物联网研究动态-.pptx

1、物联网研究动态物联网研究动态 周鸣争安徽工程大学计算机与信息学院1安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第1页1 概述物联网（Internet of Things IoT）代表了未来计算与通信技术发展方向，被认为是继计算机、Internet之后，信息产业领域第三次发展浪潮。最初，IoT是指基于Internet利用射频标签（Radio Frequency Identification RFID）技术、电子产品编码（Electronic Product Code EPC）标准在全球范围内实现一个网络化物品实时信息共享系统。以后，IoT逐步演化成为一个融合了传统网络、传感器、Ad Hoc无线网络、普

2、适计算等ICT（Information and Communications Technology）技术，并正在形成一个新信息产业。2安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第2页1 概述 物联网将信息与通讯技术充分应用到各行各业，将传感器嵌入到汽车、家电、电网、桥梁、建筑等物体中，经过网络实现智能物体互联与信息采集，经过云计算平台实现海量数据高效处理，有效共享设备、信息、服务等资源。未来物联网将最终实现物理网络与社会网络融合，大幅提升人们生产、生活智能化水平。3安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第3页2定义u物联网概念最早由美国MIT Auto-ID Center于1999年提出。当初，A

3、uto-ID Center研究人员只是想经过条码、智能卡、RFID等实现物体识别与管理，提升工业自动化系统自动化程度，降低故障率。以后，IoT概念被人们快速接收，演化成“物物相联互联网”。20，国际电信联盟（ITU）公布ITU Internet Report 2005:The Internet Of Things，正式提出了物联网这一术语。4安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第4页2定义uITUITU定义定义 从时-空-物三维视角看，物联网是一个能够在任何时间（Anytime）、地点（Anyplace），实现任何物体（Anything）互联动态网络，它包含了PC之间、人与人之间、物与人之间

4、、物与物之间互联。u欧盟委员会定义欧盟委员会定义 物联网是计算机网络扩展，是一个实现物物互联网络。这些物体能够有IP地址，嵌入到复杂系统中，经过传感器从周围环境获取信息，并对获取信息进行响应和处理 5安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第5页2定义uIERCIERC定义定义 作为未来Internet主要组成部分，物联网以一系列标准和可互操作通讯协议为基础，组成了一个含有自配置能力全球化、动态网络基础设施。同时，它也是一个信息网络，在该网络中物理、虚拟物体都含有可标识性，其物理属性、虚拟特征均可被读取，并能经过智能接口无缝集成。6安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第6页2定义u中国物联网年

5、度发展蓝皮书定义中国物联网年度发展蓝皮书定义 物联网是一个经过信息技术将各种物体与网络相连，以帮助人们获取所需物体相关信息巨大网络。物联网经过使用射频识别RFID、传感器、红外感应器、视频监控、全球定位系统、激光扫描器等信息采集设备，经过无线传感网、无线通信网络（如Wi-Fi、WLAN等）把物体与互联网连接起来，实现物与物、人与物之间实时信息交换和通讯，以到达智能化识别、定位、跟踪、监控和管理目标。7安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第7页2定义 这些定义从不一样角度，对物联网进行了阐述，侧重点各不相同。但归结起来物联网概念有以下几方面技术特征：（1）物体数字化与虚拟化 物体数字化、虚拟化

6、使物理实体成为彼此可寻址、可识别、可交互、可协同智能物；（2）泛在互联 以互联网为基础，将数字化、智能化物体接入其中，实现自组织互联，是互联网延伸与扩展；8安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第8页2定义（3）信息感知与交互 在网络互联基础上，实现信息感知、采集以及在此基础之上响应、控制；（4）信息处理与服务 支持信息处理，为用户提供基于物物互联新型信息化服务。9安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第9页2定义 从不一样关注点来看，物联网特征也有所不一样。（1）IT技术 物联网是下一代互联网，它经过嵌入到物体上各种数字化标识、感应设备，如RFID标签、传感器、响应器等，使物体含有可识别、可

