物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)-第1章劉化君-緒論

《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》課件

第1章緒論2024年2月28日電子工業(yè)出版社劉化君劉傳清編著《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》教材配套課件12024年2月28日第1章緒論

1.1何謂物聯(lián)網(wǎng)1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)1.2.1物聯(lián)網(wǎng)的自主體系結(jié)構(gòu)1.2.2物聯(lián)網(wǎng)的EPC體系結(jié)構(gòu)1.2.3物聯(lián)網(wǎng)的UID技術(shù)體系架構(gòu)1.2.4架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的建議1.3物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基本組成1.3.1物聯(lián)網(wǎng)硬件平臺組成1.3.2物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺組成1.4物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)1.4.1節(jié)點感知技術(shù)1.4.2節(jié)點組網(wǎng)及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.4.3數(shù)據(jù)融合與智能技術(shù)1.4.4云計算1.5物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及發(fā)展1.5.1物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域1.5.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展2024年2月28日1.1何謂物聯(lián)網(wǎng)1.物聯(lián)網(wǎng)概念的提出從“智慧地球”的理念到“感知中國”的提出，隨著全球一體化、工業(yè)自動化和信息化進程的不斷深入，物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings,IOT)悄然來臨。什么是物聯(lián)網(wǎng)？在不同的階段從不同的角度出發(fā)對物聯(lián)網(wǎng)就有了不同的理解、解釋。目前，有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)定義的爭議還在進行之中，尚不存在一個世界范圍內(nèi)認可的權(quán)威定義。2024年2月28日2.物聯(lián)網(wǎng)的不同定義（1）物聯(lián)網(wǎng)的定義物聯(lián)網(wǎng)是通過各種信息傳感設(shè)備及系統(tǒng)（傳感網(wǎng)、射頻識別、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等）、條碼與二維碼、全球定位系統(tǒng)，按約定的通信協(xié)議，將物與物、人與物、人與人連接起來，通過各種接入網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)進行信息交換，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種信息網(wǎng)絡(luò)。這個定義的核心是，物聯(lián)網(wǎng)的主要特征是每一個物件都可以尋址，每一個物件都可以控制，每一個物件都可以通信。2024年2月28日2.物聯(lián)網(wǎng)的不同定義物聯(lián)網(wǎng)的這個定義包含了以下3個主要含義：1）物聯(lián)網(wǎng)是指對具有全面感知能力的物體及人的互聯(lián)集合。兩個或兩個以上物體如果能交換信息即可稱為物聯(lián)。使物體具有感知能力需要在物品上裝置不同類型的識別裝置，譬如電子標簽、條碼與二維碼等，或通過傳感器、紅外感應(yīng)器等感知其存在。同時，這一概念也排除了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的主從關(guān)系，能夠自組織。2）物聯(lián)必須遵循約定的通信協(xié)議，并通過相應(yīng)地軟、硬件實現(xiàn)?；ヂ?lián)的物品要互相交換信息就需要實現(xiàn)不同系統(tǒng)中的實體的通信。為了成功地通信，它們必須遵守相關(guān)的通信協(xié)議，同時需要相應(yīng)的軟件、硬件來實現(xiàn)這些規(guī)則，并可以通過現(xiàn)有的各種接入網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)進行信息交換。3）物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)對各種物品（包括人）進行智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能。這也是組建物聯(lián)網(wǎng)的目的。2024年2月28日（2）有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)的其它定義1）麻省理工學(xué)院（MIT）最早提出的物聯(lián)網(wǎng)概念。早在1999年，MIT的Auto-ID研究中心首先提出：把所有物品通過射頻識別(RFID)和條碼等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。這種表述的核心是RFID技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的綜合應(yīng)用。RFID標簽可謂是早期物聯(lián)網(wǎng)最為關(guān)鍵的技術(shù)與產(chǎn)品，當時認為物聯(lián)網(wǎng)最大規(guī)模、最有前景的應(yīng)用就是在零售和物流領(lǐng)域。利用RFID技術(shù)，通過計算機互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物品(商品)的自動識別、互聯(lián)與信息資源共享。2024年2月28日2）國際電信聯(lián)盟(ITU)對物聯(lián)網(wǎng)的定義。2005年，國際電信聯(lián)盟(ITU)在《TheInternetofThings》報告中對物聯(lián)網(wǎng)概念進行了擴展，提出了任何時刻、任何地點、任意物體之間的互聯(lián)，無所不在的網(wǎng)絡(luò)和無所不在計算的發(fā)展愿景，如圖1-1所示。該圖顯示：IOT是在任何時間、環(huán)境、任何物品、人、企業(yè)、商業(yè)、采用任何通信方式（包括匯聚、連接、收集、計算等），以滿足提供的任何服務(wù)。按照ITU給出的這個定義,物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品到物品(ThingtoThing，T2T)、人到物品(HumantoThing,H2T)、,人到人(HumantoHuman，H2H)之間的互聯(lián)。這里與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)最大的區(qū)別是,H2T是指人利用通用裝置與物品之間的連接,H2H是指人之間不依賴于個人計算機而進行的互聯(lián)。需要利用物聯(lián)網(wǎng)才能解決的是傳統(tǒng)意義上的互聯(lián)網(wǎng)沒有考慮的、對于任何物品連接的問題。2024年2月28日圖1-1ITU物聯(lián)網(wǎng)示意圖2024年2月28日3）歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺(EPoSS)報告對物聯(lián)網(wǎng)的闡釋。