物联网技术与应用教学课件PPT.ppt

物联网和云计算技术 （internet of things）,2013年7月,计算机科学技术学院 年梅,前沿技术论坛,互动一下：当今世界it领域的三大热点技术?,物联网（internet of things） 移动互联网 （mobile internet） 云计算（cloud computing）,开场白,连上互联网，我就是世界的中心， 给我一个ip地址，我能漫游世界！ 接入物联网，我就是世界的眼睛， 给我一个rfid，我能掌握世界！,讲座提纲,二、物联网概述,三、国内外发展现状,四、物联网体系架构,五、云计算,六、物联网应用案例,一、普适计算,计算模式的发展,计算模式（computing paradigm）在20世纪80年代经历了从主机计算(mainframe computing)到桌面计算(desktop computing)的革新,90年代以来计算技术的飞速发展，是否蕴育了新的计算模式？,当前计算机技术发展的特点,计算、通信和数字媒体技术的互相渗透和结合，其集中的体现就是互联网的发展； 计算机在计算能力和存储容量提高的同时体积也越来越小，其发展趋势是把计算能力嵌入到各种设备中去，而且这些设备可联网使用。,传统的计算模式,以计算机为中心的计算： 计算机的使用方法不符合人类的习惯； 为了完成一项任务，需要与计算机进行的对话过于烦琐； 基于桌面的使用模式： 用户要使用计算机，就需要坐在计算机面前； 本质上说是一种私有模式，难以适应一个用户可能在不同地点和环境，甚至在移动过程中使用多台计算设备进行工作的情况。,全新的计算模式提出,计算机技术进一步发展迫切地需要全新的计算模式，这就是普适计算(pervasive/ubiquitous computing)。 普适计算的思想最早是1991年mark weiser在scientific american的“the computer for the 21st century”中提出的。,mark weiser,计算模式的发展趋势,普适计算思想的发展,强调把计算机嵌入到环境或日常工具中去，让计算机本身从人们的视线中消失，让人们注意的中心回归到要完成的任务本身 weiser的思想在90年代后期开始在国际上得到广泛关注和接受，目前已经成为一个极具活力和影响力的研究领域。 重要标志： 1999年开始的ubicomp国际会议、 2000年开始的pervasive computing国际会议、 2002年ieee pervasive computing期刊的创刊。,普适计算的定义,目前尚未有明确定义，但目标都是“要建立一个充满计算和通信能力的环境，同时使这个环境与人们逐渐地融合在一起”。 清华大学徐光祐教授等的定义是:“普适计算是信息空间与物理空间的融合，在这个融合的空间中人们可以随时随地、透明地获得数字化的服务。”,“随时随地”和“透明”,“随时随地”指人们可以在工作、生活的现场就可以获得服务,而不需离开这个现场而去端坐在一个专门的计算机面前，即像空气一样无所不在； “透明”指获得这种服务时不需要花费很多注意力，即这种服务的访问方式是十分自然的甚至是用户本身注意不到的，即所谓蕴涵式的交互（implicit interaction）。,普适计算的本质要求,相对“随时随地”的特性,“透明”是普适计算更本质的要求，是其与桌面计算模式最本质的区别。 the most profound technologies are those that disappear. they weave themselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it. “最具有深远意义的是那些从人们注意力中消失的技术，这些技术已经渗透到人们的日常生活中以致与生活难以区分”。,信息空间和物理空间的融合,绑定和自发的交互,绑定：信息空间中的对象与物理空间中的物体建立相互的对应，使这个物体成为访问信息空间中服务的直接入口。 自发的交互：物理空间和信息空间之间无需人的干预的交互，即其中任一个空间状态的改变可以引起另一个空间的状态的相应改变。,两种途径实现绑定,直接在物体上（内） 嵌入一定的感知、计算、通信能力，使其同时具有物理空间和信息空间中的用途。