1、物联网技术概论物联网技术概论第一章讲课教师：季顺宁讲课教师：季顺宁物联网概述物联网技术概论第1页物联网技术概论物联网技术概论1 1 物联网概述物联网概述1.1 1.1 物联网相关概念物联网相关概念1.2 1.2 物联网发展与特点物联网发展与特点1.3 1.3 物联网体系架构物联网体系架构 1.4 1.4 物联网技术体系框架物联网技术体系框架 1.5 1.5 物联网标准化物联网标准化 物联网技术概论第2页物联网技术概论物联网技术概论1.1 1.1 物联网相关概念物联网相关概念1.1.11.1.1物联网物联网1.1.21.1.2无线传感器网络无线传感器网络1.1.31.1.3泛在网络泛在网络1.1
2、.41.1.4物联网、传感网与泛在网之间关系物联网、传感网与泛在网之间关系物联网技术概论第3页物联网技术概论物联网技术概论1.1.11.1.1物联网物联网 不一样研究机构对于物联网起点和侧重点不一样，当前还没有一个权威物不一样研究机构对于物联网起点和侧重点不一样，当前还没有一个权威物联网定义，只存在几个含有代表性被普遍认可定义。联网定义，只存在几个含有代表性被普遍认可定义。定义定义1：把全部物品经过射频识别把全部物品经过射频识别(RFID)和条码等信息传感设备与互联网连接起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。（美国）来，实现智能化识别和管理。（美国）定义定义2：任何时刻
3、，任何地点，任意物体之间互联，无所不在网络和无所不在计任何时刻，任何地点，任意物体之间互联，无所不在网络和无所不在计算发展愿景，除算发展愿景，除RFID技术外，传感器技术，纳米技术，智能终端等技术将得技术外，传感器技术，纳米技术，智能终端等技术将得到愈加广泛应用。到愈加广泛应用。(ITU)定义定义3：由含有标识、虚拟个性物体由含有标识、虚拟个性物体/对象所组成网络，这些标识和个性运行在智对象所组成网络，这些标识和个性运行在智能空间，使用智慧接口与用户、社会和环境上下文进行连接和通信。能空间，使用智慧接口与用户、社会和环境上下文进行连接和通信。(EPoSS)定义定义4：物联网是未来物联网是未来I
4、nternet一个组成部分，能够被定义为基于标准和可互操作一个组成部分，能够被定义为基于标准和可互操作通信协议且含有自配置能力动态全球网络基础架构。物联网中通信协议且含有自配置能力动态全球网络基础架构。物联网中“物物”都含有都含有标识、物理属性和实质上个性，使用智能接口，实现与信息网络无缝整合。标识、物理属性和实质上个性，使用智能接口，实现与信息网络无缝整合。（欧洲）（欧洲）物联网技术概论第4页物联网技术概论物联网技术概论1.1.21.1.2无线传感器网络无线传感器网络定义定义5：无线传感器网络无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)，由若干含有没，由若干含有没
5、有线通信能力传感器节点自组织组成网络。（美军）有线通信能力传感器节点自组织组成网络。（美军）定义定义6：泛在传感器网络泛在传感器网络(Ubiquitous Sensor Network，USN)由智能传感器由智能传感器节点组成网络，能够以节点组成网络，能够以“任何地点、任何时间、任何人、任何物任何地点、任何时间、任何人、任何物”形式被形式被布署。该技术含有巨大潜力，因为它能够在广泛领域中推进新应用和服务，布署。该技术含有巨大潜力，因为它能够在广泛领域中推进新应用和服务，从安全保卫和环境监控到推进个人生产力和增强国家竞争力。（从安全保卫和环境监控到推进个人生产力和增强国家竞争力。（ITU-T）定
6、义定义7：传感器网络传感器网络(Sensor Network)以对物理世界数据采集和信息处理为主以对物理世界数据采集和信息处理为主要任务，以网络为信息传递载体，实现物与物、物与人、人与物之间信息要任务，以网络为信息传递载体，实现物与物、物与人、人与物之间信息交互，提供信息服务智能网络信息系统。交互，提供信息服务智能网络信息系统。定义定义8：传感网传感网(Sensing Network)，是以感知为目标，实现人与人、人与物、，是以感知为目标，实现人与人、人与物、物与物全方面互联网络。其突出特征是经过传感器等方式获取物理世界各物与物全方面互联网络。其突出特征是经过传感器等方式获取物理世界各种信息，
