物聯(lián)網(wǎng)與計(jì)算機(jī)技術(shù).docx

安徽大學(xué)電子信息工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)目錄前言1一物聯(lián)網(wǎng)的由來(lái)與計(jì)算機(jī)技術(shù)11.計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展12.物聯(lián)網(wǎng)的萌芽23.小結(jié)2二物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)31.感知層(從名字就可以看出其與計(jì)算機(jī)技術(shù)的聯(lián)系很大)32.網(wǎng)絡(luò)層33.應(yīng)用層4三物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)41.未來(lái)的發(fā)展42.面臨的挑戰(zhàn)5結(jié)束語(yǔ)5摘要：如果說(shuō)因特網(wǎng)讓全世界變成一個(gè)村，那物聯(lián)網(wǎng)就讓這個(gè)村變成一個(gè)人；如果說(shuō)因特網(wǎng)的是虛擬信息空間，那物聯(lián)網(wǎng)連接的就是現(xiàn)實(shí)世界；如果說(shuō)因特網(wǎng)是人的大腦，那物聯(lián)網(wǎng)就是人的四肢。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 計(jì)算機(jī) 因特網(wǎng)前言物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，IoT)，顧名思義就是指“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，就是在物理世界的實(shí)體中部署具有一定感知能力、計(jì)算能力和執(zhí)行能力的嵌入式芯片和軟件，使之成為“智能物體”，進(jìn)而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施實(shí)現(xiàn)信息傳輸、協(xié)同和處理，從而實(shí)現(xiàn)物與物、物與人之間的通信。2009年8月7日，溫家寶總理在無(wú)錫考察時(shí)提出要盡快建立中國(guó)的傳感信息中心(也稱為“感知中國(guó)”中心)，標(biāo)志著我國(guó)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的信心與決心。事實(shí)上，物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。根據(jù)2005年國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)的定義，物聯(lián)網(wǎng)主要解決物到物(Thing to Thing，T2T)、人到物(Human to Thing，H2T)、人到人(Human to Human，H2H)之間的互聯(lián)。這一高度交叉的新興前沿領(lǐng)域在國(guó)際上備受關(guān)注，現(xiàn)在，物聯(lián)網(wǎng)已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的熱詞，也將成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新型發(fā)動(dòng)機(jī)。一 物聯(lián)網(wǎng)的由來(lái)與計(jì)算機(jī)技術(shù)1.計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 1946年2月14日，標(biāo)志現(xiàn)代計(jì)算機(jī)誕生的ENIAC（Electronic Numerical Intergrator and Computer）在費(fèi)城公諸于世。ENIAC代表了計(jì)算機(jī)發(fā)展史上的里程碑，它通過(guò)不同部分之間的重新接線編程，還擁有并行計(jì)算能力。ENIAC由美國(guó)政府和檳夕法尼亞大學(xué)合作開(kāi)發(fā)，使用了18000個(gè)電子管，70000個(gè)電阻器，有5百萬(wàn)個(gè)焊接點(diǎn)，耗電160千瓦，其運(yùn)算速度比Mark 快1000倍，ENIAC是第一臺(tái)普通用途計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了第一代：電子管計(jì)算機(jī)（1945-1956），第二代晶體管計(jì)算機(jī)（1956-1963），第三代集成電路計(jì)算機(jī)（1964-1971），第四代大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971-現(xiàn)在）。1981年，IBM推出個(gè)人計(jì)算機(jī)PC用于家庭、辦公室和學(xué)校。80年代個(gè)人計(jì)算機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)使得價(jià)格不斷下跌，微機(jī)的擁有量不斷增加，計(jì)算機(jī)繼續(xù)縮小體積，從桌上到膝上到掌上。2.物聯(lián)網(wǎng)的萌芽1991年美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）的Kevin Ash-ton教授首次提出物聯(lián)網(wǎng)的概念。1995年比爾蓋茨在未來(lái)之路一書中提到了“物聯(lián)網(wǎng)”的構(gòu)想，意即因特網(wǎng)僅僅實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)，而未實(shí)現(xiàn)與萬(wàn)事萬(wàn)物的聯(lián)網(wǎng)，但未引起廣泛重視。正如書中寫道“雖然現(xiàn)在看來(lái)這些預(yù)測(cè)不太可能實(shí)現(xiàn)，甚至有些荒謬，但是我保證這是本嚴(yán)肅的書，而絕不是戲言。10年后我的觀點(diǎn)將會(huì)得到證實(shí)?！?005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)（WSIS）上，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)，正式提出“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。報(bào)告指出，無(wú)所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來(lái)臨。蓋茨的預(yù)言果真實(shí)現(xiàn)，不得不佩服他的遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)目光長(zhǎng)遠(yuǎn)。