物聯(lián)網(wǎng)簡介課件

物聯(lián)網(wǎng)簡介清華大學(xué)計算機系物聯(lián)網(wǎng)簡介清華大學(xué)計算機系13提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出常見應(yīng)用場景無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層次硬件平臺與操作系統(tǒng)主要研究問題3提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出24提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出常見應(yīng)用場景無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層次硬件平臺與操作系統(tǒng)主要研究問題4提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出35物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展19982004200520082009-62009-82011物聯(lián)網(wǎng)的提出U-Korea戰(zhàn)略IBM提出“智慧地球”感知中國2009-9物聯(lián)網(wǎng)行動計劃近三分之一應(yīng)用與物聯(lián)網(wǎng)概念有關(guān)首家以物聯(lián)網(wǎng)為宣傳語的通信企業(yè)《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》U-Japan戰(zhàn)略5物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展19982004200520082009-62046物聯(lián)網(wǎng)概念1998，MIT的KevinAshton首次提及

Internetofthings將RFID技術(shù)與傳感器技術(shù)應(yīng)用于日常物品中將會創(chuàng)建一個“物聯(lián)網(wǎng)”，這項技術(shù)將帶來人們對機器理解的新紀(jì)元2005，ITU發(fā)表報告TheInternetofThings物聯(lián)網(wǎng)是通過RFID和智能計算等技術(shù)實現(xiàn)全世界設(shè)備互連的網(wǎng)絡(luò)2008，歐委會的CERP-IOT工程給出新的物聯(lián)網(wǎng)定義物聯(lián)網(wǎng)是物理和數(shù)字世界融合的網(wǎng)絡(luò)，每個物理實體都有一個數(shù)字的身份；物體具有上下文感知能力―他們可以感知、溝通與互動。他們對待物理事件進(jìn)行即時反映，對物理實體的信息進(jìn)行即時傳送；使得實時作出決定成為可能Wikipedia(網(wǎng)絡(luò)維基百科全書)所謂“物聯(lián)網(wǎng)”（InternetofThings），指的是將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)6物聯(lián)網(wǎng)概念1998，MIT的KevinAshton首次57RFIDRFID(RadioFrequencyIdentification)射頻識別RFID標(biāo)簽俗稱電子標(biāo)簽，也稱應(yīng)答器（tag,transponder,responder），根據(jù)工作方式可分為主動式（有源）和被動式（無源）兩大類RFID-SIM7RFIDRFID(RadioFrequencyIde68物聯(lián)網(wǎng)概念2009年8月7日，溫家寶總理到中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心考察，提出建設(shè)“感知中國”中心2009年11月13日，國務(wù)院正式批準(zhǔn)同意支持無錫建設(shè)國家傳感網(wǎng)創(chuàng)新示范區(qū)（國家傳感信息中心）2010年政府工作報告中對物聯(lián)網(wǎng)的定義：是指通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)8物聯(lián)網(wǎng)概念2009年8月7日，溫家寶總理到中科院無錫高新微79物聯(lián)網(wǎng)概念通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊實現(xiàn)智能識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)射頻識別RFID條碼二維碼傳感網(wǎng)WSN短距離無線網(wǎng)絡(luò)實時定位系統(tǒng)下一代互聯(lián)網(wǎng)Internet9物聯(lián)網(wǎng)概念通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議接入網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)射頻810技術(shù)需求體系結(jié)構(gòu)能量自供設(shè)備小型化資源自治數(shù)以億計的智能設(shè)備，將導(dǎo)致海量的數(shù)據(jù)傳輸和存儲，需要我們重新審視現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)體系和存儲結(jié)構(gòu)當(dāng)前技術(shù)仍不足以解決智能設(shè)備的能量受限問題，需要設(shè)計低能耗芯片，甚至能夠自供能量的設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜性的顯著增加，使得維護(hù)和管理更加困難，需要系統(tǒng)資源具有自配置，自管理和自恢復(fù)等功能智能設(shè)備廣泛應(yīng)用，嵌入到各種物體上，需要智能設(shè)備更加小型化，向單晶體管實現(xiàn)智能設(shè)備目標(biāo)邁進(jìn)10技術(shù)需求體系結(jié)構(gòu)能量自供設(shè)備小型化資源自治數(shù)以億計的智能911提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出常見應(yīng)用場景物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層次硬件平臺與操作系統(tǒng)主要研究問題11提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出1012物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)線12物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)線1113物流自動化倉庫自動檢測物品的出入，向供貨商自動發(fā)送訂單自動化運輸物品上的電子標(biāo)簽根據(jù)后臺系統(tǒng)信息，自動選擇合適路徑供應(yīng)鏈商業(yè)模式變化用戶直接通過物聯(lián)網(wǎng)向商品本身發(fā)訂單。用戶不在是向一個生產(chǎn)商定購大宗的商品，而是按照用戶的訂單順序從不同的生產(chǎn)商購買商品13物流自動化倉庫1214智能家居海爾“智慧之家”超出了單個產(chǎn)品的局限，從客廳到廚房，從黑電到白電，從生活電器到電腦和手機等移動終端，都不再是一個個孤單的產(chǎn)品，而是一個互聯(lián)互通、人性化、智能化的整體一種未來的生活愿景——身在外，家就在身邊；回到家，世界就在眼前智能家居，維持室內(nèi)合適的溫度和熱水器水溫，減少能源浪費，智能機器人自動完成清潔和維護(hù)等日常工作，房間的智能系統(tǒng)能學(xué)習(xí)主人的生活習(xí)慣，將室內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)為主人最適合的14智能家居海爾“智慧之家”超出了單個產(chǎn)品的局限，從客廳到廚1315智能交通實時獲取路況信息，監(jiān)視和控制交通流量可以實現(xiàn)車輛與網(wǎng)絡(luò)相連，優(yōu)化行車路線可以無縫地檢測、標(biāo)識車輛并收取行駛費用15智能交通實時獲取路況信息，監(jiān)視和控制交通流量1416環(huán)境監(jiān)測“藍(lán)藻湖泛智能監(jiān)測預(yù)警及藍(lán)藻打撈處理智能管理調(diào)度物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”藍(lán)藻集聚的地點、集聚情況會自動發(fā)到打撈人員手機上，打撈船、車以及運藻船第一時間就會趕去處理指揮控制室的大屏幕上，能看到采用太陽能板、安置傳感芯片和攝像頭的球狀浮標(biāo)，獲悉該點的溫度、pH值、氨氮等指標(biāo)16環(huán)境監(jiān)測“藍(lán)藻湖泛智能監(jiān)測預(yù)警及藍(lán)藻打撈處理智能管理調(diào)度1517醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)體內(nèi)智能診斷設(shè)備，有助于疾病的早期診斷，增強康復(fù)效果生物降解材料的智能設(shè)備，能夠檢測體內(nèi)溫度濕度，防止皮膚問題新型個人醫(yī)療設(shè)備，使得病人在家即可接受醫(yī)療，遠(yuǎn)程醫(yī)療可避免昂貴路費，減少病人的壓力家庭中的智能設(shè)備，在老人出現(xiàn)意外時發(fā)出求助信號17醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)體內(nèi)智能診斷設(shè)備，有助于疾病的早期診斷，增強康1618機場防入侵系統(tǒng)浦東國際機場防入侵系統(tǒng)鋪設(shè)了3萬多個傳感節(jié)點，覆蓋了地面、柵欄和低空探測，可防止人員的翻越、偷渡、恐怖襲擊等攻擊性入侵18機場防入侵系統(tǒng)浦東國際機場防入侵系統(tǒng)鋪設(shè)了3萬多個傳感節(jié)1719路燈控制系統(tǒng)濟南園博園園區(qū)所有功能性照明都采用了ZigBee無線技術(shù)達(dá)成的無線路燈控制，節(jié)能環(huán)保19路燈控制系統(tǒng)濟南園博園園區(qū)所有功能性照明都采用了ZigB1820世博會門票紙質(zhì)門票基于RFID技術(shù)，以無線方式與遍布園區(qū)的傳感器交換信息安全防偽，快速驗票；跟蹤查詢，人員分流手機門票用戶使用的RFID-SIM卡，是基于RFID技術(shù)，以手機SIM卡為載體實現(xiàn)的一種全新電子票可直接購買附帶門票信息的SIM卡，或通過網(wǎng)上下載寫入SIM卡“刷”手機即可入園20世博會門票紙質(zhì)門票1921世博園便利店每一盒在售的盒飯都被貼上一個薄薄的RFID電子標(biāo)簽，記錄食品來源信息，增加食品安全，保障了消費者權(quán)益收銀員可以一次掃描數(shù)十盒盒飯，這大大縮短了顧客排隊的時間，提高了供應(yīng)鏈管理的效率，減少結(jié)賬和查詢設(shè)施開銷，同時也有利于智能貨架管理21世博園便利店每一盒在售的盒飯都被貼上一個薄薄的RFID電2022提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出常見應(yīng)用場景無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層次硬件平臺與操作系統(tǒng)主要研究問題22提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出21概念與定義節(jié)點布撒拓?fù)湫纬勺越M織消息傳送

