第1章 物联网及其体系结构
物联网技术与应用_第1章 概述
1.1.3 物联网概念解析
物联网仍以互联网为基础和核心，其用
户端由互联网中的人扩展为一般物品；
物联网在互联网的接入方式和端系统上 进行了延伸，利用射频识别技术和传感 器网络等使物品具有自我表达能力，从 而实现人与物、物与物间的信息交流和 资源共享； 物联网的本质是将世界上的人、物、网与社会融合为一个整体，将人类社 会的所有活动，包括经济活动、社会活动、生产活动和个人活动等融合到 统一的物联网基础之上运行，构成一个动态全球信息基础设施。
在物联网时代，会有大量的信息需要传输和处理，这要求有一个与之匹配的
网络化管理平台，完成数据管理和整合，在平台上对各种感知信息进行收集，然后 对其分门别类的管理，并进行有指向性的传输，建立一个如此庞大的网络体系结构 仅凭单个企业难以完成。
1.4 物联网发展中面临的问题--5
中科院感知中国对概念的解读
物联网是全球信息化发展的新阶段，从信息化向智能化提升。
在已经发展起来的传感、识别、接入网、无线通讯网、互联网、云计
算、应用软件、智能控制等技术基础上的集成、发展和提升。
物联网本身是针对特定管理对象的“有限网络”，是以实现控制和管
理为目的，通过传感/识别器和网络将管理对象连接起来，实现信息感 知、识别、情报处理、态势判断和决策执行等智能化的管理和控制。
1.2.1 互联网是物联网的实现基础
互联网的发展经历了研究网、运行网、商业网三个阶段，目前所使用的通信 技术都可以支持物联网的信息传输，因此不需要为物联网专门建行基础的通信网络， 但物联网所需要的底层感知技术和上层的智能信息处理技术是传统的互联网所不具
备的，所以，在物联网的实现过程中互联网为其通信服务提供了基础，而物联网的
1.4 物联网发展中面临的问题--2
物联网体系结构
物联网体系结构物联网（Internet of Things）是指通过各种传感器和通信设备连接物体，使之能够互相沟通和交互，从而实现信息的收集、传输和处理。
物联网的核心组成部分是其体系结构，即通过各个层次和组件的有机组合，构建一个完整的物联网系统。
本文将介绍物联网体系结构的基本架构和主要组成部分。
一、边缘层边缘层是物联网体系结构的最底层，也是最接近物体的一层。
它包括各类传感器、执行器以及相关的通信、存储和处理设备。
传感器负责感知环境中的各种参数和状态，并将其转化为数字信号；执行器则负责根据指令执行相应的操作。
边缘设备通过无线或有线网络与上层网关进行通信，传输采集到的数据和接收控制指令。
二、网关层网关层是连接边缘设备和核心网络的桥梁，在整个物联网体系结构中起到重要的作用。
它负责实现不同通信协议之间的转换和数据格式的处理，以便边缘设备能够与上层的网络进行交互。
网关层还可以具备一定的存储和计算能力，用于边缘数据的缓存和预处理。
同时，网关层也承担着数据安全和隐私保护的责任，通过身份验证和加密等手段保护物联网系统的安全。
三、核心网络层核心网络层是物联网的中间层，负责连接各个网关和云平台、应用程序等核心组件。
它采用各种通信协议和网络技术，实现不同设备之间的互联互通。
核心网络层也具备一定的路由和转发能力，用于数据的分发和传输。
此外，核心网络层还要满足物联网系统对带宽、延迟和可靠性等性能指标的要求，保证数据的快速和可靠传输。
四、云平台层云平台层是物联网的上层，负责数据的存储、处理和分析。
它提供了丰富的云服务和应用程序接口（API），使开发者可以基于物联网数据进行应用开发和创新。
云平台层具备强大的计算和存储能力，可以处理和分析海量的数据，并提供实时的决策支持。
同时，云平台还提供了对物联网系统进行远程管理和监控的功能，方便用户对设备进行集中控制和维护。
五、应用层应用层是物联网体系结构的最顶层，是向用户提供服务和功能的界面。
第1章 物联网及其体系结构
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第1章 物联网及其体系结构
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
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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作业：一、二
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ห้องสมุดไป่ตู้