2008年5月27日，歐洲智能系統(tǒng)集成技術(shù)平臺(EPoSS)在發(fā)布的《InternetofThingsin2020》報告中，分析預(yù)測了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢。該報告認為：由具有標識、虛擬個性的物體/對象所組成的網(wǎng)絡(luò)，這些標識和個性等信息在智能空間使用智慧的接口與用戶、社會和環(huán)境進行通信。顯然，對物聯(lián)網(wǎng)的這個闡釋說明RFID和相關(guān)的識別技術(shù)是未來物聯(lián)網(wǎng)的基石，側(cè)重了RFID的應(yīng)用及物體的智能化。2024年2月28日4）歐盟第7框架下RFID和物聯(lián)網(wǎng)研究項目組對物聯(lián)網(wǎng)給出的解釋。歐盟第7框架下RFID和物聯(lián)網(wǎng)研究項目組對RFID和物聯(lián)網(wǎng)進行了比較系統(tǒng)的研究后，在2009年9月15日發(fā)布的研究報告中指出：物聯(lián)網(wǎng)是未來互聯(lián)網(wǎng)的一個組成部分，可以被定義為基于標準的和交互通信協(xié)議的且具有自配置能力的動態(tài)全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，在物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)物理和虛擬的“物件”具有身份、物理屬性、擬人化等特征，它們能夠被一個綜合的信息網(wǎng)絡(luò)所連接。2024年2月28日（2）無線傳感網(wǎng)的概念無線傳感網(wǎng)（WirelessSensorNetwork，WSN）簡稱為傳感網(wǎng)。傳感網(wǎng)是由若干具有無線通信與計算能力的感知節(jié)點，以網(wǎng)絡(luò)為信息傳遞載體，實現(xiàn)對物理世界的全面感知而構(gòu)成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)。傳感網(wǎng)的突出特征是采用智能計算技術(shù)對信息進行分析處理，從而提升對物質(zhì)世界的感知能力，實現(xiàn)智能化的決策和控制。2024年2月28日傳感網(wǎng)的這個定義包含了以下3個主要含義：1）傳感網(wǎng)的感知節(jié)點包含有傳感器節(jié)點（SensorNode）、匯聚節(jié)點（SinkNode）和管理節(jié)點，且必須具備無線通信與計算能力。2）大量傳感器節(jié)點隨機部署在感知區(qū)域（SensorField）內(nèi)部或附近，這些節(jié)點能通過自組織方式構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)。3）傳感器節(jié)點感知的數(shù)據(jù)沿其它傳感器節(jié)點逐跳進行傳輸，在經(jīng)過多跳路由后到達匯聚節(jié)點，最后可通過互聯(lián)網(wǎng)或其他通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)焦芾砉?jié)點。傳感網(wǎng)擁有者通過管理節(jié)點對傳感網(wǎng)進行配置和管理，收集監(jiān)測數(shù)據(jù)及發(fā)布監(jiān)測控制任務(wù)，實現(xiàn)智能化的決策和控制。協(xié)作地感知、采集、處理、發(fā)布感知信息是傳感網(wǎng)的基本功能。2024年2月28日（3）泛在網(wǎng)絡(luò)泛在網(wǎng)絡(luò)(UbiquitousNetwork)的概念來自于日韓提出的U戰(zhàn)略，所給出的定義是：無所不在的網(wǎng)絡(luò)社會將是由智能網(wǎng)絡(luò)、最先進的計算技術(shù)以及其它領(lǐng)先的數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施武裝而成的技術(shù)社會形態(tài)。根據(jù)這樣的構(gòu)想，泛在網(wǎng)絡(luò)將以“無所不在”、“無所不包”、“無所不能”為基本特征，幫助人類在任何時間、任何地點，實現(xiàn)任何人、任何物品之間的順暢通信。泛在網(wǎng)也被稱為“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”，是面向泛在應(yīng)用的各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的集合。2024年2月28日3.對物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵的進一步理解（1）物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的主要原因1）經(jīng)濟危機催生新產(chǎn)業(yè)革命。2）傳感網(wǎng)技術(shù)已成熟應(yīng)用。3）網(wǎng)絡(luò)接入和數(shù)據(jù)處理能力已基本適應(yīng)多媒體信息傳輸處理需求。2024年2月28日從技術(shù)層面上看，物聯(lián)網(wǎng)是指物體通過智能感知裝置，經(jīng)過傳輸網(wǎng)絡(luò)，到達指定數(shù)據(jù)處理中心，實現(xiàn)人與人、物與物、人與物之間信息交互與處理的智能化網(wǎng)絡(luò)。如果將傳感器的概念進一步擴展，把射頻識別、二維條碼等信息的讀取設(shè)備、音視頻錄入設(shè)備等數(shù)據(jù)采集設(shè)備都認為是一種傳感器，并提升到智能感知水平，則范圍擴展后的傳感網(wǎng)絡(luò)也可以認識是物聯(lián)網(wǎng)。（2）技術(shù)層面的認識2024年2月28日從ITU-T、ISO/IECJTC1SC6等國際標準組織對傳感網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)定義和標準化范圍來看，傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)是一個概念的兩種不同表述，都是依托各種信息設(shè)備實現(xiàn)物理世界和信息世界的無縫融合。此外，也有觀點認為物聯(lián)網(wǎng)是從產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用角度，傳感網(wǎng)是從技術(shù)角度對同一事物的不同表述，其實質(zhì)沒有什么區(qū)別?？梢姛o論從哪個角度，都可以認為目前為人所熟知的“物聯(lián)網(wǎng)”和“傳感網(wǎng)”均是以智能傳感器、RFID等客觀世界標識和感知技術(shù)，借助于無線通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡(luò)等實現(xiàn)人與物理世界的信息交互。2024年2月28日（3）從應(yīng)用的角度理解從應(yīng)用的角度來看，物聯(lián)網(wǎng)主要是在提升數(shù)據(jù)傳送效率、改善民生、提高生產(chǎn)率、降低企業(yè)管理成本等方面發(fā)揮重要作用。譬如，就電信運營的產(chǎn)業(yè)鏈而言，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵主要是基于特定的終端，以有線或無線（IP/CDMA）等為接入手段，為集團和家庭客戶提供機器到機器、機器到人的解決方案，滿足客戶對生產(chǎn)過程/家居生活監(jiān)控、指揮調(diào)度、遠程數(shù)據(jù)采集和測量、遠程診斷等方面的信息化需求。2024年2月28日（4）物聯(lián)網(wǎng)與其它網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系物聯(lián)網(wǎng)是一種關(guān)于人與物、物與物廣泛互聯(lián)，實現(xiàn)人與客觀世界進行信息交互的信息網(wǎng)絡(luò)；傳感網(wǎng)是利用傳感器作為節(jié)點，以專門的無線通信協(xié)議實現(xiàn)物品之間連接的自組織網(wǎng)絡(luò)；泛在網(wǎng)是面向泛在應(yīng)用的各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的集合，強調(diào)是跨網(wǎng)之間的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)融合/聚類與應(yīng)用；互聯(lián)網(wǎng)是指通過TCP/IP協(xié)議將異種計算機網(wǎng)絡(luò)連接起來實現(xiàn)資源共享的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)的是人與人之間的通信。