物联网第1章 物联网体系结构
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物联网技术与应用_第1章 概述
1.1.3 物联网概念解析
物联网仍以互联网为基础和核心，其用
户端由互联网中的人扩展为一般物品；
物联网在互联网的接入方式和端系统上 进行了延伸，利用射频识别技术和传感 器网络等使物品具有自我表达能力，从 而实现人与物、物与物间的信息交流和 资源共享； 物联网的本质是将世界上的人、物、网与社会融合为一个整体，将人类社 会的所有活动，包括经济活动、社会活动、生产活动和个人活动等融合到 统一的物联网基础之上运行，构成一个动态全球信息基础设施。
在物联网时代，会有大量的信息需要传输和处理，这要求有一个与之匹配的
网络化管理平台，完成数据管理和整合，在平台上对各种感知信息进行收集，然后 对其分门别类的管理，并进行有指向性的传输，建立一个如此庞大的网络体系结构 仅凭单个企业难以完成。
1.4 物联网发展中面临的问题--5
中科院感知中国对概念的解读
物联网是全球信息化发展的新阶段，从信息化向智能化提升。
在已经发展起来的传感、识别、接入网、无线通讯网、互联网、云计
算、应用软件、智能控制等技术基础上的集成、发展和提升。
物联网本身是针对特定管理对象的“有限网络”，是以实现控制和管
理为目的，通过传感/识别器和网络将管理对象连接起来，实现信息感 知、识别、情报处理、态势判断和决策执行等智能化的管理和控制。
1.2.1 互联网是物联网的实现基础
互联网的发展经历了研究网、运行网、商业网三个阶段，目前所使用的通信 技术都可以支持物联网的信息传输，因此不需要为物联网专门建行基础的通信网络， 但物联网所需要的底层感知技术和上层的智能信息处理技术是传统的互联网所不具
备的，所以，在物联网的实现过程中互联网为其通信服务提供了基础，而物联网的
1.4 物联网发展中面临的问题--2
物联网技术导论课件PPT课件
2.5 物联网的反馈与控制
➢ 2.5.1自动控制的基本原理与方式
自动控制的概念及应用
反馈控制系统的基本组成 自动控制系统的基本控制方式
2.5 物联网的反馈与控制 自动控制的基本原理与方式
自动控制的概念及应用
自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利 用外加的设备或装置（称控制装置或控制器）， 使机器、设备或生产过程（统称被控对象）的 某个工作状态或参数（即被控量）自动地按照 预定的程序运行。
EPC信息服务 （EPICS）
图 EPC的组成
注释 原来标识目标的
特定代码 贴在物品之上或 者内嵌在物品中
识别EPC标签
EPC系统的软件 支持系统
2.4 已有架构
➢ 2.4.2 EPC/UID
图 EPC
2.4 已有架构
➢ 2.4.3 CPS
图 CPS
2.4 已有架构
➢ 2.4.4 M2M
图 M2M
➢ 2.2.3 数据的动态组织与管理
图 云计算架构
2.2 物联网体系结构
➢ 2.2.4 数据的动态组织与管理
智能计算技术 海量数据的存储 服务计算
2.2 物联网体系结构
➢ 2.2.5 应用决策
监控型应用
图 基于RFID的物流跟踪
2.2 物联网体系结构
➢ 2.2.5 应用决策
控制型应用
定位技术
✓定位技术是测量目标的位置参数、时间参数、运动参数等时空信息的技术，它 利用信息化手段来得知某一用户或者物体的具体位置。
2.2 物联网体系结构
➢ 2.2.2 感知控制层
图 定位技术
2.2 物联网体系结构
➢ 2.2.3 数据传输层
短距离通信技术 广域网通信技术
《物联网导论》第1章 物联网概述
乐道的是贫困的大妈因为住在网络中心楼上就发财3千 万的故事，还有王菲的相约九八。 1999年我参加原信息产业部一个代表团到日内瓦参观电 信展，正值邮政综合计算机网规划建设期间，因为其 中有邮政指挥这一部分，大家都很关注相关的内容。 展览会上有人极力宣传IoT/IoM等一系列概念，有点闹 笑话的是，那时候我还以为IoM就是Internet of Money， 这么想也有一定的合理性，因为那时候都把金融流和 物流挂在嘴边，几年之后看一篇文章才意识到IoM是 Internet of Media的简写。 2001~2004年跟随倪明选老师做科研，第一个题目就是 利用RFID做位置的感知，基于系统实验发表了 “LANDMARC:Indoor Location Sensing Using Active RFID”
立车辆间网络辅助安全与自动化驾驶。CPS企图超越已 有传感网系统自成一体、计算设备单一、缺乏开放性 等缺点，更注重多个系统间的互联互通，并开发标准 的互联协议和解决方案，同时强调与互联网进行联通， 真正实现开放的、动态的、可控的、闭环的计算和服 务支持。 2009年1月28日，美国总统奥巴马在与美国工商业领袖 举行的“圆桌会议”上，打破这个僵局，他对IBM提 出的“智慧地球”概念给予了非常积极的回应：“经 济刺激资金将会投入到宽带网络等新兴技术中去，毫 无疑问，这就是美国在21世纪保持和夺回竞争优势的 方式。”“智慧地球”主张更透彻的感知，更全面的 互联互通和更深入的智能化。奥巴马的经济振兴计划 的核心就包括兴建高速公路等基础设施，对互联网宽
