物联网技术及其应用课件.ppt

物联世界机遇无限 物联网技术及其应用 西安工业大学机电学院工业工程系徐显龙xxl 2 第一讲物联网技术概述第二讲物联网的物品标识技术 RFID第三讲物联网的末梢神经 无线传感器网络第四讲物联网的运行环境 网络技术第五讲物联网的应用层技术 智能计算第六讲物联网技术的应用 医疗 农业 交通等 第七讲物联网技术在军事上的应用第八讲总结 交大作业 点名不到者每次扣10分 第一讲物联网技术概述 物联网概念综述 1 2 3 5 4 物联网产业现状和机遇分析 物联网产业发展挑战和思考 股份公司物联网发展策略建议 总结 物联网 IoT 概念的提出 MIT的KevinAshton第一次提出 把RFID技术与传感器技术应用于日常物品中形成一个 物联网 ITU报告 物联网是通过RFID和智能计算等技术实现全世界设备互连的网络 IBM提出 把传感器设备安装到各种物体中 并且普遍连接形成网络 即 物联网 进而在此基础上形成 智慧地球 欧洲物联网研究项目工作组制订 物联网战略研究路线图 介绍传感网 RFID等前端技术和20年发展趋势 物联网形式早已存在 统一意义上的物联网概念提出是在架构在互联网发展成熟的基础上 8月7日 温家宝总理考察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心后 指示 尽快建立中国的传感信息中心 或者叫 感知中国 中心 其后 在全省领导干部学习会上 省委书记梁保华把物联网列为全省重点培育和发展的六大新兴产业之一 并提出 要努力突破核心技术 加快建立产业基地 工信部总工朱宏任在中国工业经济运行夏季报告发布会上 对物联网做了概括阐释 江苏省委书记梁保华随即要求把传感网列为全省重点培育和发展的六大新兴产业之一 利用无线传感技术推进社会信息化进程 8月以来 无锡市政府多次赴京向国家三部委申报 中国传感网产业园 国务院正在批复之中 市政府还在制定 中国传感网产业园空间规划 中国传感网产业园发展规划 江苏暨无锡市物联网发展规划 物联网概念 传感网是指以对物理世界的数据采集和信息处理为主要任务 以网络为信息载体 实现物物 物人 人物 之间信息交互 面向政府 行业和个人用户提供信息服务的分布式信息系统 俗称 物联网 InternetofThings 背景 物联网 TheInternetofthings 的概念最早是在1999年提出的 其后又多次被重复 其定义是 把任何物品通过射频识别 RFID 红外感应器 全球定位系统 激光扫描器等信息传感设备 按约定的协议与互联网连接起来 进行信息交换和共享 以实现智能化识别和管理的一种网络 物联网概念 物联网为什么突然火了 是忽悠还是又一场技术的革命 物联网概念是否在反复炒冷饭 问题 从互联网到物联网 随着网络覆盖的普及 人们提出了一个问题 既然无处不在的网络能够成为人际间沟通的无所不能的工具 为什么我们不能将网络作为物体与物体沟通的工具 人与物体沟通的工具 乃至人与自然沟通的工具 中国移动通信集团公司总经理王建宙 从互联网到 物联网 计算机 自动计算 以独立计算机进行信息处理 互联网 人与人交互 基于计算机网络进行信息交互 物联网 物物 人物交互 万物的信息感知 交互 处理的网络 物联网 IoT TheInternetofThings 是 万物沟通 的 具有全面感知 可靠传送 智能处理特征的连接物理世界的网络 实现了任何时间 任何地点及任何物体的连结 可以帮助实现人类社会与物理世界的有机结合 使人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活 从而提高整个社会的信息化能力 物联网时代示意图 万物相联 例如 当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等等 统一的物联网概念提出的意义 物联网的应用形式已经存在用网络连接和传送物的信息的形式由来已久军事上的卫星 雷达侦测 遥控武器等各个行业的自动控制等应用 提出物联网的意义之一 形成规模效应巨大的聚合产业10年内 物联网 可能大规模普及 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 1 物联网被称为是下一个万亿级的信息技术产业 提出物联网的意义之二 在统一标准和架构体系下快速形成成熟的产业链随着 物联网 概念的提出和各种标准组织的成立 物联网的各种协议和体系架构正在迈向统一标准的方向 而在统一的标准和架构体系下 才可能尽快推进物联网产业链的成熟和大规模商用 提出物联网的意义之三 基于统一网络和应用平台 形成感知泛在聚合效应当前已存在的各种物联网应用雏形最大的局限就是行业类型单一 网络范围局限物联网的概念提出了统一网络和应用平台 行业交叉的泛在聚合效应 才是物联网概念的精髓所在 18世纪中期 以蒸汽机为代表的第一次工业革命开创了人类的大机器工业时代 从科学发展史看物联网 19世纪后期到20世纪中叶 以电机为代表的第二次工业革命使人类进入了电气化时代 20世纪下半叶 以互联网计算机为代表的第三次工业革命迅速席卷全球 世界进入信息化时代 21世纪初提出的物联网 能够引发第四次工业革命吗 物联网在科学发展史的地位 物联网示意图 江泽民 新时期我国信息产业技术的发展 电信在传输网络建设上优势明显 在有线 无线宽带 移动通信网络建设上有优势 