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第1章 物联网及其体系结构
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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第1章 物联网及其体系结构
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。
物联网层次结构以及与互联网的关系(ppt 39张)
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感知层-RFID技术
• 是物联网中“让物品开口说话”的关键技 术，物联网中RFID标签上存着规范而具有 互通性的信息，通过无线数据通信网络把 他们自动采集到中央信息系统中实现物品 的识别。
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感知层-RFID技术
• RFID是一种非接触式的自动识别技术，它 利用射频方式进行非接触双向通信，以达 到自动识别目标对象并获取相关数据。 • 优点：精度高、适应环境能力强、抗干扰 能力强、操作快捷等。 • 从本质上看，RFID是一种特殊的传感器技 术。
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物联网的层次结构
• 如果将人对问题智慧处理的能力形式与物 联网工作过程做一个比较，不难看出两者 也有惊人的相似之处。 • 人的感官用来获取信息，人的神经用来传 输信息，人的大脑用来处理信息，使人具 有智慧处理各种问题的能力。 • 物联网处理问题同样也要经过三个过程： 全面感知、可靠传输、智能应用（处理）
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物联网感知层
• 感知层实现对物理世界智能感知识别、信 息采集处理和自动控制，并通过通信模块 将物理实体连接到网络层和应用层，是实 现互联网全面感知的基础。 • 感知层中的关键技术包括传感器技术、 RFID技术和传感器网络等。
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感知层-传感器
• 在物联网中传感器主要负责接收物品“讲 话”的内容。 • 传感器技术是从自然信源获取信息并对获 取的信息进行处理、变换、识别的一门多 学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及 传感器、信息处理和识别的规划设计、开 发、制造、测试、应用及评价改进活动等 内容。
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物联网网络层
• 网络层处于物联网网络结构模型中的第二 层，使用感知层并向上为应用层服务。 • 网络层由各种私有网络、互联网、有线和 无线通信网、网络管理系统和云计算平台 等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负 责传递和处理感知层获取的信息。
物联网体系结构
物联网体系结构
物联网体系结构由终端设备、数据处理平台、通信支持服务和应用层服务组成。
终端设备是物联网系统中最基本的部分，其功能是采集环境变量，如温度、湿度、压力、电流等，并把相应的信息处理成数据发送给数据处理平台或直接与应用端通信。
我们
可以使用传感器获取实时信息并将其发送给终端设备，终端设备负责收集、处理和发送信息。
数据处理平台的功能是存储和管理来自物联网系统的数据，一般使用数据库技术去进
行储存和处理工作。
同时，它还提供软件接口供下游应用端调用。
通信支持服务为物联网系统提供连接，包括宽带技术、无线技术等。
它主要负责提供
下行和上行数据通信服务，以及服务订阅，数据流控制，安全传输，等技术支持服务。
应用层服务是物联网系统最高层，它是系统的最终使用者和物联网系统的操作者。
应
用服务提供的功能包括数据可视化、数据分析、设备管理等，以及应用程序开发平台。
应用层服务提供了一个统一的界面，用户可以通过界面交互控制物联网系统中的设备，并获取设备的实时数据，进行自动化控制和管理。
