物联网体系结构
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。
第2章物联网的体系结构ppt课件全
2.3 应用层
2.3.2 应用层关键技术
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。
2.2 网络层
2.2.2 网络层关键技术 3. 无线短距离通信技术
（1）ZigBee （2）蓝牙 （3）Wi-Fi
2.3 应用层
2.3.1 应用层主要功能
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。
2.3 应用层
2.3.2 应用层关键技术
1. 云计算 云计算概念是由Google提出的，其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。
2.3 应用层
2.3.2 应用层关键技术
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。
课后练习参考答案
一、单项选择题 1～5:DBBCD 6～10:BCDCC 11～15:D AAA 二、简答题 略
2.3 应用层
2.3.2 应用层关键技术
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。
2.3 应用层
2.3.2 应用层关键技术
物联网体系结构
物联网体系结构物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过互联网将各种物理设备、传感器、软件和网络连接在一起，形成一个庞大的网络系统。
物联网的发展和应用已经渗透到了各个领域，改变着人们的生活方式和工作方式，成为了新时代的核心技术之一。
在物联网的基础上，一个良好的体系结构是非常重要的，它能够帮助我们更好地理解和应用物联网技术。
本文将围绕物联网体系结构展开讨论，探索其特点和重要性。
一、物联网体系结构的概念物联网体系结构是指构成物联网的各种组成部分和其相互之间的关系。
它可以看作是一个框架，为物联网的设计和实施提供了指导原则和方法。
合理的物联网体系结构可以提高系统的可靠性、安全性和性能，同时也方便后续的扩展和升级。
二、物联网体系结构的特点1. 分层结构：物联网体系结构通常采用分层的设计，将整个系统划分为多个层次。
每一层都有特定的功能和任务，实现了数据的流动和处理。
分层结构使得物联网系统更加灵活和可靠。
2. 概念清晰：物联网体系结构应该具有概念清晰、模块化的特点。
各个组件和功能应该明确定义，并且相互之间关联紧密。
这可以帮助开发人员更好地理解和应用物联网技术。
3. 标准化：物联网体系结构应该与国际标准相一致。
只有符合标准化的体系结构才能够实现互操作性，使得各种设备和系统能够相互通信和交互。
标准化还可以促进物联网技术的发展和推广。
4. 弹性和可扩展性：物联网体系结构应该具有弹性和可扩展性。
随着物联网的发展，系统需要不断地进行扩展和升级，以适应新的需求和技术。
一个良好的体系结构可以使得这一过程更加简单和高效。
三、物联网体系结构的重要性1. 增强系统安全性：物联网体系结构可以帮助设计人员识别系统中的安全隐患，并提供相应的解决方案。
合理的体系结构可以实现数据的加密和身份验证，防止未经授权的访问和信息泄露。
2. 提高资源利用效率：物联网体系结构可以合理分配和利用系统中的资源。
通过分层的设计和组件的优化，可以提高数据的收集、传输和处理效率，降低能源的消耗。
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
物联网体系架构
泛在服务
• 泛在服务以无所不在、无所不包、无所不 为为基本特征，以实现在任何时间、任何 地点、任何人、任何物都能畅通地通信为 目标，是人类通信服务的极致。
物联网体系架构
• 1、泛在网体系框架 • ITU-T在Y.2002中分为： • 底层传感网络、泛在传感网接入网络、泛
在传感网络中间件、泛在传感网络基础骨 干网络、泛在传感网络应用平台。如下图：
• 半导体、陶瓷、复合材料、金属材料、高 分子材料、超导体材料、光纤材料、纳米 材料传感器
• 5、按能量分 • 能量转换型、能量控制型传感器 • 6、按制造工艺 • 集成传感器、薄膜传感器、厚膜、陶瓷
• 基于双绞线铜缆的xDSL技术 • 1、电话网铜线(DSL)
• 2、高比特率数字用户线(HDSL)
• BOSS：统一管理客户集团信息，业务受理、
物联网的体系架构
• 通用物联网体系结构：感知层、网络层、 数据智能处理层和应用层。
