物联网体系架构课件.pptx

1、第二章第二章 物联网体系架构物联网体系架构魏旻魏旻重庆邮电大学Contents01.01.物联网的参考体系架构物联网的参考体系架构02.02.物联网的形态结构物联网的形态结构03.03.物联网的技术体系物联网的技术体系04.04.物联网的知识体系物联网的知识体系05.05.物联网的产业体系物联网的产业体系06.06.物联网的资源体系物联网的资源体系07.07.物联网的参考体系架构发展趋物联网的参考体系架构发展趋势势本章学习要点什么是物联网体系架构？关于物联网架构的最新研究有哪些？物联网的形态结构共有几种？物联网的技术识体系如何构成？物联网的产业体系和资源体系怎样构建？物联网体系架构在未来会有怎

2、样的发展？物联网体系架构物联网体系架构01物联网的参考体系架构物联网的参考体系架构 物联网参考架构是物联网发展的物联网参考架构是物联网发展的顶层设计顶层设计，关系到物联网产业链上下游产品之间关系到物联网产业链上下游产品之间兼容性、可兼容性、可扩展性和互操作性扩展性和互操作性。物联网参考体系结构是物联。物联网参考体系结构是物联网应用的基础。因此，了解和掌握物联网参考体网应用的基础。因此，了解和掌握物联网参考体系架构，有利于系架构，有利于理解物联网的应用需求和技术需理解物联网的应用需求和技术需求求。物联网的参考体系架构需求物联网的参考体系架构需求物联网体系架构物联网体系架构物联网参考体系架构需求物

3、联网参考体系架构需求01 01支持不同类型设备的异构网络，在不同网络和不同操作系统之间的互操作性使物联网系统可对组件(如设备和网络)的增加与删除自适应使通信设备能够实现网络的自我修复、自优化化和自我保护物联网参考体系架构需求物联网参考体系架构需求自动配置自动配置自治功能自治功能可扩展性可扩展性可发现性可发现性异构设备异构设备支持不同规模、不同复杂度、不同工作负载的大量应用，同时也能支持包含大量设备、应用、用户、巨大数据流等系统。使物联网的用户、服务、设备和来自设备的数据根据不同准则（如地理位置信息、设备类型等）被发现。需要及时向用户报告物理对象的位置，例如智能物流。物联网参考架构组件的接口应该

4、采用定义良好的、可解释说明的、明确的标准。为了实现物联网服务的无缝注册与调用，物联网参考体系架构应支持即插即用的功能。物联网参考体系架构需求物联网参考体系架构需求标准化标准化接口接口可用性可用性定义良好定义良好的组件的组件及时性及时性位置感知位置感知物联网参考架构应提供特点鲜明的组件，并用标准化的语义和语法来描述组件。及时性就是在指定的时间内提供服务，完成请求者需求响应。物联网参考体系架构需求物联网参考体系架构需求0202应能实现物联网的保密性和隐私性的功能通过内容感知以优化服务，如路径选择和基于内容路由通信。支持自定义的情感感知能力。物联网参考体系架构需求物联网参考体系架构需求内容感知内容感

5、知情感感知情感感知可靠性可靠性安全安全保密性保密性应在通信、服务和数据管理功能等方面供适当的可靠性。应具有鲁棒性，并具有应对外部扰动、错误检测和修复而进行变化的能力。支持安全通信、系统访问控制和管理服务以及提供数据安全的功能物联网参考体系架构需求物联网参考体系架构需求0303物联网参考体系架构需求物联网参考体系架构需求0404如优先级、语义等服务、服务组合、跟踪服务、订阅服务在某些应用领域，对于物联网系统的可访问性是非常重要的，例如在环境生活辅助系统里面，有重要的用户参与系统的配置，操作和管理。包含低功耗的组件、限制通信范围、限制本地处理和存储容量、支持睡眠模式和可供电模式等。物联网参考体系架

