物联网技术与应用-第1章 概述课件

1、物联网技术与应用第1章 概述2022/9/151.1 物联网起源与定义 半个多世纪以来，从计算机诞生到互联网的大规模应用，信息技术给人们的工作和生活带来了巨大变化，通信、控制和感知等技术的快速发展，信息技术突破传统的人-机交互领域，向物理世界扩展和延伸，在人与物、物与物之间构成信息传输和控制的平台物联网，成为继计算机、互联网之后的第三次信息化浪潮。公文包会提醒你不要忘记带上重要的文件；洗衣机会以自动根据放入衣物的质地和颜色选择洗涤剂的投放量和洗涤时间；窗户会在大于雨来临之际自动闭合；房间内灯光会根据天气情况自动调节亮度； 1.1.1 物联网起源200920051998 MIT的 Kevin A

2、shton第一次提出：把RFID技术与传感器技术应用于日常物品中形成一个“物联网” ITU报告：物联网是通过RFID和智能计算等技术实现全世界设备互连的网络 IBM提出：把传感器设备安装到各种物体中，并且普遍连接形成网络，即“物联网”，进而在此基础上形成“智慧地球 欧洲物联网研究项目工作组制订物联网战略研究路线图，介绍传感网/RFID等前端技术和20年发展趋势国家战略：以物联网为契机，培育战略性新兴产业2006年1月9日，胡锦涛主席在全国科技大会提出: 抓住信息科技更新换代和新材料科技迅猛发展的难得机遇，把掌握装备制造业和信息产业核心技术的自主知识产权作为提高我国产业竞争力的突破口。2009年

3、12月中央经济工作会议: 发展战略性新兴产业，推进产业结构调整。要抓紧研究提出培育我国战略性新兴产业的总体思路强化政策支持，加大财政投入，培育新的经济增长点。对“物联网”发展连续4次明确指示: 2009年6月，就“智慧地球”做出批示。2009年7月，视察中科院长春光机所，强调抓住物联网发展机遇。2009年8月，视察无锡“中科院传感网工程中心”，指示建设“感知中国”中心。2009年 11月，发表让科技引领可持续发展的讲话：“着力突破传感网、物联网等关键技术，及早部署后IP时代相关技术的研究，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1.1.2 物联网定义物-物相联的互联网狭义：从物联网

4、的实现技术出发，认为物联网是通过传感器技术和识别技术，实现人与物、物与物信息交流的网络，无论是否接入互联网都属于物联网的范畴。广义：物联网是能够实现任何时间、任何地点、任何人与任何物之间进行信息交互的网络，这是对互联网未来技术的延伸，也称为未来的互联网或泛在网络。中科院感知中国对概念的解读物联网是全球信息化发展的新阶段，从信息化向智能化提升。在已经发展起来的传感、识别、接入网、无线通讯网、互联网、云计算、应用软件、智能控制等技术基础上的集成、发展和提升。物联网本身是针对特定管理对象的“有限网络”，是以实现控制和管理为目的，通过传感/识别器和网络将管理对象连接起来，实现信息感知、识别、情报处理、

5、态势判断和决策执行等智能化的管理和控制。物联网的应用带来的海量数据和业务模式，将使通讯网、互联网和信息处理技术带来数量级的需求增长和模式变化。这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围： 1、要有相应信息的接收器； 2、要有数据传输通路； 3、要有一定的存储功能； 4、要有CPU； 5、要有操作系统； 6、要有专门的应用程序； 7、要有数据发送器； 8、遵循物联网的通信协议； 9、在世界网络中有可被识别的唯一编号。物联网中“物”的涵义 把传感网或RFID网等同于物联网。事实上传感技术也好、RFID技术也好，都仅仅是信息采集技术之一。除传感技术和RFID技术外，GPS、视频识别、红外

6、、激光、扫描等所有能够实现自动识别与物物通信的技术都可以成为物联网的信息采集技术。传感网或者RFID网只是物联网的一种应用，但绝不是物联网的全部。 把物联网当成互联网的无边无际的无限延伸，把物联网当成所有物的完全开放、全部互连、全部共享的互联网平台。实际上物联网绝不是简单的全球共享互联网的无限延伸。 1.1.4 物联网认识的误区-1认为物联网就是物物互联的无所不在的网络，因此认为物联网是空中楼阁，是目前很难实现的技术。事实上物联网是实实在在的，很多初级的物联网应用早就在为我们服务着。物联网理念就是在很多现实应用基础上推出的聚合型集成的创新，是对早就存在的具有物物互联的网络化、智能化、自动化系统

