物联网传感技术及应用研究

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1、物联网传感技术及应用研究陈宁李雅丽提要I在解析物联网两层基木涵义的基础上,提出了括底层网络分布、汇聚网关接入、互联网络融合、终端用户应用四部分的物联网系统架构;设计了由网络通信协议、网络控制平台、应用终端平台组成的面向物联网的网络协议体系，并从硬件和软件两个层面讨论了实现物联网的关键技术；在分析当前物联网标准、技术、安全以及应用方面存在问题的基础上提出了未来物联M发展的六个重要理念。关键词I物联网系统架构协议体系发展理念中图分类号:TN92作者信息

2、陈宁(1978—)，男，河北临城人，硕士，石家庄信息工程职业学院高级工程师，主要从事移动无线网络设计规划方向的研究，050035。1

3、引言物联网(InternetofThings,loT)作为一种新兴网络技术和产业模式[1,2],在业界受到广泛关注。从国际电信联盟(ITU)在信息社会世界峰会上发布的《互联网报告2005:物联网》中可以总结出物联网所体现的两层基木涵义:⑴目前的三大网络，括互联网(Internet)、电信网、广播电视网是物联网实现和发展的基础,物联网是在三网基础上的延伸和扩展；(2)用户应用终端从人与人之间的信息交互与通信扩展到了人与物、物与物、物与人之间的沟通连接，因此，物联网技术能够使物体变得更加智能化.从目前的发展形势看，最有可能率先获得智能连接功能的物体括家居设备、电网设备、物流设备、医疗

4、设备以及农业设备，并基于此实现人类与自然环境的系统融合。木文在系统研究和调研的基础上，从技术层面说明了物联网所应只备的系统架构、网络协议体系、关键技术，总结了物联网所面临的问题，提出了未来物联网发展的全新理念。2loT的系统架构本文所提出的物联网系统架构如图1所示,包括底层网络分布、汇聚网关接入、互联网络融合以及终端用户应用四个部分。图1物联网系统架构在图1中，大量的底层网络系统选择性的分布于物理空间当中,根据各自特点通过相疲方式构成网络分布。底层网络通过RFID(RadioFrequencyIdentification)、WSNs(WirelessSensorNetworks)

5、、无线局域网等网络技术采集物物交换信息并俾输到智能汇聚网关，通过智能汇聚网关接入到网络融合体系,最后利用包括广播电视网、互联网、电信网等网络途径使信息到达终端用户应用系统。与此同吋，终端用户可以通过主观行为影响底层网络面向不同应用，从而实现人与物、物与物、物与人之间的物联信息交互。2loT协议体系在物联网中要完成可靠稳定的数据交换就必须遵守若干事先约定好的准则.明确规定了所交换的数据格式以及事件实现顺序的若干准则称为物联网网络协议。因此，物联网网络通信协议、物联网网络控制平台、物联网应用终端平台构成了物联网体系结构，如图2所示。图2物联网体系结构3.1网络通信协议物联网是三M融合

6、基础上的延伸和扩展，而三网融合的关键是实现三网的完全ip化，基于ip的优化网络是三网融合的结合点。因此对于物联网来说，以ip协议为基础，采用类似于互联网TCP/IP协议的分层网络通信协议可以为上层的各种疲用提供服务(ev-erythingoverIP),同时该协议允许IP协议下的各种异构网络可以在优化网络上运行(IPovereverything)。图3给出了物联网分层网络通信协议族示意图。图3物联网通信协议簇示意图(1＞网络接口层:物联网的网络接口层负责完成信息的采集和捕获，并对信息进行有效的融合和压缩，所采用的传输介质主要有无线电波、光波、红外线等。⑵M络层:物联网的网络层主要

7、负责IP寻址和路由的发现和维护.物联网中各种异构网络能够互相通信就必须进行非常复杂的硬件地址转换,这项工作对于异构网络中的各个节点来说几乎是不可能完成的。但统一的IP地址就可以解决这样的复杂问题;针对未来物联网络的需求，需要在底层网络中建立一种基于IP的新路由方式来实现优化网络主机与物联网节点之间的无缝链接通信。(3)传输层:物联网的传输层主要负责数据流的传输控制，具有分用和复用的功能。(4)应用层:物联网的应用层是体系结构中的最高层，本层直接为终端应用进程提供服务。3.2网络控制平台网络控制平台主要是对底层异构网络间信息处理的管理以及整个物联网网络的自组织管理,包括信息处理管理

8、、网络自组织管理、安全管理以及服务质量管理。(1)信息处理管理:由于物联网感知信息的不确定性，所以需要对物联网信息进行处理，主要包括同构网元间的信息融合和信息压缩，异构网元间的协作信息处理。(2)网络自组织管理:物联网大多数节点具有随机部署的特点，并且物联网的网络拓扑结构具有动态性，所以需要通过有效的网络自组织管理技术满足物联网网络结构多变性的需求.主要包括异构网络管理、资源与任务管理、数据管理、部署管理、初始化及维护管理。(3)安全管理:由于物联网无线信道具有不确定性，所以传统