物联网业务和应用

第6章物联网业务及应用M2M业务6.1云计算6.26.3物联网应用小结6.4物联网经典应用第1页

6.1M2M业务6.1.1M2M概述6.1.2M2M系统架构和通信协议6.1.3

M2M支撑技术6.1.4M2M业务应用6.1.5M2M发展现实状况第2页6.1.1M2M概述 M2M是现阶段物联网最普遍应用形式，是实现物联网第一步。

未来物联网将是由无数个M2M系统组成，不一样M2M系统会负责不一样功效处理，经过中央处理单元协同运作，最终组成智能化社会系统。第3页概述 M2M全称是机器对机器（Machine-to-Machine），提供了设备实时数据在系统之间、远程设备之间、机器与人之间建立无线连接简单伎俩，实现人与机器、机器与机器之间通畅无阻、随时随地通信。第4页本节内容体系先介绍M2M系统结构，包含M2M终端、M2M管理平台和应用系统然后介绍M2M经典通信协议—无线机器管理协议（WMMP）进而对M2M关键支撑技术和业务应用领域进行介绍并给出了一个M2M应用实例—基于GPRS无线网络远程自动雨量监测网络最终分析M2M产业和标准发展现实状况以及面临问题第5页6.1.2M2M系统架构和通信协议 M2M业务流程包括众多步骤，其数据通信过程内部也包括多个业务系统包含M2M终端M2M管理平台应用系统第6页详细系统结构第7页M2M终端含有功效接收远程M2M平台激活指令当地故障报警数据通信远程升级使用短消息/彩信/GPRS等几个接口通信协议与M2M平台进行通信第8页终端设备（TE）:

主要完成行业数字模拟量采集和转化无线模块（MT，移动终端）:

主要完成数据传输、终端状态检测、链路检测及系统通信功效行业专用终端无线调制解调器:又称为无线模块，含有终端管理模块功效和无线接入能力。用于在行业监控终端与系统间无线收发数据手持设备:通常含有查询M2M终端设备状态、远程监控行业作业现场和处理办公文件等功效。

M2M终端类型第9页终端管理模块

终端管理模块为软件模块，能够位于TE或MT设备中，主要负责维护和管理通信及应用功效，为应用层提供安全可靠和可管理通信服务。第10页M2M管理平台为客户提供统一移动行业终端管理、终端设备鉴权支持各种网络接入方式，提供标准化接口使得数据传输简单直接提供数据路由、监控、用户鉴权、内容计费等管理功效M2M管理平台功效第11页GPRS接入模块:

使用GPRS方式与M2M终端传送数据行业网关接入模块:

负责完成行业网关接入，经过行业网关完成与短信网关、彩信网关接入，最终完成与M2M终端通信通信接入模块终端接入模块:

负责M2M平台系统经过行业网关或GGSN与M2M终端收发协议消息解析和处理数据库模块:

保留各类配置数据、终端信息、集团客户（EC）信息、签约信息和黑/白名单、业务数据、信息安全信息、业务故障信息等应用接入模块:

实现M2M应用系统到M2M平台接入业务处理模块:

是M2M平台关键业务处理引擎，实现M2M平台系统业务消息集中处理和控制Web模块:

提供Web方式操作维护与配置功效M2M平台(按照功效划分)第12页 M2M终端取得了信息以后，本身并不处理这些信息，而是将这些信息集中到应用平台上来，由应用系统来实现业务逻辑。

应用系统第13页应用系统主要功效

把感知和传输来信息进行分析和处理，做出正确控制和决议，实现智

能化管理、应用和服务第14页

M2M终端可经过GSM、WCDMA、TD-SCDMA等不一样移动通信网络接入，通信方式包含短信、彩信等。

为了屏蔽不一样通信网络、不一样通信方式差异性，便于M2M终端设备快速接入M2M系统，需要对M2M终端设备与M2M管理平台之间通信协议进行规范。

通信协议第15页M2M经典通信协议

中国移动提出无线机器管理协议

（WirelessMachineManagementProtocol，WMMP）第16页WMMP协议

为实现行业终端与M2M平台数据通信过程而设计，属于与详细通信网络及通信接入方式无关应用层协议，建立在UDP协议之上第17页WMMP协议栈结构图6-2WMMP协议栈结构第18页采取UDP协议传输？

因为GPRS网络带宽较窄，延迟较大，不适于采取TCP协议进行通信。

采取UDP协议无连接方式传输，其优点是效率高、流量小、节约网络带宽资源，缺点是没有确认机制，有可能引发丢包。第19页采取UDP协议传输？ 依据实际经验发觉，经过在UDP上层应用层协议实现类似TCP包确认和重传机制，采取UDP方式传输，丢包率能控制在1%以下，从而提升通信效率及可靠性。第20页WMMP协议通信方式

