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1、知识补充： 大数据与移动互联网、物联网以及传统互联网 物联网关键技技术 物联网网技术概论 老子曰：“不出出户知天下，不不窥牗见天道道。其出弥远远，其知弥少少。是以圣人人不行而知，不不见而名，不不为而成。”物联网正是是可以实现这这种境界。物联网的本事是是互联网的落落地，即进一一步实现物物物相连。在安全、健康、能能源、效率、环环境等等方面面依然存在着着巨大的隐患患问题。物联联网的发展，能能大大促进当当前以效率、节节能、环保、安安全、健康为为可信的全球球信息化发展展，例如智能能交通、电子子医疗、智能能电网等等技技术应用的成成熟。物联网（IOTT,Inteernet of Thhings）。也是“传感
2、网”在国际上的通称。通俗地讲，物联网就是万物都可以上网，物体通过装入射频识别设备、红外感应器、全球定位系统或其他方式进行连接，然后接入到互联网或移动通信网络，最终形成智能网络，通过电脑或手机实现对物体的智能化管理。PS：美国IBBM公司“智慧地球”，日本和韩韩国分别提出出“U-JAPPAN”和“U-KORREA”战略。中国国提出“感知中国”的发展策略略。从技术的角度讲讲，物联网应应该具备3个个特征，一是是全面感知，即即利用RFIID、传感器器、二维码等等随时随地获获取物体的信信息；二是可可靠传递，通通过各种电信信网络与互联联网的融合，将将物体的信息息实时、准确确的传递出去去；三是智能能处理，利
3、用用云计算、模模糊识别等各各种智能计算算技术，对海海量数据和信信息进行分析析和处理，对对物体实施智智能化控制。这这三个特征也也提供了物联联网体系结构构划分的基础础。物联网体系结构构感知层网络层应用层1. 感知层：智能终终端和智能小小物体（传感感器）。2. 网络层：编码寻寻址（IPVV4,IPVV6）和统一一管理（针对对多样格式的的数据）。3. 应用层：应用支支撑平台子层层和应用服务务子层。“三网结合”即传感网、互互联网和通信信网互相结合合=物联网。物联网总体架构构1. 在感知层：物联联网终端形态态包括普通物物联网终端、MM2M终端、感感知接入网关关、感知子网网节点、终端端外设及卡识识读物。2.
4、 在网络层：主要要包括接入网网、传输网、核核心网、业务务网、网管系系统和业务支支撑系统。3. 在应用层：要求求应用系统通通过统一接口口来实现与感感知层的通信信。物联网核心技术术 物联网网的结构大致致可以分为三三个层次：首首先是传感网网络，以二维维码、RFIID（射频识识别技术）、传传感器为主，实实现“物”的识别；其其次是传输网网络，通过现现有的互联网网，广电网络络、通信网络络或者未来的的NGN（下下一代网络），实实现数据的传传输与计算；第三是应用用网络，即输输入/输出控控制终端，可可基于现有的的手机、PCC等终端进行行。物联网与泛在网网概念的差异异泛在网（Ubiiquitoous Neetwo
5、rkk）是指基于于个人和社会会的需求，实实现人与人、人人与物、物与与物之间按需需进行的信息息获取、传递递、存储、认认知、决策、使使用等服务，网网络具有超强强的环境感知知、内容感知知及其智能性性，为个人和和社会提供凡凡在的、无所所不含的信息息服务和应用用。泛在网具具有比物联网网更广泛的内内涵。 表1 传感网、物物联网及泛在在网三者的比比较定义终端基础网络通信对象标准化组织传感网实现传感器的互互联和信息收收集传感器物对物ISO/IECC物联网将各种信息传感感设备如RFFID、红外外感应器、GGPS、激光光扫描器等与与互联网结合合，实现对所所有物品的智智能化识别与与管理传感器、RFIID、二维码码、
6、内置移动动通信的各种种模块一个或多个基础础网络物对物、物对人人IEEEETSIEPC Gloobal泛在网通过网络的泛在在互联、实现现物与物、物物与人、人与与人之间按需需的信息获取取、传递、储储存、认知、分分析、使用等等服务，强调调人机自然交交互、异构网网络融合和智智能应用传感器、RFIID、二维码码、内置移动动通信的各种种模块、手机机、上网卡等等所有的网络物对物、物对人人、人对人ITU3GPPGSMAOMA物联网的行业应应用应用场景：城市市安全管控、城城市环境管控控、城市能源源管控（楼宇宇设施能源管管理和IT设设施能源管理理）、家庭数数字生活等。影响物联网发展展的因素1、 物联网协议问题题：
7、在物联网网核心层面是是基于TCPP/IP，但但在接入层面面，协议类别别繁多，GPPRS、短信信、传感器、TTD-SCDDMA、WCCDMA、有有线等等多种种通道。物联联网需要一个个同意的协议议基础。2、 个人隐私与数据据安全3、 网关形态4、 产业链复杂，需需要整合5、 公众信任6、 标准化7、 系统开放8、 研究发展物联网发展步骤骤预计物联网的发发展情况将会会分为以下几几个阶段：1、20092012：物联网市场场规模小，主主要以M2MM的形态出现现2、20132015：M2M开始始有一定规模模，物联网有有了一定规模模的企业应用用。承载网络络也需要一定定升级以适应应大量的M22M及物联网网应用
