物联网的技术体系框架(四层)

物联网的技术体系框架(四层),第1张

物联网的技术体系框架包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术:
1 感知层:数据采集与感知主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据,包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。传感器网络组网和协同信息处理技术实现传感器、RFID等数据采集技术所获取数据的短距离传输、自组织组网以及多个传感器对数据的协同信息处理过程。
2 网络层:实现更加广泛的互联功能,能够把感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送,需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术相融合。经过十余年的快速发展,移动通信、互联网等技术已比较成熟,基本能够满足物联网数据传输的需要。
3应用层:应用层主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。其中应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享、互通的功能。应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、智能物流、智能电力等行业应用。
4 公共技术:公共技术不属于物联网技术的某个特定层面,而是与物联网技术架构的三层都有关系,它包括标识与解析、安全技术、网络管理和服务质量(QoS)管理。

方案1:IPSEC 方式
简单来说,IPSEC是一种协议,或者说是一个框架。基于该安全协议实现远程接入,即为IPSEC 。
优势:IPSEC 的应用历时悠久,技术和相应的设备也都很成熟;同时,其利用对称、非对称密钥和摘要算法,再配合身份认证、加密、完整性校验等手段,能够在较大程度上保障安全性。
劣势:由于IPSEC 需要在互联网环境中创建加密虚拟隧道,因此其网络质量和稳定性不可控;同时也由于其穿越了互联网,因此存在被旁路监听的风险。
方案2:SDH专线
SDH即Synchronous Digital Hierarchy(同步数字体系)专线,也叫数字专线,目前各大运营商针对企业组网所提供的主要业务产品。
SDH基本等同于利用光纤直连两个分支机构(当然在实际应用中,中间链路多为运营商提供,且存在复用的情况)。示意图如下:
优势:网络质量稳定、部署简单、技术成熟、维护成本低、安全性高
劣势:如中心点出现问题,将影响分支间的互访;而如果希望增加冗余度,可选择在分支机构之间也部署专线,但势必会增加成本。
方案3:MPLS
技术原理:MPLS 采纳了ATM(Asynchronous Transfer Mode,异步传输模式)的VPI(Virtual Path Identifier,虚路径标识符)/VCI(Virtual Channel Identifier,虚通道标识符)交换思想,综合了IP路由技术和二层交换的两种优点。IP网络本是面向无连接的网络,但在MPLS 网络中,路由信息由IGP(Interior Gateway Protocol,内部网关协议)、BGP(Border Gateway Protocol,边界网关协议)等路由协议进行收集并生成路由表,而后为特定的路由表项添加标签,这就增加了面向连接的属性,在某种程度上提供了QoS保证,满足不同类型服务的QoS要求。
架构组成:典型的MPLS 网络中包含以下3种类型的网元
(1)PE:服务提供商边缘路由器,与用户的CE设备直连。PE负责管理用户,建立LSP连接,创建和管理VRF(Virtual Routing Forwarding,路由转发表)。
(2)P:服务提供商网络中的骨干路由器,不与CE直连,只需具备MPLS标签数据包转发能力,根据外层标签进行报文转发,不参与用户的添加删除和VRF表项的创建维护工作。
(3)CE:用户网络边缘设备,与服务提供商的PE设备直连,负责将本地路由发布到PE设备上,但CE无须支持MPLS,也感知不到的存在。
从图中可以看出来,MPLS-模式下,各分支见并非直连,也没有所谓的中心分支节点,而是全部就近接入到POP节点,从而打通到MPLS骨干网的链路。
优点:
分支节点就近接入,节约本地专线费用,避免因跨地区、跨运营商等网络不稳定因素;
地址隔离和路由隔离能够抵抗黑客攻击及标记欺骗;
设备接入方面相对便捷,客户只需将CE设备连接到运营商的网络边缘设备即可

一、感知层——感知信息

作为物联网的核心,承担感知信息作用的传感器,一直是工业领域和信息技术领域发展的重点,传感器不仅感知信号、标识物体,还具有处理控制功能。

目前,在发达国家,其发展已芯片化、集成化和智能化。如最早提出泛在网的加州大学(伯克利分校),已将压力、磁、光等传感单元集成在一个芯片中,而且芯片具备无线接入和自组网功能。

然而,传感器国产化程度较低,其成本、性能和寿命尚不能满足交通运输物联网信息感知的需求。据了解,交通运输部正在和其他部门合作,研制满足交通需求、具有自主知识产权的传感器,并对市场产生了影响。如专业生产感知气象信息设备的维萨拉公司,得知交通运输部正在组织相关研究后,主动要求加入,其产品在国内也应声降价。

二、网络层——传输信息

传感器感知到基础设施和物品信息后,需要通过网络传输到后台进行处理。

目前,传输信息应用的网络先进技术包括第6版互联网协议(IPv6)、新型无线通信网(3G、4G、ZIGBEE等)、自组网技术等,正在向更快的传输速度、更宽的传输带宽、更高的频谱利用率、更智能化的接入和网络管理发展。

据专家介绍,我国在道路建设中,沿路铺设了大量光纤,但利用程度不高。物联网采集到的海量数据,可以使这些道路光纤物尽其用。

三、应用层——处理信息

物联网概念下的信息处理技术有分布式协同处理、云计算、群集智能等。

信息处理的目的是应用,交通物联网的信息处理是为了分析大量数据,挖掘对百姓出行和交通管理有用的信息。此外,还需要建立信息处理和发送机制体制,保证信息发送到需要的人手中。比如,把宏观的路网信息发送给管理决策人员,把局部道路通行情况发送给公众,把某条具体路段的事故信息发送给正行驶在上面的车辆。

不论是2G还是3G,移动通信技术从诞生之初基本就一直沿用蜂窝式组网方式。即将移动终端的服务区划分为一个个正六边形的小区,每个小区设置一个基站,移动终端通过基站接入移动网络,形成了酷似“蜂窝”的网络结构,所谓蜂窝定位就是指通过蜂窝网络中的基站设备对移动终端进行定位的技术,也称为移动定位或无线定位。

1、核心不同:

NSA新建5G基站,采用4G核心网或新建5G核心网;SA新建5G基站和5G核心网。

2、运营商不同:

从运营商的角度来说,NSA(非独立组网)可以看做是5G初期的一种过渡方案,而SA(独立组网)才是5G的完全体。

由于NSA组网需要4G、5G公用核心网,因此这种方式将不能支持5G低时延的特性。随着5G网络的建设,绝大多数运营商都将逐渐转向SA组网,或采用SA/NSA混合组网的方式。

3、网络架构不同:

NSA是融合现在4G基站和网络架构部署的5G网络。因此,其建设速度非常快,直接利用4G基站加装5G基站。

即可实现5G网络覆盖。但由于架构使用的还是4G网络架构,导致5G网络的海量物联网接入和低时延特性无法发挥。而SA组网被称为独立组网。换言之就是重新建设5G基站和后端5G网络,从而完全实现5G网络的所有特性和功能。


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