物联网导论-物联网体系结构概述PPT(共 54张)
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桂小林 7
• 物联网可以抽象划分 成广泛分布的感知设 备、物联网中间件、 上层应用三个层次， 如图2-2所示
• 中间件（ Middleware）是 位于感知设备和应用 之间的通用服务，这 些服务具有标准的程 序接口和协议，即中 间件=平台+通信。
桂小林 8
2.2 物联网体系结构的基本组成
• 由物联网特点可知，物联网具有很强的异构性，为 实现异构设备之间的互联、互通与互操作，物联网 需要以一个开放的、分层的、可扩展的网络体系结 构为框架。
• 体系架构是指导具体系统设计的首要前提。物联网 应用广泛，系统规划和设计极易因角度的不同而产 生不同的结果，因此急需建立一个具有框架支撑作 用的体系架构。另外，随着应用需求的不断发展， 各种新技术将逐渐纳入物联网体系中，体系架构的 设计也将决定物联网的技术细节、应用模式和发展 趋势。
桂小林 5
• 如图2-1所示，在物联 网中，任何人和物之间 都可以在任何时间、任 何地点实现与任何网络 的无缝融合，它实现了 物理世界的情景（ context）感知、处 理和控制这一闭环过程 真正意义上形成了人物、人-人、物-物间信 息连接的新一代智能互 联网络。
桂小林 17
图2-11 手机钱包
桂小林 18
三层
物联网 绿色农业 工业监控 公共安全 城市管理 远程医疗 智能家居 智能交通 环境监测
应用层
物联网 网络层
云计算平台
2G网络
物联网管理中心
物联网信息中心
（编码、认证、鉴
（算法库、样本
权、计费） 3G网络 库、信息库） 4G网络
行业专家系统
RFID 读写器
桂小林 16
• 智能处理层：智能处理层是整个系统的核心，它的主要功能是数据存储 和多源数据的协同分析。通过在服务器上部署智能分析处理程序，针对单一 探测器所采集的数据，调用相应的功能模块进行分析，对同一区域的其它探 测器所采集的信息进行综合分析，实现异常事件的智能判断。 • 应用决策层：应用决策层的主要是系统的应用展示和管理。用户可以通 过智能手机、平板电脑等远程监控终端监控和管理系统，及时对监测到的各 种事件进行决策处理。
桂小林 3
本章内容
• 2.1 物联网体系结构概述 • 2.2 物联网体系结构的基本组成 • 2.3 物联网关键技术 • 2.4 已有物联网相关应用架构
桂小林 4
2.1 物联网体系结构概述
• 认识任何事物都要有一个从整体到局部的过程，尤 其对于结构复杂、功能多样的系统。首先需要对它 的整体结构有所了解，然后才能进一步的去讨论其 中的细节。
物联网技术概论
（课程第2Hale Waihona Puke Baidu）
桂小林 1
AR2 物联网的模型
• 最少学时：3学时 • 知识点：
➢ 功能模型 ➢ 层次模型 ➢ 拓扑结构
• 学习目标：
➢ 熟悉物联网的功能模型 ➢ 熟悉物联网的层次模型 ➢ 理解功能模型与层次模型之间的关系 ➢ 连接物联网常用网络拓扑结构
桂小林 2
第二章 物联网体系结构
M2M 终端
传感器网关
传感器网关
物联网 感知层
RFID标签 传感器 摄像头
传感器网络
传感器网络
桂小林 19
桂小林 20
2.3 物联网关键技术
• 物联网是继互联网后又一次技术的革新，代表着未 来计算机与通信的发展方向。这次革新也取决于一 些重要领域的动态技术创新，从RFID、EPC、传 感技术到认知网络、云计算等。
桂小林 10
通用四层结构
桂小林 11
通用四层结构
• 感知控制层：它是物联网发展和应用的基础，包括RFID读写器、智能 传感节点和接入网关等组成。各种传感节点通过感知目标环境的相关信 息，并自行组网传递到网关接入点，网关将收集到的数据通过互联网络 提交到后台处理。
• 数据传输层：主要负责通过各种接入设备实现互联网、移动通信网等不 同类型的网络融合。此外，还提供路由、格式转换、地址转换等功能。
桂小林 12
感知控制层
• 感知是指对客观事 物的信息直接获取 并进行认知和理解 的过程。
• 人们对于信息获取 的需求促使其不断 研发新的技术来获 取感知信息，如传 感器、RFID、定位 技术等。
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数据传输层
• 物联网的数据传输 层主要进行信息的 传送，它是物理感 知世界的延伸，更 好地实现物与物之 间的通信、物与人 之间的通信以及人 与人之间的通信。
• 目前，国内外的研究人员在描述物联网的体系结构 时，差异很大。如：
➢ ITU-T在Y. 2002的自下而上分为底层泛在感知网络、 异构网络接入层、骨干传输网、网络中间件、泛在网络 应用平台5层结构。
➢ 通用四层物联网体系结构，包含感知控制层、数据传输 层、数据管理与组织层、应用决策层。
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5层结构
• 物联网数的据传输 层主要包括接入网 和核心网两层结构
学生调研
桂小林 14
数据管理层
