物联网体系架构

发现服 务
EPC编 码体系
物联网 应用体 系构架
EPC编码体系
定义相关编码体系，要求不同物 品使用统一，唯一的电子标签
EPC中 间件
EPC中间件
EPC中间件一般采用标准的协 议和接口，是连接RFID读写器 和信息系统的纽带。
EPC信 息服务
EPC信息服务
用以实现最终用户在物 联网环境下访问EPC信息。
网络管理 反馈控制
控制管理类
物联网的体系架构研究现状
传感器网络的参考体系架构
该参考架构分为三层即是感知层、网络层、应用层。
感知层
感知层不仅要完成数 据采集、处理和汇聚 等功能，同时完成传 感节点、路由节点和 传感器网络网关的通 信和控制管理功能。
网络层完成感知数据 到应用服务系统的传 输，不需要对感知数
护
自动配置
可发现性
支持不同类型设备的 异构网络，在不同网 络和不同操作系统之
间的互操作性
自治功能
物联网参考体系架构需求
异构设备
物联网参考体系架构需求02
物联网参考架构组件 的接口应该采用定义 良好的、可解释说明
的、明确的标准。
为了实现物联网 服务的无缝注册 与调用，物联网 参考体系架构应 支持即插即用的
• JTC1 SWG5完成了关于物联网参考体系架构研究报告， 针对物联网参考架构需求，要求及模型等提出分析。
ISO/IEC JTC WG10
• 正针对物联网参考架构标准项目进行研究和标准化工作。
IEEE（电气和电子工程师协会）
IEEE下P2413工作组正进行物联网体系架构的研究，该工作组 希望定义一个物联网体系架构框架，包含了各种物联网领域的描 述，物联网领域的抽象的定义，识别出了不同的物联网领域之间 的共性，提供一个参考模型，这个参考模型定义了各物联网类别 之间的关系(例如、交通、医疗等)，还有常见的体系结构元素。
服务/资源 发现
设备 管理 资源 管理 服务 管理 网络 管理 安全 管理 隐私 管理 功能 安全管 理
服务 层 跨层 管理
基础 功能 层
数据 处理 硬件 驱动
传感 器节点 硬 件层
数据 采集
数据 通信
传感 器/驱动器身份 识别
数据 存储
驱动
能源 生成与 储能
业务 管理 QoS管理 系统 监控
物联网的体系架构研究现状
节点注册 功能
管理功能
DS N管 理功能
最终用户 功能
用于 DS N的 终端用 户功能 用户 -网 络接 口
服务阶层
应用支持功能与服务支持功能
DS N内容服务应 用功能
服务控制与内容传递功能
DSN服务控 制功能
DSN内容传 递功能
传输控制功能 传输功能
传输阶层
服务 -网 络接 口
其它 服务 提供 的功
ISO/IEC 29182-4
ITU-T Y.2060 ITU-T Y.2069 ITU-T Y.2080
目前针对物联网体系架构，IEEE、 ISO/IEC JTC1、 ITU-T、ETSI、GSI等组织均在进行研究。下面是这几个 组织对物联网体系架构研究的输出成果。
物联网的体系架构研究现状
ISO/IEC 29182-3提供了传感器网络的参考体系架构
操作和管理。
包含低功耗的组件、 限制通信范围、限制 本地处理和存储容量、 支持睡眠模式和可供
电模式等。
可访问性
支持原有组件的集 成和迁移功能。这 样不会限制未来系 统的优化和升级
继承组件
在符合法律法规的前 提下，为了提供与人 体有关的通信功能， 特殊的服务质量是必 需的，还有可靠、安 全、隐私保护也都是
重庆邮电大学
第二章
物联网体系架构
魏旻
Contents
01.物联网的参考体系架构 02.物联网的形态结构 03.物联网的技术体系 04.物联网的知识体系 05.物联网的产业体系 06.物联网的资源体系 07.物联网的参考体系架构发展趋 势
本章学习要点
什么是物联网体系架构？ 关于物联网架构的最新研究有哪些？ 物联网的形态结构共有几种？ 物联网的技术识体系如何构成？ 物联网的产业体系和资源体系怎样构建？ 物联网体系架构在未来会有怎样的发展？
ITU-T F.744
ITU-T F.744描述了传感网网络中间件的服务和要求并阐述了USN中间件的功 能模型。
ITU-T H.621
ITU-T H.621介绍了由基于标签的识别触发的多媒体信息访问功能架构。