2024年2月28日物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)存的其它網(wǎng)絡(luò)，如傳感網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、泛在網(wǎng)絡(luò)以及其它網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)之間的關(guān)系圖。圖1-2物聯(lián)網(wǎng)與其它網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系2024年2月28日4.物聯(lián)網(wǎng)的基本屬性①全面感知：利用RFID、傳感器、二維碼等智能感知設(shè)施，可隨時隨地感知、獲取物體的信息；②可靠傳輸：通過各種信息網(wǎng)絡(luò)與計算機網(wǎng)絡(luò)的融合，將物體的信息實時準確地傳送到目的地；③智能處理：利用數(shù)據(jù)融合及處理、云計算等各種計算技術(shù)，對海量的分布式數(shù)據(jù)信息進行分析、融合和處理，向用戶提供信息服務(wù)；④自動控制：利用模糊識別等智能控制技術(shù)對物體實施智能化控制和利用。2024年2月28日4.物聯(lián)網(wǎng)的基本屬性圖

1-3物理、數(shù)字、虛擬世界和社會互動共生2024年2月28日5.物聯(lián)網(wǎng)的主要類型按照物聯(lián)網(wǎng)的用戶范圍不同，可將其分為公用物聯(lián)網(wǎng)和專用物聯(lián)網(wǎng)。公用物聯(lián)網(wǎng)是指為滿足大眾生活和信息需求提供物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)；專用物聯(lián)網(wǎng)是指滿足企業(yè)、團體或個人特色應(yīng)用，有針對性地提供專業(yè)性業(yè)務(wù)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)。專用物聯(lián)網(wǎng)可以利用公用網(wǎng)絡(luò)（如計算機互聯(lián)網(wǎng)）、專網(wǎng)（局域網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)或公用網(wǎng)中的專享資源）等進行數(shù)據(jù)傳輸。也可以按照網(wǎng)絡(luò)的隸屬關(guān)系及管理權(quán)限等因素劃分。2024年2月28日按照接入網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度，物聯(lián)網(wǎng)可分為簡單接入和多跳接入網(wǎng)絡(luò)。簡單接入是指在感知設(shè)施獲取信息后直接通過有線或無線方式將數(shù)據(jù)直接發(fā)送至承載網(wǎng)絡(luò)。目前RFID讀寫設(shè)備主要采用簡單接入方式；簡單接入方式可用于終端設(shè)備分散、數(shù)據(jù)量較小的應(yīng)用場合。多跳接入是指利用傳感網(wǎng)（WSN）技術(shù)，將具有無線通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點通過自組織方式，根據(jù)環(huán)境的變化，自主地完成網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)組織和數(shù)據(jù)的傳送。由于節(jié)點間距離較短，一般多采用多跳方式進行通信。而后傳感網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)通過接入網(wǎng)關(guān)傳送到承載網(wǎng)絡(luò)。多跳接入方式適用于終端設(shè)備相對集中、終端與網(wǎng)絡(luò)間數(shù)據(jù)傳輸量較小的場合。采用多跳接入方式可以降低末端感知節(jié)點、接入網(wǎng)和承載網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)投資和應(yīng)用成本，提升接入網(wǎng)絡(luò)的健壯性。2024年2月28日若按照應(yīng)用類型進行劃分，有數(shù)據(jù)采集應(yīng)用、自動化控制應(yīng)用、日常便利性應(yīng)用以及定位類應(yīng)用等物聯(lián)網(wǎng)。2024年2月28日1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)作為新興的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將會對IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到巨大推動作用。然而，由于物聯(lián)網(wǎng)尚處在起步階段，還沒有一個廣泛認同的體系結(jié)構(gòu)。在公開發(fā)表物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的同時,很多研究人員也提出了若干物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu),例如物品萬維網(wǎng)的(WebofThings,WoT)體系結(jié)構(gòu),它定義了一種面向應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng),把萬維網(wǎng)服務(wù)嵌入到系統(tǒng)中,可以采用簡單的萬維網(wǎng)服務(wù)形式使用物聯(lián)網(wǎng)。這是一個以用戶為中心的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu),試圖把互聯(lián)網(wǎng)中成功的、面向信息獲取的萬維網(wǎng)結(jié)構(gòu)移植到物聯(lián)網(wǎng)上,用于物聯(lián)網(wǎng)的信息發(fā)布、檢索和獲取。當前，較具代表性的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)有歐美支持的EPCGlobal物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)和日本的UbiquitousID(UID)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等。我國也積極參與了物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究,正在積極制訂符合社會發(fā)展實際情況的物聯(lián)網(wǎng)標準和架構(gòu)。2024年2月28日1.2.1物聯(lián)網(wǎng)的自主體系結(jié)構(gòu)GuyPujolle提出的一種采用自主通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)自主體系結(jié)構(gòu)，如圖1-4所示。所謂自主通信是指以自主件(SelfWare)為核心的通信,自主件在端到端層次以及中間節(jié)點,執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)控制面已知的或者新出現(xiàn)的任務(wù),自主件可以確保通信系統(tǒng)的可進化特性。圖1-4物聯(lián)網(wǎng)的一種自主體系結(jié)構(gòu)2024年2月28日物聯(lián)網(wǎng)的這種自主體系結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)面、控制面、知識面和管理面4個面組成。數(shù)據(jù)面主要用于數(shù)據(jù)分組的傳送。