物联网发展的社会背景.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,第,1,章 绪论,1,物联网发展的社会背景,第1页,第,1,章,知识点,结构,2,物联网发展的社会背景,第2页,1.1,物联网发展社会背景,1.1.1,物联网概念提出,1,.,比尔盖茨与电子别针,1995,年出版未来之路,“物,物互联”构想,“电子别针”与家庭电子服务设施接通,经过“电子别针”去感知来访者位置，控制室内照明和温度，控制电话和音响、电视等家电设备,3,物联网发展的社会背景,第3页,2.Auto-ID,试验室、,RFID,与物联网概念,1998,年，美国麻省理工学院,Auto-ID,试验室,产品电子代码（,EPC,）研究,提出了利用,RFID,、无线网络与互联网，构建物,物互联物联网概念与处理方案,4,物联网发展的社会背景,第4页,3.,物联网时代概念提出,从1997年，ITU从研究互联网/移动互联网对电信业发展影响角度，公布了七份“ITU Internet Reports”研究汇报,“物联网”概念产生于20世纪90年代，而真正引发各国政府与产业界重视是在国际电信联盟（ITU）公布互联网研究汇报物联网（Internet of Things，IOT）之后,5,物联网发展的社会背景,第5页,6,物联网发展的社会背景,第6页,1.1.2,物联网与智慧地球,智慧地球将传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并经过超级计算机和云计算组成物联网，实现人与物融合。,经过在基础设施和制造业中大量嵌入传感器，捕捉运行过程中各种信息，然后经过无线网络接入到互联网，经过计算机分析、处理和发出指令，反馈给控制器，远程执行指令。,经过智慧地球技术实施，人类能够以愈加精细和动态方式管理生产与生活，提升资源利用率和生产能力，改进人与自然关系。,7,物联网发展的社会背景,第7页,1.1.3,欧盟与各国政府物联网产业发展规划,1.欧盟发展物联网产业规划,第一阶段（前）：基于RFID技术实现低功耗、低成本单个物体间互联，并在物流、零售、制药等领域开展局部应用,第二阶段（201020）：利用传感网与无处不在RFID标签实现物与物之间广泛互联，针对特定产业制订技术标准，并完成部分网络融合,第三阶段（2015年）：含有可执行指令RFID标签广泛应用，物体进入半智能化，物联网中异构网络互联标准制订完成，网络含有高速数据传输能力,第四阶段（年之后）：物体含有完全智能响应能力，异构系统能够实现协同工作，人、物、服务与网络到达深度地融合,8,物联网发展的社会背景,第8页,2.,韩国政府关于物联网发展规划,韩国政府提出了泛在感知网络概念,经过在各种物品中嵌入传感器，传感器之间自主地传输和采集环境信息，经过网络实现对外部环境监控,物联网重点发展四大领域与计划：,u-City,计划，推进智能城市建设,Telematics,示范应用计划，发展车用信息通信服务,u-IT,产业集群计划，加速新兴科技服务业发展,u-Home,计划，推进智能家庭应用发展,9,物联网发展的社会背景,第9页,3.日本政府关于物联网发展规划,7月，日本政府IT战略本部制订了新一代信息化战略i-Japan战略2015,战略规划提出到20，让信息技术如同水和空气一样融入每一个角落,针对电子政务、医疗保健、教育与人才等三大关键公共事业领域,提出了智能电网、灾难应急处置、智能家居、智能交通与智能医疗保健等项目,10,物联网发展的社会背景,第10页,1.1.4,物联网与我国战略性新兴产业,8月7日，国务院总理温家宝在无锡视察时发表了主要讲话，提出“感知中国”战略构想，指示要抓住机会，大力发展物联网技术与产业。,年3月5日，国务院总理温家宝在十一届全国人大三次会议上作政府工作汇报中指出：“国际金融危机正在催生新科技革命和产业革命。