第2章物联网体系结构PPT课件
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物联网应用技术与实践
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2016.8
1
2021/4/17
2.1 物联网的功能 2.1.1 物联网的功能特征
从物联网的功能上来说，它应该具备以下四个特征。 第一个特征是全面感知能力，可以利用RFID、传感器、 二维条形码等获取被控/被测物体的信息。
第二个特征是数据信息的可靠传递，可以通过各种 电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地 传递出去。
集层。物联网的核心功能是对信息资源进行采集、开发和利 用。
服务支撑层的主要功能是根据底层采集的数据，形成与 业务需求相适应、实时更新的动态数据资源库。
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2021/4/17
应用层将为各类业务提供统一的信息资源支撑， 通过建立、实时更新可重复使用的信息资源库和应用 服务资源库，使得各类业务服务根据用户的需求随需 组合，使得物联网的应用系统对于业务的适应能力明 显提高。该层能够提升对应用系统资源的重用度，为 快速构建新的物联网应用奠定基础，满足在物联网环 境中复杂多变的网络资源应用需求和服务。
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10
2021/4/17
短距离有线通信 （双绞线、同轴电 缆和光纤等）
长距离有线通信（广 电网、电信网等）
数据传输技 术
短距离无线通信 （Zigbee、蓝牙 和红外等）
长距离无线通信 （2G、3G 和 4G 等
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物联网中常用的数据传输技术
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2021/4/17
2.2.4 物联网应用层 第三层是应用层。应用层主要包括服务支撑层和应用子
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网络层是物联网的神经系统，主要进行信息的传递。 网络层要根据感知层的业务特征，优化网络特性，更好 地实现物与物之间、物与人之间以及人与人之间的通信， 这就要求建立一个端到端的全局物联网络。任何终端节 点在物联网中都应能实现泛在互联。由节点组成的网络 末端网络，例如传感器网、RFID、家居网、个域网、局 域网、体域网、车域网等，连接到物联网的异构融合网 络上，从而形成一个广泛互联的网络。
2.1.2 物联网的基本功能 物联网功能在于能基于云计算的SPI等营运模式，
在内网（Intranet）、专网（Extranet/VPN）或互联网 （Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制， 提供安全可控（隐私保护）乃至个性化的实时在线监测、 定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、进程控制、 远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面 （Dashboard）等管理和服务功能，实现对“万物” （Things）的“高效、节能、安全、环保”的“管、 控、营”一体化服务。
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2021/4/17
2.2 物联网的体系结构 2.2.1 物联网的组成
物联网作为一种形式多样的聚合性复杂系统， 涉及了信息技术自上而下的每一个层面，其体 系架构一般可分为感知层、网络层、应用层三 个层面。其中公共技术不属于物联网技术的某 个特定层面，而是与物联网技术架构的三层都 有关系，它包括标识与解析、安全技术、网络 管理和服务质量QoS（Quality of Service， QoS）管理等内容。物联网体系结构图如图2.1 所示。
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物联网体系结构图
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2.2.2 物联网感知层
第一层是感知层，物联网中由于要实现物与物和人与 物的通信，感知层是必须的。感知层主要实现物体的信 息采集、捕获和识别。即以二维码、RFID、传感器为主， 实现对“物”的识别与信息采集。
感知层是物联网发展和应用的基础。例如，张贴安装 在设备上的RFID标签和用来识别RFID信息的扫描仪、感 应器都属于物联网的感知层。现在的高速公路不停车收 费系统、超市仓储管理系统等都是基于这一类结构的物 联网。
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2021/4/17
2.3 物联网关键技术 物联网作为一种形式多样的聚合性复杂系统，在感知层
主要涉及传感器、RFID、硬件技术、电源和能量储存技术等 关键技术，在网络层主要涉及网络与通信、信息处理等关键 技术，在应用层主要涉及发现与搜索引擎技术、软件和算法 技术、数据和信号处理技术等关键技术。还包括物联网公共 技术。在物联网的应用开发过程中，每个层面所涉及的技术， 也有交叉，并不是绝对的。
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感知层示意图 8
2021/4/17
2.2.3 物联网网络层 第二层是网络层。网络是物联网最重要的基础设施之一。
网络层在物联网模型中连接感知层和应用层，具有强大的纽 带作用，高效、稳定、及时、安全地传输上下层的数据。 网络层，即异构融合的泛在通信网络，它包括了现有的互联 网、通信网、广电网以及各种接入网和专用网，通信网络对 采集到的物体信息进行传输和处理。
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2021/4/17
经过近几年的快速发展，各国不同的单位和机构 均初步建立了各自的物联网技术方案。例如，欧盟于 2009年9月发布的《欧盟物联网战略研究路线图》白 皮书中列出了13类物联网关键技术，它包括物联网体 系结构技术、标识技术、通信技术、网络技术、发现 与搜索引擎技术、软件和算法技术、硬件技术、数据 和信号处理技术、关系网络管理技术、电源和能量储 存技术、安全与隐患技术、标准化与相关技术等。物 联网的关键技术如图2.5所示。
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物联网的关键技术
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2.4 物联网产业结构 2.4.1物联网行业产业链结构
物联网产业实际上是一条贯穿传感器/芯片厂商、 通信模块提供商、中间件及应用开发商、系统集成商、 服务提供商以及电信运营商的完整产业链，整个物联 网的产业链几乎覆盖了社会经济领域的各个角落。物 联网行业产业链结构如图2.6所示。
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2021/4/17
ห้องสมุดไป่ตู้
第三个特征是可以智能处理，利用现代控制技术提 供的智能计算方法，对大量数据和信息进行分析和处 理，对物体实施智能化的控制。
