物聯(lián)網(wǎng)支撐技術-

物聯(lián)網(wǎng)支撐技術物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第1頁云計算

中間件技術GPS與GIS123第八章物聯(lián)網(wǎng)支撐技術

物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第2頁8.1云計算之所以稱為“云”，是因為它在一些方面含有現(xiàn)實中云特征：云普通都較大；云規(guī)模能夠動態(tài)伸縮，它邊界是含糊；云在空中飄忽不定，你無法也無需確定它詳細位置，但它確實存在于某處。

8.1.1云計算概述物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第3頁8.1云計算1.云計算概念狹義云計算是指IT基礎設施交付和使用模式，指經過網(wǎng)絡以按需、易擴展方式取得所需資源(硬件、平臺、軟件)。提供資源網(wǎng)絡被稱為“云”。“云”中資源在使用者看來是能夠無限擴展，而且能夠隨時獲取，按需使用，隨時擴展，按使用付費。廣義云計算是指服務交付和使用模式，指經過網(wǎng)絡以按需、易擴展方式取得所需服務。這種服務能夠是IT、軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關，也能夠使用任意其它服務。物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第4頁8.1云計算

2.云計算特點(1)超大規(guī)模。(2)虛擬化。(3)高可靠性。(4)通用性。(5)高可擴展性。(6)按需服務。(7)極其廉價。物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第5頁8.1云計算

3.云計算基本原理云計算基本原理是，經過使計算分布在大量分布式計算機上，而非當?shù)赜嬎銠C或遠程服務器中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心運行將更與互聯(lián)網(wǎng)相同。這使得企業(yè)能夠將資源切換到需要應用上，依據(jù)需求訪問計算機和存放系統(tǒng)。這是一個革命性舉措，它意味著計算能力也能夠作為一個商品進行流通，就像煤氣、水、電一樣，取用方便，費用低廉。

物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第6頁8.1云計算

1、云計算服務模式依據(jù)NIST(NationalInstituteofStandardsandTechnology，美國國家標準技術研究院)定義，從用戶體驗角度出發(fā)云計算主要分為三種服務模式：SaaS、PaaS和IaaS。對普通用戶而言，他們主要面正確是SaaS這種服務模式，而且?guī)缀跞吭朴嬎惴兆罱K展現(xiàn)形式都是SaaS。8.1.2云計算服務模式及關鍵技術物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第7頁8.1云計算(1)SaaSSaaS是SoftwareasaService(軟件即服務)簡稱，它是一個經過Internet提供軟件模式，用戶無需購置軟件，而是向提供商租用基于Web軟件，來管理企業(yè)經營活動。相對于傳統(tǒng)軟件，SaaS處理方案有顯著優(yōu)勢，包含較低前期成本，便于維護，快速展開使用。伴隨企業(yè)IT預算連續(xù)受到嚴格審查和企業(yè)降低雇用技術人員，我們能夠看到中國市場未來對SaaS處理方案有顯著需求。物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第8頁8.1云計算(2)PaaS經過網(wǎng)絡進行程序提供服務稱之為SaaS，而云計算時代對應服務器平臺或者開發(fā)環(huán)境作為服務進行提供就成為了

PaaS(Platform

as

a

Service，平臺即服務)。所謂PaaS實際上是指將軟件研發(fā)平臺作為一個服務，以SaaS模式提交給用戶。所以，PaaS也是SaaS模式一個應用。不過，PaaS出現(xiàn)能夠加緊SaaS發(fā)展，尤其是加緊SaaS應用開發(fā)速度。從某種意義上說，PaaS是SaaS源泉。

物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第9頁8.1云計算(3)IaaSIaaS(InfrastructureasaService，基礎設施即服務)。消費者經過

