物联网概论-第1章_绪论（课堂PPT）

1,物联网概论TheIntroductionoftheInternetofThings,2,2,物联网：TheInternetofThings,物联网就是“物与物相连的互联网”。这里有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础之上延伸和扩展的一种网络；第二，打破信息技术惯有的思维模式，将用户端延伸和扩展到任何时间、任何地点的任何物品，可以通过互联网进行连接、信息交换和通信。,2020/5/20,3,开设物联网技术课程的目的意义,“物联网”是通信网络新兴的概念和技术。物联网是全球研究的热点问题，国内外都把它的发展提到了国家级的战略高度。新技术发展需要大批专业技术人才。,21世纪,2020/5/20,4,开设物联网技术课程的目的意义,我们所生活的时代是一个信息爆炸性增长，知识技术日新月异的时代，也许我们一觉醒来就有落伍的感觉，也许一夜之间就诞生一个新的概念，一个新的流行词汇。生活中如此，技术领域也如此，尤其是电子、通信、网络等领域，各种各样的新概念、新词汇、新技术、新产品不断地涌现。“物联网”就是其中之一。物联网是国家新兴战略产业中信息产业发展的核心领域，将对国民经济发展发挥重要作用。目前，物联网是全球研究的热点问题，国内外都把它的发展提到了国家级的战略高度，被称之为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。,21世纪,2020/5/20,5,开设物联网技术课程的目的意义,新技术发展需要大批专业技术人才。为适应国家战略性新兴产业发展需要，加大信息网络高级专门人才培养力度，许多高校利用已有的研究基础和教学条件，设置传感网、物联网工程技术专业，或修订人才培养计划，推进课程体系、教学内容、教学方法的改革和创新，以满足新兴产业发展对物联网技术人才的迫切需求。究竟什么是物联网？物联网包含哪些内容？物联网涉及哪些关键技术？物联网如何实现？这一系列的问题，就是我们这门课要了解的内容，通过本课程我们能对物联网入门。,21世纪,2020/5/20,6,电影黑客帝国为我们描述了这样一个世界：人类的意识存在于一个巨大的的由电脑控制的虚拟网络中，在这里的人感觉似乎仍然在现实中，但真正的现实世界却在他们的意识之外，在这个虚拟空间中的人们仅凭意识生活，已经无法区分什么是虚拟世界什么是现实世界。黑客帝国展现了一个极端的例子，展现了信息网络所创造的虚拟世界与现实世界发生冲突和分裂的可能性。然而，分裂只是问题的一面，我们应当看到，虚拟世界来源于现实世界，虚拟世界的本质是一个数字化的信息空间，其存在的根本目的还是服务于现实世界，使现实物理世界所产生的信息能够更加有效的处理和传播。因此，虚拟世界与现实世界的融合才是我们追求的目标。,2020/5/20,7,黑客帝国展现了一个极端的例子，展现了信息网络所创造的虚拟世界与现实世界发生冲突和分裂的可能性。,2020/5/20,8,物联网的目标：,现实世界与虚拟世界的融合,在信息网络高速发展、信息技术高度发达的今天，,2020/5/20,9,第1章绪论第2章物联网体系架构第3章全球物品编码第4章射频识别系统第5章传感器与无线传感网第6章物联网通信第7章物联网网络服务第8章物联网中间件第9章物联网安全机制第10章智慧地球与物联网应用,物联网概论,2020/5/20,10,第1章绪论,1.1物联网的概念1.2物联网的技术特征1.3物联网的发展概况1.4物联网的内涵1.5从互联网到物联网的演进1.6物联网应用,2,11,1.1物联网的概念,物联网概念不是凭空杜撰出来的，也不是某单项新技术突破引申出来的。物联网的发展有坚实基础，是现代信息技术发展与应用需求达到一定阶段的必然产物，是多项现代信息技术的殊途同归与聚合应用，是信息技术系统性的创新与革命。