——物聯網的基本原理及架構目錄contents物聯網的基本原理123物聯網的核心價值未來的物聯網架構技術一、物聯網的基本原理物聯網典型體系架構物聯網典型體系架構感知層是實現物聯網全面的感知的核心能力是物聯網中包括關鍵技術、標準化方面、產業化方面亟待突破的部分關鍵在于具備更精確、更全面的感知能力，并解決低功耗、小型化和低成本的問題廣泛覆蓋的移動通信網絡是實現物聯網的基礎設施是物聯網三層中標準化程度最高、產業化能力最強、最成熟的部分關鍵在于為物聯網應用特征進行優化和改進，形成協同感知的網絡提供豐富的基于物聯網的應用，是物聯網發展的根本目標將物聯網技術與行業信息化需求相結合，實現廣泛智能化應用的解決方案集關鍵在于行業融合、信息資源的開發利用、低成本高質量的解決方案、信息安全的保障以及有效的商業模式的開發物聯網應用層物聯網網絡層物聯網感知層物聯網典型體系架構分層描述一、物聯網的基本原理一、物聯網的基本原理物聯網的連接對象物理對象(不論是智能的或非智能的物體)數量非常巨大，需要聯網互動、通信、控制以便參與業務流程或管理的物件其數量也比人口多百倍。按照更為科學及嚴謹的表述，物聯網結構應分成:

（一）感知識別層（二）網絡構建層（三）管理服務層（四）綜合應用層一、物聯網的基本原理（一）感知識別層感知層是物聯網發展和應用的基礎，RFID技術、傳感和控制技術、短距離無線通信技術是感知層的主要技術。例如張貼安裝在設備上的RFID標簽和用來識別RFID信息的掃描儀、感應器都屬于物聯網的感知層。現在的高速公路不停車收費系統、超市倉儲管理系統等都是基于這一類結構的物聯網。一、物聯網的基本原理（一）感知識別層感知層由傳感器節點接入網關組成，智能節點感知信息（溫度、濕度、圖像等），并自行組網傳遞到上層網關接入點，由網關將收集到的感應信息通過網絡層提交到后臺處理。當后臺對數據處理完畢，發送執行命令到相應的執行機構完成對被控/被測對象的控制參數調整或發出某種提示信號以實現對其的一個遠程監控。由傳感器組成的感知結構

一、物聯網的基本原理（二）網絡構建層網絡是物聯網最重要的基礎設施之一。網絡構建層在物聯網四層模型中連接感知識別層和管理服務層，具有強大的紐帶作用，高效、穩定、及時、安全地傳輸上下層的數據。物聯網在網絡構建層存在各種網絡形式。網絡構建層

一、物聯網的基本原理（二）網絡構建層——網絡形式互聯網：互聯網/電信網是物聯網的核心網絡、平臺和技術支持。IPv6的使用掃清了可接入網絡的終端設備在數量上的限制。無線寬帶網：WiFi/WiMAX等無線寬帶技術的覆蓋范圍較廣，傳輸速度較快，為物聯網提供高速可靠廉價且不受接入設備位置限制的互聯手段。無線低速網：ZigBee/藍牙/紅外等低速網絡協議能夠適應物聯網中能力較低的節點的低速率、低通信半徑、低計算能力和低能量來源等特征。移動通信網：移動通信網絡將成為“全面、隨時、隨地”傳輸信息的有效平臺。高速、實時、高覆蓋率、多元化處理多媒體數據，為“物品觸網”創造條件。一、物聯網的基本原理（三）管理服務層管理服務層位于感知識別和網絡構建層之上，綜合應用層之下，人們通常把物聯網應用冠以“智能”的名稱，如智能電網、智能交通、智能物流等，其中的智慧就來自這一層。當感知識別層生成的大量信息經過網絡層傳輸匯聚到管理服務層，管理服務層解決數據如何存儲（數據庫與海量存儲技術）、如何檢索（搜索引擎）、如何使用（數據挖掘與機器學習）、如何不被濫用（數據安全與隱私保護）等問題。一、物聯網的基本原理（三）管理服務層1.數據庫物聯網數據特點是海量性，多態性，關聯性及語義性。適應這種需求，在物聯網中主要使用的是關系數據庫和新興數據庫系統。①關系數據庫系統作為一項有著近半個世紀歷史的數據處理技術，仍可在物聯網中使用，為物聯網的運行提供支撐。