市场营销第章物联网业务及应用2

第6章物联网业务及应用M2M业务6.1云计算6.26.3物联网应用小结6.4物联网典型应用

6.1M2M业务6.1.1M2M概述6.1.2M2M系统架构和通信协议6.1.3

M2M支撑技术6.1.4M2M业务应用6.1.5M2M发展现状6.1.1M2M概述 M2M是现阶段物联网最普遍的应用形式，是实现物联网的第一步。

未来的物联网将是由无数个M2M系统构成，不同的M2M系统会负责不同的功能处理，通过中央处理单元协同运作，最终组成智能化的社会系统。概述 M2M的全称是机器对机器（Machine-to-Machine），提供了设备实时数据在系统之间、远程设备之间、机器与人之间建立无线连接的简单手段，实现人与机器、机器与机器之间畅通无阻、随时随地的通信。本节内容体系先介绍M2M的系统结构，包括M2M终端、M2M管理平台和应用系统然后介绍M2M的典型通信协议—无线机器管理协议（WMMP）进而对M2M的关键支撑技术和业务应用领域进行介绍并给出了一个M2M的应用实例—基于GPRS无线网络的远程自动雨量监测网络最后分析M2M的产业和标准发展现状以及面临的问题6.1.2M2M系统架构和通信协议 M2M业务流程涉及众多环节，其数据通信过程内部也涉及多个业务系统包括M2M终端M2M管理平台应用系统具体系统结构M2M终端具有的功能接收远程M2M平台激活指令本地故障报警数据通信远程升级使用短消息/彩信/GPRS等几种接口通信协议与M2M平台进行通信终端设备（TE）:

主要完成行业数字模拟量的采集和转化无线模块（MT，移动终端）:

主要完成数据传输、终端状态检测、链路检测及系统通信功能行业专用终端无线调制解调器:又称为无线模块，具有终端管理模块功能和无线接入能力。用于在行业监控终端与系统间无线收发数据手持设备:通常具有查询M2M终端设备状态、远程监控行业作业现场和处理办公文件等功能。

M2M终端类型终端管理模块

终端管理模块为软件模块，可以位于TE或MT设备中，主要负责维护和管理通信及应用功能，为应用层提供安全可靠和可管理的通信服务。M2M管理平台台为客户户提供统统一的移移动行业业终端管管理、终终端设备备鉴权支持多种种网络接接入方式式，提供供标准化化的接口口使得数数据传输输简单直直接提供数据据路由、、监控、、用户鉴鉴权、内内容计费费等管理理功能M2M管理平台台的功能GPRS接入模块:

使用GPRS方式与M2M终端传送数据行业网关接入模块:

负责完成行业网关的接入，通过行业网关完成与短信网关、彩信网关的接入，最终完成与M2M终端的通信通信接入模块终端接入模块:

负责M2M平台系统通过行业网关或GGSN与M2M终端收发协议消息的解析和处理数据库模块:

保存各类配置数据、终端信息、集团客户（EC）信息、签约信息和黑/白名单、业务数据、信息安全信息、业务故障信息等应用接入模块:

实现M2M应用系统到M2M平台的接入业务处理模块:

是M2M平台的核心业务处理引擎，实现M2M平台系统的业务消息的集中处理和控制Web模块:

