物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)及其信息技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)武奇生第二章物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)及其信息技術(shù)

本章內(nèi)容：物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的技術(shù)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信與物聯(lián)網(wǎng)無線通信3G與物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展集成電路：物聯(lián)網(wǎng)的基石根據(jù)功能物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以分為三類：1）感知技術(shù)：通過多種傳感器、RFID、二維碼、定位、地理識別系統(tǒng)、多媒體信息等數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實現(xiàn)外部世界信息的感知和識別；2）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：通過廣泛的互聯(lián)功能，實現(xiàn)感知信息高可靠性、高安全性進行傳送，包括各種有線和無線傳輸技術(shù)、交換技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)關(guān)技術(shù)等；3）應(yīng)用技術(shù)：通過應(yīng)用中間件提供跨行業(yè)、跨應(yīng)用、跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同及共享和互通的功能，包括數(shù)據(jù)存儲、并行計算、數(shù)據(jù)挖掘、平臺服務(wù)、信息呈現(xiàn)、服務(wù)體系架構(gòu)、軟件和算法技術(shù)等。在這些技術(shù)中，目前存在著三個比較重要的體系，第一個是RFID體系，除了RFID技術(shù)外還包括條碼和二維碼等；第二個是傳感網(wǎng)體系：第三個體系是M2M技術(shù)，M2M是重在強調(diào)廣域網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)募夹g(shù)。2.1物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)在物聯(lián)網(wǎng)上，通過對所有身邊的實際事物安裝智能芯片，利用射頻自動識別(RFID)技術(shù)，讓物品能“開口說話”，告知其它人或物有關(guān)的靜態(tài)、動態(tài)信息。RFID標簽中存儲著規(guī)范而具有互用性的信息，RFID標簽技術(shù)在第三章中介紹。再通過光電式傳感器、壓電式傳感器、壓阻式傳感器、電磁式傳感器、熱電式傳感器、光導(dǎo)纖維傳感器等傳感裝置，借助有線、無線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把它們自動采集到中央信息系統(tǒng)，實現(xiàn)物品(商品)的識別，進而通過開放性的計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息交換和共享，實現(xiàn)對物品的“透明”管理。2.1.1物聯(lián)網(wǎng)的工作原理2.1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該具備三個特征：一是全面感知，即利用RFID、傳感器、二維碼等隨時地獲取物體的信息；二是可傳遞，通過各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去；三是智能處理，利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)和信息進行分析和處理，對物體實施智能化地控制。1.物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)大致被認為有三個層次感知層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層圖2-2物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)2.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)可以分為三個層次：（1）泛在化末端感知網(wǎng)絡(luò)（對應(yīng)感知層）：泛在化末端感知網(wǎng)絡(luò)的主要任務(wù)是信息感知。