物联网发展中存在问题及解析64.ppt

1、物联网发展中存在问题及解析,物联网发展中存在问题及解析,物联网作为一项具有重要意义的国家战略，但目前未有广泛的应用，面临标准、技术、产业链、法律法规和安全等方面的问题有待解决，还有协议统一问题、IP地址缺乏和兼容的问题、终端多样化需求的问题还需改善。,目 录,标准不统一，影响物联网推进,1,2,3,5,4,技术欠成熟，影响物联网规模,潜在安全问题，物联网普及受质疑,无完整的产业链，难于形成商业模式,法律法规不完善，物联网发展处处碰壁,物联网标准体系,目前物联网没有形成统一标准，各个企业、行业都根据自己的特长定制标准，并根据企业或行业标准进行产品生产。这为物联网形成统一的端到端标准体系制造了很大

2、障碍。 为物联网制定标准，应从以下几个方面入手,物联网标准化对象划分,从标准化对象的角度看，物联网标准涉及的标准化对象可为相对独立、完整、具有特定功能的实体，可大至网络、系统，可小至设备、接口、协议，另外还包括业务。各种实体根据需要，可以制定技术要求类标准和测试方法类标准。,物联网（泛在网）标准化对象划分,物联网标准体系划分,标准体系的建立应遵照全面成套、层次恰当、划分明确的原则。物联网标准体系可以根据物联网技术体系的框架进行划分，即分为感知延伸层标准、网络层标准、应用层标准和共性支撑标准。,物联网（泛在网）标准体系划分,感知延伸层标准,短距离无线通信相关标准：基于NFC技术的接口和协议标准、

3、低速物理层和MAC层增强技术标准、基于ZigBee的网络层和应用层标准等。 RFID相关标准：空中接口技术标准、数据结构技术标准、一致性测试标准等。 无线传感网相关标准：传感器到通信模块接口技术标准、节点设备技术标准等。,网络层标准,物物通信无线接入标准：面向物物通信的增强UTRA/EUTRA系统设备和接口的技术和测试标准等。 电信网增强标准：面向物物通信针对移动核心网络增强的技术标准等。 网络资源虚拟化标准：网络资源虚拟化调用技术标准、网络资源虚拟化的管理技术标准、网络虚拟化核心设备技术和测试标准等。 环境感知标准：认知无线电系统的技术标准，包括关键技术、未来应用、频谱管理的标准等。 异构网

4、融合标准：不同无线接入技术在接入网层面融合标准、不同无线接入技术在核心网层面融合标准等。,应用层标准,行业应用类标准：智能交通、智能电力、智能环境等相关系列标准。 公众应用类标准：智能家居总体技术标准、智能家居联网技术标准、智能家居设备控制协议技术标准等。 应用中间件平台标准：物联网信息开放控制平台基本能力标准、物联网信息开放控制平台总体功能架构标准、信息服务发现平台标准、信息处理和策略平台标准等。,共性支撑标准,网络架构：物联网总体框架标准等。 标识解析：物联网络标识、解析与寻址体系标准等。 网络管理：物联网络管理平台标准、物联网络延伸网终端远程管理技术标准等。 安全：物联网安全防护系列标准

5、、物联网安全防护评估测试标准等。,标准不统一，影响物联网推进,目前，物联网没有形成统一标准，各个企业、行业都根据自己的特长定制标准，并根据企业或行业标准进行产品生产。这为物联网形成统一的端到端标准体系制造了很大障碍。 物联网发展过程中，传感、传输、应用各个层面会有大量的技术出现，可能会采用不同的技术方案。如果各行其是，结果将是灾难的，大量的小而破的专用网，相互无法联网，不能形成规模经济，不能形成整合的商业模式，也不能降低研发成本。 物联网技术标准无论在国际还是国内均处于初创阶段，尚未形成一整套技术体系。国际各标准组织之间对物联网技术的研究，缺乏协作和跨国合作。物联网的发展不能一味求快，要先解决

6、标准化的问题。,标准不统一，影响物联网推进,因此，尽快统一技术标准，形成一个管理机制，这是物联网马上就要面对问题；政府应该有专门的部门来管理和协调，出台相应的政策和法规，统一、协调标准。,政府专门 部门管理和协调，相应的政策和法规,统一技术标准 形成一个管理机制 整合相关的技术标准,关键,目 录,标准不统一，影响物联网推进,1,2,3,5,4,技术欠成熟，影响物联网规模,潜在安全问题，物联网普及受质疑,无完整的产业链，难于形成商业模式,法律法规不完善，物联网发展处处碰壁,物联网技术体系框架,物联网技术体系主要包括感知延伸层技术、网络层技术、应用层技术和共性支撑技术体系框架。,物联网技术体系框架

