《物聯(lián)網(wǎng)概論》 課件 1 物聯(lián)網(wǎng)初探

物聯(lián)網(wǎng)概論主講教師：1本課程系深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息與通信學(xué)院（原電子與通信學(xué)院）物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)開設(shè)，是本專業(yè)的專業(yè)核心課程，亦可供信息技術(shù)大類專業(yè)的學(xué)生選擇學(xué)習(xí)。課程性質(zhì)2引發(fā)學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)這一國(guó)家戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域的更多關(guān)注；令學(xué)生在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用上有全局到局部的遞進(jìn)了解和認(rèn)識(shí)；為有志在物聯(lián)網(wǎng)方向深入學(xué)習(xí)的學(xué)生提供參考性指南。課程任務(wù)31.物聯(lián)網(wǎng)初探物聯(lián)網(wǎng)概論主講教師：彭聰421世紀(jì)前20年互聯(lián)設(shè)備的增長(zhǎng)情況51.物聯(lián)網(wǎng)初探1.21.1物聯(lián)網(wǎng)的起源物聯(lián)網(wǎng)的概念6物聯(lián)網(wǎng)的起源1

–特洛伊咖啡壺時(shí)間：1991年-1993年地點(diǎn)：劍橋大學(xué)特洛伊計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室事件：鏡頭對(duì)準(zhǔn)咖啡壺的便攜式攝像機(jī)@1991能夠低速（3幀/秒）上傳咖啡壺影像至局域網(wǎng)的簡(jiǎn)單程序@1991咖啡壺觀測(cè)網(wǎng)頁(yè)誕生，咖啡壺影像以1幀/秒的速率實(shí)時(shí)傳到互聯(lián)網(wǎng)上@1993超過(guò)兩百萬(wàn)全球互聯(lián)網(wǎng)用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)點(diǎn)擊結(jié)局：咖啡壺在eBay拍賣網(wǎng)站以7300美元賣出@20017物聯(lián)網(wǎng)的起源2

–比爾蓋茨與《未來(lái)之路》8《未來(lái)之路》的預(yù)測(cè)現(xiàn)實(shí)在未來(lái)，您將會(huì)自行選擇收看自己喜歡的節(jié)目，而不是等著電視臺(tái)為您強(qiáng)制性選擇。數(shù)字電視已經(jīng)實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播功能，人們也可以透過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在視頻網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。如果您計(jì)劃購(gòu)買一臺(tái)冰箱，您將不用再聽那些喋喋不休的推銷員的說(shuō)詞，電子論壇將會(huì)為您提供最為豐富的信息?；ヂ?lián)網(wǎng)能夠提供豐富的信息內(nèi)容，各類論壇、購(gòu)物網(wǎng)站、交友網(wǎng)站時(shí)刻更新以提供新鮮資訊。與線下購(gòu)物相比，網(wǎng)上自主購(gòu)物更為盛行和受人鐘愛。一對(duì)鄰居在各自家中收看同一部電視劇，然而在中間插播電視廣告的時(shí)段，兩家電視中卻出現(xiàn)完全不同的節(jié)目。中年夫妻家中的電視廣告節(jié)目是退休理財(cái)服務(wù)的廣告，而年輕夫婦的電視中播放的是假期旅行廣告。高科技公司利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)性用戶畫像，實(shí)現(xiàn)廣告業(yè)務(wù)的定制和精準(zhǔn)推送。網(wǎng)絡(luò)電視應(yīng)用場(chǎng)景也大為豐富，不限于電視收看，也包括購(gòu)物網(wǎng)站、搜索引擎、論壇、社交網(wǎng)絡(luò)等。音樂銷售將出現(xiàn)新的模式。那些對(duì)光盤和磁帶等產(chǎn)品感到頭疼的用戶將可以不再受它們的侵?jǐn)_，以全新數(shù)字模式出現(xiàn)的音樂產(chǎn)品將會(huì)登陸市場(chǎng)，并且數(shù)字音樂將會(huì)成為互聯(lián)網(wǎng)信息高速公路上一個(gè)重要的組成部分。磁帶機(jī)被淘汰，光驅(qū)不再是電腦標(biāo)配，DVD被淘汰，數(shù)字音樂產(chǎn)品大行其道。音樂內(nèi)容的銷售從傳統(tǒng)的線下門店錢物交換模式進(jìn)化到網(wǎng)上音樂商店售賣數(shù)字音樂內(nèi)容的模式。傳統(tǒng)唱片發(fā)行逐漸衰落，網(wǎng)絡(luò)銷售成為主流。網(wǎng)上音樂商店通過(guò)購(gòu)買或者以利潤(rùn)分成等方式獲得音樂版權(quán)，將音樂產(chǎn)品數(shù)字化內(nèi)容在互聯(lián)網(wǎng)上銷售給消費(fèi)者。如果您的孩子需要零花錢，您可以從計(jì)算機(jī)錢包中給他轉(zhuǎn)5美元。