物联网通信20160523

1、物联世界 机遇无限,物联网通信及其应用,1、物联网概述 2、物联网的通信技术 2.1 RFID 2.2 无线低速通信技术 2.3 无线宽带通信技术 2.4 移动通信技术 3、云计算、大数据与物联网 4、物联网技术的应用（医疗、农业、交通等）,物联网（IoT）概念的提出,MIT的 Kevin Ashton第一次提出：把RFID技术与传感器技术应用于日常物品中形成一个“物联网”,ITU报告：物联网是通过RFID和智能计算等技术实现全世界设备互连的网络,IBM提出：把传感器设备安装到各种物体中，并且普遍连接形成网络，即“物联网”，进而在此基础上形成“智慧地球,欧洲物联网研究项目工作组制订物联网战略研究路线图，介绍传感网/RFID等前端技术和20年发展趋势,物联网形式早已存在，统一意义上的物联网概念提出是在架构在互联网发展成熟的基础上,4,什么是物联网,5,什么是物联网,6,物联网定义 Internet of Things,在计算机互联网的基础上，利用感知（RFID，传感器等）、无线通信、智能等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的网络。 在这个网络中，物品能够彼此进行“交流”，人们能够彼此进行“

2、交流”，人与物能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。 其实质是利用感知/无线技术，通过计算机互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享。,7,物品开口说话,8,物、物交流,1）衣服会“告诉”洗衣机对清洗强度和水温的要求； 2）食物会“告诉”微波炉，用多长时间多高的温度进行烹饪。,9,物联网定义,物联网，英文名称叫“The Internet of things”（简称IOT）。通俗地讲，物联网就是“物物相连的互联网”,是将各种信息传感设备通过互联网把物品与物品结合起来而形成的一个巨大网络。 其中两层意思，第一，物联网是互联网的延伸和扩展，其核心和基础仍然是互联网，第二，其用户端不仅仅是个人，还包括任何物品。,10,物联网概念,11,物联网意义,“物联网”概念的问世，打破了人类之前的思维方式。过去，人们一直是将物理基础设施和IT基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物，而另一方面是数据中心、个人电脑、宽带等。 而在物联网时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带融合为统一的基础设施，实现人类社会与物理系统的整合。在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，并达到“智慧”

3、状态，从而提高资源利用率和生产力水平，实现人与自然和谐统一。,12,概念的澄清：物联网与传感网区别,传感器网sensor networks，现在谈到的传感器网，通常强调是无线传感器网络。传感器信息一般被认为是低速率、短距离、低功耗，因此组网上有特殊性。也可以叫wireless sensor network，WSN。 物联网network of things，对物体进行标识。包含了传感器网、RFID、二维码等。主要试图区别于Internet，认为Internet是人与人之间的网络。而物联网是物物相连的网。,13,物联网与传感网区别,传感器网可以看成传感模块+组网模块共同构成的一个网络。传感器仅仅感知到信号，并不强调对物体的标识。例如可以让温度传感器感知到森林的温度，但并不一定需要标识哪根树木。 物联网的概念相对比传感器网大一些。人感知物、标识物的手段，除了有传感器网，还可以有二维码/一维码/RFID等。如用二维码/RFID 标识桌椅之后，就可以形成物联网，但二维码/RFID并不在传感器网络的范畴。 M2M（Machine to Machine，即机器到机器的通信）与物联网的关系。其侧重点

