第I章物聯(lián)網(wǎng)概述

學(xué)習(xí)任務(wù)務(wù)物聯(lián)網(wǎng)的的起源與與發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的的定義物聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)體系系Clicktoaddtitleinhere123本章主要要涉及：：1.1物聯(lián)網(wǎng)的的起源與與發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)作作為一種種模糊的的意識或或想法而而出現(xiàn)，，可以追追溯到上上世紀(jì)末末。1995年比爾·蓋茨在《未來之路路》一書中就就已經(jīng)提提及類似似于物品品互聯(lián)的的想法，，只是當(dāng)當(dāng)時受限限于無線線網(wǎng)絡(luò)、、硬件及及傳感設(shè)設(shè)備的發(fā)發(fā)展，并并未引起起重視。。1.1物聯(lián)網(wǎng)的的起源與與發(fā)展1999年，美國國麻省理理工大學(xué)學(xué)Auto-ID研究中心心的創(chuàng)建建者之一一的KevinAshton教授在他他的一個個報告中中首次使使用了““InternetofThings””這個短語語，事實上，，Auto-ID中心的目目標(biāo)就是是在Internet的基礎(chǔ)上上建造一一個網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，實現(xiàn)現(xiàn)計算機(jī)機(jī)與物品品（objects）之間的的互聯(lián)，，這里的的物品包包括各種種各樣的的硬件設(shè)設(shè)備、軟軟件、協(xié)協(xié)議等等等。1.1物聯(lián)網(wǎng)的的起源與與發(fā)展1999年至2003年，物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)方面面的工作作局限于于實驗室室中，這這一時期期的主要要工作集集中在物物品身份份的自動動識別，，如何減減少識別別錯誤和和提高識識別效率率是關(guān)注注的重點點。2003年，“EPC決策研討討會”在在芝加哥哥召開。。作為物物聯(lián)網(wǎng)方方面第一一個國際際會議，，該研討討會得到到了全球球90多個公司司的大力力支持。。從此，，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)相關(guān)工工作開始始走出實實驗室。。1.1物聯(lián)網(wǎng)的的起源與與發(fā)展經(jīng)過工業(yè)業(yè)界與學(xué)學(xué)術(shù)界的的共同努努力，2005年物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)終于大大放異彩彩。這一一年，國國際電信信聯(lián)盟（（ITU）發(fā)布了了題為《ITU互聯(lián)網(wǎng)報報告2005：物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)》的報告，，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)概念開開始正式式出現(xiàn)在在官方文文件中。。1.1物聯(lián)網(wǎng)的的起源與與發(fā)展從此以后后，物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)獲得得跨越式式的發(fā)展展，美國國、中國國、日本本以及歐歐洲一些些國家紛紛紛將發(fā)發(fā)展物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)施列列為國家家戰(zhàn)略發(fā)發(fā)展計劃劃的重要要內(nèi)容。。在美國，，IBM提出了““智慧地地球”的的構(gòu)想，，其中物物聯(lián)網(wǎng)是是不可缺缺少的一一部分，，2009年1月，美國國將其提提升到國國家戰(zhàn)略略。1.1物聯(lián)網(wǎng)的的起源與與發(fā)展在歐洲，，2009年6月，歐盟盟在比利利時首都都布魯塞塞爾向歐歐洲議會會、歐洲洲理事會會、歐洲洲經(jīng)濟(jì)與與社會委委員會和和地區(qū)委委員會提提交了以以《物聯(lián)網(wǎng)——歐洲行動動計劃》為題的公公告，其其目的是是希望歐歐洲通過過構(gòu)建新新型物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)管理理框架來來引領(lǐng)世世界物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)發(fā)展展。1.1物聯(lián)網(wǎng)的的起源與與發(fā)展歐盟委員員會提出出物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的三方方面特性性：第一，不不能簡單單的將物物聯(lián)網(wǎng)看看做互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的延延伸，物物聯(lián)網(wǎng)建建立在特特有基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)施上上，將是是一系列列新的獨獨立系統(tǒng)統(tǒng)，當(dāng)然然，部分分基礎(chǔ)設(shè)設(shè)施仍要要依存于于現(xiàn)有的的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)。第二，物物聯(lián)網(wǎng)將將伴隨新新的業(yè)務(wù)務(wù)共同發(fā)發(fā)展；第三，物物聯(lián)網(wǎng)包包括了多多種不同同的通信信模式，，物與人人通信，，物與物物通信，，其中特特別強(qiáng)調(diào)調(diào)了包括括機(jī)對機(jī)機(jī)通信（（M2M）。