7、的概括与提升，它从更高的角度升级了我们的认识。 把物联网当成个筐，什么都往里装；基于自身认识，把仅仅能够互动、通信的产品都当成物联网应用。如，仅仅嵌入了一些传感器，就成为了所谓的物联网家电；把产品贴上了RFID标签，就成了物联网应用等等。1.1.4 物联网认识的误区-21.2 物联网与互联网从互联网发展的前30年中，其主要功能是把通信和信息网络化，使人们可以通过关键字的检索获取遍布全球的资源。在信息网络化后，无论是信息的来源还是信息的获取者，其挑战都是如何能将网络中的信息最大化。如果可以通过网络将物理世界中的一切事物都连接入网，把温度、湿度、位置等物理世界中的因素进行存储并通过网络传递，最终完

8、成信息的融合和计算，以对物理世界中的相关事物进行了解和控制，这样的网络就是物联网。1.2.2 物联网是互联网的扩展和延伸-1用户端的延伸。人是互联网中真正的用户端，而在物联网中，接入网络的主体由人延伸到了人之外的一切物品；构建网络技术的扩展。物联网主要分为感知层、传输层、处理层，中间层的通信网络可以借助互联网的基础设施和架构实现，但感知层和处理层技术大多是互联网所不包含的；服务的扩展。互联网的服务主要信息在信息及其应用方面，如文件传输、信息检索、在线聊天、视频点播等，物联网具备全面感知、可靠传送和智能处理，通过对感知信息的智能处理，可实现物品的在线控制，在物-物联接的场景下，无需人类的干预就可

9、以实现对物品的管理和控制，如：高速公路ETC、电表自动交费；1.2.2 物联网是互联网的扩展和延伸-2应用范围的延伸。与互联网相比，从社会管理、经济管理到生产运行、人个生活，物联网都可以发挥强大作用，在物联网时代，大到钢筋混凝土，小到集成电路芯片，都将被整合为统一的基础设施。1.3 物联网的体系结构 传感器网络: non-IP 或IP 各种IP方案 : 6LoWPAN, 普通的IPv4, 修改的 IPv4, 等. 各种非-IP 方案: ZigBee, TinyOS, 等. 接入网络: IPv4 或 IPv6 不同的 v4/v6 转换 选路协议 移动性 体系结构框架要求能反应异构联网下总体结构和

10、接口关系1.4 物联网发展中面临的问题-11. 认识问题物联网是扩展和升级的互联网。物联网包含通信节点数量和类型更多，对通信功能提出了更高的要求；需要从技术构成做更深入了解。这将决定要在哪些技术层面、哪些领域的应用开发上展开研究工作，从而制订切实有效的发展方针和路线，当前，主要是在传感技术、硬件制造、标准化制定等方面投入较大，但硬件只是物联网系统的前端，传输、信息处理、业务系统管理等才是物联网中的高端和核心；云计算是对物联网数据进行处理和分析的重要手段。在物联网的软件方面，云计算是决定能否占据物联网应用技术控制权的关键。1.4 物联网发展中面临的问题-22. 安全问题人个隐私；感知节点自身安全

11、隐患；各种恶意攻击；（假冒攻击、数据驱动攻击、拒绝服务攻击、恶意代码攻击）业务应用的安全。现有通信网络的安全架构都是从人与人之间的通信需求出发，不完全适合物与物间的通信需求；1.4 物联网发展中面临的问题-33. 标准问题标准化工作的各个环节IEEE802.15.4c （中国国家标准）基于中国780MHz频段，制定低速率物理层通信标准，2009年报批。IEEE802.15.4e：上海微系统所、无锡物联网产业研究院、华为等作为主要的联合提案单位，制定面向传感网在工业无线监控等应用中的低功耗、实时MAC层标准，提案已接受，进入文档编辑阶段。无锡物联网产业研究院正在设计、开发15.MAC测试、运行平

12、台，争取在全球第一个发布IEEE802.15.4g：针对智能电网等应用，200Kbps1Mbps数据速率的物理层标准提案，可变增益的DSSS方案，ISO/IEC JTC1 SGSN2007年国标委正式批准在全国信标委下成立无线传感器网络工作组 首届ISO/IEC JTC1 传感器网络研究组（SGSN）会议在中国召开(2008年6月)2009年在JTC1下成立传感器网络标准化工作组（WP7)。“传感器网络信息处理服务和接口规范”提案与2010年3月通过新工作立项(NP)投票。IEEE 1451智能换能器IEEE802.15.4 LR WPANZigBeeIETF6LoWPANITU-T USN标准化从研究组到工作组1.4 物联网发展中面临的问题-55. 应用问题物联网技术发展的最终目的是物联网的大规模广泛应用，使人们的工作、生活、学习、娱乐方式向着智能化的方向改变。大规模应用中的成本问题。在感知设备成本没有下降到足够低的水平之前，大规模应用会受到限制；多方共赢的商业模式是能否快速普及应用的关键。在感知、通信、应用三个层面上都会面临市场化的挑战，从目前情况看，物联网发展直接带来的经济效益主要集中在感知层的技术实现和应用中，庞大的数据传输给网络运营商带来的机会，主要应用领域（如物流、商业零售）所产生的影响还需要长期观察。1.5 中国物联网的发展优势第一，我国早在1999年就启动了物