1,设备管理:设备管理顾名思义就是定义设备相关信息,如设备类型、设备属性等。注:定义设备的类型,一般由设备的制造商来定义,一种设备类型最重要的是关联到一套独有的数据解析方法,数据的存储方法,已经设备规格等数据,也只有设备的制造商才可以编辑有关设备类型的数据,而设备的使用者只能浏览设备类型的相关信息。
2,组织管理:在物联网卡平台中,所有的设备、用户、数据都是基于组织的管理的。用户管理:用户是基于一个组织下的人员构成,每个组织下面都有管理员角色,管理员可以为其服务的组织添加不同的用户,并分配每个用户不同的权限。注:一个用户也可以属于多个不同的组织,并且扮演不同的组织。
3,数据传输管理,定义针对一类型设备的数据传输协议,基本格式是:每一个设备都有唯一的序列号,但没有固定格式(因为每个制造商有自己的编码格式);命令码一般采用2位数字编码00~99;而数据部分是此条报文,所包含的数据部分,每个协议可以定义不同的解析方式,比如服务器在收到数据包后,会根据预先定义好的解析方式解析数据字段,并按照规则存储。
4,(1)权限管理,数据的权限是至关重要的。(2)大数据,物联网数据是一个海量的数据,我们可以根据这些数据来实现数据的可视化分析。(3)数据的导出,用户可以导出数据到本地做分析。
通过上述介绍我们知道,物联网卡管理平台由设备管理、用户管理、数据传输管理与数据管理四个板块构成,各个板块负责各,自数据查询、管理,通过网络系统与通信技术的彼此连接共同组建物联网卡平台系统,实现数据的即时连接查询。我们表示,物联网卡管理平台的出现是物联网技术发展到一定阶段的必然产物,也是物联网卡得以批量连接硬件设备的基础,通过物联网卡管理平台管理物联卡,对物联网卡发展趋势大有裨益。摘 要:MANET因具有自组性、机动性及抗毁性而受到人们的高度关注。在阐述MANET的起源与发展及其工作原理的基础上,较全面详细地分析了MANET的关键技术;介绍了MANET在法军、美军通信中的应用。
关键词:MANET 关键技术 军事通信
中图分类号:TN911文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2012)007-089-03
1 引言
MANET(Mobile Ad-hoc Network,MANET)起源于1971年美国夏威夷大学设计实现的第一个分组无线网络——ALOHA系统,在军事通信中具有广阔的应用前景。美国DARPA(Defense Advanced Research Project Agency)在1972年、1993年和1994年分别启动于分组无线网(PRNET,Packet Radio NETwork)、高残存性自适应网络SURAN和全球移动信息系统GloMo三个项目,取得丰硕的理论和应用成果,并一直持续深入研究PRNET技术。1991年成立的IEEE80211标准委员会使用术语“Ad Hoc网络”来描述这种特殊的自组织对等式多跳无线移动通信网络。1997年成立IETF MANET工作组,致力于MANET协议的标准化,加速推动了商用MANET的研发。
以局域网技术、数据分组交换技术为基础,MANET由一组带有无线收发装置的移动分组无线单元(Packet Radio Unit,PRU)组成,是一种多跳临时性移动通信网络。PRU由无线电台、天线和数字控制器组成。在MANET网络中传送的信息以分组为基本单元,每个分组包括包头和正文两部分。包头通常包括该分组在分组无线网中的源地址、目的地址和相关路由信息;正文部分则是需要传送的消息,正文部分可包含IP数据或其他数据。MANET不设中心站、采用分布式网络结构,每个节点均可作为源节点、目的节点或中继节点,且利用分组包头中的控制信息分包为每个分组选择传输合适的路由。
和依赖于固定基础设施的通信网络相比,MANET具有自身的特点和优点,近年来受到人们的广泛关注。
2 MANET的关键技术
不依赖于固定的基础设施、节点可能随时进入/离开网络、整个网络采用分布式结构运行,MANET有很多技术难点,其关键技术主要有:MAC协议、QoS保障、路由协议、功率控制、安全问题、网络互联和网络资源管理等。
21 MANET的MAC协议
链路层解决的主要问题包括介质接入控制以及数据的传送、同步、纠错和流量控制等,分为媒介访问控制层(MAC)和逻辑链路控制层(LLC)。MAC协议决定节点什么时候允许发送其分组,且通常控制对物理层的所有访问。
