物联网层次架构

物联网工程师面试题及答案一、基础知识1、什么是物联网？答案：物联网（Internet of Things，简称 IoT）是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

2、物联网的体系架构包括哪些层次？答案：物联网的体系架构通常包括感知层、网络层和应用层三个层次。

感知层负责采集物理世界的各种信息；网络层负责将感知层获取的数据进行传输和处理；应用层则是基于物联网数据实现各种具体的应用服务。

3、列举几种常见的物联网通信技术。

答案：常见的物联网通信技术包括 WiFi、蓝牙、Zigbee、LoRa、NBIoT 等。

WiFi 适用于高速数据传输和覆盖范围较广的场景；蓝牙常用于短距离设备之间的通信；Zigbee 适用于低功耗、短距离、自组织的网络；LoRa 具有远距离、低功耗的特点；NBIoT 则适用于大规模的物联网设备接入。

4、什么是传感器？列举几种常见的传感器类型。

答案：传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

常见的传感器类型有温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光照传感器、加速度传感器等。

二、技术能力1、简述物联网设备的软件开发流程。

答案：物联网设备的软件开发流程通常包括需求分析、硬件选型、系统设计、编码实现、测试调试和部署维护等阶段。

需求分析阶段明确设备的功能和性能要求；硬件选型根据需求选择合适的传感器、微控制器等硬件；系统设计确定软件的架构和模块划分；编码实现根据设计进行具体的代码编写；测试调试对软件进行功能和性能测试，修复发现的问题；部署维护将软件部署到设备上，并进行后续的维护和升级。

物联网的架构和协议分析随着科技的不断发展，物联网（Internet of Things）概念也越来越广泛地应用于现实生活中。

物联网的应用场景非常广泛，如智能家居、智能交通、智能医疗等等。

但是，对于大多数人而言，物联网还是一个比较陌生的概念，今天本文就来为大家介绍物联网的架构和协议分析。

一、物联网的架构物联网的架构分为三层：感知层、网络层和应用层。

1. 感知层感知层，又称物理层或数据采集层，是物联网的最底层。

它主要负责采集物理世界中的各种数据并将这些数据传输到网络层。

感知层中的设备包括各种传感器、执行器、RFID读写器、智能终端等等，这些设备都可以通过网络进行连接和控制。

2. 网络层网络层，又称传输层或数据交换层，是物联网的中间层。

它主要负责物联网内部各个设备之间的通讯和数据传输。

网络层中可以包括各种设备，如路由器、网关、交换机等等，这些设备可以通过各种传输方式进行连接，如Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、LoRa等。

