物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與標準.ppt

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與標準 北京理工大學智能信息網(wǎng)絡實驗室 曹元大 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系框架 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系主要包括感知延伸層技術(shù) 網(wǎng)絡層技術(shù) 應用層技術(shù)和共性支撐技術(shù)體系框架 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系框架 感知延伸層技術(shù) 感知延伸層技術(shù)是保證物聯(lián)網(wǎng)絡感知和獲取物理世界信息的首要環(huán)節(jié) 并將現(xiàn)有網(wǎng)絡接入能力向物進行延伸 主要可以分為數(shù)據(jù)采集和感知 無線傳輸 延伸網(wǎng)三大部分 數(shù)據(jù)采集和感知 數(shù)據(jù)采集和感知用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù) 主要包括 傳感器 RFID 二維碼 多媒體信息采集 數(shù)據(jù)采集和感知 續(xù) 傳感器 是能感受被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置 通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成 傳感器是感知延伸層獲取數(shù)據(jù)的一種設備 RFID 是一種非接觸式的自動識別技術(shù) 它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù) 二維碼 是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面 二維方向上 分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號信息 通過圖象輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理 多媒體信息的采集 多媒體信息采集是對音頻 視頻信息進行同步采集 并將其存儲的技術(shù) 無線傳輸 無線傳輸用于補充和延伸接入網(wǎng)絡 使得網(wǎng)絡能夠把各種物體接入到網(wǎng)絡 主要包括各種短距離無線通信技術(shù) 無線傳輸 續(xù) IEEE802 15 4 IEEE802 15 4是一種經(jīng)濟 高效 低數(shù)據(jù)速率 250kbps 工作在2 4GHz和868 928MHz的無線技術(shù) 用于個人區(qū)域網(wǎng)和對等網(wǎng)絡 UWB UWB UltraWideband 是一種無載波通信技術(shù) 利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù) 通過在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號 UWB能在10米左右的范圍內(nèi)實現(xiàn)數(shù)百Mbit s至數(shù)Gbit s的數(shù)據(jù)傳輸速率 NFC NFC技術(shù)在單一芯片上集成了非接觸式讀卡器 非接觸式智能卡和點對點的功能 運行在13 56MHz的頻率范圍內(nèi) 能在大約10cm范圍內(nèi)建立設備之間的連接 傳輸速率可為106kbit s 212kbit s 424kbit s 未來可提高到848kbit s以上 藍牙 藍牙是一種支持設備短距離通信 一般10m內(nèi) 的無線電技術(shù) 能在包括移動電話 PDA 無線耳機 筆記本電腦 相關(guān)外設等眾多設備之間進行無線信息交換 延伸網(wǎng) 延伸網(wǎng)指附屬于傳統(tǒng)電信網(wǎng)的用戶接入點的網(wǎng)絡 主要包括 傳感器網(wǎng) 家庭網(wǎng) 個域網(wǎng) 車域網(wǎng)等 延伸網(wǎng) 續(xù) 傳感器網(wǎng) 由各種傳感器和傳感器節(jié)點組成的網(wǎng)絡 家庭網(wǎng) 用戶在基于家庭環(huán)境的背景下使用的網(wǎng)絡 個域網(wǎng) 用戶在基于個人環(huán)境的背景下使用的網(wǎng)絡 車域網(wǎng) 用戶在基于汽車環(huán)境的背景下使用的網(wǎng)絡 網(wǎng)絡層技術(shù) 網(wǎng)絡層技術(shù)主要用于實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息的雙向傳遞和控制 重點在于適應物物通信需求的無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的網(wǎng)絡改造和優(yōu)化 以及滿足低功耗 低速率等物物通信特點的感知層通信和組網(wǎng)技術(shù) 網(wǎng)絡層技術(shù) 續(xù)1 電信網(wǎng)增強 目前電信網(wǎng)主要用于支持人與人之間的通信 物與物通信和人與人通信在需求和特點上存在差異 為使網(wǎng)絡能夠更加適應物與物的通信 需要對現(xiàn)有網(wǎng)絡能力進行增強或優(yōu)化 下一代承載網(wǎng) 可以承載并滿足包括物與物通信在內(nèi)的各種泛在業(yè)務需求的新型承載網(wǎng) 網(wǎng)絡資源虛擬化 利用虛擬化技術(shù)屏蔽異構(gòu)網(wǎng)絡在資源形態(tài) 資源使用方式等方面上的差異性 將網(wǎng)絡的各類資源 如設備 存儲 計算 承載傳送等各種資源 進行感知 收集 抽象等處理 網(wǎng)絡層技術(shù) 續(xù)2 物物通信無線接入 