第一章

物聯網簡介張光河Email:guanghezhang@163.com1參考書目物聯網概論：張光河

主編，人民郵電出版社，2014-9-1。ISBN：9787115361158（淘寶，當當均有售）物聯網架構——物聯網技術與社會影響2大綱物聯網的產生背景物聯網的核心技術物聯網的主要特點物聯網的應用前景物聯網的挑戰3物聯網的由來2009

“感知中國”2008IBM“智慧地球”2005國際電信聯盟《ITU互聯網報告2005：物聯網》，指出無所不在的“物聯網”通信時代即將來臨1995BillGates《未來之路》物物互聯物聯網的基本思想出現于20世紀90年代41995《未來之路》蓋茨在書中寫道：“雖然現在看來這些預測不太可能實現，甚至有些荒謬，但是我保證這是本嚴肅的書，而決不是戲言。十年后我的觀點將會得到證實。”

5未實現篇（一）《未來之路》中寫道：用戶遺失或遭竊的照相機將自動發回信息，告訴用戶它現在所處的具體位置，甚至當它已經身處不同的城市。

評注：十分不幸，蓋茨的這一預言并沒有實現。但現在的手機大多有拍照功能，從這個角度來看，我們用來發信息的手機同時也是照相機，因此并不能說蓋茨完全錯誤。《未來之路》中寫道：如果您的孩子需要零花錢，您可以從電腦錢包中給他轉帳5美元。此外，當您駕車駛過機場大門時，電腦錢包將會與機場購票系統連接，檢驗您是否購買了機票。

評注：如今的信用卡及Ebay的PayPal服務最接近比爾蓋茨的預測，然而迄今為止電子貨幣時代還遠遠沒有到來。6未實現篇（二）《未來之路》中寫道：未來人們在觀看電影《飄》時，可以用自己的面孔替換片中的嘉寶等知名演員，實實在在體會一下當明星的感覺。

評注：這種電影卡拉ok技術至今為止還沒有出現。不過您可以在觀看電影的時候關掉聲音，用自己制作的字幕來自娛自樂一下。《未來之路》中寫道：您可以親自進入地圖之中，方便的找到每一條街道或每一座建筑。評注：這就是三維版本的MapQuest，但目前還沒有實現。7實現篇（一）《未來之路》中寫道：未來您將可以選擇收看自己喜歡的節目，而不是被動的等著電視臺播放。評注：蓋茨的這一預言很早就得以實現，Tivo技術出現在1997年。《未來之路》中寫道：如果您計劃購買一臺冰箱，您將不用再聽那些喋喋不休的推銷員嘮叨，因為電子公告板上有各種正式和非正式的評價信息。評注：用戶已經可以通過互聯網找到各種有用的信息，在電子購物方面我們要感謝亞馬遜和S的努力。

8實現篇（二）《未來之路》中寫道：一對鄰居在各自家中收看同一部電視劇，然而在中間插播電視廣告的時段，兩家電視中卻出現完全不同的節目。中年夫妻家中的電視廣告節目是退休理財服務廣告，而年輕夫婦的電視中播放的是假期旅行廣告。評注：定制廣告業務至今還沒有完全實現，不過Open和Navic等公司已經開始向廣播公司和廣告客戶推銷這一技術。《未來之路》中寫道：音樂銷售將出現新的模式。那些對光盤和磁帶等耗材產品感到頭疼的用戶將不會再受到磨損的困擾，未來的音樂將存儲在一臺服務器上，供用戶通過互聯網下載。9《ITU互聯網報告2005：物聯網》

