電子信息技術(shù)導(dǎo)論-第2章

電子信息技術(shù)導(dǎo)論清華大學(xué)出版社第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.1引言

信息傳輸領(lǐng)域的基本矛盾是：有限的頻譜資源和日益增長(zhǎng)的用戶需求之間的矛盾。為了解決這個(gè)矛盾，通信由點(diǎn)到點(diǎn)之間的通信發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)通信。

第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.1.1通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展大致經(jīng)過(guò)了三個(gè)階段。（1）1880～1970年，屬于模擬通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。（2）1970～1994年，是骨干通信網(wǎng)絡(luò)由模擬網(wǎng)向數(shù)字網(wǎng)轉(zhuǎn)變的階段。（3）1995年起，這一時(shí)期可以說(shuō)是信息通信技術(shù)發(fā)展的黃金時(shí)期，出現(xiàn)了很多新技術(shù)和新業(yè)務(wù)。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.1.2影響網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展影響最大的技術(shù)如下：（1）計(jì)算機(jī)技術(shù)。（2）光傳輸技術(shù)。（3）Internet。

第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.1.3網(wǎng)絡(luò)的組成圖2.1所示為不同的通信方式。圖2.1不同的通信方式（a）點(diǎn)點(diǎn)通信、（b）網(wǎng)絡(luò)通信第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

點(diǎn)到點(diǎn)的通信模型是基本的通信形式，要實(shí)現(xiàn)多用戶間的通信，則需要一個(gè)合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將多個(gè)用戶有機(jī)地連接在一起，并定義標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，以使它們能協(xié)同工作，這樣就形成了一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)的定義：通信網(wǎng)絡(luò)是由一定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)(包括終端節(jié)點(diǎn)、交換節(jié)點(diǎn))和連接這些節(jié)點(diǎn)的傳輸系統(tǒng)有機(jī)地組織在一起的，按約定的信令或協(xié)議完成任意用戶間信息交換的通信體系。用戶使用它可以克服空間、時(shí)間等障礙來(lái)進(jìn)行有效的信息交換。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在通信網(wǎng)絡(luò)上，信息的交換可以在：（1）兩個(gè)用戶間進(jìn)行。（2）兩個(gè)計(jì)算機(jī)進(jìn)程間進(jìn)行。（3）在一個(gè)用戶和一個(gè)設(shè)備間進(jìn)行。交換的信息包括：（1）用戶信息(如話音、數(shù)據(jù)、圖像等)。（2）控制信息(如信令信息、路由信息等)。（3）網(wǎng)絡(luò)管理信息。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)際的通信網(wǎng)絡(luò)是由軟件和硬件按特定方式構(gòu)成的一個(gè)通信系統(tǒng)，每一次通信都需要軟硬件設(shè)施的協(xié)調(diào)配合來(lái)完成。（1）從硬件構(gòu)成來(lái)看，通信網(wǎng)絡(luò)由終端節(jié)點(diǎn)、交換節(jié)點(diǎn)、業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)和傳輸系統(tǒng)構(gòu)成，它們完成通信網(wǎng)絡(luò)的接入、交換和傳輸?shù)然竟δ堋＃?）軟件設(shè)施則包括信令、協(xié)議、控制、管理、計(jì)費(fèi)等，它們主要完成通信網(wǎng)絡(luò)的控制、管理、運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的智能化。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)的硬件構(gòu)成主要包括以下幾個(gè)方面：（1）終端節(jié)點(diǎn)（2）交換節(jié)點(diǎn)（3）業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)（4）傳輸系統(tǒng)