例如： merl实验室研究的interactive table； 清华大学研究的smart classroom； mit media lab的things that think项目。 为每个物体添加可以被计算机自动识别的标签，标签可以是基于条码、红外和rfid的。例如： hp的cool town计划，通过在所有物理世界中的物体上附着一个编码有url信息的条形码来建立物体与其web上的表示之间的对应，从而建立一个数字化的城市。,从两个相对方向看自发的交互,信息空间的状态改变映射到物理空间中，其最主要形式是数字化信息可以无缝地叠加在物理空间中/上。 已经广泛采用的各种电器上的显示屏； e-ink公司正在研究的电子纸； ibm研究院的everywhere display； 信息空间也可以自动地觉察物理空间中状态的改变，从而改变相应对象的状态或触发某些事件。 这种特性称为觉察上下文的计算，是普适计算的重要特征； 当你抵达一个场所 当你拿起一个公用设备 信息空间对人的行为甚至表情的自动理解主动的计算或者蕴涵式的人机交互,蕴涵式人机交互的实现途径,实现途径有两类 通过传感器： 欧盟的tea计划，在日常器具如咖啡杯、家具、手机等中嵌入传感器； 通过多模态感知接口： 清华大学的smart classroom，用视觉跟踪、姿态识别等方法来判断目前教室中的上下文。,桌面计算模式vs普适计算模式,桌面计算模式下，信息空间和物理空间是隔离的： 绑定是稀疏的，唯一的绑定点是计算机； 它们之间的交互是由人驱动的，人先察觉物理空间的改变然后用一定的方式输入到信息空间 隔离正是桌面计算模式各种不足的根源！,普适计算的特性,无所不在的(pervasive) 嵌入的(embedded) 游牧的(nomadic) 自适应的(adaptable) 永恒的(eternal) 普适计算的本质就是力图真正全面实现计算技术的“以人为本”,讲座提纲,二、物联网概述,三、国内外发展现状,四、物联网体系架构,五、云计算,六、物联网应用案例,一、普适计算,物联网(internet of things) 定义：把所有物品通过无线射频识别（rfid）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。 itu 定义：from anytime, any place connectivity for anyone, we will now have connectivity for anything.,2. 物联网概述,国际电信联盟（itu）曾描绘“物联网”时代的情形： 司机出现操作失误时汽车会自动报警； 公文包会提醒主人忘带了什么东西； 衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求; ,全面感知：利用rfid、传感器、二维码、卫星、微波，及其它各种感知设备随时随地采集各种动态对象，全面感知世界。 可靠的传送：利用以太网、无线网、移动网将感知的信息进行实时传送。 智能控制：对物体实现智能化的控制和管理，真正达到人与物的沟通。,物联网基本特点,25,物联网体系架构:感知层/网络层/应用层,全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的三大特征。,二维码：用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息； 在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理； 二维条码/二维码能够在横向和纵向两个方位同时表达信息，能在很小的面积内表达大量的信息。,二维码（2-dimensional bar code）,条形码,二维码,27,上游： 芯片商、通信模块商、 外部硬件提供商、应用设备与软件提供商、管理咨询提供商、测试认证提供商 中游： m2m 服务提供商、 传统电信运营商等 下游： 系统集成商 各类应用服务提供商,物联网产业体系,28,物联网的本质：是带有各类感知/识别设备的智能信息网络系统，这些设备包括rfid、gps、各类传感器、智能终端等。是信息技术在各个行业的“智慧”应用； ict的作用：通过感知网络检测和收集各类物体的信息，通过信息技术分析数据，并实现实时监控和智能管理。,物联网的本质 信息技术在各行业的“智慧”应用,29,尽管手机市场以每年10%的速率增长，但无线机器互联应用是一个高速发展的市场，到2010年底将以每年40%的速率增长。 -abi research: may 26, 2004,数据来源: abi research,$55b,增值应用软件和服务,实时监控,网络、集成和服务,硬件,物联网产业链价值分析 服务主导型产业,30,共同点: 政府重视信息技术深入应用，将物联网作为振兴经济的战略性产业； 打造广泛覆盖的网络基础设施，重视信息技术的深入应用与服务，渗透到经济和社会生活的方方面面； 增值应用是物联网未来发展的重点方向，软件开发、智能控制将会为用户提供丰富多彩的物联网应用。,日本： 2009年8月 i-japan战略,中国：2009年8月 提出建立“感知中国”传感网中心,欧盟：2009年6月 物联网行动方案,美国： 2008年底 ibm向美国政府提出”智慧的地球”战略,强调传感等感知技术的应用，提出建设智慧型基础设施,具体务实，强调rfid广泛应用，注重协调管理和信息安全,在u-japan的基础上，强调电子化政府治理、医疗健康信息服务、教育与人才培育等三大目标,物联网成为后金融危机时代世界各国振兴经济的共同选择,31,2008年11月，美国ibm公司总裁彭明盛在纽约对外关系理事会上发表题为智慧地球：下一代领导人议程的讲话，正式提出“智慧地球”（smarter planet）设想。 1月28日，奥巴马就任美国总统后与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，彭明盛推销“智慧的地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施，阐明其短期和长期效益。 奥巴马对此给予了积极的回应。认为“智慧地球”有助于美国的“巧实力”(smart power)战略，是继互联网之后国家发展的核心领域。,美国：政府积极回应ibm的“智慧地球”,32,日本：从e-japan到i-japan战略,33,中国：物联网成为国家战略新兴产业,国家中长期科学技术发展规划（2006-2020年）,2009年8月7日，温家宝总理视察无锡提出： 传感网的核心技术、关键设备应早一点谋划 建立中国的“感知中国”传感网中心。,2010年10月18日， 国务院发布 国务院关于 加快培育和发展战略性新兴产业的决定 决定明确了信息为七大战略性新兴产业之一，突破方向为：新一代信息网络、“三网”融合、物联网、云计算。,2010年6月7日，在中国科学院第十五次院士大会、中国工程院第十次院士大会上，胡锦涛总书记发表重要讲话，指出“加快发展物联网研发和建设新一代互联网” 。,34,江苏、上海、北京、广东等28个省将物联网作为重点发展领域,感知中国，赢在未来,抢占信息产业第三次浪潮的制高点。,我国各地政府强力“抢滩”物联网,转变经济发展方式、实现经济结构调整的重要手段;,无锡、重庆、杭州、广州、深圳、武汉等80以上大城市将物联网列为主导产业,35,浙江、广东等地的物联网产业规划中都有现代航运物流的典型应用,北京,浙江,江苏,智慧广东,到2012年，将建成全国首个物联网应用资源共享服务、信息交换、传感信息网络、超级计算和云计算中心等共性基础支撑平台，完成政府、社会、企业三方面几十个示范应用园区。 在物联网研发资源和产业集聚方面的基础比较雄厚。成立了中关村物联网产业联盟和北京物联网关键应用技术工程研究中心。,规划思路是建成以杭州为核心，嘉兴、温州乐清为“两翼”的物联网产业集群；成立物联网“产学研用”联盟，设立物联网产业发展专项资金。 以标准为基础、以数据交换为核心、以广泛应用为目标、以综合信息为方向，在浙江现代交通大港口、大路网、大物流三大建设中搭建了物流公共信息平台。将在全省3000家成规模物流企业和26万家道路货运企业全面推广使用、向全国辐射，已得到16个省（区、市）的积极响应。,2009年8月温家宝总理视察无锡并作重要指示。 11月，组建“中国物联网研究发展中心”。 无锡设立了专业发展园区。江苏省特别是无锡在我国物联网发展方面抢得了政策先机。 江苏省经信委已安排无锡机场周界防入侵系统的实施，确定了南京，无锡，苏州三城市作为传感网的发展基地 江苏2009-2012年物联网产业发展规划纲要提出发展物联网产业要“举全省之力”,愿景是打造“数字广东、智慧城市、知识经济、无处不在的网络社会”。 