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InstituteofAcoustics,ChineseAcademyofSciences物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)介紹

ConnectingThings:InternetofThings沈強(qiáng)博士后中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所高性能網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室Email:shenq@/~qshen/2010年4月27日Outline物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景分析五層結(jié)構(gòu)三層結(jié)構(gòu)1.物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)2.統(tǒng)一標(biāo)識(shí)技術(shù)3.通信技術(shù)4.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)5.軟件服務(wù)與算法6.硬件7.功率和能量存儲(chǔ)8.安全和隱私技術(shù)9.標(biāo)準(zhǔn)

關(guān)鍵技術(shù)分析物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介Session1:物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景分析五層結(jié)構(gòu)三層結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景分析美國(guó)權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)FORRESTER預(yù)測(cè)：到2020年，世界上物物互聯(lián)的業(yè)務(wù)，跟人與人通信的業(yè)務(wù)相比，將達(dá)到30比１，因此，“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為是下一個(gè)萬(wàn)億級(jí)的通信業(yè)務(wù)。“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介

泛在網(wǎng)五層結(jié)構(gòu)感知層主要完成信息的收集與簡(jiǎn)單處理,部分學(xué)者將該層稱為感知延伸層,該層由傳統(tǒng)的WSN、RFID和執(zhí)行器組成；接入層主要完成各類設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入,該層重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)各類接入方式,比如3G/4G、Mesh網(wǎng)絡(luò)、WiFi、有線或者衛(wèi)星等方式；支撐層又稱中間件,或者業(yè)務(wù)層對(duì)下需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行認(rèn)知,進(jìn)而達(dá)到自適應(yīng)傳輸?shù)哪康?本層的完成信息的表達(dá)與處理,最終達(dá)到語(yǔ)義互操作和信息共享的目的;對(duì)上提供統(tǒng)一的接口與虛擬化支撐,虛擬化包括計(jì)算虛擬化和存儲(chǔ)虛擬化等內(nèi)容,較為典型的技術(shù)是云計(jì)算；應(yīng)用層主要完成服務(wù)發(fā)現(xiàn)和服務(wù)呈現(xiàn)的工作。網(wǎng)絡(luò)層為原有的互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)或者電視網(wǎng),主要完成信息的遠(yuǎn)距離傳輸?shù)裙δ埽桓兄獙又悄芮度胧綐?biāo)識(shí)、感知協(xié)同、互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)層融合接入信息存儲(chǔ)應(yīng)用層數(shù)據(jù)挖掘決策物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介

三層結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介

中國(guó)移動(dòng)定義的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)感知層自組織網(wǎng)絡(luò)：物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介

感知層介紹自組織網(wǎng)絡(luò)示意圖物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介

感知層介紹公共感知層物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介

網(wǎng)絡(luò)層介紹城域網(wǎng)/虛擬VPN互聯(lián)網(wǎng)（有線、WiFi、Mesh）2G,3G,4G網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星網(wǎng)廣電電視網(wǎng)絡(luò)、BWM網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介

應(yīng)用層介紹（信息量）物聯(lián)信息的海量化（設(shè)備接入）億萬(wàn)異構(gòu)設(shè)備的泛在接入（網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)）信息和存儲(chǔ)的物理邊緣化（網(wǎng)絡(luò)管理）網(wǎng)絡(luò)管理的高度自治化（物物互聯(lián)）物物互動(dòng)的協(xié)同和智能化（物理安全）隱私的易泄露，面臨更多安全（設(shè)備制造）設(shè)備的小型微型化（能量獲?。┠芰孔匀　⒋笕萘?。。。物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介

物聯(lián)網(wǎng)的特征1.物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)2.統(tǒng)一標(biāo)識(shí)技術(shù)3.通信技術(shù)4.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

Session2：物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)5.軟件服務(wù)與算法6.硬件7.功率和能量存儲(chǔ)8.安全和隱私技術(shù)9.標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)：信息互通框架達(dá)到健壯、可擴(kuò)展性以及公平性目的挑戰(zhàn)：開放的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，框架必須模塊化和可擴(kuò)展性SOA架構(gòu)中，內(nèi)容提供者和使用者之間如何進(jìn)行便捷的交流，即語(yǔ)義的互操作性事件驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)使得無(wú)法采用一種辦法解決所有的問(wèn)題物體的離線特性非中心控制的分布式架構(gòu)增加解決方案提供者的參與，形成一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)1.物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)

