嵌入式与物联网应用及发展
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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
信息采集频繁，其数据安全也必须重点考虑。 （3）协议问题
2009年-欧盟
物联网行动
2009年-日 本
i-2J0a0p9a年n战-韩略 国
u-Korea战 2009略年-中
国
感知中国
•物联网行动计划。具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全。2009年6月，欧盟委员会向欧盟议会、 理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了《欧盟物联网行动计划》（Internet of Things-An action plan for Europe），以确保欧洲在建构物联网的过程中起主导作用。行动计划共包括14项内容，主要 有管理、隐私及数据保护、“芯片沉默”的权利、潜在危险、关键资源、标准化、研究、公私合作、创新、管 理机制、国际对话、环境问题、统计数据和进展监督等一系列工作。
•感知中国。2009年8月7日家宝总理在无锡考察时提出要尽快建立中国的传感信息中心或者叫“感知中国”中心。
物联网（IOT）提出的背景
经济危机下的推手
• 经济长波理论：每一次的经济低谷必定会催生出某些新的技术，而这种技术一定
是可以为绝大多数工业产业提供一种全新的使用价值，从而带动新一轮的消费增 长和高额的产业投资，以触动新经济周期的形成。
• 过去的10年间，互联网技术取得巨大成功。目前的经济危机让人们又不得不面临
紧迫的选择，物联网技术成为推动下一个经济增长的特别重要推手。
传感技术的成熟
• 随着微电子技术的发展，涉及人类生活、生产、管理等方方面面的各种传感器已经
比较成熟。例如常见的无线传感器（WSN）、RFID、电子标签等。
网络接入和信息处 理能力大幅提高
• 目前，随着网络接入多样化、IP宽带化和计算机软件技术的飞跃发展，基于海量信
息收集合分类处理的能力大大提高。
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。
1965年前后发生的变革以 大型机为标志，
1980年前后以个人计算机 的普及为标志，
1995年前后则发生了互联 网革命。
月14日
2009年10 月11日
• 工业和信息化部部长李毅中部长在科技日报上发表题为《我国工业和信息化发展的现状与展望》的署名文章，首次公开提及传感网络，并将其上
升到战略性新兴产业的高度，指出信息技术的广泛渗透和高度应用将催生出一批新增长点。
•温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为“让科技引领中国可持续发展”的讲话，首度提出发展包括新能源、新材料、生命科学、生命医药、信息网络、海洋工程、地质勘探等七大战略新兴产业的目标，并将”物联网”并入
2005年，国际电信联盟（ITU）正式称“物联网”为“The Internet of things”，并发表了年终报告《ITU互联网 报告2005：物联网》。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙 刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换；并描绘出“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时 汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。
无线传感器网络（WSN）
• 无线传感器网络（WSN）是由大量传感器节点通过无线 通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协 作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息， 它能够实现数据的采集量化、处理融合和传输应用。
物联网核心技术：WSN体系结构
WSN体系结构：平面拓扑结构
WSN体系结构：逻辑分层结构
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
网关设备
高速数 据网络
GPS
因特网
物联网的体系架构
智慧星球
感知中国
• 中国开始传感网研究。
1999年
中国物联网发展
2009 年8 • 温家宝在无锡视察中科院“物联网”技术研发中心时指出，要尽快突破核心技术，把传感技术和TD的发展结合起来。
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。
物联网（IOT）的特征
感知
传输
智能
全面感知
利用RFID、传感器、二维码等 能够随时随地采集物体的动态
信息。
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
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。
2010年前后？物联网？
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。
物联网（IOT）的特征
感知
传输
智能
全面感知
利用RFID、传感器、二维码等 能够随时随地采集物体的动态
信息。
可靠传输
通过网络将感知的各种 信息进行实时传送。
•继日本提出u-Japan战略后，韩国也在2006年确立了u-Korea战略。u-Korea旨在建立无所不在的社会 （ubiquitous society），也就是在民众的生活环境里，布建智能型网络（如IPv6、BcN、USN）、最新的技术 应用（如DMB、Telematics、RFID）等先进的信息基础建设，让民众可以随时随地享有科技智慧服务。其最 终目的，除运用IT科技为民众创造食衣住行育乐各方面无所不在的便利生活服务，亦希望扶植IT产业发展新 兴应用技术，强化产业优势与国家竞争力。
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。