提供Web方式操作维护与配置功能M2M平台(按照功能能划分)M2M终端获得得了信息息以后，，本身并并不处理理这些信信息，而而是将这这些信息息集中到到应用平平台上来来，由应应用系统统来实现现业务逻辑辑。应用系统统应用系统统的主要要功能把感知和和传输来来的信息息进行分分析和处处理，做做出正确确的控制制和决策策，实现现智能化的管管理、应应用和服服务M2M终端可通通过GSM、WCDMA、TD-SCDMA等不同的的移动通通信网络络接入，，通信方方式包括括短信、、彩信等等。为了屏蔽蔽不同的的通信网网络、不不同的通通信方式式的差异异性，便便于M2M终端设备备快速接接入M2M系统，需需要对M2M终端设备备与M2M管理平台台之间的的通信协协议进行行规范。。通信协议议M2M的典型通通信协议议中国移动动提出的的无线机机器管理理协议（WirelessMachineManagementProtocol，WMMP）WMMP协议为实现行行业终端端与M2M平台数据据通信过过程而设设计，属属于与具体通通信网络络及通信信接入方方式无关关的应用用层协议议，建立在在UDP协议之上WMMP协议栈结结构图6-2WMMP协议栈结结构采用UDP协议传输输？由于GPRS网络带宽宽较窄，，延迟较较大，不不适于采采用TCP协议进行行通信。。采用UDP协议无连连接方式式传输，，其优点点是效率率高、流流量小、、节省网网络带宽宽资源，，缺点是是没有确确认机制制，有可可能引起起丢包。。采用UDP协议传输输？根据实际际经验发发现，通通过在UDP的的上层应应用层协协议实现现类似TCP的的包确认认和重传传机制，，采用UDP方方式传输输，丢包包率能控控制在1%以下下，从而而提高通通信效率率及可靠靠性。WMMP协议通信信方式长连接，指在一个个过程中中可以连连续发送送多个数数据包，，如果没没有数据据包发送送，需要要行业终终端发送送心跳包包以维持持此连接接短连接，指通信双双方有数数据交互互时，就就建立一一个WMMP过程，数数据发送送完成后后，则断断开此WMMP过程长连接和和短连接接的比较较长连接短连接维持、监测链路的手段心跳包不需要心跳包来维持链路，但M2M终端仍然需要通过心跳包告知M2M平台它的运行状态，以便进行监控和故障报警操作流程通信双方以客户/服务器方式建立WMMP过程，用于双方信息的相互提交。当信道上没有数据传输时，M2M终端应每隔时间C发送心跳包以维持此连接，当心跳包发出超过时间T后未收到响应，应立即再发送心跳包，再连续发送N-1次后仍未得到响应则结束此过程唯一的区别在于平台并非通过心跳包来判断终端链路的存在，而是判断终端是否处于工作状态。M2M终端平时处于下线状态，当本地由于数据需要传输或达到定时上线时间等类似策略时，行业终端作为客户端以客户/服务器方式建立WMMP过程参数配置参数C、T、N原则上应可配置参数T、N原则上应可配置应用范围长时间一直在线的企业不需要一直在线的企业应用WMMP协议主要要实现的的功能和和流程M2M终端序列列号的注注册和分分配M2M终端登录录系统M2M终端退出出系统M2M连接检查查终端上线线失败错错误状态态上报M2M终端按照照M2M管理平台台的要求求上报采采集数据据、告警警数据或或统计数数据，以以及向M2M管理平台台请求配配置数据据M2M管理平台台从M2M终端提取取所需的的数据，，或向终终端下发发控制命命令和配配置信息息M2M终端软件件的远程程升级支撑技术术M2M系系统结构构中涉及及5个重重要的支支撑技术术，如图图6-3所示。。图6-3M2M系统的关关键支撑撑技术机器（Machines）实现M2M的第一步步就是从从机器/设备中获获得数据据，然后后把它们们通过网网络发送送出去。。不同于于传统通通信网络络中的终终端，M2M系统中的的机器应应该是高高度智能能化的机机器。机器高度智能能化即机器具具有“开开口说话话”的能能力信息感知知信息加工工（计算算能力））无线通信信能力机器高度智能能化实现方法法生产设备备的时候候嵌入M2M硬硬件对已有机器器进行改装装，使其具具备与其他他M2M终终端通信/组网能力力M2M硬件是使机器获获得远程通通信和联网网能力的部部件。在M2M系统中，M2M硬件的功能能主要是进进行信息的的提取，从从各种机器器/设备那里获获取数据，，并传送到到通信网络络中M2M硬件产品嵌入式硬件件可改装硬件件调制解调器器（Modem）传感器识别标识（（LocationTags）通信网络通信网络在在整个M2M技术框框架中处于于核心地位位，包括广广域网（无无线移动通通信网络、、卫星通信信网络、Internet、、公众电话话网）、局局域网（以以太网、WLAN、、Bluetooth）、个个域网（ZigBee、传感感器网络））中间件（Middleware）M2M网关数据收集/集成部件M2M网关是M2M系系统中的““翻译员””，它获取取来自通信信网络的数数据，将数数据传送给给信息处理理系统，主主要的功能能是完成不不同通信协协议之间的的转换。数据收集/集成部件目的是将数数据变成有有价值的信信息。对原原始数据进进行不同加加工和处理理，并将结结果呈现给给需要这些些信息的观观察者和决决策者。这些中间件件包括：数数据分析和和商业智能能部件、异异常情况报报告和工作作流程部件件、数据仓仓库和存储储部件等。。应用在M2M系系统中，应应用的主要要功能是通通过数据融融合、数据据挖掘等技技术把感知知和传输来来的信息进进行分析和和处理，为为决策和控控制提供依依据，实现现智能化的的M2M业业务应用和和服务。6.1.4M2M业务应用从狭义上说说，M2M只代表机器器和机器之之间的通信信。我们认认为M2M的范围不应应拘泥于此此，而是应应该扩展到到人对机器器、机器对对人、移动动网络对机机器之间的的连接与通通信。M2M应用领域现在，M2M应用遍遍及电力、、交通、工工业控制、、零售、公公共事业管管理、医疗疗、水利、、石油等多多个行业，，以及车辆辆防盗、安安全监测、、自动售货货、机械维维修、公共共交通管理理等日常生生活当中。。电力行业无无线应用——电力抄表GPRS数据传输--流量监测系系统应用M2M应用实例M2M在气象监测测领域的一一个应用实实例—基于于GPRS无线网络的的远程自动动雨量监测测网络远程自动雨雨量监测网网络自动雨量站站数据通信网网络（有线线和无线两两种方式））数据中心工工作站局地计算机机网络自动雨量站站作为系统的的端站安装装于各个观观测点。无线自动雨雨量站传感器单元元单片机系统统GPRS数据终端单单元有线自动雨雨量站传感器单元元单片机系统统局地微机系系统数据通信网网络(无线)自动雨量采采集设备有有多个，它它们用各自自的GPRS数据终端将将数据打成成IP包，经GPRS空中接口接接入无线GPRS网络，由移移动服务商商转接到Internet，最终通过过各种网关关和路由到到达统一的的数据处理理中心工作作站。数据通信网网络(无线)GPRS终终端向数据据业务中心心发送数据据是间断性性发送，可可以根据需需要调整发发送数据的的频率，这这在一定程程度上也降降低了无线线信息传输输费用。无线网络设设计过程中的关键问题题如何进行气气象信息采采集单元与与GPRS终端的连接接如何根据具具体无线网网络情况合合理设置如何进行数数据打包发发送并在数数据中心工工作站实现现接收数据通信网网络(有线)有线雨量站站中通过单单片机把传传感器获得得的雨量信信息用串行行通信的方方式送到局局地微型机机算机，计计算机首先先把数据进进行处理和和编码，然然后通过互互联网把数数据信息送送到有固定定IP的数数据业务中中心站数据处理中中心工作站站整个网络系系统的主控控部分，由由一台主服服务器和三三台数据处处理服务器器组成。主主服务器在在公网上有有固定的IP地址，，三台数据据服务器通通过集线器器与主服务务器联网。。6.1.5M2M发展现状M2M产业发展现现状M2M标准化现状状M2M产业发展现现状国内主要由由中移动、、电信和联联通，应用领域涉涉及电力、、水利、交交通、金融融、气象等等行业国外Vodafone目前在M2M市场是全球球第一，提提供M2M全球服务平平台以及应应用业务，，为企业客客户的M2M智能服务部部署提供托托管，能够够集中控制制和管理许许多国家推推出的M2M设备，企业业客户还可可通过广泛泛的无线智智能设备收收集有用的的客户数据据M2M标准化现状状技术标准制制定主要是在：：欧洲电信标标准协会（EuropeanTelecommunicationStandardsInstitute，ETSI）3GPP国内主要是是在：中国通信标标准化协会会（CCSA）的泛在网网技术委员员会（TC10）ETSI的M2M标准化进展展ETSI专门成立了了一个专项项小组（M2MTC）以研究如如何对快速速成长的M2M技术进行标标准化ETSIM2MTC的主要研究究目标从端到端的的全景角度度研究机器器对机器通通信，并与与ETSI内NGN的研究及3GPP已有的研究究进行协同同工作ETSIM2MTC的职责从利益相关关方收集和和制定M2M业务及运营营需求；建立一个端端到端的M2M高层体系架架构（如果果需要会制制定详细的的体系结构构）；找出现有标标准不能满满足需求的的地方并制制定相应的的具体标准准；将现有的组组件或子系系统映射到到M2M体系结构中中；M2M解决方案间间的互操作作性（制定定测试标准准）；硬件接口标标准化方面面的考虑；；与其他标准准化组织进进行交流及及合作ETSIM2MTC目前的研究究工作①M2M业务需求（（TS102689）：定义M2M业务应用对对通信系统统的需求，，以及M2M的典型应用用场景。②M2M功能架构（（TS

