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1、,物联网技术与应用思索,物联网的定义,“物联网”（The Internet of Things），指的是将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、二维码、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。,在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用无线（或有线）技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。,使我们以更加精细和动态的方式管理生产和生活,提高资源利用率和生产力水,平,改善人与自然间的关系。,物联网，实现物-物交流和人-物的交流。,物联网必定是一张IP网，“Anything Over I
2、P”,物联网的三大基本要素,全面感知,利用传感器、二维码、射频标识（RFID）等,近程通信技术随时随地获取物体的信息,可靠传递,以通过各种电信 网络与互联网的融合，将物,体的信息实时准确地传递出去,智能处理,利用云计算，模糊识别等各种智能计算技,术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体 实施智能化的控制,物联网体系结构,感知层,物联网的数据采集层，实现各种数据（环境参数、图像、条码等）的可靠采集和小范围传输与汇集。感知层由各种具备感知、计算、执行能力的末端设备，如R F ID标签和读写器、摄像头、传感器网络移动终端等；具备一定的组网能力，实现感知数据的可靠传输。,网络层可细分为传输子层与支
3、撑子层,传输,实现物联网数据的广域传输，包括无线网络、2G/3G网络、,Internet等。借助已经广泛存在的通信基础设施，将采集的数据传输到分布于不同地理位置的用户处。传输层为物联网的大范围应用提供了基础。,支撑,支撑层主要功能是数据管理、存储和分析等。物联网的数据量与数据类型远远超过现有Internet，数据管理的高效性为物联网的广泛应用提供了技术支持。,应用层,应用层的主要功能是根据支持层提供的通过数据分析，提供给用户,关心的数据。,千面物联网,物联网,国际电联对物联网发展的预测（2005）,物联网市场前景预测,物联网关键技术,1、近期（2010-2011）需要研究的物联网关键技术包括：
4、,物联网应用层关键技术包括智能电力、智能汽车、智能环境等应用以及数据挖掘能力。,物联网网络层关键技术包括传感器网络管理能力、终端外设管理能力、终端管理能力、物品与设备的编码与寻址、通信可靠性维护等。,物联网感知层关键技术包括工业级SIM卡、开放模组API、开放终端API、传感器网络远程管理、传感器网络远程维护、传感器网络安全等。,2、中期（2012-2015）需要研究的物联网关键技术包括：,传感器网络关键技术、终端外设即插即用、端到端安全体系、端到端Qos体系、接入网优化、核心网优化、业务应用开发环境、业务执行环境、信息聚合能力、其他智能应用服务。,3、远期（2015-）需要研究的物联网关键技
5、术包括：,终端小型化、终端低能耗、终端环境供电技术及环保技术、移动通信网络与传感器网络协同技术、聚合服务。,物联网国际标准,物联网主要相关国际标准包括ETSI、3GPP、Zigbee Alliance/IEEE 802.15.4。,ETSI M2M TC第1此会议于2009年1月举行，其主要工作内容是收集和定义M2M需求、定义M2M overall high level架构、补充现有标准所没有覆盖的M2M的需求，并对这些需求进行标准化、为ETSI提供M2M领域知识支持、协调ETSI与其他标准化之间的M2M的工作。M2M TC的主要工作组包括：需求组、架构组、智能仪表组、术语组、电子医疗组。,E
6、TSI是目前唯一关注端到端M2M系统架构的国际标准化组织。,3GPP中包括SA1(需求工作组)、SA2（架构工作组）、SA3（安全工作组）、RAN（3G/LTE无线工作组）、GERAN（GSM无线工作组）、CT6（用户卡工作组）分别成立了M2M相关的标准组，全面开展满足M2M对移动通信网络优化的标准化研究。,Zigbee Alliance/IEEE 802.15.4是国际上最早最成熟的传感器网络标准，其中ZigbeeAlliance/定义了无线传感器网络网络与应用层标准，IEEE 802.15.4定义了无线传感器网络的物理层和MAC层标准。Zigbee Alliance工作组包括协议栈规范、S
7、tack profile、ZigBee Cluster Library、Application Profile、测试规范、网关规范等，IEEE 802.15.4当前正在研究的是802.15.4e（MAC层改进）、802.15.4f（主动式RFID改进）、802.15.4g（电力应用物理层改进）等工作组。,USN Applications,USN Middleware&,Service Platform,RFID&neuRFon,Sensor Network,National Disaster Prevention andCountermeasure Headquarter,Military F