另外，當(dāng)您駕車駛過(guò)機(jī)場(chǎng)大門時(shí)，電子錢包將會(huì)與機(jī)場(chǎng)購(gòu)票系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)聯(lián)，為您購(gòu)買機(jī)票，而機(jī)場(chǎng)的檢票系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)檢測(cè)您的電子錢包，查看是否已經(jīng)購(gòu)買機(jī)票。信用卡、網(wǎng)上支付、移動(dòng)支付、無(wú)卡支付（微信錢包、支付寶、百度錢包、京東錢包等）共同開啟電子支付時(shí)代。您可以親自進(jìn)入地圖中，這樣可以方便地找到每一條街道、每一座建筑。地圖軟件提供的地理信息幾乎可以覆蓋地球上任何地方，并同時(shí)提供二維、三維及實(shí)景圖。駕車出行更多依賴地圖軟件導(dǎo)航，精準(zhǔn)高效。您丟失或者失竊的攝像機(jī)將自動(dòng)向您發(fā)送信息，告訴您它現(xiàn)在所處的具體位置，甚至當(dāng)它已經(jīng)不在您所在的城市也可以被輕松找到?；贕IS和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠輕而易舉地實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體的識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)的起源3–凱文·艾什頓時(shí)間：90年代中期地點(diǎn)：寶潔公司人物：工程師凱文·艾什頓問(wèn)題的提出：貨架上一種棕色唇膏總是處于售罄的狀態(tài)，而庫(kù)存里卻還有不少。零售商利用條形碼管理庫(kù)存，條形碼無(wú)法跟蹤物品的位置信息，故無(wú)法解決庫(kù)存與貨架商品信息不同步的問(wèn)題。問(wèn)題的解決在口紅的包裝中內(nèi)置應(yīng)用了無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)的無(wú)線通信芯片，并且有一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能隨時(shí)接收芯片傳來(lái)的數(shù)據(jù)，零售商們就可以獲知貨架上有哪些商品，及時(shí)知道何時(shí)需要補(bǔ)貨了。結(jié)局艾什頓開始在寶潔內(nèi)部講座中使用IOT的概念。后寶潔聯(lián)合MIT成立自動(dòng)識(shí)別(Auto-ID)中心，將物聯(lián)網(wǎng)的概念變成現(xiàn)實(shí)，專注研究RFID技術(shù)以及智能包裝系統(tǒng)。艾什頓定義IOT把所有物品通過(guò)射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備與因特網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。91.物聯(lián)網(wǎng)初探1.21.1物聯(lián)網(wǎng)的起源物聯(lián)網(wǎng)的概念10物聯(lián)網(wǎng)-國(guó)際電信聯(lián)盟給出的定義物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)二維碼識(shí)讀設(shè)備、射頻識(shí)別裝置、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，將任何物品與互聯(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)。它通過(guò)將短距離移動(dòng)收發(fā)裝置嵌入到各種額外的小工具或日常物品中，實(shí)現(xiàn)人與物以及物與物之間的新形式的信息溝通。11ITU的物聯(lián)網(wǎng)愿景12物聯(lián)網(wǎng)-維基百科給出的定義物聯(lián)網(wǎng)將各種物理設(shè)備、車輛、家用電器和其他嵌入了電子器件、軟件、傳感器、執(zhí)行器的物件連通起來(lái)，這些物體之間能夠連接和交換數(shù)據(jù)，由此使現(xiàn)實(shí)的物理世界更緊湊和直接地被整合為一個(gè)基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)，從而提高效率、提升經(jīng)濟(jì)效益，并減少人力消耗。13物聯(lián)網(wǎng)–《牛津詞典》收入物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的延伸發(fā)展，意味著日常物品能夠具備連接互聯(lián)網(wǎng)的能力，可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。14物聯(lián)網(wǎng)存在多種定義和解讀高活躍度、高關(guān)注度國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）維基百科牛津詞典技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用創(chuàng)新快速迭代，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)概念不斷演變和進(jìn)化首先，物聯(lián)網(wǎng)意味著什么；其次，背后的基本觀念和關(guān)鍵技術(shù)；最后，物聯(lián)網(wǎng)的全面部署給人類生產(chǎn)生活帶來(lái)什么樣的深刻影響。