第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.1.4網(wǎng)絡(luò)的分類（1）按業(yè)務(wù)類型分（2）按空間距離分（3）按信號(hào)傳輸方式分（4）按運(yùn)營(yíng)方式分第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.1.5網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洌?）網(wǎng)狀網(wǎng)（2）星型網(wǎng)（3）復(fù)合型網(wǎng)（4）總線型網(wǎng)（5）環(huán)型網(wǎng)第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖2.2通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的方法主要有兩種：（1）在任意兩個(gè)用戶之間提供點(diǎn)到點(diǎn)的連接，從而構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)狀網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，如圖2.3(a)所示。（2）在網(wǎng)絡(luò)中引入交換節(jié)點(diǎn)，組建交換式網(wǎng)絡(luò)，如圖2.3(b)所示。在交換式網(wǎng)絡(luò)中，用戶終端都通過(guò)用戶線與交換節(jié)點(diǎn)相連，交換節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)中繼線相連，任何兩個(gè)用戶之間的通信都要通過(guò)交換節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)接交換。2.1.6網(wǎng)絡(luò)的交換第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖2.3通信網(wǎng)絡(luò)（a）點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)（b）交換式網(wǎng)絡(luò)第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)交換的真正含義是讓網(wǎng)絡(luò)根據(jù)用戶實(shí)際的需求為其分配通信所需的網(wǎng)絡(luò)資源，即用戶有通信需求時(shí)，網(wǎng)絡(luò)為其分配資源，通信結(jié)束后，網(wǎng)絡(luò)再回收分配給用戶的資源，讓其他用戶使用，從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)資源共享，降低通信成本的目的。在交換式網(wǎng)絡(luò)中，用戶終端至交換節(jié)點(diǎn)可以使用有線接入方式，也可以采用無(wú)線接入方式；可以采用點(diǎn)到點(diǎn)的接入方式，也可以采用共享介質(zhì)的接入方式。如果多個(gè)用戶采用共享介質(zhì)方式接入交換節(jié)點(diǎn)，則需解決多址接入的問(wèn)題。目前常用的多址接入方式有：頻分多址接入(FDMA)、時(shí)分多址接入(TDMA)、碼分多址接入(CDMA)等等。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)交換式網(wǎng)絡(luò)主要有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1）大量的用戶可以通過(guò)交換節(jié)點(diǎn)連到骨干通信網(wǎng)絡(luò)上。（2）交換節(jié)點(diǎn)的引入也增加了網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的方便性，便于網(wǎng)絡(luò)的控制與管理。常用的交換方式：（1）電路交換：語(yǔ)音通信。（2）分組交換：數(shù)據(jù)通信。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.2互聯(lián)網(wǎng)2.2.1概述互聯(lián)網(wǎng)是大家最熟悉的通信網(wǎng)絡(luò)，它已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪械囊粋€(gè)部分?；ヂ?lián)網(wǎng)是構(gòu)成未來(lái)全球通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要組成部分。目前，在通信領(lǐng)域影響最大的分層體系結(jié)構(gòu)有兩個(gè)，即TCP/IP協(xié)議族和OSI參考模型。它們已成為設(shè)計(jì)可互操作的通信標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。

第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.2.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議1、OSI參考模型OSI(OpenSystemInterconnection開(kāi)放系統(tǒng)互連)參考模型是ISO在1977年提出的開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)框架。這里“開(kāi)放“的含義是指任何兩個(gè)遵守OSI標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)均可進(jìn)行互連。

第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖2.4TCP/IP協(xié)議與OSI分層結(jié)構(gòu)下面是各層的具體功能。（1）應(yīng)用層：為用戶提供到OSI環(huán)境的接入和分布式信息服務(wù)。（2）表示層：將應(yīng)用進(jìn)程與不同的數(shù)據(jù)表示方法獨(dú)立開(kāi)來(lái)。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（3）會(huì)話層：為應(yīng)用間的通信提供控制結(jié)構(gòu)，包括建立、管理、終止應(yīng)用之間的會(huì)話。（4）運(yùn)輸層：為兩個(gè)端點(diǎn)之間提供可靠的、透明的數(shù)據(jù)傳輸，以及端到端的差錯(cuò)恢復(fù)和流量控制能力。（5）網(wǎng)絡(luò)層：使高層與連接建立所使用的數(shù)據(jù)傳輸和交換技術(shù)獨(dú)立開(kāi)來(lái)，并負(fù)責(zé)建立、保持、終止一個(gè)連接。（6）數(shù)據(jù)鏈路層：發(fā)送帶有必需的同步、差錯(cuò)控制和流量控制信息的數(shù)據(jù)塊(幀)，保證物理鏈路上數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴＃?）物理層：負(fù)責(zé)物理介質(zhì)上無(wú)結(jié)構(gòu)的比特流傳輸，定義接入物理介質(zhì)的機(jī)械的、電氣的、功能的特性。

