物聯網技術架構物聯網技術架構1物聯網概念發展和融合RFID早期物聯網RFID+互聯網把所有物品通過射頻識別（RFID）和條碼等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。物聯網ITU和歐盟對概念擴展提出任何時刻，任何地點，任意物體之間的互聯，無所不在的網絡和無所不在計算的發展愿景，除RFID技術外，傳感器技術，納米技術，智能終端等技術將得到更加廣泛的應用。早期傳感網自組織網絡分布式節點自組織組成的網絡，用于戰場偵察。泛在傳感器網絡ITU研究報告可以以“任何地點、任何時間、任何人、任何物”的形式被部署，由智能傳感節點組成的網絡。泛在網絡江澤民主席文章由智能網絡、最先進的計算技術以及其他領先的數字技術基礎設施武裝而成的技術社會形態，將以“無所不在”、“無所不包”、“無所不能”為基本特征，幫助人類實現“4A”化通信。物聯網概念發展和融合RFID早期物聯網物聯網早期傳感網泛在傳泛在傳感器網絡體系架構泛在傳感器網絡體系架構物聯網產業與電信產業的差別電信網和互聯網－面向人與人互聯，網絡本身非智能；物聯網－物聯網面向物物互聯，物非智能，要求網絡智能、自治；（信息技術的前沿和交叉領域）核心：“自治組網、協同感知”差別項目電信產業物聯網產業用戶需求來源主要需求推動力來源于公眾用戶傳統電信產業與傳統行業的交叉與融合，根本推動力是傳統行業改進生產和管理效率的緊迫需求目標客戶和應用需求目標客戶單一、應用需求集中、系統特征明確，是電信產業能夠在短時間內迅速成熟的根本原因。應用領域眾多，不同應用差異大，每個細分市場的產業規模小。面臨用戶需求不清晰、行業前景不明朗、產業化力量投入目標模糊等根本問題；商業模式公眾客戶服務和集團客戶服務行業用戶基于行業信息及流程的保密性、安全性等考慮，將在物聯網的產業價值鏈中扮演著完全不同的角色。大規模產業化必須打破原有的電信產業價值鏈形式及思維模式，實現商業模式創新標準化基于主流標準的產品占據了全球的絕大多數市場份額，標準的市場集中度較高物聯網標準與行業內標準仍舊存在標準化空白，這些因素的存在也阻礙了物聯網的快速規模產業化新業務模式新發展機遇物聯網產業與電信產業的差別電信網和互聯網－面向人與人互聯，網物聯網技術架構物聯網技術架構概述

物聯網作為一個系統網絡，與其他網絡一樣，也有其內部特有的架構。你知道物聯網的架構分為幾層么？

物聯網系統有三個層次。一是感知層，即利用RFID、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息；二是網絡層，通過各種電信網絡與互聯網的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去；三是應用層，把感知層的得到的信息進行處理，實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理等實際應用。概述

物聯網作為一個系統網絡，與其他網絡一樣物聯網系統架構圖物聯網系統架構圖

物聯網技術與應用第2章物聯網技術與應用第2章概述如果把物聯網系統和人體做比較，感知層好比人體的四肢，傳輸層好比人的身體和內臟，那么應用層就好比人的大腦，軟件和中間件是物聯網系統的靈魂和中樞神經。

感知層包括信息采集和組網與協同信息處理，通過傳感器、一維/二維條碼、RFID、以及其他多媒體信息自動識別并采集信息，采集到的信息如何計入到網絡層呢？需要將采集到的信息向上位端傳輸，這時就需要利用組網技術和協同信息處理技術，包括遠距離與近距離數據傳輸技術、自組織組網技術、協同信息處理技術、以及信息采集中間件技術。網絡層主要指的是由移動通信網、廣電網、互聯網、以及其他專網組成的網絡體系，實現數據的傳輸。應用層包括物聯網應用的支撐技術和物聯網的實際應用。在物聯網系統架構中，我們還可以看到物聯網涉及到需到公共技術，例如：編碼、標識、解析、信息服務、安全、以及中間件技術概述如果把物聯網系統和人體做比較，感知層物聯網技術與應用第2章物聯網技術與應用第2章物聯網技術與應用第2章物聯網技術與應用第2章物聯網技術與應用第2章物聯網接入技術架構物聯網接入技術架構網絡感知層感知層顧名思義就是感知系統的一個層面，這里的感知主要就是指系統信息的采集。感知層包括就是把所有物品通過一維/二維條碼、射頻識別（RFID）、傳感器、紅外感應器、全球定位系統等信息傳感裝置自動采集到與物品相關的信息，并傳送到上位端，完成傳輸到互聯網前的準備工作。比如在供應鏈管理、工業控制、智能交通、智能家居中都得到很好地應用。例如：粘貼在設備上的RFID標簽和用來識別采集RFID信息的讀寫器就屬于物聯網的感知層。人們采集到的信息是RFID標簽里面存儲的內容，需要在采集裝置的本地進行處理，然后將有用的數據傳輸到系統控制管理中心，例如：高速公路不停車收費系統、超市倉儲管理系統等，都是基于此類結構的物聯網應用。網絡感知層感知層顧名思義就是感知系統的一網絡感知層感知層作為物聯網架構的基礎層面，主要是達到信息采集并將采集到的數據上傳的目的，感知層的主要包括：自動識別技術產品和傳感器（條碼、RFID、傳感器、等），無線傳輸技術（WLAN、Bluetooth、ZigBee、UWB），自組織組網技術和中間件技術。網絡感知層感知層作為物聯網架構的基礎層面，網絡感知層2、自動識別

自動識別技術系統是指將物品有關代碼采用條碼、射頻等自動識別與數據采集技術載體進行承載，以及通過條碼、射頻等自動識別設備獲取條碼、射頻標簽上承載的物品編碼信息的技術體系，自動識別過程實現了某一個條碼、射頻標簽與唯一標識某一物品的物品編碼的一一對應關系，該系統完成國家物品識別網絡體系的信息采集功能，該系統獲取物品編碼系統中的信息，并上傳到上層中間件系統中進行加工處理。網絡感知層2、自動識別

自動識別技術系統是指將物品網絡感知層

（1）目前常用的自動識別技術主要有以下幾種：

①條碼識別技術

條碼技術是目前應用最為廣泛的自動識別技術，其識別原理是光學識別，條碼識讀器將采集到的條碼反射光通過光電轉化變為電信號，經整形、模數轉換以及譯碼，轉換成相應的數字、字符信息，通過與計算機相連的識讀器將信息送入信息系統進行數據處理與管理。條碼按照不同的分類方法、不同的編碼規則可以分成許多種，現在已知的世界上正在使用的條碼有250多種。條碼的分類主要依據條碼的編碼結構和條碼的性質來決定。例如，按條碼的長度來分，可分為定長和非定長條碼；按排列方式分，可分為連續型和非連續型條碼；從校驗方式分，又可分為自校驗和非自校驗型條碼等。網絡感知層

（1）目前常用的自動識別技術主要有以下幾種：

網絡感知層

一般的，人們按照結構將條碼分為一維條碼和二維條碼。一維條碼是通常我們所說的傳統條碼，按照應用又可將其分為商品條碼和物流條碼。其中，商品條碼包括EAN條碼和UPC條碼等，物流條碼包括128條碼、ITF條碼、39條碼、庫德巴條碼等。二維條碼根據構成原理、結構形狀的差異，一般可分為兩大類型：一類是行排式或層排式二維條碼（2DStackedorTieredBarcode），如PDF417、Code49、Code16K等；另一類是棋盤式或矩陣式二維條碼（2DCheckerboardorDotMatrixBarcode），如漢信碼、QRCode、DataMatrix、CodeOne、MaxiCode等。關于條碼的簡單分類如圖4-3所示網絡感知層一般的，人們按照結構將條碼分網絡感知層條碼技術具有簡單易操作，靈活實用，可靠性高，成本低廉等特點，在商業零售領域，倉儲管理與物流跟蹤，數據自動錄入，圖書管理等眾多領域有著廣泛的應用。