8、ield,Gateway,Structural HealthMonitoring Agricultural Surveillance Disaster SurveillanceBCN,Sink Node,RFIDReader,MobileRFIDReader,Logistics,SCMUSN-OISUSN-ODS,USN ApplicationsUSN MiddlewareService Platform,Services&Applications,Infrastructure,Sink NodeUSN-Bridge,Sink Node,Gateway,Gateway,RFID&neuRFon
9、Sensor Network,ManagementAgent,物联网架构示意图,Pagers,Alarm PDAsWatch,Clocks,物联网理念,Everything in a“radio”,Phone,Pager,PDAWatches,MP3,Camera,Alarm Clock,Mobile TV,VoIPData Storage,Radio in everything,Networked everything,WirelessNetwork Server,EnterpriseServer,GPS4GInternet Service ProviderGateway,Sense,Com
10、pute,Communicate,Monitor,Track,Control,Digital Convergence,Telecom,Entertainment,IT industries,物联网实际应用,刷员工卡进入办公大楼，你所在办公室的空调和灯会自动打开；当你离开这个建筑物时，办公室的空调和灯又会自动关闭通过使用“智能互联建筑”解决方案，位于硅谷的美国网域存储技术有限公司节约了15的能耗。,存栏动物贴上了二维码，通过“动物溯源系统”，消费者可通过手机知道羊的,成长历史；,2万台配电变压器配上传感器，一年可降低电损1.2亿千瓦时,在电度表上装上传感器，供电部门随时都可以知道用户使用电力的情
11、况，,使电网也具备智能,中移动推广的“手机钱包”，通过RFID-SIM卡（不是普通的SIM卡，需更,换），进行多种业务的小额电子支付,中国移动预计移动手机将成为“超级终端”（人类外出时，携带的最重要设,备，甚至是唯一的设备）,手机，即可以集成RFID（被读），也可以作为传感器/读卡器来感应周围的环境/物体（读取），语音服务将从基本业务，演进为增值业务。类似“物联网”的原因，会是推动手机演进为“超级终端”的重要动力。,物联网应用,物联网实际应用举例,物联网与传感器网络的关系,传感器网络(Sensor Network)的概念最早由美国军方提出，起源于1978年美国国防部高级研究计划局(DARPA)
12、开始资助卡耐基梅隆大学进行分布式传感器网络的研究项目，当时此概念局限于由若干具有无线通信能力的传感器节点自组织构成的网络。随着近年来互联网技术和多种接入网络以及智能计算技术的飞速发展，2008年2月，ITU-T发表了泛在传感器网络(Ubiquitous Sensor,Networks)研究报告。在报告中，ITU-T指出传感器网络已经向泛在传感器网络的方向发展，它是由智能传感器节点组成的网络，可以以“任何地点、任何时间、任何人、任何物”的形式被部署。该技术可以在广泛的领域中推动新的应用和服务，从安全保卫和环境监控到推动个人生产力和增强国家竞争力。从以上定义可见，传感器网络已被视为物联网的重要组成
13、部分，如果将智能传感器的范围扩展到RFID等其他数据采集技术，从技术构成和应用领域来看，泛在传感器网络等同于现在我们提到的物联网。,物联网与泛在网的关系,泛在网是指无所不在的网络，又称泛在网络。最早提出U战略的日韩给出的定义是：无所不在的网络社会将是由智能网络、最先进的计算技术以及其他领先的数字技术基础设施武装而成的技术社会形态。根据这样的构想，U网络将以“无所不在”、“无所不包”、“无所不能”为基本特征，帮助人类实现“4A”化通信，即在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信。故相对于物联网技术的当前可实现性来说，泛在网属于未来信息网络技术发展的理想状态和长期愿景。,物联网技术框架,
14、物联网技术框架,物联网的技术体系框架包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术。1.感知层：数据采集与感知主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。传感器网络组网和协同信息处理技术实现传感器、RFID等数据采集技术所获取数据的短距离传输、自组织组网以及多个传感器对数据的协同信息处理过程。2.网络层 实现更加广泛的互联功能，能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。经过十余年的快速发展，移动通信、互联网等技术已比