Internet

能夠從完善計算機基礎設施取得服務?；贗nternet

服務(如存放和數(shù)據(jù)庫)是IaaS一部分。IaaS最大優(yōu)勢在于它允許用戶動態(tài)申請或釋放節(jié)點，按使用量計費。運行IaaS服務器規(guī)模到達幾十萬臺之多，用戶因而能夠認為能夠申請資源幾乎是無限。而IaaS是由公眾共享，因而含有更高資源使用效率。物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第10頁8.1云計算2、云計算關鍵技術(1)數(shù)據(jù)存放技術(2)數(shù)據(jù)管理技術(3)編程模型物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第11頁8.1云計算1、IBMIBM在11月推出了“改變游戲規(guī)則”“藍云”計算平臺，為客戶帶來即買即用云計算平臺。它包含一系列自動化、自我管理和自我修復虛擬化云計算軟件，使來自全球應用能夠訪問分布式大型服務器池，使數(shù)據(jù)中心在類似于互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下運行計算。IBM正在封裝云計算軟件名為Hsdoop，運行在Linux操作系統(tǒng)上。Hsdoop基于名為Nutch開源搜索項目以及GoogleMapReduce(映射化簡)軟件，MapReduce用于連接大量電腦擴展復雜計算任務，用于大規(guī)模數(shù)據(jù)集(大于1TB)并行運算。8.1.3經典云計算系統(tǒng)介紹物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第12頁8.1云計算2、SUN5月，美國太陽計算機系統(tǒng)企業(yè)(SUN)在JavaOne開發(fā)者大會上宣告推出“Hydrazine”計劃。至此，集結在“云計算”旗幟之下軟件供給商又增加了一位重量級組員?；凇癏ydrazine”計劃，SUN希望利用其關鍵技術打造一個包含網(wǎng)絡環(huán)境、數(shù)據(jù)中心和其它基礎設施組件在內完整處理方案，如SUNJavaFX豐富互聯(lián)網(wǎng)應用程序技術、SUNGlassfish應用服務器、SUN企業(yè)服務總線、SUN目錄服務器、MySQL、“廉價存放”和SUN硬件，從而使開發(fā)人員利用SUN平臺創(chuàng)建托管應用與服務，而且不用到任何其它地方就能夠利用這些應用程序和服務盈利。8.1.3經典云計算系統(tǒng)介紹物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第13頁8.1云計算

3、Google谷歌企業(yè)(Google，谷歌)圍繞因特網(wǎng)搜索創(chuàng)建了一個超動力商業(yè)模式。如今，他們又以應用托管、企業(yè)搜索以及其它更多形式向企業(yè)開放了他們“云”。它早已以發(fā)表學術論文形式公開其云計算三大法寶：GFS、MapReduce和BigTable，并在美國、中國等高校開設怎樣進行云計算編程課程。當前，Google已經允許第三方在Google云計算中經過GoogleAppEngine運行大型并行應用程序。8.1.3經典云計算系統(tǒng)介紹物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第14頁8.1云計算4、Microsoft微軟“云計算”(WindowsAzure)被認為是WindowsNT之后，來最主要產品。它提供了“軟件＋服務”模式，即在提供軟件同時提供服務，靠服務來掙錢?，F(xiàn)在這一模式深入落實到了“云計算”，即微軟不再利用軟件盈利，而是利用軟件安裝、存放、升級和維護等盈利。8.1.3經典云計算系統(tǒng)介紹物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第15頁8.1云計算

5、Amazon亞馬遜(Amazon)是最大在線零售商，使用彈性計算云(EC2)和簡單存放服務(S3)為企業(yè)提供計算和存放服務，也為獨立軟件開發(fā)人員及開發(fā)商提供云計算服務平臺。Amazon提供云計算服務主要有：彈性云計算EC2；簡單存放服務S3；簡單數(shù)據(jù)庫服務SimpleDB；簡單隊列服務SQS；彈性MapReduce服務；內容推送服務CloudFront；電子商務服務DevPay；靈活支付服務FPS。8.1.3經典云計算系統(tǒng)介紹物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第16頁8.1云計算6、我國云計算在我國，云計算發(fā)展也非常迅猛。5月10日，IBM在中國無錫太湖新城科教產業(yè)園建立中國第一個云計算中心投入運行；6月24日，IBM在北京IBM中國創(chuàng)新中心成立了第二家中國云計算中心——IBM大中華區(qū)云計算中心；11月28日，廣東電子工業(yè)研究院與東莞松山湖科技產業(yè)園管委會簽約，廣東電子工業(yè)研究院將在東莞松山湖投資2億元建立云計算平臺；12月30日，阿里巴巴集團旗下子企業(yè)阿里軟件與江蘇省南京市政府正式簽署了年戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，計劃于年初在南京建立國內首個“電子商務云計算中心”，首期投資額將達上億元人民幣；世紀互聯(lián)推出了CloudEx產品線，包含完整互聯(lián)網(wǎng)主機服務“CloudExComputingService”，基于在線存放虛擬化“CloudExStorageService”，供個人及企業(yè)進行互聯(lián)。8.1.3經典云計算系統(tǒng)介紹物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第17頁8.1云計算云計算廣泛應用，將從根本上改變信息獲取和知識傳輸方式，促進基礎設施運行、軟件等信息產業(yè)向服務化轉型，催生跨行業(yè)融合新型服務業(yè)態(tài)。物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第18頁8.1云計算

