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1我国物联网发展面临的机遇和挑战及重大自然灾害应急物联网中若干关键传感器及网络技术姚建铨(JianquanYao)天津大学精密仪器与光电子工程学院教授、博士生导师、名誉院长天津大学激光与光电子研究所所长国家教育部科技委副主任武汉光电国家实验室（筹）副主任中国科学院院士InstituteofLaser&Opto-Electronics,TianjinUniversity,Tianjin300072,ChinaTel:--86-022-27402416,Email:jqyao@tju.edu.cn2会议主要议题•1.北斗产业化政策研究及国际市场合作中的机遇•2.物联网领域中的机遇与挑战•3.国家GNSS的建设与维持带来的机遇•4.Telematics现状及发展•5.LBS现状及发展•6.交通部关于“加强道路运输车辆动态监管工作”对卫星导航车辆监控行业的影响及带来的机遇与挑战32011年智能运输大会(ITSConferenceinChina2011)•支持单位：交通运输部科技司•主办单位：交通运输部公路科学研究院天津市市政公路管理局天津市滨海新区科学技术委员会天津市滨海新区经济和信息化委员会•承办单位：国家智能交通系统工程技术研究中心全国智能运输系统标准化技术委员会天津经济技术开发区贸易促进中心天津泰达科技发展集团有限公司天津星通联华物联网应用技术研究院4物联网白皮书（2011年）•本白皮书力图对国内外的物联网发展进行全面深入的梳理和分析，以作为各界发展和应用物联网的参考。白皮书重点对物联网的概念和内涵进行了澄清和界定，系统梳理了物联网架构、关键要素、技术体系、产业体系、资源体系等，并从应用、产业、技术和标准化角度阐述了全球和我国物联网发展现状，综合分析了我国物联网发展面临的机遇和挑战，并对我国物联网的发展提出了若干思考和建议。5•一、物联网的内涵及架构体系•1.物联网概念及内涵•2.物联网关键要素•3.物联网网络架构•4.物联网技术体系和标准化•5.物联网相关产业体系•6.物联网资源体系•二、物联网发展现状和趋势•1.物联网应用现状•1.1全球物联网应用处于起步阶段•1.2我国物联网应用初创待发•2.物联网相关产业现状•2.1全球物联网相关产业现状•2.2我国物联网相关产业现状•3.物联网技术和标准化现状•3.1全球物联网技术和标准化现状•3.2我国物联网技术和标准化现状目录6三、我国物联网发展面临的机遇和挑战•1.物联网发展需求和机遇•2.物联网发展面临的挑战四、对我国物联网未来发展的思考•1.科学认识物联网发展的战略性、阶段性和长期性•2.推进重点行业和重点领域的物联网应用•3.重点突破物联网关键技术•4.推动形成完整产业链和自主发展的规模产业化能力•5.统筹推进物联网的国际、国家和行业标准化•6.保障我国物联网发展和应用安全7•发表《物联网白皮书》，旨在与业界分享工业和信息化部电信研究院近年来在物联网领域的研究成果。•当前，物联网已成为各国构建经济社会发展新模式和重塑国家长期竞争力的先导领域。发达国家通过国家战略指引、政府研发投入、企业全球推进、应用试点建设、政策法律保障等措施加快物联网发展，以抢占战略主动权和发展先机。•我国已具备一定的应用、技术和产业基础，并以建设物联网产业园区、智慧/智能城市建设和应用示范等为标志，形成了物联网发展热潮，取得了积极进展，但也暴露了一些深层次问题。《物联网白皮书》工业和信息化部电信研究院81.物联网概念及内涵物联网（InternetofThings，IoT）概念最早于1999年由美国麻省理工学院提出，早期的物联网是指依托射频识别（RadioFrequency•Identification，RFID）技术和设备，按约定的通信协议与互联网相结合，使物品信息实现智能化识别和管理，实现物品信息互联而形成的网络。随着技术和应用的发展，物联网内涵不断扩展。