物聯(lián)網(wǎng)概述教學課件

第14章物聯(lián)網(wǎng)培訓專用物聯(lián)網(wǎng)

IOT（InternetofThings）培訓專用IOT：Anytime、Anywhere、Anythingsconnection，UbiquitousNetworks和UbiquitousComputing的發(fā)展愿景，無處不在的網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)就是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，以有線或無線的方式把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，以計算、存儲等處理方式構成所關心事物靜態(tài)與動態(tài)的信息的知識網(wǎng)絡，用以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。IOT（InternetofThings)物聯(lián)網(wǎng)定義培訓專用物聯(lián)網(wǎng)的概念史：比爾蓋茨在1995年《未來之路》，首次提出該概念。2005年，突尼斯，信息社會世界峰會上，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式將“物聯(lián)網(wǎng)”稱為“TheInternetofThings”。2008年，IBM智慧地球。2008年，歐盟發(fā)表《2020年的物聯(lián)網(wǎng)---未來路線》。2009年，奧巴馬舉行圓桌會議，確立智慧地球戰(zhàn)略。物聯(lián)網(wǎng)的概念培訓專用近年來，全球主要發(fā)達國家和地區(qū)均十分重視物聯(lián)網(wǎng)的研究。2002年4月，韓國提出e-Korea（電子韓國）戰(zhàn)略；2004年，日本提出“U-Japan”計劃；2006年6月，新加坡公布了“智慧國2015”大藍圖；2008年底，IBM向美國政府提出了“智慧地球”戰(zhàn)略；2009年6月歐盟啟動“物聯(lián)網(wǎng)行動計劃”等，都是利用各種信息技術來突破互聯(lián)網(wǎng)的物理限制，以實現(xiàn)無處不在的物聯(lián)網(wǎng)絡。2009年“感知中國”物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展狀況培訓專用智慧地球(SmarterPlanet)培訓專用智慧地球(SmarterPlanet)“智慧的地球地球”

智慧的貨運智慧的水系統(tǒng)智慧的交通智慧的零售智慧的醫(yī)療保健智慧金融和保險智慧的食品智慧的城市智慧的能源培訓專用

1993年，克林頓政府提出“信息高速公路”的國家振興戰(zhàn)略，大力發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)，推動了全球信息產業(yè)的革命，美國經濟受惠于這一戰(zhàn)略，在上世紀90年代中后期創(chuàng)造了歷史上罕見的長時間的繁榮，使美國的霸主地位繼續(xù)穩(wěn)固?！爸腔鄣牡厍?SmarterPlanet)”作為新一波IT技術革命，其對于人類文明的影響之深遠，將遠遠超過互聯(lián)網(wǎng)。所以，受到美國政府的高度重視是必然的。奧巴馬面對危局，也可以把“智慧的地球”上升為美國的國家戰(zhàn)略。刺激美國經濟的復蘇。智慧地球(SmarterPlanet)培訓專用9電話發(fā)明190019722000187618371946第一臺計算機到PC機衛(wèi)星通信從理論到實用1976197819631960光纖從理論到實用蜂窩移動通信從理論到實用電報發(fā)明1961提出分組交換到IP網(wǎng)電子計算機發(fā)明1948晶體管集成電路CPU195819271937取樣定理PCM100多年來信息技術的發(fā)展19932008時間信息高速公路智慧地球工業(yè)時代信息時代1980信息論多視角看“智慧地球”的提出培訓專用10

值得注意的是，相關信息技術的主要發(fā)明和思想都發(fā)生在美國

世界信息技術的歷史幾乎就是美國信息技術的歷史多視角看“智慧地球”的提出培訓專用11

歷史的經驗告訴我們，在信息技術的發(fā)展方面，要特別關注美國的動向，尤其是美國軍方和政府的動向，所以認為“智慧地球”的提出不是“忽悠”，而是一種具有深刻內涵的信號！多視角看“智慧地球”的提出培訓專用2010年4月9日經貿形勢報告會上工業(yè)和信息化部部長李毅中:警惕IBM智慧地球陷阱,不能受制于人多視角看“智慧地球”的提出IBM智慧地球是個陰謀嗎?中國鐵路、公路、電力、水利、油氣管道、金融領域的動態(tài)信息將很可能被其獲取,國家信息安全性令人擔憂

培訓專用132009年8月7日，國務院總理溫家寶在中科院無錫新微納傳感網(wǎng)工程技術研發(fā)中心視察時發(fā)表重要講話。指示我國要“在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中，要早一點謀劃未來”，要“盡快建立中國的傳感信息中心，或者叫‘感知中國’中心”感知中國培訓專用142009年11月29日上午，國務院總理溫家寶率科技部部長萬鋼、工信部部長李毅中等領導來到南京，在江蘇省省委書記梁保華、省長羅志軍、南京市市委書記朱善璐、市長季建業(yè)等領導的陪同下，來到南京三寶科技集團進行考察，首次關注RFID技術，引起業(yè)界強烈反響。感知中國培訓專用152009年11月3日，溫總理在關于科技持續(xù)發(fā)展的重要講話中，提出要著力傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術，及早部署后IT時代關鍵技術研發(fā)，使信息網(wǎng)絡產業(yè)，成為推動產業(yè)升級，邁向信息社會的發(fā)動機。