網絡感知層條碼技術具有簡單易操作，靈活實用，可靠性高，網絡感知層

②射頻識別技術

射頻識別技術是20世紀90年代引起全球關注的一種非接觸的自動識別技術，射頻標簽與射頻識讀器之間通過感應、無線電波反射的工作方式進行非接觸雙向通信，識讀器可以對標簽進行讀寫操作。

最基本的RFID系統由三部分組成：

i標簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，標簽含有內置天線，用于和射頻天線間進行通信。

ii識讀器/讀寫器：讀取(對可讀寫標簽時可以寫入)標簽信息的設備。

iii天線：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。網絡感知層

②射頻識別技術

射頻識別技術是20世紀網絡感知層系統的基本工作流程是：閱讀器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號，當射頻標簽進入發射天線工作區域時，射頻標簽獲得能量被激活，并將自身編碼等信息通過標簽內置發送天線發送出去；系統接收天線接收到從射頻標簽發送來的載波信號，經天線調節器傳送到識讀器，識讀器對接收的信號進行解調和解碼然后送到后臺主系統進行相關處理。網絡感知層系統的基本工作流程是：閱讀器通過網絡感知層按照不同得方式，射頻識別系統有以下幾種分類：

按供電方式分為有源和無源射頻識別系統。有源是指標簽內有電池提供電源，其作用距離較遠，但壽命有限、體積較大、成本高，且不適合在惡劣環境下工作；無源標簽內無電池，它利用波束供電技術將接收到的射頻能量轉化為直流電源為卡內電路供電，其作用距離相對有源卡較短，但壽命長且對工作環境要求不高。

按載波頻率分為低頻、高頻射頻和超高頻射頻。低頻射頻標簽主要有125kHz和134.2kHz兩種，高頻射頻標簽頻率主要為13.56MHz，超高頻射頻標簽主要為433MHz、800MHz~900MHz、2.45GHz、5.8GHz等。有時，人們也稱2.45GHZ以上的射頻識別系統為微波系統。在應用方面，低頻系統主要用于短距離、低成本的應用中，如多數的門禁控制、校園卡、動物監管、貨物跟蹤等。高頻系統用于門禁控制和需傳送大量數據的應用系統；超高頻系統應用于需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合，其天線波束方向較窄且價格較高，在火車監控、高速公路收費等系統中應用。

網絡感知層按照不同得方式，射頻識別系統有以下幾種分類：

網絡感知層我國物品識別網絡的射頻技術建議采用800MHz~900MHz頻段，因為該頻段相對于其他頻段具有以下優勢：

●穿透性好。30CM左右的波長，對于物流過程識別，對物品的一些阻擋有較好的繞射。

●識讀距離長。此頻段的識別，采用雷達模型，可以有較長的識別距離。

●識讀速率高。本頻段頻率高，識讀速率高，適合物流中對移動物品的識別。

●良好的產業基礎。最先實現被動標簽識別的頻段，有相關產業基礎網絡感知層我國物品識別網絡的射頻技術建議采用800MHz~9網絡感知層按調制方式的不同可分為主動式和被動式。主動式射頻標簽用自身的射頻能量主動地發送數據給讀寫器；被動式射頻標簽使用調制散射方式發射數據，它必須利用讀寫器的載波來調制自己的信號，該類技術適合用在門禁或交通應用中，因為讀寫器可以確保只激活一定范圍之內的射頻標簽。在有障礙物的情況下，用調制散射方式，讀寫器的能量必須來去穿過障礙物兩次。而主動方式的射頻標簽發射的信號僅穿過障礙物一次，因此主動方式工作的射頻標簽主要用于有障礙物的應用中，距離更遠(可達30米)。

射頻識別技術具有非接觸，無須人工干預，抗惡劣環境，標簽數據存儲量大，可識別多對象等特點，目前在車輛自動識別，高速公路收費及智能交通系統，貨物的跟蹤及物品監視，生產線自動化及過程控制，動物的跟蹤管理等方面都得到越來越廣泛的應用。網絡感知層按調制方式的不同可分為主動式和網絡感知層

③其他識別技術

圖像識別技術和光學符識別技術也在物品自動識別領域有一定的應用前景。（2）自動識別過程

自動識別過程由數據承載、數據采集與數據傳輸3個過程組成，該3個過程相互配合，共同完成編碼數據的自動采集。根據不同的載體特性或應用需求的不同，部分過程或過程的功能可以省略。

①數據承載

數據承載過程是指按照確定的自動識別數據載體的技術規定，將物品編碼轉換為數據載體承載格式，以及提供數據采集過程必須的附加信息的過程。

②數據采集

數據采集技術過程是指采集獲取數據承載過程裝載的物品編碼以及附加數據傳輸所需的附加信息的過程。

③數據傳輸

數據傳輸是將數據采集過程中獲得的物品編碼，按照一定的規則，添加相應的標識符后，上傳到信息系統的過程網絡感知層

③其他識別技術

圖像識別技術和光學網絡感知層3、無線傳輸技術

信息在通過設備采集之后就要傳輸到網絡節點上，在傳輸過程中分為近距離傳輸和遠距離傳輸，這里提到的近距離傳輸和遠距離傳輸主要是指采集設備到傳輸節點的距離的長短。通過傳輸距離遠近和傳輸環境的不同，可以采用不同的傳輸技術。一般情況下，如果在應用場所已經接通了互聯網，即可實現數據的傳輸，下面特指的是在沒有物聯網接入聯線的情況下，可以采用的幾種技術：網絡感知層3、無線傳輸技術

信息在通過設備采集之后網絡感知層

（1）WLAN與Wi—Fi。WLAN即無線局域網，其歷史起源可以追溯到五十年前，當時美軍首先開始采用無線信號傳輸資料，并且采用相當高強度的加密技術。這項技術讓許多學者得到了一些靈感。[3]WLAN是利用無線技術在空中傳輸數據、話音和視頻信號。作為傳統布線網絡的一種替代方案或延伸，無線局域網使人們可以隨時隨地獲取信息，提高了辦公效率。此外，它能夠方便地實施聯網技術，因為WLAN可以便捷、迅速地接納新加入的雇員，而不必對網絡的用戶管理配置進行過多的變動。在物聯網中WLAN可以利用在有線網絡布線困難的地方，使用WLAN方案，則不必再實施打孔敷線作業，因而不會對建筑設施造成任何損害。Wi—Fi是無線保真(WirelessFidelity)的縮寫，是屬于無線局域網(WLAN)的一種，是一種可以將個人電腦、手持設備（如PDA、手機）等終端以無線方式互相連接的技術。Wi—Fi的主要特點是傳輸速率高、可靠性高、建網快速、便捷、可移動性好、網絡結構彈性化、組網靈活、組網價格較低等。物聯網中可以通過Wi—Fi網絡連通RFID識讀器等手持終端和信息傳輸節點。

網絡感知層

（1）WLAN與Wi—Fi。WL網絡感知層

（2）“藍牙(Bluetooth)”是一個開放性的、短距離無線通信技術標準，創始人是瑞典愛立信公司，愛立信早在1994年就已進行研發。它可以在較小的范圍內，通過無線連接的方式安全、低成本、低功耗的網絡互聯，使得近距離內各種通信設備能夠實現無縫資源共享，也可以實現在各種數字設備之間的語音和數據通信。由于藍牙技術可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中．因此，特別適用于小型的移動通信設備，使設備去掉了連接電纜的不便，通過無線建立通信。網絡感知層