控制面通過向數(shù)據(jù)面發(fā)送配置信息,優(yōu)化數(shù)據(jù)面的吞吐量，提高可靠性。知識面是最重要的一個面，它提供整個網(wǎng)絡(luò)信息的完整視圖,并且提煉成為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的知識,用于指導(dǎo)控制面的適應(yīng)性控制。管理面用于協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)面、控制面和知識面的交互,提供物聯(lián)網(wǎng)的自主能力。2024年2月28日1.2.2物聯(lián)網(wǎng)的EPC體系結(jié)構(gòu)美國統(tǒng)一代碼協(xié)會(UCC)的支持下，提出要在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線通信技術(shù)，構(gòu)造一個覆蓋世界萬物的系統(tǒng)，同時還提出了電子產(chǎn)品代碼(ElectronicProductCode，EPC)的概念。即每一個對象都將賦予一個惟一的EPC，并由采用射頻識別技術(shù)的信息系統(tǒng)管理，彼此聯(lián)系；數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)儲存由EPC網(wǎng)絡(luò)來處理。EPCGlobal對于物聯(lián)網(wǎng)的描述是，一個物聯(lián)網(wǎng)主要由EPC編碼體系、射頻識別系統(tǒng)及信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三個部分組成。2024年2月28日物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的是全球物品的信息實時共享。顯然，首先要做的是實現(xiàn)全球物品的統(tǒng)一編碼，即對在地球上任何地方生產(chǎn)出來的任何一件物品，都要給它打上電子標簽。在這種電子標簽攜帶有一個電子產(chǎn)品編碼，并且全球惟一。電子標簽代表了該物品的基本識別信息，譬如，表示“A公司于B時間在C地點生產(chǎn)的D類產(chǎn)品的第E件”。目前，歐美支持的EPC編碼和日本支持的UID（UbiquitousIdentification）編碼是兩種常見的電子產(chǎn)品編碼體系。1．EPC編碼體系2024年2月28日2．射頻識別系統(tǒng)射頻識別系統(tǒng)包括EPC標簽和讀寫器。EPC標簽是編號（每一個商品惟一的號碼，即牌照)的載體，當EPC標簽貼在物品上或內(nèi)嵌在物品中時，該物品與EPC標簽中的產(chǎn)品電子代碼就建立起了一對一的映射關(guān)系。EPC標簽從本質(zhì)上來說是一個電子標簽，通過RFID讀寫器可以對EPC標簽內(nèi)存信息進行讀取。這個內(nèi)存信息通常就是產(chǎn)品電子代碼。產(chǎn)品電子代碼經(jīng)讀寫器報送給物聯(lián)網(wǎng)中間件，經(jīng)處理后存儲在分布式數(shù)據(jù)庫中。用戶查詢物品信息時只要在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器的地址欄中，輸入物品名稱、生產(chǎn)商、供貨商等數(shù)據(jù)，就可以實時獲悉物品在供應(yīng)鏈中的狀況。目前，與此相關(guān)的標準已制訂，包括電子標簽的封裝標準，電子標簽和讀寫器間數(shù)據(jù)交互標準等。2024年2月28日3．EPC信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)1）EPC中間件。EPC中間件通常指一個通用平臺和接口，是連接RFID讀寫器和信息系統(tǒng)的紐帶。它主要用于實現(xiàn)RFID讀寫器和后端應(yīng)用系統(tǒng)之間信息交互、捕獲實時信息和事件，或向上傳送給后端應(yīng)用數(shù)據(jù)庫軟件系統(tǒng)以及ERP系統(tǒng)等，或向下傳送給RFID讀寫器。2）發(fā)現(xiàn)服務(wù)（DiscoveryService）。EPC信息發(fā)現(xiàn)服務(wù)包括對象名稱解析服務(wù)（ObjectNamingService，ONS）以及配套服務(wù)，基于電子產(chǎn)品代碼，獲取EPC數(shù)據(jù)訪問通道信息。目前，根ONS系統(tǒng)和配套的發(fā)現(xiàn)服務(wù)系統(tǒng)由EPCGlobal委托Verisign公司進行運維，其接口標準正在形成之中。3）EPC信息服務(wù)（EPCInformationService，EPCIS）。EPCIS即EPC系統(tǒng)的軟件支持系統(tǒng)，用以實現(xiàn)最終用戶在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下交互EPC信息。關(guān)于EPCIS的接口和標準也正在制訂中。2024年2月28日一個EPC物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)主要由EPC編碼、EPC標簽及RFID讀寫器、中間件系統(tǒng)、ONS服務(wù)器和EPCIS服務(wù)器等部分構(gòu)成，如圖1-6所示。圖1-6EPC物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)示意圖2024年2月28日RFID讀寫器從含有一個EPC或一系列EPC的標簽上讀取物品的電子代碼，然后將讀取的物品電子代碼送到中間件系統(tǒng)中進行處理。當讀取的數(shù)據(jù)量較大而中間件系統(tǒng)處理不及時的時候，可應(yīng)用ONS來儲存部分讀取數(shù)據(jù)。中間件系統(tǒng)以該EPC數(shù)據(jù)為信息源，在本地ONS服務(wù)器獲取包含該產(chǎn)品信息的EPC信息服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)地址。當本地ONS不能查閱到EPC編碼所對應(yīng)的EPC信息服務(wù)器地址時,向遠程ONS發(fā)送解析請求，獲取物品的對象名稱；繼而通過EPC信息服務(wù)的各種接口獲得物品信息的各種相關(guān)服務(wù)。整個EPC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)借助計算機互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，利用在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上發(fā)展產(chǎn)生的通信協(xié)議和描述語言而運行。因此，也可以說物聯(lián)網(wǎng)是架構(gòu)在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的關(guān)于各種物理產(chǎn)品信息服務(wù)的總和。2024年2月28日1.2.3物聯(lián)網(wǎng)的UID技術(shù)體系鑒于日本在電子標簽方面的發(fā)展，早在20世紀80年代中期就提出了實時嵌入式系統(tǒng)（TRON），其中的T-Engine是其體系的核心。在T－Engine論壇領(lǐng)導(dǎo)下,泛在ID中心設(shè)立在東京大學(xué),于2003年3月成立,并得到日本政府以及大企業(yè)的支持,目前包括微軟、索尼、三菱、日立、日電、東芝、夏普、富士通、NTT、DoCoMo、KDDI、J-Phone、伊藤忠、大日本印刷、凸版印刷、理光等諸多企業(yè)。組建UID中心的目的是為了建立和普及自動識別“物品”所需的基礎(chǔ)性技術(shù),實現(xiàn)“計算無處不在”的理想環(huán)境。2024年2月28日1.2.3物聯(lián)網(wǎng)的UID技術(shù)體系UID是一個開放性的技術(shù)體系，由泛在識別碼(uCode)、泛在通信器、信息系統(tǒng)服務(wù)器和uCode解析服務(wù)器等部分構(gòu)成。UID使用uCode作為現(xiàn)實世界物品和場所的標識,UC從uCode電子標簽中讀取uCode獲取這些設(shè)施的狀態(tài),并控制它們,UC類似于PDA終端。