微型智能網(wǎng)絡(luò)化

傳統(tǒng)

雷達(dá)

地震波

紅外

溫度

濕度

壓力

光強度

速度

微機電系統(tǒng)

嵌入式系統(tǒng)

無線通信

微型

智能

網(wǎng)絡(luò)

傳感器

傳感器

化學(xué)成分

23概念與定義節(jié)點布撒拓?fù)湫纬勺越M織消息傳送微型智能22傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點EmbeddedNetworkedSensingControlsystemw/SmallformfactorUntetherednodesExploit

collaborativeSensing,actionTightlycoupledtophysicalworld節(jié)點微型化：嵌入物理世界智能化：增強的數(shù)據(jù)處理自治化：容錯性多樣化：盡可能感知周圍感興趣的物質(zhì)現(xiàn)象網(wǎng)絡(luò)密集性：抵抗敵意和惡意破壞靈活性：快速構(gòu)建信息基礎(chǔ)設(shè)施自組織：魯棒性多跳性：低能耗24傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點EmbeddedNetworkedSen23傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用：軍事（1）非常適合應(yīng)用在惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境監(jiān)控我軍兵力、裝備和物資監(jiān)視沖突區(qū)偵察敵方地形和布防定位攻擊目標(biāo)評估損失偵察和探測核、生物和化學(xué)攻擊撒“豆”成“兵”25傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用：軍事（1）非常適合應(yīng)用在惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境撒“24傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用：軍事（2）傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事應(yīng)用中的優(yōu)勢分布節(jié)點中多角度和多方位信息的綜合有效地提高了信噪比低成本、高冗余的設(shè)計提供了較強的容錯能力節(jié)點與探測目標(biāo)的近距離接觸消除了環(huán)境噪聲對系統(tǒng)性能的影響節(jié)點中多種傳感器的混合應(yīng)用提高了探測的性能指標(biāo)多節(jié)點聯(lián)合，形成覆蓋面積較大的實時探測區(qū)域個別移動節(jié)點對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的調(diào)整有效消除了探測陰影和盲點26傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用：軍事（2）傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事應(yīng)用中的優(yōu)勢2625傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用：商業(yè)醫(yī)療保健環(huán)境監(jiān)測災(zāi)難拯救27傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用：商業(yè)醫(yī)療保健2726傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)Adhoc網(wǎng)絡(luò)無線寬帶網(wǎng)絡(luò)能量資源優(yōu)化帶寬資源優(yōu)化數(shù)據(jù)為中心多數(shù)節(jié)點靜止傳輸數(shù)據(jù)為目的節(jié)點移動新體系結(jié)構(gòu)移動切換管理節(jié)點數(shù)據(jù)處理動態(tài)拓?fù)渎酚杉夹g(shù)28傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特點無線傳感器網(wǎng)絡(luò)Adhoc網(wǎng)絡(luò)無線27面臨的設(shè)計挑戰(zhàn)容錯性抵抗單點失效和有意破壞擴展性節(jié)點密度一般應(yīng)用：10；環(huán)境監(jiān)測：25～100；普適計算：〉100生產(chǎn)成本$1～10硬件限制體積小攜帶能量有限，處理能力和存儲能力有限32面臨的設(shè)計挑戰(zhàn)容錯性3228面臨的設(shè)計挑戰(zhàn)（2）功率控制能耗分析發(fā)送/接受監(jiān)聽/數(shù)據(jù)處理低功耗網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計MAC,Routing,Application系統(tǒng)能量管理TinyOS能量管理拓?fù)淇刂瓶稍偕茉?3面臨的設(shè)計挑戰(zhàn)（2）功率控制3329傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究內(nèi)容

