第8章物聯網與云計算本章要點：了解物聯網與云計算概念了解物聯網與云計算特點和技術了解物聯網與云計算應用第8章物聯網與云計算目錄8.1物聯網8.1.1物聯網的概念8.1.2物聯網的特征與體系結構8.1.3物聯網的應用8.2云計算8.2.1云計算的概念8.2.2云計算的特點8.2.3云計算的應用8.1物聯網8.1.1物聯網的概念1．物聯網發展背景物聯網（InternetofThings,IoT）即物物相連的互聯網。將用戶端延伸和擴展到任何物品與物品之間，對現實世界進行感知，通過智能設備對感知對象的識別、反饋其狀態等，進行信息交換、通信和智能處理。1999年，美國麻省理工學院首先提出“物聯網”的概念，稱物聯網主要是建立在物品編碼、RFID（RadioFrequencyIdentification）技術和互聯網的基礎上。2003年,美國《技術評論》提出物聯網相關技術將是未來改變人們生活的十大技術之首。2009年1月28日，奧巴馬就任美國總統后，對于物聯網的發展給予了極大的關注，在其與美國工商業領袖的圓桌會議上，IBM首席執行官彭明盛首次提出物聯網相關的“智慧地球”這一概念，提出將物聯網信息化技術應用到人們日常的社區基礎設施建設當中，歐盟在物聯網方面進行了大量研究，并開始推動物聯網的主要技術RFID在經濟、社會、生活各領域的應用，著力解決安全和隱私、國際治理、無線頻率和標準等問題。日本在2009年3月提出“數字日本創新計劃”，在同年7年進一步提出“I-Japan戰略2015”，其中交通、醫療、智能家居、環境監測、物聯網是重點。我國物聯網研發始于1999年，當時中科院啟動了傳感網研究，在無線傳感網絡、智能微型傳感器、現代通信技術等方面取得了重要進展。與計算機、互聯網產業不同，中國在物聯網領域享有國際話語權，物聯網的概念已經是一個“中國制造”的概念，它的覆蓋范圍與時俱進，已經超越了1999年Ashton教授和2005年ITU報告所指的范圍，物聯網已被貼上“中國式”標簽。2．物聯網的定義