UID可廣泛應(yīng)用于多種產(chǎn)業(yè)行業(yè)，它能將現(xiàn)實世界用uCode標簽的物品、場所等各種實體與虛擬世界中存儲在信息服務(wù)器中的各種相關(guān)信息聯(lián)系起來,實現(xiàn)物物互聯(lián)。2024年2月28日1.2.4構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的建議物聯(lián)網(wǎng)概念的問世,打破了傳統(tǒng)的思維模式。在提出物聯(lián)網(wǎng)概念之前，一直是將物理基礎(chǔ)設(shè)施和IT基礎(chǔ)設(shè)施分開：一方面是機場、公路、建筑物,而另一方面是數(shù)據(jù)中心,個人計算機、寬帶等。在物聯(lián)網(wǎng)時代,將把鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施。在這種意義上的基礎(chǔ)設(shè)施就像是一塊新的地球工地,世界在它上面運轉(zhuǎn),包括經(jīng)濟管理、生產(chǎn)運行、社會管理以及個人生活等。研究物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu),首先需要明確架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的基本原則，以便在已有物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，形成參考標準。2024年2月28日1.物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)架構(gòu)原則1）多樣性原則。物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)須根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)類型、節(jié)點的不同，分別設(shè)計多種類型的體系結(jié)構(gòu)，不能也沒有必要建立起惟一的標準體系結(jié)構(gòu)。2)時空性原則。物聯(lián)網(wǎng)尚在發(fā)展之中，其體系結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足在時間、空間和能源方面的需求。3)互聯(lián)性原則。物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)需要平滑地與互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)互通，如果試圖另行設(shè)計一套互聯(lián)通信協(xié)議及其描述語言將是不現(xiàn)實的。4)擴展性原則。對于物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的架構(gòu)，應(yīng)該具有一定的擴展性，以便最大限度地利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)設(shè)施，保護已投資利益。5)安全性原則。物物互聯(lián)之后，物聯(lián)網(wǎng)的安全性將比計算機互聯(lián)網(wǎng)的安全性更為重要，因此物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠防御大范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)攻擊。6)健壯性原則。聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)具備相當好的健壯性和可靠性。2024年2月28日2.一種實用的層次性物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)圖1-7物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)示意圖2024年2月28日（1）感知層感知層主要功能是信息感知與采集，主要包括二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、各種傳感器、視頻攝像頭等。如溫度感應(yīng)器、聲音感應(yīng)器、振動感應(yīng)器、壓力感應(yīng)器等，完成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)感知和設(shè)施控制。2024年2月28日（2）接入層接入層由基站節(jié)點或匯聚節(jié)點（Sink）和接入網(wǎng)關(guān)（AccessGateway）等組成，完成末梢各節(jié)點的組網(wǎng)控制和數(shù)據(jù)融合、匯聚，或完成向末梢節(jié)點下發(fā)信息的轉(zhuǎn)發(fā)等功能。也就是在末梢節(jié)點之間完成組網(wǎng)后，如果末梢節(jié)點需要上傳數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)發(fā)送給基站節(jié)點，基站節(jié)點收到數(shù)據(jù)后，通過接入網(wǎng)關(guān)完成和承載網(wǎng)絡(luò)的連接；當應(yīng)用層需要下傳數(shù)據(jù)時，接入網(wǎng)關(guān)收到承載網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)后，由基站節(jié)點將數(shù)據(jù)發(fā)送給末梢節(jié)點，從而完成末梢節(jié)點與承載網(wǎng)絡(luò)之間的信息轉(zhuǎn)發(fā)和交互。接入層的功能主要由傳感網(wǎng)(指由大量各類傳感器節(jié)點組成的自治網(wǎng)絡(luò))來承擔。2024年2月28日（3）網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層是核心承載網(wǎng)絡(luò)，承擔物聯(lián)網(wǎng)接入層與應(yīng)用層之間的數(shù)據(jù)通信任務(wù)。它主要包括現(xiàn)行的通信網(wǎng)絡(luò)，如2G、3G/B3G、4G移動通信網(wǎng)，或者是互聯(lián)網(wǎng)、WiFi、WiMAX、無線城域網(wǎng)（WirelessMetropolitanAreaNetwork，WMAN）、企業(yè)專用網(wǎng)等。2024年2月28日（4）應(yīng)用層應(yīng)用層由各種應(yīng)用服務(wù)器組成（包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器），主要功能包括對采集數(shù)據(jù)的匯聚、轉(zhuǎn)換、分析，以及用戶層呈現(xiàn)的適配和事件觸發(fā)等。對于信息采集，由于從末梢節(jié)點獲取了大量原始數(shù)據(jù)，且這些原始數(shù)據(jù)對于用戶來說只有經(jīng)過轉(zhuǎn)換、篩選、分析處理后才有實際價值。這些應(yīng)用服務(wù)器根據(jù)用戶的呈現(xiàn)設(shè)備完成信息呈現(xiàn)的適配，并根據(jù)用戶的設(shè)置觸發(fā)相關(guān)的通告信息。同時當需要完成對末梢節(jié)點控制時，應(yīng)用層還能完成控制指令生成和指令下發(fā)控制。應(yīng)用層要為用戶提供物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用UI接口，包括用戶設(shè)備（如PC、手機）、客戶端瀏覽器等。除此之外，應(yīng)用層還包括物聯(lián)網(wǎng)管理中心、信息中心等利用下一代互聯(lián)網(wǎng)的能力對海量數(shù)據(jù)進行智能處理的云計算功能。2024年2月28日1.3物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基本組成計算機互聯(lián)網(wǎng)可以把世界上不同角落、不同國家的人們通過計算機緊密地聯(lián)系在一起，而采用感知識別技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)也可以把世界上所有不同國家、地區(qū)的物品聯(lián)系在一起，彼此之間可以互相“交流”數(shù)據(jù)信息，從而形成一個全球性物物相互聯(lián)系的智能社會。從不同的角度看物聯(lián)網(wǎng)會有多種類型，不同類型的物聯(lián)網(wǎng)其軟硬件平臺組成也會有所不同。從其系統(tǒng)組成來看，可以把它分為軟件平臺和硬件平臺兩大系統(tǒng)。2024年2月28日1.3.1物聯(lián)網(wǎng)硬件平臺組成物聯(lián)網(wǎng)是以數(shù)據(jù)為中心的面向應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)，主要完成信息感知、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)回傳，以及決策支持等功能，其硬件平臺可由傳感網(wǎng)、承載網(wǎng)和信息服務(wù)系統(tǒng)等幾個大的部分組成。圖