7、感知、交互和响应能力，并经过与Internet集成实现物物相联，组成一个协同网络信息系统。10安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第10页2定义（2）产业 物联网是一个含有巨大市场潜力信息技术产业，其产业链包含了芯片/传感器/RFID标签制造商、设备提供商、软件企业、系统集成商、网络提供商、系统集成商、运行及服务商、最终用户。IoT将为产业链各个步骤带来巨大商机。（3）用户 物联网是一个将人、物、Internet实现无缝互联网络化信息系统，并能向用户提供新型IT服务。11安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第11页3 技术关联 物联网是在现有技术基础上发展起来，与RFID、无线传感器网络、

8、CPS（Cyber-physical Systems）、普适计算、M2M（Machine-to-Machine）6等有亲密关系。伴随IoT发展这些技术相互交叠，彼此之间界限也越来越含糊。12安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第12页3技术关联uRFID是物联网主要支撑技术。它经过无线电波识别目标并获取相关数据。MIT Auto-ID Center提出物联网概念时，即是对物品进行EPC编码，利用RFID完成物品数据采集，经过互联网实现物品自动化管理。现在物联网含义已经远远超出了当初系统所包括范围。单纯RFID网络化信息系统不等同于现在物联网。尽管RFID标签也能够被看作是一个简单传感器，但现

9、有RFID标签及读写设备并不具备感知环境改变并自动做出响应能力。13安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第13页3技术关联u无线传感器网络最初是指经过无线网络连接起来一组传感器节点。与传统传感器网络不一样，无线传感器网络没有固定网络基础设施，没有中央控制节点。无线传感器网络侧重传感功效，普通不存在物体标识问题，它感知是外部环境中未知原因。不少研究人员认为传感器网络与物联网区分在于：传感器网络只含有感知、互联功效，不具备控制功效。物联网是对已知、可识别物体感知、互联和管理，而且具备控制功效，能对外提供信息服务。14安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第14页3技术关联uCPS是一个集成了计算

10、机系统、感知系统、控制系统与通讯系统复杂系统，它将物理世界与信息世界统一起来。有些研究人员认为物联网与CPS是相同；有则不赞同这一观点，认为CPS含有更强反馈控制能力。从侧重点来看，CPS着重于物理世界与信息世界融合，主要用在传感器系统和自动化系统中；物联网侧重全球范围内物物互联之后新型服务，应用范围更广。15安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第15页3技术关联u普适计算关注小型、微型设备（如：手机、传感器、笔记本电脑等）计算能力，强调不论何时、何地、何物均可实现计算。在普适计算中这些小型、微型设备也能够与互联网相连。不过，物联网所包括范围、面向用户群要比现在普适计算更广，规模也更大。16

11、安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第16页3技术关联uM2M是一个实现设备间通讯技术。在传感器参加下，M2M能够感知外部事件，并向上层应用提供信息。M2M能够用在物联网中，为物物通信及感知提供支持。uInternet技术：接入技术、云计算技术、智能处理技术17安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第17页4 4体系结构体系结构 从感应、传输、服务角度，按照功效纵向划分，物联网能够分为应用层、网络层和感知层，这三个层次能够深入细化为以下结构 18安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第18页4 4体系结构体系结构传感器、RFID阅读器、移动终端、智能手机等Internet、3G、IEEE 8

12、02.11、IEEE802.15等电源管理、服务管理、设备管理等名字解析、跟踪与追溯、位置服务、检索服务物流管理、智能电网、智能交通、智能大厦等安全与隐私保护基础设备层网络层中间件层公共服务层应用层19安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第19页4 4 体系结构体系结构20安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第20页4 4体系结构体系结构（1）应用层 该层包含了物联网在各个领域应用，如：物流管理、智能家庭、远程医疗、工业自动化、环境监测、军事应用、灾害应急、智能电网、智能大厦等。（2）公共服务层 为物联网应用提供公共服务，包含安全与隐私保护、位置服务、名字解析、跟踪与追溯、检索服务、信息服

13、务等。（3）中间件层 负责数据存放管理、设备管理、服务管理、电源管理、QoS管理等。21安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第21页4 4体系结构体系结构（4）网络层 负责物体与物体之间网络互连，为物联网提供路由、数据传输支持。主要支撑包含广域网及局域网个域网技术。广域网如Internet、3G通讯网络等，局域网个域网如IEEE 802.3网络、IEEE 802.11网络、IEEE 802.15网络、无线自组织网络等。（5）基础设备层 包含了物联网所包括各种物理设备，如传感器、响应器、RFID标签、RFID读写器、移动终端、智能手机等。这些设备主要实现信息采集预处理、事件响应及用作用户终端或

