物联网支撑技术-.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,物联网支撑技术,物联网支撑技术,第1页,云计算,中间件技术,GPS,与,GIS,1,2,3,第八章 物联网支撑,技术,物联网支撑技术,第2页,8.1,云计算,之所以称为“云”，是因为它在一些方面含有现实中云特征：云普通都较大；云规模能够动态伸缩，它边界是含糊；云在空中飘忽不定，你无法也无需确定它详细位置，但它确实存在于某处。,8.1.1,云计算概述,物联网支撑技术,第3页,8.1,云计算,1.,云计算概念,狭义云计算是指,IT,基础设施交付和使用模式，指经过网络以按需、易扩展方式取得所需资源,(,硬件、平台、软件,),。提供资源网络被称为“云”。“云”中资源在使用者看来是能够无限扩展，而且能够随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。,广义云计算是指服务交付和使用模式，指经过网络以按需、易扩展方式取得所需服务。这种服务能够是,IT,、软件、互联网相关，也能够使用任意其它服务。,物联网支撑技术,第4页,8.1,云计算,2.,云计算特点,(1),超大规模。,(2),虚拟化。,(3),高可靠性。,(4),通用性。,(5),高可扩展性。,(6),按需服务。,(7),极其廉价。,物联网支撑技术,第5页,8.1,云计算,3.,云计算基本原理,云计算基本原理是，经过使计算分布在大量分布式计算机上，而非当地计算机或远程服务器中，企业数据中心运行将更与互联网相同。这使得企业能够将资源切换到需要应用上，依据需求访问计算机和存放系统。这是一个革命性举措，它意味着计算能力也能够作为一个商品进行流通，就像煤气、水、电一样，取用方便，费用低廉。,物联网支撑技术,第6页,8.1,云计算,1,、云计算服务模式,依据,NIST(National Institute of Standards and Technology,，美国国家标准技术研究院,),定义，从用户体验角度出发云计算主要分为三种服务模式：,SaaS,、,PaaS,和,IaaS,。对普通用户而言，他们主要面正确是,SaaS,这种服务模式，而且几乎全部云计算服务最终展现形式都是,SaaS,。,8.1.2,云计算服务模式及关键技术,物联网支撑技术,第7页,8.1,云计算,(1)SaaS,SaaS,是,Software as a Service(,软件即服务,),简称，它是一个经过,Internet,提供软件模式，用户无需购置软件，而是向提供商租用基于,Web,软件，来管理企业经营活动。相对于传统软件，,SaaS,处理方案有显著优势，包含较低前期成本，便于维护，快速展开使用。伴随企业,IT,预算连续受到严格审查和企业降低雇用技术人员，我们能够看到中国市场未来对,SaaS,处理方案有显著需求。,物联网支撑技术,第8页,8.1,云计算,(2)PaaS,经过网络进行程序提供服务称之为,SaaS,，而云计算时代对应服务器平台或者开发环境作为服务进行提供就成为了,PaaS(PlatformasaService,，平台即服务,),。所谓,PaaS,实际上是指将软件研发平台作为一个服务，以,SaaS,模式提交给用户。所以，,PaaS,也是,SaaS,模式一个应用。不过，,PaaS,出现能够加紧,SaaS,发展，尤其是加紧,SaaS,应用开发速度。从某种意义上说，,PaaS,是,SaaS,源泉。,物联网支撑技术,第9页,8.1,云计算,(3)IaaS,IaaS(Infrastructure as a Service,，基础设施即服务,),。消费者经过,Internet,能够从完善计算机基础设施取得服务。基于,Internet,服务,(,如存放和数据库,),是,IaaS,一部分。,IaaS,最大优势在于它允许用户动态申请或释放节点，按使用量计费。运行,IaaS,服务器规模到达几十万台之多，用户因而能够认为能够申请资源几乎是无限。而,IaaS,是由公众共享，因而含有更高资源使用效率。,物联网支撑技术,第10页,8.1,云计算,2,、云计算关键技术,(1),数据存放技术,(2),数据管理技术,(3),编程模型,物联网支撑技术,第11页,8.1,云计算,1、IBM,IBM在11月推出了“改变游戏规则”“蓝云”计算平台，为客户带来即买即用云计算平台。