第1章 物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論課件

第一章物聯(lián)網(wǎng)概述第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論第1章

物聯(lián)網(wǎng)概述1.1起源與發(fā)展1.2核心技術(shù)1.3主要特點(diǎn)1.4應(yīng)用前景什么是物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)的概念是如何產(chǎn)生的？第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論歷史進(jìn)程：基本思想始于20世紀(jì)90年代2009

“感知中國(guó)”2005

國(guó)際電信聯(lián)盟《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，指出無(wú)所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來(lái)臨

1995BillGates《未來(lái)之路》物物互聯(lián)2008IBM“智慧地球”第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論歷史進(jìn)程：主線復(fù)雜，來(lái)源不單一射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）1999年，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）Auto-ID中心，提出EPC系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)概念普適計(jì)算（PervasiveComputing）感知與互聯(lián)嵌入式系統(tǒng)20世紀(jì)90年代末，傳感網(wǎng)起步2006年，NSFworkshoponCPS(Cyber-PhysicalSystems)信息-物理融合系統(tǒng)第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論什么是物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）？英文定義Incomputing,theInternetofThingsreferstoanetworkofobjects,suchashouseholdappliances.Itisoftenaself-configuringwirelessnetwork.TheconceptoftheinternetofthingsisattributedtotheoriginalAuto-IDCenter,foundedin1999andbasedatthetimeinMIT.第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論什么是物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）？中文定義物聯(lián)網(wǎng)實(shí)際是中國(guó)人的發(fā)明，是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息載體，讓所有能被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。整合了美國(guó)CPS(Cyber-PhysicalSystems)、歐盟IoT（InternetofThings)和日本U-Japan等概念，普通對(duì)象設(shè)備化，自治終端互聯(lián)化和普適服務(wù)智能化是其三個(gè)重要特征。第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論物聯(lián)網(wǎng)的更多定義由具有標(biāo)識(shí)、虛擬個(gè)性的物體/對(duì)象所組成的網(wǎng)絡(luò)，這些標(biāo)識(shí)和個(gè)性運(yùn)行在智能空間，使用智慧的接口與用戶、社會(huì)和環(huán)境的上下文進(jìn)行連接與通信。2008年，歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺(tái)（EPoSS）《InternetofThingsin2020》物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的整合部分，它是以標(biāo)準(zhǔn)、互通的通訊協(xié)議為基礎(chǔ)，具有自我配置能力的全球性動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，所有實(shí)質(zhì)和虛擬的物品都有特定的編碼和物理特性，通過(guò)智能界面無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)信息共享。2009年，歐盟第七框架RFID和互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目組報(bào)告指通過(guò)信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。他是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。2010年，我國(guó)政府工作報(bào)告所附的注釋中物聯(lián)網(wǎng)的定義。物體在網(wǎng)絡(luò)中通信第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論第1章

