物联网导论-第1章-物联网概述.ppt

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1、物联网导论,教材物联网导论作者：刘云浩 著出 版 社：科学出版社出版时间：2013-08-01实验（14学时）博创物联网实验箱百度定位SDKAndroid条形码软件的扫描和制作AndroidRFID读卡器Android云计算软件分布式文件系统 Hadoop蓝牙防盗软件Android课程设计（16学时）网站+微信，手机扫描条形码，上传数据库,信息规则：网络经济的策略指导卡尔夏皮罗 著出版社：中国人民大学出版社出版时间：2000-06-01已经绝版，打印电子版浪潮之巅 第2版 上下册吴军 著出版社：人民邮电出版社出版时间：2013-06-01,第1章 物联网概述,作 者：刘云浩 著出 版 社：科学

2、出版社,4,1.1 起源与发展（了解）1.2 核心技术1.3 主要特点1.4 发展趋势1.5 应用前景,1.物联网概述本章内容,5,起源与发展,温家宝“感知中国”,国际电信联盟 ITU互联网报告2005无所不在的“物联网”通信时代即将来临,Bill Gates 未来之路 物物互联,物联网的基本思想出现于20世纪90年代,1995,2005,2009,2009,2011年“物联网工程”本科专业，开始招生。,6,RFID2015年，全球RFID市场规模超100亿美元。有多大？普适计算计算机本身从人们的视线里消失，和环境融为一体。人们能够在任何时间、任何地点、以任何方式进行信息的获取与处理。嵌入式系

3、统20世纪90年代末，无线传感器网络。,起源与发展：来源多样，主线复杂,7,物联网（Internet of Things）这个概念实际是中国人提出的，整合了美国CPS(Cyber-Physical Systems)、欧盟IoT（Internet of Things)和日本U-Japan等概念。定义基于互联网、传统电信网等信息载体，让所有能被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。三个重要特征普通对象设备化自治终端互联化普适服务智能化,Q：什么是物联网？,8,物物互联,：沟通物理世界与信息世界,9,1.1 起源与发展1.2 核心技术1.3 主要特点1.4 发展趋势1.5 应用前景,1.物联网概

4、述本章内容,10,核心技术,综合应用层,管理服务层,网络构建层,感知识别层,11,物联网四层模型,本科课程设置,本课程设计,12,感知识别层位于四层模型的最底端，是所有上层结构的基础。让物品“开口说话、发布信息”是融合物理世界和信息世界的重要一环。信息生成设备自动生成方式：RFID、传感器、定位系统等人工生成方式：智能手机、PDA、多媒体播放器、上网本、笔记本电脑等等。,核心技术：感知识别层,13,核心技术 1，感知识别层,信息生成方式多样化是物联网最重要的特点,14,基本组成：RFID系统分为标签，阅读器和天线三大组件。工作原理：阅读器通过天线发送电子信号，标签接收到信号后发射内部存储的标识

5、信息，阅读器再通过天线接收并识别标签发回的信息。,感知识别层技术举例：RFID,详见 第2章,标签,阅读器,天线,15,发展历程：传感器无线传感器无线传感器网络大量微型、低成本、低功耗的传感器节点组成的无线网络,感知识别层技术举例：无线传感网,详见 第3章,16,应用举例：VigilNet:美国弗吉尼亚大学研制的用于军事监测的系统。传感节点具有自主成网、多跳传输等特点。Mercury:美国哈佛大学研制的可穿戴的医疗监控传感器。传感器具有设计人性化、高精度感知、连续长期采集数据等特点。GreenOrbs（绿野千传）：森林监测传感网系统，适用于长期、大规模、自动化的环境监测任务,感知识别层技术举例

6、：无线传感网,详见 第3章,VigilNet,Mercury,17,感知识别层技术举例：可穿戴设备,监测运动量、睡眠质量、闹钟震动待机30天，防水,18,感知识别层技术举例：可穿戴设备,参考视频：机器猫-第517话 失物回来的喷雾,19,感知识别层技术举例：可穿戴设备,拨打电话，接听电话眨眼拍照，抬头激活,20,位置信息的内涵扩展：空间信息=地理位置+时间+对象定位系统与技术：GPS卫星定位蜂窝基站定位（GSM/CDMA/3G）室内精确定位（红外线/超声波/超宽带）WiFi基站定位物联网环境下对定位技术的挑战：复杂环境下的精准定位位置信息带来的信息安全和隐私保护问题,感知识别层技术举例：定位系

7、统,详见 第4章,打车软件，结合了时间，对象，位置,21,网络构建层物联网最重要的基础设施之一。网络构建层，具有强大的纽带作用。高效、稳定、及时、安全地传输上下层的数据。物联网四层模型和OSI参考模型 有什么区别？物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层,核心技术 2，网络构件层,22,核心技术 2，网络构建层,互联网物联网的核心网络,无线个域网BluetoothZigBee,详见 第6-8章,TCP/IP,23,互联网：互联网是物联网的核心网络，提供平台和技术支持。无线宽带网：WiFi/WiMAX等：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

