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1物联网工程技术及应用2010-112物联网二、国内外发展现状四、物联网技术趋势研究五、物联网技术教学知识体系六、物联网的产业链七、物联网的应用八、物联网的发展趋势一、物联网概述三、物联网架构及技术物联网概念出现于比尔盖茨1995年《未来之路》一书，在《未来之路》中，比尔盖茨已经提及物联网概念，只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起重视。而物联网概念最早提出于1999年，来源于“InternetOfThings”一词，其定义很简单，即把所有物品通过射频识别和条码等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。1.1物联网背景34物品开口说话国际电信联盟曾描绘“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。1.1物联网背景5在计算机互联网的基础上，利用感知（RFID，传感器等）、无线通信、智能等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的网络。在这个网络中，物品能够彼此进行“交流”，人们能够彼此进行“交流”，人与物能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用感知/无线技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。1.1物联网背景6物联网（TheInternetofthings,IOT）。通俗地讲，物联网就是“物物相连的互联网”,是将各种信息传感设备通过互联网把物品与物品结合起来而形成的一个巨大网络。“物物相连，感知世界”1.2物联网定义（InternetofThings）应用角度学术角度物联网传感网以感知为目的的物与物互联的综合信息系统。1.3物联网基本特点全面感知可靠传输智能处理感知传输智能利用RFID、传感器、二维码等能够随时随地采集物体的动态信息。通过网络将感知的各种信息进行实时传送。利用计算机技术，及时地对海量的数据进行信息控制，真正达到了人与物的沟通、物与物的沟通。78物联网一、物联网概述二、国内外发展现状四、物联网技术趋势研究五、物联网技术教学知识体系六、物联网的产业链七、物联网的应用八、物联网的发展趋势三、物联网架构及技术1995年，比尔・盖茨在其《未来之路》一书中已提及物联网概念。2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。2009年1月，IBM首席执行官彭明盛提出“智慧地球”构想，其中物联网为“智慧地球”不可或缺的一部分，而奥巴马在就职演讲后已对“智慧地球”构想提出积极回应，并提升到国家级发展战略。2.1国外物联网现状9美国智慧地球IBM认为建设智慧地球需三个步骤：各种创新的感应科技开始被嵌入各种物体和设施中，从而令物质世界被极大程度的数据化。第二随着网络的高度发达，人、数据和各种事物都将以不同方式联入网络。2.1国外物联网现状第三，先进的技术和超级计算机则可以对这些堆积如山的数据进行整理、加工和分析，将生硬的数据转化成实实在在的洞察，并帮助人们做出正确的行动决策。六大领域建立智慧行动方案：智慧电力、智慧医疗、智慧城市、智慧交通、智慧供应链、智慧银行。10•日本现状•日本u-Japan战略，希望实现从有线到无线、从网络到终端、包括认证、数据交换在内的无缝链接泛在网络环境，100％的国民可以利用高速或超高速网络。2.1国外物联网现状11•韩国现状•韩国也实现了类似的发展。配合u-Korea推出的u-Home是韩国的u-IT839八大创新服务之一。智能家庭最终让韩国民众能通过有线或无线的方式远程控制家电设备，并能在家享受高质量的双向与互动多媒体服务。2.1国外物联网现状12•1999年，中国开始研究传感网。•2004年初，全球产品电子代码管理中心授权中国物品编码中心为国内代表机构，负责在中国推广EPC与物联网技术。4月，北京建立了第一个EPC与物联网概念演示中心。•2005年，国家烟草专卖局的卷烟生产经营决策管理系统实现用RFID出库扫描，商业企业到货扫描。许多制造业也开始在自动化物流系统中尝试应用RFID技术。2.2国内物联网现状•2009年８月７日，温总理在无锡调研时，对微纳传感器研发中心予以高度关注，提出了把“感知中国”中心设在无锡、辐射全国的想法。13•江苏省委省政府接到指示后认真落实总理的要求，热情拥抱“物联网”，突出抓好平台建设和应用示范工作。•无锡市则作出部署：举全市之力，抢占新一轮科技革命制高点，把无锡建成传感网信息技术的创新高地、人才高地和产业高地。2009年8月24日，中国移动总裁王建宙访台期间解释了物联网概念。2009年9月11日，“传感器网络标准工作组成立大会暨‘感知中国’高峰论坛”在北京举行，会议提出传感网发展相关政策。2009年9月14日,《国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。1.3国内物联网现状14中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心（以下简称‘无锡传感网中心’），是国内目前研究物联网的核心单位之一。2009年10月11日,工业和信息化部部长李毅中在科技日报上发表《我国工业和信息化发展的现状与展望》署名文章，首次公开提及传感网络，并将其上升到战略性新兴产业的高度。2009年11月3日,温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为“让科技引领中国可持续发展”的讲话，将“物联网”并入信息网络发展的重要内容。2.2国内物联网现状15对于物联网在国内市场空间，权威机构预测，仅“产业排头兵”RFID领域，今年国内市场规模就将达50亿元，年复合增长率为33%，其中电子标签超过38亿元、读写器接近7亿元、软件和服务达到5亿元的市场格局。