②新興數據庫系統（NoSQL數據庫）針對非關系型、分布式的數據存儲，并不要求數據庫具有確定的表模式，通過避免連接操作提升數據庫性能。一、物聯網的基本原理（三）管理服務層2.海量信息存儲海量信息存儲早期采用大型服務器存儲，基本都是以服務器為中心的處理模式，使用直連存儲（DAS，DirectAttachedStorage），存儲設備（包括磁盤陣列，磁帶庫，光盤庫等）作為服務器的外設使用。3.數據中心數據中心不僅包括計算機系統和配套設備（如通信/存儲設備），還包括冗余的數據通信連接/環境控制設備/監控設備及安全裝置，是一大型的系統工程。通過高度的安全性和可靠性提供及時持續的數據服務，為物聯網應用提供良好的支持。典型的數據中心如Google/Hadoop數據中心。一、物聯網的基本原理（三）管理服務層4.搜索引擎Web搜索引擎是一個能夠在合理響應時間內，根據用戶的查詢關鍵詞，返回一個包含相關信息的結果列表（hitslist）服務的綜合體。物聯網時代的搜索引擎必須是從智能物體角度思考搜索引擎與物體之間的關系，主動識別物體并提取有用信息。從用戶角度上的多模態信息利用，使查詢結果更精確，更智能，更定制化。5.數據挖掘技術物聯網需要對海量的數據進行更透徹的感知要求對海量數據多維度整合與分析，更深入的智能化需要普適性的數據搜索和服務。基本類型有關聯分析，聚類分析，演化分析等。這些需求都使用了數據挖掘技術。一、物聯網的基本原理（四）綜合應用層傳統互聯網經歷了以數據為中心到以人為中心的轉化，典型應用包括文件傳輸、電子郵件、萬維網、電子商務、視頻點播、在線游戲和社交網絡等；而物聯網應用以“物”或者物理世界為中心，涵蓋物品追蹤、環境感知、智能物流、智能交通、智能電網等等。一、物聯網的基本原理（四）綜合應用層智能物流：現代物流系統希望利用信息生成設備，如RFID設備、感應器或全球定位系統等種種裝置與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡，并能夠在這個物聯化的物流網絡中實現智能化的物流管理。智能交通：通過在基礎設施和交通工具當中廣泛應用信息、通訊技術來提高交通運輸系統的安全性、可管理性、運輸效能同時降低能源消耗和對地球環境的負面影響。綠色建筑：物聯網技術為綠色建筑帶來了新的力量。通過建立以節能為目標的建筑設備監控網絡，將各種設備和系統融合在一起，形成以智能處理為中心的物聯網應用系統。智能電網：以先進的通信技術、傳感器技術、信息技術為基礎，以電網設備間的信息交互為手段，以實現電網運行的可靠、安全、經濟、高效、環境友好和使用安全為目的的先進的現代化電力系統。環境監測：通過對人類和環境有影響的各種物質的含量、排放量、以及各種環境狀態參數的檢測。一、物聯網的基本原理二、物聯網的核心價值物聯網智能管理(跟蹤、監控、管理)泛在服務(識別、定位、跟蹤)=感知傳輸智能++價值所在二、物聯網的核心價值核心推動力—物聯網應用全面感知可靠傳輸智能中間件感知傳輸智能

AnytimeAnywhereAnyoneAnything物聯網應用！二、物聯網的核心價值（一）綜合感知二、物聯網的核心價值（一）綜合感知物聯網的傳感器多種多樣物流和商品管理中的RFID閱讀器、二條碼掃描器智能電網中的電表計量芯片城市安防系統中的視頻監控智能交通管理系統中的安裝車輛上的定位及標識裝置……二、物聯網的核心價值（一）綜合感知從神經生物學角度看感覺，分以下五種基本種類：視覺聽覺嗅覺味覺軀體感覺，包括觸覺、痛覺、溫度覺、體位覺、運動覺和震動覺。