ITU-T Y.IoT
ITU-T Y.IoT定义了物联网应用网关的功能结构，并介绍物联网网关的功能实体。本文档正 在制定中。
力。
通过内容感知以优化 服务，如路径选择和 基于内容路由通信。
可靠性
支持安全通信、系统 访问控制和管理服务 以及提供数据安全的
功能
支持自定义的 情感感知能力。
内容感知
安全
应能实现物联 网的保密性和 隐私性的功能
情感感知
物联网参考体系架构需求
保密性
物联网参考体系架构需求04
在某些应用领域，对 于物联网系统的可访 问性是非常重要的， 例如在环境生活辅助 系统里面，有重要的 用户参与系统的配置，
能
网络-网络接口
其它 网络 提供 的功
能
控制 媒介 管理
用于DSN的专用媒介
从功 能构架 中看D SN 与N GN 的联 系
Y. 2080提供了一个分布式网络功 能架构（Distributed Service network，DSN），该构架是一个 覆盖网络，为了在 NGN（下一 代网络）环境中支持各种多媒体
基础网络服务实体（NSE）： 为通用服务实体提供服务如设 备管理，位置定位等服务。基 础网络服务实体也在M2M系统 中提供实体间数据传输功能。
物联网的体系架构研究现状
GS1（Globe Standard 1，国际物品编码协会）
在全球产品电子编码（Electronic Product Codeglobal，EPCglobal）里，国际物品编
ISO/IEC JTC1 WG7/SWG5/WG10相关工作
ISO/IEC JTC1 SC6 WG7
• 致力于对未来网络(FN)的研究，旨在创造一系列新的网 络体系结构、网络设计方法和协议标准
• 目前的成果ISO/IEC TR 29181系列标准的制定
ISO/IEC JTC1 SWG 5
• 为了建立科学、合理的物联网参考体系结构
支持不同规模、不同复杂度、不同 工作负载的大量应用，同时也能支 持包含大量设备、应用、用户、巨
大数据流等系统。
使物联网系统可 对组件(如设备 和网络)的增加 与删除自适应
可扩展性
使物联网的用户、服务、设 备和来自设备的数据根据不 同准则（如地理位置信息、
设备类型等）被发现。
使通信设备能够实 现网络的自我修复、 自优化化和自我保
物联网的网络架构
物联网体系架构
物联网体系架构
物联网网络架构
物联网应用 应用支持子层
应用层
信息处理 应用集成
云计算 解析服务 网络管理 Web服务
电信网/互联网
专用网络
网络层
延伸网络
物联网 网关
感知层 传感器
执行器
通信模块
RFID
二维码
智能装置
应用层包括应用支持子层和 各种物联网应用。应用支持 子层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。
统。
EPC
本地
应用系统
OSN
全局ONS
本地EPC 信息服务
EPC 中间件
互联网
EPC 读卡器
电子标签
全局EPC 信息服务
物联网的体系架构研究现状
GS1（Globe Standard 1，国际物品编码协会）
射频识别系统
射频识别系统包括 EPC标签和读写器
射频识 别系统
发现服务
EPC 信 息 发 现 服 务 包 括 对 象 名 称 解 析 服 务 (Object Naming Service，ONS)以及 配套服务，基于电子产品代 码，获取EPC数据处理信息
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联网， 也可以依托行业专用通信网 络。
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。
物联网网络架构
用人对物联网架构的比喻
必须的。
人体连接
如优先级、语 义等服务、服 务组合、跟踪 服务、订阅服
务
电源和能 源管理
物联网参考体系架构需求
服务相关 需求
物联网体系架构
物联网的体系架构研究现状
物联网的体系架构研究现状
1. ISO/IEC JTC1
2. ITU-T 3. ETSI 4. GS1 5. IEEE
ISO/IEC 29182-3
功能。