2009年8月，溫家寶“感知中國(guó)”的講話把我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)推向了高潮，無(wú)錫市率先建立了“感知中國(guó)”研究中心，標(biāo)志著物聯(lián)網(wǎng)在我國(guó)正式登陸。2012年2月14日，中國(guó)的第一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)五年規(guī)劃物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃由工信部頒布。3.小結(jié)個(gè)人計(jì)算機(jī)自從誕生至今，其應(yīng)用已滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)這么多年的推廣和普及，PC已經(jīng)成為信息管理，過(guò)程控制，輔助技術(shù)應(yīng)用，機(jī)器翻譯，人工智能和多媒體應(yīng)用等領(lǐng)域不可或缺的設(shè)備，這便是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品和物品之問(wèn)進(jìn)行信息交換和通訊。所以說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)發(fā)展積累到一定階段的必然產(chǎn)物，若沒(méi)有信息技術(shù)這么多年的積累，物聯(lián)網(wǎng)也就成了無(wú)源之水，只是一個(gè)抽象的概念而已。同樣物聯(lián)網(wǎng)也推動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，使個(gè)人電腦，終端設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)得到進(jìn)一步普及，促進(jìn)它們之間的結(jié)合。二物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)談這個(gè)之前，首先來(lái)談一下物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題學(xué)術(shù)界到目前為止尚未達(dá)成共識(shí)，但被采納最廣泛的是三層架構(gòu)即：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。下面就分別來(lái)介紹一下它們與計(jì)算機(jī)技術(shù)的關(guān)系。1.感知層(從名字就可以看出其與計(jì)算機(jī)技術(shù)的聯(lián)系很大)感知層由各種傳感器構(gòu)成，包括溫濕度傳感器、二維碼標(biāo)簽、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、紅外線、GPS等感知終端。感知層是物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別物體、采集信息的來(lái)源。其知識(shí)體系中通過(guò)產(chǎn)品編碼和射頻識(shí)別技術(shù)，完成對(duì)產(chǎn)品的信息讀取、處理和管理 通過(guò)傳感器技術(shù)，完成對(duì)信息的采集、處理和傳輸。而這一切都是建立在計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的信息采集與處理功能上的，所以說(shuō)感知層離不開(kāi)計(jì)算機(jī)技術(shù)。2.網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層由各種網(wǎng)絡(luò)，包括互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺(tái)等組成，是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的中樞，負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。（1）物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層將建立在現(xiàn)有的移動(dòng)通訊網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)各種接入設(shè)備與移動(dòng)通訊網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)相連，物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)對(duì)象從終端側(cè)向通信網(wǎng)絡(luò)提出了特定的需求，即能提供足夠多的地址空間來(lái)滿足互聯(lián)對(duì)象對(duì)地址的需求，而且網(wǎng)絡(luò)容量足夠大，能滿足大量智能終端、智能小物體之間的通信需求，能夠提供輕量級(jí)的通信協(xié)議、可靠的低速率傳輸，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)還要具備自組織能力?；谝陨显?，物聯(lián)網(wǎng)對(duì)IP地址產(chǎn)生了前所未有的大量需求。而構(gòu)成現(xiàn)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基石的IPv4，在面臨地址資源枯竭等困境的背景下，顯然已無(wú)法為地球上存在的萬(wàn)事萬(wàn)物都分配一個(gè)IP地址，于是在這樣的環(huán)境下，IPv6應(yīng)運(yùn)而生。單從數(shù)量級(jí)上來(lái)說(shuō)，IPv6所擁有的地址容量是IPv4的約81028倍，達(dá)到2128（算上全零的）個(gè)。這便是物聯(lián)網(wǎng)推動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供助力。（2）網(wǎng)絡(luò)層中的感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)（即云計(jì)算)是實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。如果說(shuō)物聯(lián)網(wǎng)是延伸到物質(zhì)世界的一個(gè)觸角，云計(jì)算則是負(fù)責(zé)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)搜集到信息進(jìn)行處理、管理、決策的后臺(tái)計(jì)算處理平臺(tái)，兩者需要進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。