物联网的体系结构_物联网的体系结构有哪三层

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。

摘 要:随着信息技术的不断发展,在互联网技术上又延伸和扩展出了物联网技术,物联网技术具有十分重要的经济和社会前景,引起了很多国家和政府的重视。本文就是在这个背景下首先讨论了物联网的概念和基本技术,然后描述了其应用领域,最后并对物联网发展的问题做了分析。
关键词:物联网 射频识别 M2M
中图分类号:TN91 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0023-01所谓物联网,就是利用射频自动识别技术,实现物体和物体之间能够识别的网络。EPC global的Auto-ID中心的提出的定义是:把所有物品通过射频识别等信息窗设备与互联网连接起来,实现智能化识别与管理。从本质上来说物联网是互联网技术的一种延伸,涵盖信息主要包含了射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等传感设备。设备之间按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。其中主要包括了两种概念:第一,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;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通讯。
1 物联网涉及关键技术
11射频识别技术(RFID)
RFID射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签, *** 作快捷方便。在物联网中重要起“使能”(Enable)作用。
射频识别技术应用非常广泛,目前产品:RFID读写器、RFID标签等已经广泛应用了,典型应用范围:门禁控制、航空包裹识别、文档追踪管理、包裹追踪识别、畜牧业、产品防伪、票证管理、汽车晶片防盗器、停车场管制、生产线自动化等。
12传感器技术
传感器是一种物理装置或生物器官,能够探测、感受外界的信号、物理条件(如光、热、湿度)或化学组成(如烟雾),并将探知的信息传递给其他装置或器官。因此可以说,传感器是人类五官的延长,又称之为电五官。在我们生活中声控灯、自动门、遥控器等都是传感器的典型应用。
传感器的特点包括:微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化,它不仅促进了传统产业的改造和更新换代,而且还可能建立新型工业,从而成为21世纪新的经济增长点。
13M2M
M2M是机器对机器(machine-to-machine)通信的简称。是多种不同类型的通信技术有机的结合在一起实现机器之间通信、机器控制通信、人机交互通信以及移动互联通信等。M2M让机器、设备、应用处理过程与后台信息系统共享信息,并与 *** 作者共享信息;它提供了设备实时的在系统之间、远程设备之间或和个人之间建立无线连接,实现数据传输。
14其他技术
物联网还包含了其他如纳米技术、智能潜入技术以及工业化和信息化的融合技术等等在此就不一一详述了。
2 物联网应用领域
21城市管理
通过物联网可以实现智能交通,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。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。
22公共安全
通过物联网与摄录技术综合起来,我们可以实现人脸自动识别技术、车牌自动识别技术、指纹识别技术等可以有效增加公安机关的办案效率,增强社会安全保障。
23家电行业
将家庭所有家电家具实现物联网连接,可以实现真正的智能化家庭。典型的例子是海尔曾经通过物联网网桥(WSNBridge),实现了用户通过手机、互联网、固话与家中灯光、窗帘、报警器、电视、空调、热水器等电器设备的沟通,将物联概念与用户的生活实际紧密联系起来,使之成为了一种像水、电、气一样的用户居家生活的基础应用服务;海尔的全球首款“物联网冰箱”具有网络可视电话功能、浏览资讯、播放视频等多项生活与娱乐功能,让原本属于生活电器的冰箱成为一个娱乐中心。
24医护行业
医护领域的物联网应用主要在人体的监护和生理参数的测量等方面,利用传感器可以对人体的各种状况进行监控,将数据传送到各种通信终端上。在美国曾经实现了在鞋垫上设置传感器对有特殊病情老人通过物联网进行监控,最终获得有效数据实现最佳治疗效果。
25物流行业
物流行业是使用物联网技术比较早的行业,由RFID等技术和移动手持设备组成物联网后,基于感知的货物数据便可在全球范围内监控货物的流通状态,可以提供全面的货物信息以及物流跟踪信息,能够实时的获得货物以及航运信息,降低物流风险并提高风险的控制能力。
3 物联网技术存在问题
31物联网跟风较多,应用较小
物联网的价值不是一个可传感的网络,而是必须各个行业参与进来进行应用,不同行业,会有不同的应用,也会有各自不同的要求,这些必须根据行业的特点,进行深入的研究和有价值的开发。现阶段的物联网同样现处于跟风这一种现象,很多的企业盲目的炒作物联网,而没有形成具体的应用。物联网的体系基本形成需要一些应用形成示范,更多的传统行业感受到物联网的价值,这样才能有更多企业看清楚物联网的意义。
32物联网标准难以统一
互联网能够快速发展很大原因取决于互联网标准的成功,现阶段的物联网没有形成统一的标准,很难形成产业的规模的应用,对于推动物联网的普及起到很大的阻碍。因此,标准的建立至关重要。
33大规模应用普及需要较长时间
没有标准,整个行业的发展就要受到制约,同样,对于物联网的普及也需要经过很长的时间,而时间的成本,对于快速发展的企业来讲还是有非常大的影响。
34物联网大企业部署较快
从现状来看,提到物联网都是比较高端的人群或者是企业,对于物联网的部署,只有具有一定的实力的企业能做或者承接物联网项目,如中电信、中移动等,对于小企业来讲,物联网的应用还没有具体的涉及到,以至于出现可望可及的现象。
35技术环境不成熟
虽然互联网的发展为物联网迈进了重要的一步,物联网不仅仅需要互联网的支撑,还需要许多如通信、企业应用软硬件的支撑,对于如何实现这些网络的融合,从技术的角度来讲,需要涉及到大量跨行业、跨企业的协条,导致了物联网在技术方面还存在很大方面的缺
36全社会对物联网的内涵尚未取得共识
虽然物联网受到全社会的普遍关注,但目前物联网的概念和技术架构缺乏统一的清晰描述,全社会对物联网的内涵尚未取得共识。物联网从广义上认为是深度信息化,狭义上认为是此深度信息化的承载网络,这其中的“深度还需要业内人士共同探讨,不断发展完善。

