物联网_技术介绍a

1、1,第一部分 物联网技术 物联网产生的背景、技术现状、产业链等,内容提要,第二部分 物联网应用 物联网的工程应用情况、前景分析,2,第一部分 物联网技术,3,物联网技术,业界对物联网（ IOT： Internet of Things ）的通用理解：1、从技术理解 物联网是指物体通过智能感应装置，经过传输网络，到达指定的信息处理中心，最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。2、从应用理解 物联网是指把世界上所有的物体都联接到一个网络中，形成“物联网”,然后“物联网”又与现有的互联网结合,实现人类社会与物理系统的整合，达到更加精细和动态的方式管理生产和生活。,4,物联网技术,物

2、联网三个重要特征： 1、全面感知，利用RFID，传感器，二维码等随时随地获取物体的信息 2、可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去 3、智能处理，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,通信行业对物联网的理解 “物联网” 是基于特定的终端，以有线或无线（IP/CDMA）等为接入手段，为集团和家庭客户提供机器到机器、机器到人的解决方案，满足客户对 生产过程/家居生活监控、指挥调度、远程数据采集和测量、远程诊断等方面的信息化需求。,5,物联网技术,传感网络技术,是由使用传感器的器件组成的在空间上呈分布式的无

3、线自治网络，用来感知环境参数，如温度、震动等等。,近程通讯技术,是新兴的短距离连接技术，从很多无接触式的认证和互联技术演化而来，RFID和蓝牙技术是其中的重要代表。,物联网现阶段最主要的表现形式： M2M,M2M是机器到机器的无线数据传输，有时也包括人对机器和机器对人的数据传输。有多种技术支持M2M网络中的终端之间的传输协议，目前主要有CDMA 、GPRS、IEEE802.11a/b/g WLAN等等。,6,物联网技术,7,物联网技术,8,物联网技术,物联网产生的背景：1、经济危机下的推手 经济长波理论：每一次的经济低谷必定会催生出某些新的技术，而这种技术一定是可以为绝大多数工业产业提供一种全

4、新的使用价值，从而带动新一轮的消费增长和高额的产业投资，以触动新经济周期的形成。 过去的10年间，互联网技术取得巨大成功。目前的经济危机让人们又不得不面临紧迫的选择，物联网技术成为推动下一个经济增长的特别重要推手。 2、传感技术的成熟 随着微电子技术的发展，涉及人类生活、生产、管理等方方面面的各种传感器已经比较成熟。例如常见的无线传感器（WSN）、RFID、电子标签等。3、网络接入和信息处理能力大幅提高 目前，随着网络接入多样化、IP宽带化和计算机软件技术的飞跃发展，基于海量信息收集合分类处理的能力大大提高。,9,物联网技术,物联网的演进路径： 1995年比尔.盖茨在未来之路书中首次提出”物物

5、“相联的雏形， 1999年EPCglobal联合100多家企业成立IOT联盟并正式提出物联网概念。10年间，世界各国都在加紧研究。从技术演进视野来看，物联网的发展主要分为四个阶段 ： 1、第一阶段 大型机、主机的联网 2、第二阶段 台式机、笔记本与互联网相联3、第三阶段 一些移动设备（如手机、PDA等）的互联4、第四阶段 嵌入式互联网兴起阶段，更多与人们日常生活紧密相关的应用设备，包括洗衣机、冰箱、电视、微波炉等都将加入互联互通的行列，最终形成全球统一的“物联网”的互联,10,从Internet到IOT,物联网技术,11,物联网技术,世界物联网的研究情况： 1995年，比尔盖茨在其未来之路一书

6、中已提及物联网概念。 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。,12,物联网技术,中国物联网的研究情况： 1999年，中科院启

7、动了传感网研究，组成了2000多人的团队，先后投入数亿元，在以下5个方面取得重大进展，目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。 （1）无线智能传感器 （2）网络通信技术 （3）微型传感器 （4）传感器端机 （5）移动基站 目前，我国的物联网相关研发水平与发达国家相比毫不逊色，是世界上少数能实现物联网产业化的国家之一。,13,IOT基本理论模型,近距离 通信,因特网,跟踪定位,高速 数据 网络,物联网技术,14,物联网技术,30-100美元(模块),成本相对较高,覆盖广、质量好,大范围语音和数据传输应用,无线通信,约20美元,高功耗、协议开销大、需要接入点,使用现有网络、高速率、组