（2）“藍牙(Bluetooth)”網絡感知層（3）紫蜂（ZigBee）技術，2002年,zigbeeAlliance成立這一名稱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成了群體中的通信網絡。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率、低成本。在自動控制和遠程控制領域比藍牙的效果要好，并且可以嵌入各種設備。

（4）超寬帶(Ultra—wideband，UWB)技術起源于20世紀50年代末，此前主要作為軍事技術在雷達等通信設備中使用。從理論上講，UWB可以與現有無線電設備共享帶寬。UWB是一種高速而又低功耗的數據通信方式。UWB的特點如下：抗干擾性能強；傳輸速率高；帶寬極寬；消耗電能少；保密性好；發送功率非常小；成本低網絡感知層（3）紫蜂（ZigBee）技術，2網絡感知層上面四種無線傳輸技術的技術特點與比較，如表4-1所示。

網絡感知層上面四種無線傳輸技術的技術特點與比較，如表4-1所網絡感知層

4、自組織組網技術

在物聯網感知層中還應用到了自組織組網技術，自組織組網技術的起源可追溯到1968年的ALOHA網絡和1973年美國國防部高級研究計劃署（DARPA）資助研究的“無線分組數據網（PRNET）”。主要的特點是網絡拓撲結構動態變化；分布式控制方式；具有自組織性；多跳通信；節點的處理能力和能源受限；信道質量較差。在物聯網中主要是應用在一些企業中，它通過自組織組網技術，組織、創建了公司內部的網絡，在與外界進行信息交換，特別是在物聯網的應用中需要了解這樣的組網技術，以便于其公司信息的采集。現有無線網絡和自組織網路的區別對照如表4-2所示。

網絡感知層4、自組織組網技術

在物網絡感知層網絡感知層網絡感知層

5、協同信息采集技術

在信息采集的過程中由于不同所需的控制信息儲存在不同的數據庫表中，如果需要這樣的信息就要從不同的表中調取，這時就需要用到協同信息采集技術。協同信息采集技術是將系統協同學的相關理論運用于信息采集中。協同學是20世紀70年代初聯邦德國理論物理學家哈肯創立的。[9]協同技術運用在物聯網中主要是之前所提到調用所需信息，如在要在一定溫度和濕度下控制空調或者是澆水系統的開關，則需要調用溫度信息和濕度信息，這時的信息就需要運用協同技術整合到一起來達到控制條件。網絡感知層5、協同信息采集技術

網絡感知層

6、信息采集中間件技術

信息采集中間件技術，在感知層作業中，采集到的信息還要通過相應的中間件傳輸到網絡節點上，這個時候信息采集中間件技術就派上了用場，它通過標準的程序接口和協議，針對不同的操作設備和硬件接收平臺，他們可以有符合接口和協議規范的多種實現。通過這樣的中間件，就能將物品信息準確無誤地傳輸到網絡節點中區。網絡感知層6、信息采集中間件技術

網絡感知層

網絡感知層網絡感知層圖4-4中所顯示的主要實體有客戶、服務器、感應設備和物體。假設有n個公司，每個公司有自己的產品，公司通過感應設備得到物體的相關信息，再由傳輸網絡傳遞到服務器的節點上去，這樣各公司內部的服務器就獲取了物體的信息。但這些信息現在還是被公司自己所有，如果要想讓客戶知道不同公司的物品信息，就要通過一個物聯網平臺的服務器，將各個公司服務器上的信息整合在一起，使得客戶可以在這個物聯網平臺的服務器上查詢到不同公司物品的信息。達到物聯網物物相連的目的。網絡感知層圖4-4中所顯示的主要實體有客戶網絡感知層二、物聯網網絡層

物聯網的網絡層可以理解為搭建物聯網的網絡平臺，建立在現有的移動通訊網、互聯網和其他專網的基礎上，通過各種接入設備與上述網絡相連，如手機付費系統中由刷卡設備將內置手機的RFID信息采集上傳到互聯網，網絡層完成后臺鑒權認證并從銀行網絡劃帳。

在圖4-1所示的物聯網架構圖中，我們可以清楚地看到位于第二層的網絡層起到了連接上下兩層的作用。網絡層的作用就是當感知層中的感應設備將物品信息傳輸到網絡節點后，在通過網絡層中的移動通訊網絡、互聯網和其他專用網絡連接各個服務器，以此來使客戶可以根據自己的需要獲取物品信息。

你知道除了人們通常所熟知的移動通訊網絡和互聯網，還有哪些專用網絡可以用來作為物聯網連接網絡么？網絡感知層二、物聯網網絡層

物聯網的網絡層可以理解網絡感知層

1、下一代承載網

互聯網的承載網是指互聯網的承載網絡——IP網，下一代的承載網是指基于承載網的融合，即三種業務網（PSTN/CableModem/Internet）的承載網建立在一個統一的網絡上來承載，這并不是說現在的IP網可以承載另外兩個網絡，而是指基于IP技術的發展變化后的IP網，它是在滿足另兩網的需求發展而來的。

對于現在物聯網的發展而言，它的承載網仍然是以互聯網、移動通訊網為主的公共網絡。隨著未來網絡的發展將向著民用和專用兩個方面去走。民用主要就是涉及范圍廣，適合大眾使用的網絡，比如像Internet這樣的網絡。專用網絡的發展對于物聯網大的趨勢來說就是希望在未來能夠發展形成為物聯網提供服務的專有網絡。我們希望有這樣的專用承載網出現，我們暫且稱之為“下一代承載網”。

網絡感知層

1、下一代承載網

網絡感知層

2、M2M無線接入

M2M（MachinetoMachine）是一種理念，也是所有增強機器設備通信和網絡能力的技術的總稱。早在2002年諾基亞便開始推動M2M的解決方案，他們將其定義為“以以太網和無線網為基礎，實現網絡通訊中各實體間信息交流”。M2M作為實現機器與機器之間的無線通信手段，為制造業的信息化提供了一種新的解決思路。例如：在電力設備中安裝可監測配電網運行參數的模塊，實現配電系統的實時監測、控制和管理維護；在石油設備中安裝可以采集油井工作情況信息的模塊，遠程對油井設備進行調節和控制，及時準確了解油井設備工作情況；在汽車上配裝采集車載信息終端、遠程監控系統等，實現車輛運行狀態監控等。網絡感知層

2、M2M無線接入

網絡感知層網絡層在整個的物聯網架構中起著承上啟下的左右，作為物聯網中不可或缺的架構組成部分，網絡層能夠為物聯網的應用帶來什么好處呢？

1、異構網融合

異構網（heterogeneousnet），是指網絡不具有相同的傳輸性質和通信協議。

通信技術近些年來得到了迅猛發展，層出不窮的無線通信系統為用戶提供了異構的網絡環境，包括無線個域網(如Bluetooth)、無線局域網(如Wi-Fi)、無線城域網(如WiMAX)、公眾移動通信網(如2G、3G)、衛星網絡，以及AdHoc網絡、無線傳感器網絡等。盡管這些無線網絡為用戶提供了多種多樣的通信方式、接入手段和無處不在的接入服務，但是，要實現真正意義的自組織、自適應，并且實現具有端到端服務質量(QoS)保證的服務，還需要充分利用不同網絡間的互補特性，實現異構無線網絡技術的有機融合。

網絡感知層網絡層在整個的物聯網架構中起著網絡感知層

2、資源存儲與網絡管理

網絡層中的感知數據管理與處理技術是實現以數據為中心的物聯網的核心技術。感知數據管理與處理技術包括傳感網數據的存儲、查詢、分析、挖掘、理解以及基于感知數據決策和行為的理論和技術。

