物联网层次结构
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。
物联网工程师面试题及答案
物联网工程师面试题及答案一、基础知识1、什么是物联网？答案：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、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。
2、物联网的体系架构包括哪些层次？答案：物联网的体系架构通常包括感知层、网络层和应用层三个层次。
感知层负责采集物理世界的各种信息；网络层负责将感知层获取的数据进行传输和处理；应用层则是基于物联网数据实现各种具体的应用服务。
3、列举几种常见的物联网通信技术。
答案：常见的物联网通信技术包括 WiFi、蓝牙、Zigbee、LoRa、NBIoT 等。
WiFi 适用于高速数据传输和覆盖范围较广的场景；蓝牙常用于短距离设备之间的通信；Zigbee 适用于低功耗、短距离、自组织的网络；LoRa 具有远距离、低功耗的特点；NBIoT 则适用于大规模的物联网设备接入。
4、什么是传感器？列举几种常见的传感器类型。
答案：传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
常见的传感器类型有温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光照传感器、加速度传感器等。
二、技术能力1、简述物联网设备的软件开发流程。
答案：物联网设备的软件开发流程通常包括需求分析、硬件选型、系统设计、编码实现、测试调试和部署维护等阶段。
需求分析阶段明确设备的功能和性能要求；硬件选型根据需求选择合适的传感器、微控制器等硬件；系统设计确定软件的架构和模块划分；编码实现根据设计进行具体的代码编写；测试调试对软件进行功能和性能测试，修复发现的问题；部署维护将软件部署到设备上，并进行后续的维护和升级。
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。
工业物联网的体系架构
典型的物联网系统架构共有3个层次。
一是感知层，即利用射频识别（radio frequency identification, RFID）、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是网络层，通过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；三是应用层，把感知层得到的信息进行处理，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。
在工业环境的应用中，工业物联网面临着与传统的物联网系统架构两个主要的不同点：一是在感知层中，大多数工业控制指令的下发以及传感器数据的上传需要有实时性的要求。
在传统的物联网架构中，数据需要经由网络层传送至应用层，由应用层经过处理后再进行决策，对于下发的控制指令，需要再次经过网络层传送至感知层进行指令执行过程。
由于网络层通常采用的是以太网或者电信网，这些网络缺乏实时传输保障，在高速率数据采集或者进行实时控制的工业应用场合下，传统的物联网架构并不适用。
二是在现有的工业系统中，不同的企业有属于自己的一套数据采集与监视控制系统（supervisory control and data acquisition，SCADA，在工厂范围内实施数据的采集与监视控制。
SCADA系统在某些功能上会与物联网的应用层产生重叠，如何把现有的SCADA系统与物联网技术进行融合，例如哪些数据需要通过网络层传送至应用层进行数据分析；哪些数据需要保存在SCADA的本地数据库中；哪些数据不应该送达应用层，它们往往会涉及到部分传感器的关键数据或者系统的关键信息，只由工厂内部进行处理。
工业物联网的系统架构需要在传统的物联网架构的基础上增加现场管理层。
其作用类似于一个应用子层，可以在较低层次进行数据的预处理，是实现工业应用中的实时控制、实时报警以及数据的实时记录等功能所不可或缺的层次，如图1所示。
图1 工业物联网体系架构1. 感知层感知层的主要功能是识别物体，采集信息和自动控制，是物联网识别物体、采集信息的来源；它由数据采集子层、短距离通信技术和协同信息处理子层组成。
物联网体系结构(共74张PPT)
1.2 物联网定义
• 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：
一个Zigbee网络由一个协调器节点、多个路由器和多个终端设备 节点组成。
WIFI无线网络
• Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备〔如PDA、 〕 等终端以无线方式互相连接的技术。
•WIFI突出优势：