1.1物聯(lián)網(wǎng)的的起源與與發(fā)展在我國，，2009年8月溫家寶寶總理視視察無錫錫中科院院物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)技術(shù)研研發(fā)中心心時指出出并強(qiáng)調(diào)調(diào)，要盡盡快突破破物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)核心技技術(shù)，把把傳感技技術(shù)和TD的發(fā)展結(jié)結(jié)合起來來，此后，我我國官方方對物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的多多次提議議和眾多多規(guī)劃表表示我國國物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的發(fā)展展已正式式提上議議事日程程。1.2..1物聯(lián)網(wǎng)概概念物聯(lián)網(wǎng)的的英文名名稱為““TheInternetofThings”，由該名名稱可見見，物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)就是是“物物物相連的的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)”。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)結(jié)構(gòu)上看看，物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)就是是通過Internet將眾多信信息傳感感設(shè)備與與應(yīng)用系系統(tǒng)連接接起來并并在廣域域網(wǎng)范圍圍內(nèi)對物物品身份份進(jìn)行識識別的分分布式系系統(tǒng)。1.2..1物聯(lián)網(wǎng)概概念物聯(lián)網(wǎng)的的概念是是在1999年提出的的。當(dāng)時時基于互互聯(lián)網(wǎng)、、RFID技術(shù)、EPC標(biāo)準(zhǔn)，在在計算機(jī)機(jī)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，利利用射頻頻識別技技術(shù)、無無線數(shù)據(jù)據(jù)通信技技術(shù)等，，構(gòu)造了了一個實實現(xiàn)全球球物品信信息實時時共享的的實物互互聯(lián)網(wǎng)““Internetofthings””（IOT，簡稱物物聯(lián)網(wǎng)））。1.2..2物聯(lián)網(wǎng)定定義及組組成1.物聯(lián)網(wǎng)定定義目前較為為公認(rèn)的的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的定義義是：通過射頻頻識別（（RFID）裝置、、紅外感感應(yīng)器、、全球球定位系系統(tǒng)、激激光掃描描器等信信息傳感感設(shè)備，，按約定定的協(xié)議議，把任任何物品品與互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)相連連接，進(jìn)進(jìn)行信息息交換和和通信，，以實現(xiàn)現(xiàn)智能化化識別、、定位、、跟蹤、、監(jiān)控和和管理的的一種網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)每個而而不是每每種物品品能夠被被唯一標(biāo)標(biāo)識后，，利用識識別、通通信和計計算等技技術(shù)，在在互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)基礎(chǔ)上上，構(gòu)建建的連接接各種物物品的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，就就是人們們常說的的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)。1.2..2物聯(lián)網(wǎng)定定義及組組成物聯(lián)網(wǎng)中中的“物”的的涵義要要滿足以以下條件件才能夠夠被納入入“物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)”的的范圍：：①要有有相應(yīng)信信息的接接收器；；②要有有數(shù)據(jù)傳傳輸通路路；③要有有一定的的存儲功功能；④要有有CPU；1.2..2物聯(lián)網(wǎng)定定義及組組成⑤要有有操作系系統(tǒng)；⑥要有有專門的的應(yīng)用程程序；⑦要有有數(shù)據(jù)發(fā)發(fā)送器；；⑧遵循循物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的通信信協(xié)議；；⑨在世世界網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中有可可被識別別的唯一一編號。。1.2..2物聯(lián)網(wǎng)定定義及組組成2.物聯(lián)網(wǎng)的的發(fā)展與與形成物聯(lián)網(wǎng)的的發(fā)展跟跟互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)是分不不開的，，主要兩兩個層面面的意思思：物聯(lián)網(wǎng)的的核心和和基礎(chǔ)仍仍然是互互聯(lián)網(wǎng)，，它是在在互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)基礎(chǔ)上上的延伸伸和擴(kuò)展展;第二，物物聯(lián)網(wǎng)是是比互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)更為為龐大的的網(wǎng)絡(luò)，，其網(wǎng)絡(luò)絡(luò)連接延延伸到了了任何的的物品和和物品之之間，這這些物品品可以通通過各種種信息傳傳感設(shè)備備與互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)連連接在一一起，進(jìn)進(jìn)行更為為復(fù)雜的的信息交交換和通通信。