物联网体系框架.ppt

物联网技术架构与标准体系研究物联网概念发展和融合我国提出的物联网概念物联网是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力的各种信息传感设备通过网络设施实现信息获取、传输和处理，从而实现广域或大范围的人与人、人与物、物与物之间信息交换需求的互联。“智慧地球智慧地球”的核心和内涵的核心和内涵物联网概念发展和融合RFID早期物联网RFID+互联网把所有物品通过射频识别（RFID）和条码等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。物联网ITU和欧盟对概念扩展提出任何时刻，任何地点，任意物体之间的互联，无所不在的网络和无所不在计算的发展愿景，除RFID技术外，传感器技术，纳米技术，智能终端等技术将得到更加广泛的应用。早期传感网自组织网络分布式节点自组织组成的网络，用于战场侦察。泛在传感器网络ITU研究报告可以以“任何地点、任何时间、任何人、任何物”的形式被部署，由智能传感节点组成的网络。泛在网络江泽民主席文章由智能网络、最先进的计算技术以及其他领先的数字技术基础设施武装而成的技术社会形态，将以“无所不在”、“无所不包”、“无所不能”为基本特征，帮助人类实现“4A”化通信。泛在传感器网络体系架构物联网产业与电信产业的差别电信网和互联网面向人与人互联，网络本电信网和互联网面向人与人互联，网络本身非智能；身非智能；物联网物联网物联网面向物物互联，物非智能，物联网面向物物互联，物非智能，要求网络智能、自治；要求网络智能、自治；（信息技术的前沿和交叉领域）（信息技术的前沿和交叉领域）核心：核心：“自治组网、协同感知自治组网、协同感知”差别项目差别项目电信产业电信产业物联网产业物联网产业用户需求来源用户需求来源主要需求推动力来源于公众用户传统电信产业与传统行业的交叉与融合，根本推动力是传统行业改进生产和管理效率的紧迫需求目标客户和应目标客户和应用需求用需求目标客户单一、应用需求集中、系统特征明确，是电信产业能够在短时间内迅速成熟的根本原因。应用领域众多，不同应用差异大，每个细分市场的产业规模小。面临用户需求不清晰、行业前景不明朗、产业化力量投入目标模糊等根本问题；商业模式商业模式公众客户服务和集团客户服务行业用户基于行业信息及流程的保密性、安全性等考虑，将在物联网的产业价值链中扮演着完全不同的角色。大规模产业化必须打破原有的电信产业价值链形式及思维模式，实现商业模式创新标准化标准化基于主流标准的产品占据了全球的绝大多数市场份额，标准的市场集中度较高物联网标准与行业内标准仍旧存在标准化空白，这些因素的存在也阻碍了物联网的快速规模产业化新业务模式新业务模式新发展机遇新发展机遇物联网技术架构和标准体系物联网系统架构图物联网技术体系架构物联网标准体系框架物联网总体标准物联网通用功能体系结构物联网通用系统体系结构物联网技术参考模型物联网数据体系结构物联网元数据注册方法面向业务应用的物联网服务聚合规范物联网标识设计方法和框架物联网信息资源管理规范急需立项的物联网总体标准智能传感器技术与标准化智能传感器的定义和特点传感器传感器能感受规定的被测量，并按照一定规能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置。通常由敏感律转换成可用信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成。按被测量可分为力敏、元件和转换元件组成。按被测量可分为力敏、热敏、光敏、磁敏、气敏、湿敏、压敏、离子热敏、光敏、磁敏、气敏、湿敏、压敏、离子敏、射线敏、生物敏、光纤敏等大类。敏、射线敏、生物敏、光纤敏等大类。智能传感器智能传感器带有微处理器，具有信息处理功带有微处理器，具有信息处理功能的传感器。自检测、自修正、自保护功能；能的传感器。自检测、自修正、自保护功能；判断、决策、思维功能；双向通信、标准化数判断、决策、思维功能；双向通信、标准化数字输出或符号输出功能。字输出或符号输出功能。传感器集成化与微处理机相结合的产物。高精度、高可靠性与高稳高精度、高可靠性与高稳定性、高信噪比与高的分辨力、自适应性强。定性、高信噪比与高的分辨力、自适应性强。智能传感器的三种实现方式智能传感器的三种实现方式非集成化实现是将传统传感器、信号调理电路、带数字接口的微处理器组合为一整体，而构成智能传感器系统。集成化实现是采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术，利用硅作为基本材料制作敏感元件、信号调理电路、微处理单元，集成到一块芯片，又称为集成智能传感器。混合实现是根据需要，将系统各个集成化环节。智能传感器在物联网中的地位和作用应用系统定 位时间同步系统管理拓扑生成通信与组网管理服务微型化低成本低功耗抗干扰灵活性福布斯认为，全球有全球有1111个科技领域未来几十年将会改变世界经济格局和人类生活，新型传感器居首。