14、控制设备。22安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第22页5 5战略研究计划战略研究计划u5.1国际u 当前，欧盟、美国、日本、韩国等国家都投入大量资金进行物联网研发。u年，欧盟采纳了物联网发展战略。206月，欧盟委员会向欧盟议会递交了Internet of Things-An action plan for Europe，将物联网确立为欧洲下一代信息技术发展重点，并着重网络基础设施建设与信息安全、隐私保护研究。当前，欧盟第7框架计划已最少资助了25个物联网研究项目。23安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第23页5 5战略研究计划战略研究计划u年，美国国家情报委员会将物联网确定为未来对美

15、国产生主要影响6项主要技术之一。201月，美国信息技术与创新基金会（Information Technology and Innovation Foundation ITIF）向政府提交了题为The Digital Road to Recover:A Stimulus Plan to Create Jobs，Boost Productivity and Revitalize America汇报，推进物联网技术发展。随即，美国政府在总金额为7870亿美元Recovery and Reinvestment Act中给予支持。另外，美国自然科学基金委员会推出了Cyber-Physical Syste

16、ms研究计划给予支持。24安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第24页5 5战略研究计划战略研究计划u年，日本提出了U-Japan 战略，计划在2006-20发展与物联网亲密相关泛在网络技术。202月，日本又推出了ICT Hatoyama Plan纲要，研发与物联网相关关键技术，意在革新以T-Engine嵌入式操作系统、uID标准体系为关键普适计算技术，创造新ICT市场和就业机会，使日本信息通信产业总产值在20到达百万亿日元。25安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第25页5 5战略研究计划战略研究计划u年韩国提出了U-Korea战略，并在2010月经过了物联网基础设施构建基本规划，力图打

17、造世界上最先进物联网基础设施，重点发展物联网服务、物联网扩散环境等关键技术。26安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第26页5 5战略研究计划战略研究计划u5.2国内u 在我国，不论是政府、企业还是科研机构都对物联网给予了极大关注。年，我国将物联网正式列为国家五大新兴战略性产业之一。201月4日我国第一个物联网研究院无锡物联网产业研究院正式成立。2010月18日，十七届五中全会经过中共中央关于制订国民经济和社会发展第十二个五年规划提议，明确将战略新兴产业确定为国家未来重点扶持对象，物联网将是其中重点。27安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第27页5 5战略研究计划战略研究计划u 年11月

18、8日首届全球物联网发展论坛在中国上海召开。大会上，由中科院上海微系统与信息技术研所、大唐电信、上海移动、中国联通、中国电信等研究机构、企业发起上海物联网产业联盟正式成立。该联盟涵盖了科研、系统集成、运行、用户等产业链关键步骤，将致力于物联网标准化、产业化与关键技术研发。同时，上海物联网产业基地也正式成立，致力于物联网硬件（重点包含关键芯片、高端传感器、RFID标签等）、软件及系统集成、高性能超级计算机、大容量存放设备等研发。28安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第28页5 5战略研究计划战略研究计划u 2007-年中国自然科学基金委员会共同意了百余项与物联网相关研究项目。年，国家重点基础研

19、究发展计划（973计划）资助物联网基础研究项目3项。预计未来我国将投入4万亿人民币发展物联网，并重点推进它在智能电网、远程医疗、智能家庭等领域应用。29安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第29页5 5战略研究计划战略研究计划感知中国感知中国30安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第30页5 5战略研究计划战略研究计划u 当前，我国物联网尚处于初创阶段。与国外相比，在一些技术上还存在一定差距。以我国优先发展RFID技术为例。从年开始，我国RFID技术发展很快，并在第十一个五年计划中被重点规划。但所发展技术主要集中在LF和HF频段，这两个频段RFID技术门槛较低，在国内已比较成熟；在UHF频