102690）：定义M2M业务应用的的功能架构构以及相关关的呼叫会会话流程。。③智能电电表（SmartMetering）的应用场场景（TS102691）：智能电电表的应用用场景和相相关技术问问题。④电子卫卫生保健（（eHealth）的应用场场景（TS102732）：电子医医疗的应用用场景和相相关技术问问题。⑤消费者者连接（ConnectedConsumers）的应用场场景（TS102857）：消费者者连接的应应用场景和和相关技术术问题。⑥M2M定义（TS102725）：M2M相关的定义义和名词术术语。3GPP的M2M标准化进展展3GPP针对M2M的研究主要要从移动网网络出发，，研究M2M应用对网络络的影响，，包括网络络优化技术术等。3GPP在标准制定定过程中，，也将M2M称作机器类类通信（MachineTypeCommunications，MTC）。在2008年5月，3GPP制定了研究究项目—针针对机器类类通信的网网络优化（（NetworkImprovementforMachineTypeCommunications，NIMTC）。3GPP于2009年11月制定的技技术报告TS22.368中定义MTC的一般需求求，以及有有别于人与与人间通信信的一些独独特的业务务需求，并并详述了为为满足MTC的业务需求求，网络优优化需要做做的一些工工作。3GPP对于M2M的研究范围围只讨论移动动网的M2M通信；只定义M2M业务，不具体体定义特殊的的M2M应用；无线侧和网络络侧的改进，，不讨论跟SIM卡和/或SIM卡管理的新模模型相关的内内容MTC的一般业务需需求寻址计费标识安全对MTC设备的远程管管理MTC独特的业务需需求MTC设备易被偷盗盗/毁坏时间控制无线网络拥塞塞核心网络拥塞塞信令网络拥塞塞访问控制低功耗特定位置触发发漫游MTC设备的端到端端安全性CCSA的M2M标准化进展中国通信标准准化协会（CCSA）泛在网技术术工作委员会会（TC10）包括总体组组、感知延伸伸组、应用组组和网络组M2M应用通信协议议技术要求由由网络组进行行研究CCSA对M2M标准化的两个方面①M2M业务的总体技技术要求：包包括M2M业务定义、业业务特征、应应用场景和业业务需求，M2M系统结构和接接口、计费、、认证鉴权和和网络管理等等方面的技术术要求。CCSA对M2M标准化的两个方面②M2M应应用通信协议议技术要求：：包括M2M终端设备与与M2M平台台间、M2M平台与M2M应用平台台间的通信协协议的协议概概述、协议结结构、报文定定义、报文交交互机制、安安全机制等。。M2M面临的问题缺乏完整的标标准体系商业模式不清清晰，未形成成共赢的、规规模化的产业业链窄带网络限制制了M2M业务的发展以以及业务信息息承载方式的的多样性M2M业务运营支撑撑系统不完善善，不能完全全有效地支撑撑M2M业务的运营M2M各行业间融合合难度大6.2云计算云计算介绍云计算应用实实例物联网与云计计算主要内容本节主要介绍绍一种适合大大规模信息处处理、管理、、存储的新型型计算基础设设施—云计算。云计算介绍1．云计算定义义及云参考模模型：云计算的含义义：云计算中中的“云”主主要是指能够够提供无穷资资源（如计算算、存储、带带宽等）的一一种全新计算算模式，通过过云可以将计计算能力、网网络基础设施施、商业处理理平台、存储储空间、带宽宽资源等按照照约定的服务务水平协议（（ServiceLevelAgreement，SLA）有偿地提供供给云客户，，无论你身处处何处、何时时使用。这种种模式将计算算和处理能力力转移到网络络中，从而减减少以往个人人或公司维护护计算机软件件、硬件、带带宽、能源等等资源的开销销。众多的专家和和学者根据各各自的理解提提出的云计算算定义：学者/机构年份云计算定义M.Klems2008云计算可以根据用户的需求在几分钟（甚至几秒钟）内，向用户提供相关的资源（服务器、存储、带宽等）来扩充用户目前所拥有的资源，而不是通常的几天或是几星期，因此云计算避免了用户自有服务器的各种问题，如服务器的资源闲置，或是过载R.Buyya2008云是一种并行和分布式处理系统，其中包括众多的相互连接和虚拟化的计算机，云所包含的资源都可以单位化成一些计算资源，动态地提供给云计算用户使用，同时云计算的提供者需要保证与云计算用户所达成的服务水平协议（SLA）R.Cohen2008云计算囊括了众多的热门技术，如部署、负载均衡、按需提供、商业模式、架构（如Web2.0）。它是软件开发模式的下一阶段（software10.0）。R.Cohen认为云计算可以描述为以互联网为中心的软件（Internetcentricsoftware）J.Kaplan2008云计算能够向用户提供一系列基于Web的业务，这些业务能够提供各种各样的功能，用户通过量入为出（payasyougo）的方式支付所使用的功能。这些功能如果不通过云来提供的话，用户需要花费大量的资金来部署软件和硬件设备，并且需要专业的技术人员来维护这些设备。云计算实现了早期关于效用计算（utilitycomputing）的设想，并且不需要复杂的技术学者/机构年份云计算定义K.Sheynkman2008云计算使硬件资源能够按照用户的消费需求，将计算能力和存储能力提供给用户。对公司来说，云计算能够根据业务和应用的需求提供简单的配置、部署、动态扩展和管理虚拟的硬件环境J.Pritzker2008云是一个巨大的、资源池，这些资源可以按需分配、虚拟化、计费LuisM.Vaquero2009云是一个巨大的、易用的、易访问的虚拟资源池（如硬件、开发平台和/或业务）。这些资源可以动态地重新配置来调节负载，以达到最优的资源利用率。