物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論-第1章-物聯(lián)網(wǎng)概述課件

1、物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論教材物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論作者：劉云浩 著出 版 社：科學(xué)出版社出版時間：2013-08-01實驗14學(xué)時博創(chuàng)物聯(lián)網(wǎng)實驗箱百度定位SDKAndroid條形碼軟件的掃描和制作AndroidRFID讀卡器Android云計算軟件分布式文件系統(tǒng) Hadoop藍(lán)牙防盜軟件Android課程設(shè)計16學(xué)時網(wǎng)站+微信，手機掃描條形碼，上傳數(shù)據(jù)庫信息規(guī)那么：網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟的策略指導(dǎo)卡爾夏皮羅 著出版社：中國人民大學(xué)出版社出版時間：2000-06-01已經(jīng)絕版，打印電子版浪潮之巔 第2版 上下冊吳軍 著出版社：人民郵電出版社出版時間：2013-06-01第1章 物聯(lián)網(wǎng)概述作 者：劉云浩 著出 版 社：科學(xué)出版社1.1

2、起源與發(fā)展了解1.2 核心技術(shù)1.3 主要特點1.4 發(fā)展趨勢1.5 應(yīng)用前景1. 物聯(lián)網(wǎng)概述本章內(nèi)容4起源與發(fā)展溫家寶 “感知中國IBM “智慧地球” 國際電信聯(lián)盟 ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)通信時代即將來臨 Bill Gates 未來之路 物物互聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)的基本思想出現(xiàn)于20世紀(jì)90年代19952005200920092011年“物聯(lián)網(wǎng)工程本科專業(yè)，開始招生。5RFID2015年，全球RFID市場規(guī)模超100億美元。有多大？普適計算計算機本身從人們的視線里消失，和環(huán)境融為一體。人們能夠在任何時間、任何地點、以任何方式進行信息的獲取與處理。嵌入式系統(tǒng)20世紀(jì)90年代末，無線傳感

3、器網(wǎng)絡(luò)。起源與發(fā)展：來源多樣，主線復(fù)雜6物聯(lián)網(wǎng)Internet of Things這個概念實際是中國人提出的，整合了美國CPS(Cyber-Physical Systems)、歐盟IoTInternet of Things)和日本U-Japan等概念。定義基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息載體，讓所有能被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。三個重要特征普通對象設(shè)備化自治終端互聯(lián)化普適服務(wù)智能化Q：什么是物聯(lián)網(wǎng)？7物物互聯(lián)：溝通物理世界與信息世界81.1 起源與發(fā)展1.2 核心技術(shù)1.3 主要特點1.4 發(fā)展趨勢1.5 應(yīng)用前景1. 物聯(lián)網(wǎng)概述本章內(nèi)容9核心技術(shù)信息生成信息應(yīng)用信息處理信息傳輸綜

4、合應(yīng)用層管理服務(wù)層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層感知識別層10物聯(lián)網(wǎng)四層模型本科課程設(shè)置本課程設(shè)計11感知識別層位于四層模型的最底端，是所有上層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。讓物品“開口說話、發(fā)布信息是融合物理世界和信息世界的重要一環(huán)。信息生成設(shè)備自動生成方式：RFID、傳感器、定位系統(tǒng)等人工生成方式：智能手機、PDA、多媒體播放器、上網(wǎng)本、筆記本電腦等等。核心技術(shù)：感知識別層12核心技術(shù) 1，感知識別層RFID無線傳感器智能設(shè)備信息生成方式多樣化是物聯(lián)網(wǎng)最重要的特點13基本組成：RFID系統(tǒng)分為標(biāo)簽，閱讀器和天線三大組件。工作原理：閱讀器通過天線發(fā)送電子信號，標(biāo)簽接收到信號后發(fā)射內(nèi)部存儲的標(biāo)識信息，閱讀器再通過天線接收并識別標(biāo)簽

5、發(fā)回的信息。感知識別層技術(shù)舉例：RFID詳見 第2章標(biāo)簽閱讀器天線14發(fā)展歷程：傳感器無線傳感器無線傳感器網(wǎng)絡(luò)大量微型、低成本、低功耗的傳感器節(jié)點組成的無線網(wǎng)絡(luò)感知識別層技術(shù)舉例：無線傳感網(wǎng)詳見 第3章15應(yīng)用舉例：VigilNet: 美國弗吉尼亞大學(xué)研制的用于軍事監(jiān)測的系統(tǒng)。傳感節(jié)點具有自主成網(wǎng)、多跳傳輸?shù)忍攸c。Mercury:美國哈佛大學(xué)研制的可穿戴的醫(yī)療監(jiān)控傳感器。傳感器具有設(shè)計人性化、高精度感知、連續(xù)長期采集數(shù)據(jù)等特點。GreenOrbs綠野千傳：森林監(jiān)測傳感網(wǎng)系統(tǒng)，適用于長期、大規(guī)模、自動化的環(huán)境監(jiān)測任務(wù)感知識別層技術(shù)舉例：無線傳感網(wǎng)詳見 第3章VigilNetMercury16感知

