1、物联网体系架构物联网体系架构02物联网形态结构物联网形态结构物联网的形态结构第1页物联网形态结构物联网形态结构物联网形态结构物联网形态结构开环式物联网开环式物联网结构结构闭环式物联网结闭环式物联网结构构融合式物联网融合式物联网结构结构物联网的形态结构第2页开环式物联网形态结构开环式物联网形态结构物联网体系架构物联网体系架构物联网的形态结构第3页开环式物联网形态结构开环式物联网形态结构开环式物联网形态结构开环式物联网形态结构传感设备感知信息包含物理环境信息和物理环境对系统反馈信息对传感器采集信息智能处理对处理信息进行公布，为人们提供相关信息服务，或人们依据这些信息去影响物理世界行为。因为物理环境
2、、感知目标存在混杂性以及其状态、行为存在不确定性等，使感知信息设备存在一定误差，需要经过智能信息处理来消除这种不确定性及其带来误差。开放式物联网结构对通信实时性要求不高，普通来说通信实时性只要到达秒级就能满足应用要求。物联网的形态结构第4页开环式物联网形态结构开环式物联网形态结构经典开环式物联网形态结构：操作指导控制系统经典开环式物联网形态结构：操作指导控制系统物联网的形态结构第5页闭环式物联网形态结构闭环式物联网形态结构物联网体系架构物联网体系架构物联网的形态结构第6页闭环式物联网形态结构闭环式物联网形态结构闭环式物联网形态结构闭环式物联网形态结构传感设备感知信息包含物理环境信息和物理环境对
3、系统系统反馈信息反馈信息控制单元依据这些信息结合控制与决议算法生成控制命令执行单元依据控制命令改变物理实体状态或系统物理环境(如：无人驾驶汽车)。闭环式物联网结构主要功效都由计算机系统自动完成，不需要人直接参加，且实时性要求很高，普通要求到达毫秒级，甚至微秒级。对此闭环式物联网结构要求含有精度时间同时精度时间同时、确定性调度功效确定性调度功效，甚至要求很高环境适应性环境适应性。物联网的形态结构第7页闭环式物联网形态结构闭环式物联网形态结构经典闭环式物联网形态结构：现场总线控制系统经典闭环式物联网形态结构：现场总线控制系统 现场总线等控制网络出现使控制系统体系结构发生了根本性改变，形成了在功效上
4、管理集中、控制分散，在结构上横功效上管理集中、控制分散，在结构上横向分散、纵向分级体系结构向分散、纵向分级体系结构。把基本控制功效下放到现场含有智能芯片或功效块中，不一样现场设备中功效块能够组成完整控制回路，使控制功效彻底分散，直接面对生产过程，把同时含有控制、测量与通信功效功效块及功效块应用进程作为网络节点，采取开放控制网络协议进行互连，形成现场层控制网络。现场设备含有高度智能化与功效自治性，将基本过程控制、报警和计算等功效分布在现场完成，使系统结构高度分散，提升了系统可靠性。同时，现场设备易于增加非控制信息，如自诊疗信息、组态信息以及赔偿信息等，易于实现现场管理和控制统一。物联网的形态结构
5、第8页融合式物联网形态结构融合式物联网形态结构物联网体系架构物联网体系架构物联网的形态结构第9页融合式物联网形态结构融合式物联网形态结构融合式物联网形态结构融合式物联网形态结构物联网系统既包括规模庞大智能电网，又包含智能家居、体征监测等小型系统。对众多单一物联网应用深度互联和跨域协作就组成了融合融合式物联网结构式物联网结构，它是一个多层嵌套“网中网网中网”。物联网的形态结构第10页融合式物联网形态结构融合式物联网形态结构经典融合式物联网形态结构：智能电网信息交互构架经典融合式物联网形态结构：智能电网信息交互构架一个完整智能电网作为电能输送和消耗关键载体，包含发电、输电、变电、配电、用电以及电网
6、调度六大步骤，是最经典融合式物联网结构。物联网的形态结构第11页融合式物联网形态结构融合式物联网形态结构CPSCPS体系结构原型体系结构原型物理世界包含物理实体(诸如医疗器械、车辆、飞机、发电站)和实体所处物理环境。传感器作为测量物理环境伎俩，直接与物理环境或现象相关。传感器将相关信息传输到信息世界。执行器依据来自信息世界命令，改变物理实体设备状态基于事件驱动控制单元接收来自传感单元事件和信息世界信息，依据控制规则进行处理。数据服务器：为事件产生提供分布式统计方式，事件能够经过传输网络自动转换为数据服务器统计，方便于以后检索。传输网络：包含传感设备、控制设备、执行设备、服务器，以及它们之间无线