第一章，物聯網簡介，探索了物聯網下的關鍵技術遠景，如全域網絡（UbiquitousNetworks，又譯泛在網絡）、下一代網絡（NGN）和全域計算。第二章，可用技術，檢視了那些能夠引導未來物聯網發展的技術，包括無線射頻識別（RFID）、傳感網技術、智能器件、納米技術和小型化技術。第三章，市場機會，探索了這些技術的市場潛力和抑制市場增長的因素。文章選取了部分行業的新商業模型作為范例，描繪了物聯網如何做到改變產業基石。10《ITU互聯網報告2005：物聯網》第四章，潛在挑戰，思考了阻礙物聯網標準化和廣泛部署的障礙，如日益增長的隱私關注。第五章，發展中國家的機遇，提出了一些物聯網技術能夠給發展中國家帶來的益處，這些益處將能使這些國家成為先鋒用戶和市場催化劑。11《ITU互聯網報告2005：物聯網》第六章，美好前景，將上述內容融合到一起，總結了在未來十年我們的生活方式將會被如何改變。第七章，新生態系統，總結了物聯網帶來的影響社會發展、人類生活和電信行業的全新生態系統。12智慧地球2008年11月，IBM總裁提出:讓社會更智慧地進步讓人類更智慧地生存讓地球更智慧地運轉其愿景(三個維度)：更透徹地感應和度量世界的本質和變化更全面地讓世界互聯互通更深入地讓事物、流程、運行方式智能化13感知中國2009年8月7日，溫總理提出感知中國溫家寶總理指出：“在傳感器發展中，要早一點謀劃未來，早一點攻破核心技術”，“盡快建立中國的傳感信息中心，或者叫‘感知中國’中心”。14RadioFrequencyIdentification1999年，美國麻省理工學院（MIT）Auto‐ID中心，提出EPC系統及物聯網概念ElectronicProductCode,EPC:電子編碼RadioFrequencyIdentification,RFID:(無線)射頻識別15什么是物聯網？物聯網實際是中國人的發明，整合了美國CPS(Cyber‐PhysicalSystems)、歐盟IoT（InternetofThings)和日本U‐Japan等概念。普通對象設備化自治終端互聯化普適服務智能化16傳感網的定義(MIT,1999)通過RFID、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡概念。17IOT的基本定義指將各種信息傳感設備，如RFID裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等裝置與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡。其目的是讓所有的物品都與網絡連接在一起，方便識別和管理。18中國移動通信的定義物聯網是指通過各種信息傳感設備，如傳感器、射頻識別(RFID)技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，與互聯網結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。(/2011-08-10/1312656395008.html,中國移動通信)19百度百科的定義物聯網指的是將無處不在的末端設備和設施，包括具備“內在智能”的傳感器、移動終端、工業系統、樓控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等、和“外在使能”的，如貼上RFID的各種資產、攜帶無線終端的個人與車輛等等“智能化物件或動物”或“智能塵埃”，通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通訊網絡實現互聯互通（M2M)、應用大集成（GrandIntegration)、以及基于云計算的SaaS營運等模式，在內網、專網、和/或互聯網環境下，采用適當的信息安全保障機制，提供安全可控乃至個性化的實時在線監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防范、遠程維保、在線升級、統計報表、決策支持、領導桌面（集中展示的CockpitDashboard)等管理和服務功能，實現對“萬物”的“高效、節能、安全、環保”的“管、控、營”一體化。（/view/4114160.htm）20物聯網定義（官方）指通過信息傳感設備，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。它是在互聯網基礎上延伸和擴展的網絡（2010年3月，我國政府工作報告所附的注釋中物聯網定義）21普適計算1999年，IBM提出普適計算(又叫普及計算)的概念普適計算（PervasiveComputing/UbiquitousComputing）指的是，無所不在的、隨時隨地可以進行計算的一種方式；無論何時何地，只要需要，就可以通過某種設備訪問到所需的信息。22傳感網隨機分布的集成有傳感器、數據處理單元和通信單元的微小節點，通過自組織的方式構成的無線網絡20世紀90年代末，傳感網起步23傳感網、物聯網、泛在網絡傳感網物聯網泛在網24大綱物聯網的產生背景物聯網核心技術物聯網主要特點物聯網的應用前景物聯網的挑戰25物聯網體系結構感知層網絡層應用層26物聯網的重要特征全面感知，利用RFID，傳感器，二維碼等隨時隨地獲取物理世界的信息可靠傳遞，通過各種電信網絡與互聯網的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去智能處理，利用云計算，模糊識別等各種智能計算技術，對海量的數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制27感知層感知和識別物體，采集和捕獲信息完成信息的收集與簡單處理主要由傳統的WSN、RFID和執行器組成包括二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS、傳感器和M2M終端、手持終端、傳感器網絡和傳感器網關等28技術舉例：RFID基本組成：工業界經常將RFID系統分為標簽，閱讀器和天線三大組件。