• 感知层就像人的皮肤和五官，用来识别物 体，采集信息；包括信息采集和末梢网络 两个子层，传感器、二维码、条形码、RFID、 智能装置等作为数据采集设备，将采集到 的数据通过末梢网络上传给网络层。末梢 网络包括传感网、无线传感网、工业控制 网络、无线个域网、家庭网以及各种短距 离无线通信网络。
• 用户隐私安全包括对用户个人资料等信息 进行有效保障，不能泄露用户隐私信息。
• 物联网的运营可以分成两大类：面向公众 提供的物联网服务和面向行业提供的物联 网专用服务。面向公众提供的物联网服务 是建设一张面向公众服务的广域物联网， 网络建设和网络维护需要长期投入人力和 物力，从集约化和节省全社会的角度看， 通信运营商凭借丰富的专业经验、较低的 人员维护成本、一体化维护优势，是最佳 的建设方和维护方。面向行业提供的物联 网专用服务主要指某些行业单独设立的通
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。
物联网体系架构及关键技术
第2章 物联网体系架构
它提供整个网络信息
物联网的这种自主体系结构由数据面、的控完制整面视、图知，并识且面提和
炼成为网络系统的知
管理面四个面组成。
识，控用制于面指通导过控向制数面 的适据应面性发控送制配置信
息，优化数据面
的吞吐量，提高
可靠性
数据面主要用于
管理面用于协调数 图2.1 物联网的一种自主体系结构数据分组的传送
第2章 物联网体系架构 图2.3 EPC物联网体系架构示意图
第2章 物联网体系架构
由图2.3可以看到一个企业物联网应用系统的基本架构。 该应用系统由三大部分组成，即RFID识别系统、中间件系统 和计算机互联网系统。
RFID识别系统包含EPC标签和RFID读写器，两者通过 RFID空中接口通信，EPC标签贴于每件物品上。
EPC Global对于物联网的描述是，一个物联网主要由 EPC编码体系、射频识别系统及EPC信息网络系统三部分组 成。
第2章 物联网体系架构
1．EPC编码体系 物联网实现的是全球物品的信息实时共享。显然，首先 要做的是实现全球物品的统一编码，即对在地球上任何地方 生产出来的任何一件物品，都要给它打上电子标签。 这种电子标签带有一个电子产品代码，并且全球唯一。 电子标签代表了该物品的基本识别信息，例如，表示“A公 司于B时间在C地点生产的D类产品的第E件”。目前，欧美 支持的EPC编码和日本支持的UID编码是两种常见的电子产 品编码体系。
第2章 物联网体系架构
EPC信息发现服务(Discovery Service)包括对象名解析服 务(Object Name Service，ONS)以及配套服务，它基于电子产 品代码，获取EPC数据访问通道信息。目前，根ONS系统和 配套的发现服务系统由EPC Global委托VeriSign公司进行运
物联网体系结构
物联网体系结构韩腾1. 概述物联网(IInternetofThings)是“传感网”在国际上的通称，是传感网在概念上的一次拓展。
通俗地讲，物联网就是万物都接入到互联网，物体通过装入射频识别设备、红外感应器、GPS或其他方式进行连接，然后通过移动通信网络或其他方式接入到互联网，最终形成智能网络，通过电脑或手机实现对物体的智能化管理和信息采集分析。
作为下一代信息浪潮的新热点，国内外政府公司和研究机构对物联网投入了极大的关注，IBM公司提出“智慧地球”，日本和韩国分别提出了“U-japan”和“U-Korea”战略，这都是从国家工业角度提出的重大信息发展战略。
中国针对物联网到来的信息浪潮，提出了“感知中国”的发展战略。
2009年8月7日，国务院总理温家宝视察中科院嘉兴无线传感网工程中心无锡研发分中心，提出“在传感网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，并且明确要求尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。
移动、电信、联通三大运营商纷纷在无锡成立物联网研究中心，以无锡为首的国内大中城市也争相建设智能城市，争取成为感知中国示范城市。
本文就物联网的体系架构和对应的技术产业链进行讲解分析。
2. 体系架构物联网应该具备三个特征，一是全面感知，即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是可靠传递，通过各种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；三是智能处理，利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。
在业界，物联网大致被公认为有三个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。
图1 物联网体系架构2.1 感知层感知层包括传感器等数据采集设备，包括数据接入到网关之前传感器网络。