另外，应用层还提供了一个开放平台，
开发者可以在平台上快速开发，部署和发布他们的应用程序，创造了丰富的应用场景。
上述是物联网体系结构的基本架构，它提供了系统的实时控制能力和数据分析能力，
为物联网的发展和研究提供了可能和帮助。
物联网的体系结构
把给出测的量参结反原据馈构件量的和检进方参测行式数的将推将比连便被动比直较接于控执较，接在调量行原求推系整实元件出动统的际件给他被中元值去出们控，部控与的的对改制件给偏偏象被善，定差差，控系用原信使对统串件号其象的联进被。性或行控能者放量。大发，生用变来化。
检测被控的物理量（若物理量是 非电量，一般转换为电量）
第二章第1章物联绪网论的体系结构
4 自动控制系统的基本控制方式 1 反馈控制方式 方式：按偏差进行控制。 特点：减小或消除这个偏差 作用：具有抑制任何内、外扰动对被控量产 生影响的能力，有较高的控制精度。 问题：系统使用的元件多、结构复杂，设计 麻烦。
第1章 绪论
4 自动控制系统的基本控制方式 2 开环控制方式
方式：把两者结合起来，对主要扰动采用适当补偿 的装置实现按扰动控制，同时再组成反馈控制系统 实现按偏差控制，以消除其余扰动产生的偏差。 特点：系统的主要扰动已被补偿，反馈控制系统就 比较容易被设计，控制效果也会更好。
第二章第1章物联绪网论的体系结构
2.5 物联网的反馈与控制
2.5.2 物联网系统的控制论解析
物联网中的“感、 智、控”分别构 成了物联网控制 系统的测量、比 较、执行等三大 部件，这三大部 件又在“联”这 种网络平台上得 以相互作用，形 成了“控制系 统”，最终实现 了“控”的目的。
第二章第1章物联绪网论的体系结构
2.5 物联网的反馈与控制
2.5.3物联网的控制特性
传统控制系统：
稳：通过控制可使被控对象稳定在期望值附近 准：被控对象的输出量与参据量之间的偏差在一个可容忍 的范围内 快：被控对象达到的期望值的时间延迟短
自本控制方式
第二章第1章物联绪网论的体系结构
第1章 物联网概论
第一类新型服务包括提高道路安全的 汽车通信， 汽车通信，通过操作能源家庭装置更加理 性地使用家庭能源的方式， 性地使用家庭能源的方式，而“周边协助 生活”目的在于不引人注视的情况下， 生活”目的在于不引人注视的情况下，在 日常生活中对老年人提供帮助。 日常生活中对老年人提供帮助。
第二类的服务范例包括一个虚拟的失 物招领办公室， 物招领办公室，这是一个接收来自失主的 呼求的移动基础设备， 呼求的移动基础设备，或者是其风险可以 被很好估计的保险（ 被很好估计的保险（而且甚至可以降低风 只有投保人是“明智的” 险）只有投保人是“明智的”。 另一个Internet的驱动是现实世界提 另一个 的驱动是现实世界提 供给信息系统的意识。 供给信息系统的意识。
在内网、专网或 环境下， 在内网、专网或Internet环境下，采用适 环境下 当的信息安全保障机制， 当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至 个性化的实时在线监测、定位追溯、 个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联 调度指挥、预案管理、远程控制、 动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全 防范、远程维保、在线升级、统计报表、 防范、远程维保、在线升级、统计报表、决 策支持、领导桌面等管理和服务功能， 策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现 万物” 高效、节能、安全、环保” 对“万物”的“高效、节能、安全、环保” 一体化TaaS（Everything 的“管、控、营”一体化 （ as a Service）服务。 ）服务。
EPC网络的目的不单是用 网络的目的不单是用RFID技术识别物 网络的目的不单是用 技术识别物 同样可以用来简化进程和交换所获数据。 体，同样可以用来简化进程和交换所获数据。 EPCIS（EPC Information Services）标准 （ ） 代表了该网络的一个基本组成部分， 代表了该网络的一个基本组成部分，而且它已 经被许多软件制造商支持。 经被许多软件制造商支持。
物联网的结构体系
物联网的结构体系物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过将传感器、无线通信技术、云计算、大数据等技术与物体连接起来，实现物理世界与数字世界的互联互通。