•其一，无线电波的覆盖范围广 •其二，传输速度非常快
•其三，厂商进入该领域的门槛比较低
WIFI无线网络
1.1 物联网概念
• 物联网的概念是由麻省理工学院Auto-ID研究中心于 1999年提出的。当时基于互联网、RFID技术、EPC 标准，在计算机互联网的根底上，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： 通过射频识别〔RFID〕装置、红外感应器、 全球定位系统GPS、激
2.3 物联网感知层关键技术
1. RFID技术 2. 条形码
3. 传感器技术 4. 无线传感器网络技术 5. 产品电子代码EPC
RFID技术
• RFID(Radio Frequency Identification)， 即射频识别，俗称电 子标签。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，可识
具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象； • 2〕阅读器(Reader)或读写器：读取(有时还可以写入
物联网体系结构及关键技术研究
物联网体系结构及关键技术研究感知层是物联网的基础，它主要包括物理设备和传感器等感知节点。
物理设备具有采集实体世界的能力，传感器能够将物理信号转化为数字信号。
感知层的任务是对物理世界进行感知和数据采集，并将采集的数据传输给其他层次。
网络层是物联网的核心，它主要包括传输网络和通信协议等。
传输网络是物联网设备之间的通信网络，可以是有线网络（如以太网、局域网）或无线网络（如Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等）。
通信协议是物联网设备之间进行通信的规则和标准，如HTTP、MQTT等。
应用层是物联网的应用场景，它主要包括各种物联网应用，如智能家居、智能交通、智能医疗等。
应用层是物联网体系结构的顶层，它基于感知层和网络层提供的数据和通信能力，实现不同领域的应用场景。
支撑层是物联网体系结构的支持部分，它主要包括物联网平台、云计算和大数据等。
物联网平台提供物联网设备的管理和控制功能，包括设备接入管理、数据存储和分发、业务逻辑处理等。
云计算是物联网数据处理和存储的基础，利用云端的计算和存储资源，支持物联网应用的实时性和可扩展性。
大数据是从物联网中获取的海量数据，通过数据分析和挖掘，提供决策支持和业务优化的能力。
关键技术是支撑物联网体系结构的关键技术手段，包括传感技术、通信技术、数据处理技术和安全技术等。
传感技术是物联网实现感知和数据采集的基础，包括传感器技术、无线传感网络、RFID等。
传感技术能够将物理世界的信息转换为数字信号，并通过无线网络传输给其他设备。
通信技术是物联网实现设备之间互联互通的关键，包括有线通信和无线通信等。
有线通信技术主要包括以太网、局域网等，无线通信技术主要包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、NB-IoT等。
数据处理技术是物联网实现数据传输、存储、处理和分析的关键，包括数据传输和存储、数据挖掘和机器学习等。
数据传输和存储技术能够实现物联网设备之间的数据传输和存储，数据挖掘和机器学习技术能够对物联网中的大数据进行分析和挖掘。
物联网结构层次及其功能
以下为物联网结构层次及其功能，一起来了解一下吧。
感知层——感知信息作为物联网的核心，承担感知信息作用的传感器，一直是工业领域和信息技术领域发展的重点，传感器不仅感知信号、标识物体，还具有处理控制功能。
目前，在发达国家，其发展已芯片化、集成化和智能化。
如最早提出泛在网的加州大学（伯克利分校），已将压力、磁、光等传感单元集成在一个芯片中，而且芯片具备无线接入和自组网功能。
然而，传感器国产化程度较低，其成本、性能和寿命尚不能满足交通运输物联网信息感知的需求。
据了解，交通运输部正在和其他部门合作，研制满足交通需求、具有自主知识产权的传感器，并对市场产生了影响。
如专业生产感知气象信息设备的维萨拉公司，得知交通运输部正在组织相关研究后，主动要求加入，其产品在国内也应声降价。
网络层——传输信息传感器感知到基础设施和物品信息后，需要通过网络传输到后台进行处理。
目前，传输信息应用的网络先进技术包括第6版互联网协议（IPv6）、新型无线通信网（3G、4G、ZIGBEE等）、自组网技术等，正在向更快的传输速度、更宽的传输带宽、更高的频谱利用率、更智能化的接入和网络管理发展。
据专家介绍，我国在道路建设中，沿路铺设了大量光纤，但利用程度不高。
物联网采集到的海量数据，可以使这些道路光纤物尽其用。
应用层——处理信息物联网概念下的信息处理技术有分布式协同处理、云计算、群集智能等。
信息处理的目的是应用，交通物联网的信息处理是为了分析大量数据，挖掘对百姓出行和交通管理有用的信息。
此外，还需要建立信息处理和发送机制体制，保证信息发送到需要的人手中。
