TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol.12, No.7, July 201 4, pp . 5599 ~ 56 0 2   DOI: 10.115 9 1 /telkomni ka. v 12i7.521 4          5599     Re cei v ed  No vem ber 2 7 , 2013; Re vi sed  March 17, 20 14; Accepted  April 4, 2014   Key Internet of Things Technology and Application  Resear ch      Xu Bing  Cho ngq in g T h ree Gorges U n i v ersit y , W anz h ou 40 40 00,Ch ong qin g , Chi n a   email: cq w z xb 888 @16 3 .com       Ab st ract  Key core  te chnologies of  IOT (in t ernet  of  things) have to be addressed to  achi eve rapid  development. T h is paper focused on studying RF ID,  w i rel e ss sensor netw o rk (W SN ) and T CCP w h ich   w e re in tegra t e d  to address  the IOT  application pr oblems. Mean w h ile an IOT  archite c tural model w a established an d the  IOT app lications  in  re al-time medical monitoring,  i n telligent transportation   syste m   (ITS), intellige n t appliances  and inte lligent agriculture  w e re  introduced.    Ke y w or ds :   I O T, RFID, WSN, TCCP, applic a t ion     Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  IOT is the thi r wave of gl obal info rmati on ind u stry  a fter com pute r  and inte rn et, whi c guide s the f u ture d e velo pment di re ction of in form ation technol ogy. Chin a’s “12th Five -Year  Plan”  cle a rly  label s th e I O T a s   one  o f  the  key n e w  info rmatio n technol ogi es. IOT  play s a n   importa nt rol e  in th ch ange  of e c o nomic d e velopment  mod e  an d p r om otion of  so cial   transfo rmatio n as well as i ndu strial up grading [1].     2. Conce p t o f  IOT  Internet of th ings  (IOT ) conne cts  all g ood with  int e rnet th rou g h  informatio sen s in device s  li ke  radio f r eq ue ncy ide n tifica tion (RFID) for info rmatio n exch ang and intelli ge nt  identificatio n, positionin g , trackin g , moni tori ng an d manag ement o f  goods [2]. IOT is not onl y a   netwo rk, b u t also  a sy stem. It conne cts all livin ar ticle s   with  the intern et to form a l a rger  netwo rk where we  can  gai n, pro c e s s, e x tract an d u s e inform ation  about a r ticl es rea s o nably. I O make s ou r produ ction an d lif e unpre c e d ented conven ient.      3. Ke y  Technologies of I O T   IOT was pro posed  and  d e velope d u n d e r a bun dant t e ch nical  sup ports,  such a s   sen s o r   netwo rk,  RFID, perva sive  comp uting,  cloud  co m puting, real -t ime sy stem,  etc. The key  techn o logie s   of IOT includ e RFID, WS N and TCCP.    3.1. RFID  As a n o n - co ntact auto m a t ic identification  technol og y, radio freq uen cy identif ication  (RFI D)  ca n i dentify the target  obje c automat ically throu gh the  radio  freq ue ncy si gnal and  acq u ire asso ciated data,  thus appli c abl to  va riou severe envi r onment s [3]. With ea sy a n d   conve n ient o peratio ns, RFID ca n ide n tify high-sp eed moving  object s  an d multiple la bels  simultan eou sl y. Global ite m  trackin g  a n d  inform at ion  sha r ca n b e  re alized by  integratin RFID   with intern et and commu ni cation te chn o l ogie s   3.2. WSN  Sensin g i s   very impo rta n t to the  constr uctio n   of IOT. Mul t iple sen s ors  with   comm uni cati on a nd  co mp uting p o wer a r co nne cted  in  wirele ss a nd  coo perate  with  ea ch  ot her   to excha nge  with the p h ysi c al  worl d an d  accom p lis h  specifi c  ap plication tasks, formin g a  sen s o r   netwo rk [4]. Senso r  net work i n tegrate s  vario u s int e rdi sci plina r y technol ogie s , such  as  se nso r   techn o logy,  embed ded  computing  technolo g y, di st ributed  info rmation p r o c e ssi ng te ch nol ogy  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 7, July 201 4:  5599 – 56 02   5600 and  wirele ss  comm uni cati on te chn o log y . A multihop   self-o rg ani zin g  sy stem i s   e s tabli s he d in   th e   sen s o r  n e two r k thro ugh  wi rele ss comm unication,  whi c h i s   re spo n sible for pe rce p tion  colle ctio n,  pro c e ssi ng i n formation  pe rceived  within   the covera ge  area  of the  n e twork, flexibl e  monito ring   o f   these p e rceiv ed inform atio n and inform ation tran sm i ssi on to users. IOT con n e c ts all go od s with   internet throu gh RFI D  and  contri bute s  a n   intelligent g ood s identification and ma nagem ent.  