复旦大学：《高级Web技术》课程教学课件PPT（2011）_10 物联网与应用

物联网概论 Internet of Things 李敏波 limb@fudan.edu.cn

李敏波 limb@fudan.edu.cn 物联网概论 Internet of Things

提纲 物联网概述 物联网架构 ■EPC物联网 核心技术-RFID系统和WSN网络 物联网应用

提纲 ◼ 物联网概述 ◼ 物联网架构 ◼ EPC物联网 ◼ 核心技术-RFID系统和WSN网络 ◼ 物联网应用

物联网概述 ●物联网的定义 ●物联网基本框架 物联网技术体系 ●物联网应用领域 ■物联网感知层技术 ●传感 RFID ●二维码 智能传感器(MEMS) 传感器网络 ■物联网传输层技术 ●有线通信传输层 无线通信传输层 协议与标准 ■物联网支撑技术及应用技术 嵌入式软件与中间件 ●普适计算与嵌入式智能 海量数据处理与云计算 ●网络与信息安全技术

◼ 物联网概述 ⚫ 物联网的定义 ⚫ 物联网基本框架 ⚫ 物联网技术体系 ⚫ 物联网应用领域 ◼ 物联网感知层技术 ⚫ 传感器 ⚫ RFID ⚫ 二维码 ⚫ 智能传感器（MEMS） ⚫ 传感器网络 ◼ 物联网传输层技术 ⚫ 有线通信传输层 ⚫ 无线通信传输层 ⚫ 协议与标准 ◼ 物联网支撑技术及 应用技术 ⚫ 嵌入式软件与中间件 ⚫ 普适计算与嵌入式智能 ⚫ 海量数据处理与云计算 ⚫ 网络与信息安全技术

物联网(|0T)的定义 早在1995年,比尔·盖茨在《未来之路》一书中就已经提及物联网概念。但是,“物联网” 概念的真正提出是在1999年,由 EPCglobal的Auo-D中心提出,被定义为:把所有物品 通过射频识别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 2005年,国际电信联盟(ITU)正式称“物联网”为“ The Internet of things”",并发表了年终报告《TU 互联网报告2005:物联网》。报告指出,无所不在的“物联网”通信时代即将来临,世界上所有的物体从 轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换;并描绘出“物联网”时代的图景 现在较为普遍理解:,物联网是将眢种信息传感设备,如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位 系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。通过装置在各类物体上的电子标签 (RFD)、传感器、二维码等经过按口与无线网络相连,从而给物体赋予智能,可以实现人与物体的沟通 和对话,也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话

物联网（IOT）的定义 早在1995年，比尔·盖茨在《未来之路》一书中就已经提及物联网概念。但是，“物联网” 概念的真正提出是在1999年，由EPCglobal的Auto-ID中心提出，被定义为：把所有物品 通过射频识别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。 2005年，国际电信联盟（ITU）正式称“物联网”为“The Internet of things”，并发表了年终报告《ITU 互联网 报告2005：物联网》。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从 轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换；并描绘出“物联网”时代的图景。 现在较为普遍理解：，物联网是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位 系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。通过装置在各类物体上的电子标签 （RFID）、传感器、二维码等经过接口与无线网络相连，从而给物体赋予智能，可以实现人与物体的沟通 和对话，也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话

广义的物联网涵义 利用条码、射频识别(RF|D)、传感器、全球定位系统、激光扫 描器等信息传感设备,按约定的协议,实现人与人、人与物、物与物的 在任何时间、任何地点的连接( anything、 anytime、 anywhere),从而 进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的 庞大网络系统 普适计算 传感器网络 泛在网络 RFID 物联网

广义的物联网涵义 利用条码、射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫 描器等信息传感设备，按约定的协议，实现人与人、人与物、物与物的 在任何时间、任何地点的连接（anything、anytime、anywhere），从而 进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的 庞大网络系统。 普适计算 泛在网络 RFID 物联网 传感器网络