在網絡層要能夠達到資源存儲的功能，因為在感知網采集到信息之后，需要存儲在網絡層中，以便于用戶和操作者對于信息的搜集和調出等。比如，操作人員能夠通過訪問IP地址，輸入用戶名和密碼之后，調用指定攝像機拍攝到的視頻資料。并且能夠達到對攝像機的機位和角度等進行遠程的控制功能。網絡感知層

2、資源存儲與網絡管理

網絡層中的網絡感知層三、物聯網應用層

“物聯網”概念的問世,打破了之前的傳統思維。過去的思路一直是將物理基礎設施和IT基礎設施分開：一方面是機場、公路、建筑物,而另一方面是數據中心，個人電腦、寬帶等。而在“物聯網”時代，鋼筋混凝土、電纜將與芯片、寬帶整合為統一的基礎設施，在此意義上，基礎設施更像是一塊新的地球工地，世界的運轉就在它上面進行，其中包括經濟管理、生產運行、社會管理乃至個人生活。網絡感知層三、物聯網應用層

“物聯網”概念的問世,網絡感知層物聯網應用層利用經過分析處理的感知數據，為用戶提供豐富的特定服務，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。應用層是物聯網發展的目的。目前已經有不少物聯網范疇的應用，譬如通過一種感應器感應到某個物體觸發信息，然后按設定通過網絡完成一系列動作。當你早上拿車鑰匙出門上班，在電腦旁待命的感應器檢測到之后就會通過互聯網絡自動發起一系列事件：通過短信或者喇叭自動報今天的天氣，在電腦上顯示快捷通暢的開車路徑并估算路上所花時間，同時通過短信或者即時聊天工具告知你的同事你將馬上到達。各種行業和家庭應用的開發將會推動物聯網的普及，也給整個物聯網產業鏈帶來利潤。網絡感知層物聯網應用層利用經過分析處理的網絡感知層應用層主要包含應用支撐平臺子層和應用服務子層。其中應用支撐平臺子層用于支撐跨行業、跨應用、跨系統之間的信息協同、共享、互通的功能，主要包括公共中間件、信息開放平臺、云計算平臺和服務支撐平臺。應用服務子層包括智能交通、供應鏈管理、智能家居、工業控制等行業應用。關于物聯網應用系統及其案例，在本書的第六章有詳盡介紹。

這里我們主要介紹一下應用支撐平臺子層中的幾個概念：網絡感知層應用層主要包含應用支撐平臺子層和應網絡感知層

1公共中間件

在應用支撐平臺子層中的公共中間件主要是指，在應用物聯網的過程中，當遇到操作平臺和應用程序之間無法直接連接的時候就要應用到中間件作為通信服務的提供者。這樣就是為了能夠讓平臺（包括操作系統和硬件）在與應用連接的時候不會因為接口標準不同等問題導致無法通信。網絡感知層

1公共中間件

在應用支撐平臺子層網絡感知層在應用層中的公共中間件與感知層中的信息采集中間件技術不同，信息采集中間件主要應用于整個物聯網末端的信息采集中，即如RFID、傳感器等采集設備與數據傳輸節點之間連接時候的通信服務。采集設備與傳輸節點之間必然也存在接口標準不同這樣的問題，所以同樣需要中間件，但由于應用的環節不同，如上所提到的兩種中間件技術也不同。在本書第五章中的中間件技術小節有針對物聯網中比較常見的EPC系統中兩種中間件區別的介紹，這里就不做累述了。網絡感知層在應用層中的公共中間件與感知層中網絡感知層

2云計算

1）云計算概念

云計算概念是由Google提出的，這是一個美麗的網絡應用模式。狹義云計算是指IT基礎設施的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源；廣義云計算是指服務的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的服務。這種服務可以是IT和軟件、互聯網相關的，也可以是任意其他的服務，它具有超大規模、虛擬化、可靠安全等獨特功效。

云計算（cloudcomputing，分布式計算技術的一種，其最基本的概念，是透過網絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數個較小的子程序，再交由多部服務器所組成的龐大系統經搜尋、計算分析之后將處理結果回傳給用戶。透過這項技術，網絡服務提供者可以在數秒之內，達成處理數以千萬計甚至億計的信息，達到和“超級計算機”同樣強大效能的網絡服務。最簡單的云計算技術在網絡服務中已經隨處可見，例如搜尋引擎、網絡信箱等，使用者只要輸入簡單指令即能得到大量信息。網絡感知層2云計算

1）云計算概念

網絡感知層云計算的特點：

云計算提供了最可靠、最安全的數據存儲中心，用戶不用再擔心數據丟失、病毒入侵等麻煩。

云計算對用戶端的設備要求最低，使用起來也最方便。

云計算可以輕松實現不同設備間的數據與應用共享。

云計算為為存儲和管理數據提供了幾乎無限多的空間，也為我們完成各類應用提供了幾乎無限強大的計算能力。網絡感知層云計算的特點：

云計算提供了最可靠、最網絡感知層

2）云計算與物聯網

那么云計算又和物聯網有什么關系呢？云計算譬如人的大腦，而物聯網則是人的五官和四肢。

為了能夠更好地利用物聯網為我們提供便捷的環境。人們便考慮將云計算運用到物聯網中，提高物聯網的存儲、計算和資源共享的能力。云計算與物聯網的結合方式我們可以分為以下幾種。

一是單中心，多終端。此類模式中，分布范圍的較小各物聯網終端（傳感器、攝像頭或3G手機等），把云中心或部分云中心做為數據/處理中心，終端所獲得信息、數據統一由云中心處理及存儲，云中心提供統一界面給使用者操作或者查看。

這類應用非常多，如小區及家庭的監控、對某一高速路段的監測、幼兒園小朋友監管以及某些公共設施的保護等都可以用此類信息。這類主要應用的云中心，可提供海量存儲和統一界面、分級管理等功能，對日常生活提供較好的幫助。一般此類云中心為私有云居多。網絡感知層2）云計算與物聯網

那么云計算網絡感知層

二是多中心，大量終端。對于很多區域跨度加大的企業、單位而言，多中心、大量終端的模式較適合。譬如，一個跨多地區或者多國家的企業，因其分公司或分廠較多，要對其各公司或工廠的生產流程進行監控、對相關的產品進行質量跟蹤等等。

當然同理，有些數據或者信息需要及時甚至實時共享給各個終端的使用者也可采取這種方式。舉個簡單的例子，如果北京地震中心探測到某地和某地10分鐘后會有地震，只需要通過這種途徑，僅僅十幾秒就能將探測情況的告警信息發出，可盡量避免不必要的損失。中國聯通的“互聯云”思想就是基于此思路提出的。這個的模式的前提是我們的云中心必須包含公共云和私有云，并且他們之間的互聯沒有障礙。這樣，對于有些機密的事情，比如企業機密等可較好地保密而又不影響信息的傳遞與傳播。

網絡感知層二是多中心，大量終端。對網絡感知層

三是信息、應用分層處理，海量終端。這種模式可以針對用戶的范圍廣、信息及數據種類多、安全性要求高等特征來打造。當前，客戶對各種海量數據的處理需求越來越多，針對此情況，我們可以根據客戶需求及云中心的分布進行合理的分配。

對需要大量數據傳送，但是安全性要求不高的，如視頻數據、游戲數據等，我們可以采取本地云中心處理或存儲。對于計算要求高，數據量不大的，可以放在專門負責高端運算的云中心里。而對于數據安全要求非常高的信息和數據，我們可以放在具有災備中心的云中心里。此模式是具體根據應用模式和場景，對各種信息、數據進行分類處理，然后選擇相關的途徑給相應的終端。網絡感知層