（2）融合化網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施（對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)層）：融合化網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施的主要功能是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸。目前能夠用于物聯(lián)網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要有互聯(lián)網(wǎng)、無線通信網(wǎng)與衛(wèi)星通信網(wǎng)、有線電視網(wǎng)。（3）普適化應(yīng)用服務(wù)支撐體系（對應(yīng)應(yīng)用層）：普適化應(yīng)用服務(wù)支撐體系的主要功能是物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用。

圖2-3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)示意圖支持物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)：（1）感知技術(shù)。能夠用于物聯(lián)網(wǎng)底層感知信息的技術(shù)，它包括RFID與RFID讀寫技術(shù)、傳感器與傳感器網(wǎng)絡(luò)、機器人智能感知技術(shù)、遙測遙感技術(shù)以及IC卡與條形碼技術(shù)等。（2）傳輸技術(shù)。能夠匯聚感知數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，它包括互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、地面無線傳輸技術(shù)以及衛(wèi)星通信技術(shù)等。（3）支撐技術(shù)。用于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理和利用的技術(shù)，它包括云計算與高性能計算技術(shù)、智能技術(shù)、數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、GIS/GPS技術(shù)、通信技術(shù)以及微電子技術(shù)等。（4）應(yīng)用技術(shù)。用于直接支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)運行的技術(shù)，它包括物聯(lián)網(wǎng)信息共享交互平臺技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲技術(shù)以及各種行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的工作作步驟一般來講，物物聯(lián)網(wǎng)的開展展步驟主要如如下：(1)對物體屬性進進行標識，屬屬性包括靜態(tài)態(tài)和動態(tài)的屬屬性，靜態(tài)屬屬性可以直接接存儲在標簽簽中，動態(tài)屬屬性需要先由由傳感器實時時探測。(2)需要識別設(shè)備備完成對物體體屬性的讀取取，并將信息息轉(zhuǎn)換為適合合網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牡臄?shù)據(jù)格式。。(3)將物體的信息息通過網(wǎng)絡(luò)傳傳輸?shù)叫畔⑻幪幚碇行?處理中心可能能是分布式的的，如家里的的電腦或者手手機，也可能能是集中式的的，如中國移移動的IDC)，由處理中心心完成物體通通信的相關(guān)計計算。2.2支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)發(fā)展的技術(shù)RFID和傳感器具有有不同的技術(shù)術(shù)特點，傳感感器可以監(jiān)測測感應(yīng)到各種種信息，但缺缺乏對物品的的標識能力，，而RFID技術(shù)恰恰具有有強大的標識識物品能力。。盡管RFID也經(jīng)常被描述述成一種基于于標簽的，并并用于識別目目標的傳感器器，但RFID讀寫器不能實實時感應(yīng)當前前環(huán)境的改變變，其讀寫范范圍受到讀寫寫器與標簽之之間距離的影影響。因此提提高RFID系統(tǒng)的感應(yīng)能能力，擴大RFID系統(tǒng)的覆蓋能能力是亟待解解決的問題。。而傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)較長的有有效距離將拓拓展RFID技術(shù)的應(yīng)用范范圍。