物联网关键技术课件.ppt

1、l13.1 物联网编码l13.2 识别与防碰撞问题l13.3 物联网名称解析服务l13.4 物联网信息发布服务l13.5 物联网中间件l13.6 物联网安全l13.7 物联网协议与标准EPC系统的结构lEPC（Electronic Product Code）系统是一个非常先进的、综合性的复杂系统，其最终目标是为每一单品建立全球的、开放的标识标准。它由全球产品电子代码（EPC）的编码体系、射频识别系统及信息网络系统三部分组成，主要包括六个方面，见下表所示。EPC系统的结构EPC系统的构成系统构成名 称注 释EPCEPC编码体系编码体系EPCEPC代码代码用来标识目标的特定用来标识目标的特定代码代

2、码射频识别系统射频识别系统EPC EPC 标签标签贴在物品之上或者内贴在物品之上或者内嵌在物品之中嵌在物品之中读写器读写器识读识读EPC标签标签信息网络系统信息网络系统EPCEPC中间件中间件EPCEPC系统的软件支持系系统的软件支持系统统对象名称解析服务对象名称解析服务(Object Naming Service：ONS) EPCEPC信息服务信息服务(EPC IS) l13.1 物联网编码l13.2 识别与防碰撞问题l13.3 物联网名称解析服务l13.4 物联网信息发布服务l13.5 物联网中间件l13.6 物联网安全l13.7 物联网协议与标准EPC编码体系lEPC 编码体系是新一代的

3、与GTIN兼容的编码标准，它是全球统一标识系统的延伸和拓展，是全球统一标识系统的重要组成部分，是EPC系统的核心与关键。lEPC代码是由标头、厂商识别代码、对象分类代码、序列号等数据字段组成的一组数字。EPC编码结构标头标头厂商识别代码厂商识别代码 对象分类代码对象分类代码序列号序列号EPC-96EPC-968 8282824243636l科学性： 结构明确，易于使用、维护。 l兼容性： EPC编码标准与目前广泛应用的EAN.UCC编码标准是兼容的，GTIN是EPC编码结构中的重要组成部分，目前广泛使用的GTIN、SSCC、GLN等都可以顺利转换到EPC中去。 l全面性： 可在生产、流通、存储

4、、结算、跟踪、召回等供应链的各环节全面应用。 l合理性： 由EPCglobal、各国EPC管理机构（中国的管理机构称为EPCglobal China）、被标识物品的管理者分段管理、共同维护、统一应用，具有合理性。 l国际性： 不以具体国家、企业为核心，编码标准全球协商一致，具有国际性。 l无歧视性： 编码采用全数字形式，不受地方色彩、语言、经济水平、政治观点的限制， 是无歧视性的编码。l当前，出于成本等因素的考虑，参与EPC测试所使用的编码标准采用的是64位数据结构，未来将采用96位的编码结构。EPC编码体系EPC 编码设计 EPC 的目标是提供对物理世界对象的唯一标识。它通过计算机网络来标识

5、和访问单个物体，就如在互联网中使用IP 地址来标识、组织和通信一样。下面将具体分析这种物品命名方案的各个方面，并介绍EPC 的设计策略。EPC编码结构lEPC标签编码的通用结构是一个二进制比特串。由一个分层次、可变长度的标头以及一系列数字字段（ EPC 管理者、对象分类、序列号）组成，码的总长、结构、功能完全由标头的值决定。标头数字字段2位8位注：标头的理想引导位最好是1，便于读写器立刻确定标签长度标头保证了EPC命名空间的唯一性。EPC 编码结构下面根据该表介绍EPC编码的这四部分。EPC 编码结构lEPC 的头字段(EPC Header) 头字段标识EPC 的版本号。设计者采用版本号标识了

6、EPC 的结构，其指出了EPC 中编码的总位数和其他三部分中每部分的位数。各类EPC 版本号详细情况EPC 编码结构l对象分类(Object Class) 对象分类部分用于一个产品电子码的分类编号，标识厂家的产品种类。对于拥有特殊对象分类编号者来说，对象分类编号的分配没有限制。l序列号(Serial Number) 序列号部分用于产品电子码的序列号编码。此编码只是简单的填补序列号值的二进制0。 一个对象分类编号的拥有者对其序列号的分配没有限制。但是AUTO-ID 中心建议第0 号序列号不要作为产品电子码的一部分来使用。EPC-96 编码lEPC编码是由一个版本号和另外三段数据（依次为域名管理、

