物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)北京理工大學(xué)智能信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室北京理工大學(xué)智能信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室曹元大物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系框架物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系主要包括感知延伸層技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)、應(yīng)用層技術(shù)和共性支撐技術(shù)體系框架。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系框架感知延伸層技術(shù)感知延伸層技術(shù)感知延伸層技術(shù)是保證物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)感知和獲取物理世界信息的首要環(huán)節(jié)，并將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)接入能力向物進(jìn)行延伸。主要可以分為數(shù)據(jù)采集和感知、無(wú)線傳輸、延伸網(wǎng)三大部分。數(shù)據(jù)采集和感知數(shù)據(jù)采集和感知用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，主要包括: 傳感器、RFID、二維碼、多媒體信息采集數(shù)據(jù)采集和感知（續(xù)）傳感器:是能感受被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或

2、裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器是感知延伸層獲取數(shù)據(jù)的一種設(shè)備。RFID:是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。二維碼:是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息，通過(guò)圖象輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。多媒體信息的采集: 多媒體信息采集是對(duì)音頻、視頻信息進(jìn)行同步采集，并將其存儲(chǔ)的技術(shù)。無(wú)線傳輸無(wú)線傳輸用于補(bǔ)充和延伸接入網(wǎng)絡(luò)，使得網(wǎng)絡(luò)能夠把各種物體接入到網(wǎng)絡(luò)，主要包括各種短距離無(wú)線通信技術(shù)。無(wú)線傳輸（續(xù)）IEEE802.15.4: IEEE802.15.4是一種經(jīng)濟(jì)、高效、低數(shù)據(jù)速率

3、（250kbps）、工作在2.4GHz和868/928MHz的無(wú)線技術(shù)，用于個(gè)人區(qū)域網(wǎng)和對(duì)等網(wǎng)絡(luò)。UWB: UWB（UltraWideband）是一種無(wú)載波通信技術(shù)，利用納秒至微微秒級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。通過(guò)在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號(hào)，UWB能在10米左右的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)百M(fèi)bits至數(shù)Gbits的數(shù)據(jù)傳輸速率。NFC: NFC技術(shù)在單一芯片上集成了非接觸式讀卡器、非接觸式智能卡和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的功能，運(yùn)行在13.56MHz的頻率范圍內(nèi)，能在大約10cm范圍內(nèi)建立設(shè)備之間的連接，傳輸速率可為106kbit/s、212kbit/s、424kbit/s，未來(lái)可提高到848kbit/s以上。藍(lán)牙:

4、 藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無(wú)線電技術(shù)。能在包括移動(dòng)電話、PDA、無(wú)線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息交換。延伸網(wǎng)延伸網(wǎng)指附屬于傳統(tǒng)電信網(wǎng)的用戶接入點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，主要包括：傳感器網(wǎng)、家庭網(wǎng)、個(gè)域網(wǎng)、車域網(wǎng)等。延伸網(wǎng)（續(xù)）傳感器網(wǎng)：由各種傳感器和傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)。家庭網(wǎng)：用戶在基于家庭環(huán)境的背景下使用的網(wǎng)絡(luò)。個(gè)域網(wǎng)：用戶在基于個(gè)人環(huán)境的背景下使用的網(wǎng)絡(luò)。車域網(wǎng)：用戶在基于汽車環(huán)境的背景下使用的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)主要用于實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息的雙向傳遞和控制，重點(diǎn)在于適應(yīng)物物通信需求的無(wú)線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)改造和優(yōu)化，以及滿足低功耗、低速率等物物

5、通信特點(diǎn)的感知層通信和組網(wǎng)技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)（續(xù)（續(xù)1）電信網(wǎng)增強(qiáng)：目前電信網(wǎng)主要用于支持人與人之間的通信。物與物通信和人與人通信在需求和特點(diǎn)上存在差異，為使網(wǎng)絡(luò)能夠更加適應(yīng)物與物的通信，需要對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)能力進(jìn)行增強(qiáng)或優(yōu)化。下一代承載網(wǎng)：可以承載并滿足包括物與物通信在內(nèi)的各種泛在業(yè)務(wù)需求的新型承載網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化：利用虛擬化技術(shù)屏蔽異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在資源形態(tài)、資源使用方式等方面上的差異性，將網(wǎng)絡(luò)的各類資源，如設(shè)備、存儲(chǔ)、計(jì)算、承載傳送等各種資源，進(jìn)行感知、收集、抽象等處理。網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)（續(xù)（續(xù)2）物物通信無(wú)線接入：實(shí)現(xiàn)物與物通信業(yè)務(wù)流量模式下的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。環(huán)境感知：用戶感知延伸層的個(gè)