江泽民文章关于物联网的主要论述摘录 物联网是实现中国五大主题任务的关键推动要素之一 物联网对中国的意义 经济可持续发展 有竞争力的企业 和谐社会 能源有效利用 环境保护 IBM大中华区CEO 智慧地球赢在中国 物联网整体体系架构 物联网感知层 网络连接统一IP协议关注IPv6 IT和应用统一架构关注云计算 RFID读写 M2M终端 传感器网 摄像监控 定位授时 物联网网络层 接入网络 核心网络 业务支撑平台 物联网应用层 行业应用平台 行业应用系统 物联网是一个以应用为导向 分工日渐清晰的产业 IPv6和云计算是核心基础架构发展方向 智能家居 智能城管 智能交通 智能电力 智能医疗 行业应用导向 完整解决方案交付 产业链各环节定位 通用产品提供 物联网产业关注的核心要素 中国 2009年8月感知中国 以中科院和中国移动为先导 强调自主创新的传感技术和TD结合 美国 2008年底IBM向美国政府提出的 智慧地球 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 欧盟 2009年6月物联网行动计划 具体而务实 强调RFID的广泛应用 注重信息安全 日本 2009年8月u Japan战略 在u Japan的基础上 强调电子政务和社会信息服务应用 关注点1 全面感知 关注点2 可靠传送 关注点3 智能处理 传感器和RFID智能嵌入技术 如智能家庭 短距无线和传感网技术IP化多业务承载的公网 信息IT技术深入各行业物物 人物交互的智能中枢 感知层是物联网全面感知的基础 物联网感知层 RFID标签和读写器M2M终端和传感器传感器网络和网关 感知层实现方式 摄像头和监控GPS 北斗定位授时智能家居网关 感知层作用 感知层突破方向 感知和识别物体采集和捕获信息 更敏感和更全面的感知能力解决低功耗的问题解决小型化和低成本问题 RFID读写 智能家居网关 M2M终端 传感器网络 摄像头 GPS 北斗 传感器网关 感知层是实现物的世界连接和感知的基础 必须考虑感知层的全面布局和发展重点产品策略 无线上连 有线上连 网络层是物联网无处不在的前提 物联网网络层 接入网 无线 光纤各种类型的接入形式核心网 统一IP协议上的大带宽的可靠网络业务支撑平台 业务统一管理部署和运营支撑 网络层主要层次 网络层作用 网络层突破方向 连接感知层和应用层随时随地的连接实现当前最成熟的部分 扩展规模 以实现无处不在业务可扩展的管理运营能力简化结构 上下层面融合 ONU 接入网络无线接入 2G 3G LTE WLAN WiMax有线接入 光纤 PON 和铜线 xDSL 汇集承载 IP化传输网络 PTN CE 核心网络 业务网关统一IP协议的高效率的核心网络 设备 接口针对海量流量和高可靠性要求的拓扑和机制边缘业务控制实现业务感知 控制和策略转发 CPE 业务平台 鉴权平台 计费平台 经营分析平台 业务支撑平台提供终端和业务的通道和联动控制逻辑实现不同终端和业务统一管理 部署和扩展针对客户提供用户自定义业务环境和接口 网络层是物联网成为普遍服务前提 必须关注规模扩展机遇 重点是接入网络和业务支撑平台 应用层是物联网智能处理的中枢 物联网应用层 智能家居智能交通智能城管 应用层主要应用方向 应用层作用 应用层突破方向 信息技术与行业专业技术结合实现广泛智能化应用的解决方案集合 信息技术与行业的深度融合信息的社会化共享和安全保障基于云计算的应用整体架构 智能电力智能医疗智能通信服务 云计算资源 云计算业务 计算能力 存储能力 全局控调 SaaS PaaS IaaS 云计算的意义适应业务量增长不确定性的弹性架构体系适应海量数据计算和存储的低成本曲线的架构适应开放式的应用提供和部署环境IT架构和商业模式转变的关键 智能家居 智能电力 智能交通 智能医疗 智能城管 智能通信服务 六大热点涵盖了主要应用集和投资方向 应用层是物联网的智能中枢 必须关注云计算新架构应用和聚焦方向的应用方案集合的提供 物联网发展的演进路线 信息汇聚 协同感知 泛在聚合 主要特征泛在的感知服务将海量信息进行聚合 产生出新的有应用价值的信息 即物联网广泛应用于各个领域 实现任何人 任何物体 任何时间 任何地点的互联互通 引发新的应用和服务模式 关键技术信息聚合理论 模糊控制技术 泛在异构网络 人工智能 仿生传感器 纳米材料 生物芯片等 主要特征将分布于多区域的 利用多种感知技术手段所采集信息进行汇聚 通过通信网络将感知信息汇聚到业务应用系统 集中进行信息的处理与共享 并提供信息应用服务 关键技术传感器设计与实现 短距离无线传输技术 低功耗技术 电磁兼容技术等 以实现相关信息采集 汇聚设备的小型化 低功耗 低成本 国产化和绿色环保 主要特征以事件 任务和目标为驱动进行感知 网络和应用各个层面的协同工作 系统具备分布式 跨层次 自学习的协同处理能力 提供智能 精确的多元化信息服务 关键技术任务驱动的大规模自治组网技术 上下文感知技术 移动通信网络与无线传感器网络无缝融合技术 海量信息处理技术等 物联网泛在聚合目标举例 智能交通 人体生理监测心跳 血压体温疲劳 醉酒 道路监测车速 车型车流量道路状况 车辆状态监测刹车胎压车间距 局部气象监测温度 湿度风 雨雪 冰 智能交通传感网应用实例 提前预警 智能交通实现的前提 全面的感知 及时可靠的传送 智能应用平台的信息聚合处理和应用 小结 物联网概念最关注以人为中心 