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物聯(lián)世界 機遇無限 第一講 物聯(lián)網(wǎng)技術概述第二講 物聯(lián)網(wǎng)的物品標識技術——RFID 第三講 物聯(lián)網(wǎng)的末梢神經(jīng)——無線傳感器網(wǎng)絡第四講 物聯(lián)網(wǎng)的運行環(huán)境——網(wǎng)絡技術第五講 物聯(lián)網(wǎng)的應用層技術——智能計算第六講 物聯(lián)網(wǎng)技術的應用（醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、交通等）第七講 物聯(lián)網(wǎng)技術在軍事上的應用第八講 總結，交大作業(yè)（點名不到者每次扣10分）第一講 物聯(lián)網(wǎng)技術概述 物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of things)的概念最早是在1999年提出的，其后又多次被重復。其定義是：把任何物品通過射頻識別（RFID），紅外感應器，全球定位系統(tǒng)，激光掃描器 等信息傳感設備，按約定的協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和共享，以實現(xiàn)智能化識別和管理的一種網(wǎng)絡。 目 錄 目 錄 目 錄 目 錄 第二講 射頻識別技術RFID 射頻識別是無線電頻率識別的簡稱，即通過無線電波進行識別。 RFID系統(tǒng)中，識別信息存放在電子數(shù)據(jù)載體中，電子數(shù)據(jù)載體稱為應答器。應答器中存放的識別信息由閱讀器讀出。閱讀器不僅可以讀出存放的信息，而且可以對其進行寫入，讀寫過程是通過雙方之間的無線通信來實現(xiàn)的。 RFID 應答器（射頻卡或標簽） RFID 應答器（射頻卡或 標簽） RFID 閱讀器（讀寫器或基站） RFID RFID的工作頻率 RFID的工作頻率可劃分為： 1、LF： 低頻30－300KHz，常用125KHz； 2、HF： 高頻3－30MHz， 工作頻率為13.56MHz; 3、UHF：特高頻300MHz－3GHz，工作頻率：433MHz， 866 －960MHz，2.45GHz； 4、SHF：超高頻3－30GHz， 工作頻率：5.8GHz、24GHz；電感耦合方式RFID的工作原理 RIFD工作方式電感耦合方式RFID的工作原理 1、閱讀器為有源工作，應答器無源工作； 2、L1、C1；L2、C2 均工作在射頻源VS的諧振頻率； 3、應答器L2的磁場變化產(chǎn)生電壓整流后供閱讀器使用； 4、應答器向閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸采用內(nèi)部的二進制數(shù)據(jù)編碼信號控制開關S，使得負載電阻R2被接通或者斷開，通過耦合使L1產(chǎn)生變化的電壓，經(jīng)調(diào)制、解碼即可； 5、閱讀器向應答器的數(shù)據(jù)傳輸，是通過數(shù)字調(diào)制的方式實現(xiàn)的，多采用ASK（幅頻監(jiān)控）的方式；電感耦合方式RFID的工作原理 RIFD工作方式反向散射耦合RFID工作方式目標的反向散射耦合RIFD工作方式反向散射方式RFID的工作原理聲表面波（Surface Acoustic Wave，SAW）器件是以壓電效應和與表面彈性相關的低速傳播的聲波為依據(jù)。 反向散射方式RFID的工作原理 聲表面波應答器以壓電效應和避免彈性相關的低速傳播的聲波為依據(jù)，加以體積小、重量輕、工作頻率高、相對帶寬較高，并且可采用與集成電路芯片工藝相同的平面加工工藝，制造簡單，工藝的一致性好，靈活性高；反向散射方式RFID的工作原理換能器的作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲波。它利用壓電襯底在電場作用下的膨脹和收縮效應。指狀電極上的電位差形成電場。射頻信號一起雅典襯底的振動，從而沿其表面產(chǎn)生聲波，經(jīng)反射返回換能器在轉(zhuǎn)換成射頻脈沖的序列的電信號，經(jīng)偶極子天線回傳至閱讀器； RFID 諧波檢測法的工作原理：基于反向散射耦合方式，它可用于電子防盜系統(tǒng) RFID 射頻識別的應用系統(tǒng)構架 RFID 應答器的主要性能參數(shù)工作頻率讀/寫能力編碼調(diào)制方式數(shù)據(jù)傳輸速率信息數(shù)據(jù)存儲容量工作距離多應答器識讀能力（亦稱防碰撞或防沖突能力）安全性能（密鑰、認證）等。 RFID 無源、半無源與有源應答器 無源應答器：不附有電池 ，從閱讀器發(fā)出射頻能量中提取工作所需的電能。采用電感耦合方式的應答器多為無源應答器。 半無源應答器 ：內(nèi)裝有電池，起輔助作用，對維持數(shù)據(jù)的電路供電或?qū)�應答器芯片工作所需的電壓作輔助支持，用于傳輸通信的射頻能量源自閱讀器。 有源應答器：工作電源完全由內(nèi)部電池供給，同時內(nèi)部電池能量也部分地轉(zhuǎn)換為應答器與閱讀器通信所需的射頻能量。 RFID 應答器電路的基本結構 RFID 閱讀器的功能 1、以射頻方式向應答器傳輸能量； 2、從應答器中讀出數(shù)據(jù)或向應答器寫入數(shù)據(jù)； 3、完成對讀取數(shù)據(jù)的信息處理并實現(xiàn)應用操作； 4、 若有需要，應能和高層處理交互信息。 RFID 閱讀器的電路組成 RFID 天線 天線的目標是取得最大的能量傳輸效果。 RFID系統(tǒng)所用的天線類型主要有偶極子天線、微帶貼片天線、線圈天線等。 在應答器中，天線和應答器芯片封裝在一起。 RFID 相關的自動識別技術 自動識別技術：包括條形碼、接觸式IC卡、生物特征識別、光學字符識別（OCR）以及射頻識別（RFID）等。條形碼（Bar Code）技術：最早產(chǎn)生在20世紀20年代，由一組規(guī)則排列的條和空、相應的數(shù)字組成 。 其它...... RFID RFID的應用 RFID應用領域廣泛，且每種應用的實現(xiàn)，都會形成一個龐大的市場，因此可以說射頻識別是一個重要的新的經(jīng)濟增長點。 目前，RFID在票務系統(tǒng)（城市公交車、高速公路收費、門票等）、收費卡、城市交通管理、安檢門禁、物流、家政、食品安全追溯、藥品、礦井生產(chǎn)安全、防盜、防偽、證件、集裝箱識別、動物追蹤、運動計時、生產(chǎn)自動化、商業(yè)供應鏈等眾多領域獲得廣泛重視和應用。 RFID RFID的應用第二代身份證 RFID RFID技術被認為是近30年來10大最具生命力的技術之一，它正朝著無所不在的方向快速發(fā)展。 “有了無線識別（RFID）技術，還需要管家嗎？” RFID的ISO IEC標準標準的作用確保協(xié)同工作的進行，規(guī)模經(jīng)濟的實現(xiàn)，工作實施的安全性以及其他許多方面 RFID標準化的主要目的在于通過制定、發(fā)布和實施標準，解決編碼、通信、空中接口和數(shù)據(jù)共享等問題，最大程度的促進RFID技術及相關系統(tǒng)的應用標準采用過早，有可能會制約技術的發(fā)展和進步；采用過晚，可能會限制技術的應用范圍。 