6、构需求物联网参考体系架构需求可访问性可访问性电源和能电源和能源管理源管理继承组件继承组件人体连接人体连接服务相关服务相关需求需求支持原有组件的集成和迁移功能。这样不会限制未来系统的优化和升级在符合法律法规的前提下，为了提供与人体有关的通信功能，特殊的服务质量是必需的，还有可靠、安全、隐私保护也都是必须的。物联网的体系架构研究现状物联网的体系架构研究现状物联网体系架构物联网体系架构物联网的体系架构研究现状物联网的体系架构研究现状ITU-T Y.2060ITU-T Y.2069ITU-T Y.20802.ITU-T3.ETSI4.GS15.IEEEISO/IEC 29182-3ISO/IEC 29

7、182-41.ISO/IEC JTC1 目前针对物联网体系架构，IEEE、ISO/IEC JTC1、ITU-T、ETSI、GSI等组织均在进行研究。下面是这几个组织对物联网体系架构研究的输出成果。物联网的体系架构研究现状物联网的体系架构研究现状ISO/IEC 29182-3提供了传感器网络的参考体系架构传感器网络的参考体系架构物联网的体系架构研究现状物联网的体系架构研究现状传感器网络的参考体系架构传感器网络的参考体系架构该参考架构分为三层即是感知层、网络层、应用层感知层、网络层、应用层。感知层感知层感知层不仅要完成数据采集、处理和汇聚等功能，同时完成传感节点、路由节点和传感器网络网关的通信和控

8、制管理功能。网络层网络层网络层完成感知数据到应用服务系统的传输，不需要对感知数据处理应用层应用层应用层的功能是利用感知数据为用户提供服务物联网的体系架构研究现状物联网的体系架构研究现状ISO/IEC 29182-4根据传感网参考体系构架构建了传感网实体模型传感网实体模型物联网的体系架构研究现状物联网的体系架构研究现状ISO/IEC JTC1 WG7/SWG5/WG10ISO/IEC JTC1 WG7/SWG5/WG10相关工作相关工作 致力于对未来网络(FN)的研究，旨在创造一系列新的网络体系结构、网络设计方法和协议标准 目前的成果ISO/IEC TR 29181系列标准的制定ISO/IEC

9、JTC1 SC6 WG7 为了建立科学、合理的物联网参考体系结构 JTC1 SWG5完成了关于物联网参考体系架构研究报告，针对物联网参考架构需求，要求及模型等提出分析。ISO/IEC JTC1 SWG 5 正针对物联网参考架构标准项目进行研究和标准化工作。ISO/IEC JTC WG10IEEEIEEE（电气和电子工程师协会）（电气和电子工程师协会）IEEE下P2413工作组正进行物联网体系架构的研究，该工作组希望定义一个物联网体系架构框架，包含了各种物联网领域的描述，物联网领域的抽象的定义，识别出了不同的物联网领域之间的共性，提供一个参考模型，这个参考模型定义了各物联网类别之间的关系(例如、

10、交通、医疗等)，还有常见的体系结构元素。物联网的体系架构研究现状物联网的体系架构研究现状ITU-TITU-T（国际电信联盟远程通信标准化组织）（国际电信联盟远程通信标准化组织）ITU-T对物联网的架构研究主要成果有ITU-T Y.2060，ITU-T Y.2069，ITU-T Y.2063等.其中ITU-T Y.2060描述了物联网参考模型的每一层的功能。此外也定了物联网参考模型的生态系统和商业模式。物联网的体系架构研究现状物联网的体系架构研究现状ITU-TITU-T Y.2080 Y.2080 Y.2080提供了一个分布式网络功能架构（Distributed Service network，

11、DSN），该构架是一个覆盖网络，为了在 NGN（下一代网络）环境中支持各种多媒体服务和应用，它提供了分布式功能和管理功能。物联网的体系架构研究现状物联网的体系架构研究现状ITU-TITU-T Y.2063Y.2063/F.771/Y.774/H.621/Y.IoT/F.771/Y.774/H.621/Y.IoT ITU-T F.771介绍了由基于标签识别的物理实体，ID标签（RFID或条码），ID的终端，网络和服务的功能域触发的多媒体信息访问功能模型。ITU-T F.771ITU-T F.744描述了传感网网络中间件的服务和要求并阐述了USN中间件的功能模型。ITU-T F.744ITU-T

