第章 物联网概述《物联网技术基础教程》

第I章物联网概述

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耿风

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答疑：手机、QQ、邮箱或行政楼322房间学习任务物联网的起源与发展

物联网的定义

物联网技术体系

Clicktoaddtitleinhere123本章主要涉及：1.1物联网的起源与发展物联网作为一种模糊的意识或想法而出现，可以追溯到上世纪末。1995年比尔·盖茨在《未来之路》一书中就已经提及类似于物品互联的想法，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起重视。信息时代的革命，一是计算机；二是互联网，广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络；三是物联网当客人进入他的住所时，首先佩戴上一个电子别针，这个电子别针把来访者与房子中的各种信息服务联系起来。有了电子别针，房子会知道你是谁、你在哪里，并将根据这些信息尽量满足，甚至预见你的需求。当你沿着大厅走动时，你前面的灯光会逐渐变强，而后面的灯光逐渐消失。音乐会随着来访者一起移动，而其他人可以听不到声音。电影与新闻将跟着你在房子里移动。如果有一个需要来访者接听的电话，那么只有离来访者最近的电话机才会响。手持遥控器能够扩大电子别针的控制能力。来访者可以通过遥控器发出指令，比如从数千张图片、录音、电影、电视节目中选择所需要的信息。所有这些描述与我们目前对于物联网物-物相联的设想非常相似1.1物联网的起源与发展1999年，美国麻省理工大学Auto-ID研究中心的创建者之一的KevinAshton教授在他的一个报告中首次使用了“InternetofThings”这个短语，事实上，Auto-ID中心的目标就是在Internet的基础上建造一个网络，实现计算机与物品（objects）之间的互联，这里的物品包括各种各样的硬件设备、软件、协议等等。1.1物联网的起源与发展1999年至2003年，物联网方面的工作局限于实验室中，这一时期的主要工作集中在物品身份的自动识别，如何减少识别错误和提高识别效率是关注的重点。2003年，“产品电子编码（EPC）决策研讨会”在芝加哥召开。作为物联网方面第一个国际会议，该研讨会得到了全球90多个公司的大力支持。从此，物联网相关工作开始走出实验室。1.1物联网的起源与发展经过工业界与学术界的共同努力，2005年物联网终于大放异彩。这一年，国际电信联盟（ITU）发布了题为《ITU互联网报告2005：物联网》的报告，物联网概念开始正式出现在官方文件中。1.1物联网的起源与发展从此以后，物联网获得跨越式的发展，美国、中国、日本以及欧洲一些国家纷纷将发展物联网基础设施列为国家战略发展计划的重要内容。在美国，IBM提出了“智慧地球”的构想，其中物联网是不可缺少的一部分，2009年1月，美国将其提升到国家战略。1.1物联网的起源与发展在欧洲，2009年6月，欧盟在比利时首都布鲁塞尔向欧洲议会、欧洲理事会、欧洲经济与社会委员会和地区委员会提交了以《物联网——欧洲行动计划》为题的公告，其目的是希望欧洲通过构建新型物联网管理框架来引领世界物联网发展。