網(wǎng)絡(luò)自組織嵌入式系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)存貯與管理傳感器技術(shù)短程無線協(xié)同探測Sink鏈路網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)定位算法移動控制目標(biāo)辨識算法人機接口拓?fù)淇刂菩?zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議機制系統(tǒng)能量管理時間同步機制信息融合算法傳感器網(wǎng)絡(luò)研究傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)研究安全覆蓋與連通性34傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)存?zhèn)鞲衅骷夹g(shù)短程協(xié)30物理層和MAC層可選物理層技術(shù)短程無線通信(RF)TR3000,CC1000Bluetooth主從式IEEE802.11改進(jìn)MAC,周期性偵聽(SMAC)公平性IEEE802.15.4與ZigBee35物理層和MAC層可選物理層技術(shù)3531路由IPv4(IPv6)+MANETRoutingDSR(DynamicSourceRouting)AODV(AdhocDemandDistanceVector,RFC3561)TORA(TemporallyOrderedRoutingAlgorithm,)OLSF(OptimizedLinkStateRoutingProtocol,RFC3536)結(jié)論部分研究項目在沿用不是理想的選擇：數(shù)據(jù)和應(yīng)用為中心的目標(biāo)36路由IPv4(IPv6)+MANETRouting3632路由（2）平面路由技術(shù)GossipingSPIN(SensorProtocolforInformationviaNegotiation)SPIN-PP,SPIN-EC,SPIN-BC,SPIN-RLDirectedDiffusion37路由（2）平面路由技術(shù)3733時間同步應(yīng)用場景數(shù)據(jù)融合聲波測距定位低功耗MAC協(xié)議設(shè)計的需要傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)應(yīng)用的要求可選機制GPSNTP40時間同步應(yīng)用場景4034定位機制與算法全局定位(GPS)與局部定位(LPS)全球定位系統(tǒng)（GPS）“北斗一號”雙星定位自身定位與目標(biāo)定位機制與算法Range-based

RSSI;TOA;AOARange-free質(zhì)心定位算法;跳數(shù)距離定位算法；APIT算法AnchororBeacon42定位機制與算法全局定位(GPS)與局部定位(LPS)Anch35覆蓋與連通性的理論模型三種覆蓋的定義面覆蓋，點覆蓋，路徑覆蓋確定性分布隨機性分布K重覆蓋的理論

