第2章 物聯(lián)網(wǎng)概述

第2章物聯(lián)網(wǎng)概述張凱博士教授

計算機科學(xué)技術(shù)系

電話/p>

郵件：zhangkai@第2章物聯(lián)網(wǎng)概述2.1物聯(lián)網(wǎng)的概念2.2物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)2.3物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史2.1物聯(lián)網(wǎng)的概念2.1.1物聯(lián)網(wǎng)定義1.一般定義物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)領(lǐng)域的重要組成部分。其英文名稱是“TheInternetofthings”，顧名思義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。2.中國定義物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。它具有普通對象設(shè)備化、自治終端互聯(lián)化和普適服務(wù)智能化3個重要特征。2.1物聯(lián)網(wǎng)的概念3.歐盟定義

2009年9月，在北京舉辦的“物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)環(huán)境中歐研討會”上，歐盟委員會信息和社會媒體司RFID部門負(fù)責(zé)人LorentFerderix博士給出了歐盟對物聯(lián)網(wǎng)的定義：物聯(lián)網(wǎng)是一個動態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它具有基于標(biāo)準(zhǔn)和互操作通信協(xié)議的自組織能力，其中物理的和虛擬的“物”具有身份標(biāo)識、物理屬性、虛擬的特性和智能的接口，并與信息網(wǎng)絡(luò)無縫整合。物聯(lián)網(wǎng)將與媒體互聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)互聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)一道，構(gòu)成未來互聯(lián)網(wǎng)。2.1物聯(lián)網(wǎng)的概念2.1.2物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)

