物联网体系架构

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1、第二章物联网体系架构魏旻重庆邮电大学Contents01.物联网的参考体系架构02.物联网的形态结构03.物联网的技术体系04.物联网的知识体系05.物联网的产业体系06.物联网的资源体系07.物联网的参考体系架构发展趋势本章学习要点什么是物联网体系架构？关于物联网架构的最新研究有哪些？物联网的形态结构共有几种？物联网的技术识体系如何构成？物联网的产业体系和资源体系怎样构建？物联网体系架构在未来会有怎样的发展？物联网体系架构01物联网的参考体系架构物联网参考架构是物联网发展的顶层设计，关 系到物联网产业链上下游产品之间兼容性、可扩展 性和互操作性。物联网参考体系结构是物联网应用 的基础。因此，

2、了解和掌握物联网参考体系架构， 有利于理解物联网的应用需求和技术需求。物联网的参考体系架构需求物联网体系架构物联网参考体系架构需求01支持不同类型设备的 异构网络，在不同网 络和不同操作系统之 间的互操作性使物联网系统可 对组件(如设备 和网络)的增加 与删除自适应使通信设备能够实 现网络的自我修 复、自优化化和自 我保护物联网参考体系架构需求自动配置自治功能可扩展性可发现性异构设备支持不同规模、不同复杂度、不同 工作负载的大量应用，同时也能支 持包含大量设备、应用、用户、巨 大数据流等系统。使物联网的用户、服务、设 备和来自设备的数据根据不 同准则（如地理位置信息、 设备类型等）被发现。需要

3、及时向用户 报告物理对象的 位置，例如智能 物流。物联网参考架构组件 的接口应该采用定义 良好的、可解释说明 的、明确的标准。为了实现物联网 服务的无缝注册 与调用，物联网 参考体系架构应 支持即插即用的 功能。物联网参考体系架构需求标准化接口可用性定义良好的组件及时性位置感知物联网参考架构应提 供特点鲜明的组件， 并用标准化的语义和 语法来描述组件。及时性就是在指定 的时间内提供服务 ，完成请求者需求 响应。物联网参考体系架构需求02应能实现物联 网的保密性和 隐私性的功能通过内容感知以优化 服务，如路径选择和 基于内容路由通信。支持自定义的 情感感知能 力。物联网参考体系架构需求内容感知情

4、感感知可靠性安全保密性应在通信、服务和数据管理功能 等方面供适当的可靠性。应具有 鲁棒性，并具有应对外部扰动、 错误检测和修复而进行变化的能 力。支持安全通信、系统 访问控制和管理服务 以及提供数据安全的 功能物联网参考体系架构需求03物联网参考体系架构需求04如优先级、语 义等服务、服 务组合、跟踪 服务、订阅服 务在某些应用领域，对 于物联网系统的可访 问性是非常重要的， 例如在环境生活辅助 系统里面，有重要的 用户参与系统的配置 ，操作和管理。包含低功耗的组件、 限制通信范围、限制 本地处理和存储容 量、支持睡眠模式和 可供电模式等。物联网参考体系架构需求可访问性电源和能源管理继承组件人

5、体连接服务相关需求支持原有组件的集 成和迁移功能。这 样不会限制未来系 统的优化和升级在符合法律法规的前 提下，为了提供与人 体有关的通信功能， 特殊的服务质量是必 需的，还有可靠、安 全、隐私保护也都是 必须的。物联网的体系架构研究现状物联网体系架构物联网的体系架构研究现状ITU-T Y.2060ITU-T Y.2069ITU-T Y.20802. ITU-T3. ETSI4. GS15. IEEEISO/IEC 29182-3ISO/IEC 29182-41. ISO/IEC JTC1目前针对物联网体系架构，IEEE、 ISO/IEC JTC1、 ITU-T、ETSI、GSI等组织均在进行

6、研究。下面是这几个 组织对物联网体系架构研究的输出成果。物联网的体系架构研究现状ISO/IEC 29182-3提供了传感器网络的参考体系架构物联网的体系架构研究现状传感器网络的参考体系架构该参考架构分为三层即是感知层、网络层、应用层。感知 层感知层不仅要完成 数据采集、处理和 汇聚等功能，同时 完成传感节点、路 由节点和传感器网 络网关的通信和控 制管理功能。网络 层网络层完成感知数 据到应用服务系统 的传输，不需要对 感知数据处理应用 层应用层的功能是 利用感知数据为 用户提供服务物联网的体系架构研究现状ISO/IEC 29182-4根据传感网参考体系构架构建了传感网实体模型物联网的体系架构

7、研究现状ISO/IEC JTC1 WG7/SWG5/WG10相关工作致力于对未来网络(FN)的研究，旨在创造一系列新的网 络体系结构、网络设计方法和协议标准 目前的成果ISO/IEC TR 29181系列标准的制定为了建立科学、合理的物联网参考体系结构 JTC1 SWG5完成了关于物联网参考体系架构研究报告， 针对物联网参考架构需求，要求及模型等提出分析。ISO/IEC JTC1 SC6 WG7正针对物联网参考架构标准项 目进行研究和标准化工作。ISO/IEC JTC1 SWG 5ISO/IEC JTC WG10IEEE（电气和电子工程师协会）IEEE下P2413工作组正进行物联网体系架构的研

