第2章 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)

第2章物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)技術(shù)

ArchitectureoftheInternetofThings學(xué)習(xí)任務(wù)概述感知層12網(wǎng)絡(luò)層3應(yīng)用層42.1概述 “物聯(lián)網(wǎng)”概念的問世，打破了之前的傳統(tǒng)思維。在“物聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代，鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施。物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)就是物理世界和數(shù)字世界的融合。2.1概述 物聯(lián)網(wǎng)的定義為：物聯(lián)網(wǎng)通過裝置在各類物體上的電子標(biāo)簽（RFID）、傳感器、二維碼采集信息，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將物物、物人相連，協(xié)同工作，從而給物體賦予智能。2.1概述 一般認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該具備三大特征：全面感知，利用RFID、傳感器、二維碼等隨時(shí)隨地獲取物體的信息;可靠傳遞，通過無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞給用戶;智能處理，利用云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘及模糊識(shí)別等人工智能技術(shù)，對(duì)大量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對(duì)物體實(shí)施智能化的控制。物聯(lián)網(wǎng)典型體系架構(gòu)2.1概述通用四層結(jié)構(gòu)2.1概述感知控制層：它是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用的基礎(chǔ)，包括RFID讀寫器、智能傳感節(jié)點(diǎn)和接入網(wǎng)關(guān)等組成。各種傳感節(jié)點(diǎn)通過感知目標(biāo)環(huán)境的相關(guān)信息，并自行組網(wǎng)傳遞到網(wǎng)關(guān)接入點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)將收集到的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)提交到后臺(tái)處理。數(shù)據(jù)傳輸層：主要負(fù)責(zé)通過各種接入設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等不同類型的網(wǎng)絡(luò)融合。此外，還提供路由、格式轉(zhuǎn)換、地址轉(zhuǎn)換等功能。2.1概述2.1概述數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)組織與管理層：實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的語(yǔ)義理解、推理、決策以及提供數(shù)據(jù)的查詢、存儲(chǔ)、分析、挖掘等。云計(jì)算為感知數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析提供了很好的平臺(tái)，是信息處理的重要組成部分，也是應(yīng)用層各種應(yīng)用的基礎(chǔ)。應(yīng)用決策層：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層利用經(jīng)過分析處理的感知數(shù)據(jù)，為用戶提供多種不同類型的服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可分為監(jiān)控型（物流監(jiān)控、污染監(jiān)控），控制型（智能交通、智能家居），掃描型（手機(jī)錢包、高速公路不停車收費(fèi)）等。5層結(jié)構(gòu)2.1概述2.1概述物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)如圖所示，其中負(fù)責(zé)物體標(biāo)識(shí)的標(biāo)識(shí)技術(shù)、感知物體動(dòng)態(tài)信息的感知技術(shù)、實(shí)現(xiàn)信息傳遞的通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)、信息處理的智能技術(shù)我們稱之為物聯(lián)網(wǎng)的四大關(guān)鍵技術(shù)。2.2

感知層2.2.1感知層功能2.2.2物品標(biāo)識(shí)與數(shù)據(jù)采集2.2.3自組織網(wǎng)絡(luò)2.2.4信息短距離傳輸2.2.1

感知層功能感知層是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)全面的感知的核心能力是物聯(lián)網(wǎng)中包括關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化方面、產(chǎn)業(yè)化方面亟待突破的部分關(guān)鍵在于具備更精確、更全面的感知能力，并解決低功耗、小型化和低成本的問題物聯(lián)網(wǎng)感知層2.2.1

感知層功能物聯(lián)網(wǎng)在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，從原有網(wǎng)絡(luò)用戶終端向“下”延伸和擴(kuò)展，擴(kuò)大通信的對(duì)象范圍，即通信不僅僅局限于人與人之間的通信，還擴(kuò)展到人與現(xiàn)實(shí)世界的各種物體之間的通信。物聯(lián)網(wǎng)感知層解決的就是人類社會(huì)和物理世界的數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)收集問題。2.2.1