實現(xiàn)物與物通信業(yè)務流量模式下的無線網(wǎng)絡技術(shù) 環(huán)境感知 用戶感知延伸層的個域網(wǎng) 家庭網(wǎng) 車域網(wǎng)網(wǎng)絡環(huán)境下 網(wǎng)絡將根據(jù)用戶的定制提供無處不在的網(wǎng)絡服務 異構(gòu)網(wǎng)融合 不同接入技術(shù)的網(wǎng)絡環(huán)境下 網(wǎng)絡提供的不同接入技術(shù)的無縫切換服務或游牧式服務的網(wǎng)絡 應用層技術(shù) 應用層主要包含應用支撐子層和應用服務子層 在技術(shù)方面主要用于支撐信息的智能處理和開放的業(yè)務環(huán)境 以及各種行業(yè)和公眾的具體應用 應用支撐子層 應用支撐平臺層用于支撐跨行業(yè) 跨應用 跨系統(tǒng)之間的信息協(xié)同 共享 互通的功能 主要包括 信息開放平臺 環(huán)境支撐平臺 服務支撐平臺 其他中間件平臺 應用支撐子層 續(xù) 信息開放平臺 將各種信息和數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一匯聚 整合 分類和交換 并在安全范圍內(nèi)開放給各種應用服務 環(huán)境支撐平臺 根據(jù)用戶所處的環(huán)境進行業(yè)務的適配和組合 服務支撐平臺 面向各種不同的泛在應用 提供綜合的業(yè)務管理 計費結(jié)算 簽約認證 安全控制 內(nèi)容管理 統(tǒng)計分析等功能 其他中間件平臺 用于支撐泛在應用的其他平臺 例如封裝和抽象網(wǎng)絡和業(yè)務能力 向應用提供統(tǒng)一開放的接口等 應用服務子層 物聯(lián)網(wǎng)服務可以劃分為行業(yè)服務和公眾服務 行業(yè)服務通常是面向行業(yè)自身特有的需求 由行業(yè)系統(tǒng)內(nèi)企業(yè)提供的服務 如智能電力 智能交通 智能環(huán)境等 公共服務則是面向公眾的普遍需求 由跨行業(yè)的企業(yè)主體提供的綜合性服務 如智能家居等 共性支撐技術(shù) 共性支撐技術(shù)是不屬于網(wǎng)絡某個特定的層面 而是與網(wǎng)絡的每層都有關(guān)系 主要包括 網(wǎng)絡架構(gòu) 標識解析 網(wǎng)絡管理 安全 QoS等 主要內(nèi)容 物聯(lián)網(wǎng)概念的提出及發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)在世界范圍內(nèi)的發(fā)展狀況物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系框架物聯(lián)網(wǎng)標準體系物聯(lián)網(wǎng)的應用范例總結(jié) 物聯(lián)網(wǎng)標準體系 目前物聯(lián)網(wǎng)沒有形成統(tǒng)一標準 各個企業(yè) 行業(yè)都根據(jù)自己的特長定制標準 并根據(jù)企業(yè)或行業(yè)標準進行產(chǎn)品生產(chǎn) 這為物聯(lián)網(wǎng)形成統(tǒng)一的端到端標準體系制造了很大障礙 為物聯(lián)網(wǎng)制定標準 應從以下幾個方面入手 物聯(lián)網(wǎng)標準化對象劃分 從標準化對象的角度看 物聯(lián)網(wǎng)標準涉及的標準化對象可為相對獨立 完整 具有特定功能的實體 可大至網(wǎng)絡 系統(tǒng) 可小至設備 接口 協(xié)議 另外還包括業(yè)務 各種實體根據(jù)需要 可以制定技術(shù)要求類標準和測試方法類標準 物聯(lián)網(wǎng) 泛在網(wǎng) 標準化對象劃分 物聯(lián)網(wǎng)標準體系劃分 標準體系的建立應遵照全面成套 層次恰當 劃分明確的原則 物聯(lián)網(wǎng)標準體系可以根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系的框架進行劃分 即分為感知延伸層標準 網(wǎng)絡層標準 應用層標準和共性支撐標準 物聯(lián)網(wǎng) 泛在網(wǎng) 標準體系劃分 感知延伸層標準 短距離無線通信相關(guān)標準 基于NFC技術(shù)的接口和協(xié)議標準 低速物理層和MAC層增強技術(shù)標準 基于ZigBee的網(wǎng)絡層和應用層標準等 RFID相關(guān)標準 空中接口技術(shù)標準 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)技術(shù)標準 一致性測試標準等 無線傳感網(wǎng)相關(guān)標準 傳感器到通信模塊接口技術(shù)標準 節(jié)點設備技術(shù)標準等 網(wǎng)絡層標準 物物通信無線接入標準 面向物物通信的增強UTRA EUTRA系統(tǒng)設備和接口的技術(shù)和測試標準等 電信網(wǎng)增強標準 面向物物通信針對移動核心網(wǎng)絡增強的技術(shù)標準等 網(wǎng)絡資源虛擬化標準 網(wǎng)絡資源虛擬化調(diào)用技術(shù)標準 網(wǎng)絡資源虛擬化的管理技術(shù)標準 網(wǎng)絡虛擬化核心設備技術(shù)和測試標準等 環(huán)境感知標準 認知無線電系統(tǒng)的技術(shù)標準 包括關(guān)鍵技術(shù) 未來應用 頻譜管理的標準等 異構(gòu)網(wǎng)融合標準 不同無線接入技術(shù)在接入網(wǎng)層面融合標準 不同無線接入技術(shù)在核心網(wǎng)層面融合標準等 應用層標準 行業(yè)應用類標準 智能交通 智能電力 智能環(huán)境等相關(guān)系列標準 公眾應用類標準 智能家居總體技術(shù)標準 智能家居聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標準 智能家居設備控制協(xié)議技術(shù)標準等 應用中間件平臺標準 物聯(lián)網(wǎng)信息開放控制平臺基本能力標準