,2020/5/20,12,18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,2020/5/20,13,20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,2020/5/20,14,早期认识：源于RFID（射频识别）领域，被认为是将每个物品打上电子标签，然后通过射频识别技术和通信技术形成信息网络，实现物品的智能识别、定位和监控。物联网的发展很快就突破了这个狭窄的定义，席卷了包括传感网、互联网在内的传统IT领域，研究团体、大型企业、国际组织、政府都给予了高度的关注。物联网所蕴含的内容在不断丰富，人们对物联网的认识也不断加深，甚至有人预测物联网将成为人类社会的第三次信息化浪潮。,1.1物联网的概念,2020/5/20,15,当代认识：物联网的基本含义就是一种虚拟数字世界和现实物理世界的融合。,注意：这种融合是“双向的”,第一个方向是现实世界向虚拟世界的融入,第二个方向是虚拟世界向现实世界的融入,1.1物联网的概念,2020/5/20,16,在“数字世界泛在化”和“物理世界智能化”的融合过程中，物联网被赋予多个维度的内涵，具有多重含义。究竟物联网是什么，到现在还没有一个统一的定义，而且随着发展不断涌现出新的解释。也许只有等物联网应用广泛普及才会有一个全面的解答。为了全面了解物联网，我们从领域（横向）和层次（纵向）两个维度来探讨物联网的概念和定义。,1.1物联网的概念,2020/5/20,17,从领域的维度,物联网覆盖了信息技术和通信技术的众多领域,对互联网领域来说，物联网就是互联网的延伸，就是物物相连的互联网，不同的是将物品也接入互联网。,对无线传感器网络领域来说，物联网就是一个广域的传感网。,对RFID领域来说，每一个物品上都贴电子标签，通过后台信息系统构成一个借助于互联网，所有物品都能互相联系起来的网络就是物联网。,1.1物联网的概念,2020/5/20,18,从层次的维度，物联网是一个层次化的网络,第一层是感知网络,第二层是传输网络,第三层是业务和应用网络,1.1物联网的概念,2020/5/20,19,物联网的定义：通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，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。,1.1物联网的概念,2,20,1.2物联网的技术特征1.2.1全面感知1.2.2互通互连1.2.3智慧运行,2,21,2,22,1.2.1全面感知,全面感知追求信息的广泛和透彻，强调信息的精准和效用。,全面感知涉及的主要技术：物体编码技术自动识别技术传感器技术,2020/5/20,23,1.2.1全面感知,广泛：地球上任何地方的任何物体，凡是能够或凡是需要感知的，都可以纳入到物联网的范畴；透彻：通过装置或仪器，可以随时随地提取、测量、捕获和标识需要感知的物体信息；精准和效用：采用系统和全面的方法，精准和快速的获取和处理信息，将特定的信息获取设备应用到特定的行业和场景，对物体实施智能化的管理。物体编码：为每个物体提供唯一的一个标识符，给每个物体一个“身份证”，实现对全球对象的唯一有效编码。自动识别技术：用于识别物体，核心思想是应用一定的识别设备，通过被识别物品与识别设置的接近活动，自动的获取被识别物品的相关信息。传感器技术：感知物体，核心思想是在物体上植入各种微型感应芯片使其智能化，变得“有思想有感觉”可以自动采集实时数据（如温度湿度），自动执行与控制（如启动流水线、关闭监控器）等,2020/5/20,24,1.2.2互通互连,2,25,1.2.2互通互连,互通互联会使互联网得到极大地扩展，让网络的触角伸到任何物体之上，使网络无处不在。有人预测，不久的将来，物物相连的业务与人人通信的业务相比将达到30：1，100：1甚至1000：1互联互通会对全球的生产生活，工作娱乐等产生全面而重大的影响。,2020/5/20,26,1.2.2互通互连,互通互连对网络（有线的、无线的）的要求：具有“开放性”，使得全面感知的数据可以随时接入网络。具有更大的带宽、更高的传输速率、更低的误码率，以保证传送数据的准确性。保障网络的信息安全，以防无处不在的感知数据被窃取和干扰，保障传输数据的安全性。