物联网-第2章 物联网体系架构-物联网——体系结构、协议标准与无线通信-高泽华-清华大学出版社
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➢ OSI七层模型和TCP/IP四个协议层的关系
2.2 网络传输层
➢ IPv6
➢ 地址空间巨大 ➢ 地址层次丰富 实现 IP 层网络安全 无状态自动配置
2.2 网络传输层
➢ 传输网与传感网的融合
2.3 应用层
➢ 应用层是物联网运行的驱动力，提供服务是物联网建设的价值所在。应用 层的核心功能在于站在更高的层次上管理、运用资源。感知层和传输层将 收集到的物品参数信息，汇总在应用层进行统一分析、挖掘、决策，用于 支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、控制、共享、互通，提升 信息的综合利用度。应用层是对物联网的信息进行处理和应用,面向各类 应用,实现信息的存储、数据的分析和挖掘、应用的决策等,涉及到海量信 息的智能分析处理、分布式计算、中间件等多种技术。 网络传输层 2.3 应用层 2.4 物联网体系构架
第2章 物联网体系架构
➢ 物联网是互联网向世界万物的延伸和扩展， 是以实现万物互联的一种网络。万物互联是 实现物与物、人与人、物与人之间的通信。 物联网系统架构和标准的技术体系包括：感 知层、传输层、应用层。
（1）感知网用于采集与传输环境信息 （2）接入网由一些网关或汇聚节点组成，为感知网与外部网络或控制中心之间的通信提
供基础通信接入设施 （3）网络基础设施是指下一代互联网NGN （4）中间件由负责大规模数据采集与处理的软件组成 （5）应用平台涉及未来各个行业，它们将有效使用物联网提供服务以提高生产和生活的
➢ 业务模式和流程
➢ 1.业务模式
➢ 业务定制模式 ➢ 公共服务模式 ➢ 灾害应急模式
➢ 2.业务描述语言
➢ XML ➢ UML ➢ BPEL
➢ 3.业务流程
2.3 应用层
➢ 服务资源
➢ 1.标识
➢ 1)GUID标准 ➢ 2)OID标准
➢ 2.地址 ➢ 3.存储资源 ➢ 4.计算能力
2.3 应用层
2.2 网络传输层
➢ 网络层是物联网的神经系统,主要进行信息 的传递, 网络层包括接入网和核心网。
2.2 网络传输层
➢ 互联网与NGI体系架构： ➢ 开放系统互连参考模型 (Open System Interconnect 简称OSI） 是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制 定的一个用于计算机或通信系统间开放系统互连参考模型，从低到高 分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和 应用层。 ➢ 每一层的功能是独立的。它利用其下一层提供的服务并为其上一层提 供服务，而与其他层的具体实现无关。服务是下一层向上一层提供的 通信功能和层之间的会话规定，一般用通信原语实现。两个开放系统 中的同等层之间的通信规则和约定称之为协议。
效率和质量。
2.4 物联网体系构架
➢ M2M
➢ M2M是欧洲电信标准组织（ETSI）制订的一 个关于机器与机器之间进行通信的标准体系架 构，非智能终端设备可以通过移动通信网络与 其他智能终端设备（IntelligenceTerminal， IT）或系统进行通信，包括服务需求、功能架 构和协议定义3个部分。
2.2 网络传输层
2.2 网络传输层
➢ 模型中数据的传送过程
➢ 开放系统互连参考模型各层的功能，可以简单地概括为：物理层正确利用媒质，数据链 路层协议走通每个节点，网络层选择走哪条路，运输层找到对方主机，会话层指出对方 实体是谁，表示层决定用什么语言交谈，应用层指出做什么事。
2.2 网络传输层
2.3 应用层
➢ 服务质量
1.通信为中心的服务质量
时延 ➢ 公平性 ➢ 优先级 ➢ 可靠性
2.数据为中心的服务质量
真实性 安全性 完整性 冗余性 实时性
3.用户为中心的数据质量
智能化 吸引力 友好度
2.4 物联网体系构架
➢ USN体系架构
USN体系架构自底向上将物联网分为五层。感知网、接入网、网络基础设施、中间件和 应用平台。每一层的功能定义如下：
2.4 物联网体系构架
