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1、物联网技术架构与标准体系研究物联网技术架构与标准体系研究 物联网概念发展和融合 我国提出的物联网概念 物联网是指在物理世界的实体中部署具有一 定感知能力 计算能力的各种信息传感设备 通过网络设施实现信息获取 传输和处理 从而实现广域或大范围的人与人 人与物 物与物之间信息交换需求的互联 智慧地球智慧地球 的核心和内涵的核心和内涵 物联网概念发展和融合 RFID 早期物联网 RFID 互联网 把所有物品通过射频识 别 RFID 和条码等 信息传感设备与互联网 连接起来 实现智能化 识别和管理 物联网 ITU和欧盟对概念扩展 提出任何时刻 任何地点 任意物体之 间的互联 无所不在的网络和无所不在
2、计算的发展愿景 除RFID技术外 传 感器技术 纳米技术 智能终端等技术 将得到更加广泛的应用 早期传感网 自组织网络 分布式节点自组织 组成的网络 用于 战场侦察 泛在传感器网络 ITU研究报告 可以以 任何地点 任何 时间 任何人 任何物 的形式被部署 由智能传 感节点组成的网络 泛在网络 江泽民主席文章 由智能网络 最先进的计算技 术以及其他领先的数字技术基 础设施武装而成的技术社会形 态 将以 无所不在 无所 不包 无所不能 为基本特 征 帮助人类实现 4A 化通 信 泛在传感器网络体系架构 物联网产业与电信产业的差别 电信网和互联网电信网和互联网 面向人与人互联 网络本 面向人与人互
3、联 网络本 身非智能 身非智能 物联网物联网 物联网面向物物互联 物非智能 物联网面向物物互联 物非智能 要求网络智能 自治 要求网络智能 自治 信息技术的前沿和交叉领域 信息技术的前沿和交叉领域 核心 核心 自治组网 协同感知自治组网 协同感知 差别项目差别项目电信产业电信产业物联网产业物联网产业 用户需求来源用户需求来源 主要需求推动力来源于公众用户 传统电信产业与传统行业的交叉与融合 根本推动 力是传统行业改进生产和管理效率的紧迫需求 目标客户和应目标客户和应 用需求用需求 目标客户单一 应用需求集中 系 统特征明确 是电信产业能够在短 时间内迅速成熟的根本原因 应用领域众多 不同应用差
4、异大 每个细分市场的 产业规模小 面临用户需求不清晰 行业前景不明 朗 产业化力量投入目标模糊等根本问题 商业模式商业模式 公众客户服务和集团客户服务 行业用户基于行业信息及流程的保密性 安全性等 考虑 将在物联网的产业价值链中扮演着完全不同 的角色 大规模产业化必须打破原有的电信产业价 值链形式及思维模式 实现商业模式创新 标准化标准化 基于主流标准的产品占据了全球的 绝大多数市场份额 标准的市场集 中度较高 物联网标准与行业内标准仍旧存在标准化空白 这 些因素的存在也阻碍了物联网的快速规模产业化 新业务模式新业务模式 新发展机遇新发展机遇 物联网技术架构和标准体系 物联网系统架构图 物联网
5、技术体系架构 物联网标准体系框架 物联网总体标准 物联网通用功能体系结构 物联网通用系统体系结构 物联网技术参考模型 物联网数据体系结构 物联网元数据注册方法 面向业务应用的物联网服务聚合规范 物联网标识设计方法和框架 物联网信息资源管理规范 急需立项的物联网总体标准 智能传感器技术与标准化 智能传感器的定义和特点 传感器 传感器 能感受规定的被测量 并按照一定规能感受规定的被测量 并按照一定规 律转换成可用信号的器件或装置 通常由敏感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 按被测量可分为力敏 元件和转换元件组成 按被测量可分为力敏 热敏 光敏 磁敏 气敏 湿敏 压敏 离
