物联网的体系结构:
从系统结构的角度看,人们普遍认同的物联网体系架构可以划分为由感知互动层(感知层)、网络传输层(网络层)和应用服务层(应用层)组成的3层体系。
其中,感知层以二维码、RFID、传感器为主,是物联网的识别系统。通过感知层,物联网可以时随地获取物体的信息。 网络层是互联网、广电网络、通信网络的融合,是物联网的传输系统。通过网络层,可将物体的信息实时、准确地传递出去。
应用层涉及云计算、数据挖掘、中间件等技术,是物联网的智能处理系统。通过应用层,对感知层获取的信息进行处理,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。
物联网有别于互联网,互联网的主要目的是构建一个全球性的信息通信网络,而物联网则侧重信息服务,即利用互联网、无线通信等进行业务信息的传送,服务对象由人转变为包括人在内的所有物品。物联网作为互联网的延伸,通过将智能物件整合到数字世界,面向用户提供个性化和私有化服务。
因此,物联网的体系架构应包括如下内涵:网络体系架构、技术与标准体系、资源与标识体系、产业与应用体系、服务与安全体系。
目前主流的物联网分层体系架构,均包含感知层、网络层、应用层三个层次。物联网涉及诸多关键技术,为了系统分析物联网技术体系,可将其划分为感知与识别关键技术、网络通信关键技术、业务与应用关键技术、共性技术和支撑技术。
早在1995年,比尔·盖茨在他的《未来之路》一书中写到对未来的描述时,有这样一段话:“你不会忘记带走遗留在办公室或教室里的网络连接用品,它将不仅仅是你随身携带的一个小物件,或是购买的一个用具,而且是你进入一个新的、媒介生活方式的通行证。”这也许就是比尔·盖茨心中所想象的网络世界能给人们的生活带来的变化,这个大胆的设想在那个年代只能是一个“梦想”,因为那个年代的计算机水平和网络水平远远不具备能实现比尔·盖茨梦想的条件,但是,比尔·盖茨的梦想超越了那个年代,引领社会朝着一个新的目标发展。
1998年,在美国统一代码委员会(Uniform Code Council,UCC)支持下,美国麻省理工学院的研究人员创造性地提出将Internet与射频标识(RFID)技术有机结合,通过对物品贴上电子标识牌,实现物品与Internet的连接,即可在任何时间、任何地点,实现对任何物品的识别与管理。这就是早期“物联网”的概念。
通俗地讲,物联网就是用新一代的信息通信技术(ICT)将分布在不同地点的物体互连起来,使得相互之间的物体能够像人与人一样相互通信,以增强物体智能化。
美国未来学家阿尔文·托夫勒说过:谁掌握了信息,谁控制了网络,谁就将拥有整个世界。物联网将从生活、生产、社会、经济、政治、军事、科技等方方面面影响人们的生活和整个世界。它为人们带来无法想象的便利和服务的同时,也存在着信息和隐私等安全方面的隐患。
物联网通信技术解决的是具有智能的物体在局域或者广域范围内信息可靠传递,让分处不同地域的物体能够协同工作。
本书共12章,分为三大部分:
第一部分讲述物联网的基本知识,包括第1章物联网概述和第2章物联网体系架构;
第二部分讲述感知层通信技术,包括第3章工业控制网络技术、第4章短距离无线通信技术和第5章无线传感器网络;
第三部分讲述网络层通信技术,包括第6章接入网技术、第7章无线局域网技术、第8章电话通信网技术、第9章移动通信技术、第10章传送网技术、第11章虚拟专用网技术和第12章计算机网络技术。
对物联网涉及的各种通信技术,本书并不试图面面俱到,只介绍主流的通信技术,包括目前只有理论意义,但对今后的网络发展会产生重大影响的技术。
本书由屈军锁任主编,负责全书的组织、审核,并编写第1~3章、第5~10章和第12章;高佛设任副主编,负责编写第4章和第11章。
本书的基本定位是作为普通高等院校物联网、传感网、通信、信息、电子等专业的本科教材或教学参考书,当然也可作为相关从业人员的培训教材。
本书的编写得到了很多老师、同仁和亲友的帮助与支持,高佛设老师对初稿进行了仔细校对,提出了很多中肯的修改意见,杨武军对部分章节的稿件提出了修改意见。本书的编写和出版得到了中国铁道出版社的大力支持,很多同志花费了不少时间与精力。作者在此对以上人士表示衷心的感谢。
由于编者水平有限,而物联网又是一个多学科交叉融合、发展迅速的新兴技术领域,因此,书中难免存在不妥和疏漏之处,殷切希望广大同行、读者批评指正。
这有两层意思:其一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;
其二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,也就是物物相息。
物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于网络的融合中,也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。因此,应用创新是物联网发展的核心,以用户体验为核心的创新20是物联网发展的灵魂。
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