1.1物联网的起源与发展欧盟委员会提出物联网的三方面特性：第一，不能简单的将物联网看做互联网的延伸，物联网建立在特有基础设施上，将是一系列新的独立系统，当然，部分基础设施仍要依存于现有的互联网。第二，物联网将伴随新的业务共同发展；第三，物联网包括了多种不同的通信模式，物与人通信，物与物通信，其中特别强调了包括机对机通信（M2M）。1.巾1物联芝网的宰起源抢与发响展在我债国，20负09年8月温蜂家宝隶总理较视察倾无锡蚕中科惯院物科联网奸技术想研发稳中心昼时指辨出并跨强调拖，要斗尽快艰突破棒物联纲网核琴心技凝术，剩把传距感技母术和乞中国第三咏代移许动通旬信标妙准（TD技术狂）的叙发展也结合遇起来警。此后氏，我殖国官朗方对廊物联利网的文多次鄙提议瓶和众浊多规耍划表滴示我补国物骄联网忘的发县展已滤正式跌提上盐议事荷日程伞。1.叔2.说1物联碧网概证念物联碧网的颠英文量名称枣为“Th钳e西In起te炮rn墓et览o摇f逢Th丧in副gs理”，由娱该名亿称可戚见，糊物联竖网就液是“凤物物派相连托的互饺联网斑”。从网悲络结弓构上颗看，闯物联徐网就效是通猎过In涂te娘rn芦et将众究多信童息传遭感设康备与颠应用乔系统衫连接最起来辉并在敲广域扁网范福围内弦对物调品身有份进察行识转别的醉分布资式系财统。1.逢2.狠1物联揭网概施念物联卖网的竭概念邀是在19宗99年提缠出的眉。当诵时基响于互科联网烧、RF法ID技术镇、EP血C标准括，在其计算托机互吓联网废的基再础上鞠，利错用射止频识傅别技姜术、盲无线层数据准通信敬技术贤等，旅构造佣了一桥个实钟现全闻球物否品信桥息实演时共阻享的周实物张互联伐网“In馋te槽rn胶et绢o洁f腥th辫in陷gs胶”（IO屠T，简朽称物烈联网起）。1.泡2.令2物联疏网定探义及也组成1.物联班网定躁义目前王较为逆公认好的物阁联网萄的定就义是猫：通过委射频愁识别傲（RF廊ID）装泉置、赏红外昆感应坛器、炭全理球定牲位系全统、箭激光况扫描惹器等渠信息派传感馅设备调，按即约定善的协脊议，暗把任僻何物堪品与第互联总网相括连接升，进贷行信墙息交兼换和浑通信疫，以群实现彻智能赵化识掌别、封定位怠、跟暖踪、伤监控炒和管夹理的侧一种景网络数。当每洁个而爷不是南每种致物品叠能够县被唯午一标直识后瞒，利搜用识趴别、老通信缠和计痒算等粥技术篇，在眯互联腥网基球础上坐，构哪建的伴连接完各种本物品惩的网数络，兴就是婚人们离常说街的物厘联网掩。1.艰2.真2物联爱网定增义及豆组成物联合网中略的“物逢”的优涵义抄要满采足以御下条吧件才烧能够清被纳漠入“遭物联录网”脆的范忆围：①续要有超相应锋信息冷的接凳收器隐；②梦要有吗数据丝式传输喊通路迁；③情要有眉一定扬的存采储功款能；④雄要有CP宅U；1.弯2.弦2物联勿网定遭义及侮组成⑤俩要有鼓操作事系统逐；⑥勤要有抗专门坑的应鸦用程摩序；⑦略要有坡数据逐发送舰器；⑧炭遵循妥物联烂网的梨通信董协议妹；⑨抢在世浩界网眉络中农有可豪被识惊别的秤唯一黑编号巷。1.使2.苏2物联膨网定差义及谦组成2.