7、对象种类、序列号）组成的一组数字。其中版本号标识EPC的版本号，它使得以后的EPC可有不同的长度或类型；域名管理是描述与此EPC相关的生产厂商的信息，例如“可口可乐公司”；对象种类记录产品精确类型的信息，例如：“美国生产的330ml罐装减肥可乐（可口可乐的一种新产品）”；序列号唯一标识货品，它会精确的告诉我们所说的究竟是哪一罐330ml罐装减肥可乐。 EPC 编码分类l目前，EPC 的位数有64 位、96 位或者更多位。至今已经推出EPC-64型、型、型、EPC-96型、 EPC-256型、型、型编码方案。 其中EPC-96型，可以为2.68亿个公司提供唯一标识，每个生产厂商可以有1600 万

8、个对象分类并且每个对象分类可有680 亿个序列号，这对未来世界所有产品已经十分的够用了。l13.1 物联网编码l13.2 识别与防碰撞问题l13.3 物联网名称解析服务l13.4 物联网信息发布服务l13.5 物联网中间件l13.6 物联网安全l13.7 物联网协议与标准一、RFID技术简介lRFID，即Radio Frequency Identification（无线射频识别），它是随着无线电技术和大规模集成电路的普及应用而出现的一种高速、实时、准确的信息采集与处理技术，被世界公认为21世纪十大重要技术之一。lRFID技术实质上是一项利用无线射频信号通过空间耦合实现非接触双向数据传递，并通过

9、所传递的数据来获取相关信息，从而达到自动识别目标对象的目的的技术。RFID技术是无线自动识别技术的一种。 通常意义上来说，典型的射频识别系统包括以下三个部分：电子标签、读写器和计算机通信网络。RFID系统的内部结构图如下图所示。二、RFID系统简介 RFID系统的基本工作原理：l标签与阅读器利用各自携带的天线构筑了一条两者之间进行数据传递的非接触式的通道；l当标签处于阅读器的工作范围内时，阅读器利用自身的天线发送射频信号；l标签天线收到信号以后会产生感应电流，从而激活内部的电路向阅读器回送信号（无源标签），或者主动向阅读器发送信号（有源标签）；l阅读器收到信号以后，对接收到的信号做一些必要的处

10、理，然后将处理后的数据上传到控制系统进行下一步的处理。二、RFID系统简介三、电子标签简介lEPC 标签基本构造及原理 EPC 标签由天线、集成电路、连接集成电路与天线的部分、天线所在的底层四部分构成。96 位或者64 位产品电子码是存储在RFID 标签中的唯一信息。四、读写器简介l读写器负责连接电子标签和计算机通信网络，与标签进行双向数据通信，读取标签中的数据，或者按照计算机的指令对标签中的数据进行改写。l读写器的工作频率决定了整个射频识别系统的工作频率，读写器的功率大小决定了整个射频识别系统的工作距离。l典型的读写器终端一般由天线、射频接口模块和逻辑控制模块三部分构成，其结构图如下所示：l

11、RFID系统中有两种类型的通信碰撞存在。l第一种：阅读器碰撞是指多个阅读器同时与一个标签通信，致使标签无法区分阅读器的信号，导致碰撞的发生；l第二种：电子标签碰撞是指多个标签同时响应阅读器的命令而发送信息，引起信号碰撞，使阅读器无法识别标签；l由于阅读器能检测碰撞并且阅读器之间能相互通信，所以阅读器碰撞能很容易得到解决。因而，射频识别系统中的碰撞一般是指电子标签碰撞。五、RFID系统防碰撞下图是标签碰撞示意图：五、RFID系统防碰撞下图是阅读器碰撞示意图：五、RFID系统防碰撞l当发生碰撞的时候，阅读器不能正确读取电子标签中的数据，造成通信的失败。发生失败的标签将会重新发送，这样会浪费时间，增

12、加电子标签与阅读器的通信量，严重影响RFID系统的效率，限制着RFID的发展。l为了解决这些问题，就需要使用防碰撞技术。防碰撞研究主要解决如何快速和准确地从多个标签中选出一个与阅读器进行数据交换，而其他的标签同样可以在接下来的防碰撞循环中被选出来与阅读器通讯。五、RFID系统防碰撞六、RFID防碰撞技术简介 为了防止碰撞的发生，射频识别系统中需要设计相应的防碰撞技术，在通信中这种技术也称为多址技术，多址技术主要分为以下四种：l空分多址法空分多址法(SDMA-Space Division Multiple Access)l频分多址法频分多址法(FDMA-Frequency Division Mu

