物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)PPT課件

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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),5,*,第,I,章 物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ),物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu),以及與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系,學(xué)習(xí)任務(wù),物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu),物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系,1,2,2,物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu),在研究物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)之前，我們先來(lái)了解一下我們對(duì)客觀物理世界的感知和處理過(guò)程：,依據(jù)感知器官來(lái)感知信息；,由神經(jīng)

2、系統(tǒng)傳遞給大腦；,大腦綜合感知的信息和存儲(chǔ)的知識(shí)來(lái)做出判斷，以選擇最佳方案。,3,物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu),如果將人對(duì)問(wèn)題智慧處理的能力形式與物聯(lián)網(wǎng)工作過(guò)程做一個(gè)比較，不難看出兩者也有驚人的相似之處。,人的感官用來(lái)獲取信息，人的神經(jīng)用來(lái)傳輸信息，人的大腦用來(lái)處理信息，使人具有智慧處理各種問(wèn)題的能力。,物聯(lián)網(wǎng)處理問(wèn)題同樣也要經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程：全面感知、可靠傳輸、智能應(yīng)用（處理）,4,物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu),物聯(lián)網(wǎng)工作過(guò)程與人的智能,處理問(wèn)題過(guò)程,比較,5,物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜的、龐大的系統(tǒng)必然要采用“化整為零，分而治之”的“分層結(jié)構(gòu)”思想。,物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)形式多樣、涉及社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)。從實(shí)現(xiàn)技

3、術(shù)角度看，物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性，規(guī)模的差異性，接入的多樣性。,6,物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu),物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)涉及多種技術(shù)，屬于交叉學(xué)科的范疇。,盡管物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的功能、規(guī)模差異很大，但是它們之間必然存在著很多內(nèi)在的共性特征。,根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)的分層模型，也可以對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行分層。,7,物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)模型,物聯(lián)網(wǎng)可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層,5,8,物聯(lián)網(wǎng)感知層,感知層位于物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)中的最底層，主要用于采集物理世界中發(fā)生的物理事件和數(shù)據(jù)，包括各類(lèi)物理量、標(biāo)識(shí)、音頻、視頻數(shù)據(jù),等,。,感知層的作用相當(dāng)于人的眼、耳、鼻、喉和皮膚等神經(jīng)末梢，

4、它是物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別物體、采集信息的來(lái)源，其主要功能是識(shí)別物體、采集信息。,數(shù)據(jù)采集技術(shù)有多種，主要包括傳感器、,RFID,、多媒體信息采集、實(shí)時(shí)定位等。,9,物聯(lián)網(wǎng)感知層,感知層實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界智能感知識(shí)別、信息采集處理和自動(dòng)控制，并通過(guò)通信模塊將物理實(shí)體連接到網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，是實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)全面感知的基礎(chǔ)。,感知層中的關(guān)鍵技術(shù)包括傳感器技術(shù)、,RFID,技術(shù)和傳感器網(wǎng)絡(luò)等。,10,感知層,-,傳感器,在物聯(lián)網(wǎng)中傳感器主要負(fù)責(zé)接收物品“講話”的內(nèi)容。,傳感器技術(shù)是從自然信源獲取信息并對(duì)獲取的信息進(jìn)行處理、變換、識(shí)別的一門(mén)多學(xué)科交叉的現(xiàn)代科學(xué)與工程技術(shù)，它涉及傳感器、信息處理和識(shí)別的規(guī)劃設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制造、

5、測(cè)試、應(yīng)用及評(píng)價(jià)改進(jìn)活動(dòng)等內(nèi)容。,11,感知層,-,傳感器,傳感器,(Transducer/Sensor),是一種,檢測(cè)裝置,，能感受到被測(cè)量的信息或自動(dòng)控制執(zhí)行工作，并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，是物聯(lián)網(wǎng)采集信息的終端工具。,傳感器可以看成物聯(lián)網(wǎng)的“眼睛”、“鼻子”、“耳朵”和“指尖”，通過(guò)傳感器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制。,12,感知層,-RFID,技術(shù),是物聯(lián)網(wǎng)中“讓物品開(kāi)口說(shuō)話”的關(guān)鍵技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)中,RFID,標(biāo)簽上存著規(guī)范而具有互通性的信息，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)把他們自動(dòng)采集到中央信息系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)物品的識(shí)別。,13,感知層,-RFID,技術(shù),RFID,是一種非接觸式的