物联网发展的主要设想包括:第一，建设南方物流公共信息平台；第二，在粤港合作中，推进rfid在物流供应链管理、食品药品安全和通关便利化等领域的应用；第三，进行智慧城市试点，推进传感器在智能交通、桥梁建筑、水资源利用、电力设施、环境监测、公共安全等方面的应用等六项内容。,36,运营商等巨头积极部署物联网战略（引自中国移动m2m业务实践的资料）,36,通过与各行业合作，中移动目前m2m终端数已达到300万，年均增长超过80。 截至2009年6月底，全国已有31个省开通m2m业务。 从世界范围内看，我国在m2m应用的广度和深度方面都处于领先地位。,交 通 物流调度、定位导航,电 力 远程抄表、负载监控,农 业 动物溯源、大棚监控,城市管理 电梯监控、路灯控制,安 全 平安城市、企业安防,环 保 污染监控、水土检测,家 居 老人看护、家庭安防,企 业 生产监控、设备管理,为南方电网、北京、重庆的电力公司等客户提供服务，实现了104万台电表的远程抄表。 北京、上海、辽宁等地出租车及公交车上已安装了超过110万台终端设备，实现对车辆管理和调度。 在重庆市为1200部电梯部署了带有传感器的m2m终端，将电梯连接到智能管理系统，当电梯发生故障时，无需乘客报警，电梯管理部门第一时间得到信息，能以最快的速度到达现场处理故障。,中国电信、联通等大企业均积极发力物联网，抢占未来,明确将物流管理列为应用示范工程： “通过rfid技术在多式联运、大型物流园区、城市配送、冷链物流等方面的应用，探索利用物联网技术对物流环节的全流程管理；开发面向物流行业的公共信息服务平台，开发适用于各种物流环境的特种电子标签、物流装备、读写器、中间件、管理系统等产品。” 多式联运、大型物流园区、城市配送、冷链物流都是国际航运中心建设、现代航运物流的重要环节。,37,上海：2010年4发布上海推进物联网产业发展行动方案,十大示范工程,讲座提纲,二、物联网概述,三、国内外发展现状,四、物联网体系架构,五、云计算,六、物联网应用案例,一、普适计算,1995年比尔盖茨在未来之路书中首次提及物联网概念。 2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（wsis）上，国际电信联盟（itu）发布了itu互联网报告2005：物联网，报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。射频识别技术（rfid）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将到更加广泛的应用。 2009年1月，ibm首席执行官彭明盛提出“智慧地球”构想，其中物联网为“智慧地球”不可或缺的一部分，而奥巴马在就职演讲后已对“智慧地球”构想提出积极回应，并提升到国家级发展战略。,3.1 国外物联网现状,日本现状：日本u-japan战略，希望实现从有线到无线、从网络到终端、包括认证、数据交换在内的无缝链接泛在网络环境，100的国民可以利用高速或超高速网络。 韩国现状：韩国也实现了类似的发展。配合 u-korea 推出的 u-home 是韩国的 u-it839 八大创新服务之一。智能家庭最终让韩国民众能通过有线或无线的方式远程控制家电设备，并能在家享受高质量的双向与互动多媒体服务。,3.1 国外物联网现状,2004年初，全球产品电子代码管理中心（epc）授权中国物品编码中心为国内代表机构，负责在中国推广epc与物联网技术。4月，北京建立了第一个epc与物联网概念演示中心。 2005年，国家烟草专卖局的卷烟生产经营决策管理系统实现用rfid出库扫描，商业企业到货扫描。许多制造业也开始在自动化物流系统中尝试应用rfid技术。,3.2 国内物联网现状,2009年月日，温总理在无锡调研时，对微纳传感器研发中心予以高度关注，提出了把“感知中国”中心设在无锡、辐射全国的想法。 江苏省委省政府接到指示后认真落实总理的要求，热情拥抱“物联网”，突出抓好平台建设和应用示范工作。 无锡市则作出部署：举全市之力，抢占新一轮科技革命制高点，把无锡建成传感网信息技术的创新高地、人才高地和产业高地。,3.2 国内物联网现状,2009年8月24日，中国移动总裁王建宙访台期间解释了物联网概念 2009年9月11日，“传感器网络标准工作组成立大会暨感知中国高峰论坛”在北京举行，会议提出传感网发展相关政策。 2009年9月14日。