物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論-第1章-物聯(lián)網(wǎng)概述

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1、物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論 教材物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論 作者：劉云浩 著 出 版 社：科學(xué)出版社 出版時間：2 0 1 3 -0 8 -0 1 實驗（1 4 學(xué)時） 博創(chuàng)物聯(lián)網(wǎng)實驗箱 百度定位SDKAndroid 條形碼軟件的掃描和制作Android RFID讀卡器Android 云計算軟件分布式文件系統(tǒng) Hadoop 藍(lán)牙防盜軟件Android 課程設(shè)計（1 6 學(xué)時） 網(wǎng)站+微信，手機(jī)掃描條形碼，上傳數(shù)據(jù)庫 信息規(guī)則：網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的策略指導(dǎo) 卡爾夏皮羅 著 出版社：中國人民大學(xué)出版社 出版時間：2000-06-01 已經(jīng)絕版，打印電子版 浪潮之巔 第2版 上下冊 吳軍 著 出版社：人民郵電出版社 出版時間：2013-06

2、-01 物 聯(lián) 網(wǎng) 導(dǎo) 論Introduction to Internet of Things 第1章 物聯(lián)網(wǎng)概述 作 者：劉云浩 著 出 版 社：科學(xué)出版社 1.1 起源與發(fā)展（了解） 1.2 核心技術(shù) 1.3 主要特點 1.4 發(fā)展趨勢 1.5 應(yīng)用前景 4 5溫家寶 “ ”IBM “智慧地球” 國際電信聯(lián)盟 ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨 Bill Gates 未來之路 物物互聯(lián)199520052009 2009 2011年 “ 物 聯(lián) 網(wǎng) 工 程 ”本 科 專 業(yè) ， 開 始 招 生 。 RFID 2015年，全球RFID市場規(guī)模超100億美元。有多大？

3、普適計算 計算機(jī)本身從人們的視線里消失，和環(huán)境融為一體。 人們能夠在任何時間、任何地點、以任何方式進(jìn)行信息的獲取與處理。 嵌入式系統(tǒng) 20世紀(jì)90年代末，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。 6 物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things） 這個概念實際是中國人提出的，整合了美國CPS(Cyber-Physical Systems)、歐盟IoT（Internet of Things)和日本U-Japan等概念。 定義 基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息載體，讓所有能被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。 三個重要特征 普通對象設(shè)備化 自治終端互聯(lián)化 普適服務(wù)智能化 7 8 ： 溝 通 物 理 世 界 與 信 息

4、 世 界 1.1 起源與發(fā)展 1.2 核心技術(shù) 1.3 主要特點 1.4 發(fā)展趨勢 1.5 應(yīng)用前景 9 1 0信息生成 信息應(yīng)用信息處理信息傳輸 綜合應(yīng)用層管理服務(wù)層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層感知識別層 1 1本 科 課 程 設(shè) 置 本 課 程 設(shè) 計 感知識別層 位于四層模型的最底端，是所有上層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。 讓物品“開口說話、發(fā)布信息”是融合物理世界和信息世界的重要一環(huán)。 信息生成設(shè)備 自動生成方式：RFID、傳感器、定位系統(tǒng)等 人工生成方式：智能手機(jī)、PDA、多媒體播放器、上網(wǎng)本、筆記本電腦等等。 1 2 13 RFID無線傳感器智能設(shè)備信息生成方式多樣化是物聯(lián)網(wǎng)最重要的特點 基本組成： RFID系統(tǒng)分

5、為標(biāo)簽，閱讀器和天線三大組件。 工作原理： 閱讀器通過天線發(fā)送電子信號，標(biāo)簽接收到信號后發(fā)射內(nèi)部存儲的標(biāo)識信息，閱讀器再通過天線接收并識別標(biāo)簽發(fā)回的信息。 1 4標(biāo)簽 閱讀器 天線 發(fā)展歷程： 傳感器無線傳感器無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 大量微型、低成本、低功耗的傳感器節(jié)點組成的無線網(wǎng)絡(luò) 1 5 應(yīng)用舉例： VigilNet: 美國弗吉尼亞大學(xué)研制的用于軍事監(jiān)測的系統(tǒng)。傳感節(jié)點具有自主成網(wǎng)、多跳傳輸?shù)忍攸c。 Mercury:美國哈佛大學(xué)研制的可穿戴的醫(yī)療監(jiān)控傳感器。傳感器具有設(shè)計人性化、高精度感知、連續(xù)長期采集數(shù)據(jù)等特點。 GreenOrbs（綠野千傳）：森林監(jiān)測傳感網(wǎng)系統(tǒng)，適用于長期、大規(guī)模、自動化的環(huán)