这些资源通常按照按需付费的方式使用，根据和用户达成的SLA来保证服务质量IanFoster2008云计算是一种受规模经济驱动的大规模分布式计算模式。云计算中抽象的、虚拟的、可动态扩展的、可管理的计算能力、存储、平台和业务可以按需通过互联网提供给需要云计算的用户来使用美国国家标准技术研究院（NIST）2009云计算是一种能够通过网络以便利的、按需的方式来访问一个共享的资源池来获取计算资源（如网络、服务器、存储、应用和服务）的模式，这些资源可配置，并能够快速获取和释放。云模式能够提高可用性并且由5种基本属性、3种服务模式和4种部署模式组成NIST定义美国国家标准准技术研究院院（NIST）的云计算定定义被普遍接接受，在这里里主要介绍NIST关于云计算的的定义（1）5种基本属性云计算的业务务可以描述为为5种基本属性，，这5种基本属性与与传统计算方方式的区别和和联系如下。。美国国家标准准技术研究院院的云计算定定义图按需自助服务务（On-demandself-service）：客户可以以根据需求自自动地获取计计算能力，例例如服务器计计算时间和网网络存储空间间，而不需要要和云服务提提供商进行直直接谈判。广泛的网络接接入（Broadnetworkaccess）：计算能力力可通过网络络提供，并通通过标准机制制进行访问，，使得各种客客户端（例如如移动电话、、便携式电脑脑或PDA）和其他传统统的或是基于于云的软件平平台均可以使使用云计算。。资源池（Resourcepooling）：云计算服服务提供商的的各种资源被被池化，并通通过多租户模模式为多客户户提供多样服服务，并根据据客户的需求求动态提供或或重新分配物物理或虚拟化化的资源。快速弹性：服服务规模可以以快速、弹性性地扩大或缩缩小。按量计费的服服务：云系统统对服务对象象在一定程度度上进行适当当的抽象，并并提供服务计计量能力。（2）3种服务模式服务模式可以以分为3种基本类型和和其他的派生生模式。这3种基本模式可可以简写为““SPI模式”，即分分别为Software，PlatformorInfrastructure（asaService）。SoftwareasaService（SaaS）：云计算提提供商为用户户提供的业务务是运行在其其云基础设施施上的应用程程序的使用能能力。这种应应用程序能被被各种客户端端设备通过Web形式访问，例例如Web浏览器。PlatformasaService（PaaS）：用户可以将将自己拥有的的或是购买的的应用程序通通过使用云计计算提供商提提供的编程语语言和工具部部署到云基础础设施上。同样云用户也也无法管理和和控制底层云云基础设施，，包括网络、、服务器、操操作系统、存存储，但可以以控制他们部部署的应用程程序和应用程程序的配置环环境。InfrastructureasaService（IaaS）：云计算提提供商为客户户提供处理能能力、存储能能力、网络和和其他基本计计算资源，用用户可以使用用这些资源部部署或运行他他们自己的软软件。（3）4种部署模式①公共云公共云可以把把来自许多不不同客户的作作业在云内的的服务器、存存储系统和其其他基础设施施上混合在一一起。避免了了用户临时需需要大规模的的计算和存储储资源而部署署硬件和软件件资源的风险险和开销。②社区云云基础设施被被几个组织所所共享，以支支持某个具有有共同需求（（例如任务、、安全需求、、策略域）的的社区。社区区云可以被该该组织管理，，也可以委托托第三方管理理。③专用云专用云主要面面向需要大规规模数据处理理、存储的公公司。专用云云是由单个客客户所拥有的的基础设施，，该客户完全全控制哪些应应用程序在哪哪里运行。一一般来说专用用云的扩展性性没有公共云云高。④混合云云基础设施由由两个或两个个以上相对独独立的的云组组成，为了保保证数据和应应用程序的可可移植性，通通过标准化的的接口或是专专用技术为不不同的云客户户提供服务。。混合云提供了了一种灵活的的措施为云用用户来决定如如何在公共云云和专用云上上部署他们的的应用，如果果应用的数据据量很小，但但是需要很大大的计算能力力，那么混合合云或许是一一种比较好的的选择。上述4种云都有一种种或两种的部部署方式：内内部或外部。。内部是指位位于云拥有者者的内部网络络，享有和内内部网络其他他用户同样的的网络安全策策略，通常专专用云一般都都部署在内部部。而外部是是指部署在公公有的网络上上，公共云一一般部署在外外部。（4）云计算参考考模型这里主要介绍绍云安全联盟盟（CSA）给出的一种种参考模型，，如图所示云计算参考模模型IaaS是所有云业务务的基础，PaaS建立在IaaS之上，SaaS建立在PaaS之上。IaaS:IaaS包括所有的基基础设施资源源，如云计算算中的所有硬硬件资源。IaaS可以提供（或或是不提供））对基础设施施资源的抽象象能力，并且且为这些抽象象资源提供物物理或是逻辑辑连接的功能能。PaaS:PaaS在IaaS和SaaS之间提供了额额外的一层，，PaaS是对开发环境境抽象的封装装和对有效服服务负载的封封装，主要用用于构建应用用程序开发环环境、中间件件和其他功能能（如数据库库、消息功能能、排队功能能）。SaaS:SaaS位于IaaS和PaaS之上，为用户户提供包括内内容服务、内内容呈现、商商业应用和管管理能力。典典型SaaS是S和GoogleApps，提供基本商商业服务，如如电子邮件。。2．云计算的发发展历史一般来说有6个阶段:第1阶段，用户通通过终端共享享一个大型机机，那时的终终端仅仅是一一台显示器和和一个键盘。。第2阶段，出现了了可以独立运运行的计算机机，用户不必必再依靠大型型机，但是这这一阶段的计计算机还不能能联网。