Senso r  n e twork is  mainly  re spo n si ble  for e n viron m ental d a ta  colle ction. A s soci ated  resea r che s  of sen s or n e twork m a inly involve  sen s o r , comm uni cati on and  comp utation (in c lu ding   hard w a r e, software a nd alg o rithm s ) [5]. On one h and , the sensor  netwo rk  can  be viewe d  as an  integrate d  n e twork  of in formation  col l ecti on, p r o c essing  and  utilization, a n  expan sio n  of  informatio n share  of internet. Informat ion co ll ectio n  enha nces the informa t ion pro c e s si ng  cap a city. On  the other h and, the se n s or n e two r k can b e  viewed as a n e w interco nne ct ed   informatio n p r ocessin g  net work devel op ed from se n s or nod es. In  the sen s o r  n e twork, a lot o f   sen s o r   n ode are scattere within a certain  re gion, which ca be  divided  into d i fferent  cl uste rs  according to  their ge ographi cal coo r dinate s In each clu s te r, there’ s on e  maste r  no de  respon sibl e f o comm uni cation route  a nd othe r m a n ageme n t in t he  cluste r. In  addition, th e r e’s   one si nk n o d e  respon sibl e  for comm uni cation  with ba ckbon e networks (e.g. internet).     3.3. TCCP   3.3.1. Classification of T C CP  There are three types of TCCP: TCCP for  data sto r a ge, TCCP for data processing and   comp re hen si ve TCCP for  data sto r age  and processi ng.    3.3.2. Prominent Fe atu r e s  of TCCP Serv ices  (1) Universal   availability:  T CCP  services are available to  users at any time anywhere  with a ba sic  compute devi c e and effectiv e internet a c cessibility.  (2) Comp utational  cost-effective:  Users  need the T CCP servi c e s , but they have no  eco nomi c  or  techni cal  con d itions to p r o v ide  su ch T C CP se rvices i ndep ende ntly. For exampl e,   some  ente r pri s e s  requi re la rge - scal e op e r ation  reg u larl y, but it is un necessa ry for them to eq ui with a  com p u t e device  with  larg e-scale o peratio n fun c t i on. The  su pe rco m putin g center  develop client ba se a nd users can  use the sup e r comput e r   to accompli sh their comp uting tasks a t  a   sha r ed co st .   (3) Use r -orie n ted a pplications: T C CP p r ovid e s  com p uting  p o we r (inclu ding pro c e s sor,  RAM, storag e and net wo rk inte rf ace),  but sho w no ca re to u s ers’ ap plications. Use r have  develop ed m any diversified appli c ation s  with the  co m puting po we of TCCP in fu ll con s ide r atio n   to its (te c hni cal and  eco n o m ic) limitatio n s . TCCP  satisfying ab ove m entione d co nsid eratio ns  can  further be  div i ded i n to Iaa s  (e.g.  onlin stora g e  and   databa se  service), Pa aS  (e.g. AMP virt ual  hostin g  an d Java EE appli c ation  se rver) and Sa aS (e .g. Google  Docs)  acco rdin g to the  servi c e   level[6]. Distributed comp uting, paralle  comp ut ing, grid comp uting  and utility  comp uting are  often mentio ned by ma nu facture r s whe n  discu s sing  clou d comput ing. In fact, u s ers  only care  about the availability and co st of servi c e s  in stea d of these ne w names. The s e con c epts  are   techni cal d e tails that TCCP providers h a ve to  kno w n  during the  co nstru c tion of  TCCP. Th ey can  be viewe d  as  the rep r e s ent ation of clou d  comput in g, but not the nature of clo ud computing.       4. IOT Architectur al Mod e       Figure 1. IOT Archite c tural  Model   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Key Intern et of Things T e chnolo g a nd  Applicatio n Rese arch (Xu  Bing)  5601 The IOT arch itectural m o d e l involves three la ye rs: sensor laye r for data sen s i ng in the  bottom, network tran sp ort  layer fo r d a ta tran smi s sion i n  the  middle  and  appli c ation l a yer  combi ned  with indu strial n eed at the top  [7]. The IOT  architectu ral  model was  sh own in Fig u re  1.    