6、境監(jiān)測任務(wù) 1 6VigilNet Mercury 1 7 監(jiān) 測 運 動 量 、 睡 眠 質(zhì) 量 、 鬧 鐘 震 動待 機(jī) 3 0 天 ， 防 水 1 8參 考 視 頻 ： 機(jī) 器 貓 -第 5 1 7 話 失 物 回 來 的 噴 霧 1 9 撥 打 電 話 ， 接 聽 電 話眨 眼 拍 照 ， 抬 頭 激 活 位置信息的內(nèi)涵擴(kuò)展： 空間信息=地理位置+時間+對象 定位系統(tǒng)與技術(shù)： GPS衛(wèi)星定位 蜂窩基站定位（GSM/CDMA/3G） 室內(nèi)精確定位（紅外線/超聲波/超寬帶） WiFi基站定位 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下對定位技術(shù)的挑戰(zhàn)： 復(fù)雜環(huán)境下的精準(zhǔn)定位 位置信息帶來的信息安全和隱私保護(hù)問題 2 0

7、打 車 軟 件 ， 結(jié) 合 了時 間 ， 對 象 ， 位 置 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層 物聯(lián)網(wǎng)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層，具有強(qiáng)大的紐帶作用。 高效、穩(wěn)定、及時、安全地傳輸上下層的數(shù)據(jù)。 物聯(lián)網(wǎng)四層模型和OSI參考模型 有什么區(qū)別？ 物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層 2 1 2 2 互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò) 無線個域網(wǎng)BluetoothZigBee無線城域網(wǎng)WiMax無線廣域網(wǎng)3G/4G 無線局域網(wǎng)WiFi TCP/IP 互聯(lián)網(wǎng)： 互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)，提供平臺和技術(shù)支持。 無線寬帶網(wǎng)： WiFi/WiMAX等：覆蓋范圍較廣，傳輸速度較快，為物聯(lián)網(wǎng)提供高速可靠廉價且不受接

8、入設(shè)備位置限制的互聯(lián)手段。 無線低速網(wǎng)： ZigBee/藍(lán)牙/紅外等：能夠適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)中能力較低的節(jié)點的低速率、低通信半徑、低計算能力和低能量來源等特征。 蜂窩移動網(wǎng)： 移動通信網(wǎng)絡(luò)：成為“全面、隨時、隨地”傳輸信息的效平臺。 2 3 管理服務(wù)層云計算 位于感知識別和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層之上，綜合應(yīng)用層之下，是物聯(lián)網(wǎng)智慧的源泉。通常把物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用冠以“智能”，如智能交通、智能物流、智能建筑等。 需要解決的問題 數(shù)據(jù)如何存儲（大數(shù)據(jù)與海量存儲） 數(shù)據(jù)如何檢索（數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)） 數(shù)據(jù)如何使用、不被濫用（信息安全與隱私保護(hù)） 2 4 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)存儲體系結(jié)構(gòu)： 直接附加存儲，網(wǎng)絡(luò)附加存儲，存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò) 缺點：只能滿足中

9、等規(guī)模商業(yè)需求 數(shù)據(jù)中心： 是一大型的系統(tǒng)工程，包括冗余的數(shù)據(jù)設(shè)備及安全裝置，提供及時持續(xù)的，安全可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供支持。 典型的數(shù)據(jù)中心：Google， Apache Hadoop 2 5 關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 近半個世紀(jì)歷史的主流數(shù)據(jù)庫。 為物聯(lián)網(wǎng)的運行提供支撐。 新興數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（NoSQL 數(shù)據(jù)庫） 物聯(lián)網(wǎng)的新需求：海量性，多態(tài)性，關(guān)聯(lián)性及語義性 不要求數(shù)據(jù)庫具有確定的表模式 通過避免連接操作提升數(shù)據(jù)庫性能。 2 6 RFID安全 安全隱患：竊聽、跟蹤、中間人攻擊、欺騙/重放/克隆、物理破解、篡改信息、拒絕服務(wù)攻擊、RFID病毒 保護(hù)手段：物理安全機(jī)制，密碼學(xué)安全機(jī)制 位置隱私

10、定義：用戶對自己位置信息的掌控能力：用戶能自由決定是否發(fā)布位置信息，將信息發(fā)布給誰，通過何種方式來發(fā)布，以及發(fā)布的信息有多詳細(xì)。 保護(hù)手段：制度制約、隱私方針、身份匿名、數(shù)據(jù)混淆 2 7 物聯(lián)網(wǎng)豐富的內(nèi)涵催生出更加豐富的外延應(yīng)用。 2 8 1.1 起源與發(fā)展 1.2 核心技術(shù) 1.3 主要特點（了解） 1.4 發(fā)展趨勢 1.5 應(yīng)用前景 2 9 1）聯(lián)網(wǎng)終端規(guī)?；?物聯(lián)網(wǎng)時代每一件物品均具通信功能成為網(wǎng)絡(luò)終端，5-10年內(nèi)聯(lián)網(wǎng)終端規(guī)模有望突破百億。 2）感知識別普適化 無所不在的感知和識別將傳統(tǒng)上分離的物理世界和信息世界高度融合。 3）異構(gòu)設(shè)備互聯(lián)化 各種異構(gòu)設(shè)備利用無線通信模塊和協(xié)議自組成網(wǎng)