长连接，指在一个过程中能够连续发送多个数据包，假如没有数据包发送，需要行业终端发送心跳包以维持此连接短连接，指通信双方有数据交互时，就建立一个WMMP过程，数据发送完成后，则断开此WMMP过程第21页长连接和短连接比较长连接短连接维持、监测链路伎俩心跳包不需要心跳包来维持链路，但M2M终端依然需要经过心跳包通知M2M平台它运行状态，方便进行监控和故障报警操作流程通信双方以客户/服务器方式建立WMMP过程，用于双方信息相互提交。当信道上没有数据传输时，M2M终端应每隔时间C发送心跳包以维持此连接，当心跳包发出超出时间T后未收到响应，应马上再发送心跳包，再连续发送N-1次后仍未得到响应则结束此过程唯一区分在于平台并非经过心跳包来判断终端链路存在，而是判断终端是否处于工作状态。M2M终端平时处于下线状态，当当地因为数据需要传输或抵达定时上线时间等类似策略时，行业终端作为客户端以客户/服务器方式建立WMMP过程参数配置参数C、T、N标准上应可配置参数T、N标准上应可配置应用范围长时间一直在线企业不需要一直在线企业应用第22页WMMP协议主要实现功效和流程M2M终端序列号注册和分配M2M终端登录系统M2M终端退出系统M2M连接检验终端上线失败错误状态上报M2M终端按照M2M管理平台要求上报采集数据、告警数据或统计数据，以及向M2M管理平台请求配置数据M2M管理平台从M2M终端提取所需数据，或向终端下发控制命令和配置信息M2M终端软件远程升级第23页

6.1.3M2M支撑技术

M2M系统结构中包括5个主要支撑技术，如图6-3所表示。

图6-3M2M系统关键支撑技术第24页

机器（Machines）

实现M2M第一步就是从机器/设备中取得数据，然后把它们经过网络发送出去。不一样于传统通信网络中终端，M2M系统中机器应该是高度智能化机器。第25页机器高度智能化即机器含有“开口说话”能力

信息感知

信息加工（计算能力）

无线通信能力第26页机器高度智能化实现方法生产设备时候嵌入M2M硬件对已经有机器进行改装，使其具备与其它M2M终端通信/组网能力第27页

M2M硬件

是使机器取得远程通信和联网能力部件。在M2M系统中，M2M硬件功效主要是进行信息提取，从各种机器/设备那里获取数据，并传送到通信网络中第28页M2M硬件产品嵌入式硬件可改装硬件调制解调器（Modem）传感器识别标识（LocationTags）第29页

通信网络 通信网络在整个M2M技术框架中处于关键地位，包含广域网（无线移动通信网络、卫星通信网络、Internet、公众电话网）、局域网（以太网、WLAN、Bluetooth）、个域网（ZigBee、传感器网络）第30页

中间件（Middleware）M2M网关

数据搜集/集成部件第31页M2M网关 是M2M系统中“翻译员”，它获取来自通信网络数据，将数据传送给信息处理系统，主要功效是完成不一样通信协议之间转换。第32页数据搜集/集成部件 目标是将数据变成有价值信息。对原始数据进行不一样加工和处理，并将结果展现给需要这些信息观察者和决议者。 这些中间件包含：数据分析和商业智能部件、异常情况汇报和工作流程部件、数据仓库和存放部件等。第33页

应用 在M2M系统中，应用主要功效是经过数据融合、数据挖掘等技术把感知和传输来信息进行分析和处理，为决议和控制提供依据，实现智能化M2M业务应用和服务。第34页6.1.4M2M业务应用

从狭义上说，M2M只代表机器和机器之间通信。我们认为M2M范围不应拘泥于此，而是应该扩展到人对机器、机器对人、移动网络对机器之间连接与通信。

第35页M2M应用领域 现在，M2M应用遍布电力、交通、工业控制、零售、公共事业管理、医疗、水利、石油等多个行业，以及车辆防盗、安全监测、自动售货、机械维修、公共交通管理等日常生活当中。第36页电力行业无线应用——电力抄表第37页GPRS数据传输--流量监测系统应用第38页

M2M应用实例

M2M在气象监测领域一个应用实例—基于GPRS无线网络远程自动雨量监测网络第39页远程自动雨量监测网络自动雨量站数据通信网络（有线和无线两种方式）数据中心工作站局地计算机网络第40页自动雨量站

作为系统端站安装于各个观察点。无线自动雨量站

传感器单元

单片机系统GPRS数据终端单元有线自动雨量站

传感器单元单片机系统局地微机系统

第41页数据通信网络(无线)

自动雨量采集设备有多个，它们用各自GPRS数据终端将数据打成IP包，经GPRS空中接口接入无线GPRS网络，由移动服务商转接到Internet，最终经过各种网关和路由抵达统一数据处理中心工作站。第42页数据通信网络(无线) GPRS终端向数据业务中心发送数据是间断性发送，能够依据需要调整发送数据频率，这在一定程度上也降低了无线信息传输费用。第43页无线网络设计过程中关键问题怎样进行气象信息采集单元与GPRS终端连接怎样依据详细无线网络情况合理设置怎样进行数据打包发送并在数据中心工作站实现接收第44页数据通信网络(有线) 有线雨量站中经过单片机把传感器取得雨量信息用串行通信方式送到局地微型机算机，计算机首先把数据进行处理和编码，然后经过互联网把数据信息送到有固定IP数据业务中心站第45页数据处理中心工作站 整个网络系统主控部分，由一台主服务器和三台数据处理服务器组成。主服务器在公网上有固定IP地址，三台数据服务器经过集线器与主服务器联网。第46页

