5物联网支撑技术

5.1

云计算22021/8/31物联网技术与应用《纽约时报》租用亚马逊的云计算服务，使用基于云计算的开源软件

Hadoop，将其自1851年以来的1100万份报道转变成可搜索的数字化文档，耗时仅一天。如果用传统方法，这项工作可能要数月才能完成。最近兴起的云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力，拥有

这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。数据中心（多终端同步-透明）PC/笔记本客户端浏览器PDA/手机/相机电子相册电视辑修改运算中心拍出的相片立即编在线编写文档、报告随时随地写日志随时随地的身体健康状况监控云超大规模虚拟化（透明）云计算能力的需求的增长LowVoltageHighVoltageWirelessEthernet多种接入设备，随时随地使用，按需付费，易管理，负载平衡，基础设施多样科学计算科研，军用商用计算银行，航空个人计算办公，游戏互联网计算搜索，电子商务20101950200019801960不断增长的计算资源处理器核数:每18个月100%内存/硬盘容量:每年60％网络带宽:每年100％现有计算模型的局限低利用率:<20%高维护费用:软硬件成本的x5～x10低可用性:65％服务存在不可用现象2021/8/3112Parallel

Computing并行计算ClusterComputing集群计算物联网技术与应用Cloud

Computing云计算Grid

Computing网格计算Parallel

Computing–

是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程，其主要目的是快速解决大型且复杂的计算问题特点：把计算任务分派给系统内的多个运算单元大型机的多CPU和多存储器并行计算问题的特征将工作分离成离散部分，有助于同时解决随时并及时地执行多个程序指令（多条线同时运行）多计算资源下解决问题的耗时要少于单个计算资源下的耗时Distributed

Computing–所谓分布式计算是一门计算机科学，它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果。特点：把计算任务分派给网络中的多台独立的机器优点：稀有资源可以共享通过分布式计算可以在多台计算机上平衡计算负载可以把程序放在最适合运行它的计算机上Grid

Computing网格是利用互联网把地理上广泛分布的各种资源（包括计算资源、存储 资源、带宽资源、软件资源、数据资源、信息资源、知识资源等）连成 一个逻辑整体，就像一台超级计算机一样，为用户提供一体化信息和应 用服务（计算、存储、访问等）网格计算是分布式计算的一种，是分布式计算封装云计算–

云计算是为用户提供无限计算资源的商业服务，是能够自我管理计算资源的系统平台，是应用服务按需定制、易于扩展的软件架构。CPU运算资源存储资源

网络带宽并行计算

分布式计算网格计算云–

云是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源，通常为一些大型服务器集群，包括计算服务器、存储服务器、宽带资源等等。–云计算将所有的计算资源集中起来，并由软件实现自动管理，无需人为参与。这使得应用提供者无需为繁琐的细节而烦恼，能够更加专注于自己的业务，有利于创新和降低成本。全世界只需要5台电脑就足够了——托马斯·沃森个人用户的内存只需640K足矣——比尔·盖茨计算时代网络时代云时代超大规模：服务器群虚拟化：可以看作是一片用于计算的云高可靠性：冗余副本、负载均衡通用性：支撑千变万化的实际应用高可扩展性：灵活、动态伸缩按需服务：按需购买极其廉价：不再需要一次性购买超级电脑安全：摆脱数据丢失、病毒入侵方便：支持多终端、数据共享Digital

MedicalTechnologies,Ltd.云计算服务类形基础设施即服务（

IaaS）软件即服务（

SaaS

）网络服务平台即服务（PaaS）管理服务提供商（MSP）商业服务平台–

云安全云平台云应用基础设施即服务IaaSIaaS

——

Infrastructure

as

a

Service是为IT行业创造虚拟的计算和数据中心，使得其能够把计算单元、存储器、I/O设备、带宽等计算机基础设施，集中起来成为一个虚拟的资源池来为整个网络提供服务。用多少算多少Amazon