20、段，尽管也有了铁路车号自动识别、烟草物流管理这么应用，但还是缺乏含有自主知识产权关键技术。当前，这方面关键技术主要被Metech、Atmel、Metrics等企业垄断。UHF频段RFID关键技术欠缺直接影响了RFID在我国产业化应用。31安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第31页6 6研究方向研究方向 物联网是一个信息基础设施、新型网络、新型信息系统，更是一个含有辽阔前景新兴产业。它包括技术领域很广，从无线传感器网络、纳米技术、海量数据管理、智能信息处理到智能物体几乎无所不包。当前，各国都从本身实际情况出发，确定了要研发关键技术。比如：美国将M2M接口及通讯协议、无线通讯技术、微控制器、R

21、FID、能量搜集技术、传感器、响应器、定位技术、计算机软件、生物测定技术、机器视觉列为物联网使能技术。日本将网络技术、机器人、普适计算、硬件设备、安全技术、计算机软件、人机交互、内容信息技术等确定为物联网支撑技术。32安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第32页6 6研究方向研究方向 综合起来，物联网支撑技术分为两类：一类是构建物联网必不可少，称作直接使能技术，如无线网络、RFID、传感器等；另一类在物联网构建中起辅助作用，称作辅助支撑技术，如生物测定技术等。在直接使能技术中，以下几方面是其中关键。33安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第33页6 6研究方向研究方向6.16.1物理硬件设

22、备物理硬件设备 物联网所包括硬件设备种类繁多，包含传感器、RFID标签、新型电源、路由器、智能终端、智能物体、非硅基组件、高性能计算机等。在硬件设备上仍有不少问题需要探索：（1）感知设备：可感知更多环境信息新型传感器、低成本高性能安全可靠传感器、绿色低能耗智能物体、纳米传感器、光纤传感器、新型无线天线、含有感知/响应及存放功效标签、含有自愈合自配置能力芯片。34安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第34页6 6研究方向研究方向（2）标识设备：超低功耗RFID标签、HF/UHF/SHF/EHF设备及RFID标签、智能化移动标签、低成本低能耗高性能安全识别/验证设备、含有冲突识辨功效RFID读写

23、设备、支持隐私数据保护RFID标签。（3）计算及存放设备：超低能耗高性能计算机、超低能耗海量数据存放设备、低能耗微处理器及控制器、新型非挥发性存放器、绿色计算设备、超低功耗芯片。（4）终端设备：含有自适应能力多频段可配置终端。（5）网络设备：含有自适应及自组织能力网络设备、自适应网络芯片、电能供给控制路由。35安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第35页6 6研究方向研究方向6.26.2标识技术标识技术 标识即是区分、标识物联网中所包括物体。标识是物联网中非常关键一个技术点。物联网中物体只有被识别之后才能与相关信息绑定，与其它物体及信息系统交互，并发挥作用。RFID标签、识辨传感器等是物联网

24、识别技术主要组成部分。36安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第36页6 6研究方向研究方向 在物联网中怎样对物体进行编码、标识未知，怎样处理同一物体多个编码、组合物体编码、标签冲突等都值得深入研究。尽管ISO 15459、EPC、URI等在这方面能提供不少支持，但在编码管理、语义、存放、授权、寻址等方面仍有不少问题并没有得到很好处理，标识体系可扩展性也有待深入改进。37安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第37页6 6研究方向研究方向无源无源RFIDRFID标签标签有源有源RFIDRFID标签标签传感标签传感标签传感标签传感标签38安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第38页39安徽工

25、程大学 硕士课程物联网研究动态 第39页RFIDRFID技术基本工作原理技术基本工作原理 RFIDRFID进入电磁场后，接进入电磁场后，接收阅读器发出射频信号，收阅读器发出射频信号，凭借感应电流所取得能量凭借感应电流所取得能量发送出存放在芯片中产品发送出存放在芯片中产品信息（信息（Passive TagPassive Tag，无，无源标签或被动标签），或源标签或被动标签），或者主动发送某一频率信号者主动发送某一频率信号（Active TagActive Tag，有源标签，有源标签或主动标签）；解读器读或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中取信息并解码后，送至中央信息系统进行相关数据央信息

