第1章-物联网工程设计剖析课件

物联网工程设计1第一章物联网工程设计概述最少学时：4学时；知识点

：物联网工程相关概念、技术架构和关键技术物联网工程设计应遵循的标准和规范、目标与约束；物联网工程设计过程的文档管理；学习目标：掌握物联网工程的相关概念、技术架构和关键技术；熟悉物联网工程设计的目标与约束条件；

熟悉物联网工程设计的过程；

熟悉物联网工程的主要设计文档的管理；2主要内容3引言

物联网工程文档管理案例教学物联网工程设计概述物联网工程设计应遵循的标准与规范物联网工程设计的文档管理物联网工程及系统集成1.1引言案例一：比尔·盖茨的智能之家；案例二：国际电信联盟（ITU）在2005年发布的“物联网”报告中描绘的2020年日常生活的一天；导入案例：温度标签在机械诊断上的应用；[思考]（1）该项目中应用了哪些物联网技术？（2）如果你负责本项目，应该如何实施？（3）本项目实施的关键是什么？（4）结合本项目理解物联网工程的含义。4比尔·盖茨的智能之家位于美国华盛顿州Medina湖畔，建于20世纪90年代，耗资1.13亿美元，整座建筑物共铺设了52英里电缆和光纤，将房内的几乎所有设施都通过网络连接在一起：豪宅的大门设有气象情况感知器，电脑可根据各项气象指标，通知空调控制室内的温度和通风情况；主人在回家途中只须启动遥控装置，家里浴缸就自动放水调温，做好为主人洗去一路风尘的准备；住宅门口安装了微型摄像机，除主人外，其他人欲进入门内，必须由摄像机通知主人，由主人向电脑下达命令，大门方可开启，否则，任何人无法进入；尤其特别的是，来到盖茨家的客人们每个人都会领到一个含有电子标签的别致小胸针，其中存有每个客人对温度、湿度、灯光等的喜好，当客人走到某个房间，电子标签都会通过传感系统与周围设备交流，房间内所有的照明、音乐、温湿度等等都会自动调节到客人感觉舒适的程度……案例一一个来自西班牙的23岁学生Rosa，刚刚同男朋友吵了一架，想要独处一段时间。她决定驾驶自己的智能Toyota去法国阿尔卑斯山的滑雪胜地。但是她必须先去修车厂，因为Rosa的汽车的RFID传感系统（法定要求安装）提醒她轮胎可能坏了。当她进入她最喜爱的修车厂，应用传感器和无线电系统的诊断工具为她的车进行了详细检查后，送进一个配备有完全自动的机器人手的维护终端。等待间隙，Rosa去喝杯咖啡，饮料自动售卖机知道Rosa喜欢冰咖啡，所以在Rosa通过自己的网络手表付过账之后得到了一杯冰咖啡。当Rosa回来时，一对新的轮胎（装有集成RFID标签，可以检测压力、温度和变形情况）已经安装好。机器人提示Rosa选择轮胎上与隐私相关的选项，存储在汽车行控制系统中的信息是为维护和维修使用的，但在汽车行驶中如果周围有RFID读卡器，这些信息将被读取到。（待续）案例二（续）Rosa不想任何人知道（特别是她的男友）她要去哪里，所以把这些信息设置为被保护，防止被无权限的人看到。最后，Rosa去了最近的商业街购物，她想买个内嵌有媒体播放器和天气预测装置的滑雪板包，她用无线网络传感器检测物品信息，在通过法国和西班牙边境时，她没有停留，因为她的车包含的驾驶执照和密码等信息，可以在越过边境的时候，自动转换到最小边境调节装置。突然，Rosa从她的太阳镜上得到了一个视频寻呼，看到她的男友正请求她的原谅并问他是否想一起度过这个周末。这时她的心情正好不错，于是她脱口而出，对导航系统发出了一个口令：撤掉隐私保护，这样她的男友就可以看到她现在的位置和目的地以便做出决定……81.1引言结论：物联网世界中，人的感觉仍然是起主导作用；现代化的生活愿景正在越来越多地出现在我们的日常生活中；物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升；物联网几乎可以与各个产业融合，物联网的发展要以应用为先导；91.1.1物联网的定义与技术特征（回顾）定义：物联网是在互联网、移动通信网等通信网络的基础上，针对不同应用领域的需求，利用具有感知、通信与计算能力的智能物体自动获取物理世界的各种信息，将所有能够独立寻址的物理对象互联起来，实现全面感知、可靠传输、智能处理、构建人与物、物与物互联的智能信息服务系统。

