物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)與應(yīng)用緒論

物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)與應(yīng)用FundamentalsandApplicationsoftheInternetofThings李蔚田博士1培訓(xùn)專用課程簡(jiǎn)介

物聯(lián)網(wǎng)是一門(mén)新興學(xué)科，成熟且完善的教本很少。本課程本著科學(xué)性、理論性和實(shí)用性相結(jié)合、現(xiàn)實(shí)性和前瞻性相結(jié)合的原則，共設(shè)計(jì)了12章，介紹了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用以案例和典型范示例做了詳細(xì)的解讀，盡可能將國(guó)外的先進(jìn)理論、方法和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際需要緊密聯(lián)系起來(lái)；針對(duì)信息和經(jīng)管類(lèi)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，系統(tǒng)介紹了物聯(lián)網(wǎng)的理論構(gòu)架，包括它的涵義、性質(zhì)、特點(diǎn)、職能、基本內(nèi)容、形成發(fā)展、環(huán)境因素、基本原理、基礎(chǔ)理論、應(yīng)用和實(shí)踐等問(wèn)題。

內(nèi)容以專業(yè)的實(shí)踐性、應(yīng)用性和普及性為主，集實(shí)踐與理論于一體，使其理論敘述少，應(yīng)用示例多，力避空洞枯燥；同時(shí)做到形象資料多、生動(dòng)案例多，使學(xué)生能系統(tǒng)地學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與方法，掌握基本理論和實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生作為未來(lái)實(shí)踐者所具備的技能，學(xué)會(huì)用理論分析和解決實(shí)際問(wèn)題的方法。2培訓(xùn)專用主要參考書(shū)目3培訓(xùn)專用教學(xué)內(nèi)容CH1.緒論CH2.射頻識(shí)別技術(shù)CH3.云計(jì)算與云服務(wù)平臺(tái)CH4.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信技術(shù)CH5.物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)CH6.組網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用CH7.智能卡技術(shù)與應(yīng)用CH8.物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用CH9.物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用CH10.物聯(lián)網(wǎng)在公共服務(wù)管理中的應(yīng)用CH11.物聯(lián)網(wǎng)在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用CH12.物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)

4培訓(xùn)專用第

一

章緒論

復(fù)習(xí)思考題1.1物聯(lián)網(wǎng)及其體系結(jié)構(gòu)1.2物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)與演進(jìn)1.3物聯(lián)網(wǎng)與CPS和WSN1.4物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展綜述1.5物聯(lián)網(wǎng)的體系框架1.6物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與發(fā)展優(yōu)勢(shì)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)與應(yīng)用5培訓(xùn)專用第一章緒論物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例：無(wú)人駕公交

北京朝陽(yáng)區(qū)將修建一座占地4平方公里的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)產(chǎn)業(yè)園。無(wú)人駕駛節(jié)能公交車(chē)、手機(jī)刷卡付費(fèi)等生活方式將在園區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)。朝陽(yáng)區(qū)信息辦相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，作為國(guó)內(nèi)首個(gè)物聯(lián)網(wǎng)示范園區(qū)，一期工程將在未來(lái)3年內(nèi)建成。據(jù)市場(chǎng)調(diào)查資料顯示，朝陽(yáng)區(qū)一座占地4平方公里的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)示范園已經(jīng)進(jìn)入規(guī)劃階段。這座物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)園區(qū)位于東五環(huán)外，朝陽(yáng)區(qū)已初步為其選定建設(shè)用地，將采取“政企共建”的模式，將能夠嵌入物聯(lián)網(wǎng)的所有高科技產(chǎn)品在園內(nèi)投入使用，初步劃分為商業(yè)區(qū)域、企業(yè)區(qū)域、生活區(qū)域以及公共區(qū)域。朝陽(yáng)區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例使我們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的含義有了一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，“所謂物聯(lián)網(wǎng)，通俗地說(shuō)是將生活中的每個(gè)物件安裝芯片，再通過(guò)無(wú)線系統(tǒng)綜合聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)一個(gè)終端就能控制包括家中和戶外所有設(shè)備。”該負(fù)責(zé)人表示，目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中包括芯片嵌入、遠(yuǎn)程指令等很多內(nèi)容已能夠應(yīng)用，關(guān)鍵是將這些內(nèi)容在一個(gè)有限的空間內(nèi)進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)綜合應(yīng)用，朝陽(yáng)區(qū)物聯(lián)網(wǎng)示范園的興建，正是為這種綜合應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所。據(jù)介紹，朝陽(yáng)區(qū)物聯(lián)網(wǎng)示范園最大的看點(diǎn)應(yīng)該是無(wú)人駕駛的公交系統(tǒng)，市民在園區(qū)乘坐無(wú)人駕駛的節(jié)能環(huán)保公交車(chē)，經(jīng)過(guò)十字路口的時(shí)候，紅綠燈也能夠自動(dòng)感應(yīng)到公交車(chē)駛近，從而迅速變燈。6培訓(xùn)專用第一章緒論教學(xué)要求知識(shí)要點(diǎn)能力要求相關(guān)知識(shí)物聯(lián)網(wǎng)的概念射頻識(shí)別技術(shù)