现代意义的物联网可以实现对物的感知识别控制、网络化互联和智能处理有机统一，从而形成高智能决策。•本白皮书认为：物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装臵对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的。9•4.1感知、网络通信和应用关键技术•传感和识别技术是物联网感知物理世界获取信息和实现物体控制的首要环节。传感器将物理世界中的物理量、化学量、生物量转化成可供处理的数字信号。识别技术实现对物联网中物体标识和位臵信息的获取。•网络通信技术主要实现物联网数据信息和控制信息的双向传递、路由和控制，重点包括低速近距离无线通信技术、低功耗路由、自组织通信、无线接入M2M通信增强、IP承载技术、网络传送技术、异构网络融合接入技术以及认知无线电技术。•海量信息智能处理综合运用高性能计算、人工智能、数据库和传感嵌入式系统微机电软件和算法电源和储能新材料识别图像获取控制和执行低速近距离无线通信低功耗路由网络传送IP承载无线接入增强自组织通信认知无线电异构网络海量信息智能处理数据存储云计算数据挖掘平台服务信息呈现.•面向服务的体系架构（Service-orientedArchitecture，SOA）是一种松耦合的软件组件技术，它将应用程序的不同功能模块化，并通过标准化的接口和调用方式联系起来，实现快速可重用的系统开发和部署。SOA可高物联网架构的扩展性，提升应用开发效率，充分整合和复用信息资源。10•4.2支撑技术•物联网支撑技术包括嵌入式系统、微机电系统（MicroElectroMechanicalSystems，MEMS）、软件和算法、电源和储能、新材料技术等。微机电系统可实现对传感器、执行器、处理器、通信模块、电源系统等的高度集成，是支撑传感器节点微型化、智能化的重要技术。嵌入式系统是满足物联网对设备功能、可靠性、成本、体积、•功耗等的综合要求，可以按照不同应用定制裁剪的嵌入式计算机技术，是实现物体智能的重要基础。软件和算法是实现物联网功能、决定物联网行为的主要技术，重点包括各种物联网计算系统的感知信息处理、交互与优化软件与算法、物联网计算系统体系结构与软件平台研发等。电源和储能是物联网关键支撑技术之一，包括电池技术、能量储存、能量捕获、恶劣情况下的发电、能量循环、新能源等技术。•新材料技术主要是指应用于传感器的敏感元件实现的技术。传感器敏感材料包括湿敏材料、气敏材料、热敏材料、压敏材料、光敏材料等。新敏感材料的应用可以使传感器的灵敏度、尺寸、精度、稳定性等特性获得改善。11•4.3共性技术•物联网共性技术涉及网络的不同层面，主要包括架构技术、标识和解析、安全和隐私、网络管理技术等。物联网架构技术目前处于概念发展阶段。物联网需具有统一的架构，清晰的分层，支持不同系统的互操作性，适应不同类型的物理网络，适应物联网的业务特性。标识和解析技术是对物理实体、通信实体和应用实体赋予的或其本身固有的一个或一组属性，并能实现正确解析的技术。物联网标识和解析技术涉及不同的标识体系、不同体系的互操作、全球解析或区域解析、标识管理等。•安全和隐私技术包括安全体系架构、网络安全技术、“智能物体”的广泛部署对社会生活带来的安全威胁、隐私保护技术、安全管理机制和保证措施等。•网络管理技术重点包括管理需求、管理模型、管理功能、管理协议等。为实现对物联网广泛部署的“智能物体”的管理，需要进行网络功能和适用性分析，开发适合的管理协议。124.4标准化•物联网总体性标准：包括物联网导则、物联网总体架构、物联网业务需求等。•感知层标准体系：主要涉及传感器等各类信息获取设备的电气和数据接口、感知数据模型、描述语言和数据结构的通用技术标准、RFID标签和读写器接口和协议标准、特定行业和应用相关的感知层技术标准等。•网络层标准体系：主要涉及物联网网关、短距离无线通信、自组织网络、简化IPv6协议、低功耗路由、增强的机器对机器（MachinetoMachine，M2M）无线接入和核心网标准、M2M模组与平台、网络资源虚拟化标准、异构融合的网络标准等。