物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用(書號(hào)：24388)電子教案-完整ppt課件

第6章物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)及應(yīng)用 物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用 6 1M2M業(yè)務(wù) 6 1 1M2M概述6 1 2M2M系統(tǒng)架構(gòu)和通信協(xié)議6 1 3M2M支撐技術(shù)6 1 4M2M業(yè)務(wù)應(yīng)用6 1 5M2M發(fā)展現(xiàn)狀 6 1 1M2M概述 M2M是現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)最普遍的應(yīng)用形式 是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的第一步 未來的物聯(lián)網(wǎng)將是由無數(shù)個(gè)M2M系統(tǒng)構(gòu)成 不同的M2M系統(tǒng)會(huì)負(fù)責(zé)不同的功能處理 通過中央處理單元協(xié)同運(yùn)作 最終組成智能化的社會(huì)系統(tǒng) 概述 M2M的全稱是機(jī)器對(duì)機(jī)器 Machine to Machine 提供了設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)之間 遠(yuǎn)程設(shè)備之間 機(jī)器與人之間建立無線連接的簡(jiǎn)單手段 實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器 機(jī)器與機(jī)器之間暢通無阻 隨時(shí)隨地的通信 本節(jié)內(nèi)容體系 先介紹M2M的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 包括M2M終端 M2M管理平臺(tái)和應(yīng)用系統(tǒng)然后介紹M2M的典型通信協(xié)議 無線機(jī)器管理協(xié)議 WMMP 進(jìn)而對(duì)M2M的關(guān)鍵支撐技術(shù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行介紹并給出了一個(gè)M2M的應(yīng)用實(shí)例 基于GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)最后分析M2M的產(chǎn)業(yè)和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀以及面臨的問題 6 1 2M2M系統(tǒng)架構(gòu)和通信協(xié)議 M2M業(yè)務(wù)流程涉及眾多環(huán)節(jié) 其數(shù)據(jù)通信過程內(nèi)部也涉及多個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括M2M終端M2M管理平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng) 具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu) M2M終端具有的功能 接收遠(yuǎn)程M2M平臺(tái)激活指令本地故障報(bào)警數(shù)據(jù)通信遠(yuǎn)程升級(jí)使用短消息 彩信 GPRS等幾種接口通信協(xié)議與M2M平臺(tái)進(jìn)行通信 M2M終端類型 終端管理模塊 終端管理模塊為軟件模塊 可以位于TE或MT設(shè)備中 主要負(fù)責(zé)維護(hù)和管理通信及應(yīng)用功能 為應(yīng)用層提供安全可靠和可管理的通信服務(wù) M2M管理平臺(tái)為客戶提供統(tǒng)一的移動(dòng)行業(yè)終端管理 終端設(shè)備鑒權(quán)支持多種網(wǎng)絡(luò)接入方式 提供標(biāo)準(zhǔn)化的接口使得數(shù)據(jù)傳輸簡(jiǎn)單直接提供數(shù)據(jù)路由 監(jiān)控 用戶鑒權(quán) 內(nèi)容計(jì)費(fèi)等管理功能 M2M管理平臺(tái)的功能 M2M平臺(tái) 按照功能劃分 M2M終端獲得了信息以后 本身并不處理這些信息 而是將這些信息集中到應(yīng)用平臺(tái)上來 由應(yīng)用系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯 應(yīng)用系統(tǒng) 應(yīng)用系統(tǒng)的主要功能 把感知和傳輸來的信息進(jìn)行分析和處理 做出正確的控制和決策 實(shí)現(xiàn)智能化的管理 應(yīng)用和服務(wù) M2M終端可通過GSM WCDMA TD SCDMA等不同的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)接入 通信方式包括短信 彩信等 為了屏蔽不同的通信網(wǎng)絡(luò) 不同的通信方式的差異性 便于M2M終端設(shè)備快速接入M2M系統(tǒng) 需要對(duì)M2M終端設(shè)備與M2M管理平臺(tái)之間的通信協(xié)議進(jìn)行規(guī)范 通信協(xié)議 M2M的典型通信協(xié)議 中國(guó)移動(dòng)提出的無線機(jī)器管理協(xié)議 WirelessMachineManagementProtocol WMMP WMMP協(xié)議 為實(shí)現(xiàn)行業(yè)終端與M2M平臺(tái)數(shù)據(jù)通信過程而設(shè)計(jì) 屬于與具體通信網(wǎng)絡(luò)及通信接入方式無關(guān)的應(yīng)用層協(xié)議 建立在UDP協(xié)議之上 WMMP協(xié)議棧結(jié)構(gòu) 圖6 2WMMP協(xié)議棧結(jié)構(gòu) 采用UDP協(xié)議傳輸 由于GPRS網(wǎng)絡(luò)帶寬較窄 延遲較大 不適于采用TCP協(xié)議進(jìn)行通信 采用UDP協(xié)議無連接方式傳輸 其優(yōu)點(diǎn)是效率高 流量小 節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬資源 缺點(diǎn)是沒有確認(rèn)機(jī)制 有可能引起丟包 采用UDP協(xié)議傳輸 根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 通過在UDP的上層應(yīng)用層協(xié)議實(shí)現(xiàn)類似TCP的包確認(rèn)和重傳機(jī)制 采用UDP方式傳輸 丟包率能控制在1 以下 從而提高通信效率及可靠性 WMMP協(xié)議通信方式 長(zhǎng)連接 指在一個(gè)過程中可以連續(xù)發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)包 如果沒有數(shù)據(jù)包發(fā)送 需要行業(yè)終端發(fā)送心跳包以維持此連接短連接 指通信雙方有數(shù)據(jù)交互時(shí) 就建立一個(gè)WMMP過程 數(shù)據(jù)發(fā)送完成后 則斷開此WMMP過程 長(zhǎng)連接和短連接的比較 WMMP協(xié)議主要實(shí)現(xiàn)的功能和流程 M2M終端序列號(hào)的注冊(cè)和分配M2M終端登錄系統(tǒng)M2M終端退出系統(tǒng)M2M連接檢查終端上線失敗錯(cuò)誤狀態(tài)上報(bào)M2M終端按照M2M管理平臺(tái)的要求上報(bào)采集數(shù)據(jù) 告警數(shù)據(jù)或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) 以及向M2M管理平臺(tái)請(qǐng)求配置數(shù)據(jù)M2M管理平臺(tái)從M2M終端提取所需的數(shù)據(jù) 或向終端下發(fā)控制命令和配置信息M2M終端軟件的遠(yuǎn)程升級(jí) 6 1 3M2M支撐技術(shù) M2M系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中涉及5個(gè)重要的支撐技術(shù) 如圖6 3所示 圖6 3M2M系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐技術(shù) 機(jī)器 Machines 