13、ltiple Acess)l码分多址法码分多址法(CDMA-Code Division Multiple Access)l时分多址法时分多址法(TDMA-Time Division Multiple Access)3、码分多址法（CDMA）l码分多址法是把若干个使用不同码的传输通路同时提供给通信用户使用的技术。l码分多址法中存在着很多的缺点:频带的利用率低、通道容量小、地址码的选取困难且捕获所需的时间长；l码分多址法虽然在移动通信中应用非常广泛，但目前在射频识别系统中尚未得到普遍应用。六、RFID防碰撞技术简介l时分多址法在 RFID 系统防碰撞领域应用是最广泛的，它是把整个可供使用的通路容量

14、按时间分配给多个用户的技术，综合考虑射频识别系统的通信形式、功耗、系统复杂性和成本等因素，选择TDMA 来解决 RFID 系统的碰撞问题是目前较为普遍的主流方法；l时分多址法可以分为基于概率的ALOHA算法和确定的Binary算法（二进制算法）。4、时分多址法（TDMA）六、RFID防碰撞技术简介l13.1 物联网编码l13.2 识别与防碰撞问题l13.3 物联网名称解析服务l13.4 物联网信息发布服务l13.5 物联网中间件l13.6 物联网安全l13.7 物联网协议与标准物联网对象名称解析服务（ONS）概述l对于EPC系统这样一个全球开放的、可追逐物品生命周期轨迹的网络系统，需要一些技术

15、工具，将物品生命周期不同阶段的信息与物品已有的信息实时动态整合。l帮助EPC系统动态的解析物品信息管理中心的任务就由对象名称解析服务（ONS）实现的。lONS是一个自动的网络服务系统，类似与域名解析服务（DNS）。DNS工作流程ONS和DNS的异同lONS服务是建立在DNS基础之上的专门针对EPC编码的解析服务，在整个ONS服务的工作过程中，DNS解析是作为ONS不可分割的一部分存在的，在EPC编码转换成URI格式，再由客户端将棋转换为标准域名时，下面的工作就由DNS承担了，DNS经过解析，将结果以NAPTR记录格式返回给客户端，ONS才算完成一次解析任务输入输入“EPC编码编码”ONS服务服

16、务输出输出“NAPTR记录记录”输入输入“域名域名”DNS服务服务输出输出“IP地址地址”ONS系统架构ONS系统架构系统架构ONS服务器网络服务器网络ONS解析器解析器负责分层管理ONS记录，并对所提出的ONS记录查询请求作出响应ONS解析器向ONS服务器提交查询请求以获得所需PML服务器的网络位置ONS工作流程ONS解析过程l1、reader从一个E tag上读取一个EPC。l2、reader将这个EPC送到本地服务器。l3、本地服务器对EPC进行相应的URI格式转换，发送到本地ONS解析器。l4、本地ONS解析器把URI转换成DNS域名格式。l5、本地ONS解析器基于DNS域名访问本地的

17、ONS服务器，本地ONS服务器查询自己的缓存记录，如果发现相关ONS记录，则直接返回DNS NAPTR记录，否则转发给上级ONS服务器（DNS服务基础构架）。l6、DNS服务基础构架基于DNS域名返回给本地ONS解析器一条或多条对应的DNS NAPTR记录。l7、本地ONS解析器基于这些ONS记录，解析获得相关的产品信息访问通道。l8、本地ONS服务器基于这些访问通道访问相应的EPCIS。l13.1 物联网编码l13.2 识别与防碰撞问题l13.3 物联网名称解析服务l13.4 物联网信息发布服务l13.5 物联网中间件l13.6 物联网安全l13.7 物联网协议与标准EPC中间件lEPC中间

