第1章物联网概论课件.ppt

1、P1传感器与物联网技术传感器与物联网技术赋予万物生命：赋予万物生命：物联网向我们走来前言前言前言前言在路上，也许你的需要买一些东西，只要你的手机就可以支付账单了。前言前言当你出门的时候，你不需要带车钥匙，用你的身份证或者你的银行卡就可以开车门了，也许简单一点，用你的指纹就开动了座驾。最关键的是在路上的时候，已经有车载终端的为你提醒今天走哪一条路不堵车。晚上回来，你吃饭完，要去溜溜你的狗，也许昨天你没有带它出去，会有信息提醒你，这个狗今天需要的多远的距离比较适合“狗狗”身体情况。前言前言v这一切在将来都有可能变成现实，实现这些的就这一切在将来都有可能变成现实，实现这些的就是：是：物联网v 物联网

2、应用视频：物联网应用视频：未来超市未来超市和和智能家居智能家居v课程的主要内容：课程的主要内容：v第第1 1章章 概论概论v第第2 2章章 物联网的技术基础物联网的技术基础v第第3 3章章 物联网中的网络与通信物联网中的网络与通信v第第4 4章章 中间件、中间件、EPCEPC和和RFIDRFIDv第第5 5章章 传感网技术传感网技术v第第6 6章章 物联网中常用的传感器物联网中常用的传感器v第第7 7章章 物联网的应用物联网的应用第第1 1章章 概论 123本章核心要点本章核心要点物联网的基本概念和各种定义互联网、物联网与接入技术物联网与物品信息代码 4物体的电子标签RFID的作用与组成1.1

3、 1.1 物联网与传感网简介物联网与传感网简介v 1.1.11.1.1物联网物联网v 一、物联网的定义一、物联网的定义v 物联网的英文名称是物联网的英文名称是“Internet of Things”“Internet of Things”，它的概念最，它的概念最早是在早是在19991999年，由麻省理工学院年，由麻省理工学院Auto-IDAuto-ID研究中心提出的。它研究中心提出的。它是指利用产品电子代码是指利用产品电子代码EPCEPC、射频识别技术，通过网络（当时、射频识别技术，通过网络（当时网络的概念还仅限于通过互联网），实现在任何的时候，任网络的概念还仅限于通过互联网），实现在任何的时

4、候，任何地点对任何物品识别和管理，即物品的互联互通。何地点对任何物品识别和管理，即物品的互联互通。物联网是在互联网、传感网等概念上衍生出来的一种满足人们更多需求的新型网络。从电子信息技术角度来说，物联网是计算机、网络与传感器技术及软件的综合技术。1.1.11.1.1物联网物联网v1.Auto-ID1.Auto-ID的定义的定义物联网就是把所有物品通过射频识别(RFID）和条码等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。其实质就是将RFID技术与互联网相结合加以应用。v2 2国际电信联盟国际电信联盟(ITU)(ITU)的定义的定义物联网主要解决物品到物品(Thing to Thing，

5、T2T)，人到物品(Human to Thing，H2T)，人到人(Human to Human，H2H)之间的互联。”这里与传统互联网不同的是，H2T是指人利用通用装置与物品之间的连接，H2H是指人之间不依赖于个人电脑而进行的互连。1.1.11.1.1物联网物联网v3.3.欧洲智能系统集成技术平台欧洲智能系统集成技术平台（EPoSSEPoSS）的定义）的定义物联网是由具有标识、虚拟个性的物体/对象所组成的网络，这些标识和个性等信息在智能空间使用智慧的接口与用户、社会和环境进行通信。1.1.11.1.1物联网物联网v4.4.欧盟第欧盟第7 7框架下框架下RFIDRFID和物联网研究项目组的定义

6、和物联网研究项目组的定义物联网是未来互联网的一个组成部分，可以被定义为基于标准的和可互操作的通信协议，且具有自配置能力的、动态的全球网络基础架构。物联网中的物都具有标识、物理属性和实质上的个性，使用智能接口实现与信息网络的无缝整合。1.1.11.1.1物联网物联网v5.5.中国政府工作报告的定义中国政府工作报告的定义物联网是通过传感设备按照约定的协议，把各种网络连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。1.1.11.1.1物联网物联网1.1.1.11.1 物联网物联网v 二、物联网的发展v 1.物联网发展概况目前，物联网开发和应用仍处于起步阶段，发达国家