15、较成熟，基本能满足物联网数传需求。3.应用层：应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。其中应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业应用。4.公共技术 公共技术不属于物联网技术的某个特定层面，而是与物联网技术架构的三层都有关系，它包括标识与解析、安全技术、网络管理和QoS管理。,M2M技术与应用,M2M简介,M2M是Machine-to-Machine 的简称，专指机器与机器间无线通信的业务类型。M2M业务为各种行业客户提供了一种集数据采集、传输、处理和业务管理的整套解决方案M2M
16、是现阶段泛在网最普遍的应用形式VPN/DDN,Wireless Operator Network,Enterprise Network,Enterprise Terminal,M2M是物联网的前期实践,根据HarborResearch公司的统计数据，全球无线M2M连接数量将从2008年的7300万增至2013年的4.3亿。中国移动M2M机器终端数为299万，年均增长为80。M2M通信业务主要应用在电力和交通行业，其中电力行业约占41.9、交通行业约占27.2,Sensor(temperature,water flow,revolutions,wind speed etc),M2M组成：传感器,
17、无线模块,管理平台和数据处理M2M数据处理M2M平台(Monitoring,Alerting,Updating,Dispatching)M2MPlatformWireless Modul e,1）行业终端：包括行业专用终端、无线MODEM、手持设备和监测终端。,2）M2M应用服务器：M2M应用服务器完成通信接口、协议处理、安全管理、数,据管理、运行管理等功能。,3）M2M平台：M2M平台为集团客户提供统一的M2M终端管理、终端设备鉴,权。支持多种网络接入方式，提供标准化的接口使得数据传输简单直接。提供数,据路由、监控，用户鉴权、内容计费等管理功能。,4）行业网关：行业应用网关与USSD、SMS
18、C/ISMG等业务中心或业务网关连,接，提供通信能力。,5）GGSN：负责建立行业终端与M2M平台的GPRS通信。提供数据路由、地址,分配及必要的网间安全机制。,6）BOSS：与行业应用网关、M2M平台相连，完成客户管理、业务受理、计费,结算和收费功能。对EC提供的业务进行数据配置和管理，支持签约关系受理功,能，支持通过HTTP/FTP接口与行业网关、M2M平台进行签约关系以及黑白名单,等同步的功能。,7）上级网管系统：通过网管接口完成网管功能。,应用层业务中间件核心网接入网感知层,ETSI定义的M2M体系架构,M2M市场情况,By 2007,there will be between 100
19、 million and 160 million M2M connectionsworldwide that use wireless mobile phone networks.Source:GartnerInvisible mobile(mobile communication without human intervention)sessionswill outnumber mobile sessions by a factor of more than 30 to one in 2020.Source:ForresterThe FocalPoint Group says that by
20、 2008,M2M will become a$180 billion-a-year businessincluding hardware,software,and servicescompared to the$34 billion market it is today.Wireless Data Research predicts a 27 percent compound annual growth rate forM2M through 2008,with the strongest growth in North America.GSM/GPRS Optus/Vodafone/Tel
21、straCDMA/1x/EV-DO Telstra/Hutchison,Vodafone UK开展M2M服务,M2M for fleet and asset management,Dynamic job allocationTracking cargo of any kindReal-time transport informationDynamic delivery scheduling,M2M for messaging and information,Real-time passenger informationParking capacityRoad warningsAdvertisi
