物联网技术和标准—北京理工大学智能信息网络实验室曹元大.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,物联网技术与标准,北京理工大学智能信息网络试验室,曹元大,第1页,主要内容,物联网概念提出及发展,物联网在世界范围内发展情况,物联网技术体系框架,物联网标准体系,物联网应用范例,总结,第2页,主要内容,物联网概念提出及发展,物联网在世界范围内发展情况,物联网技术体系框架,物联网标准体系,物联网应用范例,总结,第3页,物联网概念提出,1995年，比尔盖茨未来之路中提及到物联网概念。,当初受限于无线网络、硬件及传感设备发展，并未引发重视。,1999年，Electronic Product Code(EPC)global前身麻省理工Auto-ID中心提出“Internet of Things”构想：,物品上装置电子标签存放唯一EPC码，利用射频识别技术(RFID)完成标签数据自动采集，经过与互联网相连EPC IS服务器提供对应该EPC物品信息物品信息互联网络。,，国际电信联盟（ITU）公布名为Internet of Things技术汇报：,“物联网”是信息和通信技术（ICTs）中新维度,from anytime，any place connectivity for anyone，we will now have connectivity for anything,RFID技术、传感器技术和嵌入式智能技术是物联网基础性技术,第4页,物联网概念,英文名称：,The Internet of things,，简称,IOT,。,“,物联网,”,是指经过装置在物体上各种,信息传感设备,，如,RFID,装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等等，,赋予物体智能,，并经过接口与互联网相连而形成一个物品与物品相连巨大分布式协同网络。,第5页,物联网实质,“物物相连互联网”：,物联网关键和基础依然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展网络；,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。,主要特征：,全方面感知；,可靠传送；,智能处理。,第6页,主要内容,物联网概念提出及发展,物联网在世界范围内发展情况,物联网体系结构,物联网标准体系,物联网应用范例,总结,第7页,美国：,IBM,“智慧地球”,战略,IBM,智能地球战略主要组成部分：,传感器,、,RFID,标签,和,实时信息处理软件,如（,WebSphere,RFID Information Center,）。,经典案例,作为一家主营制药和特殊包装中型企业，,GSMS,经过与,IBM,及业务合作搭档,DSS,合作，利用二维码和射频识别设备（,RFID,）标签设计了一个精密跟踪系统。每个药品包装上都有独一无二序列号，这么,GSMS,就能杜绝假冒药品混入供给链。,Spolem PSS Polnoc,一家波兰中型连锁超市，引入了波兰首个,IBM,自助服务处理方案。在加紧结账速度、节约支出同时，该智能系统还能够帮助超市更深入地了解用户购置偏好，从而更加好地满足所需。,第8页,美国：作为振兴经济“新武器”,年初，美国总统奥巴马就职后，对“智慧地球”构想作出了主动回应，并将其提升为国家层级发展战略；,奥巴马将“新能源”和“物联网”作为振兴经济两大武器，投入巨款深入研究物联网相关技术。,美国,7870,亿美元,经济复苏和再投资法,中，勉励物联网技术发展政策主要表达在推进能源、宽带与医疗三大领域开展物联网技术应用。,第9页,欧盟：引领世界物联网“加速跑”,6月，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地域委员会递交了欧盟物联网行动计划（Internet of Things-An action plan for Europe），意在引领世界物联网发展。,10月，欧盟委员会以政策文件形式对外公布了物联网战略，将于年20间每年新增2亿欧元深入加强研发力度，同时拿出3亿欧元专款，支持物联网相关公私合作短期项目建设。,12月，欧盟委员会以政策文件形式，对外公布了欧盟“数字红利”利用和未来物联网发展战略。,为了加强政府对物联网管理，消除物联网发展障碍，欧盟制订了12项行动保障物联网发展。,第10页,日本,u-Japan目标：建设无所不在网络社会，实现“anytime、anywhere、anything、anyone”都能上网环境。