7、,感知延伸层技术,感知延伸层技术是保证物联网络感知和获取物理世界信息的首要环节，并将现有网络接入能力向物进行延伸。主要可以分为数据采集和感知、无线传输、延伸网三大部分。,数据采集和感知,数据采集和感知用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，主要包括: 传感器、RFID、二维码、多媒体信息采集,数据采集和感知（续）,传感器:是能感受被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器是感知延伸层获取数据的一种设备。 RFID:是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。 二维码:是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向

8、上）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。 多媒体信息的采集: 多媒体信息采集是对音频、视频信息进行同步采集，并将其存储的技术。,无线传输,无线传输用于补充和延伸接入网络，使得网络能够把各种物体接入到网络，主要包括各种短距离无线通信技术。,无线传输（续）,IEEE802.15.4: IEEE802.15.4是一种经济、高效、低数据速率（250kbps）、工作在2.4GHz和868/928MHz的无线技术，用于个人区域网和对等网络。 UWB: UWB（UltraWideband）是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输

9、数据。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbits至数Gbits的数据传输速率。 NFC: NFC技术在单一芯片上集成了非接触式读卡器、非接触式智能卡和点对点的功能，运行在13.56MHz的频率范围内，能在大约10cm范围内建立设备之间的连接，传输速率可为106kbit/s、212kbit/s、424kbit/s，未来可提高到848kbit/s以上。 蓝牙: 蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。,延伸网,延伸网指附属于传统电信网的用户接入点的网络

10、，主要包括：传感器网、家庭网、个域网、车域网等。,延伸网（续）,传感器网：由各种传感器和传感器节点组成的网络。 家庭网：用户在基于家庭环境的背景下使用的网络。 个域网：用户在基于个人环境的背景下使用的网络。 车域网：用户在基于汽车环境的背景下使用的网络。,网络层技术,网络层技术主要用于实现物联网信息的双向传递和控制，重点在于适应物物通信需求的无线接入网和核心网的网络改造和优化，以及满足低功耗、低速率等物物通信特点的感知层通信和组网技术。,网络层技术（续1）,电信网增强：目前电信网主要用于支持人与人之间的通信。物与物通信和人与人通信在需求和特点上存在差异，为使网络能够更加适应物与物的通信，需要对

11、现有网络能力进行增强或优化。 下一代承载网：可以承载并满足包括物与物通信在内的各种泛在业务需求的新型承载网。 网络资源虚拟化：利用虚拟化技术屏蔽异构网络在资源形态、资源使用方式等方面上的差异性，将网络的各类资源，如设备、存储、计算、承载传送等各种资源，进行感知、收集、抽象等处理。,网络层技术（续2）,物物通信无线接入：实现物与物通信业务流量模式下的无线网络技术。 环境感知：用户感知延伸层的个域网、家庭网、车域网网络环境下，网络将根据用户的定制提供无处不在的网络服务。 异构网融合：不同接入技术的网络环境下，网络提供的不同接入技术的无缝切换服务或游牧式服务的网络。,应用层技术,应用层主要包含应用支

12、撑子层和应用服务子层，在技术方面主要用于支撑信息的智能处理和开放的业务环境，以及各种行业和公众的具体应用。,应用支撑子层,应用支撑平台层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能，主要包括：信息开放平台，环境支撑平台，服务支撑平台，其他中间件平台。,应用支撑子层（续）,信息开放平台：将各种信息和数据进行统一汇聚、整合、分类和交换，并在安全范围内开放给各种应用服务。 环境支撑平台：根据用户所处的环境进行业务的适配和组合。 服务支撑平台：面向各种不同的泛在应用，提供综合的业务管理、计费结算、签约认证、安全控制、内容管理、统计分析等功能。 其他中间件平台：用于支撑泛在应用的其他平

13、台，例如封装和抽象网络和业务能力，向应用提供统一开放的接口等。,应用服务子层,物联网服务可以划分为行业服务和公众服务。行业服务通常是面向行业自身特有的需求，由行业系统内企业提供的服务。如智能电力、智能交通、智能环境等。公共服务则是面向公众的普遍需求，由跨行业的企业主体提供的综合性服务，如智能家居等。,共性支撑技术,共性支撑技术是不属于网络某个特定的层面，而是与网络的每层都有关系，主要包括：网络架构、标识解析、网络管理、安全、QoS等。,“物联网”的关键技术,国际电信联盟（ITU）将射频识别技术（RFID）、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术列为物联网关键技术。其中，RFID也被公认为是物联网的