比如，把宏观的路网信息发送给管理决策人员，把局部道路通行情况发送给公众，把某条具体路段的事故信息发送给正行驶在上面的车辆。
物联网的结构
物联网的结构物联网的价值在于让物体也拥有了“智慧”，从而实现人与物、物与物之间的沟通，物联网的特征在于感知、互联和智能的叠加。
因此，物联网由三个部分组成：感知部分，即以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”的识别；传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输，智能处理，即利用云计算、数据挖掘、中间件等技术实现对物品的自动控制与智能管理等。
目前在业界物联网体系架构也被公认为有三个层次：泛在化末端感知网络、融合化网络通信基础设施与普适化应用服务支撑体系，也可以通俗地将它们称为感知层、网络层和应用层。
(1)泛在化末端感知网络泛在化末端感知网络的主要任务是信息感知。
物联网的一个重要特征是“泛在化”，即“无处不在”的意思。
这里的“泛在化”主要是指无线网络覆盖的泛在化，以及无线传感器网络、RFID标识与其他感知手段的泛在化。
“泛在化”的特征说明两个问题：第一，全面的信息采集是实现物联网的基础第二，解决低功耗、小型化与低成本是推动物联网普及的关键。
“末端网络”是相对于中间网络而言的。
大家知道，在互联网中如果我们在中国访问欧洲的一个网络时，我们的数据需要通过多个互联的中间网络转发过去。
“末端网络”是指它处于网络的端位置，即它只产生数据，通过与它互联的网络传输出去，而自身不承担转发其他网络数据的功能。
因此我们可以将“末端感知网络”类比为物联网的末梢神经。
泛在化末端感知网络的另一个含义是物联网的感知手段的“泛在化”。
通常我们所说的RFID、传感器是感知网络的感知结点。
但是，目前仍然有大量应用的IC卡、磁卡、一维或二维的条形码也应该纳入感知网络,成为感知结点。
(2)融合化网络通信基础设施融合化网络通信基础设施的主要功能是实现物联网的数据传输。
目前能够用于物联网的通信网络主要有互联网、无线通信网与卫星通信网、有线电视网。
目前我国正在推进计算机网络、电信网与有线电视网的三网融合。
三网融合的结果将会充分发挥国家在计算机网络、电信网与有线电视网基础设施建设上多年投入的作用，推动网络应用，也为物联网的发展提供了一个高水平的网络通信基础设施条件。
物联网的四个层次
物联网的四个层次
1.感知层
感知层是物联网的最底层，其主要功能是收集数据，通过芯片、蜂窝模组/终端和感知设备等工具从物理世界中采集信息。
感知层主要参与者是传感器厂商、芯片厂商和终端及模块生产商，产品主要包括传感器、系统级芯片、传感器芯片和通信模组等底层元器件。
2.传输层
传输层是物联网的管道，主要负责传输数据，将感知层采集和识别的信息进一步传输到平台层。
传输层的参与者是通信服务提供商，提供通信网络，其中通信网络可以分为蜂窝通信网络和非蜂窝网络。
3.平台层
平台层负责处理数据，在物联网体系中起承上启下作用，主要将来自感知层的数据进行汇总、处理和分析，主要包括PaaS平台、AI平台等。
平台层的参与者是各式的平台服务提供商，所提供的产品与服务可以分为物联网云平台和操作系统，完成对数据、信息进行存储和分析。
4.应用层
应用层是物联网的最顶层，主要基于平台层的数据解决具体垂直领域的行业问题，包括消费驱动应用、产业驱动应用和政策驱动应用。
目前，物联网已实际应用到家居、公共服务、农业、物流、服务、工业、医疗等领域，各个细分场景都具备巨大的发展潜力。
物联网层次结构_图文
也具有智能处理的能力，能够对物体实施智 能控制
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物联网与互联网关系
• 物联网上部署了海量的多种类型传感器， 每个传感器都是一个信息源，不同类别的 传感器所捕获的信息内容和信息格式不同 。传感器获得的数据具有实时性，按一定 的频率周期性地采集环境信息，不断更新 数据。
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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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感知层-传感器
• 传感器(Transducer/Sensor)是一种检测 装置，能感受到被测量的信息或自动控制 执行工作，并按一定规律转换为电信号或 其他所需形式的信息输出，是物联网采集 信息的终端工具。
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物联网应用层
• 应用层在物联网的感知层和网络层的支撑 下，将物联网技术与各类行业的应用相结 合，实现无所不在的智能化应用。
