物联网的构成与要素

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1、第2章物联网的技术基础第2章目录2.1物联网的构成与要素2.2物联网中的计算机与网络接入2.3产品电子代码（EPC）与RFID2.1物联网的构成与要素2.1.1物联网系统组成2.1.2物联网的结构2.1.3物联网建模与要素2.1物联网的构成与要素2.1.1物联网系统组成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、信息的互联与共享和智能控制。在物联网的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物

2、品的“透明”管理。物联网从技术特征来看与互联网之间的关系有几点特征：（1）软、硬技术结合的应用网。从目前技术观点看，物联网与互联网的关系是由可接入互联网的传感器组成的软硬结合的应用网。（2）互联网与传感器是基础物联网不是一个全新的网络，是网络技术发展的互联网的应用和扩展，是互联网应用的一部分。（3）互联网的服务互联网好比是人类信息交换的动脉，物联网就是毛细血管，两者互联互通，物联网是互联网服务的有益补充。（4）未来网络技术物联网、泛在网络、未来的互联网，他们的名字虽然不同，但表达的都是同一个愿景，那就是人类可以随时、随地、使用任何网络、联系任何人或物，达到信息自由交换

3、的目的。物联网需要对物体具有全面感知能力，对信息具有可靠传送和智能处理能力，从而形成一个连接物体与物体的信息网络，即全面感知、可靠传送、智能处理是物联网的基本特征。2.1.2物联网的结构1、物联网及其服务体系分类：（1）按应用对象分：专用物联网和公众物联网公众物联网：为满足大众生活和信息的需求提供的物联网服务。专用物联网：满足企业、团体或个人特色的应用需求，有针对地提供专业性的物联网业务应用。专用物联网可以利用公众网络(如Internet)、专用网络（局域网、企业网络或移动通信互联网的公用网络）中的专用资源等进行信息传送。表表2-1表2-1物联网分类方式举例2.1.

4、2物联网的结构多跳接入是利用WSN技术，将具有无线通信与计算能力的微小传感器节点通过自组织方式，各节点能根据环境的变化，自主地完成网络自适应组织和信息的传递。由于节点间距离较短，一般采用多跳方式进行通信。传感器网络最终将信息通过接入网关传递到承载网络。典型的无线传感器设备有ZigBee、UWB等。多跳接入方式适用于终端设备分别集中、终端与网络间传递数据量较小的应用。通过采用多跳接入方式可以降低末梢节点、接入层和承载网络的建设投资和应用成本，以及方便建设实施工作和提升接入网络的健壮性，如图所示。2.1.2物联网的结构根据物联网自身特征，其应该提供以下几类服务：连网类服务

5、：物品标识、通信和定位。信息类服务：信息采集、存储和查询。操作类服务：远程配置、监测、远程操作和控制。安全类服务：用户管理、访问控制、事件报警、入侵检测和攻击防御。管理类服务：故障诊断、性能优化、系统升级和计费管理服务。根据不同领域物联网的应用需求，以上服务类型可以进行相应地扩展或裁剪。物联网的服务类型是设计和验证物联网体系结构和物联网系统的主要依据。因此，也可以根据物联网的不同应用来构建不同的体系结构。2.物联网的节点和互连类型为了构建物联网的体系结构，首先需要划分物联网中网络节点的类型。物联网节点可以分成无源CPS节点、有源CPS节点、互联网CPS节点，其特征从以

6、下方面进行描述：电源、移动性、感知性、存储能力、计算能力、连网能力和连接能力。2.物联网的节点和互连类型无源CPS节点：具有电子标签的物体，这是物联网中数量最多的节点。有源CPS节点：具备感知、连网和控制能力的嵌入式系统，这是物联网的核心节点。互联网CPS节点：具备连网、控制能力的计算系统，这是物联网的信息中心和控制中心。2.物联网的节点和互连类型根据以上物联网节点的分类，可以进一步研究可能存在的连接类型。例如，物联网节点之间存在无源节点与有源节点、有源节点与有源节点及有源节点与互联网节点之间的连接，这些类型的连接结构构成了物联网互联的体系结构。由于物联网的异构性，通

7、用物联网体系结构由三部分构成：无源节点与有源节点互联结构、有源节点与有源节点互联结构、有源节点与互联网节点互联结构。2.物联网的节点和互连类型无源节点与有源节点互联结构如图所示。2.物联网的节点和互连类型有源节点与有源节点互联结构如图所示。2.物联网的节点和互连类型有源节点与互联网节点互联结构如图所示。2.物联网的节点和互连类型在以上定义的物联网体系结构中，物联网物理层协议提供在物理信道上采集和传递信息的功能，具有一定的安全性和可靠性控制能力；物联网数据链路层协议提供对物理信道访问控制、复用，在链路层安全、可靠、高效传递数据的功能，具有较为完整的可靠