河南工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系鄧淼磊物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)河南工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)1

概述1感知層

2小結(jié)

5網(wǎng)絡(luò)層

3應(yīng)用層

4主要內(nèi)容

概述1感知層2小結(jié)5網(wǎng)絡(luò)層3應(yīng)用層4主要內(nèi)容2“物聯(lián)網(wǎng)”概念的問(wèn)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)需求分析

“物聯(lián)網(wǎng)”概念的問(wèn)世，打破了之前的傳統(tǒng)思維。在“物聯(lián)3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

物聯(lián)網(wǎng)需求分析

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、4（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。

物聯(lián)網(wǎng)需求分析

（1）全面感知：利用RFID、傳感器、二維碼等隨時(shí)隨地獲取物5（2）可靠傳遞：通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)融合、業(yè)務(wù)融合、終端融合、運(yùn)營(yíng)管理融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去。

物聯(lián)網(wǎng)需求分析

（2）可靠傳遞：通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)融合、業(yè)務(wù)融合、終端融合、運(yùn)營(yíng)管6（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。物聯(lián)網(wǎng)需求分析

（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7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(lái)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。

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8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(xiě)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。

物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

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9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(lèi)似于人體結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)中樞和大腦。

物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

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10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(zhuān)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(lèi)似于人的社會(huì)分工，最終構(gòu)成人類(lèi)社會(huì)。物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

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11

概述1感知層

2小結(jié)

5網(wǎng)絡(luò)層

3應(yīng)用層

4主要內(nèi)容

概述1感知層2小結(jié)5網(wǎng)絡(luò)層3應(yīng)用層4主要內(nèi)容12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(lèi)世界和物理世界的數(shù)據(jù)獲取問(wèn)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13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(lèi)傳輸距離小于100m，速率低于1Mbit/s的中低速無(wú)線短距離傳輸技術(shù)。感知層功能

感知層一般包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)短距離傳輸兩部分感知層功能14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(cè)技術(shù)（傳感器、RFID、二維碼等）、中低速無(wú)線或有線短距離傳輸技術(shù)（Zigbee、藍(lán)牙等）等。

牙刷也上物聯(lián)網(wǎng)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(cè)技術(shù)（傳感器15傳感器技術(shù)

計(jì)算機(jī)類(lèi)似于人的大腦，而僅有大腦而沒(méi)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。傳感器是攝取信息的關(guān)鍵器件，它是物聯(lián)網(wǎng)中不可缺少的信息采集手段，也是采用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的重要方法

傳感器技術(shù)計(jì)算機(jī)類(lèi)似于人的大腦，而僅有大腦而沒(méi)有感知外界信16傳輸●處理存儲(chǔ)●顯示記錄●控制傳感器功能

傳輸●處理傳感器功能17RFID技術(shù)

RFID是射頻識(shí)別（RadioFrequencyIdentification）的英文縮寫(xiě)，是20世紀(jì)90年代開(kāi)始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它利用射頻信號(hào)通過(guò)空間電磁耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息實(shí)現(xiàn)物體識(shí)別。

RFID技術(shù)RFID是射頻識(shí)別（RadioFrequen18RFID射頻識(shí)別

RFID射頻識(shí)別19RFID系統(tǒng)構(gòu)成

一般由RFID標(biāo)簽、標(biāo)簽讀寫(xiě)器和后端數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成RFID標(biāo)簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。也稱(chēng)卡片。讀寫(xiě)器(Reader)：讀取(有時(shí)還可以寫(xiě)入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式。也稱(chēng)讀卡器，或讀頭等。包括天線（Antenna）。后端數(shù)據(jù)庫(kù)可以是運(yùn)行于任意硬件平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，通常具有強(qiáng)大計(jì)算和存儲(chǔ)能力，同時(shí)它包含所有Tag的信息。RFID系統(tǒng)構(gòu)成一般由RFID標(biāo)簽、標(biāo)簽讀寫(xiě)器和后端數(shù)據(jù)庫(kù)20電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫(xiě)器產(chǎn)生的磁場(chǎng)后，讀寫(xiě)器發(fā)出射頻信號(hào)憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽）讀寫(xiě)器讀取信息并解碼后，送至后端數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理RFID技術(shù)的工作原理