OSI的目標(biāo)是用這一模型取代各種不同的互連通信協(xié)議。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2、TCP/IP協(xié)議體系結(jié)構(gòu)TCP/IP是美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署(DARPA)資助的ARPANet實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研究成果之一，該項(xiàng)目開(kāi)始于20世紀(jì)60年代，主要目的就是要研究不同計(jì)算機(jī)之間的互連性，它最終成為了Internet的基礎(chǔ)。TCP/IP與OSI模型不同，并沒(méi)有什么組織為TCP/IP協(xié)議族定義一個(gè)正式的分層模型，然而根據(jù)分層體系結(jié)構(gòu)的概念，TCP/IP可以分為五個(gè)獨(dú)立層次，如圖2-4所示。下面是各層的具體功能。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（1）應(yīng)用層：包含支持不同的用戶應(yīng)用的應(yīng)用邏輯。每一種不同的應(yīng)用層需要一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的獨(dú)立模塊來(lái)支持。（2）運(yùn)輸層：為應(yīng)用層提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。對(duì)每一個(gè)應(yīng)用，運(yùn)輸層保證所有的數(shù)據(jù)都能到達(dá)目的地應(yīng)用，并且保證數(shù)據(jù)按照其發(fā)送時(shí)的順序到達(dá)。（3）IP：該層執(zhí)行在不同網(wǎng)絡(luò)之間IP分組的轉(zhuǎn)發(fā)和路由的選擇。其中使用IP協(xié)議執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)，使用RIP、OSPF、BGP等協(xié)議來(lái)發(fā)現(xiàn)和維護(hù)路由，人們習(xí)慣上將該層簡(jiǎn)稱為IP層。（4）網(wǎng)絡(luò)接入層：它負(fù)責(zé)一個(gè)端系統(tǒng)和它所在的網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換。（5）物理層：定義數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與物理介質(zhì)或它所連接的網(wǎng)絡(luò)之間的物理接口。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.2.3網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用隨著信息化社會(huì)的發(fā)展，我們的生活已經(jīng)越來(lái)越離不開(kāi)各種各樣的網(wǎng)絡(luò)了。在各種網(wǎng)絡(luò)中比較重要的業(yè)務(wù)網(wǎng)有：（1）電話通信網(wǎng)。（2）移動(dòng)通信網(wǎng)。（3）有線電視網(wǎng)。（4）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是將不同物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)統(tǒng)一起來(lái)的高層軟件技術(shù)，在統(tǒng)一的過(guò)程中，首先要解決的問(wèn)題就是地址的統(tǒng)一。對(duì)于地址，首先的要求是唯一性，即在同一系統(tǒng)中一個(gè)地址只能對(duì)應(yīng)一臺(tái)主機(jī)?；ヂ?lián)網(wǎng)中采用了一種全局通用的地址格式，為全網(wǎng)的每一臺(tái)主機(jī)分配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址。最初的互聯(lián)網(wǎng)采用簡(jiǎn)單的分類編址機(jī)制，一個(gè)IP地址由4個(gè)8位字節(jié)數(shù)字串組成，這4個(gè)字節(jié)通常用小數(shù)點(diǎn)分隔。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一個(gè)IP地址包括兩個(gè)標(biāo)識(shí)碼(ID)，即網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID。同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)都用同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)ID，網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)主機(jī)(包括網(wǎng)絡(luò)上工作站、服務(wù)器和路由器等)有一個(gè)主機(jī)ID與其對(duì)應(yīng)。據(jù)此把IP地址的4個(gè)字節(jié)劃分為兩個(gè)部分，一部分用以標(biāo)明具體的網(wǎng)絡(luò)段，即網(wǎng)絡(luò)ID；另一部分用以標(biāo)明具體的節(jié)點(diǎn)，即宿主機(jī)ID。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的主要業(yè)務(wù)：（1）電子郵件（2）遠(yuǎn)程文件傳輸（3）萬(wàn)維網(wǎng)WWW