月7日
2009年8 • 王建宙访台期间解释了“物联网”概念。
月24日
2009年9 • “传感器网络标准工作组成立大会暨”感知中国’高峰论坛”在北京举行，会议提出传感网发展相关政策。
月11日
2009年9 • 在中国通信业发展高层论坛上，中国移动总裁王建宙高调表示：“物联网”商机无限，中国移动将以开放的姿态，与各方竭诚合作。
• 射频标签 • 识读器 • Savant软件 • 对象名称解析服务（ONS） • 实体标记语言服务器（PML-Server）
2003年11月1日，国际物品编码组织（GS1） 出资正式接管EPC系统，并组成EPC Global
进行全球推广与维护。与此同时，原6所大
学的AUTO-ID实验室转到EPC Global下的 技术组，作为EPC实验室，继续对EPC系统
普适计算
传感器网络
泛在网络
RFID
物联网
各国物联网战略或计划
2008ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ-美 国
智慧地球
•IBM提出的“智慧地球”概念（建议政府投资新一代的智慧型基础设施）已上升至美国的国家战略。该战略认 为IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备 到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接， 形成“物联网”。
现在较为普遍的理解是，物联网是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、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。通过装置在各类物体上的电子标 签（RFID）、传感器、二维码等经过接口与无线网络相连，从而给物体赋予智能，可以实现人与物体的沟 通和对话，也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话。
这也是WSN和传统网络最重要的区别之一。
传感器节点的限制
• 电源能量有限、通信能力有限、计算和存储能力有限。
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。
物联网核心技术：RFID
中国RFID发展思路
16
物联网核心技术：WSN
传感器
• 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的 器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成 。
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
物联网核心技术：WSN的特征
与现有无线网络的差别
• WSN是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目更为庞大（上千甚至上万），节点分布更为密集； • 由于环境影响和能量耗尽，节点更容易出现故障； • 环境干扰和节点故障容易造成网络拓扑结构的变化； • 通常情况下，大多数传感器节点是固定不动的； • 传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力等十分有限； • 传统无线网络的首要设计目标是提高服务质量和高效率带宽利用，其次才考虑节约能源；而WSN的首要设计目标是能源的高效使用，
嵌入式与物联网技术应用及发展
嵌入式教研室：王杰
目录
1
物联网概念
2
物联网的特征与结构模型
3
物联网核心技术
4
物联网应用
5
嵌入式概念
6
嵌入式及物联网应用
7
市场前景与人才定位
8
嵌入式的核心技术
8
物联网与嵌入式的发展趋势
物联网（IOT）的起源
1998年，美国麻省理工大学（MIT）的 Sarma、Brock、Siu创造性地提出将信息互 联网络技术与RFID技术有机地结合，即利 用全球统一的物品编码（EPC ，Electronic Product Code）作为物品标识，利用RFID 实现自动化的“物品”与Internet的联接，无 需借助特定系统，即可在任何时间、任何 地点、实现对任何物品的识别与管理。
•i-Japan战略。在u-Japan的基础上，强调电子政务和社会信息服务应用。2004年，日本信息通信产业的主管 机关总务省（MIC）提出2006～2010年间IT发展任务——u-Japan战略。该战略的理念是以人为本，实现所 有人与人、物与物、人与物之间的连接，即所谓4U=ForYou（Ubiquitous,Universal, User-oriented, Unique）， 希望在2010年将日本建设成一个“实现随时、随地、任何物体、任何人（anytime, anywhere, anything, anyone）均可连接的泛在网络社会”。
的应用提供技术支持，提出物联网系统架 构：
• EPC编码 • EPC标签 • 读写器 • 中间件 • 对象名称解析服务（ONS） • EPC信息服务（EPCIS）
物联网（IOT）的定义
早在1995年，比尔·盖茨在《未来之路》一书中就已经提及物联网概念。但是，“物联网”概念的真正提出是 在1999年，由EPCglobal的Auto-ID中心提出，被定义为：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联 网连接起来，实现智能化识别和管理。
2009年11 信息网络发展的重要内容，并强调信息网络产业是世界经济复苏的重要驱动力。 而在《国家中长期科学与技术发展规划(2006－2020 年)》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。
月3日
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。
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。
1999年，由美国统一代码委员会（UCC） 吉列和宝洁等组织和企业共同出资，在美 国麻省理工大学成立Auto-ID Center，在 随后的几年中，英国、澳大利亚、日本、 瑞士、中国、韩国等国的6所著名大学相继 加入Auto-ID Center，对“物联网”相关研究 实行分工合作，开展系统化研究，提出最 初物联网系统构架：
