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物联网的三大层次

2022年01月17月 |发布者:昆山网站制作  点击:

物联网的三大层次
类似于仿生学,让每件物品都具有“感知能力”,就像人有味觉、嗅觉、听觉一样,物联网模仿的便是人类的思维能力和执行能力。而这些功能的实现都需要通过感知、网络和应用方面的多项技术,才能实现物联网的拟人化。所以物联网的基本框架可分为感知层、网络层和应用层三大层次。

一、感知层
感知层是物联网的底层,但它是实现物联网全面感知的核心能力,主要解决生物世界和物理世界的数据获取和连接问题。

物联网是各种感知技术的广泛应用。物联网上有大量的多种类型传感器,不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同,所以每个传感器都是唯一的一个信息源。传感器获得的数据具有实时性,按一定的频率周期性地采集环境信息,不断更新数据。

物联网运用的射频识别器、全球定位系统、红外感应器等这些传感设备,它们的作用就像是人的五官,可以识别和获取各类事物的数据信息。通过这些传感设备,能让任何没有生命的物体都拟入化,让物体也可以有“感受和知觉”,从而实现对物体的智能化控制。

通常,物联网的感知层包括二氧化碳浓度传感器、温湿度传感器、二维码标签、电子标签、条形码和读写器、摄像头等感知终端。感知层采集信息的来源,它的主要功能是识别物体、采集信息,其作用相当于人的五个功能器官。

对于目前关注和应用较多的射频识别网络来说,附着在设备上的射频识别标签和用来识别射频信息的扫描仪、感应器都属于物联网的感知层。

二、网络层
广泛覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施,网络层主要解决感知层所获得的长距离传输数据的问题。它是物联网的中间层,是物联网三大层次中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分。它由各种私有网络、互联网、有线通信网、无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成,相当于人的神经中枢和大脑,负责传递和处理感知层获取的信息。

网络层的传递,主要通过因特网和各种网络的结合,对接收到的各种感知信息进行传送,并实现信息的交互共享和有效处理,关键在于为物联网应用特征进行优化和改进,形成协同感知的网络。

网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送。其具体功能包括寻址、路由选择,以及连接的建立、保持和终止等。它提供的服务使运输层不需要了解网络中的数据传输和交换技术。

网络层的产生是物联网发展的结果。在联机系统和线路交换的环境中,通信技术实实在在地改变着人们的生活和工作方式。

传感器是物联网的“感觉器官”,通信技术则是物联网传输信息的“神经”,实现信息的可靠传送。

通信技术,特别是无线通信技术的发展,为物联网感知层所产生的数据提供了可靠的传输通道。因此,以太网、移动网、无线网等各种相关通信技术的发展,为物联网数据的信息传输提供了可靠的传送保证。

物联网网络层是三大层次结构中的第二次,物联网要求网络层把感知层接收到的信息高效、安全地进行传送。它解决的是数据远距离的传输问题,且网络层承担着比现有网络更大的数据量和高服务质量要求。物联网将会对现有网络进行融合和扩展,利用新技术来实现更加广泛高效的互联功能。

三、应用层
物联网应用层是提供丰富的基于物联网的应用,是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口。它与行业需求结合,实现物联网的智能应用,也是物联网发展的根本目标。

物联网的行业特性主要体现在其应用领域内。目前绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等各个行业均有物联网应用的尝试,某些行业已经积累了一些成功的案例。

将物联网开发技术与行业信息化需求相结合,实现广泛智能化应用的解决方案,关键在于行业融合、信息资源的开发利用、低成本高质量的解决方案、信息安全的保障以及有效的商业模式的开发。

感知层收集到大量的、多样化的数据,需要进行相应的处理才能作出智能的决策。海量的数据存储与处理,需要更加先进的计算机技术。近些年,随着不同计算技术的发展与融合所形成的云计算技术,被认为是物联网发展最强大的技术支持。

云计算技术为物联网海量数据的存储提供了平台,其中的数据挖掘技术、数据库技术的发展为海量数据的处理分析提供了可能。

物联网应用层的标准体系主要包括应用层架构标准、软件和算法标准、云计算技术标准、行业或公众应用类标准以及相关安全体系标准。

应用层架构是面向对象的服务架构,包括SOA体系架构、业务流程之间的通信协议、面向上层业务应用的流程管理、元数据标准以及SOA安全架构标准。

云计算技术标准重点包括开放云计算接口、云计算互操作、云计算开放式虚拟化架构(资源管理与控制)、云计算安全架构等。

软件和算法技术标准包括数据存储、数据挖掘、海量智能信息处理和呈现等。安全标准重点有安全体系架构、安全协议、用户和应用隐私保护、虚拟化和匿名化、面向服务的自适应安全技术标准等。

物联网是新型信息系统的代名词,它是三方面的组合:

一是“物”,即由传感器、射频识别器以及各种执行机构实现的数字信息空间与实际事物关联;

二是“网”,即利用互联网将这些物和整个数字信息空间进行互联,以方便广泛的应用;

三是应用,即以采集和互联作为基础,深入、广泛、自动化地采集大量信息,以实现更高智慧的应用和服务。

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