物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用5-0136

物聯(lián)網(wǎng)

技術(shù)與應(yīng)用課程介紹為什么要學(xué)習(xí)如何學(xué)習(xí)基本內(nèi)容課程考核一、為什么要學(xué)習(xí)專業(yè)學(xué)習(xí)興趣愛好社會(huì)環(huán)境學(xué)分要求二、如何學(xué)習(xí)聽想看不求甚解三、基本內(nèi)容物聯(lián)網(wǎng)概論物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)四、課程考核考核方式平時(shí)成績(jī)50%——考勤、作業(yè)、提問期末成績(jī)50%——論文幾點(diǎn)要求出勤課堂紀(jì)律交流網(wǎng)絡(luò)教學(xué)第一篇物聯(lián)網(wǎng)概論物聯(lián)網(wǎng)的起源物聯(lián)網(wǎng)的概念物聯(lián)網(wǎng)的定義物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（視頻）什么是物聯(lián)網(wǎng)？摩爾定律Intel創(chuàng)始人之一戈登·摩爾1965年提出，其內(nèi)容為：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18個(gè)月翻兩倍以上。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。摩爾定律在發(fā)現(xiàn)后的40多年里產(chǎn)生了巨大影響，但隨著3D芯片等技術(shù)的耗盡，美物理學(xué)家加來道雄稱該定律將在10年內(nèi)崩潰（2012年）。一、物聯(lián)網(wǎng)的起源“十五年周期定律”IBM前首席執(zhí)行官郭士納曾提出一個(gè)重要的觀點(diǎn)，認(rèn)為計(jì)算模式每隔15年發(fā)生一次變革。這一判斷像摩爾定律一樣準(zhǔn)確，人們稱其為“十五年周期定律”。IBM希望“智慧的地球”戰(zhàn)略能掀起“互聯(lián)網(wǎng)”浪潮之后的又一次科技革命。1965年前后的“大型機(jī)”1980年前后的“個(gè)人計(jì)算機(jī)”1995年前后的“互聯(lián)網(wǎng)”2010年前后“物聯(lián)網(wǎng)”——“物聯(lián)網(wǎng)元年”MarkWeiser（1952-1999）前施樂公司首席科學(xué)家1991年在權(quán)威雜志《美國科學(xué)》發(fā)表文章預(yù)測(cè)：計(jì)算機(jī)將最終“消失”，演變?yōu)樵谖覀儧]有意識(shí)到其存在時(shí)，就已融入人們的生活中的境地”Weiser觀點(diǎn)的革命性一是計(jì)算機(jī)將發(fā)展到與普通事物無法分辨為止：形態(tài)上“普物化”功能上“泛在計(jì)算”二是網(wǎng)絡(luò)將無所不在地融入人們生活中：泛在網(wǎng)計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)飛速發(fā)展，不斷印證Weiser的預(yù)言計(jì)算機(jī)歷史的三次浪潮大型機(jī)時(shí)代：許多人共享一臺(tái)笨重的機(jī)器PC時(shí)代：一人一PC后PC時(shí)代：一人多PC按聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的主導(dǎo)形態(tài)分四個(gè)階段：主機(jī)、大型機(jī)的聯(lián)網(wǎng)，其體積龐大，運(yùn)行條件苛刻，專業(yè)人員操作且人機(jī)界面友好性差。臺(tái)式機(jī)、筆記本的聯(lián)網(wǎng)，普通人經(jīng)過培訓(xùn)即可操作。以手機(jī)為代表的各類移動(dòng)設(shè)備的互聯(lián)，無需培訓(xùn)即可，操作，界面簡(jiǎn)單友好。嵌入式智能物件等與日常生活密切相關(guān)設(shè)備的互感、互聯(lián)、互通。計(jì)算機(jī)技術(shù)將和諧的融入生活中。為人所用，不為人知！物聯(lián)網(wǎng)概念的核心內(nèi)容二、物聯(lián)網(wǎng)的概念產(chǎn)生過程1995年比爾·蓋茨在《未來之路》一書中就已經(jīng)提及類似于物品互聯(lián)的想法，只是當(dāng)時(shí)受限于無線網(wǎng)絡(luò)、硬件及傳感設(shè)備的發(fā)展，并未引起重視。1999年，美國麻省理工大學(xué)Auto-ID研究中心的創(chuàng)建者之一的KevinAshton教授在他的一個(gè)報(bào)告中首次使用了“InternetofThings”。事實(shí)上，Auto-ID中心的目標(biāo)就是在Internet的基礎(chǔ)上建造一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與物品之間的互聯(lián)。1999年至2003年，物聯(lián)網(wǎng)方面的工作局限于實(shí)驗(yàn)室中，這一時(shí)期的主要工作集中在物品身份的自動(dòng)識(shí)別，如何減少識(shí)別錯(cuò)誤和提高識(shí)別效率是關(guān)注的重點(diǎn)。2003年，“EPC決策研討會(huì)”在芝加哥召開。作為物聯(lián)網(wǎng)方面第一個(gè)國際會(huì)議，該研討會(huì)得到了全球90多個(gè)公司的大力支持。從此，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)工作開始走出實(shí)驗(yàn)室。經(jīng)過工業(yè)界與學(xué)術(shù)界的共同努力，2005年，物聯(lián)網(wǎng)終于大放異彩。在這一年，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了題為《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》的報(bào)告，物聯(lián)網(wǎng)概念開始正式出現(xiàn)在官方文件中。此后，物聯(lián)網(wǎng)獲得跨越式的發(fā)展，美、中、日本以及歐洲一些國家紛紛將發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施列為國家戰(zhàn)略發(fā)展計(jì)劃的重要內(nèi)容。在美國，IBM提出了“智慧地球”的構(gòu)想，其中物聯(lián)網(wǎng)是不可缺少的一部分，2009年1月，美國將其提升到國家戰(zhàn)略。在我國，2009年8月溫家寶總理視察無錫中科院物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)中心時(shí)指出并強(qiáng)調(diào)，要盡快突破物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，把傳感技術(shù)和TD的發(fā)展結(jié)合起來。在歐洲，2009年6月，歐盟在比利時(shí)首都布魯塞爾向歐洲議會(huì)、歐洲理事會(huì)、歐洲經(jīng)濟(jì)與社會(huì)委員會(huì)和地區(qū)委員會(huì)提交了以《物聯(lián)網(wǎng)——?dú)W洲行動(dòng)計(jì)劃》為題的公告，其目的是希望歐洲通過構(gòu)建新型物聯(lián)網(wǎng)管理框架來引領(lǐng)世界物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。歐盟委員會(huì)提出物聯(lián)網(wǎng)的三方面特性：第一，不能簡(jiǎn)單的將物聯(lián)網(wǎng)看做互聯(lián)網(wǎng)的延伸，物聯(lián)網(wǎng)建立在特有基礎(chǔ)設(shè)施上，將是一系列新的獨(dú)立系統(tǒng)，當(dāng)然，部分基礎(chǔ)設(shè)施仍要依存于現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)。第二，物聯(lián)網(wǎng)將伴隨新的業(yè)務(wù)共同發(fā)展；第三，物聯(lián)網(wǎng)包括了多種不同的通信模式，物與人通信，物與物通信，其中特別強(qiáng)調(diào)了包括機(jī)對(duì)機(jī)通信（M2M）。