,i-Japan目标：年实现日本产业社会、地域与Information and Communications Technology(ICT)融合。,第11页,韩国,韩国通信委员会出台了物联网基础设施构建基本规划，将物联网市场确定为新增加动力。,物联网基础设施构建基本规划提出到年实现经过构建世界最先进物联网基础实施，打造未来广播通信融 合领域超一流信息通信技术强国目标，并确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散环境等4大领域、12项详细课题。,u-Korea战略&IT839计划,第12页,韩国：“,IT 839,”计划,，韩国信息通信部制订IT839计划，是u-Korea关键：,八项信息产业服务、三大基础网络设施建设、九项新增加技术。,第13页,新加坡：打造物联网未来,智慧国（iN）,由资讯通信发展管理局（IDC）负责实施计划,改造政府、金融、教育、医疗保健、媒体娱乐、制造与物流、旅游、零售7大行业,“利用无所不在信息通信技术将新加坡打造成一个,智慧国家、全球化城市”,4项政策、7个行业、6大目标,第14页,中国:中国物联网元年,8月7日，温家宝考查中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心。强调“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破关键技术，把传感系统和3G中TD技术结合起来”。,9月21日，工信部在相关会议上，首次明确提出要深入研究建设物联网、传感网，加紧传感中心建设，推进信息技术在工业领域广泛应用，提升资源利用率、经济运行效益和投入产出效率等。,11月1日，中关村物联网产业联盟正式成立，组员包含了北京移动、清华同方股份有限企业、北京邮电大学、中科院软件所、北京交通委信息中心等十二家单位，囊括了政府、院校和企业。,底，“中国电信物联网应用和推广中心”、“中国电信物联网技术重点试验室”在江苏无锡成立，标志着中国第一个“物联网城市”在无锡正式启程。,第15页,中国：物联网近期发展,1月，传感(物联)网技术产业联盟在无锡成立；,4月30日，在中国物联网产业发展论坛暨第三届国际无 线传感网产业发展峰会上，“美国硅谷杭州物联网产业创新中心”正式签约落户杭州东部软件园；,5月18日，我国首个针对物联网、传感产业融资中国首个“物联网产业基金”签约设置，由无锡新区创投集团、大唐电信、中科院与无锡国联集团共同发起，计划总规模将达50亿元,第16页,中国：重点研究领域,物联网建设在我国成为大家普遍关注热点，得到国家科技部、质检总局、国家标准委员会等政府部门和自动识别技术等相关行业及企业高度重视；,物联网已被明确列入国家中长久科学技术发展规划(-)和2050年国家产业路线图；,国内研究院所早在1999年就开启了传感网研究，而且已拥有从材料、技术、器件、系统到网络较完整产业链。,当前我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交多项标准提案被采纳，传感网标准化工作已经取得主动进展。,第17页,中国：研究现实状况,无线传感器网络硬件节点：,南京邮电大学无线传感器网络系列节点,UbiCell,南京邮电大学无线多媒体传感器网络节点,UbiCell-MUbiCell-M,中国科学院计算技术研究所,GAINS,系列节点,香港科技大学无线传感器网络节点,无线传感器网络软件产品：,南京邮电大学无线传感器网络中间件软件,DisWare,南京邮电大学无线传感器网络集成开发平台,MeshIDE,中国科学院宁波计算所无线传感器网络分析与管理平台,第18页,主要内容,物联网概念提出及发展,物联网在世界范围内发展情况,物联网技术体系框架,物联网标准体系,物联网应用范例,总结,第19页,物联网技术体系框架,物联网技术体系主要包含,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,。,第20页,物联网技术体系框架,第21页,感知延伸层技术,感知延伸层技术是确保,物联网,络感知和获取物理世界信息首要步骤，并将现有网络接入能力向物进行延伸。主要能够分为数据采集和感知、无线传输、延伸网三大部分。