物联网应用与展望

业务网：运营商自建或共
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建传感器网络，提供面向泛 在网络的增值业务。
汇报内容
• 物联网概念和背景 • 物联网应用与现状 • 物联网产业发展趋势 • 物联网关键技术 物联 关键技术
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物联网产业发展框架
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物联网产业发展
产业带动效应
微纳电子制造业 OS操作系统 软件产业 通信产业 …… 传感器产业 微纳技术产业 信息服务业 文化传播业 ……
物物互联是其核心 智慧地球（Smarter Planet）： 更深入的感知 传输 协同处理计算 更深入的感知、传输、协同处理计算
三者结合起来就是传感网（物联网）
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温总理提出：“感知中国”传感网
智能交通
泛在的互联网：虚拟空间，经济的支柱，信息的安全 泛在的物联网：物理空间，经济命脉，国家和公共安全 “感知中国” Sensing China
集成式 传感网配件
手机SD卡 传感网网关
SD
个人健康监测
分体式 传感网配件
车辆防盗
平安家居
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物流
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美国国家地震系统（ANNS—Advanced ANNS Ad d National Seismic System）
目标
• 在全国范围内建设并维护先进的地震监测基础设施， 采集重要数据 提供有效的信息产品和服务； 采集重要数据，提供有效的信息产品和服务； • 在全国范围内持续监测地震和其它地质异常活动，包 括可能引起海啸和火山爆发的地震，对中等至高危害 等级的予以特别关注； 等级的予以特别关注 • 通过在地面站点、建筑物内等全面测量地震振动情况 ，应关注城市和活性断层附近情况，为减少地震对建 筑物的影响收集最需要的数据和信息； • 重大地震发生时自动发布信息，及时评估地震影响； 远离震中的站点可以在破坏性震动达到前发布预警信 息；为海啸和火山提供类似的自动预警能力。
重要信息 基础设施 之一
重要特征 Anything 的支撑技术
美国：“智慧地球” 美国： 智慧地球
2008年IBM“更透彻的感知+更全面的互联互通+更深 入的智能化=智慧地球”。奥巴马政府高度重视，刺激 经济复苏。将其上升为国家战略。
传感网络 (Sensing Network)
日本 本U-Japan 计划 划
• 传感网是四项重点战略之一
物物互联 物物 联
韩国U-Korea 战略
• IT839战略：泛在传感网USN是三大基础建设之一 • U-Life计划：2014年建成松岛泛在城市—250亿美元
新加坡 “下一代I-Hub” 计划 Anytime, Anywhere, Anyone 台湾的U-Taiwan 推动 欧洲：eEurope计划，i2010计划
电信运营商 行业运营商 公众寄生运营商
产业集群
研究机构 ︵政府支持︶
国际合作 若干行业应用 研究所
电力行业应用 研究所 交通行业应用 研究所 ……
标准化
人才培养
高校 研究机构
形 成
国际 国内 行业
公共技术服务 平台
仿真 测试 试验 省级设备平台
认证测试中心
形 成
分析 认证 测试
•
•
•
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谢 谢
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主要倡导者和战略研究机构
• 2005年国际电信联盟（ITU）发布年度技术报告指出 “物联网”通信时代即将来临，并在此后陆续推出 《泛在传感网》《未来的互联网》等系列报告 – 较全面地介绍了物联网当前主要技术问题、活跃的 研究组织、具体应用等 2008年11月，美国IBM公司总裁彭明盛发表了题为 《智慧地球：下一代领导人议程》的讲话； IBM同时 把中国作为“智慧地球”的重点目标，制定了《智慧 地球赢在中国》计划书 – 提出了行业解决方案和前景，侧重信息处理，但忽 略了传感、接入、组网等物联网前端技术 2009年，欧洲物联网研究项目工作组 (CERP (CERP-IoT) IoT)，在 欧盟委员会资助下制订了《物联网战略研究路线图》、 《RFID与物联网兼容模型》等意见书 – 较全面介绍了传感网/RFID等前端技术的现状、未 来20年的发展趋势
物联网应用与展望
中科院研究生院泛在与传感网研究中心 张宝贤
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内容
• 物联网概念和背景 • 物联网应用与现状 • 物联网产业发展趋势 • 物联网关键技术 物联 关键技术
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物联网概念
• 物联网(Internet of Things)指的是将各种信 息传感设备,如射频识别(RFID)装置、传感器 传 , 传 等种种装置与互联网、移动通信网结合起来而 形成的一个巨大“物—物”互联网络。其目的 其 是让所有的物品都与网络连接在一起,方便识 别和管理 • 感知物理世界!