三是信息、應用分層處理，海量終端網絡感知層以上三種只是云計算與物聯網結合的方式粗線條的勾勒，還有很多種其他的具體的模式，囿于筆者淺見，也許已經有很多模式或者方式已經在實際應用當中了。

綜上所述，物聯網的三個層次：感知層、網絡層和應用層。感知層作為物聯網架構的基礎，主要通過條碼、RFID、傳感器等達到對信息采集的目的。網絡層則作為物聯網架構的中間層面，承載著由感知層采集來的數據的網絡傳輸。應用層就是物聯網的最終目的，將物聯網與生產、生活切實結合在一起。網絡感知層以上三種只是云計算與物聯網結合的物聯網總體標準物聯網通用功能體系結構物聯網通用系統體系結構物聯網技術參考模型物聯網數據體系結構物聯網元數據注冊方法面向業務應用的物聯網服務聚合規范物聯網標識設計方法和框架物聯網信息資源管理規范急需立項的物聯網總體標準物聯網總體標準物聯網通用功能體系結構急需立項的物聯網總體標準智能傳感器技術與標準化智能傳感器技術與標準化智能傳感器的定義和特點傳感器－能感受規定的被測量，并按照一定規律轉換成可用信號的器件或裝置。通常由敏感元件和轉換元件組成。按被測量可分為力敏、熱敏、光敏、磁敏、氣敏、濕敏、壓敏、離子敏、射線敏、生物敏、光纖敏等大類。智能傳感器－帶有微處理器，具有信息處理功能的傳感器。自檢測、自修正、自保護功能；判斷、決策、思維功能；雙向通信、標準化數字輸出或符號輸出功能。傳感器集成化與微處理機相結合的產物。高精度、高可靠性與高穩定性、高信噪比與高的分辨力、自適應性強。智能傳感器的三種實現方式－①非集成化實現是將傳統傳感器、信號調理電路、帶數字接口的微處理器組合為一整體，而構成智能傳感器系統。②集成化實現是采用微機械加工技術和大規模集成電路工藝技術，利用硅作為基本材料制作敏感元件、信號調理電路、微處理單元，集成到一塊芯片，又稱為集成智能傳感器。③混合實現是根據需要，將系統各個集成化環節。智能傳感器的定義和特點傳感器－能感受規定的被測量，并按照一定智能傳感器在物聯網中的地位和作用應用系統傳輸層網絡層數據鏈路層物理層定位時間同步系統管理拓撲生成分布式信息處理智能傳感器通信與組網管理服務微型化低成本低功耗抗干擾靈活性福布斯認為，全球有11個科技領域未來幾十年將會改變世界經濟格局和人類生活，新型傳感器居首。智能傳感器的性能決定物聯網性能。傳感器技術的升級換代將提升網絡的升級換代。智能傳感器是物聯網發展的瓶頸。智能傳感器產業化決定物聯網市場應用前景。智能傳感器在物聯網中的地位和作用應用系統傳輸層網絡層數據鏈路智能傳感器技術的國際標準化智能傳感器技術的國際標準化智能傳感器標準體系框架智能傳感器標準體系框架傳感器網絡技術的標準化傳感器網絡技術的標準化ISO/IECJTC1的組織機構ISO/IECJTC1的組織機構傳感器網絡標準化進展國標委正式批準在全國信標委下成立無線傳感器網絡工作組分為8個項目組，召開工作組全會，開展具體國家標準的制定工作2006年2007年2009年全國信標委開始組織相關單位進行傳感器網絡標準方面的研究工作傳感器網絡工作組4月上報籌備方案，11月在無錫召開籌備會議2008年傳感器網絡國家標準工作組（先于ISO/IECJTC1WG7成立），直屬全國信息技術標準化委員會，現有成員單位近100家。組長單位－中科院上海微系統所，秘書處單位－工信部電子工業標準化研究所。目前項目組有PG1（國際標準化）、PG2（標準體系與系統架構）、PG3（通信與信息交互）、PG4（協同信息處理）、PG5（標識）、PG6（安全）、PG7（接口）、PG9（網關）、PG10（無線頻譜研究與測試）、PG11（設備技術要求和測試規范）、PG12（網絡管理）、PG13（應用）等。傳感器網絡標準化進展國標委正式批準在全國信標委下成立無線傳感傳感器網絡標準體系框架傳感器網絡標準體系框架已立項國家和行業標準計劃編號項目名稱標準性質制/修訂完成年限主管部門技術歸口單位20091414-T-469傳感器網絡第1部分：總則推薦制定2010國家標準化管理委員會、工業和信息化部全國信息技術標準化技術委員會20091415-T-469傳感器網絡第2部分：術語推薦制定2010國家標準化管理委員會、工業和信息化部全國信息技術標準化技術委員會20091416-T-469傳感器網絡第3部分：通信與信息交互推薦制定2010國家標準化管理委員會、工業和信息化部全國信息技術標準化技術委員會20091417-T-469傳感器網絡第4部分：接口推薦制定2010國家標準化管理委員會、工業和信息化部全國信息技術標準化技術委員會20091418-T-469傳感器網絡第5部分：安全推薦制定2010國家標準化管理委員會、工業和信息化部全國信息技術標準化技術委員會20091419-T-469傳感器網絡第6部分：標識推薦制定2010國家標準化管理委員會、工業和信息化部全國信息技術標準化技術委員會2009-2807T-SJ機場圍界傳感器網絡防入侵系統技術要求推薦制定2010工業和信息化部全國信息技術標準化技術委員會2009-2810T-SJ面向大型建筑節能監控的傳感器網絡系統技術要求推薦制定2010工業和信息化部全國信息技術標準化技術委員會已立項國家和行業標準計劃編號項目名稱標準性質制/修訂完成年限已立項國家和國際標準計劃編號項目名稱標準性質制/修訂完成年限主管部門技術歸口單位傳感器網絡網關技術要求推薦制定2010國家標準化管理委員會、工業和信息化部全國信息技術標準化技術委員會傳感器網絡協同信息處理支撐服務及接口推薦制定2010國家標準化管理委員會、工業和信息化部全國信息技術標準化技術委員會傳感器網絡節點中間件數據交互規范推薦制定2010國家標準化管理委員會、工業和信息化部全國信息技術標準化技術委員會傳感器網絡數據描述規范推薦制定2010國家標準化管理委員會、工業和信息化部全國信息技術標準化技術委員會2010年3月23日“ServicesandInterfacesSupportingCollaborativeInformationProcessinginIntelligentSensorNetworks”已通過ISO/IECJTC1的新工作項目投票，即將啟動國際標準的制定工作。已立項國家和國際標準計劃編號項目名稱標準性質制/修訂完成年限射頻識別（RFID）技術的標準化射頻識別（RFID）技術的標準化射頻識別的產業鏈射頻識別（RadioFrequencyIdentification，RFID）技術是一種利用射頻通信實現的非接觸式自動識別技術，其基本原理是利用射頻信號和空間耦合（電感或電磁耦合）或雷達反射的傳輸特性，實現對被識別物體的自動識別。芯片設計與制造芯片設計與制造天線設計和制造天線設計和制造標簽封裝標簽封裝接口與軟件中間件接口與軟件中間件系統集成與應用系統開發系統集成與應用系統開發讀寫設備開發與生產讀寫設備開發與生產使用者射頻識別的產業鏈射頻識別（RadioFrequencyIRFID應用系統架構C/R協議響應指令標簽物理存儲應用響應應用系統讀寫器電子標簽應用指令指令/響應單元物理詢問器數據協議處理器ISO/IEC15961ISO/IEC18000編碼器邏輯存儲ISO/IEC15962ISO/IEC15962附錄邏輯存儲表解碼器標簽驅動程序和映射規則應用程序接口應用程序接口空氣介質裝置指令裝置響應ISO/IEC15459ISBTbloodtransfusionANSMH10DataIdentifiersOTHERS………………..18000-2<135KHz18000-313.56MHz18000-42.45GHz18000-7433MHz18000-6~900MHzFutureStandardAirInterfaceProtocolRFID應用系統架構C/R協議響應指令標簽物理存儲應用響應應RFID技術的國際標準化術語： ISO/IEC19762-3空中接口： ISO/IEC18000-1~7一致性測試： ISO/IEC18047-2~7性能測試： ISO/IEC18046-1~3數據協議： ISO/IEC15961,15962標簽唯一標識： ISO/IEC15963物品唯一標識：ISO/IEC15459-1~6實施指南： ISO/IEC24729-1~3軟件系統： ISO/IEC24791-1~6ISO/IECJTC1/SC31自動識別和數據采集分委會非接觸式集成電路卡標準緊耦合卡： ISO/IEC10536-1~3接近式耦合卡： ISO/IEC14443-1~4臨近式耦合卡： ISO/IEC15693-1~3測試標準： ISO/IEC10373-5,6,7ISO/IECJTC1/SC17卡和身份識別分委會RFID技術的國際標準化術語： ISO/IEC1976RFID標準應用案例（1）標準國外國內18000-62008年洛杉磯馬拉松賽；美國馬里蘭州喬治王子縣第七巡回法庭每年使用的UHF