• 典型应用有：智能交通、绿色农业、工业 监控、动物标识、远程医疗、智能家居、 环境检测、公共安全、食品溯源、城市管 理、智能物流等。
• 这些应用涉及的内容可以是跨行业的，也 可以是某行业内部的；用户可能是普通公 众，也可能是政府机构、企业组织等。
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物联网的层次结构
• 物联网应用系统的规划、设计和实现涉及 多种技术，属于交叉学科的范畴。
• 尽管物联网系统结构复杂，不同物联网应 用系统的功能、规模差异很大，但是它们 之间必然存在着很多内在的共性特征。
物联网的体系架构
物联网的体系架构物联网（IoT）是一种利用物理传感器、网络和相应的软件系统，通过互联网将无人操控的物理系统连接起来，实现数据互联的网络技术。
而这个网络的基础是物联网的体系架构，也就是物联网的各个元素如何组织结构和数据收集、处理、自动识别、分配、运行的体系架构。
一般情况下，IoT的体系架构由四个层次组成，分别是实体设备层、数据传输层、应用层和云端服务层。
实体设备层是物联网里最核心的一层，这一层由各种传感器、芯片、板卡等实体设备组成，它将物理数据获取，处理和传输到相关网络中，以实现数据自动采集。
其中，传感器负责实时识别各种自然、物理和半结构化信号，将其转换为电信号或数据；芯片负责对上文的电信号或数据进行处理和编码；而板卡则负责电源管理和信号隔离。
数据传输层是物联网应用最重要的一层，负责将传感器采集的原始数据转化、传输到其他的网络中。
它可以利用以太网、IEEE 802.15.4、RS485/RS422、ZigBee/6LoWPAN、NFC、Power line通信等手段实现市级到街区以及街区以内的数据传输。
应用层主要是指应用程序，包括嵌入式应用程序、移动应用程序和Web应用程序，它们负责处理物联网网络中的设备信息，有效的使用物联网的基础设置，同时还需要实现安全策略，以保证安全性。
最后是云端服务层，这个层次主要是指云仓库等云端服务，如IoT平台、物联网云服务器等，它们负责将物联网中的设备信息传输、存储、分析、应用等存储及处理，比如包括物联网数据分析、设备运维、分布式消息系统等。
总而言之，物联网的体系架构包括四大层次，分别是实体设备层、数据传输层、应用层和云端服务层，这些在物联网解决方案中，起着最关键的作用。
以上所有层次相互协调完善，才能保证物联网的数据交互以及安全性。
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。
贯穿物联网三个层次的是
贯穿物联网三个层次的是类似于仿生学，让每件物品都具有“感知能力”，就像人有味觉、嗅觉、听觉一样，物联网模仿的便是人类的思维能力和执行能力。
而这些功能的实现都需要通过感知、网络和应用方面的多项技术，才能实现物联网的拟人化。
所以物联网的基本框架可分为感知层、网络层和应用层三大层次。
感知层感知层是物联网的底层，但它是实现物联网全面感知的核心能力，主要解决生物世界和物理世界的数据获取和连接问题。
物联网是各种感知技术的广泛应用。
物联网上有大量的多种类型传感器，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同，所以每个传感器都是唯一的一个信息源。
传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性地采集环境信息，不断更新数据。
物联网运用的射频识别器、全球定位系统、红外感应器等这些传感设备，它们的作用就像是人的五官，可以识别和获取各类事物的数据信息。
通过这些传感设备，能让任何没有生命的物体都拟入化，让物体也可以有“感受和知觉”，从而实现对物体的智能化控制。
通常，物联网的感知层包括二氧化碳浓度传感器、温湿度传感器、二维码标签、电子标签、条形码和读写器、摄像头等感知终端。
感知层采集信息的来源，它的主要功能是识别物体、采集信息，其作用相当于人的五个功能器官。
对于目前关注和应用较多的射频识别网络来说，附着在设备上的射频识别标签和用来识别射频信息的扫描仪、感应器都属于物联网的感知层。
网络层广泛覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施，网络层主要解决感知层所获得的长距离传输数据的问题。
它是物联网的中间层，是物联网三大层次中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分。
它由各种私有网络、互联网、有线通信网、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。
网络层的传递，主要通过因特网和各种网络的结合，对接收到的各种感知信息进行传送，并实现信息的交互共享和有效处理，关键在于为物联网应用特征进行优化和改进，形成协同感知的网络。
物联网三层结构