1.1引言1.1.1物联网的定义与技术特征（回顾）技术特征：1）物联网中的智能物体具有感知、通信与计算能力。2）物联网可以提供任何对象在任何时间、任何地点的互联。3）物联网的目标是实现物理世界与信息世界的深度融合。

1.1引言12131.1.2物联网的体系结构（回顾）图1-3物联网体系结构模型物联网层次结构141.1.3物联网的分类（回顾）1.从运营角度看，物联网分成两大类：面向公众的物联网服务面向行业提供的物联网专用服务。2.从管理架构角度看，物联网管理分成三个层次：国家；行业/区域；企业；3.从部署方式上来看，物联网通常可以分成如下四类：私有物联网；公有物联网；社区物联网；混合物联网；1.1引言1.1.3物联网的分类（回顾，续）4.从所有权的角度看，物联网可以分成：互联网（Internet）；内联网（Intranet）；专用网（Extranet/VPN）；同时，从物联网所有权特征角度来分，物联网有四大网络群：短距离无线通信网；长距离无线通信网；短距离有线通信网；长距离有线通信网。5.从应用的角度将物联网分成：监控型（如视频监控、环境监测）；查询型（如远程抄表、物流查询）；控制型（如智能交通、路灯控制）；扫描型（如手机钱包）等四大类；1.1引言1.2物联网工程及系统集成1.2.1物联网工程的基本概念一、工程及其概念1.科学、技术、工程、应用的区别和联系从事科学工作的科学家更偏重于理论研究；从事技术应用的技术员和从事工程设计的工程师则更贴近实际应用和实践；从事生产应用的产业工人则完成的是重复制造过程；171.2.1物联网工程的基本概念一、工程及其概念2.“工程”的字典释义现代汉语词典中对工程是这样定义的：一是指土木建筑和其他生产、制造部门用比较大而复杂的设备来进行的工作，如土木工程、机械工程、化学工程、采矿工程、水利工程等，也指具体的建设工程项目；二是泛指某项需要投入巨大人力和物力的工作，如菜篮子工程指解决城镇蔬菜、副食供应问题的规划和措施。结合物联网本身的定义，显然，物联网工程应该取其第二个解释，即物联网工程是需要投入巨大人力和物力的一项工作。181.2物联网工程及系统集成1.2.1物联网工程的基本概念一、工程及其概念3.王良民教授给出“工程”的定义：工程是科学和数学的某种应用，通过这一应用，使自然界的物质和能源的特性能够通过各种结构、机器、产品、系统和过程，以最短的时间和精而少的人力做出高效、可靠且对人类有用的东西。4.“工程”的特点综合：工程是需要将科学与实践结合，综合使用多个技术方法来构建一个新的系统，这个新的系统在客观上是一个创造物。（王）工程活动应该包括确立正确的工程理念、制定一系列合理决策、正确设计、合理构建和运行等子活动，其结果往往又具体地体现为特定形式的一个或一组新的创造物。191.2物联网工程及系统集成1.2.1物联网工程的基本概念一、工程及其概念发现、发明和制造：被发现的物体是客观存在的，只是我们不知道它们存在，如科学规律、外星球上的生命物质等；发明是从无到有的制造，其对象是从未存在的新生物体（如电灯、电话的从无到有）以及制造这些东西的以前别人不知道的技术、技巧等；制造是一个可重复的过程，所制造的物体虽然以前不存在，但存在同类物体，如有了第一部电话机以后，用同样的技术去做另一部电话机，区别仅仅是尺寸、形状等存在差异。201.2物联网工程及系统集成1.2.1物联网工程的基本概念一、工程及其概念5.