3. 应用层应用层，又称业务层或应用平台层，是物联网的最高层。

它主要负责将采集到的数据进行处理、分析和展示。

应用层中的设备包括各种智能设备、手机、电脑等等，这些设备通过应用程序可以直接与物联网进行交互。

上述三层对于整个物联网来说是非常重要的，缺一不可。

同时，物联网的架构还具有灵活性、扩展性和可调整性的特点，可以根据具体应用场景进行调整和扩展。

二、物联网的协议1. HTTP协议HTTP协议是一种应用层协议，主要用于Web上浏览器和Web服务器之间的通信。

在物联网中，HTTP协议主要用于Web控制和远程数据获取，可以通过Web服务API实现数据的存储和检索。

2. MQTT协议MQTT协议是一种基于发布/订阅模式的消息协议，主要用于物联网中的消息传递和数据处理。

MQTT协议非常轻量级，可以适用于各种不同的网络环境，并且可以提供很高的数据传输效率。

3. CoAP协议CoAP协议是一种基于UDP的应用层协议，主要用于物联网设备之间的通信。

物联网体系架构总结汇报物联网体系架构总结物联网是指通过互联网将传感器、执行器和其他设备连接起来，实现智能化和自动化的系统。

其架构是物联网系统的基础，能够提供高效、可靠和安全的通信和数据处理能力。

物联网体系架构主要包括四个层次：感知层、传输层、网络层和应用层。

感知层是物联网中最底层的一层，主要负责感知和采集物理世界中的信息。

这些信息由各种传感器和执行器收集，并通过物理接口传输到下一层。

在感知层中，各种类型的传感器可以用于监测环境参数、生产数据、安全状况等。

执行器则用于根据传感器的数据来执行相应的操作。

感知层设备通常是低功耗、小型化的，并且需要具备一定的智能化和自适应能力。

传输层是物联网中的重要一层，主要负责将感知层中采集的数据传输到网络层。

传输层需要提供可靠、高效和安全的通信机制。

目前常用的传输技术包括蓝牙、ZigBee、Wi-Fi、以太网等。

传输层还需要支持多种传输协议，如TCP/IP、MQTT、CoAP等，以满足不同应用场景的需求。

此外，传输层还需要考虑设备的互操作性和可扩展性，以支持不同厂商和设备的联接和协同工作。

网络层是物联网中的核心层，主要负责数据的处理和转发。

网络层包括多个网关，这些网关负责收集和处理感知层的数据，并将其传输到云端或其他应用层设备。

网络层还需要支持多种网络协议，如IPv4/IPv6、6LoWPAN等。

此外，网络层还需要具备自动路由、负载均衡和故障恢复等功能，以确保数据的可靠传输和高效处理。

应用层位于物联网整个架构的最顶层，主要负责应用场景的实现和业务功能的提供。

应用层需要根据具体需求选择合适的应用协议和接口。

常见的物联网应用包括智能家居、智能交通、智慧城市等。

应用层需要提供友好的用户界面和操作方式，以便用户能够方便地使用和管理物联网系统。

总结而言，物联网体系架构是一个由感知层、传输层、网络层和应用层组成的层次结构。

感知层负责感知和采集物理信息，传输层负责数据的传输，网络层负责数据的处理和转发，应用层负责具体应用场景的实现。

典型的物联网系统架构共有3个层次。

一是感知层，即利用射频识别（radio frequency identification, RFID）、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是网络层，通过电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；三是应用层，把感知层得到的信息进行处理，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。

在工业环境的应用中，工业物联网面临着与传统的物联网系统架构两个主要的不同点：一是在感知层中，大多数工业控制指令的下发以及传感器数据的上传需要有实时性的要求。

在传统的物联网架构中，数据需要经由网络层传送至应用层，由应用层经过处理后再进行决策，对于下发的控制指令，需要再次经过网络层传送至感知层进行指令执行过程。

由于网络层通常采用的是以太网或者电信网，这些网络缺乏实时传输保障，在高速率数据采集或者进行实时控制的工业应用场合下，传统的物联网架构并不适用。

二是在现有的工业系统中，不同的企业有属于自己的一套数据采集与监视控制系统（supervisory control and data acquisition，SCADA，在工厂范围内实施数据的采集与监视控制。

SCADA系统在某些功能上会与物联网的应用层产生重叠，如何把现有的SCADA系统与物联网技术进行融合，例如哪些数据需要通过网络层传送至应用层进行数据分析；哪些数据需要保存在SCADA的本地数据库中；哪些数据不应该送达应用层，它们往往会涉及到部分传感器的关键数据或者系统的关键信息，只由工厂内部进行处理。

工业物联网的系统架构需要在传统的物联网架构的基础上增加现场管理层。

其作用类似于一个应用子层，可以在较低层次进行数据的预处理，是实现工业应用中的实时控制、实时报警以及数据的实时记录等功能所不可或缺的层次，如图1所示。

图1 工业物联网体系架构1. 感知层感知层的主要功能是识别物体，采集信息和自动控制，是物联网识别物体、采集信息的来源；它由数据采集子层、短距离通信技术和协同信息处理子层组成。