8、，市场场需求增加。3、2016往往后，物联网网行业应用数数量激增，已已广泛渗透到到大中企业，家家庭应用。 无线传传感器网络无线传感器网络络（WSN,Wirelless SSensorr Netwworks）综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时检测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组织多跳中继 中继：中继是两点间的一条传输信道，这两点通常是交换中心。中继线是承载多条逻辑链路的一条物理连接。随着科技发展，中继的概念不仅应用于无线通信中，网络通信交换机的trunk也可以称之为一种
9、中继。方式传送到用户终端，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会三元世界的连通。无线传感器网络络的发展历史史1. 简单传感器网络络：20世纪纪70年代，使使用具有简单单信息信号获获取能力的传传统传感器，采采用点对点传传输，与传感感控制器连接接构成传感器器网络。2. 智能传感器：将将计算能力嵌嵌入到传感器器中，使得传传感器节点不不仅具有数据据采集能力，而而且具有滤波波和信息处理理能力。3. 无线传感器网络络：20世纪纪90年代，将将网络和无线线通信技术引引入到传感器器节点中，降降低了网络部部署成本，使使得传感器节节点不仅仅是是感知单元，而而变成了可交交换信息、协协同工作的网网络有机体。无线传感器
10、网络络体系结构从器件上来看，这这种节点集成成了传感单元元（由传感器器和模/数转转换功能模块块组成）、处处理单元（由由嵌入式系统统构成，包括括CPU、存存储器、嵌入入式操作系统统等）、通信信单元（由无无线通信模块块、收发器等等组成）以及及电源等部分分，有些节点点还具有定位位系统和移动动系统。 图2-1 无线传传感器网络节节点结构sink在传感器网络中中，节点通过各种种方式大量部部署在被感知知对象内部或或附近。这些些节点通过自组组织方式构成成无线网络，以以协作的方式式感知、采集集和处理网络络覆盖区域中中特定的信息息，可以实现现对任意地点点信息在任意意时间的采集集，处理和分分析。一个典典型的传感器器
11、网络的结构构包括分布式式传感器节点点（群）、ssink节点点 Sink节点：在无线传感器网络指汇聚结点，主要负责传感器网与外网（eg：gprs， internet等）的连接，可看作网关节点。、互联网和和用户界面等等。传感节点之间可以以相互通信，自自己组织成网网并通过多跳跳的方式连接接至Sinkk（基站节点点），Sinnk节点收到到数据后，通通过网关（Gatteway）完完成和公用IInternnet网络的的连接。整个个系统通过任任务管理器来来管理和控制制。无线传感器网络络的特点总的来说：分布布式控制、无无中心和多跳跳 多跳：由发站到收站的传输，需经过多次卫星转发的方式。传输主要体现：1、节节点
12、数量庞大大 2、节节点密集部署署 3、节节点易于破坏坏（所处环境境通常恶劣） 4、网网络拓扑结构构 网络拓扑结构：网络拓扑是网络形状，它的结构主要有星型结构、环形结构、总线结构、分布式结构、网状结构、蜂窝结构、树形结构等等。变化剧烈 5、节节点资源受限限（为了降低低成本导致的的） 6、节节点不必具有有全局ID（不不用关心单个个节点信息） 7、以以数据为中心心（节点可随随机部署，节节点部署位置置信息不是很很重要）其典型应用有：军事应用、抢抢险救灾、环环境监测、医医疗保健等无线传感器网络络协议栈网络体系结构是是网络的协议议分层以及网网络协议的集集合，是对网网络及其部件件所应完成功功能的定义和和描述
13、。该网网络体系结构构由分层的网网络通信协议议、传感器网络络管理以及应用支撑撑技术部分组组成，如下表表所示：表1 无线传传感器网络协协议分层的网络通信信协议物理层 数据链链路层 网络络层 传输层层 应用层传感器网络管理理能量管理 拓扑扑管理 QOOS支持 网网络管理 网网络安全 移移动控制 远远程管理应用支撑技术时间同步 节点点定位 分布布式协同应用用服务接口分层的网络通信信协议之物理理层协议传输媒体：1. 光通信2. 红外通信3.无线电 无线电：无线电是指在自由空间（包括空气和真空）传播的电磁波，是其中的一个有限频带，上限频率在300GHz（吉赫兹），下限频率较不统一通信信：使用ISSM（工业
14、、科科学、医学）频频段，其中某某些部分已经经用于无绳电电话和无线局局域网 无线局域网：工作于2.5GHz或5.8GHz频段，以无线方式构成的局域网。利用RF射频技术，（WLLAN）。两两大难点：一一是天线尺寸寸应为左右，尺尺寸越小价格格约昂贵，使使用的频段越越高；二是讲讲笑调制、滤滤波、解调的的能耗。四种种工作状态：发射、接收收、空闲、休休眠。分层的网络通信信协议之MAAC协议 MACC协议 Mac协议：MAC协议的主要作用是保证公平性和有效的资源共享。MAC机制主要分为两类：1基于竞争的协议2无竞争的信道协议。，即媒体访问控制制子层协议。在在网络协议中中，数据链路路层的媒体接接入控制协议议（MAC)协议直接控控制无线通信信模块的工作作，建立点到到点或者点到到多点的通信信链路，与传传统的无线网网络MAC协协议不同，无无线传感器网网络的MACC协议要考虑虑节点功耗问问题。传感器器无线通信模模块四种工作作状态中，发发送、接收和和空闲这三个个状态的节点点功耗都很大大，其中空闲闲侦听是无线线传感器网络络中最主要的的无效功耗来来源。 表1 MAAC协议性能能评价指标传统无线网络公平性 传输延延迟等无线传感器网络络能量高效性 可可扩展性（针针对不同应用用环境） 自自适应性（针针对可变的网网络拓扑结构构）表2 MACC协议分类根据信道数量