物联网的快速发展使得各行各业都纷纷应用其技术，从而构建起复杂而庞大的结构体系。
本文将从物联网的组成部分、网络架构、数据处理和应用层面等方面进行论述，揭示物联网的结构体系。
一、物联网的组成部分物联网的组成部分包含物体、传感器、网络和应用四个主要方面。
1. 物体物体是指连接到网络中的实体，包括各类设备、传感器、智能终端等。
这些物体能够感知、收集和处理数据，并通过网络与其他物体进行通信。
2. 传感器传感器是物联网中的关键技术之一，用于感知物理世界的各种信息，如温度、湿度、光强等。
传感器能够将感知到的数据转换成可传输的数字信号，并通过网络发送到其他设备进行处理。
3. 网络物联网的网络是实现物体之间互联互通的基础设施。
它包括传输介质、通信协议和网络拓扑结构等要素。
常用的物联网网络包括无线传感网、蜂窝网络、以太网等。
4. 应用物联网应用是物联网的核心价值所在，它通过对感知数据的分析和处理，实现对物体的远程监控、智能控制和数据分析。
物联网应用广泛应用于智慧城市、智能交通、农业环保等领域。
二、物联网的网络架构物联网的网络架构是指物体之间的连接方式和关系。
常见的物联网网络架构有集中式架构、边缘计算架构和分布式架构。
1. 集中式架构集中式架构是指物联网中心节点负责接收、处理和分发感知数据。
这种架构适用于规模较小、数据量较少的场景，但缺点是中心节点容易成为单点故障。
2. 边缘计算架构边缘计算架构是指将计算任务从云端下沉到网络边缘，实现数据近端处理和响应。
这种架构具有低延迟、高可靠性的优势，并适用于物联网应用对实时性和隐私保护要求较高的场景。
3. 分布式架构分布式架构是指将计算和存储任务分发到多个节点中进行处理。
这种架构具有高可伸缩性和高容错性的特点，能够满足大规模物联网应用的需求。
物联网体系结构PPT幻灯片课件
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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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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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2.4.2中国物联网产业的基本架构
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思考与练习题 一、简答题 1、简述物联网的功能特征与基本功能。 2、简述物联网感知层的组成与作用。 3、物联网在传输网络层存在各种网络形式，通常使
用的网络形式有哪几种？ 4、简述应用层相关技术?
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感知层示意图 8
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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。
物联网的结构体系
物联网的结构体系1 物联网概述物联网（Internet of Things，IoT）是一个描述互联物体的新兴网络技术。
这些互联物体具有多个感测器、小型处理器和联网芯片，可以自动收集和分析周围环境的数据，从而实现自动化控制和自动传输数据。
物联网运用先进技术，如无线、网络传输和分发技术，就可以将远程物体与互联网相连接，实现联网控制和服务。
2 物联网结构体系物联网结构体系是指通过物联网技术，组建不同物体之间的连接和交互架构，目的是进行全面的智能连接和智能管理，实现智慧生活和智能安保的发展。
物联网结构体系由多个物联网组件构成。
物联网组件包括传感器模块、网络接口、无线传输模块，以及物联网设备的维护系统等。
传感器模块的设计包括各种传感器和处理器，可以实现自主采集和分析环境信息。
网络接口是物联网互联网的中心，可以实现跨设备间的数据、命令传输，及分布式网络访问等功能。
无线传输模块可以实现高速、大容量的传输，包括无线传感器网络和蜂窝网络等。