RFID標準涉及的內(nèi)容 RFID標準涉及的主要內(nèi)容包括技術（接口和通信技術，如空中接口、防碰撞方法、中間件技術、通信協(xié)議）一致性（數(shù)據(jù)結構、編碼格式及內(nèi)存分配 ）電池輔助及與傳感器的融合應用（如不停車收費系統(tǒng)、身份識別、動物識別、物流、追蹤、門禁等，應用往往涉及有關行業(yè)的規(guī)范 ） RFID標準的分類國際標準：由ISO（國際標準化組織）IEC（國際電工委員會）負責制定；國家標準：由工業(yè)與信息化部與國家標準化管理委員會負責制定；行業(yè)標準：有國際、國家的行業(yè)組織制定，例如國際物品編碼協(xié)會（EAN）與美國統(tǒng)一代碼委員會（UCC）制定的用于物體識別的EPC標準；此外，還有涉及道德、倫理、健康、數(shù)據(jù)安全、隱私等的規(guī)范； RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC（國際標準化組織和國際電工委員會）制定的RFID標準概況 技術標準 ：ISO/IEC 10536 、ISO/IEC 14443 、ISO/IEC 18000系列標準 等數(shù)據(jù)結構標準 ：ISO/IEC 15424 、ISO/IEC 15418 、ISO/IEC 15434 等性能標準 ：ISO/IEC 18046 、ISO/IEC 18047 、ISO/IEC 10373-6 等應用標準 ：ISO/IEC 10374 、ISO/IEC 18185 、ISO/IEC 11784 等 ISO/IEC制定的RFID技術標準 ISO/IEC10536：密耦合CICC非接觸式IC卡標準（緊靠） ISO/IEC14443：近耦合PICC非接觸式IC卡標準 <10cm ISO/IEC15693：疏耦合VICC非接觸式IC卡標準約50cm ISO/IEC18000系列標準（基于物品管理RFID的空中接口參數(shù)） ISO/IEC18000－1：空中接口一般參數(shù) ISO/IEC18000－2：低于135KHz頻率一般空中接口參數(shù) ISO/IEC18000－3：13.56MHz頻率下的空中接口參數(shù) ISO/IEC18000－4：2.45GHz頻率下的空中接口參數(shù) ISO/IEC18000－6：860－930MHz的空中接口參數(shù) ISO/IEC18000－7：433MHz頻率下的空中接口參數(shù) ISO/IEC制定的RFID數(shù)據(jù)內(nèi)容標準 ISO/IEC15424：數(shù)據(jù)載體/特征標識符 ISO/IEC15424：EAN、UCC應用標識符及ASC MH10（ANSI標準）數(shù)據(jù)表示符 ISO/IEC15424：大容量ADC媒體用的傳送語法 ISO/IEC15424：物品管理的唯一標識號 ISO/IEC15424：數(shù)據(jù)協(xié)議：應用接口 ISO/IEC15424：數(shù)據(jù)編碼規(guī)則與邏輯存儲功能協(xié)議 ISO/IEC15424：射頻標簽（應答器）的唯一標識 ISO/IEC制定的RFID性能標準 ISO/IEC18046：RFID設備性能測試方法 ISO/IEC18047：有源和無源的RFID設備一致性測試方法 ISO/IEC10373－6：按ISO/IEC14443標準對非接觸式IC卡進行參數(shù)的方法 ISO/IEC制定的RFID應用標準 ISO/IEC10374：貨運集裝箱識別標準 ISO/IEC18185：貨運集裝箱密封標準 ISO/IEC11784：動物RFID的代碼結構 ISO/IEC11785：動物RFID的技術準則 ISO/IEC14223：動物追蹤的直接識別數(shù)據(jù)獲取標準 ISO/IEC17363和17364：一系列物流容器（如貨盤、貨箱、紙盒等）識別的規(guī)范 RFID的ISO IEC標準和RFID技術相關的標準 無線通信管理 頻譜分布、功率、電磁兼容等內(nèi)容 人類健康的有關標準和規(guī)范 國際非電離輻射保護委員會（ICNIRP）所提出的標準和規(guī)范 數(shù)據(jù)安全的有關標準和規(guī)范 經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）隱私問題 目前，很多用于物品識別的應答器（電子標簽）都能支持KILL命令 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介非接觸式IC卡 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介動物識別標準 ISO /IEC 11784 規(guī)定動物識別的代碼結構 ISO/IEC 11785 規(guī)定相關的技術準則 ISO/IEC 14223 為讀取動物應答器內(nèi)的特殊數(shù)字提供了協(xié)議，這些數(shù)字被存儲在集中所有動物數(shù)據(jù)的中央數(shù)據(jù)庫內(nèi) RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介物品識別標準 ISO/IEC 18000 ：空中接口的重要標準 ，無線頻段（頻率）有6個，即低于135 kHz，13.56 MHz，433 MHz，860~960 MHz，2.45 GHz和5.8 GHz。作用距離從數(shù)厘米至十多米不等 ISO/IEC 18001 ：給出了應答器的外形要求 ISO/IEC 10374 ：微波應答器的集裝箱識別標準 ，工作頻率范圍為850~950 MHz以及2.4~2.5 GHz，應答器的靈敏度以最大電場強度150 mV/m定義，最大可閱讀距離為13 m RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介國際標準ISO/IEC 14443 近耦合非接觸式IC卡的國際標準用于身份證和各種智能卡、存儲卡 ISO/IEC 14443標準由四部分組成，即ISO/IEC 14443-1/2/3/4 ISO/IEC 14443-2射頻能量 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介 ISO/IEC 14443-4傳輸協(xié)議 TYPE A 型 PICC激活過程 RATS ATS PPS（協(xié)議和參數(shù)選擇）請求 6 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 15693 疏耦合射頻卡（VICC）的國際標準物理特性（機械特性，物理尺寸，抗紫外線、X射線和電磁射線能力，彎曲和扭曲性能 ）空中接口與初始化防碰撞和傳輸協(xié)議命令擴展安全特性 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化副載波：單副載波時，副載波的頻率423.75 kHz；在使用雙副載波時，頻率484.28 kHz 數(shù)據(jù)速率位表示和編碼 ：采用曼徹斯特碼編碼方式 RFID的ISO IEC標準 SOF EOF RFID的ISO IEC標準傳輸協(xié)議 唯一標識符（UID） ：由制造商永久地設定 應用族標識符（AFI） ：由VCD鎖定的應用類型 數(shù)據(jù)存儲格式標識符（DSFID） ：指出了數(shù)據(jù)在VICC內(nèi)存中的結構 CRC ：初始值為FFH VICC內(nèi)存結構 ：可尋址塊達256個，塊大小可至256位，最大內(nèi)存容量可達64 kb（8 kB）。 塊安全狀態(tài) ：由VICC作為對VCD請求的響應參數(shù)返回 RFID的ISO IEC標準 VICC狀態(tài) 斷電（Power-Off）、就緒（Ready）、靜默（Quiet）、選擇（Selected）4種狀態(tài) RFID的ISO IEC標準防碰撞 RFID的ISO IEC標準防碰撞 VCD發(fā)送目錄命令的請求幀，時隙數(shù)設置為16。 VICC1在時隙0返回應答，因只有這一個VICC應答，故不存在碰撞，它的UID被VCD接收存儲。 VCD發(fā)送EOF，指示下一個時隙開始。在時隙1，VICC2和VICC3進行應答，發(fā)生了碰撞。VCD檢測到碰撞，并記錄該時隙發(fā)生了碰撞。 VCD再發(fā)送EOF，進入時隙2。 RFID的ISO IEC標準在時隙2，無VICC應答，VCD未檢測到VICC的應答的SOF，因此VCD通過發(fā)送EOF，進入時隙3。