从传感网到物联网

从传感网到物联网第1页/共45页从传感网到物联网1与无线传感器网络相关的几个概念2无线传感器网络概述3物联网概述第2页/共45页1与无线传感器网络相关的几个概念IOT（Internetofthings）原始含义是物与物相联结的网络。最早的IOT网络，实际上就是RFID网络，该概念最早来自于美国麻省理工学院的Auto-ID中心研究人员。他们最早提出将RFID与互联网相结合，实现在任何地点、任何时间，对任何物品进行标识和管理。随之发展起来的如欧盟的产品电子代码EPC服务于物流领域，主要目的在于增加供应链的可视、可控性，偏重于对物品的识别及流动控制和管理。第3页/共45页WSN与此同时，无线传感器网络WSN（WirelessSensorNetworks）和M2M技术得到了飞速发展。无线传感器网络源于美国军方对战场的监控与预警系统的研究，后来逐步迁移到民用研究。无线传感器网络主要侧重于对目标、环境和物体状态的监测与控制。第4页/共45页M2M最早来自于诺基亚，其含义有Machine-to-Machine、Man-to-Machine，或者Machine-to-Man等，其侧重点在于无线数据通信和信息技术的无缝连接，从而实现在其基础上的无线业务流程的自动化、集成化，并最终为用户创造增值服务。第5页/共45页CPS美国基金委员会近几年提出CPS(CyberPhysicalSystems)研究计划，该计划通过3C技术即计算(Computation)、通信(Communication)和控制(Control)的有机融合与深度协作，实现各种应用系统的实时感知、动态控制和信息服务。第6页/共45页泛在传感网（USN）2005年国际电信联盟远程通信标准化组(ITU-T)在《ITUInternetReports2005:TheInternetofThings》中正式提出IOT的概念。2008年该组织在《UbiquitousSensorNetworks》中进一步提出泛在传感器网络概念（广义传感网），并阐述为通过传感器、执行器、RFID等对物理世界进行感知和标识，然后依靠网络将信息进行传输和互联，再进行信息处理和信息存储，最后实现具体应用。第7页/共45页泛在网（UbiquitousNetworking）又简称为U网络，指基于个人和社会的需求，利用现有的网络技术和新的网络技术，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务，网络超强的环境感知、内容感知及其智能性，为个人和社会提供泛在的、无所不含的信息服务和应用。第8页/共45页物联网概念及相互关系通过条码与二维码、射频标签（RFID）、全球定位系统（GPS）、红外感应器、激光扫描器、传感器网络等自动标识与信息传感设备及系统，按照约定的通信协议，通过各种局域网、接入网、互联网将物与物、人与物、人与人连接起来，进行信息交换与通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络。第9页/共45页1从传感网到物联网1与无线传感器网络相关的几个概念2无线传感器网络概述3物联网概述第10页/共45页2无线传感网（wirelesssensornetworks）概述无线传感器网络是由部署在监测区域内部或附近的大量廉价的、具有通信、感测及计算能力的微型传感器节点通过自组织构成的“智能”测控网络。第11页/共45页无线传感器网络体系结构无线传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。第12页/共45页传感器节点通常是一个微型的嵌入式系统，它的处理能力、存储能力和通信能力相对较弱。每个传感器节点兼顾传统网络节点的终端和路由器双重功能。汇聚节点处理能力、存储能力和通信能力相对较强，它连接传感器网络和外部网络，实现两种协议栈之间的通信协议转换，同时发布管理节点的监测任务，并把收集到的数据转发到外部网络上。管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。第13页/共45页应用领域具有十分广阔的应用前景，能应用于军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境检测、抢险救灾、危险区域远程控制等领域。第14页/共45页海洋监测网络示例第15页/共45页无线组网示意图第16页/共45页