物联耐网的呈发展挽与形似成物联伤网的芬发展廊跟互冈联网塌是分排不开夫的，慈主要态两个趟层面脉的意苦思：第一敬，物挑联网化的核烈心和旺基础特仍然垒是互娇联网希，它玩是在边互联央网基垃础上笨的延承伸和校扩展;第二洲，物快联网普是比招互联拖网更自为庞猾大的疤网络项，其馅网络亮连接剩延伸庙到了次任何婶的物西品和垫物品息之间敢，这乞些物桌品可兔以通棋过各搬种信聚息传枝感设疤备与宗互联够网络饭连接栗在一巾起，妻进行淹更为疾复杂绘的信虑息交棵换和抱通信饲。1.种2.斗2物联孔网定宣义及店组成3物联绿网的月三大同特征一般膏认为,物联副网具中有以削下的红三大祥特征:①全面销感知利用RF合ID、传说感器抱、二军维码摸等随有时随族地获活取物种体的吹信息斜。②可绸靠传旅递通过劣无线恢网络仪与互茅联网镇的融友合，吓将物姨体的烈信息泰实时立准确声地传庆递给中用户遥。1.鲜2.咐2物联忆网定秩义及许组成③智臂能处宾理利用世云计踏算、木数据闯挖掘亡以及婆模糊灭识别眼等人棵工智笨能技挂术，喉对海原量的够数据盗和信启息进抗行分葱析和沈处理怒，对纷物体亚实施攻智能巴化的旺控制篇。物联故网概真念模垂型1.抬2.练2物联斑网定段义及东组成4.物联膏网认偏识方标面的谱误区误区避之一趴，把叉传感煤器网倡络或RF晨ID网等漏同于乔物联铃网。误区父之二扮，把衣物联触网当遵成互侦联网排的无饼边无激际的埋无限电延伸皆，把斧物联撤网当低成所飘有物菊的完框全开向放、济全部榆互连宋、全展部共鸡享的笑互联简网平云台。1.发2.滩2物联朗网定社义及仰组成误区无之三锹，认催为物想联网魄就是贱物-物互慎联的挨无所肃不在毕的网柳络，话因此秧认为仇物联僚网是婆空中嗽楼阁倍，是秃目前层很难期实现终的技极术。误区风之四青，把牌物联思网当梨成个巡寿筐，竞什么止都往甲里装磁；基由于自西身认呆识，可把仅性仅能胡够互统动、企通信港的产晒品都祖当成况物联殃网应赢用。1.痛3.午1物联振网技运术概揪论物联吉网是贪典型炼的交岛叉学表科，独它所崇涉及券的核前心技长术包慢括IP胳v6技术艳、云队计算装技术升、传堂感技击术、RF匙ID智能柄识别牙技术威、无由线通衰信技代术等希。因此陈，从到技术坟角度毫讲，节物联呢网专耗业主抵要涉东及的毅专业琴有：档计算陵机科啊学与揉工程各、电乓子与壳电气下工程克、电巷子信永息与炒通讯方、自奴动控内制、幼遥感相与遥肺测、宁精密汽仪器枣、电厚子商念务等伍等。1.半3.什1物联汤网技箭术概惑论欧盟视于20烦09年9月发蒙布的《欧盟挖物联早网战迷略研在究路捎线图》白皮苗书中罗列出13类关烟键技游术，状包括宏：标识猪技术夺、物房诚联网健体系叫结构挤技术榜、通湿信与铁网络俱技术夺、数耽据和殿信号胆处理糊技术弟、软配件和属算法怜、发芦现与齐搜索左引擎乡丰技术步、电克源和狭能量万储存丸技术寒等。1.奔3.捡1物联因网技点术概巷论物联精网的充技术燥体系蔬框架1.脸3.探2物联更网技轰术体阿系1.感知取、网舞络通邪信和笼应用怖关键咬技术①定传感套和识浸别技当术是物舅联网芒感知该物理常世界煤获取鞭信息满和实芝现物财体控贸制的倾首要匪环节懒。传感警器将释物理软世界亮中的晌物理屠量、也化学扰量、尊生物亏量转途化成骄可供赌处理遮的数乎字信肺号。识别商技术纯实现泊对物封联网弄中物浮体标鹅识和翼位置垄信息疑的获斩取。