➢ 去中心化的分布式系统具有更好的灵活性， 让这种功能的实现成为了可能，并且可以与 区块链很好地结合。社交网络发展及在解决 复杂问题上取得的成功，为物联网提出了一 种新的解决方案：利用社交网络思想、来解 决物联网服务中遇到的复杂问题
2.4 物联网体系构架
➢ 智能社交系统中，将现实世界中的事物抽象 成资源接入网络中，系统自行分配对接入网 络的资源进行管理。这样一个分布式智能社 交系统可以实现多个资源间的信息交流、协 同工作。通过这种方式，根据具体需求扩展 或定制化的功能，提高智能化程度以满足用 户的需求；对这种架构体系定义好接口，各 部分独立更新后并不影响整个系统的正常工 作，实现系统的可扩展性。
2.1 感知层
➢ 感知层由具有感知、识别、控制和执行等功 能的多种设备组成，通过采集各类环境数据 信息，将物理世界和信息世界联系在一起。 感知层应用的技术有传感器技术、RFID技 术、定位技术、图像采集技术等等
2.1 感知层
➢ 传感器
➢ 传感网络由传感器、执行器、通信单元、存储单元、处理单元和能量供给单元等模块组 成。传感器节点内部结构示意图:
2.1 感知层
➢ 无线传感器网络的体系架构
2.1 感知层
➢ 无线传感器网络特点
1.分布式、自组织性 2.网络规模大、分布密度高 3.可扩展性 4.网络节点的计算能力、储存能力和电源能量
有限 5.相关应用性 6.以数据为中心
2.1 感知层
➢ 无线传感器网络研究范畴
1.网络拓扑控制 2.网络协议 3.网络安全 4.时间同步 5.定位技术 6.数据融合 7.数据管理 8.无线通信技术 9.嵌入式操作系统
2.4 物联网体系构架
➢ SENSEI
2.4 物联网体系构架
➢ IoT-A是欧盟FP7计划项目的研究结果
2.4 物联网体系构架
➢ WoT(Web of Things)
➢ Wot技术可用来解决物联网开放性不足的问题，通过风格的架构设计和技术标准将物联 网设备的数据和功能开放到互联网上，从而整合异构的物联网设备，降低物联网应用的 开发门槛，同时，保证了系统的可扩展性。解决了物联网系统的开放性、降低设备接入 系统的成本问题。当物联网中的设备数量增加以后，如何利用好数以百万计的设备为用 户提供所需要的服务，如何实现人与设备、设备与设备之间的信息交互，就成了需要解 决的问题
2.2 网络传输层
➢ IPv6
➢ 地址空间巨大 ➢ 地址层次丰富 实现 IP 层网络安全 无状态自动配置
2.2 网络传输层
➢ 传输网与传感网的融合
2.3 应用层
➢ 应用层是物联网运行的驱动力，提供服务是物联网建设的价值所在。应用 层的核心功能在于站在更高的层次上管理、运用资源。感知层和传输层将 收集到的物品参数信息，汇总在应用层进行统一分析、挖掘、决策，用于 支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、控制、共享、互通，提升 信息的综合利用度。应用层是对物联网的信息进行处理和应用,面向各类 应用,实现信息的存储、数据的分析和挖掘、应用的决策等,涉及到海量信 息的智能分析处理、分布式计算、中间件等多种技术。 网络传输层 2.3 应用层 2.4 物联网体系构架
第2章 物联网体系架构
➢ 物联网是互联网向世界万物的延伸和扩展， 是以实现万物互联的一种网络。万物互联是 实现物与物、人与人、物与人之间的通信。 物联网系统架构和标准的技术体系包括：感 知层、传输层、应用层。
（1）感知网用于采集与传输环境信息 （2）接入网由一些网关或汇聚节点组成，为感知网与外部网络或控制中心之间的通信提
供基础通信接入设施 （3）网络基础设施是指下一代互联网NGN （4）中间件由负责大规模数据采集与处理的软件组成 （5）应用平台涉及未来各个行业，它们将有效使用物联网提供服务以提高生产和生活的
➢ 业务模式和流程
➢ 1.业务模式
➢ 业务定制模式 ➢ 公共服务模式 ➢ 灾害应急模式
➢ 2.业务描述语言
➢ XML ➢ UML ➢ BPEL
➢ 3.业务流程
2.3 应用层
➢ 服务资源
➢ 1.标识
➢ 1)GUID标准 ➢ 2)OID标准
➢ 2.地址 ➢ 3.存储资源 ➢ 4.计算能力
2.3 应用层
2.2 网络传输层
➢ 网络层是物联网的神经系统,主要进行信息 的传递, 网络层包括接入网和核心网。