WebServices，简作AWS弹性计算云EC2

（Elastic

Compute

Cloud）

——计算简单存储服务S3

（Simple

Storage

Service）

——存储Google

App

Engine基础设施即服务(Infrastructure

as

aService)房子从哪里来:自己建造买土地设计小区买材料建房屋配套设施和管理基础设施即服务(Infrastructure

as

aService)房子从哪里来:买土地设计小区买材料租用建房屋配套设施和管理基础设施即服务(Infrastructure

as

aService)基础设施从哪里来:自己建造机房服务器网络配套设置和管理－供电,散热,容灾基础设施即服务(Infrastructure

as

aService)基础设施从哪里来:机房服务器网络，机架配套设置和管理云基础设施任意平台ERPData

House－供电,散热,容灾IaaS平台即服务(Platform

as

a

Service)房屋装修怎么办:自己装修室内设计买材料装修施工房屋维护平台即服务(Platform

as

a

Service)室内设计买材料房屋装修怎么办:装修公司装修施工房屋维护平台即服务(Platform

as

a

Service)系统平台怎么办:自己搭建操作系统应用软件环境配置日常维护平台即服务(Platform

as

a

Service)操作系统应用软件环境配置日常维护云平台任意应用NotePhoto系统平台怎么办:PaaSSaaS

——

Software

as

a

ServiceSaaS是一种基于互联网提供软件服务的应用模式。软件租赁：用户按使用时间和使用规模付费绿色部署：用户不需安装，打开浏览器即可运行不需要额外的服务器硬件软件（应用服务）按需定制SaaS

产品Salesforce

CRM阿里软件Google

appsAlexa排名：第一名Salesforce第二名阿里软件

第三名铭万第四名金算盘第五名中企动力第六名神码在线第七名商务领航第八名友商网

第九名八百客

第十名软件即服务(Software

as

a

Service)日常生活:自娱自乐运动健身设备

休闲娱乐设备

与家人联系设备软件即服务(Software

as

a

Service)常生活:运动健身休闲娱乐与家人联系社区生活日软件即服务(Software

as

aService)应用软件:自己自足内部开发，内部使用数据难以交换，易丢失应用难交互，不规范软件即服务(Software

as

aService)失应用软件:内部数据应用开发，内部使用难以交换，易丢难交互，不规范云应用SaaS网络服务

Web

Service提供API让开发者能够开发更多基于互联网的应用中移动的Fetion

Web

Service创业前期成本大大降低IT

硬件投入低按需租用云计算目前的困境标准不统一–

Google、Amazon、IBM、微软等的平台互不兼容两大巨头的“云计算”之争数据真的安全？云服务提供商的信誉——留后门？！面临着全世界的黑客——需要高强度的安全系统下雨的云，机遇的云用户群

核心技术:虚拟化技术大规模数据并行计算超大数据中心管理……下雨的云，挑战的云数据安全威胁数据隐私问题性问题数据可靠Data目前云计算提供商并不提供安全保障例如，Amazon

EC2

明确建议使用额外的安全技术(加密，认证等)来保障云服务中的数据云云应用应用

(私人数据)(私

人数据)云应用（被攻击的）操作系统云用户数据库私人信息姓名:BYZ帐号:0405

…余额:20,000…私人信息姓名:BYZ帐号:0405

…余额:20,000…否是Internet网云云应用应用

(私人数据)(私

人数据)云应用（被攻击的）操作系统云用户数据库私人信息姓名:BYZ帐号:0405

…余额:20,000…私人信息姓名:BYZ帐号:0405

…余额:20,000…操作系统（恶意）否是Internet网云中的数据可靠性如何确认数据还在云？如何确认云中的数据的完整性？如何确认云中的数据可以在确定时间内读取到？本地硬盘云存储大文件文件信息云用户网络带宽–

3G

尚未普及，费用极高耗电量巨大主旋律——节能减排终端设备的电池容量有限5.2

中间件2021/8/3151物联网技术与应用一个应用系统可能跨越多种平台，如何屏蔽这些平台的差异如何处理复杂多变的网络环境，如何在脆弱的网络环境上实现可靠的数据传送一笔交易可能涉及多个数据库，如何保证数据一致性和完整性如何同时支持成千上万乃至更多用户的并发服务请求如何提高系统可靠性，实现故障自动恢复和故障迁移如何解决与已有应用系统的接口2021/8/3152物联网技术与应用中间件Middleware中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软

件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于

客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。不仅实现互联，还要实现应用之间的互操作性2021/8/3153物联网技术与应用中间件屏蔽底层复杂性，简化开发过程，缩短开发周期中间件降低维护成本和计算机总体费用投入可将不同时期开发的不同应用软件集成起来，进一步节省人力和财力2021/8/3154物联网技术与应用远程过程调用（RPC）2021/8/3155物联网技术与应用面向消息的中间件（MOM）2021/8/3156物联网技术与应用对象请求代理（ORB）2021/8/3157物联网技术与应用2021/8/3158物联网技术与应用EPC中间件扮演电子产品标签和应用程序之间的中介角色EPCGlobal统一规范编码制定通信标准提供多频带低成本的参考平台Savant中间件规范，查询、管理、传送