傳感器器、傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和RFID技術(shù)都是物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重重要組成部分分，它們的相相互融合和系系統(tǒng)集成將極極大地推動物物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用用。技術(shù)無線傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)(SensorNetwork)的概念最早由由美國軍方提提出，起源于于1978年美國國防部部高級研究計計劃局(DARPA)開始資助卡耐耐基梅隆大學(xué)學(xué)進行分布式式傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的研究項目目，當時此概概念局限于由由若干具有無無線通信能力力的傳感器節(jié)節(jié)點自組織構(gòu)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。。2008年2月，ITU-T發(fā)表了《泛在傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(UbiquitousSensorNetworks)》研究報告。在在報告中，ITU-T指出傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)向泛泛在傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)發(fā)展，它是由由智能傳感器器節(jié)點組成的的網(wǎng)絡(luò)，可以以以“任何地地點、任何時時間、任何人人、任何物””的形式被部部署。RFID與WSN可以在兩個不不同的層面進進行融合：物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下下RFID與WSN的融合；傳感器網(wǎng)絡(luò)架架構(gòu)下RFID與WSN的融合，該架架構(gòu)下的融合合又分為智能能基站、智能能節(jié)點、智能能傳感標簽三三種情況。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下下RFID與WSN的融合圖2-5智能基站圖2-6智能節(jié)點圖2-7智能傳感標簽簽圖2-8WSN與其他無線通通信技術(shù)的融融合納米技術(shù)納米技術(shù)是研研究尺寸在0.1～100nm的物質(zhì)組成體體系的運動規(guī)規(guī)律和相互作作用及可能的的實際應(yīng)用中中的技術(shù)問題題的科學(xué)，主主要包括納米米體系物理學(xué)學(xué)、納米化學(xué)學(xué)、納米材料料學(xué)、納米生生物學(xué)、納米米電子學(xué)、納納米加工學(xué)、、納米力學(xué)等等。其中，納納米物理學(xué)和和納米化學(xué)是是納米科學(xué)的的理論基礎(chǔ)，，而納米電子子學(xué)是納米科科學(xué)最重要的的內(nèi)容，納米米電子技術(shù)也也是納米技術(shù)術(shù)的核心。感知技術(shù)1.紅外感應(yīng)技術(shù)術(shù)紅外傳感器是是一種能探測測紅外線的器器件，能把紅紅外輻射量變變化轉(zhuǎn)換成電電量變化，按按其工作原理理可分為熱電型和光電型紅外傳傳感器。(1)熱電紅外傳感感器是利用紅紅外輻射的熱熱效應(yīng)制成的的，采用熱敏敏元件，其工工作原理是：：當紅外線照照射熱敏檢測測元件時，檢檢測元件的表表面溫度將發(fā)發(fā)生變化，將將其表面所出出現(xiàn)的電荷作作為電信號，，對紅外線進進行檢測。熱熱電型紅外線線光敏元件的的材料較多，，其中以陶瓷瓷氧化物及壓壓電晶體用得得最多，如。。(2)光電紅外傳感感器是利用紅紅外輻射的光光電效應(yīng)制成成的，采用光光電元件，其其響應(yīng)時間比比熱電紅外傳傳感器短得多多。熱釋電紅外傳傳感器熱釋電效應(yīng)：當一些晶體體受熱時，在在晶體兩端將將會產(chǎn)生數(shù)量量相等而符號號相反的電荷荷，這種由于于熱變化產(chǎn)生生的電極化現(xiàn)現(xiàn)象被稱為熱熱釋電效應(yīng)。。通常常，，晶晶體體自自發(fā)發(fā)極極化化所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的束束縛縛電電荷荷被被來來自自空空氣氣中中附附著著在在晶晶體體表表面面的的自自由由電電子子所所中中和和，，其其自自發(fā)發(fā)極極化化電電矩矩不不能能表表現(xiàn)現(xiàn)出出來來。。