对于目前关注和应用较多的RFID网络来说，张贴安装在设备上的RFID标签和用来识别RFID信息的扫描仪、感应器属于物联网的感知层。
物联网体系结构
物联网体系结构物联网（Internet of Things）是指由各种物理设备、感知设备和通信设备通过互联网互相连接，实现信息共享与传递的网络系统。
物联网体系结构是指物联网系统所必须遵循的架构和组织结构，它定义了各个组成部分之间的关系以及数据的流动方式。
本文将介绍物联网体系结构的重要性、主要组成部分以及各个层次的功能。
一、物联网体系结构的重要性物联网体系结构的设计和实施对于物联网系统的稳定运行以及数据传输的高效性起着至关重要的作用。
一个良好的物联网体系结构可以提高系统安全性、可靠性和可扩展性，同时也有助于减少系统故障和数据泄漏等风险。
因此，通过建立一个合理且结构清晰的物联网体系结构，可以提升整个物联网系统的性能。
二、物联网体系结构的组成部分1. 感知层（Perception Layer）感知层是物联网体系结构的最底层，也是数据采集的起点。
它包括各种传感器和执行器，能够感知并采集环境中的各种数据。
感知层的主要任务是将采集到的数据转化为数字信号，并通过通信模块传输到物联网系统的其他层次。
2. 网络传输层（Network Transmission Layer）网络传输层是物联网体系结构的中间层，负责将感知层采集到的数据进行传输。
它包括无线传感器网络、有线网络、蓝牙、ZigBee等各种通信技术。
网络传输层的主要任务是建立可靠、安全和高效的通信网络，使数据能够快速传递到上层处理。
3. 数据处理与应用层（Data Processing and Application Layer）数据处理与应用层是物联网体系结构的最上层，主要负责对传输过来的数据进行处理和应用。
它包括数据存储、数据分析、数据挖掘等功能模块。
数据处理与应用层的主要任务是实现对数据的分析、处理和决策，为用户提供有价值的信息和服务。
三、物联网体系结构的功能1. 数据采集和传输功能物联网体系结构能够实现海量数据的采集和传输，从而实现对现实世界的精准感知和数据实时传输。
物联网技术体系架构
物联网技术体系架构一、引言物联网技术体系架构是指构建物联网系统所需的技术、标准和协议等的整体架构。
随着物联网的快速发展，其在各个领域的应用也越来越广泛。
在实际应用中，为了实现物联网系统的高效、可靠和安全运行，需要建立一个完善的技术体系架构。
本文将介绍物联网技术体系架构的基本概念、关键技术和应用场景等内容。
二、物联网技术体系架构概述1.1 物联网技术体系架构定义物联网技术体系架构是指将各种传感器、终端设备、网络通信设备以及数据处理平台等有机地结合在一起，形成一个完整且高效运行的系统框架。
它包括了从数据采集到数据传输再到数据处理和应用等各个环节。
1.2 物联网技术体系架构特点（1）分布式结构：由于涉及到大量终端设备和传感器节点，因此物联网系统具有分布式结构特点。
各个节点之间需要进行有效地通信和协作。
（2）大规模连接：由于物联网系统涉及到大量的终端设备和传感器节点，因此需要支持大规模的设备连接和管理。
（3）异构性：物联网系统中的终端设备和传感器节点来自不同的厂商，因此需要支持不同设备之间的互联互通。
（4）安全性：物联网系统中涉及到大量的敏感数据，因此需要采取有效的安全措施来保护数据的安全性。
三、物联网技术体系架构关键技术3.1 传感器技术传感器是物联网系统中数据采集的重要组成部分。
通过传感器可以实时采集到各种环境信息，如温度、湿度、压力等。
目前，各种类型的传感器已经得到了广泛应用，并且不断发展出更加先进和高效的传感器技术。
3.2 通信技术通信技术是实现物联网系统各个节点之间信息交互和协作的关键。
目前，常用于物联网通信的技术包括无线通信、蓝牙、ZigBee等。
这些通信技术具有高效、低功耗等特点，并且可以满足不同应用场景下对于带宽和延迟的要求。
3.3 数据处理技术物联网系统中产生的数据量非常庞大，因此需要采用高效的数据处理技术来对数据进行分析和处理。
目前，常用的数据处理技术包括大数据分析、人工智能等。
这些技术可以对大量的数据进行有效地挖掘和分析，从而提取出有价值的信息。
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。
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。
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。
