第1章 物聯(lián)網(wǎng)概論

第1章

物聯(lián)網(wǎng)概論物聯(lián)網(wǎng)基本概念1.1未來網(wǎng)絡(luò)：物聯(lián)網(wǎng)1.2物聯(lián)網(wǎng)的主要問題與實例1.31.1物聯(lián)網(wǎng)基本概念

將任何時間，任何地方，任何人進行連接，實現(xiàn)人類同任何東西的互連，這就是人們常說的物聯(lián)網(wǎng)。1.1.1物聯(lián)網(wǎng)定義

物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）這個詞是MITAuto-ID中心主任KevinAshton教授1999年在研究RFID時最早提出來的，現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)概念得到了國際普遍的公認(rèn)。 MIT對于InternetofThings的闡述是“一種用于創(chuàng)建全球環(huán)境的自動ID中心，在這個環(huán)境中計算機可以在沒有人類的幫助下理解世界”。 McFarlane在他的論文中提出了InternetofThings中物體的5大要求：

①有唯一的標(biāo)識；

②能夠與周圍環(huán)境通信；

③能夠獲得自身信息并保存信息；

④能夠通過某種語言描述自身的特性

（如用途，處理需求等）；

⑤能夠根據(jù)相應(yīng)情況做出決策。

在2005年國際電信聯(lián)盟（ITU）以及歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺組織（EPoSS）在《InternetofThingsin2020》的報告中，物聯(lián)網(wǎng)的定義和范圍已經(jīng)發(fā)生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于射頻識別（RadioFreguncyIdentification,RFID）技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)。

目前，物聯(lián)網(wǎng)比較公認(rèn)的定義是“通過射頻識別（RFID）、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Internet連接起來，進行信息交換和通信，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)?！?/p>

“M2M”和“傳感網(wǎng)”（SensorNetworks）這兩個詞出現(xiàn)較早，在國外一直受關(guān)注，SmartPlanet、InternetofThings和SmartGrid（智能

電網(wǎng)）這3個詞在2007年才開始受到較大關(guān)注，

但只有“智能電網(wǎng)”這個詞的受關(guān)注度提升較

快，在2008年就超過了“智慧地球”和“InternetofThings”。圖1-1物聯(lián)網(wǎng)、M2M、智慧地球、傳感網(wǎng)絡(luò)的關(guān)注度和使用率圖1-2歸納了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、業(yè)務(wù)范圍和存在形式，以及與其他技術(shù)的關(guān)系1．“中國式”定義

物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）指的是將

無處不在的末端設(shè)備和設(shè)施，包括具備“內(nèi)

在智能”的傳感器、移動終端、工業(yè)系統(tǒng)、

樓控系統(tǒng)、家庭智能設(shè)施、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，

以及“外在使能”的。

如貼上RFID的各種資產(chǎn)、攜帶無線終端的個人與車輛等“智能化物件或動物”或“智能塵?！?，通過各種無線或有線的長距離或短距離通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)機器間的互連互通（M2M）、應(yīng)用大集成以及基于云計算的SaaS（SoftwareasaService）營運等模式。

在內(nèi)網(wǎng)、專網(wǎng)或Internet環(huán)境下，采用適當(dāng)?shù)男畔踩Ｕ蠙C制，提供安全可控乃至個性化的實時在線監(jiān)測、定位追溯、報警聯(lián)動、調(diào)度指揮、預(yù)案管理、遠(yuǎn)程控制、安全防范、遠(yuǎn)程維保、在線升級、統(tǒng)計報表、決策支持、領(lǐng)導(dǎo)桌面等管理和服務(wù)功能，實現(xiàn)對“萬物”的“高效、節(jié)能、安全、環(huán)保”的“管、控、營”一體化TaaS（EverythingasaService）服務(wù)。2．歐盟的定義 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Internet、服務(wù)Internet

和企業(yè)Internet一道，構(gòu)成未來Internet。1.1.2各國推進物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的行動 1．美國：技術(shù)基礎(chǔ)雄厚 2．歐盟：物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略規(guī)劃完善 3．日韓：泛在網(wǎng)戰(zhàn)略和應(yīng)用 4．國外物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程對于我國的啟示1.1.3物聯(lián)網(wǎng)的原理1.2未來網(wǎng)絡(luò)：物聯(lián)網(wǎng)