當當溫溫度度變變化化時時，，晶晶體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)中中的的正正負負電電荷荷重重心心相相對對移移位位，，自自發(fā)發(fā)極極化化發(fā)發(fā)生生變變化化，，晶晶體體表表面面就就會會產(chǎn)產(chǎn)生生電電荷荷耗耗盡盡，，電電荷荷耗耗盡盡的的狀狀況況正正比比于于極極化化程程度度。。圖2-9熱釋釋電電效效應(yīng)應(yīng)的的形形成成原原理理熱釋釋電電紅紅外外傳傳感感器器利利用用的的正正是是熱熱釋釋電電效效應(yīng)應(yīng)，，是是一一種種溫溫度度敏敏感感傳傳感感器器。。它它由由陶陶瓷瓷氧氧化化物物或或壓壓電電晶晶體體元元件件組組成成，，元元件件兩兩個個表表面面做做成成電電極極，，當當傳傳感感器器監(jiān)監(jiān)測測范范圍圍內(nèi)內(nèi)溫溫度度有有的的變變化化時時，，熱熱釋釋電電效效應(yīng)應(yīng)會會在在兩兩個個電電極極上上產(chǎn)產(chǎn)生生電電荷荷△△Q，即即在在兩兩電電極極之之間間產(chǎn)產(chǎn)生生微微弱弱電電壓壓。。由由于于它它的的輸輸出出阻阻抗抗極極高高，，所所以以，，傳傳感感器器中中有有一一個個場場效效應(yīng)應(yīng)管管進進行行阻阻抗抗變變換換。。熱熱釋釋電電效效應(yīng)應(yīng)所所產(chǎn)產(chǎn)生生的的電電荷荷△△Q會跟跟空空氣氣中中的的離離子子結(jié)結(jié)合合而而消消失失，，當當環(huán)環(huán)境境溫溫度度穩(wěn)穩(wěn)定定不不變變時時，，，，傳傳感感器器無無輸輸出出。。圖2-10熱釋釋電電紅紅外外傳傳感感器器的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)及及內(nèi)內(nèi)部部電電路路菲涅涅耳耳透透鏡鏡它是是根根據(jù)據(jù)菲菲涅涅耳耳原原理理制制成成的的，，把把紅紅外外光光線線分分成成可可見見區(qū)區(qū)和和盲盲區(qū)區(qū)。。菲涅耳透鏡有有折射式和反射式兩種形式，其其作用為：一一是聚焦作用用，將熱釋的的紅外信號折折射（反射））在PIR上；二是將檢檢測區(qū)內(nèi)分為為若干個明區(qū)區(qū)和暗區(qū)，使使進入檢測區(qū)區(qū)的移動物體體能以溫度變變化的形式在在PIR上產(chǎn)生變化熱熱釋紅外信號號，這樣，PIR就能產(chǎn)生變化化電信號。圖2-11菲涅耳透鏡2.全球定位技術(shù)術(shù)GPS的組成：（1）空間部分——GPS星座；（2）地面控制部部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)；（3）用戶設(shè)備部部分——GPS信號接收機。。GPS定位原理假設(shè)時時刻在地面面待測點上安安置GPS接收機，可以以測定GPS信號到達接收收機的時間，，再加上接收收機所接收到到的衛(wèi)星星歷歷等其他數(shù)據(jù)據(jù)可以確定以以下4個方程式：式中，待測點點坐標、、、、和為為未未知參數(shù)；（（=1，2，3，4）分別為衛(wèi)星星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3和衛(wèi)星4到接收機之間間的距離（偽偽距）；為為GPS信號的傳播速速度（即光光光速）。4個方程式中各各個參數(shù)意義義如下：、、和為為待待測點坐標的的空間直角坐坐標；、、和（（=1，2，3，4）分別為衛(wèi)星星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3和衛(wèi)星4在時時刻的空間間直角坐標，，可由衛(wèi)星導(dǎo)導(dǎo)航電文求得得；（（=1，2，3，4）分別為衛(wèi)星星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3和衛(wèi)星4的衛(wèi)星鐘的鐘鐘差，由衛(wèi)星星星歷提供；；是是傳播延時誤誤差，用雙頻頻測量法校正正。由以上4個方程即可解解算出待測點點的坐標、、、、和接接收機的鐘差差。。圖2-12GPS定位原理GPS的特點（1）全球覆蓋。。由于其24顆衛(wèi)星均勻分分布，形成同同時覆蓋全球球的衛(wèi)星網(wǎng)，，由于衛(wèi)星距距地面越高，，可見的地球球表面或衛(wèi)星星的覆蓋區(qū)域域就越大，借借助地球的自自轉(zhuǎn)可使地球球上任何地方方至少同時看看到6~11顆衛(wèi)星。（2）全天候。（3）高精度。P碼定位精度為為水平方向20~40m，垂直方向45m，測速0.2m/s，測時精度0.2。C/A碼定位精度為為水平方向l00m，垂直方向156m，測速0.3m/s，測時精度340ns。（4）多用途。廣泛用于陸、、海、空、各各類軍民載體體的導(dǎo)航定位位、精密測量量和授時服務(wù)務(wù)。3.遙感技術(shù)定義：遙感起源于于20世紀60年代，其特征征是不直接接接觸被研究的的目標，感測測目標的特征征信息（一般般是電磁波的的反射、輻射射和發(fā)射輻射射），經(jīng)過傳傳輸、處理，，從中提取人人們感興趣的的信息，這個個過程叫遙感感。