26、系统进行相关数据处理。处理。40安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第40页6 6研究方向研究方向uRFID与智能手机融合是一个技术发展趋势。未来手机在近距离通讯技术支持下，会发展成为一个兼具RFID读写及RFID标签功效新型设备。与之相关标识方法、应用结构有待深入研究。u伴随应用深入，RFID标签中会含有丰富个人隐私数据及商业情报，采取什么样RFID体系结构、协议确保这些数据安全，是一个很值得关注问题。41安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第41页6 6研究方向研究方向u当前，我国在低成本RFID标签技术方面还存在欠缺，在高端RFID关键芯片产业化方面还有不少问题需要处理。尤其是UHF

27、频段RFID仍需在低功耗设计、片上天线、天线适配等方面有所突破。另外，在可标识传感器方面，有不少高端技术被国外垄断，这些都为我国物联网产业化制造了障碍。42安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第42页6 6研究方向研究方向6.36.3体系结构体系结构u作为一个基础设施、一个网络和信息系统，物联网应该有一个合理体系结构，以支持不一样设备集成、异构数据交互、信息模型互操作以及子系统自治与协同。在物联网体系结构中，系统模块化、互操作性、可集成性、协同性、扩展性和开放性都是值得考虑问题43安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第43页6 6研究方向研究方向u物联网本身含有子网异构、自治特点，异构网络

28、整合需要体系结构支持。异构网络融合模型、子网局部自治机制、网络行为建模、网络动态拓扑结构分析等都需要深入研究。围绕体系结构，在应用开发范型、遗留系统集成、业务过程处理等方面还需要深入探讨。44安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第44页6 6研究方向研究方向u为了支持网络、感知与应用有机结合和信息有效聚合，需要对整个物联网信息、网络结构进行分析，在分析模型理论基础上，设计合理满足感知、信息聚合及响应处理需求物联网软件体系结构。45安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第45页6 6研究方向研究方向6.46.4网络基础设施网络基础设施u物联网另一个基础问题是物体互联。这种互联能够是无线，也能够

29、是有线。但很显然，经过无线网络进行动态互联已经成为一个趋势。46安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第46页6 6研究方向研究方向u在通讯与网络方面，还有不少问题需要处理。比如：高效节能通讯方法、网络拓扑结构管理、异构网络互操作、物联网QoS管理、网络规模控制、动态频段分配和调度机制、智能化无线网络通讯系统、安全可靠移动Ad Hoc网络、自治与自愈合传感器网络等。u另外，超高速低能耗光通讯网络、信息交互基础设施、频率可复用无线通讯系统、嵌入式智能网络、动态自组织环境下数据可靠传输等也需要深入研究。47安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第47页6 6研究方向研究方向u物联网包括各种异构网络

30、融合，这些网络结构、协议存在很大差异，怎样高效、低代价地处理异构网络集成问题很值得深入研究。48安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第48页6 6研究方向研究方向6.56.5动态配置与自适应动态配置与自适应u物联网本身含有动态性，伴随物体加入与退出，网络拓扑结构动态改变。对动态性管理是是物联网应该具备一个能力。在应用层面上，也需要系统能够适应网络环境、个人信息、设备状态等改变，向用户提供个性化新型服务。围绕这一问题，网络自动配置、物体自定位、设备动态发觉、隐私保护等都需要对应支撑机制。49安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第49页6 6研究方向研究方向u同时，物联网节点众多，设备庞杂，许

31、多嵌入式小型设备可用计算、存放资源有限，使用环境复杂，人工布署、配置困难。研究物联网动态配置机制，支持设备、网络自组织，提升故障自修复能力，是一个很值得研究问题。50安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第50页6 6研究方向研究方向u物联网在运行过程中含有高度灵活性，其网络资源可用性也伴随位置移动、物理环境改变而动态改变，怎样在资源、网络动态改变情况下确保系统可靠、稳定运行，提供满足用户需求优质服务，需要物联网在系统自治、自组织、自配置方面有所突破。51安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第51页6 6研究方向研究方向6.66.6软件、算法与方法软件、算法与方法u物联网不但仅是数字化物体在

32、物理上连接，从用户角度来说，它更是一个提供新型服务应用系统。为了构建这种应用系统，物联网需要新型网络协议、算法支持、高效节能嵌入式操作系统等支持。在软件、算法与设计方法学方面有不少问题还有待研究。52安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第52页6 6研究方向研究方向u在感知层面，物联网节点软件接口、物节点软件及结构方法、物体数字化抽象等还需要深入研究。个人隐私增强技术（Privacy Enhancing Techniques PETs）与现有RFID技术集成仍有不少低能耗算法问题需要处理。低存贮、电池消耗RFID数据编解码算法需要深入研究。u在网络层面，开放信道中多RFID标签通讯防冲突算法