在時隙3，VICC4和VICC5應答，產(chǎn)生了碰撞。 VCD決定發(fā)送尋址請求（例如讀塊請求）給VICC1（VICC1的UID已被UCD正確接收）。所有VICC都檢測到對VICC1請求的SOF，它們都處理這個請求，但只有UID匹配的VICC1才返回應答，其他的VICC則退出防碰撞序列。所有VICC準備接收下一個請求。如果又是一個目錄命令的請求，則又從時隙0開始按上面步序執(zhí)行。 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 18000-6標準 定義了閱讀器和應答器之間的物理接口、協(xié)議、命令及防碰撞機制。標準包含兩種通信模式：TYPE A和TEPE B。 TYPE A模式 ：數(shù)據(jù)編碼幀格式調(diào)制 RFID的ISO IEC標準應答器向閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)編碼 幀格式 前同步碼、標志、參數(shù)、數(shù)據(jù)、CRC RFID的ISO IEC標準強制命令及狀態(tài)轉(zhuǎn)換 INIT ROUND命令 NEXT SLOT命令 ：確認已被識別的應答器；指示所有處于循環(huán)激活狀態(tài)的應答器對它們的時隙計數(shù)器加1并進入下一個時隙 NEW ROUND命令 ：指示在循環(huán)準備和循環(huán)激活狀態(tài)的應答器進入循環(huán)激活狀態(tài)，復位它們的時隙計數(shù)器為1，進入新的循環(huán)；指示在選擇狀態(tài)的應答器變遷到靜默狀態(tài)，在靜默和就緒狀態(tài)的應答器仍維持它的狀態(tài) RFID的ISO IEC標準 CLOSE SLOT命令 ： STANDBY ROUND 命令 ：確認來自一個應答器的有效應答，并指示該應答器進入選擇狀態(tài)，閱讀器可以發(fā)送選擇標志為1的讀寫命令等對此應答器進行操作；指示所有處于循環(huán)激活狀態(tài)的應答器進入循環(huán)準備狀態(tài)，等待NEXT SLOT，NEW SLOT或CLOSE SLOT命令的到來，重新進入循環(huán)激活狀態(tài)進入新的循環(huán) RFID的ISO IEC標準強制命令及狀態(tài)轉(zhuǎn)換 SELECT（by SUID）命令 ：無論應答器原先處于場內(nèi)哪個狀態(tài)（不含離場狀態(tài)），接收到該命令且SUID匹配時進入選擇狀態(tài)，并發(fā)回應答幀；SUID不匹配的應答器不發(fā)回應答幀，當它處于循環(huán)激活狀態(tài)時變遷到循環(huán)準備狀態(tài)，處于選擇狀態(tài)時變遷到靜默狀態(tài)，處于就緒、靜默或循環(huán)準備狀態(tài)時保持狀態(tài)不變 READ BLOCKS命令 ： GET SYSTEM INFORMATION命令 ：獲取應答器的有關系統(tǒng)信息 RFID的ISO IEC標準 TYPE A的防碰撞過程 1、啟動防碰撞過程 ：閱讀器發(fā)出INIT ROUND命令啟動防碰撞過程，在命令中給出循環(huán)空間大小 2、參與防碰撞過程的應答器對命令的處理 RFID的ISO IEC標準 3、閱讀器發(fā)出INIT ROUND命令后出現(xiàn)的三種可能情況 閱讀器在一個時隙中沒有檢測到應答幀時，它發(fā)出CLOSE SLOT命令。閱讀器檢測到碰撞或錯誤的CRC時，在確認無應答器仍在傳輸應答的情況下，發(fā)出CLOSE SLOT命令。閱讀器接收到一個應答器無差錯的應答幀時，它發(fā)送NEXT SLOT命令，命令中包括該應答器的簽名，對此已被識別的應答器進行確認，使它進入靜默狀態(tài)以便循環(huán)的繼續(xù) RFID的ISO IEC標準 4、接收到CLOSE SLOT命令或NEXT SLOT而簽名不匹配的參與循環(huán)的應答器將自己的時隙計數(shù)器加1并和所選擇的隨機數(shù)比較以決定該時隙是否發(fā)回應答幀，并根據(jù)本次循環(huán)時的時隙延遲標志決定發(fā)回應答幀的時延 RFID的ISO IEC標準 TYPE A的防碰撞過程 5、閱讀器按第（3）步中的三種情況處理，直至該循環(huán)結束（達到了循環(huán)空間預置值） 6、一個循環(huán)結束后，如果在INIT ROUND命令或CLOSE SLOT命令中重復循環(huán)標志位置為1，則自動開始一個新的循環(huán)。如果重復循環(huán)標志位為0，閱讀器可以決定用新的INIT ROUND命令或NEW ROUND命令繼續(xù)進行循環(huán)以完成防碰撞過程 7、在一次循環(huán)中，閱讀器可以通過發(fā)送STANDBY ROUND命令來確認簽名匹配的應答器的有效應答，并指示該應答器進入選擇狀態(tài)，同時讓簽名不匹配的應答器進入循環(huán)準備狀態(tài)，以便在后續(xù)命令來到時將循環(huán)繼續(xù)。 RFID的ISO IEC標準 TYPE B （與TYPE A相類比）物理接口 命令和應答的幀格式 數(shù)據(jù)元素 應答器的存儲器 應答器的狀態(tài) 命令 強制和推薦的命令 防碰撞算法 RFID 的ISO IEC標準 TYPE B RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 18000-7標準 物理層 使用窄帶UHF頻段。載波頻率為433.92 MHz±20 ppm 采用FSK調(diào)制方式，頻率偏移為±35 kHz，邏輯0的頻率為fc（載波頻率）－35 kHz，邏輯1的頻率為fc＋35 kHz。數(shù)據(jù)位采用曼徹斯特編碼，數(shù)據(jù)速率為27.7 kbps 閱讀器和應答器之間的通信采用主從方式 數(shù)據(jù)鏈路層 RFID的ISO IEC標準數(shù)據(jù)鏈路層前同步碼 ：包含20個周期為60 μs的脈沖，高電平30 μs，低電平30 μs 數(shù)據(jù)字節(jié) ：包括8個數(shù)據(jù)位和一個停止位，采用曼徹斯特編碼，位持續(xù)時間為36 μs，字節(jié)周期（含停止位）為324 μs。 CRC碼 ：多項式為x16+x12+x5+1 包結束符 RFID的ISO IEC標準命令格式 RFID的ISO IEC標準應答格式對廣播命令應答的信息格式 對點到點命令應答的信息格式 第四講 無線傳感器網(wǎng)絡物聯(lián)網(wǎng)及其發(fā)展幾十年來互聯(lián)網(wǎng)獲得了極大的發(fā)展，已經(jīng)成為人類社會和人類生活不可或缺的信息網(wǎng)絡系統(tǒng)；互聯(lián)網(wǎng)下一個發(fā)展方向，除了擴大覆蓋、提高速度、加大容量、增加網(wǎng)民（包括地址）無線接入等，向物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也是一個重要的動向；我們可以通過互聯(lián)網(wǎng)了解世界（各地發(fā)生的事情）在物聯(lián)網(wǎng)普及以后，我們就可以感知世界上發(fā)生的事情；物聯(lián)網(wǎng)大體上就是技術界以往所說的傳感網(wǎng)；其基本架構應該是互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡為主體，加上可以感知客觀事物的有線、無線接入的傳感器網(wǎng)絡；什么是傳感網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）？物聯(lián)網(wǎng)，基本上就是我們以前稱為傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡。IBM在前年提出，美國總統(tǒng)奧巴馬上臺以后，為了解決經(jīng)濟危機，接過這一事物，提出“智慧地球”的概念；溫家寶總理2009，8視察江蘇無錫時，提出把“智慧中國”的中心建在無錫。江蘇省委和省政府非常重視。正在全力貫徹落實。近日，傾向于把物聯(lián)網(wǎng)稱為傳感網(wǎng)。傳感器網(wǎng)、傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、因特網(wǎng)：關聯(lián)和區(qū)別；什么是傳感網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）？傳感器網(wǎng)：把各種傳感器連接起來的網(wǎng)絡，這種連接可以是無線，也可以是有線；目前學界對于傳感器網(wǎng)、傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)尚無一個明確的定義；可以認為，傳感網(wǎng)強調(diào)以感知為目的，物聯(lián)網(wǎng)傾向于傳感器的連接為特征；但是兩者都是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎的。但是對于互聯(lián)網(wǎng)、因特網(wǎng)則有科學的定義； INTERNET；因特網(wǎng) Internet；互聯(lián)網(wǎng)什么是物聯(lián)網(wǎng)？ 傳感網(wǎng)是以感知為目的，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡。傳感網(wǎng)突出的特征是通過傳感器等方式獲得物理世界的多種信息，結合互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡進行信息的傳送與交互，采用智能計算技術對信息進行分析與處理，從而提升對物質(zhì)世界的感知能力，實現(xiàn)智能化的決策和控制。 物聯(lián)網(wǎng)應該有更規(guī)范的內(nèi)涵，例如物聯(lián)網(wǎng)也包括網(wǎng)絡控制為目的，而傳感網(wǎng)更強調(diào)以感知為目的；什么是物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)將各種信息傳感設備、控制設備，例如射頻識別裝置（RFID）、紅外感應裝置、全球定位系統(tǒng)（GPS）、激光掃描器等與互聯(lián)網(wǎng)結合起來形成一個不僅僅是人在使用，也可以把各種其它信息（不僅僅是文字、語言、數(shù)字、圖像）通過互聯(lián)網(wǎng)進行傳遞、處理、存儲、檢測等。以提高人類社會的信息化、自動化水平。物聯(lián)網(wǎng)的用途廣泛，遍及智能交通、環(huán)境保護、政府政務、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)檢測、病老護理、個人健康等多個領域。業(yè)界普遍認為物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。什么是物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)的要素，首先是要把物體連接到網(wǎng)上；其次是要把這個物體的信息傳到互聯(lián)網(wǎng)上；物聯(lián)網(wǎng)的工作，就是獲取信息、傳送信息、處理信息、存儲信息、顯示信息；美國的研究機構Forrester預測，物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)價值和規(guī)模，要比互聯(lián)網(wǎng)大30倍，將會形成下一個萬億元級別的產(chǎn)業(yè)；傳感網(wǎng)與無線通信傳感網(wǎng)中使用的幾種通信技術： 1、移動通信：2G、3G、B3G、LTE； 2、無線局域網(wǎng)： WiFi：無線局域網(wǎng)，802.11，校園網(wǎng)； WiMAX：無線城域網(wǎng)，802.16，已成為 3G標準 3、超寬帶UWB：特征是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。工作頻率3.1G-10.6GMHz，低功耗，如射頻標簽RFID（Radio Frequency Identification 也稱電子標簽、無線電頻率識別）。 傳感網(wǎng)與無線通信 4、ZigBee：低功耗、近距離的無線組網(wǎng)通信技術； 802.15.4（s）; 5、NFC（近場通信），雙向RFID，可實現(xiàn)設備之間的近距離通信（20cm，比蘭牙短，但是不需要加密）； 6、蘭牙（Bluetooth）、紅外（IiRD）；傳感器的種類基本概念 傳感器是由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成的一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)，也可以說是人類五官功能的延伸。傳感器的種類信息（例如RFID中的各種讀卡器）溫度、溫限壓力測力、壓力、重力；液位、水位測量、流體、流量電機保護光敏荷重、稱重傳感器閘門開度（高度）傳感器的種類 氣體、氣味、口臭、室內(nèi)空氣、風速濕度灰塵紅外漏電、電導 PH值 傳感器的種類酒精 AQS環(huán)境控制鹵素濃度生物傳感器熱學量位置、安防光纖光柵指紋、觸摸 傳感器的種類磁阻傾角視覺、圖像壓電、靜電、電流、電壓加速度霍爾位置微波 物聯(lián)網(wǎng)的工作模式物聯(lián)網(wǎng)的工作模式較多，但是目前主要分為射頻識別（射頻標簽）RFID和ZigBee，因為國際標準化組織目前主要在這兩種應用中制定了一系列的標準；射頻識別（射頻標簽）RFID主要是應用讀卡器和應答器之間的信息傳輸完成工作； ZigBee則主要是工作于網(wǎng)絡系統(tǒng)；什么是ZigBee？傳感網(wǎng)絡通信的幾個階段和模式：自動控制：電腦＋智能器件；傳感網(wǎng)：網(wǎng)絡＋傳感器； ZigBee：網(wǎng)絡＋傳感器＋通信協(xié)議，是一種無線個域網(wǎng)（LR-WPAN）；由于無線通信組網(wǎng)技術使用的設備種類繁多，各種設備的技術參數(shù)并不相同，所以無線通信組網(wǎng)會經(jīng)常遇到麻煩。但是由于ZigBee制定了相應的協(xié)議，所以化解了這一困難。什么是ZigBee？多信道的無線通信裝置＋微控制器，集成在芯片上封裝。具體就是8位微處理器與射頻收發(fā)模塊封裝，接上電阻、電容、晶振，加上A/D、D/A、I/O接口和控制電路。也有把這些器件都封裝在一起的。再加上相應的無線通信（協(xié)議棧）和開發(fā)的應用軟件�？梢姡�這實際上是一種智能控制節(jié)點，也就是無線傳感器的網(wǎng)絡節(jié)點。也有人將其稱為“無線單片機”。 ZigBee技術誕生剛剛4、5年，ZigBee聯(lián)盟是2002年成立的其標準ZigBee 1.0是2004年公布的。目前這一技術發(fā)展很快。什么是ZigBee？技術特點：工作頻率：2.4GHz為主要頻段（16格250kbps信道），也可以在915MHz（10個40kbps信道），868MHz（1個20kbps信道）；更重要的是，這幾個頻段都是不需要注冊、批準的，稱為免許可通信頻段；低速率：幾十Kbps；近距離：幾米－幾十米，最大可以達到1－3Km，如果需要加大通信和控制距離，可以采用多跳的方式接力；微功耗：速率低、數(shù)據(jù)量小，所以信號的收發(fā)時間很短，多數(shù)時間處于休眠狀態(tài)，所以極其節(jié)能。一般一個節(jié)點使用一節(jié)電池可以工作0.5－2年甚至更長；低復雜度：ZigBee的協(xié)議棧比WiFi、蘭牙簡單，對于通信的控制要求也不高，通常采用8位單片機即可。