物联网体系架构

物联网体系架构制作人：梁亚飞张伟马晓概述1感知层2网络层3应用层4•顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网应用场景•物联网是近年来的热点，人人都在提物联网，但物联网到底是什么？究竟能做什么？本节将对几种与普通用户关系紧密的物联网应用进行介绍。场景一：•当你早上拿车钥匙出门上班，在电脑旁待命的感应器检测到之后就会通过互联网络自动发起一系列事件，比如通过短信或者喇叭自动播报今天的天气，在电脑上显示快捷通畅的开车路径并估算路上所花时间，同时通过短信或者即时聊天工具告知你的同事你将马上到达等。场景二：•想象一下，联网冰箱可以监视冰箱里的食物，在我们去超市的时候，家里的冰箱会告诉我们缺少些什么，也会告诉我们食物什么时候过期。它还可以跟踪常用的美食网站，为你收集食谱并在你的购物单里添加配料。这种冰箱知道你喜欢吃什么东西，依据的是你给每顿饭做出的评分。它可以照顾你的身体，因为它知道什么食物对你有好处。场景三：•用户开通了家庭安防业务，可以通过PC或手机等终端远程查看家里的各种环境参数、安全状态和视频监控图像。当网络接入速度较快时，用户可以看到一个以三维立体图像显示的家庭实景图，并且采用警示灯等方式显示危险；用户还可以通过鼠标拖动从不同的视角查看具体情况；在网络接入速度较慢时，用户可以通过一个文本和简单的图示观察家庭安全状态和危险信号。•物联网在我们日常生活中的应用丰富多彩。•同时物联网也为我们的生活提供了更多的方便。1.2物联网需求分析•“物联网”概念的问世，打破了之前的传统思维。在“物联网”时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施。物联网的本质就是物理世界和数字世界的融合。•物联网是为了打破地域限制，实现物物之间按需进行的信息获取、传递、存储、融合、使用等服务的网络。因此，物联网应该具备如下3个能力：全面感知、可靠传递、智能处理。•（1）全面感知：利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息，包括用户位置、周边环境、个体喜好、身体状况、情绪、环境温度、湿度，以及用户业务感受、网络状态等。•（2）可靠传递：通过各种网络融合、业务融合、终端融合、运营管理融合，将物体的信息实时准确地传递出去。•（3）智能处理：利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体进行实时智能化控制。2.1物联网体系架构•目前在业界物联网体系架构也大致被公认为有这三个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。物联网体系架构•目前在业界物联网体系架构也大致被公认为有这三个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。物联网三层构架根据底层采集的数据，形成与业务需求相适应、实时更新的动态数据资源库，为各类业务提供统一的信息资源支撑，从而最终实现物联网各个行业领域应用。实现更加广阔的互联网功能，需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。完成数据采集、通信和协同信息处理。涉及传感器、RFID、多媒体信息采集二维码和实时定位等技术。物联网应用层网络层感知层物联网三层图示2.2.1感知层•物联网在传统网络的基础上，从原有网络用户终端向“下”延伸和扩展，扩大通信的对象范围，即通信不仅仅局限于人与人之间的通信，还扩展到人与现实世界的各种物体之间的通信。•物联网感知层解决的就是人类世界和物理世界的数据获取问题。•感知层处于三层架构的最底层，是物联网发展和应用的基础，具有物联网全面感知的核心能力。作为物联网的最基本一层，感知层具有十分重要的作用。•感知层一般包括数据采集和数据短距离传输两部分。•此处的短距离传输技术，尤指像蓝牙ZigBee这类传输距离小于100m，速率低于1Mbit/s的中低速无线短距离传输技术。感知层关键技术•感知层所需要的关键技术包括传感器技术和RFID(射频技术)等，其中RFID是核心技术。•计算机类似于人的大脑，而仅有大脑而没有感知外界信息的“五官”显然是不够的，计算机也还需要它们的“五官”—传感器。•RFID是一种能够让物品“开口说话”的技术，也是物联网感知层的一个关键技术。RFID主要频段标准及特性•在对物联网的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过有线或无线的方式把它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别，进而通过开放式的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。2.2.2网络层•网络层主要承担着数据传输的功能。•在物联网中，要求网络层能够把感知层感知到的数据无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，它解决的是感知层所获得的数据在一定范围内，尤其是远距离地传输问题。网络层关键技术•·Internet•·移动通信网•·无线传感器网络Internet•物联网也被认为是Internet的进一步延伸。•Internet将作为物联网主要的传输网络之一，它将使物联网无所不在、无处不在地深入社会每个角落。移动通信•移动通信网由无线接入网、核心网和骨干网三部分组成。无线接入网主要为移动终端提供接入网络服务，核心网和骨干网主要为各种业务提供交换和传输服务。•移动通信网为人与人之间通信、人与网络之间的通信、物与物之间的通信提供服务。•在移动通信网中，当前比较热门的接入技术有3G、Wi-Fi和WiMAX。无线传感器技术网络•无线传感器网络（WSN）的基本功能是将一系列空间分散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接，从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并根据这些信息进行相应的分析和处理。2.2.3应用层•感知和传输来的信息进行分析和处理，做出正确的控制和决策，实现智能化的管理、应用和服务。•这一层解决的是信息处理和人机界面的问题。应用层关键技术人工智能•·人工智能（ArtificialIntelligence）是探索研究使各种机器模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等），使人类的智能得以物化与延伸的一门学科。M2M•M2M是现阶段物联网普遍的应用形式，是实现物联网的第一步。•M2M将多种不同类型的通信技术有机地结合在一起，将数据从一台终端传送到另一台终端，也就是机器与机器的对话。•M2M技术的目标就是使所有机器设备都具备联网和通信能力，其核心理念就是网络一切（NetworkEverything）。小结•本章对物联网体系架构从感知层、网络层、应用层分别进行了介绍。通过介绍各层的关键技术和在物联网中的功能，帮助读者更好地理解和研究物联网。