它包含一系列自动化、自我管理和自我修复虚拟化云计算软件，使来自全球应用能够访问分布式大型服务器池，使数据中心在类似于互联网环境下运行计算。,IBM正在封装云计算软件名为Hsdoop，运行在Linux操作系统上。Hsdoop基于名为Nutch开源搜索项目以及GoogleMapReduce(映射化简)软件，MapReduce用于连接大量电脑扩展复杂计算任务，用于大规模数据集(大于1TB)并行运算。,8.1.3,经典云计算系统介绍,物联网支撑技术,第12页,8.1,云计算,2、SUN,5月，美国太阳计算机系统企业(SUN)在JavaOne开发者大会上宣告推出“Hydrazine”计划。至此，集结在“云计算”旗帜之下软件供给商又增加了一位重量级组员。基于“Hydrazine”计划，SUN希望利用其关键技术打造一个包含网络环境、数据中心和其它基础设施组件在内完整处理方案，如SUNJava FX丰富互联网应用程序技术、SUNGlassfish应用服务器、SUN企业服务总线、SUN目录服务器、MySQL、“廉价存放”和SUN硬件，从而使开发人员利用SUN平台创建托管应用与服务，而且不用到任何其它地方就能够利用这些应用程序和服务盈利。,8.1.3,经典云计算系统介绍,物联网支撑技术,第13页,8.1,云计算,3,、,Google,谷歌企业,(Google,，谷歌,),围绕因特网搜索创建了一个超动力商业模式。如今，他们又以应用托管、企业搜索以及其它更多形式向企业开放了他们“云”。它早已以发表学术论文形式公开其云计算三大法宝：,GFS,、,MapReduce,和,BigTable,，并在美国、中国等高校开设怎样进行云计算编程课程。当前，,Google,已经允许第三方在,Google,云计算中经过,Google App Engine,运行大型并行应用程序。,8.1.3,经典云计算系统介绍,物联网支撑技术,第14页,8.1,云计算,4、Microsoft,微软“云计算”(Windows Azure)被认为是Windows NT之后，来最主要产品。它提供了“软件服务”模式，即在提供软件同时提供服务，靠服务来挣钱。现在这一模式深入落实到了“云计算”，即微软不再利用软件盈利，而是利用软件安装、存放、升级和维护等盈利。,8.1.3,经典云计算系统介绍,物联网支撑技术,第15页,8.1,云计算,5,、,Amazon,亚马逊,(Amazon),是最大在线零售商，使用弹性计算云,(EC2),和简单存放服务,(S3),为企业提供计算和存放服务，也为独立软件开发人员及开发商提供云计算服务平台。,Amazon,提供云计算服务 主要有：,弹性云计算,EC2,；,简单存放服务,S3,；,简单数据库服务,Simple DB,；,简单队列服务,SQS,；,弹性,MapReduce,服务；,内容推送服务,CloudFront,；,电子商务服务,DevPay,；,灵活支付服务,FPS,。,8.1.3,经典云计算系统介绍,物联网支撑技术,第16页,8.1,云计算,6、我国云计算,在我国，云计算发展也非常迅猛。5月10日，IBM在中国无锡太湖新城科教产业园建立中国第一个云计算中心投入运行；6月24日，IBM在北京IBM中国创新中心成立了第二家中国云计算中心IBM大中华区云计算中心；11月28日，广东电子工业研究院与东莞松山湖科技产业园管委会签约，广东电子工业研究院将在东莞松山湖投资2亿元建立云计算平台；12月30日，阿里巴巴集团旗下子企业阿里软件与江苏省南京市政府正式签署了年战略合作框架协议，计划于年初在南京建立国内首个“电子商务云计算中心”，首期投资额将达上亿元人民币；世纪互联推出了CloudEx产品线，包含完整互联网主机服务“CloudEx Computing Service”，基于在线存放虚拟化“CloudEx Storage Service”，供个人及企业进行互联。,8.1.3,经典云计算系统介绍,物联网支撑技术,第17页,8.1,云计算,云计算广泛应用，将从根本上改变信息获取和知识传输方式，促进基础设施运行、软件等信息产业向服务化转型，催生跨行业融合新型服务业态。,物联网支撑技术,第18页,8.1,云计算,1,、云计算与物联网关系,云计算是物联网发展基石，而且从以下两个方面促进物联网实现。,首先，,云计算是实现物联网关键,，利用云计算模式使物联网中以兆计算各类物品实时动态管理和智能分析变得可能。,其次，,云计算促进物联网和互联网智能融合,，从而构建智慧地球。