,2020/5/20,27,1.2.3智慧运行,2,28,1.2.3智慧运行,智慧运行是物联网的核心与灵魂，可实现人与物之间的互动，互帮互助，而不是简单的人控制物，物服从人。,例：一个数字化的物体需要补充电能：物体可以通过网络搜索自己的供应商，并发出需求信号；供应商收到请求信号给出回应（供应商可以由人控制，也可以由物控制）；物体收到回应后，从中选择一个优选方案来满足自我需求；,2020/5/20,29,1.3物联网的发展概况1.3.1物联网概念的诞生1.3.2物联网国外发展概况1.3.3物联网国内发展概况,2,30,1.3.1物联网概念的诞生物联网的概念是美国麻省理工学院（MIT）于1999年提出的。物联网真正受到广泛关注，是国际电信联盟重新定义了物联网的概念。2005年11月17日，在突尼斯（Tunis）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（ITUInternetReports2005：TheInternetofThings），正式提出了“物联网”的概念。,2,31,物联网（IOT）提出的背景,2020/5/20,32,物联网（IOT）的起源,2020/5/20,33,物联网（IOT）的定义,2020/5/20,34,广义的物联网涵义,利用条码、射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，实现人与人、人与物、物与物的在任何时间、任何地点的连接（anything、anytime、anywhere），从而进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的庞大网络系统。,2020/5/20,35,2008年11月，IBM公司从商业的角度提出了智慧地球（SmarterPlanet）的概念。2009年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”。作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛提出了“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代智慧型基础设施。,1.3.2物联网国外发展概况,2,36,各国物联网战略或计划,2020/5/20,37,2009年6月18日，欧盟提交了以物联网欧洲行动计划（InternetofThings-AnactionplanforEurope）为题的公告。有关专家认为，欧盟制定有关物联网的行动计划，标志着欧盟已经将物联网的建设提到议事日程上来。欧盟物联网欧洲行动计划列举了行动计划所包含的14项行动。,1.3.2物联网国外发展概况,2,38,日本自2001年以来，相继制订了“eJapan”战略、“uJapan”战略、“iJapan”战略等多项国家信息技术发展战略，从大规模开展信息基础设施建设入手，不断拓展和深化信息技术应用，以此带动本国社会和经济的发展。,1.3.2物联网国外发展概况,2,39,继日本提出“u-Japan”战略之后，韩国也在2006年提出了“u-Korea”战略，重点支持泛在网的建设。2009年10月，韩国通信委员会出台了“物联网基础设施构建基本规划”，该规划确立到2012年“通过构建世界最先进的物联网基础设施，实现未来广播通信融合领域超一流ICT强国”的目标。,1.3.2物联网国外发展概况,2,40,1.3.3物联网国内发展概况,2,41,2009年8月7日，温家宝总理在视察中科院无锡物联网产业研究所时，对于物联网应用也提出了一些看法和要求，并提出“感知中国”的概念，自此,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注。9月10日，全国高校首家物联网研究院在南京邮电大学正式成立。9月无锡市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，标志中国“物联网”进入实际建设阶段。