发展战略性新兴产业，抢占经济科技制高点，决定国家未来，必须抓住机遇，明确重点，有所作为。转变经济发展方式刻不容缓，大力培育战略性新兴产业”。,11,物联网发展的社会背景,第11页,3月16日公布我国国民经济和社会发展“十二五”规划纲要第十章“培育发展战略性新兴产业”与第十三章“全方面提升信息化水平”中屡次强调了“推进物联网关键技术研发和在重点领域应用示范。”大力发展物联网产业已经成为一项我国含有战略意义主要决议。,工业和信息化部于11月28日公布了物联网“十二五”发展规划。,12,物联网发展的社会背景,第12页,1.2,物联网发展技术背景,1.2.1,从人类对技术需求,角度认识物联网,发展必定性,13,物联网发展的社会背景,第13页1.2.2,从网络技术演变角度认识物联网发展必定性,14,物联网发展的社会背景,第14页,2,.,互联网技术发展对物联网形成影响,TCP/IP,协议研究与设计成功，促进了互联网快速发展。在互联网形成过程中，广域网、城域网、局域网与个人区域网技术逐步成熟,互联网大规模应用带来了大批用户接入需求，促进了接入技术发展，推进了宽带城域网技术发展,基于,Web,电子商务、电子政务、远程医疗、远程教育，以及基于对等结构,P2P,网络、移动通信技术与移动互联网应用，使得互联网应用以超常规速度发展,无线局域网、无线城域网与无线自组网、无线传感器网络与无线个人区域网研究与应用为物联网发展奠定了基础,15,物联网发展的社会背景,第15页,1.2.3,物联网研究背景,1.信息世界与物理世界融合,（1）信息世界发展,互联网广泛应用造就了人类历史上最庞大,信息世界,互联网包含数据量约为5109GB,年约为281109GB,20约为487109GB,从2009到20数据以每年60%速度增加,16,物联网发展的社会背景,第16页,（2）物理世界发展,信息获取方式逐步从人工生成向人工与自动获取并重,模式发展,RFID标签、传感器将成为自动获取信息主要伎俩,截止到初，累计销售RFID标签到达37.52亿个,年全球销售RFID标签为19.7亿个,20销售RFID标签到达23.1亿个,当前世界上已经有大约50亿个含有通信功效微处理器和微控制器,Intel企业预测到20将增加到150亿个,爱立信企业预测到20将增加到500亿个,17,物联网发展的社会背景,第17页,物联网,发展,技术背景,18,物联网发展的社会背景,第18页,2.,普适计算（,Pervasive Computing,）研究,普适计算主要特征是“无处不在”与“不可见”,普适计算表达出信息空间与物理空间融合,普适计算关键是“以人为本”,普适计算重点在于提供面向用户、统一、自适应网络服务,19,物联网发展的社会背景,第19页,物联网、互联网、传感网与泛在网之间关系,20,物联网发展的社会背景,第20页,3.CPS,（,Cyber Physical Systems,，,CPS,）研究,伴随嵌入式计算、无线通信、自动控制与新型传感器技术快速发展与日趋成熟，信息物理融合系统,CPS,研究引发了学术界广泛地重视,CPS,是一个综累计算、网络与物理世界复杂系统，经过计算技术、通信技术与控制技术有机融合和深度协作,CPS,能够用于智能交通、智能电网、智慧城市、健康医疗、环境监控、军事国防、工农业生产之中，实现信息世界与物理世界紧密融合,21,物联网发展的社会背景,第21页,CPS,研究基本思绪,CPS,是“人、机、物”深度融合系统,CPS,是“,3C,”与物理设备深度融合系统,CPS,是环境感知、嵌入式计算、网络通信深度融合系统,22,物联网发展的社会背景,第22页,物联网发展技术背景与社会背景,23,物联网发展的社会背景,第23页,1.3,物联网定义与主要技术特征,1.3.1,物联网定义,物联网是在互联网、移动通信网等通信网,络基础上，针对不一样应用领域需求，,利用含有感知、通信与计算能力智能物,体自动获取物理世界各种信息，将全部,能够独立寻址物理对象互联起来，实现,全方面感知、可靠传输、智能处理，构建人,与物、物与物互联智能信息服务系统。