物联网相关知识Microsoft Word 文档.doc

1、物联网的定义和发展11物联网的定义物联网(Internet of Things)一词最早于1999年由英国工程师Kevin Ashton在宝洁公司的一次演讲中首次提出。物联网简体而言就是物体与物体之间的互通互联，其目的是让所有的物体都能够远程感知和控制，并与现有的网络连接在一起，形成一个更加智能的生产生活体系，也就是把世上的每一件物品，都编码、扫描、感知，而后通过网络传输和处理。成为可以追踪、控制、操纵的对象。目前国际上并没有形成关于物联网的明确的通用官方定义。国际电信联盟在20年物联网报告中，将物联网形容成为一个无所不在的计算及通信网络，在任何时间、任何地方，任何人、任何物体之间都可以相互联结。我国国务院在今年政府工作报告中，把物联网注释为：是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。总之，物联网，也叫传感网，是指通过电子标签、传感器、智能芯片以及传输网络实现对物体进行标识、信息收集和处理以及信息传输，从而实现人对物或物对物的互联，最终实现对物体智能控制，并在此基础之上产生一系列行业应用的一种产业形态。12物联网的发展1、国外发展情况作为物联网发展排头兵的RFID 技术，早在二战时期就出现了，后来在美国对伊拉克战争中得到大量使用，用于管理军需后勤物资。1991 年，由美国提出普适计算的概念，它具有两个关键特性：一是随时随地访问信息的能力；二是不可见性，通过在物理环境中提供多个传感器、嵌入式设备，在用户不察觉的情况下进行计算和通信。1999年，在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了传感。网的概念，认为“传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。美国国防部在2000 年时把传感网定为五大国防建设领域之一，仅在美墨边境“虚拟栅栏”（即防入侵传感网）上就投入了470 亿美。元。2009 年2月17日，奥巴马签署生效的恢复和再投资法案批准推进“智慧地球”中两个领域的发展智慧的电网和智慧的医疗，前者批准投资为110 亿美元，后者为190 亿美元；同时批准宽带网络投资72 亿美元。“智慧地球”得到美国各界的高度关注，并上升至美国的国家战略，由此引发了世界各国对物联网的追捧。2000 年3 月在葡萄牙的里斯本举行的欧洲首脑特别会议上，欧洲理事会提出了一个未来十年的战略目标使欧盟成为世界上最有竞争力、经济最活跃的知识经济体。为了实现这个目标，需要一个全球性的战略，即建设“为所有人的信息社会”。 2006 年3 月，欧盟召开会议“From_RFID_to_the_Internet_ofThings”，对物联网做了进一步的描述。2008 年在法国召开的欧洲物联网大会的重要议题包括未来互联网和物联网的挑战、物联网中的隐私权、物联网在主要工业部门中的影响等内容。，2009年6月18日，欧盟委员会发布了世界第一个物联网发展战略欧盟物联网行动计划（Internet_of_ThingsAn_action_plan_for_Europe），描绘了物联网技术应用的前景，并提出要加强欧盟政府对物联网的管理，消除物联网发展的障碍。2、国内发展情况2009年8月7日，温家宝总理在江苏考察期间，到中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心考察，听取了我国传感网发展和运用的汇报。“传感网”、“物联网”一时成为热点，引起广泛关注。“物联网”概念在中国移动总经理王建宙的大倡导下，已开始迅速普及，中国电信和中国联通也快马加鞭赶了上来。在2009年9月16日正式开幕的“2009年中国国际信息通信展览会”上，三大运营商“物联网”业务全部登台亮相。中国移动的“物联网”展台展出了物流信息化、企业一卡通、公交视频、校讯通、手机购电等主题，这些业务都是物联网概念统合下的业务分支。中国电信将物联网业务分成两部分“平安e家”和“商务领航”。面向家庭的业务“平安e家”于两年前推出，那时物联网概念还没有出现。该业务可利用网络传输，结合感应技术，为用户提供以家庭为单位的安防、看护、紧急呼叫等功能。而以“商务领航”为业务统合名称的业务主要面向企业用户，包括：车辆定位、农村信息化、渔业监控、全球眼等，用户范围涉及交通、司法、农林牧副渔等领域。中国联通的3G污水监测业务更脱离了个人消费的传统应用领域。这项业务可以通过3G网络，实时对水表、灌溉、水文、水质等动态数据进行监测，还可以对空气质量、碳排放和噪音进行监测。2、物联网的架构和关键技术21 物联网的构架物联网总体上由三层典型技术架构组成，即可以分成感知层、网络传输层和应用层(如图一所示)。从产业链的角度，物联网以传感感知、传输通信、运算处理为基础，形成面向最终用户的具体应用解决方案。传感感知是基础，传输通信是保障，运算处理是能力，并以行业应用解决方案为核心的。1、感知层感知层的主要功能是全面感知。即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息。RFID技术、传感和控制技术、短距离无线通信技术是感知层涉及的主要技术。其中包括芯片研发、通信协议研究、智能节点供电等细分领域。网络层的主要功能是实现感知数据和控制信息的双向传递，通过各种电信例络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去。如手机付费系统中由刷卡设备将内置于手机的RFID信息采集上传到互联网网络层完成后台鉴权人证并从银行网络划账。网络层还具有信息存储查询、网络管理等。2、应用层应用层主要是利用经过分析处理的感知数据。