物联网概论课件(张光河)

1、第二章 物联网发展动力(dngl)及架构张光河Email: Website:共六十二页大纲(dgng)物联网发展(fzhn)的推动力物联网架构2共六十二页物联网(lin wn)发展三大推动力政府(zhngf)企业教育界科技界 3共六十二页政府(zhngf)：美国美国总统奥巴马2009年1月20日就职美国第44任总统，1月28日为了摆脱经济危机阴影的笼罩，提出了两项国家新战略计划新能源和“物联网(lin wn)”奥巴马期望利用“智慧的地球”来刺激经济复苏，把美国经济带出低谷。4共六十二页政府(zhngf)：欧盟欧盟2009年6月制定物联网行动方案，推出物联网标准战略(zhnl)，确保物联网的可信

2、度、接受度和安全性。5共六十二页欧盟：物联网(lin wn)行动方案2010年之前广泛应用于物流、零售和制药等领域20102015年实现(shxin)物与物之间的互联20152020年进入半智能化2020年之后实现全智能化6共六十二页日本(r bn)：u-Japan战略2004年提出，希望实现从有线到无线、从网络到终端、包括认证、数据交换在内的无缝链接(lin ji)泛在网络环境，100的国民可以利用高速或超高速网络。7共六十二页 韩国(hn u)：u-Korea2006提出，u-Korea旨在建立无所不在的社会（ubiquitous society），即通过布建智能网络（如IPv6、BcN、

3、USN）、推广(tugung)最新的信息技术应用（如DMB、Telematics、RFID）等信息基础环境建设，让韩国民众可以随时随地享有科技智能服务。目的：除运用IT科技为民众创造食、衣、住、行、体育、娱乐等各方面无所不在的便利生活服务之外，也希望通过扶植韩国IT产业发展新兴应用技术，强化产业优势与国家竞争力。8共六十二页其它(qt)国家 澳大利亚、新加坡、法国、德国等其他发达国家也加快部署了下一代网络基础设施的步伐，全球信息化正在引发当今世界的深刻(shnk)变革。9共六十二页中国(zhn u)：2009年2009.8.7 中国国务院总理温家宝调研无锡时，对无锡传感中心高度关注，提出把传感

4、网络中心设在无锡、辐射全国的想法并指出(zh ch)：在传感网发展中早一点谋划未来 早一点攻破核心技术10共六十二页中国(zhn u)：2009年温家宝2009年11月3日上午在人民大会堂首都科技大会上强调要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发(yn f)，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机”。11共六十二页中国(zhn u)：20102010年3月5日在十一届全国人大三次会议上作政府(zhngf)工作报告时指出，大力培育战略性新兴产业。积极推进 “三网”融合取得实质性进展，加快物联网的研发应用。12共六十二页中国(zhn u)：20112011年

5、3月5日在十一届全国人大四次会议上作政府工作报告(bogo)时指出：加快发展节能环保、电子信息、物联网、新能源等战略性新兴产业，提升改造生物医药等四大高新技术优势行业，组织企业实施科技攻关13共六十二页其它(qt)政策2010年9月，物联网技术作为新一代信息技术的重要(zhngyo)组成部分而被列为国家重点培育的中国的战略性新兴产业国家“十二五”规划明确提出，物联网将会在十大领域重点部署14共六十二页战略性新兴产业以科技创新为基础、技术(jsh)密集、能够形成新的经济增长点并对国民经济发展具有带动作用的产业，其基本特征是附加值高、能源原材料消耗少、产业关联度高、技术(jsh)渗透性强、有广泛的

6、和潜在的市场需求。15共六十二页中国(zhn u)七大战略性新兴产业节能(ji nn)环保产业新一代信息技术产业生物产业高端装备制造产业新能源产业新材料产业新能源汽车产业16共六十二页节能环保(hunbo)产业重点开发推广高效节能技术装备及产品，实现重点领域关键技术突破，带动能效整体水平的提高。加快资源循环利用关键共性技术研发和产业化示范，提高资源综合利用水平和再制造产业化水平。示范推广先进环保技术装备及产品，提升污染防治水平。推进市场化节能环保服务体系建设。加快建立以先进技术为支撑的废旧(fi ji)商品回收利用体系，积极推进煤炭清洁利用、海水综合利用。17共六十二页新一代信息技术产业(ch

7、ny)加快建设宽带、泛在、融合、安全的信息网络基础设施，推动新一代移动通信、下一代互联网核心设备(shbi)和智能终端的研发及产业化，加快推进三网融合，促进物联网、云计算的研发和示范应用。着力发展集成电路、新型显示、高端软件、高端服务器等核心基础产业。提升软件服务、网络增值服务等信息服务能力，加快重要基础设施智能化改造。大力发展数字虚拟等技术，促进文化创意产业发展。18共六十二页生物(shngw)产业大力发展用于重大疾病防治的生物技术药物、新型疫苗和诊断试剂、化学药物、现代中药等创新药物大品种，提升生物医药产业水平。加快先进医疗设备、医用材料等生物医学工程产品的研发和产业化，促进规模化发展。着