物联网体系的三层结构综合国内各权威物联网专家的分析，将物联网系统划分为三个层次：感知层、网络层、应用层，并依此概括地描绘物联网的系统架构。
感知层解决的是人类世界和物理世界的数据获取问题，由各种传感器以及传感器网关构成。
该层被认为是物联网的核心层，主要是物品标识和信息的智能采集，它由基本的感应器件（例如RFID标签和读写器、各类传感器、摄像头、GPS、二维码标签和识读器等基本标识和传感器件组成）以及感应器组成的网络（例如RFID网络、传感器网络等）两大部分组成。
该层的核心技术包括射频技术、新兴传感技术、无线网络组网技术、现场总线控制技术（FCS）等，涉及的核心产品包括传感器、电子标签、传感器节点、无线路由器、无线网关等。
传输层也被称为网络层，解决的是感知层所获得的数据在一定范围内，通常是长距离的传输问题，主要完成接入和传输功能，是进行信息交换、传递的数据通路，包括接入网与传输网两种。
传输网由公网与专网组成，典型传输网络包括电信网（固网、移动网）、广电网、互联网、电力通信网、专用网（数字集群）。
接入网包括光纤接入、无线接入、以太网接入、卫星接入等各类接入方式，实现底层的传感器网络、RFID网络的最后一公里的接入。
应用层也可称为处理层，解决的是信息处理和人机界面的问题。
网络层传输而来的数据在这一层里进入各类信息系统进行处理，并通过各种设备与人进行交互。
处理层由业务支撑平台（中间件平台）、网络管理平台（例如M2M管理平台）、信息处理平台、信息安全平台、服务支撑平台等组成，完成协同、管理、计算、存储、分析、挖掘、以及提供面向行业和大众用户的服务等功能，典型技术包括中间件技术、虚拟技术、高可信技术，云计算服务模式、SOA系统架构方法等先进技术和服务模式可被广泛采用。
在各层之间，信息不是单向传递的，可有交互、控制等，所传递的信息多种多样，包括在特定应用系统范围内能唯一标识物品的识别码和物品的静态与动态信息。
尽管物联网在智能工业、智能交通、环境保护、公共管理、智能家庭、医疗保健等经济和社会各个领域的应用特点千差万别，但是每个应用的基本架构都包括感知、传输和应用三个层次，各种行业和各种领域的专业应用子网都是基于三层基本架构构建的。
浅析物联网的体系结构与关键技术
浅析物联网的体系结构与关键技术随着时代的不断发展，物联网已经悄然进入我们的生活中，改变着我们的生产和生活方式。
物联网不仅有着广泛的应用领域，如医疗、工业、交通、社区等，而且涉及到了众多的学科，如计算机科学、通信工程、物理学、生物学等。
这篇文章将对物联网的体系结构和关键技术进行浅析。
一、物联网的体系结构物联网的体系结构是指物联网系统各个层次之间的关系和相互作用。
总体来讲，物联网的体系结构包含四个层次：感知层、网络层、服务层和应用层。
1.感知层感知层是物联网系统的最底层，它是物联网的数据源。
感知层包括各种传感器、执行器、智能终端设备和标签等，这些设备负责采集、监测和控制目标对象的信息。
这些设备将采集到的数据通过传感器网络发送给物联网系统的下一层。
2.网络层网络层是物联网的核心层，也是连接感知层和服务层的桥梁。
网络层主要是负责将不同种类的设备和网络进行连接，并且能够保证巨量的数据实时传输。
网络层采用高效的无线传感网、有线网络和云计算等技术手段来实现这一目标。
3.服务层服务层主要是提供物联网的服务和应用功能。
服务层的作用是将传感器和物联网系统的其他模块连接起来，提供实时数据采集、数据分析、数据存储和传输等服务。
服务层是物联网系统的核心，因为它决定了整个系统的服务质量和系统功能。
4.应用层应用层是物联网的最上层，它基于服务层提供的数据和功能，为用户提供更加丰富的应用服务。
应用层包括物联网应用软件、数据分析应用和云服务等。
应用层的作用是将底层数据变成信息并加以运用，提供年方便的用户界面和友好的用户体验。
二、物联网的关键技术物联网的体系结构为物联网的运作提供了基础，而物联网的关键技术则是物联网实现的基础。
物联网的关键技术主要包括传感器技术、通信技术、数据处理技术、安全技术和智能算法技术。
1.传感器技术传感器技术是物联网的灵魂，负责将物理世界中各种信息采集到物联网系统中。
传感器技术应用于温度、湿度、压力、光照、一氧化碳等各种环境因素的检测和控制，为物联网的实现提供了基础。
物联网体系结构及其标准化
2、网络化：未来的物联网技术将更加网络化，实现各种设备的无缝连接和协 同工作。例如，智能制造系统可以通过网络连接各种设备和机器，实现生产过 程的自动化和优化。
3、平台化：未来的物联网技术将更加平台化，以云平台为基础，实现各种应 用的集成和融合。例如，智慧城市可以将各种智能化设备和系统连接在一起， 实现城市管理的全面智能化。
4、安全性更加强化：针对安全和隐私问题，未来的物联网技术将采用更加先 进的技术手段和方法，加强数据保护和隐私保护能力。例如，采用先进的加密 技术和访问控制技术，保护用户数据的安全和隐私。