第3阶段，计计算机网络的的出现使得不不同的计算机机可以相互连连接起来共享享资源，但是是这时的网络络覆盖的范围围还是比较有有限。第4阶段，Internet的出现现使得不同的的计算机网络络可以相互地地连接起来，，用户可以通通过Internet来来使用远程的的应用和资源源。第5阶段，网网格技术的出出现，使得计计算和存储资资源可以更加加方便地共享享。第6阶段，云云计算的出现现使得用户可可以通过更加加便利的方式式利用Internet使用各种的的资源。客户端/服务器（C/S）模式P2P模式两种计算模式式：计算模式演进进图云计算充分利利用了C/S结构和P2P结构的优点3．云计算的组组成云计算由应用用程序、云客客户端、基础础结构、云平平台、业务、、存储、计算算能力等部分分组成。（1）应用程序云用户只需通通过简单终端端以Web的形式来实时时地使用云计计算上的应用用程序。（2）云客户端云客户端也叫叫瘦终端，瘦瘦主要是指云云计算对客户户端的要求很很低，只要能能够运行Web浏览器（如Firefox、IE等）的终端就就可以成为云云客户端。（3）基础结构云计算的基础础结构主要包包括与计算机机和网络相关关的硬件以及及安装这些硬硬件的房间等等。一般来说说，云计算中中的计算机主主要是一些便便宜的且能够够批量生产的的服务器。（4）云平台云计算平台主主要是指能够够将各种云应应用部署在云云计算上的方方式，也叫PaaS。如如使用开源Web应用架架构的Rails，S公司的的私有PaaSF，GoogleAppEngine（（使用Python和Mosso））。（5）业务业务主要是指指云客户使用用云计算提供供的各种服务务。这些业务的共共性是需要非非常大的存储储空间和处理理能力，来为为用户提供及及时准确的信信息。另外一一种业务是需需要大量的后后台计算和处处理能力。（6）存储扩充存储能力力仍是一笔大大的开销，尤尤其是管理众众多物理存储储设备。使用用云存储就不不会带来很大大的开销，并并且能够带来来很高的容错错能力。（7）计算能力云计算能够提提供的处理能能力是极大的的。实际上对对使用云计算算的用户来说说，云计算可可以提供近乎乎无穷的资源源，而不仅仅仅限于计算和和存储能力。。4．云计算的优优缺点优点：缺缺点：：（1）成本方方面（（1）安安全问题（2）网络方方面（（2）控控制问题（3）创新方方面（（3）开开放性问题（4）可扩展展性方面（5）环保和和节能方面（1）成本方面云计算的成本本通常比传统统企业数据中中心的成本低低得多。云计计算的成本节节省是建立在在规模效应的的基础上，即即大量的用户户使用云计算算，从而极大大地提升资源源的利用率。。成本的节省省是云计算的的核心优点。。（2）网络方面云计算意味着着用户可以通通过无处不在在的互联网使使用云资源，，并且互联网网中还有非常常多的其他资资源可以和云云计算一起使使用。云客户户可以根据应应用的特点，，灵活的调用用互联网的众众多资源，提提升应用的用用户体验，进进而获取更多多的利益。（3）创新方面云计算和云解解决方案提供供了一种创新新的计算模式式。随着技术术的发展，云云计算还会提提供更多的别别具特色的技技术革新或商商业革新。而而使用云计算算的公司，就就会比使用传传统企业数据据中心的用户户，创造出更更多更新颖的的应用或是商商业模式。（4）可扩展性方方面可扩展性主要要是指云客户户可以根据用用户对资源需需要灵活地增增加或减少软软硬件资源，，而并不需要要预先购买额额外的资源，，有非常灵活活高效的扩展展性。（5）环保和节能能方面云计算是一种种绿色计算模模式。绿色计计算主要是指指云计算的资资源利用率非非常高，相对对那些传统的的企业数据中中心，更加地地环保和节省省能源。云计算算具有有显著著的优优点，，也有有如下下不可可回避避的缺缺点。。（1）安全全问题题安全主主要是是指由由于云云客户户并不不能控控制云云计算算的内内部设设施，，因此此具有有潜在在的数数据被被窃取取的危危险。。虽然然云计计算提提供了了加密密、用用户名名、密密码、、身份份管理理等安安全措措施，，企业业可能能也并并不愿愿意将将机密密的信信息放放到云云上。。（2）控制制问题题云客户户并不不能控控制所所租用用的云云计算算资源源的基基础设设施（（物理理计算算机）），另另外用用户或或许会会由于于违反反了一一些规规则，，结果果发现现账户户被封封了，，或是是云计计算提提供商商破产产了等等，导导致用用户不不能继继续使使用云云计算算，或或是丢丢失数数据等等。（3）开放放性问问题由于每每个云云计算算提供供商的的平台台可能能并不不是公公开的的，而而云客客户如如果使使用云云计算算必须须按照照云计计算提提供商商提供供的编编程语语言和和API来来编写写应用用程序序，那那么云云客户户的应应用程程序在在不同同的云云计算算平台台间移移植就就会非非常的的困难难。1．微软软公司司的WindowsAzure2．IBM公司的的“蓝蓝云””3．亚马马逊公公司的的云4．谷歌歌公司司的云云云计算算应用用实例例1．微软软公司司的WindowsAzureWindowsAzure是微微软基基于云云计算算的操操作系系统，，提供供了““软件件+服服务””的计计算方方法，，用于于帮助助开发发者开开发可可以跨跨越云云端和和专业业数据据中心心的下下一代代应用用程序序。Azure服务平平台包包括了了以下下主要要组件件：（1）WindowsAzure用于服服务托托管，，以及及可扩扩展的的存储储、计计算和和网络络的管管理。。（2）MicrosoftSQLServices可以扩扩展MicrosoftSQLServer应用到到云中中的能能力。。