感知層功能感知層由具有感知、識(shí)別、控制和執(zhí)行等能力的多種設(shè)備組成，一般包括數(shù)據(jù)編碼與數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)短距離傳輸兩個(gè)部分。1.數(shù)據(jù)編碼與數(shù)據(jù)獲取。數(shù)據(jù)編碼與物品的標(biāo)識(shí)符相關(guān)，關(guān)鍵技術(shù)為條形碼、EPC等。數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)采集技術(shù)相關(guān)，數(shù)據(jù)采集技術(shù)主要有自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和傳感技術(shù)。2.數(shù)據(jù)短距離傳輸。是指收集終端裝置采集的信息，并負(fù)責(zé)將信息在終端裝置和網(wǎng)關(guān)之間雙向傳送。關(guān)鍵技術(shù)為藍(lán)牙、zigbee等。2.2

感知層2.2.1感知層功能2.2.2物品標(biāo)識(shí)與數(shù)據(jù)采集2.2.3自組織網(wǎng)絡(luò)2.2.4信息短距離傳輸2.2.2物品標(biāo)識(shí)與數(shù)據(jù)采集

1、數(shù)據(jù)編碼

物聯(lián)網(wǎng)中的標(biāo)識(shí)符應(yīng)該能夠反映每個(gè)單獨(dú)個(gè)體的特征、歷史、分類和歸屬等信息，應(yīng)該具有唯一性、一致性和長(zhǎng)期性，不會(huì)隨物體位置的改變而改變，不會(huì)隨連接網(wǎng)絡(luò)的改變而改變。新的標(biāo)識(shí)符必須支持現(xiàn)存的標(biāo)識(shí)符。

現(xiàn)在許多領(lǐng)域已經(jīng)開始給物體分配唯一的標(biāo)識(shí)符，例如，EPC（ElectronicProductCode，電子產(chǎn)品編碼）系統(tǒng)已經(jīng)開始給全球物品分配唯一的標(biāo)識(shí)符，且支持現(xiàn)存的條碼編碼體系。標(biāo)識(shí)符應(yīng)具有的特點(diǎn)：

足夠大的地址空間，如EPC、IPv6全球唯一性永久性簡(jiǎn)單性可擴(kuò)展和兼容性內(nèi)嵌信息的簡(jiǎn)潔性2.2.2物品標(biāo)識(shí)與數(shù)據(jù)采集

2、數(shù)據(jù)采集

在現(xiàn)實(shí)生活中，各種各樣的活動(dòng)或者事件都會(huì)產(chǎn)生這樣或者那樣的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是我們生產(chǎn)生活的基礎(chǔ)依據(jù)。

數(shù)據(jù)采集主要有兩種方式，一種是利用自動(dòng)識(shí)別技術(shù)進(jìn)行物體信息的數(shù)據(jù)采集，一種是利用傳感器技術(shù)進(jìn)行物體信息的數(shù)據(jù)采集。2.2.2物品標(biāo)識(shí)與數(shù)據(jù)采集1）自動(dòng)識(shí)別技術(shù)(AutomaticIdentification)

自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是一種高度自動(dòng)化的信息與數(shù)據(jù)采集技術(shù)，是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、光、磁、無線、物理、機(jī)電等為一體的綜合性技術(shù)。

自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的原理就是應(yīng)用一定的識(shí)別裝置，通過被識(shí)別物品和識(shí)別裝置之間的接近活動(dòng)，自動(dòng)地獲取被識(shí)別物品的相關(guān)信息，并提供給后臺(tái)的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)來完成相關(guān)后續(xù)處理的一種技術(shù)。

自動(dòng)識(shí)別技術(shù)包括條碼技術(shù)、磁卡技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)、聲音識(shí)別及視覺識(shí)別等。2.2.2物品標(biāo)識(shí)與數(shù)據(jù)采集各種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)2.2.2物品標(biāo)識(shí)與數(shù)據(jù)采集條碼技術(shù)是目前全球應(yīng)用最廣泛的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。條碼識(shí)別系統(tǒng)是由印刷設(shè)備印出來的條碼符號(hào)、光學(xué)式讀取裝置用的條碼閱讀機(jī)、收集資料數(shù)據(jù)的手提式終端機(jī)、智能型計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等硬件設(shè)備，加上軟件所構(gòu)成的一種信息識(shí)別系統(tǒng)。

磁條從本質(zhì)意義上講和計(jì)算機(jī)用的磁帶或磁盤是一樣的，它可以用來記載字母、字符及數(shù)字信息。通過粘合或熱合與塑料或紙牢固地整合在一起形成磁卡。