8、网灵活（前向、后向兼容）,Web/Email/Video等相关应用,WiFi（802.11b),50美分左右,缺少安全性规范和完善的标准,可靠、电源和成本优势、组网方便,家庭、楼宇自动化以及监控类应用,ZigBee,5-50美分,无处理能力，单向,成本低、无功耗,物流、军事、防伪等多种行业,无源RFID,低于5美元,以移动电话为中心，每网最多8个节点,应用较多、成本较低且方便使用,替代有线：遥感勘测、移动电子商务、数字电子设备、工业控制、智能化建筑、家庭和办公自动化、电子商务、无线公文包、军事,蓝牙,节点成本,缺点,优点,主要应用,主要技术,15,物联网技术,物联网发展过程中面临的五个主要技术

9、问题： （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

10、通道，物联网需要一个统一的协议栈。,16,物联网技术,物联网发展过程中面临的主要问题（续）： （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。,17,物联网技术,RFID技术概述(Radio Frequency Identification，RF

11、ID) ： 1940-1950年：雷达的改进和应用催生了射频识别技术，1948年奠定了射频识别技术的理论基础。 1950-1960年：早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室实验研究。 1960-1970年：射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。 1970-1980年：射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术测试得到加速。出现了一些最早的射频识别应用。 1980-1990年：射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。 1990-2000年：射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别产品得到广泛采用，射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。 至今

12、，射频识别技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识读、无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。,18,物联网技术,RFID技术概述： RFID的工作原理是：标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(即 Passive Tag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(即Active Tag，有源标签或主动标签)，阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。 RFID系统组成 射频识别系统至少应包括以下两个部分，一是读写器，二是电子标

13、签(或称射频卡、应答器等，本文统称为电子标签)。另外还应包括天线，主机等。RFID系统在具体的应用过程中，根据不同的应用目的和应用环境，系统的组成会有所不同，但从RFID系统的工作原理来看，系统一般都由信号发射机、信号接收机、发射接收天线几部分组成。,19,物联网技术,RFID技术概述：应用范畴 一套完整的RFID系统解决方案包括标签设计及制作工艺、天线设计、系统中间件研发、系统可靠性研究、读卡器设计和示范应用演示六部分。可以广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理和身份认证等多个领域，而在仓储物流管理、生产过程制造管理、智能交通、网络家电控制等方面更是引起了众多厂商的关注。应用案例

14、 全球最大的零售商沃尔玛的一项“要求其前100家供应商在2005年1月之前向其配送中心发送货盘和包装箱时使用 RFID技术，2006年1月前在单件商品中使用这项技术”的决议，把RFID再次推到了聚光灯下。 美国智能化监狱 。 电子芯片身份证,20,物联网技术,21,物联网技术,无源RFID标签：,22,物联网技术,有源RFID标签：,23,物联网技术,传感标签：,24,物联网技术,传感器网络节点：,25,第二部分 物联网应用,26,物联网应用,“十五年周期定律” IBM前首席执行官郭士纳提出一个重要的观点：计算模式每隔15年发生一次变革。 1965年前后发生的变革以大型机为标志 1980年前后

15、以个人计算机的普及为标志 1995年前后则发生了互联网革命 每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化。而互联网革命一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟 2010年前后？物联网,27,物联网应用,物联网总体应用前景： 在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下，物联网将是工业乃至更多行业信息化过程中一个比较现实的突破口。一旦物联网大规模普及，无数的物品需要加装更加小巧智能的传感器，用于动物、植物、机器等物品的传感器与电子标签及配套的接口装置数量将大大超过目前的手机数量。 按照目前对物联网的需求，在近年内就需要按亿计的传感器和电子标签。专家预计，201

16、1年，内嵌芯片、传感器、无线射频的“智能物件”将超过1万亿个，物联网将会发展成为一个上万亿元规模的高科技市场，这将大大推进信息技术元件的生产，给市场带来巨大商机。,28,物联网应用,29,物联网应用,现状：能满足部分应用 短距离为主，嵌入式基本实现，功耗有待改进，目前能满足部分应用 难点：技术标准及成本成为障碍 技术协议和标准存在多种，且各有优劣，目前处于混战 由于技术的发展不足以支撑终端成本的下降，成本成为重要障碍因素 热点：业内关注ZigBee和RFID ZigBee功耗低，成本低50美分，组网方便，但缺乏安全规范及完善的标准 RFID成本高，无源单向，未来重点研究超高频和有源RFID，推

17、向民用,应用域,网络域,终端域,基础网络层面：能够支撑 从带宽、网络结构方面，基本能够支撑。未来对于流量的增加应如何合理利用带宽和网络资源成为业内关注热点 业务网络层面： 支撑层从垂直向水平融合存在不足，需要搭建水平分层业务网络体系 目前IP资源的紧缺,借助云计算等新的运算处理系统来处理信息和辅助决策 复杂的应用层语言环境、内容管理等要求,传感网和通信网的无缝连接 统一的协议栈,上下文感知技术 信息和数据集成处理技术,终端及网络的融合,网络与应用的融合,30,物联网应用,重点行业,结论,重点关注领域排序(按规模和应用情况),目前国内与国外相比，国内物联网的应用和发展速度相比国外要快一些 欧美国