1-8物聯(lián)網(wǎng)硬件平臺示意圖2024年2月28日1.感知節(jié)點感知節(jié)點由各種類型的采集和控制模塊組成，如溫度傳感器、聲音傳感器、振動傳感器、壓力傳感器、RFID讀寫器、二維碼識讀器等，完成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制等功能。感知節(jié)點的組成包括4個基本單元：傳感單元（由傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成，如RFID、二維碼識讀設(shè)備、溫感設(shè)備）、處理單元（由嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成，包括CPU微處理器、存儲器、嵌入式操作系統(tǒng)等）、通信單元（由無線通信模塊組成，實現(xiàn)末梢節(jié)點間、以及與會聚節(jié)點的通信）、以及電源/供電部分。感知節(jié)點綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、智能組網(wǎng)技術(shù)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，通過嵌入式系統(tǒng)對信息進行處理，并通過隨機自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)以多跳中繼方式將所感知信息傳送到接入層的基站節(jié)點和接入網(wǎng)關(guān)，最終到達信息應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)。2024年2月28日2.末稍網(wǎng)絡(luò)末稍網(wǎng)絡(luò)即接入網(wǎng)絡(luò)，包括匯聚節(jié)點、接入網(wǎng)關(guān)等，完成應(yīng)用末稍感知節(jié)點的組網(wǎng)控制和數(shù)據(jù)匯聚，或完成向感知節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)等功能。也就是在感知節(jié)點之間組網(wǎng)之后，如果感知節(jié)點需要上傳數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)發(fā)送給會聚節(jié)點（基站），會聚節(jié)點收到數(shù)據(jù)后，通過接入網(wǎng)關(guān)完成和承載網(wǎng)絡(luò)的連接；當用戶應(yīng)用系統(tǒng)需要下發(fā)控制信息時，接入網(wǎng)關(guān)接收到承載網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)后，由會聚節(jié)點將數(shù)據(jù)發(fā)送給感知節(jié)點，完成感知節(jié)點與承載網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和交互功能。感知節(jié)點與末稍網(wǎng)絡(luò)承擔物聯(lián)網(wǎng)的信息采集和控制任務(wù)，構(gòu)成傳感網(wǎng)，實現(xiàn)傳感網(wǎng)的功能。2024年2月28日3.核心承載網(wǎng)絡(luò)核心承載網(wǎng)絡(luò)可以有很多種，主要承擔接入網(wǎng)與信息服務(wù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信任務(wù)。根據(jù)具體應(yīng)用需要，承載網(wǎng)絡(luò)可以是公共通信網(wǎng)，譬如2G、3G、4G移動通信網(wǎng)、WiFi、WiMAX、互聯(lián)網(wǎng)，以及企業(yè)專用網(wǎng)，甚至是新建的專用于物聯(lián)網(wǎng)的通信網(wǎng)。2024年2月28日4.信息服務(wù)系統(tǒng)硬件設(shè)施物聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)硬件設(shè)施由各種應(yīng)用服務(wù)器（包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）組成，還包括用戶設(shè)備（如PC、手機）、客戶端等。主要是對采集數(shù)據(jù)的融合/匯聚、轉(zhuǎn)換、分析，以及用戶呈現(xiàn)的適配和事件的觸發(fā)等。對于信息采集，由于從感知節(jié)點獲取大量的原始數(shù)據(jù)，并且這些原始數(shù)據(jù)對于用戶來說只有經(jīng)過轉(zhuǎn)換、篩選、分析處理后才有實際價值。對這些有實際價值的信息，由服務(wù)器根據(jù)用戶端設(shè)備進行信息呈現(xiàn)的適配，并根據(jù)用戶的設(shè)置觸發(fā)相關(guān)的通知信息；當需要對末端節(jié)點進行控制時，信息服務(wù)系統(tǒng)硬件設(shè)施生成控制指令，并發(fā)送進行控制。針對不同的應(yīng)用將設(shè)置不同的應(yīng)用服務(wù)器。2024年2月28日1.3.2

物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺組成一般說來，物聯(lián)網(wǎng)軟件平臺建立在分層的通信協(xié)議體系之上，通常包括數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)軟件、中間件系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)包括嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)管理及信息中心（包括機構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)管理中心、國家物聯(lián)網(wǎng)管理中心、國際物聯(lián)網(wǎng)管理中心及其信息中心）的管理信息系統(tǒng)(MIS)等。2024年2月28日1．數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)感知系統(tǒng)軟件主要完成物品的識別和物品EPC碼的采集和處理，主要由企業(yè)生產(chǎn)的物品、物品電子標簽、傳感器、讀寫器、控制器、物品代碼（EPC）等部分組成。存儲有EPC碼的電子標簽在經(jīng)過讀寫器的感應(yīng)區(qū)域時，物品EPC碼會自動被讀寫器捕獲，從而實現(xiàn)EPC信息采集的自動化，采集的數(shù)據(jù)交由上位機信息采集軟件進行進一步處理，如數(shù)據(jù)校對、數(shù)據(jù)過濾、數(shù)據(jù)完整性檢查等，這些經(jīng)過整理的數(shù)據(jù)可以為物聯(lián)網(wǎng)中間件、應(yīng)用管理系統(tǒng)使用。對于物品電子標簽國際上多采用EPC標簽，用PML語言來標記每一個實體和物品。2024年2月28日2．物聯(lián)網(wǎng)中間件系統(tǒng)軟件中間件是位于數(shù)據(jù)感知設(shè)施（讀寫器）與在后臺應(yīng)用軟件之間的一種應(yīng)用系統(tǒng)軟件。

