物联网PPT(新)_图文

计算模式的发展
❖ “十五年周期定律” IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点
，认为计算模式每隔15年发生一次变革。这一判 断像摩尔定律一样准确，人们把它称为“十五年周 期定律”。
▪ 1965年前后的“大型机”； ▪ 1980年前后的“个人计算机”； ▪ 1995年前后的“互联网”； ▪ 2010年前后“物联网”。
非接触操作，长距离识别(几厘米至几十米)，完成
识别工作时无须人工干预，应用便利
无机械磨损，寿命长，可工作于各种油渍、灰尘 污染等恶劣的环境
可识别高速运动物体并同时识别多个电子标签
读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，
保证其自身的安全性
数据安全方面除电子标签的密码保护外，数据部分
可用一些算法实现安全管理
丰富的地址资源使得物联网成为可能。
RFID与条形码比较
RFID标签 分类
❖按供电方式分为有源卡和无源卡。 ✓有源是指卡内有电池提供电源，其作用
距离较远，但寿命有限、体积较大、成 本高，且不适合在恶劣环境下工作； ✓无源卡内无电池，它利用波束供电技术 将接收到的射频能量转化为直流电源为 卡内电路供电，其作用距离相对有源卡 短，但寿命长且对工作环境要求不高。
❖ 第一次：PC机时代
❖ 第二次：互联网时代
❖ 第三次：物联网时代
物联网定义
❖2010 年温总理在十一届人大三次会议上所 作政府工作报告中对物联网做了这样的定 义： 物联网是指通过信息传感设备，按照约定 的协议，把任何物品与互联网连接起来， 进行信息交换和通讯，以实现智能化识别 、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。 它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。
❖物联网（The Internet of things，IOT）的 基本定义：
通过射频识别（RFID）、红外感应器、全 球定位系统、激光扫描器等信息传感设备 ，按约定的协议，将任何物品通过有线与 无线方式与互联网连接，进行通信和信息 交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、 监控和管理的一种网络。
我的理解
IPv6
❖ 物联网的前提是必须为物品赋以独一无二的地址 ❖ 现有标准IPv4只支持大概40亿（232次方）个网络
地址，平均每个人不到1个，人都不够分的。 ❖ IPv6是互联网协议第四版（IPv4）的更新版
Pv6支持2128（约3.4 ×1038）个地址，这等价于 在地球上每平方英寸有4.3×1020地址（ 6.7×1017地址／mm2）
RFID系统组成
电子标签 (Tag)
RFID
天线
系统
阅读器
(Antenna)
(Reader)
❖ 日本东京大学坂村健 教授在计算所介绍 RFID。
❖ 萝卜上的RFID记录了 整个萝卜生产信息（ 产地、施肥、农药） ，运输信息等。买家 在超市可以追踪这些 信息。
❖ 桌子上的烟、酒、饮 料都有RFID。
息，比如 ▪ 装载在高层建筑、桥梁上的监测设备； ▪ 人体携带的心跳、血压、脉搏等监测医疗设备； ▪ 商场货架上的电子标签； ❖ 2、可靠传递，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； ❖ 3、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。
❖ 物联网是通过各种传感技术（RFID、传感器、 GPS、摄像机、激光扫描器……）、各种通讯手 段（有线、无线、长距、短距……），将任何物 体与互联网相连接，采集其声、光、热、电、力 学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互 联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物 与物、物与人，所有的物品与网络的连接，进而 实现“管理、控制、营运”一体化的一种网络。
物联网的三个层次