33、、物联网优化理论模型、物联网服务发觉机制、网络自治管理理论等问题都需要深入研究。53安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第53页6 6研究方向研究方向u在中间件层面，普适计算中间件、支持海量数据管理与处理软件技术、支持用户按需使用资源分配技术都有许多问题没有得到很好处理。物联网各部分协同工作也需要中间件支持。另外，因为物联网节点数量巨大，拓扑结构动态易变，怎样降低服务延迟，平衡性能、服务质量和能量消耗，需要在中间件层面提供对应支持。在公共支撑上，动态解析物体名字，获取与物体相关服务地址，灵活跟踪物体空间数据，回溯物体状态信息，动态搜索与物体相关信息、服务等尚需深入研究。54安徽工程大学 硕士

34、课程物联网研究动态 第54页6 6研究方向研究方向u在公共服务层面，基于QoS资源优化调度算法、数据加密解密服务、轻量级服务模型、可信信息服务模型、物联网服务动态演化机制、信息聚合模型、软件可信性形式化验证方法、物物关联模型及语义分析等都是值得研究问题。另外，关于物联网应用开发工具、方法研究还很微弱。当前，尚无集成化开发环境支持物联网应用开发。尽管nesC能够支持TinyOS上应用开发，但应用开发、调试、布署十分困难，对高层应用开发支持非常弱。55安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第55页6 6研究方向研究方向6.76.7数据与语义数据与语义u未来物联网将融合到工业、服务业以及人们社会生活

35、各个领域。在这些应用中数据采集、交换与处理是一个主要问题。物联网将物理设备、嵌入式系统、Web应用聚合在一起，将物理控制过程与业务逻辑相交织，本身含有很强复杂性、动态性。物理世界信号要在用户可了解业务逻辑中表示和处理，动态信息要通畅无阻地交换，需要信息表示、数据语义、数据共享、语义互操作、数据同时与处理模型等方面支持。56安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第56页6 6研究方向研究方向u尽管XML、DAML、OWL等技术有利于问题处理，但物联网数据与传感器网络、移动互联网、嵌入式系统及智能物体等各种异构系统关联增加了问题复杂性和难度。在数据处理、管理与使用中，异构数据交换、数据及服务语义建

36、模、语义关联与解析、基于语义信息处理与服务体系都需要深入研究。其中，多层次数据聚合、处理及分析模型是一个很具挑战性研究内容。57安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第57页6 6研究方向研究方向u在物联网中，和某个物体相关数据可能分布在不一样系统中，且伴随物体位置、环境改变，这些数据及访问权限也会发生改变。不一样系统、自治域之间数据互操作会引发安全问题。这一点在基于RFID供给连管理中尤其突出。RFID标签数据与其它数据（如：IATA Baggage Identification Number）关联时，数据访问认证、授权机制需要安全协同机制支持。u另外，物联网会产生大量数据。在数据传递之前怎

37、样消除冗余，聚合有效信息，在数据分析过程中采取什么样海量数据处理方法都需要深入研究。58安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第58页6 6研究方向研究方向6.86.8人机交互与用户接口人机交互与用户接口u作为下一代互联网，物联网将向用户提供新型服务。用户将采取什么样方式使用物联网所提供信息?信息提供者与使用者能否在确保各自隐私情况下，实现高效信息交互？在交互过程中，怎样定位相关物体？物体与物体之间怎样相互协同，提供用户所需信息？这些都是值得关注问题。为了给用户提供更加好人机交互方式，基于语音识别人机交互接口、超高密度图像广播、下一代3D技术、网络语音翻译、不一样类型信息（声音-图像-文字）可