實(shí)現(xiàn)M2M的第一步就是從機(jī)器 設(shè)備中獲得數(shù)據(jù) 然后把它們通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去 不同于傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)中的終端 M2M系統(tǒng)中的機(jī)器應(yīng)該是高度智能化的機(jī)器 機(jī)器高度智能化 即機(jī)器具有 開口說話 的能力信息感知信息加工 計(jì)算能力 無線通信能力 機(jī)器高度智能化 實(shí)現(xiàn)方法生產(chǎn)設(shè)備的時(shí)候嵌入M2M硬件對(duì)已有機(jī)器進(jìn)行改裝 使其具備與其他M2M終端通信 組網(wǎng)能力 M2M硬件 是使機(jī)器獲得遠(yuǎn)程通信和聯(lián)網(wǎng)能力的部件 在M2M系統(tǒng)中 M2M硬件的功能主要是進(jìn)行信息的提取 從各種機(jī)器 設(shè)備那里獲取數(shù)據(jù) 并傳送到通信網(wǎng)絡(luò)中 M2M硬件產(chǎn)品 嵌入式硬件可改裝硬件調(diào)制解調(diào)器 Modem 傳感器識(shí)別標(biāo)識(shí) LocationTags 通信網(wǎng)絡(luò) 通信網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)M2M技術(shù)框架中處于核心地位 包括廣域網(wǎng) 無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò) 衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò) Internet 公眾電話網(wǎng) 局域網(wǎng) 以太網(wǎng) WLAN Bluetooth 個(gè)域網(wǎng) ZigBee 傳感器網(wǎng)絡(luò) 中間件 Middleware M2M網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)收集 集成部件 M2M網(wǎng)關(guān) 是M2M系統(tǒng)中的 翻譯員 它獲取來自通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù) 將數(shù)據(jù)傳送給信息處理系統(tǒng) 主要的功能是完成不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)收集 集成部件 目的是將數(shù)據(jù)變成有價(jià)值的信息 對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行不同加工和處理 并將結(jié)果呈現(xiàn)給需要這些信息的觀察者和決策者 這些中間件包括 數(shù)據(jù)分析和商業(yè)智能部件 異常情況報(bào)告和工作流程部件 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和存儲(chǔ)部件等 應(yīng)用 在M2M系統(tǒng)中 應(yīng)用的主要功能是通過數(shù)據(jù)融合 數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)把感知和傳輸來的信息進(jìn)行分析和處理 為決策和控制提供依據(jù) 實(shí)現(xiàn)智能化的M2M業(yè)務(wù)應(yīng)用和服務(wù) 6 1 4M2M業(yè)務(wù)應(yīng)用 從狹義上說 M2M只代表機(jī)器和機(jī)器之間的通信 我們認(rèn)為M2M的范圍不應(yīng)拘泥于此 而是應(yīng)該擴(kuò)展到人對(duì)機(jī)器 機(jī)器對(duì)人 移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)器之間的連接與通信 M2M應(yīng)用領(lǐng)域 現(xiàn)在 M2M應(yīng)用遍及電力 交通 工業(yè)控制 零售 公共事業(yè)管理 醫(yī)療 水利 石油等多個(gè)行業(yè) 以及車輛防盜 安全監(jiān)測(cè) 自動(dòng)售貨 機(jī)械維修 公共交通管理等日常生活當(dāng)中 電力行業(yè)無線應(yīng)用 電力抄表 GPRS數(shù)據(jù)傳輸 流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用 M2M應(yīng)用實(shí)例 M2M在氣象監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例 基于GPRS無線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò) 遠(yuǎn)程自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò) 自動(dòng)雨量站數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò) 有線和無線兩種方式 數(shù)據(jù)中心工作站局地計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 自動(dòng)雨量站 作為系統(tǒng)的端站安裝于各個(gè)觀測(cè)點(diǎn) 無線自動(dòng)雨量站傳感器單元單片機(jī)系統(tǒng)GPRS數(shù)據(jù)終端單元有線自動(dòng)雨量站傳感器單元單片機(jī)系統(tǒng)局地微機(jī)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò) 無線 自動(dòng)雨量采集設(shè)備有多個(gè) 它們用各自的GPRS數(shù)據(jù)終端將數(shù)據(jù)打成IP包 經(jīng)GPRS空中接口接入無線GPRS網(wǎng)絡(luò) 由移動(dòng)服務(wù)商轉(zhuǎn)接到Internet 最終通過各種網(wǎng)關(guān)和路由到達(dá)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理中心工作站 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò) 無線 GPRS終端向數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中心發(fā)送數(shù)據(jù)是間斷性發(fā)送 可以根據(jù)需要調(diào)整發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率 這在一定程度上也降低了無線信息傳輸費(fèi)用 無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵問題 如何進(jìn)行氣象信息采集單元與GPRS終端的連接如何根據(jù)具體無線網(wǎng)絡(luò)情況合理設(shè)置如何進(jìn)行數(shù)據(jù)打包發(fā)送并在數(shù)據(jù)中心工作站實(shí)現(xiàn)接收 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò) 有線 有線雨量站中通過單片機(jī)把傳感器獲得的雨量信息用串行通信的方式送到局地微型機(jī)算機(jī) 計(jì)算機(jī)首先把數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和編碼 然后通過互聯(lián)網(wǎng)把數(shù)據(jù)信息送到有固定IP的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中心站 數(shù)據(jù)處理中心工作站 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主控部分 由一臺(tái)主服務(wù)器和三臺(tái)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器組成 主服務(wù)器在公網(wǎng)上有固定的IP地址 三臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器通過集線器與主服務(wù)器聯(lián)網(wǎng) 6 1 5M2M發(fā)展現(xiàn)狀 