4、在于无线数据通信和信息技术的无缝连接，从而实现在其基础上的无线业务流程的自动化、集成化，并最终为用户创造增值服务。 互联网（Internet）将计算机以一组通用的协议相连，形成逻辑上单一巨大的国际网络。在这基础上发展出覆盖全世界的全球性互联网络称“互联网”。,中国在物联网领域的起步很早。早在1999年，中科院上海微系统所就拨款40万元进行传感网产品的研发，研发的产品2003年开始在“动态北仑”等项目中得到应用。 2009年8月7日，温家宝总理考察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心后，指示“尽快建立中国的传感信息中心，或者叫感知中国中心”。,物联网在中国,2012年2月，物联网产业十二五发展规划发布，重点确定了 物联网在“智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、 智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居”等9个重点领域。,物联网为什么突然火了？ 是忽悠还是又一场技术的革命？ 物联网概念是否在反复炒冷饭？,问题,从互联网到物联网,随着网络覆盖的普及，人们提出了一个问题，既然无处不在的网络能够成为人际间沟通的无所不能的工具，为什么我们不能将网络作为物体与物体沟通的工具，人与物体

5、沟通的工具，乃至人与自然沟通的工具？ 中国移动通信集团公司总经理 王建宙从互联网到“物联网”,计算机:自动计算,以独立计算机进行信息处理,互联网：人与人交互,基于计算机网络进行信息交互,物联网：物物&人物交互,万物的信息感知、交互、处理的网络,物联网（IoT：The Internet of Things) 是“万物沟通”的、具有全面感知、可靠传送、智能处理特征的连接物理世界的网络，实现了任何时间、任何地点及任何物体的连结。可以帮助实现人类社会与物理世界的有机结合，使人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，从而提高整个社会的信息化能力。,物联网时代示意图：万物相联。例如：当司机出现操作失误时汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西等等,18世纪中期，以蒸汽机为代表的第一次工业革命开创了人类的大机器工业时代,从科学发展史看物联网,19世纪后期到20世纪中叶，以电机为代表的第二次工业革命使人类进入了电气化时代,20世纪下半叶，以互联网计算机为代表的第三次工业革命迅速席卷全球，世界进入信息化时代,21世纪初提出的物联网，能够引发第四次工业革命吗？,物联网在科学发展史的地位,物联网是

6、实现中国五大主题任务的关键推动要素之一,物联网对中国的意义,经济可持续发展,有竞争力的企业,和谐社会,能源有效利用,环境保护,IBM大中华区CEO 智慧地球赢在中国,物联网简介 泛在网五层结构,感知层主要完成信息的收集与简单处理, 部分学者将该层称为感知延伸层, 该层由传统的WSN、RFID和执行器组成；,接入层主要完成各类设备的网络接入, 该层重点强调各类接入方式, 比如3G/4G、Mesh网络、WiFi、有线或者卫星等方式；,支撑层又称中间件, 或者业务层 对下需要对网络资源进行认知, 进而达到自适应传输的目的; 本层的完成信息的表达与处理, 最终达到语义互操作和信息共享的目的; 对上提供统一的接口与虚拟化支撑, 虚拟化包括计算虚拟化和存储虚拟化等内容, 较为典型的技术是云计算；,应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作。,网络层为原有的互联网、电信网或者电视网, 主要完成信息的远距离传输等功能；,感知层 智能嵌入式 标识、感知 协同、互动,网络层 融合接入 信息存储,应用层 数据挖掘 决策,物联网简介 三层结构,物联网产业关注的核心要素,中国：2009年8月 感知中国,以中科院和中

7、国移动为先导，强调自主创新的传感技术和TD结合,美国： 2008年底IBM向美国政府提出的“智慧地球”战略,强调传感等感知技术的应用，提出建设智慧型基础设施,欧盟：2009年6月 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,日本： 2009年8月 u-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,关注点1：全面感知,关注点2：可靠传送,关注点3：智能处理,传感器和RFID 智能嵌入技术 (如智能家庭),短距无线和传感网技术 IP化多业务承载的公网,信息IT技术深入各行业 物物&人物交互的智能中枢,感知层是物联网全面感知的基础,物联网感知层,RFID标签和读写器 M2M终端和传感器 传感器网络和网关,感知层实现方式,摄像头和监控 GPS/北斗定位授时 智能家居网关,感知层作用,感知层突破方向,感知和识别物体 采集和捕获信息,更敏感和更全面的感知能力 解决低功耗的问题 解决小型化和低成本问题,RFID读写,智能家居网关,M2M终端,传感器网络,摄像头,GPS/北斗,传感器 网关,感知层是实现物的世界连接和感知的基础，必须考虑感知层的全面布局

