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物联网体系结构是什么?都有何特点?

物联网体系结构是什么?都有何特点?

2022-06-28

作者:yunzhimeng

从技术领域来看,物联网涉及移动通信技术、物联网开发技术、分布式数据存储与处理技术、IP网络应用技术、嵌入式应用技术、协议分析及算法设计等多个技术领域;从网络组成来看,涉及传感网、互联网、通信网、广电网等多种网络,是由各种通信网络和互联网融合而成的;从物联网建设和使用的参与者组成来看,包括了物联网应用提供商、传感器件提供商、物联网基础设施提供商、数据服务提供商、政府、个人用户等。对于如此复杂的物联网,受限必须梳理清楚体系架构,才能有效地识别出不同网络、技术及主体在该系统中的角色及联系,通过调整产业结构,促进物联网技术和应用快速、规模化发展。

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  物联网体系结构

  目前被广泛认可的物联网参考体系架构分为三层,分别是感知层、网络层和应用层。

  感知层:包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、M2M终端、传感器网络和传感器网关等,主要功能是识别物体、采集信息。

  网络层:首先包括各种通信网络与互联网形成的融合网络,除此之外还包括物联网管理中心、信息中心、云计算平台、专家系统等对海量信息进行智能处理的部分。

  应用层:将物联网技术与行业专业技术相结合,实现广泛智能化应用的解决方案集。物联网通过应用层最终实现信息技术与行业的深度融合,实现行业智能化。

  就目前国内外物联网的发展来看,并未能够有效地指导整个物联网产业,使之进入快速发展的通道。部分原因在于,该架构对于网络层的描述过于概括,并且网络层本身从语义上也容易让人与互联网协议中的网络层产生混淆,因此一定程度上阻碍了人们对物联网体系架构的认识。从现状来看,目前业界对网络层认识还处于相对粗浅的层次,物联网产业界还没有充分发展网络层中对物联网业务发展起到重大推动作用的物联网支撑平台,大多数应用仍只是把网络层当作物联网数据的传输通道,尚未利用网络层所提供的物联网运营支撑能力和业务支撑能力。

  对于物联网体系架构的理解不能仅从网络的视角触发,而应该把物联网当作一个完整的系统来看待,从全局的角度触发,系统地考虑物联网建设与发展过程中,需要涉及的各个环节、所在的层级及它们之间的联系。结合信息流的流向,以及产业关联对象来梳理物联网架构中各个层次,可以将物联网架构分为四个层次,分别是感知及控制层、网络层、平台服务层和应用服务层。

  物联网平台是物联网产业链的枢纽,向下接入分散的物联网传感层,汇集传感数据,向上面向应用服务提供商提供应用开发的基础性平台和面向底层网络的统一数据接口,支持具体的基于传感数据的物联网应用。

  感知与控制层:通过从传感器、计量器等器件获取环境、资产或者运营状态信息,在进行适当的处理之后,通过传感器传输网关将数据传递出去;同时通过传感器接收网关接收控制指令信息,在本低传递给控制器件达到控制资产、设备及运营的目的。在此层次中,感知及控制器件的管理、传输与接收网关、本低数据及信号处理是重要的技术。

  网络层:通过公网或者专网以无线或者有线的通信方式将信息、数据与指令在感知与控制层、平台服务层、应用层服务之间传递,主要由运营商提供的各种广域IP通信网络组成,包括ATM、xDSL、光纤等有线网络,以及GPRS、3G、4G、NB-IoT等移动通信网络。

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  平台服务层:物联网平台是物联网网络架构和产业链条中的关键环节,通过它不仅实现对终端设备和资产的“管、控、营”一体化,向下连接感知层,向上面向应用服务提供商提供应用开发能力和统一接口,并未各行各业提供通用的服务能力,如数据路由、数据处理与挖掘、仿真与优化、业务流程和应用整合、通信管理、应用开发设备维护服务等。

  应用服务层:丰富的应用是物联网的最终目标,未来基于政府、企业、消费者三类群体将衍生出多样化的物联网应用,创造巨大的社会价值。根据企业业务需要,在平台服务层之上建立相关的物联网应用,例如,城市交通情况的分析与预测,城市资产状态监控与分析,环境状态监控、分析与预警(如风力、雨量、滑坡),健康状况监测与医疗方案建议等。

  上述物联网体系架构的设计是从物联网建设和发展的实际情况出发的,考虑了物联网所涉及各技术的层次,也兼顾了物联网产业链中的各个环节,对于物联网规模化、产业化发展具有一定的参考价值。该架构中的各个层次的物联网平台的建设与部属都将会非常有助于激发物联网应用的活力,而且还十分有利于促进物联网在各行业、各领域的渗透与深化。

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