,24,物联网发展的社会背景,第24页,了解物联网定义与技术特征需要注意,3,个基本问题,：,物联网是在互联网基础上发展起来，它与互联网在基础设施上有一定程度重合，不过它不是互联网概念、技术与应用简单扩展,互联网扩大了人与人之间信息共享深度与广度，物联网愈加强调它在人类社会生活各个方面、国民经济各个领域广泛与深入地应用,物联网主要特征是：全方面感知、可靠传输、智能处理,25,物联网发展的社会背景,第25页,1.3.2,物联网主要技术特征,1.,物联网智能物体含有感知、通信与计算能力,（,1,）“智能物体”是对连接到物联网中人与,物一个抽象,现实社会物理世界人或物,物体（,thing,）,/,对象（,object,）,物联网中含有“感知”、“通信”与“计算”能力,人或物,智能物体（,Smart Thing,）,/,智能对象（,Smart Object,）,26,物联网发展的社会背景,第26页,（,2,）对智能物体感知、通信与计算能力了解,智能物体物理与生物特征能够不一样，不过有一点是共同：含有感知、通信和计算能力,智能物体能够感知到哪一个或几个参数，这是由所选取传感器或,RFID,类型而定,通信能力不一样表现在：它能够是主动发送数据，也能够是被动由外部读写器来读取数据；它能够使用有线通信方式，也能够用无线通信方式；它能够用微波信道通信，也能够用红外信道通信,计算能力不一样表现在：它可能是只是简单地产生数据，可能是进行计算量比较小数据汇聚计算，也可能是进行计算量比较大数据融合、路由选择、拓扑控制、数据加密与解密、身份认证计算与控制,27,物联网发展的社会背景,第27页,（,3,对物联网标识符了解,在互联网中，名字（name）、地址（address）与路径（route）是有区分,在物联网中，要实现全球范围智能物体之间互联与通信就必须解决物体标识问题,如果应用系统使用TCP/IP协议，可认为每一个节点分配一个IPv4或Pv6地址,物联网中RFID标签编码目前影响最大两个标准电子产品编码（EPC）与泛在识别（UID）标准,28,物联网发展的社会背景,第28页,（,4,）智能物体与嵌入式技术关系,智能物体感知、通信与计算能力大小应该依据物联网应用系统需求来确定,智能物体都应该是一个嵌入式电子装置,，或者是装备有嵌入式电子装置人、动物或与物体,嵌入式电子装置可能是功效很简单RFID,芯片，也可能是一个功效复杂无线传感器节点,嵌入式电子设置可能使用简单微处理器芯片和小存放器，也可能使用功效很强微处理器芯片和大存放器,29,物联网发展的社会背景,第29页,2.,物联网能够提供全部对象在任何时间、任何地点互联,30,物联网发展的社会背景,第30页,实现物联网在任何时候、任何地点与任何一个物体通信要求，需要研究和处理以下几个基本问题：,怎样连接不一样物体？,怎样实现不一样物体之间通信？,怎样建立物联网通信模型？,怎样确保物联网服务质量？,怎样实现物联网中物体命名、编码、识别与寻址？,怎样保护物联网信息安全与个人隐私？,31,物联网发展的社会背景,第31页,3,.,物联网目标是实现物理世界与信息世界融合,物联网应用涵盖了小到家庭网络，大到工业控制系统、智能交通系统，甚至是国家级、世界级应用,将催生很多含有“计算、通信、控制、协同和自治”特点智能设备与智能信息系统,帮助人类对物理世界含有“全方面感知能力、透彻认知能力和智慧处理能力”,这种新计算模式能够帮助人类在提升劳动生产力、生产效率同时，深入改进人类社会发展与地球生态友好、可连续发展关系,32,物联网发展的社会背景,第32页,1.4,物联网体系结构,*,1.4.1,人对物理世界问题处理基本方法,物联网工作过程与人智能处理问题过程比较,33,物联网发展的社会背景,第33页,1.4.2,物联网层次结构模型,34物联网发展的社会背景,第34页,1.4.3,物联网感知层,了解感知层需要注意以下几个问题：,1.,感知层设备分类,自动感知设备,人工生成信息设备,2.,感知能力与控制能力,从一块简单,RFID,标签芯片、一个温度传感器,或测控装置，到一个复杂智能机器人，它们之,间最主要区分表现在：智能物体是不是需要同,时具备感知能力和控制、执行能力上，以及需要,什么样控制、执行能力。