18、件具有一系列特定属性的“程序模块”或“服务”，并被用户集成以满足他们的特定需求，EPC中间件以前被称为SAVANT。lEPC中间件是加工和处理来自读写器的所有信息和事件流的软件，是连接读写器和企业应用程序的纽带，主要任务是在将数据送往企业应用程序之前进行标签数据校对、读写器协调、数据传送、数据存储和任务管理。中间件规范l中间件由读写器接口、程序模块、应用程序接读写器接口、程序模块、应用程序接口口三个部分组成。l读写器接口读写器接口提供与标签读写器和传感器的连接l应用程序接口应用程序接口是中间件与外部应用程序连接，通常为企业正在使用的程序下图描述EPC中间件组件与其它应用程序通讯。SAVANT

19、系统l分布式结构 Savant 与大多数的企业管理软件不同，它不是一个拱形结构的应用程序。而是利用了一个分布式的结构，以层次化进行组织、管理数据流。Savant 将被利用在商店、分销中心、地区办公室、工厂，甚至有可能在卡车或货运飞机上应用。每一个层次上的Savant 系统将收集、存储和处理信息，并与其他的Savant系统进行交流。例如，一个运行在商店里的Savant 系统可能要通知分销中心还需要更多的产品，在分销中心运行的Savant 系统可能会通知商店的Savant 系统一批货物已于一个具体的时间出货了。Savant 系统需要完成的主要任务是数据校对、解读器协调、数据传送、数据存储和任务管理

20、。SAVANT 系统l数据校对 处在网络边缘的Savant 系统，直接与解读器进行信息交流，它们会进行数据校对。并非每个标签每次都会被读到，而且有时一个标签的信息可能被误读，Savant 系统能够利用算法校正这些错误。l解读器协调 如果从两个有重叠区域的解读器读取信号，它们可能读取了同一个标签的信息，产生了相同且多余的产品电子码。Savant 的一个任务就是分析已读取的信息并且删掉这些冗余的产品编码。l数据传送 在每一层次上，Savant 系统必须要决定什么样的信息需要在供应链上向上传递或向下传递。例如，在冷藏工厂的Savant 系统可能只需要传送它所储存的商品的温度信息就可以了。SAVANT

21、 系统l数据存储 现有的数据库不具备在一秒钟内处理超过几百条事务的能力，因此Savant系统的另一个任务就是维护实时存储事件数据库(RIED)。本质上来讲，系统取得实时产生的产品电子码并且智能地将数据存储，以便其他企业管理的应用程序有权访问这些信息，并保证数据库不会超负荷运转。l任务管理 无论Savant 系统在层次结构中所处的等级是什么，所有的Savant 系统都有一套独具特色的任务管理系统(TMS)，这个系统使得他们可以实现用户自定义的任务来进行数据管理和数据监控。例如，一个商店中的Savant 系统可以通过编写程序实现一些功能，当货架上的产品降低到一定水平时，会给储藏室管理员发出警报。中

22、间件l中间件是物联网的神经系统，是连接标签读写器和应用程序的纽带，用于加工和处理来自读写器的所用信息和事件流，包括对标签数据进行过滤、分组和记数，以减少发往信息网络的数据量，并防止错误识读、漏读、和冗余信息的出现。l中间件是一种面向消息的程序，信息以消息的形式，从一个程序传送到另一个或多个程序。中间件l中国中间件产业市场中国中间件产业市场中间件l2007年市场份额l13.1 物联网编码l13.2 识别与防碰撞问题l13.3 物联网名称解析服务l13.4 物联网信息发布服务l13.5 物联网中间件l13.6 物联网安全l13.7 物联网协议与标准l由于在标签上只有一个EPC代码，计算机需要知道与

23、该EPC匹配的其它信息，由ONS来提供一种自动化的网络数据库服务，EPC中间件将EPC代码传给ONS，ONS指示EPC中间件到一个保存着产品文件的服务器（EPC IS）查找，该文件可由EPC中间件复制，因而文件中的产品信息就能传到供应链上。（下图）EPC信息服务(EPC IS) 概述EPC信息服务(EPC IS) 概述lEPCIS所扮演的角色是 EPC Network 中的资料存储中心，所有于 EPC 码有关的资料都是放在 EPCIS 中。lEPCIS承担着资料存储和资料共享的任务。EPCIS概述lEPCIS提供了一个模块化、可扩展的数据和服务的接口，使得EPC的相关数据可以在企业内部或者企业