第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.3無(wú)線傳感網(wǎng)2.3.1概述1988年，MarkWeiser提出了“UbiquitousComputing(Ubicomp或UC)”思想，即常講的“普適計(jì)算”，促使計(jì)算、通信和傳感器等3項(xiàng)技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了傳感網(wǎng)。傳感網(wǎng)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算技術(shù)，它可以將客觀世界中不斷變化的信息持續(xù)高效地傳遞給人們，為人們提供各種形式的服務(wù)，在軍事、商業(yè)、醫(yī)療、環(huán)境保護(hù)以及災(zāi)難拯救等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.3.2傳感技術(shù)1.傳感器的概念傳感器是一種能把特定的被測(cè)量信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)輸出的器件或裝置，以滿足信息的傳輸、處理、記錄、顯示和控制等要求。這里所謂的“可用信號(hào)”是指便宜于處理、傳輸?shù)男盘?hào)，一般為電信號(hào)，如電壓、電流、電阻、電容、頻率等。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在傳感器中包含著兩個(gè)必不可少的概念：（1）檢測(cè)信號(hào)。（2）能把檢測(cè)的信息變換成一種與被測(cè)量有確定函數(shù)關(guān)系的、并且便于傳輸和處理的量。2.傳感器的分類第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳感器常用的分類方法有：1．按被測(cè)量分類:被測(cè)量的類型主要有：（1）機(jī)械量，如位移、力、速度、加速度等。（2）熱工量，如溫度、熱量、流量（速）、壓力（差）、液位等。（3）物性參量，如濃度、粘度、比重、酸堿度等。（4）狀態(tài)參量，如裂紋、缺陷、泄露、磨損等。2．按測(cè)量原理分類:按傳感器的工作原理可分為：（1）電阻式（2）電感式（3）電容式（4）壓電式（5）光電式（6）磁電式（7）光纖傳感器（8）激光傳感器（9）超聲波傳感器第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3．按信號(hào)變換特征分類（1）結(jié)構(gòu)型：主要是通過(guò)傳感器結(jié)構(gòu)參量的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換。（2）物性型：利用敏感元件材料本身物理屬性的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的變換。4．按能量關(guān)系分類（1）能量轉(zhuǎn)換型：傳感器直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作。（2）能量控制型：傳感器從外部獲得能量使其工作，由被測(cè)量的變化控制外部供給能量的變化，這種類型的傳感器必須由外部提供激勵(lì)源，又稱為無(wú)源傳感器。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)5．按工作原理分類（1）電學(xué)式傳感器電學(xué)式傳感器是非電量測(cè)量技術(shù)中應(yīng)用范圍較廣的一種傳感器，常用的有：1）電阻式傳感器2）電容式傳感器3）電感式傳感器4）磁電式傳感器5）電渦流式傳感器

第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（2）磁學(xué)式傳感器（3）光電式傳感器（4）電勢(shì)型傳感器（5）電荷傳感器（6）半導(dǎo)體傳感器（7）諧振式傳感器（8）電化學(xué)式傳感器

第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.3.3傳感網(wǎng)傳感網(wǎng)包含有3個(gè)基本要素：（1）傳感器。（2）感知對(duì)象。（3）觀察者。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.傳感網(wǎng)的特點(diǎn)（1）傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目大，密度高，采用空間位置尋址。（2）傳感器節(jié)點(diǎn)的能量、計(jì)算能力和存儲(chǔ)容量有限。（3）傳感網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易變化，具有自組織能力。（4）傳感網(wǎng)具有自動(dòng)管理和高度協(xié)作性。（5）傳感器節(jié)點(diǎn)具有數(shù)據(jù)融合能力。（6）傳感網(wǎng)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)。（7）傳感網(wǎng)存在諸多安全威脅。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳感網(wǎng)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)區(qū)別：（1）與無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)相比，傳感網(wǎng)的業(yè)務(wù)量較小，無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量較大，主要是互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)；（2）移動(dòng)性較強(qiáng)，因而能源問(wèn)題是傳感網(wǎng)的主要問(wèn)題，而無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)是固定的，即使移動(dòng)其移動(dòng)性也很小所以可以直接由電網(wǎng)供電，其節(jié)點(diǎn)能量不受限制。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.傳感網(wǎng)的應(yīng)用傳感網(wǎng)的主要應(yīng)用如下：（1）軍事應(yīng)用。（2）環(huán)境監(jiān)測(cè)。（3）工業(yè)應(yīng)用。（4）醫(yī)療應(yīng)用。（5）其它方面的應(yīng)用。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖2.5傳感網(wǎng)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)示意圖3.傳感網(wǎng)的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.3.4無(wú)線傳感網(wǎng)的組成一個(gè)典型的無(wú)線傳感網(wǎng)主要由以下部分組成：（1）分布式傳感器節(jié)點(diǎn)。（2）匯聚節(jié)點(diǎn)。（3）互聯(lián)網(wǎng)。（4）遠(yuǎn)程用戶管理節(jié)點(diǎn)。

