物联网技术导论2016(第1章)

桂小林11物联网技术概论（课程1章）西安交通大学桂小林西安交通大学电子与信息工程学院计算机科学与技术系2015.3.3课程内容课程大纲描述第1章物联网概论第2章物联网体系结构第3章传感器技术第4章标识与定位技术第5章现代通信技术第6章物联网数据处理第8章物联网的典型应用桂小林3课程大纲描述本课程作为物联网工程专业的第一门课程主要基于物联网的应用视角，介绍物联网的基本原理。包括：介绍了物联网概念、体系结构、关键技术和典型应用。具体内容包括：物联网感知技术（含传感器原理、射频标识原理和空间定位原理）、物联网传输技术（含短距离无线技术，移动通信技术和卫星通信技术）、物联网数据处理技术（含数据存储技术和数据检索技术）物联网安全技术（含信息安全技术、物联网分层次安全技术物联网应用实例。桂小林4一、课程目的课程目的是使学生通过课程的学习，能够初步了解物联网的基本概念、关键技术及其应用方法，为运用这些技术和方法构建物联网应用系统打下基础；了解物联网工程专业的知识体系、课程体系、专业概貌。先修课程：无学时数：理论学时：32学分：2学分桂小林5二、教学大刚与知识单元教学大纲：(1)计算模式的演化(2)物联网的模型(3)物联网感知技术概述(4)物联网通信技术概述(5)智能数据处理概述(6)物联网控制技术概述(7)物联网安全技术概述(8)物联网应用模式涵盖知识单元：AR1计算模式的演化AR2物联网的模型AR3物联网感知AR4物联网通信AR5智能数据处理AR6物联网控制AR7物联网安全AR8物联网应用ID3RFIDID6视频监控ID7定位技术CO4无线传感网桂小林66知识单元桂小林7AR1计算模式的演化最少学时：2学时知识点：计算模式网络的发展物联网概念学习目标：了解计算模式的演化历程了解网络技术的发展阶段和特点了解物联网的概念及产生的背景桂小林81988199319951998200020022005同构计算异构计算元计算网格计算普适计算计算规模互联网计算模式的演变普适计算是指在普适环境下使人们能够使用任意设备、通过任意网络、在任意时间都可以获得一定质量的网络服务的技术。云计算物联网桂小林9UbiquitousComputingGRID物联网云计算普适计算桂小林10桂小林11应用助推计算模式的演变物联网是应用需求的产物。由于人类对计算机性能的需求永无止境，在诸如预测模型的构造和模拟，工程设计和自动化，能源勘探，医学，军事等领域内对计算能力提出了极高的、具有挑战性的要求。而传统的计算模式已经难以适应日益增长的应用需求，计算模式发生改变成为必然。计算模式从基于同构系统的并行计算演变到基于异构环境的分布式计算，再从分布式计算演变到元计算、网格计算、云计算到物联网。桂小林12AR2物联网的模型最少学时：3学时知识点：功能模型层次模型拓扑结构学习目标：熟悉物联网的功能模型熟悉物联网的层次模型理解功能模型与层次模型之间的关系连接物联网常用网络拓扑结构桂小林13感知系统：十大类传感器。通讯系统：互联网/传感器网计算系统：计算机软硬件数据海：媒体、数据处理控制系统：控制算法、执行机构等桂小林14桂小林15AR3物联网感知技术最少学时：6学时知识点：标识的方法感知的方法学习目标：了解物联网中标识和感知的作用理解常用的定位和标识技术及方法熟悉常见的感知技术的工作原理和信息感知的基本方法桂小林16AR4物联网通信技术最少学时：4学时知识点：通信方式通信网络学习目标：了解通信在物联网中的作用熟悉物联网环境下的常用通信方式熟悉物联网环境下常用通信网络及其特点桂小林17AR5智能数据处理技术最少学时：4学时知识点：数据存储方法数据处理方法信息利用学习目标：了解物联网环境下的数据特征和数据存储需求了解网络存储的基本体系结构和特点了解数据中心的基本概念及典型的数据中心了解海量数据的智能处理技术熟悉物联网环境下海量信息利用的基本方法桂小林18AR6物联网控制技术最少学时：3学时知识点：控制模型控制技术学习目标：了解自动控制的基本原理理解常见的控制模型熟悉自动控制系统的基本控制方式了解物联网环境下的控制需求和控制功能桂小林19AR7物联网安全技术最少学时：4学时知识点：网络安全信息安全隐私保护学习目标：了解网络安全和信息安全的基本概念理解物联网面临的主要安全和隐私隐患熟悉物联网环境下保护位置信息的重要性理解提高物联网安全和保护位置信息及个人隐私的基本手段桂小林20AR8物联网应用最少学时：6学时知识点：应用模式应用架构学习目标：了解物联网的应用模式熟悉常见的物联网应用架构熟悉物联网应用系统的组成了解典型的物联网应用领域和应用系统桂小林21教学方法和手段课堂讲解观看录像现场参观实地调查桂小林22第一门专业课程的重要性从一个应用开始，展示物联网专业的知识模型梳理出专业的主要知识形成学生的专业知识主线构造学生的专业认知能力建立学生的“物联网”思维带领学生开展参观性实验桂小林23课程导引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。