傳感器網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成體系(1)理解物聯(lián)網(wǎng)基本概念、特點(diǎn)和創(chuàng)新性(2)掌握物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)區(qū)別與聯(lián)系(3)了解射頻識(shí)別技術(shù)的特點(diǎn)、工作流程(1)傳感器網(wǎng)及泛在網(wǎng)相關(guān)概念(2)功能數(shù)據(jù)支撐技術(shù)泛在網(wǎng)CPS/WSN(1)了解相關(guān)技術(shù)的主要內(nèi)容(2)掌握基本知識(shí)點(diǎn)(1)物聯(lián)網(wǎng)的建立模式(2)物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系框架物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用(1)掌握物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)類(lèi)型(2)熟悉物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展優(yōu)勢(shì)通用設(shè)計(jì)基本內(nèi)容和原則7培訓(xùn)專用第一章緒論【章前導(dǎo)讀】

物質(zhì)、能量、信息是物質(zhì)世界的三大支柱，是當(dāng)今人類(lèi)社會(huì)賴以生存和發(fā)展的重要條件。新經(jīng)濟(jì)時(shí)代的21世紀(jì)是人類(lèi)進(jìn)入信息化的世紀(jì)，信息已是今天一種不可或缺的開(kāi)發(fā)資源，社會(huì)信息化、信息時(shí)代化成為新經(jīng)濟(jì)時(shí)代的基本標(biāo)志。目前在通信、互聯(lián)網(wǎng)、射頻識(shí)別等新技術(shù)的推動(dòng)下，一種能夠?qū)崿F(xiàn)人與人、人與機(jī)器、人與物乃至物與物之間直接溝通的全新網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架——“物聯(lián)網(wǎng)”（InternetofThings）正日漸清晰?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代，人與人之間的距離變小了；而繼互聯(lián)網(wǎng)之后的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，則是物與物之間的距離變小了?；ヂ?lián)網(wǎng)改變了人們的世界觀，而“物聯(lián)網(wǎng)”的出現(xiàn)將再次強(qiáng)烈改變?nèi)藗儗?duì)世界的認(rèn)識(shí)。8培訓(xùn)專用第一章緒論1.1物聯(lián)網(wǎng)及其體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)（IOT，InternetofThings）被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。國(guó)際電聯(lián)曾預(yù)測(cè)，未來(lái)世界是無(wú)所不在的物聯(lián)網(wǎng)世界，到2017年將有7萬(wàn)億傳感器為地球上的70億人口提供服務(wù)。一方面物聯(lián)網(wǎng)可以用于提高經(jīng)濟(jì)效益，大大節(jié)約成本；另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動(dòng)力。有專家預(yù)測(cè)，未來(lái)10年內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)在全球有可能大規(guī)模普及。目前，美國(guó)、歐盟等都在投入巨資，深入研究探索物聯(lián)網(wǎng)。9培訓(xùn)專用

第一章緒論任何時(shí)刻任意物品任何人任何網(wǎng)絡(luò)任何服務(wù)任何地點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)圖1.1ITU物聯(lián)網(wǎng)示意圖10培訓(xùn)專用第一章緒論1.1.1認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)

