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1、1,物联网技术概论,授课教师： 计算机系 胡玉兰,物联网 核心技术/技术趋势研究/最新应用,什么是物联网核心技术？,目前公认的概念：物联网由传感层，网络层，应用层组成；物联网是一个比互联网更大的网络 我们的观点一：物联网的本质是网络通讯，（网状网络）是关键； 我们的观点二：物联网核心技术是无线技术，包括无线SOC、无线网络标准、无线通讯的协议栈和其它相关嵌入式软件，数据库，中间件等； 我们的观点三：无线网络通讯中的主流技术；,3,卫星数据通讯,物联网技术趋势研究之一 越来越小的无线网络节点和功耗,4,ZIGBEE传感器网络节点 AA电池X2 5X3CM 20-30微安电流,WIFI GS101
2、0传感器网络节点 AA电池X1 4X3CM 电池工作5年,无线监控手表 微型电池 3X3CM 平均电流10微安,有源433MHZ电子标签 CR2032钮扣电池 直径2.2X3CM 电池工作6年,1,2,3,4,5,6,电子药丸 特殊微型电池 小于直径2.0X2CM,无源EPC电子标签 无需电池 直径1.6X1.6X0.001 CM 总量0.002克,物联网传感层,越来越小的无线网络终端节点 带来了全新的应用和市场空间,5,牙刷也上物联网,无线网络节点的微型化和微功耗化，加上SOC芯片大幅度降价：16位单片机MSP430G系列，价格下降到0.25美元， 32位M0单片机，价格下降到0.5美元；无
3、线单片机也下降到接近1美元；而且待机功耗下降到1微安以下；这样，物联网技术将以很快的速度，进入家电和消费电子市场，衍生出全新应用；手持，轻薄，网络化，微功耗是主要特点和主要卖点；,物联网上的温度计,物联网上血糖仪,物联网上的计步器,越来越小的无线网络路由节点 逐步实现微功耗的能量收集运行,无线传感器网络路由节点承担路由转发任务，必须要消耗一定功率，一般设计采用外加电源供电； 但是随着路由节点功耗和体积下降，使用最新的能量收集技术，作为路由节点供电可能性逐步加大； 荒漠，草原，农业环境监测，滴灌，根灌等野外传感器网，物联网应用将逐步实现；,6,太阳能供电路由节点示意图,振动收集供电路由节点示意图
4、,植物收集为无线网络 路由器供电， 实现能量收集 无线传无线感器网络 示意图 可以监视野外环境 火灾报警等,超高频电子标签（节点）微型化： 推动UHF EPC技术新应用1,超高频电子标签微型化的主要技术原因是： 1、读卡器输出功率增加； 2、标签芯片灵敏度提高； 标签体积微型化，将带来一系列新应用,7,目前我们在美国实验室测试， UHF EPC无源标签读写距离 已经可以达到3040米 这意味着货物识别将具有 更大准确性，快捷性； 将有更多的商业应用 可以实现,小型药瓶,名酒酒瓶,放心猪肉,UHF标签小型化和微型化， 为防伪应用开辟了广阔的天地； 很多体积小，价格敏感的商品 将也很容易实现跟踪和
5、识别,超高频电子标签（节点）微型化： 推动UHF EPC技术新应用2,8,长距离UHF标签智慧公交系统,UHF微型标签可以在很远的地方 被准确读取 将大大加快智慧商业应用,长距离标签,物联网技术趋势研究之二 无线网络覆盖范围越来越大,9,低轨道 卫星数据通讯,有源RFID网络,802.11S WIFI网状网,3G/4G电信网络,低轨道卫星数据通讯， 物联网连接更遥远,美国最近发射了第二代低轨道卫星； 卫星接收模块实现了微型化，容易实现全球集装箱，交通工具实时跟踪联网和监控；,10,低轨道卫星M2M油管远程监控实例,新一代低轨道卫星系统,11,长距离有源电子标签和网络 ， 扩展RFID范围和功能
6、,读卡器,网络化有源标签,读卡器和唤醒基站,标签具有网络 和定位功能,12,典型UHF 有源标签硬件和协议软件,UHF 有源标签工作距离：10 - 2000 m (1.2 mi) 频率：433 MHz 速率：28 kbps 标签容量：数千个 标签具有 multi-hop, sensors, security, IPv6和很多功能,软件协议C语言 代码1万行 编译后执行代码 典型8 - 16KB,长距离有源电子标签和网络： 标签结构性能和软件,有源标签电路板,13,长距离有源电子标签和网络 广阔的应用范围和全球市场,14,802.11S WIFI网状网络无线网络覆盖范围越来越大,802.11S网
7、络拓扑,802.11S都市无线网络,802.11S车载无线网络,WI-FI 网状网实际应用举例： 智慧医院急诊室无线定位系统,15,802.11S路由器,802.11S 路由器2,输液器标签 WIFI SOC GS1010,工作人员标签 WIFI SOC GS1010,病人标签 WIFI SOC GS1010,1,4,3,2,5,6,物联网技术趋势研究之三 无线SOC结构越来越复杂,无线单片机（无线SOC）处理器内核从8位到16位，到32位，再到多处理器，结构越来越复杂； 不仅实现了系统在芯片，而且实现了无线网络在芯片； 我们从分析GS1010 WIFI 无线单片机来看这个技术趋势；,16,G
8、S1010 WI-FI无线单片机结构,无线SOCGS1010 单芯片实现WIFI传感器网络节点,17,轻松实现WIFI无线传感器网络,无线SOCGS1010 嵌入软件实现WIFI传感器网络在芯片,18,无线SOCGS1010 需要完备的软件编译开发平台,USE UCOS-II 实时操作系统； KEIL 编译和调试平台； 加上完备的源代码包和软件资源；,19,物联网技术趋势研究之四 无线网络协议栈设计越来越难,20,低功耗蓝牙协议栈,IEEE-802.11 协议栈,21,802.11 协议栈,802.15.4 ZIGBEE 协议栈,22,ZIGBEE 协议栈,研究实例,23,目标,24,障碍物,
9、障碍物,25,移动节点布置,26,美国智慧地球,IBM认为建设智慧地球需要三个步骤：首先各种创新的感应科技开始被嵌入各种物体和设施中，从而令物质世界被极大程度的数据化。第二随着网络的高度发达，人、数据和各种事物都将以不同方式联入网络。第三，先进的技术和超级计算机则可以对这些堆积如山的数据进行整理、加工和分析，将生硬的数据转化成实实在在的洞察，并帮助人们做出正确的行动决策。IBM并且提出将在六大领域建立智慧行动方案，分别是：智慧电力、智慧医疗、智慧城市、智慧交通、智慧供应链、智慧银行。,26,27,日本i-Japan构想,27,28,韩国u-Korea战略,28,最终目标,更大规模的覆盖 更加智能的服务 更多技术的集成融合：信息世界+物理世界工业化+信息化（不是叠加）,29,