（3）Microsoft.NETServices可以便便捷地地创建建基于于云的的松耦耦合的的应用用程序序。另另外还还包含含访问问控制制机制制，可可以保保卫用用户的的程序序安全全。（4）LiveServices提供供了了一一种种一一致致性性的的方方法法处处理理用用户户数数据据和和程程序序资资源源，，使使得得用用户户可可以以在在PC、手手机机、、PC应用用程程序序和和Web网站站上上存存储储、、共共享享和和同同步步文文档档、、照照片片、、文文件件以以及及其其他他信信息息。。（5）MicrosoftSharePointServices和MicrosoftDynamicsCRMServices，用用于于在在云云端端提提供供针针对对业业务务内内容容、、协协作作和和快快速速开开发发的的服服务务，，建建立立更更强强的的客客户户关关系系。。2．IBM公司司的的““蓝蓝云云””IBM在在高高性性能能并并行行机机集集群群技技术术上上有有着着领领导导性性的的优优势势，，世世界界上上最最快快的的高高性性能能计计算算机机大大多多出出自自IBM。。IBM的的““蓝蓝云云””计计算算平平台台是是一一套套软软、、硬硬件件平平台台，，将将Internet上上使使用用的的技技术术扩扩展展到到企企业业平平台台上上，，使使得得数数据据中中心心使使用用类类似似于于互互联联网网的的计计算算环环境境。。蓝云云作作为为由由IBM云云计计算算中中心心开开发发的的企企业业级级云云计计算算解解决决方方案案，，可可以以对对企企业业现现有有的的基基础础架架构构进进行行整整合合，，通通过过虚虚拟拟化化技技术术和和自自动动化化技技术术，，构构建建企企业业自自己己的的云云计计算算中中心心，，实实现现企企业业硬硬件件资资源源和和软软件件资资源源的的统统一一管管理理、、统统一一分分配配、、统统一一部部署署、、统统一一监监控控和和统统一一备备份份。。3．亚亚马马逊逊公公司司的的云云Amazon的的云云计计算算主主要要包包括括AmazonS3、、AmazonSimpleDB和和AmazonEC2。。（1）AmazonS3AmazonS3主主要提供供可靠的的网络存存储服务务。S3由对象象和存储储桶两部部分组成成。对象象是最基基本的存存储实体体。存储桶是是存放对对象的容容器，每每个桶可可以存放放无数的的对象。。云平台台上的应应用程序序可以通通过REST或或者SOAP接接口访问问S3中中的数据据。（2）AmazonSimpleDBAmazonSimpleDB是一种支支持结构构化数据据存储和和查询操操作的轻轻量级数数据库服服务。SimpleDB的存储模模型分三三层：域域、项、、属性。。用户的的数据按按照域进进行逻辑辑划分。。SimpleDB提供两种种服务访访问方式式：REST接口和SOAP接口。（3）AmazonEC2AmazonEC2是一种云云基础设设施服务务。该服服务基于于服务器器虚拟化化技术，，致力于于为用户户提供大大规模可可靠可伸伸缩的计计算运营营环境。。AMI的运行环环境是一一个大规规模的虚虚拟机运运行环境境，拥有有庞大规规模的物物理机资资源池和和虚拟机机运行平平台。4．谷歌公公司的云云谷歌（Google）是最大大的云计计算使用用者，向向企业开开放了他他们的““云”。。Google搜索引擎擎建立在在分布于于200多个地点点、超过过100万台服务务器的支支撑之上上。云计算三三大法宝宝：GFS、MapReduce和BigTable4．谷歌公公司的云云BigTable数据模型型图云计算三三大法宝宝：GFS、MapReduce和BigTable（1）GoogleFileSystem文文件系统统（2）MapReduce分分布式编编程环境境（3）分分布式大大规模数数据库管管理系统统BigTable（1）GoogleFileSystem文件系统统GFS是是一个可可扩展的的分布式式文件系系统，用用于大型型的、分分布式的的、对大大量数据据进行访访问的应应用。集群中的的节点失失效是一一种常态态，不是是一种异异常，GFS将将其作为为常见的的情况加加以处理理。Google文文件系统统中的文文件读写写模式和和传统的的文件系系统不同同。大部部分文件件的更新新是通过过添加新新数据完完成的，，而不是是改变已已存在的的数据，，在一个个文件中中随机的的操作在在实践中中几乎不不存在，，一旦写写完，文文件就只只可读，，很多数数据都有有这些特特性。一个GFS集群群包含一一个主服服务器和和多个块块服务器器，被多多个客户户端访问问。大文文件被分分割成固固定尺寸寸的块，，在每个个块创建建的时候候，服务务器分配配给它一一个不变变的、全全球唯一一的64位块句句柄对它它进行标标识。GFS结构通过服务务器端和和客户端端的联合合设计GFS客户端代代码被嵌嵌入到每每个程序序里，它它实现了了Google文件系统统API，帮助应应用程序序与主服服务器和和块服务务器通信信，对数数据进行行读写。。客户端跟跟主服务务器交互互进行元元数据操操作，但但是所有有的数据据操作通通信都是是直接和和块服务务器进行行。GFS对应用支支持达到到性能与与可用性性最优。。（2）MapReduce分布式编编程环境境MapReduce是是Google实现的的一套大大规模数数据处理理的编程程规范Map/Reduce系统，，用于大大规模数数据集（（大于1TB））的并行行运算。。Map/Reduce通过““Map（映射射）”和和“Reduce（化化简）””这样两两个简单单的概念念来参加加运算，，用户只只需要提提供自己己的Map函数数以及Reduce函函数就可可以在集集群上进进行大规规模的分分布式数数据处理理。