第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖2.6無(wú)線傳感網(wǎng)的組成第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳感器節(jié)點(diǎn)典型的傳感器節(jié)點(diǎn)由下列幾個(gè)部分組成：（1）數(shù)據(jù)采集的感知模塊。（2）數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)模塊。（3）無(wú)線通信模塊。（4）節(jié)點(diǎn)供電的電源供給模塊。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖2.7傳感器節(jié)點(diǎn)硬件基本組成示意圖第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.匯聚節(jié)點(diǎn)1、匯聚節(jié)點(diǎn)匯聚節(jié)點(diǎn)的處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力相對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)更強(qiáng)，它連接著傳感網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)等，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議棧協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，同時(shí)發(fā)布管理節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)任務(wù)，并將收集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到外部網(wǎng)絡(luò)上。2、與AdHoc網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別無(wú)線傳感網(wǎng)與普通的AdHoc網(wǎng)絡(luò)不同，前者以收集和處理信息為目的，后者以通信為目的。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.4物聯(lián)網(wǎng)2.4.1物聯(lián)網(wǎng)的概念1.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展1995，比爾.蓋茨在《未來(lái)之路》中，提出了“物-物”相聯(lián)的概念，給出了物聯(lián)網(wǎng)的雛形。1998，MIT提出EPC系統(tǒng)，給出了物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想。1999，美國(guó)提出物聯(lián)網(wǎng)概念，給出了物聯(lián)網(wǎng)的3個(gè)主要組成部分。2005，國(guó)際點(diǎn)心聯(lián)盟ITU在《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》中，提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念。2008，全球首個(gè)國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)會(huì)議，物聯(lián)網(wǎng)2008召開(kāi)。2009，溫家寶總理提出感知中國(guó)的概念：2010，中國(guó)成立傳感（物聯(lián)）網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.物聯(lián)網(wǎng)的概念物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)各種信息傳感設(shè)備及系統(tǒng)（傳感網(wǎng)、射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、激光掃描器等）、條碼與二維碼、全球定位系統(tǒng)，按約定的通信協(xié)議，將物與物、人與物、人與人連接起來(lái)，通過(guò)各種接入網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交換，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種信息網(wǎng)絡(luò)。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)定義的核心是，物聯(lián)網(wǎng)的主要特征是：（1）每一個(gè)物件都可以尋址。（2）每一個(gè)物件都可以控制。（3）每一個(gè)物件都可以通信。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)概念的含義包括：（1）物聯(lián)網(wǎng)是對(duì)具有全面感知能力的物體及人的互聯(lián)集合。（2）物聯(lián)必須遵守約定的通信協(xié)議，通過(guò)相應(yīng)的軟件、硬件實(shí)現(xiàn)。（3）物聯(lián)網(wǎng)可以對(duì)各種物品進(jìn)行智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖2.8物聯(lián)網(wǎng)的組成第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3.物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)具有以下特點(diǎn)：（1）物聯(lián)網(wǎng)是指對(duì)具有全面感知能力的物體及人的互聯(lián)集合。兩個(gè)或兩個(gè)以上物體如果能交換信息即可稱為物聯(lián)。（2）物聯(lián)必須遵循約定的通信協(xié)議，并通過(guò)相應(yīng)地軟、硬件實(shí)現(xiàn)?；ヂ?lián)的物品要互相交換信息就需要實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)中的實(shí)體的通信。（3）物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種物品（包括人）進(jìn)行智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等功能。這也是組建物聯(lián)網(wǎng)的目的。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1999年，美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）最早提出的物聯(lián)網(wǎng)概念：把所有物品通過(guò)：（1）射頻識(shí)別(RFID)。（2）條碼等信息傳感設(shè)備。（3）與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。