低價格：一般在幾十元甚至更低； 什么是ZigBee？短延時：ZigBee從休眠狀態(tài)激活，或者活動設備的信道接入時延一般在15，設備搜索的時延在30ms。所有也適合于工業(yè)控制和無線控制技術；組網(wǎng)靈活：通過網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器組成星狀、樹狀、網(wǎng)狀等各種類型的網(wǎng)絡，非常靈活，同時允許設備的加入、退出，并且改變網(wǎng)絡的架構；采用載波偵聽/沖突檢測CSMA/CA、握手傳輸，所以數(shù)據(jù)的傳輸可靠； 什么是ZigBee？大容量：ZigBee可以有三種工作方式，即個域網(wǎng)協(xié)調(diào)器、路由器、終端設備。一個ZigBee網(wǎng)絡最多可以包含256個ZigBee網(wǎng)絡節(jié)點，包括一個主控設備，其余是從屬設備。通過網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器，則可以支持64000個ZigBee網(wǎng)絡節(jié)點，網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器還可以相互連接，所以適合大面積的傳感器網(wǎng)絡；適于網(wǎng)絡的自配置：ZigBee可以采用網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器自動建立網(wǎng)絡，絕對數(shù)北可以隨時加入和退出，適于自配置、自組織的網(wǎng)絡什么是ZigBee？安全模式：提供循環(huán)冗余（CRC）的數(shù)據(jù)包完整性校驗，支持鑒權和認證，通過三級安全處理： 第一級：無安全方式； 第二級：設備可以使用接入控制列表（ACL）防止非法設備獲取數(shù)據(jù)，本級不加密； 第三級：在數(shù)據(jù)傳輸中采用AES－128的對稱密碼來保護數(shù)據(jù)凈荷，防止攻擊者假冒合法設備； 什么是ZigBee？由于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，可能使ZigBee得到極廣泛的應用，如家庭、辦公室、公共場所等地方。 ZigBee是得到國際標準化組織承認和規(guī)范的無線組網(wǎng)通信技術，也是物聯(lián)網(wǎng)或者傳感網(wǎng)的重要應用。 ZigBee的應用智能家居：可以把各種家用電器及其遙控器，甚至照明、通信設備、門禁、游戲玩具，都可以組成家庭的智能中心，并且實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)；智能交通：在街道、高速公路、建筑物等地布置大量的ZigBee節(jié)點設備，可以加強汽車與外界的聯(lián)系更加緊密，國家智能化；智能建筑：建筑內(nèi)的人員管理、溫度控制、能源管理（節(jié)能）、防火、信息交互等；醫(yī)院應用：搜集病人的各種信息和檢查的結果，配有ZigBee的擔架，可以直接控制電梯的門； ZigBee的協(xié)議架構－802.15協(xié)議簇 LR-WPAN：無線個域網(wǎng)，屬于低速無線個域網(wǎng)，協(xié)議屬802.15： IEEE802.15.1：中速無線個域網(wǎng)，蘭牙； IEEE802.15.3：高速無線個域網(wǎng)，超寬帶，（UWB） IEEE802.15.4：低速無線個域網(wǎng)，LR-WPAN，主要為電源能力受限、吞吐量要求不高、無線應用提供低成本的連接； ZigBee的協(xié)議架構－802.15協(xié)議簇 IEEE-802.15.4 共27個信道：2450MHz16g個，915MHz10個，868MHz1個；支持250kbps、40kbps、20kbps三種速率；支出星狀網(wǎng)絡結構和點對點的對等網(wǎng)絡結構；分配16位短地址或16位擴展地址；支持時隙保證機制，通過預留保證時隙（GTS）提供無競爭媒體訪問，或?qū)崿F(xiàn)CSMA/CA以避免競爭；確認握手保證傳輸?shù)目煽啃�；低功耗，可以能量檢測；有鏈路質(zhì)量指標； ZigBee的網(wǎng)絡拓撲 ZigBee的簇樹網(wǎng)絡－多個鄰近簇連接成網(wǎng) ZigBee協(xié)議架構 ZigBee協(xié)議包括： IEEE802.15.4：物理層協(xié)議；媒體訪問控制層：MAC； ZigBee聯(lián)盟：網(wǎng)絡層（NWK）應用層（APL）安全服務規(guī)范 ZigBee的協(xié)議解析 ZigBee的協(xié)議中每一層為其上層提供一套服務，包括數(shù)據(jù)傳輸和管理兩個內(nèi)容。兩層之間的接口稱為“服務訪問點（SAP）”；物理層提供兩類服務：物理層數(shù)據(jù)服務和物理層管理服務；物理層的具體功能有：無線收發(fā)信機的開啟和關閉、能量檢測（ED）、鏈路質(zhì)量指示（LQI）、信道評估（CCA）、通過物理媒體收發(fā)數(shù)據(jù)包。 ZigBee的協(xié)議解析 MAC 層提供MAC層數(shù)據(jù)服務和管理服務；主要功能有：采用CSMA/CA進行信道的訪問控制、信標幀的發(fā)送、同步服務和提供MAC層可靠傳輸機制；網(wǎng)絡層提供設備的加入/退出機制、幀安全機制、路由發(fā)現(xiàn)機制和維護機制。 ZigBee協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡層還負責新的網(wǎng)絡、新的關聯(lián)設備分配地址。 ZigBee的協(xié)議解析 ZigBee應用層包括應用支持子層（APS）、ZigBee設備對象（ZDO）、應用對象（由設備制造商定義）。 APS子層（應用支持子層）負責維護綁定列表，根據(jù)設備的服務和需求對設備進行匹配，并且在綁定的設備之間傳送信息。 ZDO負責發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡中的設備并且明確其提供的服務。 傳感網(wǎng)在通信骨干網(wǎng)檢測中的應用基于客戶感知的物聯(lián)網(wǎng)端到端性能測量系統(tǒng) 本成果可以在用戶了解傳輸信息的同時，利用探針對物聯(lián)網(wǎng)的終端之間進行自動測量，主要測量網(wǎng)絡的流量、性能、傳輸質(zhì)量、傳輸內(nèi)容等。探針的種類包括用戶終端探針、機房探針、服務器探針。如果將探針前面加上各種用途的傳感器，即為各種物聯(lián)網(wǎng)。）；物聯(lián)網(wǎng)中可滿足客戶感知性能的 測量系統(tǒng)架構 多線程探測引擎?zhèn)鞲芯W(wǎng)無線信道的信道分配技術 物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡中，傳感器的接入主要采用無線信道，無線信道中信道資源分配始終是傳感網(wǎng)中無線接入網(wǎng)的主要內(nèi)容，主要涉及信道分配策略、多信道機制和信道資源預留策略等研究內(nèi)容，在這方面，我們的成果包括： 1）多網(wǎng)關傳感網(wǎng)的縱向干擾劃分技術 2）多網(wǎng)關無線傳感網(wǎng)的拓撲分割技術 3）最小化縱向干擾的信道分配策略 4）基于信道切換的傳感網(wǎng)資源預留策略物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的監(jiān)測、控制和 管理研究物聯(lián)網(wǎng)應用和產(chǎn)業(yè)有待突破的障礙應用不足：目前社會的發(fā)展，有需求，但是不旺；有市場，但是技術尚未跟上；核心技術缺位：特別是傳感器及其網(wǎng)絡，面廣、量大、品種繁多、低能耗、長壽命，惡劣的應用環(huán)境，極低或者較低成本等；標準先行：國家已經(jīng)下達了24國家標準計劃和10項行業(yè)標準計劃的制定，但是仍然不夠產(chǎn)業(yè)鏈稍微形成：例如傳感器、系統(tǒng)設計、公共信息平臺、開發(fā)工具和平臺、中間件等，甚至有的政策也是障礙；第五講 物聯(lián)網(wǎng)的運行環(huán)境——網(wǎng)絡技術 ■ 計算機網(wǎng)絡的基本概念 ■ 互聯(lián)網(wǎng)的形成與發(fā)展 ■ 互聯(lián)網(wǎng)應用的高速發(fā)展 ■ 互聯(lián)網(wǎng)接入技術與三網(wǎng)融合 ■ 互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別與聯(lián)系 一、計算機網(wǎng)絡的基本概念 1. 