M2M產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀M2M標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀 M2M產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)主要由中移動(dòng) 電信和聯(lián)通 應(yīng)用領(lǐng)域涉及電力 水利 交通 金融 氣象等行業(yè)國(guó)外Vodafone目前在M2M市場(chǎng)是全球第一 提供M2M全球服務(wù)平臺(tái)以及應(yīng)用業(yè)務(wù) 為企業(yè)客戶的M2M智能服務(wù)部署提供托管 能夠集中控制和管理許多國(guó)家推出的M2M設(shè)備 企業(yè)客戶還可通過廣泛的無線智能設(shè)備收集有用的客戶數(shù)據(jù) M2M標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定主要是在 歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) EuropeanTelecommunicationStandardsInstitute ETSI 3GPP國(guó)內(nèi)主要是在 中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì) CCSA 的泛在網(wǎng)技術(shù)委員會(huì) TC10 ETSI的M2M標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展 ETSI專門成立了一個(gè)專項(xiàng)小組 M2MTC 以研究如何對(duì)快速成長(zhǎng)的M2M技術(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化 ETSIM2MTC的主要研究目標(biāo) 從端到端的全景角度研究機(jī)器對(duì)機(jī)器通信 并與ETSI內(nèi)NGN的研究及3GPP已有的研究進(jìn)行協(xié)同工作 ETSIM2MTC的職責(zé) 從利益相關(guān)方收集和制定M2M業(yè)務(wù)及運(yùn)營(yíng)需求 建立一個(gè)端到端的M2M高層體系架構(gòu) 如果需要會(huì)制定詳細(xì)的體系結(jié)構(gòu) 找出現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)不能滿足需求的地方并制定相應(yīng)的具體標(biāo)準(zhǔn) 將現(xiàn)有的組件或子系統(tǒng)映射到M2M體系結(jié)構(gòu)中 M2M解決方案間的互操作性 制定測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) 硬件接口標(biāo)準(zhǔn)化方面的考慮 與其他標(biāo)準(zhǔn)化組織進(jìn)行交流及合作 ETSIM2MTC目前的研究工作 M2M業(yè)務(wù)需求 TS102689 定義M2M業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)通信系統(tǒng)的需求 以及M2M的典型應(yīng)用場(chǎng)景 M2M功能架構(gòu) TS102690 定義M2M業(yè)務(wù)應(yīng)用的功能架構(gòu)以及相關(guān)的呼叫會(huì)話流程 智能電表 SmartMetering 的應(yīng)用場(chǎng)景 TS102691 智能電表的應(yīng)用場(chǎng)景和相關(guān)技術(shù)問題 電子衛(wèi)生保健 eHealth 的應(yīng)用場(chǎng)景 TS102732 電子醫(yī)療的應(yīng)用場(chǎng)景和相關(guān)技術(shù)問題 消費(fèi)者連接 ConnectedConsumers 的應(yīng)用場(chǎng)景 TS102857 消費(fèi)者連接的應(yīng)用場(chǎng)景和相關(guān)技術(shù)問題 M2M定義 TS102725 M2M相關(guān)的定義和名詞術(shù)語(yǔ) 3GPP的M2M標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展 3GPP針對(duì)M2M的研究主要從移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)出發(fā) 研究M2M應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響 包括網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)等 3GPP在標(biāo)準(zhǔn)制定過程中 也將M2M稱作機(jī)器類通信 MachineTypeCommunications MTC 在2008年5月 3GPP制定了研究項(xiàng)目 針對(duì)機(jī)器類通信的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化 NetworkImprovementforMachineTypeCommunications NIMTC 3GPP于2009年11月制定的技術(shù)報(bào)告TS22 368中定義MTC的一般需求 以及有別于人與人間通信的一些獨(dú)特的業(yè)務(wù)需求 并詳述了為滿足MTC的業(yè)務(wù)需求 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化需要做的一些工作 3GPP對(duì)于M2M的研究范圍 只討論移動(dòng)網(wǎng)的M2M通信 只定義M2M業(yè)務(wù) 不具體定義特殊的M2M應(yīng)用 無線側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)的改進(jìn) 不討論跟SIM卡和 或SIM卡管理的新模型相關(guān)的內(nèi)容 MTC的一般業(yè)務(wù)需求 尋址計(jì)費(fèi)標(biāo)識(shí)安全對(duì)MTC設(shè)備的遠(yuǎn)程管理 MTC獨(dú)特的業(yè)務(wù)需求 MTC設(shè)備易被偷盜 毀壞時(shí)間控制無線網(wǎng)絡(luò)擁塞核心網(wǎng)絡(luò)擁塞信令網(wǎng)絡(luò)擁塞訪問控制低功耗特定位置觸發(fā)漫游MTC設(shè)備的端到端安全性 CCSA的M2M標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展 中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì) CCSA 泛在網(wǎng)技術(shù)工作委員會(huì) TC10 包括總體組 感知延伸組 應(yīng)用組和網(wǎng)絡(luò)組M2M應(yīng)用通信協(xié)議技術(shù)要求由網(wǎng)絡(luò)組進(jìn)行研究 CCSA對(duì)M2M標(biāo)準(zhǔn)化的兩個(gè)方面 M2M業(yè)務(wù)的總體技術(shù)要求 包括M2M業(yè)務(wù)定義 業(yè)務(wù)特征 應(yīng)用場(chǎng)景和業(yè)務(wù)需求 M2M系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和接口 計(jì)費(fèi) 認(rèn)證鑒權(quán)和網(wǎng)絡(luò)管理等方面的技術(shù)要求 CCSA對(duì)M2M標(biāo)準(zhǔn)化的兩個(gè)方面 M2M應(yīng)用通信協(xié)議技術(shù)要求 包括M2M終端設(shè)備與M2M平臺(tái)間 M2M平臺(tái)與M2M應(yīng)用平臺(tái)間的通信協(xié)議的協(xié)議概述 協(xié)議結(jié)構(gòu) 報(bào)文定義 報(bào)文交互機(jī)制 安全機(jī)制等 M2M面臨的問題 缺乏完整的標(biāo)準(zhǔn)體系商業(yè)模式不清晰 未形成共贏的 規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)鏈窄帶網(wǎng)絡(luò)限制了M2M業(yè)務(wù)的發(fā)展以及業(yè)務(wù)信息承載方式的多樣性M2M業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)支撐系統(tǒng)不完善 