38、信性验证、服务及信息准确搜索与分析技术等都是很值得研究课题。59安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第59页6 6研究方向研究方向6.96.9网络管理网络管理u物联网包含了各种异构网络，网络拓扑结构动态改变，其服务质量、可靠性、性能、配置、负载展现出更强动态性，网络管理要比传统网络复杂得多。物联网管理不但包括到网络壅塞处理、网络拓扑管理，还包含了控制流、数据流管理以及网络故障自诊疗。60安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第60页6 6研究方向研究方向u除了传统网络中设备，物联网中还有大量数字化异构物体。有不少这么物体是作为网络节点存在，而且含有移动性。物体、协议异构性都增加了管理难度。另

39、外，物联网包括各种异构网络融合，各网络可能彼此自治，自治网络之间怎样协作，资源怎样有效分配是一个很具挑战性问题。这些问题处理需要在网络自治管理模型、算法及异构网融合机制上有所突破。61安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第61页6 6研究方向研究方向u物联网中各自治子网多样性也为资源优化、分配、监控带来了挑战，网络资源动态监控模型、网络性能评价与度量体系、动态网络拓扑模型、跨层跨域资源优化分配机制、物联网自治与协同模型都是值得研究问题。62安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第62页6 6研究方向研究方向6.106.10能源获取能源获取u在物联网中，大部分数字化物体都是资源受限。比如：许多

40、传感器靠电池维持运转。怎样有效地存放、节约电能是一个很具挑战性问题。太阳能、风电、热能、声能都是为物联网提供能源可选伎俩。在这一领域，新型能源转换设备、新型能量采集技术、高效畜能设备、节能芯片、耗电可感知软件技术、微电池技术等都是很值得探索课题。63安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第63页6 6研究方向研究方向6.116.11安全与隐私保护安全与隐私保护u在物联网中，信息加密、隐私保护、数据安全及可信计算是主要研究内容。物联网在将各种物体数字化、可感知同时，也将我们暴露在开放互联网中，比如：RFID标签中含有个人隐私数据、商业情报数据。这些数据只能由有访问权限人取得。同时，不论是在航空航

41、天、灾害应急等关键任务领域还是在智能家庭、多媒体娱乐等个人应用领域，人们都无法想象一个失控、被入侵物联网会给我们带来多么大灾难。64安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第64页6 6研究方向研究方向u安全与隐私问题是物联网面临一个挑战性问题。安全网络管理结构、隐私数据保护、物联网可信性及可接收度等都需要深入研究，物联网建设者、使用者都需要一个完善数据安全与隐私保护体系，需要一个对安全、隐私危险进行评定、预警方法。65安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第65页6 6研究方向研究方向u子网自治性、终端/传感器移动性、设备异构性、局部计算资源有限性等特征也使物联网安全与隐私保护问题含有特殊性。

42、比如：物联网中数字化物体、标签资源受限特点要求数据加密/解密算法（RFID标签本身数据保护算法）愈加高效、低能耗；在经过Ad Hoc无线网络实现物物互连物联网中，密钥发放机制、信息防泄漏技术、反BGP前缀劫持技术、授权机制等也需要改进。物联网本身特征要求安全协议、授权认证、密钥管理体系结构也应有所改进。66安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第66页6 6研究方向研究方向6.126.12技术标准技术标准u当前，国际上关于物联网统一标准还未形成。标准化是物联网建设中一项十分主要工作，对产业发展有极其主要影响。从市场角度考虑，谁掌握了标准谁就占据了市场制高点；从技术角度讲，在一个标准化平台上，一

43、些原本复杂问题，如设备异构问题，会迎刃而解。物联网标准化主要包括以下几个方面：物理/数据接口及M2M接入标准化、信息表述及存放标准化、语义标准化、通讯协议标准化、服务标准化、测试与评价标准化、网络管理标准化、信息安全标准化等。现有物联网标准种类庞杂，不兼容问题严重。标准互操作性亟需提升。67安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第67页智能交通医疗监护智能家居环境监测国防军事防灾减灾工业监控7 7 应用应用城市管理城市管理物联网物联网68安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第68页7 7应用应用 综合现有文件，物联网应用主要有以下几方面领域领域应用应用：u航天军事：航天器零部件状态监控、军事