6、識別層技術(shù)舉例：可穿戴設(shè)備監(jiān)測運動量、睡眠質(zhì)量、鬧鐘震動待機30天，防水17感知識別層技術(shù)舉例：可穿戴設(shè)備參考視頻：機器貓-第517話 失物回來的噴霧18感知識別層技術(shù)舉例：可穿戴設(shè)備撥打 ，接聽 眨眼拍照，抬頭激活19位置信息的內(nèi)涵擴展：空間信息=地理位置+時間+對象定位系統(tǒng)與技術(shù)：GPS衛(wèi)星定位蜂窩基站定位GSM/CDMA/3G室內(nèi)精確定位紅外線/超聲波/超寬帶WiFi基站定位物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下對定位技術(shù)的挑戰(zhàn)：復(fù)雜環(huán)境下的精準(zhǔn)定位位置信息帶來的信息安全和隱私保護問題感知識別層技術(shù)舉例：定位系統(tǒng)詳見 第4章打車軟件，結(jié)合了時間，對象，位置20網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層物聯(lián)網(wǎng)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層，具

7、有強大的紐帶作用。高效、穩(wěn)定、與時、安全地傳輸上下層的數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)四層模型和OSI參考模型 有什么區(qū)別？物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層核心技術(shù) 2，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件層21核心技術(shù) 2，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)無線個域網(wǎng)BluetoothZigBee無線城域網(wǎng)WiMax無線廣域網(wǎng)3G/4G無線局域網(wǎng)WiFi詳見 第6-8章TCP/IP22互聯(lián)網(wǎng)：互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)，提供平臺和技術(shù)支持。無線寬帶網(wǎng)：WiFi/WiMAX等：覆蓋范圍較廣，傳輸速度較快，為物聯(lián)網(wǎng)提供高速可靠廉價且不受接入設(shè)備位置限制的互聯(lián)手段。無線低速網(wǎng)：ZigBee/藍(lán)牙/紅外等：能夠適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)中能

8、力較低的節(jié)點的低速率、低通信半徑、低計算能力和低能量來源等特征。蜂窩移動網(wǎng)：移動通信網(wǎng)絡(luò)：成為“全面、隨時、隨地傳輸信息的效平臺。各種網(wǎng)絡(luò)形式的比較23管理服務(wù)層云計算位于感知識別和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層之上，綜合應(yīng)用層之下，是物聯(lián)網(wǎng)智慧的源泉。通常把物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用冠以“智能，如智能交通、智能物流、智能建筑等。需要解決的問題數(shù)據(jù)如何存儲大數(shù)據(jù)與海量存儲數(shù)據(jù)如何檢索數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)數(shù)據(jù)如何使用、不被濫用信息安全與隱私保護核心技術(shù) 3，管理服務(wù)層詳見 第9-11章24傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)存儲體系結(jié)構(gòu)：直接附加存儲，網(wǎng)絡(luò)附加存儲，存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)缺點：只能滿足中等規(guī)模商業(yè)需求數(shù)據(jù)中心：是一大型的系統(tǒng)工程，包括冗余的數(shù)據(jù)設(shè)備與安全裝置，

9、提供與時持續(xù)的，安全可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供支持。典型的數(shù)據(jù)中心：Google， Apache Hadoop管理服務(wù)層：大數(shù)據(jù)與海量存儲詳見 第9章25關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)近半個世紀(jì)歷史的主流數(shù)據(jù)庫。為物聯(lián)網(wǎng)的運行提供支撐。新興數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)NoSQL 數(shù)據(jù)庫物聯(lián)網(wǎng)的新需求：海量性，多態(tài)性，關(guān)聯(lián)性與語義性不要求數(shù)據(jù)庫具有確定的表模式通過避免連接操作提升數(shù)據(jù)庫性能。管理服務(wù)層：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)詳見 第10章26RFID安全安全隱患：竊聽、跟蹤、中間人攻擊、欺騙/重放/克隆、物理破解、篡改信息、拒絕服務(wù)攻擊、RFID病毒保護手段：物理安全機制，密碼學(xué)安全機制位置隱私定義：用戶對自己位置信息的掌控能力：用戶