43覆蓋與連通性的理論模型三種覆蓋的定義4336無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)奠定了傳感和監(jiān)控的技術(shù)基礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)是廣義聯(lián)網(wǎng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)不僅僅感知，還要做到控制物聯(lián)網(wǎng)面臨更多的技術(shù)挑戰(zhàn)，端到端尋址和路由，控制方法和模型，安全性，海量信息的高效處理模型等44無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)奠定了傳感和監(jiān)控3745提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出常見應(yīng)用場景無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層次硬件平臺與操作系統(tǒng)主要研究問題45提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出3846物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)上層：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)的信息存儲物聯(lián)網(wǎng)的計算決策中層：泛在接入無線網(wǎng)絡(luò)（蜂窩、WiFi等）有線網(wǎng)絡(luò)下層：物物網(wǎng)絡(luò)智能嵌入式設(shè)備感知、標(biāo)識和通信46物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)上層：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)3947物聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)?7物聯(lián)網(wǎng)的拓?fù)?048提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出常見應(yīng)用場景物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層次硬件平臺與操作系統(tǒng)主要研究問題48提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出4149典型的協(xié)議棧ZigBee/802.15.46LoWPANROLLTransportLayerCoRE49典型的協(xié)議棧ZigBee/802.15.44250IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)：為在個人操作空間內(nèi)相互連通的無線設(shè)備提供通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15任務(wù)組TG1：制定IEEE802.15.1標(biāo)準(zhǔn)（藍(lán)牙無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)）；中等速率、近距離的WPAN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)TG2：制定IEEE802.15.2標(biāo)準(zhǔn)，研究IEEE802.15.1與IEEE802.11（無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)）的共存問題TG3：制定IEEE802.15.3標(biāo)準(zhǔn)，研究高傳輸速率WPAN標(biāo)準(zhǔn)TG4：制定IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，研究低速WPAN標(biāo)準(zhǔn)50IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)：為在個人操作空間內(nèi)相4351IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的特征20kbps、40kbps、100kbps、250kbps四種不同的傳輸速率支持星型和點到點兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)中采取兩種地址方式：16位地址和64位地址16位地址是有協(xié)調(diào)器分配的64位地址是全球唯一的擴展地址采用帶沖突避免的載波偵聽多路訪問（Carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance，CSMA-CA）的信道訪問機制支持ACK機制以保證可靠傳輸?shù)凸臋C制，信道能量檢測，鏈路質(zhì)量指示51IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的特征20kbps、40k4452IEEE802.15.4IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)：在一個POS內(nèi)使用相同無線信道并通過IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)相互通信的設(shè)備集合全功能設(shè)備（FFD）和縮減功能設(shè)備（RFD）協(xié)調(diào)器：與RFD相關(guān)聯(lián)的FFD設(shè)備PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器：成員身份管理、鏈路信息管理、分組轉(zhuǎn)發(fā)52IEEE802.15.4IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)4553IEEE802.15.4星型拓?fù)湫切屯負(fù)浣Y(jié)構(gòu)所有設(shè)備都與中心設(shè)備PAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器持續(xù)供電，其他設(shè)備電池供電適合家庭自動化、個人計算機外圍設(shè)備、個人康護(hù)護(hù)理等小范圍的室內(nèi)應(yīng)用53IEEE802.15.4星型拓?fù)湫切屯負(fù)浣Y(jié)構(gòu)所有設(shè)4654IEEE802.15.4點到點拓?fù)潼c到點拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)任何兩個設(shè)備之間都可以通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)管理鏈路狀態(tài)信息、認(rèn)證設(shè)備身份等功能允許多跳路由的方式傳輸數(shù)據(jù)適合于設(shè)備分布范圍廣的應(yīng)用（工業(yè)檢測與控制）54IEEE802.15.4點到點拓?fù)潼c到點拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)任4755IEEE802.15.4超幀結(jié)構(gòu)以超幀為周期組織LR-WPAN內(nèi)設(shè)備間的通訊信標(biāo)幀包含超幀將持續(xù)的時間以及對這段時間的分配等信息超幀將時間劃分為活躍和不活躍兩個部分不活躍階段：設(shè)備進(jìn)入休眠狀態(tài)活躍階段：信標(biāo)幀發(fā)送時段、競爭訪問時段和非競爭訪問時段；劃分為16個等長時槽CSMA-CA訪問機制55IEEE802.15.4超幀結(jié)構(gòu)以超幀為周期組織LR4856ZigBeeZigBee概述ZigBee的協(xié)議結(jié)構(gòu)ZigBee的技術(shù)特點ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?6ZigBeeZigBee概述4957ZigBee概述ZigBee是一種新興的短距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)ZigBee依據(jù)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，802.15.4的物理層采用直接序列展頻技術(shù)。在MAC層主要沿用標(biāo)準(zhǔn)的CSMA/CA方式，以提高系統(tǒng)兼容性可使用的頻段有2.4GHz（全球ISM）、歐洲的868MHz頻段、以及美國的915MHz頻段，不同頻段可使用的信道分別是16、1、10個目前定義的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括電力、家庭和樓宇自動化、醫(yī)用設(shè)備控制等57ZigBee概述ZigBee是一種新興的短距離、低復(fù)雜度5058CustomerPHY868MHz/915MHz/2.4GHzMACNetworkStar/Mesh/Cluster-TreeSecurity32-/64-/128-bitencryptionApplicationAPIZigBeeAllianceIEEE802.15.4SiliconStackAppZigBee的協(xié)議結(jié)構(gòu)ZigBee是一組基于IEEE802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的、有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)IEEE802.15.4僅處理MAC層和物理層協(xié)議，ZigBee聯(lián)盟對網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化58CustomerPHYMACNetworkSecurit5159星型網(wǎng)狀型樹型網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器全功能設(shè)備(FFDRouter)精簡功能設(shè)備(RFD)ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?9星型網(wǎng)狀型樹型網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?2606LoWPAN工作組介紹協(xié)議報文轉(zhuǎn)換適配層和幀格式地址管理機制Mesh網(wǎng)絡(luò)下的多跳傳輸方法及路由鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議幾種實現(xiàn)對比606LoWPAN工作組介紹5361IETF6LoWPANWGIPv6overLow-PowerWirelessPersonalAreaNetworks(6LoWPANs)IETF于2004.11正式成立6LoWPAN工作組，制訂基于IPv6的低速無線個域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，旨在將IPv6引入以IEEE802.15.4作為底層標(biāo)準(zhǔn)的無線個域網(wǎng)中已制定出關(guān)于綜述和協(xié)議適配的標(biāo)準(zhǔn)草案RFC4944和RFC4919，提出了一些關(guān)于報頭壓縮、鄰居發(fā)現(xiàn)、安全、移動性管理等方面的草案61IETF6LoWPANWGIPv6overLow54656LoWPAN802.15.4物理層支持的最大幀長度是127字節(jié)，而IPv6的報頭就占據(jù)了40字節(jié)，再加上MAC層報頭，安全報頭、傳輸層報頭的長度，實際能夠給應(yīng)用層使用報文長度變得非常小IPv6協(xié)議（RFC2460）中規(guī)定的MTU值最小是1280字節(jié)。如果鏈路層支持的MTU小于此值，則鏈路層需要自己負(fù)責(zé)分片和重組6LowPan工作組為IEEE802.15.4設(shè)計了一個適配層，把IPv6數(shù)據(jù)包適配到IEEE802.15.4規(guī)定的物理層和鏈路層之上，支持報文分片和重組，同時6LowPan規(guī)定了IPv6報頭的無狀態(tài)壓縮方法，減小IPv6協(xié)議帶來的負(fù)荷656LoWPAN802.15.4物理層支持的最大幀長度是155666LoWPAN[RFC4919]describestheproblemsandgoals[RFC4944]definestheframeformatfortransmissionofIPv6packetsaswellastheformationofIPv6link-localaddressesandstatelesslyautoconfiguredaddressesontopof802.15.4definesmechanismsforheadercompressionrequiredtomakeIPv6practicalon802.15.4666LoWPAN[RFC4919]56676LoWPAN報頭壓縮的主要原理是通過壓縮編碼省略掉報頭中冗余的信息版本號Version(4位):在運行IPv6協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中，此項可以省略流類型Trafficclass(8位)：可以通過壓縮編碼壓縮流標(biāo)識Flowlabel(20位)：可以通過壓縮編碼壓縮載荷長度PayloadLength(16位)：可以省略，IP頭長度可以通過MAC頭中的載荷長度字段計算出來NextHeader(8位)：可以通過壓縮編碼壓縮，假設(shè)下一個頭是UDP,ICMP,TCP或者擴展頭的某一種HopLimit(8位)：唯一不能夠進(jìn)行壓縮的信息SourceAddress(128位)：可以壓縮，省略前綴DestinationAddress(128位)：可以壓縮，省略前綴676LoWPAN報頭壓縮的主要原理是通過壓縮編碼省略掉報頭57686LoWPAN協(xié)議棧結(jié)構(gòu)底層采用IEEE802.15.4規(guī)定的PHY層和MAC層，網(wǎng)絡(luò)層采用IPv6協(xié)議IPv6中，MAC支持的載荷長度遠(yuǎn)大干6LoWPAN底層所能提供的載荷長度，為了實現(xiàn)MAC層與網(wǎng)絡(luò)層的無縫鏈接，6LoWPAN工作組建議在網(wǎng)絡(luò)層和MAC層之間增加一個網(wǎng)絡(luò)適配層，完成包頭壓縮、分片與重組以及網(wǎng)狀路由轉(zhuǎn)發(fā)等686LoWPAN協(xié)議棧結(jié)構(gòu)底層采用IEEE802.15.586LoWPAN的優(yōu)勢普及性IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用廣泛，作為下一代互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的IPv6，也在加速其普及的步伐，在LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)中使用IPv6更易于被接受適用性IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧架構(gòu)受到廣泛的認(rèn)可，LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)完全可以基于此架構(gòu)進(jìn)行簡單、有效地開發(fā)更多地址空間IPv6應(yīng)用于LR-WPAN最大亮點就是龐大的地址空間。這恰恰滿足了部署大規(guī)模、高密度LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的需要696LoWPAN的優(yōu)勢普及性69596LoWPAN的優(yōu)勢支持無狀態(tài)自動地址配置IPv6中當(dāng)節(jié)點啟動時，可以自動讀取MAC地址，并根據(jù)相關(guān)規(guī)則配置好所需的IPv6地址。這個特性對傳感器網(wǎng)絡(luò)來說，非常具有吸引力，因為在大多數(shù)情況下，不可能對傳感器節(jié)點配置用戶界面，節(jié)點必須具備自動配置功能易接入LR-WPAN使用IPv6技術(shù)，更易于接入其他基于IP技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)及下一代互聯(lián)網(wǎng)，使其可以充分利用IP網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)易開發(fā)目前基于IPv6的許多技術(shù)已比較成熟，并被廣泛接受，針對LR-WPAN的特性對這些技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)木喓腿∩?，簡化了協(xié)議開發(fā)的過程706LoWPAN的優(yōu)勢支持無狀態(tài)自動地址配置7060716LoWPAN的關(guān)鍵技術(shù)IPv6和IEEE802.15.4的協(xié)調(diào)IEEE802.15.4幀不能封裝完整的IPv6數(shù)據(jù)包。因此，要協(xié)調(diào)二者之間的關(guān)系，就要在網(wǎng)絡(luò)層與MAC層之間引入適配層，用來完成分片和重組的功能地址配置和地址管理IPv6支持無狀態(tài)地址自動配置，相對于有狀態(tài)自動配置的來說，配置所需開銷比較小，這正適合LR-WPAN設(shè)備特點。同時，由于LR-WPAN設(shè)備可能大量、密集地分布在人員比較難以到達(dá)的地方，實現(xiàn)無狀態(tài)地址自動配置則更加重要716LoWPAN的關(guān)鍵技術(shù)IPv6和IEEE802.1561726LoWPAN的關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)絡(luò)管理6LoWPAN傾向于在LR-WPAN上使用SNMPv3進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理。但是，由于SNMP的初衷是管理基于IP的互聯(lián)網(wǎng)，要想將其應(yīng)用到硬件資源受限的LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)中。仍需要進(jìn)一步調(diào)研和改進(jìn)安全問題由于使用安全機制需要額外的處理和帶寬資源，并不適合LR-WPAN設(shè)備，而IEEE802.15.4在鏈路層提供的AES安全機制又相對寬松，有待進(jìn)一步加強，因此尋找一種適合LR-WPAN的安全機制就成為6LoWPAN研究的關(guān)鍵問題726LoWPAN的關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)絡(luò)管理62736LoWPAN協(xié)議層次736LoWPAN協(xié)議層次6374協(xié)議棧的報文封裝格式74協(xié)議棧的報文封裝格式6475屬性第一種實現(xiàn)ArchRock實現(xiàn)Jennic實現(xiàn)硬件平臺TelosB和MicaZ硬件平臺ArchRockPhyNet平臺JN5139微控制器操作系統(tǒng)TinyOS2.0無特征支持適配層的分片報頭、Mesh尋址報頭和廣播報頭的處理，實現(xiàn)了IPv6報頭的HC1壓縮和UDP的HC壓縮以及對未壓縮報頭的處理。沒有實現(xiàn)完整IPv6協(xié)議棧的所有需求，能夠響應(yīng)ICMP回應(yīng)請求并在UDP協(xié)議之上處理通信第一個獲得“IPv6Ready-Phase2(Gold)”標(biāo)志的商業(yè)6LoWPAN實現(xiàn)。該協(xié)議棧通過了450次一致性和互操作性測試。PhyNet3.5增加了對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議安全、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換以及遍歷PhyNet路由器和PhyNet服務(wù)器的支持第一個6LoWPAN的單片機實現(xiàn)。IETF標(biāo)準(zhǔn)的IP網(wǎng)絡(luò)，基于IEEE802.15.4物理層和MAC層，點對點、星型和自組織樹型網(wǎng)絡(luò)，典型的100個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)，自動形成和修復(fù)路由，端到端的消息確認(rèn)6LoWPAN的幾種實現(xiàn)對比75屬性第一種實現(xiàn)ArchRock實現(xiàn)Jennic實現(xiàn)硬件平6576屬性Sensinode實現(xiàn)（NanoStack?2.0）Berkeley實現(xiàn)(blowpan)Cisco,Atmel,SICS實現(xiàn)(SICSlowpan)硬件平臺KitWrx456TmoteSky平臺AtmelAVRRaven平臺操作系統(tǒng)WindowsCETinyOS2.xContiki特征2.4GHz(CC2430)芯片支持,868/915MHz(CC1110)芯片支持,典型的32-64kB的ROM,典型的4-8kB的RAM,6LoWPAN,IPv6,UDP,ICMPv6標(biāo)準(zhǔn),IEEE802.15.4-2006標(biāo)準(zhǔn),NanoMesh?路由,網(wǎng)絡(luò)自動配置,128位AES安全支持,網(wǎng)絡(luò)處理器和函數(shù)庫它在TinyOS里增加了支持IPv6，并且支持無狀態(tài)地址自動配置、多跳路由以及對1280字節(jié)的MTU進(jìn)行分配。可以使用像ping6,nc6和tracert6這樣的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)工具來調(diào)試使用b6LoWPAN的裝置，應(yīng)用程序可以使用UDP作為傳輸層SICSlowpan實現(xiàn)了RFC4944里規(guī)定的報頭壓縮、分片和尋址。它支持draft-hui-6LoWPAN-interop-00中的報頭壓縮算法。它沒有實現(xiàn)相關(guān)特征下的網(wǎng)狀路由，而是通過其他技術(shù)尋找目標(biāo)路徑。它還實現(xiàn)了draft-hui-6LoWPAN-hc-01里提出的新的報頭壓縮機制76屬性Sensinode實現(xiàn)（NanoStack?2.06677RoLL工作組介紹RoLL—RoutingoverLossyandLow-powerNetworks研究的問題：低功率損耗網(wǎng)絡(luò)的路由問題研究的目標(biāo)：以IPv6為中心，修正現(xiàn)有的路由協(xié)議或創(chuàng)造一個新協(xié)議，使路由能夠穿越復(fù)雜的基本鏈路層協(xié)議和數(shù)目巨大的物理媒體。以解決低功率設(shè)備由于干擾和移動性等因素容易丟包的現(xiàn)象77RoLL工作組介紹RoLL—RoutingoverL6778RoLL工作組介紹應(yīng)用場景的路由需求：家庭自動化應(yīng)用HomeAutomation，RFC5826工業(yè)控制應(yīng)用IndustrialControl，RFC5673城市應(yīng)用UrbanEnvironment，RFC5548樓宇自動化應(yīng)用BuildingAutomation，RFC5867工作思路低功耗網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議：分析傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議draft-ietf-roll-routing-survey