電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫(xiě)器產(chǎn)生的磁場(chǎng)后，讀寫(xiě)器發(fā)出射頻信號(hào)RFID21二維碼技術(shù)

二維碼技術(shù)22二維碼在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”和“1”比特流的概念，使用若干與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來(lái)表示數(shù)值信息，并通過(guò)圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)處理。二維碼技術(shù)原理

二維碼在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”和23數(shù)據(jù)容量更大二維碼能在橫向和縱向兩個(gè)方位同時(shí)表達(dá)信息成本低，易制作，持久耐用容錯(cuò)能力強(qiáng)，具有糾錯(cuò)功能條碼符號(hào)形狀、尺寸大小比例可變二維碼還可以引入保密措施，其保密性較一維碼要強(qiáng)很多二維碼的優(yōu)勢(shì)

數(shù)據(jù)容量更大二維碼的優(yōu)勢(shì)24ZigBee技術(shù)

ZigBee是一種短距離、低功耗的無(wú)線傳輸技術(shù)，是一種介于無(wú)線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)，它是IEEE802.15.4協(xié)議的代名詞。ZigBee采用分組交換和跳頻技術(shù)，并且可使用3個(gè)頻段，分別是2.4GHz的公共通用頻段、歐洲的868MHz頻段和美國(guó)的915MHz頻段。

ZigBee技術(shù)ZigBee是一種短距離、低功耗的無(wú)線傳輸25短距離范圍數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)ZigBee技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合

短距離范圍ZigBee技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合26數(shù)據(jù)傳輸速率低●低功耗成本低

●網(wǎng)絡(luò)容量大有效范圍小

●工作頻段靈活可靠性高

安全性高ZigBee技術(shù)特點(diǎn)

數(shù)據(jù)傳輸速率低●低功耗ZigBee技術(shù)特點(diǎn)27藍(lán)牙藍(lán)牙（Bluetooth）是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與話音通信的開(kāi)放性全球規(guī)范，和ZigBee一樣，是一種短距離的無(wú)線傳輸技術(shù)。藍(lán)牙采用高速跳頻（FrequencyHopping）和時(shí)分多址（TimeDivisionMultipleAccess，TDMA）等先進(jìn)技術(shù)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信

藍(lán)牙藍(lán)牙（Bluetooth）是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與話音通信的開(kāi)放28同時(shí)可傳輸話音和數(shù)據(jù)可以建立臨時(shí)性的對(duì)等連接（AdhocConnection)開(kāi)放的接口標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙的技術(shù)特點(diǎn)

同時(shí)可傳輸話音和數(shù)據(jù)藍(lán)牙的技術(shù)特點(diǎn)29

概述1感知層

2小結(jié)

5網(wǎng)絡(luò)層

3應(yīng)用層

4主要內(nèi)容

概述1感知層2小結(jié)5網(wǎng)絡(luò)層3應(yīng)用層4主要內(nèi)容30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(wú)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(wèn)題

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?1網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)

Internet移動(dòng)通信網(wǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)Internet32Internet物聯(lián)網(wǎng)也被認(rèn)為是Internet的進(jìn)一步延伸Internet將作為物聯(lián)網(wǎng)主要的傳輸網(wǎng)絡(luò)之一，它將使物聯(lián)網(wǎng)無(wú)所不在、無(wú)處不在地深入社會(huì)每個(gè)角落

Internet物聯(lián)網(wǎng)也被認(rèn)為是Internet的進(jìn)一步延伸33移動(dòng)通信網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)由無(wú)線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)和骨干網(wǎng)三部分組成。無(wú)線接入網(wǎng)主要為移動(dòng)終端提供接入網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，核心網(wǎng)和骨干網(wǎng)主要為各種業(yè)務(wù)提供交換和傳輸服務(wù)。