1、云計算與物聯(lián)網(wǎng)關系

云計算是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展基石，而且從以下兩個方面促進物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)。首先，云計算是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)關鍵，利用云計算模式使物聯(lián)網(wǎng)中以兆計算各類物品實時動態(tài)管理和智能分析變得可能。其次，云計算促進物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)智能融合，從而構建智慧地球。

8.1.4云計算與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第19頁8.1云計算

2、云計算與物聯(lián)網(wǎng)結合方式

云計算與物聯(lián)網(wǎng)結合方式能夠分為以下幾個。一是單中心，多終端。二是多中心，大量終端。三是信息、應用分層處理，海量終端。8.1.4云計算與物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第20頁8.2中間件中間件(Middleware)是與操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫并列三大基礎軟件之一。顧名思義，中間件處于操作系統(tǒng)軟件與用戶應用軟件中間。中間件在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫之上，應用軟件下層，總作用是為處于自己上層應用軟件提供運行與開發(fā)環(huán)境，幫助用戶靈活、高效地開發(fā)和集成復雜應用軟件。8.2.1中間件概述物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第21頁8.2中間件最早含有中間件技術思想及功效軟件是IBMCICS，但因為CICS不是分布式環(huán)境產物，所以人們普通把Tuxedo作為第一個嚴格意義上中間件產品。Tuxedo是1984年在當初屬于AT&T貝爾試驗室開發(fā)完成，但因為分布式處理當初并沒有在商業(yè)應用上取得像今天一樣成功，Tuxedo在很長一段時期里只是試驗室產品，以后被Novell收購，在經過Novell并不成功商業(yè)推廣之后，1995年被現(xiàn)在BEA企業(yè)收購。物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第22頁8.2中間件

1、中間件作用

中間件屏蔽了底層操作系統(tǒng)復雜性，使程序開發(fā)人員面對一個簡單而統(tǒng)一開發(fā)環(huán)境，降低程序設計復雜性，將注意力集中在自己業(yè)務上，無須再為程序在不一樣系統(tǒng)軟件上移植而重復工作，從而大大降低了技術上負擔。物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第23頁8.2中間件

2、中間件分類

(1)遠程過程調用(RPC)

(2)面向消息中間件(MOM)(3)對象請求代理(ORB)物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第24頁8.2中間件從本質上看，物聯(lián)網(wǎng)中間件是物聯(lián)網(wǎng)應用共性需求(感知、互聯(lián)互通和智能)。已存在各種中間件及信息處理技術，包含信息感知技術、下一代網(wǎng)絡技術、人工智能與自動化技術聚合與技術提升。8.2.2物聯(lián)網(wǎng)中間件物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第25頁8.2中間件8.2.2物聯(lián)網(wǎng)中間件物聯(lián)網(wǎng)中間件物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第26頁8.2中間件

EPC(ElectronicProductCode)中間件飾演電子產品標簽和應用程序之間中介角色。應用程序使用EPC中間件所提供一組通用應用程序接口，即可連到RFID讀寫器，讀取RFID標簽數(shù)據(jù)。基于此標準接口，即使存放RFID標簽數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫軟件或后端應用程序增加或改由其它軟件代替，或者RFID讀寫器種類增加等情況發(fā)生時，應用端不需修改也能處理，省去多對多連接維護復雜性等問題。

