2.1 物联网的基本组成

  • 物联网是一种形式多样的聚合复杂系统。
  • 网络的体系结构是按照分层的思想建立的
  • 物联网由四个部分组成:

    • 感知识别部分
    • 传输网络部分
    • 应用支撑部分
    • 应用接口部分

      物联网的四层结构图

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      2.2 感知识别层

  • 感知识别层是解决对客观世界的数据获取的问题

  • 目的是形成对客观世界的全面感知和识别
  • 由于物联网的终端的多样性,在该层中涉及了众多的技术层面,核心是要解决智能化、低能耗、低成本和小型化的问题。

    2.2.1 感知识别层功能

  • 物联网是传统互联网络的延伸和扩展,扩大了通信对象的范围。

  • 感知识别层处于物联网体系结构的最底层,是物联网发展和应用的基础,具有物联网全面感知的核心能力。
  • 感知一般包括数据采集和数据短距离传输两部分

    2.2.2 感知识别层关键技术

  • 1.传感器技术

    • 传感技术主要研究关于从自然信源获取信息,并对之进行处理(变换)和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术
    • 它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进等活动。
  • 2.射频识别技术
    • 射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种非接触式自动识别技术
    • 它通过射频信号等一些先进手段自动识别目标对象并获取相关数据
    • 有利于人们在不同状态下对各类物体进行识别与管理。射频识别系统通常由电子标签和阅读器组成。
  • 3.微机电系统(MEMS)
    • 微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems,简称MEMS)是指利用大规模集成电路制造工艺,经过微米级加工,得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。
    • MEMS技术的飞速发展为传感器节点的智能化、小型化、功率不断降低化创造了成熟的条件。
    • 微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System,MEMS)、片上系统((SOC,System on Chip)、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展,孕育出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,wSN),并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。
  • 4.条形码技术

    • 一维条形码
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    • 二维条形码
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      • 二维码又称QR Code,QR全称Quick Response,是一个近几年来移动设备上超流行的一种编码方式,它比传统的Bar Code条形码能存更多的信息,也能表示更多的数据类型。
      • 二维条码/二维码(2-dimensional bar code)是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的;在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念,使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息,通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理:它具有条码技术的一些共性:每种码制有其特定的字符集;每个字符占有一定的宽度;具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化点。

      • 一维、二维条形码区别

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  • 5.自动识别技术

自动识别技术就是应用一定的识别装置

  • 通过被识别物品和识读装置之间的接近活动
  • 自动地获取被识别物品的相关信息,并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术

    2.3 网络传输层

  • 网络传输层位于感知识别层和应用支撑层中间,负责两层之间的数据传输。
  • 感知识别层采集的数据需要经过通信网络传输到数据中心、控制系统等地方进行处理或存储
  • 网络传输层就是利用公网或者专网以无线或者有线的通讯方式,提供信息传输的通路。

    2.3.1 网络传输层功能

  • 物联网网络传输层建立在现有的移动通讯网和互联网基础上。

  • 物联网网络传输层与目前主流的移动通信网、国际互联网、企业内部网、各类专网等网络一样,主要承担着数据传输的功能。

    2.3.2 网络传输层关键技术

  • 短距离无线传输

    • ZigBee
    • WiFi(Wlan)
    • WiMAX
    • Bluetooth(蓝牙)
  • 长距离无线传输

    • 卫星通信技术
      • 从卫星结构划分
      • 从卫星的运行轨道角度划分从卫星距离地面的最大高度划分
      • 从卫星与地球上任一点的相对位置的不同划分
    • 移动通信技术
    • 微波通信技术

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      • 微波通信的用途
        • 传送电报信号
        • 传送数据信号
        • 传送传真信号
        • 传送宽频带信号及彩色电视信号
        • 移动通信系统基站与移动业务交换中心之间的信息交换
    • 2G网络(GPRS、 GSM)

    • 3G网络(WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000)
    • 4G网络 移动通信系统及标准
    • 5G

      2.4 应用支撑层

  • 网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术。

  • 感知数据管理与处理技术包括传感网数据的存储、查询、分析、挖掘、理解以及基于感知数据决策和行为的理论和技术。
  • 云计算平台作为海量感知数据的存储、分析平台,将是物联网应用支撑层的重要组成部分,也是应用层众多应用的基础。

    2.4.1应用支撑层功能

  • 应用支撑层主要提供对网络获取数据的智能处理和服务支撑平台

    • 数据处理
    • 数据分析

      2.4.2应用支撑层关键技术

  • 1.嵌入式技术

    • 早期,IEEE给出嵌入式系统的定义
      • 指对仪器、机器和工厂运作进行控制、监视或支持的设备,通常表现为针对特定应用、对软硬件高度定制的专用计算机系统。
    • 当前定义
      • 嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。