移動(dòng)通信網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)由無(wú)線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)和骨干網(wǎng)三部分組成。34移動(dòng)通信網(wǎng)為人與人之間通信、人與網(wǎng)絡(luò)之間的通信、物與物之間的通信提供服務(wù)在移動(dòng)通信網(wǎng)中，當(dāng)前比較熱門(mén)的接入技術(shù)有3G、Wi-Fi和WiMAX移動(dòng)通信網(wǎng)

移動(dòng)通信網(wǎng)為人與人之間通信、人與網(wǎng)絡(luò)之間的通信、物與物之間的35無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的基本功能是將一系列空間分散的傳感器單元通過(guò)自組織的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，從而將各自采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸匯總，以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間分散范圍內(nèi)的物理或環(huán)境狀況的協(xié)作監(jiān)控，并根據(jù)這些信息進(jìn)行相應(yīng)的分析和處理

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的基本功能是將一系列空36監(jiān)控終端無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控接入簇頭節(jié)點(diǎn)簇頭節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

監(jiān)控終端無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控接入簇頭節(jié)點(diǎn)簇頭節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳感器37節(jié)點(diǎn)數(shù)目更為龐大（上千甚至上萬(wàn)），節(jié)點(diǎn)分布更為密集由于環(huán)境影響和存在能量耗盡問(wèn)題，節(jié)點(diǎn)更容易出現(xiàn)故障環(huán)境干擾和節(jié)點(diǎn)故障易造成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化通常情況下，大多數(shù)傳感器節(jié)點(diǎn)固定不動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)具有的能量、處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力等都十分有限無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

節(jié)點(diǎn)數(shù)目更為龐大（上千甚至上萬(wàn)），節(jié)點(diǎn)分布更為密集無(wú)線傳感器38

概述1感知層

2小結(jié)

5網(wǎng)絡(luò)層

3應(yīng)用層

4主要內(nèi)容

概述1感知層2小結(jié)5網(wǎng)絡(luò)層3應(yīng)用層4主要內(nèi)容39應(yīng)用層功能

功能：將感知和傳輸來(lái)的信息進(jìn)行分析和處理，做出正確的控制和決策，實(shí)現(xiàn)智能化的管理、應(yīng)用和服務(wù)這一層解決的是信息處理和人機(jī)界面的問(wèn)題

應(yīng)用層功能功能：將感知和傳輸來(lái)的信息進(jìn)行分析和處理，做出40應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)

M2M云計(jì)算人工智能數(shù)據(jù)挖掘中間件

應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)M2M41M2M根據(jù)不同場(chǎng)景代表Machine-to-MachineMan-to-MachineMachine-to-ManMobile-to-MachineMachine-to-Mobile

M2M根據(jù)不同場(chǎng)景代表42M2M是現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)普遍的應(yīng)用形式，是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的第一步M2M將多種不同類(lèi)型的通信技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，將數(shù)據(jù)從一臺(tái)終端傳送到另一臺(tái)終端，也就是機(jī)器與機(jī)器的對(duì)話。M2M技術(shù)的目標(biāo)就是使所有機(jī)器設(shè)備都具備聯(lián)網(wǎng)和通信能力，其核心理念就是網(wǎng)絡(luò)一切（NetworkEverything）M2M

M2M是現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)普遍的應(yīng)用形式，是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的第一步43云計(jì)算云計(jì)算（CloudComputing）是分布式計(jì)算（DistributedComputing）、并行計(jì)算（ParallelComputing）和網(wǎng)格計(jì)算（GridComputing）的發(fā)展，或者說(shuō)是這些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)。用戶可以在多種場(chǎng)合，利用各類(lèi)終端，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接入云計(jì)算平臺(tái)來(lái)共享資源。

云計(jì)算云計(jì)算（CloudComputing）是分布式計(jì)算（44人工智能人工智能（ArtificialIntelligence）是探索研究使各種機(jī)器模擬人的某些思維過(guò)程和智能行為（如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等），使人類(lèi)的智能得以物化與延伸的一門(mén)學(xué)科。在物聯(lián)網(wǎng)中，人工智能技術(shù)主要負(fù)責(zé)分析物品所承載的信息內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理。