不能完全有效地支撐M2M業(yè)務(wù)的運(yùn)營(yíng)M2M各行業(yè)間融合難度大 6 2云計(jì)算 6 2 1云計(jì)算介紹6 2 2云計(jì)算應(yīng)用實(shí)例6 2 3物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算 主要內(nèi)容 本節(jié)主要介紹一種適合大規(guī)模信息處理 管理 存儲(chǔ)的新型計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施 云計(jì)算 6 2 1云計(jì)算介紹 1 云計(jì)算定義及云參考模型 云計(jì)算的含義 云計(jì)算中的 云 主要是指能夠提供無窮資源 如計(jì)算 存儲(chǔ) 帶寬等 的一種全新計(jì)算模式 通過云可以將計(jì)算能力 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施 商業(yè)處理平臺(tái) 存儲(chǔ)空間 帶寬資源等按照約定的服務(wù)水平協(xié)議 ServiceLevelAgreement SLA 有償?shù)靥峁┙o云客戶 無論你身處何處 何時(shí)使用 這種模式將計(jì)算和處理能力轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)中 從而減少以往個(gè)人或公司維護(hù)計(jì)算機(jī)軟件 硬件 帶寬 能源等資源的開銷 眾多的專家和學(xué)者根據(jù)各自的理解提出的云計(jì)算定義 NIST定義 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院 NIST 的云計(jì)算定義被普遍接受 在這里主要介紹NIST關(guān)于云計(jì)算的定義 1 5種基本屬性云計(jì)算的業(yè)務(wù)可以描述為5種基本屬性 這5種基本屬性與傳統(tǒng)計(jì)算方式的區(qū)別和聯(lián)系如下 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院的云計(jì)算定義圖 按需自助服務(wù) On demandself service 客戶可以根據(jù)需求自動(dòng)地獲取計(jì)算能力 例如服務(wù)器計(jì)算時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)空間 而不需要和云服務(wù)提供商進(jìn)行直接談判 廣泛的網(wǎng)絡(luò)接入 Broadnetworkaccess 計(jì)算能力可通過網(wǎng)絡(luò)提供 并通過標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制進(jìn)行訪問 使得各種客戶端 例如移動(dòng)電話 便攜式電腦或PDA 和其他傳統(tǒng)的或是基于云的軟件平臺(tái)均可以使用云計(jì)算 資源池 Resourcepooling 云計(jì)算服務(wù)提供商的各種資源被池化 并通過多租戶模式為多客戶提供多樣服務(wù) 并根據(jù)客戶的需求動(dòng)態(tài)提供或重新分配物理或虛擬化的資源 快速?gòu)椥?服務(wù)規(guī)?？梢钥焖?彈性地?cái)U(kuò)大或縮小 按量計(jì)費(fèi)的服務(wù) 云系統(tǒng)對(duì)服務(wù)對(duì)象在一定程度上進(jìn)行適當(dāng)?shù)某橄?并提供服務(wù)計(jì)量能力 2 3種服務(wù)模式 服務(wù)模式可以分為3種基本類型和其他的派生模式 這3種基本模式可以簡(jiǎn)寫為 SPI模式 即分別為Software PlatformorInfrastructure asaService SoftwareasaService SaaS 云計(jì)算提供商為用戶提供的業(yè)務(wù)是運(yùn)行在其云基礎(chǔ)設(shè)施上的應(yīng)用程序的使用能力 這種應(yīng)用程序能被各種客戶端設(shè)備通過Web形式訪問 例如Web瀏覽器 PlatformasaService PaaS 用戶可以將自己擁有的或是購(gòu)買的應(yīng)用程序通過使用云計(jì)算提供商提供的編程語(yǔ)言和工具部署到云基礎(chǔ)設(shè)施上 同樣云用戶也無法管理和控制底層云基礎(chǔ)設(shè)施 包括網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)器 操作系統(tǒng) 存儲(chǔ) 但可以控制他們部署的應(yīng)用程序和應(yīng)用程序的配置環(huán)境 InfrastructureasaService IaaS 云計(jì)算提供商為客戶提供處理能力 存儲(chǔ)能力 網(wǎng)絡(luò)和其他基本計(jì)算資源 用戶可以使用這些資源部署或運(yùn)行他們自己的軟件 3 4種部署模式 公共云公共云可以把來自許多不同客戶的作業(yè)在云內(nèi)的服務(wù)器 存儲(chǔ)系統(tǒng)和其他基礎(chǔ)設(shè)施上混合在一起 避免了用戶臨時(shí)需要大規(guī)模的計(jì)算和存儲(chǔ)資源而部署硬件和軟件資源的風(fēng)險(xiǎn)和開銷 社區(qū)云云基礎(chǔ)設(shè)施被幾個(gè)組織所共享 以支持某個(gè)具有共同需求 例如任務(wù) 安全需求 策略域 的社區(qū) 社區(qū)云可以被該組織管理 也可以委托第三方管理 專用云專用云主要面向需要大規(guī)模數(shù)據(jù)處理 存儲(chǔ)的公司 專用云是由單個(gè)客戶所擁有的基礎(chǔ)設(shè)施 該客戶完全控制哪些應(yīng)用程序在哪里運(yùn)行 一般來說專用云的擴(kuò)展性沒有公共云高 混合云云基礎(chǔ)設(shè)施由兩個(gè)或兩個(gè)以上相對(duì)獨(dú)立的的云組成 為了保證數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的可移植性 通過標(biāo)準(zhǔn)化的接口或是專用技術(shù)為不同的云客戶提供服務(wù) 混合云提供了一種靈活的措施為云用戶來決定如何在公共云和專用云上部署他們的應(yīng)用 如果應(yīng)用的數(shù)據(jù)量很小 但是需要很大的計(jì)算能力 那么混合云或許是一種比較好的選擇 上述4種云都有一種或兩種的部署方式 內(nèi)部或外部 內(nèi)部是指位于云擁有者的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò) 享有和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)其他用戶同樣的網(wǎng)絡(luò)安全策略 通常專用云一般都部署在內(nèi)部 而外部是指部署在公有的網(wǎng)絡(luò)上 公共云一般部署在外部 4 云計(jì)算參考模型這里主要介紹云安全聯(lián)盟 CSA 給出的一種參考模型 如圖所示 云計(jì)算參考模型 IaaS是所有云業(yè)務(wù)的基礎(chǔ) PaaS建立在IaaS之上 SaaS建立在PaaS之上 IaaS IaaS包括所有的基礎(chǔ)設(shè)施資源 如云計(jì)算中的所有硬件資源 IaaS可以提供 或是不提供 對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施資源的抽象能力 并且為這些抽象資源提供物理或是邏輯連接的功能 PaaS PaaS在IaaS和SaaS之間提供了額外的一層 PaaS是對(duì)開發(fā)環(huán)境抽象的封裝和對(duì)有效服務(wù)負(fù)載的封裝 主要用于構(gòu)建應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境 中間件和其他功能 如數(shù)據(jù)庫(kù) 消息功能 排隊(duì)功能 SaaS SaaS位于IaaS和PaaS之上 為用戶提供包括內(nèi)容服務(wù) 內(nèi)容呈現(xiàn) 商業(yè)應(yīng)用和管理能力 典型SaaS是S和GoogleApps 提供基本商業(yè)服務(wù) 如電子郵件 2 云計(jì)算的發(fā)展歷史 一般來說有6個(gè)階段 第1階段 用戶通過終端共享一個(gè)大型機(jī) 那時(shí)的終端僅僅是一臺(tái)顯示器和一個(gè)鍵盤 第2階段 出現(xiàn)了可以獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)算機(jī) 用戶不必再依靠大型機(jī) 但是這一階段的計(jì)算機(jī)還不能聯(lián)網(wǎng) 