現(xiàn)在，“感知中國”不僅成為科技、政治雙用語。同時，和“智慧地球”聯(lián)系在一起，成為掀起新一輪信息技術革命的號角感知中國培訓專用2009年9月11日，傳感器網(wǎng)絡標準工作組成立大會暨“感知中國高峰論壇”在北京舉行，標志著傳感器網(wǎng)絡標準工作組正式成立。2009年11月，國務院正式批準同意支持無錫建設國家傳感網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)。隨后，無錫感知中國中心在政府和科研機構的配合下建立。感知北京，感知北郵……感知中國培訓專用從2009年起傳感器網(wǎng)絡關鍵技術、傳感網(wǎng)測試平臺、核心芯片等核心芯片、太湖藍藻爆發(fā)監(jiān)測、地址災害監(jiān)測預警、智能電網(wǎng)等綜合測試與驗證環(huán)境IPv6傳感網(wǎng)協(xié)議棧、智能交通、遠程醫(yī)療/社區(qū)醫(yī)療等工業(yè)傳感網(wǎng)、無線體域網(wǎng)、智能家居、數(shù)字醫(yī)院等南水北調工程安全國家科技重大專項——“新一代寬帶無線移動通信網(wǎng)”培訓專用物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，但物聯(lián)網(wǎng)并不是互聯(lián)網(wǎng)的翻版，也不是互聯(lián)網(wǎng)的一個接口。由于物聯(lián)網(wǎng)作為互聯(lián)網(wǎng)的擴展，使其具備了互聯(lián)網(wǎng)的特性。物聯(lián)網(wǎng)不僅能夠實現(xiàn)由人找物，而且能夠實現(xiàn)以物找人，通過對人的規(guī)范性回復進行識別，還能夠做出方案性的選擇?；ヂ?lián)網(wǎng)——物聯(lián)網(wǎng)的傳輸通信保障互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)培訓專用物聯(lián)網(wǎng)(傳感網(wǎng))典型體系架構感知層是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)全面的感知的核心能力是物聯(lián)網(wǎng)中包括關鍵技術、標準化方面、產業(yè)化方面亟待突破的部分關鍵在于具備更精確、更全面的感知能力，并解決低功耗、小型化和低成本的問題廣泛覆蓋的移動通信網(wǎng)絡是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基礎設施是物聯(lián)網(wǎng)三層中標準化程度最高、產業(yè)化能力最強、最成熟的部分關鍵在于為物聯(lián)網(wǎng)應用特征進行優(yōu)化和改進，形成協(xié)同感知的網(wǎng)絡提供豐富的基于物聯(lián)網(wǎng)的應用，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的根本目標將物聯(lián)網(wǎng)技術與行業(yè)信息化需求相結合，實現(xiàn)廣泛智能化應用的解決方案集關鍵在于行業(yè)融合、信息資源的開發(fā)利用、低成本高質量的解決方案、信息安全的保障以及有效的商業(yè)模式的開發(fā)培訓專用感知層是物聯(lián)網(wǎng)全面感知的基礎物聯(lián)網(wǎng)感知層RFID標簽和讀寫器M2M終端和傳感器

傳感器網(wǎng)絡和網(wǎng)關感知層實現(xiàn)方式

攝像頭和監(jiān)控GPS/北斗定位授時

智能家居網(wǎng)關感知層作用感知層突破方向感知和識別物體

采集和捕獲信息

更敏感和更全面的感知能力解決低功耗的問題解決小型化和低成本問題RFID讀寫智能家居網(wǎng)關M2M終端傳感器網(wǎng)絡攝像頭GPS/北斗傳感器網(wǎng)關感知層是實現(xiàn)物的世界連接和感知的基礎，必須考慮感知層的全面布局和發(fā)展重點產品策略無線上連&有線上連培訓專用網(wǎng)絡層是物聯(lián)網(wǎng)無處不在的前提物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡層

接入網(wǎng)：無線/光纖各種類型的接入形式

核心網(wǎng)：統(tǒng)一IP協(xié)議上的大帶寬的可靠網(wǎng)絡業(yè)務支撐平臺：業(yè)務統(tǒng)一管理部署和運營支撐網(wǎng)絡層主要層次網(wǎng)絡層作用網(wǎng)絡層突破方向連接感知層和應用層

隨時隨地的連接實現(xiàn)當前最成熟的部分

擴展規(guī)模，以實現(xiàn)無處不在業(yè)務可擴展的管理運營能力簡化結構，上下層面融合IP統(tǒng)一協(xié)議有效降低實現(xiàn)成本規(guī)模擴展帶來IPv6的發(fā)展動力ONU接入網(wǎng)絡

