第1章 物聯(lián)網(wǎng)緒論

開設本課程的目的意義當今世界，通信領域的三大熱點技術？物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings）基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡。

移動互聯(lián)網(wǎng)（MobileInternet）移動和互聯(lián)網(wǎng)融合的產(chǎn)物，繼承了移動隨時隨地隨身和互聯(lián)網(wǎng)分享、開放、互動的優(yōu)勢，即運營商提供無線接入，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)提供各種成熟的應用。云計算（CloudComputing）基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機和其他設備。

“物聯(lián)網(wǎng)”是通信網(wǎng)絡新興的概念和技術。物聯(lián)網(wǎng)是全球研究的熱點問題，國內(nèi)外都把它的發(fā)展提到了國家級的戰(zhàn)略高度。新技術發(fā)展需要大批專業(yè)技術人才。開設本課程的目的意義開設本課程的目的意義From30%to70%全世界城市人口到2025年將會上升到55億；2050年人口城市化率將超過70%；From6Bto50B通信網(wǎng)絡互聯(lián)了全球60億人的溝通需求；未來超過500億機器構(gòu)成“物聯(lián)網(wǎng)”

；From50Bto110BUSD預計，從08年582億美金市場，增長到12年1142億美金；物聯(lián)網(wǎng)正成為全球新興戰(zhàn)略行業(yè)，將成為未來全球經(jīng)濟發(fā)展的引擎。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)本身是一跨學科門類的新型交叉專業(yè)。教育界對專業(yè)歸屬/學習中的相關問題尚有爭論。全國有多少所高校在辦物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)？第一批重點院校，70%放在計算機學院，其它通信學院和電子學院；第二批重點是地方院校和職業(yè)院校，后將傳感網(wǎng)技術專業(yè)并入了物聯(lián)網(wǎng)工程。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)培養(yǎng)目標本專業(yè)培養(yǎng)在通信技術、網(wǎng)絡技術、傳感技術等信息領域中具有寬廣專業(yè)知識的高級工程技術人才。本專業(yè)培養(yǎng)計劃與國際接軌，通過培養(yǎng)計劃實施及理論、抽象、設計實驗等教育過程，使學生掌握物聯(lián)網(wǎng)工程方面的基本理論和基本知識，接受從事計算機物聯(lián)網(wǎng)工程及產(chǎn)品研發(fā)的基本訓練，具備研究和開發(fā)計算機物聯(lián)網(wǎng)工程系統(tǒng)的綜合能力。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)發(fā)展主要課程： 模擬電子技術、數(shù)字電路與邏輯設計、微機原理與接口技術、通信原理、計算機網(wǎng)絡、嵌入式系統(tǒng)應用、現(xiàn)代通信網(wǎng)； 物聯(lián)網(wǎng)原理、射頻識別與傳感器技術、無線傳感器網(wǎng)絡、移動計算技術、無線通信網(wǎng)絡、網(wǎng)絡管理技術、物聯(lián)網(wǎng)工程與組網(wǎng)技術等。就業(yè)情況： 目前無畢業(yè)生課程介紹學時：40學分：2.5課程性質(zhì)和目的：物聯(lián)網(wǎng)被稱為信息社會的第三次浪潮，物聯(lián)網(wǎng)技術將人類生存的物理世界網(wǎng)絡化、信息化，將分離的物理世界和信息空間互聯(lián)整合，代表了未來網(wǎng)絡的發(fā)展方向。本課程的目的是使學生掌握物聯(lián)網(wǎng)技術的定義和基本原理及應用，了解物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，了解物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術和方法。參考書CunoPfister.GettingStartedwiththeInternetofThings.O'ReillyMedia,2011.($24.99)OlivierHersent,DavidBoswarthick,OmarElloumi.TheInternetofThings.JohnWiley&Sons,2012.(￥

759)DieterUckelmann

,

MarkHarrison,

FlorianMichahelles.ArchitectingtheInternetofThings.Springer-VerlagBerlinandHeidelbergGmbH&Co.K,2011.(￥

1561)HarveChabanne,PascalUrien.RFIDandtheInternetofThings.JohnWiley&Sons,2011.(

￡83.50)主要內(nèi)容第一章物聯(lián)網(wǎng)概述第二章物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)第三章全球物品編碼第四章物聯(lián)網(wǎng)感知技術第五章物聯(lián)網(wǎng)通信技術第六章物聯(lián)網(wǎng)應用技術第1章物聯(lián)網(wǎng)概述TheIntroductionoftheInternetofThings主要內(nèi)容1.1物聯(lián)網(wǎng)來了1.2物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況1.3物聯(lián)網(wǎng)概念1.4物聯(lián)網(wǎng)應用領域1.5