大腦神經元：綜合感知物聯網感知的人體模型二、物聯網的核心價值（一）綜合感知I類感知節點：單傳感器信息感知II類感知節點：多傳感器信息感知智能感知節點：具有前端智能的感知，與業務相關多樣化感知按照網格化理念：以網格為單位，設立各類感知節點包括溫濕度、標識信息、視頻信息、交通流量信息、違章信息等網格化感知二、物聯網的核心價值（二）可靠傳輸一切設備都可以進入網絡進行通訊，可查詢甚至可控制智能電表連網報告實時用電信息，而不是人工用電總量的查詢汽車導航儀可以通過網絡接收實時交通和道路信息家用電器也可以通過PLC或Zigbee一類的技術入網能通訊的機器二、物聯網的核心價值（二）可靠傳輸面向物聯的虛擬專用網絡多種感知節點的接入具有一定的業務相關性和業務智能“物”之匯聚邊界網關物聯信息的內部傳遞業務無關內部網關二、物聯網的核心價值（三）智能處理元數據經過匯總后，對數據進行業務云計算，以生成具有業務屬性的數據，供應用層使用不同業務具有不同的云計算模塊云存儲和云計算前端智能：綜合感知節點的智能匯聚智能：邊界智能網關的智能中心智能：云計算的智能業務智能：業務層面的智能系統化的智能二、物聯網的核心價值IO傳感器音頻視頻RFID（三）智能處理深層應用智能管理網絡傳輸信息采集字節字節K字節M字節字節字節K字節M字節簡單數據簡單數據中等數據大量數據簡單簡單中等大量二、物聯網的核心價值三、未來的物聯網架構技術移動通信網絡物聯網平臺ChinaNET通信網關個人及家庭用戶WMMP-AWMMP-T業務平臺+企業應用系統通信模組物聯網終端承載網絡運營支撐系統應用系統控制器傳感器物聯網網關無線傳感器網絡物聯網平臺是業務運營和管理的關鍵設備WMMP協議是物聯網通信的基礎物聯網網關是傳感網與電信網融合的關鍵基礎設備通信模組是終端標準化的重要部分無線傳感網是感知客觀世界有效手段和物聯網基礎攝像頭讀碼器三、未來的物聯網架構技術三、未來的物聯網架構技術未來的物聯網需要一個開放的架構來最大限度的滿足各種不同系統和分布式資源之間的互操作性需求。物聯網的架構技術需要設計為可以抵御物理網絡中各種中斷以及干擾的形式，盡可能將這些情況所帶來的影響降低到最小程度。未來的物聯網架構還需要考慮到這樣一個事實：即，以后網絡中的很多節點和網絡設備將是移動的。物聯網的架構技術一定要同時支持移動的“智能”與、自主的信息過濾、自主模式識別、自主機器學習以及自主判斷決策能力，要讓這些能力能夠達到各種物聯網子網絡的邊緣地帶，而無需考慮數據是在附近產生的還是遠程生成的。——物聯網的技術體系目錄contents物聯網的關鍵技術1234物聯網的技術體系框架物聯網的技術體系物聯網面臨的主要技術問題識別技術體系技術數據和信號處理技術功率與能量存儲技術發現技術網絡技術硬件技術安全與隱私技術網管技術通信技術軟件與算法標準化歐盟于2009年9月發布的《歐盟物聯網戰略研究路線圖》白皮書中列出12類關鍵技術一、物聯網的關鍵技術技術體系框架二、物聯網的技術體系框架三、物聯網的技術體系1、感知、網絡通信和應用關鍵技術①傳感和識別技術是物聯網感知物理世界獲取信息和實現物體控制的首要環節。傳感器將物理世界中的物理量、化學量、生物量轉化成可供處理的數字信號。識別技術實現對物聯網中物體標識和位置信息的獲取。②網絡通信技術主要實現物聯網數據信息和控制信息的雙向傳遞、路由和控制.重點包括低速近距離無線通信技術、低功耗路由、自組織通信、無線接入M2M通信增強、IP承載技術、網絡傳送技術、異構網絡融合接入技術以及認知無線電技術。三、物聯網的技術體系1、感知、網絡通信和應用關鍵技術識別技術—RFID射頻標簽三、物聯網的技術體系1、感知、網絡通信和應用關鍵技術識別技術——編號與尋址全球識別方案、識別管理、識別編碼/加密、識別和尋址方案及其認證和儲存管理、全球查號業務和發現業務。