三网融合和物联网

•智能处理
• • •
利用计算机技术，及时地对海量的 数据进行信息控制，真正达到了 人与物的沟通、物与物的沟通。
学习改变命运,知 识创造未来
三网融合和物联网
物联网（IOT）结构示意图
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三网融合和物联网
IOT基本理论模型
•智能卡 •二维码
•跟踪定位
•条形码
•近距离通
信
•传感器技术
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•葡萄园环境监测系统示意图
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•物联网应用
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物联网应用
•
2002年，由英特尔的研究小组和加州大学伯克利分
校以及巴港大西洋大学的科学家把无线传感器网络技术应用于监视
大鸭岛海鸟的栖息情况。位于缅因州海岸大鸭岛上的海燕由于环境
恶劣，海燕又十分机警，研究人员无法采用通常方法进行跟踪观察
。为此他们使用了包括光、湿度、气压计、红外传感器、摄像头在
内的近10种传感器类型数百个节点，系统通过自组织无线网络，
将数据传输到300英尺外的基站计算机内，再由此经卫星传输至加
州的服务器。在那之后，全球的研究人员都可以通过互联网察看该
地区各个节点的数据，掌握第一手的环境资料，为生态环境研究者
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物联网核心技术：RFID
•RFID主要频段标准及特性
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物联网核心技术：RFID
•RFID应用领域
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•物联网核心技术：RFID
•中国RFID发展思路
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物联网核心技术：WSN
食品安全。我国已有10亿存栏动物贴上了这种二维码。
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•物联网应用
•无线葡萄园
•2002 年，英特尔公司率先在俄勒冈建立了世界上
第一个无线葡萄园。传感器节点被分布在葡萄园的 每个角落，每隔一分钟检测一次土壤温度、湿度或 该区域有害物的数量，以确保葡萄可以健康生长。 研究人员发现，葡萄园气候的细微变化可极大地影 响葡萄酒的质量。通过长年的数据记录以及相关分 析，便能精确的掌握葡萄酒的质地与葡萄生长过程 中的日照、温度、湿度的确切关系。这是一个典型 的精准农业、智能耕种的实例。
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物联网核心技术：WSN体系结构
•WSN体系结构：平面拓扑结构
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•WSN体系结构：逻辑分层结构
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物联网核心技术：WSN体系结构
•传感器节点体系结构
•传感器网络协议栈
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物联网核心技术：WSN的特征
物联网的体系架构
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物联网技术及其应用
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EPC物联网：系统结构
•
物联网概念一经提出，立即受到各国政府、企业和学术界的重视，在需求和研发的相互推动下，迅速热遍
全球。目前国际上对物联网的研究逐渐明朗起来，最典型的解决方案有欧美的EPC系统和日本的UID系统。这里
• EPC编码有通用标识（GID），也
有基于现有全球唯一的编码体系 EAN/UCC的标识（SGTIN、SSCC、 SGLN、GRAI、GIAI）。这类标识又分为 96位和64位两种。
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EPC物联网：ONS
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•ONS工作过程：ONS查询过
•与地面无线传感器网络相比，水下传感器网络仍然存在
着诸多困难：如有效带宽非常有限、水下信道非常恶劣等 等，在这个领域还有许多的困难需要解决。
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物联网应用
•个人保健
• 人身上可以安装不同的传感器，对人的健康参数进行监控，并且实时传送到
•传感器网络架构下RFID与WSN的融合：智能基站
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物联网核心技术
•RFID和WSN融合
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•传感器网络架构下RFID与WSN的融合：智能节点
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物联网核心技术
•RFID和WSN融合
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•传感器网络架构下RFID与WSN的融合：智能传感标签
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物联网核心技术
• RFID侧重于识别，能够实
现对目标的标识和管理，同时 RFID系统具有读写距离有限、抗 干扰性差、实现成本较高的不足 ；WSN侧重于组网，实现数据的 传递，具有部署简单，实现成本 低廉等优点，但一般WSN并不具 有节点标识功能。RFID与WSN 的结合存在很大的契机。
物联网终端除具有本身功能外还拥有传感器和网络接入等功能，且不同行业需求千差万别，如何满足终端产 品的多样化需求，对运营商来说是一大挑战。
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物联网技术及其应用
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物联网的体系架构
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缺点：阻碍航道，易被发现破坏，容易随波逐流，位置不能固定。
•(2) 由固定在海底基站的节点构成的，可任意升降的三维立体网络系统。通过光缆或声通信与水面网关、节点联结，将数据传输至基站。优点：不会影响航行。缺点：维护不容易。
•(3) 基于水面浮标节点 (射频+水声通信)、水中自主航行
器（水声通信）和水底固定节点（水声通信）的三维立体 系统。优点：覆盖全面，配置灵活，功能强大。缺点：系 统复杂，成本高。
提供了一个极为有效便利的平台。
•大鸭岛生态环境监测系统
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•大鸭岛生态环境监测系统
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物联网应用
•水下无线传感器网络技术
•
根据目前欧美各国在研项目的文献资料，可以大致将水下传感器网络的组成结构可分为以下几类：
•(1) 基于水面浮标的(射频+水声通信)可任意升降的三维立体水下传感器网络系统。优点：布放比较容易，可利用太阳能、GPS以及水面上的无线通信，回避、降低了水下通信的困难。
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学习改变命运,知 识创造未来
2021年3月3日星期三
物联网技术及其应用
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物联网（IOT）的起源
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物联网（IOT）的定义