1.孤3.慕2物联奇网技凤术体刘系②恼网络俗通信颗技术主要执实现县物联限网数躲据信惜息和匀控制竭信息该的双隐向传敞递、驱路由朱和控荡制.重点恩包括申低速自近距孕离无母线通众信技照术、扫低功投耗路净由、爸自组舅织通如信、睡无线寨接入M2旱M通信同增强任、IP承载均技术跟、网米络传点送技姻术、鱼异构挂网络罢融合棋接入惨技术着以及惭认知溉无线辅电技党术。1.段3.疏2物联帝网技论术体漆系③请海量消信息氧智能独处理综合放运用胜高性台能计谦算、息人工风智能振、数篮据库婆和模晨糊计娃算等波技术斯，对翻收集旁的感斜知数浩据进饮行通啦用处疤理，款重点您涉及讲数据渴存储狮、并喝行计咱算、棉数据鲁挖掘各、平追台服米务、化信息底呈现帮等。1.欢3.饥2物联躬网技屠术体搏系④情面向添服务匠的体假系架折构（Se啊rv己ic扔e-壳or骗ie天nt岂ed铃A近rc散hi葱te身ct苍ur妇e，SO著A）是一避种松命耦合疮的软男件组树件技纠术，童它将抬应用绳程序愿的不批同功勺能模鼓块化唇，并量通过识标准绵化的孟接口变和调唇用方叙式联阁系起具来，孩实现肺快速洁可重现用的无系统兆开发乱和部竟署。SO间A可提集高物蝴联网丢架构贱的扩兼展性锋，提限升应怒用开铅发效生率，简充分访整合颤和复伙用信倡息资亦源。1.脆3.铲2物联氏网技静术体巩系2.支撑奇技术物联粒网支瓣撑技仆术包船括嵌召入式康系统红、微旗机电蚕系统沫（Mi芬cr始o耀El慰ec毫tr较oM树ec鹊ha狗ni卵ca您l岸Sy馆st似em五s，ME俊MS）、览软件杰和算舞法、妨电源壶和储暂能、及新材伤料技程术等杆。①育微机咱电系唯统可实吃现对赞传感磁器、龄执行柜器、容处理半器、界通信具模块袍、电泊源系论统等倡的高姻度集右成，疗是支旷撑传厌感器路节点怕微型渗化、叔智能周化的樱重要情技术抄。1.呢3.萌2物联源网技栽术体样系②承嵌入眼式系精统是满神足物校联网赔对设夸备功载能、使可靠助性、级成本偿、体由积、洲功耗元等的辨综合挣要求冤，可源以按因照不怎同应已用定伪制裁院剪的衣嵌入细式计多算机出技术酷，是粗实现美物体工智能畅的重茎要基屠础。③软渣件和燃算法是实总现物遥联网球功能胳、决盐定物蹦联网狡行为许的主孩要技面术，尿重点搏包括咳各种很物联撑网计胳算系刑统的断感知洞信息送处理成、交底互与欺优化径软件泄与算暴法、盖物联束网计材算系枯统体蜂系结久构与吊软件红平台别研发咳等。1.具3.饱2物联刮网技愈术体殊系④稳电源货和储煌能是物折联网桌关键齐支撑算技术幸之一似，包慈括电帽池技抗术、弓能量瓜储存唐、能订量捕旗获、汗恶劣双情况立下的怨发电抢、能袍量循念环、页新能赛源等激技术钩。⑤那新材竞料技惨术主要症是指稀应用南于传石感器盈的敏线感元肢件实庭现的帅技术养。传颜感器梯敏感览材料丸包括腾湿敏发材料飞、气咐敏材酒料、杰热敏碍材料亩、压笛敏材咸料、死光敏夺材料临等。鹅新敏近感材勇料的遭应用木可以哭使传徐感器炊的灵怪敏度脂、尺桂寸、疲精度凡、稳锅定性场等特娘性获范得改财善。1.纵3.谱2物联矛网技包术体隐系3.共性愿技术物联锐网共记性技磨术涉降及网乱络的桶不同腿层面贝，主链要包摔括架炒构技浅术、究标识角和解舞析、圾安全奥和隐苍私、环网络方管理催技术域等。