1、2022-11-22物联网简介及应用38物联网简介及应用物联网简介及应用38物联网简介及应用38 主要内容主要内容 物联网的概论物联网的概论1物联网的应用物联网的应用2物联网的安全问题研究物联网的安全问题研究3物联网发展面临的问题及解决措施物联网发展面临的问题及解决措施4物联网简介及应用38一、物联网概论一、物联网概论物联网简介及应用38一、物联网概论一、物联网概论1123物联网的概念、产生环境物联网的概念、产生环境物联网的原理物联网的原理物联网的构架、支撑网络和业务群物联网的构架、支撑网络和业务群物联网简介及应用38物联网概念物联网概念 u物联网概念物联网概念 通过激光扫描器、通过激光扫描器
2、、射频识别、红外感应器、射频识别、红外感应器、全球定位系统等信息传感全球定位系统等信息传感设备设备,物联网技术按相关协物联网技术按相关协议议,将互联网与一些设备连将互联网与一些设备连接接,实现智能化定位、识别实现智能化定位、识别、追踪、监控及管理、追踪、监控及管理,进行进行一系列的信息交换与通讯一系列的信息交换与通讯。物联网简介及应用38物联网产生环境物联网产生环境1设设想想阶阶段段 2技技术术研研发发阶阶段段3实实验验阶阶段段u物联网产生环境物联网产生环境物联网简介及应用38物联网原理物联网原理u 物联网原理物联网原理 其实质是利用射频自动识别其实质是利用射频自动识别 （RFIDRFID）技
3、术，）技术，通过计算机互联网实现物品（商品）自动识别和信通过计算机互联网实现物品（商品）自动识别和信息的互联与共享。其目的是物与物、物与人，所有息的互联与共享。其目的是物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。物联网简介及应用38物联网构架物联网构架u物联网构架物联网构架物联网简介及应用38物联网支撑网络物联网支撑网络短距离无线通讯短距离无线通讯 长距离无线通讯长距离无线通讯长距离有线通讯长距离有线通讯短距离有线通讯短距离有线通讯物联网简介及应用38物联网业务群物联网业务群 物联网物联网业务群业务群两化融和两化融和M2MRFID 传
4、感网传感网 物联网简介及应用38二、物联网的应用二、物联网的应用物联网简介及应用38二、物联网的应用二、物联网的应用 12关键技术关键技术具体应用具体应用物联网简介及应用38物联网的关键技术物联网的关键技术M2M技术技术M2M技术技术通过实现机器与机器、人与人通过实现机器与机器、人与人、人与机器之间的通信，与操作、人与机器之间的通信，与操作者共享了使机器设备、应用处理者共享了使机器设备、应用处理过程与后天信息系统提供的信息过程与后天信息系统提供的信息。M2MM2M产品主要由产品主要由3 3个部分构成个部分构成 ：1.1.行业应用中心：对分散的行业终端进行监控，是终端上传数据的会聚点。行业应用中
5、心：对分散的行业终端进行监控，是终端上传数据的会聚点。2.2.无线终端：不是笔记本电脑或手机，而是特殊的行业应用中心。无线终端：不是笔记本电脑或手机，而是特殊的行业应用中心。3.3.传输通道：从用户端到无线终端的行业应用中心之间的通道。传输通道：从用户端到无线终端的行业应用中心之间的通道。物联网简介及应用38物联网的关键技术物联网的关键技术传感网技术传感网技术大规模无线传感大规模无线传感 网络技术、网络技术、传感器及其智能处理技术的结传感器及其智能处理技术的结合便是传感网技术合便是传感网技术。传感器在传感网中具有两个方面的功能传感器在传感网中具有两个方面的功能:一、数据的处理及采集一、数据的处
6、理及采集 ;二、数据的路由和融合，综合来自本节点和其他节点采集来的数二、数据的路由和融合，综合来自本节点和其他节点采集来的数 据，然后再将综合处理后的数据信息转发路由到网关节点。据，然后再将综合处理后的数据信息转发路由到网关节点。物联网简介及应用38物联网的关键技术物联网的关键技术网络通信网络通信技术技术物联网数据是通过传感器的物联网数据是通过传感器的网络通信技术来提供传送通网络通信技术来提供传送通道的。道的。网络通信技术可以分为两类：网络通信技术可以分为两类：广域网络通信技术广域网络通信技术近距离通信技术近距离通信技术 物联网简介及应用38物联网的关键技术物联网的关键技术射频识别射频识别技术
