物联网技术-第2章-物联网技术架构
目录
1.1为什么需要物联网架构
1.2系统体系结构的基本概念
1.3物联网工作过程与人的智能处理问题过程比较
1.4物联网的四层体系架构
1.4.1物联网感知层
1.4.1.1感知层要解决的问题
1.4.1.2感知层的形态
1.4.2物联网网络层
1.4.2.1网络层相关概念
1.4.2.2计算机网络的逻辑层次
1.4.2.3传输网的拓扑结构
1.4.2.4接入层
1.4.2.4汇聚层
1.4.2.5核心交换层
1.5物联网应用层
1.5.1分类
1.5.2管理服务层
1.5.3行业应用层
1.6致谢
1.1为什么需要物联网架构
• 物联网具有很强的异构性
为了通过促进异构设备间的互联互通以及相互兼容性要求来构建物联网的基础架构,该系统必须采用一个开放且灵活支持层级化架构的设计方案.
1.2系统体系结构的基本概念
任何具备设计能力的大型系统都可以通过"分而治之"的方法解决复杂问题，并且这种策略能够帮助设计者将工作分解为各个独立的部分。通过这种方式不仅有助于提高效率还能确保各个模块之间的协调一致从而使整个系统的构建过程井然有序地完成。
1.3物联网工作过程与人的智能处理问题过程比较
1.4物联网的四层体系架构
• 感知控制层： 涉及条形码识别装置、RFID编码器及其读写设备、视频采集设备以及多种类型的传感器系统。
• 数据传输层： 短距离/长距离、有线/无线通信技术。
• 数据处理层：
• 应用决策层： 基于先进分析技术处理后的感知数据，为用户提供不同类型的综合服务。该系统可划分为三大功能模块：首先是监控功能模块（包含物流监控、环境监测等子系统），其次是控制功能模块（涵盖智能交通管理系统与智能家居设备管理），最后是便捷服务模块（如手机钱包管理与高速公路ETC收费）。
1.4.1物联网感知层
1.4.1.1感知层要解决的问题
1.4.1.2感知层的形态
智能设备 ：该智能设备内置了一种专用处理器。不仅具备感知信息的能力，还能够进行数据通信，并拥有计算功能。
• 如网络冰箱、加工中心等。
专用终端：具备感知能力、通信能力和计算能力的专用终端用于上行主体的信息接收与处理，并持续监测感知主体的工作状态。
• 固定对象，如建筑健康监测系统等。
• 活动对象，如POS机、闸机等。
人机终端 ：人机交互设备。
• 如智能手机、平板电脑等
1.4.2物联网网络层
1.4.2.1网络层相关概念
IP地址 被定义为互联网中每个连接到网络的主机所分配的一个32位数值标识符；它主要采用的是将这些数值用于数据包传输的通信协议。
网络路径是指路由器通过一个端口中接收数据包后，依据数据包的目的地地址进行目标定位并将其传输至另一个端口或接口的过程。
信息单元 是网络层通信过程中的一种基本单位，在其结构中包含目标主机地址、源主机地址以及有效信息内容。
通信规则是指任意两个实体完成信息传递或服务提供时必须遵循的标准与规范，在互联网领域中被广泛采用的是基于TCP/IP协议的体系结构
1.4.2.2计算机网络的逻辑层次
（1）OSI参考模型：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层
OSI 参考模型 | 应用层 |
| --- |
|---|
| 会话层 |
| 传输层 |
| 网络层 |
| 数据链路层 |
| 物理层 |
（2）Internet层次结构：应用、传输层、互联网层、子网层
Internet层次结构 | 应用层 |
| --- |
|---|
| 互联网层 |
| 子网层 |
1.4.2.3传输网的拓扑结构
接入层： 通过各种接入技术，连接最终用户设备
汇聚层： 聚合接入层的用户流量，实现数据路由、转发与交换
核心交换层： 为物联网提供高速传输、安全可靠的数据传输，并保障服务质量。
汇聚层 与核心交换层 的网络通信设备与通信线路就构成了传输网 。
1.4.2.4接入层
接入层技术分为：无线接入 与有线接入
无线连接：802.15.4标准 6LowPAN技术 蓝牙技术 ZigBee技术 无线移动通信网的M2M连接
有线接入： 现场总线网接入 电力线接入 电视电缆与电话线接入
1.4.2.4汇聚层
汇聚层网络技术可以分为：无线 与有线 两类。
无线网络技术 主要包含以下几种：WLAN（Wireless Local Area Network）、WLAN Wide Area Network、cellular communication network 以及 dedicated wireless communication network。
有线网络技术 主要有：局域网、工业现场总线网、电话交换网
1.4.2.5核心交换层
核心交换层网络技术主要是：IP网 、IP专用网络 与虚拟专网VPN 。
IP网： 按照TCP/IP网络构建的计算机网络。
IP专网：内部专用IP地址空间，在互联网上建立直接通信链路是不可能的；不在互联网上建立直接通信链路的情况下，在实际应用中一般会配置代理服务器将请求转发至外部互联网。
该技术被称为虚拟专用网络（VPN），它基于IP协议，在公共传输网络中建立专用的数据传输通道。通过将分布在不同地理位置的网络或主机连接在一起，并提供安全的数据传输服务。
1.5物联网应用层
1.5.1分类
物联网应用层又分为****管理服务层 与行业应用层
管理服务层：
由中间件软件完成了感知硬件与其应用软件之间的物理隔离，并实现了逻辑上的连续且无阻断的连接。
②提供海量数据高效、可靠地汇聚、整合与存储
基于数据挖掘、智能化的数据处理以及智能决策计算的方式, 旨在为行业应用层提供安全的网络管理和智能化服务
行业应用层： 提供具体服务
1.5.2管理服务层
管理服务层需要解决的数据问题
1.5.3行业应用层
行业应用层：提供具体的服务
1.6致谢
后续将陆续推出与物联网技术相关的课程内容，请大家关注留言区发表看法。期待与大家分享关于物联网技术的经验与见解。由于个人水平有限，在写作过程中难免会有不足之处，请大家多多批评指正。也希望大家能够共同进步！