ONS解析标签信息物体标记语言规范PML2021/8/3159物联网技术与应用RFID中间件应用程序中间件：通过驱动控制阅读器获得RFID数据，与硬件耦合度大，共用性差解决方案中间件：中间件平台基础上按用户要求定制架构中间件：重构通用RFID中间件，可适应不同硬件平台，功能强大2021/8/3160物联网技术与应用RFID中间件架构分层应用接口层数据处理层信息服务层设备管理层安全机制RFID与移动终端的融合2021/8/3161物联网技术与应用WSN中间件主要用于支持基于无线传感器应用的开发、维护、部署和执行复杂高级感知任务的描述机制传感器网络通信机制传感器节点之间协调以及在各传感器节点上分配和调度该任务对合并的传感器感知数据进行数据融合以得到高级结果将所得结果向任务指派者进行汇报……2021/8/3162物联网技术与应用分布式数据库虚拟共享元组空间事件驱动服务发现移动代理2021/8/3163物联网技术与应用OSGi(Open

Services

Gateway

initiative)是一个1999年成立的开放标准联盟，旨在建立一个开放的服务规范通过网络向设备提供服务建立开放标准为各种嵌入式设备提供软件运行平台基于java技术，无需重启设备动态加载移除组件2021/8/3164物联网技术与应用复杂事件处理(ComplexEventProgressing)技术是90年代中期由斯坦福大学的DavidLuckham教授所提出，是一种新兴的基于事件流的技术。物联网应用采用事件驱动架构的主要目的是使物联网应用系统能针对海量传感器事件，在很短的时间内立即做出反应。目前，复杂事件处理中间件主要面向金融、监控等领域，包括

IBM流计算中间件InfoSphereStreams，以及Sybase、Tibico等的相关产品。2021/8/3165物联网技术与应用SOA

(Service-OrientedArchitecture)，面向服务架构，它将应用程序的不同功能单元(称为服务)通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。可从企业外部访问随时可用松散耦合粗粒度的服务接口分级可重用的服务服务接口设计管理标准化的服务接口

支持各种消息模式

精确定义的服务契约2021/8/3166物联网技术与应用HydraIOT-A2021/8/3167物联网技术与应用5.3

数据融合2021/8/3168物联网技术与应用海量数据多态性关联性数据与时间、空间相关2021/8/3169物联网技术与应用数据库定义功能数据库操纵功能数据库运行管理数据组织、存储和管理功能数据库的建立和维护功能

其他功能2021/8/3170物联网技术与应用openPlantDB2OracleInformixSybaseSQL

ServerPostgreSQLMySQLAccessSQLiteFoxPro2021/8/3171物联网技术与应用关系数据库用关系数据模型来组织数据以关系代数为基础处理数据库中的数据拥有许多性能良好的RDBMS仓储管理、标签管理、身份管理2021/8/3172物联网技术与应用实时数据库（RTDB）集成各种异构通讯协议的数据源，形成统一的访问实时数据接口完成对实时数据的集中海量存储支持实时数据读写操作和历史数据的高效查询提供实时计算、实时分析处理等功能实时数据的组织和访问权限控制2021/8/3173物联网技术与应用美国OSI公司的PI（Plant

Information

System）美国HONEYWELL公司的PHD（Process

History

Database）美国AspenTech公司的IP21（InfoPlus

21）美国INSTEP公司的eDNA上海麦杰科技北京三维力控2021/8/3174物联网技术与应用数据融合又称作信息融合或多传感器数据融合，是指利用计算机对按时间序列获得的若干观测信息，在一定准则下加以自动分析、综合，为完成所需的决策和评估任务而进行的信息处理技术。2021/8/3175物联网技术与应用数据的全空间，即数据包括确定的和模糊的、全空间的和子空间的、同步的和异步的、数字的和非数字的，它是复杂的多维多源的，覆盖全频段；数据的融合不同于组合，组合指的是外部特性，融合指的是内部特性，它是系统动态过程中的一种数据综合加工处理；数据的互补过程，数据表达方式的互补、结构上的互补、功能上的互补