2.2 网络传输层
➢ 互联网与NGI体系架构： ➢ 开放系统互连参考模型 (Open System Interconnect 简称OSI） 是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制 定的一个用于计算机或通信系统间开放系统互连参考模型，从低到高 分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和 应用层。 ➢ 每一层的功能是独立的。它利用其下一层提供的服务并为其上一层提 供服务，而与其他层的具体实现无关。服务是下一层向上一层提供的 通信功能和层之间的会话规定，一般用通信原语实现。两个开放系统 中的同等层之间的通信规则和约定称之为协议。
效率和质量。
2.4 物联网体系构架
➢ M2M
➢ M2M是欧洲电信标准组织（ETSI）制订的一 个关于机器与机器之间进行通信的标准体系架 构，非智能终端设备可以通过移动通信网络与 其他智能终端设备（IntelligenceTerminal， IT）或系统进行通信，包括服务需求、功能架 构和协议定义3个部分。
2.2 网络传输层
2.2 网络传输层
➢ 模型中数据的传送过程
➢ 开放系统互连参考模型各层的功能，可以简单地概括为：物理层正确利用媒质，数据链 路层协议走通每个节点，网络层选择走哪条路，运输层找到对方主机，会话层指出对方 实体是谁，表示层决定用什么语言交谈，应用层指出做什么事。
2.2 网络传输层
2.3 应用层
➢ 服务质量
1.通信为中心的服务质量
时延 ➢ 公平性 ➢ 优先级 ➢ 可靠性
2.数据为中心的服务质量
真实性 安全性 完整性 冗余性 实时性
3.用户为中心的数据质量
智能化 吸引力 友好度
2.4 物联网体系构架
➢ USN体系架构
USN体系架构自底向上将物联网分为五层。感知网、接入网、网络基础设施、中间件和 应用平台。每一层的功能定义如下：
2.4 物联网体系构架
➢ 去中心化的分布式系统具有更好的灵活性， 让这种功能的实现成为了可能，并且可以与 区块链很好地结合。社交网络发展及在解决 复杂问题上取得的成功，为物联网提出了一 种新的解决方案：利用社交网络思想、来解 决物联网服务中遇到的复杂问题
2.4 物联网体系构架
➢ 智能社交系统中，将现实世界中的事物抽象 成资源接入网络中，系统自行分配对接入网 络的资源进行管理。这样一个分布式智能社 交系统可以实现多个资源间的信息交流、协 同工作。通过这种方式，根据具体需求扩展 或定制化的功能，提高智能化程度以满足用 户的需求；对这种架构体系定义好接口，各 部分独立更新后并不影响整个系统的正常工 作，实现系统的可扩展性。
2.1 感知层
➢ 感知层由具有感知、识别、控制和执行等功 能的多种设备组成，通过采集各类环境数据 信息，将物理世界和信息世界联系在一起。 感知层应用的技术有传感器技术、RFID技 术、定位技术、图像采集技术等等
2.1 感知层
➢ 传感器
➢ 传感网络由传感器、执行器、通信单元、存储单元、处理单元和能量供给单元等模块组 成。传感器节点内部结构示意图:
2.1 感知层
➢ 无线传感器网络的体系架构
2.1 感知层
➢ 无线传感器网络特点
1.分布式、自组织性 2.网络规模大、分布密度高 3.可扩展性 4.网络节点的计算能力、储存能力和电源能量
有限 5.相关应用性 6.以数据为中心
2.1 感知层
➢ 无线传感器网络研究范畴
1.网络拓扑控制 2.网络协议 3.网络安全 4.时间同步 5.定位技术 6.数据融合 7.数据管理 8.无线通信技术 9.嵌入式操作系统
2.4 物联网体系构架
➢ SENSEI
2.4 物联网体系构架
➢ IoT-A是欧盟FP7计划项目的研究结果
2.4 物联网体系构架
➢ WoT(Web of Things)
➢ Wot技术可用来解决物联网开放性不足的问题，通过风格的架构设计和技术标准将物联 网设备的数据和功能开放到互联网上，从而整合异构的物联网设备，降低物联网应用的 开发门槛，同时，保证了系统的可扩展性。解决了物联网系统的开放性、降低设备接入 系统的成本问题。当物联网中的设备数量增加以后，如何利用好数以百万计的设备为用 户提供所需要的服务，如何实现人与设备、设备与设备之间的信息交互，就成了需要解 决的问题