个科技领域未来几十年将会改变世界经济格局和人类生活，新型传感器居首。智能传感器的性能决定物联网性能。传感器技术的升级换代将提升网络的升级换代。智能传感器是物联网发展的瓶颈。智能传感器产业化决定物联网市场应用前景。智能传感器技术的国际标准化智能传感器标准体系框架传感器网络技术的标准化ISO/IEC JTC1的组织机构传感器网络标准化进展国标委正式批准在全国信标委下成立无线传感器网络工作组分为8个项目组，召开工作组全会，开展具体国家标准的制定工作20062006年年20072007年年20092009年年全国信标委开全国信标委开始组织相关单始组织相关单位进行传感器位进行传感器网络标准方面网络标准方面的研究工作的研究工作传感器网络工作组4月上报筹备方案，11月在无锡召开筹备会议20082008年年q传感器网络国家标准工作组（先于ISO/IEC JTC1 WG7成立），直属全国信息技术标准化委员会，现有成员单位近100家。q组长单位中科院上海微系统所，秘书处单位工信部电子工业标准化研究所。q目前项目组有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）、PG9（网关）、PG10（无线频谱研究与测试）、PG11（设备技术要求和测试规范）、PG12（网络管理）、PG13（应用）等。传感器网络标准体系框架已立项国家和行业标准计划编号项目名称标准性质制/修订完成年限主管部门技术归口单位20091414-T-469传感器网络 第1部分：总则推荐制定 2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会20091415-T-469传感器网络 第2部分：术语推荐制定 2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会20091416-T-469传感器网络 第3部分：通信与信息交互推荐制定 2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会20091417-T-469传感器网络 第4部分：接口推荐制定 2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会20091418-T-469传感器网络 第5部分：安全推荐制定 2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会20091419-T-469传感器网络 第6部分：标识推荐制定 2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会2009-2807T-SJ机场围界传感器网络防入侵系统技术要求推荐制定2010工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会2009-2810T-SJ面向大型建筑节能监控的传感器网络系统技术要求推荐制定2010工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会已立项国家和国际标准计划编号项目名称标准性质制/修订完成年限主管部门技术归口单位传感器网络网关技术要求 推荐制定 2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会传感器网络协同信息处理支撑服务及接口 推荐制定 2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会传感器网络节点中间件数据交互规范 推荐制定 2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会传感器网络 数据描述规范 推荐制定 2010国家标准化管理委员会、工业和信息化部全国信息技术标准化技术委员会p2010年3月23日“Services and Interfaces Supporting Services and Interfaces Supporting Collaborative Information Processing in Intelligent Sensor Collaborative Information Processing in Intelligent Sensor NetworksNetworks”已通过ISO/IEC JTC1的新工作项目投票，即将启动国际标准的制定工作。射频识别（RFID）技术的标准化射频识别的产业链射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合（电感或电磁耦合）或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。