物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)組成

1、第二章物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)組成第一章目錄2.1物聯(lián)網(wǎng)的的工作原原理和特特性2.2物聯(lián)網(wǎng)體體系架構(gòu)構(gòu)總述2.3感知層2.4網(wǎng)絡(luò)層2.5應(yīng)用層2.6多視角下下的物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)2.7國(guó)內(nèi)外物物聯(lián)網(wǎng)體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)的研究究2.8物聯(lián)網(wǎng)的的安全策策略和統(tǒng)統(tǒng)一接入入控制本章概述述本章首先先介紹物物聯(lián)網(wǎng)的的工作原原理和特特性，然然后著重重講解物物聯(lián)網(wǎng)的的結(jié)構(gòu)。本章將將從國(guó)內(nèi)內(nèi)外的研研究狀況況、通用用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和和不同視視角下物物聯(lián)網(wǎng)的的結(jié)構(gòu)分分類三個(gè)個(gè)方面闡闡述物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的結(jié)結(jié)構(gòu)。最最后以EPC結(jié)構(gòu)在實(shí)實(shí)際中的的運(yùn)用作作為例子子，具體體講解物物聯(lián)網(wǎng)的的各個(gè)環(huán)環(huán)節(jié)。2.1.1物聯(lián)網(wǎng)的的工作原原理實(shí)質(zhì)是利利用射頻頻自動(dòng)識(shí)識(shí)

2、別(RFID)技術(shù)，通通過(guò)計(jì)算算機(jī)互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)物品(商品)的自動(dòng)識(shí)識(shí)別、信信息的互互聯(lián)與共共享和智智能控制制。在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的構(gòu)想想中，RFID標(biāo)簽中存存儲(chǔ)著規(guī)規(guī)范而具具有互用用性的信信息，通通過(guò)無(wú)線線數(shù)據(jù)通通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)把它們們自動(dòng)采采集到中中央信息息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物物品(商品)的識(shí)別，進(jìn)而通通過(guò)開(kāi)放放性的計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)信息交交換和共共享，實(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)物物品的“透明”管理。2.1.2物聯(lián)網(wǎng)的的工作步步驟1.1.2visualSTATE事件處理理機(jī)制技術(shù)上的的問(wèn)題是是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)最為關(guān)關(guān)鍵的問(wèn)問(wèn)題。物物聯(lián)網(wǎng)技技術(shù)是一一項(xiàng)綜合合性的技技術(shù)，是是一項(xiàng)系系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的的開(kāi)展步步驟主要要如下：（1）對(duì)物體屬屬性進(jìn)

3、行行標(biāo)識(shí)，屬性包包括靜態(tài)態(tài)和動(dòng)態(tài)態(tài)的屬性性。（2）需要識(shí)識(shí)別設(shè)備備完成對(duì)對(duì)物體屬屬性的讀讀取，并并將信息息轉(zhuǎn)換為為適合網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸輸?shù)臄?shù)據(jù)據(jù)格式。（3）將物體體的信息息通過(guò)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸輸?shù)叫畔⑾⑻幚碇兄行摹?.1.3物聯(lián)網(wǎng)的的兩大特特征和三三個(gè)基本本要素物聯(lián)網(wǎng)兩兩大特征征第一：泛泛在化第二：智智能化三個(gè)基本本要素第一個(gè)要要素是在在信息感感知這個(gè)個(gè)方面。全面信信息采集集是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的基礎(chǔ)礎(chǔ)。第二個(gè)要要素就是是傳送網(wǎng)網(wǎng)。無(wú)所所不在、泛在化化的無(wú)線線通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是實(shí)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的重重要設(shè)施施。第三個(gè)要要素就是是信息處處理。其其中最重重要的就就是如何何低成本本處理海海量信息息。2.2物聯(lián)網(wǎng)體體系架構(gòu)構(gòu)總

4、述物聯(lián)網(wǎng)大大致被公公認(rèn)為有有三個(gè)層層次：底底層是用用來(lái)感知知數(shù)據(jù)的的感知層層，第二二層是數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)絡(luò)層，最最上層則則是應(yīng)用用層。1.1.2visualSTATE事件處理理機(jī)制感知層感知層包包括傳感感器等數(shù)數(shù)據(jù)采集集設(shè)備，包括數(shù)數(shù)據(jù)接入入到網(wǎng)關(guān)關(guān)之前的的傳感器器網(wǎng)絡(luò)。感知層層是物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)發(fā)展展和應(yīng)用用的基礎(chǔ)礎(chǔ)，RFID技術(shù)、傳傳感和控控制技術(shù)術(shù)、短距距離無(wú)線線通信技技術(shù)是感感知層涉涉及的主主要技術(shù)術(shù)。網(wǎng)絡(luò)層物聯(lián)網(wǎng)的的網(wǎng)絡(luò)層層將建立立在現(xiàn)有有的移動(dòng)動(dòng)通信網(wǎng)網(wǎng)和互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)礎(chǔ)上。網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層中中的感知知數(shù)據(jù)管管理與處處理技術(shù)術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)以數(shù)據(jù)據(jù)為中心心的物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的核核心技術(shù)術(shù)，其包包括傳感感網(wǎng)數(shù)據(jù)據(jù)