一般，物聯(lián)網(wǎng)中間件系統(tǒng)包含有讀寫器接口、事件管理器、應(yīng)用程序接口、目標信息服務(wù)和對象名解析服務(wù)等功能模塊。2024年2月28日3．網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物理世界中的任何物品的互聯(lián)，在任何地方、任何時間可識別任何物品，使物品成為附有動態(tài)信息的“智能產(chǎn)品”，并使物品信息流和物流完全同步，從而為物品信息共享提供一個高效、快捷的網(wǎng)絡(luò)通信及云計算平臺。2024年2月28日4．物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)也要管理，類似于互聯(lián)網(wǎng)上網(wǎng)絡(luò)管理。目前，物聯(lián)網(wǎng)大多數(shù)是基于SMNP建設(shè)的管理系統(tǒng)，這與一般的網(wǎng)絡(luò)管理類似。重要的是提供名稱解析服務(wù)（ONS）。名稱解析服務(wù)類似與互聯(lián)網(wǎng)的DNS，要有授權(quán)，并且有一定的組成架構(gòu)。它能把每一種物品的編碼進行解析，在通過URLs服務(wù)獲得相關(guān)物品的進一步信息。2024年2月28日1.4物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涵蓋了從信息獲取、傳輸、存儲、處理直至應(yīng)用的全過程，在材料、器件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)各個方面都要有所創(chuàng)新才能會促進其發(fā)展。國際電信聯(lián)盟報告提出，物聯(lián)網(wǎng)主要需要4項關(guān)鍵性應(yīng)用技術(shù)：①標簽物品的RFID技術(shù)；②感知事物的傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（Sensortechnologies）；③思考事物的智能技術(shù)（Smarttechnologies）；④微縮事物的納米技術(shù)（Nanotechnology）。顯然這是側(cè)重了物聯(lián)網(wǎng)的末梢網(wǎng)絡(luò)。歐盟《物聯(lián)網(wǎng)研究路線圖》將物聯(lián)網(wǎng)研究劃分為10個層面：①感知，ID發(fā)布機制與識別；②物聯(lián)網(wǎng)宏觀架構(gòu)；③通信（OSI物理與數(shù)據(jù)鏈路層）；④組網(wǎng)（OSI網(wǎng)絡(luò)層）；⑤軟件平臺、中間件（OSI網(wǎng)絡(luò)層以上）；⑥硬件；⑦情報提煉；⑧搜索引擎；⑨能源管理；⑩安全。當然這些都是物聯(lián)網(wǎng)研究的內(nèi)容，但對于實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)而言略顯重點不夠突出。2024年2月28日1.4.1節(jié)點感知技術(shù)節(jié)點感知技術(shù)是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。它包括用于對物質(zhì)世界進行感知識別的電子標簽、新型傳感器、智能化傳感網(wǎng)節(jié)點技術(shù)等。1.電子標簽在感知技術(shù)中，電子標簽用于對采集點信息進行標準化標識，通過射頻識別讀寫器、二維碼識讀器等實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術(shù),屬于近程通信，與之相關(guān)的技術(shù)還有藍牙技術(shù)等。RFID通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù),識別過程無須人工干預(yù),可工作于各種惡劣環(huán)境。RFID技術(shù)可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,操作快捷方便。RFID技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、通信等技術(shù)相結(jié)合,可實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品跟蹤與信息共享。2024年2月28日2.新型傳感器傳感器是節(jié)點感知物質(zhì)世界的

“感覺器官”,用來感知信息采集點的環(huán)境參數(shù)。傳感器可以感知熱、力、光、電、聲、位移等信號,為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的處理、傳輸、分析和反饋提供最原始的數(shù)據(jù)信息。隨著電子技術(shù)的不斷進步提高,傳統(tǒng)的傳感器正逐步實現(xiàn)微型化、智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化；同時，也正經(jīng)歷著一個從傳統(tǒng)傳感器(dumbsensor)→智能傳感器(smartsensor)→嵌入式Web傳感器(embeddedwebsensor)不斷豐富發(fā)展的過程。應(yīng)用新理論、新技術(shù)，采用新工藝、新結(jié)構(gòu)、新材料，研發(fā)各類新型傳感器，提升傳感器功能與性能，降低成本是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。目前，市場上已經(jīng)有大量門類齊全且技術(shù)成熟的傳感器產(chǎn)品可供選擇使用。2024年2月28日3.智能化傳感網(wǎng)節(jié)點技術(shù)所謂智能化傳感網(wǎng)節(jié)點是指一個微型化的嵌入式系統(tǒng)。在感知物質(zhì)世界及其變化的過程中,需要檢測的對象很多,譬如溫度、壓力、濕度、應(yīng)變等,因此需要微型化、低功耗的傳感網(wǎng)節(jié)點來構(gòu)成傳感網(wǎng)的基礎(chǔ)層支持平臺。因此，需要針對低功耗傳感網(wǎng)節(jié)點設(shè)備的低成本、低功耗、小型化、高可靠性等要求，研制低速、中高速傳感網(wǎng)節(jié)點核心芯片，以及集射頻、基帶、協(xié)議、處理于一體，具備通信、處理、組網(wǎng)和感知能力的低功耗片上系統(tǒng)；針對物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用，研制系列節(jié)點產(chǎn)品。這不但需要采用MEMS加工技術(shù),設(shè)計符合物聯(lián)網(wǎng)要求的微型傳感器，使之可識別、配接多種敏感元件,并適用于主被動各種檢測方法；另外,傳感網(wǎng)節(jié)點還應(yīng)具有強抗干擾能力，以適應(yīng)惡劣工作環(huán)境的需求。重要的是，如何利用傳感網(wǎng)節(jié)點具有的局域信號處理功能,在傳感網(wǎng)節(jié)點附近局部完成一定的信號處理,使原來由中央處理器實現(xiàn)的串行處理、集中決策的系統(tǒng),成為一種并行的分布式信息處理系統(tǒng)。這還需要開發(fā)基于專用操作系統(tǒng)的節(jié)點級系統(tǒng)軟件。2024年2月28日1.4.2節(jié)點組網(wǎng)及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)根據(jù)對物聯(lián)網(wǎng)所賦予的含義，其工作范圍可以分成兩大塊：一塊是體積小、能量低、存儲容量小、運算能力弱的智能小物體的互聯(lián)，即傳感網(wǎng)；另一塊是沒有約束機制的智能終端互聯(lián)，如智能家電、視頻監(jiān)控等。目前，對于智能小物體網(wǎng)絡(luò)層的通信技術(shù)有兩項：一是基于ZigBee聯(lián)盟開發(fā)的ZigBee協(xié)議，實現(xiàn)傳感器節(jié)點或者其它智能物體的互聯(lián)；另一項技術(shù)是IPSO聯(lián)盟倡導(dǎo)的通過IP實現(xiàn)傳感網(wǎng)節(jié)點或者其它智能物體的互聯(lián)。2024年2月28日1.