1.物聯(lián)網(wǎng)概念最早出現(xiàn)于比爾?蓋茨1995年出版的《未來(lái)之路》一書(shū)中。2.1998年，美國(guó)麻省理工學(xué)院創(chuàng)造性地提出了當(dāng)時(shí)被稱為EPC（ElectronicProductCode產(chǎn)品電子代碼）系統(tǒng)的“物聯(lián)網(wǎng)”構(gòu)想。3.1999年，美國(guó)Auto-ID首先提出“物聯(lián)網(wǎng)”的概念，主要是建立在物品編碼、射頻識(shí)別（RFID，RadioFrequencyIdentification）技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上。4.2005年，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）在《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》中，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念。按照ITU給出的這個(gè)定義，物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品到物品（T2T，ThingtoThing）、人到物品（H2T，HumantoThing）、人到人（H2H，HumantoHuman）之間的互聯(lián)。11培訓(xùn)專用第一章緒論1.1.2物聯(lián)網(wǎng)含義

雖然物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和媒體的高度重視，但當(dāng)前對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的定義、內(nèi)在原理、體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用前景等都還在進(jìn)行著熱烈討論。雖然大家都在談?wù)撐锫?lián)網(wǎng)，但是談的內(nèi)容卻似乎并不一樣。（1）物聯(lián)網(wǎng)定義：目前，物聯(lián)網(wǎng)的精確定義并未統(tǒng)一。關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的比較準(zhǔn)確的定義應(yīng)該是：物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)各種信息傳感設(shè)備及系統(tǒng)（傳感網(wǎng)、射頻識(shí)別系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等）、條碼與二維碼、全球定位系統(tǒng)，按約定的通信協(xié)議，將物與物、人與物、人與人連接起來(lái)，通過(guò)各種接入網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交換，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種信息網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)定義的核心是，物聯(lián)網(wǎng)的主要特征是每一個(gè)物件都可以尋址，每一個(gè)物件都可以控制，每一個(gè)物件都可以通信。12培訓(xùn)專用第一章緒論1.1.2物聯(lián)網(wǎng)含義（2）物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)重要含義物聯(lián)網(wǎng)是指對(duì)具有全面感知能力的物體及人的互聯(lián)集合。物聯(lián)必須遵循約定的通信協(xié)議，并通過(guò)相應(yīng)的軟、硬件實(shí)現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種物品（包括人）進(jìn)行智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能。這也是組建物聯(lián)網(wǎng)的目的。（3）從應(yīng)用的角度理解

從應(yīng)用的角度來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)主要是在提升數(shù)據(jù)傳送效率、提高生產(chǎn)率、降低企業(yè)管理成本、改善民生等方面發(fā)揮重要作用。例如，就電信運(yùn)營(yíng)的產(chǎn)業(yè)鏈而言，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵主要是基于特定的終端，以有線或無(wú)線（IP/CDMA）等為接入手段，為集團(tuán)和家庭客戶提供機(jī)器到機(jī)器、機(jī)器到人的解決方案，滿足客戶對(duì)生產(chǎn)過(guò)程/家居生活監(jiān)控、指揮調(diào)度、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和測(cè)量、遠(yuǎn)程診斷等方面的信息化需求。13培訓(xùn)專用第一章緒論1.1.3物聯(lián)網(wǎng)的基本屬性物聯(lián)網(wǎng)的屬性分為廣義和狹義兩方面：

廣義來(lái)講，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)未來(lái)發(fā)展的愿景，等同于“未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)”或者“泛在網(wǎng)絡(luò)”，能夠?qū)崿F(xiàn)人在任何時(shí)間、地點(diǎn)，使用任何網(wǎng)絡(luò)與任何人與物的信息交換以及物與物之間的信息交換；狹義來(lái)講，物聯(lián)網(wǎng)是物品之間通過(guò)傳感器連接起來(lái)的局域網(wǎng)，不論接入互聯(lián)網(wǎng)與否，都屬于物聯(lián)網(wǎng)的范疇。

14培訓(xùn)專用第一章緒論1.1.3物聯(lián)網(wǎng)的基本屬性

計(jì)算任何時(shí)間任何內(nèi)容物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容任何事物任何人收集任何服務(wù)任何商務(wù)連接任何地方任何地點(diǎn)集中任何物體任何設(shè)備通信任何路徑任何網(wǎng)絡(luò)圖1.2物聯(lián)網(wǎng)基本屬性15培訓(xùn)專用第一章緒論1.1.3物聯(lián)網(wǎng)的基本屬性