無線接入：2G/3G/LTE/WLAN/WiMax有線接入：光纖（PON）和銅線（xDSL）

匯集承載：IP化傳輸網(wǎng)絡（PTN/CE）核心網(wǎng)絡&業(yè)務網(wǎng)關

統(tǒng)一IP協(xié)議的高效率的核心網(wǎng)絡/設備/接口

針對海量流量和高可靠性要求的拓撲和機制邊緣業(yè)務控制實現(xiàn)業(yè)務感知、控制和策略轉發(fā)CPE業(yè)務平臺鑒權平臺計費平臺經營分析平臺業(yè)務支撐平臺提供終端和業(yè)務的通道和聯(lián)動控制邏輯

實現(xiàn)不同終端和業(yè)務統(tǒng)一管理、部署和擴展針對客戶提供用戶自定義業(yè)務環(huán)境和接口網(wǎng)絡層是物聯(lián)網(wǎng)成為普遍服務前提，必須關注規(guī)模擴展機遇，重點是接入網(wǎng)絡和業(yè)務支撐平臺培訓專用應用層是物聯(lián)網(wǎng)智能處理的中樞物聯(lián)網(wǎng)應用層

智能家居

智能交通智能城管應用層主要應用方向應用層作用應用層突破方向信息技術與行業(yè)專業(yè)技術結合實現(xiàn)廣泛智能化應用的解決方案集合信息技術與行業(yè)的深度融合信息的社會化共享和安全保障基于云計算的應用整體架構

智能電力

智能醫(yī)療智能通信服務云計算是應用大規(guī)模部署關鍵云計算資源云計算業(yè)務計算能力存儲能力全局控調SaaSPaaSIaaS云計算的意義適應業(yè)務量增長不確定性的彈性架構體系

適應海量數(shù)據(jù)計算和存儲的低成本曲線的架構適應開放式的應用提供和部署環(huán)境

IT架構和商業(yè)模式轉變的關鍵物聯(lián)網(wǎng)應用發(fā)展六熱點大領域智能家居智能電力智能交通智能醫(yī)療智能城管智能通信服務六大熱點涵蓋了主要應用集和投資方向應用層是物聯(lián)網(wǎng)的智能中樞，必須關注云計算新架構應用和聚焦方向的應用方案集合的提供培訓專用什么是智能電網(wǎng)？電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產與消費系統(tǒng)。電力網(wǎng)絡為電力系統(tǒng)中除發(fā)電設備和用電設備以外的部分（輸電、變電和配電）。智能電網(wǎng)的核心內涵是實現(xiàn)電網(wǎng)的信息化、數(shù)字化、自動化和互動化，具有電網(wǎng)自愈，用戶交互，設備兼容，質量管理，系統(tǒng)安全，信息集成，管理優(yōu)化，資產優(yōu)化，市場協(xié)調9大特征。物聯(lián)網(wǎng)應用領域---智能電網(wǎng)培訓專用長期以來我國電力系統(tǒng)采用定期檢修方式。狀態(tài)檢修，即根據(jù)設備運行狀態(tài)決定檢修時機，可以克服定期維修的局限性，提高檢修的針對性。在線監(jiān)測技術（實時檢測設備運行狀態(tài)）是物聯(lián)網(wǎng)在電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要應用，是狀態(tài)檢修的基礎。油色譜在線監(jiān)測系統(tǒng)是集控制、測量分析技術于一體的精密設備。智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)：輸變電檢測與控制應用案例：電力管理

江西省電網(wǎng)對分布在全省范圍內的2萬臺配電變壓器安裝傳感裝置，對運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)用電檢查、電能質量監(jiān)測、負荷管理、線損管理、需求側管理等高效一體化管理，一年來降低電損1.2億千瓦時。培訓專用配用電管理的目標是節(jié)省電能的無效開銷。智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)：配用電管理電能表是電能計量的法定計量器具，分為機械表和電子表兩大類。用電子表代替機械表，載波通信是主流發(fā)展方向，也是節(jié)省開銷的重要環(huán)節(jié)。培訓專用智能電表應用智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)：配用電管理（續(xù)）培訓專用實時電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)是一個總稱，由于各個電網(wǎng)的具體情況不同，可以采用不同規(guī)格、不同檔次、不同功能的電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)。智能調度是物聯(lián)網(wǎng)技術的又一重要應用。理想的智能調度與現(xiàn)有的調度自動化相比有六大特點：數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡化、標準化、市場化、智能化。智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)：實時電力調度培訓專用傳感器網(wǎng)絡作為智能電網(wǎng)末梢信息感知不可或缺的基礎環(huán)節(jié)，在電力系統(tǒng)中有廣闊的應用空間。傳感器網(wǎng)絡在安全監(jiān)控領域的應用可以更高效的保護電網(wǎng)的安全。如在部署桿塔和防護線路解決線路故障問題的同時，通過在線路上配置傳感設備檢測線路的實時情況保證設備安全和電到位等。智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)：電網(wǎng)安全培訓專用物聯(lián)網(wǎng)應用領域-醫(yī)療系統(tǒng)整合的醫(yī)療平臺整合的醫(yī)療保健平臺根據(jù)需要通過醫(yī)院的各系統(tǒng)收集并存儲患者信息，并將相關信息添加到患者的電子醫(yī)療檔案，所有授權和整合的醫(yī)院都可以訪問。這樣資源和患者能夠有效地在各個醫(yī)院之間流動，通過各醫(yī)院之間適當?shù)墓芾硐到y(tǒng)，政策，轉診系統(tǒng)等。這個平臺滿足一個有效的多層次醫(yī)療網(wǎng)絡對信息分享的需要。培訓專用人身上可以安裝不同的傳感器，對人的健康參數(shù)進行監(jiān)控，并且實時傳送到相關的醫(yī)療保健中心，如果有異常，保健中心通過手機，提醒您去醫(yī)院檢查身體。物聯(lián)網(wǎng)應用領域-遠程醫(yī)療系統(tǒng)培訓專用物聯(lián)網(wǎng)應用領域-交通管理實時交通信息