6.1.5M2M发展现实状况M2M产业发展现实状况M2M标准化现实状况第47页

M2M产业发展现实状况

国内主要由中移动、电信和联通，应用领域包括电力、水利、交通、金融、气象等行业国外Vodafone当前在M2M市场是全球第一，提供M2M全球服务平台以及应用业务，为企业客户M2M智能服务布署提供托管，能够集中控制和管理许多国家推出M2M设备，企业客户还可经过广泛无线智能设备搜集有用客户数据第48页

M2M标准化现实状况

技术标准制订主要是在：

欧洲电信标准协会（EuropeanTelecommunicationStandardsInstitute，ETSI）

3GPP

国内主要是在：中国通信标准化协会（CCSA）泛在网技术委员会（TC10）第49页

ETSIM2M标准化进展 ETSI专门成立了一个专题小组（M2MTC）以研究怎样对快速成长M2M技术进行标准化

第50页ETSIM2MTC主要研究目标

从端到端全景角度研究机器对机器通信，并与ETSI内NGN研究及3GPP已经有研究进行协同工作第51页ETSIM2MTC职责从利益相关方搜集和制订M2M业务及运行需求；建立一个端到端M2M高层体系架构（假如需要会制订详细体系结构）；找出现有标准不能满足需求地方并制订对应详细标准；将现有组件或子系统映射到M2M体系结构中；M2M处理方案间互操作性（制订测试标准）；硬件接口标准化方面考虑；与其它标准化组织进行交流及合作第52页

ETSIM2MTC当前研究工作①M2M业务需求（TS102689）：定义M2M业务应用对通信系统需求，以及M2M经典应用场景。②M2M功效架构（TS

102690）：定义M2M业务应用功效架构以及相关呼叫会话流程。③智能电表（SmartMetering）应用场景（TS102691）：智能电表应用场景和相关技术问题。④电子卫生保健（eHealth）应用场景（TS102732）：电子医疗应用场景和相关技术问题。⑤消费者连接（ConnectedConsumers）应用场景（TS102857）：消费者连接应用场景和相关技术问题。⑥M2M定义（TS102725）：M2M相关定义和名词术语。第53页

3GPPM2M标准化进展3GPP针对M2M研究主要从移动网络出发，研究M2M应用对网络影响，包含网络优化技术等。3GPP在标准制订过程中，也将M2M称作机器类通信（MachineTypeCommunications，MTC）。在5月，3GPP制订了研究项目—针对机器类通信网络优化（NetworkImprovementforMachineTypeCommunications，NIMTC）。3GPP于年11月制订技术汇报TS22.368中定义MTC普通需求，以及有别于人与人间通信一些独特业务需求，并详述了为满足MTC业务需求，网络优化需要做一些工作。第54页3GPP对于M2M研究范围只讨论移动网M2M通信；只定义M2M业务，不详细定义特殊M2M应用；无线侧和网络侧改进，不讨论跟SIM卡和/或SIM卡管理新模型相关内容第55页MTC普通业务需求寻址计费标识安全对MTC设备远程管理第56页MTC独特业务需求MTC设备易被偷盗/毁坏时间控制无线网络拥塞关键网络拥塞信令网络拥塞访问控制低功耗特定位置触发漫游MTC设备端到端安全性第57页

CCSAM2M标准化进展中国通信标准化协会（CCSA）泛在网技术工作委员会（TC10）包含总体组、感知延伸组、应用组和网络组M2M应用通信协议技术要求由网络组进行研究第58页CCSA对M2M标准化两个方面

①

M2M业务总体技术要求：包含M2M业务定义、业务特征、应用场景和业务需求，M2M系统结构和接口、计费、认证鉴权和网络管理等方面技术要求。第59页CCSA对M2M标准化两个方面 ②M2M应用通信协议技术要求：包含M2M终端设备与M2M平台间、M2M平台与M2M应用平台间通信协议协议概述、协议结构、报文定义、报文交互机制、安全机制等。第60页M2M面临问题

缺乏完整标准体系商业模式不清楚，未形成共赢、规模化产业链窄带网络限制了M2M业务发展以及业务信息承载方式多样性M2M业务运行支撑系统不完善，不能完全有效地支撑M2M业务运行M2M各行业间融合难度大第61页6.2云计算