芯片设计芯片设计与制造与制造芯片设计与制造天线设计天线设计和制造和制造天线设计和制造标签封装标签封装标签封装接口与软件接口与软件中间件中间件接口与软件中间件系统集成系统集成与应用系与应用系统开发统开发系统集成与应用系统开发读写设备读写设备开发与生开发与生产产读写设备开发与生产使用者使用者使用者使用者RFID应用系统架构C/R协议响应指令标签物理存储应用响应应用系统读写器电子标签应用指令指令/响应单元物理询问器数据协议处理器ISO/IEC 15961ISO/IEC 18000编码器逻辑存储ISO/IEC 15962ISO/IEC 15962附录逻辑存储表解码器标签驱动程序和映射规则应用程序接口应用程序接口应用程序接口空气介质装置指令装置响应ISO/IEC 15459ISBT blood transfusionANS MH10 Data IdentifiersOTHERS.18000-2135 KHz18000-313.56 MHz18000-42.45 GHz18000-7433 MHz18000-6 900 MHzFutureStandardAir InterfaceProtocolRFID技术的国际标准化 术语：术语：ISO/IEC 19762-3ISO/IEC 19762-3 空中接口：空中接口：ISO/IEC 18000-17ISO/IEC 18000-17 一致性测试：一致性测试：ISO/IEC 18047-27ISO/IEC 18047-27 性能测试：性能测试：ISO/IEC 18046-13ISO/IEC 18046-13 数据协议：数据协议：ISO/IEC 15961,15962ISO/IEC 15961,15962 标签唯一标识：标签唯一标识：ISO/IEC 15963ISO/IEC 15963 物品唯一标识：物品唯一标识：ISO/IEC 15459-16ISO/IEC 15459-16 实施指南：实施指南：ISO/IEC 24729-13ISO/IEC 24729-13 软件系统：软件系统：ISO/IEC 24791-16ISO/IEC 24791-16ISO/IEC JTC1/SC31 ISO/IEC JTC1/SC31 自动识别和数据采集分委会自动识别和数据采集分委会非接触式集成电路卡标准非接触式集成电路卡标准 紧耦合卡：紧耦合卡：ISO/IEC 10536-13ISO/IEC 10536-13 接近式耦合卡：接近式耦合卡：ISO/IEC 14443-14ISO/IEC 14443-14 临近式耦合卡：临近式耦合卡：ISO/IEC 15693-13ISO/IEC 15693-13 测试标准：测试标准：ISO/IEC 10373-5,6,7ISO/IEC 10373-5,6,7ISO/IEC JTC1/SC17 ISO/IEC JTC1/SC17 卡和身份识别分委会卡和身份识别分委会RFID标准应用案例（1）标 准国 外国 内18000-62008年洛杉矶马拉松赛；美国马里兰州乔治王子县第七巡回法庭每年使用的UHF RFID标签来跟踪30,000到40,000宗年法律文件。2000年深圳海关“电子口岸车辆自动验放系统”（5万辆车）；香港机场自动行李分拣（每天处理4万件离港行李）。18000-4电子关锁在途定位电子关锁电子商票（已列装）18000-7在途定位煤矿井下人员管理 驾驶员证件指纹识读器拖车标签拖车标签挂车标签挂车标签电子关锁电子关锁集装箱标签集装箱标签单品标签包装标签集装箱读写器集装箱读写器车载单元运输途中可见系统运输途中可见系统RFID标准应用案例（2）洛山矶马拉松赛洛山矶马拉松赛美国第四大，世界美国第四大，世界第七大马拉松赛第七大马拉松赛；20002000人参与，人参与，5050万观众。需要大量的物品管理和人员万观众。需要大量的物品管理和人员管理，包括管理，包括1212条封闭高速公路斜道、条封闭高速公路斜道、40354035个城市路障、个城市路障、4000040000个禁止停个禁止停车标识、车标识、5500055000加仑的水、加仑的水、95009500加加仑运动饮料和仑运动饮料和25002500个垃圾箱。个垃圾箱。北京奥运会北京奥运会奥运百年历史上第一次奥运百年历史上第一次大规模采用大规模采用RFIDRFID技术实现电子票务技术实现电子票务；发行超过发行超过12001200万张万张RFIDRFID电子门票电子门票；10001000余台终端设备将用于门票发行及余台终端设备将用于门票发行及验票验票。