7、技术作为一种非接触式的自动识别作为一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别对技术，通过射频信号自动识别对象，射频识别技术可以获取相关象，射频识别技术可以获取相关的数据的数据。一个典型的一个典型的 RFIDRFID系统是由读写器、系统是由读写器、RFIDRFID电子标签电子标签及信息处理系统组成的。信息处理系统根据需求承担相及信息处理系统组成的。信息处理系统根据需求承担相应的信息处理及控制工作应的信息处理及控制工作 。由于每个。由于每个 RFIDRFID标签都有一标签都有一个唯一的识别码，如果它的数据格式有很多是互不兼容个唯一的识别码，如果它的数据格式有很多是互不兼容的，在闭环的，在闭环
8、 情况下，对企业的影响不是很大。情况下，对企业的影响不是很大。物联网简介及应用38物联网的具体应用物联网的具体应用物联网简介及应用38物联网的具体应用物联网的具体应用人身上可以安装人身上可以安装不同的传感器，不同的传感器，对人的健康参数对人的健康参数进行监控，并且进行监控，并且实时传送到相关实时传送到相关的医疗保健中心的医疗保健中心，如果有异常，如果有异常，保健中心通过手保健中心通过手机，提醒您去医机，提醒您去医院检查身体。院检查身体。案例一：人体健康案例一：人体健康物联网简介及应用38物联网的具体应用物联网的具体应用案例二：平安城市案例二：平安城市利用部署在大街利用部署在大街小巷的传感器，小
9、巷的传感器，实现图像敏感性实现图像敏感性智能分析并与智能分析并与110、119、120等交等交互，实现探头与互，实现探头与探头之间、探头探头之间、探头与人、探头与报与人、探头与报警系统之间的联警系统之间的联动，从而构建和动，从而构建和谐安全的城市生谐安全的城市生活环境。活环境。物联网简介及应用38物联网的具体应用物联网的具体应用 案例三：案例三：ZigBeeZigBeeZigBeeZigBee是一种新兴的短距离、低复杂度、低功耗、低数是一种新兴的短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。据速率、低成本的无线网络技术。主要用于近距离无线连接。它依据主要用于近距离无线连接。它依据
10、IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4标准标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。802.15.4802.15.4强调的就是省电、简单、成本又低的规格。强调的就是省电、简单、成本又低的规格。ZigBeeZigBee联盟预测的主要应用领域包括工业控制、消费性联盟预测的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制等。控制等。物联网简介及应用38物联网的具体应用物联网的具体应用 数据传输速率低：数据传输速率低：10KB/10KB/秒秒250KB/2
11、50KB/秒，专注于低传输应用秒，专注于低传输应用 功耗低：功耗低：在低功耗待机模式下，两节普通在低功耗待机模式下，两节普通5 5号电池可使用号电池可使用624624个月个月 成本低：成本低：ZigBeeZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本成本 网络容量大：网络容量大：网络可容纳网络可容纳65,00065,000个设备。个设备。时延短：时延短：典型搜索设备时延为典型搜索设备时延为30ms30ms，休眠激活时延为，休眠激活时延为15ms15ms，活，活动设备信道接入时延为动设备信道接入时延为15ms15ms。安全：安全：ZigBeeZi