通過隨處都安置的傳感器，我們可以實時獲取路況信息，幫助監(jiān)控和控制交通流量。人們可以獲取實時的交通信息，并據(jù)此調整路線，從而避免擁堵。未來，我們將能建成自動化的高速公路，實現(xiàn)車輛與網(wǎng)絡相連，從而指引車輛更改路線或優(yōu)化行程。道路收費

通過RFID技術以及利用激光、照相機和系統(tǒng)技術等的先進自由車流路邊系統(tǒng)來無縫地檢測、標識車輛并收取費用。培訓專用物聯(lián)網(wǎng)應用領域-物流供應鏈供應鏈網(wǎng)絡優(yōu)化

智慧的供應鏈通過使用強大的分析和模擬引擎來優(yōu)化從原材料至成品的供應鏈網(wǎng)絡。提供供應鏈可視性供應鏈的每個成員都應當能夠追溯產品生產者以及產品成分、包裝、來源等特征，也應當能夠向前追蹤產品成分、包裝和產品的的每一項活動。牲畜溯源培訓專用數(shù)字家庭是以計算機技術和網(wǎng)絡技術為基礎，包括各類消費電子產品、通信產品、信息家電及智能家居等，通過不同的互聯(lián)方式進行通信及數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)家庭網(wǎng)絡中各類電子產品之間的(互聯(lián)互通)的一種服務。數(shù)字家庭的四大功能：信息、通信、娛樂和生活。家庭安防是基于紅外線感應器、煙感器、門磁等無線傳感器設備和無線通信網(wǎng)絡的安防；聯(lián)動報警系統(tǒng)是滿足家庭客戶安全防護需求的新型物聯(lián)網(wǎng)應用產品。將無線通信和傳統(tǒng)安防應用相結合，通過在家中布放安防傳感設備，為家庭用戶提供圖像、聲音、信息和各種報警信號遠程采集、傳輸、存儲處理功能，從而實現(xiàn)手機在手隨時隨地看家的功能，廣泛應用于家居安全、病人看護、寵物看管、孩童老人看護、家人情感維系。物聯(lián)網(wǎng)應用實例---數(shù)字家庭培訓專用工業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)應用的重要領域。物聯(lián)網(wǎng)將具有環(huán)境感知能力的各類終端、泛在計算、移動通信等不斷融入到工業(yè)生產的各個流程，可大幅提高生產效率和產品質量，降低產品成本和資源消耗，將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能工業(yè)的新階段。物聯(lián)網(wǎng)應用實例---工業(yè)與環(huán)境監(jiān)測培訓專用隨著智能農業(yè)、精準農業(yè)的發(fā)展，泛在通信網(wǎng)絡、智能感知芯片、移動嵌入式系統(tǒng)等技術在農業(yè)中的應用逐步成為研究的熱點。如：利用隨機投放的方式，大量傳感器節(jié)點被密集部署于監(jiān)控區(qū)域。這些傳感器節(jié)點，協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中被監(jiān)測對象的信息，并通過無線多跳的方式發(fā)送給觀察者。物聯(lián)網(wǎng)應用實例---農業(yè)園林培訓專用物聯(lián)網(wǎng)標準研究進展培訓專用物聯(lián)網(wǎng)標準研究進展國內標準物聯(lián)網(wǎng)進展情況國家傳感器網(wǎng)絡標準組（WGSN）標準組由信標委支持，無錫物聯(lián)網(wǎng)研究院和電子技術標準化研究所主導成立，主要面向ISO/IECJTC1進行中國的國際標準提案輸出該標準組下設立2個研究組和6個標準組，分別為國際標準化項目組、行業(yè)應用調研組、標準體系與系統(tǒng)架構組、通信與信息交互組、協(xié)同信息處理組、標識組、接口組、安全組參加單位眾多，主要以高校、科研機構和IT企業(yè)為主，包括中國電子技術標準化研究所、中國科學院、華為、西電捷通、深圳天智、杭州家和、清華、北大、展訊、中興、大唐、北郵、工信部研究院、中國移動、中國聯(lián)通、中國電信等上百家單位該標準組提出的物聯(lián)網(wǎng)信息匯聚、協(xié)同感知、泛在聚合三階段演進路線，已經被ISO/IECJTC1傳感網(wǎng)總體技術文檔采納。目前已明確在JTC1下成立工作組（WGSN）,系統(tǒng)推進傳感網(wǎng)國際標準的制定國家通信標準工作組（CCSA）