,物联网在中国:2009年破土而出,1.3.3物联网国内发展概况,2020/5/20,42,11月3日，温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表的让科技引领中国可持续发展中指出：要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IP时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级，迈向信息社会的“发动机”。至此，物联网已上升为国家战略，成为我国信息产业下一个发展目标。,物联网在中国:2009年破土而出,1.3.3物联网国内发展概况,2020/5/20,43,2010年，各省市各行业均在积极制定物联网产业发展规划和方案并实施。4月2日，南京首个“物联网”小区亮相。6月18日我国首家高铁物联网技术应用中心在苏州科技城投用，该中心将为高铁物联网产业发展提供科技支撑。8月9日，我国制定的首个国际物联网领域规范发布。10月28日-30日首届“中国国际物联网（传感网）博览会”在国家传感网创新示范区无锡市隆重举行。本届博览会定位于国家级展会、国际级平台，分为论坛、展览和大赛三部分。,物联网在中国:2010年百家争鸣,1.3.3物联网国内发展概况,2020/5/20,44,一、政策：物联网纳入“十二五”规划，成首要发展目标二、组织：中国物联网标准联合工作组成立2010年6月8日，中国物联网标准联合工作组在北京成立，以推进物联网技术的研究和标准的制定。三、产品：海尔推出全球首台物联网冰箱四、人才：我国各高校纷纷申办物联网专业,物联网在中国:2010年百家争鸣,1.3.3物联网国内发展概况,2020/5/20,45,海尔推出全球首台“物联网冰箱”其不仅可以储存食物，而且可以通过与网络连接，实现了冰箱与冰箱里的食品进行对话的功能。海尔“物联网冰箱”还能与超市相连，让消费者足不出户就知道超市货架上的商品信息，其次还能够根据主人放入及取出冰箱内食物的习惯，制定合理的膳食方案，给消费者提供健康、营养的生活方案，并因此给消费者的生活带来全新的享受与体验。2010年月11日运用最新传感技术的智能公交系统日前在江苏省无锡市投入运营。,物联网在中国:2010年百家争鸣,1.3.3物联网国内发展概况,2020/5/20,46,四、人才：我国各高校纷纷申办物联网专业2010年3月教育部下发了“教育部办公厅关于战略性新兴产业相关专业申报和审批工作的通知”，全国几十所高校开始创办物联网专业，并从2010年开始招收物联网专业的学生。4月23日，南京邮电大学物联网学院2010年开始招收本科生。6月10日，江南大学信息工程学院和江南大学通信与控制工程学院合并组建成立“物联网工程学院”，也是全国第一个物联网工程学院。2010年8月，教育部公布了通过审批的140个高等学校战略性新兴产业相关本科新专业，在新增本科专业名单中，“物联网”成为最大热门，各高校纷纷申报物联网相关专业，共有37所高校获批，新设专业将自2011年开始招生。,物联网在中国:2010年百家争鸣,1.3.3物联网国内发展概况,2020/5/20,47,2011年11月28日工信部正式发布了物联网“十二五”发展规划2011年成立了众多研究基地，建设基地，审批并启动了众多物联网研发与应用项目。7月20日，中国二维码技术研发应用(南通)基地在南通市经济技术开发区正式揭牌。7月22日基于自主知识产权云计算产品和方案构建的济南云计算中心在济南市正式揭牌。,物联网在中国:2011年示范创新,1.3.3物联网国内发展概况,2020/5/20,48,2012年各省市在大力开展“智慧城市”建设，包括交通、物流、农业、质检、公安等等。2012(第三届)中国物联网大会在京召开。大会以国际合作与应用实践为主线，以技术交流和产业互动为出发点，与国内外专家学者、地方政府、企业高层、科研院所等近2000名与会者共同分享世界先进的物联网技术、产业应用现状及趋势前瞻。