统一的物联网概念核心关注点是 以人为中心 建立为人服务的物的基础架构和应用体系 E社会模型 智慧地球模型 强调以人为中心的任意可达的网络强调以人为中心的按需可用的服务 强调为人服务的生产生活各个方面强调为人服务的智能处理能力提升 智慧城市 智慧电力 智慧医疗 智慧水源 智慧电信 智慧零售 智慧交通 智慧石油 智慧银行 智慧食品 SmartPlanet智慧地球 物联网不是包含一切的连接物的网络 其核心是以人为中心的物的网络和为人服务的应用 目录 物联网概念综述 1 2 3 5 4 物联网产业现状和机遇分析 物联网产业发展挑战和思考 股份公司物联网发展策略建议 总结 物联网产业链分布现状 感知层 网络层 应用层 网络设备 业务支撑平台 最终用户 行业用户 商业用户 家庭用户 应用集成商 终端提供商 模块提供商 软件提供商 芯片提供商 设备提供商 芯片提供商 系统集成商 软件提供商 硬件提供商 软件提供商 硬件提供商 网络服务提供商 运营商 专网 服务提供商 个人用户 物联网是一个产业链非常长和构成很复杂的产业 标准化 开放和协同是关键 标准化 标准的协议和标准的价值链模式产业链各环节进行联合的基础 精确分工和联合的前提开放 核心是产业利益之争既有行业专业领域的封闭性将是物联网模式的最大挑战协同 各环节厂商竞争力各有所长 只有各环节强强联合 优势互补 才能提供完整的解决方案 国家和地方政府支持物联网发展要点 1 2 5 6 3 4 物联网发展关注要点 应用服务导向 关键技术突破 试点示范带动 产业联盟推进 基础设施先行 产业园区辐射 传感器技术和部件移动通信技术和芯片数字信号处理技术 政府事务应用社会公共服务应用行业和企业专业应用 公共安全 交通 环境生活服务 医疗卫生安全溯源 电网 物流 政策法规和标准建设移动和宽带网络建设计算中心建设 通过产业联盟的成立 推进产业快速发展争取科技重大专项 支持关键技术成果产业化 通过产业园区建设 聚焦和强化产业力量 物联网受到高度关注 试点项目与投资趋向 和 参与产业联盟与争取重大专项 是关键 国家科技重大专项 新一代宽带无线移动通信网 课题一览 新一代宽带无线移动通信网 国家科技重大专项主要课题 新一代宽带无线移动通信网 国家科技重大专项中的传感网课题 项目2008ZX03001 TD SCDMA增强型研发和产业化项目2008ZX03002 LTE研发和产业化项目2008ZX03003 IMT Advanced研发和产业化项目2008ZX03004 移动网络 业务应用和终端研发项目2008ZX03005 宽带无线接入研发和产业化项目2008ZX03006 短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化项目2008ZX03007 无线移动通信共性关键技术研发及项目管理支撑 项目2008ZX03006 短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化课题2010ZX03006 001支持多传感网应用的中间件平台研发课题2010ZX03006 002传感器网络电磁频谱监测关键技术研究课题2010ZX03006 003中高速传感器网络核心芯片研发课题2010ZX03006 004面向民用机场周界防入侵监视的新一代传感器网络研发与应用验证课题2010ZX03006 005面向智能电网的安全监控 输电效率 计量及用户交互的传感器网络研发与应用验证课题2010ZX03006 006面向太湖蓝藻爆发监测的传感器网络研发与应用验证课题2010ZX03006 007面向地质灾害监测预警的传感器网络研发与应用验证 三大运营商物联网发展要点 M2M接入和应用 和 视频监控应用 是三大运营商当前的关注要点和投资建设重点 中国移动 中国电信 中国联通 网络基础 当前投资重点 物联网主要发展策略 优点 移动网络覆盖能力缺点 宽带和承载网络能力策略 发挥移动接入能力 优点 移动 宽带均衡能力缺点 移动网络覆盖范围策略 宽带移动统一接入 优点 移动 宽带带宽最高缺点 移动 宽带覆盖范围策略 重点地区 高带宽 M2M是当前主要业务形式已在多个行业获得规模应用 视频监控 全球眼 规模应用M2M是重点突破业务方向 业务探索和方向选择阶段个人客户和行业客户并重 创新M2M应用和规模突破电力 交通 安监等领域整合产业链 推广WMMP协议 向 通道 应用转型 M2M市场的快速切入和拓展建M2M业务平台 提升价值为政企客户建立真正泛在化的统一业务提供能力 发挥 高带宽 移动 宽带 的综合优势个人 家庭 家庭安防和环境控制的试点部署集团用户 宽视界神眼 企业安全监控和应用定制部署 国际著名厂商物联网布局规划要点 各厂商都处于起始布局阶段 国内厂商 全面布局起步 国际厂商 从优势出发布局起步 定位于感知层的先发较小厂商 定位于物联网感知层的特定产品和技术的较小厂商众多 具备产业链合作的较好外部环境 RFID技术 移动通信模块 M2M终端网关 传感器传感网 威讯紫晶科技 清远华程 昆仑海岸 映翰通 Inhand SierraWireless 国民技术 时代凌宇 远望谷 深圳宏电 M2M应用是当前重要的市场机遇 行业应用系统 业务支撑平台 WMMP A 接入网络 通信网关 M2M终端 M2M网关和M2M模组 无线连接 有线连接 WMMP T M2M应用是当前重要的规模化的市场机遇 