❖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。
物联网的三个层次
❖ 物联网三个重要特征： ❖ 1、全面感知，利用RFID，传感器，二维码等随时随地获取物体的信
❖ 无线射频识别技术（Radio Frequency Identification,RFID），或称 射频识别技术，是从二十世纪 90年代兴起的一项非接触式自 动识别技术。它是利用射频方 式进行非接触双向通信，以达 到自动识别目标对象并获取相 关数据，具有精度高、适应环 境能力强、抗干扰强、操作快 捷等许多优点。
❖ 在当下的“15年”，一场新的变革正悄然兴起， 那就是“物联网”。有人将2010年称为“物联网 元年”。
❖ 从物联网本质分析，它是信息技术发展到一定阶 段后出现的一种聚合性应用与技术提升，是将各 种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化 技术聚合与集成应用实现人与物对话，创造智慧 的世界。被称为信息产业第三次浪潮。
读写器与标签之间存在相互认证的过程，实现安
全通信和存储
RFID 技术-标准概况
❖ RFID 系统主要由数据采集和后台数据库网络应用系统两 大部分组成。目前已经发布或者正在制定中的标准主要与 数据采集相关，其中包括电子标签与读写器之间的接口、 读写器与计算机之间的数据交换协议、RFID 标签与读写 器的性能和一致性测试规范以及 RFID 标签的数据内容编 码标准等。在 RFID 标签的数据内容编码领域，各路标准 竞争最为激烈。目前全球共有五大标准组织，分别代表了 国际上不同团体或者国家的利益。其中 EPCGlobal 是由 北美 UCC 产品统一编码组织和欧洲 EAN 产品标准组织 联合成立，在全球拥有上百家成员，并且得到了零售巨头 沃尔玛、制造业巨头强生、宝洁等大型企业的强力支持。 而 AIM、ISO、UID 则代表一部分欧美国家以及日本对 RFID 标准的争夺；IP-X 的成员则以非洲、大洋洲、亚洲 等国家为主，比较而言，EPCGlobal 得到更多厂商的认可 和支持。
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。
物联网的三个层次
❖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 已比较成熟，基本能够满足物联网数据传 输的需要。
❖ 传感器网络由三部分组成，WSN硬件、WSN软件与网络协议。
WSN硬件.
❖WSN硬件一个无线传感器节点可视为是一 台微型的计算机，具有基本的组件和接口 。强调省电和构成分布式的自主网络平台 。
WSN软件.
❖ 传感器网络的软件关键技术主要有无线数据库技 术，比如使用在无线传感器网络的查询，和用于 和其他传感器通讯的网络技术，特别是多次跳跃 路由协议，其中以Zigbee(IEEE802.15.4)为代表 。
物联网定义
❖欧盟定义：将现有的互联的计算机网络扩 展到互联的物品网络。
❖国际电信联盟(ITU)的定义：物联网主要解 决物品到物品( Thing to Thing, T2T) ,人到 物品(Human to Thing, H2T) ,人到人 (Human to Human,H2H)之间的互连。
物联网基本定义
与被动式和半被动式不同的是，主动式标签本身具有内部电源供应器，用以供应内 部IC所需电源以产生对外的讯号。一般来说，主动式标签拥有较长的读取距离和较 大的记忆体容量可以用来储存读取器所传送来的一些附加讯息。
RFID主要频段标准及特性
RFID工系统工作作原理原理
RFID的优点
与目前广泛使用的自动识别技术例如摄像、条码、磁卡、IC ❖ 卡等相比，射频识别技术具有很多突出的优点：
感知层 网络层 应用层
物联网的三个层次
❖感知层：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。
感知
传输
智能
Leabharlann Baidu
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
物联网核心技术