环保物联网，智能电网；智能建筑；“自助图书馆上海国际汽车城信息产业园北京汽车物联网产业联盟,物联网在中国:2012年智能应用,1.3.3物联网国内发展概况,2020/5/20,49,我国，是以射频识别（RFID）的广泛应用作为发展物联网的基础，工信部介绍说，RFID是物联网的基础，先抓RFID的标准、产业和应用，把这些做好了，自然而然的从闭环应用到开环应用，形成我国的物联网。,1.3.3物联网国内发展概况,2020/5/20,50,科技部“863”计划分二期对RFID拨专项资金，鼓励产、学、研、用等单位联合承担课题，促进RFID技术与产业的发展。,1.3.3物联网国内发展概况,2,51,2008年广泛应用了RFID技术，有效提高了北京奥运会的举办水平。2010年上海世博会上大量采用了RFID系统。如门票、船舶、食品等。,1.3.3物联网国内发展概况,2,52,世博会使用了嵌入RFID技术的门票，内部存有持票者的个人信息，用于对主办者、参展者、参观者、志愿者等各类人群的信息服务，如人流疏导、交通管理、信息查询等；船舶上安装了自动识别系统，相当于给船舶安装了一个“电子身份证”，没有安装了“电子身份证”的将会停航或改航，不允许进入相关水域。食品上都设有电子标签，只要扫一下电子标签芯片，就可以食品的来源、保质期、生产日期等信息，以确保食品的安全。,1.3.3物联网国内发展概况,2020/5/20,53,1.4物联网的内涵1.4.1物联网起源于射频识别领域1.4.2无线传感器网络概念的融入1.4.3泛在网络的愿景,2,54,1.4.1物联网起源于射频识别领域,2,55,1.4.1物联网起源于射频识别领域,EPC有足够的编码容量，可实现对世界上每一个物品的跟踪、溯源、防伪、定位、监控、自动化管理等功能。物联网的初衷是用于生产和流通领域，在供应链中实现对物品的实时监控，从根本上提高对物品产生、配送、仓储、销售等环节的管理水平。分布在世界各地的生产商和销售商可以实时获取商品的销售和使用情况，生产商可以依此及时调整生产量和供应量，同时，生产商通过对商品的相关信息作分析，对库存管理、销售计划及生产控制做出有效决策。,2020/5/20,56,1.4.2无线传感器网络概念的融入,2,57,物品识别技术的主角是RFID，基于RFID技术将传感器技术融入进来，物联网不仅可以感知物理世界的翔实信息，而且可以实现人与物之间的相连、沟通和互动。1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议提出，传感网将是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇。,1.4.2无线传感器网络概念的融入,2,58,2003年美国技术评论指出，传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。2008年，国际电信联盟提出泛在传感器网络概念，泛在传感器网络是由智能传感器节点组成的网络，可以以“任何时间、任何地点、任何人、任何物”的形式被部署。,1.4.2无线传感器网络概念的融入,2020/5/20,59,泛在网络（UbiquitousNetwork）是指无所不在的网络。“泛在网络”是为了打破地域限制，以无所不在、无所不包、无所不能为基本特征，以实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信为目标，按需进行信息的获取、传递、存储、认知、决策和使用等服务。“4A”化通信：anytime、any-where、anyone、anything,1.4.3泛在网络的愿景,2,60,泛在网络物联网具有更广泛的内涵，是信息社会发展的终极目标，是一个大而全的蓝图，物联网只是这个蓝图中的“物联”阶段。,传感网是物联网的组成部分，物联网是互联网的延伸，是互联网在不同领域的具体应用，泛在网是物联网发展的愿景。,1.4.3泛在网络的愿景,2020/5/20,61,1.4.3泛在网络的愿景,图1.2物联网、传感网与泛在网之间的关系,2020/5/20,62,1.5从互联网到物联网的演进1.5.1互联网的概念1.5.2互联网与物联网的关系1.5.3H2H与T2T的发展路线1.5.4网络向泛在化演进,2,63,1.5.2互联网与物联网的关系,互联网为人们提供了巨大的信息资源和服务资源，可以使世界范围内的人们互通信息，共享信息，共同娱乐，共同合作等。