物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù).ppt

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1、第2章物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)2.1　物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)概述2.2　感知層2.3網(wǎng)絡(luò)層2.4應(yīng)用層2.5物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)由于物聯(lián)網(wǎng)尚處在起步階段，還沒有一個廣泛認(rèn)同的體系結(jié)構(gòu)。在公開發(fā)表物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的同時，很多研究人員也提出了若干物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)。例如物品萬維網(wǎng)（WebofThings，WoT）的體系結(jié)構(gòu)，它定義了一種面向應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)，把萬維網(wǎng)服務(wù)嵌入到系統(tǒng)中，可以采用簡單的萬維網(wǎng)服務(wù)形式使用物聯(lián)網(wǎng)。這是一個以用戶為中心的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，試圖把互聯(lián)網(wǎng)中成功的、面向信息獲取的萬維網(wǎng)結(jié)構(gòu)移植到物聯(lián)網(wǎng)上，用于物聯(lián)網(wǎng)的信息發(fā)布、檢索和獲取。當(dāng)前，較具代表性的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)有歐美支持的EPCGlobal物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)和

2、日本的UbiquitousID（UID）物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)等。我國也積極參與了物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究，正在積極制訂符合社會發(fā)展實際情況的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和架構(gòu)。2.1　物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)概述2.1　物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)概述2.1.1物聯(lián)網(wǎng)的自主體系結(jié)構(gòu)(Autonomic-orientedArchitecture，AOA)為了適應(yīng)異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)無線通信環(huán)境需要，GuyPujolle(巴黎第六大學(xué)研究人員)在《AnAutonomic-orientedArchitecturefortheInternetofThings》(IEEEJohnVincentAtanasoff2006InternationalSymposiumon

3、ModernComputing)中提出了一種采用自主通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)自主體系結(jié)構(gòu)，如圖2.1所示。圖2.1物聯(lián)網(wǎng)的一種自主體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)面主要用于數(shù)據(jù)分組的傳送控制面通過向數(shù)據(jù)面發(fā)送配置信息，優(yōu)化數(shù)據(jù)面的吞吐量，提高可靠性它提供整個網(wǎng)絡(luò)信息的完整視圖，并且提煉成為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的知識，用于指導(dǎo)控制面的適應(yīng)性控制管理面用于協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)面、控制面和知識面的交互，提供物聯(lián)網(wǎng)的自主能力。物聯(lián)網(wǎng)的這種自主體系結(jié)構(gòu)由數(shù)據(jù)面、控制面、知識面和管理面四個面組成。具體來講，以知識層為指導(dǎo)，由控制層確定數(shù)據(jù)層中的通信協(xié)議，執(zhí)行已知的或者新出現(xiàn)的任務(wù)，并保證整個系統(tǒng)的自組織、自管理和可進化特性。AOA所涉及的協(xié)議棧比較復(fù)雜，

4、只適用于計算資源較為充裕的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點。自主體系結(jié)構(gòu)的知識層、控制層、數(shù)據(jù)層和管理層都基于自主件SelfWare的構(gòu)建原理與技術(shù)組合而成。所謂自主通信是指以自主件(SelfWare)為核心的通信，自主件在端到端層次以及中間節(jié)點，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)控制面已知的或者新出現(xiàn)的任務(wù)，自主件可以確保通信系統(tǒng)的可進化特性。在圖2.1所示的自主體系結(jié)構(gòu)中，其自主特征主要是由STP/SP協(xié)議棧和智能層取代了傳統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議棧，如圖2.2所示，其中STP表示智能傳輸協(xié)議(SmartTransportProtocol)，SP表示智能協(xié)議(SmartProtocol)。物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的智能層主要用于協(xié)商交互節(jié)點之間STP/

5、SP的選擇，優(yōu)化無線鏈路之上的通信和數(shù)據(jù)傳輸，以滿足異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的聯(lián)網(wǎng)需求。圖2.2STP/SP協(xié)議棧的自主體系結(jié)構(gòu)這種面向物聯(lián)網(wǎng)的自主體系結(jié)構(gòu)所涉及的協(xié)議棧比較復(fù)雜，只適用于計算資源較為充裕的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點。2.1物聯(lián)網(wǎng)的EPC體系結(jié)構(gòu)隨著全球經(jīng)濟一體化和信息網(wǎng)絡(luò)化進程的加快，為滿足對單個物品的標(biāo)識和高效識別，美國麻省理工學(xué)院的自動識別實驗室(Auto-ID)在美國統(tǒng)一代碼協(xié)會(UCC)的支持下，提出要在計算機互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID、無線通信技術(shù)，構(gòu)造一個覆蓋世界萬物的系統(tǒng)；同時還提出了電子產(chǎn)品代碼(ElectronicProductCode，EPC)的概念，即每個對象都將賦予一個

6、唯一的EPC，采用射頻識別技術(shù)的信息系統(tǒng)管理，數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)儲存由EPC網(wǎng)絡(luò)來處理。隨后，國際物品編碼協(xié)會(EAN)和美國統(tǒng)一代碼協(xié)會(UCC)于2003年9月聯(lián)合成立了非營利性組織EPCGlobal，將EPC納入了全球統(tǒng)一標(biāo)識系統(tǒng)，實現(xiàn)了全球統(tǒng)一標(biāo)識系統(tǒng)中的GTIN編碼體系與EPC概念的完美結(jié)合。EPCGlobal對于物聯(lián)網(wǎng)的描述是，一個物聯(lián)網(wǎng)主要由EPC編碼體系、射頻識別系統(tǒng)及EPC信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三部分組成。1．EPC編碼體系物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的是全球物品的信息實時共享。顯然，首先要做的是實現(xiàn)全球物品的統(tǒng)一編碼，即對在地球上任何地方生產(chǎn)出來的任何一件物品，都要給它打上電子標(biāo)簽。這種電子標(biāo)簽帶有一個

7、電子產(chǎn)品代碼，并且全球唯一。電子標(biāo)簽代表了該物品的基本識別信息，例如，表示“A公司于B時間在C地點生產(chǎn)的D類產(chǎn)品的第E件”。目前，歐美支持的EPC編碼和日本支持的UID編碼是兩種常見的電子產(chǎn)品編碼體系。2．射頻識別系統(tǒng)射頻識別系統(tǒng)包括EPC標(biāo)簽和讀寫器。EPC標(biāo)簽是編號(每件商品唯一的號碼，即牌照)的載體，當(dāng)EPC標(biāo)簽貼在物品上或內(nèi)嵌在物品中時，該物品與EPC標(biāo)簽中的產(chǎn)品電子代碼就建立起了一對一的映射關(guān)系。E