新技术专题---物联网1223-new145

新技术专题--物联网2014-12-29为什么开设本技术专题？科学技术的进步导致人民生活水平提高和通信行业日新月异的发展。科学技术的不断创新和持续发展也离不开科学文化的普及。国际上的竞争演变为高科技的竞争。新技术、新知识的快速普及和传播也显得更加迫切和重要。什么是物联网？互联网在飞速发展，不仅如此，又出现了物联网。智能手机、平板电脑、智能家电、RFID、GPS、WSN,一个个熟悉又陌生的词汇近来不断在媒体和期刊曝光，每件物体都变得智能，每件物体都有了地址，每件物体都在上网。那么究竟什么是物联网？物联网技术实例实时监测江河湖泊的水位变动。智能家庭：在寒冷的冬季，主人在下班途中通过智能手机远程开启家中的中央空调系统，回到家中享受温暖的环境。地震的检测：WSN，多点检测物理信息变化。高速收费站的ECT扫描设备，不需要停车就可以通过。小区停车场，进出一扫就可以进出。2020年的一天：未来物联网的发展。5物联网二、国内外发展现状四、物联网技术趋势研究五、物联网网络层技术六、物联网的产业链七、物联网的应用八、物联网的发展趋势一、物联网概述三、物联网架构及技术1.1物联网背景世界首富比尔盖茨位于西雅图的“未来之屋”堪称当今世界智能化豪宅之最：“大门装有气象情况感知器，可以根据各项气象指标，控制室内的温度和通风的情况；主人在回家途中，浴缸已经自动放水调温，做好一切准备迎候；地板能在6英寸的范围内跟踪到人的足迹，在有人时自动打开照明，离去的同时自动关闭。物联网概念出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起重视。而物联网概念最早提出于1999年，来源于“InternetOfThings”一词，其定义很简单，即把所有物品通过射频识别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。1.1物联网背景7与任何物体相连9物品开口说话国际电信联盟曾描绘“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。1.1物联网背景10在计算机互联网的基础上，利用感知（RFID，传感器等）、无线通信、智能等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的网络。在这个网络中，物品能够彼此进行“交流”，人们能够彼此进行“交流”，人与物能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用感知/无线技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。1.1物联网背景11物联网（TheInternetofthings,IOT）。通俗地讲，物联网就是“物物相连的互联网”,是将各种信息传感设备通过互联网把物品与物品结合起来而形成的一个巨大网络。“物物相连，感知世界”1.2物联网定义（InternetofThings）应用角度学术角度物联网传感网以感知为目的的物与物互联的综合信息系统。1.3物联网基本特点全面感知可靠传输智能处理感知传输智能利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息。通过网络将感知的各种信息进行实时传送。利用计算机技术，及时地对海量的数据进行信息控制，真正达到了人与物的沟通、物与物的沟通。1314物联网一、物联网概述二、国内外发展现状四、物联网技术趋势研究五、物联网网络层技术六、物联网的产业链七、物联网的应用八、物联网的发展趋势三、物联网架构及技术1995年，比尔・盖茨在其《未来之路》一书中已提及物联网概念。2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。2009年1月，IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”构想，其中物联网为“智慧地球”不可或缺的一部分，而奥巴马在就职演讲后已对“智慧地球”构想提出积极回应，并提升到国家级发展战略。2.1国外物联网现状15美国智慧地球IBM认为建设智慧地球需三个步骤：各种创新的感应科技开始被嵌入各种物体和设施中，从而令物质世界被极大程度的数据化。第二随着网络的高度发达，人、数据和各种事物都将以不同方式联入网络。2.1国外物联网现状第三，先进的技术和超级计算机则可以对这些堆积如山的数据进行整理、加工和分析，将生硬的数据转化成实实在在的洞察，并帮助人们做出正确的行动决策。六大领域建立智慧行动方案：智慧电力、智慧医疗、智慧城市、智慧交通、智慧供应链、智慧银行。16•日本现状•日本u-Japan战略，希望实现从有线到无线、从网络到终端、包括认证、数据交换在内的无缝链接泛在网络环境，100％的国民可以利用高速或超高速网络。2.1国外物联网现状17•韩国现状•韩国也实现了类似的发展。配合u-Korea推出的u-Home是韩国的u-IT839八大创新服务之一。智能家庭最终让韩国民众能通过有线或无线的方式远程控制家电设备，并能在家享受高质量的双向与互动多媒体服务。2.1国外物联网现状18•1999年，中国开始研究传感网。•2004年初，全球产品电子代码管理中心授权中国物品编码中心为国内代表机构，负责在中国推广EPC与物联网技术。4月，北京建立了第一个EPC与物联网概念演示中心。•2005年，国家烟草专卖局的卷烟生产经营决策管理系统实现用RFID出库扫描，商业企业到货扫描。许多制造业也开始在自动化物流系统中尝试应用RFID技术。2.2国内物联网现状•2009年８月７日，温总理在无锡调研时，对微纳传感器研发中心予以高度关注，提出了把“感知中国”中心设在无锡、辐射全国的想法。19RFID是射频识别(RadioFrequencyIdentification)技术的缩写，它通过射频信号采用非接触的方式自动识别目标对象并获取相关数据。RFID是物联网的关键技术之一。?2009年8月24日，中国移动总裁王建宙访台期间解释了物联网概念。