• 数据管理层则是利用云计算平台实现海量感知数据 的动态组织与管理，云计算技术的运用，使数以亿 计的各类物品的实时动态管理变得可能。
• 随着物联网应用的发展、终端数量的增长，通过借 助云计算处理海量信息，进行辅助决策，提升物联 网信息处理能力。
➢ (1) 智能计算 ➢ (2) 海量数据存储、检索 ➢ 。。。
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应用决策层
• 物联网技术综合了传感器技术、嵌入式计算技术、 互联网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等 多种领域技术,具有十分广阔的应用前景，在智能 家居、工农业控制、城市管理、远程医疗、环境监 测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等众 多领域有着广泛的应用价值。
• 数据的动态组织与管理层：实现感知数据的语义理解、推理、决策以及 提供数据的查询、存储、分析、挖掘等。云计算为感知数据的存储、分 析提供了很好的平台，是信息处理的重要组成部分，也是应用层各种应 用的基础。
• 应用决策层：物联网应用层利用经过分析处理的感知数据，为用户提供 多种不同类型的服务。物联网的应用可分为监控型（物流监控、污染监 控），控制型（智能交通、智能家居），扫描型（手机钱包、高速公路 不停车收费）等。
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• 物联网的最终目的是建立一个满足人们生产、生活 以及对资源、信息更高需求的综合平台，管理跨组 织、跨管理域的各种资源和异构设备，为上层应用 提供全面的资源共享接口，实现分布式资源的有效 集成，提供各种数据的智能计算、信息的及时共享 ，决策的辅助分析等。
• 物联网是在传感网、互联网的基础上发展起来的
• 物联网可以抽象划分 成广泛分布的感知设 备、物联网中间件、 上层应用三个层次， 如图2-2所示
• 中间件（ Middleware）是 位于感知设备和应用 之间的通用服务，这 些服务具有标准的程 序接口和协议，即中 间件=平台+通信。
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2.2 物联网体系结构的基本组成
• 由物联网特点可知，物联网具有很强的异构性，为 实现异构设备之间的互联、互通与互操作，物联网 需要以一个开放的、分层的、可扩展的网络体系结 构为框架。
• 体系架构是指导具体系统设计的首要前提。物联网 应用广泛，系统规划和设计极易因角度的不同而产 生不同的结果，因此急需建立一个具有框架支撑作 用的体系架构。另外，随着应用需求的不断发展， 各种新技术将逐渐纳入物联网体系中，体系架构的 设计也将决定物联网的技术细节、应用模式和发展 趋势。
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• 如图2-1所示，在物联 网中，任何人和物之间 都可以在任何时间、任 何地点实现与任何网络 的无缝融合，它实现了 物理世界的情景（ context）感知、处 理和控制这一闭环过程 真正意义上形成了人物、人-人、物-物间信 息连接的新一代智能互 联网络。
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图2-11 手机钱包
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三层
物联网 绿色农业 工业监控 公共安全 城市管理 远程医疗 智能家居 智能交通 环境监测
应用层
物联网 网络层
云计算平台
2G网络
物联网管理中心
物联网信息中心
（编码、认证、鉴
（算法库、样本
权、计费） 3G网络 库、信息库） 4G网络
行业专家系统
RFID 读写器
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• 智能处理层：智能处理层是整个系统的核心，它的主要功能是数据存储 和多源数据的协同分析。通过在服务器上部署智能分析处理程序，针对单一 探测器所采集的数据，调用相应的功能模块进行分析，对同一区域的其它探 测器所采集的信息进行综合分析，实现异常事件的智能判断。 • 应用决策层：应用决策层的主要是系统的应用展示和管理。用户可以通 过智能手机、平板电脑等远程监控终端监控和管理系统，及时对监测到的各 种事件进行决策处理。
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本章内容
• 2.1 物联网体系结构概述 • 2.2 物联网体系结构的基本组成 • 2.3 物联网关键技术 • 2.4 已有物联网相关应用架构
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2.1 物联网体系结构概述
• 认识任何事物都要有一个从整体到局部的过程，尤 其对于结构复杂、功能多样的系统。首先需要对它 的整体结构有所了解，然后才能进一步的去讨论其 中的细节。