遙感技術(shù)術(shù)則是實現(xiàn)這這種過程所采采取的各種技技術(shù)手段的總總稱，包括攝攝影、陸地、、航空、航天天攝影測量等等技術(shù)。分類：遙感技技術(shù)依依其波波譜性性質(zhì)，，可分分為電電磁波波遙感感技術(shù)術(shù)、聲聲學(xué)遙遙感技技術(shù)和和物理理場遙遙感技技術(shù)特點：“三高高”（（即高高光譜譜、高高時間間分辨辨率、、高空空間分分辨率率）、、“三三全””（即即全天天候、、全天天時、、全球球）、、“3W””（即what，when，where）、““三結(jié)結(jié)合””（即即大小小衛(wèi)星星結(jié)合合、航航空與與航天天結(jié)合合、技技術(shù)與與應(yīng)用用結(jié)合合）4.激光掃掃描器器激光掃掃描器器是一一種遠遠距離離條碼碼閱讀讀設(shè)備備手持式式激光光掃描描器屬屬單線線掃描描，其其景深深較大大，掃掃描首首讀率率和精精度較較高，，掃描描寬度度不受受設(shè)備備開口口寬度度限制制；臥式激激光掃掃描器器為全全角掃掃描器器，操操作方方便，，操作作者可可雙手手對物物品進進行操操作，，只要要條碼碼符號號面向向掃描描器，，不管管其方方向如如何，，均能能實現(xiàn)現(xiàn)自動動掃描描，超超級市市場大大都采采用這這種設(shè)設(shè)備。。優(yōu)點點：：非非接接觸觸掃掃描描；；閱閱讀讀條條碼碼密密度度范范圍圍廣廣，，并并可可以以閱閱讀讀不不規(guī)規(guī)則則的的條條碼碼表表面面或或透透過過玻玻璃璃、、透透明明膠膠紙紙閱閱讀讀；；不不會會損損壞壞條條碼碼標標簽簽；；首首讀讀識識別別成成功功率率高高，，識識別別速速度度相相對對光光筆筆及及CCD更快，而而且對印印刷質(zhì)量量不好或或模糊的的條碼識識別效果果好；誤誤碼率極極低（約約為三百百萬分之之一）；；激光讀讀寫器的的防震、、防摔性性能好。。缺點：價價格相對對較高。。工作原理理：手手持式激激光掃描描器通過過一個激激光二極極管發(fā)出出一束光光線，照照射到一一個旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的棱鏡鏡或來回回擺動的的鏡子上上，反射射后的光光線穿過過閱讀窗窗照射到到條碼表表面，光光線經(jīng)過過條形碼碼的條或或空的反反射后返返回到讀讀寫器，，由一個個鏡子進進行采集集、聚焦焦，通過過光電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電電信號，，該信號號將通過過掃描器器或終端端上的譯譯碼軟件件進行譯譯碼。分類：（1）單線掃掃描：其其景深較較大，掃掃描首讀讀率和精精度較高高，掃描描寬度不不受設(shè)備備開口寬寬度限制制，如手手持式激激光掃描描器。（2）全角掃掃描器：：操作方方便，操操作者可可雙手對對物品進進行操作作，只要要條碼符符號面向向掃描器器，不管管其方向向如何，，均能實實現(xiàn)自動動掃描，，超級市市場大都都采用這這種設(shè)備備。如：：臥式激激光掃描描器。（3）光柵式式掃描優(yōu)點：非接觸觸掃描；；閱讀讀條碼密密度范圍圍廣，并并可以閱閱讀不規(guī)規(guī)則的條條碼表面面或透過過玻璃、、透明膠膠紙閱讀讀；不會會損壞條條碼標簽簽；首讀讀識別成成功率高高，識別別速度相相對光筆筆及CCD更快，而而且對印印刷質(zhì)量量不好或或模糊的的條碼識識別效果果好；誤誤碼率極極低（約約為三百百萬分之之一）；；激光讀讀寫器的的防震、、防摔性性能好。。缺點：價格相對較較高。圖2-13激光掃描器工工作原理工作原理：：手持式激光光掃描器通過過一個激光二二極管發(fā)出一一束光線，照照射到一個旋旋轉(zhuǎn)的棱鏡或或來回擺動的的鏡子上，反反射后的光線線穿過閱讀窗窗照射到條碼碼表面，光線線經(jīng)過條形碼碼的條或空的的反射后返回回到讀寫器，，由一個鏡子子進行采集、、聚焦，通過過光電轉(zhuǎn)換器器轉(zhuǎn)換成電信信號，該信號號將通過掃描描器或終端上上的譯碼軟件件進行譯碼。。圖2-14激光掃描器器工作流程程通信及計算算技術(shù)1.移動通信的的分類（1）按設(shè)備的的使用環(huán)境境分類：：陸地移動動通信、海海上移動通通信和航空空移動通信信（2）按服務(wù)對對象分類：：公用移動動通信與專專用移動通通信（3）按移動通通信系統(tǒng)分分類：蜂窩窩移動通信信、專用調(diào)調(diào)度電話、、集群調(diào)度度電話、個個人無線電電話、公用用無線電話話、移動衛(wèi)衛(wèi)星通信等等類型。。普適計算技技術(shù)理解普適計計算概念需需要注意以以下幾個問問題：（1）“無處不不在”與““不可見””（2）普適計算算體現(xiàn)出信信息空間與與物理空間間的融合（3）普適計算算的核心是是“以人為為本”（4）普適計算算的重點在在于提供面面向用戶的的、統(tǒng)一的的、自適應(yīng)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服服務(wù)要實現(xiàn)普適適計算的目目標，我們們必須解決決以下幾個個基本的問問題：（1）理論建模模。