22、ng,M2M for metering and monitoring,ElectricityWaterGasFlood prevention,M2M for retailM2M for security and surveillance,Fire alarm,典型应用,M2M业务在电力行业中应用：,主要是监测配电网运行参数，通过无线网络将配电网运行参数传回电力信息中心，将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电的现代化管理维护。,M2M业务在石油行业中应用：,主要是采集油井工作情况信息，通过无
23、线网络传回后台监控中心，根据油井现场工作情况，远程对油井设备进行遥调遥控，降低工作人员管理劳动强度，及时准确了解油井设备工作情况。,M2M业务在交通行业中应用：,主要是车载信息终端采集车辆信息（如车辆位置、行驶速度、行驶方向等），通过移动通信网络将车辆信息传回后台监控中心，监控中心通过M2M平台对车辆进行管理控制。,M2M业务在环保行业中应用：,主要是采集环境污染数据，通过无线网络将环境污染数据传回环保信息管理系统，对环境进行监控，环保部门灵活布置环境信息监测端点，及时掌握环境信息，解决环境监测点分布分散，线路铺设和设备维修困难，难以实施数据的实时搜集和汇总等难题。,M2M业务在金融行业中应用
24、：,主要是无线POS终端采集用户交易信息，对交易信息进行加密签名，通过无线网络传输,到银行服务处理系统，系统处理交易请求，返回交易结果通知用户交易完成。,M2M业务在公安交管行业中应用：,主要是帮助公安交管部门灵活布置交通信息采集点，及时掌握道路交通信息，以便根据,实际情况迅速反应，从而提高公安交管部门办公效率。,Wireless Monitoring and Patient Diary.-Anytime,anywhere.,移动医护,MH Core,System,Patient,Units,Mobile,Networks,GPRS/UMTS,-Objective Vital Values-S
25、ubjective Diary Data-Messaging,Patient Feedback Loop in Real-Time,WMMP,WMMP=Wireless Machine Management Protocol(本协议为实现行业终端与M2M平台数据通信过程而设计。协议建立在UDP协议之上)由于GPRS网络带宽窄，延迟大，不适于采用TCP协议进行通信。而采用UDP协议无连接方式传输，其优点是效率高，流量小，节省网络带宽资源。缺点是没有确认机制，有可能引起丢包，根据实际经验发现，采用UDP方式传输，丢包率能控制在1%以下，通过在UDP的上层应用层协议实现类似TCP的包确认和重传机制，
26、从而提高通信效率及可靠性WMMP：行业终端与M2M平台共有两种连接方式：长连接和短连接。所谓长连接，指在一个过程中可以连续发送多个数据包，如果没有数据包发送，需要行业终端发送心跳包以维持此连接。短连接是指通信双方有数据交互时，就建立一个WMMP过程，数据发送完成后，则断开此WMMP过程。长连接过程中采用了心跳作为维持、监测链路的手段。而短连接由于数据的交互在较短的时间内完成，不需要心跳包来维持链路，但仍然需要通过心跳包告知M2M平台它的运行状态，以便进行监控和故障报警,WMMP对用户的意义,GSM/,GPRS,Platform,Enterprise,Terminal,Service Data,
27、Control Data,EnterpriseEnterprise M2M Application,Terminal,Terminal ControlCommand,Terminal,Access ServerM2M Mgmt,M2M解决方案（GPRS）,GGSN 1,GGSN 2,SMS-C,FW,DDN,Enterprise,Enterprise,Enterpise,DDN,Incoming VLAN,GRE+IPSEC Tunnelinternet,O&M VLAN,internet,Terminal,PDSN,PCF,RANCDMA 1X,AAA,L2TP Tunnel,Enterprise Terminal,SMS-C,TerminalAlarm,Terminal Status,LNS Status,Ericsson M2MMgmt,Platform,TerminalAlarm,Enterprise,LNS,AAA,M2M,ApplicationServer,M2M解决方案（CDMA）,M2M向物联网的演讲,让我们共同为中国“物联网”、“感知中国”事业的核心技术和产业化发展贡献自己的力量！,
