第1章 物联网及其体系结构

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3.物联网与泛在网 “泛在网”即广泛存在的网络，它以无所不在、无所不包、无所不能为 基本特征，以实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅 地通信为目标。 物联网、泛在网概念的出发点和侧重点不完全一致，但其目标都是突 破人与人通信的模式，建立物与物、物与人之间的通信。
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2.物联网与传感网 • 传感器网可以看成是传感模块加组网模块共同构成的一个网络。传感 器仅仅感知到信号，并不强调对物体的标识。例如可以让温度传感器 感知到森林的温度，但并不一定需要标识哪根树木。 • 物联网的概念相对比传感器网大。这主要是因为不但要感知物，而且 要标识物。不但可以让温度传感器感知到森林的温度，而且还要标识 是哪棵树木的温度。
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作业：一、二
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3．短距离无线通信技术
在一般意义上，只要通信收发双方通过无线 电波传输信息，并且传输距离限制在较短的范围 内，通常是几十米以内，就可以称为短距离无线 通信。 低成本、低功耗和对等通信，是短距离无线 通信技术的三个重要特征和优势。
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1.7.2应用层关键技术 1．云计算
云计算的核心思想，是将大量用网络连接的计算 资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用 户提供相应服务。 借助SaaS、PaaS、IaaS等先进的商业模式把这强大 的计算能力分布到终端用户手中。
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3．人工智能
人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)是研究人 类智能活动的规律，构造具有一定智能的人工系 统，研究如何让计算机去完成以往需要人的智力 才能胜任的工作，也就是研究如何应用计算机的 软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方 法和技术。
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1.6.2网络层关键技术 1．互联网
互联网是一个由各种不同类型和规模的、独立运 行和管理的计算机网络组成的世界范围的巨大计 算机网络——全球性计算机网络，它的英文名字 叫Internet。
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1.4物联网的体系结构
物联网分为三个层次：感知层、网络层和应用层。
应 用 层
环境监测
智能电力
„„
智能交通
工业监测
公共 技术
公共中间件
信息开放平台
云计算平台
服务支撑平台 标识 解析
网 络 层
异构网融合
资源和存储管理
专用网络
远程控制 安全 技术
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1.7应用层功能及其关键技术 1.7.1应用层功能
应用层包括各类用户界面显示设备以及其他管理 设备等，这也是物联网体系结构的最高层。应用 层根据用户的需求可以面向各类行业实际应用的 管理平台和运行平台，并根据各种应用的特点集 成相关的内容服务，如智能交通系统、环境监测 系统、远程医疗系统等。
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1.3物联网相关概念
1.物联网与互联网
对比内容 起源点在哪里 面向的对象是谁 咋样发展的过程 谁是使用者 技术核心在谁手里 创新的空间 什么样的文化属性 技术手段 互联网 （1） 计算机技术的出现 （2） 技术传播速度的加快 人 技术的研究到人类技术共享应 用 所使用的人 主流的操作系统和语言开发商 主要 的创新和体验创新 精英文化，无序世界 网络协议，web2.0 物联网 （1） 传感技术的创新 （2） 云计算 人和物质 芯片技术平台和应用过程 人和物质，人即信息体，物即信息体 芯片技术开发商和标准制定者 技术就是生活，想象就是科技，让一 切事物都有智能 草根文化， “活信息”世界 数据采集，传输介质，后台计算
GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统) 的简称，是20世纪70年代由美国陆海空三军联合 研制的新一代空间卫星导航定位系统。
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6．GIS技术
GIS(Geographic Information System，地理信息系统) 是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和 使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间 分析即时技木。
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2．移动通信网
移动通信使电话摆脱了电缆的束缚，让人们可以 以更加灵活方便的方式进行交流。特别是在物联 网时代，移动通信将发挥更大的作用。一个完整 的物联网系统由前端信息生成、中间传输网络以 及后端的应用平台构成。如果将信息终端，通常 是RFID、传感器以及各种智能信息设备，局限在 固定网络中，期望中无所不在的感知识别将无法 实现。
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1.6网络层功能及其关键技术 1.6.1网络层功能
网络层的主要功能是直接通过现有互联网 (IPv4/IPv6网络)、移动通信网（如GSM、TDSCDMA、WCDMA、CDMA2000、无线接入网、无 线局域网等）、卫星通信网等基础网络设施，对 来自感知层的信息进行接入和传输。
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1.2 物联网的特点
物联网的全面感知，物联网的可靠传递，物联网的智能控制。 总而言之，物联网的特点就是对物体具有全面感知的能力，对信息具 有可靠传递和智能控制的能力。也就是说，全面感知、可靠传递、智 能控制是物联网的基本特点。 物联网的多种数据融合： 物联网由多个异构系统组成； 数据融合，是指将多种数据或信息进行处理，组合出高效、符合用户 要求的信息的过程。
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图1-2 RFID系统的组成
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RFID是一种简单的无线系统
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2．传感器技术
传感器是指能感受规定的被测量件，并按照一定 的规律转换成可用输出信号的器件或装置。
3．嵌入式系统
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4．数据挖掘
数据挖掘(Data Mining)，就是从存放在数据库、数 据仓库或其他信息库中的大量的数据中获取有效 的、新颖的、潜在有用的、最终可理解的模式的 非平凡过程。 知识发现过程由三个阶段组成：①数据准备；② 数据挖掘；③结果表达和解释。数据挖掘可以与 用户或知识库交互。
主要的功能和作用是完成信息采集和信号处理工作。
1.5.2感知层关键技术 1．RFID技术
无线射频识别技术(Radio Frequency Identification， RFID)，又称电子标签，是一种通信技术，可通过 无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无 需在识别系统与特定目标之间建立机械或光学接 触。
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2．中间件
中间件是一类连接软件组件和应用的计算机软件， 它包括一组服务，以便运行在一台或多台机器上 的多个软件通过网络进行交互。也有人将中间件 定义为分布式系统中位于操作系统和应用软件间 的软件层。
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下一代承载网
M2M无线接入
移动通信网
互联网
传输层和感知层互通
QoS 管理
感 知 层
低速与中高速短距 离传输技术
自组织网技术
协同信息处理 技术
传感器中间件 技术 网络 管理
传感器
二维条码
RFID
多媒体信息
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1.5感知层功能及其关键技术 1.5.1感知层功能
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1.1 物联网的定义
物联网是指物体通过智能感知装置，经过传输网络，到达指定 数据处理中心，实现人与人、物与物、人与物之间信息交互与 处理的智能化网络。这里包括三个层次：首先是传感网络，也 就是目前所说的包括RFID、条码、传感器等设备在内的传感网； 其次是信息传输网络，主要用于远距离传输传感网所采集的巨 量数据信息；最后则是信息应用网络，也就是智能化数据处理 和信息服务。 物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物 联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩 展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之 间进行信息交换和通信。 物联网的英文名称为“The Internet of Things”。
嵌入式技术执行专用功能并被内部计算机控制的 设备或者系统。
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4．微机电系统（MEMS）
微机电系统是指可批量制作的，集微型机构、微 型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路， 直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系 统。
5．GPS技术