从传感网到物联网1与无线传感器网络相关的几个概念

2无线传感器网络概述

3物联网概述

3.1物联网基本概念

3.2物联网技术

3.3应用领域第17页/共45页3.1物联网基本概念Internetofthings（IOT）通俗讲，物联网就是使物体上网将物体通过网络（互联网、局域网、有线网、无线网等）连接起来，创造一个满足我们需要的智能化的世界物联网比较正式定义通过条码与二维码、射频标签（RFID）、全球定位系统（GPS）、红外感应器、激光扫描器、传感器网络等自动标识与信息传感设备及系统，按照约定的通信协议，通过各种局域网、接入网、互联网将物与物、人与物、人与人连接起来，进行信息交换与通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络第18页/共45页物联网特点及本质物联网的特点对周围世界实现“可知、可思、可控”可知：能够感知可思：一定智能的判断可控：对外产生及时的影响物联网的本质是世界信息化新的推进，实现一个智慧化世界生活更舒适、生产更高效网络传输信息，信息承载智慧有线网、无线网、互联网----》传感网、物联网、泛在网信息的交互，不再局限于人与人从人与人的网络交互到人与人、人与物、物与物的信息交互预计到2020年，全球可以网络连接的智能物体（smartthings）将达到500亿个（人均6个）第19页/共45页2.1.1.3物联网概述2.1.1.3.1物联网基本概念2.1.1.3.2物联网技术2.1.1.3.3应用领域第20页/共45页2.1.1.3.2物联网技术物联网技术处理的信息流物联网的基本构架物联网关键技术感知与识别技术物联网组网与互联技术物联网服务与管理技术物联网应用开发技术第21页/共45页物联网技术处理的信息流物联网要实现全面感知、可靠传输、智能处理、自动控制信息感知信息传输信息处理与控制第22页/共45页物联网基本构架第23页/共45页物联网基本构架物联网的三层分法感知层、网络层、应用层第24页/共45页物联网关键技术感知与识别技术物联网组网与互联技术物联网服务与管理技术物联网应用开发技术第25页/共45页感知与识别技术通过传感器技术、RFID技术、二维码、红外设备等实现对物体的信息感知、定位和识别主要包括自动识别技术传感技术定位技术第26页/共45页感知与识别技术自动识别技术条码识别技术射频识别技术（RFID等）语音识别技术生物特征识别技术图象识别技术磁识别技术等第27页/共45页感知与识别技术传感技术传感器将物理世界中的物理量、化学量、生物量转化成供处理的数字信号如温度、压力、流量、位移、速度等定位技术可分为卫星定位、无线电波定位、传感定位等卫星定位技术有GPS、北斗卫星导航定位系统蜂窝移动通信系统的小区定位技术物联网感知层定位如利用RFID传感，车牌、集装箱图像识别感知物体的位置物联网网络层定位等第28页/共45页物联网组网与互联技术物联网组网的作用将物体通过网络连接，实现感知和控制信息的传输通过网络将分散多处的物体连接在一起，形成一个虚拟的物体物联网网络的分类传感网+专网+公网（Internet）无线网络+有线网络主要介绍内容物联网无线网络技术互联网接入技术第29页/共45页物联网无线网络技术无线个域网络（几十米）WPAN（WirelessPersonalAreaNetwork）

BlueTooth网络技术（802.15.1）ZigBee网络技术（802.15.4）ZigBee通讯速率比较低（250K/S），通讯距离较小，功耗较小UWB网络技术（802.15.3）无线局域网络（100米左右）WLAN（WirelessLocalAreaNetwork）

802.11802.11a，802.11b，802.11g，802.11n无线城域网络（几公里）WMAN（WirelessMetropolitanAreaNetwork）WiMax(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess),即全球微波互联接入（802.16）无线广域网络（十公里）WWAN（WirelessWideAreaNetwork）GPRS,3G,3.5G,4G第30页/共45页互联网接入技术将物联网通过互联网、广电网络、移动通信网络或者下一代网络（NGN网络），接入远程网络，实现数据传输第31页/共45页互联网接入技术接入方式固定接入IPv4地址局部网络的sink节点接入，外部网络不能直接访问网络中的节点地址面临枯竭IPv6接入IPv6让地球上每粒沙子都有一个地址物联网的发展将加速IPv6引入，预计需要2-5年IPv6不能够直接应用到传感器设备中，而是需要对IPv6协议栈和路由机制进行相应的精简，以满足对网络低功耗、低存储容量和低传送速率的要求6LowPAN和RoLL移动接入车载网智能医疗网络手机网络第32页/共45页物联网服务与管理技术实现物联网的各种应用服务与管理技术物联网操作系统中间件技术物联网数据库系统云计算技术语义网技术数据挖掘、智能决策物联网信息安全与隐私保护第33页/共45页物联网应用开发技术物联网工程开发技术物联网工程设计物联网嵌入式开发智能信息处理系统集成开发物联网工程开发流程

需求分析架构设计组件设计感知层硬件、软件设计通信协议设计应用层监控软件设计第34页/共45页3物联网概述3.1物联网基本概念

3.2物联网技术

3.3应用领域第35页/共45页2.1.1.3.3应用领域物联网十二五规划锁定9大重点示范应用领域第36页/共45页物联网应用特点物联网应用面广，渗透性强三大应用领域：大众服务、工农业应用、公共管理

智能交通、消防、智能建筑、智能家居、智能环保、灾害监测避免、智慧医疗、智慧老人护理、智能物流、食品安全追溯智能工业控制、智能电力、智能水利、精准农业智慧校园、智能安防、军事安全具有服务于各行业的性质，需要和行业和产业结合第37页/共45页智能交通智能交通利用物联网技术提供面向交通运输的服务系统交通更加智能、安全、节能、高效治堵，缓解交通压力更安全"十一五"以来道路交通事故死亡人数年均7.6万人第38页/共45页智能农业农业监测控制和管理自动灌溉系统我国农业用水量约占总用水量的80%左右传感器监测土壤湿度，自动信息分析，电磁阀自动控制灌溉（滴灌、喷雾等）智能施肥农产品生产环境监控温室大棚等环境监控土壤水分监测第39页/共45页食品追溯食品追溯系统利用物联网技术建立集成生产、检验、监管和消费各个环节的信息管理系统提供“从农田到餐桌”的追溯模式，建立食品安全信息数据库，从源头上保障消费者的合法权益利用物联网技术，保障食品安全苏丹红、瘦肉精、地沟油、染色馒头、“化工”猪蹄。。。。第40页/共45页食品追溯物联网技术监管瓜菜质量利用3G技术、互联网技术、二维条码、RFID溯源技术等，建设田头瓜菜质量监管物联网第41页/共45页食品追溯身份猪全国动物标识及疫病可追溯体系猪的身份证：一出生就戴上