討論聚焦151.物聯(lián)網(wǎng)初探物聯(lián)網(wǎng)概論主講教師：161.物聯(lián)網(wǎng)初探1.41.3物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵要素17物聯(lián)網(wǎng)分層架構(gòu)的重要性可擴(kuò)展性互操作性可靠性服務(wù)質(zhì)量（QoS）隱私與安全新應(yīng)用新商業(yè)模式呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)帶來(lái)新問(wèn)題和新挑戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)流量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量18物聯(lián)網(wǎng)基本三層架構(gòu)和擴(kuò)展五層架構(gòu)19IoT三層架構(gòu)全感知指利用感知捕獲和測(cè)量技術(shù)等方式，隨時(shí)隨地為對(duì)象采集信息。例如，RFID、二維條碼、攝像頭、傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)?？煽總鬏斨笇?shí)物對(duì)象與信息網(wǎng)絡(luò)連接，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的融合實(shí)現(xiàn)信息的可靠交換和共享。智能操作指通過(guò)云計(jì)算、模糊識(shí)別等多種智能計(jì)算技術(shù)，對(duì)不同地區(qū)、行業(yè)、領(lǐng)域的海量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析，增強(qiáng)對(duì)物理世界、經(jīng)濟(jì)社會(huì)各種活動(dòng)和變化的洞察力，實(shí)現(xiàn)智能的決策和控制。20IoT三層架構(gòu)——感知層感知層類似于物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官等器官，這一層的主要功能是通過(guò)收集捕獲信息來(lái)識(shí)別和感知物體。感知層包括二維條碼標(biāo)簽和讀卡器、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器、終端和傳感器網(wǎng)絡(luò)。21在感知層，最重要和亟待突破的，是如何獲得更敏感、更可理解的感知能力，以及如何解決低功耗、小型化、低價(jià)格等問(wèn)題。IoT三層架構(gòu)——網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層是在現(xiàn)有移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上建立，是物聯(lián)網(wǎng)提供公共服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)絡(luò)層如同物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和大腦，其主要功能是將從感知層獲得的信息進(jìn)行傳輸和處理。22傳輸：網(wǎng)絡(luò)層包括各種基于Internet的通信網(wǎng)絡(luò)和綜合網(wǎng)絡(luò)，通常被認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中最成熟的部分。處理：它還包括智能處理海量信息的部分，如網(wǎng)絡(luò)管理中心、信息中心和智能處理中心等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)信息進(jìn)行處理的功能。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層不僅具有網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的能力，而且增強(qiáng)了信息運(yùn)營(yíng)能力。例如，在手機(jī)支付系統(tǒng)中，一旦網(wǎng)絡(luò)層完成了對(duì)通過(guò)簡(jiǎn)單設(shè)備收集并上傳到互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)置RFID信息的確認(rèn)，即通過(guò)銀行網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行支付。IoT三層架構(gòu)——應(yīng)用層應(yīng)用層的主要任務(wù)是發(fā)現(xiàn)和提供服務(wù)。應(yīng)用層通過(guò)分析和處理來(lái)自感知層的數(shù)據(jù)為用戶提供特定的服務(wù)。23應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的最終目標(biāo)，軟件開發(fā)和智能控制技術(shù)將為物聯(lián)網(wǎng)提供豐富多彩的應(yīng)用。