物聯(lián)網(wǎng)的一種定義是通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)（GPS）、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。顯然，物聯(lián)網(wǎng)的這一概念來(lái)自于同互聯(lián)網(wǎng)的類(lèi)比。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系分類(lèi)，不同的專家學(xué)者對(duì)物聯(lián)網(wǎng)給出了各自的定義，歸納起來(lái)有如下4種類(lèi)型。1．物聯(lián)網(wǎng)是傳感網(wǎng)而不接入互聯(lián)網(wǎng)2．物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的一部分3．物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的補(bǔ)充網(wǎng)絡(luò)4．物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)16培訓(xùn)專用第一章緒論1.1.4物聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)及泛在網(wǎng)相關(guān)概念和聯(lián)系

泛在網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)/泛在傳感網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)傳感網(wǎng)絡(luò)最初定義圖1.3物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、泛在網(wǎng)之間的關(guān)系

從RFID技術(shù)出發(fā)，在RFID網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)；從傳感器技術(shù)出發(fā)，在傳感網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建基于傳感器的物聯(lián)網(wǎng)；將RFID技術(shù)和傳感器技術(shù)融合，構(gòu)建更廣義的物聯(lián)網(wǎng)，即泛在網(wǎng)。17培訓(xùn)專用第一章緒論1.1.4物聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)及泛在網(wǎng)相關(guān)概念和聯(lián)系

泛在網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)傳感網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)電信網(wǎng)廣電網(wǎng)…感知技術(shù)、FFID、智能芯片、納米技術(shù)等傳感器、ZigBee、藍(lán)牙、UWB等機(jī)器通信（M2M）智能處理、自動(dòng)控制、模式識(shí)別、云計(jì)算移動(dòng)通信網(wǎng)WiFi、WiMAX、3G/B3G等互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)泛在網(wǎng)圖1.4泛在網(wǎng)絡(luò)圖1.5物聯(lián)網(wǎng)與其他網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系18培訓(xùn)專用第一章緒論1.2物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)與演進(jìn)

互聯(lián)網(wǎng)可以把世界上不同角落的人緊密地聯(lián)系在一起一樣，采用RFID技術(shù)的Internet也可以把世界上所有物品聯(lián)系在一起，而且彼此之間可以互相“交流”，從而組成一個(gè)全球性實(shí)物相互聯(lián)系的物聯(lián)網(wǎng)。如果說(shuō)RFID為物品提供了自我表達(dá)的能力，物品之間交流則需要一個(gè)網(wǎng)絡(luò)即物聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.2.1物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別不同應(yīng)用領(lǐng)域的專用性高度的穩(wěn)定性和可靠性嚴(yán)密的安全性和可控性盡管物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)有很大的區(qū)別，但是從信息化發(fā)展的角度看，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展密不可分，而且和移動(dòng)電信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、下一代網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)絡(luò)化物理系統(tǒng)、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)等都有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。19培訓(xùn)專用第一章緒論1.2.2物聯(lián)網(wǎng)在信息化發(fā)展中的位置

在未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程中，拼圖將逐步被揭開(kāi)，從人的角度和從物的角度對(duì)信息通信的探索將實(shí)現(xiàn)融合，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)所不在的“泛在網(wǎng)絡(luò)”（如圖1.7所示），而這也就是終極意義上的物聯(lián)網(wǎng)。1.2.3物聯(lián)網(wǎng)的演進(jìn)路徑電信網(wǎng)的發(fā)展傳感網(wǎng)的發(fā)展M2M的實(shí)現(xiàn)

M2M的概念，可以解釋為人到人（MantoMan）、人到機(jī)器（MantoMachine）、機(jī)器到機(jī)器（MachinetoMachine）。20培訓(xùn)專用第一章緒論1.3物聯(lián)網(wǎng)與CPS和WSN

按照ITU物聯(lián)網(wǎng)研究組的研究結(jié)論，物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)主要是普適網(wǎng)絡(luò)、下一代網(wǎng)絡(luò)和普適計(jì)算。這3項(xiàng)核心技術(shù)的簡(jiǎn)單定義：普適網(wǎng)絡(luò)是無(wú)處不在的、普遍存在的網(wǎng)絡(luò)；下一代網(wǎng)絡(luò)，可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，互聯(lián)任何物品，提供多種形式信息訪問(wèn)和信息管理的網(wǎng)絡(luò)；普適計(jì)算是無(wú)處不在的、普遍存在的計(jì)算。