在MANET中存在隐藏终端和暴露终端问题,要在MAC层解决这两个固有问题,因而不能直接应用载波侦听多址访问(CSMA)协议(WLAN中使用最多的异步随机访问协议)。MANET的MAC协议有竞争协议、分配协议和混合协议三类。竞争协议使用直接竞争来决定信道访问权并通过随机重传来解决碰撞问题,在传输载荷轻的时候碰撞次数少、信道利用率高、分组传输时延小;但在传输载荷增大时,协议性能下降很快甚至致使网络崩溃。改进的竞争协议代表有:多址访问与碰撞回避(MACA)协议、信道获取多址访问(FAMA)协议、IEEE80211 MAC等。分配协议使用同步通信模式,时隙与节点的映射决定一个节点在其特定时隙内允许访问的信道。分配协议往往在中等到繁重传输载荷条件下运行良好,但信道时隙化导致在轻传输载荷条件下的时延相对于竞争协议是非常大的。分配协议有:五步预留协议(FPRP)、跳频预留多址访问协议(HRMA)等。混合协议能够保持所组合的各个协议的优点又能避免其缺陷,在传输载荷轻的时候表现为竞争协议的性能,而在传输载荷重的时候近似表现为分配协议的性能。典型的混合协议有:TDMA/CSMA混合协议、Meta-协议等。
22 路由协议
MANET设计中的一个关键问题是开发能够在两个节点之间提供高质量高效率通信的路由协议。Internet路由协议不能适应MANET网络节点的移动性和网络拓扑结构不断变化,专门的适用于MANET的路由协议应能够满足功能:能感知网络拓扑的变化、维护网络拓扑的连接、高度自适应的路由。IETF MANET已经完成的标准化路由协议主要有:主动式路由协议有最优化链路状态路由协议(OLSR)和基于反向路径转发的拓扑分发协议(TBRPF);按需路由协议有按需距离矢量路由协议(AODV)和基于节点间相互关系的路由协议(ABR);综合主动式路由思想和按需路由思想的路由协议称为混合型路由协议,有域路由协议(ZRP)和抢先式路由协议等。
分组无线网应用环境复杂多样,不同的应用环境追求不同的性能,这导致很难寻找MANET的最优路由协议。如:在军事应用中更关注系统的抗毁性、隐蔽性和保密性;而在无线会议系统中则更注重端到端的时延和吞吐量。不同类型的路由协议具有自身的优缺点,适应于不同的网络环境。不可能用一种路由算法作为标准的路由协议去比较好地解决所有MANET路由问题,路由算法的最优化石针对具体网络环境的工程化问题。混合型路由协议因其固有的灵活性,而具有很好的应用前景。
MANET的用户通常是具有协同工作关系的群体,而群组通信必须由多播路由协议提供通信支持。但有线网络环境中使用的多播路由协议(如:多播开放最短路径优先协议MOSPF等)在移动分组无线网中不再适用,因为动态的网络拓扑结构会导致分发树的破坏,而不得不因连接变化而调整。原达等提出了适用于移动分组无线网的多播路由协议。在移动分组无线网环境中,多播路由协议起着非常重要的作用。在协议中采用按需路由发现策略,动态建立路由信息及维持多播组成员关系。控制开销小、实现简单,能够适应较低带宽的大规模动态网络环境,具有稳定的分组转发成功率和良好的伸缩性,获得了较好的多播数据传输质量。
所以物联网的体系结构可分为:
感知层、网络层和应用层三大层次。
1、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。
2、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。
3、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。
扩展资料:
感知层:
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。
网络层:
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。
应用层:
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 *** 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。
参考资料来源:百度百科-物联网
物联网的体系结构可以分为感知层,网络层和应用层三个层次。
感知层。是物联网发展和应用的基础,包括传感器或读卡器等数据采集设备、数据接入到网关之前的传感器网络。感知层以RFID、传感与控制、短距离无线通信等为主要技术,其任务是识别物体和采集系统中的相关信息,从而实现对“物”的认识与感知。
网络层。是建立在现有通信网络和互联网基础之上的融合网络,网络层通过各种接入设备与移动通信网和互联网相连,其主要任务是通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现信息的传输、初步处理、分类、聚合等,用于沟通感知层和应用层。目前国内通信设备和运营商实力较强,是我国互联网技术领域最成熟的部分。
