物联网与云计算技术报告.ppt

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物联网云计算技术概述山东大学 1 70 问题的提出什么是物联网云计算互联网他们之间有怎样的关系今天他们为什么如此热议 v我将以问题开始今天的报告并以问题结束开始的问题在我报告的最后回答结束时的问题留给企业回答山东大学 2 70 目录山东大学一二三物联网云计算结束语 3 70 目录山东大学一二三物联网云计算结束语 4 70 1 2 3 目录山东大学一 4 物联网物联网定义和意义物联网背景与现状物联网关键技术与难点物联网的应用 5 70 Otntfhg 物联网定义物联网 IT InereoTinsv基本定义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 v欧盟定义将现有的互联的计算机网络扩展到互联的物品网络 vITU定义 fromanytime anyplaceconnectivityforanyone wewillnowhaveconnectivityforanything 山东大学 6 70 物联网定义v技术理解物联网是指物体的信息通过智能感应装置经过传输网络到达指定的信息处理中心最终实现物与物人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络 v应用理解物联网是指把世界上所有的物体都联接到一个网络中形成物联网然后物联网又与现有的互联网结合实现人类社会与物理系统的整合达到更加精细和动态的方式去管理生产和生活 v通俗理解将RFID 无线射频识别和WSN 无线传感器网络结合为用户提供生产生活的监控指挥调度远程数据采集和测量远程诊断等方面的服务山东大学 7 70 物联网三大特征v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 v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 v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山东大学 8 70 物联网的意义v物联网使得世界万物充满智能智慧无处不在山东大学 9 70 1 2 3 目录山东大学一 4 物联网物联网定义和意义物联网背景与现状物联网关键技术与难点物联网的应用 10 70 5 5 98 国际关注v未来之路早在199年比尔盖茨在未来之路一书中就提及过物联网限于当时的技术条件这个新概念并没引起关注 v十年成长 200年国际电信联盟 ITU 在信息社会世界峰会上发布了互联网报告2005 物联网正式提出物联网概念 v智慧地球 200年1月2日美国总统奥巴马就职后不久对IBM提出的智慧地球建议政府投资新一代的智慧型基础设施概念给予积极回应并上升至美国国家战略由此引发了世界各国对物联网的广泛关注山东大学 11 70 9 D 9 总理重视v200年8月7日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T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 v200年1月3日温家宝在北京人民大会堂发表题为让科技引领中国可持续发展的讲话指出要着力突破传感网物联网的关键技术及早部署后IP时代相关技术研发山东大学 12 70 物联网成为焦点v经济危机下经济复苏的动力过去的10年间互联网技术取得巨大成功推动经济快速增长目前的经济危机让人们再次寻找技术手段物联网技术作为当前推动经济增长的特别重要的推手成为各国关注的焦点 v传感技术的发展成熟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 v网络接入和信息处理能力大幅提高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云计算技术的发展将为物联网提供强大的计算能力山东大学 13 70 2 S 国内研究状况v1999年中科院启动了传感网研究目前已拥有从材料技术器件系统到网络的完整产业链 v2009年11月1日中科院江苏省政府无锡市政府在无锡宣布共建中国物联网研究发展中心共建感知中国创新基地 v在世界传感网领域中国与德国美国韩国等一起成为国际标准制定的主导国之一 v2004年以来山东大学信息学院先后成立了无线射频技术 RFID 无线传感器网络 WN 云计算数据挖掘等专项研究小组力图使用云计算技术物联网与人工智能技术相结合推进中国信息化进程山东大学 14 70 0 0 