物联网概论-2版-第2章+.pptx

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1、物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）点点击此此处结束放映束放映电电子子教教案案物联网概论（第物联网概论（第2版）版）物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）第第2章章 物联网体系架构物联网体系架构点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）物物联联网网是是一一个个层层次次化化的的网网络络。物物联联网网大大致致有有三三层层，分分别别为为感感知知层层、网网络络层层和和应应用用层层。物物联联网网的的三三个个层层次次涉涉及及的的关关键键技技术术非非常常多多，是是典典型型的的跨跨学学科科技技术术。物物联联

2、网网不不是是对对现现有有技技术术的的颠颠覆覆性性革革命命，而而是是通通过过对对现现有有技技术术的的综综合合运运用用，实实现现全全新新的的通通信信模模式式。同同时时，在在对对现现有有技技术术的的融融合合中中，物物联联网网提提出出了了对对现现有有技技术术的的改改进进和和提提升升要要求求，并并催催生生出出新新的的技技术术体体系系。点点击此此处结束放映束放映 物联网的基本组成物联网的基本组成2.1感知层感知层2.2网络层网络层2.3应用层应用层2.4物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）点点击此此处结束放映束放映物联网的基本组成物

3、联网的基本组成2.1物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）物物联联网网的的体体系系结结构构如如图图所所示示，从从下下到到上上依依次次可可以以划划分分为为感感知知层层、网网络络层层和和应应用用层层。在在感感知知层层、网网络络层层和和应应用用层层之间，信息不是单向传递的，也有交互或控制。之间，信息不是单向传递的，也有交互或控制。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）物物联联网网体体系系架架构构点点击此此处结束放映束放映感知层感知层网络层网络层应用层应用层物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）点点击此此处结束放映束放映物物联联网网体体系系架架构构感知层感知层网络

4、层网络层应用层应用层物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）点点击此此处结束放映束放映物物联联网网体体系系架架构构感知层感知层网络层网络层应用层应用层物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）1感知层感知层 物物联联网网要要实实现现物物与与物物的的通通信信，其其中中“物物”的的感感知知是是非非常常重重要要的的。感感知知层层是是物物联网的感觉器官，用来识别物体、采集信息。联网的感觉器官，用来识

5、别物体、采集信息。2网络层网络层 物物联联网网当当然然离离不不开开网网络络。网网络络层层是是物物联联网网的的神神经经系系统统，负负责责将将感感知知层层获获取取的的信息进行处理和传输。信息进行处理和传输。3应用层应用层 物联网建设目标是为用户提供更好的应用和服务体验。物联网建设目标是为用户提供更好的应用和服务体验。应用层把感知和传输应用层把感知和传输来的信息进行分析，做出正确的控制和决策，解决信息处理和人机交互的问题。来的信息进行分析，做出正确的控制和决策，解决信息处理和人机交互的问题。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）点点击此此处结束放映束放映感知层感知层2.

6、2物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）感知层感知层 2.2.1 感知层的功能感知层的功能 2.2.2 物品标识与数据采集物品标识与数据采集 2.2.3 自组织网络自组织网络 2.2.4 信息短距离传输信息短距离传输点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）感知层感知层 物联网与传统网络的主要区别，在于将网络的触角物联网与传统网络的主要区别，在于将网络的触角伸到了物体之上。也就是说，物联网中的伸到了物体之上。也就是说，物联网中的“物物”是通过是通过感知层来实现的。感知层来实现的。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.2.1 感知层

7、的功能感知层的功能 感知层要解决的问题：数据获取和数据收集。感知层要解决的问题：数据获取和数据收集。感感知知层层2个个主主要要部部分分：其其一一是是数数据据采采集集的的终终端端装装置置；其其二二是信息的短距离传输，是信息的短距离传输，点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.2.1 感知层的功能感知层的功能 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.2.2 物品标识与数据采集物品标识与数据采集 首先，数据采集需要标识符。给物联网中首先，数据采集需要标识符。给物联网中每一个每一个“物物”都分配唯一的标识符，解决信息归属于哪都分配唯一的标

8、识符，解决信息归属于哪一个一个“物物”的问题。的问题。其其次次，介介绍绍数数据据采采集集技技术术。数数据据采采集集技技术术有有：自自动识别、传感器、无线传感器网络。动识别、传感器、无线传感器网络。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.2.2 物品标识与数据采集物品标识与数据采集 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.2.2 物品标识与数据采集物品标识与数据采集 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.2.2 物品标识与数据采集物品标识与数据采集 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论