工信部电子标签标准工作组工作范围标准体系研究、关键技术、编码标准制定和应用标准制定秘书处工信部电子工业标准化研究所总体组总体组5151标签与标签与读写器组读写器组4646频率与频率与通信组通信组2727知识知识产权组产权组4 4数据数据格式组格式组1515信息信息安全组安全组1717应用组应用组5555电子标签（RFID）标准体系框架已立项国家标准序号项目名称计划编号113.56MHz射频识别标签基本电特性20081342-T-469213.56MHz射频识别读/写设备规范20081343-T-4693800/900MHz 射频识别读写器规范20081344-T-4694射频识别标签物理特性方法2008154-T-4695信息技术 射频识别设备性能测试方法 系统性能测试方法20080528-T-4696信息技术 射频识别设备性能测试方法标签性能测试方法20081392-T-4697信息技术AIDC技术 用于物品管理的射频识别技术 第1部分 标准化参数定义20051883-T-3398信息技术AIDC技术 用于物品管理的射频识别技术 第2部分 低于135KHz通信的空中接口的参数20051884-T-3399信息技术AIDC技术 用于物品管理的射频识别技术 第3部分 在13.56MHz通信的空中接口的参数20051885-T-33910信息技术AIDC技术 用于物品管理的射频识别技术 第4部分 2.45 GHz频率下的空中接口通信参数20051886-T-339已立项国家标准序号项目名称计划编号11信息技术AIDC技术 用于物品管理的射频识别技术 第6部分 860960 MHz频率下的空中接口通信参数20051887-T-33912信息技术AIDC技术 用于物品管理的射频识别技术 第7部分 433 MHz频率下的空中接口通信参数20051888-T-33913信息技术 射频识别设备一致性测试方法 第3部分:13.56MHz空中接口通信测试方法20080529-T-46914信息技术 射频识别设备一致性测试方法 第6部分:860960MHz空中接口通信测试方法20081393-T-46917信息技术 用于物品管理的射频识别 射频标签的唯一标识20051889-T-33918信息技术 用于物品管理的射频识别 数据协议:数据编码规则和逻辑存储功能20081394-T-46919信息技术 用于物品管理的射频识别 数据协议第1部分：应用接口20080564-T-46920信息技术 用于物品管理的射频识别 数据协议 第2部分：射频识别数据结构的注册20080565-T-469已立项国家标准序号项目名称计划编号21信息技术 自动识别和数据采集技术 词汇 第3部分:射频识别2008-1397-T-46922信息技术 自动识别和数据采集技术 词汇 第4部分:无线通信通用术语2008-1398-T-46923信息技术 用于物品管理的射频识别 实施指南 第1部分:具备RFID功能标签20081389-Z-46924信息技术 用于物品管理的射频识别 实施指南 第2部分:回收和RFID标签20081390-Z-469已立项行业标准序号项目名称计划编号1电子标签读写设备无线技术指标和测试方法 2009-1680T-SJ2用于信息处理 产品和服务数字标识格式规范 2009-1681T-SJ3基于十进制网络的电子标签信息定位、查询与服务发现和应用 2009-1682T-SJ4基于互联网的电子标签信息查询与服务发现 2009-1683T-SJ5基于射频技术的用于商品与服务的代码域名规范 2009-1684T-SJ6射频识别标签信息查询服务网络架构技术规范2009-2744T-SJ7危险化学品气瓶标识用电子标签通用技术要求第1部分：气瓶电子标识代码 2009-1685T-SJ8危险化学品气瓶标识用电子标签通用技术要求第2部分：应用技术规范 2009-1686T-SJ9危险化学品气瓶标识用电子标签通用技术要求第3部分：读写器特殊要求 2009-1687T-SJ10大型公共活动（会展、赛事）电子票务系统应用技术规范2009-1689T-SJ已立项行业标准序号项目名称计划编号11服装制造业电子标签通用技术标准 2009-1688T-SJ12基于射频识别的瓶装酒防伪应用数据模型2009-2742T-SJ13基于射频识别的物流供应链事务应用数据模型2009-2743T-SJ14离散制造业生产管理用射频识别标签数据模型2009-2808T-SJ15离散制造业生产管理用射频识别读写设备管理接口规范2009-2809T-SJ我国发展物联网产业应重点关注的问题我国发展物联网产业应重点关注的问题智能传感器：持续投入不足，国际竞争能力不强，缺少龙头企业的示范带动作用，导致我国传感器产业企业规模小、产业链不完善，研发投入能力弱、竞争力不强。国内传感器的技术水平比国外要落后1015年，工艺水平落后1520年，装备水平落后2025年，可靠性指标低12个数量级，基本性能指标落后35年。射频识别：RFID大量的关键技术和专利被国外把持，低频和中高频RFID芯片技术比较成熟，但超高频RFID芯片技术基础非常薄弱。传感器网络：与国外同步开展研究，具有同发优势，但国内以大专院校和科研院所为主，与应用结合不太紧密，需培养规模化企业，发掘杀手级应用。通信承载网：发展基础最好，已经基本能够承载物联网的初步应用。智能计算：国内已经开展云计算技术及标准的研究工作，但与应用紧密结合的技术和商业模式创新能力偏弱。统一标识：需优先制定唯一标识标准，打造统一可解析的物联网系统。物联网感知层技术与标准应作为国家和地方重点投入和支持的关键！物联网感知层技术与标准应作为国家和地方重点投入和支持的关键！谢谢！谢谢！