面向服务架构（SOA）是一个典型的从IT／互联网行业引入到 汽车 的软件技术，现在 汽车 行业围绕SOA有很多讨论和实践，主要集中于SOA本身的概念和在智能 汽车 中的实际应用，有些观点把SOA捧得很高，认为SOA是一劳永逸的方案，用了SOA就可以具备和特斯拉一较高下的软件能力，也有人觉得SOA比较虚，上了SOA用户也没什么直接的体验，不见得能多卖几辆车。毫无疑问，新技术的引入总是伴随着争议，主要还是专业背景的不同，站在 汽车 电子，通信或者电气工程师的角度去看待一个软件问题，总会有各种怀疑，也有很多与SOA无关的需求和问题，想让SOA来解决，这些都跨专业的理解偏差。而 汽车 软件，毕竟还是软件，不是信号、电子或芯片，很多疑问还得回到软件的领域，才能正确理解SOA的概念以及它能解决的问题。

智能 汽车 到底需不需要SOA？这里需要先看一下智能驾驶时代的 汽车 架构和 汽车 软件的实际需求：

传统的整车架构，尤其是电子和电气部分，主要就是分布式ECU，嵌入式软件和现场总线级别的通信网络，传统的EEA很大程度上是一套硬件集成方案（当然复杂度比手机高出几个量级），如果没有特斯拉，可能这套成熟的体系还能用上很多年，没有人考虑过把IT行业的软硬件架构直接套用到 汽车 上，但现在这事被特斯拉做成了，而且类似 科技 公司背景的入局者和模仿者越来越多，各类 汽车 软件也大幅增加。对于传统OEM，根据自己的专业背景，在这一轮技术升级中，基本都能看到域控制器、新型传感器、车载以太网、 *** 作系统、APP和各种算法等新技术，但如何把它们有效地集成在一起，做成用户体验卓越的智能产品，还能保证成本可控，是一个比较大的挑战。新硬件好学，拆来看看，大概也能明白对手怎么做的，但是软件和代码，还有基于这些软件的运维方式和盈利模式，对于传统 汽车 行业来说，是所谓的虚拟经济和“灵魂”，既看不太懂也有内部变革的阻力。所以OEM需要的是在现有EEA基础上，想办法把这些五花八门的新技术用更快更有效的方式集成到一起，而且采用成本和风险可控的迭代方式，而不是推倒现有架构和供应链重来。这个目标从软件的角度来看，其实就是要求OEM要具备整车软件的集成能力。