物聯網就是“物物相連的互聯網”。這有兩層意思：其一，物聯網的基礎跟核心還是互聯網，只是在現有互聯網基礎上的擴展和延伸的網絡；其二，其用戶端擴展和延伸到了任何物體間,可以進行信息的通訊和交換。由此得出物聯網的概念是：通過射頻識別(RFID)、激光掃描器、紅外感應器、定位系統等傳感設備，把任何物體與互聯網相連接,按約定的協議，進行信息交換和通信,以實現對物體的智能化管理、定位、識別、監控、跟蹤的一種新型網絡。3．物聯網的通信識別技術物聯網的主要通信技術方向：⑴無線傳感網：⑵M2M：機器與機器（MachinetoMachine）對話。⑶RFID(射頻識別)：(4)識別碼常用的條形碼還有一種是二維碼、磁卡。IC卡，與上類似，（a）條形碼二維碼（b）各種磁條和IC卡圖8-2物聯網的體系結構圖1．感知層2．網絡層網絡層能夠把感知到的信息進行傳輸，實現互聯。3．應用層應用層是物聯網和用戶的接口，它與行業需求相結合，實現物聯網的智能應用。其應用包括智能交通、綠色農業、智能電網、手機錢包、智能家電、環境監測、工業監控等。.高精度土壤溫濕傳感器.稱重傳感器機器人觸覺傳感器人體熱釋電紅外傳感器.位移傳感器濕度傳感器8.1.3物聯網的應用物聯網用途廣泛，遍及“智能”和“監控”。如智能交通、智能消防、智能家居、智能電網、工業監測、環境監測、路燈照明管控、景觀照明管控、樓宇照明管控、廣場照明管控、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監測、食品溯源、環境保護、政府工作、公共安全、敵情偵查和情報搜集等多個領域。具體地說，就是把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯網”與現有的互聯網整合起來，實現人類社會與物理系統的整合部分成功的應用案例：(1)物聯網傳感器產品已率先在上海浦東國際機場防入侵系統中得到應用。系統鋪設了3萬多個傳感節點，覆蓋了地面、柵欄和低空探測，可以防止人員的翻越、偷渡、恐怖襲擊等攻擊性入侵。上海世博會也與中科院無錫高新微納傳感網工程技術研發中心簽下訂單，購買防入侵微納傳感網1500萬元產品。(2)ZigBee路燈控制系統點亮濟南園博園。ZigBee無線路燈照明節能環保技術的應用是此次園博園中的一大亮點。園區所有的功能性照明都采用了ZigBee無線技術達成的無線路燈控制。(3)首家手機物聯網落戶廣州將移動終端與電子商務相結合的模式，讓消費者可以與商家進行便捷的互動交流，隨時隨地體驗品牌品質，傳播分享信息，實現互聯網向物聯網的從容過度，締造出一種全新的零接觸、高透明、無風險的市場模式。手機物聯網購物其實就是閃購。廣州閃購通過手機掃描條形碼、二維碼等方式，可以進行購物、比價、鑒別產品等功能。(4)與門禁系統的結合一個完整的門禁系統由讀卡器、控制器、電鎖、出門開關、門磁、電源、處理中心這八個模塊組成，無線物聯網門禁將門點的設備簡化到了極致：一把電池供電的鎖具。除了門上面要開孔裝鎖外，門的四周不需要設備任何輔佐設備。整個系統簡潔明了，大幅縮短施工工期，也能降低后期維護的本錢。無線物聯網門禁系統的安全與可靠首要體現在以下兩個方面：無線數據通訊的安全性包管和傳輸數據的安穩性。8.2云計算8.2.1云計算的概念1．云計算的發展Google、IBM、亞馬遜、微軟、雅虎、英特爾等IT業巨頭已經全力投入到云計算爭奪戰之中，將云計算作為戰略制高點。云安全、云殺毒，云存儲、內部云、外部云、公共云、混合云、私有云等概念先后形成出現。美國“互聯網和美國人生活研究項目”的一項研究成果顯示，約有70％以上的互聯網網絡用戶在使用云計算服務。從2011年到2015年，云計算仍處于起步或初級階段，但會是一個快速的發展階段，到2020年才可能實現標準化、規范化、社會化，進入趨于成熟的階段。以下是幾家公司有相當大影響的云應用：相當大影響的云應用：亞馬遜提供用于計算的彈性計算云(EC2)，以及用于存儲的簡單存儲服務云(S3)，它們都屬于Amazon的基礎設施層服務（AWS）。Google是提供云計算服務的一大云服務商，同時也是全世界最大的云計算使用者之一，Google云計算的三大應用是：分布式文件系統(GFS)、分布式計算框架(MapReduce)以及分布式數據庫(BigTable)。IBM公司在2007年11月推出了“藍云”，為其客戶提供即買即用的云計算平臺。2．云計算的定義“云計算是一種計算模式，在這種模式中，應用、數據和IT資源以服務的方式通過網絡提供給用戶使用；云計算同時是一種基礎架構管理的方法論，大量的計算資源組合成IT資源池，用于動態創建高度虛擬化的資源以供用戶使用”。IBM公司將云計算視作是一個虛擬化的IT資源池。對象身份來定義的云計算概念：“對于用戶，云計算是‘IT即服務’；而數據中心的軟硬件設施就是所謂的‘云’”“云計算是一種資源利用模式，它能以簡便的途徑和以按需使用的方式通過網絡訪問可配置的計算資源（網絡、服務器、存儲、應用、服務等），這些資源可快速部署，并能以最小的管理代價或只需服務提供商開展少量的工作就可實現資源發布”。這一定義以技術化的語言較為全面地概括了云計算的技術特征。“云計算是一種大規模的分布式計算機制，由規模經濟效應驅動，可根據用戶需求通過互聯網提供抽象的、虛擬的、可動態伸縮的計算能力、存儲容量、平臺和服務。”美國的LuisM．Vaquero等人在研究了22種云計算定義“‘云’是大規模的便于獲取和使用的虛擬化的資源池（如硬件、開發平臺、服務等）簡單地說，云計算的核心是將大量用網絡連接的計算機資源統一管理和調度，構成一個計算機資源池，為用戶提供服務。提供資源的網絡被稱為“云”。數據在云端，軟件在云端，用戶可以隨時獲取3．云計算的部署模式（1）公共云是為外部客戶提供服務的云.如：比較典型的公共云有亞馬遜的S，微軟的WindowsAzurePlatform，以及國內的用友偉庫、阿里巴巴等。（2）私有云是企業自己使用的云，私有云所有的服務都不是供別人使用的，而是供企業自己的內部人員或企業的分支機構使用,如亞馬遜的彈性計算云。以銀行和醫療機構為例，它們都是先做數據中心整合，服務器虛擬化，然后建立其私有云。（3）混合云是供企業自己和客戶共同使用的云。如：微軟、IBM、SUN、Oracle等公司分別在各自的云計算白皮書中表述了相一致的觀點。8.2.2云計算的特點（1）以用戶為中心的界面。（2）按需配置服務。（3）可伸縮性和靈活性。（4）超大規模（5）服務質量保障。（6）自主系統。（7）虛擬化。（8）高可擴展性。（9）安全可靠。（10）經濟環保。8.2.3云計算的應用1．云計算的服務模式(1)軟件即服務(SaaS)SaaS服務提供商將應用軟件統一部署在自己的服務器上

(2)平臺即服務(PaaS)把開發環境作為一種服務來提供。這是一種分布式平臺服務，廠商提供開發環境、服務器平臺、硬件資源等服務給客戶

(3)基礎設施服務(IaaS)IaaS即把廠商的由多臺服務器組成的“云端”基礎設施，作為計量服務提供給客戶。它將內存、I/O設備、存儲和計算能力