24、之间共享。l所以EPCIS使用的目的在于应用EPC相关数据的共享来平衡企业内外部不同的应用。EPCIS在物联网中的位置EPCISEPCIS其它EPCIS接口EPC服务器中间件接口中间件读写器协议接口读写器lEPCIS位于整个 EPC Network 构架的最高层，不仅是原始EPC观测资料的上层数据，也是过滤和整理后的观测资料的上层数据。lEPCIS接口为定义、存储和管理EPC标识的物理对象的所有数据提供了一个框架，EPCIS层的数据用于驱动不同企业的应用。EPCIS在物联网中的位置EPCIS系统工作原理及框架结构 由PML描述的各项服务构成了EPCIS，EPC编码作为一个数据库搜索的关键字使用

25、，由EPCIS提供EPC所标识对象的具体信息。 实际上EPCIS只提供标识对象的接口信息，可以连接到现有数据库、应用、信息系统、或者标识信息的永久数据库。l13.1 物联网编码l13.2 识别与防碰撞问题l13.3 物联网名称解析服务l13.4 物联网信息发布服务l13.5 物联网中间件l13.6 物联网安全l13.7 物联网协议与标准 一 物联网安全特征l 信息与网络安全的目标是要达到被保护信息的机密性(confidentiality)、完整性(integrity)和可用性(availability)。l 物联网的研究与应用处于初级阶段，很多的理论与关键技术有待突破，特别是与互联网和移动通信

26、网相比，还没有展示出令人信服的实际应用，我们将从互联网的发展过程来探讨物联网的安全问题。物联网安全特征l 从物联网的信息处理过程来看，感知信息经过采集、汇聚、融合、传输、决策与控制等过程，整个信息处理的过程体现了物联网安全的特征与要求，也揭示了所面临的安全问题。l 一是感知网络的信息采集、传输与信息安全问题一是感知网络的信息采集、传输与信息安全问题。感知节点呈现多源异构性，感知节点通常情况下功能简单(如自动温度计)、携带能量少(使用电池)，使得它们无法拥有复杂的安全保护能力，而感知网络多种多样，从温度测量到水文监控，从道路导航到自动控制，它们的数据传输和消息也没有特定的标准，所以没法提供统一的

27、安全保护体系。l 二是核心网络的传输与信息安全问题。二是核心网络的传输与信息安全问题。核心网络具有相对完整的安全保护能力，但是由于物联网中节点数量庞大，且以集群方式存在，因此会导致在数据传播时，由于大量机器的数据发送使网络拥塞，产生拒绝服务攻击。此外，现有通信网络的安全架构都是从人通信的角度设计的，对以物为主体的物联网，要建立适合于感知信息传输与应用的安全架构。l 三是物联网业务的安全问题。三是物联网业务的安全问题。支撑物联网业务的平台有着不同的安全策略，如云计算、分布式系统、海量信息处理等，这些支撑平台要为上层服务管理和大规模行业应用建立起一个高效、可靠和可信的系统，而大规模、多平台、多业务

28、类型使物联网业务层次的安全面临新的挑战。物联网安全特征二 物联网安全关键技术 作为一种多网络融合的网络，物联网安全涉及到各个网络的不同层次，在这些独立的网络中已实际应用了多种安全技术，特别是移动通信网和互联网的安全研究已经历了较长的时间，但对物联网中的感知网络来说，由于资源的局限性，使安全研究的难度较大，下面主要针对传感网中的安全问题进行讨论。1 密钥管理机制密钥管理机制 物联网密钥管理系统面临两个主要问题：一是如何构建一个贯穿多个网络的统一密钥管理系统，并与物联网的体系结构相适应；二是如何解决传感网的密钥管理问题，如密钥的分配、更新、组播等问题。 实现统一的密钥管理系统可以采用两种方式：一是

29、以互联网为中心的集中式管理方式。二是以各自网络为中心的分布式管理方式。 无线传感器网络的密钥管理系统的设计在很大程度上受到其自身特征的限制，因此在设计需求上与有线网络和传统的资源不受限制的无线网络有所不同，特别要充分考虑到无线传感器网络传感节点的限制和网络组网与路由的特征。2 数据处理与隐私性数据处理与隐私性l 物联网的数据要经过信息感知、获取、汇聚、融合、传输、存储、挖掘、决策和控制等处理流程。物联网应用不仅面临信息采集的安全性，也要考虑到信息传送的安全性。l 就传感网而言，在信息的感知采集阶段就要进行相关的安全处理，如对RFID采集的信息进行轻量级的加密处理后，再传送到汇聚节点。l数据处理