物联网的网络架构随着互联网技术的迅猛发展，物联网已经成为了一个炙手可热的话题。

物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过各种无线通信技术将传感器、执行器和其他设备连接到互联网，从而实现设备之间的信息交互和远程监控。

在物联网中，网络架构起到了至关重要的作用，它决定着物联网的规模、性能和安全性。

本文将介绍物联网的网络架构，分析其中的关键技术和挑战。

一、物联网的基本网络架构物联网的基本网络架构主要由三个层次组成：感知层、网络层和应用层。

1. 感知层感知层是物联网的基础，它包括各种传感器、执行器和其他设备。

传感器负责收集环境中的各种数据，如温度、湿度、压力等。

执行器则负责根据网络指令控制物理设备的运行。

感知层设备使用各种无线通信技术，如RFID、蓝牙、Zigbee等，将收集到的数据传输到网络层。

2. 网络层网络层是物联网的核心，它负责处理感知层传输过来的数据，并将其转发到上层或其他设备。

在物联网中，网络层通常采用IP协议，通过无线或有线网络进行数据传输。

为了满足物联网对低功耗、广域覆盖和大规模连接的需求，还需要采用适合物联网的网络技术，如LoRaWAN、NB-IoT等。

3. 应用层应用层是物联网的最顶层，它包括各种应用软件和平台。

在应用层，物联网数据被处理和分析，从而实现各种功能和服务。

例如，智能家居应用可以通过感知层收集环境数据，然后通过网络层将数据发送到应用层进行分析，实现远程控制和自动化管理。

二、物联网网络架构的关键技术1. 无线通信技术在物联网中，感知层设备主要通过无线通信技术进行数据传输。

选择适合物联网的无线通信技术至关重要。

例如，对于长距离传输和广域覆盖，可以采用LoRaWAN技术；对于低功耗和大规模连接，可以采用NB-IoT技术。

同时，还需要考虑通信安全和频谱资源的管理等问题。

2. 云计算和大数据分析物联网产生的海量数据需要进行存储和处理，云计算成为了物联网的重要支撑技术。

物联网的架构和关键技术物联网（Internet of Things, IoT）是指将各种物理设备与传感器通过互联网连接，实现信息的传输与交互。

它的出现使得各种设备可以实现相互联通，不再是孤立的存在。

本文将介绍物联网的架构和关键技术。

一、物联网的架构1.感知层：感知层是物联网的基础，它包括各种传感器、执行器和物理设备。

这些设备负责感知环境中的信息，并将数据采集传输给物联网平台。

2.网络层：网络层负责将感知层中采集到的数据进行传输并连接各个设备。

其中包括无线传输技术、有线传输技术和卫星通信等。

3.平台层：平台层是物联网的核心部分，它负责数据的处理和存储，并提供给上层应用使用。

常见的物联网平台包括云计算平台、大数据平台等。

4.应用层：应用层是物联网最终对用户提供服务的一层，它通过对物联网平台的访问，实现各种应用功能。

比如智能家居、智慧物流、智慧城市等。

二、物联网的关键技术1.传感技术：物联网依赖于各种传感器来获取环境中的信息。

传感技术包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。

这些传感器能够将环境中的参数转化为电信号，并通过无线或有线传输技术传输给其他设备。

2.通信技术：物联网中各个设备之间需要进行数据的传输和通信。

常见的通信技术包括蓝牙、WiFi、ZigBee等。

这些技术能够实现设备之间的无线连接，使得数据能够快速地传输和交互。

3.云计算技术：云计算技术在物联网中起到了重要的作用。

它能够提供数据的存储和处理能力，使得物联网中的大量数据能够被有效地处理和存储。

同时，云计算技术还可以为上层应用提供强大的计算能力。

4.安全技术：由于物联网中涉及到的设备和数据非常庞大，因此安全问题成为物联网发展的重要考虑因素。