国家中长期科学与技术发展规划（2006-2020年）和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。,3.3 国内物联网现状,中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心（简称无锡传感网中心），是国内目前研究物联网的核心单位之一。 作为“感知中国”的中心，无锡市2009年9月与北京邮电大学就传感网技术研究和产业发展签署合作协议，涉及光通信、无线通信、计算机控制、多媒体、网络、软件、电子、自动化等技术领域，包括应用技术研究、科研成果转化和产业化推广等。,3.2 国内物联网现状,对于物联网在国内市场空间，权威机构预测，仅“产业排头兵”rfid领域，今年国内市场规模就将达50亿元，年复合增长率为33%，其中电子标签超过 38亿元、读写器接近7亿元、软件和服务达到5亿元的市场格局。而业内人士估计，中国物联网产业链今年就能创造约1000亿元产值,并成为下一个万亿级信息产业引擎。 美国权威咨询机构forrester预测，到2020年，世界上物物互联的业务，跟人与人通信的业务相比，将达到30比，因此，“物联网”被称为是下一个万亿级的通信业务。,3.3 物联网现状,（1）技术标准问题 世界各国存在不同的标准。中国信息技术标准化技术委员会于2006年成立了无线传感器网络标准项目组。2009年9月，传感器网络标准工作组正式成立了pg1(国际标准化)、pg2(标准体系与系统架构)、pg3(通信与信息交互)、pg4(协同信息处理)、pg5(标识)、pg6(安全)、pg7(接口)和pg8(电力行业应用调研)等8个专项组，开展具体的国家标准的制定工作。 （2）安全问题 信息采集频繁，其数据安全也必须重点考虑。 （3）协议问题 物联网是互联网的延伸，在物联网核心层面是基于tcp/ip，但在接入层面，协议类别五花八门，gprs/cdma、短信、传感器、有线等多种通道，物联网需要一个统一的协议栈。,（4）ip地址问题 每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。物联网需要更多的ip地址，ipv4资源即将耗尽，那就需要ipv6来支撑。ipv4向ipv6过渡是一个漫长的过程，因此物联网一旦使用ipv6地址，就必然会存在与ipv4的兼容性问题。 （5）终端问题。 物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能，且不同行业需求千差万别，如何满足终端产品的多样化需求，对运营商来说是一大挑战。,讲座提纲,二、物联网概述,三、国内外发展现状,四、物联网体系架构,五、云计算,六、物联网应用案例,一、普适计算,3.1 物联网体系架构,3.2 地区物联网架构分层架构图,接入终端、接入系统：包含信息源终端。rfid事件、传感器事件、二维码事件等，通过因特网、无线网、移动网实现通信。 开放平台： 体系架构中有个重要的开放平台，提供这样的功能： 第一，终端管理，可以实时监控网络和终端的运营状况，精确表述故障原因；接入系统的管理，对接入系统的开放问题、接入问题、资源共享问题进行管理。 第二，数据中心，进行数据采集、数据处理、数据存储、数据共享、信息智能交互。 第三，跟开发中间件结合，提供一个面向应用的开放的环境，开发人员只需要调api就可以进行开发，最终降低开发的难度，提高开发的效率。,4.3 功能架构图说明,因特网：系统联系的桥梁。 智能、自学习中心：控制系统的上、下层及中间环节的智能联系，使得物物联接具有人人联接的特性，保证物联网的智能特性。 上层应用：服务政府、社会、行业和公众，把整个社会以物联网的形式组织起来。