7、和地区均想抓住这个机遇，出台政策、进行战略布局，希望在新一轮信息产业洗牌中占领先机。物联网成为“后危机”时代各国提升综合竞争力的重要手段。美国。日本。韩国。欧洲。中国。v2.物联网出现的背景v1、经济危机下的推手v2、传感技术的成熟v3、网络接入和信息处理能力大幅提高物联网的发展物联网的发展由于电网效率低下导致40-70%的电力被浪费现有油井中只能开采出20-30%的石油美国纽约市在交通高峰时，平均40%-45%的车辆在寻找停车位美国每年出现220万起由于手写处方导致的配药错误，而电子医疗记录每年可帮助防止100,000人因为医疗事故而死亡。低效的供应链使得消费产品和零售业每年损失400亿美元

8、，相当于销售额的3.5%。金融市场因为缺乏跟踪与有效监管，盲目扩张，酿成危机。-世界需要更多智慧世界需要更多智慧1.1.1.1 1.1 物联网物联网3.物联网面临的问题首先，技术标准化是最大的挑战，现在技术标准化还是一个空白或者相当不完整。其次，是数据和隐私的保护。费用与规模化问题、商业模式与产业链问题、配套政策和规范的制定与完善等1 1.1.1.1.1 物联网物联网v三、中国物联网的建设v 1.1.“十二五”规划“十二五”期末我国物联网相关产业规模将达到五千多亿的规模，形成万亿级规模的时间节点预计在“十三五”后期。物联网十大应用重点领域为：智能电网、智能交通、智能物流、智能家居、环境与安全检

9、测、工业与自动化控制、医疗健康、精细农牧业、金融与服务业、国防军事。1.1.1.11.1物联网物联网v 2 2.中国的优势1.早在1999年就启动了物联网核心传感网技术研究2.标准主导国之一，专利拥有量高；3.实现物联网完整产业链；4.无线通信网络和宽带覆盖率高5.世界第二大经济体，有经济实力。1.1.1.11.1物联网物联网v 3 3.物联网标准框架方案的中国概念由我国提出并积极推动制定，ISOPAS 18186集装箱RFID货运标签系统发布，正式成为国际标准化组织的可公开提供的规范。四、智慧地球与感知中国四、智慧地球与感知中国 “智慧地球”战略的提出2009 年1月28日，奥巴马就任美国总

10、统后，与美国工商业领袖举行了一次“圆桌会议”，作为仅有的两名代表之一，IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”这一概念，建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。此概念一经提出，即得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为IBM 的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。“智慧地球”被美国人认为是振兴经济、确立全球竞争优势的关键战略。2009 年8月7日，国务院总理温家宝视察中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心时发表重要讲话：提出了“在激烈的国际竞争中，迅速建立中国的传感信息中心或感知中国中心”的重要指示。1.1.1物联网v 2009 2009 年年1111月月3 3日日让

11、科技引领中国可持续发展让科技引领中国可持续发展的讲话中，温家宝的讲话中，温家宝总理再次提出总理再次提出“要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后要着力突破传感网、物联网关键技术，及早部署后IPIP时时代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的代相关技术研发，使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的发动机发动机”。v 20102010年两会期间，物联网再次成为热议话题。随着感知中国战略的年两会期间，物联网再次成为热议话题。随着感知中国战略的启动及逐步展开，中国物联网产业发展面临巨大机遇。启动及逐步展开，中国物联网产业发展面临巨大机遇。v江苏省物联网产业发展规划纲要江

12、苏省物联网产业发展规划纲要指出：至指出：至20122012年，完成物联网特年，完成物联网特色化产业基地建设，形成全省产业发展的空间布局和功能定位，销售收色化产业基地建设，形成全省产业发展的空间布局和功能定位，销售收入超过入超过15001500亿元，集聚规模以上企业亿元，集聚规模以上企业10001000家以上，形成年销售额超十亿家以上，形成年销售额超十亿元的龙头企业元的龙头企业1010家以上，孵化一批具备较强竞争力的创新型中小企业，家以上，孵化一批具备较强竞争力的创新型中小企业，培育上市企业培育上市企业1010家以上。至家以上。至20152015年，销售收入超过年，销售收入超过40004000亿

13、元。亿元。v 随着信息采集与智能计算技术的迅速发展和互联网与移动通信网的随着信息采集与智能计算技术的迅速发展和互联网与移动通信网的广泛应用，大规模发展物联网及相关产业的时机日趋成熟，欧美等发达广泛应用，大规模发展物联网及相关产业的时机日趋成熟，欧美等发达国家将物联网作为未来发展的重要领域。美国将物联网技术列为在经济国家将物联网作为未来发展的重要领域。美国将物联网技术列为在经济繁荣和国防安全两方面至关重要的技术，以物联网应用为核心的繁荣和国防安全两方面至关重要的技术，以物联网应用为核心的“智慧智慧地球地球”计划得到了奥巴马政府的积极回应和支持；欧盟计划得到了奥巴马政府的积极回应和支持；欧盟200