通過(guò)使計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上，而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行將與互聯(lián)網(wǎng)更相似。這使得企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問(wèn)計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。云計(jì)算的作用就是整合數(shù)據(jù)中心，減少了服務(wù)器數(shù)量。托馬斯*沃森就曾預(yù)言，從某種意義上說(shuō)，全世界只需要5臺(tái)計(jì)算機(jī)，從現(xiàn)在看來(lái)云計(jì)算就像一座橋梁，將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)緊密聯(lián)系在一起。3.應(yīng)用層物聯(lián)網(wǎng)用途廣泛，物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃圈定9大領(lǐng)域重點(diǎn)示范工程，分別是：智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療、智能家居。這其中牽涉到人工智能技術(shù)(負(fù)責(zé)分析信息，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理)，計(jì)算機(jī)編程技術(shù)（這不過(guò)是計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)），還有就是信息安全技術(shù)（這是保障用戶的隱私所必要的技術(shù)）。三物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)1.未來(lái)的發(fā)展從物聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)來(lái)看，至2015年，中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)整體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到7500億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)30.0%。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，已經(jīng)上升到國(guó)家戰(zhàn)略的高度，必將有大大小小的科技企業(yè)受益于國(guó)家政策扶持，進(jìn)入科技產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中。從行業(yè)的角度來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)主要涉及的行業(yè)包括電子、軟件和通信，通過(guò)電子產(chǎn)品標(biāo)識(shí)感知識(shí)別相關(guān)信息，通過(guò)通信設(shè)備和服務(wù)傳導(dǎo)傳輸信息，最后通過(guò)計(jì)算機(jī)處理存儲(chǔ)信息。而產(chǎn)業(yè)鏈的任何環(huán)節(jié)都會(huì)開(kāi)成相應(yīng)的市場(chǎng)，加總在一起的市場(chǎng)規(guī)模就相當(dāng)大，可以說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的細(xì)化將帶來(lái)市場(chǎng)進(jìn)一步細(xì)分，造就一個(gè)龐大的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)。對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)無(wú)疑是一大利好消息，將會(huì)推動(dòng)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈迎來(lái)一個(gè)新的發(fā)展高潮。2.面臨的挑戰(zhàn)盡管世界各國(guó)在發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)方面取得了可喜可賀的成果，但全球在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的研發(fā)仍存在許多問(wèn)題。比如缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，缺乏成熟的商業(yè)模式，炒作過(guò)火等等，但這些都只是外部因素，限制物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的真正瓶頸還是內(nèi)部的技術(shù)問(wèn)題。物聯(lián)網(wǎng)對(duì)IP地址產(chǎn)生了前所未有的大量需求。而構(gòu)成現(xiàn)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基石的IPv4，在面臨地址資源枯竭等困境的背景下，顯然已無(wú)法為地球上存在的萬(wàn)事萬(wàn)物都分配一個(gè)IP地址，而這又恰恰是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵，物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的完善必將是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的前提上。其次就是安全問(wèn)題，物聯(lián)網(wǎng)使用大量的無(wú)線采集和傳感設(shè)備，容易遭受截取和攻擊，安全和隱私面臨巨大威脅。物聯(lián)網(wǎng)的安全和互聯(lián)網(wǎng)安全一樣，永遠(yuǎn)都會(huì)是一個(gè)被廣泛關(guān)注的話題，所以對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全要求很高。結(jié)束語(yǔ)物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)發(fā)展到一定階段的必然產(chǎn)物，它是隨著互聯(lián)網(wǎng)、傳感器等發(fā)展而發(fā)展的。其原始理念是在計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用射頻識(shí)別技術(shù)、無(wú)線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)實(shí)現(xiàn)全球物品信息實(shí)時(shí)共享的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)。如果說(shuō)因特網(wǎng)讓