14、构建基础和核心。中科院软件研究所认为:物联网的关键技术包括物体标识、体系架构、通信和网络、安全和隐私、服务发现和搜索、软硬件、能量获取和存储、设备微型小型化、标准。,技术欠成熟，影响物联网规模,卫星定位技术和网络传输技术相对已较为成熟，商业化程度比较高。 RFID和传感器技术作为物联网技术核心，尚未全面进入产业化。 如国内的RFID技术仍以低频为主，高频RFID刚进入产业化初期，应用解决方案等还需进一步完善。,技术欠成熟，影响物联网规模,推动物联网最大的阻力，是云端技术的不够成熟。 云端运算扮演的角色，对物联网能否普及化有极大的影响。云端概念与物联网是息息相关的，因为要运行物联网，来自四面八方

15、的庞大资料量将会非常惊人，成熟的云端技术可以将这些资料完善储存、处理以便供应至应用层。在网络层中的Data Center，决定的就是资料的储存和流通能力，而这也是决定了物联网能否畅行无阻的致胜关键。,目 录,标准不统一，影响物联网推进,1,2,3,5,4,技术欠成熟，影响物联网规模,潜在安全问题，物联网普及受质疑,无完整的产业链，难于形成商业模式,法律法规不完善，物联网发展处处碰壁,无完整的产业链，难以形成商业模式,物联网的产业链很长，涉及的行业包括传感器产业、芯片业、设备制造业、网络运营业等。相较于发达国家，我国的物联网产业还处于起步阶段，而从国际范围内物联网知识产权的进展(基础和核心专利技

16、术所占比重较小)来看，也反映出我国物联网产业发展仍处于初级阶段。目前，物联网技术标准无论在国际还是国内均处于初创阶段，尚未形成一整套技术体系。,无完整的产业链，难以形成商业模式,物联网发展过程中，传感、传输、应用控制等各个方面会关系到社会各个领域,没有一个巨大的商业平台，只能低效率、高成本的闭门造车,运营商是当前中国物联网产业最合适的产业链整合者,运营商最具备承担产业链整合者的能力和实力，突破行业壁垒,政府的积极推动是行业应用突破的关键,物联网5种商业模式,客户全部自建模式 客户建设包括以下几部分 在这种模式下，客户承担了物联网平台的全部费用，客户的投资压力大，需要有充足的资金链保证。这种模式

17、下的物联网应用一般来说都有其私密性要求，行业性特点足，其识读器和识读编码都有极强的个性化，跨行业的拓展性难。典型的代表有电力行业的电力远程监控、水利行业的水文监控、环保行业的污染源监控。 平台租赁运营模式 平台运营商搭建公共平台，客户无需建设平台，只需要承担物联网识读器和物联网识读标识的费用，并支付相关通信费用。GPS车辆定位、视频监控在这个模式下使用得最多，当然也不排除由通信运营商搭建相关公共平台，但是对于客户来说平台搭建成本得到了均摊，建设成本能够降低较多。,业务平台,通信网络,终端识读器,识读终端标识,运营商,物联网5种商业模式,广告模式： 由平台运营商搭建公共平台、物联网识读器和物联网

18、识读标识，然后租赁给广告商进行运营，广告商通过广告收入来支付物联网平台运营费用。由于物联网的物品管理可以做到精细化，因此也越来越成为广告商看好的一个渠道，象出租车、公交车的移动LED(电视)，楼宇、营业厅的移动广告机等。 政府BOT模式 建设（Build）、经营（Operate）、移交（Transfer）三个过程 由运营商搭建公共平台，项目运营商自行建设物联网识读器和物联网识读标识，同时支付给运营商相关通信费用，通过项目的运营收入来支付相关费用。比较典型的例子就象公共停车位的收费管理，通信运营商搭建停车场管理的平台，并制定相关规范，项目运营商通过BOT模式建设相关公共停车场的收费系统，通过公共

19、停车位的收费来补贴相关设备及通信费用。 移动支付模式 由客户进行相关平台的建设，并自行搭建相关设备，租赁通信运营商的网络，通过现金的佣金进行相关费用的贴补。目前这个应用主要集中在银行的移动POS应用，目前通信运营商也开始通过移动支付和一卡通的应用开始介入该市场。,目 录,标准不统一，影响物联网推进,1,2,3,5,4,技术欠成熟，影响物联网规模,潜在安全问题，物联网普及受质疑,无完整的产业链，难于形成商业模式,法律法规不完善，物联网发展处处碰壁,安全问题,任何新技术都是双刃剑，而在物联网应用上尤为突出，它的广泛应用极有可能引发“泄露个人机密”、“暴露个人隐私的问题”。,安全问题,射频识别技术