人工智能人工智能（ArtificialIntelligen45數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)挖掘（DataMining）是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的及隨機(jī)的實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)中，挖掘出隱含的、未知的、對(duì)決策有潛在價(jià)值的數(shù)據(jù)的過(guò)程。在物聯(lián)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)挖掘只是一個(gè)代表性概念，它是一些能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)“智能化”、“智慧化”的分析技術(shù)和應(yīng)用的統(tǒng)稱(chēng)。

數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)挖掘（DataMining）是從大量的、不完全46中間件中間件是為了實(shí)現(xiàn)每個(gè)小的應(yīng)用環(huán)境或系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化以及它們之間的通信，在后臺(tái)應(yīng)用軟件和讀寫(xiě)器之間設(shè)置的一個(gè)通用的平臺(tái)和接口。物聯(lián)網(wǎng)中間件的主要作用在于將實(shí)體對(duì)象轉(zhuǎn)換為信息環(huán)境下的虛擬對(duì)象，因此數(shù)據(jù)處理是中間件最重要的功能。

中間件中間件是為了實(shí)現(xiàn)每個(gè)小的應(yīng)用環(huán)境或系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化以及它們47小結(jié)本部分對(duì)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)從感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層分別進(jìn)行了介紹。通過(guò)介紹各層的關(guān)鍵技術(shù)和在物聯(lián)網(wǎng)中的功能，幫助讀者更好地理解和研究物聯(lián)網(wǎng)。

小結(jié)本部分對(duì)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)從感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層分別進(jìn)行了48謝謝！錯(cuò)誤和不妥之處敬請(qǐng)批評(píng)指正！Email:dmlei2003@163.com謝謝！Email:dmlei2003@163.com49河南工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系鄧淼磊物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)河南工業(yè)大學(xué)信息學(xué)院計(jì)算機(jī)工程系物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)50

概述1感知層

2小結(jié)

5網(wǎng)絡(luò)層

3應(yīng)用層

4主要內(nèi)容

概述1感知層2小結(jié)5網(wǎng)絡(luò)層3應(yīng)用層4主要內(nèi)容51“物聯(lián)網(wǎng)”概念的問(wèn)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)需求分析

“物聯(lián)網(wǎng)”概念的問(wèn)世，打破了之前的傳統(tǒng)思維。在“物聯(lián)52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

物聯(lián)網(wǎng)需求分析

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、53（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。

物聯(lián)網(wǎng)需求分析

（1）全面感知：利用RFID、傳感器、二維碼等隨時(shí)隨地獲取物54（2）可靠傳遞：通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)融合、業(yè)務(wù)融合、終端融合、運(yùn)營(yíng)管理融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去。

物聯(lián)網(wǎng)需求分析

（2）可靠傳遞：通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)融合、業(yè)務(wù)融合、終端融合、運(yùn)營(yíng)管55（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。物聯(lián)網(wǎng)需求分析

（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56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(lái)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。

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57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(xiě)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。

物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

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58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(lèi)似于人體結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)中樞和大腦。

物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

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59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(zhuān)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(lèi)似于人的社會(huì)分工，最終構(gòu)成人類(lèi)社會(huì)。物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

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60

概述1感知層

2小結(jié)

5網(wǎng)絡(luò)層

3應(yīng)用層

4主要內(nèi)容

概述1感知層2小結(jié)5網(wǎng)絡(luò)層3應(yīng)用層4主要內(nèi)容61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(lèi)世界和物理世界的數(shù)據(jù)獲取問(wèn)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62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(lèi)傳輸距離小于100m，速率低于1Mbit/s的中低速無(wú)線短距離傳輸技術(shù)。感知層功能

感知層一般包括數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)短距離傳輸兩部分感知層功能63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(cè)技術(shù)（傳感器、RFID、二維碼等）、中低速無(wú)線或有線短距離傳輸技術(shù)（Zigbee、藍(lán)牙等）等。

牙刷也上物聯(lián)網(wǎng)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(cè)技術(shù)（傳感器64傳感器技術(shù)

計(jì)算機(jī)類(lèi)似于人的大腦，而僅有大腦而沒(méi)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。傳感器是攝取信息的關(guān)鍵器件，它是物聯(lián)網(wǎng)中不可缺少的信息采集手段，也是采用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的重要方法