物联网的前景v2009年仅浦东机场直接采购传感网产品金额为4000多万元加上配件共5000万元业内专家称若全国近20家民用机场如果都加装防入侵系统将产生了上百亿的市场规模 v美国权威咨询机构FORRESTER预测到220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比物联网是下一个万亿级的通信业务山东大学 15 70 1 2 3 目录山东大学一 4 物联网物联网定义和意义物联网背景与现状物联网关键技术与难点物联网的应用 16 70 物联网连接示意图山东大学 17 70 物联网应用示意图山东大学 18 70 物联网层次结构v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 v网络层承担信息的传输无线传感网移动网固网互联网广电网等 v应用层完成信息的分析处理和决策以及实现或完成特定的智能化应用和服务任务以实现物物人物之间的识别与感知发挥智能作用山东大学 19 70 IFD 物联网关键技术RFIDRFD技术是物联网中让物品开口说话的关键技术物联网中 RI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技术在物联网中传感技术主要负责接收物品讲话的内容传感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山东大学 20 70 物联网关键技术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讲话的内容进行分析从而实现计算机自动处理云计算平台物联网的发展离不开云计算技术的支持物联网中的终端的计算和存储能力有限云计算平台可以作为物联网的大脑实现对海量数据的存储计算山东大学 21 70 9 2 3 4GG 78 6 x0P4 6 物联网的四个主要难点v技术标准问题世界各国存在不同标准中国信息技术标准化技术委员会于2006年成立了无线传感器网络标准项目组 200年9月传感器网络标准工作组正式成立了PG1国际标准化 PG标准体系与系统架构 PG 通信与信息交互 PG 协同信息处理 P5 标识 P6安全 PG 接口和PG 电力行业应用调研等8个专项组开展具体的国家标准的制定工作 v数据安全问题信息采集频繁其数据安全必须重点考虑 vIP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联网需要更多的IP地址 Iv资源即将耗尽那就需要IPv 67123个平方米来支撑 IPv协议已经从实验室走向了应用阶段 v终端问题物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能且不同行业需求千差万别如何满足终端产品的多样化需求对运营商来说是一大挑战山东大学 22 70 1 2 3 目录山东大学一 4 物联网物联网定义和意义物联网背景与现状物联网关键技术与难点物联网的应用 23 70 物联网应用示例食品安全v给放养的牲畜中的每一只动物都贴上一个二维码这个二维码会一直保持到超市出售的肉品上消费者可通过手机阅读二维码知道牲畜的成长历史确保食品安全我国已有10亿存栏动物贴上了这种二维码种类山羊产地宁夏香山出栏时间 09年9月因特网羊肉的种类产地出栏时间山东大学 24 70 物联网应用示例人体健康v人身上可以安装不同的传感器对人的健康参数进行监控并且实时传送到相关的医疗保健中心如果有异常保健中心通过手机提醒您去医院检查身体山东大学 25 70 摄像机及云台含可移动摄像机摄像机及云台物联网应用示例平安城市建设v利用部署在大街小巷的传感器实现图像敏感性智能分析并与110 119 120等交互实现探头与探头之间探头与人探头与报警系统之间的联动从而构建和谐安全的城市生活环境山东大学 26 70 物联网应用示例智能家庭v智能家庭是各类消费电子产品通信产品信息家电及智能家居等通过物联网进行通信及数据交换实现家庭网络中各类电子产品之间的互联互通并实现随时随地对智能设备的控制信息通信山东大学数字家庭娱乐生活27 70 物联网应用示例v机场安全上海浦东国际机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点覆盖了地面栅栏和低空探测多种传感手段组成一个协同系统后可以防止人员的翻越偷渡恐怖袭击等攻击性入侵 v智能公交上海移动的车务通将在2010年世博会期间全面运用于上海公共交通系统以最先进的技术保障世博园区周边大流量交通的顺畅 v电力管理江西省电网对分布在全省范围内的2万台配电变压器安装传感装置对运行状态进行实时监测实现用电检查电能质量监测负荷管理线损管理需求侧管理等高效一体化管理一年来降低电损1 