,2,64,连接的对象不同,1.5.2互联网与物联网的关系,2,65,应用目的、技术含量不同,1.5.2互联网与物联网的关系,2,66,不同应用领域具有完全不同的网络应用需求和服务质量要求所以不同应用领域的物联网均有各自不同的属性。例如，汽车电子领域的物联网，医药卫生领域的物联网，环境监测领域的物联网，仓储物流领域的物联网，楼宇监测领域的物联网。正是因为物联网应用的特殊性，使得物联网无法再复制互联网成功的技术模式。,1.5.2互联网与物联网的关系,2,67,物联网需要网络具有更高的安全性。物联网的绝大多数应用都涉及到个人隐私和机构秘密，因而物联网必须具有保护隐私和机密、防御网络攻击的能力，必须提供严密的安全性。,1.5.2互联网与物联网的关系,2,68,物联网需要网络具有更高的稳定性。例如：银行的物联网：不能因为误操作影响金融系统的稳定仓储的物联网：不能有任何品种和数量上的差错；医疗卫生的物联网；不能因为误操作威胁病人的生命,1.5.2互联网与物联网的关系,2020/5/20,69,人到人（H2H）的连接发展路线主要有两条，一条路线是宽带化，一条路线是移动化。互联网的宽带化有很好的基础性平台，目前计算机的软硬件水平都得到了很大的提升，使得网络技术得到了很大的发展机遇。网络的移动化就是将移动通信和互联网二者结合起来，是指网络的链接和数据的传输借助于3G、Wi-Fi、WiMAX等技术，以摆脱传统电缆的束缚。,1.5.3H2H与T2T的发展路线,2,70,物品到物品（T2T）的通信也是主要沿着两条路线向前发展，一条路线是IP化，一条路线是智能化。T2T通信的IP化，是指未来的物联网将给所有的物品都设定一个标识，实现“IP”到末梢。T2T通信的智能化，是指物品更加智能，能够自主地交换信息，有对海量数据实时准确处理的能力，随着“云计算”等技术的不断发展和成熟，这一难题将得到解决。,1.5.3H2H与T2T的发展路线,2,71,在未来网络的发展中，H2H与T2T的发展路线将会融合，实现无所不在的泛在网络。物联网的演进与互联网的演进密不可分，而且与电信网、传感网、M2M、CPS等有千丝万缕的联系。广义的说，网络正在向泛在化演进。,1.5.4网络向泛在化演进,2,72,互联网最早的互联网从上世纪60年代末开始，70年代到90年代是互联网的成长期，到现在是互联网的全球普及期。,1.5.4网络向泛在化演进,2020/5/20,73,互联网目前进入新世纪的第二个十年，我们也发展到了下一个互联网，互联网将从IPv4（InternetProtocolVersion4）发展到IPv6（InternetProtocolVersion6）。IPv6不但可以解决网络地址资源数量有限的问题，同时也为电脑以外的设备连入互联网扫清了障碍，是物联网发展的必要前提。IPv4可以给1600万个网络、40亿台主机编址IPv6可提供2128个地址，是IPv4的81028倍，可以让每粒沙子都拥有一个IP地址,1.5.4网络向泛在化演进,2,74,电信网使多个用户互相通信的多个电信系统互联的通信体系，是人类实现远距离通信的重要基础设施。经过上百年的研究与应用，电信网已经建立了一整套科学的、可控可管的信息通信网络体系。电信网的发展主要有两大方向，一个是移动化，逐步由移动通信替代固定通信；一个是宽带化，通信由电路交换为主转换为分组交换为主。,1.5.4网络向泛在化演进,2,75,三网融合所谓“三网融合”，就是指电信网、广播电视网和计算机通信网的相互渗透、互相兼容、并逐步整合成为统一的信息通信网络。“三网融合”并不是简单的物理融合，而是技术融合、业务融合、行业融合、终端融合及网络融合。“三网融合”朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标发展演化，行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。