2010年前2010-2015年2015-2020年2020后識別技術GS1,IPv6,等各種方案的域名ID用于唯一識別的統一框架，物聯網開放框架 URI、身份管理，語義、隱私知覺性 “物品DNA”身份三、物聯網的技術體系1、感知、網絡通信和應用關鍵技術識別技術——編號與尋址IPv4/IPv6M2M業務使用E.164編碼和IMSI碼通信標識物品編碼：EAN.UCC（GS1）標準RFID標識：私有編碼或EPCglobal傳感器標識:需要有傳感器標識和傳感器網絡節點標識標準物體標識物聯網會出現一個物件有多個識別號的情況（例如制造商編號、網絡地址、在一個ad-hoc集合中的臨時編號，嵌入到物件中的傳感器和讀寫器還可以有各自的地址)。需要開發全球識別方案、識別管理、識別編碼/加密、匿名、使用識別和尋址方案的認證和儲存管理、認證尋址方案、全球查號和發現業務。三、物聯網的技術體系1、感知、網絡通信和應用關鍵技術傳感網協議三、物聯網的技術體系1、感知、網絡通信和應用關鍵技術信息聚合—連接數字世界和物理世界三、物聯網的技術體系1、感知、網絡通信和應用關鍵技術③海量信息智能處理綜合運用高性能計算、人工智能、數據庫和模糊計算等技術，對收集的感知數據進行通用處理，重點涉及數據存儲、并行計算、數據挖掘、平臺服務、信息呈現等。④面向服務的體系架構（Service-orientedArchitecture，SOA）是一種松耦合的軟件組件技術，它將應用程序的不同功能模塊化，并通過標準化的接口和調用方式聯系起來，實現快速可重用的系統開發和部署。SOA可提高物聯網架構的擴展性，提升應用開發效率，充分整合和復用信息資源。三、物聯網的技術體系2、支撐技術①微機電系統可實現對傳感器、執行器、處理器、通信模塊、電源系統等的高度集成，是支撐傳感器節點微型化、智能化的重要技術。②嵌入式系統是滿足物聯網對設備功能、可靠性、成本、體積、功耗等的綜合要求，可以按照不同應用定制裁剪的嵌入式計算機技術，是實現物體智能的重要基礎。三、物聯網的技術體系③軟件和算法是實現物聯網功能、決定物聯網行為的主要技術，重點包括各種物聯網計算系統的感知信息處理、交互與優化軟件與算法、物聯網計算系統體系結構與軟件平臺研發等。④電源和儲能是物聯網關鍵支撐技術之一，包括電池技術、能量儲存、能量捕獲、惡劣情況下的發電、能量循環、新能源等技術2、支撐技術三、物聯網的技術體系2、支撐技術網絡發現技術—授權認證和配置物聯網應具有基于智能匹配而不是預置模板與屬性來對網中的物件自動指配作用、自動部署與激活、解除激活和性能監視，開始、停止、管理和調度發現過程，還可在任何時間對所分配的作用進行調整和監視屬性，或按需創建新的屬性。物聯網中的物件間的交互并不需要預配置或硬連接，只要它們的地址或服務端點是關聯的就可以。發現的服務必然應基于授權認證機理，以保護隱私和安全。目前可參考使用的在LAN級別的發現協議有WS-Discovery(作為WS-DD的一部分),Bonjour和SSDP(作為UPnP的一部分)。三、物聯網的技術體系2、支撐技術算法和軟件—操作系統和中間件開發分布與聯合應用的面向服務的計算（SOC)，利用SOC組織Web服務并使其成為虛擬網；基于交互單元/模塊抽象資源和網絡功能的輕型開放中間件及其平臺；能效微操作系統（例如Contiki)和能量感知的操作系統及其實現；自優化、自配置、自愈的分布自適應軟件；自管理技術；口令分配機理；面向目標的軟件、目標交互的語言、仿生算法（例如自組織）和游戲理論（克服風險和對惡意節點的反應）；庫存管理、產品調度和數據挖掘的數學模型,優化資源分配的算法；關系數據庫的綜合。三、物聯網的技術體系2、支撐技術能量獲取技術能量獲取技術：生物、化學、感應、靜電、壓電、熱電、光伏、微燃料電池、無線供電等；能量存儲技術：薄膜電池、Li-Ion平板電池、印刷電池、可生物降解的電池；能量存儲和超電容技術；能量測量技術：能源消耗映射，硬件元