但大型系统软件的集成正是传统EEA缺失的能力，因为现有零部件都是软硬件耦合的，传统车内嵌入式软件的集成基本是零部件和CAN网络调通即可，由于CAN是基于广播的，所以各个零部件软件之间实际并没有直接对接。而随着新的非嵌入式的软件越来越多进入到车内，相互之间会通过基于以太网的软件接口(API)来直接传输数据，API调用和CAN信号广播完全是两回事，API设计是软件问题不是通信问题，同时新的 汽车 软件会有独立的生命周期线，为了保证让大量的新软件能通过以太网络在一起协同工作，OEM必须引入全新的独立于硬件的大型软件集成能力，相当于需要一套单独的整车软件架构。

这套软件架构的基本作用是：

能集成整车各个ECU、DCU(域控制器)、ZCU(区域控制器)、分布式网关/中央网关等的软件，而软件集成最重要的环节就是，设计一套统一的软件接口和数据传输格式，当然还有安全、性能等一系列规范。有了这套整车软件集成方案，OEM才能让各个供应商或服务商的软件按事先约定好的统一标准来传输数据。否则就会演变成各供应商自行定义接口名称和参数，输出各式各样的数据，安全标准也不一致，最终还得由OEM来适配和对接，成百上千的新软件集成到车内，接口联调和适配的复杂度和工作量是OEM无法承受的，这会比CAN矩阵设计高出几个量级。

那么现在 汽车 行业选择了面向服务架构(SOA)来作为 汽车 的整车软件架构，主要是为了解决各个零部件间的数据交换和通信。这个方向对不对？我们可以从IT行业设计SOA的初衷来分析。

广义的面向服务架构，或者广义的“服务”本身，是从单机软件到网络软件都一直存在的最基本的概念。传统 汽车 的ECU嵌入式软件，都算是单机软件，功能界面数据处理基本都在同一个硬件上，没有前台界面+后台服务的概念，但在IT/软件行业，从局域网到广域网、互联网、物联网等，软件早已完成了分层架构，从最早局域网软件的Client/Server(C/S)架构，到web时代的B/S架构，最近十几年又迭代出SOA、微服务、无服务架构等等，服务这个概念始终存在且保持进化，贯穿了整个软件发展。简单来讲，软件的复杂业务代码都是运行在所谓的“服务器”上，这些服务器都是远程部署在机房的高性能计算机，运行在这些服务器上的软件被统称为“后台服务”，而运行在用户终端上的，比如PC、手机或智能硬件的软件，都叫做“前台界面”，其实就是 汽车 行业经常提的HMI。这种把交互界面和业务模块(算法)分离的主要原因是终端算力有限，同时为了避免重复开发可共用的复杂模块，才把这类模块都放到后台服务器上去做成“服务”来共享使用。

所以 汽车 软件从嵌入式逐步升级为大型系统软件的趋势下，只要有网络，那么基于服务的架构是不可避免的。高算力平台或域控制器就是车内的服务器，这些服务器把各种 汽车 零部件的控制权以软件接口的方式，提供给车内或车外以太网的其他软件使用。

但狭义上的SOA (Service-Oriented Architecture), 尤其是 汽车 行业目前多从IBM借鉴的那套SOA和企业总线理念，是不是必须的呢？并不是，而且IBM的SOA解决方案已经是过时的技术了，原因有很多，总的来说，和商业软件公司的没落有关系。