6.2.1云计算介绍6.2.2云计算应用实例6.2.3物联网与云计算

第62页主要内容

本节主要介绍一个适合大规模信息处理、管理、存放新型计算基础设施—云计算。第63页

6.2.1云计算介绍

1．云计算定义及云参考模型： 云计算含义：云计算中“云”主要是指能够提供无穷资源（如计算、存放、带宽等）一个全新计算模式，经过云能够将计算能力、网络基础设施、商业处理平台、存放空间、带宽资源等按照约定服务水平协议（ServiceLevelAgreement，SLA）有偿地提供给云客户，不论你身处何处、何时使用。这种模式将计算和处理能力转移到网络中，从而降低以往个人或企业维护计算机软件、硬件、带宽、能源等资源开销。第64页第65页众多教授和学者依据各自了解提出云计算定义：

学者/机构年份云计算定义M.Klems云计算能够依据用户需求在几分钟（甚至几秒钟）内，向用户提供相关资源（服务器、存放、带宽等）来扩充用户当前所拥有资源，而不是通常几天或是几星期，所以云计算防止了用户自有服务器各种问题，如服务器资源闲置，或是过载R.Buyya云是一个并行和分布式处理系统，其中包含众多相互连接和虚拟化计算机，云所包含资源都能够单位化成一些计算资源，动态地提供给云计算用户使用，同时云计算提供者需要确保与云计算用户所达成服务水平协议（SLA）R.Cohen云计算囊括了众多热门技术，如布署、负载均衡、按需提供、商业模式、架构（如Web2.0）。它是软件开发模式下一阶段（software10.0）。R.Cohen认为云计算能够描述为以互联网为中心软件（Internetcentricsoftware）J.Kaplan云计算能够向用户提供一系列基于Web业务，这些业务能够提供各种各样功效，用户经过量入为出（payasyougo）方式支付所使用功效。这些功效假如不经过云来提供话，用户需要花费大量资金来布署软件和硬件设备，而且需要专业技术人员来维护这些设备。云计算实现了早期关于效用计算（utilitycomputing）构想，而且不需要复杂技术第66页学者/机构年份云计算定义K.Sheynkman云计算使硬件资源能够按照用户消费需求，将计算能力和存放能力提供给用户。对企业来说，云计算能够依据业务和应用需求提供简单配置、布署、动态扩展和管理虚拟硬件环境J.Pritzker云是一个巨大、资源池，这些资源能够按需分配、虚拟化、计费LuisM.Vaquero云是一个巨大、易用、易访问虚拟资源池（如硬件、开发平台和/或业务）。这些资源能够动态地重新配置来调整负载，以抵达最优资源利用率。这些资源通常按照按需付费方式使用，依据和用户达成SLA来确保服务质量IanFoster云计算是一个受规模经济驱动大规模分布式计算模式。云计算中抽象、虚拟、可动态扩展、可管理计算能力、存放、平台和业务能够按需经过互联网提供给需要云计算用户来使用美国国家标准技术研究院（NIST）云计算是一个能够经过网络方便利、按需方式来访问一个共享资源池来获取计算资源（如网络、服务器、存放、应用和服务）模式，这些资源可配置，并能够快速获取和释放。云模式能够提升可用性而且由5种基本属性、3种服务模式和4种布署模式组成第67页

NIST定义

美国国家标准技术研究院（NIST）云计算定义被普遍接收，在这里主要介绍NIST关于云计算定义

第68页（1）5种基本属性

云计算业务能够描述为5种基本属性，这5种基本属性与传统计算方式区分和联络以下。美国国家标准技术研究院云计算定义图第69页按需自助服务（On-demandself-service）：客户能够依据需求自动地获取计算能力，比如服务器计算时间和网络存放空间，而不需要和云服务提供商进行直接谈判。广泛网络接入（Broadnetworkaccess）：计算能力可经过网络提供，并经过标准机制进行访问，使得各种客户端（比如移动电话、便携式电脑或PDA）和其它传统或是基于云软件平台均能够使用云计算。第70页资源池（Resourcepooling）：云计算服务提供商各种资源被池化，并经过多租户模式为多客户提供多样服务，并依据客户需求动态提供或重新分配物理或虚拟化资源。第71页快速弹性：服务规模能够快速、弹性地扩大或缩小。按量计费服务：云系统对服务对象在一定程度上进行适当抽象，并提供服务计量能力。第72页（2）3种服务模式

服务模式能够分为3种基本类型和其它派生模式。这3种基本模式能够简写为“SPI模式”，即分别为Software，PlatformorInfrastructure（asaService）。第73页SoftwareasaService（SaaS）：云计算提供商为用户提供业务是运行在其云基础设施上应用程序使用能力。这种应用程序能被各种客户端设备经过Web形式访问，比如Web浏览器。第74页PlatformasaService（PaaS）：用户能够将自己拥有或是购置应用程序经过使用云计算提供商提供编程语言和工具布署到云基础设施上。一样云用户也无法管理和控制底层云基础设施，包含网络、服务器、操作系统、存放，但能够控制他们布署应用程序和应用程序配置环境。第75页InfrastructureasaService（IaaS）：云计算提供商为客户提供处理能力、存放能力、网络和其它基本计算资源，用户能够使用这些资源布署或运行他们自己软件。第76页（3）4种布署模式①公共云公共云能够把来自许多不一样客户作业在云内服务器、存放系统和其它基础设施上混合在一起。防止了用户暂时需要大规模计算和存放资源而布署硬件和软件资源风险和开销。第77页②小区云 云基础设施被几个组织所共享，以支持某个含有共同需求（比如任务、安全需求、策略域）小区。小区云能够被该组织管理，也能够委托第三方管理。第78页③专用云 专用云主要面向需要大规模数据处理、存放企业。专用云是由单个客户所拥有基础设施，该客户完全控制哪些应用程序在哪里运行。普通来说专用云扩展性没有公共云高。