,第22页,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物理事件和数据，主要包含,:,传感器、,RFID,、二维码、多媒体信息采集,第23页,数据采集和感知,（续）,传感器,:,是能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号器件或装置，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一个设备。,RFID:,是一个非接触式自动识别技术，它经过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。,二维码,:,是用某种特定几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布黑白相间图形统计数据符号信息，经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。,多媒体信息采集,:,多媒体信息采集是对音频、视频信息进行同时采集，并将其存放技术。,第24页,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，主要包含各种短距离无线通信技术,。,第25页,无线传输,（续）,IEEE802.15.4:IEEE802.15.4,是一个经济、高效、低数据速率（,250kbps,）、工作在,2.4GHz,和,868/928MHz,无线技术，用于个人区域网和对等网络。,UWB:UWB,（,UltraWideband,）是一个无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级非正弦波窄脉冲传输数据。经过在较宽频谱上传送极低功率信号，,UWB,能在,10,米左右范围内实现数百,Mbit,s,至数,Gbit,s,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功效，运行在,13.56MHz,频率范围内，能在大约,10cm,范围内建立设备之间连接，传输速率可为,106kbit/s,、,212kbit/s,、,424kbit/s,，未来可提升到,848kbit/s,以上。,蓝牙,:,蓝牙是一个支持设备短距离通信（普通,10m,内）无线电技术。能在包含移动电话、,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。,第26页,延伸网,延伸网指从属于传统电信网用户接入点网络，主要包含：,传感器网、家庭网、个域网、车域网等。,第27页,延伸网,（续）,传感器网：由各种传感器和传感器节点组成网络。,家庭网：用户在基于家庭环境背景下使用网络。,个域网：用户在基于个人环境背景下使用网络。,车域网：用户在基于汽车环境背景下使用网络。,第28页,网络层技术,网络层技术主要用于实现,物联网,信息双向传递和控制，重点在于适应物物通信需求无线接入网和关键网网络改造和优化，以及满足低功耗、低速率等物物通信特点感知层通信和组网技术。,第29页,网络层技术,（续,1,）,电信网增强：当前电信网主要用于支持人与人之间通信。物与物通信和人与人通信在需求和特点上存在差异，为使网络能够愈加适应物与物通信，需要对现有网络能力进行增强或优化。,下一代承载网：能够承载并满足包含物与物通信在内各种泛在业务需求新型承载网。,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差异性，将网络各类资源，如设备、存放、计算、承载传送等各种资源，进行感知、搜集、抽象等处理。,第30页,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无线网络技术。,环境感知：用户感知延伸层个域网、家庭网、车域网网络环境下，网络将依据用户定制提供无处不在网络服务。,异构网融合：不一样接入技术网络环境下，网络提供不一样接入技术无缝切换服务或游牧式服务网络。,第31页,应用层技术,应用层主要包含应用支撑子层和应用服务子层，在技术方面主要用于支撑信息智能处理和开放业务环境，以及各种行业和公众详细应用。,第32页,应用支撑子层,应用支撑平台层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间信息协同、共享、互通功效，主要包含：,信息开放平台，环境支撑平台，服务支撑平台，其它中间件平台。,第33页,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：依据用户所处环境进行业务适配和组合。,服务支撑平台：面向各种不一样泛在应用，提供综合业务管理、计费结算、签约认证、安全控制、内容管理、统计分析等功效。