物联网体系架构

第2章物联网体系架构概述2.1感知层2.2小结2.5网络层2.3应用层2.42.1概述2.1.1物联网应用场景2.1.2物联网需求分析2.1.3物联网体系架构2.1.1物联网应用场景物联网到底是什么？究竟能做什么？物联网的应用丰富多彩2.1.1物联网应用场景应用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。2.1.1物联网应用场景应用场景二想象一下，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。2.1.1物联网应用场景应用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。2.1.1物联网应用场景物联网的典型应用智能物流智能视频监控智能家居智能交通智能消防环境保护政府工作…2.1.1物联网应用场景2.1.2物联网需求分析“物联网”概念的问世，打破传统观念和地域限制，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。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。2.1.2物联网需求分析（2）可靠传递通过各种通信技术、网络融合、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。2.1.2物联网需求分析（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。2.1.2物联网需求分析2.1.2物联网体系架构底层感知层感知数据第二层网络层实现数据传输顶层是应用层承载各种物联网的业务和应用感知层感知层是物联网的皮肤和五官—识别物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等技术，主要作用是识别物体，采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用相似。2.1.2物联网体系架构网络层网络层是物联网的神经中枢和大脑—将感知层获取的信息进行传递和处理。网络层建立在Internet和移动通信网等现有网络基础上，利用Bluetooth、2G/3G、Wi-Fi、光纤等通信技术，实现有线与无线的结合，宽带与窄带的结合，感知网与通信网的结合。2.1.2物联网体系架构应用层应用层是物联网的“社会分工”—与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，这类似于人的社会分工，最终构成人类社会。2.1.2物联网体系架构2.2感知层2.2.1感知层功能2.2.2感知层关键技术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。2.2.1感知层功能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。感知层一般包括数据采集和数据短距离传输两部分。2.2.2感知层关键技术感知层所需要的关键技术包括检测技术、中低速无线或有线短距离传输技术等。传感器是摄取信息的关键器件，它是物联网中不可缺少的信息采集手段，也是采用微电子技术改造传统产业的重要方法。短距离传输技术，是指像RFID，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。2.3网络层2.3.1网络层功能2.3.2网络层关键技术2.3.1网络层功能网络层主要承担着数据传输的功能物联网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，尤其是远距离传输问题。2.3.1网络层的关键技术Internet移动通信网无线传感器网络Internet物联网被认为是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。移动通信网无线/移动通信网由无线接入网、核心网(Corenetwork)和骨干网（Backbone）三部分组成。核心网：将接入网与其他接入网连接在一起的网络骨干网：几台计算机连接起来，这叫局域网，整个城市的计算机都连接起来，就是城域网，把城市之间连接起来的网就叫骨干网---广域网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。在移动通信网中，当前比较热门的接入技术有3G、Wi-Fi和WiMAX、4G。无线传感器网络WSN:wirelesssensornetwork将一系列空间分散的传感器单元通过自组织（self-organization）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。2.4应用层2.4.1应用层功能2.4.2应用层关键技术2.4.1应用层功能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。应用层解决的是信息处理和人机界面的问题。2.4.2应用层关键技术M2M云计算人工智能数据挖掘中间件M2M根据不同场景代表Machine-to-MachineMan-to-MachineMachine-to-ManMobile-to-MachineMachine-to-MobileM2M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）。云计算云计算（CloudComputing）是分布式计算（DistributedComputing）、并行计算（ParallelComputing）和网格计算（GridComputing）的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。用户可以在多种场合，利用各类终端，通过互联网接入云计算平台来共享资源。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。AI:怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学指纹、虹膜、人脸识别；神经网络，遗传算法；博弈在物联网中，人工智能技术主要负责分析物品所承载的信息内容，从而实现计算机自动处理。数据挖掘分类、聚类；信息检索—图书馆、谷歌和度娘….在物联网中，数据挖掘是一些能够实现物联网“智能化”、“智慧化”的分析技术和应用的统称。数据挖掘（DataMining）是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的及随机的实际应用数据中，挖掘出隐含的、未知的、对决策有潜在价值的数据的过程。中间件中间件（Middleware）是为了实现每个小的应用环境或系统的标准化以及它们之间的通信，在后台应用软件和读写器之间设置的一个通用的平台和接口。物联网中间件的主要作用在于将实体对象转换为信息环境下的虚拟对象，因此数据处理是中间件最重要的功能。2.5小结本节对物联网体系架构从感知层、网络、应用层分别进行了介绍。介绍各层在物联网中的功能及关键技术，为更好理解和研究物联网及其通信技术打下基础。谢谢！