第79页④混合云云基础设施由两个或两个以上相对独立云组成，为了确保数据和应用程序可移植性，经过标准化接口或是专用技术为不一样云客户提供服务。第80页混合云提供了一个灵活办法为云用户来决定怎样在公共云和专用云上布署他们应用，假如应用数据量很小，不过需要很大计算能力，那么混合云或许是一个比很好选择。第81页

上述4种云都有一个或两种布署方式：内部或外部。内部是指位于云拥有者内部网络，享受和内部网络其它用户一样网络安全策略，通常专用云普通都布署在内部。而外部是指布署在公有网络上，公共云普通布署在外部。第82页（4）云计算参考模型这里主要介绍云安全联盟（CSA）给出一个参考模型，如图所表示云计算参考模型第83页IaaS是全部云业务基础，PaaS建立在IaaS之上，SaaS建立在PaaS之上。

IaaS:IaaS包含全部基础设施资源，如云计算中全部硬件资源。IaaS能够提供（或是不提供）对基础设施资源抽象能力，而且为这些抽象资源提供物理或是逻辑连接功效。第84页PaaS:PaaS在IaaS和SaaS之间提供了额外一层，PaaS是对开发环境抽象封装和对有效服务负载封装，主要用于构建应用程序开发环境、中间件和其它功效（如数据库、消息功效、排队功效）。第85页SaaS:SaaS位于IaaS和PaaS之上，为用户提供包含内容服务、内容展现、商业应用和管理能力。经典SaaS是S和GoogleApps，提供基本商业服务，如电子邮件。第86页2．云计算发展历史

普通来说有6个阶段:第1阶段，用户经过终端共享一个大型机，那时终端仅仅是一台显示器和一个键盘。第2阶段，出现了能够独立运行计算机，用户无须再依靠大型机，不过这一阶段计算机还不能联网。第87页 第3阶段，计算机网络出现使得不一样计算机能够相互连接起来共享资源，不过这时网络覆盖范围还是比较有限。 第4阶段，Internet出现使得不一样计算机网络能够相互地连接起来，用户能够经过Internet来使用远程应用和资源。第88页 第5阶段，网格技术出现，使得计算和存放资源能够愈加方便地共享。第6阶段，云计算出现使得用户能够经过愈加便利方式利用Internet使用各种资源。第89页客户端/服务器（C/S）模式P2P模式两种计算模式：第90页计算模式演进图云计算充分利用了C/S结构和P2P结构优点第91页3．云计算组成

云计算由应用程序、云客户端、基础结构、云平台、业务、存放、计算能力等部分组成。第92页（1）应用程序云用户只需经过简单终端以Web形式来实时地使用云计算上应用程序。第93页（2）云客户端云客户端也叫瘦终端，瘦主要是指云计算对客户端要求很低，只要能够运行Web浏览器（如Firefox、IE等）终端就能够成为云客户端。第94页（3）基础结构云计算基础结构主要包含与计算机和网络相关硬件以及安装这些硬件房间等。普通来说，云计算中计算机主要是一些廉价且能够批量生产服务器。第95页（4）云平台云计算平台主要是指能够将各种云应用布署在云计算上方式，也叫PaaS。如使用开源Web应用架构Rails，S企业私有PaaSF，GoogleAppEngine（使用Python和Mosso）。第96页（5）业务业务主要是指云客户使用云计算提供各种服务。这些业务共性是需要非常大存放空间和处理能力，来为用户提供及时准确信息。另外一个业务是需要大量后台计算和处理能力。第97页（6）存放扩充存放能力仍是一笔大开销，尤其是管理众多物理存放设备。使用云存放就不会带来很大开销，而且能够带来很高容错能力。第98页（7）计算能力云计算能够提供处理能力是极大。实际上对使用云计算用户来说，云计算能够提供近乎无穷资源，而不但仅限于计算和存放能力。第99页4．云计算优缺点

优点：缺点：（1）成本方面（1）安全问题（2）网络方面（2）控制问题（3）创新方面（3）开放性问题（4）可扩展性方面（5）环境保护和节能方面第100页（1）成本方面