4.1. Sensor La y e r   Senso r  layer is mainly for obje c t ide n tification an d data coll e c tion. It can  acqui re   dynamic and   static info rma t ion (e.g. o b je ct prope rties, environ menta l   stat e a nd b e havioral  state )   and i dentify state in  a la rge - scal e an d di stribut e d  mann er through  mobil e  termin al, se nso r RFID, two - di mensi on cod e  and real -ti m e locatio n   tech niqu e. With resp ect to  specifi c  se n s ing   task, o n line  comp utation  of diversified ,  mult i-angl e  and m u ltiscale info rmati on is  co ndu cted   throug h coop erative a c cessing. Fu rthe rmore,  sen s o r   layer is  also resp on sible fo r interactio n a nd  informatio n transmi ssion  with sh are d   re source s of  o t he r  un its  in  th e n e t wo rk . Sen s or  la yer  is  fo r   perceiving a n d  acq u irin g correspon ding  informatio n,  just like the  se nse o r ga ns of  human bei ng s.    4.2. Net w o r k  Transpor t L a y e r   Information i n terconnection is realized in  th e n e t work tran sp ort laye r. Perceived  informatio n can be tran sm itted safely th roug h INTE RNET, INTRANET,  GSM and CDMA. T h is  transpo rt layer mainly i n volves eq u i pment s fo r accessin g  to differen t  heterog en eous   comm uni cati on net wo rks,  su ch a s  Inte rnet Gate way  and M obile In ternet G a teway. Compli cat ed  softwa r protocol are  ap p licabl e du e to  the  stro ng  ha r d w a r e   s u ppo r t  o f  th es e eq u i p m en ts . Th e   netwo rk tra n sport l a yer i s   respon sibl e f o r tran sm ittin g  an d p r o c e s sing  informati on a c q u ire d   by  the sen s o r  la yer, just like t he nerve  cent er and b r ai n of human bei ngs.     4.3. Application La y e r   As the inte rfa c e b e twe en IOT and  users, applic ation l a yer combin e s  with in du stri al need  to achieve in telligent IOT appli c ation. In the appli c a t ion layer, practical indu st rial appli c atio ns- oriente d  m a nagem ent  platform a n d   operation  pl atform a r e  e s tabli s he d a c cordi n g  to  use r   deman d. Associate d  co nte n t servi c e s  are integrated togethe r a cco rd ing to the  chara c te risti c s of  different  appli c ation s . M o re  exqui site a n d  a c curat e  int e lligent i n formation m ana gement  re qui res  coo peration  with prof essi onal kno w led ge and b u si n e ss mod e l of different ind u strie s , such  as   medical mo n i toring, intelli gent tra n spo r tation  syste m , intelligent  applia nce  and intelli ge n t   agri c ultu re.       5. Applications of IOT  IOT is wi del y applie d in   the world,  su ch  as real-ti m e me dical  monitori ng, i n telligent  transpo rtation  system, intell igent applia n c e an d intellig ent agri c ultu re.    5.1. Real-time Medical M onitoring   Wirel e ss  se n s or net wo rk  based o n  IO T ha s a c hi eved out standi n g  effect in  m onitorin g   physiol ogical  data, eld e rl y health  con d itions hosp i tal dru g  ma nagem ent a nd telem edi cine.  Remote   diag nosi s  can be reali z ed by  pl acin sen s or for  body te mperature,  breathe a nd bl o od  pre s sure me asu r em ent o n  patie nts. P h ysiolo gi cal  d a ta imp o rtant  to ne w drug  developm ent  ca n   be coll ecte d for a long time  through the  sensor net wo rk. Such wi rel e ss se nsor n e twork ba se d  on   IOT, if productize d to so me extent, can becom e a  security assi stant  of elderly and disabl ed  patients. Furtherm o re, it also c an be used by disabled rehabilitatio n centers to  monitor recovery  prog re ss of p a tients a c curately and pro v ide val uable  refere nces f o r the de sig n  of rehabilitati o n   prog ram s .     5.2. Intelligent Transportation S y stem  As the devel opment di re ction of future  trans portatio n  system, int e lligent tra n sportation   system  (ITS) is a l a rg e-scale   real-tim e,  accu rate  and efficient comp re hen si ve  tran sp orta tion  manag eme n t system  est ablished  on  the ba sis  of an effecti v e integratio n of advan ced   informatio n t e ch nolo g y, data  comm u n icatio tra n s missio n te chnolo g y, ele c troni se nsor   techn o logy,  control  technol ogy an com puter tec hnol ogy. ITS ha attracte d hi gh  attention s  fro m   countries in the  worl d for it superi orities, such as  effective utili zati on of  existing traffic facilities,  redu ction  of t r affic lo ad  an d environme n t al pollution  a nd hi ghe r tra n sp ortation  safety as  well  as  transpo rt efficiency.