第2章物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

第2章物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

概述2.1感知層

2.2小結(jié)

2.5網(wǎng)絡(luò)層

2.3應(yīng)用層

2.42.1概述2.1.1物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景2.1.2物聯(lián)網(wǎng)需求分析2.1.3物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

2.1.1物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景

物聯(lián)網(wǎng)是近年來的熱點(diǎn)，人人都在提物聯(lián)網(wǎng)，但物聯(lián)網(wǎng)到底是什么？究竟能做什么？本節(jié)將對(duì)幾種與普通用戶關(guān)系緊密的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)行介紹。應(yīng)用場景一：當(dāng)你早上拿車鑰匙出門上班，在電腦旁待命的感應(yīng)器檢測到之后就會(huì)通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)發(fā)起一系列事件，比如通過短信或者喇叭自動(dòng)播報(bào)今天的天氣，在電腦上顯示快捷通暢的開車路徑并估算路上所花時(shí)間，同時(shí)通過短信或者即時(shí)聊天工具告知你的同事你將馬上到達(dá)等。應(yīng)用場景二：想象一下，聯(lián)網(wǎng)冰箱可以監(jiān)視冰箱里的食物，在我們?nèi)コ械臅r(shí)候，家里的冰箱會(huì)告訴我們?nèi)鄙傩┦裁矗矔?huì)告訴我們食物什么時(shí)候過期。它還可以跟蹤常用的美食網(wǎng)站，為你收集食譜并在你的購物單里添加配料。這種冰箱知道你喜歡吃什么東西，依據(jù)的是你給每頓飯做出的評(píng)分。它可以照顧你的身體，因?yàn)樗朗裁词澄飳?duì)你有好處。應(yīng)用場景三：用戶開通了家庭安防業(yè)務(wù)，可以通過PC或手機(jī)等終端遠(yuǎn)程查看家里的各種環(huán)境參數(shù)、安全狀態(tài)和視頻監(jiān)控圖像。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)接入速度較快時(shí)，用戶可以看到一個(gè)以三維立體圖像顯示的家庭實(shí)景圖，并且采用警示燈等方式顯示危險(xiǎn)；用戶還可以通過鼠標(biāo)拖動(dòng)從不同的視角查看具體情況；在網(wǎng)絡(luò)接入速度較慢時(shí)，用戶可以通過一個(gè)文本和簡單的圖示觀察家庭安全狀態(tài)和危險(xiǎn)信號(hào)。物聯(lián)網(wǎng)在我們?nèi)粘Ｉ钪械膽?yīng)用豐富多彩。綜上所述，從體系架構(gòu)角度可以將物聯(lián)網(wǎng)支持的業(yè)務(wù)應(yīng)用可分為3類：

（1）具備物理世界認(rèn)知能力的應(yīng)用。（2）在網(wǎng)絡(luò)融合基礎(chǔ)上的泛在化應(yīng)用。（3）基于應(yīng)用目標(biāo)的綜合信息服務(wù)應(yīng)用。2.1.2物聯(lián)網(wǎng)需求分析

“物聯(lián)網(wǎng)”概念的問世，打破了之前的傳統(tǒng)思維。在“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代，鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施。物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)就是物理世界和數(shù)字世界的融合。物聯(lián)網(wǎng)是為了打破地域限制，實(shí)現(xiàn)物物之間按需進(jìn)行的信息獲取、傳遞、存儲(chǔ)、融合、使用等服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。因此，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該具備如下3個(gè)能力：全面感知、可靠傳遞、智能處理。（1）全面感知：利用RFID、傳感器、二維碼等隨時(shí)隨地獲取物體的信息，包括用戶位置、周邊環(huán)境、個(gè)體喜好、身體狀況、情緒、環(huán)境溫度、濕度，以及用戶業(yè)務(wù)感受、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)等。（2）可靠傳遞：通過各種網(wǎng)絡(luò)融合、業(yè)務(wù)融合、終端融合、運(yùn)營管理融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去。（3）智能處理：利用云計(jì)算、模糊識(shí)別等各種智能計(jì)算技術(shù)，對(duì)海量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對(duì)物體進(jìn)行實(shí)時(shí)智能化控制。2.1.2物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

