[信息与通信]李仁发-物联网技术

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1、物联网技术提纲一、物联网的内涵及架构体系二、物联网发展现状和趋势三、我国物联网发展面临的机遇和挑战四、对我国物联网未来发展的思考一、物联网的内涵及架构体系1.物联网概念及内涵2.物联网关键要素3.物联网络架构4.物联网技术体系和标准化5.物联网相关产业体系6.物联网资源体系1.物联网概念及内涵物联网（InternetofThings，IoT）概念最早于1999年由美国麻省理工学院提出。早期的物联网是指依托射频识别（RFID，RadioFrequencyIdentification）技术和设备，按约定的通信协议与互

2、联网相结合，使物品信息实现智能化识别和管理，实现物品信息互联而形成的网络。随着技术和应用的发展，物联网内涵不断扩展。现代意义的物联网可以实现对物的感知识别控制、网络化互联和智能处理有机统一，从而形成高智能决策。什么是物联网一种观点：物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的。另一种观点：CPS（Cyber-physicalSystems)

3、“深度嵌入、泛在互联、智能感知、综合服务”2.物联网关键要素物联网发展的关键要素包括：1）由感知、网络和应用层组成的网络架构；2）物联网技术和标准；3）包括服务业和制造业在内的物联网相关产业，资源体系，隐私和安全；4）以及促进和规范物联网发展的法律、政策和国际治理体系。关键要素图示3.物联网络架构物联网络架构由感知层、网络层和应用层组成:1）感知层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。2）网络层主要实现信息的传递、路由和控制，包括延伸网、接入网和核心网

4、，网络层可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专用通信网络。3）应用层包括应用基础设施/中间件和各种物联网应用。应用基础设施/中间件为物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力及资源调用接口，以此为基础实现物联网在众多领域的各种应用。物联网网络架构图示4.物联网技术体系和标准化物联网涉及感知、控制、网络通信、微电子、计算机、软件、嵌入式系统、微机电等技术领域，因此物联网涵盖的关键技术也非常多。为了系统分析物联网技术体系，我们将物联网技术体系划分为：1）感知关键技术;2）网络通信关键技术；3）应用关键技

5、术；4）共性技术和支撑技术。物联网技术体系图示4.1感知、网络通信和应用关键技术1）传感和识别技术是物联网感知物理世界获取信息和实现物体控制的首要环节。传感器将物理世界中的物理量、化学量、生物量转化成可供处理的数字信号。识别技术实现对物联网中物体标识和位置信息的获取。2）网络通信技术主要实现物联网数据信息和控制信息的双向传递、路由和控制，重点包括低速近距离无线通信技术、低功耗路由、自组织通信、无线接入M2M通信增强、IP承载技术、网络传送技术、异构网络融合接入技术以及认知无线电技术。3）海量信息智能处理综合运用高

6、性能计算、人工智能、数据库和模糊计算等技术，对收集的感知数据进行通用处理，重点涉及数据存储、并行计算、数据挖掘、平台服务、信息呈现等。4）面向服务的体系架构（Service-orientedArchitecture，SOA）是一种松耦合的软件组件技术，它将应用程序的不同功能模块化，并通过标准化的接口和调用方式联系起来，实现快速可重用的系统开发和部署。SOA可提高物联网架构的扩展性，提升应用开发效率，充分整合和复用信息资源。4.2支撑技术物联网支撑技术包括嵌入式系统、微机电系统（MicroElectroMechan

7、icalSystems，MEMS）、软件和算法、电源和储能、新材料技术等。1）微机电系统可实现对传感器、执行器、处理器、通信模块、电源系统等的高度集成，是支撑传感器节点微型化、智能化的重要技术。2）嵌入式系统是满足物联网对设备功能、可靠性、成本、体积、功耗等的综合要求，可以按照不同应用定制裁剪的嵌入式计算机技术,是实现物体智能的重要基础。3）软件和算法是实现物联网功能、决定物联网行为的主要技术，重点包括各种物联网计算系统的感知信息处理、交互与优化软件与算法、物联网计算系统体系结构与软件平台研发等。4）电源和储能是

8、物联网关键支撑技术之一，包括电池技术、能量储存、能量捕获、恶劣情况下的发电、能量循环、新能源等技术。5）新材料技术主要是指应用于传感器的敏感元件实现的技术。传感器敏感材料包括湿敏材料、气敏材料、热敏材料、压敏材料、光敏材料等。新敏感材料的应用可以使传感器的灵敏度、尺寸、精度、稳定性等特性获得改善。4.3共性技术物联网共性技术涉及网络的不同层面，主要包括架构技术、标识和解析