,35,物联网发展的社会背景,第35页,不一样结构物联网应用系统,36,物联网发展的社会背景,第36页,1.4.4,物联网网络层,1.,认识接入层、汇聚层与关键交换层,（,1,）网络层次结构模型与体系结构研究基本方法,讨论计算机网络层次结构模型有两种基本方法,:,开放系统互联（,OSI,）参考模型，将计算机网络分成从物理层到应用层七层结构,将为计算机通信提供数据传输服务部分都叫做“传输网”或“承载网”,适合用于网络应用系统设计与实现研究,物联网研究侧重点应该放在网络应用上，所以第二种抽象方法更适合于物联网层次结构模型与体系结构研究,37,物联网发展的社会背景,第37页,物联网应用系统各种多样,不一样类型物联网应用系统使用传感器与,RFID,类型、传感器与,RFID,标签接入方式、数据量与数据传输方式都会有很大差异,研究物联网层次结构，有必要借鉴互联网层次结构研究中成熟模型,38,物联网发展的社会背景,第38页,（,2应用系统体系结构基本概念,应用系统体系结构是将一个大型互联网应用系统分为网络应用与传输网两大部分,广域网、城域网、局域网与个人区域网，以及电信移动通信网、电话交换网都属于传输网范围,任何一个大型互联网应用系统设计者都能够将复杂问题“分而治之”，使得设计、实施与运行管理能够做到层次分明、功效清楚，使得整个系统设计与实现能够有条不紊地完成,39,物联网发展的社会背景,第39页,（,3,）物联网接入层、汇聚层与关键交换层基本概念,在分析互联网传输网结构时，人们引入了接入层、汇聚层与关键交换层概念,接入层经过各种接入技术，连接最终用户设备,汇聚层聚合接入层用户流量，实现数据路由、转发与交换,关键交换层为物联网提供一个高速、安全与确保服务质量数据传输环境,汇聚层与关键交换层网络通信设备与通信线路就组成了传输网,40,物联网发展的社会背景,第40页,2.,接入层,（,1,）接入层与,RFID,基本单元,41,物联网发展的社会背景,第41页,（,2,）接入层与无线传感器网络基本单元,42,物联网发展的社会背景,第42页,（,3,）接入层网络技术类型,接入层技术分为：,无线接入与有线接入,无线接入主要有：,802.15.4,协议,6LowPAN,协议,蓝牙协议,ZigBee,协议,无线移动通信网,M2M,协议,有线接入主要有：,现场总线网接入,电力线接入,电视电缆与电话线接入,43,物联网发展的社会背景,第43页,3.,汇聚层,（,1,）设置汇聚层必要性,汇聚层与关键交换层结构,44,物联网发展的社会背景,第44页,（,2,）汇聚层主要功效,汇接接入层用户流量，进行数据分组传输汇聚、转发与交换,依据接入层用户流量，进行当地路由、过滤、流量均衡、优先级管理，以及安全控制、地址转换、流量整形等处理,依据处理结果把用户流量转发到关键交换层或在当地进行路由处理,45,物联网发展的社会背景,第45页,（,3,）汇聚层网络技术类型,汇聚层网络技术能够分为：,无线与有线等两类,无线网络技术主要有：,无线个人区域网,无线局域网,无线城域网,移动通信网,专用无线通信网,有线网络技术主要有：,局域网,工业现场总线网,电话交换网,46,物联网发展的社会背景,第46页,4.,关键交换层,（,1,）,IP,网、,IP,专用网络与虚拟专网,VPN,概念,IP,专网与互联网作用比较,47,物联网发展的社会背景,第47页,IP,专网与代理服务器相结合方法网络结构,48,物联网发展的社