云计算成本通常比传统企业数据中心成本低得多。云计算成本节约是建立在规模效应基础上，即大量用户使用云计算，从而极大地提升资源利用率。成本节约是云计算关键优点。第101页（2）网络方面云计算意味着用户能够经过无处不在互联网使用云资源，而且互联网中还有非常多其它资源能够和云计算一起使用。云客户能够依据应用特点，灵活调用互联网众多资源，提升应用用户体验，进而获取更多利益。第102页（3）创新方面云计算和云处理方案提供了一个创新计算模式。伴随技术发展，云计算还会提供更多别具特色技术革新或商业革新。而使用云计算企业，就会比使用传统企业数据中心用户，创造出更多更新奇应用或是商业模式。第103页（4）可扩展性方面

可扩展性主要是指云客户能够依据用户对资源需要灵活地增加或降低软硬件资源，而并不需要预先购置额外资源，有非常灵活高效扩展性。第104页（5）环境保护和节能方面云计算是一个绿色计算模式。绿色计算主要是指云计算资源利用率非常高，相对那些传统企业数据中心，愈加地环境保护和节约能源。云计算含有显著优点，也有以下不可回避缺点。第105页（1）安全问题安全主要是指因为云客户并不能控制云计算内部设施，所以含有潜在数据被窃取危险。即使云计算提供了加密、用户名、密码、身份管理等安全办法，企业可能也并不愿意将机密信息放到云上。第106页（2）控制问题云客户并不能控制所租用云计算资源基础设施（物理计算机），另外用户或许会因为违反了一些规则，结果发觉账户被封了，或是云计算提供商破产了等，造成用户不能继续使用云计算，或是丢失数据等。第107页（3）开放性问题因为每个云计算提供商平台可能并不是公开，而云客户假如使用云计算必须按照云计算提供商提供编程语言和API来编写应用程序，那么云客户应用程序在不一样云计算平台间移植就会非常困难。第108页1．微软企业WindowsAzure2．IBM企业“蓝云”3．亚马逊企业云4．谷歌企业云

6.2.2云计算应用实例

第109页1．微软企业WindowsAzure

WindowsAzure是微软基于云计算操作系统，提供了“软件+服务”计算方法，用于帮助开发者开发能够跨越云端和专业数据中心下一代应用程序。第110页Azure服务平台包含了以下主要组件：（1）WindowsAzure用于服务托管，以及可扩展存放、计算和网络管理。（2）MicrosoftSQLServices可以扩展MicrosoftSQLServer应用到云中能力。（3）Microsoft.NETServices可方便捷地创建基于云松耦合应用程序。另外还包含访问控制机制，可以保卫用户程序安全。第111页（4）LiveServices提供了一个一致性方法处理用户数据和程序资源，使得用户能够在PC、手机、PC应用程序和Web网站上存放、共享和同时文档、照片、文件以及其它信息。（5）MicrosoftSharePointServices和MicrosoftDynamicsCRMServices，用于在云端提供针对业务内容、协作和快速开发服务，建立更强客户关系。第112页2．IBM企业“蓝云”

IBM在高性能并行机集群技术上有着领导性优势，世界上最快高性能计算机大多出自IBM。IBM“蓝云”计算平台是一套软、硬件平台，将Internet上使用技术扩展到企业平台上，使得数据中心使用类似于互联网计算环境。第113页蓝云作为由IBM云计算中心开发企业级云计算处理方案，能够对企业现有基础架构进行整合，经过虚拟化技术和自动化技术，构建企业自己云计算中心，实现企业硬件资源和软件资源统一管理、统一分配、统一布署、统一监控和统一备份。第114页3．亚马逊企业云

Amazon云计算主要包含AmazonS3、AmazonSimpleDB和AmazonEC2。第115页（1）AmazonS3AmazonS3主要提供可靠网络存放服务。S3由对象和存放桶两部分组成。对象是最基本存放实体。存放桶是存放对象容器，每个桶能够存放无数对象。云平台上应用程序能够经过REST或者SOAP接口访问S3中数据。第116页（2）AmazonSimpleDB

AmazonSimpleDB是一个支持结构化数据存放和查询操作轻量级数据库服务。SimpleDB存放模型分三层：域、项、属性。用户数据按照域进行逻辑划分。SimpleDB提供两种服务访问方式：REST接口和SOAP接口。第117页（3）AmazonEC2

AmazonEC2是一个云基础设施服务。该服务基于服务器虚拟化技术，致力于为用户提供大规模可靠可伸缩计算运行环境。 AMI运行环境是一个大规模虚拟机运行环境，拥有庞大规模物理机资源池和虚拟机运行平台。第118页4．谷歌企业云

谷歌（Google）是最大云计算使用者，向企业开放了他们“云”。 Google搜索引擎建立在分布于200多个地点、超出100万台服务器支撑之上。云计算三大法宝：GFS、MapReduce和BigTable第119页4．谷歌企业云