6、子热敏 光敏 磁敏 气敏 湿敏 压敏 离子 敏 射线敏 生物敏 光纤敏等大类 敏 射线敏 生物敏 光纤敏等大类 智能传感器 智能传感器 带有微处理器 具有信息处理功带有微处理器 具有信息处理功 能的传感器 自检测 自修正 自保护功能 能的传感器 自检测 自修正 自保护功能 判断 决策 思维功能 双向通信 标准化数判断 决策 思维功能 双向通信 标准化数 字输出或符号输出功能 字输出或符号输出功能 传感器集成化与微处 理机相结合的产物 高精度 高可靠性与高稳高精度 高可靠性与高稳 定性 高信噪比与高的分辨力 自适应性强 定性 高信噪比与高的分辨力 自适应性强 智能传感器的三种实现方式 智能传感器
7、的三种实现方式 非集成化实现是将传统传 感器 信号调理电路 带数字接口的微处理器组合为一整 体 而构成智能传感器系统 集成化实现是采用微机械 加工技术和大规模集成电路工艺技术 利用硅作为基本材 料制作敏感元件 信号调理电路 微处理单元 集成到一 块芯片 又称为集成智能传感器 混合实现是根据需要 将系统各个集成化环节 智能传感器在物联网中的地位和作用 应用系统 传输层 网络层 数据链路层 物理层 定 位时间同步系统管理 拓扑生 成 分布式信息处理 智能传感器 通信与组网 管理服务 微型化 低成本 低功耗 抗干扰 灵活性 福布斯认为 全球有全球有1111个科技领域未来几十年将会改变世界经济格局和人
8、类生活 新型传感器居首 个科技领域未来几十年将会改变世界经济格局和人类生活 新型传感器居首 智能传感器的性能决定物联网性能 传感器技术的升级换代将提升网络的升级换代 智能传感器是物联网发展的瓶颈 智能传感器产业化决定物联网市场应用前景 智能传感器技术的国际标准化 智能传感器标准体系框架 传感器网络技术的标准化 ISO IEC JTC1的组织机构 传感器网络标准化进展 国标委正式批 准在全国信标 委下成立无线 传感器网络工 作组 分为8个项目 组 召开工作 组全会 开展 具体国家标准 的制定工作 20062006年年 20072007年年20092009年年 全国信标委开全国信标委开 始组织相关
9、单始组织相关单 位进行传感器位进行传感器 网络标准方面网络标准方面 的研究工作的研究工作 传感器网络工 作组4月上报 筹备方案 11月在无锡 召开筹备会议 20082008年年 q 传感器网络国家标准工作组 先于ISO IEC JTC1 WG7成立 直属全国信息技 术标准化委员会 现有成员单位近100家 q 组长单位 中科院上海微系统所 秘书处单位 工信部电子工业标准化研究所 q 目前项目组有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 PG9 网关 PG10 无线频谱研究与测试 PG11 设备技术要求
10、 和测试规范 PG12 网络管理 PG13 应用 等 传感器网络标准体系框架 已立项国家和行业标准 计计划编编号项项目名称 标标准 性质质 制 修 订订 完成 年限 主管部门门技术归术归 口单单位 20091414 T 469 传感器网络 第1部 分 总则 推荐制定 2010 国家标准化管理委员 会 工业和信息化部 全国信息技术标准 化技术委员会 20091415 T 469 传感器网络 第2部 分 术语 推荐制定 2010 国家标准化管理委员 会 工业和信息化部 全国信息技术标准 化技术委员会 20091416 T 469 传感器网络 第3部 分 通信与信息交 互 推荐制定 2010 国家标
11、准化管理委员 会 工业和信息化部 全国信息技术标准 化技术委员会 20091417 T 469 传感器网络 第4部 分 接口 推荐制定 2010 国家标准化管理委员 会 工业和信息化部 全国信息技术标准 化技术委员会 20091418 T 469 传感器网络 第5部 分 安全 推荐制定 2010 国家标准化管理委员 会 工业和信息化部 全国信息技术标准 化技术委员会 20091419 T 469 传感器网络 第6部 分 标识 推荐制定 2010 国家标准化管理委员 会 工业和信息化部 全国信息技术标准 化技术委员会 2009 2807T SJ 机场围界传感器 网络防入侵系统 技术要求 推荐制定