总之，物联网技术作为推动社会发展的重要力量，将在未来发挥更加重要的作 用。我们应积极面对并解决物联网技术在应用实践中面临的挑战与问题，不断 推进这一领域的技术进步和应用拓展。
参考内容
物联网（IoT）技术正日益成为推动全球数字经济发展的重要引擎。在这个万 物互联的时代，物联网技术应用于各个领域，如智慧农业、智能制造、智慧医 疗和智慧城市等，为实现数字化、网络化、智能化的目标奠定了基础。本次演 示将深入探讨物联网技术的应用实践及其体系结构，以期为相关领域的研究和 实践提供有益的参考。
3、智慧医疗物联网技术在智慧医疗领域的应用也日益广泛。例如，通过可穿 戴设备对病人进行实时健康监测，实现远程医疗和个性化治疗。此外，物联网 技术还应用于医疗废弃物跟踪和处理，为医疗安全保驾护航。
4、智慧城市物联网技术在智慧城市建设中发挥了重要作用。通过部署传感器 和智能化设备，实现对城市环境的实时监控和管理。例如，智能交通系统可以 通过感知设备获取交通状况，为市民提供更加便捷的出行服务。
物联网已广泛应用于各个领域，如智慧家居、智慧医疗、智慧城市等。在智慧 家居领域，物联网技术可以将各种智能设备连接在一起，实现智能化控制和管 理，提高生活的便利性和舒适度；在智慧医疗方面，物联网技术可以实现远程 监控、健康管理、智能化诊断等功能，提高医疗效率和精度；在智慧城市领域， 物联网技术可以实现对城市各种资源的智能化管理和优化配置，提高城市的管 理水平和可持续发展能力。
物联网体系架构知识总结
物联网体系架构知识总结物联网作为当前科技领域的热门话题，是指通过互联网连接和通信技术，将各种物理设备和对象实现互联互通的一种技术体系。
在物联网的建设中，物联网体系架构扮演着重要的角色，它是整个物联网系统的基础和框架。
本文将对物联网体系架构的基本概念、关键特点以及各层次的具体内容进行总结和探讨。
一、物联网体系架构的基本概念物联网体系架构是指建立在互联网和物联网技术基础上，构成物联网系统的各个组成部分、功能模块和技术要素的结构化组织。
物联网体系架构主要包括物理层、感知层、网络层、应用层四个层次。
1. 物理层：物理层是物联网体系架构的最底层，包括一系列的传感器、设备和物理连接。
它负责将各种物理物体连接到网络中，实现信息的采集、传输和存储。
2. 感知层：感知层是对物理层信息的处理和解析，能够将物理世界的信息转化为数字信号。
感知层的核心是传感器技术，它可以对环境、设备和对象进行感知和监测。
3. 网络层：网络层是连接物联网中各个设备、服务器和节点的综合网络，它负责信息的传递和转发。
网络层采用IP协议，使得不同设备之间可以相互通信和交互。
4. 应用层：应用层是物联网体系架构的最高层，承载着各种物联网应用和服务。
它通过数据的处理和分析，为用户提供相应的功能和服务，实现物联网的智能化和人性化。
二、物联网体系架构的关键特点1. 开放性：物联网体系架构具有开放性，能够适应不同的应用需求和技术发展。
它采用开放标准和协议，使得不同设备和平台可以相互兼容和扩展。
2. 可靠性：物联网体系架构具有高可靠性，能够实现信息的安全传输和存储。
它采用多重备份和冗余设计，保证数据的完整性和稳定性。
3. 扩展性：物联网体系架构具有良好的扩展性，能够适应大规模的设备连接和数据处理。
它采用分布式架构和云计算技术，实现资源的共享和优化。
4. 实时性：物联网体系架构具有高实时性，能够实时响应和处理各种物联网应用和服务。
它采用实时数据采集和传输技术，提供即时的信息反馈和控制能力。
物联网课期末总结
物联网课期末总结首先是物联网的定义。
物联网是指通过互联网技术将传感器、执行器以及其他设备与云计算相连接，实现不同物体之间的互联互通。
物联网的核心思想是“万物互联”，即所有的物体都能够互相交互并实现信息传输。
通过物联网技术，我们可以感知和控制远程对象，实现自动化和智能化的目标。
接下来是物联网的技术架构。
物联网的技术架构包括四个层次：感知层、传输层、网络层和应用层。
感知层是指物联网中的传感器和执行器，用于感知环境信息和执行相应的操作。
传输层负责将感知层采集到的数据传输到网络层。
网络层是物联网中的关键部分，用于管理和组织各个物联网节点之间的通信。
应用层是物联网中的最上层，用于实现不同的应用场景和功能。
物联网的技术架构为各种物联网应用提供了基本的支持和保障。
物联网的应用领域非常广泛，涵盖了各个行业和领域。
其中，智能家居是物联网最常见的应用之一。
通过物联网技术，我们可以实现家庭设备的互联互通，实现智能家居的目标。
智能交通是另一个重要的物联网应用领域。
通过物联网技术，我们可以实现交通信号灯的智能控制，提高交通流畅度和安全性。
此外，物联网还被广泛应用于工业自动化、农业监测、健康医疗等领域，为各行各业带来了高效、智能和可持续的解决方案。
物联网的未来发展趋势可谓是一片光明。
随着5G技术的普及和发展，物联网将迎来快速增长的机遇。
5G技术将大大提高物联网设备之间的通信速度和稳定性，为物联网的应用场景提供更好的支持和保障。