5、的存儲(chǔ)儲(chǔ)、查詢?cè)儭⒎治鑫?、挖掘掘、理解解及基于于感知?shù)數(shù)據(jù)決策策和行為為的理論論和技術(shù)術(shù)。應(yīng)用層物聯(lián)網(wǎng)的的應(yīng)用層層利用經(jīng)經(jīng)過(guò)分析析處理的的感知數(shù)數(shù)據(jù)為用用戶提供供豐富的的特定服服務(wù)。應(yīng)應(yīng)用層是是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)發(fā)展的的目的。2.3.1感知層概概述感知層由由各種類類型的采采集和控控制模塊塊組成，如溫度度傳感應(yīng)應(yīng)器、聲聲音感應(yīng)應(yīng)器、振振動(dòng)感應(yīng)應(yīng)器、壓壓力感應(yīng)應(yīng)器、RFID讀寫(xiě)器、二維碼碼識(shí)讀器器等，完完成物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用用的數(shù)據(jù)據(jù)采集和和設(shè)備控控制功能能，還包包括數(shù)據(jù)據(jù)接入到到網(wǎng)關(guān)之之前的傳傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。感感知層是是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的重要要基礎(chǔ)。2.3.2物聯(lián)網(wǎng)關(guān)關(guān)鍵技術(shù)術(shù)之一RFIDRFID是一種非非接觸式式的自動(dòng)

6、動(dòng)識(shí)別技技術(shù)。它它通過(guò)射射頻信號(hào)號(hào)自動(dòng)識(shí)識(shí)別目標(biāo)標(biāo)對(duì)象并并獲取相相關(guān)數(shù)據(jù)據(jù)，識(shí)別別過(guò)程無(wú)無(wú)須人工工干預(yù)，可工作作于各種種惡劣環(huán)環(huán)境。RFID技術(shù)可識(shí)識(shí)別高速速運(yùn)動(dòng)物物體，并并可同時(shí)時(shí)識(shí)別多多個(gè)標(biāo)簽簽，操作作快捷方方便。RFID技術(shù)與互互聯(lián)網(wǎng)、通信等等技術(shù)相相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)全球范范圍內(nèi)物物品跟蹤蹤與信息息共享。RFID基本上由由三部分分組成：標(biāo)簽、讀寫(xiě)器器和天線線。具體技術(shù)術(shù)將在第第3章詳細(xì)介介紹。2.3.3傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)概述述傳感器是是機(jī)器感感知物質(zhì)質(zhì)世界的的“感覺(jué)覺(jué)器官”，可以以感知熱熱、力、光、電電、聲、位移等等信號(hào)，為網(wǎng)絡(luò)絡(luò)系統(tǒng)的的處理、傳輸、分析和和反饋提提供最原原始的信信息。傳感器網(wǎng)網(wǎng)

7、絡(luò)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的基本本組成包包括如下下幾個(gè)基基本單元元：傳感感單元元（由傳傳感器和和A/D轉(zhuǎn)換功能能模塊組組成)、處理單單元（包包括CPU、存儲(chǔ)器器、嵌入入式操作作系統(tǒng)等等）、通通信單元元（由無(wú)無(wú)線通信信模塊組組成）及及電源。此外，可以選選擇的其其他功能能單元包包括定位位系統(tǒng)、移動(dòng)系系統(tǒng)及電電源自供供電系統(tǒng)統(tǒng)等。2.3.3傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)概述述面向物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的傳傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)術(shù)研究包包括以下下方面：先進(jìn)測(cè)試試技術(shù)及及網(wǎng)絡(luò)化化測(cè)控。智能化傳傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)研究。傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組織織結(jié)構(gòu)及及底層協(xié)協(xié)議研究究。對(duì)傳感器器網(wǎng)絡(luò)自自身的檢檢測(cè)與控控制。傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的安安全。2.3.4傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)結(jié)構(gòu)WSN節(jié)點(diǎn)

8、的基基本組成成包括如如下幾個(gè)個(gè)基本單單元：傳感單元元（由傳感器器和A/D轉(zhuǎn)換功能能模塊組組成)、處理單元元（包括CPU、存儲(chǔ)器、嵌入式操操作系統(tǒng)統(tǒng)等）、通信單元元（由無(wú)線通通信模塊塊組成）及能量單單元。按照分工工的不同同，傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)又可可以細(xì)分分為末梢梢節(jié)點(diǎn)層層和接入入層。末梢節(jié)點(diǎn)點(diǎn)層由各各種類型型的采集集和控制制模塊組組成，如如溫度感感應(yīng)器、聲音感感應(yīng)器、振動(dòng)感感應(yīng)器、壓力感感應(yīng)器、RFID讀寫(xiě)器、二維碼碼識(shí)讀器器等，完完成物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用用的數(shù)據(jù)據(jù)采集和和設(shè)備控控制功能能。接入層由由基站節(jié)節(jié)點(diǎn)（sink節(jié)點(diǎn)）和和接入網(wǎng)網(wǎng)關(guān)（AccessGateway）組成，完成應(yīng)應(yīng)用末梢梢各節(jié)點(diǎn)點(diǎn)信息的的組