,8.1.4,云计算与物联网,物联网支撑技术,第19页,8.1,云计算,2,、云计算与物联网结合方式,云计算与物联网结合方式能够分为以下几个。,一是单中心，多终端。,二是多中心，大量终端。,三是信息、应用分层处理，海量终端。,8.1.4,云计算与物联网,物联网支撑技术,第20页,8.2,中间件,中间件,(Middleware),是与操作系统、数据库并列三大基础软件之一。顾名思义，中间件处于操作系统软件与用户应用软件中间。中间件在操作系统、网络和数据库之上，应用软件下层，总作用是为处于自己上层应用软件提供运行与开发环境，帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂应用软件。,8.2.1,中间件概述,物联网支撑技术,第21页,8.2,中间件,最早含有中间件技术思想及功效软件是,IBM,CICS,，但因为,CICS,不是分布式环境产物，所以人们普通把,Tuxedo,作为第一个严格意义上中间件产品。,Tuxedo,是,1984,年在当初属于,AT&T,贝尔试验室开发完成，但因为分布式处理当初并没有在商业应用上取得像今天一样成功，,Tuxedo,在很长一段时期里只是试验室产品，以后被,Novell,收购，在经过,Novell,并不成功商业推广之后，,1995,年被现在,BEA,企业收购。,物联网支撑技术,第22页,8.2,中间件,1,、中间件作用,中间件屏蔽了底层操作系统复杂性，使程序开发人员面对一个简单而统一开发环境，降低程序设计复杂性，将注意力集中在自己业务上，无须再为程序在不一样系统软件上移植而重复工作，从而大大降低了技术上负担。,物联网支撑技术,第23页,8.2,中间件,2,、中间件分类,(1),远程过程调用,(RPC),(2),面向消息中间件,(MOM),(3),对象请求代理,(ORB),物联网支撑技术,第24页,8.2,中间件,从本质上看，物联网中间件是物联网应用共性需求,(,感知、互联互通和智能,),。已存在各种中间件及信息处理技术，包含信息感知技术、下一代网络技术、人工智能与自动化技术聚合与技术提升。,8.2.2,物联网中间件,物联网支撑技术,第25页,8.2,中间件,8.2.2,物联网中间件,物联网中间件,物联网支撑技术,第26页,8.2,中间件,EPC(Electronic Product Code),中间件饰演电子产品标签和应用程序之间中介角色。应用程序使用,EPC,中间件所提供一组通用应用程序接口，即可连到,RFID,读写器，读取,RFID,标签数据。基于此标准接口，即使存放,RFID,标签数据数据库软件或后端应用程序增加或改由其它软件代替，或者,RFID,读写器种类增加等情况发生时，应用端不需修改也能处理，省去多对多连接维护复杂性等问题。,1,、,EPC,中间件,物联网支撑技术,第27页,8.2,中间件,RFID,中间件是物联网软件系统中关键和灵魂，,RFID,中间件是一个面向消息中间件，负担着,RFID,硬件和物联网应用程序之间数据转换和传递任务，隔离数据层与应用层，使应用程序之间数据通透，提升物联网系统灵活性和可维护性。,2,、,RFID,中间件,物联网支撑技术,第28页,8.2,中间件,RFID,中间件分类：,（,1,）应用程序中间件。应用程序中间件主要经过驱动程序控制阅读器，读取,RFID,标签数据，与硬件耦合度大、共用性差。,（,2,）处理方案中间件。处理方案中间件是在中间件平台基础上，按照用户需求，提供定制软件和硬件。,（,3,）架构中间件。架构中间件是可重构通用,RFID,中间件，能够依据不一样硬件设备，向应用层提供灵活数据接口，能够完成数据采集、过滤，平台维护、管理等功效。,物联网支撑技术,第29页,8.2,中间件,WSN,中间件主要用于支持基于无线传感器应用开发、维护、布署和执行，其中包含复杂高级感知任务描述机制，传感器网络通信机制，传感器节点之间协调以在各传感器节点上分配和调度该任务，对合并传感器感知数据进行数据融合以得到高级结果，并将所得结果向任务指派者进行汇报等机制。,3,、,WSN,中间件,物联网支撑技术,第30页,8.2,中间件,WSN,中间件：,（,1,）分布式数据库。,（,2,）虚拟共享元组空间。,（,3,）事件驱动。