從人的思維規(guī)律來認識計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展的必然性 （1）1/N階段 （2）N=1階段 （3）N〉1階段 （4）N趨于無窮階段 2. 計算機網(wǎng)絡發(fā)展的四個階段 （1）20世紀50年代，獨立發(fā)展的計算機技術與通信 技術結合 （2）20世紀60年代美國的ARPANET與分組交換技術 （3）20世紀70年代中期，網(wǎng)絡體系結構與網(wǎng)絡協(xié)議 標準化問題 （4）20世紀90年代開始，互聯(lián)網(wǎng)、高速通信網(wǎng)、無 線網(wǎng)絡與網(wǎng)絡安全技術 3. 計算機網(wǎng)絡發(fā)展的三條主線　 （1）互聯(lián)網(wǎng)技術 （2）無線網(wǎng)絡技術 （3）網(wǎng)絡安全技術　　 二、互聯(lián)網(wǎng)的形成與發(fā)展 1. 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的背景 （1）ARPANET的研究與發(fā)展 分組交換概念的提出 ARPANET的研究 （2）互聯(lián)網(wǎng)的形成 （3）互聯(lián)網(wǎng)的基本服務功能 2. Web技術的研究與應用 （1）Web技術的產(chǎn)生 1989年歐洲原子能研究中心CERN CERN和MIT建立WWW聯(lián)盟 （2） Web服務的核心技術 超文本傳送協(xié)議、超文本標記語言、超鏈接 三、互聯(lián)網(wǎng)應用的高速發(fā)展 1. 互聯(lián)網(wǎng)的應用領域 （1）是生活在現(xiàn)實社會的人創(chuàng)造了網(wǎng)絡虛擬社會的繁榮 （2）互聯(lián)網(wǎng)技術研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展為我們提供了一個可以 盡情施展才華的創(chuàng)新平臺 （3）計算機網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)技術是一個充滿著挑戰(zhàn)，他將 與多個學科與應用領域交叉融合，為人類的創(chuàng)新活 動提供了更加廣闊的空間。 2. 互聯(lián)網(wǎng)應用技術發(fā)展的三個階段 （1）基本的網(wǎng)絡服務 Telnet、E-mail、FTP、BBS、Usenet等 （2）基于Web的網(wǎng)絡服務 Web、電子商務、電子政務、遠程教育、遠程醫(yī)療 （3）新的網(wǎng)絡服務 搜索引擎、網(wǎng)絡電話、網(wǎng)絡電視、網(wǎng)絡視頻、博客、 播客、即時通信、網(wǎng)絡游戲、網(wǎng)絡廣告、網(wǎng)絡出版、 網(wǎng)絡存儲、網(wǎng)絡計算 3. 互聯(lián)網(wǎng)應用的兩種模式 （1）客戶/服務器模式的基本概念 網(wǎng)絡資源分布的不均勻性表現(xiàn)在硬件、軟件和 數(shù)據(jù)三方面 （2）對等P2P模式的基本概念 從事物發(fā)展的“螺旋式上升”規(guī)律的角度去認識P2P 技術的發(fā)展； 從信息資源存儲格局變化的角度去認識P2P技術的 發(fā)展； 在不同技術發(fā)展階段，人們對網(wǎng)絡應用關注的重 點不同 四、互聯(lián)網(wǎng)接入技術與三網(wǎng)融合 1. 寬帶城域網(wǎng)技術的發(fā)展 是以寬帶光傳輸網(wǎng)為開放平臺，以TCP/IP協(xié)議為基礎，通過各種網(wǎng)絡互聯(lián)設備，實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體視頻、IP電話、IP電視、IP接入和各種增值業(yè)務，并與廣域計算機網(wǎng)絡、廣播電視網(wǎng)、電話交換網(wǎng)互聯(lián)互通的本地綜合業(yè)務網(wǎng)絡。 2. 接入網(wǎng)技術發(fā)展的背景 （1）接入網(wǎng)技術分類 按涉及用戶的環(huán)境與需求大致分為家庭接入、校園 接入、機關與企業(yè)接入； 按接入技術可以分為有線接入和無線接入； （2）從實現(xiàn)技術的角度，主要有： 數(shù)字用戶XDSL接入技術 光纖同軸電纜混合網(wǎng) 光纖接入技術 寬帶無線接入技術與802.16標準 3. 計算機網(wǎng)絡、廣播電視網(wǎng)與電信網(wǎng)的三網(wǎng)融合 電信網(wǎng)主要是電話交換網(wǎng)，用于模擬的語音信息傳輸； 廣播電視網(wǎng)用于模擬圖像、語音信息的傳輸； 計算機網(wǎng)絡主要用來傳輸計算機的數(shù)字信號。 五、物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)區(qū)別與聯(lián)系 1. 互聯(lián)網(wǎng)核心交換與端系統(tǒng)的抽象方法 在各種簡化和抽象方法中，將互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分為邊緣部分和核心交換部分是最有效的方法之一。 互聯(lián)網(wǎng)邊緣部分主要包括大量接入互聯(lián)網(wǎng)的主機和用戶設備，核心交換部分包括由大量路由器互聯(lián)的廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和局域網(wǎng)。 2. 從網(wǎng)絡端系統(tǒng)接入的角度看互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別與聯(lián)系 （1）從端系統(tǒng)接入的角度看互聯(lián)網(wǎng)的結構 有線接入： 網(wǎng)卡； 使用ADSL接入設備； 使用Cable Modem接入設備； 無線接入： 無線網(wǎng)卡； 無線城域網(wǎng)； 無線自組網(wǎng)。 （2）從端系統(tǒng)接入的角度看物聯(lián)網(wǎng)的結構 物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)運行在互聯(lián)網(wǎng)核心交換結構的基礎之上；無聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)將根據(jù)需要選擇無線傳感器網(wǎng)絡或 RFID應用系統(tǒng)的接入方式。 （3）從網(wǎng)絡數(shù)據(jù)采集與傳輸內(nèi)容的角度看互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 的區(qū)別與聯(lián)系 互聯(lián)網(wǎng)所提供的服務功能主要是實行人與人之間的信 息交互和共享，在互聯(lián)網(wǎng)端結點之間傳輸?shù)奈谋疚募�、語 音文件、視頻文件都是由人輸入的；而物聯(lián)網(wǎng)的端系統(tǒng)采 用的是傳感器、RFID，物聯(lián)網(wǎng)感知的數(shù)據(jù)是傳感器主動感 知或者RFID讀寫器自動讀出的。 