程序编写写人员能能够不用用去顾虑虑集群的的可靠性性、可扩扩展性等等问题。。（3）分布式式大规模模数据库库管理系系统BigTable构建于上上述两项项基础之之上的第第三个云云计算平平台就是是将数据据库系统统扩展到到分布式式平台上上的BigTable系统。。BigTable使使用结构构化的文文件来存存储数据据。它不是一一个关系系型的数数据库，，它不支支持关联联或是类类似于SQL的的高级查查询，取取而代之之的是多多级映射射的数据据结构。。BigTable数据格式式在BigTable模型中的的数据模模型包括括行列以以及相应应的时间间戳，所所有的数数据都存存放在表表格中的的单元里里。BigTable的内容按按行来划划分，将将多个行行组成一一个小表表，保存存到某一一个服务务器节点点中。这这一个小小表就被被称为tablet。BigTable数据格式式应用程序序Docs除了这三三个部分分之外，，Google还建立立了分布布式程序序的调度度器、分分布式的的锁服务务等一系系列相关关的云计计算服务务平台。。Google在在其云计计算基础础设施之之上建立立了一系系列新型型网络应应用程序序。其其中典典型的Google云云计算应应用程序序就是Google推推出的Docs网络服服务程序序。Docs可通过过浏览器器的方式式访问远远端大规规模的存存储与计计算服务务。GoogleDocs是一一个基于于Web的工具具，有简简单易用用的文档档权限管管理，记记录所有有用户对对文档所所做的修修改。GoogleDocs的这这些功能能令它非非常适用用于网上上共享与与协作编编辑文档档，能够够替代MicroOffice相相应的部部分功能能。GOOGLEDocs首页物联网与与云计算算物联网是是走向智智能社会会的一个个重要步步骤，物物联网将将逐渐融融入到我我们工作作和生活活的方方方面面，，提供更更多智能能服务。。物物联网的的一个特特点是能能把周围围世界的的任何事事物连接接起来，，从而形形成一个个巨大的的网络，，物联网物联网时时代可以以将一切切的物质质进行信信息化，，比如说说物质的的位置、、大小、、状态等等，都可可以通过过物联网网转化为为信息进进行储存存。人们再通通过对信信息的重重组、挖挖掘等处处理产生生知识并并用于智智能控制制。物联网云计算与与物联网网结合云计算的的优点使使物联网网的各种种应用都都可以建建立在云云计算平平台上。。物联网网的终端端计算能能力和存存储空间间有限，，但却有有很强的的联网能能力。而云计算算有强大大的计算算能力、、接近无无限的存存储空间间，支撑撑各种软软件和信信息服务务，能够够与物联联网很好好地结合合。6.3物联网典典型应用用智能物流流智能视频频监控智能家居居智能交通通智能物流流1．智能物物流系统统概述智能物流流是指货货物从供供应者向向需求者者的智能能移动过过程，为供方提提供最大大化的利利润，为为需方提提供最佳佳的服务务，最大大限度地地保护好好生态环环境，形形成完备备的智能能社会物物流管理理体系。。2．智能物物流系统统组成及及特点（1）系统的的组成：：结构1——按物物流功能能划分：：对物流设设备进行行监控的的智能系系统；对物流信信息资源源进行处处理的智智能系统统；为客户提提供服务务的智能能系统；；对物流系系统进行行监控与与管理的的智能系系统。结构2———按物物流服务务管理划划分：前台顾客客服务智智能系统统；作业执行行智能系系统；企业规划划管理智智能系统统。（2）案案例—铁铁路物资资智能配配送铁路物资资流通网网面临的的问题：：与全国国物资流流通条块块相重、、纵横交交错、相相互竞争争；网络络内部相相继出现现了物资资采购分分散、储储备重复复、库存存控制困困难、流流通费用用过高、、信息反反馈速度度过慢等等缺陷。。铁路物资资智能配配送的目目的：运运输组织织的优化化，如防防止空载载、提高高满载率率，人员员和物流流设施的的效益优优化铁路物资资流通网网体系：：①对铁铁路物资资配送设设备进行行监控的的智能系系统②对配配送信息息资源进进行处理理的智能能系统③对客客户进行行服务的的智能系系统④对配配送系统统进行管管理的智智能系统统（3）智智能物流流系统的的特点：：①智能能化②柔性性化③一体体化④社会会化3．智能物物流主要要支撑技技术智能物流流系统只只有在物物流技术术、智能能技术和和相关技技术的支支持下才才能得以以实现，，是这些些技术的的有机结结合。（1）自自动识别别技术自动识别别技术是是以计算算机、光光、机、、电、通通信等技技术的发发展为基基础的一一种高度度自动化化的数据据采集技技术。自动识别别技术在在20世世纪70年代初初步形成成规模，，经过近近40年年的发展展，已经经发展成成为由条条码识别别技术、、智能识识别技术术、光字字符识别别技术、、射频识识别技术术、生物物识别技技术等组组成的综综合技术术，并正正在向集集成应用用的方向向发展。。条码识别别技术目前使用用最广泛泛的自动动识别技技术，它它是利用用光电扫扫描设备备识读条条码符号号，从而而实现信信息自动动录入。。较常使用用的码制制有：UPC条条码、128条条码、交交插二五五条码、、三九条条码、库库德巴条条码等。。生物识别别技术是利用人人类自身身生理或或行为特特征进行行身份认认定的一一种技术术。人们已经经发展了了虹膜识识别技术术、视网网膜识别别技术、、面部识识别技术术、签名名识别技技术、声声音识别别技术、、指纹识识别技术术六种生生物识别别技术。。虹膜识别别技术射频识别别（RFID）射频识别别（RFID）技术是是近几年年发展起起来的现现代自动动识别技技术。