第3階段 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)使得不同的計(jì)算機(jī)可以相互連接起來共享資源 但是這時(shí)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍還是比較有限 第4階段 Internet的出現(xiàn)使得不同的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以相互地連接起來 用戶可以通過Internet來使用遠(yuǎn)程的應(yīng)用和資源 第5階段 網(wǎng)格技術(shù)的出現(xiàn) 使得計(jì)算和存儲(chǔ)資源可以更加方便地共享 第6階段 云計(jì)算的出現(xiàn)使得用戶可以通過更加便利的方式利用Internet使用各種的資源 客戶端 服務(wù)器 C S 模式P2P模式 兩種計(jì)算模式 計(jì)算模式演進(jìn)圖 云計(jì)算充分利用了C S結(jié)構(gòu)和P2P結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 3 云計(jì)算的組成 云計(jì)算由應(yīng)用程序 云客戶端 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 云平臺(tái) 業(yè)務(wù) 存儲(chǔ) 計(jì)算能力等部分組成 1 應(yīng)用程序 云用戶只需通過簡(jiǎn)單終端以Web的形式來實(shí)時(shí)地使用云計(jì)算上的應(yīng)用程序 2 云客戶端 云客戶端也叫瘦終端 瘦主要是指云計(jì)算對(duì)客戶端的要求很低 只要能夠運(yùn)行Web瀏覽器 如Firefox IE等 的終端就可以成為云客戶端 3 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 云計(jì)算的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要包括與計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的硬件以及安裝這些硬件的房間等 一般來說 云計(jì)算中的計(jì)算機(jī)主要是一些便宜的且能夠批量生產(chǎn)的服務(wù)器 4 云平臺(tái) 云計(jì)算平臺(tái)主要是指能夠?qū)⒏鞣N云應(yīng)用部署在云計(jì)算上的方式 也叫PaaS 如使用開源Web應(yīng)用架構(gòu)的Rails S公司的私有PaaSF GoogleAppEngine 使用Python和Mosso 5 業(yè)務(wù) 業(yè)務(wù)主要是指云客戶使用云計(jì)算提供的各種服務(wù) 這些業(yè)務(wù)的共性是需要非常大的存儲(chǔ)空間和處理能力 來為用戶提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息 另外一種業(yè)務(wù)是需要大量的后臺(tái)計(jì)算和處理能力 6 存儲(chǔ) 擴(kuò)充存儲(chǔ)能力仍是一筆大的開銷 尤其是管理眾多物理存儲(chǔ)設(shè)備 使用云存儲(chǔ)就不會(huì)帶來很大的開銷 并且能夠帶來很高的容錯(cuò)能力 7 計(jì)算能力 云計(jì)算能夠提供的處理能力是極大的 實(shí)際上對(duì)使用云計(jì)算的用戶來說 云計(jì)算可以提供近乎無窮的資源 而不僅僅限于計(jì)算和存儲(chǔ)能力 4 云計(jì)算的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 1 成本方面 1 安全問題 2 網(wǎng)絡(luò)方面 2 控制問題 3 創(chuàng)新方面 3 開放性問題 4 可擴(kuò)展性方面 5 環(huán)保和節(jié)能方面 1 成本方面 云計(jì)算的成本通常比傳統(tǒng)企業(yè)數(shù)據(jù)中心的成本低得多 云計(jì)算的成本節(jié)省是建立在規(guī)模效應(yīng)的基礎(chǔ)上 即大量的用戶使用云計(jì)算 從而極大地提升資源的利用率 成本的節(jié)省是云計(jì)算的核心優(yōu)點(diǎn) 2 網(wǎng)絡(luò)方面 云計(jì)算意味著用戶可以通過無處不在的互聯(lián)網(wǎng)使用云資源 并且互聯(lián)網(wǎng)中還有非常多的其他資源可以和云計(jì)算一起使用 云客戶可以根據(jù)應(yīng)用的特點(diǎn) 靈活的調(diào)用互聯(lián)網(wǎng)的眾多資源 提升應(yīng)用的用戶體驗(yàn) 進(jìn)而獲取更多的利益 3 創(chuàng)新方面 云計(jì)算和云解決方案提供了一種創(chuàng)新的計(jì)算模式 隨著技術(shù)的發(fā)展 云計(jì)算還會(huì)提供更多的別具特色的技術(shù)革新或商業(yè)革新 而使用云計(jì)算的公司 就會(huì)比使用傳統(tǒng)企業(yè)數(shù)據(jù)中心的用戶 創(chuàng)造出更多更新穎的應(yīng)用或是商業(yè)模式 4 可擴(kuò)展性方面 可擴(kuò)展性主要是指云客戶可以根據(jù)用戶對(duì)資源需要靈活地增加或減少軟硬件資源 而并不需要預(yù)先購(gòu)買額外的資源 有非常靈活高效的擴(kuò)展性 5 環(huán)保和節(jié)能方面 云計(jì)算是一種綠色計(jì)算模式 綠色計(jì)算主要是指云計(jì)算的資源利用率非常高 相對(duì)那些傳統(tǒng)的企業(yè)數(shù)據(jù)中心 更加地環(huán)保和節(jié)省能源 云計(jì)算具有顯著的優(yōu)點(diǎn) 也有如下不可回避的缺點(diǎn) 1 安全問題 安全主要是指由于云客戶并不能控制云計(jì)算的內(nèi)部設(shè)施 因此具有潛在的數(shù)據(jù)被竊取的危險(xiǎn) 雖然云計(jì)算提供了加密 用戶名 密碼 身份管理等安全措施 企業(yè)可能也并不愿意將機(jī)密的信息放到云上 2 控制問題 云客戶并不能控制所租用的云計(jì)算資源的基礎(chǔ)設(shè)施 物理計(jì)算機(jī) 另外用戶或許會(huì)由于違反了一些規(guī)則 結(jié)果發(fā)現(xiàn)賬戶被封了 或是云計(jì)算提供商破產(chǎn)了等 導(dǎo)致用戶不能繼續(xù)使用云計(jì)算 或是丟失數(shù)據(jù)等 3 開放性問題 由于每個(gè)云計(jì)算提供商的平臺(tái)可能并不是公開的 而云客戶如果使用云計(jì)算必須按照云計(jì)算提供商提供的編程語(yǔ)言和API來編寫應(yīng)用程序 那么云客戶的應(yīng)用程序在不同的云計(jì)算平臺(tái)間移植就會(huì)非常的困難 1 微軟公司的WindowsAzure2 IBM公司的 藍(lán)云 3 亞馬遜公司的云4 谷歌公司的云 6 2 2云計(jì)算應(yīng)用實(shí)例 1 微軟公司的WindowsAzure WindowsAzure是微軟基于云計(jì)算的操作系統(tǒng) 提供了 軟件 服務(wù) 的計(jì)算方法 用于幫助開發(fā)者開發(fā)可以跨越云端和專業(yè)數(shù)據(jù)中心的下一代應(yīng)用程序 Azure服務(wù)平臺(tái)包括了以下主要組件 1 WindowsAzure用于服務(wù)托管 以及可擴(kuò)展的存儲(chǔ) 計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)的管理 2 MicrosoftSQLServices可以擴(kuò)展MicrosoftSQLServer應(yīng)用到云中的能力 3 Microsoft NETServices可以便捷地創(chuàng)建基于云的松耦合的應(yīng)用程序 另外還包含訪問控制機(jī)制 可以保衛(wèi)用戶的程序安全 4 LiveServices提供了一種一致性的方法處理用戶數(shù)據(jù)和程序資源 使得用戶可以在PC 手機(jī) PC應(yīng)用程序和Web網(wǎng)站上存儲(chǔ) 共享和同步文檔 照片 文件以及其他信息 5 MicrosoftSharePointServices和MicrosoftDynamicsCRMServices 用于在云端提供針對(duì)業(yè)務(wù)內(nèi)容 協(xié)作和快速開發(fā)的服務(wù) 建立更強(qiáng)的客戶關(guān)系 2 IBM公司的 藍(lán)云 IBM在高性能并行機(jī)集群技術(shù)上有著領(lǐng)導(dǎo)性的優(yōu)勢(shì) 