30、过程中涉及到基于位置的服务与在信息处理过程中的隐私保护问题。基于位置的服务面临严峻的隐私保护问题。3 认证与访问控制认证与访问控制l 在物联网的认证过程中，传感网的认证机制是重要的研究部分，无线传感器网络中的认证技术主要包括基于轻量级公钥的认证技术、预共享密钥的认证技术、随机密钥预分布的认证技术、利用辅助信息的认证、基于单向散列函数的认证等。l 访问控制是对用户合法使用资源的认证和控制。目前，对于物联网的访问控制来说， 基于属性的访问控制(attributebased accesscontrol，ABAC)是近几年研究的热点， 目前有两个发展方向：基于密钥策略和基于密文策略。三 结论l 物联网

31、的安全和隐私保护是物联网服务能否大规模应用的关键。l物联网的多源异构性使其安全面临巨大的挑战。l相对而言，传感网的安全研究仍处于初始阶段，还没有提供一个完整的解决方案，由于传感网的资源局限性，使其安全问题的研究难度增大，因此，传感网的安全研究将是物联网安全的重要组成部分。l同时如何建立有效的多网融合的安全架构，建立一个跨越多网的统一安全模型，形成有效的共同协调防御系统也是重要的研究方向之一。l13.1 物联网编码l13.2 识别与防碰撞问题l13.3 物联网名称解析服务l13.4 物联网信息发布服务l13.5 物联网中间件l13.6 物联网安全l13.7 物联网协议与标准物联网协议与标准RFI

32、D相关标准相关标准1WSN及及Zigbee相关标准和协议相关标准和协议2其他标准及协议其他标准及协议3l国际标准：由ISO（国际标准化组织）IEC（国际电工委员会）负责制定；l国家标准：由工业与信息化部与国家标准化管理委员会负责制定；l行业标准：有国际、国家的行业组织制定，例如国际物品编码协会（EAN）与美国统一代码委员会（UCC）制定的用于物体识别的EPC标准；l此外，还有涉及道德、伦理、健康、数据安全、隐私等的规范；1 RFID相关标准1 RFID相关标准lISO/IEClISO International Standards OrganizationlIEC International

33、Electrotechnical CommissionlGS1lGlobe Standard 1lUniform Code Council, UCClEuropean Article Numbering Association, EANRFID的ISO IEC标准lISO/IEC（国际标准化组织和国际电工委员会）制定的RFID标准概况 l技术标准 ：ISO/IEC 10536 、ISO/IEC 14443 、ISO/IEC 18000系列标准 等l数据结构标准 ：ISO/IEC 15424 、ISO/IEC 15418 、ISO/IEC 15434 等l性能标准 ：ISO/IEC 18046

34、、ISO/IEC 18047 、ISO/IEC 10373-6 等l应用标准 ：ISO/IEC 10374 、ISO/IEC 18185 、ISO/IEC 11784 等美国统一代码委员会（UCC)l1970年美国超级市场委员会制定出通用产品代码，即UPC码（Universal Product Code） l1973年，UCC（ Uniform Code Council ）成立 l属性：标准化组织 l成员状况：北美国家 l成员数量：26万家系统成员，集中于食品零售业 lUCC与EAN的竞争合作关系 l经济学意义：产权、垄断、NGO（非政府组织）欧洲物品编码协会（ EAN ）l1976年UPC商

35、品条码系统在美国加拿大超级市场成功应用。开发出和UCC系统兼容的欧洲物品编码系统，即EAN码(European Article Numbering System) l1977年成立欧洲物品编码协会（ European Article Numbering Association , EAN ） l1981 年欧洲物品编码协会更名为“国际物品编码协会” ( International Article Numbering Association , IAN ） lEAN的性质：国际性的标准化组织 l成员状况与主要业务领域：130个会员组织，遍及六大洲（2002年） lEAN开发和维护包括标识体系、符

36、号体系、以及电子数据交换标准在内的全球跨行业的标识和通信的标准EANUCC系统WSN及及Zigbee相关标准和协议相关标准和协议lIEEE 802.15.4标准功能概述l超帧结构l数据传输模型lMAC层帧结构l数据可靠传输机制l低功耗策略l数据的安全服务 ZigBee协议架构ZigBee协议包括：lIEEE802.15.4：物理层协议；媒体访问控制层：MAC；lZigBee联盟：网络层（NWK）应用层（APL）安全服务规范M2M相关标准化组织和工业组织传感器网应用业务平台IP网络远距离传输网网关y无线有线IPSOIPV6Hardware and ProtocolsZigBee Alliance