1、EPC中間件物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第27頁8.2中間件RFID中間件是物聯(lián)網(wǎng)軟件系統(tǒng)中關鍵和靈魂，RFID中間件是一個面向消息中間件，負擔著RFID硬件和物聯(lián)網(wǎng)應用程序之間數(shù)據(jù)轉換和傳遞任務，隔離數(shù)據(jù)層與應用層，使應用程序之間數(shù)據(jù)通透，提升物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)靈活性和可維護性。2、RFID中間件物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第28頁8.2中間件RFID中間件分類：（1）應用程序中間件。應用程序中間件主要經過驅動程序控制閱讀器，讀取RFID標簽數(shù)據(jù)，與硬件耦合度大、共用性差。（2）處理方案中間件。處理方案中間件是在中間件平臺基礎上，按照用戶需求，提供定制軟件和硬件。（3）架構中間件。架構中間件是可重構通用RFID中間件，能夠依據(jù)不一樣硬件設備，向應用層提供靈活數(shù)據(jù)接口，能夠完成數(shù)據(jù)采集、過濾，平臺維護、管理等功效。物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第29頁8.2中間件WSN中間件主要用于支持基于無線傳感器應用開發(fā)、維護、布署和執(zhí)行，其中包含復雜高級感知任務描述機制，傳感器網(wǎng)絡通信機制，傳感器節(jié)點之間協(xié)調以在各傳感器節(jié)點上分配和調度該任務，對合并傳感器感知數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合以得到高級結果，并將所得結果向任務指派者進行匯報等機制。

3、WSN中間件物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第30頁8.2中間件WSN中間件：（1）分布式數(shù)據(jù)庫。（2）虛擬共享元組空間。（3）事件驅動。（4）服務發(fā)覺（5）移動代理物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第31頁8.2中間件OSGi(OpenServicesGatewayinitiative)是一個1999年成立開放標準聯(lián)盟，意在建立一個開放服務規(guī)范.基于OSGi物聯(lián)網(wǎng)中間件技術早已被廣泛地用到了手機和智能機器與機器終端上，在汽車業(yè)(汽車中嵌入式系統(tǒng))、工業(yè)自動化、智能樓宇、網(wǎng)格計算、云計算、各種機頂盒等領域都有廣泛應用。有業(yè)界人士認為，OSGi是“萬能中間件”(UniversalMiddleware)。4、OSGi中間件物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第32頁8.2中間件復雜事件處理(ComplexEventProgressing)技術是90年代中期由斯坦福大學DavidLuckham教授所提出，是一個新興基于事件流技術。物聯(lián)網(wǎng)應用采取事件驅動架構主要目標是使物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)能針對海量傳感器事件，在很短時間內馬上做出反應。當前，復雜事件處理中間件主要面向金融、監(jiān)控等領域，包含IBM流計算中間件InfoSphereStreams，以及Sybase、Tibico等相關產品。

5、CEP中間件物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第33頁8.2中間件

SOA(Service-OrientedArchitecture)，面向服務架構，它將應用程序不一樣功效單元(稱為服務)經過這些服務之間定義良好接口和契約聯(lián)絡起來。

6、SOA中間件物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第34頁8.3GPS定位系統(tǒng)1.概述全球定位系統(tǒng)(globalpositioningsystem，GPS)是美國從20世紀70年代開始研制，1994年建成。主要目標是為陸、海、空提供實時、全天候和全球性導航服務，并用于情報搜集、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目標。該系統(tǒng)含有在海、陸、空進行全方位、實時三維導航與定位能力新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第35頁8.3GPS定位系統(tǒng)1.概述GPS系統(tǒng)特點(1)全球、全天候工作。(2)定位精度高。

(3)功效多、應用廣。物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第36頁8.3GPS定位系統(tǒng)2.GPS系統(tǒng)組成GPS衛(wèi)星星座GPS工作衛(wèi)星及其星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作(21+3)GPS星座。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內，物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第37頁8.3GPS定位系統(tǒng)2.GPS系統(tǒng)組成地面監(jiān)控系統(tǒng)地面監(jiān)控系統(tǒng)包含4個監(jiān)控站、1個上行注入站和1個主控站。物聯(lián)網(wǎng)支撐技術第38頁8.3GPS定位系