物联网的形态结构

物联网体系架构02物联网的形态结构物联网的形态结构物联网的形态结构开环式物联网结构闭环式物联网结构融合式物联网结构开环式物联网的形态结构物联网体系架构开环式物联网的形态结构开环式物联网形态结构传感设备的感知信息包括物理环境的信息和物理环境对系统的反馈信息对传感器采集信息智能处理对处理信息进行发布，为人们提供相关的信息服务，或人们根据这些信息去影响物理世界的行为。由于物理环境、感知目标存在混杂性以及其状态、行为存在不确定性等，使感知的信息设备存在一定的误差，需要通过智能信息处理来消除这种不确定性及其带来的误差。开放式物联网结构对通信的实时性要求不高，一般来说通信实时性只要达到秒级就能满足应用要求。开环式物联网的形态结构典型开环式物联网形态结构：操作指导控制系统闭环式物联网的形态结构物联网体系架构闭环式物联网的形态结构闭环式物联网形态结构传感设备的感知信息包括物理环境的信息和物理环境对系统的反馈信息控制单元根据这些信息结合控制与决策算法生成控制命令执行单元根据控制命令改变物理实体状态或系统的物理环境(如：无人驾驶汽车)。闭环式物联网结构主要功能都由计算机系统自动完成，不需要人的直接参与，且实时性要求很高，一般要求达到毫秒级，甚至微秒级。对此闭环式物联网结构要求具有精度时间同步、确定性调度功能，甚至要求很高的环境适应性。闭环式物联网的形态结构典型闭环式物联网形态结构：现场总线控制系统现场总线等控制网络的出现使控制系统的体系结构发生了根本性改变，形成了在功能上管理集中、控制分散，在结构上横向分散、纵向分级的体系结构。把基本控制功能下放到现场具有智能的芯片或功能块中，不同的现场设备中的功能块可以构成完整的控制回路，使控制功能彻底分散，直接面对生产过程，把同时具有控制、测量与通信功能的功能块及功能块应用进程作为网络节点，采用开放的控制网络协议进行互连，形成现场层控制网络。现场设备具有高度的智能化与功能自治性，将基本过程控制、报警和计算等功能分布在现场完成，使系统结构高度分散，提高了系统的可靠性。同时，现场设备易于增加非控制信息，如自诊断信息、组态信息以及补偿信息等，易于实现现场管理和控制的统一。融合式物联网的形态结构物联网体系架构融合式物联网的形态结构融合式物联网形态结构物联网系统既涉及规模庞大的智能电网，又包含智能家居、体征监测等小型系统。对众多单一物联网应用的深度互联和跨域协作就构成了融合式物联网结构，它是一个多层嵌套的“网中网”。融合式物物联网的的形态结结构典型融合合式物联联网形态态结构：：智能电电网信息息交互构构架一个完整整的智能能电网作作为电能能输送和和消耗的的核心载载体，包包括发电、输输电、变变电、配配电、用用电以及及电网调调度六大环节节，是最最典型的的融合式式物联网网结构。。融合式物物联网的的形态结结构CPS体系结构构原型物理世界界包括物物理实体体(诸如医疗疗器械、、车辆、、飞机、、发电站站)和实体所所处的物物理环境境。传感器作作为测量量物理环环境的手手段，直直接与物物理环境境或现象象相关。。传感器器将相关关的信息息传输到到信息世世界。执行器根根据来自自信息世世界的命命令，改改变物理理实体设设备状态态基于事件件驱动的的控制单单元接受受来自传传感单元元的事件件和信息息世界的的信息，，根据控控制规则则进行处处理。数据服务务器：为为事件的的产生提提供分布布式的记记录方式式，事件件可以通通过传输输网络自自动转换换为数据据服务器器的记录录，以便便于以后后检索。。传输网络络：包括括传感设设备、控控制设备备、执行行设备、、服务器器，以及及它们之之间的无无线或有有线通信信设备。。