世界上最快的高性能計(jì)算機(jī)大多出自IBM IBM的 藍(lán)云 計(jì)算平臺(tái)是一套軟 硬件平臺(tái) 將Internet上使用的技術(shù)擴(kuò)展到企業(yè)平臺(tái)上 使得數(shù)據(jù)中心使用類似于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算環(huán)境 藍(lán)云作為由IBM云計(jì)算中心開發(fā)的企業(yè)級(jí)云計(jì)算解決方案 可以對(duì)企業(yè)現(xiàn)有的基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行整合 通過虛擬化技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù) 構(gòu)建企業(yè)自己的云計(jì)算中心 實(shí)現(xiàn)企業(yè)硬件資源和軟件資源的統(tǒng)一管理 統(tǒng)一分配 統(tǒng)一部署 統(tǒng)一監(jiān)控和統(tǒng)一備份 3 亞馬遜公司的云 Amazon的云計(jì)算主要包括AmazonS3 AmazonSimpleDB和AmazonEC2 1 AmazonS3 AmazonS3主要提供可靠的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)服務(wù) S3由對(duì)象和存儲(chǔ)桶兩部分組成 對(duì)象是最基本的存儲(chǔ)實(shí)體 存儲(chǔ)桶是存放對(duì)象的容器 每個(gè)桶可以存放無數(shù)的對(duì)象 云平臺(tái)上的應(yīng)用程序可以通過REST或者SOAP接口訪問S3中的數(shù)據(jù) 2 AmazonSimpleDB AmazonSimpleDB是一種支持結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢操作的輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù) SimpleDB的存儲(chǔ)模型分三層 域 項(xiàng) 屬性 用戶的數(shù)據(jù)按照域進(jìn)行邏輯劃分 SimpleDB提供兩種服務(wù)訪問方式 REST接口和SOAP接口 3 AmazonEC2 AmazonEC2是一種云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù) 該服務(wù)基于服務(wù)器虛擬化技術(shù) 致力于為用戶提供大規(guī)?？煽靠缮炜s的計(jì)算運(yùn)營(yíng)環(huán)境 AMI的運(yùn)行環(huán)境是一個(gè)大規(guī)模的虛擬機(jī)運(yùn)行環(huán)境 擁有龐大規(guī)模的物理機(jī)資源池和虛擬機(jī)運(yùn)行平臺(tái) 4 谷歌公司的云 谷歌 Google 是最大的云計(jì)算使用者 向企業(yè)開放了他們的 云 Google搜索引擎建立在分布于200多個(gè)地點(diǎn) 超過100萬臺(tái)服務(wù)器的支撐之上 云計(jì)算三大法寶 GFS MapReduce和BigTable 4 谷歌公司的云 BigTable數(shù)據(jù)模型圖 云計(jì)算三大法寶 GFS MapReduce和BigTable 1 GoogleFileSystem文件系統(tǒng) 2 MapReduce分布式編程環(huán)境 3 分布式大規(guī)模數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)BigTable 1 GoogleFileSystem文件系統(tǒng) GFS是一個(gè)可擴(kuò)展的分布式文件系統(tǒng) 用于大型的 分布式的 對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問的應(yīng)用 集群中的節(jié)點(diǎn)失效是一種常態(tài) 不是一種異常 GFS將其作為常見的情況加以處理 Google文件系統(tǒng)中的文件讀寫模式和傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)不同 大部分文件的更新是通過添加新數(shù)據(jù)完成的 而不是改變已存在的數(shù)據(jù) 在一個(gè)文件中隨機(jī)的操作在實(shí)踐中幾乎不存在 一旦寫完 文件就只可讀 很多數(shù)據(jù)都有這些特性 一個(gè)GFS集群包含一個(gè)主服務(wù)器和多個(gè)塊服務(wù)器 被多個(gè)客戶端訪問 大文件被分割成固定尺寸的塊 在每個(gè)塊創(chuàng)建的時(shí)候 服務(wù)器分配給它一個(gè)不變的 全球唯一的64位塊句柄對(duì)它進(jìn)行標(biāo)識(shí) GFS結(jié)構(gòu) 通過服務(wù)器端和客戶端的聯(lián)合設(shè)計(jì)GFS客戶端代碼被嵌入到每個(gè)程序里 它實(shí)現(xiàn)了Google文件系統(tǒng)API 幫助應(yīng)用程序與主服務(wù)器和塊服務(wù)器通信 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫 客戶端跟主服務(wù)器交互進(jìn)行元數(shù)據(jù)操作 但是所有的數(shù)據(jù)操作通信都是直接和塊服務(wù)器進(jìn)行 GFS對(duì)應(yīng)用支持達(dá)到性能與可用性最優(yōu) 2 MapReduce分布式編程環(huán)境 MapReduce是Google實(shí)現(xiàn)的一套大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的編程規(guī)范Map Reduce系統(tǒng) 用于大規(guī)模數(shù)據(jù)集 大于1TB 的并行運(yùn)算 Map Reduce通過 Map 映射 和 Reduce 化簡(jiǎn) 這樣兩個(gè)簡(jiǎn)單的概念來參加運(yùn)算 用戶只需要提供自己的Map函數(shù)以及Reduce函數(shù)就可以在集群上進(jìn)行大規(guī)模的分布式數(shù)據(jù)處理 程序編寫人員能夠不用去顧慮集群的可靠性 可擴(kuò)展性等問題 3 分布式大規(guī)模數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)BigTable 構(gòu)建于上述兩項(xiàng)基礎(chǔ)之上的第三個(gè)云計(jì)算平臺(tái)就是將數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)擴(kuò)展到分布式平臺(tái)上的BigTable系統(tǒng) BigTable使用結(jié)構(gòu)化的文件來存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 它不是一個(gè)關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫(kù) 它不支持關(guān)聯(lián)或是類似于SQL的高級(jí)查詢 取而代之的是多級(jí)映射的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) BigTable數(shù)據(jù)格式 在BigTable模型中的數(shù)據(jù)模型包括行列以及相應(yīng)的時(shí)間戳 所有的數(shù)據(jù)都存放在表格中的單元里 BigTable的內(nèi)容按行來劃分 將多個(gè)行組成一個(gè)小表 保存到某一個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)中 這一個(gè)小表就被稱為tablet BigTable數(shù)據(jù)格式 應(yīng)用程序Docs 除了這三個(gè)部分之外 Google還建立了分布式程序的調(diào)度器 分布式的鎖服務(wù)等一系列相關(guān)的云計(jì)算服務(wù)平臺(tái) Google在其云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施之上建立了一系列新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序 其中典型的Google云計(jì)算應(yīng)用程序就是Google推出的Docs網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序 