12、gBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用AES-AES-128128加密算法（美国新加密算法，是目前最好的文本加密算法加密算法（美国新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一）之一）,各个应用可灵活确定其安全属性。各个应用可灵活确定其安全属性。有效范围小：有效范围小：有效覆盖范围有效覆盖范围10751075米，具体依据实际发射功率米，具体依据实际发射功率大小和各种不同的应用模式而定大小和各种不同的应用模式而定 工作频段灵活：工作频段灵活：使用频段为使用频段为2.4GHz2.4GHz、868MHz868MHz（欧洲）和（欧洲）和915MHz915MHz（美国
13、），均为免执照（美国），均为免执照（免费）的（免费）的频段频段ZigBeeZigBee的特点的特点物联网简介及应用38物联网的具体应用物联网的具体应用ZigBee的频带和数据传输速率的频带和数据传输速率 频带频带 使用范围使用范围 数据传输率数据传输率 信道信道数数2.4 GHz ISM 全世界全世界 250 kbps 16868 MHz 欧洲欧洲 20 kbps 1915 MHz ISM 北美北美 40 kbps 10物联网简介及应用38物联网的具体应用物联网的具体应用ZigBee的网络拓扑结构的网络拓扑结构网络协调器网络协调器全功能设备全功能设备(FFD,Router):可以支持任何可以支
14、持任何一种拓扑结构，可以作为网络协商者和普一种拓扑结构，可以作为网络协商者和普通协商者，并且可以和任何一种设备进行通协商者，并且可以和任何一种设备进行通信通信 精简功能设备精简功能设备(RFD)：只支持星型结构，只支持星型结构，不能成为任何协商者，可以和网络协商者不能成为任何协商者，可以和网络协商者进行通信，实现简单。进行通信，实现简单。星型网状型簇状型物联网简介及应用38物联网的具体应用物联网的具体应用采用采用ZigBee技术的条件技术的条件u设备成本很低、传输的数据量很小u设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块u没有充足的电源支持，只能使用一次性电池u频繁地更换电池或者反复地充电
15、无法做到或者很困难u需要较大范围的通信覆盖，网络中的设备非常多，但仅仅用于监测或控制物联网简介及应用38物联网的具体应用物联网的具体应用ZigBee适用的应用场合适用的应用场合低速无线低速无线设备设备工业、农工业、农业和商业业和商业消费电消费电子子PC机的机的外围设备外围设备家庭自家庭自动化动化玩具玩具和游戏和游戏个人健康个人健康监护监护TVVCRDVDCD鼠标键盘操作杆保安照明游戏器具监听诊断传感器监视传感器自动化控制物联网简介及应用38物联网的具体应用物联网的具体应用问题：问题：监控啤酒罐里的液面高度、温度和压力。现在你可以现在你可以在啤酒厂精确地监控储酒罐里的准确测量值构建简单的前端应用
16、程序，允许酿酒厂员工通过Web网站、电子邮件或SMS定期得到数据更新以便监控酿造工艺，并提供超出预先设置参数范围时的实时警报功能。物联网简介及应用38物联网的具体应用物联网的具体应用问题问题:方便监控重要的数据,使家庭病房的患者接受健康照顾现在可以现在可以.组合使用ZigBee和蜂窝网技术，方便地实时监视远程患者信息。l 自动生成mesh网络方便无IT经验的病人l 多重加密和认证机制保证数据安全l 自动重发和相应确保关键数据的传输l 设备可以移动，适用于不同的病人物联网简介及应用38三、物联网的安全问题研究物联网简介及应用38物联网的安全问题研究物联网的安全问题研究安全问题安全问题研究研究感知
17、感知网络网络的安的安全问全问题题 核心核心网络的网络的传输和传输和信息安信息安全性问全性问题题 物联网业务的物联网业务的安全性问题安全性问题 感知节点的感知节点的安全性问题安全性问题 物联网简介及应用38物联网的安全问题研究物联网的安全问题研究物联网物联网业务的业务的安全性安全性问题问题技术技术由于物联网节点无人看守，设备可能是由于物联网节点无人看守，设备可能是先部署后连接网络的，因而难点就成了先部署后连接网络的，因而难点就成了如何对物联网的设备进行业务信息配置如何对物联网的设备进行业务信息配置和远程签约信息等问题。和远程签约信息等问题。感知节感知节点的安点的安全性问全性问题题 由于通常情况下