9、網(wǎng)控控制和信信息匯集集，或完完成向末末梢節(jié)點(diǎn)點(diǎn)下發(fā)信信息的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)等功功能。也也就是末末梢節(jié)點(diǎn)點(diǎn)之間完完成組網(wǎng)網(wǎng)后，如如果末梢梢節(jié)點(diǎn)需需要上傳傳數(shù)據(jù)，則將數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送送給基站站節(jié)點(diǎn)，基站節(jié)節(jié)點(diǎn)收到到數(shù)據(jù)后后,通過(guò)接入入網(wǎng)關(guān)完完成和承承載網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的連接接。2.3.4傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)結(jié)構(gòu)2.3.4傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)結(jié)構(gòu)末梢節(jié)點(diǎn)點(diǎn)與接入入層構(gòu)成成了物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的信信息采集集和控制制，其按按照接入入網(wǎng)絡(luò)的的復(fù)雜性性不同可可分為簡(jiǎn)簡(jiǎn)單接入入方式和和多跳接接入方式式。簡(jiǎn)單接入入就是在在采集設(shè)設(shè)備獲取取信息后后直接通通過(guò)有線線或無(wú)線線方式將將信息直直接發(fā)送送至承載載網(wǎng)絡(luò)，如圖所所示。目目前RFID讀寫(xiě)設(shè)備備主要采采用簡(jiǎn)

10、單單接入方方式，此此方式可可用于終終端設(shè)備備分散、數(shù)據(jù)量量的業(yè)務(wù)務(wù)應(yīng)用。2.3.4傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)結(jié)構(gòu)多跳接入入是利用用WSN技術(shù)，將具有無(wú)無(wú)線通信信與計(jì)算算能力的的微小傳傳感器節(jié)節(jié)點(diǎn)通過(guò)過(guò)自組織織方式，各節(jié)點(diǎn)能能根據(jù)環(huán)環(huán)境的變變化，自主地完完成網(wǎng)絡(luò)絡(luò)自適應(yīng)應(yīng)組織和和信息的的傳遞。由于節(jié)點(diǎn)點(diǎn)間距離離較短，一般采用用多跳方方式進(jìn)行行通信。傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)最終終將信息息通過(guò)接接入網(wǎng)關(guān)關(guān)傳遞到到承載網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。典型的無(wú)無(wú)線傳感感器設(shè)備備有ZigBee、UWB等。多跳接入入方式適適用于終終端設(shè)備備分別集集中、終端與網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)間傳傳遞數(shù)據(jù)據(jù)量較小小的應(yīng)用用。通過(guò)采采用多跳跳接入方方式可以以降低末末梢節(jié)點(diǎn)點(diǎn)、接入入層

11、和承承載網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的建設(shè)設(shè)投資和和應(yīng)用成成本，以以及方便便建設(shè)實(shí)實(shí)施工作作和提升升接入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的健健壯性，如圖所所示。2.4.1網(wǎng)絡(luò)層的的組成網(wǎng)絡(luò)層可可以細(xì)分分為承載載網(wǎng)絡(luò)層層和應(yīng)用用控制層層。承載網(wǎng)絡(luò)絡(luò)主要由由計(jì)算機(jī)機(jī)網(wǎng)絡(luò)和和通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成成。應(yīng)用控制制層由各各種應(yīng)用用服務(wù)器器組成（包括數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)服服務(wù)器），主要要功能包包括對(duì)采采集數(shù)據(jù)據(jù)的匯集集、轉(zhuǎn)換換、分析析，以及及用戶層層呈現(xiàn)的的適配和和事件的的觸發(fā)等等。2.4.1網(wǎng)絡(luò)層的的組成2.4.2互聯(lián)網(wǎng)與與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)是是互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的延伸伸，但物物聯(lián)網(wǎng)并并不是互互聯(lián)網(wǎng)的的翻版，也不是是互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的一個(gè)個(gè)接口。由于物物聯(lián)網(wǎng)作作為互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)擴(kuò)展，使使其具備

12、備了互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的特特性。物物聯(lián)網(wǎng)不不僅能夠夠?qū)崿F(xiàn)由由人找物物，而且且能夠?qū)崒?shí)現(xiàn)以物物找人，通過(guò)對(duì)對(duì)人的規(guī)規(guī)范性回回復(fù)進(jìn)行行識(shí)別，還能夠做出方方案性的的選擇?；ヂ?lián)網(wǎng)和和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的比較較 ，如如下表所所示。2.4.2互聯(lián)網(wǎng)與與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)2.4.3云計(jì)算與與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)云計(jì)算是是分布式式計(jì)算技技術(shù)的一一種，其其最基本本的概念念是透過(guò)過(guò)網(wǎng)絡(luò)將將龐大的的計(jì)算處處理程序序自動(dòng)分分拆成無(wú)無(wú)數(shù)個(gè)較較小的子子程序，再交由由多部服服務(wù)器所所組成的的龐大系系統(tǒng)經(jīng)搜搜尋、計(jì)計(jì)算分析析后將處處理結(jié)果果回傳給給用戶。2.4.3云計(jì)算與與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)云計(jì)算具具有以下下特點(diǎn)：超大規(guī)模模虛擬化高可靠性性通用性高可擴(kuò)展展性按需服務(wù)務(wù)極其廉價(jià)