物聯(lián)網(wǎng)概述1.1起源與發(fā)展1.2核心技術(shù)1.3主要特點(diǎn)1.4應(yīng)用前景根據(jù)信息生成、傳輸、處理和應(yīng)用將物聯(lián)網(wǎng)分為感知識(shí)別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層。第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論核心技術(shù)：四大層次綜合應(yīng)用層管理服務(wù)層感知識(shí)別層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論核心價(jià)值鏈及相關(guān)公司綜合應(yīng)用層管理服務(wù)層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層感知識(shí)別層《21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)》2013年3月第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論核心技術(shù)：感知識(shí)別層信息生成方式多樣化第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論核心技術(shù)：感知識(shí)別層感知識(shí)別層位于物聯(lián)網(wǎng)四層模型的最底端，是所有上層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。通過(guò)感知識(shí)別技術(shù)，讓物品“開(kāi)口說(shuō)話、發(fā)布信息”是融合物理世界和信息世界的重要一環(huán)，是物聯(lián)網(wǎng)區(qū)別于其他網(wǎng)絡(luò)的最獨(dú)特的部分。物聯(lián)網(wǎng)的“觸手”——位于感知識(shí)別層的大量信息生成設(shè)備自動(dòng)生成方式：RFID、傳感器、定位系統(tǒng)等人工生成方式：智能手機(jī)、PDA、筆記本電腦等等。（智能設(shè)備）第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論技術(shù)舉例：射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)詳見(jiàn)第二章基本組成：標(biāo)簽，閱讀器和天線三大組件。工作原理：閱讀器通過(guò)天線發(fā)送電子信號(hào)標(biāo)簽接收到信號(hào)后發(fā)射內(nèi)部存儲(chǔ)的標(biāo)識(shí)信息閱讀器再通過(guò)天線接收并識(shí)別標(biāo)簽發(fā)回的信息最后閱讀器再將識(shí)別結(jié)果發(fā)送給主機(jī)。第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論技術(shù)舉例：傳感器網(wǎng)絡(luò)詳見(jiàn)第三章發(fā)展歷程：傳感器→無(wú)線傳感器→無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（大量、微型、低成本、低功耗的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)）第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論技術(shù)舉例：傳感器網(wǎng)絡(luò)車輛路側(cè)通信車輛感知車間距感知基站第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論技術(shù)舉例：傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用VigilNet：美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)研制的用于軍事監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。傳感節(jié)點(diǎn)具有自主成網(wǎng)，多跳傳輸?shù)忍攸c(diǎn)。Mercury:美國(guó)哈佛大學(xué)研制的可穿戴的醫(yī)療監(jiān)控傳感器。傳感器具有設(shè)計(jì)人性化，高精度感知，連續(xù)長(zhǎng)期采集數(shù)據(jù)等特點(diǎn)。