9、（第2 2版）版）2.2.3 自组织网络自组织网络 自组织网络也是一种数据采集的终端装置，自组织自组织网络也是一种数据采集的终端装置，自组织网络是许多节点联合进行数据采集。网络是许多节点联合进行数据采集。自自组组织织网网络络中中的的每每一一个个节节点点：具具有有传传感感器器的的功功能，具有无线通信的功能。能，具有无线通信的功能。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.2.3 自组织网络自组织网络 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.2.3 自组织网络自组织网络 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版

10、）2.2.3 自组织网络自组织网络 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.2.4 信息短距离传输信息短距离传输 感知层获取信息后，还需要进行短距离传输，感知层获取信息后，还需要进行短距离传输，以使多个采集点协同工作，或使已采集信息传递到网关。以使多个采集点协同工作，或使已采集信息传递到网关。这里需要说明的是，信息短距离传输既可能发生在这里需要说明的是，信息短距离传输既可能发生在数据采集之后，也可能发生在数据采集的过程中。数据采集之后，也可能发生在数据采集的过程中。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.2.4 信息短距离传输信息

11、短距离传输 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）点点击此此处结束放映束放映网络层网络层2.3物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）网络层网络层 2.3.1 网络层的功能网络层的功能 2.3.2 接入网接入网 2.3.3 互联网互联网点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）网络层网络层 物联网是网络的一种形式，物联网的主要价值在于物联网是网络的一种形式，物联网的主要价值在于“网网”。物联网要实现物与物、人与物之间的全面通信，就必须在终端物联网要实现物与物、人与物之间的全面通信，就必须在终端和网络之间开展协同，建立一个端到端的全局网络

12、。和网络之间开展协同，建立一个端到端的全局网络。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.1 网络层的功能网络层的功能物联网的网络层是在现有的网络和互联网基础上物联网的网络层是在现有的网络和互联网基础上建立起来的。网络层主要承担着数据传输的功能。网络建立起来的。网络层主要承担着数据传输的功能。网络层包括接入网和核心网。层包括接入网和核心网。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.1 网络层的功能网络层的功能 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.2 接入网接入网接入网：终端到骨干网络之间

13、。其长度一般为几接入网：终端到骨干网络之间。其长度一般为几百米到几公里，因而被形象地称为百米到几公里，因而被形象地称为最后一公里最后一公里。接入网技术：无线接入技术和有线接入技术。接入网技术：无线接入技术和有线接入技术。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.2 接入网接入网 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.2 接入网接入网 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.2 接入网接入网 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.3 互联网互联网 1互

14、联网的定义互联网的定义 1995年年10月月24日，联合网络委员会（日，联合网络委员会（The Federal Networking Council，FNC）通过了一项关于）通过了一项关于“互联网定义互联网定义”的决议。联合网络委的决议。联合网络委员会认为，下述语言反映了对员会认为，下述语言反映了对“互联网互联网”这个词的定义。这个词的定义。通过全球唯一的网络逻辑地址，在网络媒介的基础上逻辑地链通过全球唯一的网络逻辑地址，在网络媒介的基础上逻辑地链接在一起。这个地址是建立在接在一起。这个地址是建立在“互联网协议（互联网协议（IP）”或今后其他协议或今后其他协议基础之上的。基础之上的。可以通过可

15、以通过“传输控制协议和互联网协议（传输控制协议和互联网协议（TCP/IP）”，或者今，或者今后其他接替的协议或与后其他接替的协议或与“互联网协议（互联网协议（IP）”兼容的协议来进行通信。兼容的协议来进行通信。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.3 互联网互联网 让公共用户或者私人用户享受现代计算机信息技术带来的高让公共用户或者私人用户享受现代计算机信息技术带来的高水平、全方位的服务，这种服务是建立在上述通信及相关的基础设水平、全方位的服务，这种服务是建立在上述通信及相关的基础设施之上的。施之上的。这是这是FNC从技术的角度来定义互联网。这个定义至少揭示

16、了从技术的角度来定义互联网。这个定义至少揭示了3个方面的内容：个方面的内容：互联网是全球性的；互联网是全球性的；互联网上的每一台主机都互联网上的每一台主机都需要有需要有“地址地址”；这些主机必须按照共同的规则（协议）连接在这些主机必须按照共同的规则（协议）连接在一起。一起。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.3 互联网互联网 2计算机网络组成计算机网络组成 互联网是由计算机网互联网是由计算机网络相互连接而成。从逻辑络相互连接而成。从逻辑上可以分为两部分：资源上可以分为两部分：资源子网和通信子网。子网和通信子网。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联

