物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡構建層小論文

1、關于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡構建層的綜述周銳 2012019170014摘要：隨著通信技術的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)應運而生。物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng) 之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)革命的浪潮，是一個全新的技術領域。傳感器于1999年最先被提出， 在“互聯(lián)網(wǎng)概念”的基礎上隨后引申為物聯(lián)網(wǎng)這一概念，將其用戶端延伸和擴展到任何物品 與物品之間，進行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡概念。物聯(lián)網(wǎng)本身的架構復雜，本文簡述了物 聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡構建，網(wǎng)絡構建層在物聯(lián)網(wǎng)四層模型中連接感知識別層和管理服務層，具有強大 的紐帶作用，高效、穩(wěn)定、及時、安全地傳輸上下層的數(shù)據(jù)。本文主要內(nèi)容有互聯(lián)網(wǎng)、無線 寬帶網(wǎng)絡、無限低速網(wǎng)絡、移動通信網(wǎng)絡。關鍵字

2、：物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡構建、互聯(lián)網(wǎng)、無線寬帶網(wǎng)絡、無限低速網(wǎng)絡、移動通信網(wǎng)絡互聯(lián)網(wǎng)：當下，在人們規(guī)劃和構建物聯(lián)網(wǎng)時，互聯(lián)網(wǎng)是一個必被提及的關鍵名詞。宏觀地講，物 聯(lián)網(wǎng)可以認為是互聯(lián)網(wǎng)應用的延伸和拓展。同時，互聯(lián)網(wǎng)亦是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中物與物之間更加 全面的互通互聯(lián)的最重要以及最主要的途徑。在互聯(lián)網(wǎng)誕生初期，其規(guī)模之小，只有4臺計 算機。隨后，由于越來越多的學校、研究機構和公司的加入，互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模才得以不斷擴大。 與此同時，世界各地不同的組織機構開始建立自己的小型網(wǎng)絡，并且通過已有的標準和協(xié)議 將已建立的小規(guī)模網(wǎng)絡整合在一起組成規(guī)模稍大的網(wǎng)絡。在此基礎上，規(guī)模稍大的網(wǎng)絡再進 一步組織到一起，形成規(guī)模更大的網(wǎng)絡

3、。就這樣，如今的互聯(lián)網(wǎng)像雪球一樣越滾越大，包羅 了成千上萬的不同規(guī)模的網(wǎng)絡。因此，互聯(lián)網(wǎng)被人們稱為“網(wǎng)絡構成的網(wǎng)絡”。關于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡連接方式，多種終端設備通過不同的接入方式接入互聯(lián)網(wǎng)，分為有線 方式和無線方式兩大類。主要接入方式有：（1）撥號上網(wǎng)撥號上網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)普及初期最常用的一種有線接入方式，也是一種低速（也稱窄帶） 接入方式。即通過電話線，使用一種特殊的連接設備一一調(diào)制解調(diào)器（Modem，貓”）， 利用當?shù)剡\營商提供的電話號碼，撥號接入互聯(lián)網(wǎng)。特點是使用便捷，但數(shù)據(jù)傳輸速率 過低，還會占用電話本身的通信網(wǎng)絡。（2）數(shù)字用戶電路（DSL，Digital Subscriber Line）DS

4、L是基于普通電話線的寬帶接入技術，包括ADSL、RADSL、HDSL和VDSL 等，是目前運用最廣泛的有線接入方式，可直接利用現(xiàn)有的電話線路的附加頻段，通過 調(diào)制解調(diào)器，將數(shù)字信號轉變成模擬信號進行傳輸。特點是速率穩(wěn)定、帶寬獨享、電話語音服務不受網(wǎng)絡通信的干擾等。（3）以太網(wǎng)以太網(wǎng)是應用最為廣泛的局域網(wǎng)通信技術，可以實現(xiàn)不同速率的寬帶接入，提供高 速的局域網(wǎng)及高速的互聯(lián)網(wǎng)絡服務。特點是速率高、抗干擾能力強；適用于各類企事業(yè) 團體；可以實現(xiàn)各類高速率的互聯(lián)網(wǎng)應用（視頻服務、高速數(shù)據(jù)傳輸、遠程交互等）。 缺點是一次性布線成本較高。（4）電力線通信（PLC， Power Line Communica

5、tion）該技術是把載有信息的高頻加載于電流，然后用電線傳輸，接受信息的調(diào)制解調(diào)器 再把高頻從電流中分離出來，并傳送到計算機或電話，以實現(xiàn)信息傳遞。上網(wǎng)具有結構 靈活、適用范圍廣、成本低等特點。（5）無線保真（WiFi， Wireless Fidelity）WiFi是最常見的一種無線接入方式。關于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡核心，設計中的核心問題：數(shù)據(jù)交換（將數(shù)據(jù)從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩?的過程，也可稱為路由），分為電路交換（CS）、分組交換（PS）。關于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡協(xié)議以及分層結構，根據(jù)規(guī)模和網(wǎng)絡功能不同，互聯(lián)網(wǎng)可劃分為5（7） 層：底層：物理層、鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層高層：（會話層、表示層）、應用層每個分層都