2亿千瓦时山东大学 28 70 信息学院车辆传感网络v车辆传感器网络由移动车辆节点与固定的路侧基础设施 RFID路标或基站组成通过车载无线通信设备车辆节点具有无线通信能力可以对车辆进行定位可以智能诱导交通避免交通拥塞现象可以为车辆选择泊车位置山东大学 29 70 1 农村信息化二期智慧农村实现精细农业 v智能灌溉施肥传感器检测土壤的湿度以及营养元素浓度把数据发送到云计算平台云计算平台分析是否应该灌溉或施肥如果需要则启动自动营养系统进行灌溉和施肥山东大学 30 70 2 农村信息化二期智慧农村实现精细农业 v病虫害防治放在田间的传感器通过害虫声音叶子状态等信息传到云计算平台云集算平台分析处理之后控制田间自动管理系统或者提醒农民采取措施进行病虫害防治山东大学 31 70 3 农村信息化二期智慧农村实现精细农业 v种子农药化肥标记卡农民买了种子农药化肥的时候可以利用其上的标签查询它们的真伪以及正确的使用方法既可以避免上当受骗又可以使得农民了解种植中的注意事项提高作物质量产量山东大学 32 70 农村信息化二期智能农业分析平台自动除虫施肥系统自动灌溉系统云计算平台牲畜免疫跟踪平台山东大学温湿度检测病虫害检测 33 70 目录山东大学一二三物联网云计算结束语 34 70 1 2 3 4 5 目录山东大学二云计算云计算时代来临云计算关键技术云计算服务层次云计算应用实例开源云计算平台及云架构 35 70 云计算概念v服务模式角度云计算是一种全新的网络服务模式将传统的以桌面为核心的任务处理转变为以网络为核心的任务处理利用互联网实现自己想完成的一切处理任务使网络成为传递服务计算力和信息的综合媒介真正实现按需计算网络协作 v技术角度云计算 CloudComputing 是对并行计算 ParallelComputing 分布式计算 DistributedComputing 和网格计算 GridComputing 的发展或商业实现山东大学 36 70 云计算的特点超大规模高可扩展性虚拟化按需服务高可靠性极其廉价通用性山东大学 37 70 云计算时代来临v数据在云端不怕丢失不必备份可以任意点的恢复 v软件在云端不必下载自动升级 v无所不在的计算在任何时间任意地点任何设备登录后就可以进行计算服务 v无限强大的计算具有无限空间无限速度 40多亿的移动电话山东大学 PDA 个人电脑和笔记本电脑企业电脑和服务器38 70 云计算前景辉煌GoogleTrends统计显示在2007年末云计算才被该系统统计并且一直处于升趋势而同时网格计算集群计算分布式计算等概念呈现下降趋势美林预测到2011年云计算销售收入将达到1600亿美元 CloudComputingClusterComputingGridComputing 山东大学 39 70 1 2 3 4 5 目录山东大学二云计算云计算时代来临云计算关键技术云计算服务层次云计算应用实例开源云计算平台及云架构 40 70 云计算关键技术并行计算山东大学分布式计算云计算网格计算 41 70 云计算关键技术并行计算v并行计算是通过高速网络相互联接的两个以上的处理机相互协调同时计算同一个任务的不同部分从而提高问题求解速度或者求解单机无法求解的大规模问题 ParallelAlgorithm山东大学 network ParallelProgramming42 70 云计算关键技术分布式计算v分布式计算是利用互联网上的计算机的CPU的闲置处理能力来解决大型计算问题的一种计算科学一个工作被分成多个任务包同时在通过网络连接起来的计算机上运行山东大学 43 70 云计算关键技术网格计算v网格计算是指分布式计算中比较广泛使用的子类型这种计算模式是利用互联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个虚拟的超级计算机其中每一台参与计算的计算机就是一个节点而整个计算是由成千上万个节点组成的一张网格所以这种计算方式叫网格计算它可以分析来自外太空的电讯号寻找隐蔽的黑洞并探索可能存在的外星智慧生命可以寻找最大的质数破解数学难题可以分析气候的变化应对环境问题山东大学 44 70 云计算关键技术效用计算v效用计算 UtilityComputing 是一种提供计算资源的商业模式用户从计算资源供应商获取和使用计算资源并基于实际使用的资源付费简单说是一种基于资源使用量的付费模式效用计算主要给用户带来经济效益山东大学 45 70 云计算关键技术虚拟化v云计算中心使用虚拟化技术管理服务器资源虚拟化指对计算资源进行抽象的一个广义概念虚拟化对上层应用或用户隐藏了计算资源的底层属性它既包括使单个的资源比如一个服务器一个操作系统一个应用程序一个存储设备划分成多个虚拟资源也包括将多个资源比如存储设备或服务器整合成一个虚拟资源山东大学 