6、域網(wǎng)、家庭網(wǎng)、車域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)將根據(jù)用戶的定制提供無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。異構(gòu)網(wǎng)融合：不同接入技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，網(wǎng)絡(luò)提供的不同接入技術(shù)的無(wú)縫切換服務(wù)或游牧式服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用層技術(shù)應(yīng)用層主要包含應(yīng)用支撐子層和應(yīng)用服務(wù)子層，在技術(shù)方面主要用于支撐信息的智能處理和開(kāi)放的業(yè)務(wù)環(huán)境，以及各種行業(yè)和公眾的具體應(yīng)用。應(yīng)用支撐子層應(yīng)用支撐平臺(tái)層用于支撐跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同、共享、互通的功能，主要包括：信息開(kāi)放平臺(tái)，環(huán)境支撐平臺(tái)，服務(wù)支撐平臺(tái)，其他中間件平臺(tái)。應(yīng)用支撐子層（續(xù)）信息開(kāi)放平臺(tái)：將各種信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一匯聚、整合、分類和交換，并在安全范圍內(nèi)開(kāi)放給各種應(yīng)用服務(wù)。環(huán)境支撐平臺(tái)：根據(jù)用戶

7、所處的環(huán)境進(jìn)行業(yè)務(wù)的適配和組合。服務(wù)支撐平臺(tái)：面向各種不同的泛在應(yīng)用，提供綜合的業(yè)務(wù)管理、計(jì)費(fèi)結(jié)算、簽約認(rèn)證、安全控制、內(nèi)容管理、統(tǒng)計(jì)分析等功能。其他中間件平臺(tái)：用于支撐泛在應(yīng)用的其他平臺(tái)，例如封裝和抽象網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)能力，向應(yīng)用提供統(tǒng)一開(kāi)放的接口等。應(yīng)用服務(wù)子層物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)可以劃分為行業(yè)服務(wù)和公眾服務(wù)。行業(yè)服務(wù)通常是面向行業(yè)自身特有的需求，由行業(yè)系統(tǒng)內(nèi)企業(yè)提供的服務(wù)。如智能電力、智能交通、智能環(huán)境等。公共服務(wù)則是面向公眾的普遍需求，由跨行業(yè)的企業(yè)主體提供的綜合性服務(wù)，如智能家居等。共性支撐技術(shù)共性支撐技術(shù)是不屬于網(wǎng)絡(luò)某個(gè)特定的層面，而是與網(wǎng)絡(luò)的每層都有關(guān)系，主要包括：網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、標(biāo)識(shí)解析、網(wǎng)絡(luò)管理、

8、安全、QoS等。主要內(nèi)容物聯(lián)網(wǎng)概念的提出及發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)在世界范圍內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系框架物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范例總結(jié)物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系標(biāo)準(zhǔn)體系目前物聯(lián)網(wǎng)沒(méi)有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)企業(yè)、行業(yè)都根據(jù)自己的特長(zhǎng)定制標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)企業(yè)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)。這為物聯(lián)網(wǎng)形成統(tǒng)一的端到端標(biāo)準(zhǔn)體系制造了很大障礙。為物聯(lián)網(wǎng)制定標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手。物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象劃分從標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象的角度看，物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)涉及的標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象可為相對(duì)獨(dú)立、完整、具有特定功能的實(shí)體，可大至網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)，可小至設(shè)備、接口、協(xié)議，另外還包括業(yè)務(wù)。各種實(shí)體根據(jù)需要，可以制定技術(shù)要求類標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法類標(biāo)準(zhǔn)。物聯(lián)網(wǎng)（泛在網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象劃分

9、物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系劃分標(biāo)準(zhǔn)體系的建立應(yīng)遵照全面成套、層次恰當(dāng)、劃分明確的原則。物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系可以根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的框架進(jìn)行劃分，即分為感知延伸層標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)和共性支撐標(biāo)準(zhǔn)。物聯(lián)網(wǎng)（泛在網(wǎng)）標(biāo)準(zhǔn)體系劃分感知延伸層標(biāo)準(zhǔn)短距離無(wú)線通信相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：基于NFC技術(shù)的接口和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、低速物理層和MAC層增強(qiáng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、基于ZigBee的網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)等。RFID相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：空中接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、一致性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)等。無(wú)線傳感網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：傳感器到通信模塊接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)點(diǎn)設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)準(zhǔn)物物通信無(wú)線接入標(biāo)準(zhǔn)：面向物物通信的增強(qiáng)UTRA/EUTRA系統(tǒng)設(shè)備和接口的技術(shù)和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)等。電信網(wǎng)增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)：面向物物通信針對(duì)移動(dòng)核心網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化標(biāo)準(zhǔn)：網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化調(diào)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化的管理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)虛擬化核心設(shè)備技術(shù)和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)等。環(huán)境感知標(biāo)準(zhǔn)：認(rèn)知無(wú)線電系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括關(guān)鍵技術(shù)、未來(lái)應(yīng)用、頻譜管理的標(biāo)準(zhǔn)等。異構(gòu)網(wǎng)融合標(biāo)準(zhǔn)：不同無(wú)線接入技術(shù)在接入網(wǎng)層面融合標(biāo)準(zhǔn)、不同無(wú)線接入技術(shù)在核心網(wǎng)層面融合標(biāo)準(zhǔn)等。應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)應(yīng)用類標(biāo)準(zhǔn)：智能交通、智能電力、智能環(huán)境等相關(guān)系列標(biāo)準(zhǔn)。公眾應(yīng)用類標(biāo)準(zhǔn)：智能家居總體技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、智能家居聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、智能家居設(shè)備控制協(xié)議技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。應(yīng)用中間件平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)：物聯(lián)網(wǎng)信息開(kāi)放控制平臺(tái)基本能力