14、92009年年6 6月制定月制定并公布了涵盖标准化、研究项目、试点工程、管理机制和国际对话在内并公布了涵盖标准化、研究项目、试点工程、管理机制和国际对话在内的物联网领域十四点行动计划。的物联网领域十四点行动计划。1.1.1物联网1.11.1.1.1物联网物联网v 2 2.“智慧地球”内容包括智慧医疗、智慧商务、智慧城市、智慧政府、智慧能源、智慧铁路、智慧银行、智慧零售等1.1.1.11.1物联网物联网v 3.3.智慧地球与物联网“互联网+物联网=智慧的地球”1.1.1.11.1物联网物联网v 4.4.“智慧地球”在中国“数字广东数字广东”绿色之都绿色之都-南京南京生态沈阳生态沈阳智慧昆明智慧昆

15、明1.1.1.11.1物联网物联网v 五、物联网的本质与特征五、物联网的本质与特征v 1.1.物联网所需的特性物联网所需的特性1.可靠性2.安全性3.可扩展性4.互操作性5.一致性6.普遍性7.高效性8.协调一致性1.1.1.11.1物联网物联网v1.1.物联网所需的特性物联网所需的特性1.1.1.11.1 物联网物联网v2.2.与互联网相比，有如下主要特征与互联网相比，有如下主要特征1.海量信息：2.接入设备繁杂：3.网络架构繁杂：4.网络管理自治：5.智能物物互联：6.物理安全威胁：7.能量获取多样：8.设备制造的小型微型化未来物联网的生活场景未来物联网的生活场景1.11.1物联网与传感网

16、简介物联网与传感网简介v1.1.2 1.1.2 传感网传感网传感网：通过有线或近距离无线网络通信技术相互传感网：通过有线或近距离无线网络通信技术相互连接、交换传送传感数据的传感器节点所构成的局连接、交换传送传感数据的传感器节点所构成的局域网络。主要为无线传感器网络（域网络。主要为无线传感器网络（WSN),WSN),最早由美最早由美国国防部高级研究计划局（国国防部高级研究计划局（DARPA)DARPA)在在19781978年提出，年提出，并资助了卡耐基并资助了卡耐基-梅隆大学开展了分布式传感网络梅隆大学开展了分布式传感网络技术的研究。技术的研究。1.1.21.1.2传感网传感网v泛在网：即泛在的

17、传感器网络（泛在网：即泛在的传感器网络（USN)USN)，是指是指基于个人和社会的需求，实现人与人、人与基于个人和社会的需求，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、信息物、物与物之间按需进行的信息获取、信息传递、信息存储、信息处理，具有环境感知传递、信息存储、信息处理，具有环境感知、内容感知能力和智能性，为个人和社会提、内容感知能力和智能性，为个人和社会提供泛在的、无所不含的信息服务和应用的网供泛在的、无所不含的信息服务和应用的网络络。最早由日本和韩国提出。1.1.21.1.2传感网传感网基础骨干网络1.1.21.1.2传感网传感网v目前国内的研究人员在描述物联网的体系框架时，多采

18、用USN作为基础，自下而上分为5个层次：底层传感器网络 泛在传感器网络接入网络 泛在传感器网络基础骨干网络 泛在传感器网络中间件 泛在传感器网络应用平台面向泛在综合服务的融合信息平台面向泛在综合服务的融合信息平台特征：特征：1.异构网络融合；异构网络融合；2.频谱资源共享；频谱资源共享；3.网络环境感知；网络环境感知；4.综合数据管理；综合数据管理；5.海量信息处理；海量信息处理；6.综合服务管理综合服务管理。传感器传感器/RFID网网接入网接入网办公会议网办公会议网家庭网络家庭网络专用网专用网移动网（移动网（GSM网、网、CDMA网）网）广电网广电网电信网电信网其它新型网络其它新型网络802

19、.11系列系列/802.16物流管理智能电视电话会议无线连接电脑与打印机所有电器一个开关移动网覆盖静止、低速、高度移动环境股市监控与实时查询数字电视与掌上电视计算机资源共享家庭智能管理固定电话网花儿要浇水了智能视频点播1.11.1物联网与传感网简介物联网与传感网简介v 1.1.3 1.1.3 泛在网、传感网与物联网泛在网、传感网与物联网。传感器传感器网络网络物联物联网网泛在网泛在网传感器网：传感器网：通过有线或近距离无线网络通信技术相互连接、交换传送传感数据的传感器节点所构成的局域网络。泛在网：泛在网：是指基于个人和社会的需求，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、信息传递、信息存