信息采集频繁，其数据安全也必须重点考虑。 （3）协议问题
2009年-欧盟
物联网行动
2009年-日 本
i-2J0a0p9a年n战-韩略 国
u-Korea战 2009略年-中
国
感知中国
•物联网行动计划。具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安全。2009年6月，欧盟委员会向欧盟议会、 理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了《欧盟物联网行动计划》（Internet of Things-An action plan for Europe），以确保欧洲在建构物联网的过程中起主导作用。行动计划共包括14项内容，主要 有管理、隐私及数据保护、“芯片沉默”的权利、潜在危险、关键资源、标准化、研究、公私合作、创新、管 理机制、国际对话、环境问题、统计数据和进展监督等一系列工作。
•感知中国。2009年8月7日家宝总理在无锡考察时提出要尽快建立中国的传感信息中心或者叫“感知中国”中心。
物联网（IOT）提出的背景
经济危机下的推手
• 经济长波理论：每一次的经济低谷必定会催生出某些新的技术，而这种技术一定
是可以为绝大多数工业产业提供一种全新的使用价值，从而带动新一轮的消费增 长和高额的产业投资，以触动新经济周期的形成。
• 过去的10年间，互联网技术取得巨大成功。目前的经济危机让人们又不得不面临
紧迫的选择，物联网技术成为推动下一个经济增长的特别重要推手。
传感技术的成熟
• 随着微电子技术的发展，涉及人类生活、生产、管理等方方面面的各种传感器已经
比较成熟。例如常见的无线传感器（WSN）、RFID、电子标签等。
网络接入和信息处 理能力大幅提高
• 目前，随着网络接入多样化、IP宽带化和计算机软件技术的飞跃发展，基于海量信
息收集合分类处理的能力大大提高。
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。
1965年前后发生的变革以 大型机为标志，
1980年前后以个人计算机 的普及为标志，
1995年前后则发生了互联 网革命。
月14日
2009年10 月11日
• 工业和信息化部部长李毅中部长在科技日报上发表题为《我国工业和信息化发展的现状与展望》的署名文章，首次公开提及传感网络，并将其上
升到战略性新兴产业的高度，指出信息技术的广泛渗透和高度应用将催生出一批新增长点。
•温家宝总理在人民大会堂向首都科技界发表了题为“让科技引领中国可持续发展”的讲话，首度提出发展包括新能源、新材料、生命科学、生命医药、信息网络、海洋工程、地质勘探等七大战略新兴产业的目标，并将”物联网”并入
2005年，国际电信联盟（ITU）正式称“物联网”为“The Internet of things”，并发表了年终报告《ITU互联网 报告2005：物联网》。报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙 刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换；并描绘出“物联网”时代的图景：当司机出现操作失误时 汽车会自动报警；公文包会提醒主人忘带了什么东西；衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。
无线传感器网络（WSN）
• 无线传感器网络（WSN）是由大量传感器节点通过无线 通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协 作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息， 它能够实现数据的采集量化、处理融合和传输应用。
物联网核心技术：WSN体系结构
WSN体系结构：平面拓扑结构
WSN体系结构：逻辑分层结构
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
网关设备
高速数 据网络
GPS
因特网
物联网的体系架构
智慧星球
感知中国
• 中国开始传感网研究。
1999年
中国物联网发展
2009 年8 • 温家宝在无锡视察中科院“物联网”技术研发中心时指出，要尽快突破核心技术，把传感技术和TD的发展结合起来。
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。
物联网（IOT）的特征
感知
传输
智能
全面感知
利用RFID、传感器、二维码等 能够随时随地采集物体的动态
信息。
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
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。
2010年前后？物联网？
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。
物联网（IOT）的特征
感知
传输
智能
全面感知
利用RFID、传感器、二维码等 能够随时随地采集物体的动态
信息。
可靠传输
通过网络将感知的各种 信息进行实时传送。
•继日本提出u-Japan战略后，韩国也在2006年确立了u-Korea战略。u-Korea旨在建立无所不在的社会 （ubiquitous society），也就是在民众的生活环境里，布建智能型网络（如IPv6、BcN、USN）、最新的技术 应用（如DMB、Telematics、RFID）等先进的信息基础建设，让民众可以随时随地享有科技智慧服务。其最 终目的，除运用IT科技为民众创造食衣住行育乐各方面无所不在的便利生活服务，亦希望扶植IT产业发展新 兴应用技术，强化产业优势与国家竞争力。
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。
月7日
2009年8 • 王建宙访台期间解释了“物联网”概念。
月24日
2009年9 • “传感器网络标准工作组成立大会暨”感知中国’高峰论坛”在北京举行，会议提出传感网发展相关政策。