物聯(lián)網(wǎng)前景展望Whatwillourlifebelikeinthefuture?1.1InternetofThingsisComing吃 未來，也許您把蔬菜的標簽在儀器前輕輕一刷，就可以了解它的產(chǎn)地，農(nóng)藥殘余量和營養(yǎng)成分。農(nóng)產(chǎn)品溯源系統(tǒng)讓您買著順心，吃著放心！1.1物聯(lián)網(wǎng)來了AgricultureProductsTracingSystem穿 未來，也許您只需坐在電腦前，就可以體驗到真實的購物享受，不必再詢問淘寶店主尺碼是否合身，如果喜歡，就試穿一下吧！1.1物聯(lián)網(wǎng)來了住 未來，也許您只需一部手機，就可以遙控家中一切電器，坐在辦公室，就可以打開空調(diào)，并且泡上一壺濃茶！1.1物聯(lián)網(wǎng)來了行 未來，也許開車不再是焦急的等待，而是自由馳騁。借助全球定位系統(tǒng)和智能交通系統(tǒng)，道路將處處通暢，城市將不再擁堵。1.1物聯(lián)網(wǎng)來了1.2HistoryoftheInternetofThings物聯(lián)網(wǎng)作為一種模糊的意識或想法而出現(xiàn)，可以追溯到上世紀末。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，只是當時受限于無線網(wǎng)絡、硬件及傳感設備的發(fā)展，并未引起重視。1.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況1999年，美國麻省理工大學Auto-ID研究中心的創(chuàng)建者之一的KevinAshton教授在他的一個報告中首次使用了“InternetofThings”這個短語。Auto-ID中心的目標就是在Internet的基礎上建造一個網(wǎng)絡，實現(xiàn)計算機與物品（objects）之間的互聯(lián)，這里的物品包括各種各樣的硬件設備、軟件、協(xié)議等等。1.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況1999年至2003年，物聯(lián)網(wǎng)方面的工作局限于實驗室中，這一時期的主要工作集中在物品身份的自動識別，如何減少識別錯誤和提高識別效率是關注的重點。2003年，“EPC決策研討會”在芝加哥召開。作為物聯(lián)網(wǎng)方面第一個國際會議，該研討會得到了全球90多個公司的大力支持。從此，物聯(lián)網(wǎng)相關工作開始走出實驗室。1.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況2005年，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了題為《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》的報告，物聯(lián)網(wǎng)概念開始正式出現(xiàn)在官方文件中。 ITU曾描繪出“物聯(lián)網(wǎng)”時代的情形：司機出現(xiàn)操作失誤時汽車會自動報警；公文包會提醒主人忘帶的東西；衣服會告訴洗衣機對顏色和水溫的要求；……