17、网概论（第2 2版）版）2.3.3 互联网互联网 2计算机网络组成计算机网络组成 资资源源子子网网由由主主计计算算机机系系统统、终终端端、连连网网外外部部设设备备、各各种种信信息息资资源源等等组组成成。资资源源子子网网负负责责全全网网的的数数据据处处理理业业务务，负负责责向向网网络络用用户户提提供各种网络资源和网络供各种网络资源和网络服务。服务。主主计计算算机机系系统统简简称称为为主主机机，主主机机通通过过高高速速通通信信线线路路与与通通信信子子网网的的控控制制处处理理机机相相连连接接。普普通通用用户户终终端端通通过过主主机机接接入入网网内内，主主机机要要为为本本地地用用户户访访问问网网络络上

18、上的的其其它它主主机机设设备备与与资资源源提提供供服服务务，同同时时要要为网中远程用户共享本地资源提供服务。为网中远程用户共享本地资源提供服务。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.3 互联网互联网 2计算机网络组成计算机网络组成 通通信信子子网网由由一一些些专专用用的的通通信信控控制制处处理理机机和和连连接接它它们们的的通通信信线线路路组成，完成网络数据传输、转发等通信处理的任务。组成，完成网络数据传输、转发等通信处理的任务。通通信信控控制制处处理理机机是是指指交交换换机机、路路由由器器等等通通信信设设备备，这这些些通通信信设设备备在在网网络络拓拓扑扑结

19、结构构中中被被称称为为网网络络节节点点，通通常常扮扮演演中中转转站站的的角角色色。通通信信线线路路为为2个个通通信信控控制制处处理理机机之之间间、或或通通信信控控制制处处理理机机与与主主机机之之间间提供通信信道。提供通信信道。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.3 互联网互联网3互联网的基本功能互联网的基本功能 互联网的功能主要有三个：数据通信、资源共享和分布处理。互联网的功能主要有三个：数据通信、资源共享和分布处理。数据通信是计算机最基本的功能，能够实现快速传送计算机与数据通信是计算机最基本的功能，能够实现快速传送计算机与终端、计算机与计算机之间的各种

20、信息终端、计算机与计算机之间的各种信息，包括文字信息、新闻信息、，包括文字信息、新闻信息、咨询信息、图片资料、报纸版面等。咨询信息、图片资料、报纸版面等。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.3 互联网互联网3互联网的基本功能互联网的基本功能 “资源资源”是指网络中所有的软件资源、硬件资源、数据资源和是指网络中所有的软件资源、硬件资源、数据资源和通信信道资源。通信信道资源。“共享共享”是指网络中用户都能够部分或者全部享受是指网络中用户都能够部分或者全部享受这些资源，这些资源，“共享共享”可以理解为共同享受、共同拥有的意思。可以理解为共同享受、共同拥有的意思

21、。分布处理能均衡各计算机的负担，提高网络处理问题的实分布处理能均衡各计算机的负担，提高网络处理问题的实时性。当某台计算机负担过重，可将新的进程任务交给网络中空闲时性。当某台计算机负担过重，可将新的进程任务交给网络中空闲的计算机来完成的计算机来完成。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.3 互联网互联网4计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 为了将庞大而复杂的问题转化为易于研究和处理的局部问为了将庞大而复杂的问题转化为易于研究和处理的局部问题，计算机网络研究采用了层次结构，把整个网络通信划分为一系题，计算机网络研究采用了层次结构，把整个网络通信划分为一系

22、列的层，各层及其规范的集合就构成了网络体系结构列的层，各层及其规范的集合就构成了网络体系结构 。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.3 互联网互联网OSI参考模型参考模型ISO是国际标准化组织。是国际标准化组织。ISO制定了开放系统互连（制定了开放系统互连（Open System Interconnection，OSI）参考模型。）参考模型。OSI参考模型采用了参考模型采用了七层七层结构，每一层都规定了功能、要求结构，每一层都规定了功能、要求和技术特性等，但没有规定具体实现方法。和技术特性等，但没有规定具体实现方法。OSI参考模型是目前帮助人们认识和理解

23、计算机网络通信过参考模型是目前帮助人们认识和理解计算机网络通信过程的最好工具。程的最好工具。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.3 互联网互联网TCP/IP协议协议 ARPANET（阿帕网）是（阿帕网）是Internet（互联网）的前身，早在（互联网）的前身，早在ARPANET的实验性阶段，研究人员就开始了的实验性阶段，研究人员就开始了TCP/IP协议雏形的研协议雏形的研究。究。TCP/IP协议已经成为建立协议已经成为建立Internet架构的技术基础。架构的技术基础。TCP/IP参参考考模模型型也也采采用用分分层层通通信信结结构构，TCP/IP网网络络

24、协协议议为为4个个层层次次，分分别别是是应应用用层层（Application Layer）、传传输输层层（Transport Layer）、网网际际层层（Internet Layer）和和网网络络接接口口层层（Network Interface Layer）。）。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.3 互联网互联网 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.3.3 互联网互联网5Web技术的互联网应用技术的互联网应用 Web（World Wide Web）即全球广域网，也称为万维网。）即全球广域网，也称为万维网。Web是建立