月11日
2009年9 • 在中国通信业发展高层论坛上，中国移动总裁王建宙高调表示：“物联网”商机无限，中国移动将以开放的姿态，与各方竭诚合作。
• 射频标签 • 识读器 • Savant软件 • 对象名称解析服务（ONS） • 实体标记语言服务器（PML-Server）
2003年11月1日，国际物品编码组织（GS1） 出资正式接管EPC系统，并组成EPC Global
进行全球推广与维护。与此同时，原6所大
学的AUTO-ID实验室转到EPC Global下的 技术组，作为EPC实验室，继续对EPC系统
普适计算
传感器网络
泛在网络
RFID
物联网
各国物联网战略或计划
2008ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ-美 国
智慧地球
•IBM提出的“智慧地球”概念（建议政府投资新一代的智慧型基础设施）已上升至美国的国家战略。该战略认 为IT产业下一阶段的任务是把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备 到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接， 形成“物联网”。
现在较为普遍的理解是，物联网是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、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。通过装置在各类物体上的电子标 签（RFID）、传感器、二维码等经过接口与无线网络相连，从而给物体赋予智能，可以实现人与物体的沟 通和对话，也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话。
这也是WSN和传统网络最重要的区别之一。
传感器节点的限制
• 电源能量有限、通信能力有限、计算和存储能力有限。
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。
物联网核心技术：RFID
中国RFID发展思路
16
物联网核心技术：WSN
传感器
• 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的 器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成 。
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
物联网核心技术：WSN的特征
与现有无线网络的差别
• WSN是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目更为庞大（上千甚至上万），节点分布更为密集； • 由于环境影响和能量耗尽，节点更容易出现故障； • 环境干扰和节点故障容易造成网络拓扑结构的变化； • 通常情况下，大多数传感器节点是固定不动的； • 传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力等十分有限； • 传统无线网络的首要设计目标是提高服务质量和高效率带宽利用，其次才考虑节约能源；而WSN的首要设计目标是能源的高效使用，
嵌入式与物联网技术应用及发展
嵌入式教研室：王杰
目录
1
物联网概念
2
物联网的特征与结构模型
3
物联网核心技术
4
物联网应用
5
嵌入式概念
6
嵌入式及物联网应用
7
市场前景与人才定位
8
嵌入式的核心技术
8
物联网与嵌入式的发展趋势
物联网（IOT）的起源
1998年，美国麻省理工大学（MIT）的 Sarma、Brock、Siu创造性地提出将信息互 联网络技术与RFID技术有机地结合，即利 用全球统一的物品编码（EPC ，Electronic Product Code）作为物品标识，利用RFID 实现自动化的“物品”与Internet的联接，无 需借助特定系统，即可在任何时间、任何 地点、实现对任何物品的识别与管理。
•i-Japan战略。在u-Japan的基础上，强调电子政务和社会信息服务应用。2004年，日本信息通信产业的主管 机关总务省（MIC）提出2006～2010年间IT发展任务——u-Japan战略。该战略的理念是以人为本，实现所 有人与人、物与物、人与物之间的连接，即所谓4U=ForYou（Ubiquitous,Universal, User-oriented, Unique）， 希望在2010年将日本建设成一个“实现随时、随地、任何物体、任何人（anytime, anywhere, anything, anyone）均可连接的泛在网络社会”。
的应用提供技术支持，提出物联网系统架 构：
• EPC编码 • EPC标签 • 读写器 • 中间件 • 对象名称解析服务（ONS） • EPC信息服务（EPCIS）
物联网（IOT）的定义
早在1995年，比尔·盖茨在《未来之路》一书中就已经提及物联网概念。但是，“物联网”概念的真正提出是 在1999年，由EPCglobal的Auto-ID中心提出，被定义为：把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联 网连接起来，实现智能化识别和管理。
2009年11 信息网络发展的重要内容，并强调信息网络产业是世界经济复苏的重要驱动力。 而在《国家中长期科学与技术发展规划(2006－2020 年)》和“新一代宽带移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。
月3日
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。
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。
1999年，由美国统一代码委员会（UCC） 吉列和宝洁等组织和企业共同出资，在美 国麻省理工大学成立Auto-ID Center，在 随后的几年中，英国、澳大利亚、日本、 瑞士、中国、韩国等国的6所著名大学相继 加入Auto-ID Center，对“物联网”相关研究 实行分工合作，开展系统化研究，提出最 初物联网系统构架：