BigTable数据模型图第120页云计算三大法宝：GFS、MapReduce和BigTable（1）GoogleFileSystem文件系统（2）MapReduce分布式编程环境（3）分布式大规模数据库管理系统BigTable第121页（1）GoogleFileSystem文件系统 GFS是一个可扩展分布式文件系统，用于大型、分布式、对大量数据进行访问应用。集群中节点失效是一个常态，不是一个异常，GFS将其作为常见情况加以处理。第122页Google文件系统中文件读写模式和传统文件系统不一样。大部分文件更新是经过添加新数据完成，而不是改变已存在数据，在一个文件中随机操作在实践中几乎不存在，一旦写完，文件就只可读，很多数据都有这些特征。第123页一个GFS集群包含一个主服务器和多个块服务器，被多个客户端访问。大文件被分割成固定尺寸块，在每个块创建时候，服务器分配给它一个不变、全球唯一64位块句柄对它进行标识。第124页GFS结构第125页经过服务器端和客户端联合设计GFS客户端代码被嵌入到每个程序里，它实现了Google文件系统API，帮助应用程序与主服务器和块服务器通信，对数据进行读写。客户端跟主服务器交互进行元数据操作，不过全部数据操作通信都是直接和块服务器进行。GFS对应用支持到达性能与可用性最优。第126页（2）MapReduce分布式编程环境MapReduce是Google实现一套大规模数据处理编程规范Map/Reduce系统，用于大规模数据集（大于1TB）并行运算。第127页Map/Reduce经过“Map（映射）”和“Reduce（化简）”这么两个简单概念来参加运算，用户只需要提供自己Map函数以及Reduce函数就能够在集群上进行大规模分布式数据处理。程序编写人员能够不用去顾虑集群可靠性、可扩展性等问题。第128页（3）分布式大规模数据库管理系统BigTable构建于上述两项基础之上第三个云计算平台就是将数据库系统扩展到分布式平台上BigTable系统。BigTable使用结构化文件来存放数据。它不是一个关系型数据库，它不支持关联或是类似于SQL高级查询，取而代之是多级映射数据结构。第129页

BigTable数据格式

在BigTable模型中数据模型包含行列以及对应时间戳，全部数据都存放在表格中单元里。BigTable内容按行来划分，将多个行组成一个小表，保留到某一个服务器节点中。这一个小表就被称为tablet。第130页BigTable数据格式第131页应用程序Docs除了这三个部分之外，Google还建立了分布式程序调度器、分布式锁服务等一系列相关云计算服务平台。Google在其云计算基础设施之上建立了一系列新型网络应用程序。其中经典Google云计算应用程序就是Google推出Docs网络服务程序。第132页Docs可经过浏览器方式访问远端大规模存放与计算服务。GoogleDocs是一个基于Web工具，有简单易用文档权限管理，统计全部用户对文档所做修改。GoogleDocs这些功效令它非常适合用于网上共享与协作编辑文档，能够替换MicroOffice对应部分功效。第133页GOOGLEDocs首页第134页

6.2.3物联网与云计算

物联网是走向智能社会一个主要步骤，物联网将逐步融入到我们工作和生活方方面面，提供更多智能服务。 物联网一个特点是能把周围世界任何事物连接起来，从而形成一个巨大网络，第135页物联网第136页物联网时代能够将一切物质进行信息化，比如说物质位置、大小、状态等，都能够经过物联网转化为信息进行储存。人们再经过对信息重组、挖掘等处理产生知识并用于智能控制。

物联网第137页

云计算与物联网结合云计算优点使物联网各种应用都能够建立在云计算平台上。物联网终端计算能力和存放空间有限，但却有很强联网能力。而云计算有强大计算能力、靠近无限存放空间，支撑各种软件和信息服务，能够与物联网很好地结合。第138页6.3物联网经典应用6.3.1智能物流6.3.2智能视频监控6.3.3智能家居6.3.4智能交通第139页6.3.1智能物流

1．智能物流系统概述

智能物流是指货物从供给者向需求者智能移动过程，为供方提供最大化利润，为需方提供最正确服务，最大程度地保护好生态环境，形成完备智能社会物流管理体系。第140页2．智能物流系统组成及特点（1）系统组成：

结构1——按物流功效划分：

对物流设备进行监控智能系统；

对物流信息资源进行处理智能系统；

为客户提供服务智能系统；

对物流系统进行监控与管理智能系统。

第141页结构2——按物流服务管理划分：前台用户服务智能系统；作业执行智能系统；企业规划管理智能系统。第142页（2）案例—铁路物资智能配送 铁路物资流通网面临问题：与全国物资流通条块相重、纵横交织、相互竞争；网络内部相继出现了物资采购分散、贮备重复、库存控制困难、流通费用过高、信息反馈速度过慢等缺点。

第143页 铁路物资智能配送目标：运输组织优化，如预防空载、提升满载率，人员和物流设施效益优化第144页铁路物资流通网体系：①对铁路物资配送设备进行监控智能系统②对配送信息资源进行处理智能系统③对客户进行服务智能系统④对配送系统进行管理智能系统第145页（3）智能物流系统特点：①智能化②柔性化③一体化④社会化第146页3．智能物流主要支撑技术 智能物流系统只有在物流技术、智能技术和相关技术支持下才能得以实现，是这些技术有机结合。第147页（1）自动识别技术 自动识别技术是以计算机、光、机、电、通信等技术发展为基础一个高度自动化数据采集技术。