1.2..2物聯(lián)網(wǎng)定定義及組組成3物聯(lián)網(wǎng)的的三大特特征一般認(rèn)為為,物聯(lián)網(wǎng)具具有以下下的三大大特征:①全面感知知利用RFID、傳感器器、二維維碼等隨隨時隨地地獲取物物體的信信息。②可靠傳傳遞通過無線線網(wǎng)絡(luò)與與互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的融合合，將物物體的信信息實時時準(zhǔn)確地地傳遞給給用戶。。1.2..2物聯(lián)網(wǎng)定定義及組組成③智能處處理利用云計計算、數(shù)數(shù)據(jù)挖掘掘以及模模糊識別別等人工工智能技技術(shù)，對對海量的的數(shù)據(jù)和和信息進(jìn)進(jìn)行分析析和處理理，對物物體實施施智能化化的控制制。物聯(lián)網(wǎng)概概念模型型1.2..2物聯(lián)網(wǎng)定定義及組組成4.物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)認(rèn)識方面面的誤區(qū)區(qū)誤區(qū)之一一，把傳傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)或RFID網(wǎng)等同于于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)。誤區(qū)之二二，把物物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)當(dāng)成互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的無無邊無際際的無限限延伸，，把物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)當(dāng)成成所有物物的完全全開放、、全部互互連、全全部共享享的互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)平臺臺。1.2..2物聯(lián)網(wǎng)定定義及組組成誤區(qū)之三三，認(rèn)為為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)就是物物-物互聯(lián)的的無所不不在的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，因因此認(rèn)為為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)是空中中樓閣，，是目前前很難實實現(xiàn)的技技術(shù)。誤區(qū)之四四，把物物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)當(dāng)成個筐筐，什么么都往里里裝；基基于自身身認(rèn)識，，把僅僅僅能夠互互動、通通信的產(chǎn)產(chǎn)品都當(dāng)當(dāng)成物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用用。1.3..1物聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)概論論物聯(lián)網(wǎng)是是典型的的交叉學(xué)學(xué)科，它它所涉及及的核心心技術(shù)包包括IPv6技術(shù)、云云計算技技術(shù)、傳傳感技術(shù)術(shù)、RFID智能識別別技術(shù)、、無線通通信技術(shù)術(shù)等。因此，從從技術(shù)角角度講，，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)專業(yè)主主要涉及及的專業(yè)業(yè)有：計計算機(jī)科科學(xué)與工工程、電電子與電電氣工程程、電子子信息與與通訊、、自動控控制、遙遙感與遙遙測、精精密儀器器、電子子商務(wù)等等等。1.3..1物聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)概論論歐盟于2009年9月發(fā)布的的《歐盟物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略略研究路路線圖》白皮書中中列出13類關(guān)鍵技技術(shù)，包包括：標(biāo)識技術(shù)術(shù)、物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)體系系結(jié)構(gòu)技技術(shù)、通通信與網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)術(shù)、數(shù)據(jù)據(jù)和信號號處理技技術(shù)、軟軟件和算算法、發(fā)發(fā)現(xiàn)與搜搜索引擎擎技術(shù)、、電源和和能量儲儲存技術(shù)術(shù)等。1.3..1物聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)概論論物聯(lián)網(wǎng)的的技術(shù)體體系框架架1.3..2物聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)體系系1.感知、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信信和應(yīng)用用關(guān)鍵技技術(shù)①傳感感和識別別技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)感知物物理世界界獲取信信息和實實現(xiàn)物體體控制的的首要環(huán)環(huán)節(jié)。