研究路徑選擇的定量指標(biāo)draft-ietf-roll-routing-metrics制定了RPL協(xié)議draft-ietf-roll-rpl78RoLL工作組介紹應(yīng)用場景的路由需求：工作思路低功耗網(wǎng)絡(luò)6879RPL協(xié)議含義目標(biāo)通信模型實現(xiàn)RPL——IPv6RoutingProtocolforLowpowerandLossyNetworks能夠適應(yīng)種類繁多又復(fù)雜的松散網(wǎng)絡(luò)—藍(lán)牙，低功率WiFi,無線,802.15.4或者有線低功率PLC節(jié)點：交換距離向量構(gòu)造一個有向無環(huán)DAG；DAG的根節(jié)點通過廣播路由限制條件來過濾掉網(wǎng)絡(luò)中的一些不滿足條件的節(jié)點，然后節(jié)點通過路由度量來選擇最優(yōu)的路徑低功耗節(jié)點到主控設(shè)備的多點到點的通信，主控設(shè)備到多個低功耗節(jié)點的點到多點通信，以及低功耗節(jié)點之間點到點的通信79RPL協(xié)議含義目標(biāo)通信模型實現(xiàn)RPL——能夠適應(yīng)種類繁多6980物聯(lián)網(wǎng)路由根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和通信狀況，分為六種類型的網(wǎng)絡(luò)，對于不同類型的網(wǎng)絡(luò)分別考慮路由策略SS-NCN：小規(guī)模非通信網(wǎng)絡(luò)SS-CN：小規(guī)模通信網(wǎng)絡(luò)MS-NCN：中規(guī)模非通信網(wǎng)絡(luò)MS-CN：中規(guī)模通信網(wǎng)絡(luò)BS-NCN：大規(guī)模非通信網(wǎng)絡(luò)BS-CN：大規(guī)模通信網(wǎng)絡(luò)80物聯(lián)網(wǎng)路由根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和通信狀況，分為六種類型的7081標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議棧代碼量大BerkeleyLinux中標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議棧具有上萬的代碼量開銷大物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點無法支持81標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議棧代碼量大7182uIPuC/IPTinyTCPBSDLwIPByGeoffreyH.Cooper.RewrittenbyCyrusPatel(JohannesGutenbergUniversitaet).TCP協(xié)議棧簡化的示例ByAdamDunkels(SwedishInstituteofComputerScience,SICS).ByAdamDunkels(SwedishInstituteofComputerScience,SICS).ByGuyLancaster(BritishColumbiaInstituteofTechnology,TheUniversityofBritishColumbia).82uIPuC/IPTinyTCPBSDLwIPByGeo7283uC/IP描述開源的TCP/IP協(xié)議棧，基于BSD，源代碼用C編寫文檔支持和軟件升級管理不足設(shè)計之初有操作系統(tǒng)針對性，基于uC/OS，現(xiàn)亦可移植到其它OS。根據(jù)所需實現(xiàn)協(xié)議中使用CPU、編譯器和系統(tǒng)的多少，代碼量約30-60KB特性支持IP/TCP/UDP協(xié)議，可裁減PPP，帶身份驗證和報頭壓縮優(yōu)化的單一請求/回復(fù)交互過程uC/IP被設(shè)計為一個帶最小化用戶接口及可應(yīng)用串行鏈路網(wǎng)絡(luò)模塊版本uC/IPversion1.0.3(2002.1),uC/IPversion1.91,其他提供下載的中文網(wǎng)站資料/83uC/IP描述7384TinyTCP描述開源TinyTCP是為燒入ROM設(shè)計的，且現(xiàn)在開始對大端結(jié)構(gòu)有用（初始目標(biāo)是68000芯片）。TinyTCP協(xié)議棧包括一個FTP客戶，一個簡單的以太網(wǎng)驅(qū)動器用于3Com多總線卡。特性iePacketDriversupport,EtherIP,ARP/RARP,ICMP,UDP,TCPDHCP/BOOTP,DNS不支持IGMP/multicast和調(diào)試版本16Ktinytcp.zipCcode86Knewerversion資料/tinytcp/tinytcp.htm84TinyTCP描述7485LwIP描述開源的LightweightTCP/IP協(xié)議棧，基于BSD，源代碼用C編寫在保持TCP協(xié)議主要功能的基礎(chǔ)上減少對RAM的占用，只需幾十KB的RAM和約40KB的ROM即可運行，適合在低端嵌入式系統(tǒng)中使用特性IP，包括多網(wǎng)絡(luò)接口包轉(zhuǎn)發(fā)ICMP，用于網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和調(diào)試UDP，包括實驗性擴展TCP，支持阻塞控制、RTT估算和快速恢復(fù)DHCP、PPP、ARPRawAPI以及可選的Berkeley-alikesocketAPI版本lwip-1.4.0.rc1.zip資料/projects/lwip/http://www.sics.se/~adam/lwip/85LwIP描述7586uIP描述開源的uIPTCP/IP協(xié)議棧，基于BSD，源代碼用C編寫專為8位和16位控制器設(shè)計，代碼量非常小，幾KB的ROM或幾百字節(jié)RAM特性ARP,SLIP,IP,UDP,ICMP,TCP支持多個并發(fā)的活動TCP連接，編譯時可配置支持多個監(jiān)聽的TCP連接，編譯時可配置TCP/IP包括流控、分片重組、重傳超時估算應(yīng)用程序的范例有webserver,webclient,e-mailsender(SMTPclient),Telnetserver,DNShostnameresolver版本uip-1.0.tar.gz資料http://www.sics.se/~adam/uip/index.php/Main_Page86uIP描述7687CoRECoRE介紹ConstrainedRESTfulEnvironments資源受限IP網(wǎng)絡(luò)情況如下：包大小受限較高的丟包率設(shè)備隨時斷電設(shè)備周期性喚醒結(jié)點吞吐量有限、電量有限、內(nèi)存受限CoRE研究內(nèi)容CoRE提供一個面向IP網(wǎng)絡(luò)資源受限的應(yīng)用程序架構(gòu)，這些應(yīng)用程序可以操作一些簡單資源

