物聯(lián)網(wǎng)體系構(gòu)架第1頁/共50頁

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

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“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

第3頁/共50頁物聯(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、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個能力：全面感知、可靠傳遞、智能處理

物聯(lián)網(wǎng)需求分析

第4頁/共50頁（1）全面感知：利用RFID、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息，包括用戶位置、周邊環(huán)境、個體喜好、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

第5頁/共50頁（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)時準(zhǔn)確地傳遞出去。

物聯(lián)網(wǎng)需求分析

第6頁/共50頁（3）智能處理：利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對物體進(jìn)行實(shí)時智能化控制。物聯(lián)網(wǎng)需求分析

第7頁/共50頁物聯(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。

第8頁/共50頁感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官——識別物體，采集信息。感知層包括二維碼標(biāo)簽和識讀器、RFID標(biāo)簽和讀寫器、攝像頭、GPS等，主要作用是識別物體，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)

第9頁/共50頁網(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。

物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

第10頁/共50頁應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的“社會分工”——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，這類似于人的社會分工，最終構(gòu)成人類社會。物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)

第11頁/共50頁

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

第12頁/共50頁感知層功能

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。

第13頁/共50頁感知層一般包括數(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)。感知層功能

第14頁/共50頁感知層關(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)（傳感器、RFID、二維碼等）、中低速無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)第15頁/共50頁傳感器技術(shù)

計算機(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

第16頁/共50頁傳輸●處理存儲●顯示記錄

●控制傳感器功能

第17頁/共50頁RFID技術(shù)

RFID是射頻識別（RadioFrequencyIdentification）的英文縮寫，是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動識別技術(shù)，它利用射頻信號通過空間電磁耦合實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息實(shí)現(xiàn)物體識別。

第18頁/共50頁RFID射頻識別

第19頁/共50頁RFID系統(tǒng)構(gòu)成

一般由RFID標(biāo)簽、標(biāo)簽讀寫器和后端數(shù)據(jù)庫構(gòu)成RFID標(biāo)簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象。也稱卡片。讀寫器(Reader)：讀取(有時還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式。也稱讀卡器，或讀頭等。包括天線（Antenna）。后端數(shù)據(jù)庫可以是運(yùn)行于任意硬件平臺的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通常具有強(qiáng)大計算和存儲能力，同時它包含所有Tag的信息。第20頁/共50頁電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器產(chǎn)生的磁場后，讀寫器發(fā)出射頻信號憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息（無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽），或者主動發(fā)送某一頻率的信號（有源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽）讀寫器讀取信息并解碼后，送至后端數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)處理RFID技術(shù)的工作原理

第21頁/共50頁二維碼技術(shù)

第22頁/共50頁二維碼在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計算機(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)制相對應(yīng)的幾何形體來表示數(shù)值信息，并通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動識讀以實(shí)現(xiàn)信息的自動處理。二維碼技術(shù)原理

第23頁/共50頁數(shù)據(jù)容量更大二維碼能在橫向和縱向兩個方位同時表達(dá)信息成本低，易制作，持久耐用容錯能力強(qiáng)，具有糾錯功能條碼符號形狀、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

第24頁/共50頁ZigBee技術(shù)

ZigBee是一種短距離、低功耗的無線傳輸技術(shù)，是一種介于無線標(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個頻段，分別是2.4GHz的公共通用頻段、歐洲的868MHz頻段和美國的915MHz頻段。

第25頁/共50頁短距離范圍數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)ZigBee技術(shù)應(yīng)用場合

第26頁/共50頁數(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)

第27頁/共50頁藍(lán)牙藍(lán)牙（Bluetooth）是一種無線數(shù)據(jù)與話音通信的開放性全球規(guī)范，和ZigBee一樣，是一種短距離的無線傳輸技術(shù)。藍(lán)牙采用高速跳頻（FrequencyHopping）和時分多址（TimeDivisionMultipleAccess，TDMA）等先進(jìn)技術(shù)，支持點(diǎn)對點(diǎn)及點(diǎn)對多點(diǎn)通信

第28頁/共50頁同時可傳輸話音和數(shù)據(jù)可以建立臨時性的對等連接（AdhocConnection)開放的接口標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙的技術(shù)特點(diǎn)

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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

第30頁/共50頁網(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

第31頁/共50頁網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)

Internet移動通信網(wǎng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

第32頁/共50頁Internet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)無所不在、無處不在地深入社會每個角落

第33頁/共50頁移動通信網(wǎng)移動通信網(wǎng)由無線接入網(wǎng)、核心網(wǎng)和骨干網(wǎng)三部分組成。無線接入網(wǎng)主要為移動終端提供接入網(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)。

第34頁/共50頁移動通信網(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)在移動通信網(wǎng)中，當(dāng)前比較熱門的接入技術(shù)有3G、Wi-Fi和WiMAX移動通信網(wǎng)

第35頁/共50頁無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(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自組織的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，從而將各自采集的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸匯總，以實(shí)現(xiàn)對空間分散范圍內(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

第36頁/共50頁監(jiān)控終端無線或有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控接入簇頭節(jié)點(diǎn)簇頭節(jié)點(diǎn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

第37頁/共50頁節(jié)點(diǎn)數(shù)目更為龐大（上千甚至上萬），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)固定不動傳感器節(jié)點(diǎn)具有的能量、處理能力、存儲能力和通信能力等都十分有限無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

第38頁/共50頁

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

第39頁/共50頁應(yīng)用層功能

功能：將感知和傳輸來的信息進(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)界面的問題

第40頁/共50頁應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)

M2M云計算人工智能數(shù)據(jù)挖掘中間件

第41頁/共50頁M2M根據(jù)不同場景代表Machine-to-MachineMan-to-MachineMachine-to-ManMobile-to-MachineMachine-to-Mobile

第42頁/共50頁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M2M將多種不同類型的通信技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，將數(shù)據(jù)從一臺終端傳送到另一臺終端，也就是機(jī)器與機(jī)器的對話。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

第43頁/共50頁云計算云計算（CloudComputing）是分布式計算（DistributedComputing）、并行計算（ParallelComputing）和網(wǎng)格計算（GridComputing）的發(fā)展，或者說是這些計算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)。用戶可以在多種場合，利用各類終端，通過互聯(lián)網(wǎng)接入云計算平臺來共享資源。

第44頁/共50頁人工智能人工智能（ArtificialIntelligence）是探索研究使各種機(jī)器模擬人的某些思維過程和智能行為（如學(xué)習(xí)、推理、思考、規(guī)劃等），使人類的智能得以物化與延伸的一門學(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)計算機(jī)自動處理。

第45頁/共50頁數(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、對決策有潛在價值的數(shù)據(jù)的過程。在物聯(lián)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)挖掘只是一個代表性概念，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。

第46頁/共50頁中間件中間件是為了實(shí)現(xiàn)每個小的應(yīng)用環(huán)境或系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化以及它們之間的通信，在后臺應(yīng)用軟