傳感器將將物理世世界中的的物理量量、化學(xué)學(xué)量、生生物量轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成可可供處理理的數(shù)字字信號。。識別技術(shù)術(shù)實現(xiàn)對對物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)中物體體標(biāo)識和和位臵信信息的獲獲取。1.3..2物聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)體系系②網(wǎng)絡(luò)絡(luò)通信技技術(shù)主要實現(xiàn)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)數(shù)據(jù)信信息和控控制信息息的雙向向傳遞、、路由和和控制.重點包括括低速近近距離無無線通信信技術(shù)、、低功耗耗路由、、自組織織通信、、無線接接入M2M通信增強(qiáng)強(qiáng)、IP承載技術(shù)術(shù)、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)傳送技技術(shù)、異異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)融合接接入技術(shù)術(shù)以及認(rèn)認(rèn)知無線線電技術(shù)術(shù)。1.3..2物聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)體系系③海量量信息智智能處理理綜合運(yùn)用用高性能能計算、、人工智智能、數(shù)數(shù)據(jù)庫和和模糊計計算等技技術(shù)，對對收集的的感知數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行行通用處處理，重重點涉及及數(shù)據(jù)存存儲、并并行計算算、數(shù)據(jù)據(jù)挖掘、、平臺服服務(wù)、信信息呈現(xiàn)現(xiàn)等。1.3..2物聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)體系系④面向向服務(wù)的的體系架架構(gòu)（Service-orientedArchitecture，SOA）是一種松松耦合的的軟件組組件技術(shù)術(shù)，它將將應(yīng)用程程序的不不同功能能模塊化化，并通通過標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化的接接口和調(diào)調(diào)用方式式聯(lián)系起起來，實實現(xiàn)快速速可重用用的系統(tǒng)統(tǒng)開發(fā)和和部署。。SOA可提高物物聯(lián)網(wǎng)架架構(gòu)的擴(kuò)擴(kuò)展性，，提升應(yīng)應(yīng)用開發(fā)發(fā)效率，，充分整整合和復(fù)復(fù)用信息息資源。。1.3..2物聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)體系系2.支撐技術(shù)術(shù)物聯(lián)網(wǎng)支支撐技術(shù)術(shù)包括嵌嵌入式系系統(tǒng)、微微機(jī)電系系統(tǒng)（MicroElectroMechanicalSystems，MEMS）、軟件件和算法法、電源源和儲能能、新材材料技術(shù)術(shù)等。①微機(jī)機(jī)電系統(tǒng)統(tǒng)可實現(xiàn)對對傳感器器、執(zhí)行行器、處處理器、、通信模模塊、電電源系統(tǒng)統(tǒng)等的高高度集成成，是支支撐傳感感器節(jié)點點微型化化、智能能化的重重要技術(shù)術(shù)。1.3..2物聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)體系系②嵌入入式系統(tǒng)統(tǒng)是滿足物物聯(lián)網(wǎng)對對設(shè)備功功能、可可靠性、、成本、、體積、、功耗等等的綜合合要求，，可以按按照不同同應(yīng)用定定制裁剪剪的嵌入入式計算算機(jī)技術(shù)術(shù)，是實實現(xiàn)物體體智能的的重要基基礎(chǔ)。③軟件和和算法是實現(xiàn)物物聯(lián)網(wǎng)功功能、決決定物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)行為為的主要要技術(shù)，，重點包包括各種種物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)計算系系統(tǒng)的感感知信息息處理、、交互與與優(yōu)化軟軟件與算算法、物物聯(lián)網(wǎng)計計算系統(tǒng)統(tǒng)體系結(jié)結(jié)構(gòu)與軟軟件平臺臺研發(fā)等等。1.3..2物聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)體系系④電源源和儲能能是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)鍵支支撐技術(shù)術(shù)之一，，包括電電池技術(shù)術(shù)、能量量儲存、、能量捕捕獲、惡惡劣情況況下的發(fā)發(fā)電、能能量循環(huán)環(huán)、新能能源等技技術(shù)。⑤新材材料技術(shù)術(shù)主要是指指應(yīng)用于于傳感器器的敏感感元件實實現(xiàn)的技技術(shù)。傳傳感器敏敏感材料料包括濕濕敏材料料、氣敏敏材料、、熱敏材材料、壓壓敏材料料、光敏敏材料等等。新敏敏感材料料的應(yīng)用用可以使使傳感器器的靈敏敏度、尺尺寸、精精度、穩(wěn)穩(wěn)定性等等特性獲獲得改善善。