6、自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。,優(yōu)點(diǎn)：,精度高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、操作快捷等。,從本質(zhì)上看，,RFID,是一種特殊的傳感器技術(shù)。,14,感知層,-,傳感器網(wǎng)絡(luò),傳感器網(wǎng)絡(luò)是由眾多傳感器節(jié)點(diǎn)組成、通過(guò)無(wú)線通信方式形成的多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。傳感器網(wǎng)絡(luò)將大量獨(dú)立的傳感器連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)采集信息的傳輸。,15,感知層,-,發(fā)展方向,感知層主要由遍布各種建筑、樓宇、街道、公路橋梁、車(chē)輛、地表和管網(wǎng)中的各類(lèi)傳感器、二維條形碼、,RFID,標(biāo)簽和,RFID,識(shí)讀器、攝像頭、,GPS,、,M2M,（,Machine to Machine,）設(shè)備以及

7、各種嵌入式終端等組成的傳感器網(wǎng)絡(luò)。是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。,感知層的發(fā)展方向是具備更敏感、更全面的感知能力，解決傳感器設(shè)備低功耗、小型化和低成本的問(wèn)題。,16,物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層,網(wǎng)絡(luò)層處于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型中的第二層，使用感知層并向上為應(yīng)用層服務(wù)。,網(wǎng)絡(luò)層由各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無(wú)線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺(tái)等組成，相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞和大腦，負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。,17,物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層,感知層的信息經(jīng)由網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)能夠識(shí)別的信息后就傳到了網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層再進(jìn)行信息的傳遞與處理。,網(wǎng)絡(luò)層包括,2G,通信網(wǎng)絡(luò)、,3G,通信網(wǎng)絡(luò)、,Wi-Fi,、互聯(lián)網(wǎng)等，信息可以經(jīng)由任何一種網(wǎng)絡(luò)或幾種網(wǎng)絡(luò)組

8、合的形式進(jìn)行傳輸。,18,物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層,網(wǎng)絡(luò)層還包括物聯(lián)網(wǎng)的管理中心及物聯(lián)網(wǎng)的信息中心。以提升對(duì)信息的傳輸和運(yùn)營(yíng)能力。,物聯(lián)網(wǎng)管理中心負(fù)責(zé)物品的統(tǒng)一標(biāo)識(shí)編碼管理、認(rèn)證、鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)等,；,物聯(lián)網(wǎng)信息中心則負(fù)責(zé)物品信息的存儲(chǔ)和統(tǒng)一分析計(jì)算處理。,19,網(wǎng)絡(luò)層,-,關(guān)鍵技術(shù),網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)包括高,/,低速近,/,遠(yuǎn)距離無(wú)線通信技術(shù)、低功耗路由、自組織通信、無(wú)線接入,M2M,通信增強(qiáng)、,IP,承載技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳送技術(shù)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合接入技術(shù)以及認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)。,20,網(wǎng)絡(luò)層,-,發(fā)展方向,網(wǎng)絡(luò)層的發(fā)展方向?yàn)槎嗑W(wǎng)絡(luò)融合以及它與感知層和應(yīng)用層的更好結(jié)合。,理想中的物聯(lián)網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)層可以把感知層感知到的信息無(wú)障礙

9、、高可靠性、高安全性地傳輸。,21,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層,應(yīng)用層位于物聯(lián)網(wǎng)的最上層，其使用網(wǎng)絡(luò)層為用戶提供智能應(yīng)用。,應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的核心和靈魂，是物聯(lián)網(wǎng)和用戶,(,包括人、組織和其他系統(tǒng),),的接口，它包括物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施、中間件、運(yùn)行環(huán)境和集成框架、通用的基礎(chǔ)構(gòu)件庫(kù)和行業(yè)化的應(yīng)用套件等，它與行業(yè)需求相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。,22,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層,應(yīng)用層,在物聯(lián)網(wǎng)的感知層和網(wǎng)絡(luò)層的支撐下，,將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與各類(lèi)行業(yè)的應(yīng)用相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)無(wú)所不在的智能化應(yīng)用。,典型應(yīng)用有：智能交通、綠色農(nóng)業(yè)、工業(yè)監(jiān)控、動(dòng)物標(biāo)識(shí)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、智能家居、環(huán)境檢測(cè)、公共安全、食品溯源、城市管理、智能物流等。,這些應(yīng)用涉及的內(nèi)