运营商客户和行业客户都存在重要的拓展机会 电信运营商主导范围 行业客户主导范围 运营商主导的天然前提 大规模M2M应用需要大范围的网络覆盖M2M应用是当前重要的市场机遇 市场规模巨大 CMCC统计到2010年累计规模 M2M终端机遇 M2MSIM卡 M2M移动通信模块 M2M终端都有很大市场空间接入网络机遇 IP化承载网络 如PTN CE 光纤宽带接入 如xPON M2M业务平台机遇 三大运营商都处在M2M业务平台大规模建设的上升初期 承载网络 行业客户最核心利益部分 多为自主运营不同行业的信息化水平参差不齐 投入差异明显行业应用系统机遇 电力 交通 城市公共服务等领域是当前热点 运营支撑平台 M2M业务平台 视频监控应用是另一个重要市场机遇 中心管理平台 鉴权管理存储转发 无线连接 有线连接 视频监控器 接入网络 无线连接 有线连接 监控终端 接入网络 视频应用是当前另一个重要的市场机遇 运营商客户和行业客户都存在重要的拓展机会 行业应用系统 电子政务银行系统医疗卫生石油系统环境检测电力系统家政服务 视频应用市场规模 视频应用发展趋势 2007年中国视频监控行业市场总产值为223亿元2008年中国视频监控行业市场总产值为275亿元 相比2007年增长23 2009年中国视频监控行业市场总产值为309亿元 相比2008年增长20 5 预计2010年增长率将保持在20 以上 市场规模将超过370亿元 趋势一 从行业应用向公共服务和个人市场 家庭 汽车 延伸趋势二 从有线接入向无线接入延伸趋势三 视频质量不断提升 向高清化演进 参与示范项目是物联网行业突破的机遇 2010 2012年北京市政府物联网应用示范项目 东城区 电梯运行安全监控 有限空间气体检测朝阳区 一氧化碳中毒及火灾事故技防 停车场智能监管 垃圾物流管理 渣土运输智能监管宣武区 烟花爆竹销售点视频监控北京西客站管委 北京西客站智能视频感知系统市环保局 医疗废物处置过程电子监管医疗卫生 便携医疗随访仪 易医箱 应用智能社区和智能家庭 基于智能电网的智能家庭及社区综合信息服务智能建筑 建筑全生命周期智能监控和建筑节能减排及智能控制智能交通 北京电子不停车收费 ETC 系统国产化智能电网 北京电力公司智能电缆网运行监控智能物流 天竺综合保税区无线物流网 二商集团东方冷链物流综合管理 铁路安全预警装备和物流管理智能管网 光缆网智能管理监控食品溯源 二商集团食品安全管理 追溯 移动增值服务 北京移动研发实验服务基地 宏蜂窝基站动力环境监控 条码凭证业务平台 基于TD SCDMA城市图像信息管理系统 移动安防 关键应用技术分析 政府示范项目将在未来三年推出 积极参与将有利于行业突破和提升内部产业化能力 RFID技术和应用的市场前景巨大 RFID应用要素 应用领域 身份识别 签名认证应用要求 身份认证 签名 交易要求具备法律效力 不可抵赖 篡改及假冒 应用领域 财富管理 商业交易应用要求 构建虚拟 围墙 确保数字财富 数字物品的安全 应用领域 识别防伪 记录管理应用要求 与实体社会映射通道分布广泛 方便快捷 映射关系一致 RFID广阔的应用前景 移动支付 不停车收费 物流仓储 RFID技术具有广阔的应用前景和乐观的市场空间 应该及早掌握相关技术和实现产品化 商品防伪自动导航食品追溯药品追溯自动导游校园一卡通 传感网应用是未来感知层的主要形式 传感网具有广阔应用前景 是未来泛在感知的主要形式 是当前物联网技术突破的主要方向 农业生产监控 城市环境监控 生产安全监控 易观国际预测数据中国传感网市场规模将于2015年超过200亿元2010年和2011年市场增长速度显著提升 传感网市场开始规模启动 传感网具有广阔的应用前景和乐观的市场空间当前传感网发展还存在关键技术突破和协议统一等问题建议初期项目采用合作方式 机会合适时并购相关公司 手机集成传感器平台是发展趋势 手机发展趋势是 移动互联网服务 移动传感服务 这是值得关注和研究的方向 内置传感网关 集成式传感器 分布式传感器 手机传感器平台 移动支付类业务 医疗交通类业务 游戏类业务 手柄 基于定位类业务 搜索 感知类业务 防盗 小结 物联网行业特点 物联网产业特点 产业链非常长 构成复杂物联网产业发展关键词 标准化 开放和协同 物联网行业参与者 物联网当前重要机遇 物联网未来潜在机遇 国家和地方政府 高度关注 积极投入和促进发展三大运营商 视频监控应用已初具规模 积极布局拓展M2M应用国内著名厂商 产业链全面布局起步国际著名厂商 从优势出发布局起步众多小厂商 定位于感知层 具有某项技术的先发优势 M2M架构和应用 当前重要的规模化的市场机遇视频监控应用 当前另一个重要的市场机遇政府示范项目 有利于实现行业突破和提升内部产业化能力 RFID技术和应用 广阔的应用前景 应掌握技术和实现产品化传感网技术和应用 广阔的应用前景 初期合作和适时并购手机集成传感器平台 移动互联网服务 移动传感服务 新趋势 目录 物联网概念综述 1 2 3 5 4 物联网产业现状和机遇分析 物联网产业发展挑战和思考 股份公司物联网发展策略建议 总结 主导商业模式和行业利益竞争的挑战 物联网当前主流商业模式 优点 最符合行业特点的应用体系缺点 最初级的应用形式缺乏扩展能力的架构阻碍实现泛在聚合 运营商主导的商业模式 开放式均衡发展的商业模式 优点 可扩展的架构和应用体系有利于实现泛在聚合缺点 