GreenOrbs（綠野千傳）：森林監(jiān)測(cè)傳感網(wǎng)系統(tǒng)，適用于長(zhǎng)期、大規(guī)模、自動(dòng)化的環(huán)境監(jiān)測(cè)任務(wù)第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論技術(shù)舉例：定位系統(tǒng)詳見(jiàn)第四章位置信息及拓展：地理位置+處在該位置的時(shí)間+處在該位置的對(duì)象（人或設(shè)備）定位系統(tǒng)與技術(shù)：室外：GPS，蜂窩基站定位，室內(nèi)：紅外線、超聲波、藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下對(duì)定位技術(shù)的挑戰(zhàn)：多變環(huán)境下的精準(zhǔn)定位大規(guī)模應(yīng)用基于位置的服務(wù)（LocationbasedServices）位置信息帶來(lái)的信息安全和隱私保護(hù)問(wèn)題第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論技術(shù)舉例：智能信息設(shè)備詳見(jiàn)第五章傳統(tǒng)智能設(shè)備：個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）/個(gè)人數(shù)字助理（PDA）物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代新智能設(shè)備：數(shù)字標(biāo)牌（實(shí)時(shí)信息互動(dòng)）/智能電視（具有全功能的互聯(lián)網(wǎng)，個(gè)性化體驗(yàn)）/智能手機(jī)/…物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下智能設(shè)備發(fā)展新趨勢(shì)：更深入的智能：傳統(tǒng)的智能設(shè)備+沒(méi)有計(jì)算能力的簡(jiǎn)單物理對(duì)象更透徹的感知：主動(dòng)感知(部署傳感器)+被動(dòng)感知(發(fā)出查詢請(qǐng)求)更全面的互聯(lián)：互聯(lián)互通+信息共享第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論核心技術(shù)：四大層次綜合應(yīng)用層管理服務(wù)層感知識(shí)別層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論核心技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論核心技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層詳見(jiàn)第六~九章網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)有何異同？物聯(lián)網(wǎng)是下一代互聯(lián)網(wǎng)嗎？無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)中究竟扮演了什么角色？網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層在物聯(lián)網(wǎng)四層模型中連接感知識(shí)別層和管理服務(wù)層，具有強(qiáng)大的紐帶作用，高效、穩(wěn)定、及時(shí)、安全地傳輸上下層的數(shù)據(jù)。第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的各種網(wǎng)絡(luò)形式互聯(lián)網(wǎng)：IPv6掃清了可接入網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備在數(shù)量上的限制。互聯(lián)網(wǎng)/電信網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)和技術(shù)支持。無(wú)線寬帶網(wǎng)：WiFi/WiMAX等無(wú)線寬帶技術(shù)覆蓋范圍較廣，傳輸速度較快，為物聯(lián)網(wǎng)提供高速可靠廉價(jià)且不受接入設(shè)備位置限制的互聯(lián)手段。無(wú)線低速網(wǎng)：ZigBee/藍(lán)牙/紅外等低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能夠適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)中能力較低的節(jié)點(diǎn)的低速率、低通信半徑、低計(jì)算能力和低能量來(lái)源等特征。移動(dòng)通信網(wǎng)：移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將成為“全面、隨時(shí)、隨地”傳輸信息的有效平臺(tái)。高速、實(shí)時(shí)、高覆蓋率、多元化處理多媒體數(shù)據(jù)，為“物品觸網(wǎng)”創(chuàng)造條件第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論核心技術(shù)：四大層次綜合應(yīng)用層管理服務(wù)層感知識(shí)別層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論核心技術(shù)：管理服務(wù)層管理服務(wù)層是物聯(lián)網(wǎng)智慧的源泉。人們通常所指“智能”（如智能電網(wǎng)、智能交通等）中的智慧就來(lái)自這一層。管理服務(wù)層解決數(shù)據(jù)如何存儲(chǔ)（數(shù)據(jù)庫(kù)與海量存儲(chǔ)技術(shù)）如何檢索（搜索引擎）如何使用（數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)器學(xué)習(xí)）如何不被濫用（數(shù)據(jù)安全與隱私保護(hù)）第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論數(shù)據(jù)庫(kù)與物聯(lián)網(wǎng)詳見(jiàn)第十章物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)特點(diǎn)：海量性，多態(tài)性，關(guān)聯(lián)性，語(yǔ)義性傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)：關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)（e.g.MySQL）作為一項(xiàng)有著近半個(gè)世紀(jì)歷史的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，仍可在物聯(lián)網(wǎng)中大展拳腳，為物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行提供支撐。新興數(shù)據(jù)庫(kù)：非關(guān)系型、分布式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（e.g.NoSQL），并不要求數(shù)據(jù)庫(kù)具有確定的表模式，通過(guò)避免連接操作提升數(shù)據(jù)庫(kù)性能。第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論海量信息存儲(chǔ)與物聯(lián)網(wǎng)詳見(jiàn)第十一章網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)：直接附加存儲(chǔ)（DAS）網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)（NAS）存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）困難：只能滿足中等規(guī)模商業(yè)需求數(shù)據(jù)中心：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和配套設(shè)備（如通信/存儲(chǔ)設(shè)備），冗余的數(shù)據(jù)通信連接/環(huán)境控制設(shè)備/監(jiān)控設(shè)備及安全裝置典型的數(shù)據(jù)中心：Google/Hadoop第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論搜索引擎與物聯(lián)網(wǎng)詳見(jiàn)第十二章Web搜索引擎：一個(gè)能夠在合理響應(yīng)時(shí)間內(nèi)，根據(jù)用戶的查詢關(guān)鍵詞，返回一個(gè)包含相關(guān)信息的結(jié)果列表（hitslist）服務(wù)的綜合體。傳統(tǒng)的Web搜索引擎：基于查詢關(guān)鍵詞的第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代搜索引擎從智能物體角度思考搜索引擎與物體之間的關(guān)系，主動(dòng)識(shí)別物體并提取有用信息。從用戶角度上的多模態(tài)信息利用，使查詢結(jié)果更精確，更智能，更定制化。（百度圖片搜索，）第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論物聯(lián)網(wǎng)的智慧決策詳見(jiàn)第十三章需求分析：更透徹的感知要求對(duì)海量數(shù)據(jù)多維度整合與分析更深入的智能化需要普適性的數(shù)據(jù)搜索和服務(wù)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)：從大量數(shù)據(jù)中獲取潛在有用的且可被人理解的模式，基本類型有關(guān)聯(lián)分析，分類/聚類分析，演化分析等。應(yīng)用舉例：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境數(shù)據(jù)，挖掘影響產(chǎn)量的重要因素，獲得產(chǎn)量最大化配置方式市場(chǎng)營(yíng)銷：通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)行銷和貨籃分析等方式獲取顧客購(gòu)物取向和興趣第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論信息安全與隱私保護(hù)詳見(jiàn)第十四章RFID安全主要安全和隱私隱患：竊聽(tīng)、跟蹤、中間人攻擊、欺騙/重放/克隆、物理破解、篡改信息、拒絕服務(wù)攻擊、RFID病毒…保護(hù)手段：物理安全機(jī)制/密碼學(xué)安全機(jī)制/PUF…位置隱私用戶對(duì)自己位置信息的掌控能力：用戶能自由決定是否發(fā)布位置信息，將信息發(fā)布給誰(shuí)，通過(guò)何種方式來(lái)發(fā)布，以及發(fā)布的信息有多詳細(xì)。保護(hù)手段：制度制約、隱私方針、身份匿名、數(shù)據(jù)混淆第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論核心技術(shù)：綜合應(yīng)用層詳見(jiàn)第十五~十九章“實(shí)踐出真知”，無(wú)論任何技術(shù)，應(yīng)用是決定成敗的關(guān)鍵。物聯(lián)網(wǎng)豐富的內(nèi)涵催生出更加豐富的外延應(yīng)用。傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)以數(shù)據(jù)為中心→以人為中心文件傳輸、電子郵件、電子商務(wù)、視頻點(diǎn)播、在線游戲和社交網(wǎng)絡(luò)等；物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用以“物”或者物理世界為中心物品追蹤、環(huán)境感知、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)等等。正處于快速增長(zhǎng)期，具有多樣化、規(guī)?；?、行業(yè)化等特點(diǎn)。第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論第1章