,4.3 功能架构图说明,4.4 地区物联网架构功能模块图,一、感知层 传感器技术：感知物资信息 rfid技术：智能识别 微机电系统（mems）：采集信息 gps/gis技术：全球定位/地理信息系统 二、网络层 无线传感器网络（wsn）技术 wi-fi（wireless fidelity,无线保真技术） 通信网、互联网、3g网络、ipv6（让世界的第一粒都拥有一个ip地址） gprs网络（基于gsm系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线ip连接 ） 广电网络、ngb（下一代广播电视网 ）,4.5 关键技术,可靠传递,智能处理,全面感知,利用云计算，模糊识别等各种智能计算技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制,三、应用层 企业资源计划（erp：enterprise resource planning） 专家系统（expert system) 云计算（cloud computing） 系统集成（system integrate） 行业应用（industry application） 资源打包（resource package）,4.4 关键技术,讲座提纲,二、物联网概述,三、国内外发展现状,四、物联网体系架构,五、云计算,六、物联网应用案例,一、普适计算,数据量,数据爆炸性增涨(2006,161 eb;2011,1800 eb;年增长率达到60%. idc报告)。 数据中的绝大部分将存储在世界各地的大型数据中心。,gb-tb-pb-eb,2005年,美国新建立的数据中心需要消耗的能量=加利福尼亚州所消耗能量的10%（大约5gw），约40亿美金。 英国的1500个数据中心每年消耗的能量和英国第十大城市莱卡斯特所需要的能量相当。 2010年，英国单个数据中心每年在能量上的花费达到大约740万英镑。 计算机集群系统由于采用商用化部件，其能耗问题更为突出。,it基础设施能耗,热密度,google数据中心,google数据中心以集装箱为单位，每个集装箱有1160台服务器，每个数据 中心有众多集装箱。 google一次搜索查询的能耗能点亮100瓦的灯泡11秒钟。,比利时的圣吉兰（saint ghislain）数据中心完全依靠数据中心外面的空气来冷却系统。,dalles数据中心位于俄勒冈州的哥伦比亚河旁，河上的dalles大坝为数据中心提供电力。数据中心有2座4层楼高的冷却塔。,what matters most to the computer designers at google is not speed but power low power, because data centers can consume as much electricity as a city.,-eric schmidt, ceo, google,microsoft数据中心,美国华盛顿州grand coulee水坝是世界第三大混合电力水坝，供电量是650万千瓦。 microsoft在水坝边上建一个有10个沃尔玛商店那么大的数据中心。,微软在美国芝加哥的数据中心.总面积为70万平方英尺。即使只启用半数服务器,能耗也达到30兆瓦。,机遇,大部分企业it基础设施的利用率只有35%. 还有许多企业的it资源利用率不到15%（idc报告）. google的数据表明其绝大部分服务器的利用率在10%到50%之间。 why? ? 突发性的数据访问行为 。,个人电脑,1、配置要求高,2、软件许可购买,3、各类软件安装复杂,4、更新换代速度快,云计算的目的,云计算的最终目标是将计算、服务和应用作为一种公共设施提供给公众，使人们能够像使用水、电、煤气和电话那样使用计算机资源。,68,we have a dream,愿景: 计算机的服务能力可以作为一种商品进行流通。就像水、电、 气一样取之方便，费用低廉,服务模式,根据实际需要通过定制或租用的方式使用基于web的软件来完成所需的工作。 将应用和计算机资源包括硬件和系统软件包装成服务，通过按需付费（pay-as-you-go）的方式，穿越internet来满足用户各种不同的需求。 用户可以不再需要购买昂贵的计算机系统，不再因为需要短时间使用某个软件而不得不购买该软件的使用版权。 云计算通过虚拟化技术，通过资源整合，实现按需资源分配。提高资源利用率，同时降低用户的设备投入和使用成本。,狭义的云计算指的是厂商通过分布式计算和虚拟化技术搭建数据中心或超级计算机，以免费或按需租用方式向技术开发者或者企业客户提供数据存储、分析以及科学计算等服务，比如亚马逊数据仓库出租生意。,狭义的理解,通俗的理解是，云计算的“云“就是存在于互联网上的服务器集群上的资源，它包括硬件资源（服务器、存储器、cpu等）和软件资源（如应用软件、集成开发环境等），所有的处理都在云计算提供商所提供的计算机群来完成。