频段，,制,制定低,速,速率物,理,理层通,信,信标准,，,，2009年报批,。,。,IEEE802.15.4e：上海,微,微系统,所,所、无,锡,锡物联,网,网产业,研,研究院,、,、华为,等,等作为,主,主要的,联,联合提,案,案单位,，,，制定,面,面向传,感,感网在,工,工业无,线,线监控,等,等应用,中,中的低,功,功耗、,实,实时MAC层标准,，,，提案,已,已接受,，,，进入,文,文档编,辑,辑阶段,。,。无锡,物,物联网,产,产业研,究,究院正,在,在设计,、,、开发15.MAC测试、,运,运行平,台,台，争,取,取在全,球,球第一,个,个发布IEEE802.15.4g：针对,智,智能电,网,网等应,用,用，200Kbps1Mbps数据速,率,率的物,理,理层标,准,准提案,，,，可变,增,增益的DSSS方案。,9.标准,低速无,线,线个域,网,网（LRWPAN）IEEE802.15,9.标准,Zigbee联盟（ZigbeeAlliance）,9.标准,基于IPv6的LoWPANIETF6LoWPAN,2007年国标委,正,正式批,准,准在全,国,国信标,委,委下成,立,立无线,传,传感器,网,网络工,作,作组,首届ISO,/,/IEC JTC1传感器,网,网络研,究,究组（SGSN）会议,在,在中国,召,召开(2008年6月),第四次,会,会议于2009年召开,，,，中、,美,美、德,、,、韩、,英,英等主,要,要成员,国,国代表,达,达成了,关,关于在JTC1下成立,传,传感器,网,网络标,准,准化工,作,作组，10月份在JTC1大会上,递,递交该,倡,倡议。,9.标准,ISO,/,/IEC JTC1SGSN,9.标准,国内现,状,状,2009,2007,2008,2006,全国信,标,标委开,始,始组织,相,相关单,位,位进行,传,传感器,网,网络标,准,准方面,的,的研究,工,工作,国标委,正,正式批,准,准在全,国,国信标,委,委下成,立,立无线,传,传感器,网,网络工,作,作组,准备工,作,作的管,理,理文件,，,，在11月的无,锡,锡会议,上,上初步,得,得到工,作,作组内,的,的认可,分为8个项目,组,组，召,开,开工作,组,组全会,，,，开展,具,具体国,家,家标准,的,的制定,工,工作,中国传,感,感器网,络,络标准,化,化工作,组,组，现,有,有成员,单,单位近80余家，,工,工信部,电,电子工,业,业标准,化,化研究,所,所为组,长,长单位,，,，中科,院,院微系,统,统所为,秘,秘书处,挂,挂靠单,位,位。,目前工,作,作组分,为,为PG1（国际,标,标准化,）,）、PG2（标准,体,体系与,系,系统架,构,构）、PG3（通信,与,与信息,交,交互）,、,、PG4（协同,信,信息处,理,理）、PG6（安全,）,）、PG7（接口,）,）、PG8（行业,应,应用调,研,研）等8个项目,组,组。,9.标准,国内现,状,状,2010年4月1日CCSA成立泛,在,在网工,作,作组(TC10)成立,WG1：总体,工,工作组,WG2：应用,工,工作组,WG3：网络,工,工作组,WG4：感知,延,延伸工,作,作组,泛在网,论,论坛筹,备,备会议,于,于2010年4月28日召开,中国物,联,联网研,究,究发展,中,中心于2010年6月入住,无,无锡，,该,该中心,由,由江苏,省,省、中,科,科院和,无,无锡市,共,共同发,起,起。,全面感,知,知、无,缝,缝互联,、,、高度,智,智能,物联网,形,形成新,的,的网络,形,形态,结语,Thanks,!,!,