停车 诱导
交通 流量 监测 环境 测 监测
本地基站将数据传 输给数据中心 （以太网、GPRS、CDMA等）
物联网产 业应用
节能 减排 智能 家居 公交 引导 市政 管网
安防 /防 入侵
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ITS智能交通传感网的未来发展方向
车辆状态监测： • 刹车 • 胎压 • 车间距 道路监测： • 车速、车型 • 车流量 • 道路状况 生理监测： • 心跳、血压 • 体温 • 疲劳、醉酒 局部气象监测： • 温度、湿度、风 、雨、雪、冰
千亿级产 集群带动万亿级产业发展 千亿级产业集群带动万亿级 千亿级 亿级产 发 亿级
行业应用产业 （千亿级） 千亿级
防入侵 ITS智能交通
共性平台产业 （千亿级） 千亿级
低功耗 中高速
公众应用产业 （千亿 千亿-万亿级 万亿级）
个人健康监测 平安家居
运营商产业 （千亿 千亿-万亿级 万亿级）
老人护理
小孩监护
环境保护
政府工作
公共安全
智慧边疆
食品安全 ……
智慧消防
国家安全
个人健康
平安家居
智能电网
9 工业监测
汇报内容
• 物联网概念和背景 • 物联网应用及现状 • 物联网产业发展趋势 • 物联网关键技术 物联 关键技术
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应用现状
• 行业应用规模初显
– – – – 公共安全 环保、生态 智能交通 节能减排
物联网将使人类社会进入“U社会 物联网将使人类社会进入 社会”
美、日、韩、欧等主要发达国家和地区 均将“U 均将“ 均将 U社会 社会”纳入国家顶层战略性计划 纳入国家顶层战略性计划
U 社会： 无处不在的网络社会 (Ubiquitous Network Society, UNS) (Ubiquitous Network Society, UNS) Anytime, Anywhere, Anyone, Anything
救上万生命！ 产生巨大经济效益。 智能交通传感网应用实例：提前预警
NOKIA—传感手机
Nokia战略：手机制造 移动互联网服务 移动传感服务 推动手机从通信终端发展到具通信、感知和处理的综合信息终端； 传感网配件：手机成为终端感知节点，扩展物物通信，开拓公众服务。 传感网配件 手机成为终端感知节点，扩展物物通信，开拓公众服务
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物联网—现实空间的物物互联
物联网：物物互联、感知世界。 传感网”，从用户和产业角度 物联网”。 技术角度——“传感网 传感网 ，从用户和产业角度——“物联网 物联网 。
移动网：人人互联 物联网：物物互联 著名权威咨询机构Forrester： 2020年，物物互联业务与现有人与人的 通信业务比例将达到 通信 务 例将达到30：1 下一个万亿级的通信业务将是物物互联
• 公众应用正在探索
– 平安家居 – 家庭健康
Baidu Nhomakorabea11
物联网产业应用
停车场发布 手机发布和 预订车位 网关 中继器 服务器 服务器 停车场 管理中心 城市区域 停车诱导 管理中心 VMS 区域发布 TD
埋在路中的传感器端机 将数据传输给本地基站 射频无线传输 数据中心监控软件 中心数据接收站
应急 指挥 新医 疗
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汇报内容
• 物联网概念和背景 • 物联网产业特点、现状 • 物联网产业发展趋势 • 物联网关键技术 物联 关键技术
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物联网关键技术
• 智能感知技术 – 微纳传感器 – 芯片技术 – 微能源技术 物联网基础资源 – 地址资源 – 命名标准 命 标 安全和隐私 – 安全体系结构 – 匿名、隐藏技术 – …. 信息处理技术 – 信息处理、挖掘、索引、情报提取、…