20、储、信息处理，具有环境感知、内容感知能力和智能性，为个人和社会提供泛在的、无所不含的信息服务和应用的网络。物联网的定义物联网的定义：物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通从而提供智能服务的网络。1.1.3 1.1.3 泛在网、传感网与物联网泛在网、传感网与物联网1.1.3 1.1.3 泛在网、传感网与物联网泛在网、传感网与物联网（中国移动定义的物联网的体系结构）物联网的体系结构物联网的体系结构感知层感知层v主要完成信息的收集与简单处理v主要由传统的WSN、RFID和执行器组成v包括二维码标签和识读器、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS

21、、传感器和M2M终端、手持终端、传感器网络和传感器网关等v解决的重点问题是感知和识别物体，采集和捕获信息v突破的方向是具备更敏感、更全面的感知能力，解决低功耗、小型化和低成本的问题。感知层感知层1.1.3 1.1.3 泛在网、传感网与物联网泛在网、传感网与物联网网络层网络层v建立在现有的移动通讯网和互联网基础上，主要完成信息的远距离传输等功能v网络层包括各种通信网络与互联网形成的融合网络v此外还包括物联网管理中心、信息中心、云计算平台、专家系统等对海量信息进行智能处理的部分v网络层是物联网成为普遍服务的基础设施，有待突破的方向是向下与感知层的结合，向上与应用层的结合网络层网络层1.1.3 1.

22、1.3 泛在网、传感网与物联网泛在网、传感网与物联网应用层应用层v主要完成服务发现和服务呈现的工作。应用层是将物联网技术与行业专业技术相结合，实现广泛智能化应用的解决方案集。v物联网通过应用层最终实现信息技术与行业的深度融合，对国民经济和社会发展具有广泛影响。v应用层的关键问题在于信息的社会化共享，以及信息安全的保障。应用层应用层1.1.3 1.1.3 泛在网、传感网与物联网泛在网、传感网与物联网物联网体系结构1.1.3 1.1.3 泛在网、传感网与物联网泛在网、传感网与物联网1.1 1.1 物联网与传感网简介物联网与传感网简介v1.1.4 1.1.4 相关网络的接入与管理相关网络的接入与管理

23、1.无线传感器网络是物联网重要技术基础，由若干具有无线通信功能的传感器节点构成，特点是多跳的自组织网络。网络管理方面采用路由机制，而且支持多种类型设备的协同工作。2.移动网与网络接入移动网是目前覆盖最广、应用最多的网络。无线终端接入设备是最普及、最有效的接入手段。移动通信技术是目前解决有限产地和环境的物与物，人与物之间的沟通的主要手段。提高异构网络接入效率的主要措施：增强L2/L3协议，支持大量低数据传输速率终端的接入；简化同步、小区搜索、随机接入、切换过程以及移动性管理；采用更低带宽、更低码率编码传输方式，支持更小资源的分配；简化调度、功率控制、混合自动重传请求（HARQ）和链路自适应等问题

24、。1.1.4 1.1.4 相关网络的接入与管理相关网络的接入与管理3.网络与终端管理技术由于局域网（LAN)、无线保真（WiFi)、WiMAX、全球移动通信系统（GSM)、时分/码分多址（TD-SCDMA）、WSN等各种设备的接入标准不同，为使各类异构网络互联互通，必须选择相对统一的标准接入方式。同时提高后端的管理技术和服务，才能支持大量终端及多种接入方式。4.信息处理与能耗管理当传感器将采集到的信息汇聚到业务平台时，信息处理平台要对接收到的各种信息进行存储、处理、分析和挖掘后，才能为用户提供所需要的服务。在对信息进行处理时，需要利用如云计算、模糊识别等智能计算技术对海量的数据和信息进行分析和

25、处理，对物体实施智能化的控制。同时能耗也是物联网应用中的重要技术问题。尤其是传感网的能耗问题。1.1.4 1.1.4 相关网络的接入与管理相关网络的接入与管理5.开发环境与安全技术良好的应用开发环境，能够使应用软件相对独立于计算机硬件和操作系统平台。多采用分布式计算。物联网应用中的安全性很重要，包括防火、防盗、通信安全、存储安全、终端使用环境安全等。1.21.2互联网、物联网与接入互联网、物联网与接入互联网物联网的传输通信保障1.21.2互联网、物联网与接入互联网、物联网与接入 我们在互联网上看到的信息，其实都是我们在互联网上看到的信息，其实都是后台工作人员输入的，而物联网建立之后的网络后台工