,其它中间件平台：用于支撑泛在应用其它平台，比如封装和抽象网络和业务能力，向应用提供统一开放接口等。,第34页,应用服务子层,物联网,服务能够划分为行业服务和公众服务。行业服务通常是面向行业本身特有需求，由行业系统内企业提供服务。如智能电力、智能交通、智能环境等。公共服务则是面向公众普遍需求，由跨行业企业主体提供综合性服务，如智能家居等。,第35页,共性支撑技术,共性支撑技术是不属于网络某个特定层面，而是与网络每层都相关系，主要包含：网络架构、标识解析、网络管理、安全、,QoS,等。,第36页,主要内容,物联网概念提出及发展,物联网在世界范围内发展情况,物联网技术体系框架,物联网标准体系,物联网应用范例,总结,第37页,物联网,标准体系,当前物联网没有形成统一标准，各个企业、行业都依据自己专长定制标准，并依据企业或行业标准进行产品生产。这为物联网形成统一端到端标准体系制造了很大障碍。,为物联网制订标准，应从以下几个方面入手。,第38页,物联网,标准化对象划分,从标准化对象角度看，,物联网,标准包括标准化对象可为相对独立、完整、含有特定功效实体，可大至网络、系统，可小至设备、接口、协议，另外还包含业务。各种实体依据需要，能够制订技术要求类标准和测试方法类标准。,第39页,物联网（泛在网）,标准化对象划分,第40页,物联网,标准体系划分,标准体系建立应遵照全方面成套、层次恰当、划分明确标准。,物联网,标准体系能够依据,物联网,技术体系框架进行划分，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。,第41页,物联网（泛在网）,标准体系划分,第42页,感知延伸层标准,短距离无线通信相关标准：基于,NFC,技术接口和协议标准、低速物理层和,MAC,层增强技术标准、基于,ZigBee,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。,第43页,网络层标准,物物通信无线接入标准：面向物物通信增强,UTRA/EUTRA,系统设备和接口技术和测试标准等。,电信网增强标准：面向物物通信针对移动关键网络增强技术标准等。,网络资源虚拟化标准：网络资源虚拟化调用技术标准、网络资源虚拟化管理技术标准、网络虚拟化关键设备技术和测试标准等。,环境感知标准：认知无线电系统技术标准，包含关键技术、未来应用、频谱管理标准等。,异构网融合标准：不一样无线接入技术在接入网层面融合标准、不一样无线接入技术在关键网层面融合标准等。,第44页,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效架构标准、信息服务发觉平台标准、信息处理和策略平台标准等。,第45页,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、,物联网,安全防护评定测试标准等。,第46页,主要内容,物联网概念提出及发展,物联网在世界范围内发展情况,物联网技术体系框架,物联网标准体系,物联网应用范例,总结,第47页,基于,RFID,经典案例（一）,案例,新家坡国家图书馆（图书资产）管理,深圳图书馆新馆,7月在全国率先全方面应用无线射频技术（RFID），在馆内全方面实施包含自助借还各种形式自助服务，很快得到了广大读者认可，而且倍受欢迎，深圳图书馆自助供还量战占全馆问题百分比已超出90%。,自助图书馆系统,门禁控制,使用,RFID,标识每一本图书,利用,RFID,对每本图书“唯一”标识,读者自助还书（,RFID,读写器就能立刻确认还书信息）,图书分拣由计算机自动完成,第48页,基于,RFID,经典案例（二）,医疗卫生系统,医疗器械管理和追踪,病人病情监控与跟踪,案例,美国新泽西医疗企业家医院安装了RFID系统，用以追踪上千名病人和工作人员，以及多达一万件资产。,早在，新泽西州哈肯萨克医学中心将植入式RFID微型标签（芯片）VeriChip植入病患手臂上臂，用来存取慢性病病人病况信息。医护人员将使用内置RFID读写器手持终端扫描病患VeriChip所在部位，VeriChip上面16位ID信息及数据库中存放病患治疗统计，会立刻显示在手持终端上。,年10月，北京地坛医院开始了其应用RFID项目地坛医院追踪管理系统。主要应用在对人员、主要医疗设备以及医疗垃圾车三种对象实时跟踪管理上。,第49页,基于,RFID,经典案例（三）,可口可乐,RFID,自动装饮料机,Freestyle,Freestyle,可采取,RFID,技术来识别,30,多个调料桶，可提供,100,各种饮料。