13、價(jià)云計(jì)算與與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)各自具具備很多多優(yōu)勢(shì)，把云計(jì)計(jì)算與物物聯(lián)網(wǎng)結(jié)結(jié)合起來(lái)來(lái)，可以以看出，云計(jì)算算其實(shí)就就相當(dāng)于于一個(gè)人人的大腦腦，而物物聯(lián)網(wǎng)就就是其眼眼睛、鼻鼻子、耳耳朵和四四肢等。2.4.2互聯(lián)網(wǎng)與與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)云計(jì)算與與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的結(jié)合合方式可可以分為為：?jiǎn)沃行?，多終端端多中心，大量終終端信息、應(yīng)應(yīng)用分層層處理，海量終終端以上三種種只是云云計(jì)算與與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)結(jié)合方方式的粗粗線條的的勾勒，也許已已經(jīng)有很很多模式式或者方方式在實(shí)實(shí)際應(yīng)用用當(dāng)中了了，兩者者的結(jié)合合方式還還需要繼繼續(xù)探索索研究。2.4.2互聯(lián)網(wǎng)與與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)云計(jì)算和和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)都是新新興事物物，不過(guò)過(guò)現(xiàn)在已已經(jīng)有了了很多的的應(yīng)用。但是，兩者結(jié)

14、結(jié)合的案案例目前前還是比比較少的的。有了云計(jì)計(jì)算中心心的廉價(jià)價(jià)、超大大量的處處理能力力和存儲(chǔ)儲(chǔ)能力，有了物物聯(lián)網(wǎng)無(wú)無(wú)處不在在的信息息采集，這兩者者結(jié)合，將出現(xiàn)現(xiàn)整個(gè)星星球的生生物都聯(lián)聯(lián)系起來(lái)來(lái)的奇妙妙情景。云計(jì)算算與物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的結(jié)結(jié)合是互互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)發(fā)展的的必然趨趨勢(shì)，它它將引導(dǎo)導(dǎo)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)和通信信產(chǎn)業(yè)的的發(fā)展。2.5應(yīng)用層應(yīng)用層是是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)發(fā)展的的目的。軟件開(kāi)開(kāi)發(fā)、智智能控制制技術(shù)將將會(huì)為用用戶提供供豐富多多彩的物物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)應(yīng)用。各各種行業(yè)業(yè)和家庭庭應(yīng)用的的開(kāi)發(fā)將將會(huì)推動(dòng)動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的普及及。物聯(lián)網(wǎng)的的發(fā)展面面臨互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)發(fā)展展初期相相似的問(wèn)問(wèn)題，那那就是如如何解決決內(nèi)容應(yīng)應(yīng)用豐富富和商業(yè)業(yè)運(yùn)營(yíng)模模式的

15、問(wèn)問(wèn)題。物聯(lián)網(wǎng)是是通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)應(yīng)用延伸伸，是信信息網(wǎng)絡(luò)絡(luò)上的一一種增值值應(yīng)用，有別于于語(yǔ)音電電話、短短信等基基本的通通信需求求。因此此，物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)發(fā)展展初期面面臨著廣廣泛開(kāi)展展需求挖挖掘及投投資消費(fèi)費(fèi)引導(dǎo)的的工作。2.5應(yīng)用層物聯(lián)網(wǎng)主主要應(yīng)用用類型2.5應(yīng)用層總體來(lái)說(shuō)說(shuō)，物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)將在在提升信信息傳送送效率、改善民民生、提提高生產(chǎn)產(chǎn)率、降降低企業(yè)業(yè)管理成成本等方方面發(fā)揮揮重要作作用。從從實(shí)際價(jià)價(jià)值和購(gòu)購(gòu)買能力力來(lái)看，企業(yè)將將有望成成為物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用用的第一一批用戶戶，其應(yīng)應(yīng)用也將將是物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)發(fā)展展初期的的主要應(yīng)應(yīng)用。從從企業(yè)點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)滴滴滴應(yīng)用開(kāi)開(kāi)始，逐逐步延伸伸擴(kuò)大，推進(jìn)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈成成熟和應(yīng)應(yīng)用的成成

16、熟。2.6.1物聯(lián)網(wǎng)的的服務(wù)類類型根據(jù)物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)自身身特征，其應(yīng)該該提供以以下幾類類服務(wù)：聯(lián)網(wǎng)類服服務(wù)。物物品標(biāo)識(shí)識(shí)、通信信和定位位。信息類服服務(wù)。信信息采集集、存儲(chǔ)儲(chǔ)和查詢?cè)儭２僮黝惙?wù)。遠(yuǎn)遠(yuǎn)程配置置、監(jiān)測(cè)測(cè)、遠(yuǎn)程程操作和和控制。安全類服服務(wù)。用用戶管理理、訪問(wèn)問(wèn)控制、事件報(bào)報(bào)警、入入侵檢測(cè)測(cè)和攻擊擊防御。管理類服服務(wù)。故故障診斷斷、性能能優(yōu)化、系統(tǒng)升升級(jí)和計(jì)計(jì)費(fèi)管理理服務(wù)。根據(jù)不同同領(lǐng)域物物聯(lián)網(wǎng)的的應(yīng)用需需求，以以上服務(wù)務(wù)類型可可以進(jìn)行行相應(yīng)地地?cái)U(kuò)展或或裁剪。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的服務(wù)務(wù)類型是是設(shè)計(jì)和和驗(yàn)證物物聯(lián)網(wǎng)體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)和物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)統(tǒng)的主要要依據(jù)。因此，也可以以根據(jù)物物聯(lián)網(wǎng)的的不同應(yīng)應(yīng)用來(lái)構(gòu)構(gòu)