8、力培育生物育种(y zhng)产业，积极推广绿色农用生物产品，促进生物农业加快发展。推进生物制造关键技术开发、示范与应用。加快海洋生物技术及产品的研发和产业化。19共六十二页高端装备(zhungbi)制造产业重点发展以干支线飞机和通用飞机为主的航空装备，做大做强航空产业。积极推进空间基础设施建设，促进卫星及其应用产业发展。依托客运专线和城市轨道交通等重点工程建设，大力发展轨道交通装备。面向(min xin)海洋资源开发，大力发展海洋工程装备。强化基础配套能力，积极发展以数字化、柔性化及系统集成技术为核心的智能制造装备。20共六十二页新能源产业(chny)积极研发新一代核能技术和先进反应堆，发展

9、核能产业。加快太阳能热利用技术推广应用，开拓多元化的太阳能光伏光热发电市场。提高风电(fn din)技术装备水平，有序推进风电规模化发展，加快适应新能源发展的智能电网及运行体系建设。因地制宜开发利用生物质能。21共六十二页新材料(cilio)产业大力发展稀土功能材料、高性能膜材料、特种玻璃、功能陶瓷、半导体照明材料等新型功能材料。积极发展高品质特殊钢、新型合金材料、工程塑料等先进结构材料。提升碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等高性能纤维及其复合材料发展水平。开展纳米、超导、智能等共性(gngxng)基础材料研究。22共六十二页新能源汽车产业着力突破动力电池、驱动电机和电子控制领域关键核心技术

10、，推进插电式混合动力汽车、纯电动汽车推广应用和产业化。同时，开展燃料电池汽车相关前沿技术研发，大力推进高能效、低排放(pi fn)节能汽车发展。23共六十二页十大领域(ln y)智能电网智能交通智能物流智能家居环境与安全检测医疗(ylio)健康国防军事精细农牧业金融与服务业工业与自动化控制24共六十二页江苏省物联网产业发展(fzhn)规划物联网产业发展规划纲要（2009-2012）RFID与传感器节点技术物联网组网与协同处理技术物联网系统集成技术物联网应用(yngyng)抽象及标准化技术物联网共性支撑技术25共六十二页江苏省物联网应用示范(shfn)工程智能工业智能环保(hunbo)城市智能交

11、通智能灾害防控智能农业智能公共安全智能医护智能物流智能电网智能家居26共六十二页上海物联网(lin wn)规划抓住历史机遇，坚持高端发展、差别发展、创新发展、协同发展的原则；发挥和提升现有通信网、互联网和广播网等网络(wnglu)基础设施的作用；突破传感器、控制芯片、短距离无线通信、组网和协同处理、数学建模、系统集成、数据管理和挖掘、协同控制等物联网核心技术；27共六十二页上海物联网(lin wn)规划推进(tujn)环境监测、物流管理等10个应用示范工程，创新商业模式；推进物联网传感设备、通信设备产业化与信息服务业协同发展，促进物联网应用市场和产业链形成；推进嘉定、浦东等物联网产业化基地建设

12、；提升上海在国内物联网产业的引领地位，抢占物联网产业链的高端。28共六十二页上海重点(zhngdin)发展物联网技术先进传感器核心控制芯片短距离无线通信技术组网和协同处理系统集成和开放性平台(pngti)技术海量数据管理和挖掘29共六十二页上海应用(yngyng)示范工程环境监测智能(zh nn)安防智能交通物流管理楼宇节能管理智能电网医疗精准控制农业世博园区应用示范区和产业基地30共六十二页山东省物联网产业发展(fzhn)规划射频识别技术和传感节点技术组网与协同处理技术物联网软件、应用集成及智能计算处理技术共性支撑(zh chng)技术物联网网络与信息安全技术31共六十二页山东省示范(shf

13、n)工程智能(zh nn)工业数字农业智能物流智能电网智慧矿山智能交通数字节能环保智能城市管理数字公共安全智慧医疗智能家居智能建筑32共六十二页企业(qy)IBM公司智慧地球(dqi)的概念中国移动33共六十二页IBM公司智慧地球(dqi)的概念将感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并通过超级计算机和云计算组成物联网(lin wn)，实现人类社会与物理系统的整合。通过在基础设施和制造业上大量嵌入传感器，捕捉运行过程中各种信息，通过无线传感器网接入互联网，通过计算机分析处理发出指令，反馈给传感器，远程执行指令，以达到提高效率、更大的效益的目

14、的。控制的对象小到控制一个开关、可编程控制器、发电机，大到控制一个行业的运行过程。34共六十二页中国移动规模优势中国移动通信业的引领者全球规模最大的移动通信运营商，客户数超过(chogu)2亿2000年进入财富500强，排名336位，2004年排名242位中国(zhn u)移动网络优势国内唯一专业移动通信运营商世界移动通信主流技术的代表建立了覆盖全国的精品网络服务优势遍布全国的服务营销网络专业的服务团队方便快捷的电子化服务资源优势良好的合作机制强大的合作团队：300家服务提供商众多的业务应用：超过1万项35共六十二页中国电信物联网(lin wn)方案系统(xtng)集成商从“孤岛”到“整体解决