6、有專門的通信協(xié)議組，每層的網(wǎng)絡功能都有遵守本層的協(xié)議規(guī)則應用層：HTTP，F(xiàn)TP，SMTP，DNS協(xié)議；數(shù)據(jù)單元：報文傳輸層：TCP，UDP協(xié)議；數(shù)據(jù)單元：數(shù)據(jù)段網(wǎng)絡層：IP，ICMP，IGMP協(xié)議；數(shù)據(jù)單元：數(shù)據(jù)包鏈路層：MAC協(xié)議；數(shù)據(jù)單元：幀物理層：數(shù)據(jù)單元：比特物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)的拓展。互聯(lián)網(wǎng)技術進步為物聯(lián)網(wǎng)提供應用平臺和技術支撐。反過 來，物聯(lián)網(wǎng)上的新型應用也會促進互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。無線寬帶網(wǎng)絡：無線寬帶網(wǎng)絡消除了有線網(wǎng)絡對接入設備的位置限制，同時也節(jié)省了相應的光纖、電纜 等有線信號傳輸設施的成本。這就意味著人們可以以相對低廉的價格，非常方便地使用手機 或上網(wǎng)本在餐廳、教學樓、機場、火車

7、站等任何有無線信號覆蓋的區(qū)域上網(wǎng)瀏覽、獲取信息。 物聯(lián)網(wǎng)要做到世界上任何物體皆有址可循，大到游輪、飛機、火車，小到溫網(wǎng)濕度/壓力傳 感器、微處理器、微控制器都將被連成一個整體。并且物聯(lián)網(wǎng)將物理世界和信息世界歸一化， 從信息的采集，到?jīng)Q策的制定和執(zhí)行要一體化，因此更高速、更可靠、更廉價及更普及的點 對點互聯(lián)、信息傳輸手段是物聯(lián)網(wǎng)所必需的。以覆蓋范圍較廣、傳輸速度較快為特點的無線 寬帶技術勢必將在物聯(lián)網(wǎng)時代扮演重要的角色。無線網(wǎng)絡由三個元素構成：（1）無線網(wǎng)絡用戶：指具備無線通信能力，并可將通信信號轉化為有效信息的終端設 備。（2）無線連接：指無線網(wǎng)絡用戶與基站或者無線網(wǎng)絡用戶之間用以傳輸數(shù)據(jù)的通

8、路。（3）基站：將無線網(wǎng)絡用戶連接到更大的網(wǎng)絡中，對應基站稱為接入點。WiFi聯(lián)盟（WiFi Alliance）所持有的無線網(wǎng)絡通信技術品牌。目的：改善IEEE 802.11 標準的無線網(wǎng)絡產(chǎn)品之間的互通性。IEEE 802.11a/b/g/n的出現(xiàn)，使IEEE 802.11被統(tǒng)稱為WiFioWIMAX概述及架構為廣闊區(qū)域內(nèi)無線網(wǎng)絡用戶提供高速無線數(shù)據(jù)傳輸服務。視線覆蓋 范圍達112.6千米，非視線覆蓋范圍達40千米。帶寬70Mbps，可取代傳統(tǒng)T1型和DSL 有線連接。可提供更人性化多樣化的服務。與之對應的是一系列IEEE 802.16協(xié)議組。無線寬帶網(wǎng)絡在網(wǎng)絡互聯(lián)中扮演了越來越重要的角色，

9、相信在不遠的將來，地球上只要 有人類活動出現(xiàn)的區(qū)域都會被無線寬帶網(wǎng)絡所覆蓋，必將為物聯(lián)網(wǎng)中智能的/非智能的、大 的/小的、可移動的/不可移動的無數(shù)物體提供更廣泛的互聯(lián)。無限低速網(wǎng)絡：物聯(lián)網(wǎng)所連接的已經(jīng)不僅僅是傳統(tǒng)意義上的主機節(jié)點，而是各種各樣有智能的、非智能 的物體。這些物體不可能每一個都有著同當前互聯(lián)網(wǎng)設備一樣的應用背景，也不可能每一個 都有著跟現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)設備，如網(wǎng)站服務器、個人計算機、手機、PDA一樣的能力，它們之 間也很難像互聯(lián)網(wǎng)一樣通過路由器、交換機等設備有組織地級聯(lián)起來。因此直接把適用于互 聯(lián)網(wǎng)設備的高速網(wǎng)絡協(xié)議用過來并不能完全滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求。考慮到各種物體的存在和需 求，除了高速