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感知层通过RFID、WSNs、GPS、M2M、 二维码等采集到人们所需要的现实物理世界 的信息，通过处理后获得人们所需要的信息 与知识。 如实时的监测城区干、支路道路的车速、 车流量等信息，判断各条道路的交通畅通、 拥堵情况等。
1、传感器与环境感知
传感器（Transducer/Sensor）是一种能 感受规定的被测量并按照一定的规律转换成 可用量的器件和装置。 传感器就是把非电量转换成电量的装置。 如可以将物理量、化学量、生物量等转换成 电量。
感知层是IOT的基础，解决的就是人类 世界和物理世界的数据获取问题。 主要通过各类信息采集、执行设备和识 别设备，采用多种网络通信技术、信息处理 技术、物化安全可信技术、中间件及网关技 术等。实现物理空间与信息空间的感知互动。
感知层处于三层架构的最底层，是物联 网发展和应用的基础，具有物联网全面感知 的核心能力。作为物联网的最基本一层，感 知层具有十分重要的作用。
ZigBee节点的构成
1、数据处理模块 对于数据处理模块的设计，主要考虑如下五个方 面的问题： (1) 节能设计
(2) 处理速度的选择
(3) 低成本 (4) 小体积
(5) 安全性
2、存储单元 随机存储器（RAM），只读存储器（ROM）。 电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、闪存（FLASH） 等。 3、传感器模块 4、电源模块
RFID应用的关键性问题
防冲突，共享信道的竞争，多个标签同时回
应阅读器的查询时。标签的的计算与存储能 力，传统的防冲突技术无法直接应用。 安全性，目前涉及到的安全问题多达14种之 多 提高远距离通信的能力与成本，在复杂环境 下提高定位精度。
2.2.2 执行反馈决策
物联网被称为第三次的信息技术革命
片双方通信的协议由用户自己定义，这些芯片一般工作在ISM
免费频段。
无线技术
频率
距离/m
功耗
传输速率/kbps
Bluetooth
2.4GHz
10
低
10000
802.11b
2.4GHz
100
高
11000
RFID
50kHz~5.8GHz
<5
~
200
ZigBee
2.4GHz
10~75
低
250
传感器网络的常用无线通信技术
我们最熟悉的HTTP协议就是一个非常典型的SOA
架构设计 。 1) 客户端，通常是通过浏览器，向服务器端以文本的 方式发送一个请求，索取一个Web页面； 2) 服务器端接收到这个请求之后，根据请求的内容进 行处理并且返回一个符合HTML语法的文本； 3) 客户端接收到服务器端的响应文本后调用本地的程 序，通常还是浏览器，把返回的HTML文本的内容 展现出来。
RFID
按照供电方式：无源、半无源与有源应答
器 无源应答器：不附有电池 ，从阅读器发出射频
能量中提取工作所需的电能。采用电感耦合方式 的应答器多为无源应答器。
半无源应答器 ：内装有电池，起辅助作用，对
维持数据的电路供电或对应答器芯片工作所需的 电压作辅助支持，用于传输通信的射频能量源自 阅读器。
关键之三
协同的完成复杂的计算。
自组织的动态网络
传感器网络没有基站
节点失效、新节点加入，导致网络
拓扑结构的动态性，需要自动愈合。 关键之四
高效多跳自组织的网络路由也是ZigBee有待解 决的关键技术！
传感器网络是以数据为中心的网络 用户感兴趣的是数据而不是网络和传感器 硬件
关键之五
·
电感耦合方式RFID的工作原理
RIFD工作方式
Rs vs R1 C1 L1 L2 C2 R2 S VD C3 存储及 控制电路
应答器 阅 读 器
解调和解码
二进制数据编码信号
滤波放大
负载调制的原理示意图
负载调制
电感耦合方式RFID的工作原理
1、阅读器为有源工作，应答器无源工作； 2、L1、C1；L2、C2 均工作在射频源VS的谐振频率； 3、应答器L2的磁场变化产生电压整流后供阅读器使用； 4、应答器向阅读器的数据传输采用内部的二进制数据编 码信号控制开关S，使得负载电阻R2被接通或者断开， 通过耦合使L1产生变化的电压，经调制、解码即可； 5、阅读器向应答器的数据传输，是通过数字调制的方式 实现的，多采用ASK（幅频监控）的方式；
产业链 各环节 定位， 通用产 品提供
IT 和 应 用 统 一 架 构
关 注 云 计 算
物联网 感知层
物联网是一个以应用为导向，分工日渐清晰的产业，IPv6和云计算是核心基础架构上，从原有 网络用户终端向“下”延伸和扩展，扩大 通信的对象范围，即通信不仅仅局限于人 与人之间的通信，还扩展到人与现实世界 的各种物体之间的通信。
电感耦合方式RFID的工作原理
RIFD工作方式
磁场 H i
C1 Rs
L1
L2
v2
VD 存储及 C2 C3 控制电路
vs R1 阅读器 应答器 应答器芯片
信息
阅读器
电感耦合
应答器
电感耦合方式的电路结构