1.3..2物聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)體系系3.共性技術(shù)術(shù)物聯(lián)網(wǎng)共共性技術(shù)術(shù)涉及網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的不不同層面面，主要要包括架架構(gòu)技術(shù)術(shù)、標(biāo)識識和解析析、安全全和隱私私、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)管理技技術(shù)等。。物聯(lián)網(wǎng)架架構(gòu)技術(shù)術(shù)目前處處于概念念發(fā)展階階段。物物聯(lián)網(wǎng)需需具有統(tǒng)統(tǒng)一的架架構(gòu)，清清晰的分分層，支支持不同同系統(tǒng)的的互操作作性，適適應(yīng)不同同類型的的物理網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，適適應(yīng)物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的業(yè)業(yè)務(wù)特性性。1.3..2物聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)體系系①標(biāo)識識和解析析技術(shù)是對物理理實體、、通信實實體和應(yīng)應(yīng)用實體體賦予的的或其本本身固有有的一個個或一組組屬性，，并能實實現(xiàn)正確確解析的的技術(shù)。。物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)標(biāo)識和解解析技術(shù)術(shù)涉及不不同的標(biāo)標(biāo)識體系系、不同同體系的的互操作作、全球球解析或或區(qū)域解解析、標(biāo)標(biāo)識管理理等。1.3..2物聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)體系系②安全全和隱私私技術(shù)包括安全全體系架架構(gòu)、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全全技術(shù)、、“智能物體體”的廣泛部部署對社社會生活活帶來的的安全威威脅、隱隱私保護(hù)護(hù)技術(shù)、、安全管管理機(jī)制制和保證證措施等等。網(wǎng)絡(luò)管理理技術(shù)重重點包括括管理需需求、管管理模型型、管理理功能、、管理協(xié)協(xié)議等。。為實現(xiàn)對對物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)廣泛部部署的"智能物體體"的管理，，需要進(jìn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)絡(luò)功能和和適用性性分析，，開發(fā)適適合的管管理協(xié)議議。1.3..3物聯(lián)網(wǎng)面面臨的主主要技術(shù)術(shù)問題物聯(lián)網(wǎng)的的發(fā)展主主要面臨臨五個主主要技術(shù)術(shù)問題：：（1）技術(shù)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)問題題（2）安全問問題（3）協(xié)議問問題（4）IP地址問題題（5）終端問問題。1.4物聯(lián)網(wǎng)的的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域我國的物物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域域主要有有智能交交通、環(huán)環(huán)境保護(hù)護(hù)、政府府工作、、公共安安全、平平安家居居、智能能消防、、工業(yè)監(jiān)監(jiān)測、機(jī)機(jī)械制造造等。1.4物聯(lián)網(wǎng)的的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域1.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用示例例——食品安全全1.4物聯(lián)網(wǎng)的的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域2.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用示例例——平安城市市1.4物聯(lián)網(wǎng)的的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域3.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用示例例——人體健康康1.4物聯(lián)網(wǎng)的的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域4.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用示例例——智能家庭庭1.4物聯(lián)網(wǎng)的的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域5.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用示例例——智慧農(nóng)業(yè)業(yè)(農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化生產(chǎn)產(chǎn)監(jiān)測系系統(tǒng))1.5應(yīng)用案例例：光纖纖傳感溫溫度監(jiān)測測系統(tǒng)分布式光光纖光學(xué)