需求與研究?jī)?nèi)容需求分析存儲(chǔ)和計(jì)算能力的邊緣化物體具有存儲(chǔ)、處理能力局部物體間協(xié)同工作物體間斷性通信連接物體移動(dòng)、無(wú)線鏈路動(dòng)態(tài)變化分布式的緩存和信息融合支持物體的移動(dòng)和環(huán)境變化物體移動(dòng)帶來(lái)信息的移動(dòng)物體上下文不斷變化網(wǎng)中網(wǎng)物體之間自治的、動(dòng)態(tài)的組網(wǎng)已有多種網(wǎng)絡(luò)的操作平臺(tái)、信息結(jié)構(gòu)、文檔格式等都存在異構(gòu)特征研究?jī)?nèi)容端到端的分布式開放架構(gòu)，異構(gòu)系統(tǒng)的互操作性；非中心控制的自治架構(gòu)；邊緣節(jié)點(diǎn)移動(dòng)智能架構(gòu)；云計(jì)算技術(shù)，事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，掉線和同步操作；使用市場(chǎng)機(jī)制來(lái)增加競(jìng)爭(zhēng)和參與；支持語(yǔ)義互操作的體系結(jié)構(gòu)；事件驅(qū)動(dòng)的體系結(jié)構(gòu)；支持有效緩存、信息同步和分布式信息融合的體系結(jié)構(gòu)。1.物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)

需求與研究?jī)?nèi)容邏輯和功能模塊概念、工具和服務(wù)的平臺(tái)方法1.物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)

參考結(jié)構(gòu)聚合器/網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)聚合器/網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)聚合器/網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)主機(jī)管理信息系統(tǒng)主機(jī)管理信息系統(tǒng)主機(jī)管理信息系統(tǒng)廣域通信和網(wǎng)絡(luò)以及互聯(lián)網(wǎng)執(zhí)行器執(zhí)行器執(zhí)行器1.物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)

我們理解的參考結(jié)構(gòu)CableNetWiFiZigbee區(qū)域

服務(wù)器家庭網(wǎng)關(guān)IP/IPv6IP/ID/IPv6有線相對(duì)分布的集中式管理相對(duì)集中的分布式支撐1.物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)

區(qū)域服務(wù)器參考結(jié)構(gòu)1.物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)

與云計(jì)算支撐平臺(tái)的結(jié)合區(qū)域服務(wù)器分布式存儲(chǔ)功能區(qū)域服務(wù)器分布式計(jì)算功能誰(shuí)控制唯一識(shí)別符？2.統(tǒng)一標(biāo)識(shí)技術(shù)

標(biāo)識(shí)概述標(biāo)識(shí)的必要性?銀行卡會(huì)員卡交通卡社保卡公園門票小額支付卡單位門禁卡2.統(tǒng)一標(biāo)識(shí)技術(shù)

需求與研究?jī)?nèi)容挑戰(zhàn)：如何處理物體的組合\合成\拆分\替換帶來(lái)的UID變化如何處理UID與物體之間關(guān)系的映射關(guān)系，比如同一批次的產(chǎn)品編號(hào)是否相近如何確保國(guó)家、企業(yè)、個(gè)人均具有一定的UID分配權(quán)利不透明UID與匿名機(jī)制支持已有ID機(jī)制虛擬物體的ID分配問(wèn)題需求分析目標(biāo)：對(duì)物體進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)識(shí)進(jìn)行物體的區(qū)分\查找標(biāo)識(shí)基本需求對(duì)單個(gè)物體進(jìn)行唯一標(biāo)識(shí)支持一類物品的標(biāo)識(shí)【某類物品的查詢】復(fù)合物體：有多個(gè)組件，每個(gè)部件都有標(biāo)識(shí)號(hào)【動(dòng)態(tài)變化】安全需求非層次命名：標(biāo)識(shí)應(yīng)該獨(dú)立于自身位置和上下文環(huán)境等信息層次結(jié)構(gòu)研究?jī)?nèi)容標(biāo)識(shí)的分配標(biāo)識(shí)的管理標(biāo)識(shí)加密解密標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)匿名標(biāo)識(shí)技術(shù)標(biāo)識(shí)映射機(jī)制標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.統(tǒng)一標(biāo)識(shí)技術(shù)