此外，人工智能技术的进步也将为物联网带来巨大的变革。
人工智能技术可以使物联网的应用更加智能化和自动化，为用户提供更好的使用体验和服务。
总之，物联网的发展给我们的生活带来了很多便利和改变。
物联网不仅是各种智能设备的基础，也是未来智慧城市的重要组成部分。
在未来的发展中，物联网将继续加快其普及和应用，为我们的生活带来更多的便利和创新。
我相信，在不久的将来物联网将会成为我们生活中不可或缺的一部分。
这门物联网课程的学习让我对物联网有了更深刻的认识和理解，也为我今后的学习和工作奠定了坚实的基础。
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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）
物联网的层次结构
• 物联网应用系统的规划、设计和实现涉及 多种技术，属于交叉学科的范畴。
• 尽管物联网系统结构复杂，不同物联网应 用系统的功能、规模差异很大，但是它们 之间必然存在着很多内在的共性特征。
• 根据物联网的技术架构，结合互联网的分 层模型，也可以对物联网进行分层。
物联网层次结构模型
• 物联网可分为感知层、网络层、应用层
应用层-关键技术
• SOA（Service-Oriented Architecture）
面向服务的体系结构是一个组件模型，它 将应用程序的不同功能单元（也叫服务）
通过这些服务之间定义好的接口和契约联
系起来。
• 可从企业外部访问 •标准化的服务接口
• 随时可用
•支持各种消息模式
• 可重用的服务
•精确定义的服务契约
物联网与互联网关系
• 物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联 网，通过各种有线和无线网络与互联网融 合，将物体的信息实时准确地传递出去。 物联网上的传感器定时采集的信息需要通 过网络传输，由于其数量极其庞大，形成 了海量信息，在传输过程中，为了保障数 据的正确性和及时性，必须适应各种异构 网络和协议。
物联网与互联网关系
• 物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本 身也具有智能处理的能力，能够对物体实 施智能控制。
• 物联网将传感器和智能处理相结合，利用 云计算、模式识别等各种智能技术，扩充 其应用领域，从传感器获得的海量信息中 分析、加工和处理出有意义的数据，以适 应不同用户的不同需求，发现新的应用领 域和应用模式。
物联网与互联网通信模型
物联网与互联网通信模型
• 物联网的通信模型借鉴了“Flat IP”的技术， 这样不仅可以减少层与层之间的通信消耗， 而且有利于提高处理速度。
小结
• 物联网的层次结构 • 物联网与互联网的关系
作业
1. OSI模型分为哪几层，TCP/IP模型分 为哪几层？
2. 比较物联网的层次模型和OSI模型。 3. 基于本章的学习，谈谈你对物联网的
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。
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。
物联网应用层
• 应用层在物联网的感知层和网络层的支撑 下，将物联网技术与各类行业的应用相结 合，实现无所不在的智能化应用。
• 典型应用有：智能交通、绿色农业、工业 监控、动物标识、远程医疗、智能家居、 环境检测、公共安全、食品溯源、城市管 理、智能物流等。
• 这些应用涉及的内容可以是跨行业的，也 可以是某行业内部的；用户可能是普通公 众，也可能是政府机构、企业组织等。
物联网与互联网的关系
• 传统互联网结构-国际标准化组织制定的 开放系统互连参考模型(OSI)。
• 自下而上分别为
– 物理层 – 数据链路层 – 网络层 – 传输层 – 会话层 – 表示层 – 应用层
物联网与互联网关系
• 物联网与互联网有着显著的区别，同时 也存在着密切的联系。和传统的互联网 相比，物联网有其鲜明的特征。
物联网的层次结构
物联网工作过程与人的智能处理问题过程比较
物联网的层次结构
• 设计一个复杂的、庞大的系统必然要采用 “化整为零，分而治之”的“分层结构”思想 。
• 物联网是一个形式多样、涉及社会生活各 个领域的复杂系统。从实现技术角度看， 物联网的特点是：网络的异构性，规模的 差异性，接入的多样性。
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。
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。
• 云计算提供了一个巨大的资源池，而不同 的应用具有不同的需求，云计算可以根据 需求对应用的资源进行动态伸缩，从而显 著提高资源的利用率。
应用层-关键技术
• 数据挖掘一般是指从大量的数据中通过算 法搜索隐藏于其中信息的过程。