3 物联网的优点物联网结构提供了一种由物体互联而形成的数字化和智能化的开放系统，它能够实现智能控制、流程自动化和追踪监控等功能、实现无线射频识别、智能改造和大数据分析等效果。
物联网具有许多优势，首先，物联网能够实时获取和传输物体之间的数据，从而可以便捷的实现物体或领域的联网。
其次，它允许众多设备之间形成一种共性的网络，从而使得用户可以通过这种网络进行全面的控制、传输数据和信息。
此外，物联网还可以实现智能安保，可大大提高企业的生产管理效率和节约经济成本。
4 物威网安全问题物联网安全是一个复杂和敏感的问题，有几个因素可能影响物联网的安全性。
首先，无线传输技术是物联网实现无线控制和传输信息的关键技术，它面临着被攻击者窃取、拒绝服务和其他类型的威胁，因此物联网系统应考虑有效的安全保护技术。
其次，物联网设备的安全性也是一个值得考虑的问题，物联网设备上可能会安装恶意软件，因此应当采取高级的防护措施。
物联网体系结构与技术分析
物联网体系结构与技术分析物联网（Internet of Things，IoT）指的是基于互联网的智能化事物互联，是由智能化硬件、软件、通信网络、数据存储与处理中心等构成的一个复杂的系统。
物联网的体系结构物联网的体系结构包括感知层、网络传输层、数据处理层和应用层。
感知层感知层是指通过各种传感器和感知节点将物理世界的信息采集并进行初步处理，转化为数字信号，传输到网络传输层。
感知层的主要组成部分包括传感器、控制器、执行器、嵌入式芯片、数据采集设备等。
网络传输层网络传输层是指将感知层采集的数据通过无线传输或有线传输技术传输到云端，实现数据的实时传输和通信。
网络传输层的主要组成包括局域网、无线传感网、移动通信网、互联网等。
数据处理层数据处理层是指对传入的数据进行分析、计算、存储和处理，提供各种技术支持和服务，便于用户进行数据分析和决策。
数据处理层的主要组成部分包括云计算平台、数据存储系统、大数据分析软件和人工智能算法等。
应用层应用层是指用户通过互联网对数据进行访问和使用的界面，完成对物联网的各项功能的使用和管理。
应用层的主要组成包括各种智能终端、软件应用程序和管理系统等。
物联网的技术分析物联网核心技术主要包括感知技术、通信技术、云计算和大数据分析技术、人工智能技术等。
感知技术感知技术是物联网的基础技术，主要是通过传感器和控制器实现对物理信号、声音、光线、温度、湿度等各种变化的采集。
传感器技术的发展已经发展成强大的商业市场，大量的厂商在骨感传感器、图像传感器、红外传感器等方面进行大量的开发工作。
通信技术通信技术是物联网的沟通桥梁，在实际的应用过程中，无线传感网络和蓝牙等技术，长距离通信技术有WiFi、LTE和NarrowBand-Internet of Things (NB-IoT)等技术。
这些技术可以满足不同场景下的链接与通信需求，方便数据的交换和共享。
随着5G技术的逐渐成熟，其将成为物联网通信技术的重要发展方向。
物联网概念模型与体系结构
物联网概念模型与体系结构一、本文概述随着科技的飞速发展，物联网（Internet of Things, IoT）已经逐渐渗透到我们生活的方方面面，从智能家居到工业自动化，再到智慧城市的建设，物联网技术的影子无处不在。
物联网是一个将各种物理设备、传感器和执行器通过互联网连接起来，实现信息共享和智能化控制的巨大网络。
本文将深入探讨物联网的概念模型与体系结构，分析其核心组件、关键技术和相互关系，以期望为读者提供一个清晰、系统的物联网知识框架，为进一步研究与应用打下坚实基础。
在本文中，我们首先将对物联网的基本概念进行阐述，包括物联网的定义、特征和发展历程。
接着，我们将详细介绍物联网的概念模型，包括感知层、网络层和应用层三个核心层次，以及它们之间的交互关系。
在此基础上，我们将进一步探讨物联网的体系结构，包括硬件平台、软件平台和标准规范等方面。
通过对物联网概念模型与体系结构的深入剖析，我们可以更好地理解物联网的工作原理，掌握其关键技术，从而为物联网的未来发展提供有力支持。
本文还将对物联网的发展趋势和前景进行展望，探讨物联网在未来社会的潜在影响和价值。
我们希望通过这篇文章，为读者提供一个全面、深入的物联网知识概览，激发读者对物联网技术的兴趣和热情，推动物联网领域的持续发展与创新。
二、物联网概念模型物联网（IoT）的概念模型是一个抽象化的描述，它揭示了物联网如何通过各种组件和技术相互关联和协作，实现信息的采集、传输、处理和应用。
物联网的概念模型通常包含三个主要部分：感知层、网络层和应用层。