物联姻网架稻构技权术目析前处善于概集念发夺展阶时段。单物联崭网需狠具有洲统一幼的架缓构，宋清晰良的分测层，脉支持聪不同铅系统耗的互沟操作五性，范适应贤不同脏类型智的物境理网彩络，卡适应秋物联卵网的需业务抹特性干。1.背3.劳2物联碧网技减术体穴系①袜标识壤和解泥析技致术是对升物理宪实体遥、通丝式信实同体和朋应用刻实体师赋予搏的或禁其本刊身固筹有的熔一个触或一收组属爱性，搭并能茎实现良正确辜解析挽的技厅术。物联昆网标削识和亡解析设技术茂涉及象不同讨的标高识体慌系、总不同暴体系番的互初操作鞠、全乌球解直析或战区域榴解析厨、标稀识管掉理等揭。1.且3.吼2物联初网技监术体伸系②访安全画和隐茧私技冶术包括茫安全芽体系球架构逝、网谅络安鼻全技购术、“智能远物体”的广巨泛部云署对差社会波生活生带来情的安弦全威废胁、熟隐私览保护醋技术歇、安狗全管仍理机蹄制和撇保证删措施晋等。网络留管理扰技术渴重点待包括消管理肠需求亭、管读理模默型、诊管理乳功能浪、管龟理协糟议等垃。为实峡现对纯物联丸网广覆泛部扯署的"智能佩物体"的管筑理，穷需要脱进行枕网络余功能蔽和适谅用性郑分析雀，开摔发适曲合的捏管理辱协议此。1.谨3.殖3物联香网面暖临的轨主要屋技术续问题物联奇网的晌发展敬主要授面临我五个耕主要铁技术博问题狗：（1）技军术标锯准问霜题世界言各国休存在伙不同网标准痕。中斯国信炒息技稻术标锤准化羞技术械委员惩会于20付06年成历立了凑无线岗传感爬器网由络标仗准项郑目组稀。20衔09年9月，诞传感蚕器网剖络标果准工乌作组高正式界成立僻了PG怜1(国际览标准升化)、PG础2(标准惧体系万与系匹统架牛构)、PG阵3(通信央与信愿息交狡互)、PG犬4(协同杰信息滚处理)、PG顽5(标识)、PG宴6(安全)、PG凭7(接口)和PG的8(电力烤行业就应用涨调研)等8个专武项组文，开寺展具它体的舟国家脏标准玻的制膜定工宝作。1.荐3.贺3物联兵网面伞临的饮主要壮技术杰问题物联垦网的灾发展静主要稿面临懂五个秤主要蹈技术侨问题己：（2）安违全问妨题信息熊采集朗频繁完，其扣数据讨安全稍必须晨重点抛考虑访。（3）协苍议问汇题目前迹，物浸联网拳设备哑之间参的通枝信主施要依污靠设傅备相奔关人老员或赴者设祖备供摘应商凳提供更的中弟央服战务器无来进厦行。剩虽然楼现在惩也能饼保证础设备挪之间繁良好胖的通状讯，接但并扰不是樱真正患意义惩上的雹物联罚网通坐讯，意原因喊是没提有合薄适统陶一的现通信地协议乳。就拿抄汽车忆来说蹄，福鲁特公质司出仍品的币福克皇斯汽义车，巡寿可以举发送汇数据轨直接干与福卡特服杨务或花数据码中心竞直接鄙联系瓜。如哪果汽币车需晋要更猴换零剩件，曾则汽侨车系摄统就痛会自塘动发侧送报知告给晚服务榴中心寇，服搁务中补心收补到信劫息后赤会通觉知汽弱车驾炭驶者唉，这圣样就狠进行夺了一漂次成株功的奸物联债网通巩讯。但目狠前想杏要创彼建路姨面实训时交摔通警域报系射统则意十分框困难甲。例脊如现拖在你炒的福民特车害出现拘了问居题，恢只能枝与福投特汽粉车进集行联曲系，贩本田陵或者说保时炉捷都研不行坐，因汽为它箱们语山言不砌同。再举椒一个主例子痕，比孤如打吨造一蒸个物搁联网谁智能钉家居央环境方，光宜是客疾厅就粱需要这三套淹不同毙的通休讯协该议，译一个类室内族自动箩调温霸器、饰一个沫亮度梁感应宫器还坛有一离个Ma康ki过ta自动缝窗帘艳。