应用层。是将物联网技术与专业技术相互融合,利用分析处理的感知数据为用户提供丰富的特定服务。应用层是物联网发展的目的。物联网的应用可分为控制型、查询型、管理型和扫描型等,可通过现有的手机、电脑等终端实现广泛的智能化应用解决方案。
资料拓展:
物联网的整个结构可分为射频识别系统和信息网络系统两部分。射频识别系统主要由标签和读写器组成,两者通过RFID空中接口通信。读写器获取产品标识后,通过internet或其他通讯方式将产品标识上传至信息网络系统的中间件,然后通过ONS解析获取产品的对象名称,继而通过EPC信息服务的各种接口获得产品信息的各种相关服务。整个信息系统的运行都会借助internet的网络系统,利用在internet基础上的发展出的通信协议和描述语言。
因此我们可以说物联网是架构在internet基础上的关于各种物理产品信息服务的总和。从应用角度来看,物联网中三个层次值得关注,也即是说,物联网由三部分组成:一是传感网络,即以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”的识别。二是传输网络,即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算。三是应用网络,即输入输出控制终端。
1、网络拓扑结构变化快2、传感器网络难以形成网络的结点和中心3、传感器网络的作用距离一般比较短4、传感器网络数据的数量不大5、物联网对数据的安全性要求较高6、网络终端之间的关联性较低7、网络地址的短缺性导致网络管理的复杂性物联网就是物物相连的互联网,并且物联网的核心和基础仍然是互联网。物联网是指通过各种信息传感设备,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大网络。简单来说就是我们通过手机联网,在外就可以控制家中的其他设备,比如音响空调电饭煲。也就是说物体和物体直接通过互联网或者局域网进行链接。物联网涉及的公共技术:物联网应用涉及国民经济和人类社会生活的方方面面,因此,“物联网”被称为是继计算机和互联网之 后的第三次信息技术革命。信息时代,物联网无处不在。由于物联网具有实时性和交互性的特点,因此 ,物联网的应用领域主要有如下。
1、城市管理
(1)智能交通(公路、桥梁、公交、停车场等)物联网技术可以自动检测并报告公路、桥梁的“健康状 况”,还可以避免过载的车辆经过桥梁,也能够根据光线强度对路灯进行自动开关控制。
在交通控制方面,可以通过检测设备,在道路拥堵或特殊情况时,系统自动调配红绿灯,并可以向车主 预告拥堵路段、推荐行驶最佳路线。
在公交方面,物联网技术构建的智能公交系统通过综合运用网络通信、GIS地理信息、GPs定位及电子控 制等手段,集智能运营调度、电子站牌发布、IC卡收费、ERP(快速公交系统)管理等于一体。通过该系 统可以详细掌握每辆公交车每天的运行状况。另外,在公交候车站台上通过定位系统可以准确显示下一 趟公交车需要等候的时间;还可以通过公交查询系统,查询最佳的公交换乘方案。
停车难的问题在现代城市中已经引发社会各界的热烈关注。通过应用物联网技术可以帮助人们更好地找 到车位。智能化的停车场通过采用超声波传感器、摄像感应、地感性传感器、太阳能供电等技术,第一 时间感应到车辆停入,然后立即反馈到公共停车智能管理平台,显示当前的停车位数量。同时将周边地 段的停车场信息整合在一起,作为市民的停车向导,这样能够大大缩短找车位的时间。
(2)智能建筑(绿色照明、安全检测等)
通过感应技术,建筑物内照明灯能自动调节光亮度,实现节能环保,建筑物的运作状况也能通过物联网 及时发送给管理者。同时,建筑物与GPs系统实时相连接,在电子地图上准确、及时反映出建筑物空间地 理位置、安全状况、人流量等信息。
(3)文物保护和数字博物馆
数字博物馆采用物联网技术,通过对文物保存环境的温度、湿度、光照、降尘和有害气体等进行长期监 测和控制,建立长期的藏品环境参数数据库,研究文物藏品与环境影响因素之间的关系,创造最佳的文 物保存环境,实现对文物蜕变损坏的有效控制。
(4)古迹、古树实时监测
通过物联网采集古迹、古树的年龄、气候、损毁等状态信息。及时作出数据分析和保护措施。
在古迹保护上实时监测能有选择地将有代表性的景点图像传递到互联网上,让景区对全世界做现场直播 ,达到扩大知名度和广泛吸引游客的目的。另外,还可以实时建立景区内部的电子导游系统。
(5)数字图书馆和数字档案馆
使用RFID设备的图书馆/档案馆,从文献的采访、分编、加工到流通、典藏和读者证卡,RFD标签和阅读 器已经完全取代了原有的条码、磁条等传统设备。将RFID技术与图书馆数字化系统相结合,实现架位标 识、文献定位导航、智能分拣等。