1.3.1物聯(lián)網(wǎng)與CPS

國(guó)際上把利用計(jì)算技術(shù)監(jiān)測(cè)和控制物理設(shè)備行為的嵌入式系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)化物理系統(tǒng)（CPS，CyberPhysicalSystems）或者深度嵌入式系統(tǒng)（DES，DeeplyEmbeddedSystems），CPS也可以翻譯為“物理設(shè)備聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”。絕大部分CPS系統(tǒng)都是安全關(guān)鍵的系統(tǒng)，必須在外部攻擊和打擊下能夠繼續(xù)正常工作。CPS這種融合信息世界和物理世界的技術(shù)具備以下特征。

1．CPS是未來(lái)的革命性技術(shù)2．信息材料即CPS技術(shù)3．計(jì)算技術(shù)與控制技術(shù)的融合4．開(kāi)放的嵌入式系統(tǒng)5．可靠和確定的嵌入式系統(tǒng)21培訓(xùn)專用第一章緒論1.3.2物聯(lián)網(wǎng)與WSN（無(wú)線傳感網(wǎng)）

微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS，Micro-Electro-MechanismSystem）、片上系統(tǒng)（SystemonChip，SoC）、無(wú)線通信和低功耗嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，孕育出無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN），并以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點(diǎn)帶來(lái)了信息感知的一場(chǎng)變革。WSN就是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)，是一種全新的信息獲取平臺(tái)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種檢測(cè)對(duì)象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的指定范圍內(nèi)目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤，具有快速展開(kāi)、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，有著廣闊的應(yīng)用前景。

按照國(guó)內(nèi)權(quán)威學(xué)術(shù)期刊的定義，WSN是一種“隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的微小節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)”，它可以借助于節(jié)點(diǎn)中內(nèi)置的形式多樣的傳感器測(cè)量所在周邊環(huán)境中的熱、紅外、聲納、雷達(dá)和地震波信號(hào)，并且傳感器網(wǎng)絡(luò)有著與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)明顯不同的技術(shù)要求，前者以數(shù)據(jù)為中心，后者以傳輸數(shù)據(jù)為目的。22培訓(xùn)專用第一章緒論1.3.3物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)框架

環(huán)境監(jiān)測(cè)智能電力……智能交通工業(yè)監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用公共中間件信息開(kāi)放平臺(tái)云計(jì)算平臺(tái)服務(wù)支撐平臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用支撐子層應(yīng)用層異構(gòu)網(wǎng)融合資源和存儲(chǔ)管理專用網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制移動(dòng)通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和其他專網(wǎng)下一代承載網(wǎng)M2M無(wú)線接入移動(dòng)通信網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層傳輸層與感知層互通低速和中高速短距離傳輸技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和協(xié)同信息處理傳感器二維條碼RFID多媒體信息數(shù)據(jù)采集自組織組網(wǎng)技術(shù)協(xié)同信息處理技術(shù)傳感器中間件技術(shù)感知層標(biāo)識(shí)解析安全技術(shù)QoS管理網(wǎng)絡(luò)管理公共技術(shù)圖1.8物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系架構(gòu)23培訓(xùn)專用第一章緒論1.3.3物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)框架

圖1.9物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系框架通用規(guī)范通信與信息交互接口服務(wù)支持協(xié)同信息處理測(cè)試信息安全網(wǎng)絡(luò)管理基礎(chǔ)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)物理層物理接口信息描述支撐服務(wù)及接口一致性測(cè)試安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)管理需求分析MAC層數(shù)據(jù)接口信息存儲(chǔ)參考模型互操作測(cè)試安全管理標(biāo)識(shí)目錄服務(wù)中間件功能和接口參考架構(gòu)組網(wǎng)需求分析需求分析安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)測(cè)試公共安全環(huán)境保護(hù)醫(yī)療和家庭看護(hù)工業(yè)控制軍事領(lǐng)域精細(xì)化農(nóng)業(yè)智能交通智能建筑太空探索能源和智能電網(wǎng)應(yīng)用子集（輪廓）標(biāo)準(zhǔn)24培訓(xùn)專用1.4物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概述1.4.1國(guó)外發(fā)展概述1．美國(guó)的研究與應(yīng)用據(jù)美國(guó)《科學(xué)時(shí)報(bào)》報(bào)道，在美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)（NSF）資助下，馬薩諸塞州劍橋城于2007年就著手打造全球第一個(gè)全城無(wú)線傳感網(wǎng)。但是，掀起物聯(lián)網(wǎng)關(guān)注熱潮應(yīng)當(dāng)是在2009年1月IBM提出“智慧地球”之后，2009年1月，在奧巴馬總統(tǒng)與美國(guó)工商界領(lǐng)袖舉行的一次會(huì)議上，建議美國(guó)政府投資新一代智慧型基礎(chǔ)設(shè)施。2．歐盟的發(fā)展遠(yuǎn)景歐盟制定了“歐洲行動(dòng)計(jì)劃”，科學(xué)規(guī)劃未來(lái)發(fā)展路線。歐盟早在2006年就成立工作組，專門(mén)進(jìn)行RFID技術(shù)研究，并于2008年發(fā)布《2020年的物聯(lián)網(wǎng)--未來(lái)路線》。第一章緒論25培訓(xùn)專用第一章緒論3．日本的發(fā)展戰(zhàn)略