CCSATC5WG7：正在進行物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務相關研究，即將完成《移動M2M業(yè)務研究報告》

CCSATC5WG3：該組將從移動網(wǎng)與傳感網(wǎng)結合為主要研究方向，《物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡架構研究》、《TD-SCDMA無線傳感器網(wǎng)絡網(wǎng)關設備技術要求》和《CDMA2000無線傳感器網(wǎng)絡網(wǎng)關設備技術要求》近期將立項培訓專用當前存在的主要問題缺乏完整的標準體系關鍵技術有待突破研發(fā)力量比較分散缺乏成熟的商業(yè)模式難成規(guī)模體系架構尚未建立行業(yè)壁壘有待突破共贏模式有待探索政策環(huán)境有待完善培訓專用行業(yè)融合是要面對的深層次問題行業(yè)融合的難度大

需求挖掘不足企業(yè)技術人員不了解信息技術的最新進展，從事信息化的人員不掌握各行各業(yè)的業(yè)務流程

行業(yè)開放不夠行業(yè)內部利益相關機構對于信息化服務提供商進入行業(yè)具有天然的抵觸示范效應不強當前的應用以監(jiān)控為主，不能給企業(yè)帶來顯著的經濟效益，且需要考慮機器替換人員的問題

實施風險較大應用影響到企業(yè)生產過程的改變，對企業(yè)來講是重大決策，應用新技術風險較大資源開發(fā)不足政府和企業(yè)擁有大部分信息資源，卻由于政府管理、信息安全、企業(yè)壟斷利潤等因素，未能充分得到開發(fā)利用安全手段不夠應用涉及到政府的管理、企業(yè)的生產、人們的生活，當前缺乏技術上統(tǒng)一的手段以及法律上的保護條款涉及企業(yè)流程改變、系統(tǒng)對接、設備改造、崗位調整培訓專用物聯(lián)網(wǎng)核心技術包括射頻識別(RFID)裝置、WSN網(wǎng)絡、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、Internet與移動網(wǎng)絡，網(wǎng)絡服務，行業(yè)應用軟件。在這些技術當中，又以底層嵌入式設備芯片開發(fā)最為關鍵，引領整個行業(yè)的上游發(fā)展，以下我們著重介紹WSN技術。物聯(lián)網(wǎng)核心技術培訓專用無線傳感器網(wǎng)絡

WSN(WirelessSensorNetworks)培訓專用無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）

由部署在監(jiān)測區(qū)域內大量廉價微型傳感器節(jié)點組成,通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網(wǎng)絡系統(tǒng),其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者?；ヂ?lián)網(wǎng)和衛(wèi)星任務管理節(jié)點匯聚節(jié)點監(jiān)測區(qū)域傳感器節(jié)點用戶培訓專用二十世紀70年代。冷戰(zhàn)時期的聲音監(jiān)測系統(tǒng)（SoundSurveillanceSystem-SOSUS）、空中預警與控制系統(tǒng)（AirborneWarningandControlSystem-AWACS）1980年。DARPA的分布式傳感器網(wǎng)絡項目（DistributedSensorNetworks-DSN）1994年。加州大學洛杉磯分校的WilliamJ.Kaiser向DARPA提交建議書“LowPowerWirelessIntegratedMicrosensors”，里程碑。二十世紀80年代至90年代之間。美國海軍研制的協(xié)同交戰(zhàn)能力系統(tǒng)（CooperativeEngagementCapability-CEC），用于反潛的確定性分布系統(tǒng)（FixedDistributedSystme-FDS）和高級配置系統(tǒng)（AdvancedDeploymentSystme-ADS），以及遠程戰(zhàn)場傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)（RemoteBattlefieldSensorSystem-REMBASS）和戰(zhàn)術遠程傳感器系統(tǒng)（TacticalRemoteSensorSysetme）等無人看管地面?zhèn)鞲芯W(wǎng)絡系統(tǒng)。WSN研究歷史(1)培訓專用1998年。Gregory.J.Pottie闡述了WSN的科學意義，DARPA巨資啟動了SensIT項目，目標是實現(xiàn)“超視距”戰(zhàn)場監(jiān)測。1999年9月。商業(yè)周刊將其列位21世紀最重要的21項技術之一。橡樹嶺國家實驗室（OakRidgeNationalLaboratory,ORNL)提出了“網(wǎng)絡就是傳感器”的論斷。2001年1月?！禡IT技術評論》將WSN列于十種改變未來世界新興技術之首。2003年8月?！渡虡I(yè)周刊》預測：WSN和其他三項信息技術將會在不遠的將來掀起新的產業(yè)浪潮。2004年《IEEESpectrum》雜志發(fā)表一期專集：傳感器的國度，論述WSN的發(fā)展和可能的廣泛應用。我們國家未來20年預見技術的調查報告，信息領域157項技術課題中有7項與傳感器網(wǎng)絡直接相關。2006年初發(fā)布的《國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃綱要》為信息技術確定了三個前沿方向，其中兩個與WSN的研究直接相關，即智能感知技術和自組織網(wǎng)絡技術。WSN研究歷史(2)培訓專用傳感器節(jié)點體系結構能量供應模塊傳感器模塊處理器模塊無線通信模塊傳感器A/D處理器存儲器網(wǎng)絡MAC收發(fā)器傳感器節(jié)點體系結構培訓專用CC2430硬件圖培訓專用商用WSN節(jié)點培訓專用Demo培訓專用無線傳感器網(wǎng)絡特點：