应用物联网技术的自助图书馆,借书和还书都是自助的。借书时只要把身份z或借书卡插进渎卡器 里,再把要借的书在扫描器上放一下就可以了。还书过程更简单,只要把书投进还书口,传送设备就自 动把书送到书库。同样通过扫描装置,工作人员也能迅速知遭书的类别和位置以进行分拣。
2、数字家庭
如果简单地将家庭里的消费电子产品连接起来,那么只是—个多功能遥控器控制所有终端,仅仅实现了 电视与电脑、手机的连接,这不是发展数字家庭产业的初衷。只有在连接家庭设备的同时,通过物联网 与外部的服务连接起来,才能真正实现服务与设备互动。有了物联网,就可以在办公室指挥家庭电器的 *** 作运行,在下班回家的途中,家里的饭菜已经煮熟,洗澡的热水已经烧好,个性化电视节目将会准点 播放;家庭设施能够自动报修;冰箱里的食物能够自动补货。
3、定位导航
物联网与卫星定位技术、GSM/GPRS/CDMA移动通讯技术、GIS地理信息系统相结合,能够在互联网和移 动通信网络覆盖范围内使用GPs技术,使用和维护成本大大降低,并能实现端到端的多向互动。
4、现代物流管理
通过在物流商品中植入传感芯片(节点),供应链上的购买、生产制造、包装/装卸、堆栈、运输、配 送/分销、出售、服务每—个环节都能无误地被感知和掌握。这些感知信息与后台的GIS/GPS数据库无 缝结合,成为强大的物流信息嘲络。
5、食品安全控制
食品安全是国计民生的重中之重。通过标签识别和物联网技术,可以随时随地对食品生产过程进行实时 监控,对食品质量进行联动跟踪,对食品安全事故进行有效预防,极大地提高食品安全的管理水平。
6、零售
RFID取代零售业的传统条码系统(Barcode),使物品识别的穿透性(主要指穿透金属和液体)、远距离 以及商品的防盗和跟踪有了极大改进。
7、数字医疗
以RFID为代表的自动识别技术可以帮助医院实现对病人不问断地监控、会诊和共享医疗记录,以及对医 疗器械的追踪等。而物联网将这种服务扩展至全世界范围。RFID技术与医院信息系统(HIS)及药品物流系统的融合,是医疗信息化的必然趋势。
8、防入侵系统
通过成千上万个覆盖地面、栅栏和低空探测的传感节点,防止入侵者的翻越、偷渡、恐怖袭击等攻击性 入侵。上海机场和上海世界博览会已成功采用了该技术。工业是物联网应用的重要领域。具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节,可大幅提高制造效率,改善产品质量,降低产品成本和资源消耗,将传统工业提升到智能工业的新阶段。物联网在工业领域的主要应用环保监测及能源管理、工业安全生产管理、制造业供应链管理、生产过程工艺优化、中国计算机报制图等等方面。物联网在工业应用领域的应用,构成了“工业物联网”,它是广域的物联网的具体化的实例,也是最容易被世人接受的物联网。工业物联网的核心理念是交叉学科的组合,涉及到信息安全、网络通信、自动化,是跨学科的,其特征为:嵌入式、互通和实时性、经济性和便利性。
工业用传感网络层:即以二维码、RFID、传感器为主,实现对“物”或环境状态的识别以及感知信号的摄入;
传输网络层:即通过现有的互联网、广电网、通信网或者下一代互联网(1Pv6),实现数据的传输和计算,尤其是现在流行的概念:云计算:
应用网络层:即输入输出控制终端,包括电脑、手机等终端等等。
从整体上来看,物联网还处于起步阶段,而工业物联网的真正达到实用化、大规模应用,必须解决如下关键技术问题:
工业用传感器:工业用传感器是一种检测装置,能够测量或感知特定物体的状态和变化,并转化为可传输、可处理、可存储的电子信号或其他形式信息。工业用传感器是实现工业自动检测和自动控制的首要环节。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到最好的质量。可以说,没有众多质优价廉的工业传感器,就没有现代化工业生产体系,更谈不上工业物联网。
工业无线网络技术:工业无线网络是一种由大量随机分布的、具有实时感知和自组织能力的传感器节点组成的网状(Mesh)网络,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,具有低耗自组、泛在协同、异构互连的特点。工业无线网络技术是继现场总线之后工业控制系统领域的又一热点技术,是降低工业测控系统成本、提高工业测控系统应用范围的革命性技术,也是未来几年工业自动化产品新的增长点,已经引起许多国家学术界和工业界的高度莺视。
工业过程建模:没有模型就不可能实施先进有效的控制,传统的集中式、封闭式的仿真系统结构已不能满足现代工业发展的需要。工业过程建模是系统设计、分析、仿真和先进控制必不可少的基础。
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