7、结合互联网、移动通信网等网络进行信息传送与交互，采取智能种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息传送与交互，采取智能计算技术对信息进行分析处理，从而提升对物质世界感知能力，实现智能计算技术对信息进行分析处理，从而提升对物质世界感知能力，实现智能化决议和控制。化决议和控制。物联网技术概论第5页物联网技术概论物联网技术概论1.1.31.1.3泛在网络泛在网络定义定义9 9：指无所不在网络，又称泛在网络。指无所不在网络，又称泛在网络。最早提出最早提出U U战略日韩给出定义是：无所战略日韩给出定义是：无所不在网络社会将是由智能网络、最先进计算技术不在网络社会将是由智能网络、最先进计算技术以及其它领
8、先数字技术基础设施武装而成技术社以及其它领先数字技术基础设施武装而成技术社会形态。依据这么构想，会形态。依据这么构想，U U网络将以网络将以“无所不在无所不在”、“无所不包无所不包”、“无所不能无所不能”为基本特征，帮助为基本特征，帮助人类实现人类实现“4A”4A”化通信，即在任何时间化通信，即在任何时间(anytime)(anytime)、任何地点任何地点(any-where)(any-where)、任何人、任何人(anyone)(anyone)、任何物、任何物(anything)(anything)都能顺畅地通信。都能顺畅地通信。物联网技术概论第6页物联网技术概论物联网技术概论1.1.41
9、.1.4物联网、传感网与泛在网之间关系物联网、传感网与泛在网之间关系 传感网是物联网组成部分，物联网是互联网传感网是物联网组成部分，物联网是互联网延伸，泛在网是物联网发展愿景。传感器网络、延伸，泛在网是物联网发展愿景。传感器网络、物联网和泛在网之间关系如图所表示。物联网和泛在网之间关系如图所表示。物联物联/泛在泛在传感器网络传感器网络传感器网络传感器网络泛泛在在网络网络物联网技术概论第7页物联网技术概论物联网技术概论1.2 1.2 物联网发展与特点物联网发展与特点1.2.1 1.2.1 物联网特点物联网特点1.2.2 1.2.2 物联网发展物联网发展物联网技术概论第8页物联网技术概论物联网技术
10、概论1.2.1 1.2.1 物联网特点物联网特点1）各种感知技术广泛应用。）各种感知技术广泛应用。物联网上布署了海量各种类型传感器，每个传感器都是一物联网上布署了海量各种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不一样类别传感器所捕捉信息内容和信息格式个信息源，不一样类别传感器所捕捉信息内容和信息格式不一样。传感器取得数据含有实时性，按一定频率周期性不一样。传感器取得数据含有实时性，按一定频率周期性采集环境信息，不停更新数据。采集环境信息，不停更新数据。2）建立在互联网上泛在网络。）建立在互联网上泛在网络。经过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体信息实时经过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体
11、信息实时准确地传递出去。在传输过程中，为了保障数据正确性和准确地传递出去。在传输过程中，为了保障数据正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。及时性，必须适应各种异构网络和协议。3）不但提供了传感器连接，其本身也含有智能处理不但提供了传感器连接，其本身也含有智能处理能力，能够对物体实施智能控制。能力，能够对物体实施智能控制。物联网技术概论第9页物联网技术概论物联网技术概论1.2.2 1.2.2 物联网发展物联网发展物联网发展主要经历三个阶段。物联网发展主要经历三个阶段。初级阶段：初级阶段：已存在一些各行业基于各种行业数据已存在一些各行业基于各种行业数据交换和传输标准连网监测监控，两化融合引等