17、建不同同的體系系結(jié)構(gòu)。2.6.2物聯(lián)網(wǎng)的的節(jié)點(diǎn)分分類為了構(gòu)建建物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的體系系結(jié)構(gòu)，首先需需要?jiǎng)澐址治锫?lián)網(wǎng)網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的的類型。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可可以分成成無(wú)源CPS節(jié)點(diǎn)、有有源CPS節(jié)點(diǎn)、互互聯(lián)網(wǎng)CPS節(jié)點(diǎn)，其其特征從從以下方方面進(jìn)行行描述：電源、移動(dòng)性性、感知知性、存存儲(chǔ)能力力、計(jì)算算能力、聯(lián)網(wǎng)能能力和連連接能力力。2.6.3物聯(lián)網(wǎng)互互聯(lián)體系系結(jié)構(gòu)根據(jù)以上上物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的的分類，可以進(jìn)進(jìn)一步研研究可能能存在的的連接類類型。例例如，物物聯(lián)網(wǎng)節(jié)節(jié)點(diǎn)之間間存在無(wú)無(wú)源節(jié)點(diǎn)點(diǎn)與有源源節(jié)點(diǎn)、有源節(jié)節(jié)點(diǎn)與有有源節(jié)點(diǎn)點(diǎn)及有源源節(jié)點(diǎn)與與互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)之之間的連連接，這這些類型型的連接接結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)成了物物聯(lián)網(wǎng)互互聯(lián)

18、的體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)。由于物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的異異構(gòu)性，通用物物聯(lián)網(wǎng)體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)由三部部分構(gòu)成成：無(wú)源源節(jié)點(diǎn)與與有源節(jié)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)聯(lián)結(jié)構(gòu)、有源節(jié)節(jié)點(diǎn)與有有源節(jié)點(diǎn)點(diǎn)互聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)、有有源節(jié)點(diǎn)點(diǎn)與互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)互聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。2.6.3物聯(lián)網(wǎng)互互聯(lián)體系系結(jié)構(gòu)無(wú)源節(jié)點(diǎn)點(diǎn)與有源源節(jié)點(diǎn)互互聯(lián)結(jié)構(gòu)構(gòu)如圖所所示。2.6.3物聯(lián)網(wǎng)互互聯(lián)體系系結(jié)構(gòu)有源節(jié)點(diǎn)點(diǎn)與有源源節(jié)點(diǎn)互互聯(lián)結(jié)構(gòu)構(gòu)如圖所所示。2.6.3物聯(lián)網(wǎng)互互聯(lián)體系系結(jié)構(gòu)有源節(jié)點(diǎn)點(diǎn)與互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)互聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)如圖圖所示。2.6.3物聯(lián)網(wǎng)互互聯(lián)體系系結(jié)構(gòu)在以上定定義的物物聯(lián)網(wǎng)體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)中，物物聯(lián)網(wǎng)物物理層協(xié)協(xié)議提供供在物理理信道上上采集和和傳遞信信息的功功能，具具有一定定的安全全性和可可

19、靠性控控制能力力；物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)據(jù)鏈路層層協(xié)議提供對(duì)物物理信道道訪問(wèn)控控制、復(fù)復(fù)用，在在鏈路層層安全、可靠、高效效傳遞數(shù)數(shù)據(jù)的功功能，具具有較為為完整的的可靠性性、安全全性控制制能力，可以提提供服務(wù)務(wù)質(zhì)量的的保證；應(yīng)用層層協(xié)議提提供信息息采集、傳遞、查詢功功能，具具有較為為完整的的用戶管管理、聯(lián)聯(lián)網(wǎng)配置置、安全全管理、可靠性性控制能能力。2.7國(guó)內(nèi)外物物聯(lián)網(wǎng)體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)的研究究目前,物聯(lián)網(wǎng)還還沒(méi)有一一個(gè)廣泛泛認(rèn)同的的體系結(jié)結(jié)構(gòu),最具代表表性的物物聯(lián)網(wǎng)架架構(gòu)是歐歐美支持持的EPCglobal物聯(lián)網(wǎng)體體系架構(gòu)構(gòu)和日本本的Ubiquitous ID(UID)物聯(lián)網(wǎng)系系統(tǒng)，針針對(duì)國(guó)家家領(lǐng)域的的物品編編碼