44、装备管理及战场作战人员管理u汽车工业：汽车自动驾驶、车辆间通讯、汽车生产及销售管理、汽车与智能交通系统间协同u通讯：各种通讯及应用系统（如：GMS、WLAN、GPS）融合u电力：实时监控用电负载与电力供给，实现电力动态调配及负载均衡u智能大厦：提供智能办公环境，支持人员监控、大厦暖电自动调控等。69安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第69页7 7应用应用u智能家庭：提供智能化家庭娱乐、基于传感器智能家居环境、智能家电网络u远程医疗重症病人病况监控（如：血压、体温、呼吸等）、基于植入芯片残障病人康复、远程诊疗、病人护理u老年保健：孤寡老人健康监测、老人日常看护u制药业：药品生产监控及跟踪、药

45、品安全、假冒药品甄别u零售物流及供给连管理：基于RFID物流管理、商场管理自动化、动态工厂供给连管理u制造业网络化智能制造系统、全生命周期产品监控与分析、产品服务系统70安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第70页7 7应用应用u石油工业：石油天然气开采、加工、运输中监控以及石油工业中灾害应急u环境监测：大气、海洋、河流、森林等环境保护监控及灾害应急处理u安保应急：银行机场等部门安全监控、个人隐私保护、地震海啸等自然灾害监测预警u交通运输：实现智能交通，支持动态客货运调度管理、监控交通流量71安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第71页7 7应用应用u食品跟踪：食品安全监控，包含食品生产、

46、消费整个过程u农业及养殖业：生态农业、牲畜疫情监控、有机蔬菜生产监控u媒体娱乐业：基于位置及个人信息个性化多媒体娱乐u维修服务：汽车、建筑、桥梁、机器设备等状态监控及维修保养u环境保护与废物处理：对可再生可重复使用资源进行跟踪监控，提升资源利用率72安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第72页8标准 8.18.1国际标准化工作国际标准化工作u当前，与物联网相关国际标准化组织主要有ISO、ISA（International Society of Automation）、EPCglobal、uID、IEEE、EnOcean、IETF（Internet Engineering Task Force

47、）、FCC（Federal Communications Commission）、CENELEC（European Committee for Electrotechnical Standardization）等。各组织工作重点各不相同，所制订标准庞杂且不统一。尽管标准集成及互操作问题引发了一些组织、机构重视，比如：GS1、ETSI与CEN发起GRIFS项目对RFID技术标准互操作进行了研究，但问题远没有得到处理。73安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第73页8标准u按照物联网层次结构，可将物联网标准分为物理设备标准（如：RFID标准、IEEE1451）、网络标准（如：IEEE802.15

48、.4）、公共服务及框架结构标准、中间件、领域应用标准几类（如：IEEE P2030）。在现有工作中，关于物联网安全及隐私保护标准相对微弱18。尽管能够用到物联网中公共互联网安全标准已经有不少，但满足物联网特有需求标准（如针对RFID标签及智能卡安全标准）却并不完善。当前ISO/IEC 18000-6对RFID标签数据保护仅停留在部分数据加锁及简单密码防护水平上。正在制订中ISO/IEC 29167将增强RFID标签安全性。当前，欧盟也正在开展RFID隐私数据保护工作。74安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第74页8标准现有国际标准分类以下：（1）感知设备u智能卡：ISO/IEC 14443

49、u传感器：IEEE 1451.7、ISO/IEC 18000-6、ISO/IEC 24753、ISO/IEC NP 15961-4u设备接口：ISO/IEC 24791、EPCglobal DCI Standard、ISO/IEC/IEEE 21451、ISO/IEC/IEEE 21450、EPCglobal RM Standard v.1.0.1、EPCglobal LLRP Version 1.0.175安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第75页8标准uRFID通讯频率：ETSI EN 300 220、ETSI EN 300 330、ETSI EN 300 440、ETSI EN 30

50、1 489、ETSI 300 386uRFID空中接口：ISO/IEC 18000-(1,2,3,4,5,6,7)、EPCglobal HF Generation 2 Tag Protocol、EPCglobal Class 1 Generation 2 UHF Air Interface等u移动RFID：ISO/IEC 21481、ISO/IEC 28361、ISO/IEC FCD 29143、NFC Forum RTD-URI 1.0、NFC Forum TS-Type-1-Tag 1.076安徽工程大学 硕士课程物联网研究动态 第76页8标准（2）网络 IEEE802.15、IEEE80