安全技术包括身份认证、数据加密、物理安全等。

这些技术能够保护物联网中的数据和设备不受到恶意攻击和非法访问。

5.大数据技术：物联网中产生的数据非常庞大，对数据的处理和分析成为了一个重要的问题。

大数据技术能够对物联网中的数据进行高效的存储、分析和挖掘，从中发现有价值的信息，为决策提供支持。

物联网系统1. 简介物联网系统（Internet of Things, IoT）是通过物理设备、传感器、软件等互连互通，实现智能化、自动化管理和控制的系统。

物联网系统将现实世界中的各种物理对象和传感器节点通过互联网进行连接，实现信息的收集、处理和传输，为人们提供更加智能化、便捷化的生活和工作方式。

2. 物联网系统的架构物联网系统的架构主要包括四个层次，分别是感知层、传输层、服务层和应用层。

2.1 感知层感知层是物联网系统中负责数据采集和感知的层次。

它由各种传感器、执行器、RFID标签等组成，用于感知和采集物理信息，并将其转化为数字信号，以供后续处理和传输。

2.2 传输层传输层负责将感知层采集到的数据传输到云平台或边缘服务器。

传输层可以通过有线或无线方式实现数据的传输，如Wi-Fi、蓝牙、LoRa、NB-IoT等。

2.3 服务层服务层是物联网系统中的核心层次，主要负责数据处理、存储、管理和安全等功能。

在服务层中，采用云计算、大数据、人工智能等技术来处理海量的物联网数据，并提供数据分析、挖掘和应用服务。

2.4 应用层应用层是物联网系统中最上层的层次，它是为了满足用户需求而设计的。

应用层通过开发各种具体应用，实现对物联网系统的监控、管理和控制，提供更加智能化和便捷化的服务和体验。

3. 物联网系统的应用物联网系统广泛应用于各个领域，包括智能家居、智能城市、工业自动化、交通运输、健康医疗等。

3.1 智能家居物联网系统在智能家居中的应用越来越普遍。

通过物联网系统，用户可以通过手机或其他终端设备，远程控制家中的灯光、电器、安防系统等，实现家居的智能化管理和控制。

3.2 智能城市物联网系统可以应用于智能城市的各个方面，如智能交通、智能能源、智能环境监测等。

通过物联网系统，可以实现交通拥堵检测、智能停车、智能照明和环境监测等功能，提高城市的智能化水平和居民生活质量。

3.3 工业自动化物联网系统在工业自动化领域起到了重要作用。

感知层、网络层和应用层
物联网从架构上面可以分为感知层、网络层和应用层
（1）感知层：负责信息采集和物物之间的信息传输，信息采集的技术包括传感器、条码和二维码、 RFID射频技术、音视频等多媒体信息，信息传输包括远近距离数据传输技术、自组织组网技术、协同信息处理技术、信息采集中间件技术等传感器网络。

感知层是实现物联网全面感知的核心能力，是物联网中包括关键技术、标准化方面、产业化方面亟待突破的部分，关键在于具备更精确、更全面的感知能力，并解决低功耗、小型化和低成本的问题。

（2）网络层：是利用无线和有线网络对采集的数据进行编码、认证和传输，广泛覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施，是物联网三层中标准化程度昀高、产业化能力昀强、昀成熟的部分，关键在于为物联网应用特征进行优化和改进，形成协同感知的网络。

（3）应用层：提供丰富的基于物联网的应用，是物联网发展的根本目标，将物联网技术与行业信息化需求相结合，实现广泛智能化应用的解
决方案集，关键在于行业融合、信息资源的开发利用、低成本高质量的解决方案、信息安全的保障以及有效的商业模式的开发。

各个层次所用的公共技术包括编码技术、标识技术、解析技术、安全技术和中间件技术。

物联网的技术架构详解物联网（Internet of Things，IoT）是指将各种物理设备、物品、传感器、执行器等通过互联网连接起来，实现信息的交互和共享，从而实现智能化管理和服务的一种技术。