26、作人员输入的，而物联网建立之后的网络信息，则是物品自动传送的，这就是让物品信息，则是物品自动传送的，这就是让物品开开口说话口说话的技术。的技术。v 互联网传输的是互联网传输的是0101序列代码，但物理世界中序列代码，但物理世界中有很多事物无法用有很多事物无法用0101序列代码描述，必须借助各序列代码描述，必须借助各种传感设备，而最终联成物联网。种传感设备，而最终联成物联网。”v 互联网就是包裹在地球表面上的一层密密麻互联网就是包裹在地球表面上的一层密密麻麻的麻的数字神经系统数字神经系统，而物联网则是数不清的，而物联网则是数不清的感应感应器件器件遍布在地球的各个角落，并向地表的神经系遍布在地球的

27、各个角落，并向地表的神经系统不间断地传输各种信息。统不间断地传输各种信息。1.21.2互联网、物联网与接入互联网、物联网与接入 物联网在以下几方面与互联网不同：1.专用性 2.稳定性和可靠性 3.安全性和可控性1.21.2互联网、物联网与接入互联网、物联网与接入v物联网的物联网的3 3种应用模式：种应用模式：v 1 1、智能识别：智能识别：通过二维码、通过二维码、RFIDRFID等技术标识特定的对象等技术标识特定的对象，用于区分对象个体，同时获得扩展信息，如智能卡、条，用于区分对象个体，同时获得扩展信息，如智能卡、条码标签等；码标签等；v 2 2、监测与跟踪：监测与跟踪：利用多种类型的传感器和

28、分布广泛的传利用多种类型的传感器和分布广泛的传感器网络，实现对某个对象实时状态的获取和特定对象行感器网络，实现对某个对象实时状态的获取和特定对象行为的监控，如监控大气中为的监控，如监控大气中CO2CO2浓度、通过浓度、通过GPSGPS标签跟踪车辆标签跟踪车辆位置等。位置等。v 3 3、智能控制：智能控制：物联网基于云计算平台和智能网络，可以物联网基于云计算平台和智能网络，可以依据传感器获取数据进行决策，改变对象的行为，进行控依据传感器获取数据进行决策，改变对象的行为，进行控制和反馈。如根据光线强弱，调整路灯的亮度。制和反馈。如根据光线强弱，调整路灯的亮度。1.21.2互联网、物联网与接入互联网

29、、物联网与接入v物联网构成的物联网构成的3 3个步骤：个步骤：v1 1、对、对物体属性进行标识物体属性进行标识，包括静态和动态属性。，包括静态和动态属性。v2 2、需要识别设备完成对、需要识别设备完成对物体属性的读取物体属性的读取，并将信，并将信息转换为适合网络传输的数据格式。息转换为适合网络传输的数据格式。v3 3、物体信息通过网络传输到信息处理中心物体信息通过网络传输到信息处理中心，可能，可能是分布式中心，也可能是集中式的，由处理中心是分布式中心，也可能是集中式的，由处理中心完成物体通完成物体通信信的相关计算。的相关计算。物联网的应用物联网的应用-物流物流物品跟踪与定位物品目录管理物品的自

30、动接收和装运EPC（电子产品编码）物流全球供应链物联网的应用物联网的应用-电力电网电力电网v Smart Grid:“智能智能”电网对电电网对电力力故障的管理计划故障的管理计划不不仅考虑到了电网中复仅考虑到了电网中复杂的拓扑结构和资源杂的拓扑结构和资源限制，还能够限制，还能够识别同识别同类型发电设备类型发电设备，这样，这样，电力提供商就可以有电力提供商就可以有效地安排停电检测维效地安排停电检测维修任务的优先顺序。修任务的优先顺序。如此一来，停电时间如此一来，停电时间和频率可减少约和频率可减少约 30%30%，停电导致的收入损失停电导致的收入损失也相应减少，而电网也相应减少，而电网的可靠性以及客

31、户的的可靠性以及客户的满意度都得到了提升。满意度都得到了提升。智能电网v电是日常生活中必不可少的能源，电网包含电力的生产和运输等环节。智能电网应该做到以下几点。（1）可靠 可靠的智能电网要保证用户在何时何地都可以得到电力的供应。对电网可能出现的问题发出警告，在收到电网的扰动时不会断电。在断电之前就通知用户，避免用户受到影响。（2）安全 智能的电网受到物理的、网络的攻击时不会断电，不容易受到自然灾害的影响，不会伤害到公众和电网工人。（3）经济智能电网在保证供求平衡的同时，价格公平而且供应充足。（4）高效智能电网能够充分利用投资控制成本，减少电力的输送和分配损耗，利用更加高效。利用控制电流的方法，