复杂的架构和应用体系无法满足所有应用的需求产业唯一核心阻碍产业发展 优点 可扩展的架构和应用体系有利于实现泛在聚合可满足所有应用需求缺点 产业链 架构应用体系复杂 物联网商业模式有待确定 核心是行业利益的竞争 开放式应用提供模式有利于产业发展 思考 运营商和行业客户并重的策略和建立应用服务提供能力是立足物联网发展的关键 针对商业用户 家庭用户 个人用户的商业模式依然是运营商主导的通用服务提供 产业规模增长的挑战 协同的标准化 种类繁多的各种组织标准 终端管理和标准化 终端的标识方法和寻址问题制定服务类别 解决QoS问题安全和隐私策略 认证方法互联互通的问题 对于通信网络的要求 低移动性实时性低数据量高可靠性群组性防盗性异构网络统一接入路由计费安全QoS终端管理 协同的通信标准和协同的各行业标准对于物联网产业规模快速增长是关键 但任重而道远 各行各业的行业标准 各行各业的行业标准是实现物联网规模增长的前提协同的行业有利于降低行业互联互通的成本美国和欧盟成立大量组织 来制定各个行业的标准智能电网标准 如美国的SmartGrid智能交通标准 如欧盟的eCall 整合复杂产业链的挑战 智能交通举例 需要涉及的信息 道路交通状况 局部天气 车辆状态 驾驶者体征 行人信息获取 交通限制提示 自动导航等需协同的行业 政府 交通 环保 公交 公安 汽车制造 保险 汽车保养 气象等如何围绕 汽车 协同起来 整合整个产业链 并建立统一的标准 这是很大的挑战 运营商是物联网复杂产业链最适合的整合者 但整合的难度也很大 尤其是行业用户壁垒思考 基于物联网和运营商战略关系的建立 对于公司在物联网上的长远发展是必要的 运营商是当前中国物联网产业最合适的产业链整合者 体系架构的角度投入集约化和业务可扩展的架构和应用体系泛在聚合根本目标实现的必须前提 产业发展的角度运营商最具备承担产业链整合者的能力和实力政府的积极推动将是行业应用突破的关键 整体产业发展前景不确定性的思考 发展的不确定性决定了必然的发展起伏 当前既要充分把握物联网机遇 也要谨慎控制风险 物联网产业发展驱动力 时间 2009 2010 2011 产业发展 2012 2013 2014 1 2 3 4 2015 时间 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 市场发展 1 2 3 4 物联网产业发展周期预测 5 5 阶段一 驱动力是技术推动市场和产业处于触发期 开始起步阶段二 驱动力是政府扶持推动市场和产业处于过热期 潜在泡沫阶段三 驱动力是小规模市场需求推动市场和产业处于探底期 冷静思索阶段四 驱动力是市场需求扩大推动市场和产业处于恢复期 重新加速阶段五 驱动力是不断增长的市场需求推动市场和产业处于成熟期 稳定发展 当前发展的问题1 效果和效益 当前发展的问题2 利益和信息安全 物联网关注度超过实际发展水平 效果被夸大启动阶段 行业了解和切入深度不够以监控为主的初级应用 带来效益成果有限 行业内部利益相关 对于合作的壁垒和抵触涉及生产经营重大决策 实施风险较大信息安全得不到保护 缺少法规和技术手段 市场激烈竞争下生存壮大的思考 激烈市场竞争过程中 产业策略 自主研发能力 适应市场要求的体制都是成功必需的基础 当前产业分布状态 充分竞争后分布状态 产业成熟后分布状态 物联网产业处于起步阶段众多的厂商介入其中 没有一家具有控制性优势各厂商都在寻找自己的产业定位 和共同探索产业发展当前阶段策略建议 寻找产业定位和储备对应能力产业参与 合作和扩大影响力 物联网产业处于激烈竞争阶段厂商出现分化 形成一些具有优势的厂商和更多小厂商各厂商都在推进自己的产业策略 产业链各环节核心逐渐确立充分竞争阶段策略建议 明确策略 完善体制和执行力产业实践 合作和提升竞争力 物联网产业处于成熟发展阶段厂商数量出现快速收缩 形成一些占有绝对优势的大厂商大厂商几乎把控产业链各环节 产业链分布发展成熟产业成熟阶段策略建议 明确的产业链环节上最大化市场份额和最强化综合能力 小结 物联网行业发展面临挑战 商业模式的不确定性 核心是行业利益的竞争 开放式应用提供模式有利于产业规模的迅速发展协同标准化的不确定性 关键是协同的通信标准和各行业标准整合复杂产业链的不确定性 运营商是最适合的整合者 难度很大 尤其是行业壁垒 物联网产业发展策略思考 物联网产业竞争能力思考 总体上 既要充分把握物联网发展机遇 也要控制不确定的风险应该坚持运营商和行业客户并重的市场策略基于物联网建立和运营商战略关系 对于长远发展是必要的建立应用服务提供能力是立足物联网发展的关键 建立产业研究 产业战略和行业战略的完整的公司战略体系基于战略定位 拥有核心技术能力和自主研发能力建立适应市场竞争要求的公司体制拥有真正适应市场竞争的综合能力是成功必需的基础 目录 物联网概念综述 1 2 3 5 4 物联网产业现状和机遇分析 物联网产业发展挑战和思考 股份公司物联网发展策略建议 总结 公司物联网产业长期发展目标 公司发展目标 成为物联网产业发展的主要推动者 感知层 网络层 应用层 市场机遇 RFID芯片M2MSIM卡GPS 北斗芯片传感网主流技术芯片移动通信模块传感器网络 行业M2M终端 宽带综合接入网解决方案 业务平台软件系统 行业应用系统基础平台水利行业应用煤炭行业应用视频监控应用能耗管理系统无线家庭和汽车视频应用 构建基于物联网的完整的业务体系 电缆 短距射频 无线移动通信 