而业内人士估计，中国物联网产业链今年就能创造约1000亿元产值,并成为下一个万亿级信息产业引擎。美国权威咨询机构FORRESTER预测，到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30比１，因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。2.3物联网现状162.4物联网现存问题1技术标准问题中国信息技术标准化技术委员会于2006年成立了无线传感器网络标准项目组。2009年9月，传感器网络标准工作组正式成立了PG1(国际标准化)、PG2(标准体系与系统架构)、PG3(通信与信息交互)、PG4(协同信息处理)、PG5(标识)、PG6(安全)、PG7(接口)和PG8(电力行业应用调研)等8个专项组，开展具体的国家标准的制定工作。2安全问题信息采集频繁，其数据安全也必须重点考虑。3协议问题物联网是互联网的延伸，在物联网核心层面是基于TCP/IP，但在接入层面，协议类别五花八门，GPRS/CDMA、短信、传感器、有线等多种通道，物联网需要一个统一的协议栈。4IP地址问题每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址，IPv4资源即将耗尽，那就需要IPv6来支撑。IPv4向IPv6过渡是一个漫长的过程，因此物联网一旦使用IPv6地址，就必然会存在与IPv4的兼容性问题。5终端问题物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能，且不同行业需求千差万别，如何满足终端产品的多样化需求，对运营商来说是一大挑战。1718物联网一、物联网概述二、国内外发展现状四、物联网技术趋势研究三、物联网架构及技术五、物联网技术教学知识体系六、物联网的产业链七、物联网的应用八、物联网的发展趋势3.1物联网体系架构193.1物联网体系架构203.2地区物联网架构——分层架构图2122接入终端、接入系统：包含信息源终端。RFID事件、传感器事件、二维码事件等，通过因特网、无线网、移动网实现通信。开放平台：体系架构中有个重要的开放平台，提供这样的功能：第一，终端管理，可以实时监控网络和终端的运营状况，精确表述故障原因；接入系统的管理，对接入系统的开放问题、接入问题、资源共享问题进行管理。第二，数据中心，进行数据采集、数据处理、数据存储、数据共享、信息智能交互。第三，跟开发中间件结合，提供一个面向应用的开放的环境，开发人员只需要调API就可以进行开发，最终降低开发的难度，提高开发的效率。这个平台还可以起到网关的作用，来简化终端和应用的接入。3.3功能架构图说明23因特网：系统联系的桥梁。智能、自学习中心：控制系统的上、下层及中间环节的智能联系，使得物物联接具有人人联接的特性，保证物联网的智能特性。上层应用：物联网本着服务政府、社会、行业和公众的目的，把整个社会以物联网的形式组织起来。3.3功能架构图说明24•感知层3.4关键技术25•感知层3.4关键技术26•感知层3.4关键技术273.4关键技术感知、传输层核心技术—无线技术，包括无线SOC、无线网络标准、无线通讯的协议栈和其它相关嵌入式软件，数据库，中间件等。2829物联网一、物联网概述二、国内外发展现状三、物联网架构及技术四、物联网技术趋势研究五、物联网技术教学知识体系六、物联网的产业链七、物联网的应用八、物联网的发展趋势4.1越来越小的无线网络节点和功耗30ZIGBEE传感器网络节点AA电池X25X3CM20-30微安电流WIFIGS1010传感器网络节点AA电池X14X3CM电池工作5年无线监控手表微型电池3X3CM平均电流10微安有源433MHZ电子标签CR2032钮扣电池直径2.2X3CM电池工作6年123456电子药丸特殊微型电池小于直径2.0X2CM无源EPC电子标签无需电池直径1.6X1.6X0.001CM总量0.002克物联网传感层4.2无线网络覆盖范围越来越大31低轨道卫星数据通讯有源RFID网络802.11SWIFI网状网3G/4G电信网络4.3无线SOC结构越来越复杂32无线单片机（无线SOC）处理器内核从8位到16位，到32位，再到多处理器，结构越来越复杂；不仅实现了系统在芯片，而且实现了无线网络在芯片；我们从分析GS1010WI－FI无线单片机来看这个技术趋势；GS1010WI-FI无线单片机结构4.4无线网络协议栈设计越来越难33低功耗蓝牙协议栈34物联网一、物联网概述二、国内外发展现状三、物联网架构及技术四、物联网技术趋势研究五、物联网技术教学知识体系六、物联网的产业链七、物联网的应用八、物联网的发展趋势35物联网技术教学知识体系2、高频技术基础信号和噪声传输和损耗频率和频道，ISM波段典型的无线收发系统3、微控制器4、短距离无线通讯5、无线SOC多路访问，FDMATDMA，CSMAFHSS单片机和SOC内核单片机C语言编译和调试工具1、物联网起源和今天366、无线传感器传感器技术单片机传感器接口无线传感器系统7、无线网络微功耗8、简单无线网络9、有源RFID技术10、无线网络拓扑微功耗无线网络拓扑和路由典型无线网络协议栈解剖麻雀物联网技术教学知识体系3711、ZigBeeZigBee的物理层和网络拓扑ZigBee的协议栈12、无线通讯加密14、高频RFID15、超高频RFID13、无线定位ZigBee无线定位电子标签国际标准电子标签原理读写器原理和设计物联网技术教学知识体系3816、WIFI网络IEEE802.11WIFI传感器网络17、蓝牙网络18、远程网络19、多网络路由和互联20、物联网应用工程程序设计语言数据库知识智慧医院等系统GSM/GPRS3G网络TD和CDMA多网络融合软件设计编程技术物联网技术教学知识体系39物联网一、物联网概述二、国内外发展现状三、物联网架构及技术四、物联网技术趋势研究五、物联网技术教学知识体系六、物联网的产业链七、物联网的应用八、物联网的发展趋势物联网产业链可以细分为标识、感知、处理和信息传送四个环节，每个环节的关键技术
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