,通俗的理解,云计算成为关注程度热点,- 72 -,集群计算 云计算 网格计算,云计算定义,云计算（cloud computing ）：是分布式处理(distributed computing)、并行处理(parallel computing)和网格计算(grid computing)的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。是指基于互联网的超级计算模式-即把存储于个人电脑、移动电话和其他设备上的大量信息和处理器资源集中在一起，协同工作。在极大规模上可扩展的信息技术能力向外部客户作为服务来提供的一种计算方式。,- 73 -,40多亿的移动电话一 2010年 数据来源: nokia,个人电脑和 笔记本电脑,企业电脑 和服务器,pda,74,云计算定义,图：云计算概念模型,云计算:是一种商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够按需获取计算力、存储空间和信息服务。,云计算体系结构,云计算综述,- 76 -,数据在云端：不怕丢失,不必备份,可以任意点的恢复 ； 软件在云端：不必下载自动升级 ； 无所不在的计算：在任何时间，任意地点，任何设备登录后就可以进行计算服务； 无限强大的计算：具有无限空间的，无限速度。,硬件为中心,软件为中心,服务为中心,云应该具备的核心特征,gartner云计算的定义：一种通过internet将可扩展、高弹性的it相关能力以服务的形式提供出去的计算模式,云计算的五个特性,云计算六种服务方式,- 78 -,saas（ software as a service ） ； paas（ platform as a service ） ； iaas（ infrastructure as a service ）； 云存储； msp（管理服务提供）； 商业服务平台 。,云计算发展路线,- 79 -,云计算体系特点,- 80 -,通过internet接入 不需要自身具有it技术来实施 第三方提供 资源共享 无多余功能开发 无多余费用 系统延续性好,服务形式,软件即服务(saas) 平台即服务(paas) 基础设施服务(iaas),软件即服务(saas),saas服务提供商将应用软件统一部署在自己的服务器上，用户根据需求通过互联网向厂商订购应用软件服务，服务提供商根据客户所定软件的数量、时间的长短等因素收费，并且通过浏览器向客户提供软件的模式。,平台即服务(paas),这是一种分布式平台服务，厂商提供开发环境、服务器平台、硬件资源等服务给客户，用户在其平台基础上定制开发自己的应用程序并通过其服务器和互联网传递给其他客户。,基础设施服务(iaas),iaas即把厂商的由多台服务器组成的“云端”基础设施，作为计量服务提供给客户。它将内存、i/o设备、存储和计算能力整合成一个虚拟的资源池为整个业界提供所需要的存储资源和虚拟化服务器等服务,85,云计算服务的部署形式,iaas基础设施云 (代表：亚马逊的s3),saas 应用云 （代表：salesforce的crm）,paas 平台云 （代表：google app engine）,x as a service,86,amazon 云计算,1gb数据存放1个月为0.15美元,每个服务器租用1小时为0.1美元,amazon的iaas云计算思路,弹性计算云ec2为企业提供计算服务,简单存储服务s3为企业提供存储服务,amazon的iaas运用实例,亚马逊iaas应用案例：纽约时报,使用亚马逊云计算服务,效果：在不到 24个小时的时间里处理了1100万篇文章 费用：累计花费240美元,利用自己服务器,时间：数月时间 费用：多得多的费用,87,88,google 云计算,google的云计算思路,“浏览器操作系统”,89,隶属paas的google云计算,google 云计算paas,属于部署在云端的应用执行环境 支持python和java两种语言 通过sdk调用google的各种服务。如google map、mail等 用户可快速、廉价（可免费使用限定的流量和存储）地部署自己开发的应用（如创新的网站、游戏等）,90,google 云计算saas,隶属saas的google云计算,提供在线“word、excel、ppt”,提供在线map,提供在线日历管理,google云计算平台技术架构 分布式文件系统 google distributed file system 并行数据处理 mapreduce 分布式锁 chubby 结构化数据表 bigtable,google如何实现云？