为用户提供丰富的特定服务。云汁算平台作为海量感知数据的存储、分析平台既是物联网例络层的重要组成部分，也是应用层众多应用的基础，物联M的应用可分为监控型(物流监控、污染监控)、查询型(智能检索、远程抄表)、控制型(智能交通、智能家居、路灯控制)、扫描型(手机钱包、高速公路不停车收费)等，应用层是物联网发展的目的软件开发、智能控制技术将会为用户提供丰富多彩的物联网应用。3、网络层感知层是物联网发展和应用的基础。网络层是物联网发展和应用的可靠保证，没有感知层和传输层提供的基础应用层也就成了无源之水、无本之木但未来的物联网发展将更加关注应用层。只有当未来物联M接入互联网、普及应用、数据量越来越大、应用需求H趋广泛、强烈之后物联网才会迎来大发展，人类才能真正迈入智慧地球时代。21 物联网的关键技术1、射频识别技术射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID) 是一种非接触式的无线自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据信息。要实现任何物体之间的互联就必须给每件物体一个识别编码(ID)。每个产品或事物出现在这个世界就得获得一个惟一的编码来证明它的惟一性，而且单个物品可以拥有多个标识号，复合物体的每个组件可以都有标识号；而且属于一类的物品要有证明类属的特殊标识ID，而单个物品同时要有区别于同类其他物品的ID。另外，对于一些特殊物品要考虑其安全隐私要求。RFID系统一般由电子标签、读写器、应用接口等硬件设备与中间件软件、传输网络、业务应用、管理系统等构成。电子标签是一个内部保存数据的无线收发装置，负责发送数据给读写器。读写器是一个捕捉和处理标签数据的装置，同时还负责与后台处理系统接口。软件包括RFID系统软件、RFID中间件、后台应用程序。RFID系统软件是在标签和读写器之间进行通信所必需的功能集合。RFID中间件是在读写器和后台处理系统之间运行的一组软件，它将标签和读写器上运行的RFID系统软件和在后台处理系统上运行的应用软件联系起来。后台应用程序接收由标签发出，经过读写器和RFID中间件处理过滤后的标准化的数据。2、无线传感网技术无线传感网是由大量部署在监测区域内的传感器节点构成的多个、自组织的无线网络系统。无线传感网络具有无需固定设备支撑的特点，可以快速部署，同时具有易组网，不受有线网络的约束。在无线传感器系统中，单个节点能够感应其环境，然后在本地处理信息或者通过无线链路将信息发送到一个或多个集节点。于RF发射功率低，所以每个节点的传输距离比较近。短距离传输使传输信号被窃听的可能性降到最小，同时还延长了电池的寿命，适用于物于物之间的联系。无传感网通常被用来监测在不同地点的物理或者环境参量，如光、温度、湿度、声音、振动、压力、运动或者污染等。它主要是通过各节点相互协作地感知、采集和处理网络覆盖区域的监测信息，并发布给观察者。物联网的快速发展依赖于终端的大规模、大范围的部署，而物联网终端的多形态和泛在化既是物联网业务发展的特点，也是其面临的重点和难点；具体研究对象为传感器、传感器适配器、传感器网络网关等。3、中间件技术物联网的目标是要实现任何时间、任何地点及任何物体的连接，这个特点就决定了屏蔽底层硬件的多样性和复杂性以及与上层信息交换的复杂应用性。中间件为底层与上层之间的数据传递提供了很好的交互平台，实现各类信息资源之间的关联、整合、协同、互动和按需服务等，所以现在中间件的研究热点集中在基于程控制的应用管理方式；支持多种传感设备的管理、数据采集和处理功能，从而降低应用与硬件的耦合性；具备符合多种应用通用需求的API集合，具有跨平台的灵活性移植。4、云计算技术物联网要求每个物体都与它惟一的标示符相关联，这样就可以在数据库中检索信息。因此需要一个海量的数据库和数据平台把数据信息转换成实际决策和行动。若所有的数据中心都各自为阵，数据中心的大量有价值的信息就会形成信息孤岛，无法被有需求的用户有效使用。云计算试图在这些孤立的信息孤岛之间通过提供灵活、安全、协同的资源共享来构造一个大规模的、地理上分布的、异构的资源池，包括信息资源和硬件资源，再结合有效的信息生命周期管理技术和节能技术。云计算是由软件、硬件、处理器加存储器构成的复杂系统，它作为一种虚拟化、硬件软件运营化的解决方案，可以为物联网提供高效的计算、存储能力，为泛在链接的物联网提供网络引擎。采用云计算技术实现信息存储资源和计算能力的分布式共享，为海量信息的高效利用提供支撑。它按需进行动态部署、配置、重配置以及取消服务。在云计算平台中的服务器可以是物理的服务器或者虚拟的服务器，其本质是由远程运行的应用程序驻留在个人电脑和局部服务器。5、信息安全技术物联网的绝大多数应用都涉及个人隐私或机构内部秘密，物联网必须提供严密的安全性和可控性。由于任意一个标签的标识或识别码都能在远程被任意扫描，且标签自动地、不加区别地回应阅读器的指令并将其所存储的信息传输给阅读器，这就需要保证国家及企业的机密不被泄露还要确保标签物的拥有者个人隐私不受侵犯，这些也就导致安全和隐私技术成为物联网识别技术的关键问题之一。由于物联网的每个层的性质和功能不同，每层的安全问题也各不相同。除此之外，终端安全管理、感知节点的物理安全也要给予相当的重视，其中包括用户卡(如认证、加密等)、设备软硬件完整性安全问题(如信息采集、存储的安全问题设备硬件)以及防止非法移动的安全问题。6.异构网络与通信技术异构网络是物联网信息传递和服务支撑的基础设施，通过泛在的互联功能，实现感知信息高可靠性、高安全性传输。物联网的网络技术涵盖泛在接人和骨干网传输等多个层面61。以IPv6为核心的下一代互联网为物联网的发展创造了良好的基础网条件。以传感器网络为代表的末梢网络在规模化