傳感器技術(shù)計(jì)算機(jī)類(lèi)似于人的大腦，而僅有大腦而沒(méi)有感知外界信65傳輸●處理存儲(chǔ)●顯示記錄●控制傳感器功能

傳輸●處理傳感器功能66RFID技術(shù)

RFID是射頻識(shí)別（RadioFrequencyIdentification）的英文縮寫(xiě)，是20世紀(jì)90年代開(kāi)始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它利用射頻信號(hào)通過(guò)空間電磁耦合實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息實(shí)現(xiàn)物體識(shí)別。

RFID技術(shù)RFID是射頻識(shí)別（RadioFrequen67RFID射頻識(shí)別

RFID射頻識(shí)別68RFID系統(tǒng)構(gòu)成

一般由RFID標(biāo)簽、標(biāo)簽讀寫(xiě)器和后端數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成RFID標(biāo)簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。也稱(chēng)卡片。讀寫(xiě)器(Reader)：讀取(有時(shí)還可以寫(xiě)入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式。也稱(chēng)讀卡器，或讀頭等。包括天線（Antenna）。后端數(shù)據(jù)庫(kù)可以是運(yùn)行于任意硬件平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，通常具有強(qiáng)大計(jì)算和存儲(chǔ)能力，同時(shí)它包含所有Tag的信息。RFID系統(tǒng)構(gòu)成一般由RFID標(biāo)簽、標(biāo)簽讀寫(xiě)器和后端數(shù)據(jù)庫(kù)69電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫(xiě)器產(chǎn)生的磁場(chǎng)后，讀寫(xiě)器發(fā)出射頻信號(hào)憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽）讀寫(xiě)器讀取信息并解碼后，送至后端數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理RFID技術(shù)的工作原理

電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫(xiě)器產(chǎn)生的磁場(chǎng)后，讀寫(xiě)器發(fā)出射頻信號(hào)RFID70二維碼技術(shù)

二維碼技術(shù)71二維碼在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”和“1”比特流的概念，使用若干與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來(lái)表示數(shù)值信息，并通過(guò)圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)處理。二維碼技術(shù)原理

二維碼在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”和72數(shù)據(jù)容量更大二維碼能在橫向和縱向兩個(gè)方位同時(shí)表達(dá)信息成本低，易制作，持久耐用容錯(cuò)能力強(qiáng)，具有糾錯(cuò)功能條碼符號(hào)形狀、尺寸大小比例可變二維碼還可以引入保密措施，其保密性較一維碼要強(qiáng)很多二維碼的優(yōu)勢(shì)

數(shù)據(jù)容量更大二維碼的優(yōu)勢(shì)73ZigBee技術(shù)

ZigBee是一種短距離、低功耗的無(wú)線傳輸技術(shù)，是一種介于無(wú)線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)，它是IEEE802.15.4協(xié)議的代名詞。ZigBee采用分組交換和跳頻技術(shù)，并且可使用3個(gè)頻段，分別是2.4GHz的公共通用頻段、歐洲的868MHz頻段和美國(guó)的915MHz頻段。

ZigBee技術(shù)ZigBee是一種短距離、低功耗的無(wú)線傳輸74短距離范圍數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)ZigBee技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合

短距離范圍ZigBee技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合75數(shù)據(jù)傳輸速率低●低功耗成本低

●網(wǎng)絡(luò)容量大有效范圍小

●工作頻段靈活可靠性高

安全性高ZigBee技術(shù)特點(diǎn)

數(shù)據(jù)傳輸速率低●低功耗ZigBee技術(shù)特點(diǎn)76藍(lán)牙藍(lán)牙（Bluetooth）是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與話音通信的開(kāi)放性全球規(guī)范，和ZigBee一樣，是一種短距離的無(wú)線傳輸技術(shù)。藍(lán)牙采用高速跳頻（FrequencyHopping）和時(shí)分多址（TimeDivisionMultipleAccess，TDMA）等先進(jìn)技術(shù)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信

