技术架构与标准体系研究进展__传感网国家标准工作

传感网国家标准工作组秘书长张晖2010年10月21日物联网技术架构与标准体系研究进展物联网概念发展和融合我国提出的物联网概念物联网是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力的各种信息传感设备通过网络设施实现信息获取、传输和处理，从而实现广域或大范围的人与人、人与物、物与物之间信息交换需求的互联。“智慧地球”的核心和内涵物联网概念发展和融合RFID早期物联网RFID+互联网把所有物品通过射频识别（RFID）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。物联网ITU和欧盟对概念扩展提出任何时刻，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RFID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。早期传感网自组织网络分布式节点自组织组成的网络，用于战场侦察。泛在传感器网络ITU研究报告可以以“任何地点、任何时间、任何人、任何物”的形式被部署，由智能传感节点组成的网络。泛在网络江泽民主席文章由智能网络、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会形态，将以“无所不在”、“无所不包”、“无所不能”为基本特征，帮助人类实现“4A”化通信。泛在传感器网络体系架构物联网产业与电信产业的差别电信网和互联网－面向人与人互联，网络本身非智能；物联网－物联网面向物物互联，物非智能，要求网络智能、自治；（信息技术的前沿和交叉领域）核心：“自治组网、协同感知”差别项目电信产业物联网产业用户需求来源主要需求推动力来源于公众用户传统电信产业与传统行业的交叉与融合，根本推动力是传统行业改进生产和管理效率的紧迫需求目标客户和应用需求目标客户单一、应用需求集中、系统特征明确，是电信产业能够在短时间内迅速成熟的根本原因。应用领域众多，不同应用差异大，每个细分市场的产业规模小。面临用户需求不清晰、行业前景不明朗、产业化力量投入目标模糊等根本问题；商业模式公众客户服务和集团客户服务行业用户基于行业信息及流程的保密性、安全性等考虑，将在物联网的产业价值链中扮演着完全不同的角色。大规模产业化必须打破原有的电信产业价值链形式及思维模式，实现商业模式创新标准化基于主流标准的产品占据了全球的绝大多数市场份额，标准的市场集中度较高物联网标准与行业内标准仍旧存在标准化空白，这些因素的存在也阻碍了物联网的快速规模产业化新业务模式新发展机遇物联网技术架构和标准体系物联网系统架构图物联网技术体系架构智能计算技术物联网应用自组织组网和协同信息处理数据采集承载网支撑技术物联网业务中间件信息管理环境监测传感器RFID二维条码多媒体信息低速和中高速短距离传输技术SOA平台增强技术云计算智能电力......智能交通工业监控标识解析安全技术QoS管理网络管理公共技术感知层网络层应用层网络层与感知层互通下一代承载网异构网融合移动通信网互联网自组织组网技术协同信息处理技术传感网中间件技术服务管理用户管理终端管理认证授权计费管理物联网标准体系框架物联网标准体系感知层标准网络层标准应用层标准传感器二维条码数据采集接口射频识别低速短距离传输自组织组网和路由网关接入中速短距离传输数据采集协同信息处理服务支持支撑服务接口节点中间件短距离传输和自组织组网协同信息处理和服务支持环境监测智能交通工业监控智能电力智能家居服务管理认证授权计费管理用户管理终端管理业务中间件行业应用标识解析QoS管理安全技术网络管理共性标准互联网异构网融合移动通信网M2M无线接入支撑技术建设和工程实施产品标准质量测评运营服务标准基础标准共性技术体系结构和参考模型通用系统体系结构数据体系结构设计技术参考模型通用数据资源规划总体标准服务支撑智能计算承载网物联网总体标准物联网通用功能体系结构物联网通用系统体系结构物联网技术参考模型物联网数据体系结构物联网元数据注册方法面向业务应用的物联网服务聚合规范物联网标识设计方法和框架物联网信息资源管理规范急需立项的物联网总体标准智能传感器技术与标准化智能传感器的定义和特点传感器－能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成。按被测量可分为力敏、热敏、光敏、磁敏、气敏、湿敏、压敏、离子敏、射线敏、生物敏、光纤敏等大类。智能传感器－带有微处理器，具有信息处理功能的传感器。自检测、自修正、自保护功能；判断、决策、思维功能；双向通信、标准化数字输出或符号输出功能。传感器集成化与微处理机相结合的产物。高精度、高可靠性与高稳定性、高信噪比与高的分辨力、自适应性强。智能传感器的三种实现方式－①非集成化实现是将传统传感器、信号调理电路、带数字接口的微处理器组合为一整体，而构成智能传感器系统。②集成化实现是采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术，利用硅作为基本材料制作敏感元件、信号调理电路、微处理单元，集成到一块芯片，又称为集成智能传感器。③混合实现是根据需要，将系统各个集成化环节。智能传感器在物联网中的地位和作用应用系统传输层网络层数据链路层物理层定位时间同步系统管理拓扑生成分布式信息处理智能传感器通信与组网管理服务微型化低成本低功耗抗干扰灵活性福布斯认为，全球有11个科技领域未来几十年将会改变世界经济格局和人类生活，新型传感器居首。智能传感器的性能决定物联网性能。传感器技术的升级换代将提升网络的升级换代。智能传感器是物联网发展的瓶颈。智能传感器产业化决定物联网市场应用前景。