由“工程”衍生出一系列相关概念：工程原理：是工程实施过程中的基本方法及一般性原理，是抽象化的规律；工程项目：是一个工程实施的实例，是具体化的工程；工程设计：指为工程项目的建设提供技术依据的设计文件和图纸的整个活动过程，是建设项目工程期的一个重要阶段；6.“工程”的特征：工程是有原理的；工程项目是通过建造项目目标来完成的；工程实施要与环境协调一致；工程设计还是可优化的；211.2物联网工程及系统集成1.2.1物联网工程的基本概念二、物联网工程1.发展：物联网工程是信息领域中，继信息化工程、网络工程、软件工程后又提出来的一项新的工程概念；2.物联网工程概念的提出：随着物联网技术不断走向应用，对各种物联网技术进行综合集成与创新研究及应用应当在一个整体框架下进行，这个框架就是物联网工程。从领域分类来讲，物联网建设是信息化建设的一部分，要建设的物联网系统仍然是信息系统，但比以往的信息系统包含了更多内容。3.目标：以工程的管理方法为指导，集成已有应用平台，建设相关领域的物联网应用；221.2物联网工程及系统集成1.2.1物联网工程的基本概念二、物联网工程4.物联网工程的特点：涉及的相关领域繁多，背景知识相当庞杂；以应用为导向的技术集成；5.物联网工程专业人才的工作内容：不是设计实现物联网所涉及的所有内容；而应该是寻找合适的、最优的工程方法和关键技术，选择已有系统部件的优化组合，搭建适合于特定应用领域的物联网服务平台；6.物联网工程设计的方法：按照物联网体系结构所包含的三层架构为指导，分层考虑设计要素；依托完善的互联网基础；231.2物联网工程及系统集成1.2.2物联网工程与物联网系统的联系抽象地讲，系统是指为实现某一目标而应用的一组元素的有机结合，而系统本身又可作为一个元素单位（或称子系统或组件）参与多次组合，这种组合过程可概括为系统集成。从通用的角度解释，系统集成是目前常用的一种实现复杂系统的工程化方法，即通过选购大量标准化的系统组件并可能自主开发部分关键组件进行组装。241.2物联网工程及系统集成1.2.2物联网工程与物联网系统的联系物联网建设是信息化建设的新阶段，包含了更多内容：感知子网、传输子网、信息处理支撑平台和应用子网等4个部分，物联网工程应该是物联网系统内容所涉及的上述4个部分的集成。从系统化的角度分析，物联网系统与单纯的物联网工程建设相比，在以下三个方面关注点有所不同：①方法整体化。②技术应用综合化。③目标最优化。251.2物联网工程及系统集成1.2.2物联网工程与物联网系统的联系从上述分析可以看出，物联网工程和物联网系统相比，两者并没有本质的区别，只是考虑问题的出发点和思路有所不同，从项目的实际应用角度出发，本书提出按照系统化的观点考虑物联网工程项目分析和设计的技术实现，综合系统整体的最优化。在本书后续章节中，不加区分地使用物联网工程和物联网系统两个概念。261.2物联网工程及系统集成1.2.3物联网应用的系统集成一般地，我们解决复杂问题的方式是将所求系统分解成若干个相互关联的子系统（模块），这个过程也称为模块化的过程。模块化的目的是降低整体系统的复杂性，使得系统的分析、设计等操作变得容易。模块划分得越小，每个模块花费的工作量就越少，其复杂性也就降得越低。当模块总数增加时，与模块接口有关的工作量也随之增加。271.2物联网工程及系统集成图1-4子系统数目和成本的关系