•应用层标准体系：包括应用层架构、信息智能处理技术、以及行业、公众应用类标准。应用层架构重点是面向对象的服务架构包括SOA体系架构、面向上层业务应用的流程管理、业务流程之间的通信协议、元数据标准以及SOA安全架构标准。•共性关键技术标准体系：包括标识和解析、服务质量（QualityofService，QoS）、安全、网络管理技术标准。标识和解析标准体系包括编码、解析、认证、加密、隐私保护、管理，以及多标识互通标准。安全标准重点包括安全体系架构、安全协议、支持多种网络融合的认证和加密技术、用户和应用隐私保护、虚拟化和匿名化、面向服务的自适应安全技术标准等。135.物联网相关产业体系•物联网相关产业是指实现物联网功能所必需的相关产业集合，从产业结构上主要包括服务业和制造业两大范畴:•物联网服务业•物联网制造业14•物联网制造业以感知端设备制造业为主，又可细分为传感器产业、RFID产业以及智能仪器仪表产业。感知端设备的高智能化与嵌入式系统息息相关，设备的高精密化离不开集成电路、嵌入式系统、微纳器件、新材料、微能源等基础产业支撑。部分计算机设备、网络通信设备也是物联网制造业的组成部分。•物联网服务业主要包括物联网网络服务业、物联网应用基础设施服务业、物联网软件开发与应用集成服务业以及物联网应用服务业四大类，其中物联网网络服务又可细分为机器对机器通信服务、行业专网通信服务以及其它网络通信服务，物联网应用基础设施服务主要包括云计算服务、存储服务等，物联网软件开发与集成服务又可细分为基础软件服务、中间件服务、应用软件服务、智能信息处理服务以及系统集成服务，物联网应用服务又可分为行业服务、公共服务和支撑性服务。15•对物联网产业发展的认识需要进一步澄清。物联网产业绝大部分属于信息产业，但也涉及其它产业，如智能电表等。物联网产业的发展不是对已有信息产业的重新统计划分，而是通过应用带动形成新市场、新业态，整体上可分三种情形，•一是因物联网应用对已有产业的提升，主要体现在产品的升级换代。如传感器、RFID、仪器仪表发展已数十年，由于物联网应用使之向智能化网络化升级,从而实现产品功能、应用范围和市场规模的巨大扩展，传感器产业与RFID产业成为物联网感知终端制造业的核心。•二是因物联网应用对已有产业的横向市场拓展，主要体现在领域延伸和量的扩张。如服务器、软件、嵌入式系统、云计算等由于物联网应用扩展了新的市场需求，形成了新的增长点。仪器仪表产业、嵌入式系统产业、云计算产业、软件与集成服务业，不独与物联网相关，也是其它产业的重要组成部分，物联网成为这些产业发展新的风向标。•三是由于物联网应用创造和衍生出的独特市场和服务，如传感器网络设备、M2M通信设备及服务、物联网应用服务等均是物联网发展后才形成的新兴业态，为物联网所独有。物联网产业当前浮现的只是其初级形态，市场尚未大规模启动。166.物联网资源体系物联网发展中的关键资源主要包括:标识资源和频谱资源。•6.1标识•目前，物联网物体标识方面标准众多，很不统一。条码标识方面，GS1（国际物品编码协会）的一维条码使用量约占全球总量的三分之一，而主流的PDF417（PortableDataFile417）码、QR（QuickResponse）码、DM（DataMatrix）码等二维码都是AIM（自动识别和移动技术协会）标准。智能物体标识方面，智能传感器标识标准包括IEEE1451.2以及1451.4。手机标识包括GSM和WCDMA手机的IMEI（国际移动设备标识）、CDMA手机的ESN（电子序列编码）和MEID（国际移动设备识别码）。其它智能物体标识还包括M2M设备标识、笔记本电脑序列号等。RFID标签标识方面，影响力最大的是ISO/IEC和EPCglobal，包括UII（UniqueItemIdentifier）、TID（TagID）、OID（ObjectID）、•tagOID以及UID（Ubiqu