会背景,第48页,VPN,结构,（,2,）,IP,网与非,IP,网,49,物联网发展的社会背景,第49页,（,3,）,IP,网与非,IP,网互联,网关作用,50,物联网发展的社会背景,第50页,物联网网络层技术发展趋势,51,物联网发展的社会背景,第51页,2.,行业应用层与应用层协议基本概念,物联网应用,52,物联网发展的社会背景,第52页,1.4.5,物联网应用层,物联网应用层分为：管理服务层与行业应用层,服务管理层：,经过中间件软件实现了感知硬件与应用软件物理隔离与逻辑地无缝连接,提供海量数据高效、可靠地汇聚、整合与存放,经过数据挖掘、智能数据处理与智能决议计算，为行业应用层提供安全网络管理与智能服务,53,物联网发展的社会背景,第53页,3.,支持物联网共性技术,信息安全,网络管理,对象名字服务,服务质量确保,54,物联网发展的社会背景,第54页,物联网层次结构模型,55,物联网发展的社会背景,第55页,1.5,物联网关键技术与产业发展,1.5.1,物联网关键技术,56,物联网发展的社会背景,第56页,物联网关键技术,57,物联网发展的社会背景,第57页,1.5.2,物联网产业链结构,58,物联网发展的社会背景,第58页,1.5.3,物联网产业特点,物联网产业关联性、渗透性与带动性,经过物联网与相关产业融合，能够对相关产业产生很强辐射和带动作用，深入促进整个国民经济发展,物联网是我国信息化与工业化融合切入点,物联网在各行各业应用，能够带动社会信息化新一轮增加，对于我国国民经济发展方式转型含有主要意义,59,物联网发展的社会背景,第59页,1.5.4,我国物联网“十二五”发展规划,1.,现实状况及形势,我国物联网发展与全球同处于起步阶段，初步具备了一定技术、产业和应用基础，展现出良好发展态势,产业发展初具基础，技术研发和标准研制取得突破，应用推广初见成效,我国物联网发展还存在一系列瓶颈和制约原因：,关键技术和高端产品与国外差距较大,高端综合集成服务能力不强,缺乏骨干龙头企业,应用水平较低，且规模化应用少,信息安全方面存在隐患,60,物联网发展的社会背景,第60页,机遇与挑战并存,国际竞争日趋激烈，发达国家一方面加大力度发展传感器节点核心芯片、嵌入式操作系统、智能计算等核心技术，其次加快标准制定和产业化进程，谋求在未来物联网大规模发展及国际竞争中占据有利位置,物联网是我国新一代信息技术自主创新突破重点方向，蕴含着巨大创新空间,在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等领域，创新活动日趋活跃，创新要素不停积聚,物联网在各行各业应用不停深化，将催生大量新技术、新产品、新应用、新模式,61,物联网发展的社会背景,第61页,“十二五”期间我国物联网发展指导思想：,深入落实落实科学发展观，把握世界新科技革命和产业革命历史机遇，抓住我国加紧培育和发展战略性新兴产业契机，加强统筹规划，促进协同发展,加强自主创新，重视应用牵引；加强监督管理，保障信息安全；加强政策扶持，优化发展环境,重点突破关键技术，研制关键标准，拓展规模应用，构建产业体系，为我国物联网全方面发展并在新一轮国际竞争中占据有利位置奠定坚实基础,62,物联网发展的社会背景,第62页,“十二五”期间我国物联网发展目标,：,技术创新能力显著增强,初步完成产业体系构建,应用规模与水平显著提升,63,物联网发展的社会背景,第63页,“十二五”期间我国物联网发展主要任务：,大力攻克关键技术,加紧构建标准体系,协调推进产业发展,着力培育骨干企业,主动开展应用示范,合理规划区域布局,加强信息安全保障,提升公共服务能力,64,物联网发展的社会背景,第64页,“十二五”期间我国将重点发展物联网应用示范工程,：,智能工业,智能农业,智能物流,智能交通,智能电网,智能环境保护,智能安防,智能医疗,智能家居,65,物联网发展的社会背景,第65页,