需求與研究?jī)?nèi)容物聯(lián)網(wǎng)>>RFIDRFID的成功經(jīng)驗(yàn)?zāi)芊裢茝V到物聯(lián)網(wǎng)？RFID具有單向?qū)ぶ返奶攸c(diǎn)2.統(tǒng)一標(biāo)識(shí)技術(shù)

RFID標(biāo)識(shí)分配的成功經(jīng)驗(yàn)3.通信技術(shù)

通信技術(shù)現(xiàn)狀分析高層通信協(xié)議多樣性SensorML；TransducerML；O&M；CAP；OASISEDXL-DE；ANSIN42.42；CBRNDataModel；NIEM。已有多種標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線技術(shù)包含有線（同軸電纜、光纖、ADSL、LAN等），無(wú)線（SMS、USSD、MMS、GPRS、CDMA、3G、WLAN、藍(lán)牙、ZigBee、UMA、HSDPA、LTE等）。大量的通信需求物與物通信，物與人通信從物理世界的感知信息到數(shù)字世界的通信執(zhí)行器完成物理世界動(dòng)作的通信存儲(chǔ)感知信息的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)的通信數(shù)據(jù)挖掘和服務(wù)的通信、對(duì)實(shí)體跟蹤和定位的通信需求分析目標(biāo)：解決海量物體的通信問(wèn)題挑戰(zhàn)：提供一個(gè)完整的端到端系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接的范圍將成指數(shù)增長(zhǎng)，可測(cè)量性，互操作性如何確保網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的投資回報(bào)新的射頻技術(shù)和需要滿足新設(shè)備的連接需求研究?jī)?nèi)容物體間信息交換的通信技術(shù)底層無(wú)線協(xié)議之間的互操作分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳感數(shù)據(jù)收集，認(rèn)證和跟蹤系統(tǒng)相關(guān)的通信問(wèn)題與物理世界用戶的交互相關(guān)的通信問(wèn)題數(shù)據(jù)挖掘和服務(wù)的通信與處理問(wèn)題軟件無(wú)線電技術(shù)和認(rèn)知無(wú)線電通信技術(shù)無(wú)連接的通信問(wèn)題3.通信技術(shù)

需求與研究?jī)?nèi)容3.通信技術(shù)

當(dāng)前相關(guān)的解決方案多協(xié)議的互操作傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式RFID組網(wǎng)方式DTN組網(wǎng)方式移動(dòng)通信或者衛(wèi)星等其他簡(jiǎn)單組網(wǎng)方式4.組網(wǎng)技術(shù)

感知層組網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)狀分析4.組網(wǎng)技術(shù)

接入組網(wǎng)現(xiàn)狀分析傳感網(wǎng)絡(luò)之上建立IP網(wǎng)絡(luò)IP網(wǎng)絡(luò)之上建立傳感網(wǎng)絡(luò)4.組網(wǎng)技術(shù)

接入組網(wǎng)現(xiàn)狀分析基于普通網(wǎng)關(guān)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)基于DTN網(wǎng)關(guān)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)需求分析目標(biāo)：集合有線和無(wú)線方式，實(shí)現(xiàn)物體無(wú)縫和透明接入挑戰(zhàn)：支持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組網(wǎng)系統(tǒng)間可擴(kuò)展、跨平臺(tái)兼容支持芯片級(jí)的組網(wǎng)減小開銷并為物體提供有效連接的解決方案芯片通信結(jié)構(gòu)中參數(shù)動(dòng)態(tài)配置通信基礎(chǔ)設(shè)施隨網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷和變化通過(guò)功率感知來(lái)進(jìn)行自適應(yīng)可能以IP為基礎(chǔ)研究?jī)?nèi)容開發(fā)“