10、的網(wǎng)絡協(xié)議，相應地還必須要有低速的網(wǎng)絡協(xié)議。這些網(wǎng)絡協(xié)議能夠適應物聯(lián) 網(wǎng)中那些能力較低的節(jié)點的低速率、低通信半徑、低計算能力、和低能量來源的特征。關于無線低速網(wǎng)絡協(xié)議，常見有藍牙、紅外、ZigBeeo藍牙是一種比較典型的短距離無線電通信技術，也是目前普遍使用的短距離通信技術， 始于1994年，由瑞典愛立信公司研發(fā)。頻段范圍是2.402GHz2.480GHz。通信速率一般為 1Mbps左右，新的藍牙標準支持20Mbps速率。通信半徑由幾米到一百米左右不等，常見為 幾米。紅外是一種較早的無線通信技術，逐漸被藍牙所替代。采用875nm左右波長的光波通 信，通信距離一般為1米。體積小、功耗低、成本低、

11、不需要頻率申請。波長較短，對障礙 物的衍射較差，設備之間必須互相可見。802.15.4/ZigBee是無線傳感網(wǎng)領域最著名的通信協(xié)議。ZigBee定義網(wǎng)絡層、傳輸層、 應用層。802.15.4協(xié)議定義短距離通信的物理層和鏈路層。對物聯(lián)網(wǎng)中各類物體進行操作的前提是將其接入網(wǎng)絡，低速網(wǎng)絡協(xié)議是實現(xiàn)全面互聯(lián)互 通的前提！ ZigBee、紅外、藍牙等低速網(wǎng)絡協(xié)議能夠適應物聯(lián)網(wǎng)中能力較低的節(jié)點的低速率、 低通信半徑、低計算能力、和低能量來源的特征。移動通信網(wǎng)絡：移動通信使電話擺脫了電纜的束縛，讓人們可以以更加靈活方便地方式進行交流。在物 聯(lián)網(wǎng)時代，移動通信將發(fā)揮更大的作用。一個完整的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由前端信息

12、生成、中間傳輸 網(wǎng)絡以及后端的應用平臺構成。如果將信息終端（通常是RFID、傳感器以及各種智能信息、 設備）局限在固定網(wǎng)絡中，期望中無所不在的感知識別將無法實現(xiàn)。而移動通信，特別是 3G，將成為“全面、隨時、隨地”傳輸信息的有效平臺。3G以其高速、實時、高覆蓋率、 多元化的特點，對多媒體數(shù)據(jù)信息的高效處理，為“物品觸網(wǎng)、“用戶上網(wǎng)”創(chuàng)造了得天獨 厚的條件。移動通信發(fā)展史分為，第一代移動通信：模擬語音；第二代移動通信：數(shù)字語音；第三 代移動通信：數(shù)字語音與數(shù)據(jù)。有關于3G網(wǎng)絡，我國采用的3G標準分別是TDSCDMA、WCDMA和CDMA2000。 在我國，CDMA2000是開在800M頻點上的，

13、比開在2G頻點上的WCDMA、TDSCDMA 信號覆蓋，穿透能力強一些；組網(wǎng)也比較靈活；但是CDMA2000由于過多集中了美國高通 的技術專利，主要知識產(chǎn)權過于集中，保密安全性比較高。而WCDMA主要以愛立信、阿朗、諾西等歐洲共同擁有主要知識產(chǎn)權，產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟比較 強大，終端豐富，兼容程度高，我國聯(lián)通運營的186網(wǎng)絡采用此技術。TDSCDMA技術目前只有中國移動使用，部分核心技術使我國自主知識產(chǎn)權，主要 集中在只能天線技術上，但是大部分技術仍然是諾西能國外公司把持，終端缺乏，網(wǎng)絡構建 比較復雜，承載能力不及前兩項技術。移動互聯(lián)網(wǎng)，就是將移動通信和互聯(lián)網(wǎng)二者結合起來，成為一體。移動通信和互聯(lián)網(wǎng)成 為

14、當今世界發(fā)展最快、市場潛力最大、前景最誘人的兩大業(yè)務，它們的增長速度都是任何預 測家未曾預料到的，所以移動通信網(wǎng)可以預見將會創(chuàng)造經(jīng)濟神話。移動通信網(wǎng)的優(yōu)勢決定其 用戶數(shù)量巨大，截止2012年9月底，全球移動互聯(lián)網(wǎng)用戶已達15億?；咎攸c：用戶體驗 至上；盈利策略不可急功近利；找到業(yè)務的核心競爭力；把握移動營銷新模型；整合產(chǎn)業(yè)鏈 之外的資源。4G是第四代移動通信及其技術的簡稱，是集3G與WLAN于一體并能夠傳輸高質(zhì)量視 頻圖像且圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術產(chǎn)品。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速 率下載，比撥號上網(wǎng)快2000被，上傳的速率也能夠達到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶 對于無線服務的要求。此外，4G可以在DSL和有線電視調(diào)制器沒有覆蓋的地方部署，然后 再擴展到整個地區(qū)。很明顯，4G有著不可比擬的優(yōu)越性?？偨Y：網(wǎng)絡是物聯(lián)網(wǎng)最重要的基礎設施之一。網(wǎng)絡構建層在物聯(lián)網(wǎng)四層模型中連接感知識別層 和管理服務層，