18、家重视，市场发展依赖企业推动，国家不参与推动，但企业更关注短期利益 国内国家统一调控，统筹力度大，推进要比国外政府推进得快,公共事业/服务,交通运输,个人用户,批发零售,工业/制造业,商业/服务业,农业,开采/建筑,金融,重点行业,欧美,日韩,中国,图例,31,物联网应用,应用案例1：牲畜溯源 给放养的牲畜中的每一只羊都贴上一个二维码，这个二维码会一直保持到超市出售的肉品上，消费者可通过手机阅读二维码，知道牲畜的成长历史，确保食品安全。我国已有10亿存栏动物贴上了这种二维码。,32,物联网应用,应用案例2：机场防入侵 上海浦东国际机场防入侵系统铺设了3万多个传感节点，覆盖了地面、栅栏和低空探测

19、，多种传感手段组成一个协同系统后，可以防止人员的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性入侵。上海移动的车务通将在2010年世博会期间全面运用于上海公共交通系统，以最先进的技术保障世博园区周边大流量交通的顺畅。,应用案例3：电力管理 江西省电网对分布在全省范围内的2万台配电变压器安装传感装置，对运行状态进行实时监测，实现用电检查、电能质量监测、负荷管理、线损管理、需求侧管理等高效一体化管理，一年来降低电损1.2亿千瓦时。,33,物联网应用,应用案例4：个人保健 人身上可以安装不同的传感器，对人的健康参数进行监控，并且实时传送到相关的医疗保健中心，如果有异常，保健中心通过手机，提醒您去医院检查身体。,34,

20、物联网应用,应用案例5：平安城市建设 利用部署在大街小巷的全球眼监控探头，实现图像敏感性智能分析并与110、119、112等交互，实现探头与探头之间、探头与人、探头与报警系统之间的联动，从而构建和谐安全的城市生活环境。,35,物联网应用,应用案例6：未来数字家庭 2009年11月23日中国电信“物联网技术重点实验室”和“中国电信物联网应用和推广中心”正式挂牌。此前，中国电信一直致力于数字家庭的解决方案和实际运营。,数字家庭是以计算机技术和网络技术为基础，包括各类消费电子产品、通信产品、信息家电及智能家居等，通过不同的互连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”的一种

21、服务 数字家庭的四大功能：信息、通信、娱乐和生活,信息,通信,36,中国电信在2006年推出“我的e家”首个为家庭客户量身打造的专署品牌，累计发展3500余万户 在全国部署了基于家庭网关的“我的e家”业务体系，IPTV、家庭全球眼、无线宽带、家庭支付等娱乐、信息和通信产品在全国规模推广 上海等省市公司先后开展了数字家庭应用示范工程，探索数字家庭应用模式,37,e8 系列 定制 终端,e8-B,e8-C,4个以太网接口、USB 接口 无线（802.11bg） 路由功能 IPTV承载（多PVC/VLAN） QOS保障 防火墙 无线上网一键通 ITMS（综合终端管理系统）,终端功能,目标用户,有宽带

22、上网 无线上网 IPTV “我的e家”高端用户,ADSL 2+,LAN,VDSL 2,ADSL 2+,LAN,EPON,适用光进铜退用户,4个以太网接口、USB 接口 无线（802.11bg） 路由功能 IPTV承载（多PVC/VLAN） QOS保障 防火墙 无线上网一键通 ITMS（综合终端管理系统） VOIP,新形态演进,DECT电话,EVDO,802.11n,机卡分离,中国电信推出定制家庭网关产品e家终端,38,物联网铸就数字家庭生活新空间,物联网网关,IP 网络,天气 资讯 视频,短信 彩信 电话,缴费 支付 购物,物业 社区 底商,家庭医疗中心,家庭安防中心,家庭数据中心,家庭沟通中

23、心,家庭娱乐中心,家庭教育中心,家庭商务中心,社区业务中心,家庭医疗中心,应用系统,物联网 平台,BOSS,网管系统,融合通信&物联网家庭应用推动家庭生活数字化,1,信息家电控制子网,3,4,通信娱乐子网,家庭安防/健康子网,业务平台,WAP 短信 WEB,能力开放,服务开放,39,其他特性需求 家庭内部网络拓扑管理 远程网管界面，远程配置 协议栈：TCP/IP, UDP/IP, ARP, ICMP, Telnet, DHCP 可编程，可加载特定应用，支持固件升级 数据收集、处理、转发,基于e家终端中间件的物联网网关,中间件,40,数字家庭物联网平台,集中控制平台 （ITMS）,家庭物联网 业务提供平台,Portal,SDK,第三方服务集成商,