大規(guī)模、自組織、動態(tài)性無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點特點：

資源受限：能量資源、計算能力、存儲資源、通信能力等

低功耗、低成本無線傳感器網(wǎng)絡的主要特點培訓專用BJTUIPv6WSN/Sink節(jié)點自主研制實例培訓專用目標跟蹤大鴨島海燕監(jiān)測冰河監(jiān)測醫(yī)療健康電子牧場結構化監(jiān)測火山觀測……WSN的項目應用培訓專用大鴨島海燕監(jiān)測培訓專用利用WSN監(jiān)測冰河的變化情況，目的在于通過分析冰河環(huán)境的變化來推斷地球氣候的變化。冰河監(jiān)測培訓專用醫(yī)療健康培訓專用電子牧場培訓專用火山觀測培訓專用農業(yè)監(jiān)測57培訓專用IEEE802.15.4標準2000.12成立、2003.10第一版、2006.9修訂版低速、短距、ISM頻段、MAC層安全

LR-WPANBlueToothUWBWLAN范圍~10m~10~100m10m~100m速率250K1M55M~2~11M功耗LowestLowMediumHigh頻率868M/915M/2.4G2.4G2.4G2.4G相關標準培訓專用相關標準Zigbee最初是不支持IP協(xié)議的。但是隨著IETF，IPSO相關工作的推進，以及Zigbee內部成員單位的推動，Zigbee的智能電力SmartEnergy2.0應用已經開始全面支持IP協(xié)議。同時，Zigbee內部成立了IP-stack工作組，專門制定IPv6協(xié)議在Zigbee規(guī)范中的應用方法培訓專用IETF6LoWPAN:2004年11月成立。IPv6-basedLow-powerWirelessPersonnalAreaNetworksIPv6overIEEE802.15.4截至目前RFC4944RFC4919 RFC6282RFC6568 RFC6606 RFC6775工作組草案1項IPv6傳感器網(wǎng)絡IETF6Lo：IPv6overNetworksofResource-constrainedNodes，2013年11月相關標準培訓專用IETF其他相關工作組ROLL:RoutingOverLowpowerandLossynetworksLowpowerandLossynetworks(LLNs)aremadeupofmanyembeddeddeviceswithlimitedpower,memory,andprocessingresources.Theyareinterconnectedbyavarietyoflinks,suchasIEEE802.15.4,Bluetooth,LowPowerWiFi,wiredorotherlowpowerPLC(PowerlineCommunication)linksTheWGisfocusedonroutingissuesforLLNCoRE:ConstrainedRESTfulEnvironmentsCoREisprovidingaframeworkforresource-orientedapplicationsintendedtorunonconstrainedIPnetworksCoREwilldefineaframeworkforalimitedclassofapplications:thosethatdealwiththemanipulationofsimpleresourcesonconstrainednetworks.Thisincludesapplicationstomonitorsimplesensors,tocontrolactuators,andtomanagedevicesLWIG:Light-WeightImplementationGuidanceLWIGWGfocusesonhelpingtheimplementorsofthesmallestdevices.ThegoalistobeabletobuildminimalyetinteroperableIP-capabledevicesforthemostconstrainedenvironmentsTheoutputofthisworkisadocumentthatdescribesimplementationtechniquesforreducingcomplexity,memoryfootprint,orpowerusage培訓專用62NodeSinkNodeServer培訓專用63NodeSinkNodeServer每個節(jié)點能量有限，并且每傳播一條消息都要損失一定的能量每個節(jié)點同時只能傳播一條消息節(jié)點間的距離不同培訓專用64NodeSinkNodeServer每個節(jié)點能量有限0%PH傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡的協(xié)議不能直接用于WSN最主要原因就是WSN節(jié)點的能量有限性培訓專用

65節(jié)點耗能情況培訓專用

66NodeSinkNodeServer每個節(jié)點同時只能傳播一條消息×MAC協(xié)議PH100%50%培訓專用67MAC協(xié)議MAC：MediumAccessControl,介質訪問控制協(xié)議，決定無線信道的使用方式，在傳感器節(jié)點之間分配有限的無線通信資源，用以構建傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)的底層基礎結構?；诟偁幍模篊SMA/CA等帶沖突避免的載波偵聽多路訪問協(xié)議基于分時復用的：TDMA等問題：需要進行嚴格的時間同步培訓專用68NodeSinkNodeServer節(jié)點間的距離不同，傳送路徑不一路由協(xié)議培訓專用69路由協(xié)議路由協(xié)議負責節(jié)點間的數(shù)據(jù)轉發(fā)，兩個功能：尋找源節(jié)點和目的節(jié)點間的優(yōu)化路徑；將數(shù)據(jù)分組沿著優(yōu)化路徑正確轉發(fā)。能量感知路由基于查詢的路由地理位置路由（定位技術）……培訓專用IPv6無線傳感器網(wǎng)絡能量控制硬件節(jié)能軟件節(jié)能培訓專用無線傳感器網(wǎng)絡移動性方案“能量黑洞”問題Sink附近節(jié)點能耗過快節(jié)能路由：分簇機制等sink移動性解決方案“主動”移動培訓專用支撐技術：從抽象的底層協(xié)議到具體的上層應用，其實現(xiàn)過程非常復雜，是無線傳感器網(wǎng)絡設計中的重點和難點。定位技術同步技術安全技術功率控制……無線傳感器網(wǎng)絡其他支撐技術培訓專用延遲容忍網(wǎng)絡與機會網(wǎng)絡