（2）自然透明明的人機交交互（3）無縫的應(yīng)應(yīng)用遷移（4）上下文感感知云計算技術(shù)術(shù)云計算主要要特點：（1）云計算是是一種新的的計算模式式。（2）云計算是是互聯(lián)網(wǎng)計計算模式的的商業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)方式。（3）云計算的的優(yōu)點是安安全、方便便，共享的的資源可以以按需擴展展（4）云云計計算算更更適適合合于于中中小小企企業(yè)業(yè)和和低低端端用用戶戶。。（5）云云計計算算體體現(xiàn)現(xiàn)了了軟軟件件即即服服務(wù)務(wù)的的理理念念。。圖2-15云計計算算工工作作模模式式示示意意圖圖數(shù)據(jù)據(jù)庫庫與與數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)倉倉庫庫技技術(shù)術(shù)1.數(shù)據(jù)據(jù)庫庫技技術(shù)術(shù)的的發(fā)發(fā)展展（1）面面向向?qū)ο笙髷?shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫（2）分分布布式式數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫（3）多多媒媒體體數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫（4）并并行行數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫（5）演演繹繹數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)庫庫（6）主動數(shù)數(shù)據(jù)庫2.數(shù)據(jù)倉庫庫、數(shù)據(jù)據(jù)集市與與數(shù)據(jù)挖挖掘技術(shù)術(shù)數(shù)據(jù)倉庫庫是一個個在企業(yè)業(yè)管理和和決策中中面向主主題的、、集成的的、相對對穩(wěn)定的的、動態(tài)態(tài)更新的的數(shù)據(jù)集集合。采采用全新新的數(shù)據(jù)據(jù)組織方方式，對對大量的的原始數(shù)數(shù)據(jù)進行行采集、、轉(zhuǎn)換、、加工，，并按照照主題進進行重組組，提取取有用的的信息。。數(shù)據(jù)倉倉庫系統(tǒng)統(tǒng)需提供供工具層層，包括括聯(lián)機分分析處理理工具、、預(yù)測分分析工具具和數(shù)據(jù)據(jù)挖掘工工具。應(yīng)用數(shù)據(jù)據(jù)倉庫技技術(shù)使系系統(tǒng)能夠夠面向復(fù)復(fù)雜數(shù)據(jù)據(jù)分析、、高層決決策支持持，提供供來自不不同的應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)的集成成化數(shù)據(jù)據(jù)和歷史史數(shù)據(jù)，，為決策策者進行行全局范范圍內(nèi)的的戰(zhàn)略決決策和長長期趨勢勢分析提提供有效效的支持持。數(shù)據(jù)挖掘掘使數(shù)據(jù)據(jù)庫技術(shù)術(shù)進入了了一個更更高級的的階段，，它不僅僅能對過過去的數(shù)數(shù)據(jù)進行行查詢和和遍歷，，并且能能夠找出出過去數(shù)數(shù)據(jù)之間間的潛在在聯(lián)系，，從而促促進信息息的傳遞遞人工智能能技術(shù)1．人工智智能的基基本概念念人工智能能(artificialintelligence)是計算機機科學(xué)、、控制論論、信息息論、神神經(jīng)生理理學(xué)、心心理學(xué)、、語言學(xué)學(xué)等多種種學(xué)科高高度發(fā)展展、緊密密結(jié)合、、互相滲滲透而發(fā)發(fā)展起來來的一門門交叉學(xué)學(xué)科。2．人工智智能技術(shù)術(shù)的研究究與應(yīng)用用當前人工工智能技技術(shù)的研研究與應(yīng)應(yīng)用主要要集中在在以下幾幾個方面面（1）自然語語言理解解（2）數(shù)據(jù)庫庫的智能能檢索。。（3）專家家系統(tǒng)統(tǒng)（4）定理理證明明（5）博弈弈（6）自動動程序序設(shè)計計（7）組合合調(diào)度度問題題（8）感知知問題題嵌入式式技術(shù)術(shù)1．嵌入入式技技術(shù)與與環(huán)境境智能能化嵌入式式系統(tǒng)統(tǒng)（EmbeddedSystem）也稱稱嵌入入式計計算機機系統(tǒng)統(tǒng)，它它是針針對特特定的的應(yīng)用用，剪剪裁計計算機機的軟軟件和和硬件件，以以適應(yīng)應(yīng)應(yīng)用用系統(tǒng)統(tǒng)對功功能、、可靠靠性、、成本本、體體積、、功耗耗的嚴嚴格要要求的的專用用計算算機系系統(tǒng)。。