10、能自由決定是否發(fā)布位置信息，將信息發(fā)布給誰，通過何種方式來發(fā)布，以與發(fā)布的信息有多詳細(xì)。 保護手段：制度制約、隱私方針、身份匿名、數(shù)據(jù)混淆管理服務(wù)層：信息安全與隱私保護詳見 第11章27物聯(lián)網(wǎng)豐富的內(nèi)涵催生出更加豐富的外延應(yīng)用。核心技術(shù) 4，綜合應(yīng)用層詳見 第12-15章281.1 起源與發(fā)展1.2 核心技術(shù)1.3 主要特點了解1.4 發(fā)展趨勢1.5 應(yīng)用前景1. 物聯(lián)網(wǎng)概述本章內(nèi)容291聯(lián)網(wǎng)終端規(guī)模化物聯(lián)網(wǎng)時代每一件物品均具通信功能成為網(wǎng)絡(luò)終端，5-10年內(nèi)聯(lián)網(wǎng)終端規(guī)模有望突破百億。2感知識別普適化無所不在的感知和識別將傳統(tǒng)上分離的物理世界和信息世界高度融合。3異構(gòu)設(shè)備互聯(lián)化各種異構(gòu)設(shè)備利用

11、無線通信模塊和協(xié)議自組成網(wǎng)，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通過“網(wǎng)關(guān)互通互聯(lián)。主要特點304管理處理智能化運籌學(xué)，機器學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)挖掘，專家系統(tǒng)等決策手段將廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。5應(yīng)用服務(wù)鏈條化以工業(yè)生產(chǎn)為例，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)覆蓋從原材料引進，生產(chǎn)調(diào)度，節(jié)能減排，倉儲物流到產(chǎn)品銷售，售后服務(wù)等各個環(huán)節(jié)。主要特點續(xù)311.1 起源與發(fā)展1.2 核心技術(shù)1.3 主要特點1.4 發(fā)展趨勢了解1.5 應(yīng)用前景1. 物聯(lián)網(wǎng)概述本章內(nèi)容32更廣泛的互聯(lián)互通互聯(lián)互通的對象從人延伸到物體互聯(lián)互通方式的擴展DTN更透徹的感知通信功能使傳感器能夠協(xié)同工作更深入的智能多傳感器實現(xiàn)“人多力量大的智能多維感知數(shù)據(jù)實現(xiàn)“防患于未然的智能大數(shù)據(jù)挖掘?qū)崿F(xiàn)“

12、見微知著的智能發(fā)展趨勢331.1 起源與發(fā)展1.2 核心技術(shù)1.3 主要特點1.4 發(fā)展趨勢1.5 應(yīng)用前景1. 物聯(lián)網(wǎng)概述本章內(nèi)容34智能交通：通過在基礎(chǔ)設(shè)施和交通工具當(dāng)中廣泛應(yīng)用信息、通訊技術(shù)來提高交通運輸系統(tǒng)的安全性、可管理性、運輸效能同時降低能源消耗和對地球環(huán)境的負(fù)面影響。 應(yīng)用前景實時路況與導(dǎo)航車聯(lián)網(wǎng)參考資料：無人駕駛汽車視頻35智能物流：現(xiàn)代物流系統(tǒng)希望利用信息生成設(shè)備，如RFID設(shè)備、感應(yīng)器或全球定位系統(tǒng)等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，并能夠在這個物聯(lián)化的物流網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)智能化的物流管理。應(yīng)用前景36智能建筑：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為綠色建筑帶來了新的力量。通過建立以節(jié)能為目標(biāo)

13、的建筑設(shè)備監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，將各種設(shè)備和系統(tǒng)融合在一起，形成以智能處理為中心的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，有效的為建筑節(jié)能減排提供有力的支撐。應(yīng)用前景參考資料：鳳凰寬頻-監(jiān)拍臺北101大樓阻尼器受地震影響左右搖擺環(huán)境監(jiān)測：傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)用于污染監(jiān)測、海洋環(huán)境，森林生態(tài)、火山活動等很重要領(lǐng)域。應(yīng)用前景38物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展緩慢與可穿戴設(shè)備的概念相比，物聯(lián)網(wǎng)仿佛更貼近生活，但現(xiàn)實中，后者相比前者進展緩慢。物聯(lián)網(wǎng)不是一個完全新生的產(chǎn)業(yè)，在互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)了“人聯(lián)網(wǎng)之后，緊接著就輪到“物聯(lián)網(wǎng)了；我們的周圍已經(jīng)有的物聯(lián)網(wǎng)：智能交通、智能物流等還沒有走入生活：智能家居，智能農(nóng)業(yè)，自動駕駛。物聯(lián)網(wǎng)為何發(fā)展地這么“龜速？參考資料 39沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，沒有成熟的商業(yè)模式互聯(lián)網(wǎng)之所以成功，很好的解決了標(biāo)準(zhǔn)問題。目前物聯(lián)網(wǎng)軟件、傳感器、傳輸出現(xiàn)大量不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。多數(shù)企業(yè)孤軍奮戰(zhàn)，相互封閉，無法降低研發(fā)成本，不能產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟網(wǎng)絡(luò)初期。經(jīng)驗：從