感知层：感知层是物联网的底层，其主要任务是通过各种传感器和执行器获取物理世界中的信息，如温度、湿度、压力、光照、位置等。
这些传感器和执行器可以部署在各种设备、物体和环境中，它们将物理世界的信息转换为数字信号，以便后续的处理和传输。
网络层：网络层负责将感知层采集到的信息传输到应用层。
这一层涉及到各种网络通信技术和协议，如无线传感器网络（WSN）、ZigBee、WiFi、蓝牙、4G/5G移动通信等。
物联网的体系结构
物联网技术物联网的体系结构主讲：叶品菊问题引入物联网的体系结构主要研究哪些内容？如何描述物联网的体系结构呢？物联网技术概论网路体系结构主要研究网络的组成部件以及这些部件之间的关系，与传统网络系统结构一样，也可采用分层网络体系结构来进行描述。
云计算技术RFID智能识别技术无线通信技术传感技术IPV612 43 5从技术角度讲，物联网专业主要涉及的专业有：1524 3遥感与遥测物联网 涉及 专业电子与电气工程电子信息与通讯自动控制计算机科学与工程物联网透过感测和通讯等相关技术，实现人、机器和系统三者之间的智能化连结，解决城市化所带来的各种生活问题，未来如汽车、家电等各种物品都将连上网络，相关创意应用也将有庞大的商机。
物联网是在2005年由国际电信联盟(ITU)正式提出，涵盖“人与人”、“物与物”及“人与物”三大范畴。
物联网体系架构物联网的架构可分为感知层、网络层、应用层三个主要部分。
由传感器(sensor)、影像监视装置、 无线射频识别技术(RFID)等组成， 是物联网架构的基础。
是异构融合的泛在通信网络，包括现有的互联网、通信网、广电网以及各种接人网和专用网，通信网络对采集到的物体信息进行传输和处理。
为手机、pc 等各种终端设备 提供感知信息的应用服务。
应用层网络层 感知层主要实现 关键技术感知层：全面感知，无处不在感知层位于物联网三层结构中的最底层，其功能为“感知”，即通过传感网络获取环境信息。
感知层是物联网的核心，是信息采集的关键部分。
主要实现物体的信息采集、 捕获和识别。
关键技术包括传感器、RFID 、GPS、自组织网络、传感器网络、短距离无线通信等。
物联网体系架构案例：条码识别技术以超市里推广使用的条码识别技术为例，店员通过扫描仪扫一下就能准确了解物品是什么。
结合传感器技术发展，我们不仅知道物品是什么，还能知道它处在什么环境下，如温度、湿度等。
如今，许多科学家在研究将自动识别技术与传感器相结合，让物品具备自主发言能力，通过识别物品，物体就会告诉人们，它是什么，在哪里，温度是多少，湿度是多少，压力是多少等一系列数据。
《物联网概论》第1章 物联网体系结构
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传输系统
公用网络 专用网络 互联网
《物联网概论》-韩毅刚 《物联网概论》-韩毅刚
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监控管理系统
操作平台 管理平台
侧重于人机界面
特征
智能处理 人工决策
《物联网概论》-韩毅刚 《物联网概论》-韩毅刚
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总结
物联网的历史演变 物联网的体系结构 物联网的核心技术 物联网的组成
物联网
行业性比较强
《物联网概论》-韩毅刚 《物联网概论》-韩毅刚
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物联网与泛在网的关系
广义
目标一致
泛在网
侧重理想
物联网
侧重现实
《物联网概论》-韩毅刚 《物联网概论》-韩毅刚
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物联网与CPS
目标一致
虚拟世界和现实世界融合
物联网
强调应用，侧重外在表现形式 强调网络的连通作用 强调感知
《物联网概论》
韩毅刚
机械工业出版社
《物联网概论》-韩毅刚
教材
韩毅刚，物联网概论[M]. 北京: 机械工业出版社 ， 2012.
《物联网概论》-韩毅刚 《物联网概论》-韩毅刚
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主要参考书
韩毅刚，计算机网络技术实践教程[M]. 北京: 机 械工业出版社， 2011. 韩毅刚，计算机网络技术[M]. 北京: 机械工业出 版社， 2010.