2．嵌入入式計計算機機系統(tǒng)統(tǒng)的特特點（1）微型型機應(yīng)應(yīng)用和和微處處理器器芯片片技術(shù)術(shù)的發(fā)發(fā)展為為嵌入入式系系統(tǒng)研研究奠奠定了了基礎(chǔ)礎(chǔ)。（2）嵌入入式系系統(tǒng)的的發(fā)展展適應(yīng)應(yīng)了智智能控控制的的需求求。（3）嵌入入式系系統(tǒng)的的發(fā)展展促進進了適適應(yīng)特特殊要要求的的微處處理器器芯片片、操操作系系統(tǒng)、、軟件件編程程語言言與體體系結(jié)結(jié)構(gòu)研研究的的發(fā)展展。（4）嵌入式系系統(tǒng)的研究究體現(xiàn)出多多學(xué)科交叉叉融合的特特點。3．嵌入式系系統(tǒng)發(fā)展的的過程嵌入式系統(tǒng)統(tǒng)從20世紀70年代出現(xiàn)以以來，發(fā)展展至今已經(jīng)經(jīng)有30多年歷史。。嵌人式系系統(tǒng)大致經(jīng)經(jīng)歷了四個個發(fā)展階段段。（1）第一階段段是以可編編程序控制制器系統(tǒng)為為核心的研研究階段。。（2）第二階段段是以嵌入入式中央處處理器CPU為基礎(chǔ)，以以簡單操作作系統(tǒng)為核核心的階段段。（3）第三階段段是以嵌人人式操作系系統(tǒng)為標志志的階段。。（4）第四階段段是基于網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)操作的的嵌入式系系統(tǒng)發(fā)展階階段。2.3現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通通信與物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)由大量的部部署在監(jiān)測測區(qū)域內(nèi)的的微型傳感感器節(jié)點構(gòu)構(gòu)成的無線線傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，通過過無線通信信方式智能能組網(wǎng)，形形成一個自自組織網(wǎng)絡(luò)絡(luò)系統(tǒng)，具具有信號采采集、實時時監(jiān)測、信信息傳輸、、協(xié)同處理理、信息服服務(wù)等功能能，能感知知、采集和和處理網(wǎng)絡(luò)絡(luò)所覆蓋區(qū)區(qū)域中感知知對象的各各種信息，，并將處理理后的信息息傳遞給用用戶。無線網(wǎng)絡(luò)與與物聯(lián)網(wǎng)無線局域網(wǎng)網(wǎng)與協(xié)議定義：無線局域網(wǎng)網(wǎng)是指以無無線電波、、激光、紅紅外線等無無線媒介來來代替有線線局域網(wǎng)中中的部分或或全部傳輸輸媒介而構(gòu)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)。協(xié)議標準（1）802.11協(xié)議（2）藍牙標準準（3）HomeRF工業(yè)標準2.3.3IPV6技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)帶來來了技術(shù)上上的挑戰(zhàn)（1）物聯(lián)網(wǎng)由由眾多節(jié)點點連接構(gòu)成成，無論是是采用自組組織方式，，還是采用用現(xiàn)有的公公眾網(wǎng)進行行連接，這這些節(jié)點之之間的通信信必然牽涉涉到尋址問問題（2）目前互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的移動動性不足也也造成了移移動能力的的瓶頸（3）網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量量保證也是是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)發(fā)展過程中中必須解決決的問題（4）物聯(lián)網(wǎng)節(jié)節(jié)點的安全全性和可靠靠性也需要要重新考慮慮基于IPv6技術(shù)的物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解解決方案（1）IPv6地址技術(shù)（2）IPv6移動性技術(shù)術(shù)（3）IPv6QoS技術(shù)（4）IPv6安全性與可可靠性技術(shù)術(shù)圖2-16MIPv4與MIPv6的轉(zhuǎn)發(fā)比較較藍牙、無線線個人區(qū)域域網(wǎng)與ZIGBEE藍牙技術(shù)是是一種短距距離無線電電技術(shù)無線個人區(qū)區(qū)域網(wǎng)（無無線個域網(wǎng)網(wǎng)）WPAN(WirelessPersonalAreaNetwork)。