7、或有线通信设备。物联网的形态结构第12页物联网体系架构物联网体系架构03物联网技术体系物联网技术体系 物联网技术包括感知、控制、网络通信、微电子、物联网技术包括感知、控制、网络通信、微电子、计算机、软件、嵌入式系统、微机电等多个技术领域计算机、软件、嵌入式系统、微机电等多个技术领域物联网的形态结构第13页物联网技术体系物联网技术体系物联网技术体系构架物联网技术体系构架物联网的形态结构第14页物联网体系架构物联网体系架构04物联网知识体系物联网知识体系物联网的形态结构第15页物联网知识体系物联网知识体系 科技界普遍认为，信息技术信息技术由四大部分组成，即信息获取、信息传输、信息处理信息获取、信息
8、传输、信息处理与信息应用或信息利用与信息应用或信息利用，这四部分实际上组成了如图一个完整信息链。检测技术检测技术重点是在信息取得，通信技术通信技术重点是在信息传输，计算机技术计算机技术重点是在信息处理，自动化自动化技术技术重点则在信息应用。而物联网技术包含信息技术全部组成部分全部组成部分。物联网知识体系物联网知识体系物联网的形态结构第16页物联网知识体系物联网知识体系物联网知识体系物联网知识体系从网络化测网络化测控系统角度控系统角度看物联网系看物联网系统组成元素统组成元素，但实际上它深刻地反应了物联网与信息技术学科各知识领域之间关系与联络物联网的形态结构第17页物联网知识体系物联网知识体系物联
9、网知识结构构架物联网知识结构构架物联网的形态结构第18页物联网体系架构物联网体系架构05物联网产业体系物联网产业体系 物联网相关产业是指实现物联网功效所必需相关物联网相关产业是指实现物联网功效所必需相关产业集合，从产业结构上主要包含产业集合，从产业结构上主要包含服务业服务业和和制造业制造业两两大范围大范围物联网的形态结构第19页物联网产业体系物联网产业体系物联网产业体系示意图物联网产业体系示意图物联网的形态结构第20页物联网产业体系物联网产业体系物联网产业体系示意图物联网产业体系示意图物联网的形态结构第21页物联网产业体系物联网产业体系物联网产业分类物联网产业分类从整体上从整体上划分划分从关键
10、程从关键程度划分度划分 物联网产业绝大部分属于信息产业，但也包括其它产业，如智能电表等。物联网产业发展不是对已经有信息产业重新统计划分，而是经过应用带动形成新市场、新业态。物联网的形态结构第22页物联网产业体系物联网产业体系物联网产业发展趋势物联网产业发展趋势 未来，全球物联网产业总发展趋势是规模化、协同化和智能化。同时以物联网应用带动物联网产业将是全球各国主要发展方向。01 伴随世界各国对物联网技术、标准和应用不停推进，物联网在各行业领域中规模将逐步扩大，尤其是一些政府推进国家性项目将吸引大批有实力企业进入物联网领域，大大推进物联网应用进程，为扩大物联网产业规模产生巨大作用 规模化发展规模化
11、发展02 伴随产业和标准不停完善，物联网将朝着协同化方向发展，形成不一样物体间、企业间、行业乃至不一样地域或国家间物联网信息互联互通互操作，应用模式从闭环走向融合，最终形成可服务于不一样行业和领域全球化物联网应用体系。协协同化发发展03 物联网将从当前简单物体识别和信息采集，走向真正意义上物联网，实时感知、网络交互和应用平台可控可用，实现信息在真实世界和虚拟空间之间智能化流动。智能化发发展物联网的形态结构第23页物联网产业体系物联网产业体系物联网产业情况总结物联网产业情况总结 物联网仍处于起步阶段起步阶段，物联网产业支撑力度不足，行业需求需要引导，距离成熟应用还需要多年培育和扶持，发展还需要各
12、国政府经过政策加以引导和扶持。所以，未来几年各国将结合本国优势结合本国优势、优先发展重点行业应用重点行业应用以带动物联网产业。我国我国确定重点发展物联网应用行业领域包含电力、交通、物流等战略性基础设施，以及能够大幅度促进经济发展重点领域。物联网的形态结构第24页物联网体系架构物联网体系架构06物联网资源体系物联网资源体系物联网的形态结构第25页物联网资源体系物联网资源体系物联网发展中关键资源物联网发展中关键资源 物联网发展中关键资源主要包含标识资源标识资源和频谱资源频谱资源。标识资源标识资源：当前，物联网物体标识方面标准众多，很不统一。条码标识条码标识方面有PDF417，QR码等，智能物体标识
13、智能物体标识方面有IEEE1451.2以及 IEEE 1451.4。手机标识手机标识方面手机电子序列编码等实现各种物体标识最大程度兼容，建立统一物体标识体系逐步成为一个发展趋势，欧美、日韩等都在展开主动研究。频谱资源频谱资源：物联网发展离不开无线通信技术，所以频谱资源作为无线通信关键资源，一样是物联网发展主要基础资源主要基础资源。对频谱检测技术研究、对提升空闲频谱频率利用率方法研究、物联网频谱资源管理方式等方面将是物联网频谱资源研究关键所在。物联网的形态结构第26页物联网体系架构物联网体系架构07物联网参考体系架构发展趋势物联网参考体系架构发展趋势 未来物联网参考体系架构会是什么样子呢？编者未