10、容可以是跨行業(yè)的，也可以是某行業(yè)內(nèi)部的；用戶可能是普通公眾，也可能是政府機(jī)構(gòu)、企業(yè)組織等。,23,應(yīng)用層,-,關(guān)鍵技術(shù),應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)包括云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘和,SOA,等。,云計(jì)算和數(shù)據(jù)挖掘是海量信息智能處理的基礎(chǔ)；,SOA,技術(shù),有助于實(shí)現(xiàn)快速可重用的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和部署，可提高物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的擴(kuò)展性，提升應(yīng)用開(kāi)發(fā)效率，充分整合和復(fù)用信息資源。,24,應(yīng)用層,-,關(guān)鍵技術(shù),云計(jì)算,是采用基于虛擬化、彈性規(guī)模擴(kuò)展、分布式存儲(chǔ)、分布式計(jì)算和多租戶等技術(shù)，基于互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的一種虛擬化計(jì)算服務(wù)。,云計(jì)算提供了一個(gè)巨大的資源池，而不同的應(yīng)用具有不同的需求，云計(jì)算可以根據(jù)需求對(duì)應(yīng)用的資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)伸縮，從而顯著提高資

11、源的利用率。,25,應(yīng)用層,-,關(guān)鍵技術(shù),數(shù)據(jù)挖掘,一般是指從大量的數(shù)據(jù)中通過(guò)算法搜索隱藏于其中信息的過(guò)程。,數(shù)據(jù)挖掘通常與計(jì)算機(jī)科學(xué)有關(guān)，并通過(guò)統(tǒng)計(jì)、在線分析處理、情報(bào)檢索、機(jī)器學(xué)習(xí)、專(zhuān)家系統(tǒng)（依靠過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)法則）和模式識(shí)別等諸多方法來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。,26,應(yīng)用層,-,關(guān)鍵技術(shù),SOA,（,Service-Oriented Architecture,）面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（也叫服務(wù)）通過(guò)這些服務(wù)之間定義好的接口和契約聯(lián)系起來(lái)。,可從企業(yè)外部訪問(wèn),隨時(shí)可用,可重用的服務(wù),27,標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)接口,支持各種消息模式,精確定義的服務(wù)契約,物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系,

12、28,傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu),-,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型,(OSI),。,自下而上分別為,物理層,數(shù)據(jù)鏈路層,網(wǎng)絡(luò)層,傳輸層,會(huì)話層,表示層,應(yīng)用層,物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)關(guān)系,物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)有著顯著的區(qū)別，同時(shí)也存在著密切的聯(lián)系。和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)有其鮮明的特征。,物聯(lián)網(wǎng)是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用。,物聯(lián)網(wǎng)是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡(luò)。,物聯(lián)網(wǎng)不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實(shí)施智能控制,29,物聯(lián)網(wǎng)上部署了海量的多種類(lèi)型傳感器，每個(gè)傳感器都是一個(gè)信息源，不同類(lèi)別的傳感器所捕獲的信息內(nèi)容和信息格式不同。傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性，按一定的頻率周期性地

13、采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。,30,物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)關(guān)系,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要基礎(chǔ)和核心仍舊是互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)各種有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去。物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器定時(shí)采集的信息需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，由于其數(shù)量極其龐大，形成了海量信息，在傳輸過(guò)程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時(shí)性，必須適應(yīng)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。,31,物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)關(guān)系,物聯(lián)網(wǎng)不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實(shí)施智能控制。,物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計(jì)算、模式識(shí)別等各種智能技術(shù)，擴(kuò)充其應(yīng)用領(lǐng)域，從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數(shù)據(jù)，以適應(yīng)不同用戶的不同需求，

14、發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式。,32,物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)關(guān)系,物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)之上的一種高級(jí)網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，它們之間最明顯的不同點(diǎn)是：物聯(lián)網(wǎng)的連接主體從人向“物”延伸，網(wǎng)絡(luò)社會(huì)形態(tài)從虛擬向現(xiàn)實(shí)拓展，信息采集與處理從人工為主向智能化為主轉(zhuǎn)化。,33,物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)關(guān)系,物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)通信模型,物聯(lián)網(wǎng)的通信模型借鑒了“,Flat IP”,的技術(shù)，將傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了扁平化的處理，從而形成了三層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。,34,物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)通信模型,35,物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)通信模型,物聯(lián)網(wǎng)的通信模型借鑒了“,Flat IP”,的技術(shù)，,這樣不僅可以減少層與層之間的通信消耗，而且有利于提高處理速度。,36,小結(jié),物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu),物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系,37,