87CoRECoRE介紹7788CoAP介紹CoAP介紹ConstrainedApplicationProtocolCoAP是一種RESTful轉(zhuǎn)換協(xié)議，用在資源受限的網(wǎng)絡(luò)以及m2m應(yīng)用程序的節(jié)點，規(guī)定了對設(shè)備上資源的一些列操作（CRUD操作）CoAP協(xié)議特點提供REST方法/響應(yīng)的交互模型轉(zhuǎn)換成HTTP，便于網(wǎng)絡(luò)的完整性，滿足特殊的網(wǎng)絡(luò)需求，如多播，低開銷和受限環(huán)境的簡單性異步交互支持88CoAP介紹CoAP介紹7889CoAP介紹CoAP應(yīng)用可用在資源受限網(wǎng)絡(luò)中，也可用在傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)中使用范圍：相同受限網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備之間相同網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備與普通節(jié)點間不同的受限網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備間可用于智能能源和建筑自動化中，如智能網(wǎng)格應(yīng)用，智能家居等89CoAP介紹CoAP應(yīng)用7990CoAP結(jié)構(gòu)CoAP在協(xié)議棧中的位置及交互圖90CoAP結(jié)構(gòu)CoAP在協(xié)議棧中的位置及交互圖8091CoAP結(jié)構(gòu)CoAP協(xié)議可視為兩層CoAPTransactions層與UDP層交互，具有異步交互特性CoAPREST層與Transactions層交互，有同步和異步兩種方式。通過應(yīng)用Method和Response代碼實現(xiàn)CoAP的抽象結(jié)構(gòu)91CoAP結(jié)構(gòu)CoAP協(xié)議可視為兩層CoAP的抽象結(jié)構(gòu)8192協(xié)議層次小結(jié)應(yīng)用層資源受限的IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序架構(gòu)傳輸層面向物聯(lián)網(wǎng)、低資源消耗的簡化TCP/UDPIPv6層面向物聯(lián)網(wǎng)的簡易IP層，支持不同規(guī)模的低功耗移動節(jié)點的新型路由協(xié)議6LoWPAN適配層支持頭部壓縮和解壓縮、鏈路層分片和重組，支持移動性、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互操作性，支持IPv6通信連接MAC層和物理層基于IEEE802.15.4實現(xiàn)短距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸92協(xié)議層次小結(jié)應(yīng)用層資源受限的IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序架構(gòu)傳輸層面8293提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出常見應(yīng)用場景物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層次硬件平臺與操作系統(tǒng)