智能传感器技术的国际标准化智能传感器标准体系框架传感器网络技术的标准化ISO/IECJTC1的组织机构SC02编码字符集SC06系统间远程通信和信息交互SC07软件与系统工程SC17卡与个人标识SC22编程语言，其环境和系统软件接口SC23信息交互和存储的数字化记录媒体SC24计算机图形图像处理和环境数据表示SC25信息技术设备互连SC27IT安全技术SC28办公设备SC29声音图像多媒体和超媒体信息的编码SC31自动标识和数据捕获技术SC32数据管理和互换SC34文档描述和处理语言SC35用户接口SC36用于学习、教育和培训的信息技术SC37生物特征识别JTC1第一联合技术委员会SC38分布式平台应用服务WG06公司信息管理WG07传感器网络传感器网络标准化进展国标委正式批准在全国信标委下成立无线传感器网络工作组分为8个项目组，召开工作组全会，开展具体国家标准的制定工作2006年2007年2009年全国信标委开始组织相关单位进行传感器网络标准方面的研究工作传感器网络工作组4月上报筹备方案，11月在无锡召开筹备会议2008年传感器网络国家标准工作组（先于ISO/IECJTC1WG7成立），直属全国信息技术标准化委员会，现有成员单位近100家。组长单位－中科院上海微系统所，秘书处单位－工信部电子工业标准化研究所。目前项目组有PG1（国际标准化）、PG2（标准体系与系统架构）、PG3（通信与信息交互）、PG4（协同信息处理）、PG5（标识）、PG6（安全）、PG7（接口）、PG9（网关）、PG10（无线频谱研究与测试）、PG11（设备技术要求和测试规范）、PG12（网络管理）、PG13（应用）等。传感器网络标准体系框架标识服务支持通用规范精细化农业公共安全智能交通环境保护智能建筑医疗和家庭看护太空探索工业控制能源和智能电网军事领域接口通信与信息交互网络管理协同信息处理测试信息安全应用子集（轮廓）标准基础平台标准物理接口支撑服务及接口参考模型基础协议网络管理中间件功能和接口数据接口安全技术安全管理安全评价一致性测试互操作测试系统测试信息描述信息存储术语需求分析参考架构组网物理层MAC层网关接入目录服务已立项国家和行业标准计划编号项目名称标准性质制/修订完成年限主管部门技术归口单位20091414-T-469传感器网络第1部分：总则推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会20091415-T-469传感器网络第2部分：术语推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会20091416-T-469传感器网络第3部分：通信与信息交互推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会20091417-T-469传感器网络第4部分：接口推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会20091418-T-469传感器网络第5部分：安全推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会20091419-T-469传感器网络第6部分：标识推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会2009-2807T-SJ机场围界传感器网络防入侵系统技术要求推荐制定2010工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会2009-2810T-SJ面向大型建筑节能监控的传感器网络系统技术要求推荐制定2010工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会已立项国家和国际标准计划编号项目名称标准性质制/修订完成年限主管部门技术归口单位传感器网络网关技术要求推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会传感器网络协同信息处理支撑服务及接口推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会传感器网络节点中间件数据交互规范推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会传感器网络数据描述规范推荐制定2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会2010年3月23日“ServicesandInterfacesSupportingCollaborativeInformationProcessinginIntelligentSensorNetworks”已通过ISO/IECJTC1的新工作项目投票，即将启动国际标准的制定工作。射频识别（RFID）技术的标准化射频识别的产业链射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。芯片设计与制造芯片设计与制造天线设计和制造天线设计和制造标签封装标签封装接口与软件中间件接口与软件中间件系统集成与应用系统开发系统集成与应用系统开发读写设备开发与生产读写设备开发与生产使用者RFID应用系统架构C/R协议响应指令标签物理存储应用响应应用系统读写器电子标签应用指令指令/响应单元物理询问器数据协议处理器ISO/IEC15961ISO/IEC18000编码器逻辑存储ISO/IEC15962ISO/IEC15962附录逻辑存储表解码器标签驱动程序和映射规则应用程序接口应用程序接口空气介质装置指令装置响应ISO/IEC15459ISBTbloodtransfusionANSMH10DataIdentifiersOTHERS………………..18000-2135KHz18000-313.56MHz18000-42.45GHz18000-7433MHz18000-6~900MHzFutureStandardAirInterfaceProtocolRFID技术的国际标准化–术语：ISO/IEC19762-3–空中接口：ISO/IEC18000-1~7–一致性测试：ISO/IEC18047-2~7–性能测试：ISO/IEC18046-1~3–数据协议：ISO/IEC15961,15962–标签唯一标识：ISO/IEC15963–物品唯一标识：ISO/IEC15459-1~6–实施指南：ISO/IEC24729-1~3–软件系统：ISO/IEC24791-1~6ISO/IECJTC1/SC31自动识别和数据采集分委会非接触式集成电路卡标准–紧耦合卡：ISO/IEC10536-1~3–接近式耦合卡：ISO/IEC14443-1~4–临近式耦合卡：ISO