,91,讲座提纲,二、物联网概述,三、国内外发展现状,四、物联网体系架构,五、云计算,六、物联网应用案例,一、普适计算,6.1 物联网的应用领域,“物联网是指通过各种传感和传输手段，将现实世界的信息进行自动化、实时性、大范围、全天候的标记、采集、传输和分析，并以此为基础搭建信息运营平台、构建应用体系，从而增强社会生产生活中信息互通性和决策智能化的综合性网络系统。”并将物联网划分为信息采集、信息传输、信息运营和整合应用四个层级。,6.1 物联网的推进框架,无线传感网应用实例展示,物联网应用实例,农业园林,2,医疗保健,3,智能楼宇,4,交通运输,5,城市市政管理,1,城市市政管理,城市物联网公共服务平台,城市物联网公共服务平台,实现城市公共设施供应链的全程追踪溯源及对已建设部署设施的追踪监控，保证城市公共安全，最终实现政府的数字化的政务管理与城市运行职能。 城市公共设施重要物资的准确标识，实现管理透明化，为公共安全、公共设施建设质量监管提供法律依据 实现公共设施、及相关供应链的追踪，提高突发事件防控能力和水平，促进城市规划、建设持续健康发展,基于物联网的公共设施监管,无线传感网应用实例展示,物联网应用案例,农业园林,2,医疗保健,3,智能楼宇,4,交通运输,5,城市市政管理,1,精细农业,将无线传感器网络布设于农田、园林、温室等目标区域，网络节点大量实时地收集温度、湿度、光照、气体浓度等物理量，精准地获取土壤水分、养分程度、电导率、ph值、氮素等土壤信息。 无线传感器网络有助于实现农业生产的标准化、数字化、网络化。 将从三个方面有效促进农业的发展：增产增收、节约能源，相当于露地栽培产量10倍以上,精细农业,由于边远山区网络难以覆盖，现有的监控手段成本过高，严重影响了园林绿化的动态监测活动。 采用低成本、低功耗无线传感器网络动态监测造林营林、林木采伐、林地征占、城市绿地等多方面园林资源变化，建立园林绿化的评价模型和园林绿化信息管理服务平台,促进园林绿化的信息化和现代化,提高园林绿化的经济效益、社会效益和生态效益。,基于物联网的园林绿化信息管理服务,特点： （1）面向园林绿化的物联网的组网与最优覆盖； （2）面向园林监控的无线传感器网络； （3）面向园林监控的无线传感器网络数据融合； （4）基于gis的园林灾害预测预报模型； （5）面向园林绿化的统一监测技术标准和规范。,基于物联网的园林绿化信息管理服务,无线传感网应用实例展示,物联网应用实例,农业园林,2,医疗保健,3,智能楼宇,4,交通运输,5,6,城市市政管理应用,1,医院病房电子巡检,通过建立医疗保健信息交换平台，实现医疗保健信息资源共享，降低药品库存和成本并提高效率； 增加医生对患者以往病史和治疗记录的了解，提高诊断质量和服务质量； 推动各医院之间的服务共享和灵活转账，形成一种新的管理系统，使开支和流程更加透明化。,基于物联网的医疗保健信息交换平台,特点： （1）基于射频识别的药品溯源； （2）基于传感器网络的药品库存监控； （3）海量数据索引与存储； （4）物联网数据安全与隐私保密； （5）面向医疗保障的物联网数据共享机制,基于物联网的医疗保健信息交换平台,无线传感网应用实例展示,物联网应用实例展示,农业园林,2,医疗保健,3,智能楼宇,4,交通运输,5,6,城市市政管理应用,1,1,智能家居,目前，国内剧院场馆、体育场馆、会展中心、地铁站等大型公共建筑越来越多，这些公共建筑规模大、结构复杂、人员密集、内部设备庞杂，紧急情况的预警以及疏散依靠传统的人工管理难以应对。 面向大型公共建筑监控与应急管理的重大需求，研究大型公共建筑复杂环境监控与应急管理系统关键技术，建立产业化应用示范，为大型建筑监控与应急管理的产业化提供技术支撑与应用示范。,基于无线感知的大型公共建筑监控应急,无线传感网应用实例展示,物联网应用实例,农业园林,2,医疗保健,3,智能楼宇,4,交通运输,5,城市市政管理应用,1,实现公共交通工具全程追踪和溯源，保证运输的安全，最终实现政府的数字化的调度管理与城市交通资源优化配置运行职能。 实现城市公共交通、轨道交通等重要设备的准确标识，实现管理的透明化，为运输安全、保障交通设施设备安全提供法律依据。 实现车辆、列车等运营全程的追踪，提