它可以识识别高速速运动物物体，也也可以同同时识读读多个对对象，具具有抗恶恶劣环境境、保密密性强等等特点。。RFID标签（2）数数据仓库库和数据据挖掘技技术它是一个个面向主主题的、、集成的的、非易易失的、、时变的的数据集集合。数据仓库库的目标标是把来来源不同同的、结结构相异异的数据据经加工工后在数数据仓库库中存储储、提取取和维护护，支持持全面的的、大量量的复杂杂数据的的分析处处理和高高层次的的决策支支持。数据挖掘掘是从大大量的、、不完全全的、有有噪声的的、模糊糊的及随随机的实实际应用用数据中中，挖掘掘出隐含含的、未未知的、、对决策策有潜在在价值的的知识和和规则的的过程。。一般分分为描述述型数据据挖掘和和预测型型数据挖挖掘两种种。（3）人人工智能能技术人工智能能是探索索研究用用各种机机器模拟拟人类智智能的途途径，使使人类的的智能得得以物化化与延伸伸的一门门学科。。4．智能物物流小结结智能物流流可以优优化物流流管理流流程，提提高工作作效率，，降低企企业运营营成本，，同时加加快物流流信息反反馈速度度，避免免信息流流中断，，提高物物流时效效性。客客户电子子签名则则保障了了签收的的安全性性，提高高信息录录入的准准确性。。智能视频频监控1．智能视视频监控控系统概概述智能视频频监控技技术主要要包括对对视频图图像序列列自动地地进行运运动对象象的提取取、描述述、跟踪踪、识别别和行为为分析等等。应用场合合：军队、银银行、商商店、停停车场等智能视频频监控的的优点：：（1）24×7全天可可靠监控控（2）提提高报警警精确度度（3）提提高响应应速度2．智能视视频监控控系统原原理及应应用（1）智智能视频频监控系系统原理理及系统统流程智能视频频监控以以数字化化、网络络化视频频监控为为基础，，但又有有别于一一般的网网络化视视频监控控，它是是一种更更高端的的视频监监控应用用。智能视频监监控系统流流程（2）应用用实例—煤煤矿安全生生产智能视视频联动监监控系统①视频集集成控制将已有的工工业电视摄摄像头和安安全监控摄摄像头统一一管理起来来②智能视视频分析系系统智能视频分分析系统的的功能主要要分为视频频动态侦测测、视频静静态侦测、、重要区域域监测三类类。③视频联联动监控系系统视频联动监监控系统需需要管理视视频监控画画面和联动动监控画面面。（3）智能能视频监控控系统应用用领域智能视频监监控系统的的应用领域域包括安全全相关类和和非安全相相关类。安全类相关关应用：①①高级级视频移动动侦测②物物体追踪踪③人物物面部识别别④车车辆识别⑤⑤非法法滞留这些应用主主要是协助助政府或其其他机构的的安全部门门提高室外外大地域公公共环境的的安全防护护人物面部识识别非安全相关关类应用：：①人人数统计、、②人人群控制、、③注注意力控制制、④交交通流量量控制3．智能视频频监控系统统的关键技技术（1）移动动目标提取取移动目标提提取运动检检测是从图图像序列中中将变化区区域从背景景图像中提提取出来。。两种视频分分析方法：：背景减除除法、时间间差分方法法（2）移动动目标跟踪踪等价于在连连续的图像像帧间，创创建基于位位置、速度度、形状、、纹理、色色彩等有关关特征的对对应匹配问问题。常用的数学学工具：卡卡尔曼滤波波、Condensation算法及及动态贝叶叶斯网络等等（3）目标标分类从检测到的的运动区域域中将特定定类型物体体的运动区区域提取出出来，例如如分类场景景中的人、、车辆、人人群等不同同的目标。。分为基于运运动特性的的分类和基基于形状信信息的分类类两种目标标分类。（4）行为为识别目标的行为为识别是近近年来被广广泛关注的的研究热点点，它是指指对目标的的运动模式式进行分析析和识别。。4．智能视频频监控系统统小结从应用角度度来看，当当前的智能能视频监控控还是一种种高档次应应用，主要要应用于一一些特定场场合。从产业的角角度看，物物联网概念念的正式提提出可以被被看做IT产业对安安防产业再再度吹响融融合的号角角。智能家居1．智能家居居系统概述述智能家居可可以定义为为一个目标标或一个系系统。使用到的技技术：计算算机技术、、数字技术术、网络通通信技术和和综合布线线技术。智能家居系系统是为了了让家居生活活更加安全全、舒适和和高效。2．智能家居居系统的组组成智能家居系系统由4部分组成：：智能家居控控制器主机机单元家庭通信网网主机单元元家庭设备自自动化单元元家庭安全防防范单元3．智能家居居系统的关关键技术（1）家庭庭内部网络络的组建家庭内部组组网，主要要是实现各各种信息家家电之间的的数据传输输，把外部部连接传入入的数据传传输到相应应的家电上上去，同时时可以把内内部数据传传输到外部部网络（2）家庭庭网关的设设计在家庭内部部提供不同同类型、不不同结构子子网的桥接接能力，在在家庭外部部通过Internet将各各种服务商商连接起来来以提供实实时、双向向的宽带接接入，同时时还提供防防火墙的能能力，阻止止外界对家家庭内部设设备的非法法访问和攻攻击。（3）家庭庭网络中应应用代理技技术网络家电的的低成本、、高质量和和高可靠性性是智能家家居系统设设计成功的的重要条件件，代理技技术是这一一方面的成成功应用。。4．智能家居居系统小结结智能家居不不仅具有传传统的居住住功能，还还能提供舒舒适安全、、高效节能能、高度人人性化的生生活空间。。4．智能家居居系统小结结随着人们生生活水平的的不断提高高，人们不不断的对居居住环境提提出更高的的要求，越越来越注重重家庭生活活中每个成成员的舒适适、安全与与便利，因因此从市场场需求的角角度看，智智能家居前前景广阔。。智能交通如何解决交交通拥挤和和堵塞现象象几乎成了了各国政府府最为棘手手的难题之之一。1．智能交通通系统概述述可以认为智智能交通系系统是将信信息技术应应