RFID標簽來跟蹤30,000到40,000宗年法律文件。2000年深圳海關“電子口岸車輛自動驗放系統”（5萬輛車）；香港機場自動行李分揀（每天處理4萬件離港行李）。18000-4電子關鎖在途定位電子關鎖電子商票（已列裝）18000-7在途定位煤礦井下人員管理駕駛員證件指紋識讀器拖車標簽掛車標簽電子關鎖集裝箱標簽單品標簽包裝標簽集裝箱讀寫器車載單元運輸途中可見系統RFID標準應用案例（1）標準國外國內18000RFID標準應用案例（2）洛山磯馬拉松賽－美國第四大，世界第七大馬拉松賽；2000人參與，50萬觀眾。需要大量的物品管理和人員管理，包括12條封閉高速公路斜道、4035個城市路障、40000個禁止停車標識、55000加侖的水、9500加侖運動飲料和2500個垃圾箱。北京奧運會－奧運百年歷史上第一次大規模采用RFID技術實現電子票務；發行超過1200萬張RFID電子門票；1000余臺終端設備將用于門票發行及驗票。RFID標準應用案例（2）洛山磯馬拉松賽－美國第四大，世界第工信部電子標簽標準工作組工作范圍－標準體系研究、關鍵技術、編碼標準制定和應用標準制定秘書處－工信部電子工業標準化研究所總體組51標簽與讀寫器組46頻率與通信組27知識產權組4數據格式組15信息安全組17應用組55工信部電子標簽標準工作組工作范圍－標準體系研究、關鍵技術、編電子標簽（RFID）標準體系框架電子標簽（RFID）標準體系框架已立項國家標準序號項目名稱計劃編號113.56MHz射頻識別標簽基本電特性20081342-T-469213.56MHz射頻識別讀/寫設備規范20081343-T-4693800/900MHz射頻識別讀寫器規范20081344-T-4694射頻識別標簽物理特性方法2008154-T-4695信息技術射頻識別設備性能測試方法系統性能測試方法20080528-T-4696信息技術射頻識別設備性能測試方法

標簽性能測試方法20081392-T-4697信息技術AIDC技術用于物品管理的射頻識別技術第1部分標準化參數定義20051883-T-3398信息技術AIDC技術用于物品管理的射頻識別技術第2部分低于135KHz通信的空中接口的參數20051884-T-3399信息技術AIDC技術用于物品管理的射頻識別技術第3部分在13.56MHz通信的空中接口的參數20051885-T-33910信息技術AIDC技術用于物品管理的射頻識別技術第4部分2.45GHz頻率下的空中接口通信參數20051886-T-339已立項國家標準序號項目名稱計劃編號113.56MHz射頻識別已立項國家標準序號項目名稱計劃編號11信息技術AIDC技術用于物品管理的射頻識別技術第6部分860~960MHz頻率下的空中接口通信參數20051887-T-33912信息技術AIDC技術用于物品管理的射頻識別技術第7部分433MHz頻率下的空中接口通信參數20051888-T-33913信息技術射頻識別設備一致性測試方法第3部分:13.56MHz空中接口通信測試方法20080529-T-46914信息技術射頻識別設備一致性測試方法

第6部分:860~960MHz空中接口通信測試方法20081393-T-46917信息技術用于物品管理的射頻識別射頻標簽的唯一標識20051889-T-33918信息技術用于物品管理的射頻識別數據協議:數據編碼規則和邏輯存儲功能20081394-T-46919信息技術用于物品管理的射頻識別數據協議