物联网体体系架构构03物联网的的技术体体系物联网技技术涉及及感知、、控制、、网络通通信、微微电子、、计算机机、软件件、嵌入入式系统统、微机机电等多多个技术术领域物联网的的技术体体系物联网技技术体系系构架物联网体体系架构构04物联网的的知识体体系物联网的的知识体体系科技界普普遍认为为，信息技术术由四大部部分组成成，即信息获取取、信息息传输、、信息处处理与信信息应用用或信息息利用，这四部部分实际际上组成成了如图图的一个个完整信信息链。。检测技术术的重点是是在信息息的获得得，通信技术术的重点是是在信息息的传输输，计算机技技术的重点是是在信息息的处理理，自动化技技术的重点则则在信息息的应用用。而物联网网技术包包含信息息技术的的所有组成成部分。物联网知知识体系系物联网的的知识体体系物联网知知识体系系从网络化测测控系统统的角度度看物联联网系统统的组成成元素，但实际际上它深深刻地反反映了物物联网与与信息技技术学科科各知识识领域之之间的关关系与联联系物联网的的知识体体系物联网知知识结构构构架物联网体体系架构构05物联网的的产业体体系物联网相相关产业业是指实实现物联联网功能能所必需需的相关关产业集集合，从从产业结结构上主主要包括括服务业和制造业两大范畴畴物联网的的产业体体系物联网的的产业体体系示意意图物联网的的产业体体系物联网的的产业体体系示意意图物联网的的产业体体系物联网的的产业分分类一是因物联网应用对已有产业的提升，主要体现在产品的升级换代二是因物联网应用对已有产业的横向市场拓展，主要体现在领域延伸和量的扩张三是由于物联网应用创造和衍生出的独特市场和服务物联网核心产业物联网支撑产业物联网关联产业从整体上上划分从关键程程度划分分物联网产产业绝大大部分属属于信息产业业，但也涉涉及其他他产业，，如智能能电表等等。物联联网产业业的发展展不是对对已有信信息产业业的重新新统计划划分，而而是通过过应用带带动形成成新市场场、新业业态。物联网的的产业体体系物联网产产业的发发展趋势势未来，全全球物联联网产业业总的发发展趋势势是规模化、、协同化化和智能能化。同时以以物联网网应用带带动物联联网产业业将是全全球各国国的主要要发展方方向。01随着世界各国对物联网技术、标准和应用的不断推进，物联网在各行业领域中的规模将逐步扩大，尤其是一些政府推动的国家性项目将吸引大批有实力的企业进入物联网领域，大大推动物联网应用进程，为扩大物联网产业规模产生巨大作用规模化发展02随着产业和标准的不断完善，物联网将朝着协同化方向发展，形成不同物体间、企业间、行业乃至不同地区或国家间物联网信息的互联互通互操作，应用模式从闭环走向融合，最终形成可服务于不同行业和领域的全球化物联网应用体系。协同化发展03物联网将从目前简单的物体识别和信息采集，走向真正意义上的物联网，实时感知、网络交互和应用平台可控可用，实现信息在真实世界和虚拟空间之间的智能化流动。智能化发展物联网的的产业体体系物联网产产业情况况总结物联网仍仍处于起步阶段段，物联网网产业支支撑力度度不足，，行业需需求需要要引导，，距离成成熟应用用还需要要多年的的培育和和扶持，，发展还还需要各各国政府府通过政政策加以以引导和和扶持。。因此，，未来几几年各国国将结合本国国优势、优先发发展重点行业业应用以带动物物联网产产业。我国确定的重重点发展展物联网网应用的的行业领领域包括括电力、、交通、、物流等等战略性性基础设设施，以以及能够够大幅度度促进经经济发展展的重点点领域。。物联网体体系架构构06物联网的的资源体体系物联网的的资源体体系物联网发发展中的的关键资资源物联网发发展中的的关键资资源主要要包括标识资源源和频谱资源源。