2005年，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)概念進(jìn)行了擴(kuò)展，提出了：（1）任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)、任意物體之間的互聯(lián)。（2）無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)。（3）無(wú)所不在計(jì)算的發(fā)展遠(yuǎn)景。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖2.9國(guó)際電信聯(lián)盟的物聯(lián)網(wǎng)概念第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)最大的區(qū)別是：（1）H2T。是指人利用通用裝置與物品之間的連接。（2）H2H是指人之間不依賴于個(gè)人計(jì)算機(jī)而進(jìn)行的互聯(lián)。從技術(shù)層面上看，物聯(lián)網(wǎng)是指物體通過(guò)智能感知裝置，經(jīng)過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)，到達(dá)指定數(shù)據(jù)處理中心，實(shí)現(xiàn)人與人、物與物、人與物之間信息交互與處理的智能化網(wǎng)絡(luò)。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖2.10物聯(lián)網(wǎng)與其它網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)5.物聯(lián)網(wǎng)概念的含義（1）全面感知：利用RFID、傳感器、二維碼等智能感知設(shè)施，可隨時(shí)隨地感知、獲取物體的信息。（2）可靠傳輸：通過(guò)各種信息網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳送到目的地。（3）智能處理：利用數(shù)據(jù)融合及處理、云計(jì)算等各種計(jì)算技術(shù)，對(duì)海量的分布式數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析、融合和處理，向用戶提供信息服務(wù)。（4）自動(dòng)控制：利用模糊識(shí)別、人工智能等智能控制技術(shù)，對(duì)物體實(shí)施智能化控制和利用。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.4.2物聯(lián)網(wǎng)的組成圖2.11一種采用自主通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)自主體系結(jié)構(gòu)第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的這種自主體系結(jié)構(gòu)包括：（1）數(shù)據(jù)面主要用于數(shù)據(jù)分組的傳送。（2）控制面通過(guò)向數(shù)據(jù)面發(fā)送配置信息,優(yōu)化數(shù)據(jù)面的吞吐量，提高可靠性。（3）知識(shí)面提供整個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息的完整視圖,并且提煉成為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的知識(shí),用于指導(dǎo)控制面的適應(yīng)性控制。（4）管理面用于協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)面、控制面和知識(shí)面的交互,提供物聯(lián)網(wǎng)的自主能力。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)EPCGlobal對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的描述是，一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)主要以下3個(gè)部分組成：（1）EPC編碼體系。（2）射頻識(shí)別系統(tǒng)。（3）信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)射頻識(shí)別系統(tǒng)包括EPC標(biāo)簽和讀寫器。EPC標(biāo)簽是編號(hào)（每一個(gè)商品惟一的號(hào)碼，即牌照)的載體，當(dāng)EPC標(biāo)簽貼在物品上或內(nèi)嵌在物品中時(shí)，該物品與EPC標(biāo)簽中的產(chǎn)品電子代碼就建立起了一對(duì)一的映射關(guān)系。1）EPC中間件。2）發(fā)現(xiàn)服務(wù)（DiscoveryService）。3）EPC信息服務(wù)（EPCInformationService，EPCIS）。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖2.12EPC物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)RFID讀寫器從含有一個(gè)EPC或一系列EPC的標(biāo)簽上讀取物品的電子代碼，然后將讀取的物品電子代碼送到中間件系統(tǒng)中進(jìn)行處理。當(dāng)讀取的數(shù)據(jù)量較大而中間件系統(tǒng)處理不及時(shí)的時(shí)候，可應(yīng)用ONS來(lái)儲(chǔ)存部分讀取數(shù)據(jù)。中間件系統(tǒng)以該EPC數(shù)據(jù)為信息源，在本地ONS服務(wù)器獲取包含該產(chǎn)品信息的EPC信息服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)地址。當(dāng)本地ONS不能查閱到EPC編碼所對(duì)應(yīng)的EPC信息服務(wù)器地址時(shí),向遠(yuǎn)程ONS發(fā)送解析請(qǐng)求，獲取物品的對(duì)象名稱；繼而通過(guò)EPC信息服務(wù)的各種接口獲得物品信息的各種相關(guān)服務(wù)。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.4.3物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)圖2.13物聯(lián)網(wǎng)的基本組成第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)感知節(jié)點(diǎn)的組成包括4個(gè)基本單元：（1）傳感單元（由傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換功能模塊組成，如RFID、二維碼識(shí)讀設(shè)備、溫感設(shè)備）。（2）處理單元（由嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成，包括CPU微處理器、存儲(chǔ)器、嵌入式操作系統(tǒng)等等）。（3）通信單元（由無(wú)線通信模塊組成，實(shí)現(xiàn)末梢節(jié)點(diǎn)間、以及節(jié)點(diǎn)與會(huì)聚節(jié)點(diǎn)的通信等等）。（4）電源/供電部分。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)感知節(jié)點(diǎn)綜合了以下關(guān)鍵技術(shù)：（1）傳感器技術(shù)。