物联网工程项目涉及大范围的多种技术和设备的集成，要实现这样一套智能的物联网系统，有效的办法还是借助于分解技术，分别给出子系统的实现，然后通过多个子系统的集成来实现。1.2物联网工程及系统集成1.3物联网工程设计概述1.3.1物联网工程设计的概念和方法一、物联网工程设计的定义指的是在系统、科学的方法指导下，按照工程化的方法，对特定领域的物联网应用需求给出完善的技术设计、设备和产品的合理选择、方案的完善实现，以保证建设成满足用户需求的物联网系统的过程。二、物联网工程设计方法借助软件工程和网络工程中的生存周期理论来进行，利用生存周期的迭代模型展开。参见下页图1-5所示。29图1-5物联网工程设计的生存周期的迭代模型流程图否否是

否是是可行吗？迭代周期开始系统满足需求？生存周期开始继续使用该工程？迭代周期维持迭代周期结束生存周期结束1.3物联网工程设计概述1.3.1物联网工程设计的概念和方法二、物联网工程设计方法其中迭代周期设计方法：四阶段、五阶段、六阶段周期法；参见下页图示。其中软件部分设计方法：可以借用软件工程中已经成熟的功能分解方法、面向对象设计方法、面向模式的设计方法等。在具体的物联网应用系统设计之前，可以根据具体的应用需求，选择上述一种方法或几种方法的综合，本书后面的章节会示例这几种设计方法的应用。31四阶段迭代周期构成五阶段迭代周期构成六阶段迭代周期构成1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术一、物联网工程设计技术架构物联网工程设计技术架构主要按照物联网的分层体系结构来确定，包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术，其中公共技术涵盖物联网各层，而在感知层、网络层和应用层又分别包含若干细化的技术，参见图1-7所示。33图1-7

物联网工程设计的技术架构1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程设计技术架构涉及的关键技术物联网工程的关键技术主要分为四个方面（谢金龙）：

感知层，终端的数据采集、处理、传输、终端网络的部署和协同等，以无线传感器网络的RFID为代表；

网络层，异构的接入网络和基础的核心网络，包括基础的NGN核心网和3G、Wi-Fi、蓝牙等接入技术；

应用层，由中间件、信息开放平台和服务支撑子层以及物联网应用领域示范系统等。第四，涉及各层的公共技术。351.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程设计关键技术（1）感知层技术：1.感知节点36（1）传感器的静态特性。（2）传感器的动态特性。（3）传感器的线性度。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（1）感知层技术：2.无线传感器网络技术37无线传感器网络是一种由独立分布的节点和网关构成的传感器网络。通常，一个典型的无线传感器网络节点的硬件结构包括：传感器接口、ADC、微处理器、电源以及无线收发装置。构建一个典型的无线传感器网络，必须要考虑以下四个重要的因素：网络选择、拓扑结构、功耗以及兼容性。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（1）感知层技术：3.射频识别技术38RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID是一种简单的无线系统。只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体，系统由一个读写器和很多应答器（或标签）组成。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（1）感知层技术：4.条码技术39条码是一种机器识读语言，由一组规则排列的条、空及其对应字符组成的标记，用以表示一定的信息。可分为一维条码和二维条码。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（1）感知层技术：5.智能IC卡技术40IC卡的基本工作原理是：射频读写器向IC卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联协振电路，其频率与读写器发射的频率相同，这样在电磁波激励下，LC串联协振电路产生共振，从而使电容有了电荷；在这个电荷的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储，当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为其他电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接受读写器的数据。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（1）感知层技术：6.光学字符识别技术41光学字符识别（OpticalCharacterRecognition，简称OCR）是指对文本资料进行扫描，然后对图像文件进行分析处理，获取文字及版面信息的过程。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（1）感知层技术：7.声音识别/语音识别技术42语音识别技术也被称为自动语音识别（AutomaticSpeechRecognition，简称ASR），其目标是将人类语音中的词汇内容转换为计算机可读的输入，例如按键、二进制编码或者字符序列。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（1）感知层技术：8.中间件技术43中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术间共享资源。中间件位于客户机/服务器在操作系统之上，管理计算机资源和网络通讯，是连接两个独立应用程序或独立系统的软件。相连接的系统，即使它们具有不同的接口，但通过中间件相互之间仍能交换信息。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（2）网络层技术：1.异构网融合技术44网络不具有相同的传输性质和通信协议。目前，不同类型的网络之间的链接大多是异构网间的链接。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（2）网络层技术：2.远程控制技术45远程控制是管理人员在异地通过计算机异地拨号或双方接入Internet的手段，连通需被控制的计算机，将被控计算机的桌面环境显示到本地计算机上，通过本地计算机对远方计算机进行配置、软件安装程序、修改等工作。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（2）网络层技术：3.存储资源管理技术46存储资源管理是一类应用程序，它们管理和监控物理及逻辑层次上的存储资源，从而简化了管理，提高了数据的可用性。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（2）网络层技术：4.互联网技术47互联网技术指在计算机的基础上开发建立的一种信息技术（InformationTechnology，简称IT）。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（2）网络层技术：5.网络协议技术48网络协议的定义：为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。常见的网络协议：物理层网络协议、数据链路层网络协议、网络层协议、传输层协议、应用层协议。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（2）网络层技术：6.M2M技术49M2M是将数据从一台终端传送到另一台终端，也就是机器与机器（MachinetoMachine）。人对机器（MantoMachine）、机器对人（Man