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广义的物联网涵义
• 利用条码、射频识别（RFID）、传感器、全球定位系统、激光扫描器
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物联网（IOT）提出的背景
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十五年周期定律
•IBM前首席执行官郭士纳提出一个重要的观点：计算模式每隔15年发生一次变革
。
•每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡
和变化。而互联网革命一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟。
等信息传感设备，按约定的协议，实现人与人、人与物、物与物的在任何时 间、任何地点的连接（anything、anytime、anywhere），从而进行信息交换 和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的庞大网络系统。
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各国物联网战略或计划
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• RFID与WSN可以在两个不
同的层面进行融合：物联网架构 下RFID与WSN的融合，传感器 网络架构下RFID与WSN的融合 。
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•RFID和WSN融合
•物联网架构下RFID与WSN的融合
三网融合和物联网
物联网核心技术
•RFID和WSN融合
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• • •
利用计算机技术，及时地对海量的 数据进行信息控制，真正达到了 人与物的沟通、物与物的沟通。
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物联网（IOT）的特征
•感知
•传输
•智能
•全面感知
••利能用够R随F时ID随、•信地传息采感。集器物、体二的维动码态等
•可靠传输
• •
通过网络将感知的各种 信息进行实时传送。
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从Internet到IOT
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物联网（IOT）的特征
•感知
•传输
•智能
•全面感知
••利能用够R随F时ID随、•信地传息采感。集器物、体二的维动码态等
•可靠传输
• •
通过网络将感知的各种 信息进行实时传送。
•智能处理
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物联网技术及其应用
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物联网核心技术：RFID
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物联网核心技术：RFID
•技术沿革
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物联网核心技术：RFID
•系统工作原理
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信息采集频繁，其数据安全也必须重点考虑。 （3）协议问题
物联网是互联网的延伸，在物联网核心层面是基于TCP/IP，但在接入层面，协议类别五花八门， GPRS/CDMA、短信、传感器、有线等多种通道，物联网需要一个统一的协议栈。
•（4）IP地址问题
每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。物联网需要更多的IP地址，IPv4资源即将耗尽，那就 需要IPv6来支撑。IPv4向IPv6过渡是一个漫长的过程，因此物联网一旦使用IPv6地址，就必然会存在与IPv4的兼 容性问题。 （5）终端问题。
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EPC物联网：编码
• 国际上目前还没有统一的RFID编码
规则。目前，日本支持的UID（Universal Identification，泛在识别）标准和欧美支 持的EPC（Electronic Product Code，电 子产品码）标准是当今影响力最大的两大 标准，我国的RFID标准还未形成。
•网关设
备
•高速 数•据网
络
• GPS
•因特网
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智慧星球
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感知中国
•中国物联网发展
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面临五个主要技术问题
•（1）技术标准问题
世界各国存在不同的标准。中国信息技术标准化技术委员会于2006年成立了无线传感器网络标准项目组。 2009年9月，传感器网络标准工作组正式成立了PG1(国际标准化)、PG2(标准体系与系统架构)、PG3(通信与信 息交互)、PG4(协同信息处理)、PG5(标识)、PG6(安全)、PG7(接口)和PG8(电力行业应用调研)等8个专项组， 开展具体的国家标准的制定工作。 （2）安全问题
着重介绍EPC物联网。
•
EPC系统是一个先进的、综合性的和复杂的系统。它由EPC编码体系、RFID系统及信息网络系统三个部
分组成，主要包括六个方面：EPC编码、EPC标签、读写器、EPC中间件、对象名称解析服务（ONS）和EPC
信息服务（EPCIS）。
•PML：实体标记语言（Physical Markup Language）
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物联网技术及其应用
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物联网应用示意图
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物联网应用示意图
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物联网应用
•畜牧溯源
•
给放养的牲畜中的每一只羊都贴上一个二维码，这个二维码会一直保持到

超市出售的肉品上，消费者可通过手机阅读二维码，知道牲畜的成长历史，确保
程
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EPC物联网：EPCIS
• EPCIS以PML为系统的描述语言，主
要包括客户端模块、数据存储模块和数据查 询模块三个部分（在EPC1.0中称为PML服 务器；在EPC2.0中，完善了功能并称为 EPCIS服务器）。客户端模块主要实现物联 网EPC标签信息向指定EPCIS服务器传输； 数据存储模块将通用数据存储于数据库中， 在产品信息初始化的过程中调用通用数据生 成针对每一个产品的属性信息，并将其存储 于PML文档中；数据查询模块根据客户端的 查询要求和权限，访问相应的PML文档，生 成HTML文档，返回给客户端。
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物联网核心技术：WSN通信
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•WSN在无线通信框架中的位置
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物联网核心技术：WSN融合
学习改变命运,知 识创造未来
•WSN和其它无线通信技术的融合
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物联网核心技术：应用前景
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