物联网技术导论课件

1、桂小林 1桂小林 11物联网技术导论西安交通大学桂小林西安交通大学电子与信息工程学院计算机科学与技术系2013.06.23(配套清华大学出版社桂小林主编物联网技术导论教材)桂小林 2(配套清华大学出版社桂小林主编物联网技术导论教材)桂小林 3课程内容课程大纲描述第1章 物联网概论第2章 物联网体系结构第3章 传感器技术 第4章 标识与定位技术 第5章 现代通信技术第6章 物联网数据处理第8章 物联网的典型应用 本教案桂小林版权所有，仅供选用桂小林主编的物联网技术导论教材的老师教学使用！桂小林 4桂小林 4课程大纲描述本课程作为物联网工程专业的第一门课程主要基于物联网的应用视角，介绍物联网的基本

2、原理。包括：介绍了物联网概念、体系结构、关键技术和典型应用。具体内容包括：物联网感知技术（含传感器原理、射频标识原理和空间定位原理）、物联网传输技术（含短距离无线技术，移动通信技术和卫星通信技术）、物联网数据处理技术（含数据存储技术和数据检索技术）物联网安全技术（含信息安全技术、物联网分层次安全技术物联网应用实例。桂小林 5桂小林 5一、课程目的课程目的是使学生通过课程的学习，能够初步了解物联网的基本概念、关键技术及其应用方法，为运用这些技术和方法构建物联网应用系统打下基础；了解物联网工程专业的知识体系、课程体系、专业概貌。先修课程：无学时数：理论学时：32学分：2学分本教案桂小林版权所有，仅

3、供选用桂小林主编的物联网技术导论教材的老师教学使用！桂小林 6桂小林 6二、教学大刚与知识单元教学大纲：(1) 计算模式的演化(2) 物联网的模型(3) 物联网感知技术概述(4) 物联网通信技术概述(5) 智能数据处理概述(6) 物联网控制技术概述(7) 物联网安全技术概述(8) 物联网应用模式涵盖知识单元：AR1 计算模式的演化AR2 物联网的模型AR3 物联网感知AR4 物联网通信AR5 智能数据处理AR6 物联网控制AR7 物联网安全AR8 物联网应用ID3 RFIDID6 视频监控ID7定位技术CO4 无线传感网桂小林 7桂小林 77知识单元 桂小林 8桂小林 8AR1 计算模式的演化

4、最少学时：2学时知识点：计算模式网络的发展物联网概念学习目标：了解计算模式的演化历程了解网络技术的发展阶段和特点了解物联网的概念及产生的背景桂小林 9桂小林 9互联网计算模式的演变普适计算是指在普适环境下使人们能够使用任意设备、通过任意网络、在任意时间都可以获得一定质量的网络服务的技术。 物联网桂小林 10桂小林 10Ubiquitous ComputingGRID物联网云计算普适计算桂小林 11桂小林 11应用助推计算模式的演变物联网是应用需求的产物。由于人类对计算机性能的需求永无止境，在诸如预测模型的构造和模拟，工程设计和自动化，能源勘探，医学，军事等领域内对计算能力提出了极高的、具有挑战

5、性的要求。而传统的计算模式已经难以适应日益增长的应用需求，计算模式发生改变成为必然。计算模式从基于同构系统的并行计算演变到基于异构环境的分布式计算，再从分布式计算演变到元计算、网格计算、云计算到物联网。 桂小林 12桂小林 12AR2 物联网的模型最少学时：3学时知识点：功能模型层次模型拓扑结构学习目标：熟悉物联网的功能模型熟悉物联网的层次模型理解功能模型与层次模型之间的关系连接物联网常用网络拓扑结构桂小林 13桂小林 13感知系统：十大类传感器。通讯系统：互联网/传感器网计算系统：计算机软硬件数 据 海：媒体、数据处理控制系统：控制算法、执行机构等桂小林 14桂小林 14桂小林 15桂小林