1.各界對物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)的認(rèn)識“物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，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(luò)?！薄拔锫?lián)網(wǎng)是未來互聯(lián)網(wǎng)的一部分，能夠被定義為基于標(biāo)準(zhǔn)和交互通信協(xié)議的具有自配置能力的動態(tài)全球網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，在物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)物理和虛擬的‘物件’具有身份、物理屬性、擬人化等特征，它們能夠被一個綜合的信息網(wǎng)絡(luò)所連接?！?.1物聯(lián)網(wǎng)的概念2.物聯(lián)網(wǎng)還是“網(wǎng)”有學(xué)者認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵不在“物”，而在“網(wǎng)”，實際上，早在物聯(lián)網(wǎng)這個概念被正式提出之前。網(wǎng)絡(luò)就已經(jīng)將觸角伸到了“物”的層面。如交通警察通過攝像頭對車輛進(jìn)行監(jiān)控，通過雷達(dá)對行駛中的車輛進(jìn)行車速的測量等。然而，這些都是互聯(lián)網(wǎng)范疇之內(nèi)的一些具體應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)，實際上指的是在網(wǎng)絡(luò)的范圍之內(nèi)，可以實現(xiàn)人對人、人對物以及物對物的互聯(lián)互通。2.1物聯(lián)網(wǎng)的概念3.物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸物聯(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，而是互聯(lián)網(wǎng)的一種延伸。物聯(lián)網(wǎng)的精髓，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不僅是對物實現(xiàn)聯(lián)接和操控，物聯(lián)網(wǎng)通過技術(shù)手段的擴(kuò)張，賦與網(wǎng)絡(luò)新的含義，實現(xiàn)人與物之間的相融與互動，甚至是交流與溝通。4.物聯(lián)網(wǎng)，本質(zhì)上是國民經(jīng)濟(jì)和社會的深度信息化物聯(lián)網(wǎng)不是全新的內(nèi)容，它只不過是信息化推進(jìn)到某一階段而已，在這個階段里，很多特征比此前的信息化更加顯著、更加深入。2.1物聯(lián)網(wǎng)的概念2.1.3物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)有其鮮明的特征。（1）它是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用。（2）它是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡(luò)。（3）物聯(lián)網(wǎng)不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實施智能控制。2.2物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)2.2.1物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)學(xué)派1.三層論從技術(shù)架構(gòu)上來看，物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。2.四層論也有學(xué)者認(rèn)為，從物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)看，可大體分成四層，感知層、傳輸層、處理層和應(yīng)用層。2.2.2物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)1.關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品和物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。2.2物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)2.支撐技術(shù)（1）RFID:（2）傳感網(wǎng)（3）M2M（4）兩化融合3.技術(shù)發(fā)展（1）初級階段。已存在的各行業(yè)基于其行業(yè)數(shù)據(jù)交換和傳輸標(biāo)準(zhǔn)的連網(wǎng)監(jiān)測監(jiān)控，兩化融合[1]等MAI應(yīng)用系統(tǒng)。（2）中級階段。在物聯(lián)網(wǎng)理念推動下，基于局部統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)的跨行業(yè)、跨業(yè)務(wù)綜合管理大集成系統(tǒng)，包括一些基于SaaS模式和“私有云”的M2M營運系統(tǒng)。（3）高級階段?；谖锫?lián)網(wǎng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，SOA,WebService,云計算虛擬服務(wù)的onDemand系統(tǒng)，最終實現(xiàn)基于“共有云”的廣泛物聯(lián)網(wǎng)。2.2物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)2.2.3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用據(jù)統(tǒng)計，目前全世界已經(jīng)安裝了約5000個射頻識別系統(tǒng)，實際年銷售額約為9.64億美元，但主要用于寵物與野生動物跟蹤、公路和停車收費等有限的領(lǐng)域，而事實上，RFID有望大展身手的領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些。現(xiàn)在，已經(jīng)有為數(shù)不少的企業(yè)試驗性地將其運用到一些新的領(lǐng)域。2.3物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史2.3.1物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史1990年，物聯(lián)網(wǎng)的實踐最早可以追溯到1990年施樂公司的網(wǎng)絡(luò)可樂販?zhǔn)蹤C——NetworkedCokeMachine。1999年，在美國召開的移動計算和網(wǎng)絡(luò)國際會議首先提出物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)這個概念，它是MITAuto-ID中心的Ashton教授在研究RFID時最早提出來的。2003年，美國《技術(shù)評論》提出傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將是未來改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g(shù)之首。2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會（WSIS）上，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，引用了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。2.3物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史2008年后，為了促進(jìn)科技發(fā)展，尋找經(jīng)濟(jì)新的增長點，各國政府開始重視下一代的技術(shù)規(guī)劃，將目光放在了物聯(lián)網(wǎng)上。2009年1月28日，奧巴馬就任美國總統(tǒng)后，與美國工商業(yè)領(lǐng)袖舉行了一次“圓桌會議”，作為僅有的兩名代表之一，IBM首席執(zhí)行官彭明盛首次提出“智慧地球”這一概念，建議新政府投資新一代的智慧型基礎(chǔ)設(shè)施。2009年2月24日2009IBM論壇上，IBM大中華區(qū)首席執(zhí)行官錢大群公布了名為“智慧的地球”最新策略。2009年8月溫家寶總理在視察中科院無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究所時，對于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用也提出了一些看法和要求。截至2010年，發(fā)改委、工信部等部委正在會同有關(guān)部門，在新一代信息技術(shù)方面開展研究，以形成支持新一代信息技術(shù)的一些新政策措施，從而推動我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。2.3物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史2.3.2物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢RFID最早是在戰(zhàn)機的敵我識別系統(tǒng)中使用的,現(xiàn)在最先進(jìn)的隱形戰(zhàn)機中仍然在使用這種技術(shù)。目前包括沃爾瑪在內(nèi)的很多跨國公司已開始采用RFID技術(shù)輔助企業(yè)管理，同時，國外也有多家倉庫采用RFID技術(shù)實現(xiàn)倉儲自動化管理。另外，RFID應(yīng)用除了在量上有了長足的發(fā)展之外，業(yè)界的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)們開始了質(zhì)上的精雕細(xì)琢。2.3物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史2.3.3中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展就中國的RFID市場來說，來自業(yè)界的調(diào)研表明，有88.1％的調(diào)研對象認(rèn)為RFID應(yīng)用中潛力最大的市場是倉庫/運輸/物流，35.71％認(rèn)為RFID應(yīng)用中潛力最大的市場是零售/賣場，21.4％認(rèn)為RFID應(yīng)用中潛力最大的市場是汽車行業(yè)。2.3物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史物聯(lián)網(wǎng)在中國迅速崛起得益于我國在物聯(lián)網(wǎng)方面的幾大優(yōu)勢。第一，我國早在1999年就啟動了物聯(lián)網(wǎng)核心傳感網(wǎng)技術(shù)研究，研發(fā)水平處于世界前列；第二，在世界傳感網(wǎng)領(lǐng)域，我國是標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)國之一，專利擁有量高；第三，我國是目前能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)完整產(chǎn)業(yè)鏈的國家之一；第四，我國無線通信網(wǎng)絡(luò)和寬帶覆蓋率高，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了堅實的基礎(chǔ)設(shè)施支持；第五，我國已經(jīng)成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，有較為雄厚的經(jīng)濟(jì)實力支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。2.3物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史中科院無錫微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心（以下簡稱‘無錫傳感網(wǎng)中心’），是國內(nèi)目前研究物聯(lián)網(wǎng)的核心單位。物聯(lián)網(wǎng)在中國高校的研究，當(dāng)前的聚焦點在北京郵電大學(xué)和南京郵電大學(xué)。作為“感知中國”的中心，無錫市2009年9月與北京郵電