第1部分：應用接口20080564-T-46920信息技術用于物品管理的射頻識別數據協議第2部分：射頻識別數據結構的注冊20080565-T-469已立項國家標準序號項目名稱計劃編號11信息技術AIDC技術已立項國家標準序號項目名稱計劃編號21信息技術自動識別和數據采集技術詞匯第3部分:射頻識別2008-1397-T-46922信息技術自動識別和數據采集技術詞匯第4部分:無線通信通用術語2008-1398-T-46923信息技術用于物品管理的射頻識別實施指南第1部分:具備RFID功能標簽20081389-Z-46924信息技術用于物品管理的射頻識別實施指南第2部分:回收和RFID標簽20081390-Z-469已立項國家標準序號項目名稱計劃編號21信息技術自動識別和數已立項行業標準序號項目名稱計劃編號1電子標簽讀寫設備無線技術指標和測試方法2009-1680T-SJ2用于信息處理產品和服務數字標識格式規范2009-1681T-SJ3基于十進制網絡的電子標簽信息定位、查詢與服務發現和應用2009-1682T-SJ4基于互聯網的電子標簽信息查詢與服務發現2009-1683T-SJ5基于射頻技術的用于商品與服務的代碼域名規范2009-1684T-SJ6射頻識別標簽信息查詢服務網絡架構技術規范2009-2744T-SJ7危險化學品氣瓶標識用電子標簽通用技術要求第1部分：氣瓶電子標識代碼2009-1685T-SJ8危險化學品氣瓶標識用電子標簽通用技術要求第2部分：應用技術規范2009-1686T-SJ9危險化學品氣瓶標識用電子標簽通用技術要求第3部分：讀寫器特殊要求2009-1687T-SJ10大型公共活動（會展、賽事）電子票務系統應用技術規范2009-1689T-SJ已立項行業標準序號項目名稱計劃編號1電子標簽讀寫設備無線技術已立項行業標準序號項目名稱計劃編號11服裝制造業電子標簽通用技術標準2009-1688T-SJ12基于射頻識別的瓶裝酒防偽應用數據模型2009-2742T-SJ13基于射頻識別的物流供應鏈事務應用數據模型2009-2743T-SJ14離散制造業生產管理用射頻識別標簽數據模型2009-2808T-SJ15離散制造業生產管理用射頻識別讀寫設備管理接口規范2009-2809T-SJ已立項行業標準序號項目名稱計劃編號11服裝制造業電子標簽通用我國發展物聯網產業應重點關注的問題我國發展物聯網產業應重點關注的問題我國發展物聯網產業應重點關注的問題智能傳感器：持續投入不足，國際競爭能力不強，缺少龍頭企業的示范帶動作用，導致我國傳感器產業企業規模小、產業鏈不完善，研發投入能力弱、競爭力不強。國內傳感器的技術水平比國外要落后10～15年，工藝水平落后15～20年，裝備水平落后20～25年，可靠性指標低1～2個數量級，基本性能指標落后3～5年。射頻識別：RFID大量的關鍵技術和專利被國外把持，低頻和中高頻RFID芯片技術比較成熟，但超高頻RFID芯片技術基礎非常薄弱。傳感器網絡：與國外同步開展研究，具有同發優勢，但國內以大專院校和科研院所為主，與應用結合不太緊密，需培養規模化企業，發掘殺手級應用。通信承載網：發展基礎最好，已經基本能夠承載物聯網的初步應用。智能計算：國內已經開展云計算技術及標準的研究工作，但與應用緊密結合的技術和商業模式創新能力偏弱。統一標識：需優先制定唯一標識標準，打造統一可解析的物聯網系統。物聯網感知層技術與標準應作為國家和地方重點投入和支持的關鍵！我國發展物聯網產業應重點關注的問題智能傳感器：持續投入不足，物聯網技術架構物聯網技術架構84物聯網概念發展和融合RFID早期物聯網RFID+互聯網把所有物品通過射頻識別（RFID）和條碼等信息傳感設備與互聯網連接起來，實現智能化識別和管理。物聯網ITU和歐盟對概念擴展提出任何時刻，任何地點，任意物體之間的互聯，無所不在的網絡和無所不在計算的發展愿景，除RFID技術外，傳感器技術，納米技術，智能終端等技術將得到更加廣泛的應用。早期傳感網自組織網絡分布式節點自組織組成的網絡，用于戰場偵察。泛在傳感器網絡ITU研究報告可以以“任何地點、任何時間、任何人、任何物”的形式被部署，由智能傳感節點組成的網絡。泛在網絡江澤民主席文章由智能網絡、最先進的計算技術以及其他領先的數字技術基礎設施武裝而成的技術社會形態，將以“無所不在”、“無所不包”、“無所不能”為基本特征，幫助人類實現“4A”化通信。物聯網概念發展和融合RFID早期物聯網物聯網早期傳感網泛在傳泛在傳感器網絡體系架構泛在傳感器網絡體系架構物聯網產業與電信產業的差別電信網和互聯網－面向人與人互聯，網絡本身非智能；物聯網－物聯網面向物物互聯，物非智能，要求網絡智能、自治；（信息技術的前沿和交叉領域）核心：“自治組網、協同感知”差別項目電信產業物聯網產業用戶需求來源主要需求推動力來源于公眾用戶傳統電信產業與傳統行業的交叉與融合，根本推動力是傳統行業改進生產和管理效率的緊迫需求目標客戶和應用需求目標客戶單一、應用需求集中、系統特征明確，是電信產業能夠在短時間內迅速成熟的根本原因。應用領域眾多，不同應用差異大，每個細分市場的產業規模小。面臨用戶需求不清晰、行業前景不明朗、產業化力量投入目標模糊等根本問題；商業模式公眾客戶服務和集團客戶服務行業用戶基于行業信息及流程的保密性、安全性等考慮，將在物聯網的產業價值鏈中扮演著完全不同的角色。大規模產業化必須打破原有的電信產業價值鏈形式及思維模式，實現商業模式創新標準化基于主流標準的產品占據了全球的絕大多數市場份額，標準的市場集中度較高物聯網標準與行業內標準仍舊存在標準化空白，這些因素的存在也阻礙了物聯網的快速規模產業化新業務模式新發展機遇物聯網產業與電信產業的差別電信網和互聯網－面向人與人互聯，網物聯網技術架構物聯網技術架構概述

物聯網作為一個系統網絡，與其他網絡一樣，也有其內部特有的架構。你知道物聯網的架構分為幾層么？

物聯網系統有三個層次。一是感知層，即利用RFID、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息；二是網絡層，通過各種電信網絡與互聯網的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去；三是應用層，把感知層的得到的信息進行處理，實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理等實際應用。概述

物聯網作為一個系統網絡，與其他網絡一樣物聯網系統架構圖物聯網系統架構圖

物聯網技術與應用第2章物聯網技術與應用第2章概述如果把物聯網系統和人體做比較，感知層好比人體的四肢，傳輸層好比人的身體和內臟，那么應用層就好比人的大腦，軟件和中間件是物聯網系統的靈魂和中樞神經。

感知層包括信息采集和組網與協同信息處理，通過傳感器、一維/二維條碼、RFID、以及其他多媒體信息自動識別并采集信息，采集到的信息如何計入到網絡層呢？需要將采集到的信息向上位端傳輸，這時就需要利用組網技術和協同信息處理技術，包括遠距離與近距離數據傳輸技術、自組織組網技術、協同信息處理技術、以及信息采集中間件技術。網絡層主要指的是由移動通信網、廣電網、互聯網、以及其他專網組成的網絡體系，實現數據的傳輸。應用層包括物聯網應用的支撐技術和物聯網的實際應用。在物聯網系統架構中，我們還可以看到物聯網涉及到需到公共技術，例如：編碼、標識、解析、信息服務、安全、以及中間件技術概述如果把物聯網系統和人體做比較，感知層物聯網技術與應用第2章物聯網技術與應用第2章物聯網技術與應用第2章物聯網技術與應用第2章物聯網技術與應用第2章物聯網接入技術架構物聯網接入技術架構網絡感知層感知層顧名思義就是感知系統的一個層面，這里的感知主要就是指系統信息的采集。感知層包括就是把所有物品通過一維/二維條碼、射頻識別（RFID）、傳感器、紅外感應器、全球定位系統等信息傳感裝置自動采集到與物品相關的信息，并傳送到上位端，完成傳輸到互聯網前的準備工作。比如在供應鏈管理、工業控制、智能交通、智能家居中都得到很好地應用。例如：粘貼在設備上的RFID標簽和用來識別采集RFID信息的讀寫器就屬于物聯網的感知層。人們采集到的信息是RFID標簽里面存儲的內容，需要在采集裝置的本地進行處理，然后將有用的數據傳輸到系統控制管理中心，例如：高速公路不停車收費系統、超市倉儲管理系統等，都是基于此類結構的物聯網應用。網絡感知層感知層顧名思義就是感知系統的一網絡感知層感知層作為物聯網架構的基礎層面，主要是達到信息采集并將采集到的數據上傳的目的，感知層的主要包括：自動識別技術產品和傳感器（條碼、RFID、傳感器、等），無線傳輸技術（WLAN、Bluetooth、ZigBee、UWB），自組織組網技術和中間件技術。網絡感知層感知層作為物聯網架構的基礎層面，網絡感知層2、自動識別

自動識別技術系統是指將物品有關代碼采用條碼、射頻等自動識別與數據采集技術載體進行承載，以及通過條碼、射頻等自動識別設備獲取條碼、射頻標簽上承載的物品編碼信息的技術體系，自動識別過程實現了某一個條碼、射頻標簽與唯一標識某一物品的物品編碼的一一對應關系，該系統完成國家物品識別網絡體系的信息采集功能，該系統獲取物品編碼系統中的信息，并上傳到上層中間件系統中進行加工處理。網絡感知層2、自動識別

自動識別技術系統是指將物品網絡感知層

（1）目前常用的自動識別技術主要有以下幾種：

①條碼識別技術

條碼技術是目前應用最為廣泛的自動識別技術，其識別原理是光學識別，條碼識讀器將采集到的條碼反射光通過光電轉化變為電信號，經整形、模數轉換以及譯碼，轉換成相應的數字、字符信息，通過與計算機相連的識讀器將信息送入信息系統進行數據處理與管理。條碼按照不同的分類方法、不同的編碼規則可以分成許多種，現在已知的世界上正在使用的條碼有250多種。條碼的分類主要依據條碼的編碼結構和條碼的性質來決定。例如，按條碼的長度來分，可分為定長和非定長條碼；按排列方式分，可分為連續型和非連續型條碼；從校驗方式分，又可分為自校驗和非自校驗型條碼等。網絡感知層