主要研究問題93提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出8394硬件平臺Crossbow專業(yè)套件94硬件平臺Crossbow專業(yè)套件8495Crossbow專業(yè)套件套件內(nèi)容●6個傳感器節(jié)點（SN2040/SN9040/SN4040)●1個基站（BU2400/BU900/BU400)●1個數(shù)據(jù)采集板（MDA320)●1個USB編程板（MIB520)●1個WSN套件CD95Crossbow專業(yè)套件套件內(nèi)容8596網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)96網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)8697傳感器節(jié)點處理器/射頻板IRIS模塊支持低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測量系統(tǒng)。支持868/915MHz、433MHz和2.4GHz頻段傳感器板MTS400多傳感器板包含溫度、濕度、大氣壓力和環(huán)境光等傳感器數(shù)據(jù)采集板MDA320是一款高性能數(shù)據(jù)采集板，具有8通道16位ADC模擬輸入97傳感器節(jié)點處理器/射頻板8798CrossbowIRIS●IEEE802.15.4/6LoWPAN協(xié)議RF發(fā)送器●2.4-2.4835GHz，全球兼容的ISM波段●直接序列擴頻技術(shù)，抗RF干擾、數(shù)據(jù)隱蔽性好●250kbps數(shù)據(jù)傳輸率●可運行TinyOS1.1.7或更高版本，包括Crossbow可靠的mesh網(wǎng)絡(luò)軟件操作平臺，也可以運行Contiki2.4●即插即用，可連接Crossbow所有傳感器板、數(shù)據(jù)采集板、網(wǎng)關(guān)和軟件98CrossbowIRIS●IEEE802.15.4/8899基站

處理器/射頻板IRIS模塊與USBPC網(wǎng)關(guān)接口成為基站。USBPC接口板MIB520具有USB接口，用于數(shù)據(jù)通信。USB編程板MIB520具有USB接口，用于數(shù)據(jù)通信。99基站處理器/射頻板89100監(jiān)控軟件MoteView客戶端可繪制歷史和實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)提供拓?fù)鋱D、數(shù)據(jù)輸出功能、節(jié)點編程提供對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)送命令100監(jiān)控軟件MoteView客戶端90101網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)MIB520網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點設(shè)備6LoWPAN數(shù)據(jù)演示管理101網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)MIB520網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點設(shè)備6Lo91102操作系統(tǒng)TinyOSContiki102操作系統(tǒng)TinyOS92103TinyOS特點擁有專屬的編程語言(NesC)開放源代碼(遵循BSD協(xié)議)代碼短小精悍支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組件的替換Task和Events管理并發(fā)進(jìn)程基于組件的軟件工程建構(gòu)103TinyOS特點擁有專屬的編程語言(NesC)開放源代93104TinyOS2.0操作系統(tǒng)事件驅(qū)動，基于組件使用nesC編寫支持的平臺：eyesIFXv2、intelmote2、mica2、mica2dot、micaZ、telosb、tinynode、btnode3nesC:使用C作為其基礎(chǔ)語言，支持所有的C語言詞法和語法增加了組件（component）和接口（interface）的關(guān)鍵字定義定義了接口及如何使用接口表達(dá)組件之間關(guān)系的方法目前只支持組件的靜態(tài)連接，不能實現(xiàn)動態(tài)連接和配置104TinyOS2.0操作系統(tǒng)事件驅(qū)動，基于組件94105TinyOS2.0的任務(wù)基本任務(wù)模型：基本任務(wù)模型中任務(wù)的原型聲明如下：