日本政府自20世紀(jì)90年代中期以來(lái)相繼制定了“e-Japan”、“u-Japan”、“i-Japan”等多項(xiàng)國(guó)家信息技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略。2009年7月日本IT戰(zhàn)略本部頒布了日本新一代的信息化戰(zhàn)略—“i-Japan”戰(zhàn)略，并于2009年8月日本又將“u-Japan”升級(jí)為“i-Japan”。4．韓國(guó)的產(chǎn)業(yè)政策

韓國(guó)政府自1997年起出臺(tái)了一系列推動(dòng)國(guó)家信息化建設(shè)的產(chǎn)業(yè)政策，包括RFID先導(dǎo)計(jì)劃、RFID全面推動(dòng)計(jì)劃、USN領(lǐng)域測(cè)試計(jì)劃等。2009年10月，韓國(guó)通信委員會(huì)出臺(tái)了《物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建基本規(guī)劃》，將物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)確定為新增長(zhǎng)動(dòng)力。該規(guī)劃提出，到2012年實(shí)現(xiàn)“通過(guò)構(gòu)建世界最先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)實(shí)施，打造未來(lái)廣播通信融合領(lǐng)域超一流信息通信技術(shù)強(qiáng)國(guó)”的目標(biāo)，并確定了構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、營(yíng)造物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)散環(huán)境等4大領(lǐng)域、12項(xiàng)詳細(xì)課題。此外，法國(guó)、德國(guó)、澳大利亞、新加坡等國(guó)也在加緊部署物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，加快推進(jìn)下一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)步伐。26培訓(xùn)專用第一章緒論1.4物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概述1.4.2國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r2009年8月7日，溫家寶總理視察無(wú)錫微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心并發(fā)表重要講話之后，物聯(lián)網(wǎng)概念在國(guó)內(nèi)迅速升溫。與國(guó)外相比，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展在最近幾年取得了重大進(jìn)展?！秶?guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃（2006－2020年）》和新一代寬帶移動(dòng)無(wú)線通信網(wǎng)重大專項(xiàng)中均將傳感網(wǎng)列入重點(diǎn)研究領(lǐng)域。

2009年9月11日，經(jīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)，全國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)組建了傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組。國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈和應(yīng)用范圍不斷得到擴(kuò)大和拓展，并主要呈現(xiàn)以下趨勢(shì)。1．全面發(fā)展建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)體系（1）集電子產(chǎn)業(yè)、軟件業(yè)、通信運(yùn)營(yíng)業(yè)、信息服務(wù)業(yè)和面向行業(yè)的應(yīng)用與系統(tǒng)集成中心等于一體的完整產(chǎn)業(yè)鏈正在逐步形成。（2）應(yīng)用試點(diǎn)向行業(yè)規(guī)模化應(yīng)用拓展，跨行業(yè)和地區(qū)的綜合性應(yīng)用正逐步啟動(dòng)。（3）應(yīng)用功能以目前的身份識(shí)別、電子票證為主逐漸向物品識(shí)別過(guò)渡，如向資產(chǎn)管理、食品藥品安全監(jiān)管、電子文檔、圖書(shū)館、倉(cāng)儲(chǔ)物流等物品識(shí)別拓展；應(yīng)用頻率以低、高頻為主逐漸向超高頻和微波過(guò)渡，即從低高頻的門(mén)禁、二代身份證應(yīng)用逐步向高速公路不停車(chē)收費(fèi)、交通車(chē)輛管理等超高頻應(yīng)用拓展。（4）RFID與新技術(shù)的融合將會(huì)衍生出更多的商業(yè)模式，如手機(jī)移動(dòng)支付將會(huì)是未來(lái)RFID最大的市場(chǎng)，利用RFID進(jìn)行人與物的實(shí)時(shí)定位也將會(huì)成為未來(lái)的主流應(yīng)用之一。（5）RFID以及傳感技術(shù)的發(fā)展使得社會(huì)公共管理呈現(xiàn)出管理智能化、物流可視化、信息透明化的發(fā)展趨勢(shì)。27培訓(xùn)專用第一章緒論1.4物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概述1.4.2國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r