每种饮料都是由几个配料组成，当用户下单时，机器将这些成份以适当百分比混合，并注入用户杯子里。,Freestyle,配置有移动和有线以太网功效，可与可口可乐位于亚特兰大,Freestyle SAP,数据管理系统通讯，向企业提供商业分析，机器能够将消耗最多饮料类型、时间和地点数据上传，还能够接收网络指令。举个例子，假如一个调料桶需要召回，网络指令机器马上停顿出售含这种调料饮料。,第50页,基于传感网经典案例（一）,北京市朝阳区一氧化碳预警系统,取暖季期间，朝阳区在流感人口比较集中崔各庄乡、十八里店乡发放并调试一氧化碳探测器3万只，开展出租房屋一氧化碳无线监测预警系统试点布署。该系统经过在房屋内安装监控探测器和无线传输模块，对空气中一氧化碳浓度进行二十四小时实时监控。一旦一氧化碳浓度超标，系统就自动报警，监控人员会在第一时间通知相关部门上门处理中毒事件。,年春节期间，各监控中心共收到一氧化碳浓度超标报警信息194例，全部报警全部按照既定流程进行了及时处置，经过防伎俩降低人防工作量，提升对一氧化碳中毒事件防控水平，有效确保了百生安居乐业、社会安全稳定。,第51页,基于传感网经典案例（二）,Nike+IPod套件,5月，耐克和苹果企业合作推出创新Nike IPod系列产品，将运动与音乐完美结合起来。其中，包含一个内置于鞋中传感器和一个与IPod连接接收器。经过Nike IPod运动组件，就能够将Nike运动鞋与IPod nano连接，IPod就能够存放并显示运动时间、距离、热量消耗值和步幅等数据。跑步后将IPOD与电脑相连开始同时，就能够完美地同时你跑步和健身数据。该产品甚至还有自己社交网络：它能够自动公布状态消息。,第52页,基于传感网经典案例（二）,Adidas miCoach PACER,这是一套跑步装备，包含心律检测器和一个传感器（跟鞋配套），该装置能够用语音提醒跑步者在跑步过程中保持目标心率。另外还有一个提供健身计划、设定目标、跟踪进度支持网站。,第53页,基于传感网经典案例（三）,农业监测管理,温室环境信息采集和控制,自动浇灌系统,环境信息和动植物信息监测,土壤水分监测,第54页,物联网智能家电案例,三网融合及物联网技术应用后，冰箱、电视、微波炉、洗衣机等电器将进入智能时代,3,月,26,日，海尔卡萨帝物联网冰箱在上海亮相。外观上，卡萨帝物联网冰箱搭载了一块液晶触摸屏，不但能够播放音乐、图片、视频短片，而且还能够上网获取互联网和嫁接在物联网上各类信息，比如天气、超市货物贮备等。,海信推出了智能“蓝媒”冰箱，处理了不少家庭主妇难题。她们能够经过冰箱上液晶显示器观看视频资料，还能够一边播放菜谱一边做菜，增加了城市女性下厨乐趣。,美、海尔、松下等空调厂家推出变频空调，能够自动感知人体温度，假如主人长时间不在，空调会自动关机。空调还具备各种舒适睡眠模式，开启后用户便可放心休息，空调自动进行智能室内控温。,第55页,综合应用,IBM:,智慧地球,我们地球将变得可感应可度量、互联互通、以及愈加智能。世界所想，我们所能,智慧食品,食品跟踪方案,IBM,同挪威最大食品供给商,Nortura,从属,IT,企业,Matiq,从农场开始，贯通供给链，直到超市货架，跟踪家禽和肉类产品。该食品跟踪方案将确保肉和禽类产品在供给链内保持最优情况。,智慧物流,IBM,和丹麦运输企业,Container Centralen,使用,IBM,传感器技术“让园艺植物供给链参加者跟踪观察植物在欧洲,40,国内从种植者到批发商到零售商运输过 程”。运输步骤在配置传感器之后，能够让供给链参加者监视运输过程中情况和天气，这使得运 输过程变得十分透明。,智慧城市、交通、银行、零售,第56页,应用案例总结,当前物联网应用经过RFID，传感器等技术实现了一定范围内“物-物”互联，距离庞大物联网还有很大差距。,欧洲EpoSS组织预测物联网发展是一个漫长过程，将经历四个阶段：,之前，物联网主要表现为RFID技术在物流、零售和制药领域广泛应用,201020，电子标签和传感器网络集成，实现物品之间信息互联,2015年，互联物品进入半智能化,年之后，逐步进入全方面智能化物联网,第57页,主要内容,物联网概念提出及发展,物联网在世界范围内发展情况,物联网技术体系框架,物联网标准体系,物联网应用范例,总结,第58页,总结,物联网概念,物联网研究在世界范围内如火如荼展开,物联网研究被列为我国未来网络发展主要方向之一,物联网技术是一个集成创新,国家标准化协会正在主动制订物联网标准,物联网应用潜力巨大,第59页,物联网技术发展需要您参加,谢谢！,第60页,