46 70 云计算技术难点v高可靠的系统技术支撑云计算的是大规模的集群计算系统当系统规模增大后可靠性和稳定性就成为最大的挑战之一 v可扩展的并行计算技术并行计算技术是云计算的核心技术也是最具挑战性的技术之一多核处理器的出现增加了并行的层次性能使得并行程序的开发比以往更难 v海量数据的挖掘技术云计算面对的是TB乃至PB级的海量数据如何从数据中获取有效的信息这将是决定云计算应用成败的关键 v数据安全技术云安全技术将原本保存在本地为自己所掌控的数据交给一个外部的云计算服务中心这样一个改变并不容易网络技术的发展使得带宽将不会成为主要障碍安全性依旧是最重要的顾虑山东大学 47 70 1 2 3 4 5 目录山东大学二云计算云计算时代来临云计算关键技术云计算服务层次云计算应用实例开源云计算平台及云架构 48 70 云计算服务层次SaaSSoftwareasaServicePaaSPlatformasaServiceIaaSInfrastructureasaService 山东大学 49 70 oeogt ne o o 云计算服务层次v软件即服务 SaaS 使用基于web的软件提供在线软件服务例如国内厂商八百客沃利森的CRM ERP的在线应用用友金蝶的在线财务软件国外的Salesfrc cm RihNow提供的CRM在线应用 v平台即服务 PaaS 提供集成开发环境服务器平台等服务用户使用PaaS开发应用程序并通过互联网和其服务器传给其他用户例如 GoogleApEngie让用户可以Googl的基础架构上运行网络应用程序 AmaznS3提供简单存储服务 v基础设施即服务 IaaS IaaS服务向用户提供基本的计算存储和网络资源用户基于这些资源可安装任意的操作系统软件和应用软件以完成计算例如AmaznEC2为用户提供弹性云计算服务山东大学 50 70 1 2 3 4 5 目录山东大学二云计算云计算时代来临云计算关键技术云计算服务层次云计算应用实例开源云计算平台及云架构 51 70 E GOOGL的云计算平台Google最早提出了云计算的概念 Google提出了一整套基于分布式并行集群方式的基础架构利用软件来处理集群中经常发生的节点失效问题山东大学 52 70 B IM的蓝云计划Apache VirtualMachine VirtualMachine VirtualMachine VirtualMachine TivoliMonitoringAgentOpenSourceLinuxwithXen DataCenter Systemx VirtualizedInfrastructurebasedonOpenSourceLinux Xen Monitoring ProvisioningBaremetal XenVM IBM通过将Tivoli DB2 WebSphere IBMMonitoringv 6 DB2 ProvisioningManagerv 5 1 WebSphereApplicationServer 与硬件产品目前是x86刀片服务器集成为企业架设一个分布式可 ProvisioningManagementStack山东大学全球访问的资源结构 53 70 微软的云计算平台v微软推出了名为 AzureServicesPlatform 的云计算平台我们可以把WindowsAzure理解云计算中心的操作系统它的底层是数据中心中数量庞大的Windows64位服务器 WindowsAzure通过底层的结构控制器 FabricController 有效的将这些服务器组织起来给前端的应用提供计算和存储能力并保证其可靠性山东大学 54 70 o Amazn的弹性计算云平台EC2vEC2是Amazon所开发的云端运算服务环境它提供客户租赁虚拟执行环境以供企业开发测试或执行自己的应用程序客户可以选择每个执行环境的规格自己定义需要的内存空间运算单位及储存空间等山东大学 55 70 百度的框计算v框计算为用户提供基于互联网的一站式服务是一种简单可依赖的互联网需求交互模式用户只要在框中输入服务需求系统就能明确识别这种需求并将该需求分配给最优的应用或内容资源提供商处理最终返回给用户相匹配的结果未来打开电脑或其他任何终端桌面上只有一个简单的框你往框里输入你想要什么框就会自动识别你的需求山东大学 56 70 阿里电子商务云阿里巴巴目标用云计算的两大核心海量存储和海量计算为中小企业信息化服务山东大学 57 70 瑞星云安全2009年1月至11月云安全收集的病毒样本经过去重验证后共计 15 306 914个其中软件上报可疑文件扫描主动防御启发扫描卡卡 11 939 393个主动挖掘3 367 521个山东大学 58 70 1 2 3 4 5 