IoT三層架構(gòu)的不足*三層模型的想法借用了網(wǎng)絡(luò)堆棧，這并不太符合真實(shí)的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)堆棧的“網(wǎng)絡(luò)層”并不包括將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)平臺(tái)的所有底層技術(shù)。三層模型較為適用于處理特定類型的通信網(wǎng)絡(luò)，如主要由資源受限的設(shè)備構(gòu)成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。2425IoT五層架構(gòu)IoT五層架構(gòu)——感知層感知層由智能物理對(duì)象和傳感器設(shè)備組成，其目的是對(duì)特定對(duì)象進(jìn)行識(shí)別和信息搜集。不同功能的傳感器和執(zhí)行器，可以是RFID、二維條碼、紅外傳感器、攝像頭、GPS模塊等等。根據(jù)傳感器的類型，信息可以是位置、溫度、重量、方向、運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)、加速度、濕度、空氣中的化學(xué)變化等。感知層需要使用標(biāo)準(zhǔn)的即插即用機(jī)制來(lái)配置異構(gòu)對(duì)象。感知層通過(guò)安全通道將數(shù)據(jù)數(shù)字化并傳輸?shù)綄?duì)象抽象層。由物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建的大數(shù)據(jù)在此層啟動(dòng)。感知層將數(shù)據(jù)數(shù)字化之后通過(guò)安全通道傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)層。26IoT五層架構(gòu)——網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層通過(guò)安全通道將感知層生成的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街虚g件層。數(shù)據(jù)可以通過(guò)多種通信技術(shù)進(jìn)行傳輸，具體是哪種技術(shù)取決于傳感器設(shè)備對(duì)通信技術(shù)的支持情況。27IoT五層架構(gòu)——中間件層中間件層負(fù)責(zé)在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)不同類型的服務(wù)。每個(gè)設(shè)備僅與實(shí)現(xiàn)相同服務(wù)類型的其他設(shè)備連接和通信。中間件層負(fù)責(zé)根據(jù)地址和名稱將服務(wù)與其請(qǐng)求者配對(duì)。中間件層的存在，使得上層的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序能在不考慮特定硬件平臺(tái)的情況下處理異構(gòu)對(duì)象。此外，這一層還會(huì)處理接收到的數(shù)據(jù)，執(zhí)行信息處理和計(jì)算，根據(jù)結(jié)果進(jìn)行決策，并交付需要的服務(wù)。28IoT五層架構(gòu)——應(yīng)用層應(yīng)用層基于中間件層提供不同種類應(yīng)用程序的全局管理，從而為用戶提供所需要的服務(wù)。例如，應(yīng)用層可以向請(qǐng)求溫度和空氣濕度數(shù)據(jù)的客戶提供相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)。應(yīng)用層是終端用戶與設(shè)備交互和查詢感興趣數(shù)據(jù)的接口，訪問(wèn)數(shù)據(jù)的控制機(jī)制也在應(yīng)用層進(jìn)行處理。應(yīng)用層還提供了一個(gè)到業(yè)務(wù)層的接口，以便業(yè)務(wù)層那里可以生成高級(jí)分析和報(bào)告。29IoT五層架構(gòu)——業(yè)務(wù)層業(yè)務(wù)層的主要任務(wù)：基于對(duì)數(shù)據(jù)的再加工和對(duì)結(jié)果的分析，來(lái)確定適當(dāng)?shù)男袆?dòng)和業(yè)務(wù)策略。30基于從應(yīng)用層接收到的數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建業(yè)務(wù)模型、圖表、流程圖等設(shè)計(jì)、分析、實(shí)施、評(píng)估、監(jiān)控和開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的相關(guān)元素業(yè)務(wù)層主要功能1.物聯(lián)網(wǎng)初探1.41.3物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵要素3132物聯(lián)網(wǎng)五大關(guān)鍵要素物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵要素及涉及的技術(shù)示例IoT關(guān)鍵要素涉及的技術(shù)示例識(shí)別命名電子產(chǎn)品代碼（EPC）、泛在碼（UCode）尋址IPv4、IPv6感知智能傳感器、可穿戴設(shè)備、嵌入式傳感器、執(zhí)行器、射頻識(shí)別標(biāo)簽通信射頻識(shí)別通信（RFID）、