2、我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)智能產(chǎn)品的主要應(yīng)用領(lǐng)域(1)智能家居(2)智能醫(yī)療(3)智能城市(4)智能環(huán)保(5)智能交通(6)智能司法(7)智能農(nóng)業(yè)(8)智能物流(9)智能校園(10)智能文博(11)電子門(mén)票M2M平臺(tái)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)支撐設(shè)施平臺(tái)。中國(guó)電信M2M協(xié)議規(guī)范引領(lǐng)著M2M終端、中間件和應(yīng)用接口的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，為跨越傳感網(wǎng)絡(luò)和承載網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)信息交互提供表達(dá)和交流規(guī)范。在電信級(jí)M2M平臺(tái)上驅(qū)動(dòng)著遍布各行各業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用邏輯，倡導(dǎo)基于物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的泛在網(wǎng)絡(luò)時(shí)空，讓廣大消費(fèi)者盡情享受物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的個(gè)性化、智慧化、創(chuàng)新化的信息新生活。28培訓(xùn)專用第一章緒論1.4.3物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的問(wèn)題

我們應(yīng)該清醒的了解我國(guó)當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)還處在零星應(yīng)用啟蒙期，距離關(guān)鍵應(yīng)用的形式以及大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推廣還存在很大的差距。目前物聯(lián)網(wǎng)更多的是一種概念上的推廣階段，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要全社會(huì)的共同努力。我們要清晰梳理出物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的問(wèn)題：

1．技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題2．亟待掌握核心技術(shù)問(wèn)題3．協(xié)議與安全問(wèn)題4．終端與地址問(wèn)題5．費(fèi)用與規(guī)?；瘑?wèn)題6．商業(yè)模式尚未成熟7．產(chǎn)業(yè)鏈缺少推力8．配套政策和規(guī)范的制定與完善1.4.4物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)

物聯(lián)網(wǎng)被很多國(guó)家稱為信息技術(shù)革命的第三次浪潮，有專家預(yù)言，未來(lái)10年間，物聯(lián)網(wǎng)一定會(huì)像現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)一樣高度普及。物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)鏈大致可分為3個(gè)層次，首先是傳感網(wǎng)絡(luò)，以二維碼、RFID、傳感器為主，實(shí)現(xiàn)“物”的識(shí)別；其次是傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)或者未來(lái)的NGN（NextGenerationNetwork，下一代網(wǎng)絡(luò)），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計(jì)算；三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，即輸入輸出控制終端，可基于現(xiàn)有的手機(jī)、PC等終端進(jìn)行。美國(guó)權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)Forrester預(yù)測(cè)，到2020年全球物聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)，和人與人通信的業(yè)務(wù)相比，將達(dá)到30:1。因此，物聯(lián)網(wǎng)被稱為是下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的龐大的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，根據(jù)預(yù)測(cè)，僅2009年RFID市場(chǎng)規(guī)模就達(dá)到50億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為33%，其中電子標(biāo)簽超過(guò)38億元，讀寫(xiě)器接近7億元，軟件和服務(wù)達(dá)到5億元。29培訓(xùn)專用第一章緒論1.5物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與發(fā)展優(yōu)勢(shì)物聯(lián)網(wǎng)被視為互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用擴(kuò)展，應(yīng)用創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展的核心，以用戶體驗(yàn)為核心的創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的靈魂。圖1.10物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用30培訓(xùn)專用第一章緒論1.5物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與發(fā)展優(yōu)勢(shì)應(yīng)用分類(lèi)用戶/行業(yè)典型應(yīng)用數(shù)據(jù)采集應(yīng)用?公共事業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施?機(jī)械制造?零售連鎖行業(yè)?質(zhì)量監(jiān)管行業(yè)自動(dòng)水電抄送只能停車(chē)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)控電梯監(jiān)控貨物信息跟蹤自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管等自動(dòng)化控制