to

Machine）、移动网络对机器（MobiletoMachine）之间的连接与通信，它涵盖了所有现实的人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（2）网络层技术：7.无线接入技术50无线接入技术（WirelessAccess）是一种利用微波、卫星等无线传输技术将用户终端接入到业务节点，为用户提供各种业务的通信方式。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（2）网络层技术：8.云计算技术51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按所需服务。提供资源的网络被称为“云”。云计算的产业三级分层：云软件、云平台和云设备。1.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（3）应用层技术：智能交通5.车联网智能电网6.智能农业智能家居7.智能旅游智能医疗521.3物联网工程设计概述1.3.2物联网工程设计的技术架构和关键技术二、物联网工程关键技术（4）公共技术：全球定位技术5.嵌入式技术GPS原理6.信息安全室内无线定位技术7.海量信息存储4.遥感技术8.智能决策支持系统（DSS）531.3物联网工程设计概述1.3.3物联网工程设计的步骤参照软件工程生存周期模型，物联网工程设计阶段可分为7个阶段，如右图示：问题定义与规划、可行性研究与需求分析、逻辑网络与总体架构设计、物理网络与功能模块设计、设备选型与施工方案设计、实现测试与工程实施、运行与维护管理等。54问题定义与规划可行性研究与需求分析(功能、性能、网络等)物理网络与功能模块详细设计运行和维护管理逻辑网络与软件总体架构设计(数据处理与安全设计)实现、测试和工程实施设备选型与施工方案设计1.3.4物联网工程设计原则和约束条件一、物联网工程设计原则1、工程项目设计应遵循的原则；2、系统体系架构的设计原则；3、系统集成的特性；551.3.4物联网工程设计原则和约束条件一、物联网工程设计原则1、工程项目设计应遵循的原则；（1）实用性和先进性原则；（2）安全性原则；（3）标准化、开放性和可扩展性原则；（4）可靠性与可用性原则；561.3.4物联网工程设计原则和约束条件一、物联网工程设计原则2、系统体系架构的设计原则；（1）多样性原则；必须根据物联网节点类型的不同，分成多种类型的物联网体系结构；（2）时空性原则；物联网体系结构必须能够满足物联网的时间、空间和能源方面的需求；（3）互联性原则；物联网体系结构必须能够平滑地与互联网连接；（4）安全性原则；物联网体系结构必须能够防御大范围内的网络攻击；（5）坚固性原则；物联网体系结构必须具备坚固性和可靠性；571.3.4物联网工程设计原则和约束条件一、物联网工程设计原则物联网工程设计涉及到各阶段内容的集成，是在系统工程科学方法的指导下，根据用户需求，优选各种技术和产品，将各个分离的子系统连接成为一个完整可靠、经济和有效的整体，并使之能彼此协调工作，发挥整体效益，达到整体性能最优的过程。581.3.4物联网工程设计原则和约束条件一、物联网工程设计原则3、系统集成的特性；系统集成要以满足用户的需求为根本出发点；系统集成不是选择最好的产品的简单行为，而是要选择最适合用户的需求和投资规模的产品和技术；系统集成不是简单的设备供货，它体现更多的是设计、调试与开发的技术和能力；系统集成包含技术、管理和商务等方面，是一项综合性的系统工程，技术是系统集成工作的核心，管理和商务活动是系统集成项目成功实施的可靠保障；性能性价比的高低是评价一个系统集成项目设计是否合理和实施是否成功的重要参考因素；59系统集成的要求：物联网系统集成通过结构化的拓扑设计和各种网络技术，将各个分离的设备、功能和信息等集成到相互关联、统一协调的系统之中，使资源达到充分共享，实现集中、高效、便利的管理。系统集成实现的关键在于：解决系统之间的互连和互操作性问题，它是一个多厂商、多协议和面向各种应用的体系结构系统集成本质：就是最优化的综合统筹设计，即所有部件和成分合在一起后不但能工作，而且全系统是低成本的、高效率的、性能匀称的、可扩充性和可维护的系统601.3.4物联网工程设计原则和约束条件1.3.4物联网工程设计原则和约束条件二、物联网工程设计的约束条件1、政策和法律约束；2、技术约束；3、经济约束；4、时间约束；611.4物联网工程设计应遵循的标准与规范工程是利用科学和技术，创造新的存在物为大众服务的过程，具体体现为以科学为基础对各种技术因素和社会因素的集成。