2.1 網(wǎng)絡技術基礎 2.1.1 計算機網(wǎng)絡概述 （1）計算機網(wǎng)絡定義： 利用通信設備和線路將地理位置不同、功能獨立 的多個計算機系統(tǒng)相互聯(lián)系起來，以功能完善的網(wǎng)絡 軟件實現(xiàn)資源共享和信息傳遞。 （3）計算機網(wǎng)絡分類： 從網(wǎng)絡節(jié)點分布來看，分為局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)； 按交換方式，分為線路交換網(wǎng)絡、報文交換網(wǎng)絡和分組 交換網(wǎng)絡； 按網(wǎng)絡拓撲結構分為星型結構、環(huán)型結構、總線結構、 分布式結構、樹型結構、網(wǎng)狀結構、蜂窩狀結構等。 （4）計算機網(wǎng)絡的組成： 計算機網(wǎng)絡通常由三個部分組成，即通信子網(wǎng)、 資源子網(wǎng)和通信協(xié)議。 通信子網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡中負責數(shù)據(jù)通信的部分； 資源子網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡中面向用戶的部分；通信協(xié)議 是通信雙方必須共同遵守的規(guī)則和約定。 （5）計算機網(wǎng)絡的體系結構與協(xié)議 在計算機網(wǎng)絡技術中，網(wǎng)絡的體系結構指的是通 信系統(tǒng)的整體設計，它的目的是為網(wǎng)絡硬件、軟件、 協(xié)議、存取控制和拓撲提供標準。 協(xié)議就是對數(shù)據(jù)格式和計算機之間交換數(shù)據(jù)時必 須遵守的規(guī)則的正式描述。 （6）網(wǎng)絡互聯(lián)設備 網(wǎng)絡互聯(lián)是指將不同的網(wǎng)絡或相同的網(wǎng)絡用互聯(lián) 設備連接在一起而形成一個范圍更大的網(wǎng)絡，也可以 是為增加網(wǎng)絡性能和易于管理而將一個原來很大的網(wǎng) 絡劃分為幾個子段或網(wǎng)段。 通常，網(wǎng)絡互聯(lián)中常用的設備有路由器和調(diào)制解調(diào)器。 2.1.2 網(wǎng)絡協(xié)議與OSI參考模型 網(wǎng)絡協(xié)議是網(wǎng)絡上所有設備（網(wǎng)絡服務器、計算機及交換機、路由器、防火墻等）之間通信規(guī)則的集合，它定義了通信時信息必須采用的格式和這些格式的意義。 一個網(wǎng)絡協(xié)議由語法、語義和同步三個要素組成。 OSI參考模型分為七層，分別物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、 網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。 2.1.3 TCP/IP協(xié)議 是為美國ARPA網(wǎng)設計的，目的是使不同廠家生產(chǎn)的計算機能在共同網(wǎng)絡環(huán)境下運行。 TCP是傳輸控制協(xié)議，規(guī)定一種可靠的數(shù)據(jù)信息傳遞服務，IP協(xié)議又稱互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，是支持網(wǎng)間互聯(lián)的數(shù)據(jù)包協(xié)議。 IP地址標識著網(wǎng)絡中一個系統(tǒng)的位置，每個IP地址都是由兩部分組成：網(wǎng)絡號和主機號。 有效的主機號是A類、B類和C類。 2.1.4 計算機網(wǎng)絡的安全性 ■ 網(wǎng)絡安全概念的發(fā)展過程 ■ 解決網(wǎng)絡安全的首要任務 建立組織的部門的網(wǎng)絡安全體系的首要任務 ■ 網(wǎng)絡安全存在的主要問題 ■ 網(wǎng)絡安全管理體系的建立 2.1.5 因特網(wǎng)及其應用 ■ 因特網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展 ■ 因特網(wǎng)在我國的發(fā)展進程及現(xiàn)狀 中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)（ChinaNet） 中國教育與科研計算機網(wǎng)（CERnet） 中國科學技術計算機網(wǎng)（CSTnet） 國家公用經(jīng)濟信息通信網(wǎng)絡（ChinaGBnet） 中國聯(lián)通公用互聯(lián)網(wǎng)（Uninet） 中國網(wǎng)通高速寬帶互聯(lián)網(wǎng)（China Netcom Net， CNCnet） 互聯(lián)網(wǎng)在中國發(fā)展歷程 第一階段：1986.06-1993.3 研究試驗階段 第二階段：1994.04-1996 起步階段 第三階段：1997-至今 快速增長階段 ■ 因特網(wǎng)的特點 開放的網(wǎng)路結構 統(tǒng)一的網(wǎng)絡互聯(lián)標準 分散化的管理 靈活的服務方式 支持多種交流模式 豐富的信息資源 低廉的服務費用 ■ Internet常用的協(xié)議 HTTP; FTP; FILE; TELNET; MAILTO; NEWS; WAIS; GOPHER ■ 因特網(wǎng)的應用 萬維網(wǎng)； Telnet； FTP； Archie; E-mail; Gopher; WAIS; ICR; 新聞討論組； 電子公告牌； 電子商務 ■ 因特網(wǎng)的工作原理 ■ 因特網(wǎng)接入方式 撥號上網(wǎng)； ISDN上網(wǎng)； xDSL接入； Cabel Modeme接入； 光纖接入方式； 無線接入方式 ■ 因特網(wǎng)的不足 網(wǎng)絡安全； 知識產(chǎn)權； 非法搶注域名和國家域名分配壟斷； 信息資源分散化存儲和管理； 非法有害內(nèi)容的大量傳播 2.2 企業(yè)網(wǎng)站建設 2.2.1 Intranet概述 又稱企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，是Internet技術在企業(yè)內(nèi)部的應用，是指覆蓋企業(yè)范圍的網(wǎng)絡，是把企業(yè)的通信資源、處理器資源、存儲器資源以及企業(yè)的信息資源等捆綁在一起的網(wǎng)絡，通過這個網(wǎng)絡，企業(yè)員工可以很方便地訪問這些資源。 （1）企業(yè)Intranet組成 網(wǎng)絡平臺； 網(wǎng)絡服務平臺； 開發(fā)平臺； 用戶平臺； 通信平臺； 網(wǎng)絡安全平臺 （2）Intranet的特點 基于TCP/IP組網(wǎng)，方便地和外界連接； 提供基于Internet的網(wǎng)路服務； 廣泛使用WWW工具； 為企業(yè)或組織所有，可根據(jù)企業(yè)的安全要求設置防火 墻、安全代理等； 物理網(wǎng)路應采用綜合布線技術，以減少物理網(wǎng)絡故障 2.2.2 企業(yè)Intranet建設方案 ■ 建設需求分析 ■ 建設的前期工作 ■ 建設的具體階段 （1）建設需求分析 連接方式； 服務類型； 信息量分析； 管理需求分析； 運行分析 （2）Intranet建設的需求工作 選擇ISP； 申請域名； 用戶規(guī)劃； 組織機構； 人員培訓 （3）具體建設階段 快速連入網(wǎng)絡； 試驗小網(wǎng)建設； 信息資源建設； 應用系統(tǒng)開發(fā)； 全面網(wǎng)絡建設 第五講 物聯(lián)網(wǎng)的應用層技術——智能計算物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈DCM三架馬車物聯(lián)網(wǎng)軟件和中間件從“牛計算”到云計算 1.