第2章物联网的体系结构

物联网技术与应用

——配套电子课件主编:刘丽军第2章物联网的体系结构2023/2/6【本章知识要点】学习完本章后，应当掌握如下知识：（1）物联网技术体系框架。（2）感知层功能及关键技术。（3）网络层功能及关键技术。（4）应用层功能及关键技术。概述物联网技术体系框架概述物联网各层功能与人体功能对应关系图2.1感知层主要的功能和作用是完成信息采集和信号处理工作，这类设备中多采用嵌入式系统软件与之适应。由于需要感知的地理范围和空间范围比较大，包含的信息也比较多，该层中的设备还需要通过自组织网络技术，以协同工作的方式组成一个自组织的多节点网络进行数据传递。2.1.1感知层主要功能2.1感知层1.RFID技术

无线射频识别技术(RadioFrequencyIdentification，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定目标之间建立机械或光学接触。2.1.2感知层关键技术2.1感知层RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，系统由一个询问器(或阅读器)和很多应答器(或标签)组成。RFID系统的组成2.1感知层

RFID技术的基本工作原理：

标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(PassiveTag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(ActiveTag，有源标签或主动标签)；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。2.1感知层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。2.1.2感知层关键技术2.1感知层3.嵌入式系统

嵌入式系统有如下特点：(1)嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理利用。(2)是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。(3)嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行选择，以满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。2.1.2感知层关键技术2.1感知层4.微机电系统(MEMS)

微机电系统是指可批量制作的，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。2.1.2感知层关键技术2.1感知层微机电系统基本特点:

(1)微型化；(2)以硅为主要材料；(3)批量生产；(4)集成化；(5)多学科交叉。2.1感知层5.GPS

GPS是英文GlobalPositioningSystem(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。GPS由空间部分、地面控制系统和用户设备部分组成。2.1.2感知层关键技术2.1感知层6.GIS

GIS(GeographicInformationSystem，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术。

2.1.2感知层关键技术2.2网络层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。2.2.1网络层主要功能2.2网络层2.2.2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。2.2网络层2.2.2网络层关键技术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。

3G技术：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA、WiMAX

2.2网络层2.2.2网络层关键技术3.无线短距离通信技术

（1）ZigBee（2）蓝牙（3）Wi-Fi2.3应用层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。

2.3.1应用层主要功能2.3应用层2.3.2应用层关键技术1.云计算

云计算概念是由Google提出的，其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。

2.3应用层2.3.2应用层关键技术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。2.3应用层2.3.2应用层关键技术3.人工智能

人工智能(ArtificialIntelligence，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。2.3应用层2.3.2应用层关键技术4.数据挖掘

数据挖掘(DataMining)，就是从存放在数据库、数据仓库或其他信息库中的大量的数据中获取有效的、新颖的、潜在有用的、最终可理解的模式的非平凡过程。2.3应用层2.3.2应用层关键技术5.专家