股份公司2010年物联网发展目标 4 跟踪参与1个政府示范工程 提升业界影响力 2 在物联网领域形成几个有竞争力的明星产品 3 形成1个以上物联网的行业解决方案 5 参与主要物联网联盟 形成行业话语权 2010年物联网目标 1 公司内部建立物联网虚拟团队 积极探索解决方案交付体制 总体策略建议 矩阵式拓展模式 应用导向的解决方案交付能力 确定明确的应用和解决方案的行业方向建立面向行业的应用和解决方案技术能力建立行业应用整体解决方案的支撑体制 确定产业链发力环节和关键产品推出规划建立关键产品的技术能力和快速产品化能力建立面向市场竞争的内部支撑体制 关键环节产品的市场竞争能力 相互促进的关系基于产品提供提升业界地位和吸引外部合作基于解决方案带动产品销售和建立合作体系 相互促进的关系深化运营商关系有利于促进发现接近重要行业客户开拓行业客户关系有利于提升产品符合度和运营商市场的竞争力 积极深化运营商的合作关系 运营商在物联网领域依然占据核心地位基于物联网项目 深化和运营商的合作关系将有利于实现销售最大化的目标 积极开拓行业客户的合作关系 行业客户在物联网领域占据重要地位积极开拓行业客户关系 有利于物联网发展初期的销售收入实现和应用导向的转型 探索面向解决方案交付体制的建议 以ETC不停车收费项目为例 WLAN接入 如租用运营商网络则需要 承接产业单位 微电子自有产品 终端合作产品 终端合作产品 微电子自有产品 接入合作产品 软件自有产品 软件自有产品 软件 企通 增值自有或合作产品 面向解决方案交付体制建议 建议一 股份公司层面必须有统一的负责物联网项目运作的团队 建议二 项目团队针对物联网项目 应有产品研发决策权 建议三 分配给各产业单位的产品 应通过研发或合作的方式实现引入 建议四 应用系统基础平台是核心 应是自有产品 且公司统一用此平台 建议五 项目运作所需要的销售 安装服务等项目支撑功能也需要得到解决 掌握关键技术和外部合作结合的建议 感知层 网络层 应用层 应掌握技术和提供自主产品范围 可通过产业链合作提供产品范围 RFID 核心技术芯片和延伸产品 RFID SIM M2M M2M的SIM卡GSM TD制式的移动通信模块GPS 北斗 核心技术芯片传感网 主流无线技术 Zigbee 芯片 RFID 产品和方案M2M M2M终端 网关WCDMA EV DO制式移动通信模块GPS 北斗 产品和方案传感网 产品和方案视频监控 产品和方案 无线接入 WLAN产品和方案有线接入 xPON EoC等行业化产品和方案汇聚承载 PTN或以太网产品和方案 业务平台 未来物联网架构中必需的核心网元 多种感知处理可扩展的架构基础考虑建立整体方案能力 业务平台应该拥有自主产品IP 业务感知的网络架构演进和IPv6应用必须开始研究和寻找新的突破方向 行业应用系统的基础平台 承载各种应用的基础软件平台 实现应用叠加和处理控制的必需中枢 具有各行业通用性考虑建立整体方案能力 行业应用系统的基础平台应该拥有自主产品 并且作为公司共享平台云计算平台架构必须开始研究和储备技术力量 行业应用系统叠加的应用 面对各种应用需求 应用可通过自主或者合作开发的方式叠加到基础平台上通过积累应用模块的方式 逐渐完善应用类型和提升竞争力 关键核心技术掌握和加大产业链控制力系统关键节点掌握和项目的完全掌控力关键技术 关键节点形成市场通用竞争力 通过产业链合作建立合作生态系统通过合作实现快速满足客户需求的能力通过合作实现大唐电信的行业重要地位 打造物联网明星产品的建议 M2M专用SIM卡 TD SCDMA移动通信模块 GSM GPRS移动通信模块 应用领域众多 如车载 无线抄表 监控和智能楼宇独特芯片和产品设计 工业级成卡封装技术抗静电 耐腐蚀 在饱和湿度环境下可长时间工作工作温度达到 40 105 符合 中国移动M2M专用SIM卡技术方案 要求兼容现有SIM卡管脚定义 支持TD SCDMA EDGE两种网络模式TD SCDMA下行最高可达2 8Mbps 上行384KbpsMiniPCI E接口 速度快 功耗低 体积小 便于携带SIM卡支持U SIM SIM支持标准AT指令集和中国移动随e行客户端AT指令集工作温度达到 25 60 C 应用领域 移动电话 空中写卡 无线POS机 无线抄表 无线监控 调度 车载 远程监控 测量 定位GSM GPRS850 900 1800 1900四频解决方案模块集成了完整的GSM基带处理电路和射频电路模块嵌入FLASH SRAM内存 电源管理电路 空中写卡 远程抄表 无线监控 M2MSIM卡和移动通信模块是2010年主推的物联网部件产品建议微电子和终端公司应走出去 强化和和运营商的深度合作 拓展行业合作范围建议在市场拓展的基础上 完善移动通信模块的产品家族 形成满足多行业应用的产品系列建议积极探索RFID M2M终端和传感网产品的引入 以形成物联网感知层的较完整布局 形成行业物联网整体解决方案的建议 感知层 网络层 应用层 软件公司水利解决方案 企通矿企解决方案 无线 光纤网络 水资源管理系统灌区信息化系统农村水利管理信息系统水利通信与自动化 安全保障系统生产组织管理系统 人员考勤定位生产环境安全监控井下视频监控工业自动化控制远程产量监控 问题1 新行业快速突破怎么办 问题2 每行业独立系统可行否 问题3 如何演进实现泛在聚合 问题4 如何积累并形成竞争力 问题5 架构上业务可扩展实现 问题6 