标准化 接口
物联网参考架构应提 供特点鲜明的组件， 并用标准化的语义和
语法来描述组件。
定义良好 的组件
及时性就是在指定 的时间内提供服务， 完成请求者需求响
应。
及时性
需要及时向用户 报告物理对象的 位置，例如智能
物流。
可用性
物联网参考体系架构需求
位置感知
物联网参考体系架构需求03
应在通信、服务和数据管理功能 等方面供适当的可靠性。应具有 鲁棒性，并具有应对外部扰动、 错误检测和修复而进行变化的能
物联网的体系架构研究现状
ITU-T（国际电信联盟远程通信标准化组织）
ITU-T对物联网的架构研究主要成果有ITU-T Y.2060，ITU-T Y.2069，ITU-T Y.2063 等.其中ITU-T Y.2060描述了物联网参考模型的每一层的功能。此外也定了物联网 参考模型的生态系统和商业模式。
码协会（Globe Standard 1，GS1）EPCglobal架构框架为其相关标准集合体，包括软件、硬
件、资料标准以及核心服务等，由 EPCglobal 及其代表共同经营运作，目标是推进 EPC 编
码的使用，促进商业圈和电脑应用的结合，达成有效供应链管理。以下为基于RFID 的物联网
应用架构可看出该应用系统由三个子系统组成，EPC 射频识别系统、中间件系统和互联网系
物联网的体系架构研究现状
应用实体（AE）：应用实体为端至端的M2M解决方 ETSI（European Telecommuni案ca提ti供on应s 用St逻an辑da。rd应s 用In程st序it实ut体e，可欧以洲快电速信的标跟准踪协会）
应用程序，如远程血糖监视应用程序，远程电力 ETSI的在物联网架构的主计要量成和果控是制ET应SI用T程S 序10。2 690标准，它描述了 端到端的M2M功能架构，M2M功能架构主要关注服务层方面，并采取底层的端至端服务。 通用服务实体（CSE）：包括 一系列的M2M环境下常见的服 务功能。如管理功能、安全 机制等。
物联网体系架构
01
物联网的参考体系架构
物联网参考架构是物联网发展的顶层设计，关 系到物联网产业链上下游产品之间兼容性、可扩展 性和互操作性。物联网参考体系结构是物联网应用 的基础。因此，了解和掌握物联网参考体系架构， 有利于理解物联网的应用需求和技术需求。
物联网体系架构
物联网的参考体系架构需求
物联网参考体系架构需求01
服务和应用，它提供了分布式功 能和管理功能。
物联网的体系架构研究现状
ITU-T Y.2063/F.771/Y.774/H.621/Y.IoT
ITU-T Y.2063
ITU-T Y.2063概述了Web架构，阐释了服务层、适应层和物理层三层架构以及 每一层的功能。
ITU-T F.771
ITU-T F.771介绍了由基于标签识别的物理实体，ID标签（RFID或条码），ID 的终端，网络和服务的功能域触发的多媒体信息访问功能模型。
据处理
网络层
应用层
应用层的功能是利用 感知数据为用户提供 服务
物联网的体系架构研究现状
ISO/IEC 29182-4根据传感网参考体系构架构建了传感网实体模型
应用 层
应用
软件 引擎
协同 信息处 理
特定 域服务
物流 领域
安全 领域
通信 支持功 能
普通 服务
数据 管理
时间 同步
自定 位服务 代码 管理 组管 理
应用层
IoT应用
安全功能
管理能力
通用安全功能 特定安全功能
通用管理能力 特定管理能力
服务支持与应用
支持层
通用支持功能 特定支持功能
网络层 设备层
组网能力 信息传输能力
设备功能 网关功能
ITU-T Y.2080
物联网的体系架构Biblioteka Baidu究现状
应用
应用-网络接口
DSN原有功能
流量优化 控制功能
资源定位 功能
中继功能
服务层
数据挖掘 协同处理
数据融合
其他
数据处理
数据存储 信息通信 信息提供
设备管理 服务管理 安全管理 业务管理
用户管理
网络层
本地局域 网络
广域网 数据通信
安全管理 服务管理
感知层
数据采集
数据存储
协同处理 数据融合
特征提取 数据汇聚
其他 数据处理
通信协议 通信支撑功能
数据通信
感知数据类
设备管理 服务管理 安全管理