第七章 物联网应用原理

(推荐阅读高等教育出版社桂小林主编的《物联网技术原理》
云计算技术：云计算可以实现资源的按需分配、按量计费， 达到按需索取的目标，最终促进资源规模化，促使分 工的 专业化，有利于降低单位资源成本，促进网络业务创新。云 计算技术在存储能力、计算能力上的巨大优势，成为处理物 联网大数据的核心技术。云计算技术在物联网应用系统中， 主要承担数据的存储和处理工作。 通信网络技术：物联网的核心通信网络一般都是利用已有的 Internet核心光纤网络。在接入互联网之前，物联网应用 系统一般需要一个网关负责一定区域内的传感器节点的接入 ，这时一般使用无线技术，常用的无线通信技术主要有3G 、4G、5G、卫星通信、Zigbee、蓝牙、Wifi。在使用和 设计过程中，必需考虑到各种不同的应用环境，特别是电源 的消耗等。
7.2.2、物联网应用系统的通用体系架构设计
(推荐阅读高等教育出版社桂小林主编的《物联网技术原理》
感知层：物联网感知层解决人类世界和物理世界的数据 获取问题，包括各类物理量、标识、音频、视频数据。 传输层：物联网传输网络层承担比现有网络更大的数据 量和面临更高的服务质量要求，所以现有网络往往难以 满足物联网的需求，这就意味着物联网需要对现有网络 进行融合和扩展，利用新技术以实现更加广泛和高效的 互联功能。（中心式的3G，4G，5G等； wifi ,蓝牙 ，zigbee等；结点间的“存储—携带—转发”多跳传输 等;） 应用层：物联网最终目的是要把感知和传输来的信息更 好地利用，应用层将网络层传输来的数据通过各类信息 系统进行处理，并通过各种设备与人进行交互。
(推荐阅读高等教育出版社桂小林主编的《物联网技术原理》
安全技术：涉及到感知层的安全、网络安全、应用 安全三个层面。感知层安全主要是在信息采集过程 中的RFID读写器等进行安全识别，并对采集数据 进行加密处理，确保在感知过程中的信息不泄露， 实现感知层的安全。所使用的技术主要有身份验证 技术、加密技术、动态信息管理等技术。网络层的 安全是为了确保数据在传输过程中不受攻击，主要 技术有虚拟专用网络（VPN）技术、网络防病毒 技术、网络防火墙技术等。应用层的安全技术主要 是批物联网应用平台下的Web安全技术、电子邮 件安全技术等。
(推荐阅读高等教育出版社桂小林主编的《物联网技术原理》
西安交通大学 高等教育出版社
物联网技术原理
（第7章：物联网应用原理）
桂小林 西安交通大学电子与信息工程学院
计算机科学与技术系 2016.3.3
桂小林 1
主要内容
Βιβλιοθήκη Baidu
(推荐阅读高等教育出版社桂小林主编的《物联网技术原理》
➢ 概述 ➢ 物联网应用系统设计 ➢ 应用系统开发、部署与维护 ➢ 基于物联网的智慧城市建设
(推荐阅读高等教育出版社桂小林主编的《物联网技术原理》
7.2.3 涉及的相关核心技术
传感网技术：传感网是物联网应用系统的基础，传 感网是指随机分布的集成有传感器、数据处理单元 和通信单元的微小节点，可通过自组织的方式构成 的网络。如将红外感应器、全球定位系统、激光扫 描器、射频识别（RFID）装置以及二维码扫描器 等信息传感设备与互联网结合而形成的一个巨大网 络，让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别 和管理。传感网一般具有三个特征，一是全面感知 ，二是可靠传递，三是智能处理。
➢ 互联性：物联网应用系统的数据，一般来说都要最终通 过互联网传输和汇总，才能完成后续的处理和利用。因 此要求物联网体系结构必须能够平滑地与互联网连接；
(推荐阅读高等教育出版社桂小林主编的《物联网技术原理》
➢ 安全性：要附上攻击者通过监听、伪造身份、劫持合法 节点等方法入侵系统，非法获取机密信息或甚输入非法 和异常数据，进而引起物联网的上层控制系统失效，物 联网应用系统必须能够防御大范围的网络攻击。
(推荐阅读高等教育出版社桂小林主编的《物联网技术原理》
7.2 物联网应用系统设计
7.2.1、设计基本原则： ➢ 多样性：物联网体系结构必须根据物联网节点类型的不
同，允许组成多种不同类型的网络结构，允许使用不同 类型的无线通信协议，允许使用不同类型的接入方法；
➢ 时空性：不同的应用场景下，对感知器结点的要求也不 一样，如在野外环境下，要求感知器节点能具有较长时 间的电能供应，而在各大商场部署的感知节点，则往往 需要有较大的信号覆盖范围。物联网体系结构必须能够 满足物联网的时间、空间和能源方面的需求；
(推荐阅读高等教育出版社桂小林主编的《物联网技术原理》
大数据技术：物联网必然产生大数据，大数据必然 需要大数据技术进行处理。大数据只有经过了挖掘 和处理后，变成了有用的信息，才能在应用层被有 效地利用。物联网应用系统中，终端的智能传感器 ，无时无刻都在收集各种信息，这将会产生海量数 据，大数据技术就是解决如何有效地利用这些数据 的问题，大数据主要研究数据降维、数据挖掘、机 器学习、算法设计等方面。
➢ 扩展性：物联网应用系统必须能满足感知结点在数量上 及功能上的可扩展性；
➢ 可靠性：在野外、地下管道、辐射区等环境中，随着时 间的推移，传感器节点有可能被盗、失效，物联网应用 系统必须具备坚固性和可靠性，能通过自动组网、动态 调节等技术，对结点失效有一定的容忍能力；
(推荐阅读高等教育出版社桂小林主编的《物联网技术原理》
(推荐阅读高等教育出版社桂小林主编的《物联网技术原理》
物联网应用系统集成技术：物联网应用系统的系统 集成是指通过结构化、合理化的感知、识别技术和 数据信息传输的通信、网络系统以及信息处理控制 技术，将各个分享的设备（如基站、个人电脑、智 能终端）、功能（如识别、数据传输）和信息（如 环境检测量）等集成到相互关联的、统一和协调的 物联网系统之中，使资源达到充分共享，实现集中 、高效、便利的管理，使系统性能最优。
7.1概述
(推荐阅读高等教育出版社桂小林主编的《物联网技术原理》
➢ 物联网应用系统的基本流程
➢ 物联网的应用，可理解为“互联网+传感器”。因为传感器 的种类繁多，而互联网对经济、社会、生活的渗透能力也不 断增强，因此物联网的应用领域非常广泛，小到门禁，餐卡 ，大到智慧城市，军事安全等。目前，物联网的主要应用领 域有城市交通、环境保护、物流、电网、公共安全、平安家 居、消防、工业监测、医疗、健康护理、食品溯源、敌情侦 查和情报搜集等多个领域。不同的应用在功能、性能、部署 方式、部署环境、组网模式、通信方式等方面的需求都不尽 相同。