DelayTolerantNetworks&OpportunisticNetworks培訓專用基于TCP/IP協(xié)議的因特網(wǎng)服務模型基于以下假設：在通信持續(xù)的時間里，數(shù)據(jù)源和目的之間存在端到端路徑任何一對節(jié)點之間的最大往返時間不會太長丟包率較小實際中存在一類不滿足以上假設的網(wǎng)絡，稱為有缺陷的網(wǎng)絡（challengednetworks），比如：陸地移動網(wǎng)絡：網(wǎng)絡發(fā)生分割采用非尋常媒體的網(wǎng)絡：延遲可能很長軍用自組織網(wǎng)絡：經常中斷傳感器網(wǎng)絡：節(jié)點資源受限，通信需要按計劃調度已有的網(wǎng)絡架構及協(xié)議均不適合這類網(wǎng)絡。DTN網(wǎng)絡概述培訓專用總結，DTN不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡的特點如下：長延時節(jié)點資源有限間歇性連接不對稱數(shù)據(jù)速率低信噪比（高誤碼率）DTN網(wǎng)絡的特點培訓專用目前機會網(wǎng)絡還沒有一個統(tǒng)一的定義，僅存在一個描述性定義:機會網(wǎng)絡是一種不需要源節(jié)點和目標節(jié)點之間存在完整鏈路，利用節(jié)點移動帶來的相遇機會實現(xiàn)通信的自組織網(wǎng)絡。下圖是一個機會網(wǎng)絡示意圖。

t1時刻源節(jié)點S希望將數(shù)據(jù)傳輸給目標節(jié)點D，但S和D位于不同的連通域而沒有通信路徑，因此，S首先將數(shù)據(jù)打包成消息發(fā)送給鄰居節(jié)點3，由于3并沒有合適的機會轉發(fā)下一跳節(jié)點，它將消息在本地存儲并等待傳輸機會，經過一段時間到達t2時刻，節(jié)點3運動到節(jié)點4通信范圍并轉發(fā)給節(jié)點4，在t3時刻，節(jié)點4將消息傳輸給目標節(jié)點D，完成數(shù)據(jù)傳輸。機會網(wǎng)絡(OpportunisticNetworks)概述培訓專用機會網(wǎng)絡的部分概念來源于早期的延遲容忍網(wǎng)絡DTN研究，可以看成是具有一般DTN網(wǎng)絡特征的無線自組網(wǎng)。機會網(wǎng)絡的典型應用領域有：野生動物追蹤。在大范圍的野生動物追蹤應用中，機會網(wǎng)絡比傳統(tǒng)mesh結構的靜態(tài)傳感器網(wǎng)絡更具優(yōu)勢。ZebraNet是一個由普林斯頓大學設計，用來追蹤非洲草原斑馬的機會網(wǎng)絡系統(tǒng)。該系統(tǒng)由安裝在斑馬脖子上的低功耗傳感器和移動基站組成。傳感器收集斑馬的遷徙數(shù)據(jù)，并與相遇的斑馬傳感器交換數(shù)據(jù)，研究人員定期開車攜帶移動基站穿越追蹤區(qū)域收集數(shù)據(jù)。SWIM(sharedwirelessinfostationmodel)是一個監(jiān)視海洋鯨魚的水下機會網(wǎng)絡。嵌入在鯨魚身上的特殊Tag周期性地收集監(jiān)控數(shù)據(jù),當兩頭鯨魚相遇時，它們的Tag相互通信并交換數(shù)據(jù)，每頭鯨魚不僅存儲自身數(shù)據(jù)，也攜帶了相遇的其他鯨魚的數(shù)據(jù)，通過鯨魚的移動，據(jù)被復制并擴散在不同的鯨魚上，直至到達部署在水面浮標或飛過的海鳥身上攜帶的基站。機會網(wǎng)絡應用培訓專用手持設備組網(wǎng)。隨著手機、PDA等手持設備的大量普及，利用手持設備組網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和提供網(wǎng)絡服務具有廣闊的應用前景。劍橋大學和Intel研究院提出的PSN(pocketswitchednetwork)是由人隨身攜帶的手持設備形成的機會網(wǎng)絡，每個設備節(jié)點既可以通過人們相遇帶來的局部通信機會，也可以通過Wi-Fi或GPRS(generalpacketradioservice)等接入Internet的全局連接轉發(fā)數(shù)據(jù)。當目標節(jié)點位于當前節(jié)點附近區(qū)域或不能接入Internet，或者用戶應用需要很高的帶寬和很小的延遲時，局部連接能比全局連接提供更好的服務。PSN旨在充分利用手持設備的計算、存儲和帶寬資源，透明地利用各種連接方式為用戶提供網(wǎng)絡服務。例如，電子郵件服務，當發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點位于相互通信范圍內時，PSN節(jié)點不需要接入Internet通過傳統(tǒng)的SMTP和POP3等技術實現(xiàn)，而是直接利用本地連接轉發(fā)數(shù)據(jù)。機會網(wǎng)絡應用培訓專用車載網(wǎng)絡。隨著配備短距離無線接口車輛的增多，行駛在道路上的車輛由于速度快，密度不均勻形成了一個車載機會網(wǎng)絡。這種網(wǎng)絡在交通事故預警、路況檢測、擁塞預報等交通安全應用中具有巨大的潛力，此外，利用車輛與路邊接入點的機會通信可以提供Internet訪問和商業(yè)應用等。CarTel是MIT開發(fā)的基于車輛傳感器的信息收集和發(fā)布系統(tǒng)，能夠用于環(huán)境監(jiān)測、路況收集、車輛診斷和路線導航等。安裝在車輛上的嵌入式CarTel節(jié)點，負責收集和處理車輛上多種傳感器采集的數(shù)據(jù)，包括車輛運行信息和道路信息等。使用Wi-Fi或BlueTooth等通信技術，CarTel節(jié)點在車輛相遇時可以直接交換數(shù)據(jù)，同時，CarTel節(jié)點也可以通過路邊的無線接入點將數(shù)據(jù)發(fā)送到Internet上的服務器。機會網(wǎng)絡應用培訓專用機會路由問題兼顧能耗與傳輸效率節(jié)點移動模型獨立同分布移動模型基于統(tǒng)計的實際移動模型基于社區(qū)的移動模型群組移動模型