物联网技术概论
（课程第2Hale Waihona Puke Baidu）
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AR2 物联网的模型
• 最少学时：3学时 • 知识点：
➢ 功能模型 ➢ 层次模型 ➢ 拓扑结构
• 学习目标：
➢ 熟悉物联网的功能模型 ➢ 熟悉物联网的层次模型 ➢ 理解功能模型与层次模型之间的关系 ➢ 连接物联网常用网络拓扑结构
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第二章 物联网体系结构
M2M 终端
传感器网关
传感器网关
物联网 感知层
RFID标签 传感器 摄像头
传感器网络
传感器网络
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2.3 物联网关键技术
• 物联网是继互联网后又一次技术的革新，代表着未 来计算机与通信的发展方向。这次革新也取决于一 些重要领域的动态技术创新，从RFID、EPC、传 感技术到认知网络、云计算等。
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通用四层结构
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通用四层结构
• 感知控制层：它是物联网发展和应用的基础，包括RFID读写器、智能 传感节点和接入网关等组成。各种传感节点通过感知目标环境的相关信 息，并自行组网传递到网关接入点，网关将收集到的数据通过互联网络 提交到后台处理。
• 数据传输层：主要负责通过各种接入设备实现互联网、移动通信网等不 同类型的网络融合。此外，还提供路由、格式转换、地址转换等功能。
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感知控制层
• 感知是指对客观事 物的信息直接获取 并进行认知和理解 的过程。
• 人们对于信息获取 的需求促使其不断 研发新的技术来获 取感知信息，如传 感器、RFID、定位 技术等。
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数据传输层
• 物联网的数据传输 层主要进行信息的 传送，它是物理感 知世界的延伸，更 好地实现物与物之 间的通信、物与人 之间的通信以及人 与人之间的通信。
• 目前，国内外的研究人员在描述物联网的体系结构 时，差异很大。如：
➢ ITU-T在Y. 2002的自下而上分为底层泛在感知网络、 异构网络接入层、骨干传输网、网络中间件、泛在网络 应用平台5层结构。
➢ 通用四层物联网体系结构，包含感知控制层、数据传输 层、数据管理与组织层、应用决策层。
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5层结构
• 物联网数的据传输 层主要包括接入网 和核心网两层结构
学生调研
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数据管理层
• 数据管理层则是利用云计算平台实现海量感知数据 的动态组织与管理，云计算技术的运用，使数以亿 计的各类物品的实时动态管理变得可能。
• 随着物联网应用的发展、终端数量的增长，通过借 助云计算处理海量信息，进行辅助决策，提升物联 网信息处理能力。
➢ (1) 智能计算 ➢ (2) 海量数据存储、检索 ➢ 。。。
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应用决策层
• 物联网技术综合了传感器技术、嵌入式计算技术、 互联网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等 多种领域技术,具有十分广阔的应用前景，在智能 家居、工农业控制、城市管理、远程医疗、环境监 测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等众 多领域有着广泛的应用价值。
• 数据的动态组织与管理层：实现感知数据的语义理解、推理、决策以及 提供数据的查询、存储、分析、挖掘等。云计算为感知数据的存储、分 析提供了很好的平台，是信息处理的重要组成部分，也是应用层各种应 用的基础。
• 应用决策层：物联网应用层利用经过分析处理的感知数据，为用户提供 多种不同类型的服务。物联网的应用可分为监控型（物流监控、污染监 控），控制型（智能交通、智能家居），扫描型（手机钱包、高速公路 不停车收费）等。
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• 物联网的最终目的是建立一个满足人们生产、生活 以及对资源、信息更高需求的综合平台，管理跨组 织、跨管理域的各种资源和异构设备，为上层应用 提供全面的资源共享接口，实现分布式资源的有效 集成，提供各种数据的智能计算、信息的及时共享 ，决策的辅助分析等。
• 物联网是在传感网、互联网的基础上发展起来的