15、方案”的升华；用户房产商工作建议一：家庭互联、信息汇聚运营商、终端制造商共同制定网关和家庭信息终端的互连标准、开发适配模块，将各个信息孤岛连通，汇聚家庭信息，打通双向网络通路工作建议二：服务体系运营商、内容服务提供商、系统集成商共同制定平台服务标准，为第三方服务集成商开放平台能力接口，打造融合家庭控制、多媒体信息和通信于一体的家庭信息化服务平台应用示范、商业模式共同开发符合互通标准的数字家庭设备，构建数字家庭服务平台，组织应用示范；在实施过程中探索商业模式，形成服务商、内容商、运营商、终端商等的共赢软件开发商内容提供商终端制造商36共六十二页物联网(lin wn)管理平台物联网管理(gunl)

16、平台移动POS金融供应链智能运输工业自动化智能建筑消防公共安全环境保护气象数字化医疗遥感勘测军事农业林业水务电力煤炭石化物流、零售、自动服务设备、安全、节能生产、安全、防灾、水电油气防火、勘察、报警污染检测、报警水质、水量、污染、安全大棚、土壤、灌溉、环境、跟踪抄表、监控、节能设备、临床、辅助诊断、病程险情、油井、运输、管线联动、消防栓、定位、调度照明、信号、应急、灾害、识别大地勘测、森林、地震、海洋侦查、监控、定位、评估降水、防洪、远程设备交易、订单、跟踪、识别通风、瓦斯、救灾定位库存、车队、监控、导航、识别、货物电子支付、实时信息37共六十二页教育界2010年3月9日教育部网站发出通知：我

17、国拟针对互联网、绿色经济、低碳经济、环保技术、生物医药等国家决定(judng)大力发展的重要战略性新兴产业，在高校本科教育阶段设立相关专业。这其中就包括增设物联网专业，以期为重要战略性新兴产业物联网相关产业培养高素质人才。38共六十二页科技界：国家物联网(lin wn)发展专项资金国家物联网发展专项资金50亿，将重点(zhngdin)支持物联网技术研发类、产业化类、应用示范与推广类、标准研制与公共服务类等四类物联网项目，其中，技术研发类项目重点(zhngdin)支持智能传感器、超高频和微波RFID、传感器网络和节点等感知技术，物联网应用中间件、嵌入式系统、海量数据存储与处理等应用技术，物联网信

18、息安全、标识编码、频谱等共性技术的研发；产业化类项目重点(zhngdin)支持传感器、二维条码识读设备、M2M设备、应用软件、信息安全等关键产品的中试和规模化生产。39共六十二页科技界：重大(zhngd)专项国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点(zhngdin)研究领域。973、863等均有支持40共六十二页典型的物联网(lin wn)体系架构41共六十二页物联网(lin wn)感知层感知层是实现物联网全面的感知的核心能力是物联网中包括关键技术、标准化方面、产业化方面亟待突破(tp)的部分关键在于具备更精确、更全面的感知

19、能力，并解决低功耗、小型化和低成本的问题42共六十二页物联网(lin wn)网络层广泛(gungfn)覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施是物联网三层中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分关键在于为物联网应用特征进行优化和改进，形成协同感知的网络43共六十二页物联网(lin wn)应用层提供丰富的基于物联网的应用，是物联网发展的根本目标将物联网技术与行业信息化需求相结合，实现(shxin)广泛智能化应用的解决方案集关键在于行业融合、信息资源的开发利用、低成本高质量的解决方案、信息安全的保障以及有效的商业模式的开发44共六十二页物联网(lin wn)扩展系统架构45共六十二页物联网(

20、lin wn)的五层体系结构 一种物联网(lin wn)应用场景 46共六十二页 物联网节点(ji din)、网关、服务器协议层次结构 47共六十二页 数据(shj)封装过程 48共六十二页 融合物联网(lin wn)的互联网(lin wn)体系结构需要解决的主要问题 49共六十二页 融合物联网(lin wn)的互联网(lin wn)总体路由体系 50共六十二页 IPv6协议(xiy)栈的轻量化 51共六十二页 物联网节点(ji din)与互联网的互连互通 52共六十二页物联网安全(nqun)体系结构概述 针对物联网(lin wn)的安全问题，通常采用分层的网络安全体系结构，从每一个逻辑层次入

21、手，为同一个安全问题设置多重安全机制，从而实现系统的深度防御。 53共六十二页 感知层的安全结构 轻量级的密码算法与协议、可设定安全等级的密码技术、传感器网络的密钥协商、节点的身份认证和数据完整性验证(ynzhng)、安全路由、入侵检测和异态检测、节点信誉评价 网络层的安全结构 点对点安全子层端到端安全子层 应用层的安全结构感知数据的分级访问 用户认证过程中的隐私保护 54共六十二页物联网(lin wn)三层安全体系结构 物联网(lin wn)的一种三层安全整体架构 55共六十二页物联网(lin wn)五层体系结构安全模型 末梢网络(wnglu)的安全问题 56共六十二页物联网技术(jsh)路线以规模化应用(yng