目前在業(yè)界物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)也大致被公認(rèn)為有這三個(gè)層次，底層是用來感知數(shù)據(jù)的感知層，第二層是數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)層，最上面則是內(nèi)容應(yīng)用層。從層次的維度，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)層次化的網(wǎng)絡(luò)第一層是感知網(wǎng)絡(luò)第二層是傳輸網(wǎng)絡(luò)第三層是業(yè)務(wù)和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)返回感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官—識(shí)別物體，采集信息。感知層包括二維碼標(biāo)簽和識(shí)讀器、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS等，主要作用是識(shí)別物體，采集信息，與人體結(jié)構(gòu)中皮膚和五官的作用相似。網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦—信息傳遞和處理。網(wǎng)絡(luò)層包括通信與互聯(lián)網(wǎng)的融合網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)管理中心和信息處理中心等。網(wǎng)絡(luò)層將感知層獲取的信息進(jìn)行傳遞和處理，類似于人體結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)中樞和大腦。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的“社會(huì)分工”—與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廣泛智能化。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)的深度融合，與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)行業(yè)智能化，這類似于人的社會(huì)分工，最終構(gòu)成人類社會(huì)。2.2感知層2.2.1感知層功能

2.2.2感知層關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1感知層功能

物聯(lián)網(wǎng)在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，從原有網(wǎng)絡(luò)用戶終端向“下”延伸和擴(kuò)展，擴(kuò)大通信的對(duì)象范圍，即通信不僅僅局限于人與人之間的通信，還擴(kuò)展到人與現(xiàn)實(shí)世界的各種物體之間的通信。物聯(lián)網(wǎng)感知層解決的就是人類世界和物理世界的數(shù)據(jù)獲取問題。

感知層處于三層架構(gòu)的最底層，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)，具有物聯(lián)網(wǎng)全面感知的核心能力。作為物聯(lián)網(wǎng)的最基本一層，感知層具有十分重要的作用。感知層一般包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)短距離傳輸兩部分。

此處的短距離傳輸技術(shù)，尤指像藍(lán)牙、ZigBee這類傳輸距離小于100m，速率低于1Mbit/s的中低速無線短距離傳輸技術(shù)。2.2.2感知層關(guān)鍵技術(shù)

感知層所需要的關(guān)鍵技術(shù)包括檢測技術(shù)、中低速無線或有線短距離傳輸技術(shù)等。傳感器技術(shù)計(jì)算機(jī)類似于人的大腦，而僅有大腦而沒有感知外界信息的“五官”顯然是不夠的，計(jì)算機(jī)也還需要它們的“五官”—傳感器。物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：RFIDRFID是一種能夠讓物品“開口說話”的技術(shù)，也是物聯(lián)網(wǎng)感知層的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：RFID技術(shù)沿革物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：RFID系統(tǒng)工作原理物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：RFIDRFID主要頻段標(biāo)準(zhǔn)及特性物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)：RFIDRFID應(yīng)用領(lǐng)域在對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想中，RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)著規(guī)范而具有互用性的信息，通過有線或無線的方式把它們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物品（商品）的識(shí)別，進(jìn)而通過開放式的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換和共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的“透明”管理。2.3網(wǎng)絡(luò)層2.3.1網(wǎng)絡(luò)層功能

2.3.2網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1網(wǎng)絡(luò)層功能

網(wǎng)絡(luò)層主要承擔(dān)著數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ茉谖锫?lián)網(wǎng)中，要求網(wǎng)絡(luò)層能夠把感知層感知到的數(shù)據(jù)無障礙、高可靠性、高安全性地進(jìn)行傳送，它解決的是感知層所獲得的數(shù)據(jù)在一定范圍內(nèi)，尤其是遠(yuǎn)距離地傳輸問題。2.3.1網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)

·Internet·移動(dòng)通信網(wǎng)·無線傳感器網(wǎng)絡(luò)Internet物聯(lián)網(wǎng)也被認(rèn)為是Internet的進(jìn)一步延伸。