如械果房解间温隶度过横高，虫调温勤器会娘自动素开启裕空调千；如饥果窗腊外漆泥黑一档片，Ma应ki青ta控制席器将妙自动塌拉上菜窗帘灯；另捞外如牺果人宿在房虚间里宿，房书间亮佛度不归够则耽亮度疼感应帆器则园会自霉动开坏灯。1.康3.拴3物联冈网面谦临的威主要泉技术华问题物联发网的侧发展尝主要谈面临吐五个响主要展技术茫问题见：（4）IP地址腿问题每个效物品竿都需奋要在鹅物联调网中居被寻袖址，甲就需波要一托个地吊址。也物联夹网需倍要更塔多的IP地址苍，IP总v4资源勤即将罚耗尽诸，那狮就需千要IP权v6（地址姐容量2^卖12烦8）来级支撑缠。IP炉v6协议府已经狼从实搞验室舌走向阵了应暑用阶幕段。（5）终岂端问护题物联散网终的端除号具有培本身件功能顷外还姥拥有灾传感唉器和傲网络专接入笔等功宜能，喂且不王同行升业需彻求千梁差万晌别，五如何壳满足插终端师产品棚的多也样化霜需求印，对普运营坡商来信说是愈一大不挑战漂。学习愧任务物联置网的涌起源只与发绿展物联详网的斯定义物联文网技煤术体叼系Cl露ic潜k熟to区a祥dd母t青it桑le换i甘n恩he条re123本章椒主要猴涉及肾：1.水4物联疫网的完应用普领域我国乖的物还联网勤应用执领域咽主要回有智怪能交败通、浮环境面保护谨、政倚府工敬作、炮公共捉安全膊、平嚷安家声居、公智能驱消防幻玉、工烛业监望测、独机械写制造判等。1.杜4物联叹网的标应用副领域1.物联族网应鸽用示倘例——食品帮安全给放梦养的强牲畜这中的躬每一鱼只动恢物都曲贴上掠一个岸二维湾码，等这个德二维马码会绝一直披保持僻到超厉市出亩售的旦肉品使上，舰消费息者可什通过仆手机变阅读货二维浩码，标知道每牲畜咽的成租长历背史，驰确保勿食品观安全匹。我腹国已葡有10亿存臣栏动煮物贴抛上了协这种壳二维消码。1.捡4物联鼠网的约应用帜领域2.物联盏网应登用示术例——平安旅城市利用疼部署县在大付街小挤巷的鞠传感牙器，难实现末图像升敏感夸性智榆能分盲析并岂与11混0、11瓜9、12颗0等交宪互，银实现挤探头扛与探压头之楼间、搜探头具与人从、探见头与罪报警贡系统细之间摩的联粪动，弓从而足构建懂和谐脉安全乐的城械市生某活环薪境1.用4物联次网的决应用面领域4.物联蔬网应斗用示氏例——智能搏家庭在智旱能家娱居的丘应用脊场景弃中，咽用户状在下董班回耳家的百路上贴即可违用手哄机启设动“驶下班苏”业启务流酷程，晚将热表水器霉和空晴调调起节到遗预订彻的温杯度，预并检裳测冰疮箱内尾的食答物容埋量，厚如不恶足则终通过祝网络码下订型单要肤求超亏市按侦照当舞天的庸菜谱笛送货秆。1.枯4物联葬网的蹦应用述领域5.物联紫网应外用示狭例——智慧谣农业(农业宝标准竹化生勒产监诞测系漂统)将农妄业生忽产过哨程中资，最芽关键碌的温骆度、膀湿度第、二对氧化析碳含弯量、孤土壤爪温度净、土细壤含嫩水率贩的信夜息通拖过农巾田中喝的传损感器煎组实握时采各集，便利用M2六M运营请支撑誓平台窃和GP早RS锈/E奔SG屡E网络言传输议，利执用短镇信息怒、WE塘B、WA到P等手巨段，狡让从渣事农饲业生墙产的臂客户狗实时殖掌握真这些牧信息捡。1.资5应用品案例拥：光茫纤