8、的互联手段。无线低速网：ZigBee/蓝牙/红外等：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。蜂窝移动网：移动通信网络：成为“全面、随时、随地”传输信息的效平台。,各种网络形式的比较,24,管理服务层云计算位于感知识别和网络构建层之上，综合应用层之下，是物联网智慧的源泉。通常把物联网应用冠以“智能”，如智能交通、智能物流、智能建筑等。需要解决的问题数据如何存储（大数据与海量存储）数据如何检索（数据库系统）数据如何使用、不被滥用（信息安全与隐私保护）,核心技术 3，管理服务层,详见 第9-11章,25,传统的网络存储体系结构：直接附加存储，网络附加存储，存

9、储区域网络缺点：只能满足中等规模商业需求数据中心：是一大型的系统工程，包括冗余的数据设备及安全装置，提供及时持续的，安全可靠的数据服务，为物联网应用提供支持。典型的数据中心：Google，Apache Hadoop,管理服务层：大数据与海量存储,详见 第9章,26,关系数据库系统近半个世纪历史的主流数据库。为物联网的运行提供支撑。新兴数据库系统（NoSQL 数据库）物联网的新需求：海量性，多态性，关联性及语义性不要求数据库具有确定的表模式通过避免连接操作提升数据库性能。,管理服务层：数据库系统,详见 第10章,27,RFID安全安全隐患：窃听、跟踪、中间人攻击、欺骗/重放/克隆、物理破解、篡改

10、信息、拒绝服务攻击、RFID病毒保护手段：物理安全机制，密码学安全机制位置隐私定义：用户对自己位置信息的掌控能力：用户能自由决定是否发布位置信息，将信息发布给谁，通过何种方式来发布，以及发布的信息有多详细。保护手段：制度制约、隐私方针、身份匿名、数据混淆,管理服务层：信息安全与隐私保护,详见 第11章,28,物联网丰富的内涵催生出更加丰富的外延应用。,核心技术 4，综合应用层,详见 第12-15章,29,1.1 起源与发展1.2 核心技术1.3 主要特点（了解）1.4 发展趋势1.5 应用前景,1.物联网概述本章内容,30,1）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，5-1

11、0年内联网终端规模有望突破百亿。2）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。3）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。,主要特点,31,4）管理处理智能化运筹学，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。5）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。,主要特点（续）,32,1.1 起源与发展1.2 核心技术1.3 主要特点1.4 发展趋势（了解）1.5 应用前景,1.物联网概述本章内容,33,更广泛的互联互通互联互通

12、的对象从人延伸到物体互联互通方式的扩展（DTN）更透彻的感知通信功能使传感器能够协同工作更深入的智能多传感器实现“人多力量大”的智能多维感知数据实现“防患于未然”的智能大数据挖掘实现“见微知著”的智能,发展趋势,34,1.1 起源与发展1.2 核心技术1.3 主要特点1.4 发展趋势1.5 应用前景,1.物联网概述本章内容,35,智能交通：通过在基础设施和交通工具当中广泛应用信息、通讯技术来提高交通运输系统的安全性、可管理性、运输效能同时降低能源消耗和对地球环境的负面影响。,应用前景,实时路况与导航,车联网,参考资料：无人驾驶汽车视频,36,智能物流：现代物流系统希望利用信息生成设备，如RFI

13、D设备、感应器或全球定位系统等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，并能够在这个物联化的物流网络中实现智能化的物流管理。,应用前景,智能建筑：物联网技术为绿色建筑带来了新的力量。通过建立以节能为目标的建筑设备监控网络，将各种设备和系统融合在一起，形成以智能处理为中心的物联网应用系统，有效的为建筑节能减排提供有力的支撑。,应用前景,参考资料：凤凰宽频-监拍台北101大楼阻尼器受地震影响左右摇摆,38,环境监测：传感器网络已经用于污染监测、海洋环境，森林生态、火山活动等很重要领域。,应用前景,39,物联网发展缓慢与可穿戴设备的概念相比，物联网仿佛更贴近生活，但现实中，后者相比前者进展缓慢。

14、物联网不是一个完全新生的产业，在互联网平台实现了“人联网”之后，紧接着就轮到“物联网”了；我们的周围已经有的物联网：智能交通、智能物流等还没有走入生活：智能家居，智能农业，自动驾驶。,物联网为何发展地这么“龟速”？,参考资料http,40,没有统一标准，没有成熟的商业模式互联网之所以成功，很好的解决了标准问题。目前物联网软件、传感器、传输出现大量不同的技术标准。多数企业孤军奋战，相互封闭，无法降低研发成本，不能产生规模经济网络初期。经验：从初期的百家争鸣，到三国鼎立，打破隔阂，实现网络互通，需要若干年时间。目前，看不到有什么理由促使(成熟的商业模式)人们这么去做。,物联网为何发展地这么“龟速”？,41,提出一个辩论题目IT领域相关（物联网，计算机，互联网等）限时2周内提交,作业,42,分组讨论（1015分钟）从投资者（或者职业）角度，你最看好哪一种物联网产品？给出理由。车联网，无人机，虚拟现实可穿戴设备（健康，服装，手势）智能家居（窗帘，安全，监控）人工智能（智能建筑，智能驾驶）,讨论,