14、来物联网参考体系架构会是什么样子呢？编者认为物联网参考体系架构认为物联网参考体系架构IPIP化是一个必定趋势。为何化是一个必定趋势。为何智能物件要采取智能物件要采取IPIP协议呢协议呢?因为因为IPIP技术能够处理物联技术能够处理物联网面正确可发展性、大规模性、应用多样性、互通性、网面正确可发展性、大规模性、应用多样性、互通性、低功耗、低成本等很多挑战。下面从这几个方面进行低功耗、低成本等很多挑战。下面从这几个方面进行说明物联网参考体系架构说明物联网参考体系架构IPIP化趋势必定性。化趋势必定性。物联网的形态结构第27页物联网参考体系架构发展趋势物联网参考体系架构发展趋势IPIP对物联网主要性
15、对物联网主要性伴随全球互联网成功，IP端到端架构已经证实了IP可可扩扩展展性性、稳稳定定性性、通通用用性性。IP将是物联网最正确选择。IP特征详细内容详细内容IP构架稳定性IP架构已经存在了快要30年但这些年来，其整体架构一直保持着罕见稳定性轻量级IP部分基于轻量级IP协议栈开发出来，带来了基于IP架构无限传感器网络概念。其较成功为uIP协议栈公布以来，已经广泛应用在网络化嵌入式系统中IP多样性IP架构被全世界广泛使用，大部分网络设备都支持。IP架构还很好地支持各种不一样应用场所，这都得益于IP架构优良设计、灵活性与分层结构。IP构架互通性互通性是IP架构一个突出特点。互通是因为它运行在各种含
16、有完全不一样特征链路层之上，也因为IP提供了互通性。IP能够跨越不一样平台、设备及底层通信机制来互通。IP构架可扩展性伴随全球网络发展，IP已证实拥有固有可扩展性。同时下一代IPv6协议，地址空间扩大到2128次方，这么完全能够满足给每一个物联网连接设备分配一个IP。IP配置与管理IP架构不但提供了自动配置机制，而且提供了高级配置和管理机制。把IP引入到物联网架构里面，这么能够快速、低成本给每一个入网感知设备进行分配和管理。端到端IPIP提供了端到端、设备之间通信，不需要中间协议转换网关。把IP引入到物联网架构，这么能够方便节点之间通信，同时也方便了节点连入互联网，从而方便建立感应节点与应用终
17、端通信。物联网的形态结构第28页物联网参考体系架构发展趋势物联网参考体系架构发展趋势构建基于构建基于IPIP物联网架构物联网架构因为非IP协议智能物件网络要连接到IP网络，要采取多协多协议转换网关议转换网关以将这些网络互联起来。因为多协议转换网关含有复杂性、灵活性和可扩展性缺失问题，而且外部网络用户不能直接访问无线传感器网络中节点。IPv6 作为下一代网络下一代网络协议协议，含有地址资源丰富、地址自动配置、移动性好等优点，经过IPv6技术技术，无线传感器网络能够与因特网无缝对接与因特网无缝对接起来，从而实现人与人、人与物、物与物之间基于开发统一IP协议自由通信。以下是基于基于IP物联物联网构架
18、网构架。物联网的形态结构第29页物联网参考体系架构发展趋势物联网参考体系架构发展趋势基于基于IPIP物联网架构标准发展历程物联网架构标准发展历程9月依据ISO/IEC JTC1/WG7（传感器网络工作组）最新调整标准化范围，无锡物联网产业研究院等单位牵头，正式提出了关于中国期望牵头制订物联网中国期望牵头制订物联网参考体系结构参考体系结构提案5月ISO/IEC 正式经过了由中国技术教授牵头提交物联网参考架构国际标准物联网参考架构国际标准项目该标准主要内容包含物联网概念模型、物联网应用系统参考体系结构、物联网网络通信参考体系结构和物联网信息流参考体系结构。1月ISO/IEC JTC1/WG10 物
19、联网工作组决定成立网络层技术学习网络层技术学习研究小组研究小组，推进基于IP物联网架构标准化进程，本书编者任该组召集人，当前正在推行相关工作物联网的形态结构第30页教学要求知识关键点能力要求能力要求物联网总体架构了解物联网参考体系结构需求了解物联网体系架构研究现实状况掌握物联网网络架构物联网形态结构掌握开放式物联网形态结构了解闭环式物联网形态结构了解融合式物联网形态结构物联网技术体系掌握物联网技术体系组成结构了解物联网技术体系组成部分主要内容物联网知识体系了解物联网系统对应信息技术知识领域了解物联网知识结构架构物联网产业体系了解物联网关键产业、支撑产业和关联产业了解物联网产业发展趋势物联网资源体系掌握物联网关键资源了解物联网关键资源主要内容物联网参考体系架构发展趋势了解物联网体系架构IP化掌握基于IP物联网架构了解物联网参考架构标准项目进展物联网的形态结构第31页谢谢！谢谢！重庆邮电大学物联网的形态结构第32页