6、15AR3 物联网感知技术最少学时：6学时知识点：标识的方法感知的方法学习目标：了解物联网中标识和感知的作用理解常用的定位和标识技术及方法熟悉常见的感知技术的工作原理和信息感知的基本方法桂小林 16桂小林 16AR4 物联网通信技术最少学时：4学时知识点：通信方式通信网络学习目标：了解通信在物联网中的作用熟悉物联网环境下的常用通信方式熟悉物联网环境下常用通信网络及其特点本教案桂小林版权所有，仅供选用桂小林主编的物联网技术导论教材的老师教学使用！桂小林 17桂小林 17AR5 智能数据处理技术最少学时：4学时知识点：数据存储方法数据处理方法信息利用学习目标：了解物联网环境下的数据特征和数据存储需

7、求了解网络存储的基本体系结构和特点了解数据中心的基本概念及典型的数据中心了解海量数据的智能处理技术熟悉物联网环境下海量信息利用的基本方法本教案桂小林版权所有，仅供选用桂小林主编的物联网技术导论教材的老师教学使用！桂小林 18桂小林 18AR6 物联网控制技术最少学时：3学时知识点：控制模型控制技术学习目标：了解自动控制的基本原理理解常见的控制模型熟悉自动控制系统的基本控制方式了解物联网环境下的控制需求和控制功能桂小林 19桂小林 19AR7 物联网安全技术最少学时：4学时知识点：网络安全信息安全隐私保护学习目标：了解网络安全和信息安全的基本概念理解物联网面临的主要安全和隐私隐患熟悉物联网环境下

8、保护位置信息的重要性理解提高物联网安全和保护位置信息及个人隐私的基本手段桂小林 20桂小林 20AR8 物联网应用最少学时：6学时知识点：应用模式应用架构学习目标：了解物联网的应用模式熟悉常见的物联网应用架构熟悉物联网应用系统的组成了解典型的物联网应用领域和应用系统桂小林 21桂小林 21教学方法和手段课堂讲解观看录像现场参观实地调查桂小林 22桂小林 22第一门专业课程的重要性从一个应用开始，展示物联网专业的知识模型梳理出专业的主要知识形成学生的专业知识主线构造学生的专业认知能力建立学生的“物联网”思维带领学生开展参观性实验桂小林 23桂小林 23课程导引物联网被称为继计算机、互联网之后，世

9、界信息产业的第三次浪潮。国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定将以物联网为代表的新一代信息技术列为重点培育和发展的战略性新兴产业，国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要对培育发展以物联网代表的新一代信息技术战略性新兴产业做了全面部署 桂小林 24桂小林 24物联网的愿景与动因-1/2camera phones.1 billionRFID tags30 billionNearly 85% of new automobiles will contain event data recorders by 2010.85%InstrumentedInterconnectedIntelligent（

10、IBM）IBM桂小林 25桂小林 25People, systems and objects can communicate and interact with each other in entirely new ways.There will be an estimated 2 billion people on the internet by 2011.2 billionThere are an estimated 4 billion mobile phone subscribers worldwide.4 billionSoon, there will be 1 trillion co

11、nnected devices in the world, constituting an “internet of things.”1 trillionInstrumentedInterconnectedIntelligent（IBM）物联网的愿景与动因-2/2IBM桂小林 26桂小林 26课程教材桂小林 27桂小林 27第一章 物联网技术概论桂小林2013.3.5桂小林 28桂小林 28281.1物联网的概念1.2 物联网的起源与发展1.3 物联网的应用报告内容桂小林 29桂小林 29第一章 物联网概论基本要求理解物联网的基本概念了解物联网技术的发展历程调研物联网的典型应用收集网络视频，了

12、解物联网的特性。本教案桂小林版权所有，仅供选用桂小林主编的物联网技术导论教材的老师教学使用！桂小林 30桂小林 301.1物联网的概念近几年来，伴随着网络技术、通信技术、智能嵌入技术的迅速发展，“物联网”一词频繁的出现在世人眼前。作为下一代网络的重要组成部分之一，物联网概念的提出，受到了学术界、工业界的广泛关注，特别是它在刺激世界经济复苏和发展方面的预期作用，引起了欧、美、日、韩等发达国家的重视，从美国IBM的“智慧地球”到我国的“感知中国”，各国纷纷制定了物联网发展规划并付诸于实施。业界专家普遍认为，物联网技术将会带来一场新的技术革命，它是继个人计算机、互联网及移动通信网络之后的全球信息产业