物聯(lián)網(wǎng)概述1.1起源與發(fā)展1.2核心技術(shù)1.3主要特點(diǎn)1.4應(yīng)用前景物聯(lián)網(wǎng)相對(duì)于已有的各種通信和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)和應(yīng)用層面具有哪些特點(diǎn)呢？第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論物聯(lián)網(wǎng)的主要特點(diǎn)（一）感知識(shí)別普適化無(wú)所不在的感知和識(shí)別將傳統(tǒng)上分離的物理世界和信息世界高度融合。異構(gòu)設(shè)備互聯(lián)化各種異構(gòu)設(shè)備利用無(wú)線通信模塊和協(xié)議自組成網(wǎng)，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)“網(wǎng)關(guān)”互通互聯(lián)。聯(lián)網(wǎng)終端規(guī)?；锫?lián)網(wǎng)時(shí)代每一件物品均具通信功能成為網(wǎng)絡(luò)終端，5-10年內(nèi)聯(lián)網(wǎng)終端規(guī)模有望突破百億。第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論物聯(lián)網(wǎng)的主要特點(diǎn)（二）管理調(diào)控智能化物聯(lián)網(wǎng)高效可靠組織大規(guī)模數(shù)據(jù)，與此同時(shí)，運(yùn)籌學(xué)，機(jī)器學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)挖掘，專家系統(tǒng)等決策手段將廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。應(yīng)用服務(wù)鏈條化以工業(yè)生產(chǎn)為例，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)覆蓋從原材料引進(jìn)，生產(chǎn)調(diào)度，節(jié)能減排，倉(cāng)儲(chǔ)物流到產(chǎn)品銷售，售后服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)。經(jīng)濟(jì)發(fā)展跨越化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有望成為從勞動(dòng)密集型向知識(shí)密集型，從資源浪費(fèi)型向環(huán)境友好型國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中的重要?jiǎng)恿?。?章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論第1章

物聯(lián)網(wǎng)概述1.1起源與發(fā)展1.2核心技術(shù)1.3主要特點(diǎn)1.4應(yīng)用前景物聯(lián)網(wǎng)豐富的內(nèi)涵催生出更加豐富的外延應(yīng)用。第1章_物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景（一）智能物流：現(xiàn)代物流系統(tǒng)希望利用信息生成設(shè)備，如RFID設(shè)備、感應(yīng)器或全球定位系統(tǒng)等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，并能夠在這個(gè)物聯(lián)化的物流網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)智能化的物流管理。