磁條技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)可讀寫，即具有現(xiàn)場(chǎng)改造數(shù)據(jù)的能力；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量能滿足大多數(shù)需求，便于使用，成本低廉，具有一定的數(shù)據(jù)安全性。IC卡(IntegratedCircuitCard，集成電路卡)具有磁卡所無法比擬的許多優(yōu)點(diǎn)：存儲(chǔ)容量大，是磁卡的幾倍至幾十倍；安全性高，具有防偽造、防篡改的能力；可脫機(jī)使用，應(yīng)用較為靈活;同時(shí)，也存在著價(jià)格高、抗靜電和紫外線能力弱等缺點(diǎn)。 RFID（RadioFrequencyIdentification,射頻識(shí)別）是物聯(lián)網(wǎng)中最重要的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它利用射頻信號(hào)通過空間電磁耦合實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息實(shí)現(xiàn)物體識(shí)別。

最基本的RFID系統(tǒng)包括電子標(biāo)簽（Tag）、讀寫器（Reader）和天線（Antenna）。光學(xué)字符識(shí)別技術(shù)所謂OCR（OpticalCharacterRecognition光學(xué)字符識(shí)別）技術(shù)，是指電子設(shè)備（例如掃描儀或數(shù)碼相機(jī)）檢查紙上打印的字符，通過檢測(cè)暗、亮的模式確定其形狀，然后用字符識(shí)別方法將形狀翻譯成計(jì)算機(jī)文字的過程；即，對(duì)文本資料進(jìn)行掃描，然后對(duì)圖像文件進(jìn)行分析處理，獲取文字及版面信息的過程。

漢王作為國(guó)內(nèi)一大廠商，推出了一款新一代電子詞典漢王e典筆A10T，應(yīng)用了漢王光學(xué)字符識(shí)別（OCR）技術(shù)和手寫技術(shù)，以及嵌入式翻譯系統(tǒng)，既可以掃描查詢生詞，也可以手寫輸入查詢，快速實(shí)現(xiàn)中英互譯。計(jì)算機(jī)人臉識(shí)別技術(shù)(FaceRecognitionTechnology，F(xiàn)RT)是利用計(jì)算機(jī)對(duì)人臉圖像進(jìn)行分析，從中提取有效的識(shí)別信息，用來“辨別”身份的一門技術(shù)。它涉及到圖像處理、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。人臉識(shí)別技術(shù)在商業(yè)上和法律上有大量應(yīng)用，如身份證、護(hù)照、駕駛執(zhí)照與實(shí)際持證人的核對(duì)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的人物跟蹤、Video圖像的實(shí)時(shí)匹配、公安系統(tǒng)的犯罪身份識(shí)別及海關(guān)的監(jiān)控系統(tǒng)和自動(dòng)門衛(wèi)系統(tǒng)等。

條碼磁卡ICRFID信息量小較大大較大可修改不可可可可讀方式CDD掃描電磁轉(zhuǎn)換電方式無線收發(fā)保密性較差較好最好好抗干擾怕污染怕強(qiáng)磁場(chǎng)靜電干擾電波干擾價(jià)格低較高高較高壽命較短短長(zhǎng)較長(zhǎng)優(yōu)點(diǎn)輸入速度快、價(jià)格便宜；設(shè)備種類多；可非接觸式識(shí)讀數(shù)據(jù)密度高；輸入速度快信息安全可靠可在灰油污等情況下使用；可非接觸式識(shí)讀缺點(diǎn)抗污染差，信息量小不能非接觸式識(shí)讀；數(shù)據(jù)可變更價(jià)格昂貴價(jià)格昂貴，發(fā)射裝置壽命較短，數(shù)據(jù)可改寫2）傳感器技術(shù)(SensorTechnology)

傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域準(zhǔn)確可靠信息的主要途徑與手段。傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或其他所需形式的信息傳遞給其他裝置或器官，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。2.2.2物品標(biāo)識(shí)與數(shù)據(jù)采集目前對(duì)傳感器尚無一個(gè)統(tǒng)一的分類方法，但比較常用的可按傳感器的物理網(wǎng)、工作原理、輸出信號(hào)的性質(zhì)等方式來分類。 溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器、風(fēng)速傳感器、功率傳感器等等。自動(dòng)門：人體紅外波 煙霧報(bào)警器：煙敏電阻測(cè)量煙霧濃度 數(shù)碼相機(jī)：光學(xué)傳感器捕獲圖像 電子秤：力學(xué)傳感器壓井蓋：壓力傳感器2.2.2物品標(biāo)識(shí)與數(shù)據(jù)采集2.2