此后，物聯(lián)網(wǎng)獲得跨越式的發(fā)展，美國、中國、日本、韓國以及歐洲一些國家紛紛將發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)基礎設施列為國家戰(zhàn)略發(fā)展計劃的重要內(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。1.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況美國“智慧地球”：把感應器嵌入、裝備到全球的醫(yī)院、電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道，通過互聯(lián)形成“物聯(lián)網(wǎng)”，而后通過超級計算機和云計算，使得人類以更加精細、動態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，從而在世界范圍內(nèi)提升“智慧水平”?！耙蛱鼐W(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)=智慧的地球”。1.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動2009年6月，歐盟在比利時首都布魯塞爾向歐洲議會、歐洲理事會、歐洲經(jīng)濟與社會委員會和地區(qū)委員會提交了以《物聯(lián)網(wǎng)——歐洲行動計劃》(InternetofThings--AnactionplanforEurope)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)管理框架來引領世界物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。1.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況歐盟委員會提出物聯(lián)網(wǎng)的三方面特性：第一，不能簡單的將物聯(lián)網(wǎng)看做互聯(lián)網(wǎng)的延伸，物聯(lián)網(wǎng)建立在特有基礎設施上，將是一系列新的獨立系統(tǒng)，當然，部分基礎設施仍要依存于現(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，其中特別強調(diào)了包括機對機通信（M2M）。1.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況日本“i－Japan”戰(zhàn)略日本自2001年以來，相繼制訂了“e－Japan”戰(zhàn)略、“u－Japan”戰(zhàn)略、“i－Japan”戰(zhàn)略等多項國家信息技術發(fā)展戰(zhàn)略，從大規(guī)模開展信息基礎設施建設入手，不斷拓展和深化信息技術應用，以此帶動本國社會和經(jīng)濟的發(fā)展。1.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況韓國“u-Korea”戰(zhàn)略繼日本提出“u-Japan”戰(zhàn)略之后，韓國也在2006年提出了“u-Korea”戰(zhàn)略，重點支持泛在網(wǎng)的建設。2009年10月，韓國通信委員會出臺了“物聯(lián)網(wǎng)基礎設施構(gòu)建基本規(guī)劃”，該規(guī)劃確立到2012年“通過構(gòu)建世界最先進的物聯(lián)網(wǎng)基礎設施，實現(xiàn)未來廣播通信融合領域超一流ICT強國”的目標。1.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況中國“感知中國”在我國，2009年8月溫家寶總理視察無錫中科院物聯(lián)網(wǎng)技術研發(fā)中心時指出并強調(diào)，要盡快突破物聯(lián)網(wǎng)核心技術，把傳感技術和TD的發(fā)展結(jié)合起來。此后，我國官方對物聯(lián)網(wǎng)的多次提議和眾多規(guī)劃表示我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已正式提上議事日程。1.2物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況各國物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略或計劃1.3物聯(lián)網(wǎng)概念 “TheInternetofThings”可理解為“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)絡”?！拔锫?lián)網(wǎng)”有兩層含義：第一，物聯(lián)網(wǎng)的基礎和支撐仍是功能強大的計算機系統(tǒng)，它是以計算機網(wǎng)絡為核心進行延伸和擴展而成的網(wǎng)絡；第二，其用戶端已延伸和擴展到了眾多物品與物品之間，進行數(shù)據(jù)交換和通信。1.3物聯(lián)網(wǎng)概念物聯(lián)網(wǎng)的概念是在1999年提出的。當時基于互聯(lián)網(wǎng)、RFID技術、EPC標準，在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，利用射頻識別技術、無線數(shù)據(jù)通信技術等，構(gòu)造了一個實現(xiàn)全球物品信息實時共享的實物互聯(lián)網(wǎng)“Internetofthings”（IOT，簡稱物聯(lián)網(wǎng)）。1.3物聯(lián)網(wǎng)概念物聯(lián)網(wǎng)的基本含義是一種虛擬數(shù)字世界和現(xiàn)實物理世界的融合。

注意：這種融合是雙向的。第一個方向是現(xiàn)實世界向虛擬世界的融入，通過嵌入式技術、移動通信技術使得現(xiàn)實世界處處產(chǎn)生數(shù)字信息，稱為“數(shù)字世界泛在化”。第二個方向是虛擬世界向現(xiàn)實世界的融入，通過傳感網(wǎng)絡、RFID等技術讓現(xiàn)實物理世界中的物品能夠被數(shù)字世界感知、識別、控制，稱為“物理世界智能化”。從領域的維度物聯(lián)網(wǎng)覆蓋了信息技術和通信技術的眾多領域。

對互聯(lián)網(wǎng)領域來說，物聯(lián)網(wǎng)就是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，不同的是將物品也接入互聯(lián)網(wǎng)。

對無線傳感器網(wǎng)絡領域來說，物聯(lián)網(wǎng)就是一個廣域的傳感網(wǎng)。

對RFID領域來說，每一個物品上都貼電子標簽，通過后臺信息系統(tǒng)構(gòu)成一個借助于互聯(lián)網(wǎng)，所有物品都能互相聯(lián)系起來的網(wǎng)絡就是物聯(lián)網(wǎng)。1.3物聯(lián)網(wǎng)概念從層次的維度，物聯(lián)網(wǎng)是一個層次化的網(wǎng)絡。第一層是感知網(wǎng)絡第二層是傳輸網(wǎng)絡第三層是業(yè)務和應用網(wǎng)絡1.3物聯(lián)網(wǎng)概念物聯(lián)網(wǎng)的三大特征①全面感知利用RFID、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息。②可靠傳遞通過無線網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實時準確地傳遞給用戶。③智能處理利用云計算、數(shù)據(jù)挖掘以及模糊識別等人工智能技術，對海量的數(shù)據(jù)和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。1.3物聯(lián)網(wǎng)概念1.3物聯(lián)網(wǎng)概念普遍認可的定義：物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，將任何物品通過有線與無線方式與互聯(lián)網(wǎng)連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。1.3物聯(lián)網(wǎng)概念物聯(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要有一定的存儲功能；④要有CPU；⑤要有操作系統(tǒng)；⑥要有專門的應用程序；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)絡中有可被識別的唯一編號。物聯(lián)網(wǎng)認識方面