工作原理：閱讀器通過天線發送電子信號，標簽接收到信號后發射內部存儲的標識信息，閱讀器再通過天線接收并識別標簽發回的信息，最后閱讀器再將識別結果發送給主機。29技術舉例：傳感器網絡發展歷程：傳感器→無線傳感器→無線傳感器網絡（大量微型、低成本、低功耗的傳感器節點組成的多跳無線網絡）VigilNet:美國弗吉尼亞大學研制的用于軍事監測的系統。傳感節點具有自主成網，多跳傳輸等特點。Mercury:美國哈佛大學研制的可穿戴的醫療監控傳感器。傳感器具有設計人性化，高精度感知，連續長期采集數據等特點。GreenOrbs（綠野千傳）：森林監測傳感網系統，適用于長期、大規模、自動化的環境監測任務30技術舉例：定位系統位置信息拓展：所在地理位置+處在該地理位置的時間+處在該地理位置的對象（人或設備）定位系統與技術：GPS，蜂窩基站定位，無線室內環境定位（紅外線/.超聲波/藍牙），新興定位系統（AGPS/無線AP/網絡定位）；距離/距離差/無線信號特征31物聯網環境下對定位技術的挑戰異構網絡、多變環境下的精準定位大規模應用基于位置的服務（LocationbasedServices）位置信息帶來的信息安全和隱私保護問題32技術舉例：智能信息設備傳統智能設備：個人計算機（PC）/個人數字助理（PDA）/…物聯網時代新智能設備：數字標牌（實時信息互動）/智能電視（具有全功能的互聯網，個性化體驗）/智能手機/…33物聯網環境下智能設備發展新趨勢更深入的智能化：縱向（包括傳統的智能設備）+橫向（融入沒有計算能力的簡單物理對象）更透徹的感知：主動感知(部署傳感器)+被動感知(發出查詢請求)更全面的互聯互通：互聯互通+信息共享34網絡層建立在現有的移動通訊網和互聯網基礎上，主要完成信息的遠距離傳輸等功能網絡層包括各種通信網絡與互聯網形成的融合網絡網絡層是物聯網成為普遍服務的基礎設施，有待突破的方向是向下與感知層的結合，向上與應用層的結合35網絡層協議36各種網絡形式應用于物聯網互聯網：IPv6掃清了可接入網絡的終端設備在數量上的限制。互聯網/電信網是物聯網的核心網絡、平臺和技術支持。無線寬帶網：WiFi/WiMAX等無線寬帶技術覆蓋范圍較廣，傳輸速度較快，為物聯網提供高速可靠廉價且不受接入設備位置限制的互聯手段。無線低速網：ZigBee/藍牙/紅外等低速網絡協議能夠適應物聯網中能力較低的節點的低速率、低通信半徑、低計算能力和低能量來源等特征。移動通信網：移動通信網絡將成為“全面、隨時、隨地”傳輸信息的有效平臺。高速、實時、高覆蓋率、多元化處理多媒體數據，為“物品觸網”創造條件。37應用層主要完成服務發現和服務呈現的工作。應用層是將物聯網技術與行業專業技術相結合，實現廣泛智能化應用的解決方案集。物聯網通過應用層最終實現信息技術與行業的深度融合，對國民經濟和社會發展具有廣泛影響。應用層的關鍵問題在于信息的社會化共享，以及信息安全的保障。38大綱物聯網的產生背景物聯網核心技術物聯網主要特點物聯網的應用前景物聯網的挑戰39物聯網的主要特點感知識別普適化異構設備互聯化聯網終端規模化管理調控智能化應用服務鏈條化經濟發展跨越化40感知識別普適化無所不在的感知和識別將傳統上分離的物理世界和信息世界高度融合41異構設備互聯化各種異構設備利用無線通信模塊和協議自組成網，異構網絡通過“網關”互通互聯42聯網終端規模化物聯網時代每一件物品均具通信功能成為網絡終端，5‐10年內聯網終端規模有望突破百億43管理調控智能化物聯網高效可靠組織大規模數據，與此同時，運籌學，機器學習，數據挖掘，專家系統等決策手段將廣泛應用于各行各業。44應用服務鏈條化以工業生產為例，物聯網技術覆蓋從原材料引進，生產調度，節能減排，倉儲物流到產品銷售，售后服務等各個環節。45經濟發展跨越化物聯網技術有望成為從勞動密集型向知識密集型，從資源浪費型向環境友好型國民經濟發展過程中的重要動力。46大綱物聯網的產生背景物聯網核心技術物聯網主要特點物聯網的應用前景物聯網的挑戰47物聯網的應用前景智能工業智能農業智能物流智能交通智能醫療綠色建筑智能電網環境監測48智能工業支持工業生產過程控制，如：礦山、石油、民爆等行業的安全生產和原材料、能源等生產過程的節能減排等領域的物聯網系統研制。49智能農業支持農作物、經濟作物等規模化種植領域的物聯網系統研制，形成在農場、農業集中區應用的監測、診斷、控制和運行平臺，提高農業精細化管理水平、農產品產量和質量。50智能物流現代物流系統希望利用信息生成設備，如RFID設備、感應器或全球定位系統等種種裝置與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡，并能夠在這個物聯化的物流網絡中實現智能化的物流管理。51智能交通通過在基礎設施和交通工具當中廣泛應用信息、通訊技術來提高交通運輸系統的安全性、可管理性、運輸效能同時降低能源消耗和對地球環境的負面影響。52智能醫療支持家庭和社區遠程醫療、住院人員健康實時監測、醫療器械流通和管理等領域的物聯網系統研制，形成社區遠程醫療實時監測系統平臺，提高醫療管理服務的水平。53綠色建筑物聯網技術為綠色建筑帶來了新的力量。通過建立以節能為目標的建筑設備監控網絡，將各種設備和系統融合在一起，形成以智能處理為中心的物聯網應用系統，有效的為建筑節能減排提供有力的支撐。54智能電網以先進的通信技術、傳感器技術、信息技術為基礎，以電網設備間的信息交互為手段，以實現電網運行的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全為目的的先進的現代化電力系統。55環境監測通過對人類和環境有影響的各種物質的含量、排放量、以及各種環境狀態參數的檢測，跟蹤環