中国国家顶层规划
• 16个重大专项之三 • 《国家中长期科学技术发展规划（2006 2006-2020 2020年）》 在重大专项、优先主题、前沿领域三个层面均明确列 入传感网 • 2050年国家产业路线图（信息篇）——网络分为有 线网 无线网和传感网 线网、无线网和传感网。下一个数千亿级的终端是传 个数千亿级的终端是传 感网节点。 • “智慧地球”，胡锦涛和温家宝多次批示 智 球 胡锦涛和温家 多次批示
人类社会
移动网
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核心：“自治组网、协同感知”
物联网—支撑泛在社会
应用层 综合信息 服务 集 服务：集 感知、计 算、传输 为一体 管道： 仅仅只是 带宽的增 加（信息 的传输） 未来“U社 会”与“e 社会”的 根本差别
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核心网 络
感知层
ITU提出：传感网是泛在网的底层支撑，IEEE、ISO、IEC 等标准化组织认可
融合阶段一 融合阶段二 融合阶段三
承载网：针对行业用户已
有自建的专用无线传感器网 络，接入到目前现有的移动 蜂窝网中，传感器网络建设 以系统集成商为主体。
承载网：两网的部分基础设
施逐渐融合，传感器网络由专 施逐渐融合 传感器网络由专 用网络逐渐向公众网络过渡， 层次化的组网结构日益清晰， 运营商开始逐步建设传感网。
车辆传感网
道路传感网
人体传感网
气象传感网
人、车、路（网）合一
（研究）人车路合一：交通安全预警，动态限速
前方桥下有人过马路 !!
交通安全
道路利用率
据交通部预计，到2010年仅 高速公路投资总额2.6万亿元 ，若道路利用率提高10%，可
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2007年全国道路交通事故死 亡人数81649人，提前1秒刹 车，可避免大部分事故，挽
•
•
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IBM提出的“智慧地球”的理念和创新点
智慧城市
目前的智慧化层面来看，最欠缺的就是感知 智慧电力 智慧医疗 智慧电信 智慧零售
Smart Planet 智慧地球
“智慧地球”的创新理念将推动传感网更加系统化的大规模应用
智慧水源
智慧交通
智慧石油
智慧银行
智慧食品
“智慧地球”的核心和内涵
泛在网（USN）：
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美国国家地震系统（ANNS—Advanced ANNS Ad d National Seismic System）
分布及未来
• 布设由 布设 7000个 个地震传感器系统组成的国家范围网络， 震传 统 成 家范围 为全国提供地震灾害服务，密集覆盖26个危险城市地 区
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“传感网与移动网”融合三步走方案
互联网：连接虚拟信息空间（信息挖掘与共享） 传感网：连接现实物理世界（信息获取与感知）
网络互 联的服 务器 和其他 资源
传 感 器 网 CPS 物联网
物理 世 界
互联网
虚 拟信 息 世 界
人 机 界 面 （ 终 端 设 备 ） 脑 机 界 面
美国《福布斯 美国《 福布斯》 》杂志： 未来的传感网比现在的Internet大得多
承载网：移动通信系统与
无线传感器网络的融合更为 深入，成为无线泛在网络， 综合基站、超算中心等新设 备逐渐成为公共的网络基础 设施 设施。
业务网：提供单一客户的
单一应用，运营商以运营传 感器网络接入，提供远程通 信能力的业务为重点。
业务网：基于两网融合的业
务网设计、部署、建设、维护 、运营、支撑逐渐标准化，运 营商开始提供跨行业、多用户 的公众应用。