8、和发展重点产品策略,无线上连 & 有线上连,感知层自组织网络：,自组织网络示意图,网络层是物联网无处不在的前提,物联网网络层,接入网：无线/光纤各种类型的接入形式 核心网：统一IP协议上的大带宽的可靠网络 业务支撑平台：业务统一管理部署和运营支撑,网络层主要层次,网络层作用,网络层突破方向,连接感知层和应用层 随时随地的连接实现 当前最成熟的部分,扩展规模，以实现无处不在 业务可扩展的管理运营能力 简化结构，上下层面融合,网络层是物联网成为普遍服务前提，必须关注规模扩展机遇，重点是接入网络和业务支撑平台,物联网中的通信技术,各种网络形式如何应用于物联网？,互联网：IPv6扫清了可接入网络的终端设备在数量上的限制。互联网/电信网是物联网的核心网络、平台和技术支持。 无线宽带网：WiFi/WiMAX等无线宽带技术覆盖范围较广，传输速度较快，为物联网提供高速可靠廉价且不受接入设备位置限制的互联手段。 无线低速网：ZigBee/蓝牙/红外等低速网络协议能够适应物联网中能力较低的节点的低速率、低通信半径、低计算能力和低能量来源等特征。 移动通信网：移动通信网络将成为“全面、随时、随地”传输信息的

9、有效平台。高速、实时、高覆盖率、多元化处理多媒体数据，为“物品触网”创造条件。,应用层是物联网智能处理的中枢,物联网应用层,智能家居 智能交通 智能城管,应用层主要应用方向,应用层作用,应用层突破方向,信息技术与行业专业技术结合 实现广泛智能化应用的解决方案集合,信息技术与行业的深度融合 信息的社会化共享和安全保障 基于云计算的应用整体架构,智能电力 智能医疗 智能通信服务,云计算资源,云计算业务,计算能力,存储能力,全局控调,SaaS,PaaS,IaaS,智能家居,智能电力,智能交通,智能医疗,智能城管,智能通信服务,六大热点涵盖了主要应用集和投资方向,应用层是物联网的智能中枢，必须关注云计算新架构应用和聚焦方向的应用方案集合的提供,物联网的主要特点,感知识别普适化 无所不在的感知和识别将传统上分离的物理世界和信息世界高度融合。 异构设备互联化 各种异构设备利用无线通信模块和协议自组成网，异构网络通过“网关”互通互联。 联网终端规模化 物联网时代每一件物品均具通信功能成为网络终端，5-10年内联网终端规模有望突破百亿。,物联网的主要特点（续）,管理调控智能化 物联网高效可靠组织大规模数据，与此同时，运筹学，机器学习，数据挖掘，专家系统等决策手段将广泛应用于各行各业。 应用服务链条化 以工业生产为例，物联网技术覆盖从原材料引进，生产调度，节能减排，仓储物流到产品销售，售后服务等各个环节。 经济发展跨越化 物联网技术有望成为从劳动密集型向知识密集型，从资源浪费型向环境友好型国民经济发展过程中的重要动力。,物联网泛在聚合目标举例：智能交通,人体生理监测 心跳、血压 体温 疲劳、醉酒,道路监测 车速、车型 车流量 道路状况,车辆状态监测 刹车 胎压 车间距,局部气象监测 温度、湿度 风、雨 雪、冰,智能交通传感网应用实例：提前预警,智能交通实现的前提：全面的感知，及时可靠的传送，智能应用平台的信息聚合处理和应用,小结：物联网概念最关注以人为中心,统一的物联网概念核心关注点是：

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