12、H.621介绍了由基于标签的识别触发的多媒体信息访问功能架构。ITU-T H.621ITU-T Y.2063概述了Web架构，阐释了服务层、适应层和物理层三层架构以及每一层的功能。ITU-T Y.2063ITU-T Y.IoT定义了物联网应用网关的功能结构，并介绍物联网网关的功能实体。本文档正在制定中。ITU-T Y.IoT物联网的体系架构研究现状物联网的体系架构研究现状ETSIETSI（European Telecommunications Standards InstituteEuropean Telecommunications Standards Institute，欧洲电信标准协会）

13、，欧洲电信标准协会）ETSI的在物联网架构的主要成果是ETSI TS 102 690标准，它描述了端到端的M2M功能架构，M2M功能架构主要关注服务层方面，并采取底层的端至端服务。应用实体（AE）：应用实体为端至端的M2M解决方案提供应用逻辑。应用程序实体可以快速的跟踪应用程序，如远程血糖监视应用程序，远程电力计量和控制应用程序。通用服务实体（CSE）：包括一系列的M2M环境下常见的服务功能。如管理功能、安全机制等。基础网络服务实体（NSE）：为通用服务实体提供服务如设备管理，位置定位等服务。基础网络服务实体也在M2M系统中提供实体间数据传输功能。GS1GS1（Globe Standard 1

14、Globe Standard 1，国际物品编码协会），国际物品编码协会）在全球产品电子编码（Electronic Product Codeglobal，EPCglobal）里，国际物品编码协会（Globe Standard 1，GS1）EPCglobal架构框架为其相关标准集合体，包括软件、硬件、资料标准以及核心服务等，由 EPCglobal 及其代表共同经营运作，目标是推进 EPC 编码的使用，促进商业圈和电脑应用的结合，达成有效供应链管。以下为基于RFID 的物联网应用架构可看出该应用系统由三个子系统组成，EPC 射频识别系统、中间件系统和互联网系统。物联网的体系架构研究现状物联网的体系架

15、构研究现状物联网的体系架构研究现状物联网的体系架构研究现状GS1GS1（Globe Standard 1Globe Standard 1，国际物品编码协会），国际物品编码协会）物联网物联网应用体应用体系构架系构架EPCEPC编编码体系码体系EPCEPC中中间件间件射频识射频识别系统别系统发现服发现服务务EPCEPC信信息服务息服务EPC编码体系定义相关编码体系，要求不同物品使用统一，唯一的电子标签射频识别系统射频识别系统包括EPC标签和读写器发现服务EPC信息发现服务包括对象名 称 解 析 服 务(O b j e c t Naming Service，ONS)以及配套服务，基于电子产品代码，获

16、取EPC数据处理信息EPC中间件EPC中间件一般采用标准的协议和接口，是连接RFID读写器和信息系统的纽带。EPC信息服务用以实现最终用户在物联网环境下访问EPC信息。物联网的网络架构物联网的网络架构物联网体系架构物联网体系架构物联网网络架构物联网网络架构物联网体系架构物联网体系架构l应用层包括应用支持子层和各种物联网应用。应用支持子层为物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力及资源调用接口，以此为基础实现物联网在众多领域的各种应用。l网络层主要实现信息的传递、路由和控制，包括延伸网、接入网和核心网，网络层可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专用通信网络。l感知层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。用人对物联网架构的比喻用人对物联网架构的比喻如果拿人来比喻物联网的话，感知层就像皮肤和五官，用来识别物体，采集信息；传送层则是神经系统，将信息传递到大脑；大脑将神经系统传来的信息进行存储和处理，使人能从事各种复杂的事情，也就是各种不同的应用。物联网网络架构物联网网络架构