（2）嵌入式計(jì)算技術(shù)。（3）智能組網(wǎng)技術(shù)。（4）無(wú)線通信技術(shù)。（5）分布式信息處理技術(shù)等。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)國(guó)際電信聯(lián)盟報(bào)告提出，物聯(lián)網(wǎng)主要需要4項(xiàng)關(guān)鍵性應(yīng)用技術(shù)：（1）標(biāo)簽物品的RFID技術(shù)。（2）感知事物的傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（Sensortechnologies）。（3）思考事物的智能技術(shù)（Smarttechnologies）。（4）微縮事物的納米技術(shù)（Nanotechnology）。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)顯然這是側(cè)重了物聯(lián)網(wǎng)的末梢網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于核心承載網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，核心承載網(wǎng)通信技術(shù)包括：（1）移動(dòng)通信網(wǎng)。（2）互聯(lián)網(wǎng)。（3）無(wú)線局域網(wǎng)。（4）企業(yè)專用網(wǎng)。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用是由大量傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的，在信息感知的過(guò)程中，采用各個(gè)節(jié)點(diǎn)單獨(dú)傳輸數(shù)據(jù)到匯聚節(jié)點(diǎn)的方法是不可行的，需要以下技術(shù)處理：（1）數(shù)據(jù)融合技術(shù)。（2）智能處理技術(shù)。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.4.4物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)是通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用延伸和拓展，是信息網(wǎng)絡(luò)上的一種增值應(yīng)用。感知、傳輸、應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵要素：（1）感知識(shí)別是基礎(chǔ)和前提。（2）傳輸是平臺(tái)和支撐。（3）應(yīng)用則是目的，是物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)志和體現(xiàn)。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用如下：（1）現(xiàn)代物流。（2）智能交通。（3）智能安防。（4）公共安全。（5）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。（6）現(xiàn)代醫(yī)療。（7）數(shù)字環(huán)保。（8）國(guó)防軍事。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖2.14物聯(lián)網(wǎng)的軍事應(yīng)用第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.5云技術(shù)2.5.1概述云技術(shù)是現(xiàn)代電子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，指網(wǎng)絡(luò)，云技術(shù)，就是利用網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。云計(jì)算是一個(gè)美好的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式，由Google首先提出。云計(jì)算最基本的概念是，透過(guò)網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)較小的子程序。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)2.5.2云計(jì)算云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)計(jì)算模型，它是分布式處理(DistributedComputing)、并行處理(ParallelComputing)和網(wǎng)格計(jì)算(GridComputing)等技術(shù)的發(fā)展及商業(yè)實(shí)現(xiàn)。從不同的角度對(duì)云計(jì)算概念的看法也各不相同。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)云計(jì)算是分布式計(jì)算技術(shù)的一種，可以從狹義和廣義兩個(gè)角度理解。（1）狹義的云計(jì)算是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源。（2）廣義云計(jì)算是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT與軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是任意其它的服務(wù)。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)云計(jì)算的特點(diǎn)：（1）超大規(guī)模。（2）虛擬化。（3）可靠安全等。云計(jì)算的核心是要提供服務(wù)。如，Microsoft的云計(jì)算有三個(gè)典型特點(diǎn)：（1）軟件+服務(wù)。（2）平臺(tái)戰(zhàn)略。（3）自由選擇。未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)世界將會(huì)是“云+端”的組合。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖2.15云計(jì)算示意圖第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)圖2.16云計(jì)算的概念示意圖云計(jì)算的地定義：云計(jì)算是一種計(jì)算模式，它可以把IT資源、數(shù)據(jù)和應(yīng)用以服務(wù)的方式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供給用戶。第2章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)云計(jì)算最大的特征是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸?shù)?，是一種動(dòng)態(tài)的易擴(kuò)展的且通常是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供