概念的描述物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱為“TheInternetofThings”，由該名稱可見，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看，物聯(lián)網(wǎng)就是通過Internet將眾多信息傳感設(shè)備與應(yīng)用系統(tǒng)連接起來，并在廣域網(wǎng)范圍內(nèi)對(duì)物品身份進(jìn)行識(shí)別的分布式系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。當(dāng)時(shí)基于互聯(lián)網(wǎng)、RFID技術(shù)、EPC標(biāo)準(zhǔn)，在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用射頻識(shí)別技術(shù)、無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)等，構(gòu)造了一個(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)“Internetofthings”——（IOT，簡(jiǎn)稱物聯(lián)網(wǎng)）。三、物聯(lián)網(wǎng)的定義物聯(lián)網(wǎng)定義通過射頻識(shí)別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、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)相連接，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)。當(dāng)每個(gè)而不是每種物品能夠被唯一標(biāo)識(shí)后，利用識(shí)別、通信和計(jì)算等技術(shù)，在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上構(gòu)建的連接各種物品的網(wǎng)絡(luò)，就是人們常說的物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)中的“物”的涵義要滿足以下條件才能夠被納入“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍：①要有相應(yīng)信息的接收器；②要有數(shù)據(jù)傳輸通路；③要有一定的存儲(chǔ)功能；④要有CPU；⑤要有操作系統(tǒng)；⑥要有專門的應(yīng)用程序；⑦要有數(shù)據(jù)發(fā)送器；⑧遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；⑨在世界網(wǎng)絡(luò)中有可被識(shí)別的唯一編號(hào)。理解物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展跟互聯(lián)網(wǎng)是分不開的，主要兩個(gè)層面的意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展；第二，物聯(lián)網(wǎng)是比互聯(lián)網(wǎng)更為龐大的網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)連接延伸到了任何的物品和物品之間，這些物品可以通過各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，進(jìn)行更為復(fù)雜的信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)具有以下的三大特征:①全面感知——利用RFID、傳感器、二維碼等隨時(shí)隨地獲取物體的信息。②可靠傳遞——通過無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞給用戶。③智能處理——利用云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘以及模糊識(shí)別等人工智能技術(shù)，對(duì)海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對(duì)物體實(shí)施智能化的控制。物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)識(shí)方面的誤區(qū)：把傳感器網(wǎng)絡(luò)或RFID網(wǎng)等同于物聯(lián)網(wǎng)。把物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)成互聯(lián)網(wǎng)的無邊無際的無限延伸，把物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)成所有物的完全開放、全部互連、全部共享的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)就是物-物互聯(lián)的無所不在的網(wǎng)絡(luò)，因此認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是空中樓閣，是目前很難實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。把物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)成個(gè)筐，什么都往里裝；基于自身認(rèn)識(shí)，把僅僅能夠互動(dòng)、通信的產(chǎn)品都當(dāng)成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。四、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)技術(shù)構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)是典型的交叉學(xué)科，它所涉及的核心技術(shù)包括IPv6技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、傳感技術(shù)、RFID智能識(shí)別技術(shù)、無線通信技術(shù)等。歐盟于2009年9月發(fā)布的《歐盟物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略研究路線圖》白皮書中列出13類關(guān)鍵技術(shù)：標(biāo)識(shí)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)技術(shù)、數(shù)據(jù)和信號(hào)處理技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件和算法、發(fā)現(xiàn)與搜索引擎技術(shù)、電源和能量?jī)?chǔ)存技術(shù)等。物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)感知層網(wǎng)絡(luò)連接統(tǒng)一IP協(xié)議關(guān)注IPv6IT和應(yīng)用統(tǒng)一架構(gòu)關(guān)注云計(jì)算RFID讀寫M2M終端傳感器網(wǎng)攝像監(jiān)控定位授時(shí)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層接入網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層行業(yè)應(yīng)用平臺(tái)行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)以應(yīng)用為導(dǎo)向，分工日漸清晰的產(chǎn)業(yè)，IPv6和云計(jì)算是核心基礎(chǔ)架構(gòu)發(fā)展方向智能家居智能城管智能交通智能電力智能醫(yī)療行業(yè)應(yīng)用導(dǎo)向，完整解決方案交付產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)定位，通用產(chǎn)品提供感知層是物聯(lián)網(wǎng)全面感知的基礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)感知層

