当前课程知识点：计算机网络技术 > 第七章 物联网技术研究与应用 > 7.2 物联网的体系结构 > 7.2 物联网的体系结构（上）
7.2节 物联网的体系结构
在谈到体系结构时
我们自然会想到计算机的体系结构
与冯 · 诺依曼
计算机网络体系结构
与OSI参考模型
互联网体系结构
移动互联网体系结构等等
对于一个复杂的大系统的设计
必然要采用“化整为零
分而治之”的“分层结构”思想
计算机网络的体系结构
就是一个典型的分层结构
研究物联网层次结构之前
先将物联网工作过程
与人对于外部客观的物理世界感知
与处理过程做一个比较
人的感官用来获取信息
人的神经用来传输信息
人的大脑用来处理信息
使人具有智慧处理各种问题的能力
物联网处理问题同样要经过3个过程
全面感知 可靠传输与智能计算
因此
有人将它比喻成人的感官
人的神经
与人的大脑
它们的对比关系示意图
如图所示
物联网的特征
物联网体系结构的研究
对于物联网技术是十分重要的
正确的体系结构模型
对物联网关键技术与
物联网应用系统设计
与实现方法的研究
具有重要的指导意义
物联网是一个形式多样
涉及社会生活各个领域的复杂系统
其体系结构模型研究的难度
主要表现在物联网网络的异构性
网络规模的差异性
以及接入的多样性上
尽管物联网系统结构复杂
不同物联网应用系统的功能
规模差异很大
但是它们必然存在着
很多内在的共性特征
从功能的角度分析
物联网由感知层
传输层与应用层组成
层次结构模型如图所示
其中
网络层又分为接入层
汇聚层
和核心交换层
而应用层也分为管理服务层
和行业应用层
物联网的感知层
感知层是物联网的基础
是联系物理世界
与虚拟世界的纽带
理解感知层
需要注意以下几个问题
一个是感知层设备多种多样
可分为自动感知设备
(如RFID和传感器)
与人工生成信息设备
（如智能手机 GPS）
第二个问题是
感知能力与控制能力
如核泄漏
如核泄漏现场处理的机器人
可以根据指令进入指定位置
打开或关闭某个开关
把通过传感器感知的周围的核泄漏
相关参数传送给指挥中心等
它必须同时具有感知和控制能力
第二个问题是对感知层技术发展的讨论
目前讨论的物联网
主要针对大规模
与低造价的射频标签
传感器的应用问题
同时
世界各国正在大力研究
智能机器人技术
通过网络来控制大量智能机器人
协同工作的机器人集群的研究
正一步一步展现出它能够更有效的
扩大人类感知世界
智慧处理问题能力的应用前景
必然会进入物联网
成为物联网重要的成员
物联网的网络层
物联网的网络层 也叫传输层
与计算机网络体系结构
7层协议中的网络层
或传输层的内涵是不相同的
它相当于计算机网络中的
传输网的概念
在计算机
网络层次结构模型的讨论中
有两种基本方法
一种方法是从开放系统
互联参考模型(OSI)的角度
将计算机网络分成
从物理层到应用层的7层结构
另一种方法是应用系统体系结构
（Application Architecture, AA）
将一个大型的互联网应用系统分为
网络应用与传输网两部分
将为互联的计算机进程通信提供
数据传输服务的部分叫做“传输网”
那么 广域网 城域网 局域网
与个人区域网互联的结构
以及电信的移动通信网
电话交换网都属于传输网的范畴
前一种方法适合于
网络理论与分层协议的研究
后一种方法适用于
网络应用协同设计与实现的研究
物联网研究的侧重点
应该放在网络应用上
因此
后一种抽象方法更适合
物联网层次结构模型
与体系结构的研究
在应用系统体系结构的指导下
任何一个
大型互联网应用系统的设计者
都可以将复杂的问题“分而治之”
使得设计
实施和运行管理能够做到有条不紊
物联网接入层相当于
计算机网络OSI参考模型中的
物理层与数据链路层
传感器与接入层设备构成了
物联网络感知网络的基本单元
无线传感器节点
由感知层的传感器芯片
与接入层的数据处理电路
数据发送/接收电路与天线组成
多个无线传感器节点
组成一个无线传感器网络
如果从计算机网络的角度看
无线传感器网络通过
拓扑控制机制与网络协议
自动形成转发感知数据的
多跳无线网络系统
以及为适应拓扑动态变化的重构能力
多数情况是在物理层和
数据链路层实现的
接入层网络技术类型可以分为两类
无线接入与有线接入
无线接入如蓝牙协议
ZigBee
IEEE802.15.4等
有线接入
如现场总线网接入
电力线接入与电话线接入
物联网的网络层——汇聚层
图中给出了一个基于RFID的大型零售
与物流企业的物联网系统汇聚层
与核心交换层的结构示意图
汇聚层处在接入层与核心交换层之间
它的主要功能
对接入层来的数据分组进行汇聚
转发与交换
进行本地路由
过滤
流量均衡
QoS管理
安全控制
地址转换等
并根据处理结果
把用户流量转发到核心交换层
或在本地进行路由处理
汇聚层网络技术类型
主要有
WPAN WLAN WMAN
无线移动通信网等
-1.1 计算机网络的发展历程
--计算机的发展
-1.2 从计算机网络到互联网
-1.3 从互联网到移动互联网
-1.4 从移动互联网到物联网
-1.5-1.7 深入认识计算机网络结构、网络安全、互联网的成功经验
--1.5-1.7 深入认识计算机网络结构、网络安全、互联网的成功经验
-第一章 作业
-2.1 传输网的基本概念
-2.2 广域网技术研究与发展
-2.3 城域网技术研究与发展
-2.4 局域网技术研究与发展
-2.5 个人区域网研究与发展
-2.6 个人区域网研究与发展
-2.7-2.8 3G/4G与M2M工作模式、传输网两个融合的发展趋势
--2.7-2.8 3G/4G与M2M工作模式、传输网两个融合的发展趋势
-第二章 作业
-3.1 网络层与IP协议的演变与发展
-3.2 IPv4与IPv6协议
-3.3 路由技术的研究与发展
-3.4 QoSR与RSVP、DiffServ与MPLS
-3.5 IPv4向IPv6过渡
-3.6 路由器技术的研究与发展
-3.7 下一代互联网体系结构的研究
-第三章 作业
-4.1 网络环境中分布式进程通信
-4.2 传输层的基本功能
-4.3 传输控制协议
-4.4 用户数据报协议
-4.5 实时传输协议RTP/RTCP
-4.6. 容迟网技术的研究
-第四章 作业
-5.1 Internet应用发展与应用层协议分类
-5.2 P2P网络的主要类型
-5.3 基于P2P的网络应用
-6.1 移动互联网的概念
--第6章-移动互联网与移动IP - 6.1-6.2-PPT
-6.2 移动IP
-6.3 移动IPv4的基本工作原理
--第6章-移动互联网与移动IP - 6.3-6.4-PPT
-6.4 移动IPv6协议
-第五-六章 作业
-7.1 网联网的概念
-7.2 物联网的体系结构
-7.3 物联网的ONS 服务
-7.4 车联网VANET的基本概念
-7.5 车联网VANET的协议标准
-第七章 作业