物联网工程涉及到多学科各种技术的彼此渗透和融合，如果没有统一的标准和规范，结果将是灾难性的。本节给出国际和国内物联网工程设计的相关标准化组织及其标准制定进程的简单描述，为物联网工程设计提供纲领性的指导。621.4.1物联网标准化体系的构建物联网的标准不是某一个行业或仅仅信息通信行业所能够单独完成的，也不是全部重新出台一套完整的全新标准体系。涉足物联网的标准化工作的组织包括国际标准化组织(如ITU、ISO和IEC)、区域性标准化组织(如ETSI)、国家标准化组织(如中国通信协会CCSA、ATIS、TTA、TTC)、行业标准化组织、论坛和任务组(如IETF、IEEE、OMA)等，这些标准化组织各自沿着自己擅长的领域进行研究，所开发的标准有重叠也有分工，但他们之间的竞争大于合作。631.4物联网工程设计应遵循的标准与规范1.4.2三种物联网标准化体系框架描述及其对比1.从标准的类型角度对物联网标准体系框架的分类2.从标准化组织的归属角度进行的物联网标准化组织分类3.从物联网体系结构的分层角度给出的物联网标准化体系框架1.4物联网工程设计应遵循的标准与规范65从标准的类型角度分类物联网标准体系框架物联网总体标准物联网共性技术标准行业物联网标准信息感知技术类标准信息传输技术类标准信息开放技术类标准信息处理技术类标准基本类标准物联网需求类标准物联网架构类标准物联网评估和测试类标准物联网基本术语物联网的总体参考模型物联网标准指南总体技术需求安全的总体技术需求QoS总体需求标识和解析总体需求系统总体架构安全的总体架构标识和解析总体架构物联网应用评估标准物联网公共测试标准智能电网标准……智能医疗标准智能交通标准图1-4从标准的类型角度对物联网标准体系框架的分类66从标准化组织的归属角度分类物联网标准化组织国际标准化组织国内标准化组织国际电信联盟电信标准化组织ITU-T欧洲电信标准化协会ETSI国际标准化组织/国际电工委员会ISO/IEC美国电气与电子工程师学会IEEE第三代合作伙伴计划3GPP互联网工程任务组IETFEPCglobal国家传感器网络标准工作组WGSN中国通信标准化协会CCSA闪联标准工作组IGRS电子标签标准工作组中国物联网标准联合工作组中国电信开发的M2M平台中国移动制定的WMMP标准……国内其他研究组织……图1-6从标准化组织的归属角度进行的物联网标准化组织分类67从物联网体系结构的不同层次涉及到的标准的角度分类1.4物联网工程设计应遵循的标准与规范物联网的标准示例RFID标准物联网的标准示例IEEE802.15.4标准IEEE802.15.4标准适于组建低速率的、短距离的无线局域网。在网络内的无线传输过程中，采用冲突监测载波监听机制。网络拓扑结构可以是星形网或点对点的对等网。该标准定义了三种数据传输频率，分别为868MHz、915MHz、2450MHz。前两种传输频率采取BPSK的调制方式，后一种采用0-QPSK的调制方式。