《物联网概论》-韩毅刚
《物联网概论》-韩毅刚
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物联网与互联网的关系
数据源不同 互联网
全球性公网 虚拟 信息世界
物联网
行业性的或区域性的专网 真实 物理世界
《物联网概论》-韩毅刚 《物联网概论》-韩毅刚
简述物联网的体系结构
简述物联网的体系结构物联网（InternetofThings，IoT）是一种将物理系统与因特网联系起来，用于存储和交换数据的一种技术。
它利用一系列网络技术，如无线传感器网络和系统整合技术，将人们的日常生活，环境和工业行业的设备联系起来，从而使这些机器变得更加自动、智能化和可视化。
物联网的体系架构是物联网所依赖的重要组成部分，也是物联网实现数据采集、连接、存储和分析的基础。
物联网体系结构一般分为五层：传感层、网络层、数据传输层、控制层以及应用层。
传感层是物联网的核心，由智能传感器、智能模块、智能终端等设备组成，负责从物理世界的实时信息中进行持续的数据采集。
网络层是物联网的存储和传输媒介，它负责物联网设备之间的连接与控制，具体来说就是建立和管理网络，控制信息流，确保设备正常工作。
数据传输层是在网络层和控制层之间的一种技术，它负责数据的安全传输和传输的可靠性，通过它可以对数据采集与传输做出更精准的控制。
控制层是物联网的管理系统，负责智能设备之间的交互，管理网络拓扑结构，为用户提供功能强大、易于管理的物联网环境。
最后，应用层是使用者接触物联网数据的门户，它负责服务门户、设备管理、数据处理和分析等应用，并将这些应用与使用者有机结合起来，提供更加便捷实用的物联网解决方案。
物联网的体系架构有助于搭建可靠的物联网系统，它提供了一种一致的分层架构，可以将物联网中的不同层次联系起来，使其可以获取更多的有用数据。
物联网的体系架构不仅能够满足物联网中的基本需求，而且可以帮助企业更好地把握机遇和应对挑战，为其带来更多的发展机遇。
物联网的体系架构有助于企业更有效地应用物联网，能够将物联网环境中的众多技术有机地连接起来，实现物联网系统高效率地运行，使企业更好地利用物联网技术，实现数据采集、存储和分析等应用。
总之，物联网的体系架构不仅是物联网技术的基础，而且是物联网实现其核心功能的催化剂。
它为物联网设备之间的连接、控制和数据传输提供了基础，是实现物联网通信和服务功能的基石。
物联网体系结构
1 2 物联网定义ຫໍສະໝຸດ • 物联网中的物的涵义要满足以下条件才能够被纳入物 联网的范围： ① 要有相应信息的接收器； ② 要有数据传输通路； ③ 要有一定的存储功能； ④ 要有CPU；
1 2 物联网定义
⑤ 要有操作系统； ⑥ 要有专门的应用程序； ⑦ 要有数据发送器； ⑧ 遵循物联网的通信协议； ⑨ 在世界网络中有可被识别的唯一编号;
2 1 物联网技术概论
• 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13类关键技术;包括：标识技术 物联 网体系结构技术 通信与网络技术 数据和信号处理技 术 软件和算法 发现与搜索引擎技术 电源和能量储存 技术等;
2 2 物联网的层次结构
2 2 物联网的层次结构
• 感知层实现对物理世界的智能感知识别 信息采集处理和 自动控制;并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应 用层;
• 网络层主要实现信息的传递 路由和控制;包括延伸网 接入 网和核心网;网络层可依托公众电信网和互璇网 也可以依 托行业专用通信网络;
2 2 物联网的层次结构
• 应用层类似于人类社会的分工;包括应用基础设施／中间 件和各种物联网应用;应用基础设施／中间件为物联网应 用提供信息处理 计算等通用基础服务设施 能力及资源调 用接口;以此为基础实现物联网在众多领域的各种应用;
1 1 物联网概念
• 物联网的概念是由麻省理工学院AutoID研究中心于 1999年提出的; 当时基于互联网 RFID技术 EPC标准 ;在计算机互联网的基础上;利用射频识别技术 无线 数据通信技术等;构造了一个实现全球物品信息实时 共享的实物互联网;
1 2 物联网定义
目前较为公认的物联网的定义是：
1 4 物联网的三大特征
简述物联网的体系结构
简述物联网的体系结构物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过各种信息传感器、射频识别技术、无线通信技术等手段，将现实世界中各种物理对象与互联网相连接，实现信息的互联互通和智能化控制的网络。
物联网的体系结构包括感知层、传输层、应用层等主要部分。
本文将简要描述物联网的体系结构。
感知层是物联网体系结构的最底层，主要负责物理世界信息的感知和采集。
这一层通常由各种传感器、执行器、智能设备等组成，用于收集环境中的各种信息，例如温度、湿度、光照等。
通过感知层，物联网可以实时获得物理世界的各种数据，并将其传输到上层的处理和应用层。
传输层位于物联网体系结构的中间层，主要负责数据的传输和通信。
在物联网中，由于连接的设备数量庞大且分布广泛，传输层需要采用适应物联网特点的通信协议和技术。
传输层的任务是将感知层收集到的数据进行整理和打包，并通过互联网或专用网络传输到应用层。
传输层的设计需要考虑数据传输的可靠性、实时性和安全性，以确保物联网系统的稳定运行。
应用层是物联网体系结构的最顶层，主要负责数据的处理和应用。
应用层通过分析传输层传来的数据，提取有用的信息，并根据需求进行相应的处理和应用。
应用层可以实现多种功能，包括环境监测、智能家居、智能交通等。
通过应用层的处理，物联网可以实现对物理世界的实时监测、智能控制和智能化决策。
除了以上三个主要部分，物联网的体系结构还涉及到安全机制、边缘计算等其他方面。
在物联网中，数据的安全性是一个非常重要的问题。
物联网系统中传输的数据包含大量的个人敏感信息，因此需要采取相应的安全措施，例如加密传输、身份认证等，以防止数据泄露和非法访问。
此外，随着物联网设备的智能化和复杂化，边缘计算的概念逐渐兴起。
边缘计算指的是将计算和数据处理的任务从云端转移到离数据源更近的边缘设备上，以减少数据传输延迟和网络负载，提高系统的响应速度。
综上所述，物联网的体系结构由感知层、传输层和应用层组成，其中感知层负责物理世界信息的感知和采集，传输层负责数据的传输和通信，应用层负责数据的处理和应用。
物联网体系结构及其主要应用(PPT 26页)
物联网体系结构中的主要技术：
1.射频识别（RFID）： RFID是一种非接触式的自动识别 技术，他通过射频信号自动读取目标对象电子标签内存储 的信息，获得相关数据。 最基本的RFID系统由3部分组成： 标签、阅读器、天线
2.无线传感网：将一系列在空间上分散的传感器单元通过 自组织的无线网络进行连接，通过各类集成化的微型传感 器协作实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息， 以实现对空间分散范围内的环境状况的协作监控。主要由 分布式传感器节点、基站节点、互联网和用户界面等构成。
（4)安全性原则，因此物联网的体系结构和存储数据应能够 防御大范围内的网络攻击，应具备相当好的安全性和可靠 性。
根据物联网的服务类型和节点等情况，下面给出一种由感 知层、网络通信层和应用层组成的3层物联网体系结构。
体系结构图：