WLAN外 还能做什么 问题7 如何快速满足感知需求 问题8 如何统一管理各种感知 形成行业物联网解决方案的核心是 聚焦行业的选择 和 系统关键能力和整合能力 物联网应用热点行业 电力 交通 物流 医药卫生 需要确定聚焦的行业 系统关键能力 公司统一的行业应用系统基础平台 业务平台 和 感知层关键技术 系统整合能力 基于积极的市场拓展基础上的产业链纵向和横向合作 积极争取政府示范项目的建议 初期项目范围建议 第一个物联网示范项目应考虑公司实际情况 采用已有的成熟解决方案软件公司的 水利行业解决方案 针对农业水利调度的示范项目西安大唐的 矿业企业解决方案 针对工矿企业生产安全和管理的示范项目监控公司的 视频监控解决方案 针对公共安全和企业安防的示范项目宣传时可以集成在一起 比如 工矿企业生产安全和管理 安防 的综合示范项目 创新集成项目建议 在与地方政府的示范项目合作中 很有可能遇到需要创新集成的情况坚持行业应用系统基础平台采用自主产品 软件公司为主要支撑力量不同层面产品分配给对口产业单位 在公司统一组织下分别引入合作产品针对创新集成示范项目 虚拟团队应拥有从研发决策到项目执行的授权创新集成的示范项目 有利于提升各产业单位的物联网切身体会和发展意识创新集成的示范项目 有利于促进公司对于业界的了解和促进业界合作 推进合作生态建立 以项目为导向 建立物联网合作生态 通过不同层面合作形成完整解决方案感知层 在主要应用类型设备上 分别拥有合作厂商网络层 在WLAN之外 引入新的产品线和具备以太网组网部署能力应用层 针对聚焦行业 引入几个专业的应用合作厂商以参与重要的物联网产业联盟为基础 形成大唐电信的业界地位和影响力 小结 矩阵式总体发展策略 产业发展和市场拓展并重应用导向解决方案能力和关键产品竞争能力并重深化运营商合作关系和开拓行业客户合作关系并重 建立适应物联网的体制 物联网解决方案能力建设 积极探索面向解决方案交付的体制建设 目录 物联网概念综述 1 2 3 5 4 物联网产业现状和机遇分析 物联网产业发展挑战和思考 股份公司物联网发展策略建议 总结 总结 物联网作用是 实现机器和物与人通信和交互的 桥 物联网表现形式是 信息基础设施和实体基础设施结合 物联网的目标是 通过网络和IT技术实现智能化 解决各个行业 效率 安全 节能 等问题 第二讲射频识别技术RFID 射频识别是无线电频率识别的简称 即通过无线电波进行识别 RFID系统中 识别信息存放在电子数据载体中 电子数据载体称为应答器 应答器中存放的识别信息由阅读器读出 阅读器不仅可以读出存放的信息 而且可以对其进行写入 读写过程是通过双方之间的无线通信来实现的 RFID 应答器 射频卡或标签 射频卡 RFID 应答器 射频卡或标签 标签 RFID 阅读器 读写器或基站 RFID RFID的基本原理框图 射频卡或电子标签 读写器或基站 RFID的工作频率 RFID的工作频率可划分为 1 LF 低频30 300KHz 常用125KHz 2 HF 高频3 30MHz 工作频率为13 56MHz 3 UHF 特高频300MHz 3GHz 工作频率 433MHz 866 960MHz 2 45GHz 4 SHF 超高频3 30GHz 工作频率 5 8GHz 24GHz 工作频率分布图 LF 1M HF UHF 1G 1K 电感耦合方式RFID的工作原理 RIFD工作方式 电感耦合 阅读器 应答器 电感耦合方式的电路结构 信息 电感耦合方式RFID的工作原理 1 阅读器为有源工作 应答器无源工作 2 L1 C1 L2 C2均工作在射频源VS的谐振频率 3 应答器L2的磁场变化产生电压整流后供阅读器使用 4 应答器向阅读器的数据传输采用内部的二进制数据编码信号控制开关S 使得负载电阻R2被接通或者断开 通过耦合使L1产生变化的电压 经调制 解码即可 5 阅读器向应答器的数据传输 是通过数字调制的方式实现的 多采用ASK 幅频监控 的方式 电感耦合方式RFID的工作原理 RIFD工作方式 负载调制 负载调制的原理示意图 反向散射耦合RFID工作方式 目标的反向散射耦合RIFD工作方式 反向散射耦合 电源电路用于吸收耦合的功率 反向散射方式RFID的工作原理 声表面波 SurfaceAcousticWave SAW 器件是以压电效应和与表面弹性相关的低速传播的声波为依据 反向散射方式RFID的工作原理 声表面波应答器以压电效应和避免弹性相关的低速传播的声波为依据 加以体积小 重量轻 工作频率高 相对带宽较高 并且可采用与集成电路芯片工艺相同的平面加工工艺 制造简单 工艺的一致性好 灵活性高 反向散射方式RFID的工作原理 换能器的作用是将电信号转换为声波 它利用压电衬底在电场作用下的膨胀和收缩效应 指状电极上的电位差形成电场 射频信号一起雅典衬底的振动 从而沿其表面产生声波 经反射返回换能器在转换成射频脉冲的序列的电信号 经偶极子天线回传至阅读器 RFID 谐波检测法的工作原理 基于反向散射耦合方式 它可用于电子防盗系统 谐波法原理 RFID 射频识别的应用系统构架 1 最简单的应用系统只有单个阅读器 它一次对一个应答器进行操作 如公交汽车上的票务操作 2 较复杂的应用需要一个阅读器可同时对多个应答器进行操作 即要具有防碰撞 亦称防冲突 的能力 3 更复杂的应用系统要解决阅读器的高层处理问题 包括多阅读器的网络连接 RFID 