25、在是建立在Internet上的一种网络服务，是全球性的、动态交互的、跨上的一种网络服务，是全球性的、动态交互的、跨平台的信息系统，为浏览者在平台的信息系统，为浏览者在Internet上查找和浏览信息提供了图形上查找和浏览信息提供了图形化的、易于访问的直观界面。化的、易于访问的直观界面。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）点点击此此处结束放映束放映应用层应用层2.4物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）应用层应用层 2.4.1 应用层的功能应用层的功能 2.4.2 物联网中间件物联网中间件 2.4.3 物联网应用场景物联网应用场景 2.4.4 物联网应用所需的

26、环境物联网应用所需的环境 2.4.5 物联网面临的挑战物联网面临的挑战 2.4.6 物联网前景展望物联网前景展望点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）应用层应用层 应用是物联网发展的目的，物联网最终的目的，就应用是物联网发展的目的，物联网最终的目的，就是在各行各业全面应用物联网。是在各行各业全面应用物联网。应应用用层层主主要要基基于于软软件件技技术术和和计计算算机机技技术术来来实实现现，用用于完成数据的管理和数据的处理。于完成数据的管理和数据的处理。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.1 应用层的功能应用层的功能 在应用层中

27、，各种各样的物联网在应用层中，各种各样的物联网应用场景应用场景通过通过物联网物联网中间件中间件接入网络层。接入网络层。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.1 应用层的功能应用层的功能 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.2 物联网中间件物联网中间件 中间件是一种独立的系统软件，处于操作系统中间件是一种独立的系统软件，处于操作系统与应用程序之间，所以称为中间件。与应用程序之间，所以称为中间件。中间件通过标准接口提供服务。用户通过中间中间件通过标准接口提供服务。用户通过中间件，能够获得标准化的应用服务。件，能够获得标准

28、化的应用服务。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.2 物联网中间件物联网中间件 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.2 物联网中间件物联网中间件 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.3 物联网应用场景物联网应用场景 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.3 物联网应用场景物联网应用场景 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.3 物联网

29、应用场景物联网应用场景 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）点点击此此处结束放映束放映2.4.3 物联网应用场景物联网应用场景 物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.3 物联网应用场景物联网应用场景 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.3 物联网应用场景物联网应用场景 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.3 物联网应用场景物联网应用场景 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.3 物联网应用场景物联网应用场景 点点击此此处结束放映束放映

30、物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.3 物联网应用场景物联网应用场景 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.4 物联网应用所需的环境物联网应用所需的环境物联网产生巨量数据，需要计算环境。是指无所物联网产生巨量数据，需要计算环境。是指无所不在的、随时随地可以进行计算的一种方式。不在的、随时随地可以进行计算的一种方式。计算能力是一种商品。计算能力是一种商品。大数据、云计算都是物联网的基础设施。大数据、云计算都是物联网的基础设施。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.4 物联网应用所需的环境物联网应用所需的环境

31、 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.5 物联网面临的挑战物联网面临的挑战 1标准化体系的建立标准化体系的建立 2核心技术的突破核心技术的突破 3行业主管部门的协调行业主管部门的协调 4安全挑战安全挑战 5隐私挑战隐私挑战 6成本挑战成本挑战 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.5 物联网面临的挑战物联网面临的挑战 物联网标准化物联网标准化 目目前前还还没没有有全全球球统统一一的的物物联联网网标标准准体体系系，物物联联网网处处于于全全球球多多个个标准体系共存的阶段。标准体系共存的阶段。物联网安全物联网安全 当当大大

32、到到国国家家电电网网数数据据、小小到到个个人人病病例例都都接接入入物物联联网网时时，物物联联网网的安全问题是制约物联网全面发展的重要因素。的安全问题是制约物联网全面发展的重要因素。物联网成本物联网成本 电子标签的目标是电子标签的目标是5美分。美分。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.6 物联网前景展望物联网前景展望技术方面：技术方面：第三次信息产业革命，第四次工业革命。第三次信息产业革命，第四次工业革命。思想方面：思想方面：思想观念和思维方式也将发生深刻变化。思想观念和思维方式也将发生深刻变化。社会方面：社会方面：物体智能化了，物体也有智慧了。物体智能化了，物体也有智慧了。经济方面：经济方面：万亿级的市场前景。万亿级的市场前景。点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）2.4.6 物联网前景展望物联网前景展望 点点击此此处结束放映束放映物联网概论（第物联网概论（第2 2版）版）点点击此此处结束放映束放映休息一下休息一下