RFID技术的工作原理：
电子标签进入读写器产生的磁场后，读写器发 出射频信号 。 · 凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片 中的产品信息（无源标签或被动标签），或者主动 发送某一频率的信号（有源标签或主动标签） 。 · 读写器读取信息并解码后，送至中央信息系统 进行有关数据处理。
WSNs节点目前存在以下几种约束
电源能量有限
大部分环境下更换电池难
关键之一
如何节省电源、最大化网络的使用寿命？ 低功耗设计问题是第一项关键技术！
通信能力有限
节点通信覆盖范围只有几十到几百米
关键之二
如何在有限的通信能力条件下, 完成探测数据 的传输？
计算与存储能力有限
节点体积小，处理器和存储器性能有限， 不允许进行复杂算法的运算。
物联网使用SOA的优势
可以使物联网上的各项服务之间通过简 单、精确定义的接口进行通信，可以不涉及 底层编程接口和通信模型，使用户在不触及 复杂的物联网本身的情况下，就能够真正实 现随时、随地的与任何人、任何物进行有效 的感知、互联与协调控制。
IOT体系架构设计的要点
模块化——可重复使用，对不同的环境都适 用。 可扩展性——不仅可以适用当前的环境，而 且能够少量修改后为将来使用。 互操作性——支持相互异构的信息能够相互 访问。
能控制红绿灯等。
2.3 网络层
网络层主要负责将感知互动层收集的各 类信息，通过各种公共网络或专用网络的 基础设施，高效、可靠、安全的传输到用 户或者应用服务层，以实现人与物、物与 物的互联互动。
IOT的体系架构将包含以下内容： 从各种物联网的应用中总结出的元件、组 件、模块和功能的共性与区别。 构建出的分层结构、接口、数据类型、连 接关系等。 在物联网领域中需要统一的和已经存在的 标准。 物联网的共性要求和经营理念。 不同应用的共同点。 现在通用物联网架构和未来通用的物联网 架构。 根据开发者的兴趣提供设计、分析与裁剪
如何建立以数据为中心的传感器网络？ 数据融合协议也成了ZigBee技术有待解决的关键 技术之一！
网络攻击无处不在
传感器节点的物理操纵 传感信息的窃听 拒绝服务攻击 私有信息的泄露 ……
关键之六
安全性是传感网络设计的重要问题。
与其他的无线通信相比，WSNs具有以 下几种特征。 （1）能量有效性 （2）时延要求 （3）公平性 （4）灵活性与可扩展性
感知层由具有感知、识别、控制和执行 等能力的多种设备组成，一般包括数据采集、 数据短距离传输与数据编码两部分 此处的短距离传输技术，尤指像蓝牙、 ZigBee这类传输距离小于100m，速率低于 1Mbit/s的中低速无线短距离传输技术。数据 编码关键技术为RFID、条形码等。
2.2.1、感知现实物理世界
物联网的体系结构
行业应用导向，完整解决方案交付
智能家居 智能交通 智能城管 智能电力 智能医疗
行业应用 系统 行业应用 平台 业务支撑 平台 核心网络 接入网络 定位授时 摄像监控 传感器网 M2M终端 RFID读写
网 络 连 接 统 一 IP 协 议
关 注 IP v6
物联网 应用层
物联网 网络层
物联网的三个基本特征：
全面感知、可靠传送、智能处理。
物联网的本质概括起来主要体现在三个方面： 一是具备互联网的特征，即对需要加入网络 的物体一定要能够实现互联互通的互联网络； 二是加入的物体具有识别与通信特征，即纳 入物联网的“物”一定要具备自动识别与物 物通信（M2M）的功能； 三是整个网络具备智能化的特征，即整个网 络系统应该能够自我反馈与智能控制的特点。
1
PAN：射频识别(RFID)、蓝牙(Bluetooth)、超宽带(UWB)
2
LAN：Wi-Fi、 ZigBee(802.11x)、DECT (无绳电话)
3
MAN：Wi-MAX（802.16x）
4
WAN：2G、3G、4G
通过“云计算机”融合构建一个全空间的无线网络
人体基本生理特征的监测，车流量监测、智
第2章 物联网体系结构
2.1 物联网体系结构
统一标准体系结构建立的重要性 有效集成新的设备、软件和服务到现有的物 联网中。 建立不同网络融合的桥梁。 使未来物联网的设计和应用更加高效。
可与其他组织和应用领域的关系者共享系统
数据。 可使用共享数据提供更多的目标应用。
1、面向服务的体系架构（service-oriented architecture ，SOA） ——是一个组件模型，它将应用程序的不同功 能单元（称为服务）通过这些服务之间定义 良好的接口和契约联系起来。 ——是一种粗粒度、松耦合服务架构。 松耦合系统的好处有两点，一点是它的 灵活性，另一点是，当组成整个应用程序的 每个服务的内部结构和实现逐渐地发生改变 时，它能够继续存在。 服务请求者不需要知道服务提供者实现 的技术细节，例如程序语言、底层平台等等。