藍(lán)牙藍(lán)牙（Bluetooth）是一種無(wú)線數(shù)據(jù)與話音通信的開(kāi)放77同時(shí)可傳輸話音和數(shù)據(jù)可以建立臨時(shí)性的對(duì)等連接（AdhocConnection)開(kāi)放的接口標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙的技術(shù)特點(diǎn)

同時(shí)可傳輸話音和數(shù)據(jù)藍(lán)牙的技術(shù)特點(diǎn)78

概述1感知層

2小結(jié)

5網(wǎng)絡(luò)層

3應(yīng)用層

4主要內(nèi)容

概述1感知層2小結(jié)5網(wǎng)絡(luò)層3應(yīng)用層4主要內(nèi)容79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(wú)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(wèn)題

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?0網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)

Internet移動(dòng)通信網(wǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)Internet81Internet物聯(lián)網(wǎng)也被認(rèn)為是Internet的進(jìn)一步延伸Internet將作為物聯(lián)網(wǎng)主要的傳輸網(wǎng)絡(luò)之一，它將使物聯(lián)網(wǎng)無(wú)所不在、無(wú)處不在地深入社會(huì)每個(gè)角落

Internet物聯(lián)網(wǎng)也被認(rèn)為是Internet的進(jìn)一步延伸82移動(dòng)通信網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)由無(wú)線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)和骨干網(wǎng)三部分組成。無(wú)線接入網(wǎng)主要為移動(dòng)終端提供接入網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，核心網(wǎng)和骨干網(wǎng)主要為各種業(yè)務(wù)提供交換和傳輸服務(wù)。

移動(dòng)通信網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)由無(wú)線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)和骨干網(wǎng)三部分組成。83移動(dòng)通信網(wǎng)為人與人之間通信、人與網(wǎng)絡(luò)之間的通信、物與物之間的通信提供服務(wù)在移動(dòng)通信網(wǎng)中，當(dāng)前比較熱門(mén)的接入技術(shù)有3G、Wi-Fi和WiMAX移動(dòng)通信網(wǎng)

移動(dòng)通信網(wǎng)為人與人之間通信、人與網(wǎng)絡(luò)之間的通信、物與物之間的84無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的基本功能是將一系列空間分散的傳感器單元通過(guò)自組織的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，從而將各自采集的數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸匯總，以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間分散范圍內(nèi)的物理或環(huán)境狀況的協(xié)作監(jiān)控，并根據(jù)這些信息進(jìn)行相應(yīng)的分析和處理

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的基本功能是將一系列空85監(jiān)控終端無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控接入簇頭節(jié)點(diǎn)簇頭節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

監(jiān)控終端無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控接入簇頭節(jié)點(diǎn)簇頭節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳感器86節(jié)點(diǎn)數(shù)目更為龐大（上千甚至上萬(wàn)），節(jié)點(diǎn)分布更為密集由于環(huán)境影響和存在能量耗盡問(wèn)題，節(jié)點(diǎn)更容易出現(xiàn)故障環(huán)境干擾和節(jié)點(diǎn)故障易造成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化通常情況下，大多數(shù)傳感器節(jié)點(diǎn)固定不動(dòng)傳感器節(jié)點(diǎn)具有的能量、處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力等都十分有限無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

節(jié)點(diǎn)數(shù)目更為龐大（上千甚至上萬(wàn)），節(jié)點(diǎn)分布更為密集無(wú)線傳感器87

概述1感知層

2小結(jié)

5網(wǎng)絡(luò)層

3應(yīng)用層

4主要內(nèi)容

概述1感知層2小結(jié)5網(wǎng)絡(luò)層3應(yīng)用層4主要內(nèi)容88應(yīng)用層功能

功能：將感知和傳輸來(lái)的信息進(jìn)行分析和處理，做出正確的控制和決策，實(shí)現(xiàn)智能化的管理、應(yīng)用和服務(wù)這一層解決的是信息處理和人機(jī)界面的問(wèn)題

應(yīng)用層功能功能：將感知和傳輸來(lái)的信息進(jìn)行分析和處理，做出89應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)

M2M云計(jì)算人工智能數(shù)據(jù)挖掘中間件