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物联网体系结构及相关技术研究

木马童年 2019-7-3 09:25 20 0

  摘要:物联网是互联网和通信网的网络延伸与应用拓展,是新一代信息技术的高度集成和综合运用,物联网技术的普及应用将极大地改变人们的生产和生活方式。该文分析研究了物联网的体系结构和技术方面的问题。 中国 ...

  摘要:物联网是互联网和通信网的网络延伸与应用拓展,是新一代信息技术的高度集成和综合运用,物联网技术的普及应用将极大地改变人们的生产和生活方式。该文分析研究了物联网的体系结构和技术方面的问题。 中国论文网 https://www.xzbu.com/8/view-6084428.htm  关键词:物联网;体系结构;传感器网络

中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2014)20-4939-02

Research on Architecture and Related Technology of the Internet of Things

TAO Fu-gui ,CHEN Bang-peng

(Zhangjiakou Vocational and Technical College, Zhangjiakou 075000,China)

Abstract: The Internet of things is the Internet and mobile network extension and application development, is a new generation of information technology is highly integrated and comprehensive application, popularization and application of the Internet of things technology will greatly change people's production and life style. This paper analysis the problem of system structure and technical aspects of the Internet of things.

Key words: Internet; architecture; sensor network

物联网是互联网和通信网的网络延伸与应用拓展,具有整合感知识别、传输互联和计算处理等功能,是新一代信息技术的高度集成和综合运用,为优化资源配置、加强科学管理、缓解资源能源约束提供了可能,拓宽了道路。2009年,通过谷歌查询“物联网”关键词,获得了约500多万条结果,而2014年查询的结果为1500万条,可见人们对物联网的关注程度相对高。

1 物联网体系结构

目前,物联网的体系结构还没有一个统一的标准,但是,我们可以根据物联网对信息感知、传输、处理的过程将其划分为三层结构,即感知层、网络层和应用层。第一层负责采集物体的相关信息;第二层是对采集到的物体信息进行传输和处理;第三层是应用和业务。

1.1 物联网的感知层[2]

物联网中要实现人与人、物与物、人与物的通信,因此感知层是不可缺少的。对物理世界中的各类物理量、音频、视频等数据的采集和识别主要是在感知层实现的,解决对物理世界的信息获取的问题,从而达到对信息全面感知的目的。感知层首先通过摄像头、传感器等设备采集外部物理世界的信息,然后通过RFID、蓝牙、红外等短距离有线、无线传输技术传递信息。

1.2 物联网的网络层[2]

网络层将感知层获得的信息安全的可靠地传输到应用层,是物联网的信息传输系统,因此需要建立一个更广泛、更快速的网络连接。网络层接收感知层采集到的信息,通过各种基础网络设备及时接收这些信息并对信息进行分析和处理,如果信息需要在网络层存储,则利用网络层的存储功能把信息存储起来,如果不需要存储,把信息发送出去。因为物联网是一个庞大的业务广泛的网络,网络层上传输的信息是海量的,所以信息处理和管理也是网络层不可缺少的功能,例如海量信息的分类、聚合和处理、传感器网络的管理等。网络层的信息传输方式是由感知层的业务特征决定的,因此要优化网络层的传输特性,更好地实现物与物、物与人、人与人之间的通信,就要求必须建立一个点到点的覆盖全局的物联网络系统。物联网要融合现实世界中几乎所有的物理实体的功能决定了物联网要接入各种不同结构的网络设备,且接入网络的方式多种多样,接入网有互联网、移动通信网络、卫星通信网和有线电视网络。另外,物体是移动的,并要求随时随地接入网络,这就要借助无线技术,实现无缝的透明的接入,也就是无线接入网。

1.3 物联网的应用层[2]

应用层的主要功能是对接收的信息进行处理和应用。利用云计算、模糊识别等智能计算技术,解决对海量信息的智能处理问题,达到信息最终为人所用的目的。面向各类应用,实现信息的存储、信息的挖掘、应用的决策等,根据底层采集的数据,形成与业务需求相适应、实时更新的动态数据资源库,涉及海量信息的智能处理、中间件等技术。

2 物联网相关技术简介

物联网体系结构给出与物联网相关的技术包括:感知技术、传输技术、处理技术。

2.1 物联网的感知技术

感知技术是物联网的基础,负责采集物理世界中发生的物理事件和信息,实现外部世界信息的感知和识别。

RFID(射频识别)是感知技术中的关键技术。RFID是一种自动识别技术,将感知层识别的信息通过无线或有线的方式传输至数据库中,并在网络中对信息进行共享和交换,RFID技术的构成主要分为三个部分,即天线、读写器和电子标签。RFID的特点:无需人工干预、无需直接接触、工作环境多样化、操作快捷方便、识别高速物体、同时识别多个物体、识别快速、长期识别等。它能够广泛应用于物流监控、远程医疗、数字农业、智能交通等需要收集和处理信息的应用领域。RFID技术与互联网、通讯等技术相结合,可实现全球范围内物品跟踪与信息共享[3] 。

感知技术还包括微型智能传感器。传感器的主要功能是提取物质世界的信息,是物联网采集信息的主要手段,有温度传感器、湿度传感器等,为网络系统提供最原始的信息。微型智能传感器是基于物联网应用的需求而产生的,是对敏感元件、微纳制造、智能系统集成等技术的联合研发,从而实现传感器向新型化、小型化、智能化的方向发展。

2.2 物联网的传输技术

传感器网络是物联网中信息传输的主要途径,是包含互联的通过有线或无线通信交换传感信息节点的网络。传感器是一种电子设备,能够探测和感受物理条件或化学成分,并将探测的信息传递给其他装置,传感节点是传感器组成的设备,传感器节点仅仅感知到信号,并不强调对物体的标识。传感网具有资源受限、自组织结构、动态性强等区别传统网络的特点,其中无线传感器网络在物联网中的应用较为广泛。

无线传感器网络是集分布式信息采集、信息传输和信息处理技术于一体的网络信息系统,由大量的传感器节点构成,能够实时地检测、感知和采集需要感知对象和各种信息,并对这些信息进行处理后以无线方式发送出去。主要研究内容是开展传感器节点及操作系统、近距离无线通信协议、传感器网络组网等技术研究,开发出低功耗、高性能、适用范围广的无线传感器网络系统和产品。

物联网的传输技术还需要解决的一个问题就是加强无线传感器网络、移动通信网、互联网、专网等各种网络间相互融合技术的研发,实现异构网络的稳定、快捷、低成本融合。

2.3 物联网的处理技术

物联网的处理技术主要是指对感知的信息进行加工获取新知识的过程,人和计算机之间的互动可以通过信息处理技术实现。通过海量数据存储、数据挖掘和人工智能等技术对信息进行处理,最终将信息通过简化的界面形式呈现在人的面前,使得物联网的应用最终得以实现。

3 总结

物联网把传统的信息通信网络延伸到了更为广泛的物理世界。随着物联网技术的不断研究,应用模式日趋成熟,推广力度不断加强,应用深度不断拓展,为促进经济社会发展,改善人民生活质量,起到了积极的作用。

参考文献:

[1] 朱洪波,杨龙祥,于全.物联网的技术思想与应用策略研究[J].通信学报,2010(11):1-8.

[2] 朱晓荣,孙君,齐丽娜,等.物联网[M].人民邮电出版社,2010.

[3] 孙其博,刘杰等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2010(6):1-9.

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