【Part 6】The Internet of Things

我们的目标：

• 原则：物联网
• 架构
• 应用
• RFID

概述：

• 概念
• 组件
• 物联网架构
• 应用
• 关键技术
• Zigbee的
• RFID
• 物联网中间件

1、物联网的概念

物联网：物联网

• 这是一个放大的互联网
• 通过信息传感设备（RFID，二维码，红外传感器，GPS，激光扫描仪等）实现智能识别，定位，跟踪，监控和管理
• 任何人都可以随时随地获得连接
• 事物对事物互联网
• 在物联网中，事物之间，人与事物，人与人之间可以相互沟通
• 麻省理工的想法：RFID +互联网

物联网与互联网

• 互联网是物联网的核心或基础设施
• 物联网是互联网的延伸

2、物联网的组件

物联网包括随时随地连接到互联网的东西。
聪明的东西

• 智能对象：集成传感器和设备的日常物体
• 这些对象通过固定和无线网络连接到互联网
• 有一个身份证明 - 通过互联网“表现出来”
• 任何对象都可以是数据源

网关

• 接入设备

互联网

3、物联网的组织

物联网前端

• WSN
• WMN
• WLAN
• ...

后端

• 云端系统

核心

• 互联网

4、物联网中的数据流

整体感应

• 前端

可靠的运输

• 无线网络和互联网

智能处理和控制

• 后端

5、物联网架构

3层架构

• 应用程序层
• 网络层
• 感应层

5.1、感知层

传感器
RFID：由电子标签和阅读器组成

• 射频识别
• 电子标签

二维码和红外线
功能：

• 信息、传感
• 局部化
• 识别

5.2、网络层和应用层

网络层用于信息传输
移动通信网络

• 蜂窝网络，各种无线网络

互联网

• IPV4，IPV6

应用层支持各种应用程序
应用层包括应用支持平台和应用服务

• 中间件
• 云计算
• 大数据和服务

6、物联网应用领域

第三个IT浪潮
3个主要应用领域

• 公共服务、工业和农业、公共管理

特定的域

• 智能交通、智能架构、智能家居、防灾、环境监测、智能物流、食品安全跟踪、工业控制，电力控制、金融服务...

6.1、物联网的应用特点

多源信息、多种信息格式、动态内容、大量的信息、需要大规模应用

6.2、物联网产业链

2020年达到5000亿人民币

6.3、关键技术

感应和识别
无线网络和访问互联网

• 无线传输：WLAN，WSN，Zigbee，bluetoolth，UWB ......
• 特设施工

物联网服务和管理
应用开发

6.3.1、感应和识别

自动识别

• 条形码识别
• RFID
• 磁性识别，电路识别
• 音频和图像识别
• 生物特征识别

感知：将物理，化学和生物量转化为数字信号

• 温度，压力，距离，速度...

定位

• 卫星定位
• 无线电定位
• 感应定位

6.3.2、物联网联网

物联网由无线网络和有线网络组成
短距离有线网络

• 局域网，现场总线

长途有线网络

• 互联网，PSTN

短距离无线网络

• WPAN（蓝牙，ZigBee），WLAN，WMAN

长距离无线网络

• 细胞元的（蜂窝网）

6.3.3、物联网服务和管理

物联网的服务和管理实施涉及以下技术

• 物联网操作系统
• 中间件
• 物联网数据库
• 云计算
• 语义网络
• 数据挖掘和智能决策
• 物联网安全和隐私保护

6.3.4、应用开发

物联网应用程序开发涉及：
工程设计
嵌入式系统设计

• 感应层硬件和软件

通信协议和QoS控制
应用软件设计

• 监测和控制
• 智能信息处理
• 服务

系统集成

7、Zigbee

Zigbee：IEEE 802.15.4

• 短距离无线通信技术
• LRWPAN：低速无线个人区域网络
• 20,40,250Kbps：868MHz频段，915MHz的，2.4GHz的
• 1〜100米
• 低功耗
• 成本低，延迟低

多种协议

• Zigbee2004，Zigbee2006，Zigbee 2007 / Pro

组织：协调员，路由器和终端
拓扑

• 星型，树型，网状

应用

• 家电控制
• 门卫
• 汽车监控
• ...

8、RFID（Radio Frequency Identification）

RFID：射频识别

• 一种自动识别技术
• 非接触式双向无线数据通信
• 可以识别对象并获取数据

RFID系统组成

• 电子标签
• RFID阅读器
• 计算机网络

特点

• 可以识别高速移动物体
• 并行识别
• 寿命长

8.1、RFID分类

基于频率

• 低频：3-300KHz，一般为125K，133K和225K
• 中高频：3〜30MHz，一般为13.56M
• 超高频和微波：915M，2.45G和5.08GHz

基于功率

• 活性    电池寿命：3〜10年
• 被动    距离短，速度低

基于数据写入

• 固件
• 现场有线写作
• 现场无线写字

...

8.2、RFID工作原理

      阅读器以特殊频率发送无线电信号，当电子标签进入工作区时，会产生感应电流，感应电流激活电子标签以使其数据通过内部天线传输。阅读器接收调制后的数据并解调，然后发送给计算机，计算机根据预先设定的规则识别ID和过程以及控制。

9、IoT软件

物联网只是通过各种接入网络将智能设备和RFID产品连接到互联网

• 这不是新生儿
• 这是一个巨大的整合：M2M应用集成

在3层架构中，每个架构都包含相关软件

• 感应层软件：嵌入式软件和中间件
• 网络层软件
• 应用层软件：服务器软件，中间件和应用软件

10、IoT 中间件

中间件：平台和应用程序之间的通用服务软件

• 大量生产
• 高复用
• 支持标准协议
• 屏蔽操作系统和硬件复杂

RFID中间件

• 桥接RFID和应用程序
• 掩蔽异质低层：设备，数据格式
• 互操作
• 预处理数据

    --过滤，聚合，转移
嵌入式中间件