傳感網(wǎng)技術(shù)（1）傳感網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)及底層協(xié)議（2）協(xié)同感知技術(shù)（3)對傳感網(wǎng)自身的檢測與自組織（4)傳感網(wǎng)安全（5)ZigBee技術(shù)2024年2月28日2.核心承載網(wǎng)通信技術(shù)WiFiWiMAXMBWA3G/B3G標準組織IEEE802.11IEEE802.16IEEE802.203GPP,3GPP2多址方式CCK，OFDMOFDM，OFDMAFLASH-OFDM，F(xiàn)HCDMA工作頻段2.4GHz(免許可)2～11GHz(部分免許可)＜3.5GHz2G頻段需要許可最高傳輸速率54Mb/s＞70Mb/s3Mb/s,16Mb/s2Mb/s,14Mb/s覆蓋范圍微蜂窩（＜300m）宏蜂窩（＜50km）宏蜂窩（＜30km）宏蜂窩（＜7km）信道帶寬22/20MHz＞5MHz1.25MHz1.25～5MHz移動性步行120km/h(802.16e)250km/h高速移動頻帶利用率＜2.7（b/s）/Hz＜3.75（b/s）/Hz＜1.6（b/s）/HzQoS支持不支持支持支持支持終端PC卡PC卡、智能信息設(shè)施手機、PDA、PC卡業(yè)務(wù)語音、數(shù)據(jù)語音、數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、IP語音語音、數(shù)據(jù)表

1-1無線通信技術(shù)（WiFi、WiMAX、MBWA和3G/B3G）比較2024年2月28日3.互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)若將物聯(lián)網(wǎng)建立在數(shù)據(jù)分組交換技術(shù)基礎(chǔ)之上，則將采用數(shù)據(jù)分組網(wǎng)即IP網(wǎng)作為核心承載網(wǎng)。其中，IPv6作為下一代IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，具有豐富的地址資源，能夠支持動態(tài)路由機制，可以滿足物聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)通信在地址、網(wǎng)絡(luò)自組織以及擴展性方面的要求。但是，由于IPv6協(xié)議棧過于龐大復(fù)雜，不能直接應(yīng)用到傳感器設(shè)備中，需要對IPv6協(xié)議棧和路由機制作相應(yīng)的精簡，才能滿足低功耗、低存儲容量和低傳送速率的要求。目前有多個標準組織進行了相關(guān)研究，IPSO聯(lián)盟于2008年10月，已發(fā)布了一款最小的IPv6協(xié)議棧μIPv6。2024年2月28日1.4.3數(shù)據(jù)融合與智能技術(shù)由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是由大量傳感網(wǎng)節(jié)點構(gòu)成的，在信息感知的過程中，采用各個節(jié)點單獨傳輸數(shù)據(jù)到匯聚節(jié)點的方法是不可行的，需要采用數(shù)據(jù)融合與智能技術(shù)進行處理。因為網(wǎng)絡(luò)中存有大量冗余數(shù)據(jù)，會浪費通信帶寬和能量資源。此外，還會降低數(shù)據(jù)的采集效率和及時性。2024年2月28日1.數(shù)據(jù)融合與處理所謂數(shù)據(jù)融合是指將多種數(shù)據(jù)或信息進行處理，組合出高效、符合用戶要求的信息的過程。在傳感網(wǎng)應(yīng)用中，多數(shù)情況只關(guān)心監(jiān)測結(jié)果，并不需要收到大量原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)融合是處理該類問題的有效手段。例如，借助數(shù)據(jù)稀疏性理論在圖像處理中的應(yīng)用，可將其引入傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)壓縮，以改善數(shù)據(jù)融合效果。數(shù)據(jù)融合技術(shù)需要人工智能理論的支撐，包括智能信息獲取的形式化方法、海量數(shù)據(jù)處理理論和方法、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)與利用方法，以及機器學(xué)習等基礎(chǔ)理論。同時，還包括智能信號處理技術(shù)，如信息特征識別和數(shù)據(jù)融合、物理信號處理與識別等。2024年2月28日2.海量數(shù)據(jù)智能分析與控制海量數(shù)據(jù)智能分析與控制是指依托先進的軟件工程技術(shù)，對物聯(lián)網(wǎng)的各種數(shù)據(jù)進行海量存儲與快速處理，并將處理結(jié)果實時反饋給網(wǎng)絡(luò)中的各種“控制”部件。智能技術(shù)就是為了有效地達到某種預(yù)期目的,對數(shù)據(jù)進行知識分析所采用的各種方法和手段。當傳感網(wǎng)節(jié)點具有移動能力時，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如何保持實時更新；當環(huán)境惡劣時，如何保障通信安全；如何進一步降低能耗。通過在物體中植入智能系統(tǒng),可以使得物體具備一定的智能性,能夠主動或被動的實現(xiàn)與用戶的溝通,這也是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。智能分析與控制技術(shù)主要包括人工智能理論、先進的人-機交互技術(shù)、智能控制技術(shù)與系統(tǒng)等。物聯(lián)網(wǎng)的實質(zhì)性含義是要給物體賦予智能,以實現(xiàn)人與物的交互對話,甚至實現(xiàn)物體與物體之間的交互或?qū)υ?。為了實現(xiàn)這樣的智能性,需要智能化的控制技術(shù)與系統(tǒng)。例如，怎樣控制智能服務(wù)機器人完成既定任務(wù)包括運動軌跡控制、準確的定位及目標跟蹤等。2024年2月28日1.4.4云計算云計算是一個美好的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式，由Google首先提出。云計算最基本的概念是透過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。通過云計算技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，形成處理數(shù)以千萬計甚至億計的數(shù)據(jù)，達到與超級計算機同樣強大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。2024年2月28日云計算是分布式計算技術(shù)的一種，可以從狹義和廣義兩個角度理解。狹義的云計算是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需的資源；廣義云計算是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT與軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是任意其它的服務(wù)，它具有超大規(guī)模、虛擬化、可靠安全等獨特功效。云計算的核心是要提供服務(wù)。譬如，Microsoft的云計算有三個典型特點：即軟件+服務(wù)、平臺戰(zhàn)略和自由選擇。未來的互聯(lián)網(wǎng)世界將會是“云+端”的組合，用戶可以便捷地使用各種終端設(shè)備訪問云端中的數(shù)據(jù)和應(yīng)用，這些設(shè)備可以是便攜式計算機和手機，甚至是電視等大家熟悉的各種電子產(chǎn)品，同時用戶在使用各種設(shè)備訪問云中服務(wù)時，得到的是完全相同的無縫體驗。

云計算的概念2024年2月28日云計算可以如下幾種方式支撐物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用發(fā)展：1.單中心、多終端應(yīng)用模式2.多中心、多終端應(yīng)用模式

3.信息與應(yīng)用分層處理，海量終端應(yīng)用模式2024年2月28日1.5物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用及發(fā)展