感知層2.2.1感知層功能2.2.2物品標(biāo)識(shí)與數(shù)據(jù)采集2.2.3自組織網(wǎng)絡(luò)2.2.4信息短距離傳輸目前無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)主要有兩種：1.基于網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的，如無線局域網(wǎng)、蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。2.無網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的，沒有固定的路由器，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可以隨意移動(dòng)，并以任意方式相互通信，一般稱為自組織網(wǎng)絡(luò)。2.2.3自組織網(wǎng)絡(luò)無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)2.2.3自組織網(wǎng)絡(luò)1.Ad-hocNetwork,自組織網(wǎng)

自組織網(wǎng)絡(luò)是一群兼具終端及路由功能的設(shè)備，通過無線鏈路形成的無中心、多跳、臨時(shí)性自治系統(tǒng)。

多跳（multi-hop）：節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率有限，遠(yuǎn)距離通信需要依靠其它節(jié)點(diǎn)的中繼，從而每個(gè)節(jié)點(diǎn)既是終端又是路由器；無中心：網(wǎng)絡(luò)中不存在任何控制中心，節(jié)點(diǎn)之間相互協(xié)作構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。臨時(shí)性：專為某個(gè)特殊目的而建立，一般只是臨時(shí)性的。2.MobileAd-hocNETwork,MANET

移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)是一種臨時(shí)性的、自治、多跳網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒有固定的基礎(chǔ)設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)不需要直接連接，能夠在不能利用或者不便利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（如基站、無線接入點(diǎn)）的情況下，通過中繼的方式，在兩個(gè)距離很遠(yuǎn)而無法直接通信的終端節(jié)點(diǎn)之間傳送信息，提供終端之間的相互通信。2.2.3自組織網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：帶寬有限：頻譜受限，共享鏈路。（帶寬優(yōu)化問題）拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化：節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、鏈路時(shí)變、節(jié)點(diǎn)失效等。（傳統(tǒng)路由算法會(huì)出現(xiàn)路由振蕩、難以收斂的問題）存在單向鏈路：傳輸功率及環(huán)境噪聲差異可能在節(jié)點(diǎn)間形成單向鏈路。（傳統(tǒng)路由算法一般給予對(duì)稱鏈路假設(shè)）節(jié)點(diǎn)能量有限：節(jié)點(diǎn)使用電池供電，充電困難。（設(shè)備要求節(jié)能，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間）安全性差：開放的無線信道，有限的電源供應(yīng)，分布式控制。（易遭受竊聽、主動(dòng)入侵、拒絕服務(wù)等網(wǎng)絡(luò)攻擊）2.2.3自組織網(wǎng)絡(luò)2.WirelessSensorNetwork，WSN

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是一種自組織網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由隨機(jī)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的大量傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，將帶來信息感知的一場(chǎng)變革。其應(yīng)用在不斷擴(kuò)展，已經(jīng)用于跟蹤候鳥和昆蟲的遷徙；研究環(huán)境變化對(duì)農(nóng)作物的影響；監(jiān)測(cè)海洋、大氣、土壤的成分；監(jiān)測(cè)農(nóng)作物的蟲害，土壤的酸堿度和施肥狀況等。2.2.3自組織網(wǎng)絡(luò)3.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的連接無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.2.3自組織網(wǎng)絡(luò)2.2

感知層2.2.1感知層功能2.2.2物品標(biāo)識(shí)與數(shù)據(jù)采集2.2.3自組織網(wǎng)絡(luò)2.2.4信息短距離傳輸

感知層通過自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和傳感器技術(shù)等獲取的信息，需要進(jìn)行短距離傳輸，以使信息采集點(diǎn)的裝置協(xié)同工作，或使已采集的信息傳遞到網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

信息短距離傳輸有多種方式，包括ZigBee技術(shù)、藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)、RFID（RadioFrequencyIDentification）技術(shù)、IrDA（InfraredDataAssociation）技術(shù)、NFC（NearFieldCommunication）技術(shù)、UWB（UltraWideband）技術(shù)等。2.2.4信息短距離傳輸ZigBee技術(shù)