從科技的觀點，物聯(lián)網(wǎng)不僅是單純的新型技術(shù)成果，相反地，它的許多互補性技術(shù)的發(fā)展為建立虛擬世界和物質(zhì)世界的聯(lián)系提供了性能支持。

這些性能如下。（1）通信和協(xié)作（2）可尋址能力（3）身份識別（4）感知力（5）驅(qū)動力（6）內(nèi)嵌式信息進程（7）定位（8）用戶界面圖1-3智能電話是人、物和網(wǎng)絡(luò)之間的中介1.2.1物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是一種技術(shù)革新，代表未來計算機的運作與交流，它的發(fā)展需要創(chuàng)新科技的支持。1．Internet技術(shù)2．EPC/RFID技術(shù)3．傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4．納米技術(shù)和微型技術(shù)5．無線通信技術(shù)6．嵌入式技術(shù)7．信息安全技術(shù)1.2.2物聯(lián)網(wǎng)的驅(qū)動和期望1．物聯(lián)網(wǎng)的驅(qū)動

什么驅(qū)動著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展？

一個重要的因素是純粹的信息進化過程以及通信技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。

第一類新型服務(wù)包括提高道路安全的汽車通信，通過操作能源家庭裝置更加理性地使用家庭能源的方式，而“周邊協(xié)助生活”目的在于不引人注視的情況下，在日常生活中對老年人提供幫助。

第二類的服務(wù)范例包括一個虛擬的失物招領(lǐng)辦公室，這是一個接收來自失主的呼求的移動基礎(chǔ)設(shè)備，或者是其風(fēng)險可以被很好估計的保險（而且甚至可以降低風(fēng)險）只有投保人是“明智的”。

另一個Internet的驅(qū)動是現(xiàn)實世界提供給信息系統(tǒng)的意識。2．物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢

從長遠(yuǎn)的眼光來看，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展會包括以下3個階段：嵌入智能，連通性，互動性。圖1-4物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢1.2.3物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

目前，物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)分為5個層次，并且使用TCP/IP已經(jīng)正常工作了很長時間。

物聯(lián)網(wǎng)的5層分別是業(yè)務(wù)層、應(yīng)用層、處理層、傳輸層和感知層，如圖1-5所示。圖1-5物聯(lián)網(wǎng)新結(jié)構(gòu)1．感知層2．傳輸層3．處理層4．應(yīng)用層5．業(yè)務(wù)層圖1-6物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)圖1-7物聯(lián)網(wǎng)——不同層的邊緣技術(shù)圖1-8物聯(lián)網(wǎng)——包括RFID和其他邊緣技術(shù)圖1-9物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)圖1-10物聯(lián)網(wǎng)圖1-11物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)1.2.4射頻識別和EPC網(wǎng)絡(luò)

射頻識別（RFID）主要用于識別幾米外的物體，通過一個具有代表性的固定閱讀器與一個連接到物體的無線的無電池的發(fā)射機交流。

不僅為物聯(lián)網(wǎng)提供兩項重要的基礎(chǔ)功能——識別功能和通信功能，同時RFID還可以用來檢測物體的大概方位。

近些年來射頻識別（RFID）的發(fā)展不僅反應(yīng)了科技的進步，同時也反應(yīng)了耗資的減少以及標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用。 RFID的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域是物流管理。圖1-12RFID通信

從長遠(yuǎn)角度看，像EPC網(wǎng)絡(luò)這樣的基礎(chǔ)設(shè)施將扮演重要的角色。 EPC網(wǎng)絡(luò)的名字來源于“電子產(chǎn)品代碼”—一個構(gòu)建的識別符識別唯一與產(chǎn)品相關(guān)的RFID發(fā)送—接收機。 EPC網(wǎng)絡(luò)的目的不單是用RFID技術(shù)識別物體，同樣可以用來簡化進程和交換所獲數(shù)據(jù)。 EPCIS（EPCInformationServices）標(biāo)準(zhǔn)代表了該網(wǎng)絡(luò)的一個基本組成部分，而且它已經(jīng)被許多軟件制造商支持。

例如，EPCIS事件不僅可以描述一個特殊的發(fā)送—應(yīng)答機在何時何地被檢測到，還可以提供關(guān)于相關(guān)商務(wù)進程的信息或是申請事項。1.3物聯(lián)網(wǎng)的主要問