12、2010工业和信息化部全国信息技术标准 化技术委员会 2009 2810T SJ 面向大型建筑节能 监控的传感器网 络系统技术要求 推荐制定2010工业和信息化部全国信息技术标准 化技术委员会 已立项国家和国际标准 计计划编编号项项目名称 标标准 性质质 制 修 订订 完成 年限 主管部门门技术归术归 口单单位 传感器网络网关 技术要求 推荐制定 2010 国家标准化管理委员 会 工业和信息化部 全国信息技术标准 化技术委员会 传感器网络协同 信息处理支撑服 务及接口 推荐制定 2010 国家标准化管理委员 会 工业和信息化部 全国信息技术标准 化技术委员会 传感器网络节点 中间件数据交互 规
13、范 推荐制定 2010 国家标准化管理委员 会 工业和信息化部 全国信息技术标准 化技术委员会 传感器网络 数据 描述规范 推荐制定 2010 国家标准化管理委员 会 工业和信息化部 全国信息技术标准 化技术委员会 p 2010年3月23日 Services and Interfaces Supporting Services and Interfaces Supporting Collaborative Information Processing in Intelligent Sensor Collaborative Information Processing in Intelligen
14、t Sensor NetworksNetworks 已通过ISO IEC JTC1的新工作项目投票 即将启动国际标准的 制定工作 射频识别 RFID 技术的标准化 射频识别的产业链 射频识别 Radio Frequency Identification RFID 技术是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术 其基 本原理是利用射频信号和空间耦合 电感或电磁耦合 或雷达 反射的传输特性 实现对被识别物体的自动识别 芯片设计 与制造 芯片设计 与制造 天线设计 和制造 天线设计 和制造 标签封装 标签封装 接口与软件 中间件 接口与软件 中间件 系统集成 与应用系 统开发 系统集成 与应用系
15、统开发 读写设备 开发与生 产 读写设备 开发与生 产 使用者使用者 RFID应用系统架构 C R 协议 响应 指令 标签物理存储 应用响应 应用系统 读写器电子标签 应用指令 指令 响应单元 物理询问器数据协议处理器 ISO IEC 15961ISO IEC 18000 编码器 逻辑存储 ISO IEC 15962 ISO IEC 15962 附录 逻辑 存储表 解码器 标签驱 动程序 和映射 规则 应用程序接口应用程序接口 空气介质 装置指令 装置响应 ISO IEC 15459 ISBT blood transfusion ANS MH10 Data Identifiers OTHERS
16、 18000 2 135 KHz 18000 3 13 56 MHz 18000 4 2 45 GHz 18000 7 433 MHz 18000 6 900 MHz Future Standard Air Interface Protocol RFID技术的国际标准化 术语 术语 ISO IEC 19762 3ISO IEC 19762 3 空中接口 空中接口 ISO IEC 18000 1 7ISO IEC 18000 1 7 一致性测试 一致性测试 ISO IEC 18047 2 7ISO IEC 18047 2 7 性能测试 性能测试 ISO IEC 18046 1 3ISO IEC 18046 1 3 数据协议 数据协议 ISO IEC 15961 15962ISO IEC 15961 15962 标签唯一标识 标签唯一标识 ISO IEC 15963ISO IEC 15963 物品唯一标识 物品唯一标识 ISO IEC 15459 1 6ISO IEC 15459 1 6 实施指南 实施指南 ISO IEC 24729 1 3ISO IEC 24729 1 3 软件系统 软