ZigBee來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動(dòng)翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。Zigbee是一種短距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線傳輸技術(shù)，采用分組交換和跳頻技術(shù)，并且可使用3個(gè)頻段，分別是2.4GHz的公共通用頻段、歐洲的868MHz頻段和美國(guó)的915MHz頻段。2.2.4信息短距離傳輸ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信，這些傳感器只需很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。主要應(yīng)用于短距離范圍、數(shù)據(jù)流量較小的業(yè)務(wù)，適合用于自動(dòng)控制領(lǐng)域和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。如PC外設(shè)（無線鼠標(biāo)鍵盤游戲操縱桿），智能家居家用電器。2.2.4信息短距離傳輸

ZigBee技術(shù)

基于Zigbee無線電能管理系統(tǒng)

通過Zigbee無線組網(wǎng)對(duì)廠區(qū)內(nèi)的配電房、行政、車間，以及各段工序的用電情況進(jìn)行全程計(jì)量管理。把用戶終端的一些電力參數(shù)（如電壓、電流、功率、諧波、電能、開關(guān)量等），通過無線的方式傳送給監(jiān)控主機(jī)，進(jìn)行集中采集、集中管理、集中調(diào)度，并提供日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)的電能統(tǒng)計(jì)，幫助各部門了解用電情況。通過這些數(shù)據(jù)，就能制定每年、每月的節(jié)能計(jì)劃，以達(dá)到建設(shè)節(jié)約型工廠，節(jié)約型社會(huì)的目的。

2.2.4信息短距離傳輸ZigBee技術(shù)

技術(shù)特點(diǎn)：·數(shù)據(jù)傳輸速率低 ·低功耗·成本低 ·網(wǎng)絡(luò)容量大·有效范圍小 ·工作頻段靈活·可靠性高 ·時(shí)延短·安全性高2.2.4信息短距離傳輸藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙（Bluetooth）是一種無線數(shù)據(jù)與話音通信的開放性全球規(guī)范，和ZigBee一樣，是一種短距離（一般10m內(nèi)）的無線傳輸技術(shù)。藍(lán)牙采用高速跳頻和時(shí)分多址等先進(jìn)技術(shù)，支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信。主要應(yīng)用于話音/數(shù)據(jù)接入、外圍設(shè)備互連、個(gè)人局域網(wǎng)（PAN）等。

2.2.4信息短距離傳輸藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙的技術(shù)特點(diǎn)：（1）同時(shí)可傳輸話音和數(shù)據(jù)（2）可以建立臨時(shí)性的對(duì)等連接（AdhocConnection)（3）開放的接口標(biāo)準(zhǔn)2.2.4信息短距離傳輸IrDA紅外連接技術(shù)IrDA（InfraredDataAssociation，紅外數(shù)據(jù)組織）技術(shù)適用于需要短距離無線通信的場(chǎng)合，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直線數(shù)據(jù)傳輸。紅外通信的特點(diǎn)是成本低，連接方便，簡(jiǎn)單易用，兼容性好，在小型移動(dòng)設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。如：電視、DVD遙控器2.2.4信息短距離傳輸2.3網(wǎng)絡(luò)層

2.3.1網(wǎng)絡(luò)層功能2.3.2接入網(wǎng)2.3.3互聯(lián)網(wǎng)2.3.1

網(wǎng)絡(luò)層功能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層廣泛覆蓋的通信網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施是物聯(lián)網(wǎng)三層中標(biāo)準(zhǔn)化程度最高、產(chǎn)業(yè)化能力最強(qiáng)、最成熟的部分關(guān)鍵在于為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用特征進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，形成協(xié)同感知的網(wǎng)絡(luò)

物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層是在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上建立起來的。

網(wǎng)絡(luò)層與目前主流的移動(dòng)通信網(wǎng)、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、各類專網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)一樣，主要承擔(dān)著數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?此外，有線電視網(wǎng)和電力網(wǎng)也能承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋?.3.1網(wǎng)絡(luò)層功能

物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層包括接入網(wǎng)和核心網(wǎng)。

接入網(wǎng)是指骨干網(wǎng)絡(luò)到用戶終端之間的所有設(shè)備，其長(zhǎng)度一般為幾百米到幾公里，因而被形象地稱為“最后一公里”。接入網(wǎng)的接入方式包括銅線接入、光纖接入、光纖同軸電纜混合接入、無線接入、以太網(wǎng)接入、電力網(wǎng)接入等多種方式。