应答器的主要性能参数工作频率读 写能力编码调制方式数据传输速率信息数据存储容量工作距离多应答器识读能力 亦称防碰撞或防冲突能力 安全性能 密钥 认证 等 RFID 无源 半无源与有源应答器无源应答器 不附有电池 从阅读器发出射频能量中提取工作所需的电能 采用电感耦合方式的应答器多为无源应答器 半无源应答器 内装有电池 起辅助作用 对维持数据的电路供电或对应答器芯片工作所需的电压作辅助支持 用于传输通信的射频能量源自阅读器 有源应答器 工作电源完全由内部电池供给 同时内部电池能量也部分地转换为应答器与阅读器通信所需的射频能量 RFID 应答器电路的基本结构 RFID 阅读器的功能1 以射频方式向应答器传输能量 2 从应答器中读出数据或向应答器写入数据 3 完成对读取数据的信息处理并实现应用操作 4 若有需要 应能和高层处理交互信息 RFID 阅读器的电路组成 RFID 天线天线的目标是取得最大的能量传输效果 RFID系统所用的天线类型主要有偶极子天线 微带贴片天线 线圈天线等 在应答器中 天线和应答器芯片封装在一起 RFID 相关的自动识别技术自动识别技术 包括条形码 接触式IC卡 生物特征识别 光学字符识别 OCR 以及射频识别 RFID 等 条形码 BarCode 技术 最早产生在20世纪20年代 由一组规则排列的条和空 相应的数字组成 其它 RFID RFID的应用RFID应用领域广泛 且每种应用的实现 都会形成一个庞大的市场 因此可以说射频识别是一个重要的新的经济增长点 目前 RFID在票务系统 城市公交车 高速公路收费 门票等 收费卡 城市交通管理 安检门禁 物流 家政 食品安全追溯 药品 矿井生产安全 防盗 防伪 证件 集装箱识别 动物追踪 运动计时 生产自动化 商业供应链等众多领域获得广泛重视和应用 RFID RFID的应用第二代身份证 RFID RFID技术被认为是近30年来10大最具生命力的技术之一 它正朝着无所不在的方向快速发展 有了无线识别 RFID 技术 还需要管家吗 胡锦涛 2006 04 18美国西雅图微软 未来之家 RFID的ISOIEC标准 标准的作用确保协同工作的进行 规模经济的实现 工作实施的安全性以及其他许多方面RFID标准化的主要目的在于通过制定 发布和实施标准 解决编码 通信 空中接口和数据共享等问题 最大程度的促进RFID技术及相关系统的应用标准采用过早 有可能会制约技术的发展和进步 采用过晚 可能会限制技术的应用范围 RFID标准涉及的内容 RFID标准涉及的主要内容包括技术 接口和通信技术 如空中接口 防碰撞方法 中间件技术 通信协议 一致性 数据结构 编码格式及内存分配 电池辅助及与传感器的融合应用 如不停车收费系统 身份识别 动物识别 物流 追踪 门禁等 应用往往涉及有关行业的规范 RFID标准的分类 国际标准 由ISO 国际标准化组织 IEC 国际电工委员会 负责制定 国家标准 由工业与信息化部与国家标准化管理委员会负责制定 行业标准 有国际 国家的行业组织制定 例如国际物品编码协会 EAN 与美国统一代码委员会 UCC 制定的用于物体识别的EPC标准 此外 还有涉及道德 伦理 健康 数据安全 隐私等的规范 RFID的ISOIEC标准 ISO IEC 国际标准化组织和国际电工委员会 制定的RFID标准概况技术标准 ISO IEC10536 ISO IEC14443 ISO IEC18000系列标准等数据结构标准 ISO IEC15424 ISO IEC15418 ISO IEC15434等性能标准 ISO IEC18046 ISO IEC18047 ISO IEC10373 6等应用标准 ISO IEC10374 ISO IEC18185 ISO IEC11784等 ISO IEC制定的RFID技术标准 ISO IEC10536 密耦合CICC非接触式IC卡标准 紧靠 ISO IEC14443 近耦合PICC非接触式IC卡标准 10cmISO IEC15693 疏耦合VICC非接触式IC卡标准约50cmISO IEC18000系列标准 基于物品管理RFID的空中接口参数 ISO IEC18000 1 空中接口一般参数ISO IEC18000 2 低于135KHz频率一般空中接口参数ISO IEC18000 3 13 56MHz频率下的空中接口参数ISO IEC18000 4 2 45GHz频率下的空中接口参数ISO IEC18000 6 860 930MHz的空中接口参数ISO IEC18000 7 433MHz频率下的空中接口参数 ISO IEC制定的RFID数据内容标准 ISO IEC15424 数据载体 特征标识符ISO IEC15424 EAN UCC应用标识符及ASCMH10 ANSI标准 数据表示符ISO IEC15424 大容量ADC媒体用的传送语法ISO IEC15424 物品管理的唯一标识号ISO IEC15424 数据协议 应用接口ISO IEC15424 数据编码规则与逻辑存储功能协议ISO IEC15424 射频标签 应答器 的唯一标识 ISO IEC制定的RFID性能标准 ISO IEC18046 RFID设备性能测试方法ISO IEC18047 有源和无源的RFID设备一致性测试方法ISO IEC10373 6 按ISO IEC14443标准对非接触式IC卡进行参数的方法 ISO IEC制定的RFID应用标准