（1）目前常用的自動識別技術主要有以下幾種：

網絡感知層

一般的，人們按照結構將條碼分為一維條碼和二維條碼。一維條碼是通常我們所說的傳統條碼，按照應用又可將其分為商品條碼和物流條碼。其中，商品條碼包括EAN條碼和UPC條碼等，物流條碼包括128條碼、ITF條碼、39條碼、庫德巴條碼等。二維條碼根據構成原理、結構形狀的差異，一般可分為兩大類型：一類是行排式或層排式二維條碼（2DStackedorTieredBarcode），如PDF417、Code49、Code16K等；另一類是棋盤式或矩陣式二維條碼（2DCheckerboardorDotMatrixBarcode），如漢信碼、QRCode、DataMatrix、CodeOne、MaxiCode等。關于條碼的簡單分類如圖4-3所示網絡感知層一般的，人們按照結構將條碼分網絡感知層條碼技術具有簡單易操作，靈活實用，可靠性高，成本低廉等特點，在商業零售領域，倉儲管理與物流跟蹤，數據自動錄入，圖書管理等眾多領域有著廣泛的應用。

網絡感知層條碼技術具有簡單易操作，靈活實用，可靠性高，網絡感知層

②射頻識別技術

射頻識別技術是20世紀90年代引起全球關注的一種非接觸的自動識別技術，射頻標簽與射頻識讀器之間通過感應、無線電波反射的工作方式進行非接觸雙向通信，識讀器可以對標簽進行讀寫操作。

最基本的RFID系統由三部分組成：

i標簽(Tag)：由耦合元件及芯片組成，標簽含有內置天線，用于和射頻天線間進行通信。

ii識讀器/讀寫器：讀取(對可讀寫標簽時可以寫入)標簽信息的設備。

iii天線：在標簽和讀取器間傳遞射頻信號。網絡感知層

②射頻識別技術

射頻識別技術是20世紀網絡感知層系統的基本工作流程是：閱讀器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號，當射頻標簽進入發射天線工作區域時，射頻標簽獲得能量被激活，并將自身編碼等信息通過標簽內置發送天線發送出去；系統接收天線接收到從射頻標簽發送來的載波信號，經天線調節器傳送到識讀器，識讀器對接收的信號進行解調和解碼然后送到后臺主系統進行相關處理。網絡感知層系統的基本工作流程是：閱讀器通過網絡感知層按照不同得方式，射頻識別系統有以下幾種分類：

按供電方式分為有源和無源射頻識別系統。有源是指標簽內有電池提供電源，其作用距離較遠，但壽命有限、體積較大、成本高，且不適合在惡劣環境下工作；無源標簽內無電池，它利用波束供電技術將接收到的射頻能量轉化為直流電源為卡內電路供電，其作用距離相對有源卡較短，但壽命長且對工作環境要求不高。

按載波頻率分為低頻、高頻射頻和超高頻射頻。低頻射頻標簽主要有125kHz和134.2kHz兩種，高頻射頻標簽頻率主要為13.56MHz，超高頻射頻標簽主要為433MHz、800MHz~900MHz、2.45GHz、5.8GHz等。有時，人們也稱2.45GHZ以上的射頻識別系統為微波系統。在應用方面，低頻系統主要用于短距離、低成本的應用中，如多數的門禁控制、校園卡、動物監管、貨物跟蹤等。高頻系統用于門禁控制和需傳送大量數據的應用系統；超高頻系統應用于需要較長的讀寫距離和高讀寫速度的場合，其天線波束方向較窄且價格較高，在火車監控、高速公路收費等系統中應用。

網絡感知層按照不同得方式，射頻識別系統有以下幾種分類：

網絡感知層我國物品識別網絡的射頻技術建議采用800MHz~900MHz頻段，因為該頻段相對于其他頻段具有以下優勢：

●穿透性好。30CM左右的波長，對于物流過程識別，對物品的一些阻擋有較好的繞射。

●識讀距離長。此頻段的識別，采用雷達模型，可以有較長的識別距離。

●識讀速率高。本頻段頻率高，識讀速率高，適合物流中對移動物品的識別。

●良好的產業基礎。最先實現被動標簽識別的頻段，有相關產業基礎網絡感知層我國物品識別網絡的射頻技術建議采用800MHz~9網絡感知層按調制方式的不同可分為主動式和被動式。主動式射頻標簽用自身的射頻能量主動地發送數據給讀寫器；被動式射頻標簽使用調制散射方式發射數據，它必須利用讀寫器的載波來調制自己的信號，該類技術適合用在門禁或交通應用中，因為讀寫器可以確保只激活一定范圍之內的射頻標簽。在有障礙物的情況下，用調制散射方式，讀寫器的能量必須來去穿過障礙物兩次。而主動方式的射頻標簽發射的信號僅穿過障礙物一次，因此主動方式工作的射頻標簽主要用于有障礙物的應用中，距離更遠(可達30米)。

射頻識別技術具有非接觸，無須人工干預，抗惡劣環境，標簽數據存儲量大，可識別多對象等特點，目前在車輛自動識別，高速公路收費及智能交通系統，貨物的跟蹤及物品監視，生產線自動化及過程控制，動物的跟蹤管理等方面都得到越來越廣泛的應用。網絡感知層按調制方式的不同可分為主動式和網絡感知層

③其他識別技術

圖像識別技術和光學符識別技術也在物品自動識別領域有一定的應用前景。（2）自動識別過程

自動識別過程由數據承載、數據采集與數據傳輸3個過程組成，該3個過程相互配合，共同完成編碼數據的自動采集。根據不同的載體特性或應用需求的不同，部分過程或過程的功能可以省略。

①數據承載

數據承載過程是指按照確定的自動識別數據載體的技術規定，將物品編碼轉換為數據載體承載格式，以及提供數據采集過程必須的附加信息的過程。

②數據采集

數據采集技術過程是指采集獲取數據承載過程裝載的物品編碼以及附加數據傳輸所需的附加信息的過程。

③數據傳輸

數據傳輸是將數據采集過程中獲得的物品編碼，按照一定的規則，添加相應的標識符后，上傳到信息系統的過程網絡感知層

③其他識別技術

圖像識別技術和光學網絡感知層3、無線傳輸技術

信息在通過設備采集之后就要傳輸到網絡節點上，在傳輸過程中分為近距離傳輸和遠距離傳輸，這里提到的近距離傳輸和遠距離傳輸主要是指采集設備到傳輸節點的距離的長短。通過傳輸距離遠近和傳輸環境的不同，可以采用不同的傳輸技術。一般情況下，如果在應用場所已經接通了互聯網，即可實現數據的傳輸，下面特指的是在沒有物聯網接入聯線的情況下，可以采用的幾種技術：網絡感知層3、無線傳輸技術

信息在通過設備采集之后網絡感知層

（1）WLAN與Wi—Fi。WLAN即無線局域網，其歷史起源可以追溯到五十年前，當時美軍首先開始采用無線信號傳輸資料，并且采用相當高強度的加密技術。這項技術讓許多學者得到了一些靈感。[3]WLAN是利用無線技術在空中傳輸數據、話音和視頻信號。作為傳統布線網絡的一種替代方案或延伸，無線局域網使人們可以隨時隨地獲取信息，提高了辦公效率。此外，它能夠方便地實施聯網技術，因為WLAN可以便捷、迅速地接納新加入的雇員，而不必對網