就是在在個人工工作地方方把屬于于個人使使用的電電子設(shè)備備（如便便攜式計計算機，，掌上電電腦以及及蜂窩電電話等））用無線線技術(shù)連連接起來來，整個個網(wǎng)絡(luò)的的范圍大大約為10m。Zigbee是一種高高可靠的的無線數(shù)數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，類似似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)。。Zigbee數(shù)傳模塊塊類似于于移動網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)基站站。通訊訊距離從從標準的的75m到幾百米米、幾公公里，并并且支持持無限擴擴展。ZigBee的特點（1）低功耗耗（2）成本低低（3）時延短短（4）網(wǎng)絡(luò)容容量大（5）可靠（6）安全2.4無線通信信3G與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的發(fā)展展理解3G的基本概概念時，，需要注注意以下下幾個問問題。（1）第三代代移動通通信技術(shù)術(shù)簡稱為為“3G”或“三代代”，是是指支持持高速數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸?shù)姆涓C窩移動通通信技術(shù)術(shù)。3G服務(wù)能夠夠同時支支持語音音通話信信號及電電子郵件件、即時時通信數(shù)數(shù)字信號號的高速速傳輸。。（2）3G與2G的主要區(qū)區(qū)別是：：3G能夠在全全球范圍圍內(nèi)更好好地實現(xiàn)現(xiàn)無線漫漫游，提提供網(wǎng)頁頁瀏覽、、電話會會議、電電子商務(wù)務(wù)、音樂樂、視頻頻等多種種信息服服務(wù)。根據(jù)我國國電信業(yè)業(yè)重組方方案，3G牌照的發(fā)發(fā)放方式式是：中中國移動動獲得TD-SCDMA牌照，中中國電信信獲得CDMA2000牌照，中中國聯(lián)通通獲得WCDMA牌照。促進物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮揮無線通通信物聯(lián)網(wǎng)信信息發(fā)送送的平臺臺——3G手機普通3G手機服務(wù)務(wù)業(yè)務(wù)包包括以下下幾個方方面：（1）寬帶上上網(wǎng)（2）視頻通通話（3）手機電電視（4）無線搜搜索（5）手機音音樂（6）手機購購物（7）手機網(wǎng)游基于RFID和手機終端的的移動電子商商務(wù)1．3G特色定位應(yīng)用用（1）高精度定位位（2）區(qū)域觸發(fā)定定位2．移動企業(yè)應(yīng)應(yīng)用（1）移動多媒體體會議電話、、會議電視服服務(wù)（2）高速移動企企業(yè)接入3．移動行業(yè)的的應(yīng)用（1）面向向公眾眾的業(yè)業(yè)務(wù)（2）面向向行業(yè)業(yè)內(nèi)部部生產(chǎn)產(chǎn)管理理的應(yīng)應(yīng)用2.5集成電電路：：物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的的基石石第一組組數(shù)據(jù)據(jù)是微微電子子技術(shù)術(shù)對國國民經(jīng)經(jīng)濟總總產(chǎn)值值的貢貢獻。。發(fā)發(fā)達國國家或或發(fā)展展中國國家在在經(jīng)濟濟增長長方面面存在在著一一條規(guī)規(guī)律，，那就就是電電子工工業(yè)產(chǎn)產(chǎn)值的的增長長速率率是國國民經(jīng)經(jīng)濟總總產(chǎn)值值增長長速率率的3倍，微微電子子產(chǎn)業(yè)業(yè)的增增長速速率又又是電電子工工業(yè)增增長速速率的的2倍。第二組組數(shù)據(jù)據(jù)是集集成電電路產(chǎn)產(chǎn)品與與其他他門類類產(chǎn)品品對國國民經(jīng)經(jīng)濟貢貢獻率率的比比較。。。。根據(jù)據(jù)有關(guān)關(guān)研究究機構(gòu)構(gòu)的測測算，，集成成電路路對國國民經(jīng)經(jīng)濟的的貢獻獻率遠遠高于于其他他門類類的產(chǎn)產(chǎn)品。。如果果以單單位質(zhì)質(zhì)量鋼鋼筋對對GDP的貢獻獻為1計算，，那么么小汽汽車為為5，彩電電為30，計算算機為為1000，而集集成電電路的的貢獻獻率則則高達達2000。微電子子技術(shù)術(shù)和產(chǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)發(fā)展的的重要要性集成電電路的的研究究與發(fā)發(fā)展經(jīng)過40余年的的發(fā)展展，集集成電電路已已經(jīng)從從最