物联网的技术架构包括感知层、网络层、平台层和应用层，下面将对每个层次进行详细解释。

一、感知层感知层是物联网的第一层，它的主要功能是收集各种数据和信息。

感知层可以通过各种传感器和执行器来收集物品的数据和信息，例如温度、湿度、位置、重量等等。

这些数据和信息可以通过感知网、短距离无线通信技术等手段传输到网络层。

感知层还需要考虑如何实现低功耗、低成本、高可靠性等需求，以便实现物联网的长期监测和控制。

在感知层中，传感器是核心设备之一。

传感器是一种能够感受外界信号并将其转化为电信号的装置，它可以将温度、湿度、压力、重量、光等物理量转化为电信号，从而实现物理世界和数字世界的连接。

传感器技术的发展是物联网发展的重要基础之一，它能够提高物联网系统的精度和可靠性。

另外，感知层还需要考虑执行器的设计。

执行器是一种能够将数字信号转化为物理量的装置，例如电机、控制阀等。

执行器需要满足快速响应、高精度、高稳定性等要求，以便实现物联网系统的控制和调节。

二、网络层网络层是物联网的第二层，它的主要功能是将感知层收集到的数据和信息进行传输和通信。

网络层需要支持各种通信协议和网络协议，例如Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等等，同时还需要考虑如何实现数据的安全传输和可靠性保障。

在网络层中，无线通信技术是关键技术之一。

无线通信技术可以通过无线电波、微波等方式实现数据的传输和通信。

在物联网系统中，无线通信技术需要满足低功耗、低成本、高可靠性等要求，以便实现物联网系统的长期监测和控制。

另外，网络层还需要考虑数据的安全性和可靠性。

物联网系统需要面对各种安全威胁，例如黑客攻击、数据泄露等。

因此，网络层需要采用各种安全机制和技术手段，保障物联网系统的安全性。

物联网的层级架构模型最受国内推崇的物联网层级架构是国际电信联盟（ITU）提出的物联网三层架构模型，即由感知层、网络层和应用层组成的三层体系。

为便于理解，结合当前技术发展，从下到上，可以将物联网依次分为目标对象层、感知控制层、网络传输层和应用服务层等四层。

图1物联网四层架构模型图其中：（1）目标对象层严格来说，目标对象层不算是物联网体系结构的一部分，但物联网的感知控制设备又与目标对象紧密相关。

在信息化时代里，“物”应当有识别信息、位置信息、状态信息和相关信息等，若“物”包含智能设备，还应包括运行信息和控制信息。

（2）感知控制层物联网的感知控制层是物联网的核心层，主要完成物体信息的采集、转换、收集、处理和计算，以及必要的控制，具体包含传感器（或控制器）、短距离传输网络和物联网网关等三部分。

●传感器（或控制器）：用来进行数据采集、转换及实现控制。

●短距离传输网络：将传感器采集的数据发送到网关或将控制指令发送到控制器。

其中：短距离传输网络是指无线覆盖范围在个人活动范围内（通常10m左右），属于个域网（PersonalArea Network，PAN）应用。

比如：读写器与电子标签之间的射频通信，红外收发器之间的红外通信，超宽带（Ultra Wide Band，UWB）通信，蓝牙通信，Wi-Fi通信等；●物联网网关：通过短距离传输网络对传感器采集到的物体信息进行收集、处理和计算，并将控制指令通过短距离传输网络发送给控制器。

（3）网络传输层物联网的网络传输层主要完成信息的传递和处理，包括接入单元和接入网络两部分。

●接入单元：是连接感知控制层的桥梁，它汇聚从感知控制层获得的数据，并将数据发送到接入网络。

●接入网络：即现有的通信网络，包括移动通信网、公共电话网、有线网络等。

通过接入网络，将数据最终传入单位内部网，甚至互联网。

（4）应用服务层物联网的应用服务层主要完成数据的管理和数据的处理，并将这些数据与各行业应用的结合，包括中间件和应用等两部分。