各种频率分别支持20、40、250kbps的无线数据传输速度，频率的选择取决于局域网的规则和用户的选择，传输距离在0~70m。物联网的标准示例IEEE802.15.4标准物联网的标准示例IEEE802.15.4标准物联网的标准示例ZigBee标准ZigBee标准是一种新兴的短距离无线网络通信技术，它是基于IEEE802.15.4协议栈，主要针对低速率的通信网络设计的。它功耗低，是最具有可能应用在工控场合的无线方式。它和2.4GHz频带提供的数据传输速率为250kbps，915MHz频带提供的数据传输速率为40kbps，而868MHz频带提供的数据传输速率为20kbps。它采用跳频技术和扩频技术。物联网的标准示例ZigBee标准物联网的标准示例其他标准短距离无线通信技术标准主要有IrDA协议、Bluetooth技术和802.11Wi-Fi等技术。物联网的标准示例其他标准1.IrDA协议IrDA（InfraredDataAssociation）是点对点的数据传输协议，通信距离很短，一般在0~1m，通信介质为波长为900nm左右的近红外线，传输速率最快可达16Mbps，其传输具备角度小（30°角以内）、距离短、数据直线传输、传输速率较高，保密性强等特点，适用于传输大容量的文件和多媒体数据。IrDA协议只适用于两台（非多台）设备之间的连接。物联网的标准示例其他标准2.BluetoothBluetooth技术能够实现单点对多点的无线数据和声音传输，通信距离在10m半径范围内，数据传输带宽最高可达1Mbps。Bluetooth工作在全球开放的2.4GHz

ISM频段，使用跳频频谱扩展技术，通信介质为2.402GHz~2.480GHz的电磁波。Bluetooth具有功耗低、支持语音传输、通信安全性好、组建网络简单等特点。Bluetooth还存在植入成本高、通信对象少、通信速率较低和技术不够成熟的问题。物联网的标准示例其他标准3.802.11Wi-Fi它工作在2.4GHz附近的频段。Wi-Fi基于IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n协议。传输的有效距离很长，目前最新的交换机能把Wi-Fi无线网络从100m的通信距离扩大到约6.5km。数据传输速率达到上百兆，与各种802.11DSSS设备兼容。Wi-Fi已成为最受笔记本青睐的计算机技术了。1.5物联网工程设计的文档管理1.5.1文档的作用和分类1、文档的作用（1）提高整个系统设计开发过程中的能见度。（2）提高设计开发效率。（3）记录设计开发过程中的有关信息，便于协调以后的系统设计开发、使用和维护，同时作为设计开发人员在一定阶段的工作成果和结束标志（即某一阶段告一段落的标志）。（4）可提供与整个物联网系统的运行、维护和培训有关的信息，便于管理人员、设计人员、操作人员和用户之间的协作、交流与了解，使系统设计开发活动更科学、更有成效。（5）