13、的第三次浪潮。桂小林 31桂小林 31物联网的概念由于目前对于物联网的研究尚处于起步阶段，物联网的确切定义尚未统一。物联网一般的英文名称为“Internet of Things”。顾名思义，物联网就是一个将所有物体连接起来所组成的物-物相连的互联网络。物联网，作为新技术，定义千差万别。一个普遍被大家接受的定义为：物联网是通过使用射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）、传感器、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息采集设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。桂小林 32

14、桂小林 32物联网的定义桂小林 33桂小林 33全面感知、可靠传送、智能处理人与自然和谐相处需要更多地感知物理世界物联网= 物理世界与信息网络的无缝连接智能交通远程医疗智能家居环境监测公共安全绿色农业工业监控33物联网是指通过信息传感设备按照约定的协议，把任何物品与信息网络连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，它是在互联网基础上的延伸和扩展的网络。物流管理桂小林 34桂小林 34物联网的特征与传统的互联网相比，物联网具有以下三个主要特征，如图1-1所示：桂小林 35桂小林 351全面感知“感知”是物联网的核心。物联网是具有全面感知能力的物品和人所组

15、成的，为了使物品具有感知能力，需要在物品上安装不同类型的识别装置，例如：电子标签（Tag）、条形码与二维码等，或者通过传感器、红外感应器等感知其物理属性和个性化特征。利用这些装置或设备，可随时随地获取物品信息，实现全面感知。桂小林 36桂小林 362可靠传递数据传递的稳定性和可靠性是保证物-物相连的关键。为了实现物与物之间信息交互，就必须约定统一的通信协议。由于物联网是一个异构网络，不同的实体间协议规范可能存在差异，需要通过相应的软、硬件进行转换，保证物品之间信息的实时、准确传递。桂小林 37桂小林 373智能处理物联网的目的是实现对各种物品（包括人）进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等功

16、能。这就需要智能信息处理平台的支撑，通过云计算、人工智能等智能计算技术，对海量数据进行存储、分析和处理，针对不同的应用需求，对物品实施智能化的控制。桂小林 38桂小林 381.2 物联网的起源与发展物联网概念的起源可以追溯到1995年，比尔盖茨在未来之路一书中对信息技术未来的发展进行了预测1998年，麻省理工学院（MIT）提出基于RFID技术的唯一编号方案，即产品电子代码（Electronic Product Code，EPC），并以EPC为基础，研究从网络上获取物品信息的自动识别技术。 1999年，美国自动识别技术（AUTO-ID）实验室首先提出“物联网”的概念。 物联网概念的正式提出是在国

17、际电信联盟（ITU）发布了ITU互联网报告2005：“The Internet of Things”报告中。 桂小林 39桂小林 392007年，美国率先在马萨诸塞州剑桥城打造全球第一个全城无线传感网。2009年1月IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”的概念 2009年6月，欧盟委员会正式提出了欧盟物联网行动计划 1999年，中科院就启动了传感网的研究 2009年8月7日，温家宝总理在无锡微纳传感网工程技术研发中心视察并发表重要讲话，提出了“感知中国”的理念 2010年物联网新专业设立桂小林 40桂小林 40各国均把物联网作为未来信息化战略的重要内容40共同点:融合各种信息技术，突破互联网的

18、限制，将物体接入信息网络，实现“物联网”在网络泛在的基础上，将信息技术应用到各个领域，从而影响到国民经济和社会生活的方方面面未来信息产业的发展在由信息网络向全面感知和智能应用两个方向拓展、延伸和突破。日本： 2009年8月 i-Japan战略中国：2009年8月 感知中国欧盟：2009年6月 物联网行动计划 美国： 2008年底 IBM向美国政府提出的”智慧的地球”战略强调传感等感知技术的应用，提出建设智慧型基础设施具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全在u-Japan的基础上，强调电子政务和社会信息服务应用桂小林 41桂小林 41中国发展物联网的战略意义保障国家 信息安全 国土安全促进工业化与信息化融合 感知中国，赢得未来抢占信息产业第三次浪潮的制高点物联网41TD成功的重大契机桂小林 42桂小林 42物联网发展面临的问题 标准统一化问题协议与安全问题核心技术 商业模式与