Docs可通過瀏覽器的方式訪問遠(yuǎn)端大規(guī)模的存儲(chǔ)與計(jì)算服務(wù) GoogleDocs是一個(gè)基于Web的工具 有簡(jiǎn)單易用的文檔權(quán)限管理 記錄所有用戶對(duì)文檔所做的修改 GoogleDocs的這些功能令它非常適用于網(wǎng)上共享與協(xié)作編輯文檔 能夠替代MicroOffice相應(yīng)的部分功能 GOOGLEDocs首頁(yè) 6 2 3物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算 物聯(lián)網(wǎng)是走向智能社會(huì)的一個(gè)重要步驟 物聯(lián)網(wǎng)將逐漸融入到我們工作和生活的方方面面 提供更多智能服務(wù) 物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)特點(diǎn)是能把周圍世界的任何事物連接起來 從而形成一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò) 物聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代可以將一切的物質(zhì)進(jìn)行信息化 比如說物質(zhì)的位置 大小 狀態(tài)等 都可以通過物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)化為信息進(jìn)行儲(chǔ)存 人們?cè)偻ㄟ^對(duì)信息的重組 挖掘等處理產(chǎn)生知識(shí)并用于智能控制 物聯(lián)網(wǎng) 云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合 云計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)使物聯(lián)網(wǎng)的各種應(yīng)用都可以建立在云計(jì)算平臺(tái)上 物聯(lián)網(wǎng)的終端計(jì)算能力和存儲(chǔ)空間有限 但卻有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)能力 而云計(jì)算有強(qiáng)大的計(jì)算能力 接近無限的存儲(chǔ)空間 支撐各種軟件和信息服務(wù) 能夠與物聯(lián)網(wǎng)很好地結(jié)合 6 3物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用 6 3 1智能物流6 3 2智能視頻監(jiān)控6 3 3智能家居6 3 4智能交通 6 3 1智能物流 1 智能物流系統(tǒng)概述智能物流是指貨物從供應(yīng)者向需求者的智能移動(dòng)過程 為供方提供最大化的利潤(rùn) 為需方提供最佳的服務(wù) 最大限度地保護(hù)好生態(tài)環(huán)境 形成完備的智能社會(huì)物流管理體系 2 智能物流系統(tǒng)組成及特點(diǎn) 1 系統(tǒng)的組成 結(jié)構(gòu)1 按物流功能劃分 對(duì)物流設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的智能系統(tǒng) 對(duì)物流信息資源進(jìn)行處理的智能系統(tǒng) 為客戶提供服務(wù)的智能系統(tǒng) 對(duì)物流系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控與管理的智能系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)2 按物流服務(wù)管理劃分 前臺(tái)顧客服務(wù)智能系統(tǒng) 作業(yè)執(zhí)行智能系統(tǒng) 企業(yè)規(guī)劃管理智能系統(tǒng) 2 案例 鐵路物資智能配送鐵路物資流通網(wǎng)面臨的問題 與全國(guó)物資流通條塊相重 縱橫交錯(cuò) 相互競(jìng)爭(zhēng) 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部相繼出現(xiàn)了物資采購(gòu)分散 儲(chǔ)備重復(fù) 庫(kù)存控制困難 流通費(fèi)用過高 信息反饋速度過慢等缺陷 鐵路物資智能配送的目的 運(yùn)輸組織的優(yōu)化 如防止空載 提高滿載率 人員和物流設(shè)施的效益優(yōu)化 鐵路物資流通網(wǎng)體系 對(duì)鐵路物資配送設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控的智能系統(tǒng) 對(duì)配送信息資源進(jìn)行處理的智能系統(tǒng) 對(duì)客戶進(jìn)行服務(wù)的智能系統(tǒng) 對(duì)配送系統(tǒng)進(jìn)行管理的智能系統(tǒng) 3 智能物流系統(tǒng)的特點(diǎn) 智能化 柔性化 一體化 社會(huì)化 3 智能物流主要支撐技術(shù) 智能物流系統(tǒng)只有在物流技術(shù) 智能技術(shù)和相關(guān)技術(shù)的支持下才能得以實(shí)現(xiàn) 是這些技術(shù)的有機(jī)結(jié)合 1 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是以計(jì)算機(jī) 光 機(jī) 電 通信等技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)的一種高度自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集技術(shù) 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在20世紀(jì)70年代初步形成規(guī)模 經(jīng)過近40年的發(fā)展 已經(jīng)發(fā)展成為由條碼識(shí)別技術(shù) 智能識(shí)別技術(shù) 光字符識(shí)別技術(shù) 射頻識(shí)別技術(shù) 生物識(shí)別技術(shù)等組成的綜合技術(shù) 并正在向集成應(yīng)用的方向發(fā)展 條碼識(shí)別技術(shù) 目前使用最廣泛的自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 它是利用光電掃描設(shè)備識(shí)讀條碼符號(hào) 從而實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)錄入 較常使用的碼制有 UPC條碼 128條碼 交插二五條碼 三九條碼 庫(kù)德巴條碼等 生物識(shí)別技術(shù) 是利用人類自身生理或行為特征進(jìn)行身份認(rèn)定的一種技術(shù) 人們已經(jīng)發(fā)展了虹膜識(shí)別技術(shù) 視網(wǎng)膜識(shí)別技術(shù) 面部識(shí)別技術(shù) 簽名識(shí)別技術(shù) 聲音識(shí)別技術(shù) 指紋識(shí)別技術(shù)六種生物識(shí)別技術(shù) 虹膜識(shí)別技術(shù) 射頻識(shí)別 RFID 射頻識(shí)別 RFID 技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的現(xiàn)代自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 它可以識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體 也可以同時(shí)識(shí)讀多個(gè)對(duì)象 具有抗惡劣環(huán)境 保密性強(qiáng)等特點(diǎn) RFID標(biāo)簽 2 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)它是一個(gè)面向主題的 集成的 非易失的 時(shí)變的數(shù)據(jù)集合 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的目標(biāo)是把來源不同的 結(jié)構(gòu)相異的數(shù)據(jù)經(jīng)加工后在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中存儲(chǔ) 提取和維護(hù) 支持全面的 大量的復(fù)雜數(shù)據(jù)的分析處理和高層次的決策支持 