20、（RFID ） 在射频识别系统中，标签有可能预先被嵌入任何物、 品中，任意一个标签的标识(ID)或识别码都能在远程任 意的扫描，且标签自动地，不加区别地回应阅读器的令 并将其所存储的信息传输给阅读器。 如：人们的日常生活物品中，但由于该物品(比如衣物) 的拥有者，不一定能够觉察该物品预先已嵌入有电子签 以及自身可能不受控制地被扫描、定位和追踪。,重要隐私问题,安全与隐私可视人们在观念上似乎还不是很能接受，比如自己周围的生活物品甚至包括自己时刻都处于一种被监控的状态，这直接导致嵌入标签势必会使个人的隐私权问题受到侵犯。 隐私信息泄露 姓名、医疗记录等个人信息 跟踪 监控，掌握用户行为规律和消费喜

21、好等。 进一步攻击,RFID安全和隐私保护机制,早期物理安全机制 灭活(kill)：杀死标签，使标签丧失功能，不能响应攻击者的扫描。 法拉第网罩：屏蔽电磁波，阻止标签被扫描。 主动干扰：用户主动广播无线信号阻止或破坏RFID阅读器的读取。 阻止标签(block tag)：通过特殊的标签碰撞算法阻止非授权阅读器读取那些阻止标签预定保护的标签。 物理安全机制通过牺牲标签的部分功能满足隐私保护的要求,RFID安全和隐私保护机制,基于密码学的安全机制 哈希锁(hash-lock) 随机哈希锁(randomized hash-lock) 哈希链(hash chain) 树形协议(tree-based p

22、rotocol),RFID安全和隐私保护机制,其他方法 掩码：使用外加设备给阅读器和标签之间的通信加入额外保护。 通过网络编码(network coding)原理得到信息 可拆卸天线 带方向的标签,如何面对安全和隐私挑战？,可用性与安全的统一 无需为所有信息提供安全和隐私保护，信息分级别管理。 与其他技术结合 生物识别 近场通信(Near field communication, NFC) 法律法规 从法律法规角度增加通过RFID技术损害用户 安全与隐私的代价，并为如何防范做出明确 指导。,位置信息与个人隐私,位置隐私的定义 用户对自己位置信息的掌控能力，包括： 是否发布 发布给谁 详细程度

23、保护位置隐私的重要性 三要素：时间、地点、人物 人身安全 隐私泄露 位置隐私面临的威胁 通信 服务商 攻击者,保护位置隐私的手段,制度约束 5条原则（知情权、选择权、参与权、采集者、强制性） 优点 一切隐私保护的基础 有强制力确保实施 缺点 各国隐私法规不同，为服务跨区域运营造成不便 一刀切，难以针对不同人不同的隐私需求进行定制 只能在隐私被侵害后发挥作用 立法耗时甚久，难以赶上最新的技术进展,保护位置隐私的手段,隐私方针：定制的针对性隐私保护 分类 用户导向型，如PIDF（Presence Information Data Format） 服务提供商导向型，如P3P（Privacy Pref

24、erences Project） 优点 可定制性好，用户可根据自身需要设置不同的隐私级别 缺点 缺乏强制力保障实施 对采用隐私方针机制的服务商有效，对不采用该机制的服务商无效,保护位置隐私的手段,身份匿名： 认为“一切服务商皆可疑” 隐藏位置信息中的“身份” 服务商能利用位置信息提供服务，但无法根据位置信息推断用户身份 常用技术：K匿名,保护位置隐私的手段,身份匿名（续） 优点 不需要强制力保障实施 对任何服务商均可使用 在隐私被侵害前保护用户隐私 缺点 牺牲服务质量 通常需要借助“中间层”保障隐私 无法应用于需要身份信息的服务,K匿名,基本思想：让K个用户的位置信息不可分辨 两种方式 空间上：扩大位置信息的覆盖范围 时间上：延迟位置信息的发布 例：3-匿名 绿点：用户精确位置 蓝色方块：向服务商汇报的位置信息,保护位置隐私的手段,数据混淆：保留身份，混淆位置信息中的其他部分，让攻击者无法得知用户的确切位置 三种方法 模糊范围：精确位置-区域 声东击西：偏离精确位置 含糊其辞：引入语义词汇，例如“附近” 优点 服务质量损失相对较小 不需中间层，可定制性好 支持需要身份信息的服务 缺点 运行效率低 支持的服务有限,数据混淆：模糊范围,如何确保标签物的拥有者个人隐私不受侵犯便成为射频识别技术以至物联网推广的关键问题。而且如果一旦政府在这方面和国外的大型企业合作，如何