機會網(wǎng)絡研究的熱點問題培訓專用VSN實質是傳感器網(wǎng)絡在車輛領域的應用。主要通過將具有無線通信能力的傳感器節(jié)點安裝在移動車輛上，自組織形成了車載傳感通信網(wǎng)。主要由車載單元(OBU)、路側單元(RSU)構成。兩種通信模式：車間通信Vehicle-to-Vehicle（V2V）車輛與路邊單元通信Vehicle-to-Roadside(V2R)VSN(VehicularSensorNetworks)概述培訓專用車輛的高速移動性，使得網(wǎng)絡拓撲動態(tài)變化，鏈路頻繁斷開，持續(xù)時間極短。城市環(huán)境條件下，高層建筑物等多種信號障礙物對無線信道的干擾。當車流密度增大時，相鄰車道間使用相鄰無線信道的干擾。資源共享與下載應用中，存在的個人隱私問題。協(xié)作式車輛安全通信應用中，隱藏的安全威脅?！C上上述，這些網(wǎng)絡特點都對VSN的路由和無線接入研究提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，是目前研究的熱點和關鍵點。VSN研究的主要問題和挑戰(zhàn)培訓專用現(xiàn)可采用的車間無線通信技術陣營有：DSRC技術、FM、蜂窩網(wǎng)絡、WiMax技術和Wi-Fi技術。DSRC(DedicatedShortRangeCommunication)專用短距離通信，是國際上專門開發(fā)適用于車載通信的技術，能為車車之間、路車之間以及智能交通系統(tǒng)提供高速的無線通信服務；能提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，并保證通信鏈路的低延時和低干擾，保證系統(tǒng)的可靠性。DSRC有政府分配的專用頻段(如美國聯(lián)邦通信委員會5.850～5.925GHz),其頻率資源共有75MHz，劃分成7個信道。中間的信道用于控制信道，發(fā)送廣播消息或者控制信令；第一個信道分別用于碰撞避免、車間通信等；最后一個信道用于長距離、大功率的通信；剩下的4個信道都是服務信道，如圖所示。DSRC技術培訓專用DSRC的核心是WAVE（WirelessAccessinVehicularEnvironment）協(xié)議棧，主要包括IEEE802.11p標準和IEEE1609.x標準家族。如圖所示。車載通信環(huán)境的無線接入標準培訓專用DSRC技術應用于車車通信的環(huán)境，其優(yōu)勢可以從和其他無線通信技術的比較中得出，如表1所示。由表1可以看出，DSRC在性能上優(yōu)于Wi-Fi、蜂窩網(wǎng)絡等無線通信技術，跟WiMax技術相比，在性能上不相上下，但是在實現(xiàn)的復雜度和成本上，DSRC遠遠比WiMax具有優(yōu)勢。DSRC技術培訓專用DSRC技術車載通信DSRC的應用有以下3方面：公共安全。包括前方障礙物檢測和避讓、碰撞警告、轉彎速度控制、減少交通事故、減少地面交通網(wǎng)絡的壓力、減少擁塞。圖1是異常車輛自動通知和警告周圍駕駛員異常情況或者潛在危險，實現(xiàn)主動避讓。

培訓專