标识资源源：目前，，物联网网物体标标识方面面标准众众多，很很不统一一。条码标识识方面有PDF417，QR码等，智能物体体标识方面有IEEE1451.2以及IEEE1451.4。手机标识识方面手机机电子序序列编码码等……实现各种种物体标标识最大大程度的的兼容，，建立统统一的物物体标识识体系逐逐渐成为为一种发发展趋势势，欧美美、日韩韩等都在在展开积积极研究究。频谱资源源：物联网的的发展离离不开无无线通信信技术，，因此频频谱资源源作为无无线通信信的关键键资源，，同样是是物联网网发展的的重要基础础资源。对频谱谱检测技技术的研研究、对对提高空空闲频谱谱频率利利用率的的方法研研究、物物联网频频谱资源源管理方方式等方方面将是是物联网网频谱资资源研究究的关键键所在。。物联网体体系架构构07物联网的的参考体体系架构构发展趋趋势未来的物物联网参参考体系系架构会会是什么么样子呢呢？编者者认为物物联网参参考体系系架构IP化是一种必然然的趋势。为为什么智能物物件要采用IP协议呢?因为IP技术能够解决决物联网面对对的可发展性性、大规模性性、应用多样样性、互通性性、低功耗、、低成本等诸诸多挑战。下下面从这几个个方面进行说说明物联网参参考体系架构构IP化趋势的必然然性。物联网的参考考体系架构发发展趋势IP对物联网的重重要性随着全球互联联网的成功，，IP的端到端的架架构已经证明明了IP的可扩展性、稳稳定性、通用用性。IP将是物联网的的最佳选择。。IP的特性详细内容IP构架的稳定性IP架构已经存在了将近30年但这些年来，其整体架构一直保持着罕见的稳定性轻量级的IP部分基于轻量级的IP协议栈开发出来，带来了基于IP架构的无限传感器网络的概念。其较成功的为uIP协议栈的发布以来，已经广泛应用在网络化的嵌入式系统中IP的多样性IP架构被全世界广泛使用，大部分网络设备都支持。IP架构还很好地支持多种不同的应用场合，这都得益于IP架构的优良设计、灵活性与分层结构。IP构架的互通性互通性是IP架构的一个突出特点。互通是因为它运行在多种具有完全不同特性的链路层之上，也因为IP提供了互通性。IP可以跨越不同的平台、设备及底层通信机制来互通。IP构架的可扩展性随着全球网络的发展，IP已证明拥有固有的可扩展性。同时下一代IPv6的协议，地址空间扩大到2^128次方，这样完全可以满足给每一个物联网连接设备分配一个IP。IP的配置与管理IP架构不但提供了自动配置机制，而且提供了高级配置和管理机制。把IP引入到物联网架构里面，这样可以快速的、低成本的给每一个入网的感知设备进行分配和管理。端到端的IPIP提供了端到端的、设备之间的通信，不需要中间的协议转换网关。把IP引入到物联网架构，这样可以方便节点之间的通信，同时也方便了节点连入互联网，从而方便建立感应节点与应用终端的通信。物联网的参考考体系架构发发展趋势构建基于IP的物联网架构构因为非IP协议的智能物物件网络要连连接到IP网络，要采用用多协议转换网网关以将这些网络络互联起来。。因为多协议议转换网关具有复杂性、灵活活性和可扩展展性的缺失问题，而且外外部网络的用用户不能直接接访问无线传传感器网络中中的节点。IPv6作为下一代网络协协议，具有地址资资源丰富、地地址自动配置置、移动性好好等优点，通通过IPv6技术，无线传感器器网络能够与因特网无缝缝对接起来，从而实实现人与人、、人与物、物物与物之间基基于开发统一一的IP协议的自由通通信。以下是是基于IP的物联网构架架。物联网的参考考体系架构发发展趋势基于IP的物联网架构构标准发展历历程2013年9月根据ISO/IECJTC1/WG7（传感器