8、究，该工作组 希望定义一个物联网体系架构框架，包含了各种物联网领域的描 述，物联网领域的抽象的定义，识别出了不同的物联网领域之间 的共性，提供一个参考模型，这个参考模型定义了各物联网类别 之间的关系(例如、交通、医疗等)，还有常见的体系结构元素。物联网的体系架构研究现状ITU-T（国际电信联盟远程通信标准化组织）ITU-T对物联网的架构研究主要成果有ITU-T Y.2060，ITU-T Y.2069，ITU-T Y.2063等.其中ITU-T Y.2060描述了物联网参考模型的每一层的功能。此外也定了 物联网参考模型的生态系统和商业模式。物联网的体系架构研究现状ITU-T Y.2080 Y.

9、2080提供了一个分布式网络功 能架构（Distributed Service network，DSN），该构架是一个 覆盖网络，为了在 NGN（下一 代网络）环境中支持各种多媒体 服务和应用，它提供了分布式功 能和管理功能。物联网的体系架构研究现状ITU-T Y.2063/F.771/Y.774/H.621/Y.IoT ITU-T F.771介绍了由基于标签识别的物理实体，ID标签（RFID或条码），ID 的终端，网络和服务的功能域触发的多媒体信息访问功能模型。ITU-T F.771ITU-T F.744描述了传感网网络中间件的服务和要求并阐述了USN中间件的功 能模型。ITU-T F.74

10、4ITU-T H.621介绍了由基于标签的识别触发的多媒体信息访问功能架构。ITU-T H.621ITU-T Y.2063概述了Web架构，阐释了服务层、适应层和物理层三层架构以及 每一层的功能。ITU-T Y.2063ITU-T Y.IoT定义了物联网应用网关的功能结构，并介绍物联网网关的功能实体。本文档正 在制定中。ITU-T Y.IoT物联网的体系架构研究现状ETSI（European Telecommunications Standards Institute，欧洲电信标准协会）ETSI的在物联网架构的主要成果是ETSI TS 102 690标准，它描述了 端到端的M2M功能架构，M2

11、M功能架构主要关注服务层方面，并采取底层的端至端服务。应用实体（AE）：应用实体为端至端的M2M解决方 案提供应用逻辑。应用程序实体可以快速的跟踪 应用程序，如远程血糖监视应用程序，远程电力 计量和控制应用程序。通用服务实体（CSE）：包括 一系列的M2M环境下常见的服 务功能。如管理功能、安全 机制等。基础网络服务实体（NSE）： 为通用服务实体提供服务如设 备管理，位置定位等服务。基 础网络服务实体也在M2M系统 中提供实体间数据传输功能。GS1（Globe Standard 1，国际物品编码协会）在全球产品电子编码（Electronic Product Codeglobal，EPCglo

12、bal）里，国际物品编 码协会（Globe Standard 1，GS1）EPCglobal架构框架为其相关标准集合体，包括软件、硬 件、资料标准以及核心服务等，由 EPCglobal 及其代表共同经营运作，目标是推进 EPC 编 码的使用，促进商业圈和电脑应用的结合，达成有效供应链管。以下为基于RFID 的物联网 应用架构可看出该应用系统由三个子系统组成，EPC 射频识别系统、中间件系统和互联网系 统。物联网的体系架构研究现状物联网的体系架构研究现状GS1（Globe Standard 1，国际物品编码协会）物联网 应用体 系构架EPC编 码体系EPC中 间件射频识 别系统发现服 务EPC信

13、 息服务EPC编码体系定义相关编码体系，要求不同物 品使用统一，唯一的电子标签 射频识别系统 射频识别系统包括 EPC标签和读写器发现服务 EPC信息发现服务包括对象 名称解析服务(Object Naming Service，ONS)以及 配套服务，基于电子产品代 码，获取EPC数据处理信息EPC中间件 EPC中间件一般采用标准的协 议和接口，是连接RFID读写器 和信息系统的纽带。EPC信息服务 用以实现最终用户在物 联网环境下访问EPC信 息。物联网的网络架构物联网体系架构物联网网络架构物联网体系架构l应用层包括应用支持子层和 各种物联网应用。应用支持 子层为物联网应用提供信息 处理、计算等通用基础服务 设施、能力及资源调用接口 ，以此为基础实现物联网在 众多领域的各种应用。 l网络层主要实现信息的传 递、路由和控制，包括延伸 网、接入网和核心网，网络 层可依托公众电信网和互联 网，也可以依托行业专用通 信网络。l感知层实现对物理世界的智 能感知识别、信息采集处理 和自动控制，并通过通信模 块将物理实体连接到网络层 和应用层。用人对物联网架构的比喻如果拿人来比喻物联网 的话，感知层就像皮肤 和五官，用来识别物体 ，采集信息；传送层则 是神经系统，将信息传 递到大脑；大脑将神经 系统传来的信息进行存 储和处理，使人能从事 各种复杂的事情，也就 是各种不同的应用。 物联网网络架构