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将以物联网为代表的新一代信息技术列为重点培育和发展的战略性新兴产业，《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》对培育发展以物联网代表的新一代信息技术战略性新兴产业做了全面部署桂小林24物联网的愿景与动因-1/2cameraphones.1billionRFIDtags30billionNearly85%ofnewautomobileswillcontaineventdatarecordersby2010.85%InstrumentedInterconnectedIntelligent（IBM）IBM桂小林25People,systemsandobjectscancommunicateandinteractwitheachotherinentirelynewways.Therewillbeanestimated2billionpeopleontheinternetby2011.2billionThereareanestimated4billionmobilephonesubscribersworldwide.4billionSoon,therewillbe1trillionconnecteddevicesintheworld,constitutingan“internetofthings.”1trillionInstrumentedInterconnectedIntelligent（IBM）物联网的愿景与动因-2/2IBM桂小林2626Wecannowrespondtochangesquicklyandaccurately,andgetbetterresultsbypredictingandoptimizingforfutureevents.26Everyday,15petabytesofnewinformationarebeinggenerated.15petabytesScientists.Computing1petaflopNewanalyticsenablehigh-resolutionweatherforecastsforareasasfineas1to2squarekilometers.1squarekilometerInstrumentedInterconnectedIntelligentIBM桂小林27FromtheInternettoInternetofThing:Significantlyimprovesrealworldefficiency&productivityTheevolutionofInternet,whichorganicallyintegratesphysical-worldintocyber-worldbyinterconnectedactivethingsthroughopennetworkstoimproverealworldefficiencyandproductivityTheInternetGlobalsystemofinterconnectedcomputernetworksTheInternetofThingsGlobalsystemofinterconnectedthings,people&computernetworksEvolutionIBM桂小林28Thenervoussystemofanadvancednetwork-EnablingPervasiveConnectivity,DistributedIntelligence,Real-timelocalresponseAdvNetworkVisionInstrumentedInterconnected+BrainNervousSystemNervecell&MusclesIntelligent+HumanBodyNetworkInfrastructureDataCenterSensors&ActuatorsInternet-of-Thing++IBM桂小林29Inotherwords,theInternetisbecominga“networkofservices”EverythingisintheInternetPicturesandPhotosMoviesandTVsMusicandRadiosNewsandBooksGamesandEntertainmentsContactsandSocialsDocumentsandFilesDatabasesandSystemsWorkandHobbiesServicesandBusinessesInternetisbecomingatechnologyplatformofserviceeconomyIBM桂小林30？IBM桂小林31课程教材桂小林32第一章物联网技术概论桂小林2015.3.5桂小林33331.1物联网的概念1.2物联网的起源与发展1.3物联网的应用内容提纲桂小林34第一章物联网概论基本要求理解物联网的基本概念了解物联网技术的发展历程调研物联网的典型应用收集网络视频，了解物联网的特性。桂小林351.1物联网的概念近几年来，伴随着网络技术、通信技术、智能嵌入技术的迅速发展，“物联网”一词频繁的出现在世人眼前。作为下一代网络的重要组成部分之一，物联网概念的提出，受到了学术界、工业界的广泛关注，特别是它在刺激世界经济复苏和发展方面的预期作用，引起了欧、美、日、韩等发达国家的重视，从美国IBM的“智慧地球”到我国的“感知中国”，各国纷纷制定了物联网发展规划并付诸于实施。业界专家普遍认为，物联网技术将会带来一场新的技术革命，它是继个人计算机、互联网及移动通信网络之后的全球信息产业的第三次浪潮。桂小林36物联网的概念由于目前对于物联网的研究尚处于起步阶段，物联网的确切定义尚未统一。物联网一般的英文名称为“InternetofThings”。顾名思义，物联网就是一个将所有物体连接起来所组成的物-物相连的互联网络。物联网，作为新技术，定义千差万别。一个普遍被大家接受的定义为：物联网是通过使用射频识别（RadioFrequencyIdentification，RFID）、传感器、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息采集设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。桂小林37物联网的定义桂小林38人与自然和谐相处需要更多地感知物理世界物联网=物理世界与信息网络的无缝连接智能交通远程医疗智能家居环境监测公共安全绿色农业工业监控38物联网是指通过信息传感设备按照约