上面讲了面向服务架构的来龙去脉，就比较容易澄清SOA的用处，面向服务架构是在IT行业软硬件运行环境都很成熟的基础上出现的架构，用于软件模块之间分层，对于部分公用的，消耗计算资源的代码，被抽象成服务，单独运行在专门的服务器上，被其他软件模块共享使用。十几年前SOA的提出显然没有考虑过 汽车 行业现在还需要先实现车载以太网通信，域控制器和 *** 作系统升级的情况。 如果说IT行业搞SOA是从0到1，那么 汽车 行业搞SOA就是从-1到0，再从0到1 ，因为还得先解决硬件升级的问题，-1到0就是OEM先得补齐的硬件功课（当然自动驾驶或者座舱应用本来也需要升级这些硬件），这里面又涉及到成本和长期ROI，以及传统OEM如何看待SOA的价值问题。 从整车成本的角度来看 ，SOA会给OEM每次新车换代节省一定比例的零部件开发费，但是在使用了SOA的第二代车开始才会节省，而第一代使用SOA的 汽车 ，又要升级网络又要引入中间件，各种新增成本，OEM未必能买单，所以如果对软件架构的长期价值理解不清楚，这个总账算起来很有难度。 而从技术上看 ，OEM其实需要在短时间内同时完成通信网络升级、硬件升级、软件升级(生态建立,盈利模式)的三步走，这三步可能在其他行业都经历了十年以上的时间，所以 汽车 行业面临的挑战要复杂不少。

SOA本身能解决哪些问题，不能解决哪些问题，到底能带来什么好处？

SOA的范围包括：

SOA最重要的作用：

SOA能保证车内和车外所有使用以太网通信的软件采用同一套数据格式进行数据交换，避免大量的软件接口适配和数据不兼容，给OEM和供应商双方都省去大量的集成成本。长期来看，SOA会是未来 汽车 开放平台的基础，如果有一天特斯拉开放和苹果类似的应用商店，面向服务架构必然是最底层的技术基础。

SOA不包含：

另外OEM需要的软硬件解耦能力，须由 *** 作系统和SOA中间件开发商共同提供， *** 作系统可以通过驱动模型、硬件抽象和设备树等方式把常用的标准零部件转成系统接口，但各OEM的零部件很多都是非标准化的， *** 作系统并没自带这些零部件系统接口，所以还需要SOA这样的架构来补充这部分零部件的协议转化和为应用层提供API。

在实际SOA项目落地过程中，会有各种车载网络和硬件的限制条件，尤其是SOA整体性能问题，会牵涉到车内现有网络和ECU的性能和负载瓶颈，需要OEM和零部件厂商共同解决，都是有不小的挑战。另外SOA虽然是后台架构，但也会被质疑能带来什么用户体验，这涉及到应用层开发，确实需要一些新的APP或新场景来验证SOA的作用。

汽车 行业的工程师多年来习惯了先找行业标准，工具，然后才是研发，制造，最后再用标准来测试验证的闭环，这套流程是典型的制造行业的模式，凡事都得先看看有没有行业标准和成熟工具，上下游各公司都用同一套标准，最后以最小的成本和最低的风险把 汽车 造出来，流程很稳定，但这种思维模式会让工程师过分依赖标准和工具，失去真正的研发和创新能力，尤其是整车架构中很多标准和协议都是欧美日定义的，大量的资金都投给了国外的工具商和外资Tier-1，给到工程团队的研发费用反而很少。现在这套闭环被特斯拉带头用更先进的理念和技术打破了，还造出了跨代领先的产品，证明了开源软件在车内的可行性。而且新的智能软件并不像硬件或者嵌入式软件需要那么多规范，传统 汽车 软件开发类似于做填空题，题干都被固定了，我们只能做最没有技术含量的部分，而智能软件都是根据用户需求自行开发，更像是写作文，就一个题目，剩下的自由发挥。这个变化对于新一代智能 汽车 或者新一代的 汽车 软件供应商，都是研发能力升级的最佳机会，也有充分的商业动机去完成新一代核心软件和工具的国产化。

作者：

Luke Chen

快控 科技 CEO

物联网是由三个部分组成：

一时感知层即利用 RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；

二是网络层，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；

三是应用层，把感知层的得到的信息进行处理，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理等实际应用。

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