20、標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)體系有有NIDA（韓國(guó)互互聯(lián)網(wǎng)發(fā)發(fā)展處）提出的的mRFIDCode（可移動(dòng)動(dòng)的RFID編碼）。EPCglobal和泛在ID中心(UbiquitousIDcenter)都是為推推進(jìn)RFID標(biāo)準(zhǔn)化而而建立的的國(guó)際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化團(tuán)團(tuán)體,我國(guó)也積積極參與與了上述述物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)體系,正在積極極制定符符合我國(guó)國(guó)發(fā)展情情況的物物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和架架構(gòu)。2.7.1UID技術(shù)體系系結(jié)構(gòu)日本在電電子標(biāo)簽簽方面的的發(fā)展始始于20世紀(jì)80年代中期期的實(shí)時(shí)時(shí)嵌入式式系統(tǒng)TRON，T-Engine是其核心心的體系系架構(gòu)。在T-Engine論壇領(lǐng)導(dǎo)導(dǎo)下,泛在ID中心設(shè)立立在東京京大學(xué)，于2003年3月成立,并得到日日本政府府經(jīng)產(chǎn)省

21、省、總務(wù)務(wù)省及大大企業(yè)的的支持，目前包包括微軟軟、索尼尼、三菱菱、日立立、日電電、東芝芝、夏普普、富士士通、NTT、DoCoMo、KDDI、J-Phone、伊藤忠忠、大日日本印刷刷、凸版版印刷、理光等等重量級(jí)級(jí)企業(yè)。UID中心建立立的目的的是為了了建立和和普及自自動(dòng)識(shí)別別“物品品”所需需的基礎(chǔ)礎(chǔ)技術(shù)，最終實(shí)實(shí)現(xiàn)“計(jì)計(jì)算無(wú)處處不在”的理想想環(huán)境。2.7.1UID技術(shù)體系系結(jié)構(gòu)UID技術(shù)體系系架構(gòu)由由泛在識(shí)識(shí)別碼(uCode)、泛在通通信器、信息系系統(tǒng)服務(wù)務(wù)器和uCode解析服務(wù)務(wù)器等4部分構(gòu)成成。UID使用uCode作為現(xiàn)實(shí)實(shí)世界物物品和場(chǎng)場(chǎng)所的標(biāo)標(biāo)識(shí)，UC從uCode電子標(biāo)簽簽中讀取取uCod

22、e獲取這些些設(shè)施的的狀態(tài)，并控制制它們，UC類似于PDA終端。UID能在多種種行業(yè)中中得到廣廣泛應(yīng)用用，其是是將現(xiàn)實(shí)實(shí)世界用用uCode標(biāo)簽的物物品、場(chǎng)場(chǎng)所等各各種實(shí)體體和虛擬擬世界中中存儲(chǔ)在在信息服服務(wù)器中中各種相相關(guān)信息息聯(lián)系起起來(lái)，實(shí)實(shí)現(xiàn)“物物物互聯(lián)聯(lián)”。而而且，UID是一個(gè)開(kāi)開(kāi)放的架架構(gòu)，它它的規(guī)范范是對(duì)大大眾公開(kāi)開(kāi)的。2.7.2物聯(lián)網(wǎng)的的自主體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)的的自主體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)是為了了適應(yīng)于于異構(gòu)的的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)無(wú)線通通信環(huán)境境而設(shè)計(jì)計(jì)的體系系結(jié)構(gòu)，其采用用自主通通信技術(shù)術(shù)。自主主通信是是以自主主件為核核心的通通信，自自主件在在端到端端層次及及中間結(jié)結(jié)點(diǎn)執(zhí)行行網(wǎng)絡(luò)控控制面已已知的或或新

23、出現(xiàn)現(xiàn)的任務(wù)務(wù)，可以以確保通通信系統(tǒng)統(tǒng)的可進(jìn)進(jìn)化特性性。物聯(lián)網(wǎng)的的自主體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)包括數(shù)數(shù)據(jù)面、控制面面、知識(shí)識(shí)面和管管理面。如圖所示示。2.7.2物聯(lián)網(wǎng)的的自主體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)數(shù)據(jù)面主主要用于于數(shù)據(jù)分分組的傳傳遞；控制面通通過(guò)向數(shù)數(shù)據(jù)面發(fā)發(fā)送配置置報(bào)文，優(yōu)化數(shù)數(shù)據(jù)面的的吞吐量量及可靠靠性；知識(shí)面提提供整個(gè)個(gè)網(wǎng)絡(luò)信信息的完完整視圖圖，并且且提煉成成為網(wǎng)絡(luò)絡(luò)系統(tǒng)的的知識(shí)，用于指指導(dǎo)控制制面的適適應(yīng)性控控制；管理面協(xié)協(xié)調(diào)和管管理數(shù)據(jù)據(jù)面、控控制面和和知識(shí)面面的交互互，提供供物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的自主主能力。2.7.2物聯(lián)網(wǎng)的的自主體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)自主特征征主要由由STP/SP協(xié)議棧和和智能層層取代傳傳統(tǒng)的TCP/IP