第四个特征是可以根据各个行业、各种业务的具体 特点形成各种单独的业务应用，或者整个行业及系统 的建成应用解决方案。
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2021/4/17
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2.1 物联网的功能 2.1.1 物联网的功能特征
从物联网的功能上来说，它应该具备以下四个特征。 第一个特征是全面感知能力，可以利用RFID、传感器、 二维条形码等获取被控/被测物体的信息。
第二个特征是数据信息的可靠传递，可以通过各种 电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地 传递出去。
集层。物联网的核心功能是对信息资源进行采集、开发和利 用。
服务支撑层的主要功能是根据底层采集的数据，形成与 业务需求相适应、实时更新的动态数据资源库。
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应用层将为各类业务提供统一的信息资源支撑， 通过建立、实时更新可重复使用的信息资源库和应用 服务资源库，使得各类业务服务根据用户的需求随需 组合，使得物联网的应用系统对于业务的适应能力明 显提高。该层能够提升对应用系统资源的重用度，为 快速构建新的物联网应用奠定基础，满足在物联网环 境中复杂多变的网络资源应用需求和服务。
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短距离有线通信 （双绞线、同轴电 缆和光纤等）
长距离有线通信（广 电网、电信网等）
数据传输技 术
短距离无线通信 （Zigbee、蓝牙 和红外等）
长距离无线通信 （2G、3G 和 4G 等
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物联网中常用的数据传输技术
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2.2.4 物联网应用层 第三层是应用层。应用层主要包括服务支撑层和应用子
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网络层是物联网的神经系统，主要进行信息的传递。 网络层要根据感知层的业务特征，优化网络特性，更好 地实现物与物之间、物与人之间以及人与人之间的通信， 这就要求建立一个端到端的全局物联网络。任何终端节 点在物联网中都应能实现泛在互联。由节点组成的网络 末端网络，例如传感器网、RFID、家居网、个域网、局 域网、体域网、车域网等，连接到物联网的异构融合网 络上，从而形成一个广泛互联的网络。
2.1.2 物联网的基本功能 物联网功能在于能基于云计算的SPI等营运模式，
在内网（Intranet）、专网（Extranet/VPN）或互联网 （Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制， 提供安全可控（隐私保护）乃至个性化的实时在线监测、 定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、进程控制、 远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面 （Dashboard）等管理和服务功能，实现对“万物” （Things）的“高效、节能、安全、环保”的“管、 控、营”一体化服务。
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2.2 物联网的体系结构 2.2.1 物联网的组成
物联网作为一种形式多样的聚合性复杂系统， 涉及了信息技术自上而下的每一个层面，其体 系架构一般可分为感知层、网络层、应用层三 个层面。其中公共技术不属于物联网技术的某 个特定层面，而是与物联网技术架构的三层都 有关系，它包括标识与解析、安全技术、网络 管理和服务质量QoS（Quality of Service， QoS）管理等内容。物联网体系结构图如图2.1 所示。
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物联网体系结构图
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2.2.2 物联网感知层
第一层是感知层，物联网中由于要实现物与物和人与 物的通信，感知层是必须的。感知层主要实现物体的信 息采集、捕获和识别。即以二维码、RFID、传感器为主， 实现对“物”的识别与信息采集。
感知层是物联网发展和应用的基础。例如，张贴安装 在设备上的RFID标签和用来识别RFID信息的扫描仪、感 应器都属于物联网的感知层。现在的高速公路不停车收 费系统、超市仓储管理系统等都是基于这一类结构的物 联网。
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2.3 物联网关键技术 物联网作为一种形式多样的聚合性复杂系统，在感知层
主要涉及传感器、RFID、硬件技术、电源和能量储存技术等 关键技术，在网络层主要涉及网络与通信、信息处理等关键 技术，在应用层主要涉及发现与搜索引擎技术、软件和算法 技术、数据和信号处理技术等关键技术。还包括物联网公共 技术。在物联网的应用开发过程中，每个层面所涉及的技术， 也有交叉，并不是绝对的。
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2.2.3 物联网网络层 第二层是网络层。网络是物联网最重要的基础设施之一。
网络层在物联网模型中连接感知层和应用层，具有强大的纽 带作用，高效、稳定、及时、安全地传输上下层的数据。 网络层，即异构融合的泛在通信网络，它包括了现有的互联 网、通信网、广电网以及各种接入网和专用网，通信网络对 采集到的物体信息进行传输和处理。
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经过近几年的快速发展，各国不同的单位和机构 均初步建立了各自的物联网技术方案。例如，欧盟于 2009年9月发布的《欧盟物联网战略研究路线图》白 皮书中列出了13类物联网关键技术，它包括物联网体 系结构技术、标识技术、通信技术、网络技术、发现 与搜索引擎技术、软件和算法技术、硬件技术、数据 和信号处理技术、关系网络管理技术、电源和能量储 存技术、安全与隐患技术、标准化与相关技术等。物 联网的关键技术如图2.5所示。
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物联网的关键技术
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2.4 物联网产业结构 2.4.1物联网行业产业链结构
物联网产业实际上是一条贯穿传感器/芯片厂商、 通信模块提供商、中间件及应用开发商、系统集成商、 服务提供商以及电信运营商的完整产业链，整个物联 网的产业链几乎覆盖了社会经济领域的各个角落。物 联网行业产业链结构如图2.6所示。
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ห้องสมุดไป่ตู้
第三个特征是可以智能处理，利用现代控制技术提 供的智能计算方法，对大量数据和信息进行分析和处 理，对物体实施智能化的控制。
第四个特征是可以根据各个行业、各种业务的具体 特点形成各种单独的业务应用，或者整个行业及系统 的建成应用解决方案。
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