• 数据挖掘通常与计算机科学有关，并通过 统计、在线分析处理、情报检索、机器学 习、专家系统（依靠过去的经验法则）和 模式识别等诸多方法来实现上述目标。
物联网与互联网关系
• 物联网是基于互联网之上的一种高级网络 形态，它们之间最明显的不同点是：物联 网的连接主体从人向“物”延伸，网络社 会形态从虚拟向现实拓展，信息采集与处 理从人工为主向智能化为主转化。
物联网与互联网通信模型
• 物联网的通信模型借鉴了 “Flat IP”的技术，将传统 的网络结构进行了扁平化 的处理，从而形成了三层 的网络结构。
理解。 4. 结合自身的理解，列举两个物联网的
应用。
感知层-传感器
• 传感器(Transducer/Sensor)是一种检测 装置，能感受到被测量的信息或自动控制 执行工作，并按一定规律转换为电信号或 其他所需形式的信息输出，是物联网采集 信息的终端工具。
• 传感器可以看成物联网的“眼睛”、“鼻 子”、“耳朵”和“指尖”，通过传感器 可实现自动检测和自动控制。
•5
物联网感知层
• 感知层位于物联网层次结构中的最底层， 主要用于采集物理世界中发生的物理事件 和数据，包括各类物理量、标识、音频、 视频数据等。
• 感知层的作用相当于人的眼、耳、鼻、喉 和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体 、采集信息的来源，其主要功能是识别物 体、采集信息。
• 数据采集技术有多种，主要包括传感器、 RFID、多媒体信息采集、实由网关转化为网络能够识 别的信息后就传到了网络层，网络层再进 行信息的传递与处理。
• 网络层包括2G通信网络、3G通信网络、WiFi、互联网等，信息可以经由任何一种网 络或几种网络组合的形式进行传输。
物联网网络层
• 网络层还包括物联网的管理中心及物联网 的信息中心。以提升对信息的传输和运营 能力。
网络层-发展方向
• 网络层的发展方向为多网络融合以及它与 感知层和应用层的更好结合。
• 理想中的物联网中，网络层可以把感知层 感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全 性地传输。
物联网应用层
• 应用层位于物联网的最上层，其使用网络层 为用户提供智能应用。
• 应用层是物联网的核心和灵魂，是物联网和 用户(包括人、组织和其他系统)的接口，它 包括物联网应用基础设施、中间件、运行环 境和集成框架、通用的基础构件库和行业化 的应用套件等，它与行业需求相结合，实现 物联网的智能应用。
应用层-关键技术
• 应用层的关键技术包括云计算、数据挖掘 和SOA等。
• 云计算和数据挖掘是海量信息智能处理的 基础；
• SOA技术有助于实现快速可重用的系统开 发和部署，可提高物联网架构的扩展性， 提升应用开发效率，充分整合和复用信息 资源。
应用层-关键技术
• 云计算是采用基于虚拟化、弹性规模扩展 、分布式存储、分布式计算和多租户等技 术，基于互联网实现的一种虚拟化计算服 务。
物联网层次结构
2020年6月2日星期二
学习任务
1 物联网层次结构 物联网与互联网的关系
物联网的层次结构
• 在研究物联网的层次结构之前，我们先来 了解一下我们对客观物理世界的感知和处 理过程：
• 依据感知器官来感知信息； • 由神经系统传递给大脑； • 大脑综合感知的信息和存储的知识来做出
判断，以选择最佳方案。
– 物联网是各种感知技术的广泛应用。 – 物联网是一种建立在互联网上的泛在网络。 – 物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身
也具有智能处理的能力，能够对物体实施智 能控制
物联网与互联网关系
• 物联网上部署了海量的多种类型传感器， 每个传感器都是一个信息源，不同类别的 传感器所捕获的信息内容和信息格式不同 。传感器获得的数据具有实时性，按一定 的频率周期性地采集环境信息，不断更新 数据。
• 物联网管理中心负责物品的统一标识编码 管理、认证、鉴权、计费等；
• 物联网信息中心则负责物品信息的存储和 统一分析计算处理。
网络层-关键技术
• 网络层关键技术包括高/低速近/远距离无 线通信技术、低功耗路由、自组织通信、 无线接入M2M通信增强、IP承载技术、网 络传送技术、异构网络融合接入技术以及 认知无线电技术。
• 感知层的发展方向是具备更敏感、更全面 的感知能力，解决传感器设备低功耗、小 型化和低成本的问题。
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。
• 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。
感知层-传感器网络
• 传感器网络是由众多传感器节点组成、通 过无线通信方式形成的多跳自组织网络。 传感器网络将大量独立的传感器连接起来 ，实现采集信息的传输。