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1、1 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 物联网关键技术介绍物联网关键技术介绍物联网关键技术介绍物联网关键技术介绍 Connecting Things Internet of Things 沈 强博士后 中国科学院声学研究所高性能网络实验室 Email shenq http winet ece ufl edu qshen 2010年4月27日 2 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences Outline 物联网应用前景分析 五层结构 三层结构 1 物联网架构技术 2 统一
2、标识技术 3 通信技术 4 网络技术 5 软件服务与算法 6 硬件 7 功率和能量存储 8 安全和隐私技术 9 标准 关关关关 键键键键 技技技技 术术术术 分分分分 析析析析 关关关关 键键键键 技技技技 术术术术 分分分分 析析析析 物物物物 联联联联 网网网网 简简简简 介介介介 物物物物 联联联联 网网网网 简简简简 介介介介 3 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences Session 1 物联网简介物联网简介物联网简介物联网简介 物联网应用前景分析 五层结构 三层结构 4 Institute of Acoustics Ch
3、inese Academy of Sciences 物联网应用前景分析 美国权威咨询机构FORRESTER预测 到2020年 世界上 物物互联的业务 跟人与人通信的业务相比 将达到 30比 因此 物联网 被称为是下一个万亿级的 通信业务 物联网 被称为继计算机 互联网之后 世界信息 产业的第三次浪潮 5 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 物联网简介 泛在网五层结构 感知层主要完成信息的收集与简单处理感知层主要完成信息的收集与简单处理感知层主要完成信息的收集与简单处理感知层主要完成信息的收集与简单处理 部分学者将该层称为感知延伸
4、层部分学者将该层称为感知延伸层部分学者将该层称为感知延伸层部分学者将该层称为感知延伸层 该层该层该层该层 由传统的由传统的由传统的由传统的WSNWSNWSNWSN RFIDRFIDRFIDRFID和执行器组成和执行器组成和执行器组成和执行器组成 接入层主要完成各类设备的网络接入接入层主要完成各类设备的网络接入接入层主要完成各类设备的网络接入接入层主要完成各类设备的网络接入 该层重点强调各类该层重点强调各类该层重点强调各类该层重点强调各类 接入方式接入方式接入方式接入方式 比如比如比如比如3G 4G3G 4G3G 4G3G 4G MeshMeshMeshMesh网络网络网络网络 WiFiWiFi
5、WiFiWiFi 有线或者卫星有线或者卫星有线或者卫星有线或者卫星 等方式等方式等方式等方式 支撑层又称中间件支撑层又称中间件支撑层又称中间件支撑层又称中间件 或者业务层或者业务层或者业务层或者业务层 对下需要对网络资源进行认知对下需要对网络资源进行认知对下需要对网络资源进行认知对下需要对网络资源进行认知 进而达到自适应传输的目的进而达到自适应传输的目的进而达到自适应传输的目的进而达到自适应传输的目的 本层的完成信息的表达与处理本层的完成信息的表达与处理本层的完成信息的表达与处理本层的完成信息的表达与处理 最终达到语义互操作和信息共享的目的最终达到语义互操作和信息共享的目的最终达到语义互操作和
6、信息共享的目的最终达到语义互操作和信息共享的目的 对上提供统一的接口与虚拟化支撑对上提供统一的接口与虚拟化支撑对上提供统一的接口与虚拟化支撑对上提供统一的接口与虚拟化支撑 虚拟化包括计算虚拟化和存储虚拟虚拟化包括计算虚拟化和存储虚拟虚拟化包括计算虚拟化和存储虚拟虚拟化包括计算虚拟化和存储虚拟 化等内容化等内容化等内容化等内容 较为典型的技术是云计算较为典型的技术是云计算较为典型的技术是云计算较为典型的技术是云计算 应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作 网络层为原有的互联网网络层为
7、原有的互联网网络层为原有的互联网网络层为原有的互联网 电信网或者电视电信网或者电视电信网或者电视电信网或者电视 网网网网 主要完成信息的远距离传输等功能主要完成信息的远距离传输等功能主要完成信息的远距离传输等功能主要完成信息的远距离传输等功能 6 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 感知感知感知感知层层层层 智能嵌入式 标识 感知 协同 互动 感知感知感知感知层层层层 智能嵌入式 标识 感知 协同 互动 网网网网络层络层络层络层 融合接入 信息存储 网网网网络层络层络层络层 融合接入 信息存储 应应应应用用用用层层层层 数据挖掘
8、 决策 应应应应用用用用层层层层 数据挖掘 决策 物联网简介 三层结构 7 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 物联网简介 中国移动定义的物联网结构 8 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 感知层自组织网络 物联网简介 感知层介绍 自自自自组织组织组织组织网网网网络络络络示意示意示意示意图图图图 9 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 物联网简介 感知层介绍 公共感知公共感知公共感知公共感知层层层层