,1.5.4网络向泛在化演进,2020/5/20,76,三网融合技术上趋于一致；网络层上互联互通，实现无缝覆盖；业务层上相互交叉和渗透；应用层上趋向使用统一的通信协议；经营时相互竞争、相互合作。“三网融合”后，可以用电视遥控器打电话、在手机上看电视、随需要选择网络和终端。只要拉一条线或无线接入，即可完成通信、电视、上网等多种需求。,1.5.4网络向泛在化演进,2020/5/20,77,传感网传感网的定义为随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的网络。在传感器网络中，节点通过各种方式大量部署在被感知对象的内部或附近，这些节点以自组织的方式构成网络，以协作的方式感知、采集特定区域中的信息，可以实现感知中国、感知世界。传感网可以将物体的信息通过网关传递到网络中，实现网络由虚拟世界向现实世界的跨越。,1.5.4网络向泛在化演进,2,78,传感网传感网借助于节点内置的传感器测量周边环境的热、红外、声纳、雷达、地震波等信号，从而探测温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体大小速度方向等物质现象。,1.5.4网络向泛在化演进,2020/5/20,79,M2MM2M即MachinetoMachine，是一种以机器终端智能交互为核心、网络化的应用与服务。目前绝大多数的机器不具备本地或者远程的通信和连网能力，M2M是所有增强机器设备通信和网络能力的技术总称。,1.5.4网络向泛在化演进,2,80,M2MM2M是物联网的雏形，是现阶段物联网的一种表现形式。目前仅仅是计算机和一些IT类设备具备通信和网络能力，M2M技术的目标就是使所有机器设备都具备连网和通信的能力，其核心理念就是NetworkEverything。,1.5.4网络向泛在化演进,2020/5/20,81,CPS信息物理系统（CyberPhysicalSystems，CPS）是一个较新的领域，是美国自然基金会2005年提出的研究计划。是集计算、通信与控制于一体的下一代智能系统。2007年7月，美国总统科学技术顾问委员会（PCAST）在题为挑战下的领先竞争世界中的信息技术研发的报告中，列出了八大关键的信息技术，其中CPS位列首位。,1.5.4网络向泛在化演进,2,82,CPSCPS是在环境感知的基础上，深度融合计算、通信和控制能力的可控、可信、可扩展的网络化物理设备系统。这里物理设备不仅指机器设备，还包括人以及各种生物。在CPS系统中，人可以作为CPS网络的“接入设备”，信息的交互可以通过芯片与人的神经系统直接互联实现。CPS通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环，实现深度融合和实时交互，以安全、可靠、高效和实时的方式检测或控制一个物理实体。,1.5.4网络向泛在化演进,2020/5/20,83,网络总体的演进方向是泛在化，网络将无所不在、无所不包、无所不能。网络的泛在化是指网络发展的焦点已不仅仅是“唯技术论”，而是转向了具体的服务，目标也锁定为用户提供更好的应用和服务体验。物联网发展的终极目标是网络的泛在化。,1.5.4网络向泛在化演进,2,84,1.6物联网应用,1.6.1物联网应用场景1.6.2物联网应用面临的挑战1.6.3物联网应用前景展望,2020/5/20,85,物联网是近年来的热点，人人都在提物联网，但物联网到底是什么？究竟能做什么？本节将对几种与普通用户关系紧密的物联网应用进行介绍。,1.6.1物联网的应用场景,2020/5/20,86,2005年，国际电信联盟在ITU互联网报告2005：物联网中全面而透彻地分析了物联网。物联网的应用领域十分广泛。物联网现在已经应用于交通、物流和军事等领域，将来将逐渐普及到所有领域。展望未来，物联网将在21世纪掀起一场技术革命，随着技术的不断进步，物联网将会成为我们日常生活的一部分。