❖物联网核心技术包括射频识别(RFID)装置 、WSN 网络、红外感应器、全球定位系统 、Internet 与移动网络，网络服务，行业应 用软件。在这些技术当中，又以底层嵌入 式设备芯片开发最为关键，引领整个行业 的上游发展，以下我们着重介绍 RFID 技术 和 WSN 技术。
RFDI技术
❖ 无线传感器网络的每个节点除配备了一个或多个传感器之外，还装 备了一个无线电收发器、一个很小的微控制器和一个能源（通常为 电池）。单个传感器节点的尺寸大到一个鞋盒，小到一粒尘埃。传 感器节点的成本也是不定的，从几百美元到几美分，这取决于传感 器网络的规模以及单个传感器节点所需的复杂度。传感器节点尺寸 与复杂度的限制决定了能量、存储、计算速度与带宽的受限。
物联网核心技术：WSN
WSN网络概述
❖ 无线传感器网络（WSN）是集计算机、通信、网络、智能计算、 传感器、嵌入式系统、微电子等多个领域交叉综合的新兴学科，它 将大量的多种类传感器节点(传感、采集、处理、收发、网络于一 体)组成自治的网络，实现对物理世界的动态智能协同感知。无线 传感器网络的发展最初起源于战场监测等军事应用。而现今无线传 感器网络被应用于很多民用领域，如环境与生态监测、健康监护、 家庭自动化、以及交通控制等。
一般而言，被动式标签的天线有两个任务，第一：接收读取器所发出的电磁波，藉 以驱动标签IC；第二：标签回传信号时，需要靠天线的阻抗作切换，才能产生0与1 的变化。问题是，想要有最好的回传效率的话，天线阻抗必须设计在“开路与短路” ，这样又会使信号完全反射，无法被标签IC接收，半主动式标签就是为了解决这样 的问题。半主动式类似于被动式，不过它多了一个小型电池，电力恰好可以驱动标 签IC，使得IC处于工作的状态。这样的好处在于，天线可以不用管接收电磁波的任 务，充分作为回传信号之用。比起被动式，半主动式有更快的反应速度，更好的效 率。 主动式
“物”的涵义
❖这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“ 物联网”的范围：
❖1、要有数据传输通路； ❖2、要有一定的存储功能； ❖3、要有CPU； ❖4、要有操作系统； ❖5、要有专门的应用程序； ❖6、遵循物联网的通信协议； ❖7、在世界网络中有可被识别的唯一编号。
与任何物体相连
物联网的三个层次
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IOT应用场景：物体‘说话’
物联网
❖物联网的来源及概念 ❖物联网的三个层次 ❖物联网的四个支撑技术
物联网来源
Mark Weiser（1952-1999）
前施乐公司首席科学家 1991年在权威杂志《美国科学》发表文章 预测： 计算机将最终“消失”，演变为在我 们没有意识到其存在时，就已融入人们的 生活中的境地。
被动式
被动式标签没有内部供电电源。其内部集成电路通过接收到的电磁波进行驱动，这 些电磁波是由RFID读取器发出的。当标签接收到足够强度的讯号时，可以向读取器 发出数据。这些数据不仅包括ID号（全球唯一标示ID），还可以包括预先存在于标 签内EEPROM中的数据。 由于被动式标签具有价格低廉，体积小巧，无需电源的优点。市场的RFID标签主要 是被动式的。 半主动式
沃尔玛使用的RFID
RFID的组成
❖应答器：由天线，耦合元件及芯片组成， 一般来说都是用标签作为应答器，每个标 签具有唯一的电子编码，附着在物体上标 识目标对象。
❖阅读器：由天线，耦合元件，芯片组成， 读取（有时还可以写入）标签信息的设备
❖应用软件系统 ：是应用层软件，主要是把 收集的数据进一步处理，并为人们所使用 。
❖ 网络节点的微嵌入式软件：由于WSN的定位是大 量布建在各种各样的远程连结环境中，并采用类 似ad hoc的特殊多跳移动无线网络。无线传感器 网络节点基本上属于嵌入式系统的一种，也就是 采用比一般目的操作系统更为精简的嵌入式操作 系统。
网络协议
❖ 网络协议：有文献指出，无线传感器网络是由大量传感器结点通过无 线通信技术自组织构成的网络。它能够实现数据的采集量化、处理融 合和传输应用。这些应用一般不需要很高的带宽，但是对功耗要求却 很高，大部分时间必须保持低功耗。由于无线传感结点通常使用存储 容量受限的嵌入式处理器/控制器，因此对协议栈的大小也有严格限制 。另外，WSN对网络安全性、结点自动配置、网络动态重组等方面 也有一定的要求。