12、交换和传输标准连网监测监控，两化融合引等MAIMAI应用系统；应用系统；中级阶段：中级阶段：在物联网理念推进下，基于局部统一在物联网理念推进下，基于局部统一数据交换标准实现跨行业、跨业务综合管理大集数据交换标准实现跨行业、跨业务综合管理大集成系统，包含一些基于成系统，包含一些基于SaaSSaaS模式和模式和“私有云私有云”M2MM2M营运系统；营运系统；高级阶段高级阶段：基于物联网统一数据标准，：基于物联网统一数据标准，SOASOA，Web Web ServiceService，云计算虚拟服务，云计算虚拟服务on Demandon Demand系统，系统，最终最终实现基于实现基于“公有云公有云
13、”TaaSTaaS：“Thing as a Thing as a Service”Service”。物联网技术概论第10页物联网技术概论物联网技术概论1.3 1.3 物联网体系架构物联网体系架构1.3.11.3.1感知层感知层1.3.2 1.3.2 网络层网络层1.3.3 1.3.3 应用层应用层物联网技术概论第11页物联网技术概论物联网技术概论1.3 1.3 物联网体系架构物联网体系架构 物联网通常被公认为有物联网通常被公认为有3个层次，从下到上依次是感知层、网络个层次，从下到上依次是感知层、网络层和应用层，如图所表示。层和应用层，如图所表示。物联网技术概论第12页物联网技术概论物联网技术概
14、论1.3.11.3.1感知层感知层 功效：功效：物联网感知层主要完成信息采集、转换和搜集。物联网感知层主要完成信息采集、转换和搜集。组成：组成：传感器（或传感器（或控制器控制器）、短距离传输网络。）、短距离传输网络。传感器传感器（或控制器）用来进行数据采集及实现控（或控制器）用来进行数据采集及实现控制；制；短距离传输网络短距离传输网络将传感器搜集数据发送到网关或将传感器搜集数据发送到网关或将应用平台控制指令发送到控制器。将应用平台控制指令发送到控制器。关键技术：关键技术：主要为传感器技术和短距离传输网络技术。主要为传感器技术和短距离传输网络技术。物联网技术概论第13页物联网技术概论物联网技术概
15、论1.3.2 1.3.2 网络层网络层功效：功效：主要完成信息传递和处理。主要完成信息传递和处理。组成：组成：两个部分：接入单元、接入网络。两个部分：接入单元、接入网络。接入单元接入单元是连接感知层网桥，它汇聚从感知层取得数据，是连接感知层网桥，它汇聚从感知层取得数据，并将数据发送到接入网络。并将数据发送到接入网络。接入网络接入网络即现有通信网络，包含即现有通信网络，包含移动通信移动通信网、有线电话网、网、有线电话网、有线宽带网等。经过接入网络，人们将数据最终传入互联有线宽带网等。经过接入网络，人们将数据最终传入互联网。网。关键技术：关键技术：包含了现有通信技术，如移动通信技术、有线宽包含了现
16、有通信技术，如移动通信技术、有线宽带技术、公共交换电话网（带技术、公共交换电话网（PSTN）技术、）技术、Wi-Fi通信技术通信技术等，也包含了终端技术，如实现传感网与通信网结合网桥等，也包含了终端技术，如实现传感网与通信网结合网桥设备、为各种行业终端提供通信能力通信模块等。设备、为各种行业终端提供通信能力通信模块等。物联网技术概论第14页物联网技术概论物联网技术概论1.3.3 1.3.3 应用层应用层功效：功效：主要完成数据管理和数据处理，并将这些数据与各行业主要完成数据管理和数据处理，并将这些数据与各行业应用结合。应用结合。组成：组成：包含两部分：物联网中间件、物联网应用。包含两部分：物联
17、网中间件、物联网应用。物联网中间件是一个独立系统软件或服务程序。物联网中间件是一个独立系统软件或服务程序。中间件将许多能够公用能力进行统一封装，提供给丰富多中间件将许多能够公用能力进行统一封装，提供给丰富多样物联网应用。样物联网应用。应用：应用：物联网应用是用户直接使用各种应用。主要包含物联网应用是用户直接使用各种应用。主要包含 家庭物联网应用，如家庭物联网应用，如家电家电智能控制、家庭安防等；智能控制、家庭安防等；企业和行业应用，如石油监控应用、电力抄表、车载应用、企业和行业应用，如石油监控应用、电力抄表、车载应用、远程医疗等。远程医疗等。关键技术：关键技术：主要是基于软件各种数据处理技术，