,（,4,）服务发觉,（,5,）移动代理,物联网支撑技术,第31页,8.2,中间件,OSGi(Open Services Gateway initiative),是一个,1999,年成立开放标准联盟，意在建立一个开放服务规范,.,基于,OSGi,物联网中间件技术早已被广泛地用到了手机和智能机器与机器终端上，在汽车业,(,汽车中嵌入式系统,),、工业自动化、智能楼宇、网格计算、云计算、各种机顶盒等领域都有广泛应用。有业界人士认为，,OSGi,是“万能中间件”,(Universal Middleware),。,4,、,OSGi,中间件,物联网支撑技术,第32页,8.2,中间件,复杂事件处理,(Complex Event Progressing),技术是,90,年代中期由斯坦福大学,David Luckham,教授所提出，是一个新兴基于事件流技术。,物联网应用采取事件驱动架构主要目标是使物联网应用系统能针对海量传感器事件，在很短时间内马上做出反应。,当前，复杂事件处理中间件主要面向金融、监控等领域，包含,IBM,流计算中间件,InfoSphere Streams,，以及,Sybase,、,Tibico,等相关产品。,5,、,CEP,中间件,物联网支撑技术,第33页,8.2,中间件,SOA(Service-Oriented Architecture),，面向服务架构，它将应用程序不一样功效单元,(,称为服务,),经过这些服务之间定义良好接口和契约联络起来。,6,、,SOA,中间件,物联网支撑技术,第34页,8.3 GPS,定位系统,1.,概述,全球定位系统,(global positioning system,，,GPS),是美国从,20,世纪,70,年代开始研制，,1994,年,建成。,主要目标是为陆、海、空提供实时、全天候和全球性导航服务，并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯等一些军事目标。,该系统含有在海、陆、空进行全方位、实时三维导航与定位能力新一代卫星导航与定位系统。,物联网支撑技术,第35页,8.3 GPS,定位系统,1.,概述,GPS,系统特点,(1),全球、全天候工作。,(2),定位精度高。,(3),功效多、应用广。,物联网支撑技术,第36页,8.3 GPS,定位系统,2.GPS,系统组成,GPS,卫星星座,GPS,工作卫星及其星座由,21,颗工作卫星和,3,颗在轨备用卫星组成,GPS,卫星星座，记作,(21+3)GPS,星座。,24,颗卫星均匀分布在,6,个轨道平面内，,物联网支撑技术,第37页,8.3 GPS,定位系统,2.GPS,系统组成,地面监控系统,地面监控系统包含,4,个监控站、,1,个上行注入站和,1,个主控站。,物联网支撑技术,第38页,8.3 GPS,定位系统,2.GPS,系统组成,用户设备部分,全球定位系统用户设备部分，包含,GPS,接收机硬件、数据处理软件和微处理机及其终端设备等。,物联网支撑技术,第39页,8.3 GPS,定位系统,3.,GPS,定位原理,(x,、,y,、,z),为待求接收机位置，,di,为卫星,i,到接收机距离，,(x,i,、,y,i,、,z,i,),为卫星瞬时位置（由星历计算得到）。,3,颗卫星，,3,个方程能够求解,(x,、,y,、,z),。,物联网支撑技术,第40页,8.3 GPS,定位系统,4.,GPS,应用,车辆跟踪,提供出行路线规划和导航,信息查询,话务指挥,紧急援助,物联网支撑技术,第41页,8.4 GIS,地理信息系统,1.,概述,地理信息系统,(geographic information system,，,GIS),是一个以地理空间数据库为基础，在计算机硬件、软件环境支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采取地理模型分析方法，适时提供各种空间和动态地理信息，为地理研究、综合评价、科学管理、定量分析和决议服务而建立一类计算机应用系统。,物联网支撑技术,第42页,8.4 GIS,地理信息系统,1.,概述,物联网支撑技术,第43页,8.4 GIS,地理信息系统,2.,GIS,功效,1.,数据采集与编辑功效,2.,地理数据库管理系统基本功效,3.,制图功效,4.,空间查询与空间分析功效,5.,地形分析功效,物联网支撑技术,第44页,8.4 GIS,地理信息系统,3.,GIS,技术应用,1,城市规划管理应用：,2,航空和飞行管理,:,3,城市交通管理,:,4,环境与灾害检测,5,人口统计,6,GIS,物流分析,物联网支撑技术,第45页,THANK YOU!,物联网支撑技术,第46页,