,1.6.1物联网的应用场景,2020/5/20,87,应用场景一：当你早上拿车钥匙出门上班，在电脑旁待命的感应器检测到之后就会通过互联网络自动发起一系列事件，比如通过短信或者喇叭自动播报今天的天气，在电脑上显示快捷通畅的开车路径并估算路上所花时间，同时通过短信或者即时聊天工具告知你的同事你将马上到达等。,1.6.1物联网的应用场景,2020/5/20,88,应用场景二：想象一下，联网冰箱可以监视冰箱里的食物，在我们去超市的时候，家里的冰箱会告诉我们缺少些什么，也会告诉我们食物什么时候过期。它还可以跟踪常用的美食网站，为你收集食谱并在你的购物单里添加配料。这种冰箱知道你喜欢吃什么东西，依据的是你给每顿饭做出的评分。它可以照顾你的身体，因为它知道什么食物对你有好处。,1.6.1物联网的应用场景,2020/5/20,89,应用场景三：用户开通了家庭安防业务，可以通过PC或手机等终端远程查看家里的各种环境参数、安全状态和视频监控图像。当网络接入速度较快时，用户可以看到一个以三维立体图像显示的家庭实景图，并且采用警示灯等方式显示危险；用户还可以通过鼠标拖动从不同的视角查看具体情况；在网络接入速度较慢时，用户可以通过一个文本和简单的图示观察家庭安全状态和危险信号。,1.6.1物联网的应用场景,2020/5/20,90,物联网应用领域简介,1交通领域2医疗领域3农业应用4零售行业5电力管理6数字家庭,通过使用不同的传感器和RFID可以对交通工具进行感知和定位，及时了解车辆的运行状态和路线；方便地实现车辆通行费的支付；显著提高交通管理效率，减少道路拥堵。,通过在病人身上放置不同的传感器，对人的健康参数进行监控，及时获知病人的生理特征，提前进行疾病的诊断和预防，并且实时传送到相关的医疗保健中心,通过使用不同的传感器对农业情况进行探测，帮助人们进行精确管理或精细农业生产。,比如沃尔玛等大型零售企业要求他们采购的所有商品上都贴上RFID标签，以替代传统的条形码，促进了物流的信息化。,电力公司对分布在全国范围内配电变压器安装传感装置，对运行状态、电力负荷、线路损耗等进行实时监测，实现高效一体化管理。,数字家庭是以计算机技术和网络技术为基础，通过不同的互联方式进行通信及数据交换，实现家庭网络中各类电子产品之间的“互联互通”。,2020/5/20,91,1.6.1物联网的应用场景,2020/5/20,92,标准是对社会生活和经济技术活动的统一规定，标准的制定是以最新的科学技术和实践成果为基础，它为技术的进一步发展创建了一个稳固的平台。制定标准是各国经济建设的基础，标准体系的建立可以规范市场秩序、促进产业分工、促进贸易发展、推动科技进步、提高产业竞争力甚至是国家竞争力。否则会使市场混乱、产业混乱、甚至影响国家安全。,1.6.2物联网应用面临的挑战,1.标准体系的建立,2020/5/20,93,目前还没有全球统一的物联网标准体系，物联网处于全球多个标准体系共存的阶段。物联网在我国的发展还处于初级阶段，2010年8月9日，我国制定的首个国际物联网领域规范发布。我国还面临着物联网标准体系的建设和完善问题。,1.6.2物联网应用面临的挑战,1.标准体系的建立,2020/5/20,94,核心技术是物联网可持续发展的根本动力，作为我国战略性新兴产业，不掌握物联网核心技术，就不能形成核心竞争力。物联网感知层、网络层和应用层这3个层次涉及的核心技术非常多，掌握具有自主知识产权的核心技术是物联网发展的重中之重。,1.6.2物联网应用面临的挑战,2.核心技术的突破,2020/5/20,95,与传统网络相比，物联网发展带来的信息安全、网络安全、数据安全乃至国家安全问题更为突出。随着物联网建设的加快，物联网的安全问题必然成为制约物联网全面发展的重要因素。,1.6.2物联网应用面临的挑战,3.安全问题,2020/5/20,96,不久的未来，物联网将全面“植入”你的生活，你的衣服、手机、包、眼镜，一些随身携带的东西都嵌入了电子芯片，它们非常细小，甚至肉眼看不见，但是它们又是电子传感器，时时刻刻暴露了你的一举一动，这就是物联网技术的隐私危机。,1.6.2物联网应用面临的挑战,4.隐私问题,2020/5/20,97,物联网将与人类生活密切相关的设备引入网络，给人们带来了更多便利的同时，与人们日常生活相