18、另外主要是基于软件各种数据处理技术，另外云计算云计算技技术作为海量数据存放、分析平台，也将是物联网应用层主要术作为海量数据存放、分析平台，也将是物联网应用层主要组成部分。组成部分。物联网技术概论第15页物联网技术概论物联网技术概论1.4 1.4 物联网技术体系框架物联网技术体系框架1.4.1 1.4.1 感知层技术感知层技术1.4.2 1.4.2 网络层技术：网络层技术：1.4.31.4.3应用层技术应用层技术物联网技术概论第16页物联网技术概论物联网技术概论1.4 1.4 物联网技术体系框架物联网技术体系框架 物联网技术体系框架包含感知层技术、网络层技术、应用层技术物联网技术体系框架包含感知
19、层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术。如图所表示和公共技术。如图所表示。物联网技术概论第17页物联网技术概论物联网技术概论1.4.1 1.4.1 感知层技术感知层技术1 1）传感器技术）传感器技术 2 2）射频识别（）射频识别（RFIDRFID）技术）技术 3 3）微机电系统（）微机电系统（MEMSMEMS）4 4）GPSGPS技术技术 5 5）二维码技术）二维码技术6)6)无线传感器无线传感器网络（网络（WSNWSN）技术）技术7 7）蓝牙技术）蓝牙技术(Bluetooth)(Bluetooth)8 8）ZigBeeZigBee无线接入技术无线接入技术 物联网技术概论第18页物联网技术概
20、论物联网技术概论1.4.21.4.2 网络层技术网络层技术 1 1）InternetInternet，（，（因特网因特网，又叫做国际互联网）。，又叫做国际互联网）。2 2）通信网）通信网移动电话网络移动电话网络 (GPRS/CDMA/GSM/3G(GPRS/CDMA/GSM/3G网络网络)广电网络广电网络NGBNGB广域网络广域网络 物联网技术概论第19页物联网技术概论物联网技术概论1.4.31.4.3应用层技术应用层技术 1 1）M2MM2M2 2）云计算）云计算 3 3）人工智能）人工智能4 4）数据挖掘）数据挖掘5 5）物联网中间件）物联网中间件 物联网技术概论第20页物联网技术概论物联
21、网技术概论1.5 1.5 物联网标准化物联网标准化1.5.1 1.5.1 国际物联网标准制订现实状况国际物联网标准制订现实状况1.5.2 1.5.2 中国物联网标准制订现实状况中国物联网标准制订现实状况 物联网技术概论第21页物联网技术概论物联网技术概论1.5.1 1.5.1 国际物联网标准制订现国际物联网标准制订现实状况实状况1 1）ITU-TITU-T物联网标准进展物联网标准进展2 2）ETSIETSI物联网标准进展物联网标准进展 3 3）3GPP/3GPP23GPP/3GPP2物联网标准进展物联网标准进展4 4）IEEEIEEE物联网标准进展物联网标准进展物联网技术概论第22页物联网技术
22、概论物联网技术概论1.5.2 1.5.2 中国物联网标准制订现实状况中国物联网标准制订现实状况 中国物联网标准制订工作还处于起步阶中国物联网标准制订工作还处于起步阶段，但发展快速。当前中国已经有包括物段，但发展快速。当前中国已经有包括物联网总体架构、无线传感网、物联网应用联网总体架构、无线传感网、物联网应用层面众多标准正在制订中，而且有相当一层面众多标准正在制订中，而且有相当一部分标准项目已在相关国际标准组织立项。部分标准项目已在相关国际标准组织立项。中国研究物联网标准组织主要有传感器网中国研究物联网标准组织主要有传感器网络标准工作组（络标准工作组（WGSNWGSN）和中国通信标准化）和中国通信标准化协会（协会（CCSACCSA）。）。物联网技术概论第23页物联网技术概论物联网技术概论本章小结本章小结 全章介绍了物联网相关概念、物联网特全章介绍了物联网相关概念、物联网特点与发展。对物联网体系架构从感知层、点与发展。对物联网体系架构从感知层、网络层、应用层分别进行了介绍。经过介网络层、应用层分别进行了介绍。经过介绍三个组成部分关键技术、在物联网中功绍三个组成部分关键技术、在物联网中功效及相关标准，效及相关标准，物联网技术概论第24页