32、可减少运输功率拥堵。（5）环境友好智能电网在发电、输电、配电、储能、消费过程中减少了对环境的影响，在未来的设计中，将占用更少的土地，减少对景观的影响。物联网的应用物联网的应用-交通管理交通管理 v 实时交通信息：利用来自传利用来自传感器的实时数据，我们可以：感器的实时数据，我们可以：1.1.实时获取路况信息，帮助实时获取路况信息，帮助监控和控制交通流量。监控和控制交通流量。2.2.获取实时的交通信息，并获取实时的交通信息，并据此调整路线，从而避免拥据此调整路线，从而避免拥堵。堵。v 道路收费：通过通过 RFID RFID 技术技术以及利用激光、照相机和系以及利用激光、照相机和系统技术等的先进自

33、由车流路统技术等的先进自由车流路边系统来无缝地检测、标识边系统来无缝地检测、标识车辆并收取费用。车辆并收取费用。1.21.2互联网、物联网与接入互联网、物联网与接入v1.2.11.2.1网络技术网络技术v1 1、组成要素、组成要素v集成网络系统主要包括：管理服务、管理功能和集成网络系统主要包括：管理服务、管理功能和网络模型网络模型v2 2、功能与架构、功能与架构v集成网络系统功能是将无线传感器网络管理中的集成网络系统功能是将无线传感器网络管理中的角色分为管理者、代理者和管理信息库。角色分为管理者、代理者和管理信息库。v集成网路系统管理架构分集中式、层次式和分布集成网路系统管理架构分集中式、层次

34、式和分布式式1.2.11.2.1网络技术网络技术v3 3、信息架构、信息架构v集成网络系统中的网络模型主要有：网络拓扑图集成网络系统中的网络模型主要有：网络拓扑图、剩余能量图、传感覆盖、依赖模型、结构模型、剩余能量图、传感覆盖、依赖模型、结构模型、协作模型等。、协作模型等。1.21.2互联网、物联网与接入互联网、物联网与接入v1.2.21.2.2计算机网络与互联网计算机网络与互联网v1 1、计算机应用与网络技术的发展阶段、计算机应用与网络技术的发展阶段v多人共用计算机阶段多人共用计算机阶段v个人计算机阶段个人计算机阶段v局域网阶段局域网阶段v互联网阶段互联网阶段1.21.2互联网、物联网与接入

35、互联网、物联网与接入v计算机网络按照其覆盖的地理范围进行分类，可以很好地反映不同类型网络的技术特征。v按覆盖的地理范围划分，计算机网络可以分为：广域网、城域网、局域网与个人区域网。1.2.21.2.2计算机网络与互联网计算机网络与互联网v 2 2、网络技术、网络技术v 计算机技术和通信技术结合，奠定了数据通信技术与计算计算机技术和通信技术结合，奠定了数据通信技术与计算机通信网路结合的理论基础。机通信网路结合的理论基础。分组交换技术分组交换技术的出现为网络的出现为网络技术发展提供了重要的技术支持。技术发展提供了重要的技术支持。v 3 3、互联网基础技术与服务功能、互联网基础技术与服务功能v（1

36、1）基础技术：）基础技术：v 网络技术的基础：网络、通信、交换和服务网络技术的基础：网络、通信、交换和服务v 网络技术的基本要素：分组交换、网络结构和分组域交换网络技术的基本要素：分组交换、网络结构和分组域交换v 分组交换技术：部分网络设备或通信线路遭到破坏，网络分组交换技术：部分网络设备或通信线路遭到破坏，网络系统仍能利用剩余的网络设备与通信线路继续工作。也称系统仍能利用剩余的网络设备与通信线路继续工作。也称为为“可生存系统可生存系统”。它的出现标志现代电信时代的开始。它的出现标志现代电信时代的开始。v 通信网络典型结构：集中式、非集中式和分布式通信网络典型结构：集中式、非集中式和分布式3

37、3种种1.2.21.2.2计算机网络与互联网计算机网络与互联网v集中式和非集中式 拓扑构型v分布式网络 拓扑构型1.2.21.2.2计算机网络与互联网计算机网络与互联网v（2 2）互联网的服务功能与）互联网的服务功能与WebWeb技术技术vWebWeb技术：技术：使互联网成为网上信息交互广泛使用的使互联网成为网上信息交互广泛使用的一种工具，其一种工具，其主要技术是超文本传送协议（主要技术是超文本传送协议（HTTP)HTTP)、超文本标记语言（、超文本标记语言（HTMLHTML）和超链接的通信协议）和超链接的通信协议。vP2PP2P（对等）网络应用：（对等）网络应用：v在在WebWeb网络应用基