9、 10 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 物联网简介 网络层介绍 城域网城域网城域网城域网 虚虚虚虚拟拟拟拟 VPN 互联网 有线 WiFi Mesh 2G 3G 4G网络 卫星网 广电电视网络 BWM网络 11 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 物联网简介 应用层介绍 12 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 信息量 物联信息的海量化 设备接入 亿万异构设备的泛在接入 网络架构 信息和存储的物
10、理边缘化 网络管理 网络管理的高度自治化 物物互联 物物互动的协同和智能化 物理安全 隐私的易泄露 面临更多安全 设备制造 设备的小型微型化 能量获取 能量自取 大容量 物联网简介 物联网的特征 13 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 1 物联网架构技术 2 统一标识技术 3 通信技术 4 网络技术 Session 2 物联网关键技术物联网关键技术物联网关键技术物联网关键技术 5 软件服务与算法 6 硬件 7 功率和能量存储 8 安全和隐私技术 9 标准 14 Institute of Acoustics Chinese Ac
11、ademy of Sciences 目目目目标标标标 信息互通信息互通信息互通信息互通 框架达到健壮 可扩展性以及公平性目的 挑挑挑挑战战战战 开放的竞争环境 框架必须模块化和可扩 展性 SOA架构中 内容提供者和使用者之间如 何进行便捷的交流 即语义的互操作性 事件驱动结构使得无法采用一种办法解决 所有的问题 物体的离线特性 非中心控制的分布式架构 增加解决方案提供者的参与 形成一个竞 争的市场 1 物联网架构技术 需求与研究内容 需需需需 求求求求 分分分分 析析析析 存储和计算能力的边缘化 物体具有存储 处理能力 局部物体间协同工作 物体间断性通信连接 物体移动 无线链路动态变化 分布式
12、的缓存和信息融合 支持物体的移动和环境变化 物体移动带来信息的移动 物体上下文不断变化 网中网 物体之间自治的 动态的组网 已有多种网络的操作平台 信息结构 文档格式 等都存在异构特征 15 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 研究内容研究内容研究内容研究内容 端到端的分布式开放架构 异构系统的互操作 性 非中心控制的自治架构 边缘节点移动智能架构 云计算技术 事件驱动架构 掉线和同步操作 使用市场机制来增加竞争和参与 支持语义互操作的体系结构 事件驱动的体系结构 支持有效缓存 信息同步和分布式信息融合的体 系结构 1 物联网架
13、构技术 需求与研究内容 16 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 逻辑和功能模块 概念 工具和服务 的平台方法 1 物联网架构技术 参考结构 聚合器 网关节点 聚合器 网关节点 聚合器 网关节点 主机管理 信息系统 主机管理 信息系统 主机管理 信息系统 广域通信 和网络以 及互联网 执行器 执行器 执行器 17 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 1 物联网架构技术 我们理解的参考结构 Cable Net WiFi Zigbee 区域区域区域区域 服服服服务务务
14、务器器器器 家庭网家庭网家庭网家庭网关关关关 IP IPv6 IP ID IPv6 有有有有线线线线 相相相相对对对对分布的集中式管理分布的集中式管理分布的集中式管理分布的集中式管理 相相相相对对对对集中的分布式支集中的分布式支集中的分布式支集中的分布式支撑撑撑撑 相相相相对对对对分布的集中式管理分布的集中式管理分布的集中式管理分布的集中式管理 相相相相对对对对集中的分布式支集中的分布式支集中的分布式支集中的分布式支撑撑撑撑 18 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 1 物联网架构技术 区域服务器参考结构 19 Institut
15、e of Acoustics Chinese Academy of Sciences 1 物联网架构技术 与云计算支撑平台的结合 区域服务器 分布式存储功能 区域服务器 分布式计算功能 20 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 谁控制唯一识别符 2 统一标识技术 标识概述 标识的必要性 银行卡银行卡银行卡银行卡银行卡银行卡银行卡银行卡会员卡 会员卡会员卡会员卡会员卡会员卡会员卡会员卡 交通卡交通卡交通卡交通卡交通卡交通卡交通卡交通卡 社保卡社保卡社保卡社保卡社保卡社保卡社保卡社保卡 公园门票公园门票公园门票公园门票公园门票公园门
16、票公园门票公园门票 小额支付卡小额支付卡小额支付卡小额支付卡小额支付卡小额支付卡小额支付卡小额支付卡 单位门禁卡单位门禁卡单位门禁卡单位门禁卡单位门禁卡单位门禁卡单位门禁卡单位门禁卡 21 Institute of Acoustics Chinese Academy of Sciences 2 统一标识技术 需求与研究内容 挑挑挑挑战战战战 如何处理物体的组合 合成 拆 分 替换带来的UID变化 如何处理UID与物体之间关系的 映射关系 比如同一批次的产 品编号是否相近 如何确保国家 企业 个人均 具有一定的UID分配权利 不透明UID与匿名机制 支持已有ID机制 虚拟物体的ID分配问题 需求分析需求分析需求分析需求分析 目目目目标标标标 对对对对物体物体物体物体进进进进行行行行统统统统一一一一标识标识标识标识 进行物体的区分 查找 标识标识标识标识基本需求基本需求基本需求基本需求 对单个物体进行唯一标识 支持一类物品的标识 某类物品的查询 复合物体 有多个组件 每个部件都有 标识号 动态变化 安全需求安全需求安全需求安全需求 非层次命名 标识应该独立于自身位置 和上下文环境等信息 层