taskvoidtaskname（）{……..}用戶使用post關(guān)鍵字拋出任務(wù)，調(diào)用方式如下：result_tret=posttastname（）任務(wù)接口模型：任務(wù)接口擴展了任務(wù)的語法和語義。通常情況下，任務(wù)接口包含一個異步（async）的post命令和一個run事件，這些函數(shù)的具體聲明由接口決定。實例：InterfaceTaskParameter{asyncerror_tcommandpostTask(uint16_tparam);eventvoidrunTask(uint16_tparam);}調(diào)用方式:callTaskParameter.postTask(34);//拋出任務(wù)105TinyOS2.0的任務(wù)基本任務(wù)模型：基本任務(wù)模95106TinyOS2.0調(diào)度器TinyOS的調(diào)度器實現(xiàn)了任務(wù)和事件的兩級調(diào)度任務(wù)之間不能互相搶占，底層硬件中斷觸發(fā)事件，事件能搶占任務(wù)，事件之間也能互相搶占。命令和事件都可以post任務(wù)。任務(wù)中也可以調(diào)用命令TinyOS2.x調(diào)度器被實現(xiàn)為一個TinyOS組件。調(diào)度器既支持最基本的任務(wù)模型，也支持任務(wù)接口模型，并且由調(diào)度器負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)不同的任務(wù)類型106TinyOS2.0調(diào)度器TinyOS的調(diào)度器實現(xiàn)了任96107并發(fā)模型TinyOS一次僅執(zhí)行一個程序。程序運行時，有兩個執(zhí)行線程：任務(wù)和事件。事件是由硬件中斷觸發(fā)的，事件之間可以互相搶占任務(wù)之間不互相搶占，事件可搶占任務(wù)，事件也可互相搶占。可搶占運行的函數(shù)用async標(biāo)識，同步運行的函數(shù)用syncnesC的規(guī)則是：異步函數(shù)調(diào)用的命令和事件也必須是異步的。一個函數(shù)（命令或事件）不是異步就是同步（缺省）。接口的定義指明了命令和事件是異步還是同步中斷（異步函數(shù)）可以執(zhí)行同步函數(shù)的唯一方法就是post一個任務(wù)使用原子語句塊來實現(xiàn)對臨界數(shù)據(jù)的訪問107并發(fā)模型TinyOS一次僅執(zhí)行一個程序。程序運行時97TinyOSSystemcomposedofconcurrentFSMmodulesSingleexecutioncontextComponentmodelFrame(storage)Commands&eventhandlersTasks(computation)Command&EventinterfaceEasymigrationacrossh/w-s/wboundaryTwolevelschedulingstructurePreemptiveschedulingofeventhandlersNon-preemptiveFIFOschedulingoftasksCompiletimememoryallocationNestCMessagingComponentInternalStateInternalTasksCommandsEventsbit_cnt++bit_cnt==8SendByteEvent

bit_cnt=0DoneNoYesBit_Arrival_Event_HandlerState:{bit_cnt}Start108TinyOSSystemcomposedofconcu98CompleteTinyOSApplication109CompleteTinyOSApplication10999110ContikiContiki是瑞典計算機科學(xué)研究所AdamDunkels等人專為內(nèi)存資源非常有限的嵌入式系統(tǒng)如網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點等開發(fā)的一個多任務(wù)操作系統(tǒng)Contiki完全用C語言寫成,源代碼開放（遵循BSD協(xié)議）,支持網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),具有高度的移植性,代碼量非常小,支持從8位微控制器構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)到老式的8位家用電腦110ContikiContiki是瑞典計算機科學(xué)研究所Ad100111ContikiContiki包括一個多任務(wù)核心、TCP/IP、程序集以及低能耗的無線通訊堆棧使用uIP協(xié)議棧實現(xiàn)本地TCP/IP協(xié)議,可以在直接相連的終端和通過網(wǎng)絡(luò)相連的終端(如虛擬網(wǎng)絡(luò)計算機和Telnet)上實現(xiàn)圖形化界面系統(tǒng)111ContikiContiki包括一個多任務(wù)核心、TCP101112提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出常見應(yīng)用場景物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層次硬件平臺與操作系統(tǒng)主要研究問題112提綱物聯(lián)網(wǎng)的提出1022010年973計劃資助項目物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)理論與實踐研究首席科學(xué)家：劉海濤中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)理論和設(shè)計方法研究首席科學(xué)家：趙偉同濟大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)研究首席科學(xué)家：馬華東北京郵電大學(xué)1132010年973計劃資助項目物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)理論與實踐研究113103114物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)表征與體系架構(gòu)研究針對物聯(lián)網(wǎng)的強關(guān)聯(lián)性、非確定性、高混雜性等特征，圍繞物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)模型、標(biāo)識體系、安全架構(gòu)與架構(gòu)體系等開展研究，以建立物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)理論和架構(gòu)體系為目標(biāo)，力爭在物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)聯(lián)模型、系統(tǒng)架構(gòu)等方面取得相關(guān)的理論成果研究內(nèi)容：物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)模型與表征可擴展物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識體系物聯(lián)網(wǎng)安全架構(gòu)面向演進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)體系114物聯(lián)網(wǎng)關(guān)聯(lián)表征與體系架構(gòu)研究針對物聯(lián)網(wǎng)的強關(guān)聯(lián)性、非確104115物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)融合和自治機理研究研究物聯(lián)網(wǎng)的自治模型，以及場景察覺、資源配置和優(yōu)化、自愈合和自保護(hù)等機理，研究物聯(lián)網(wǎng)的自治子網(wǎng)間的協(xié)作管理和具有可增量部署特征的物聯(lián)網(wǎng)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合機制，形成物聯(lián)網(wǎng)的自治理論和方法研究內(nèi)容：物聯(lián)網(wǎng)的自治模型高混雜條件下物聯(lián)網(wǎng)的場景覺察機理非確定條件下物聯(lián)網(wǎng)的自配置與優(yōu)化機理復(fù)雜動態(tài)場景下物聯(lián)網(wǎng)的自愈合與自保護(hù)機理自治子網(wǎng)間協(xié)作管理機理可增量部署的物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合機制115物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)融合和自治機理研究研究物聯(lián)網(wǎng)的自治模型，以及105116物聯(lián)網(wǎng)混雜信息融合與決策研究圍繞物聯(lián)網(wǎng)信息融合與決策服務(wù)需求，以解決混雜條件下信息融合與決策、數(shù)據(jù)處理的隱私保護(hù)等問題為目標(biāo)，研究物聯(lián)網(wǎng)在信息采集、融合和決策控制等過程中信息的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，對多源異構(gòu)信息進(jìn)行多層次匯聚、處理、融合和決策研究內(nèi)容：物聯(lián)網(wǎng)信息