各国物联网战略或计划 2008年美国 BM提出的“智慧地球”概念(建议政府投资新代的智慧型基础设施)已上升至美国的国家 战略。该战略认为产业下一阶段的任务是把新一代∏技术充分运用在各行各业之中,具体地 智慧地球 说,就是把感应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,并且被普遍连接,形成“物联网 物联网行动计划。具体而务实,强调RFD的广泛应用,注重信息安全。2009年6月,欧盟委 2009年欧盟 员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了《欧盟物联网行动计 划》,以确保欧洲在建构物联网的过程中起主导作用。行动计划共包括14项内容,主要有管 物联网行动 理、隐私及数据保护、“芯片沉默”的权利、澘在危险、关键资源、标准化、研究、公私合作、 创新、管理机制、国际对话、环境问题、统计数据和进展监督等一系列工作。 Japan战略。在 Japan的基础上,强调电子政务和社会信息服务应用。2004年,总务省 2009年日本 MC)提出2006~2010年间「发展任务— jApan战略。该战略的理念是以人为本,实现 所有人与人、物与物、人与物之间的连接,即所谓4U= For You( Ubiquitous, Uni versal,User i-Japan战略 oriented, Unique),希望在2010年将日本建设成一个“实现随时、随地、任何物体、任何人 ( anytime, anywhere, anything, anyone)均可连接的泛在网络社会 ·继日本提出 -Japan战略后,韩国也在2006年确立了 UP-Korea战略。 U-Korea旨在建立无所不在 2009年韩国 的社会( ubiquitous society),布建智能型网络(如Pv6、BcN、USN)、最新的技术应用 如DMB、 Telematics、RFD)等先进的信息基础建设,让民众可以随时随地享有科技智慧服 u- Korea战略 务。其最终目的,除运用∏科技为民众创造食衣住行育乐各方面无所不在的便利生活服务,亦 希望扶植∏产业发展新兴应用技术,强化产业优势与国家竞争力 2009年中国 ·感知中国。2009年8月7日家宝总理在无锡考察时提出要尽快建立中国的传感信息中心或者叫 感知中国 感知中国”中心

• IBM提出的“智慧地球”概念（建议政府投资新一代的智慧型基础设施）已上升至美国的国家 战略。该战略认为IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地 说，就是把感应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，并且被普遍连接，形成“物联网”。 2008年-美国 智慧地球 • 物联网行动计划。具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全。2009年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区委员会递交了《欧盟物联网行动计 划》，以确保欧洲在建构物联网的过程中起主导作用。行动计划共包括14项内容，主要有管 理、隐私及数据保护、“芯片沉默”的权利、潜在危险、关键资源、标准化、研究、公私合作、 创新、管理机制、国际对话、环境问题、统计数据和进展监督等一系列工作。 2009年-欧盟 物联网行动 • i-Japan战略。在u-Japan的基础上，强调电子政务和社会信息服务应用。2004年，总务省 （MIC）提出2006～2010年间IT发展任务——u-Japan战略。该战略的理念是以人为本，实现 所有人与人、物与物、人与物之间的连接，即所谓4U=ForYou（Ubiquitous,Universal, User￾oriented, Unique），希望在2010年将日本建设成一个“实现随时、随地、任何物体、任何人 （anytime, anywhere, anything, anyone）均可连接的泛在网络社会”。 2009年-日本 i-Japan战略 • 继日本提出u-Japan战略后，韩国也在2006年确立了u-Korea战略。u-Korea旨在建立无所不在 的社会（ubiquitous society），布建智能型网络（如IPv6、BcN、USN）、最新的技术应用 （如DMB、Telematics、RFID）等先进的信息基础建设，让民众可以随时随地享有科技智慧服 务。其最终目的，除运用IT科技为民众创造食衣住行育乐各方面无所不在的便利生活服务，亦 希望扶植IT产业发展新兴应用技术，强化产业优势与国家竞争力。 2009年-韩国 u-Korea战略 • 感知中国。2009年8月7日家宝总理在无锡考察时提出要尽快建立中国的传感信息中心或者叫 “感知中国”中心。 2009年-中国 感知中国 各国物联网战略或计划