核心網(wǎng)通常是指除接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)之外的網(wǎng)絡(luò)部分。核心網(wǎng)是基于IP的、統(tǒng)一的、高性能、可擴(kuò)展的分組網(wǎng)絡(luò)，支持移動(dòng)性以及異構(gòu)接入。2.3.1網(wǎng)絡(luò)層功能2.3網(wǎng)絡(luò)層

2.3.1網(wǎng)絡(luò)層功能2.3.2接入網(wǎng)2.3.3互聯(lián)網(wǎng)

傳統(tǒng)的接入網(wǎng)主要以銅纜的形式為用戶提供一般的語(yǔ)音業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)要滿足未來不同的信息化應(yīng)用，在接入層面需要考慮多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合與協(xié)同，將感知層感知到的信息無障礙、高可靠性地接入網(wǎng)絡(luò)。隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了一系列新的接入網(wǎng)技術(shù)，包括無線接入技術(shù)、光纖接入技術(shù)、同軸接入技術(shù)、電力網(wǎng)接入技術(shù)。2.3.2接入網(wǎng)1.無線接入技術(shù)（WirelessAccessTechnology）

無線接入技術(shù)通過無線介質(zhì)將終端與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接起來，具有建設(shè)速度快、設(shè)備安裝靈活、成本低、使用方便等特點(diǎn)?？紤]到終端連接的方便性、信息基礎(chǔ)設(shè)施的可用性（不是所有地方都有固定接入能力）、監(jiān)控目標(biāo)的移動(dòng)性，在物聯(lián)網(wǎng)中無線接入技術(shù)已經(jīng)成為最重要的接入手段。 目前最常用的無線接入技術(shù)有3G、Wi-Fi和WiMAX。2.3.2接入網(wǎng)1.無線接入技術(shù)

3G是支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動(dòng)通信技術(shù)，它將無線通信與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)化，是物聯(lián)網(wǎng)將物體信息接入互聯(lián)網(wǎng)的重要平臺(tái)。

Wi-Fi（WirelessFidelity，無線保真技術(shù)），是無線局域網(wǎng)的同義詞。是一種可以將PC、手持設(shè)備等終端以無線方式連接的一種技術(shù)。其特點(diǎn)是速度快，組網(wǎng)成本低，覆蓋范圍比藍(lán)牙大，通信距離遠(yuǎn)（幾百米）。在家庭、辦公室、小型企業(yè)和一些公共場(chǎng)所（機(jī)場(chǎng)、書店，咖啡店等）用的較多。2.3.2接入網(wǎng)1.無線接入技術(shù)

WiMAX（WorldwideInterperabilityforMicrowaveAcess,全球微波互連接入）。

WiMAX能實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的無線信號(hào)傳輸距離，達(dá)到50公里，這樣就使得無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍大大擴(kuò)展。 WiMAX提供更高速的寬帶接入。WiMAX所能提供的接入速度可以達(dá)到70Mbps；2011年4月，IEEE通過了802.16m標(biāo)準(zhǔn)，下載速率可能超過300Mbps。2.3.2接入網(wǎng)2.有線接入技術(shù)

銅纜接入技術(shù)，是指在非加感的用戶線上，采用先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)來提高雙絞線的傳輸容量，向用戶提供各種業(yè)務(wù)的技術(shù)。光纖接入技術(shù)是一種光纖到樓、光纖到路邊、以太網(wǎng)到用戶的接入方式，它為用戶提供了可靠性很高的寬帶保證。混合光纖/同軸網(wǎng)（HybridFiberCoax，HFC）也是一種寬帶接入技術(shù)，它的主干網(wǎng)使用光纖，分配網(wǎng)則采用同軸電纜系統(tǒng)，用于傳輸和分配用戶信息。電力網(wǎng)接入技術(shù)：技術(shù)還不成熟，成本較高，電力公司做寬帶接入業(yè)務(wù)的較少。2.3.2接入網(wǎng)2.3網(wǎng)絡(luò)層

2.3.1網(wǎng)絡(luò)層功能2.3.2接入網(wǎng)2.3.3互聯(lián)網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)是由多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按照一定的協(xié)議組成的國(guó)際計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

首先，互聯(lián)網(wǎng)是全球性的；

其次，互聯(lián)網(wǎng)上的每一臺(tái)主機(jī)都需要有“地址”；

最后，這些主機(jī)必須按照共同的規(guī)則（協(xié)議）連接在一起。2.3.3互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)2.3.3互聯(lián)網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)是由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接而成。從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成的角度來看，典型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從邏輯上可以分為兩部分：資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。