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 7, July 201 4:  5599 – 56 02   5602 5.3. Intelligent Appliance  Intelligent ap plian c e refe rs to hou seh o l d applia nces with automa t ic failure mo nitoring,   automatic m easure m ent,  automatic co ntrol,  autom a t ic adju s tme n t  and remote  comm uni cati o n   control functi ons by integ r ating with IO T techn o logy.    5.4. Intelligent Agriculture  In intelligent  agri c ultu re, e quipme n t ca n  be ope ned  o r  clo s ely a u to matically a c cordin g to   the re al-time  room  temp eratu r e, soil  temper ature, CO2  con c entration, h u midity sig n a l,  illumination, l eaf humi d ity and  de w-p o i n t tempe r at ure colle cted  b y  IOT. Furth e rmo r e, IOT   not  only ca n auto m atically p r o c ess an d moni tor co mpr ehe nsive e c ol ogi cal info rmatio n of agri c ultu re  according  to  use r  d e man d ,  but al so  ca n provi de  sci entific evid en ce s for auto m atic  cont rol  and  intelligent m anag ement  of environm ent. Remote  humidity a nd tempe r at ure  cont rol  of  gree nho use can b e  re alized thro ugh t e mpe r ature  sensor a nd d a ta tran smission of  wirel e ss  sign al receiving an d di sp a t ching  mod u l e  [8, 9]. Intelligent ag ri cult ure  also in cl ude s intellig e n grain  de pot  system  whi c can  bal an ce t he tem peratu r and  humi d ity in the  grai n de pot th rou gh  a real -time m onitorin g  re po rted to com p u t er or cell pho ne.      6. Conclusio n   With the  ra pid develo p m ent of informat io n col l ection  and  intelligent  comp uting  techn o logy a s  well a s  the  wide  appli c ati on of inte rnet  and mo bile radio  comm un ication s , it is t h e   time for la rg e - scale  devel o p ment of IO and a s so ciat ed ind u st rie s . Although  IO T is  an e m erg i n g   technology at present, it will su rely become a key development in dustry in future at such quick  developm ent spe ed.       Ackn o w l e dg ements   It is a proje c t sup p o r ted  by the Scientif ic fund a ssi stan ce p r oject from  Chong qing  Educatio n Co mmittee (A Study of anom a l y Netwo r M onitorin g  traffi c Based o n   Ontology Fu zz Mappin g  and  data mining  combinatio n, No: 201 4).       Referen ces   [1]  W u  Xiu h u a . Desig n  and Implem entatio n of Remote Intelli ge nt Home  Securit y  S y st em. Xiam en :   Xi ame n  Univ er sit y . 20 06.   [2]  W ang  Xi nle i . Rese arch o n  t he CA N bus- b ased Int e lli ge n t  Home Mo nit o rin g  S y stem. T i anjin: He be i   Univers i t y  of  T e chn o lo g y 200 8.  [3]  Sun L i min,  Li J i anz hon g, Ch e n  Yu  et al. W i r e less  S ens or N e t w o r k. Bei jin g:  T s inghua  Univ ersit y   Press.   200 5; 15(3): 14 -24.  [4]  Jia Ba o x ia n,  Xi e She n g x ian.  Rese arch o n  t he Ke y T e chn o lo gies  of IOT .  Autom a tion Instrum e ntation 201 2; 20(3 0 ): 128-1 30.   [5]  Xu e Gua ng-T ao, Li Z h o ng-W e i, Z hu H o n g z i  ,et al.  T r affic-know n urb an  vehic u lar r oute  pred icti o n   base d  on parti al mobi lity  p a tterns.  Pro c e e d i n g s   o f  th e 15 th  In te rna t i o n a l   C o n f e r e n c e on Pa ral l e l  and  Distribut ed S y s t ems. Washington, DC, IEEE  Computer Societ y .   2009; 2: 369-375   [6]  Shi Y u zh en,  Ma L i . Res ear ch o n  IOT -based Inte lli ge nt  Bloo d S ugar   Monitori ng  S y s t em.  Co mp uter   Measur e m ent &  Control.  20 1 2 ; 20(2): 37 4-3 76.   [7]  Yan  Xs, W u  QH, Z hang C. An Improved  Genetic Algo rithm and Its Appl icatio n.  TEL K OMNIKA  Indon esi an Jou r nal of Electric al Eng i ne eri ng.  2012; 1 0 (5): 1 081- 108 6.   [8]  Ruij ua n Z h e n g ,  Mingch u a n  Z han g, Qingta o   W u et al. An I O T  Securit y   Risk Autonomic  Assessment   Algorit hm.  T E LKOMNIKA Indones ian J ourn a of Electrica l  Engi neer in g.  2013; 11( 2): 819 -826.   [9]  Li Junta o , Ch e ng  Xia o l i n, Li n Gang. Res earc h  of  IOT s  Comple x Eve n t for Supp l y   Ch ain  Appl icatio n.   T E LKOMNIKA Indon esi an Jou r nal of Electric al Eng i ne eri n g .  2013; 1 1 (8): 4 296- 430 5.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.