第148页 自动识别技术在20世纪70年代初步形成规模，经过近40年发展，已经发展成为由条码识别技术、智能识别技术、光字符识别技术、射频识别技术、生物识别技术等组成综合技术，并正在向集成应用方向发展。第149页条码识别技术 当前使用最广泛自动识别技术，它是利用光电扫描设备识读条码符号，从而实现信息自动录入。 较常使用码制有：UPC条码、128条码、交插二五条码、三九条码、库德巴条码等。第150页生物识别技术

是利用人类本身生理或行为特征进行身份认定一个技术。

人们已经发展了虹膜识别技术、视网膜识别技术、面部识别技术、署名识别技术、声音识别技术、指纹识别技术六种生物识别技术。虹膜识别技术第151页射频识别（RFID）

射频识别（RFID）技术是近几年发展起来当代自动识别技术。

它能够识别高速运动物体，也能够同时识读多个对象，含有抗恶劣环境、保密性强等特点。RFID标签第152页（2）数据仓库和数据挖掘技术 它是一个面向主题、集成、非易失、时变数据集合。 数据仓库目标是把起源不一样、结构相异数据经加工后在数据仓库中存放、提取和维护，支持全方面、大量复杂数据分析处理和高层次决议支持。第153页 数据挖掘是从大量、不完全、有噪声、含糊及随机实际应用数据中，挖掘出隐含、未知、对决议有潜在价值知识和规则过程。普通分为描述型数据挖掘和预测型数据挖掘两种。第154页（3）人工智能技术 人工智能是探索研究用各种机器模拟人类智能路径，使人类智能得以物化与延伸一门学科。第155页4．智能物流小结 智能物流能够优化物流管理流程，提升工作效率，降低企业运行成本，同时加紧物流信息反馈速度，防止信息流中止，提升物流时效性。客户电子署名则保障了签收安全性，提升信息录入准确性。

第156页6.3.2智能视频监控

1．智能视频监控系统概述

智能视频监控技术主要包含对视频图像序列自动地进行运动对象提取、描述、跟踪、识别和行为分析等。

应用场所：军队、银行、商店、停车场等第157页智能视频监控优点：（1）24×7全天可靠监控（2）提升报警准确度（3）提升响应速度第158页2．智能视频监控系统原理及应用（1）智能视频监控系统原理及系统流程 智能视频监控以数字化、网络化视频监控为基础，但又有别于普通网络化视频监控，它是一个更高端视频监控应用。第159页智能视频监控系统流程第160页（2）应用实例—煤矿安全生产智能视频联动监控系统第161页①视频集成控制 将已经有工业电视摄像头和安全监控摄像头统一管理起来②智能视频分析系统 智能视频分析系统功效主要分为视频动态侦测、视频静态侦测、主要区域监测三类。第162页③视频联动监控系统 视频联动监控系统需要管理视频监控画面和联动监控画面。第163页（3）智能视频监控系统应用领域 智能视频监控系统应用领域包含安全相关类和非安全相关类。 安全类相关应用：①高级视频移动侦测②物体追踪③人物面部识别④车辆识别⑤非法滞留第164页

这些应用主要是帮助政府或其它机构安全部门提升室外大地域公共环境安全防护人物面部识别第165页 非安全相关类应用：①人数统计、②人群控制、③注意力控制、④交通流量控制第166页3．智能视频监控系统关键技术（1）移动目标提取 移动目标提取运动检测是从图像序列中将改变区域从背景图像中提取出来。 两种视频分析方法：背景减除法、时间差分方法第167页（2）移动目标跟踪 等价于在连续图像帧间，创建基于位置、速度、形状、纹理、色彩等相关特征对应匹配问题。 惯用数学工具：卡尔曼滤波、Condensation算法及动态贝叶斯网络等第168页（3）目标分类 从检测到运动区域中将特定类型物体运动区域提取出来，比如分类场景中人、车辆、人群等不一样目标。 分为基于运动特征分类和基于形状信息分类两种目标分类。第169页（4）行为识别 目标行为识别是近年来被广泛关注研究热点，它是指对目标运动模式进行分析和识别。第170页4．智能视频监控系统小结 从应用角度来看，当前智能视频监控还是一个高档次应用，主要应用于一些特定场所。 从产业角度看，物联网概念正式提出能够被看做IT产业对安防产业再度吹响融合号角。第171页6.3.3智能家居1．智能家居系统概述

智能家居能够定义为一个目标或一个系统。

使用到技术：计算机技术、数字技术、网络通信技术和综合布线技术。

第172页 智能家居系统是为了让家居生活愈加安全、舒适和高效。第173页2．智能家居系统组成智能家居系统由4部分组成：智能家居控制器主机单元家庭通信网主机单元家庭设备自动化单元家庭安全防范单元第174页3．智能家居系统关键技术（1）家庭内部网络组建 家庭内部组网，主要是实现各种信息家电之间数据传输，把外部连接传入数据传输到对应家电上