24、協(xié)議棧，如圖所所示。STP和SP分別表示示智能傳傳送協(xié)議議和智能能協(xié)議。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的的智能層層主要用用于協(xié)商商交互節(jié)節(jié)點(diǎn)之間間STP/SP的選擇，用于優(yōu)優(yōu)化無(wú)線線鏈路上上的通信信和數(shù)據(jù)據(jù)傳送，滿足異異構(gòu)物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備備之間的的聯(lián)網(wǎng)需需求。2.7.3基于EPC的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)基于EPC的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)是在計(jì)計(jì)算機(jī)互互聯(lián)網(wǎng)的的基礎(chǔ)上上，利用用全球統(tǒng)統(tǒng)一的物物品編碼碼技術(shù)、RFID技術(shù)、無(wú)無(wú)線數(shù)據(jù)據(jù)通信技技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)全全球范圍圍內(nèi)的單單件產(chǎn)品品的跟蹤蹤與追溯溯，從而而有效提提高供應(yīng)應(yīng)鏈管理理水平，降低物物流成本本，被譽(yù)譽(yù)為具有有革命性性意義的的新技術(shù)術(shù)，引起起了世界界各國(guó)企企業(yè)的廣廣泛關(guān)注注。典型的EPC物

25、聯(lián)網(wǎng)由由信息采采集系統(tǒng)統(tǒng)、PML（physicalmarkuplanguage,實(shí)體描述述語(yǔ)言）信息服服務(wù)器、對(duì)象名名解析服服務(wù)器（ONS）和Savant系統(tǒng)4部分組成成，如圖圖所示。2.7.3基于EPC的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)物品2.7.3基于EPC的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)信息采集集系統(tǒng)信息采集集系統(tǒng)由由產(chǎn)品電電子標(biāo)簽簽、讀寫(xiě)寫(xiě)器、駐駐留有信信息采集集軟件的的上位機(jī)機(jī)組成，主要完完成產(chǎn)品品的識(shí)別別和EPC的采集與與處理。EPC是Auto-ID中心為每每個(gè)物理理目標(biāo)分分配的唯唯一可查查詢的標(biāo)標(biāo)識(shí)碼，其內(nèi)含含的一串串?dāng)?shù)字可可代表產(chǎn)產(chǎn)品類別別和制造造商、生生產(chǎn)日期期和地點(diǎn)點(diǎn)、有效效日期、應(yīng)運(yùn)往往何地等等信息。同時(shí)，隨

26、著產(chǎn)產(chǎn)品在工工廠內(nèi)的的轉(zhuǎn)移或或變化，這些數(shù)數(shù)據(jù)可以以實(shí)時(shí)更更新。PML信息服務(wù)務(wù)器PML信息服務(wù)務(wù)器由產(chǎn)產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)商建立立并維護(hù)護(hù)，儲(chǔ)存存著這個(gè)個(gè)生產(chǎn)商商生產(chǎn)的的所有商商品的文文件信息息。根據(jù)據(jù)事先規(guī)規(guī)定的原原則對(duì)產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行行編碼，并利用用標(biāo)準(zhǔn)的的PML對(duì)產(chǎn)品的的名稱、生產(chǎn)廠廠家、生生產(chǎn)日期期、重量量、體積積、性能能等詳細(xì)細(xì)信息進(jìn)進(jìn)行描述述，從而而生成PML文件。一個(gè)典型型PML的服務(wù)器器的原理理圖如圖圖所示。2.7.3基于EPC的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)（1）Web服務(wù)器它是PML信息服務(wù)務(wù)器中唯唯一直接接與客戶戶端交互互的模塊塊，是位位于整個(gè)個(gè)PML信息服務(wù)務(wù)器最前前端的模模塊，可可以接收收客戶端端的

27、請(qǐng)求求，進(jìn)行行解析、驗(yàn)證，確認(rèn)無(wú)無(wú)誤后發(fā)發(fā)送給SOAP引擎，并并將結(jié)果果返回給給客戶端端。2.7.3基于EPC的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)（2）SOAP引擎它是PLM信息服務(wù)務(wù)器上所所有已部部署服務(wù)務(wù)的注冊(cè)冊(cè)中心，可以對(duì)對(duì)所有已已部署服服務(wù)進(jìn)行行注冊(cè)，提供相相應(yīng)組件件的注冊(cè)冊(cè)信息，將來(lái)自自Web服務(wù)器的的請(qǐng)求定定位到對(duì)對(duì)應(yīng)的服服務(wù)處理理程序，并將處處理結(jié)果果返回給給Web服務(wù)器。（3）服務(wù)處處理程序序它是客戶戶端請(qǐng)求求的服務(wù)務(wù)實(shí)現(xiàn)程程序，包包括實(shí)時(shí)時(shí)路徑更更新程序序、路徑徑查詢程程序和原原始信息息查詢程程序等。（4）數(shù)據(jù)存存儲(chǔ)單元元它用于PML信息服務(wù)務(wù)器端數(shù)數(shù)據(jù)的存存儲(chǔ)，主主要用于于客戶端端請(qǐng)求數(shù)數(shù)據(jù)的存