11、，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通過“網(wǎng)關(guān)”互通互聯(lián)。 3 0 4）管理處理智能化 運籌學(xué)，機(jī)器學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)挖掘，專家系統(tǒng)等決策手段將廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。 5）應(yīng)用服務(wù)鏈條化 以工業(yè)生產(chǎn)為例，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)覆蓋從原材料引進(jìn)，生產(chǎn)調(diào)度，節(jié)能減排，倉儲物流到產(chǎn)品銷售，售后服務(wù)等各個環(huán)節(jié)。 3 1 1.1 起源與發(fā)展 1.2 核心技術(shù) 1.3 主要特點 1.4 發(fā)展趨勢（了解） 1.5 應(yīng)用前景 3 2 更廣泛的互聯(lián)互通 互聯(lián)互通的對象從人延伸到物體 互聯(lián)互通方式的擴(kuò)展（DTN） 更透徹的感知 通信功能使傳感器能夠協(xié)同工作 更深入的智能 多傳感器實現(xiàn)“人多力量大”的智能 多維感知數(shù)據(jù)實現(xiàn)“防患于未然”的智能 大數(shù)據(jù)挖掘?qū)崿F(xiàn)“見

12、微知著”的智能 3 3 1.1 起源與發(fā)展 1.2 核心技術(shù) 1.3 主要特點 1.4 發(fā)展趨勢 1.5 應(yīng)用前景 3 4 智能交通：通過在基礎(chǔ)設(shè)施和交通工具當(dāng)中廣泛應(yīng)用信息、通訊技術(shù)來提高交通運輸系統(tǒng)的安全性、可管理性、運輸效能同時降低能源消耗和對地球環(huán)境的負(fù)面影響。 3 5實時路況與導(dǎo)航 車聯(lián)網(wǎng)參 考 資 料 ： 無 人 駕 駛 汽 車 視 頻 智能物流：現(xiàn)代物流系統(tǒng)希望利用信息生成設(shè)備，如RFID設(shè)備、感應(yīng)器或全球定位系統(tǒng)等種種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)，并能夠在這個物聯(lián)化的物流網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)智能化的物流管理。 3 6 智能建筑：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為綠色建筑帶來了新的力量。通過建立以節(jié)

13、能為目標(biāo)的建筑設(shè)備監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，將各種設(shè)備和系統(tǒng)融合在一起，形成以智能處理為中心的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，有效的為建筑節(jié)能減排提供有力的支撐。 參 考 資 料 ： 鳳 凰 寬 頻 -監(jiān) 拍 臺 北 1 0 1 大 樓 阻 尼 器 受 地 震 影 響 左 右 搖 擺 環(huán)境監(jiān)測：傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)用于污染監(jiān)測、海洋環(huán)境，森林生態(tài)、火山活動等很重要領(lǐng)域。 3 8 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展緩慢 與可穿戴設(shè)備的概念相比，物聯(lián)網(wǎng)仿佛更貼近生活，但現(xiàn)實中，后者相比前者進(jìn)展緩慢。 物聯(lián)網(wǎng)不是一個完全新生的產(chǎn)業(yè)，在互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)了“人聯(lián)網(wǎng)”之后，緊接著就輪到“物聯(lián)網(wǎng)”了； 我們的周圍已經(jīng)有的物聯(lián)網(wǎng)：智能交通、智能物流等 還沒有走入生活：智能

14、家居，智能農(nóng)業(yè)，自動駕駛。 3 9 物聯(lián)網(wǎng)為何發(fā)展地這么“龜速”？ 參 考 資 料 http:/ 0 1 4 0 6 /k-internet-of-things-3 .html 沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，沒有成熟的商業(yè)模式 互聯(lián)網(wǎng)之所以成功，很好的解決了標(biāo)準(zhǔn)問題。 目前物聯(lián)網(wǎng)軟件、傳感器、傳輸出現(xiàn)大量不同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 多數(shù)企業(yè)孤軍奮戰(zhàn)，相互封閉，無法降低研發(fā)成本，不能產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)初期。 經(jīng)驗：從初期的百家爭鳴，到三國鼎立，打破隔閡，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互通，需要若干年時間。 目前，看不到有什么理由促使(成熟的商業(yè)模式)人們這么去做。 4 0 物聯(lián)網(wǎng)為何發(fā)展地這么“龜速”？ 提出一個辯論題目 IT領(lǐng)域相關(guān)（物聯(lián)網(wǎng)，計算機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)等） 限時2周內(nèi)提交 4 1 分組討論（1015分鐘） 從投資者（或者職業(yè)）角度，你最看好哪一種物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品？給出理由。 車聯(lián)網(wǎng)，無人機(jī)，虛擬現(xiàn)實 可穿戴設(shè)備（健康，服裝，手勢） 智能家居（窗簾，安全，監(jiān)控） 人工智能（智能建筑，智能駕駛） 4 2