第1章 物联网及其体系结构

1、第1章 物联网及其体系结构1.1 物联网的定义 物联网是指物体通过智能感知装置，经过传输网络，到达指定数据处理中心，实现人与人、物与物、人与物之间信息交互与处理的智能化网络。这里包括三个层次：首先是传感网络，也就是目前所说的包括RFID、条码、传感器等设备在内的传感网；其次是信息传输网络，主要用于远距离传输传感网所采集的巨量数据信息；最后则是信息应用网络，也就是智能化数据处理和信息服务。 物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间进行信息交换和通信。 物联网的英文名称为“T

2、he Internet of Things”。2022-6-101第1章 物联网及其体系结构1.2 物联网的特点 物联网的全面感知，物联网的可靠传递，物联网的智能控制。 总而言之，物联网的特点就是对物体具有全面感知的能力，对信息具有可靠传递和智能控制的能力。也就是说，全面感知、可靠传递、智能控制是物联网的基本特点。 物联网的多种数据融合： 物联网由多个异构系统组成； 数据融合，是指将多种数据或信息进行处理，组合出高效、符合用户 要求的信息的过程。2022-6-102太原理工大学信息学院第1章 物联网及其体系结构1.3物联网相关概念念 1.物联网与互联网2022-6-10太原理工大学信息学院3第

3、1章 物联网及其体系结构2.物联网与传感网传感器网可以看成是传感模块加组网模块共同构成的一个网络。传感器仅仅感知到信号，并不强调对物体的标识。例如可以让温度传感器感知到森林的温度，但并不一定需要标识哪根树木。物联网的概念相对比传感器网大。这主要是因为不但要感知物，而且要标识物。不但可以让温度传感器感知到森林的温度，而且还要标识是哪棵树木的温度。 2022-6-10太原理工大学信息学院4第1章 物联网及其体系结构3.物联网与泛在网 “泛在网”即广泛存在的网络，它以无所不在、无所不包、无所不能为基本特征，以实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信为目标。 物联网、泛在网概念的出发点和

4、侧重点不完全一致，但其目标都是突破人与人通信的模式，建立物与物、物与人之间的通信。2022-6-10太原理工大学信息学院5第1章 物联网及其体系结构1.4物联网的体系结构物联网分为三个层次：感知层、网络层和应用层。2022-6-10太原理工大学信息学院6第1章 物联网及其体系结构1.5感知层功能及其关键技术1.5.1感知层功能主要的功能和作用是完成信息采集和信号处理工作。1.5.2感知层关键技术1RFID技术 无线射频识别技术(Radio Frequency Identification，RFID)，又称电子标签，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需在识别系统与特

5、定目标之间建立机械或光学接触。2022-6-10太原理工大学信息学院7第1章 物联网及其体系结构2022-6-10太原理工大学信息学院8图1-2 RFID系统的组成图1-2 RFID系统的组成图1-2 RFID系统的组成图1-2 RFID系统的组成图1-2 RFID系统的组成RFID是一种简单的无线系统第1章 物联网及其体系结构2传感器技术 传感器是指能感受规定的被测量件，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。3嵌入式系统 嵌入式技术执行专用功能并被内部计算机控制的设备或者系统。2022-6-10太原理工大学信息学院9第1章 物联网及其体系结构4微机电系统（MEMS） 微机电系统是指

6、可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。5GPS技术 GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称，是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。2022-6-10太原理工大学信息学院10第1章 物联网及其体系结构6GIS技术 GIS(Geographic Information System，地理信息系统)是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技木。2022-6-10太原理工大学信息学院11第1章

7、 物联网及其体系结构1.6网络层功能及其关键技术1.6.1网络层功能 网络层的主要功能是直接通过现有互联网(IPv4/IPv6网络)、移动通信网（如GSM、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA2000、无线接入网、无线局域网等）、卫星通信网等基础网络设施，对来自感知层的信息进行接入和传输。2022-6-10太原理工大学信息学院12第1章 物联网及其体系结构1.6.2网络层关键技术1互联网 互联网是一个由各种不同类型和规模的、独立运行和管理的计算机网络组成的世界范围的巨大计算机网络全球性计算机网络，它的英文名字叫Internet。2022-6-10太原理工大学信息学院13第1章 物联网及其体系

8、结构2移动通信网 移动通信使电话摆脱了电缆的束缚，让人们可以以更加灵活方便的方式进行交流。特别是在物联网时代，移动通信将发挥更大的作用。一个完整的物联网系统由前端信息生成、中间传输网络以及后端的应用平台构成。如果将信息终端，通常是RFID、传感器以及各种智能信息设备，局限在固定网络中，期望中无所不在的感知识别将无法实现。2022-6-10太原理工大学信息学院14第1章 物联网及其体系结构3短距离无线通信技术 在一般意义上，只要通信收发双方通过无线电波传输信息，并且传输距离限制在较短的范围内，通常是几十米以内，就可以称为短距离无线通信。 低成本、低功耗和对等通信，是短距离无线通信技术的三个重要特

9、征和优势。2022-6-10太原理工大学信息学院15第1章 物联网及其体系结构1.7应用层功能及其关键技术1.7.1应用层功能 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，如智能交通系统、环境监测系统、远程医疗系统等。2022-6-10太原理工大学信息学院16第1章 物联网及其体系结构1.7.2应用层关键技术1云计算 云计算的核心思想，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。 借助SaaS、PaaS、IaaS等先

10、进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。2022-6-10太原理工大学信息学院17第1章 物联网及其体系结构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。也有人将中间件定义为分布式系统中位于操作系统和应用软件间的软件层。2022-6-10太原理工大学信息学院18第1章 物联网及其体系结构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。2022-6-10太原理工大学信息学院19第1章 物联网及其体系结构4数据挖掘 数据挖掘(Data Mini