28、存儲(chǔ)，存存儲(chǔ)介質(zhì)質(zhì)包括各各種關(guān)系系數(shù)據(jù)庫(kù)庫(kù)或者一一些中間間文件，如PML文件。在整個(gè)物物聯(lián)網(wǎng)系系統(tǒng)中，PML信息服務(wù)務(wù)器主要要提供以以下三個(gè)個(gè)功能：實(shí)時(shí)路路徑信息息的存儲(chǔ)儲(chǔ)、產(chǎn)品品路徑信信息查詢?cè)兒彤a(chǎn)品品原始信信息查詢?cè)儭?.7.3基于EPC的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)ONSONS的作用是是在各信信息采集集節(jié)點(diǎn)與與PML信息服務(wù)務(wù)器之間間建立聯(lián)聯(lián)系，實(shí)實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)產(chǎn)品EPC到產(chǎn)品PML信息之間間的映射射。當(dāng)前前，典型型的ONS服務(wù)用來(lái)來(lái)定位某某一EPC對(duì)應(yīng)的PML信息服務(wù)務(wù)器。ONS服務(wù)是聯(lián)聯(lián)系前臺(tái)臺(tái)Savant軟件和后后臺(tái)PML信息服務(wù)務(wù)器的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)樞紐紐，并且且ONS的設(shè)計(jì)與與架構(gòu)都都以Internet域名解

29、析析服務(wù)（DNS）為基礎(chǔ)礎(chǔ)。因此此，可以以使整個(gè)個(gè)EPC網(wǎng)絡(luò)以Internet為依托，迅速架架構(gòu)并順順利延伸伸到世界界各地。ONS的體系結(jié)結(jié)構(gòu)如下下圖所示示，它是是一個(gè)分分布式的的系統(tǒng)架架構(gòu)，主主要由以以下幾部部分組成成：（1）映射信信息（2）ONS服務(wù)器（3）ONS解析器（4）ONS本地緩存存2.7.3基于EPC的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)2.7.3基于EPC的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)Savant系統(tǒng)Savant系統(tǒng)在物物聯(lián)網(wǎng)中中處于讀讀寫(xiě)器和和企業(yè)應(yīng)應(yīng)用程序序之間，相當(dāng)于于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的神經(jīng)經(jīng)系統(tǒng)。Savant系統(tǒng)采用用分布式式結(jié)構(gòu)，層次化化地組織織、管理理數(shù)據(jù)流流，具有有數(shù)據(jù)搜搜集、過(guò)過(guò)濾、整整合與傳傳遞等功功能，因

30、因此，能能將有用用的信息息傳送到到企業(yè)后后端的應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)或者其其他Savant系統(tǒng)中。Savant系統(tǒng)需要要對(duì)數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)行相相應(yīng)的處處理，其其中，最最關(guān)鍵的的三方面面為：（1）冗余數(shù)數(shù)據(jù)過(guò)濾濾（2）數(shù)據(jù)聚聚合（3）信息傳傳遞2.8物聯(lián)網(wǎng)的的安全策策略和統(tǒng)統(tǒng)一接入入控制物聯(lián)網(wǎng)的的自主體體系結(jié)構(gòu)構(gòu)研究是是目前物物聯(lián)網(wǎng)體體系架構(gòu)構(gòu)的主要要研究?jī)?nèi)內(nèi)容。在在“物物物相連感知世界界”的物物聯(lián)網(wǎng)時(shí)時(shí)代的背背后，是是一場(chǎng)看看不見(jiàn)的的戰(zhàn)爭(zhēng)如何保護(hù)護(hù)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)系統(tǒng)的的安全性性，抵御御各種威威脅和侵侵害。安全策略略是物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)時(shí)代代必須要要解決的的核心問(wèn)問(wèn)題，尤尤其是面面向物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的安安全策略略涉及國(guó)國(guó)家安全全、社會(huì)會(huì)

31、秩序和和經(jīng)濟(jì)活活動(dòng)的有有序開(kāi)展展，涉及及世界范范圍內(nèi)經(jīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展展的競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)力。物聯(lián)網(wǎng)的的安全策策略是建建立整個(gè)個(gè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)體系架架構(gòu)的指指導(dǎo)方針針，是必必須明確確設(shè)立的的安全保保障決策策規(guī)范，是系統(tǒng)統(tǒng)安全管管理的依依據(jù)。在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)時(shí)代，安全策策略的主主要問(wèn)題題是：（1）大多數(shù)數(shù)安全策策略僅僅僅以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)漏漏洞為目目標(biāo)，缺缺乏完整整性；（2）大多數(shù)數(shù)安全策策略的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)、過(guò)過(guò)程等相相關(guān)元素素界限模模糊，沒(méi)沒(méi)有明確確的界定定；2.8物聯(lián)網(wǎng)的的安全策策略和統(tǒng)統(tǒng)一接入入控制（3）大多數(shù)數(shù)安全策策略是按按照業(yè)務(wù)務(wù)流程制制定的，雖然安安全策略略的框架架元素直直接有一一定的邏邏輯關(guān)系系，但對(duì)對(duì)策略的的可跟蹤蹤性沒(méi)有有明確的的界定和和實(shí)現(xiàn)。針對(duì)傳統(tǒng)統(tǒng)信息安安全產(chǎn)品品沒(méi)有統(tǒng)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)、缺乏乏互操作作性、易易于形成成安全盲盲區(qū)等問(wèn)問(wèn)題，IDC最早提出出了統(tǒng)一一威脅管管理（unified threatmanagement，U