物联网层次结构_图文
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31
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。
19
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。
20
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。
22
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。
32
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：wk.baidu.com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。
33
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。
27
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
28
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。
34
物联网与互联网通信模型
35
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。
36
3
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）
物联网层次结构_图文.ppt
学习任务
1 物联网层次结构 物联网与互联网的关系
2
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
29
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。
• 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。
12
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。
16
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。
17
物联网网络层
• 感知层的信息经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。
• 数据采集技术有多种，主要包括传感器、 RFID、多媒体信息采集、实时定位等。
9
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。
10
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。
11
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。
4
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
5
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。
26
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
15
感知层-发展方向
• 感知层主要由遍布各种建筑、楼宇、街道 、公路桥梁、车辆、地表和管网中的各类 传感器、二维条形码、RFID标签和RFID 识读器、摄像头、GPS、M2M（Machine to Machine）设备以及各种嵌入式终端等 组成的传感器网络。是物联网的基础。
• 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。
30
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。
• 物联网可分为感知层、网络层、应用层
5
8
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。
• 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。
18
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。
–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。
21
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。
13
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。
14
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。
6
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。
7
物联网层次结构模型
• 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。
25
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。
23
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。
24
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。
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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。
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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。
22
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。
32
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：wk.baidu.com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。
33
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。
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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
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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。
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物联网与互联网通信模型
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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。
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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）
物联网层次结构_图文.ppt
学习任务
1 物联网层次结构 物联网与互联网的关系
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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
29
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。
• 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。
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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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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。
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物联网网络层
• 感知层的信息经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。
• 数据采集技术有多种，主要包括传感器、 RFID、多媒体信息采集、实时定位等。
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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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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
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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。
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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
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感知层-发展方向
• 感知层主要由遍布各种建筑、楼宇、街道 、公路桥梁、车辆、地表和管网中的各类 传感器、二维条形码、RFID标签和RFID 识读器、摄像头、GPS、M2M（Machine to Machine）设备以及各种嵌入式终端等 组成的传感器网络。是物联网的基础。
• 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。
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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。
• 物联网可分为感知层、网络层、应用层
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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。
• 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。
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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。
–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。
21
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。
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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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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。
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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。
• 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。
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物联网层次结构模型
• 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。
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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。
23
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。
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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。