資源子網(wǎng)由主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端、連網(wǎng)外部設(shè)備、各種信息資源等組成。資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，負(fù)責(zé)向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

通信子網(wǎng)由一些專用的通信控制處理機(jī)和連接它們的通信線路組成，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理的任務(wù)。2.3.3互聯(lián)網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信能力強(qiáng)，網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)是相對(duì)獨(dú)立的，它們各自相互聯(lián)系又相互獨(dú)立。

互聯(lián)網(wǎng)的功能主要有三個(gè)：數(shù)據(jù)通信、資源共享和分布處理。數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)最基本的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)快速傳送計(jì)算機(jī)與終端、計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的各種信息。計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的目的就是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享。網(wǎng)絡(luò)中的各計(jì)算機(jī)進(jìn)行任務(wù)分擔(dān)，分布處理，并行處理，可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，提高計(jì)算機(jī)的綜合處理能力，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)處理問題的實(shí)時(shí)性。2.3.3互聯(lián)網(wǎng)2.4應(yīng)用層

2.4.1應(yīng)用層功能2.4.2物聯(lián)網(wǎng)中間件2.4.3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景 2.4.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需環(huán)境

2.4.1

應(yīng)用層功能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層提供豐富的基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的根本目標(biāo)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與行業(yè)信息化需求相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)廣泛智能化應(yīng)用的解決方案集關(guān)鍵在于行業(yè)融合、信息資源的開發(fā)利用、低成本高質(zhì)量的解決方案、信息安全的保障以及有效的商業(yè)模式的開發(fā)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層解決的是信息處理和人機(jī)交互的問題，網(wǎng)絡(luò)層傳輸而來的數(shù)據(jù)在這一層進(jìn)入各行各業(yè)、各種類型的信息處理系統(tǒng)，并通過各種設(shè)備與人進(jìn)行交互。 應(yīng)用層由各種應(yīng)用服務(wù)器組成（包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器），還包括物聯(lián)網(wǎng)管理中心、信息中心等。主要功能包括對(duì)采集數(shù)據(jù)的匯聚、轉(zhuǎn)換、分析，以及用戶層呈現(xiàn)的適配和事件觸發(fā)等。 應(yīng)用層要為用戶提供物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用UI接口，包括用戶設(shè)備（如PC、手機(jī)）、客戶端瀏覽器等。 2.4.1應(yīng)用層功能應(yīng)用層主要由二個(gè)子層構(gòu)成：其一是物聯(lián)網(wǎng)中間件，其二是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景。2.4.1應(yīng)用層功能2.4應(yīng)用層

2.4.1應(yīng)用層功能2.4.2物聯(lián)網(wǎng)中間件2.4.3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景 2.4.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需環(huán)境

中間件（Middleware）是一種獨(dú)立的系統(tǒng)軟件，處于操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序之間，總的作用是為處于自己上層的應(yīng)用軟件提供運(yùn)行和開發(fā)的環(huán)境，屏蔽底層操作系統(tǒng)的復(fù)雜性，使程序設(shè)計(jì)者面對(duì)簡(jiǎn)單而統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境，減輕應(yīng)用軟件開發(fā)者的負(fù)擔(dān)。2.4.2物聯(lián)網(wǎng)中間件 在早期，用戶根據(jù)自己的應(yīng)用需求，找系統(tǒng)集成商單獨(dú)開發(fā)軟件。由于不同用戶需要實(shí)現(xiàn)的功能各不相同，軟件開發(fā)也各不相同，開發(fā)周期較長(zhǎng)，需求程度，服務(wù)質(zhì)量得不到保證。主要取決于系統(tǒng)集成商的服務(wù)能力。2.4.2物聯(lián)網(wǎng)中間件

物聯(lián)網(wǎng)中間件通過標(biāo)準(zhǔn)接口提供標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)，系統(tǒng)集成的周期短，服務(wù)質(zhì)量能得到保證。物聯(lián)網(wǎng)中間件應(yīng)該是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施之一，在理想模式下，應(yīng)該成為一個(gè)公共的服務(wù)資源系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)中間件還是一個(gè)基礎(chǔ)的“管理”平臺(tái)，可以提供數(shù)據(jù)管理、通信管理和設(shè)備管理等。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)中間件也是一個(gè)具備各種“能力”的平臺(tái)，例如具有定位能力、短信能力等。2.4.2物聯(lián)網(wǎng)中間件2.4應(yīng)用層