RFID標(biāo)簽和讀寫器

M2M終端和傳感器傳感器網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)感知層實(shí)現(xiàn)方式攝像頭和監(jiān)控

GPS/北斗定位授時(shí)智能家居網(wǎng)關(guān)感知層作用感知層突破方向感知和識(shí)別物體采集和捕獲信息更敏感和更全面的感知能力解決低功耗的問題解決小型化和低成本問題RFID讀寫智能家居網(wǎng)關(guān)M2M終端傳感器網(wǎng)絡(luò)攝像頭GPS/北斗傳感器網(wǎng)關(guān)感知層是實(shí)現(xiàn)物的世界連接和感知的基礎(chǔ)，必須考慮感知層的全面布局和發(fā)展重點(diǎn)產(chǎn)品策略無線上連&有線上連網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)無處不在的前提物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層接入網(wǎng)：無線/光纖各種類型的接入形式核心網(wǎng)：統(tǒng)一IP協(xié)議上的大帶寬的可靠網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)：業(yè)務(wù)統(tǒng)一管理部署和運(yùn)營(yíng)支撐網(wǎng)絡(luò)層主要層次網(wǎng)絡(luò)層作用網(wǎng)絡(luò)層突破方向連接感知層和應(yīng)用層隨時(shí)隨地的連接實(shí)現(xiàn)當(dāng)前最成熟的部分?jǐn)U展規(guī)模，以實(shí)現(xiàn)無處不在業(yè)務(wù)可擴(kuò)展的管理運(yùn)營(yíng)能力簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，上下層面融合IP統(tǒng)一協(xié)議有效降低實(shí)現(xiàn)成本規(guī)模擴(kuò)展帶來IPv6的發(fā)展動(dòng)力ONU接入網(wǎng)絡(luò)無線接入：2G/3G/LTE/WLAN/WiMax