目录山东大学二云计算云计算时代来临云计算关键技术云计算服务层次云计算应用实例开源云计算平台及云架构 59 70 io AbClud企业级开源云计算平台vAbiquo公司推出的一款开源的云计算平台 abiCloud 使公司能够以快速简单和可扩展的方式创建和管理大型复杂的IT基础设施包括虚拟服务器网络应用存储设备等等 AbiCloud的主要特点在于其强大的Web界面管理你可以通过拖拽一个虚拟机来部署一个新的服务山东大学 60 70 yus Eucalpt开源云计算平台vEucalyptus项目 ElasticUtilityComputingArchitectureforLinkingYourProgramsToUsefulSystems 是AmazonEC2 IaaS 的一个开源实现它的实现依赖于Linux和Xen进行操作系统虚拟化 Eucalyptus是加利福尼亚大学 SantaBarbara 为进行云计算研究而开发的山东大学 61 70 10genMongoDB开源云计算平台v10gen是一项新的PaaS的技术旨在帮助开发者快速轻松地建立动态的可扩展的网站和应用并可以保证网站具有海量伸缩性 10gen的开源项目是MongoDB 它是一个基于分布式文件存储的数据库开源项目旨在为WEB应用提供可扩展高性能的数据存储解决方案山东大学 62 70 is Enomalm弹性计算平台vEnomaly sElasticComputingPlatform ECP 是一个可编程的虚拟云架构 ECP平台可以简化在云架构中发布应用的操作 Enomalism云计算平台是一个EC2风格的IaaS平台它提供了一个功能类似于AmazonEC2的云计算框架山东大学 63 70 云计算平台的架构v目前云计算平台架构并没有一个统一标准各大公司依据自己公司的特点推出自己的云计算服务他们的平台架构也尚未公开 v纵观各大公司的云计算服务例如Yahoo IBM Amazon 他们的云计算服务主要建立在Hadoop分布式计算平台之上世界上最大的Hadoop集群在Yahoo 拥有6000个结点 3200个内核 16TB的硬盘 vHadoop分布式计算平台是Google云计算平台的开源实现成为当前各大云计算平台的事实标准山东大学 64 70 Hadoop分布式计算平台的组成vMap Reduce编程框架 Map Reduce是一种高效的分布式编程模型同时是一种用于处理和生成大规模数据集的实现方式其思想是先分解后汇总 vHDFS高分布式文件系统 HDFS是一个高度容错性的文件系统适合部署在廉价的机器上 HDFS能提供高吞吐量的数据访问非常适合大规模数据集上的应用 HDFS的主要目标就是即使在出错的情况下也要保证数据存储的可靠性 vHbase分布式数据库与目前典型的DB2 Access MySql的关系型数据库不同 Hbase是一个分布式开源数据库基于Hadoop分布式文件系统其目标是处理非常庞大的数据表用普通的计算机处理超过10亿行的数据山东大学 65 70 信息学院针对农村信息化的云服务架构通过物联网控制农业生产山东大学 66 70 云服务器硬件虚拟化低廉的价格节能山东大学 67 70 目录山东大学一二三物联网云计算结束语 68 70 v v v 结束语2010年1月19日省发改委专家企业座谈会讨论制定IT领域十二五发展规划 vvv 信息化新高度农村信息化网络信息化 WSN USN 引入产业链云计算cloudcomputing物联网向前端推 RFID ASIC软件转变增长方式嵌入式软件包括COS 工业化软件集于系统的 systembased 中国软件各城市如南京成都三网合一国家政策已理顺集成电路设计应用大发展同时带动硬件芯片和嵌入式软件制定政策保证产学研结合国家重大专项运作的形式山东大学 69 70 结束语v2009年1月25日省经信委专家座谈会讨论传感器产业v已确定组织物联网重大专项下设三个子课题并开始做相应规划 1传感器产业子专项规划 2集成电路设计子专项规划 3RFID子专项规划山东大学 70 70 v v v v v 结束语物联网云计算互联网三者间的关系无线传感网云计算互联网智慧地球它可产生巨大的经济效益是目前独一无二的无可比拟的产业链可以预计在十二五期间在IT信息技术领域会产生一系列的革命性变革很可能发生在无线通信领域网络结构 IPv6 4G 跨层结构计算机与服务器瘦客户端高速宽带网络与计算服务器智慧地球以物联网无线城市数字城市为标志的以应用驱动而不是技术驱动以物联网云计算为引擎以嵌入式和工作化软件的大发展为标志的一场信息化革命时代就要到来在机遇与挑战面前我们准备好了吗山东大学 71 70 山东大学 72 70

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