2009年9月11日，“传感器网络标准工作组成立大会暨‘感知中国’高峰论坛”在北京举行，会议提出传感网发展相关政策。2009年9月14日,《国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。1.3国内物联网现状22中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心（以下简称‘无锡传感网中心’），是国内目前研究物联网的核心单位之一。2009年10月11日,工业和信息化部部长李毅中在科技日报上发表《我国工业和信息化发展的现状与展望》署名文章，首次公开提及传感网络，并将其上升到战略性新兴产业的高度。2009年11月3日,温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为“让科技引领中国可持续发展”的讲话，将“物联网”并入信息网络发展的重要内容。2.2国内物联网现状23对于物联网在国内市场空间，权威机构预测，仅“产业排头兵”RFID领域，今年国内市场规模就将达50亿元，年复合增长率为33%，其中电子标签超过38亿元、读写器接近7亿元、软件和服务达到5亿元的市场格局。而业内人士估计，中国物联网产业链今年就能创造约1000亿元产值,并成为下一个万亿级信息产业引擎。美国权威咨询机构FORRESTER预测，到2020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１，因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。2.3物联网现状242.4物联网现存问题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。2009年9月，传感器网络标准工作组正式成立了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)和PG8(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。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，IPv4资源即将耗尽，那就需要IPv6来支撑。IPv4向IPv6过渡是一个漫长的过程，因此物联网一旦使用IPv6地址，就必然会存在与IPv4的兼容性问题。（4）多网融合问题互联网、通信网、局域网等多网融合，实现人和物之间的通信，物理世界到现实世界的通信。物联网是互联网的延伸，在物联网核心层面是基于TCP/IP，但在接入层面，协议类别五花八门，GPRS/CDMA、短信、传感器、有线等多种通道，物联网需要一个统一的协议栈。（5）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。29物联网一、物联网概述二、国内外发展现状四、物联网技术趋势研究三、物联网架构及技术五、物联网网络层技术六、物联网的产业链七、物联网的应用八、物联网的发展趋势3.1物联网体系架构30感知层：数据采集与感知主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。感知层全面感知可靠传输智能处理感知传输智能利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息。通过网络将感知的各种信息进行实时传送。利用计算机技术，及时地对海量的数据进行信息控制，真正达到了人与物的沟通、物与物的沟通。网络层：实现更加广泛的互联功能，能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。经过十余年的快速发展，移动通信、互联网等技术已比较成熟，基本能够满足物联网数据传输的需要。网络层应用层应用层：应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。其中应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业应用。物联网三个重要特征：1、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，比如装载在高层建筑、桥梁上的监测设备；人体携带的心跳、血压、脉搏等监测医疗设备；商场货架上的电子标签；2、可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；3、智能处理，利用云计算，模糊识别等各种智能计算技术，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。363.2地区物联网架构——分层架构图37接入终端、接入系统：包含信息源终端。RFID事件、传感器事件、二维码事件等，通过因特网、无线网、移动网实现通信。开放平台：体系架构中有个重要的开放平台，提供这样的功能：第一，终端管理，可以实时监控网络和终端的运营状况，精确表述故障原因；接入系统的管理，对接入系统的开放问题、接入问题、资源共享问题进行管理。第二，数据中心，进行数据采集、数据处理、数据存储、数据共享、信息智能交互。第三，跟开发中间件结合，提供一个面向应用的开放的环境，开发人员只需要调API就可以进行开发，最终降低开发的难度，提高开发的效率。这个平台还可以起到网关的作用，来简化终端和应用的接入。3.3功能架构图说明39因特网：系统联系的桥梁。智能、自学习中心：控制系统的上、下层及中间环节的智能联系，使得物物联接具有人人联接的特性，保证物联网的智能特性。上层应用：物联网本着服务政府、社会、行业和公众的目的，把整个社会以物联网的形式组织起来。3.3功能架构图说明403.4物联网关键技术核心技术物联网核心技术包括射频识别(RFID)装置、WSN网络、红外感应器、全球定位系统、Internet与移动网络，网络服务，行业应用软件。在这些技术当中，又以底层嵌入式设备芯片开发最为关键，引领整个行业的上游发展，以下我们着重介绍RFID技术和W