38、础上，出现了基于对等结构的网络应用基础上，出现了基于对等结构的P2PP2P网络应用，如网络电视、博客、搜索引擎等。网络应用，如网络电视、博客、搜索引擎等。具有资源更多共享、更多服务和角色互换特点。具有资源更多共享、更多服务和角色互换特点。1.2.21.2.2计算机网络与互联网计算机网络与互联网v（3 3）互联网应用的典型模式：）互联网应用的典型模式：v分为：客户端分为：客户端/服务器（服务器（C/S)C/S)模式（如模式（如E-mailE-mail应用应用程序）、对等（程序）、对等（P2PP2P）模式（如）模式（如WebWeb服务器）服务器）v采用客户端采用客户端/服务器（服务器（C/S)C/

39、S)模式原因：模式原因：v网络资源分布的不均匀性，包括硬件差异性、软网络资源分布的不均匀性，包括硬件差异性、软件各不相同和数据的完整性与一致性件各不相同和数据的完整性与一致性v对等（对等（P2PP2P）模式特点：）模式特点：资源更多共享；资源更多共享；更多更多服务；服务；角色转换。角色转换。1.21.2互联网、物联网与接入互联网、物联网与接入v 1.2.3 1.2.3 互联网、物联网与接入技术互联网、物联网与接入技术v 1 1、物联网与互联网结构、物联网与互联网结构v 互联网与物联网在接入方式上是不相同的，物联网应用系互联网与物联网在接入方式上是不相同的，物联网应用系统是运行在互联网核心交换结

40、构基础上的，所以两者的网统是运行在互联网核心交换结构基础上的，所以两者的网络技术核心是相同的。络技术核心是相同的。v 互联网用户通过端系统的计算机或手机、PDA访问互联网资源，发送或接收电子邮件，阅读新闻等；v 物联网中的传感器结点需要通过无线传感器网络的汇聚结点接入互联网；RFID芯片通过读写器与控制主机连接，再通过控制结点的主机接入互联网。物联网应用系统将根据需要选择无线传感器网络或无线射频识别（RFID）应用系统的接入方式。1.2.3 1.2.3 互联网、物联网与接入技术互联网、物联网与接入技术1.21.2互联网、物联网与接入互联网、物联网与接入1.2.31.2.3互联网、物联网与接入技

41、术互联网、物联网与接入技术v2 2、互联网与物联网的接入方法、互联网与物联网的接入方法v接入网技术解决的是最终用户接入宽带城域网的问题。接入技术可以分为有线接入与无线接入两类。目前宽带接入技术主要有：数字用户线技术、光纤同轴电缆混合网技术、光纤接入技术、无线接入技术与局域网接入技术。无线接入又可以分为无线局域网接入、无线城域网接入与无线自组网接入。v如：v（1）数字用户线XDSL接入技术v（2）光纤同轴电缆混合网技术v（3）光纤接入技术v（4）宽带无线接入技术与802.16标准vInternetInternet核心交换部分核心交换部分与与边缘部分边缘部分的抽象方法的抽象方法InternetIn

42、ternet核心交换部分与边缘部分的抽象方法核心交换部分与边缘部分的抽象方法1.2.31.2.3互联网、物联网与接入技术互联网、物联网与接入技术v3 3、物联网的数据采集、物联网的数据采集1.2.31.2.3互联网、物联网与接入技术互联网、物联网与接入技术（1）互联网主要是实行）互联网主要是实行人与人之间人与人之间的信息交互与共享，因此的信息交互与共享，因此在互联网端结点之间传输的文本文件、语音文件、视频文件在互联网端结点之间传输的文本文件、语音文件、视频文件都是由都是由人输入人输入的，即使是通过扫描和文字识别的，即使是通过扫描和文字识别OCR技术输入技术输入的文字或图形、图像文件，也都是在的

43、文字或图形、图像文件，也都是在人的控制之下人的控制之下完成的。完成的。（2）物联网的端系统采用的是传感器、）物联网的端系统采用的是传感器、RFID，因此物联网感，因此物联网感知的数据是知的数据是传感器传感器主动感知或者是主动感知或者是RFID读写器读写器自动读出的。自动读出的。由此可见，在网络端系统数据采集方式上，互联网与物联网由此可见，在网络端系统数据采集方式上，互联网与物联网是有区别的。是有区别的。物联网与互联网在数据采集、传输内容上的区别：物联网与互联网在数据采集、传输内容上的区别：1.31.3传感网与物联网传感网与物联网v1.31.3传感网与物联网传感网与物联网v无线传感网络的发展：无

44、线传感网络的发展：v测控系统测控系统v测控网络测控网络v基于现场总线的智能网络基于现场总线的智能网络v无线传感器网络无线传感器网络v1 1、无线传感器网络的组成：、无线传感器网络的组成：v无线传感器网络技术：是集成有数据处理单元和无线传感器网络技术：是集成有数据处理单元和通信模块以及电源模块的微小节点，通过自组织通信模块以及电源模块的微小节点，通过自组织方式构成网络，可随机布置。方式构成网络，可随机布置。1.31.3传感网与物联网传感网与物联网v2 2、无线传感器网络结构、无线传感器网络结构v（1 1）无线传感器网络节点）无线传感器网络节点v由由数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元数据采集