37、.ZB Application Profiles3GPPsSA1， SA3， ，IETF 6LowPANPhy-Mac Over IPV6 OMAGSMASCAG，IETF ROLLRouting over Low Power Lossy NetworksIUT-TNGNCENELECSmart MeteringCENSmart MeteringISO/IEC JTC1UWSNIEEE802.15.4ESMIGMeteringWOSAKNXZCLHGIHome GatewayInitiativeEPCGlobalGS1UtilitiesMeteringOASISW3CW-MbusETSIM2M

38、 TC来源：ETSI物联网国际标准化组织整体框架整体框架智能电网智能电网/ /计量计量WSN/RFIDWSN/RFID 电信网电信网ITU-T SG13USN网络的需求和架构设计ETSI M2M TCM2M需求和功能架构ISO/IEC JTC1 WG7SN研究报告FCC：美国智能电网标准IEEE P2030：智能电网Guide802.15.4g：智能电网近距离无线标准CEN/CENELEC/ETSI欧洲智能计量标准IEEE802.15 低速近距离无线通信技术标准IETF 6LoWPAN ROLL 基于IEEE802.15.4的IPv6，低功耗有损网络路由EPC Global GS1RFID标识

39、和解析3GPP SA1/SA2/RAN2M2M优化需求网络和无线接入的M2M优化技术GSMA SCAG：智能SIM卡OMA DM主要工业组织和联盟 互联网： W3C： World Wide Web Consortium ，万维网联盟 ，制定HTML，HTTP，URIs，XML 等标准 OASIS：电子商务标准 感知层相关工业组织和联盟感知层相关工业组织和联盟：行业应用 IPSO：IPv6智能物体硬件和协议 ESMIG：欧洲智能电表工业组 WOSA：Windows Open System Architecture，微软公司提出的一种在Windows操作系统下的软件架构 KNX：ISO/IEC 1

40、4543，基于 OSI的智能建筑网络通信协议 W-MBUS：Wireless MBUS 标准 (EN 13757-4：2005)规定了水，气，热，电表之间的通信，在欧洲智能仪表应用较广 Utilities：公用基础设施-电表 HGI：家庭网关泛在网络标准200420082007200620052009SA1 M2M (TR 22.868) CompletedSA3 USIM M2M (TR 33.812 ) 90%SA1 NIMTC (TS 22.368) 60%Application Use casesITU-T USN (Y.2221) , Vehicle Network2001 2002

41、 2003IEEE 802.15.4-2003IEEE 802.15.4-2006IEEE 802.15.4-2009ZigBee V1.0ZigBee 2006ZigBee 2007ZigBee RF4CE ZigBee IP stackIETF 6LowpanIETF RollRFC 4919 RFC4944ISO/IECSA2 NIMTC (TR 23.xyz)RAN2 NIMTC M2M ArchitectureM2M Service ReqIETF 6LowAppNetwork Improvement to 3GPP network for Machine Type Communic

42、ationM2M TC: General Service Requirement and ArchitectureTC3、TC2、TC5Global M2M Partnership proposal (from VDF)M2M国际标准进展M2MM2MSA1：MTC需求和特性,已经完成，定义了16种业务特性SA2：支持MTC对核心网络的增强要求SA3：MTC的安全特征RAN2/GERAN：UMTS/LTE/GSM/EDGE无线网络优化3GPP 3GPP 网络增强网络增强术语、需求和功能架构完成智能计量、电子医疗应用场景完成启动用户互联、城市自动化、汽车应用的应用场景研究M2M M2M 总体框架总体框架TSG-S：启动M2M需求以及对网络的增强要求研究SC Ad Hoc：启动M2M对编码的要求3GPP23GPP2网络增强网络增强确定M2M增强为802.16m之后系统演进的高优先级功能2010年4月开始启动M2M需求、应用场景和架构前期研究，准备802.16p立项IEEE 802.16IEEE 802.16网络增强网络增强优先解决大量终端接入带来的网络拥塞和地址分配问题初步讨论支持M2M终端、多模异构网关、终端直连（可选）谢谢谢谢