物联网体系结构及其主要应用

物联网体系结构物联网（Internet of Things）是指通过各种传感器和通信设备连接物体，使之能够互相沟通和交互，从而实现信息的收集、传输和处理。

物联网的核心组成部分是其体系结构，即通过各个层次和组件的有机组合，构建一个完整的物联网系统。

本文将介绍物联网体系结构的基本架构和主要组成部分。

一、边缘层边缘层是物联网体系结构的最底层，也是最接近物体的一层。

它包括各类传感器、执行器以及相关的通信、存储和处理设备。

传感器负责感知环境中的各种参数和状态，并将其转化为数字信号；执行器则负责根据指令执行相应的操作。

边缘设备通过无线或有线网络与上层网关进行通信，传输采集到的数据和接收控制指令。

二、网关层网关层是连接边缘设备和核心网络的桥梁，在整个物联网体系结构中起到重要的作用。

它负责实现不同通信协议之间的转换和数据格式的处理，以便边缘设备能够与上层的网络进行交互。

网关层还可以具备一定的存储和计算能力，用于边缘数据的缓存和预处理。

同时，网关层也承担着数据安全和隐私保护的责任，通过身份验证和加密等手段保护物联网系统的安全。

三、核心网络层核心网络层是物联网的中间层，负责连接各个网关和云平台、应用程序等核心组件。

它采用各种通信协议和网络技术，实现不同设备之间的互联互通。

核心网络层也具备一定的路由和转发能力，用于数据的分发和传输。

此外，核心网络层还要满足物联网系统对带宽、延迟和可靠性等性能指标的要求，保证数据的快速和可靠传输。

四、云平台层云平台层是物联网的上层，负责数据的存储、处理和分析。

它提供了丰富的云服务和应用程序接口（API），使开发者可以基于物联网数据进行应用开发和创新。

云平台层具备强大的计算和存储能力，可以处理和分析海量的数据，并提供实时的决策支持。

同时，云平台还提供了对物联网系统进行远程管理和监控的功能，方便用户对设备进行集中控制和维护。

五、应用层应用层是物联网体系结构的最顶层，是向用户提供服务和功能的界面。

物联网体系结构物联网（Internet of Things，简称IoT）是指通过互联网将各种物理设备、传感器、软件和网络连接在一起，形成一个庞大的网络系统。

物联网的发展和应用已经渗透到了各个领域，改变着人们的生活方式和工作方式，成为了新时代的核心技术之一。

在物联网的基础上，一个良好的体系结构是非常重要的，它能够帮助我们更好地理解和应用物联网技术。

本文将围绕物联网体系结构展开讨论，探索其特点和重要性。

一、物联网体系结构的概念物联网体系结构是指构成物联网的各种组成部分和其相互之间的关系。

它可以看作是一个框架，为物联网的设计和实施提供了指导原则和方法。

合理的物联网体系结构可以提高系统的可靠性、安全性和性能，同时也方便后续的扩展和升级。

二、物联网体系结构的特点1. 分层结构：物联网体系结构通常采用分层的设计，将整个系统划分为多个层次。

每一层都有特定的功能和任务，实现了数据的流动和处理。

分层结构使得物联网系统更加灵活和可靠。

2. 概念清晰：物联网体系结构应该具有概念清晰、模块化的特点。

各个组件和功能应该明确定义，并且相互之间关联紧密。

这可以帮助开发人员更好地理解和应用物联网技术。

3. 标准化：物联网体系结构应该与国际标准相一致。

只有符合标准化的体系结构才能够实现互操作性，使得各种设备和系统能够相互通信和交互。

标准化还可以促进物联网技术的发展和推广。

4. 弹性和可扩展性：物联网体系结构应该具有弹性和可扩展性。

随着物联网的发展，系统需要不断地进行扩展和升级，以适应新的需求和技术。

一个良好的体系结构可以使得这一过程更加简单和高效。

三、物联网体系结构的重要性1. 增强系统安全性：物联网体系结构可以帮助设计人员识别系统中的安全隐患，并提供相应的解决方案。

合理的体系结构可以实现数据的加密和身份验证，防止未经授权的访问和信息泄露。

2. 提高资源利用效率：物联网体系结构可以合理分配和利用系统中的资源。

通过分层的设计和组件的优化，可以提高数据的收集、传输和处理效率，降低能源的消耗。

物联网技术一、物联网概念“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。

其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。

“物联网”是指各类传感器和现有的“互联网”相互衔接的一种新技术。

2005年11月27日，在突尼斯举行的信息社会峰会上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了物联网的概念。

物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。

在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。

其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

物联网概念的问世，打破了之前的传统思维。

过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开，一方面是机场、公路、建筑物，另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。

而在物联网时代,钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球。

物联网具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制。

在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。

二、体系结构每一次大危机，都会催生一些新技术，而新技术也是使经济，特别是工业走出危机的巨大推动力。

物联网的结构物联网的价值在于让物体也拥有了“智慧”，从而实现人与物、物与物之间的沟通，物联网的特征在于感知、互联和智能的叠加。

因此，物联网由三个部分组成：感知部分，即以二维码、RFID、传感器为主，实现对“物”的识别；传输网络，即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输，智能处理，即利用云计算、数据挖掘、中间件等技术实现对物品的自动控制与智能管理等。

目前在业界物联网体系架构也被公认为有三个层次：泛在化末端感知网络、融合化网络通信基础设施与普适化应用服务支撑体系，也可以通俗地将它们称为感知层、网络层和应用层。

(1)泛在化末端感知网络泛在化末端感知网络的主要任务是信息感知。

物联网的一个重要特征是“泛在化”，即“无处不在”的意思。

这里的“泛在化”主要是指无线网络覆盖的泛在化，以及无线传感器网络、RFID标识与其他感知手段的泛在化。

“泛在化”的特征说明两个问题：第一，全面的信息采集是实现物联网的基础第二，解决低功耗、小型化与低成本是推动物联网普及的关键。

“末端网络”是相对于中间网络而言的。

大家知道，在互联网中如果我们在中国访问欧洲的一个网络时，我们的数据需要通过多个互联的中间网络转发过去。

“末端网络”是指它处于网络的端位置，即它只产生数据，通过与它互联的网络传输出去，而自身不承担转发其他网络数据的功能。

因此我们可以将“末端感知网络”类比为物联网的末梢神经。

泛在化末端感知网络的另一个含义是物联网的感知手段的“泛在化”。

通常我们所说的RFID、传感器是感知网络的感知结点。

但是，目前仍然有大量应用的IC卡、磁卡、一维或二维的条形码也应该纳入感知网络,成为感知结点。

(2)融合化网络通信基础设施融合化网络通信基础设施的主要功能是实现物联网的数据传输。

目前能够用于物联网的通信网络主要有互联网、无线通信网与卫星通信网、有线电视网。

目前我国正在推进计算机网络、电信网与有线电视网的三网融合。

三网融合的结果将会充分发挥国家在计算机网络、电信网与有线电视网基础设施建设上多年投入的作用，推动网络应用，也为物联网的发展提供了一个高水平的网络通信基础设施条件。