18、，感知节点分布在一个由于通常情况下，感知节点分布在一个较大的区域内，且数量较为庞大，使得较大的区域内，且数量较为庞大，使得攻击者容易接触到这些设备，缺乏人为攻击者容易接触到这些设备，缺乏人为的有效监控，从而对感知节点造成破坏的有效监控，从而对感知节点造成破坏，甚至可以通过本地操作更换机器的软，甚至可以通过本地操作更换机器的软硬件。硬件。物联网简介及应用38物联网的安全问题研究物联网的安全问题研究感知感知网络的网络的安全性安全性问题问题一般情况下，感知节点的操作均依一般情况下，感知节点的操作均依靠其靠其 自身所带的电池供电，它的通自身所带的电池供电，它的通信能力、存储能力、计算能力会受信能力、存
19、储能力、计算能力会受到节点自身所带能源的限制。到节点自身所带能源的限制。核心网核心网络的传输络的传输和信息安和信息安全性问题全性问题 物联网节点通常是以集群方式存在物联网节点通常是以集群方式存在的，且数量较大，导致了在数据传的，且数量较大，导致了在数据传输时，由于机器发送数据太多而造输时，由于机器发送数据太多而造成了网络通道拥塞成了网络通道拥塞。物联网简介及应用38四、物联网发展面临的问题及解决措施四、物联网发展面临的问题及解决措施 物联网简介及应用38物联网发展面临的问题及解决措施物联网发展面临的问题及解决措施 物联网相关标准物联网相关标准制定的不统一制定的不统一 只能由各国物联网相关标准工
20、作只能由各国物联网相关标准工作 组织组织加强合作加强协调，围绕物联网发展需加强合作加强协调，围绕物联网发展需求，建立健全相关的求，建立健全相关的 物联网标准体系，物联网标准体系，积极推进全球物联网标准化工作。积极推进全球物联网标准化工作。RFID系统的安全系统的安全性较低性较低 安全的安全的 RFID系统应防止信息外泄系统应防止信息外泄、增强保密性及可可长期跟踪性，结合密增强保密性及可可长期跟踪性，结合密码方法和物理方法来保证安全性。码方法和物理方法来保证安全性。解决方法通常有：编码解决方法通常有：编码、临时识别、临时识别、敏感数据只存储在基础系统中、假名化、敏感数据只存储在基础系统中、假名化
21、、使用防冲突协议等措施。使用防冲突协议等措施。物联网简介及应用38物联网发展面临的问题及解决措施物联网发展面临的问题及解决措施网络上的数据处网络上的数据处理能力较低理能力较低必须建立大规模数据中心，数据在市场必须建立大规模数据中心，数据在市场 上的运行模式需要数据运营商来运作，上的运行模式需要数据运营商来运作，针对物联网的搜索引擎将被开发针对物联网的搜索引擎将被开发。互联网病毒肆虐，在涉及面更广的物联互联网病毒肆虐，在涉及面更广的物联网上，安全保障就得更加重要。另一道网上，安全保障就得更加重要。另一道影响普及的原因是个人隐私问题，谁也影响普及的原因是个人隐私问题，谁也不愿意把自身行为完全暴露不
22、愿意把自身行为完全暴露，而物联网，而物联网的目的又是把所有事物及其属性连入网的目的又是把所有事物及其属性连入网中。这两点存在明显的矛盾，需要找到中。这两点存在明显的矛盾，需要找到一个平衡点才能让物联网真正普及一个平衡点才能让物联网真正普及。网络安全保障较网络安全保障较低低物联网简介及应用38物联网发展面临的问题及解决措施物联网发展面临的问题及解决措施物联网的管理平物联网的管理平台有待建设台有待建设 在物联网中传感是很容易的，但是感在物联网中传感是很容易的，但是感知的信息如果没有一个庞大的网络体知的信息如果没有一个庞大的网络体系系，不能进行管理和整合，那么，整，不能进行管理和整合，那么，整个物联
23、网无法实现；需要建立更多的面个物联网无法实现；需要建立更多的面向国内外市场需求向国内外市场需求、面向第方、面向第方、非竞、非竞争性的争性的、具有公信力的物联网产业技、具有公信力的物联网产业技术创新平台。术创新平台。物联网简介及应用38五、结束语五、结束语 物联网简介及应用38结束语结束语 毫无疑问，物联网有非常好的发展前景。就像欧洲智能系统集成技术平台组织（EPOSS）在Internet of Things in 2020中预测的那样，在未来的5-10年里，物联网已广泛应用于生活生产各领域的基础之上，将进一步实现物与物之间的互联，智能化的程度也会逐渐提高，进而实现整个物联系统的全智能化。我国的物联网建设必将取得长足的发展，成为推动国民经济的重要力量。2022-11-23物联网简介及应用38