物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈DCM三架馬車 DCM：物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈全景縮影 物聯(lián)網(wǎng)之Devices（設備或資產(chǎn)） 物聯(lián)網(wǎng)之Connect（連接與通信） 物聯(lián)網(wǎng)之Manage（管理和應用軟件） 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構成或產(chǎn)業(yè)鏈的劃分： 末端設備或子系統(tǒng) 通信連接系統(tǒng) 管理和應用系統(tǒng) 中國移動將物聯(lián)網(wǎng)概括三層： 感知層 網(wǎng)絡層 應用層 物聯(lián)網(wǎng)要連接和服務的對象是末端設備和各種資產(chǎn)，這包括靜止或移動的資產(chǎn)，各種基于微處理器做成的應用系統(tǒng)、各種智能卡和RFID卡，安裝在機器上的傳感器等。 Mote稱為微塵或智能塵埃，每個Mote含有一個微型處理器、無線通信芯片、各種傳感器、足夠的內(nèi)存和硬件能力，能夠以較低的功耗執(zhí)行監(jiān)視與控制任務。 物聯(lián)網(wǎng)通信層是連接智能設備和控制系統(tǒng)的橋梁，有兩大類：“地上走的”有線通信和“天上飛的”無線通信。 有線通信分為相對短距離的現(xiàn)場總線和中長距離的可支持IP的網(wǎng)絡。 無線通信技術主要分為的短距離接入的無線網(wǎng)狀網(wǎng)、 RFID和WIFI/WiMAX等，以及中長距離的GSM和CDMA、衛(wèi)星通信技術等兩類。 在物聯(lián)網(wǎng)應用中，用無線網(wǎng)狀網(wǎng)和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡做最后一公里接入、用GPRS/CDMA網(wǎng)絡和IP網(wǎng)等廣域網(wǎng)絡做長距離主干傳輸?shù)慕M合方式是一種常用組合。 管理和應用軟件是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的關鍵因素，是其核心和靈魂。它包含M2M中間件和（嵌入式） Edgeware、實時數(shù)據(jù)庫、運行環(huán)境和集成框架、通用的基礎構件庫和行業(yè)化的應用套件等。 通用基礎功能包括遠程監(jiān)測、自動報警、控制、診斷和維護、系統(tǒng)聯(lián)動、數(shù)據(jù)挖掘、報表與決策支持、節(jié)能分析、資產(chǎn)跟蹤與維護、與 ERP/CRM/OA/MES/SCM系統(tǒng)的總體大集成等。 2.物聯(lián)網(wǎng)軟件和中間件 軟件和中間件是物聯(lián)網(wǎng)的靈魂 中間件是物聯(lián)網(wǎng)軟件的核心 物聯(lián)網(wǎng)之服務器端軟件 物聯(lián)網(wǎng)之嵌入式軟件 物聯(lián)網(wǎng)門戶于數(shù)據(jù)挖掘 廣電系統(tǒng)與機頂盒中間件 （1）軟件和中間件是物聯(lián)網(wǎng)的靈魂 物聯(lián)網(wǎng)軟件包括服務器端的應用軟件和中間件以及數(shù)據(jù)挖掘和分析軟件，還有傳輸層和末端的嵌入式軟件。 思科員工中軟件和硬件工程師的比例據(jù)說是 5：1，它的核心還是軟件，硬件都是OEM來的。 包括物聯(lián)網(wǎng)軟件在內(nèi)的軟件領域，美國長期引領潮流，基本上壟斷了世界市場，歐盟（世界級廠商只有SAP）看到軟件和中間件重要性，從2005年資助Hydra項目。 （2）中間件是物聯(lián)網(wǎng)軟件的核心 除了OS、數(shù)據(jù)庫和直接面向用戶的客戶端的軟件以外，凡是能批量生產(chǎn)、高度可復用的軟件都算中間件。 IBM、Oracle、微軟等軟件巨頭都是引領潮流的中間件生產(chǎn)商，SAP等大型應用軟件廠商的產(chǎn)品也是基于中間件架構的，國內(nèi)的用友、金蝶等軟件廠商都有中間件部門或分公司。 我國應該立即考慮成立自己的軟件聯(lián)盟，制定和開發(fā)OSGi和Hydra類似的軟件標準和中間件，這是占領物聯(lián)網(wǎng)制高點的關鍵。 （3）物聯(lián)網(wǎng)之服務器端軟件 基于中央服務器的“大集成”是物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)的主要形式，大集成包括原有的消除信息孤島EAI 信息集成和智能物件及物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)集成。 原先的基于Java技術的IBM Websphere、Oracle BEA Weblogic，以及基于.NET技術的微軟應用服務器，將利用他們現(xiàn)有的優(yōu)勢推出面向物聯(lián)網(wǎng)應用的新的中間件產(chǎn)品，如IBM推出的WebSphere EveryPlace Device Manager。 同方ezM2M物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務基礎中間件平臺是同方面向M2M物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務、具有自主產(chǎn)權的旗艦產(chǎn)品。 （4）物聯(lián)網(wǎng)之嵌入式軟件 嵌入式系統(tǒng)越來越多地以中間件的形式出現(xiàn)，由專業(yè)的第三方軟件廠商提供，而不是直接由嵌入式設備提供商的內(nèi)部軟件部門開發(fā)提供。 （5）物聯(lián)網(wǎng)門戶與數(shù)據(jù)挖掘 物聯(lián)網(wǎng)在應用層面主要需要實現(xiàn)三大功能： 基于數(shù)據(jù)大集成的“上行”數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)“物” 的監(jiān)測； “下行”的指令下發(fā)，實現(xiàn)“控制”，但以“監(jiān)測” 為主、“控制”為輔； 數(shù)據(jù)大集成以后的數(shù)據(jù)存儲管理和數(shù)據(jù)挖掘應用。 數(shù)據(jù)挖掘是一些能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)“智能化”、 “智慧化”的分析技術和應用的統(tǒng)稱。包括： 數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)倉庫； 決策支持； 商業(yè)智能； 報表； 數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換和清洗等； OLAP在線數(shù)據(jù)分析； Dashboard； 平衡積分卡等。 （6）廣電系統(tǒng)與機頂盒中間件 廣電運營商因為其機頂盒已入千家萬戶，有天然的直接面向普通消費者開展基于家庭網(wǎng)關的增值物聯(lián)網(wǎng)智能化服務業(yè)務的優(yōu)勢。 3. 從“牛計算”到云計算 （1）引言 （2）超級計算，Steven Chen （3）“牛計算”改變格局，做超級計算機就像 組裝PC （4）云計算的核心是支撐XaaS：從“計算中心” 到“數(shù)據(jù)中心” （5）社會效益和商業(yè)模式NiP紅軟基地

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