感知层：感知层是物联网的皮肤和五官，主要功能是信息 感知与采集，主要包括二维码标签和识读器、RFID标签和 读写器、摄像头、各种传感器等。如温度感应器、声音感 应器、震动感应器、压力感应器、RFID读写器、二维码识 读器等。
3. M2M ：物物互联（M2M） M2M技术是所有机器设备 都具备联网和通信能力，它让机器之间、人与机器之间实 现
无缝连接，能够实现业务流程的自动化。
4.产品电子代码（EPC）： EPC系统是一个非常先进的综 合性和复杂的系统，其最终目标是为每一个单品建立全球 的、开放的标识标准。EPC代码作为产品信息沟通的纽带， 通过识别承载EPC代码信息的RFID标签，利用计算机互联 网，实现整个供应链中物品的自动识别、信息交换和共享， 进而实现对物品的实时跟踪和透明化管理。
通过论文写作期间查阅大量资料首先使我认识了物联网这 个新概念，其次通过对其体系结构的分析，初步掌握了物 联网的基本组成和依赖的技术，最后对物联网在各个领域 的应用也有了更为清晰的认知，在以后涉及到物联网方面 的工作生活中将会使我受益匪浅。
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第1章 联网及其体系结构
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。
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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第1章 物联网及其体系结构
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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第1章 物联网及其体系结构
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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第1章 物联网及其体系结构
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
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作业：一、二
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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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第1章 物联网及其体系结构
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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第1章 物联网及其体系结构
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。
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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第1章 物联网及其体系结构
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
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第1章 物联网及其体系结构
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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第1章 物联网及其体系结构
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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第1章 物联网及其体系结构
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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第1章 物联网及其体系结构
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”。
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第1章 物联网及其体系结构
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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第1章 物联网及其体系结构
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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第1章 物联网及其体系结构
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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第1章 物联网及其体系结构
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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第1章 物联网及其体系结构
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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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。
第1章 物联网及其体系结构
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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第1章 物联网及其体系结构
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。
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图1-2 RFID系统的组成
第1章 物联网及其体系结构
RFID是一种简单的无线系统
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第1章 物联网及其体系结构
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