2.4.1應(yīng)用層功能2.4.2物聯(lián)網(wǎng)中間件2.4.3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景 2.4.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需環(huán)境

2.4.3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景2.4應(yīng)用層

2.4.1應(yīng)用層功能2.4.2物聯(lián)網(wǎng)中間件2.4.3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景 2.4.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需環(huán)境

2.4.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)數(shù)以億計(jì)物物相連的巨大的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，“物”具有完全的通信和計(jì)算能力，這需要一個(gè)普適計(jì)算和云計(jì)算的環(huán)境?？梢蕴岣咛幚韽?fù)雜問題的能力，提高社會(huì)的信息化水平，實(shí)現(xiàn)真實(shí)世界與虛擬世界的融合。1.PervasiveComputing/UbiquitousComputingMainframeComputingDesktopComputingUbiquitousComputing2.4.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需環(huán)境1991年，施樂公司PALOATO研究中心的首席技術(shù)官M(fèi)arkWeiser在《ScientificAmerican》上發(fā)表了文章“TheComputerforthe21stCentury”，正式提出了普適計(jì)算的概念。他預(yù)測(cè)計(jì)算模式將來會(huì)發(fā)展為普適計(jì)算模式。在這種模式中，人們能夠在任何時(shí)間（anytime）、任何地點(diǎn)（anywhere）、以任何方式（anyway）訪問到所需要的信息。 1.PervasiveComputing/UbiquitousComputing2.4.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需環(huán)境

1999年，IBM提出普適計(jì)算的概念，又稱普存計(jì)算、普及計(jì)算，歐洲的有些組織團(tuán)體則叫環(huán)境智能。 普適計(jì)算指的是無所不在、隨時(shí)隨地可以進(jìn)行計(jì)算的一種方式。 1.PervasiveComputing/UbiquitousComputing

普適計(jì)算的概念強(qiáng)調(diào)和環(huán)境融為一體的計(jì)算，而計(jì)算機(jī)本身則從人們的視線里消失。在普適計(jì)算的模式下，人們能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、以任何方式進(jìn)行信息的獲取與處理。

2.4.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需環(huán)境 普適計(jì)算的目的是建立一個(gè)充滿計(jì)算和通信能力的環(huán)境，同時(shí)使這個(gè)環(huán)境與人們逐漸地融合在一起，在這個(gè)融合空間中人們可以隨時(shí)隨地、透明地獲得數(shù)字化服務(wù)。

Themostprofoundtechnologiesarethosethatdisappear.Theyweavethemselvesintothefabricofeverydaylifeuntiltheyareindistinguishablefromit.最具有深遠(yuǎn)意義的是那些從人們注意力中消失的技術(shù)，這些技術(shù)已經(jīng)滲透到人們的日常生活中以至于與生活難以區(qū)分。1.PervasiveComputing/UbiquitousComputing2.4.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需環(huán)境1.PervasiveComputing/UbiquitousComputing

普適計(jì)算的核心思想是小型、便宜、網(wǎng)絡(luò)化的處理設(shè)備廣泛分布在日常生活的各個(gè)場(chǎng)所，計(jì)算設(shè)備將不只依賴命令行、圖形界面進(jìn)行人機(jī)交互，而更依賴“自然”的交互方式，計(jì)算設(shè)備的尺寸將縮小到毫米甚至納米級(jí)。 實(shí)現(xiàn)普適計(jì)算的基本條件是計(jì)算設(shè)備越來越小，方便人們隨時(shí)隨地佩帶和使用。在計(jì)算設(shè)備無時(shí)不在、無所不在的條件下，普適計(jì)算才有可能實(shí)現(xiàn)。2.4.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需環(huán)境穿戴計(jì)算是普適計(jì)算設(shè)備研究中的一個(gè)重要方面，通過把計(jì)算和交互設(shè)備穿戴在身上，方便人們隨時(shí)隨地獲取計(jì)算和信息服務(wù)，典型的可穿戴計(jì)算設(shè)備如可穿戴式戰(zhàn)場(chǎng)電腦、智能衣服、智能手套、智能手表等。2.4.4物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需環(huán)境

傳統(tǒng)模式下，企業(yè)建立一套IT系統(tǒng)不僅僅需要購(gòu)買硬件等基礎(chǔ)設(shè)施，還要買軟件的許可證，