物联网体系架构及关键技术.ppt

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1、第2章物联网体系架构2.1　物联网体系架构概述2.2　感知层2.3网络层2.4应用层2.5物联网的关键技术由于物联网尚处在起步阶段，还没有一个广泛认同的体系结构。在公开发表物联网应用系统的同时，很多研究人员也提出了若干物联网体系结构。例如物品万维网（WebofThings，WoT）的体系结构，它定义了一种面向应用的物联网，把万维网服务嵌入到系统中，可以采用简单的万维网服务形式使用物联网。这是一个以用户为中心的物联网体系结构，试图把互联网中成功的、面向信息获取的万维网结构移植到物联网上，用于物联网的信息发布、检索和获取。当前，较具代表性的物联网架构有欧美支持的EPCGlobal物联网体系架构和

2、日本的UbiquitousID（UID）物联网系统等。我国也积极参与了物联网体系结构的研究，正在积极制订符合社会发展实际情况的物联网标准和架构。2.1　物联网体系架构概述2.1　物联网体系架构概述2.1.1物联网的自主体系结构(Autonomic-orientedArchitecture，AOA)为了适应异构物联网无线通信环境需要，GuyPujolle(巴黎第六大学研究人员)在《AnAutonomic-orientedArchitecturefortheInternetofThings》(IEEEJohnVincentAtanasoff2006InternationalSymposiumon

3、ModernComputing)中提出了一种采用自主通信技术的物联网自主体系结构，如图2.1所示。图2.1物联网的一种自主体系结构数据面主要用于数据分组的传送控制面通过向数据面发送配置信息，优化数据面的吞吐量，提高可靠性它提供整个网络信息的完整视图，并且提炼成为网络系统的知识，用于指导控制面的适应性控制管理面用于协调数据面、控制面和知识面的交互，提供物联网的自主能力。物联网的这种自主体系结构由数据面、控制面、知识面和管理面四个面组成。具体来讲，以知识层为指导，由控制层确定数据层中的通信协议，执行已知的或者新出现的任务，并保证整个系统的自组织、自管理和可进化特性。AOA所涉及的协议栈比较复杂，

4、只适用于计算资源较为充裕的物联网节点。自主体系结构的知识层、控制层、数据层和管理层都基于自主件SelfWare的构建原理与技术组合而成。所谓自主通信是指以自主件(SelfWare)为核心的通信，自主件在端到端层次以及中间节点，执行网络控制面已知的或者新出现的任务，自主件可以确保通信系统的可进化特性。在图2.1所示的自主体系结构中，其自主特征主要是由STP/SP协议栈和智能层取代了传统的TCP/IP协议栈，如图2.2所示，其中STP表示智能传输协议(SmartTransportProtocol)，SP表示智能协议(SmartProtocol)。物联网节点的智能层主要用于协商交互节点之间STP/

5、SP的选择，优化无线链路之上的通信和数据传输，以满足异构物联网设备之间的联网需求。图2.2STP/SP协议栈的自主体系结构这种面向物联网的自主体系结构所涉及的协议栈比较复杂，只适用于计算资源较为充裕的物联网节点。2.1物联网的EPC体系结构随着全球经济一体化和信息网络化进程的加快，为满足对单个物品的标识和高效识别，美国麻省理工学院的自动识别实验室(Auto-ID)在美国统一代码协会(UCC)的支持下，提出要在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线通信技术，构造一个覆盖世界万物的系统；同时还提出了电子产品代码(ElectronicProductCode，EPC)的概念，即每个对象都将赋予一个

6、唯一的EPC，采用射频识别技术的信息系统管理，数据传输和数据储存由EPC网络来处理。随后，国际物品编码协会(EAN)和美国统一代码协会(UCC)于2003年9月联合成立了非营利性组织EPCGlobal，将EPC纳入了全球统一标识系统，实现了全球统一标识系统中的GTIN编码体系与EPC概念的完美结合。EPCGlobal对于物联网的描述是，一个物联网主要由EPC编码体系、射频识别系统及EPC信息网络系统三部分组成。1．EPC编码体系物联网实现的是全球物品的信息实时共享。显然，首先要做的是实现全球物品的统一编码，即对在地球上任何地方生产出来的任何一件物品，都要给它打上电子标签。这种电子标签带有一个

7、电子产品代码，并且全球唯一。电子标签代表了该物品的基本识别信息，例如，表示“A公司于B时间在C地点生产的D类产品的第E件”。目前，欧美支持的EPC编码和日本支持的UID编码是两种常见的电子产品编码体系。2．射频识别系统射频识别系统包括EPC标签和读写器。EPC标签是编号(每件商品唯一的号码，即牌照)的载体，当EPC标签贴在物品上或内嵌在物品中时，该物品与EPC标签中的产品电子代码就建立起了一对一的映射关系。E