有線接入：光纖（PON）和銅線（xDSL）匯集承載：IP化傳輸網(wǎng)絡(luò)（PTN/CE）核心網(wǎng)絡(luò)&業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一IP協(xié)議的高效率的核心網(wǎng)絡(luò)/設(shè)備/接口針對(duì)海量流量和高可靠性要求的拓?fù)浜蜋C(jī)制邊緣業(yè)務(wù)控制實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)感知、控制和策略轉(zhuǎn)發(fā)CPE業(yè)務(wù)平臺(tái)鑒權(quán)平臺(tái)計(jì)費(fèi)平臺(tái)經(jīng)營(yíng)分析平臺(tái)業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)提供終端和業(yè)務(wù)的通道和聯(lián)動(dòng)控制邏輯實(shí)現(xiàn)不同終端和業(yè)務(wù)統(tǒng)一管理、部署和擴(kuò)展針對(duì)客戶提供用戶自定義業(yè)務(wù)環(huán)境和接口網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)成為普遍服務(wù)前提，必須關(guān)注規(guī)模擴(kuò)展機(jī)遇，重點(diǎn)是接入網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)智能處理的中樞物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層智能家居智能交通智能城管應(yīng)用層主要應(yīng)用方向應(yīng)用層作用應(yīng)用層突破方向信息技術(shù)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)廣泛智能化應(yīng)用的解決方案集合信息技術(shù)與行業(yè)的深度融合信息的社會(huì)化共享和安全保障基于云計(jì)算的應(yīng)用整體架構(gòu)智能電力智能醫(yī)療智能通信服務(wù)云計(jì)算是應(yīng)用大規(guī)模部署關(guān)鍵云計(jì)算資源云計(jì)算業(yè)務(wù)計(jì)算能力存儲(chǔ)能力全局控調(diào)SaaSPaaSIaaS云計(jì)算的意義適應(yīng)業(yè)務(wù)量增長(zhǎng)不確定性的彈性架構(gòu)體系適應(yīng)海量數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)的低成本曲線的架構(gòu)適應(yīng)開放式的應(yīng)用提供和部署環(huán)境

IT架構(gòu)和商業(yè)模式轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展六熱點(diǎn)大領(lǐng)域智能家居智能電力智能交通智能醫(yī)療智能城管智能通信服務(wù)六大熱點(diǎn)涵蓋了主要應(yīng)用集和投資方向應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的智能中樞，必須關(guān)注云計(jì)算新架構(gòu)應(yīng)用和聚焦方向的應(yīng)用方案集合的提供主導(dǎo)商業(yè)模式和行業(yè)利益競(jìng)爭(zhēng)的挑戰(zhàn)物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)前主流商業(yè)模式運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)行業(yè)客戶自建架構(gòu)和應(yīng)用運(yùn)營(yíng)商提供網(wǎng)絡(luò)M2M終端傳感網(wǎng)關(guān)行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商行業(yè)客戶帶寬租用透明通道優(yōu)點(diǎn)：最符合行業(yè)特點(diǎn)的應(yīng)用體系缺點(diǎn)：最初級(jí)的應(yīng)用形式缺乏擴(kuò)展能力的架構(gòu)阻礙實(shí)現(xiàn)泛在聚合運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)的商業(yè)模式開放式均衡發(fā)展的商業(yè)模式運(yùn)營(yíng)商行業(yè)客戶帶寬+應(yīng)用租用提供通道+應(yīng)用運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供網(wǎng)絡(luò)、架構(gòu)和應(yīng)用M2M終端傳感網(wǎng)關(guān)行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)優(yōu)點(diǎn)：可擴(kuò)展的架構(gòu)和應(yīng)用體系有利于實(shí)現(xiàn)泛在聚合缺點(diǎn)：復(fù)雜的架構(gòu)和應(yīng)用體系無法滿足所有應(yīng)用的需求產(chǎn)業(yè)唯一核心阻礙產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)點(diǎn)：可擴(kuò)展的架構(gòu)和應(yīng)用體系有利于實(shí)現(xiàn)泛在聚合可滿足所有應(yīng)用需求缺點(diǎn)：產(chǎn)業(yè)鏈、架構(gòu)應(yīng)用體系復(fù)雜運(yùn)營(yíng)商行業(yè)客戶帶寬+應(yīng)用/帶寬通道/通道+應(yīng)用服務(wù)提供商獨(dú)立/依附提供應(yīng)用獨(dú)立/依附提供應(yīng)用運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商提供網(wǎng)絡(luò)和架構(gòu)開放式提供應(yīng)用M2M終端傳感網(wǎng)關(guān)行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)業(yè)務(wù)支撐平臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式有待確定，核心是行業(yè)利益的競(jìng)爭(zhēng)，開放式應(yīng)用提供模式有利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展*針對(duì)商業(yè)、家庭和個(gè)人用戶的商業(yè)模式依然是運(yùn)營(yíng)商主