數(shù)據(jù)挖掘是從大量的 不完全的 有噪聲的 模糊的及隨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)中 挖掘出隱含的 未知的 對(duì)決策有潛在價(jià)值的知識(shí)和規(guī)則的過程 一般分為描述型數(shù)據(jù)挖掘和預(yù)測(cè)型數(shù)據(jù)挖掘兩種 3 人工智能技術(shù)人工智能是探索研究用各種機(jī)器模擬人類智能的途徑 使人類的智能得以物化與延伸的一門學(xué)科 4 智能物流小結(jié) 智能物流可以優(yōu)化物流管理流程 提高工作效率 降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本 同時(shí)加快物流信息反饋速度 避免信息流中斷 提高物流時(shí)效性 客戶電子簽名則保障了簽收的安全性 提高信息錄入的準(zhǔn)確性 6 3 2智能視頻監(jiān)控 1 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)概述智能視頻監(jiān)控技術(shù)主要包括對(duì)視頻圖像序列自動(dòng)地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)對(duì)象的提取 描述 跟蹤 識(shí)別和行為分析等 應(yīng)用場(chǎng)合 軍隊(duì) 銀行 商店 停車場(chǎng)等 智能視頻監(jiān)控的優(yōu)點(diǎn) 1 24 7全天可靠監(jiān)控 2 提高報(bào)警精確度 3 提高響應(yīng)速度 2 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)原理及應(yīng)用 1 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)原理及系統(tǒng)流程智能視頻監(jiān)控以數(shù)字化 網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控為基礎(chǔ) 但又有別于一般的網(wǎng)絡(luò)化視頻監(jiān)控 它是一種更高端的視頻監(jiān)控應(yīng)用 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)流程 2 應(yīng)用實(shí)例 煤礦安全生產(chǎn)智能視頻聯(lián)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng) 視頻集成控制將已有的工業(yè)電視攝像頭和安全監(jiān)控?cái)z像頭統(tǒng)一管理起來 智能視頻分析系統(tǒng)智能視頻分析系統(tǒng)的功能主要分為視頻動(dòng)態(tài)偵測(cè) 視頻靜態(tài)偵測(cè) 重要區(qū)域監(jiān)測(cè)三類 視頻聯(lián)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)視頻聯(lián)動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)需要管理視頻監(jiān)控畫面和聯(lián)動(dòng)監(jiān)控畫面 3 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域包括安全相關(guān)類和非安全相關(guān)類 安全類相關(guān)應(yīng)用 高級(jí)視頻移動(dòng)偵測(cè) 物體追蹤 人物面部識(shí)別 車輛識(shí)別 非法滯留 這些應(yīng)用主要是協(xié)助政府或其他機(jī)構(gòu)的安全部門提高室外大地域公共環(huán)境的安全防護(hù) 人物面部識(shí)別 非安全相關(guān)類應(yīng)用 人數(shù)統(tǒng)計(jì) 人群控制 注意力控制 交通流量控制 3 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 1 移動(dòng)目標(biāo)提取移動(dòng)目標(biāo)提取運(yùn)動(dòng)檢測(cè)是從圖像序列中將變化區(qū)域從背景圖像中提取出來 兩種視頻分析方法 背景減除法 時(shí)間差分方法 2 移動(dòng)目標(biāo)跟蹤等價(jià)于在連續(xù)的圖像幀間 創(chuàng)建基于位置 速度 形狀 紋理 色彩等有關(guān)特征的對(duì)應(yīng)匹配問題 常用的數(shù)學(xué)工具 卡爾曼濾波 Condensation算法及動(dòng)態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)等 3 目標(biāo)分類從檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)區(qū)域中將特定類型物體的運(yùn)動(dòng)區(qū)域提取出來 例如分類場(chǎng)景中的人 車輛 人群等不同的目標(biāo) 分為基于運(yùn)動(dòng)特性的分類和基于形狀信息的分類兩種目標(biāo)分類 4 行為識(shí)別目標(biāo)的行為識(shí)別是近年來被廣泛關(guān)注的研究熱點(diǎn) 它是指對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行分析和識(shí)別 4 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)小結(jié) 從應(yīng)用角度來看 當(dāng)前的智能視頻監(jiān)控還是一種高檔次應(yīng)用 主要應(yīng)用于一些特定場(chǎng)合 從產(chǎn)業(yè)的角度看 物聯(lián)網(wǎng)概念的正式提出可以被看做IT產(chǎn)業(yè)對(duì)安防產(chǎn)業(yè)再度吹響融合的號(hào)角 6 3 3智能家居 1 智能家居系統(tǒng)概述智能家居可以定義為一個(gè)目標(biāo)或一個(gè)系統(tǒng) 使用到的技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù) 數(shù)字技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和綜合布線技術(shù) 智能家居系統(tǒng)是為了讓家居生活更加安全 舒適和高效 2 智能家居系統(tǒng)的組成 智能家居系統(tǒng)由4部分組成 智能家居控制器主機(jī)單元家庭通信網(wǎng)主機(jī)單元家庭設(shè)備自動(dòng)化單元家庭安全防范單元 3 智能家居系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 1 家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的組建家庭內(nèi)部組網(wǎng) 主要是實(shí)現(xiàn)各種信息家電之間的數(shù)據(jù)傳輸 把外部連接傳入的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的家電上去 同時(shí)可以把內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠烤W(wǎng)絡(luò) 2 家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)在家庭內(nèi)部提供不同類型 不同結(jié)構(gòu)子網(wǎng)的橋接能力 在家庭外部通過Internet將各種服務(wù)商連接起來以提供實(shí)時(shí) 雙向的寬帶接入 同時(shí)還提供防火墻的能力 阻止外界對(duì)家庭內(nèi)部設(shè)備的非法訪問和攻擊 3 家庭網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用代理技術(shù)網(wǎng)絡(luò)家電的低成本 高質(zhì)量和高可靠性是智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功的重要條件 代理技術(shù)是這一方面的成功應(yīng)用 4 智能家居系統(tǒng)小結(jié) 智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能 還能提供舒適安全 高效節(jié)能 高度人性化的生活空間 4 智能家居系統(tǒng)小結(jié) 隨著人們生活水平的