45、单元、数据处理单元、数据传输单元和电源和电源4 4部分组成。部分组成。1.31.3传感网与物联网传感网与物联网传感网中节点组成和功能图1.31.3传感网与物联网传感网与物联网v（2 2）网络体系结构）网络体系结构无线传感器网络传感器节点无线通信链路信息采集广域网信息处理无线传感器网络结构示意图信息汇聚节点1.31.3传感网与物联网传感网与物联网v(3)(3)标准技术标准技术v IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4是无线网络主要标准，又称是无线网络主要标准，又称ZigBeeZigBee标准，传输带宽没有标准，传输带宽没有WiFiWiFi和蓝牙大，但能耗低，适合能源有限的无线传感器

46、网络使用和蓝牙大，但能耗低，适合能源有限的无线传感器网络使用1.31.3传感网与物联网传感网与物联网v（4 4）媒体访问控制（）媒体访问控制（MACMAC）协议）协议v 无线传感网常用无线传感网常用3 3种的种的MACMAC协议：协议：S-MACS-MAC协议、分协议、分布式能量意识（布式能量意识（DE-MACDE-MAC）协议和协调设备（）协议和协调设备（MDMD）协）协议。议。vS-MACS-MAC协议：通过调配节点的休眠方式有效分配信协议：通过调配节点的休眠方式有效分配信道，采用休眠时间与调度表同步、消息传递、物理道，采用休眠时间与调度表同步、消息传递、物理与虚拟载波监听等技术降低能耗。

47、与虚拟载波监听等技术降低能耗。缺点通信延时缺点通信延时。vDE-MACDE-MAC协议：采用周期性监听和休眠机制，避免空协议：采用周期性监听和休眠机制，避免空闲监听和串音，其目的是减少能耗和增加网络的生闲监听和串音，其目的是减少能耗和增加网络的生存周期。存周期。缺点耗能量大缺点耗能量大。1.31.3传感网与物联网传感网与物联网v协调设备协议：协调设备协议：v 通过固定或分布的具有协调功能的设备来通过固定或分布的具有协调功能的设备来解决节点的同步通信问题，为大规模、低占空比解决节点的同步通信问题，为大规模、低占空比运行的节点提供了不需要高精度时钟的可靠通信运行的节点提供了不需要高精度时钟的可靠通

48、信。缺点。缺点同一信道范围内，有时会有通信延时同一信道范围内，有时会有通信延时。1.31.3传感网与物联网传感网与物联网v1.3.1 1.3.1 物联网技术物联网技术v基于基于EPCEPC的物联网是在计算机互联网的基础上，利的物联网是在计算机互联网的基础上，利用全球统一的物品编码技术、用全球统一的物品编码技术、RFIDRFID技术、无线数技术、无线数据通信技术等，实现全球范围内的单件产品的跟据通信技术等，实现全球范围内的单件产品的跟踪与追溯，从而有效提高供应链管理水平，降低踪与追溯，从而有效提高供应链管理水平，降低物流成本，被誉为具有革命性意义的新技术，引物流成本，被誉为具有革命性意义的新技术

49、，引起了世界各国企业的广泛关注。起了世界各国企业的广泛关注。v典型的典型的EPCEPC物联网由物联网由信息采集系统、信息采集系统、PMLPML（physical markup language,physical markup language,实体描述语言）实体描述语言）信信息服务器、对象名解析服务器（息服务器、对象名解析服务器（ONSONS）和）和SavantSavant系系统统4 4部分部分组成，如图所示。组成，如图所示。1.31.3传感网与物联网传感网与物联网基于基于EPC的物联网结构的物联网结构1.31.3传感网与物联网传感网与物联网v1.3.2 1.3.2 物联网与物品信息代码物联网

50、与物品信息代码vEPCEPC（产品电子代码）是（产品电子代码）是Auto-IDAuto-ID中心为每个物理中心为每个物理目标分配的目标分配的唯一可查询的标识码唯一可查询的标识码，其内含的一串，其内含的一串数字可代表产品类别和制造商、生产日期和地点数字可代表产品类别和制造商、生产日期和地点、有效日期、应运往何地等信息。同时，随着产、有效日期、应运往何地等信息。同时，随着产品在工厂内的转移或变化，这些数据可以实时更品在工厂内的转移或变化，这些数据可以实时更新。新。vEPCEPC发展过程中的问题：发展过程中的问题：vEPCEPC的注册管理；的注册管理；vEPCEPC相关标准的制定、体系与管理系统；相