物联网(OT)提出的背景 经济长波理论:每一次的经济低谷必定会催生出某些新的技术,而这种技 经济危机下的推术定是可以为绝大多数工业产业提供种全新的使用价值,从而带动新 轮的消费增长和高额的产业投资,以触动新经济周期的形成 手 过去的10年间,互联网技术取得巨大成功。目前的经济危机让人们又不得 不面临紧迫的选择,物联网技术成为推动下一个经济增长的特别重要推手。 °随着微电子技术的发展,涉及人类生活、生产、管理等方方面面的各种传 传感技术的成熟 感器已经比较成熟。例如常见的无线传感器(WsN)、RFD、电子标签等。 网络接入和信息 目前,随着网络接入多样化、卩宽带化和计算机软件技术的飞跃发展,基 处理能力大幅提 于海量信息收集合分类处理的能力大大提高

• 经济长波理论：每一次的经济低谷必定会催生出某些新的技术，而这种技 术一定是可以为绝大多数工业产业提供一种全新的使用价值，从而带动新一 轮的消费增长和高额的产业投资，以触动新经济周期的形成。 • 过去的10年间，互联网技术取得巨大成功。目前的经济危机让人们又不得 不面临紧迫的选择，物联网技术成为推动下一个经济增长的特别重要推手。 经济危机下的推 手 • 随着微电子技术的发展，涉及人类生活、生产、管理等方方面面的各种传 传感技术的成熟 感器已经比较成熟。例如常见的无线传感器（WSN）、RFID、电子标签等。 • 目前，随着网络接入多样化、IP宽带化和计算机软件技术的飞跃发展，基 于海量信息收集合分类处理的能力大大提高。 网络接入和信息 处理能力大幅提 高 物联网（IOT）提出的背景

物联网(|OT)的特征 感知)》(传输 智能 全面感知 可靠传输 智能处理 利用FD、传感器、二维唱等 能彰随时随地采集物体的动态 通过网络将感知的各种利用计算机技术,及时地对海量的 信息进行实时传送 数据进行信息控制,真正达到了 信息。 与物的沟通、物与物的沟通

物联网（IOT）的特征 全面感知 可靠传输 智能处理 感知 传输 智能 利用RFID、传感器、二维码等 能够随时随地采集物体的动态 信息。 通过网络将感知的各种 信息进行实时传送。 利用计算机技术，及时地对海量的 数据进行信息控制，真正达到了 人与物的沟通、物与物的沟通

物联网(|OT)的特征 音频采集器 青蜒采器 对物体静态数据及属性的感知: 视采集 RF|D、红外感应器、激光扫描、二维码等 虚拟我系统 观集器 虚感系 对物体固定属性的动态感知: 水系传感 土壤传感器 传感器网、GPS等 心型务器 办公设各 对环境模糊信息的感知 生产设备 家用设备 视频探头等 人的综合感知能力图 RFID、无线传感网、视频探测三者均属于应用于物联网的末端感知环节,且具有 很强的协作性和互补性,而这种协作性和互补性将不仅实现更为透彻的感知,而 且将极大提高更加准确的信息感知

物联网（IOT）的特征 全面感知 可靠传输 智能处理 感知 传输 智能 利用RFID、传感器、二维码等 能够随时随地采集物体的动态 信息。 通过网络将感知的各种 信息进行实时传送。 利用计算机技术，及时地对海量的 数据进行信息控制，真正达到了 人与物的沟通、物与物的沟通

OT基本理论模型 近距离 通信 智能卡 传感器技术 二维码 网关 高速数 曾跟踪定位设备 因特网 据网络 UT 条形码 GPS

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