场、公路、建筑物、交通工具等；另一方面，人们也在 不遗余力地发展包含数据中心、个人计算机、宽带网 络等的信息世界。两者是如此地割裂为两个次元。但 现代经济的发展显然开始要求将计算技术拓展到整个 人类生存和活动的空间，将人类的物理世界网络化、 信息化，实现物理世界与信息系统整合统一。 最先意识到这一点的还是要算美国国家科学基金会 （National Science Foundation），在近几年推出了 Cyber-Physical Systems(CPS)研究计划。CPS追求有效地 连接诸如自动驾驶汽车、机器人、嵌入式医疗器械等 物理设备，在物理设备和网络基础上，通过开发智能 计算、通信，控制及新型传感技术，提供智能化的、 快速响应的、因应用户需求的高质量服务，如结合传 感器网络与移动通信技术的紧急救险与自动导航、建
[物联网工程规划技术 第1章 物联网工程规划概述
技术人员应熟悉物联网工程设计与实施的步骤、流程，熟悉物联网设备及其发展趋势，具 有设备选型与集成的经验和能力。
技术人员应掌握信息系统开发的主流技术，具有基于无线通信、Web服务、海量数据处理、 信息发布与信息搜索等要素进行综合开发的经验和能力。
工程管理人员应熟悉物联网工程的实施过程，具有协调评审、监理、验收等各环节的经验
智云开发调试工具（PC端），能够跟踪应用数据包及学习api的运用。
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Internet+ Education Solutions
物联网系统工程规划技术
第一章 物联网工程规划概述
目录 Contents
物联网技术概述 物联网工程概念 物联网工程设计原则 物联网工程开发平台 物联网数据通信协议 物联网工程调试工具
Education Solutions
Internet+
物联网
物联网（Internet of Things），是指利用各种信息传感设备，如射频识别 （RFID）装置、无线传感器、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等 对现有物品信息进行感知、采集，通过网络支撑下的可靠传输技术，将各 种物品的信息汇入互联网，并进行基于海量信息资源的智能决策、安全保 障及管理技术与服务的全球公共的信息综合服务平台。
变量能对值进行查询，可以方便应用程序调试；
命令是对位进行操作，能够避免内存资源浪费。
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智能家居项目分析
ZXBee数据通信协议
通信协议数据格式
•通信协议数据格式：{[参数]=[值],{[参数]=[值],……} •A．每条数据以“{}”作为起始字符； •B．“{}”内参数多个条目以“,”分隔； •C．示例：{CD0=1,D0=?} •注：通信协议数据格式中的字符均为英文半角符号。
物联网体系架构
泛在服务
• 泛在服务以无所不在、无所不包、无所不 为为基本特征，以实现在任何时间、任何 地点、任何人、任何物都能畅通地通信为 目标，是人类通信服务的极致。
物联网体系架构
• 1、泛在网体系框架 • ITU-T在Y.2002中分为： • 底层传感网络、泛在传感网接入网络、泛
在传感网络中间件、泛在传感网络基础骨 干网络、泛在传感网络应用平台。如下图：
• 半导体、陶瓷、复合材料、金属材料、高 分子材料、超导体材料、光纤材料、纳米 材料传感器
• 5、按能量分 • 能量转换型、能量控制型传感器 • 6、按制造工艺 • 集成传感器、薄膜传感器、厚膜、陶瓷
• 基于双绞线铜缆的xDSL技术 • 1、电话网铜线(DSL)
• 2、高比特率数字用户线(HDSL)
• BOSS：统一管理客户集团信息，业务受理、
物联网的体系架构
• 通用物联网体系结构：感知层、网络层、 数据智能处理层和应用层。
• 感知层就像人的皮肤和五官，用来识别物 体，采集信息；包括信息采集和末梢网络 两个子层，传感器、二维码、条形码、RFID、 智能装置等作为数据采集设备，将采集到 的数据通过末梢网络上传给网络层。末梢 网络包括传感网、无线传感网、工业控制 网络、无线个域网、家庭网以及各种短距 离无线通信网络。
• 用户隐私安全包括对用户个人资料等信息 进行有效保障，不能泄露用户隐私信息。
• 物联网的运营可以分成两大类：面向公众 提供的物联网服务和面向行业提供的物联 网专用服务。面向公众提供的物联网服务 是建设一张面向公众服务的广域物联网， 网络建设和网络维护需要长期投入人力和 物力，从集约化和节省全社会的角度看， 通信运营商凭借丰富的专业经验、较低的 人员维护成本、一体化维护优势，是最佳 的建设方和维护方。面向行业提供的物联 网专用服务主要指某些行业单独设立的通
第1章 物联网概论
第一类新型服务包括提高道路安全的 汽车通信， 汽车通信，通过操作能源家庭装置更加理 性地使用家庭能源的方式， 性地使用家庭能源的方式，而“周边协助 生活”目的在于不引人注视的情况下， 生活”目的在于不引人注视的情况下，在 日常生活中对老年人提供帮助。 日常生活中对老年人提供帮助。
第二类的服务范例包括一个虚拟的失 物招领办公室， 物招领办公室，这是一个接收来自失主的 呼求的移动基础设备， 呼求的移动基础设备，或者是其风险可以 被很好估计的保险（ 被很好估计的保险（而且甚至可以降低风 只有投保人是“明智的” 险）只有投保人是“明智的”。 另一个Internet的驱动是现实世界提 另一个 的驱动是现实世界提 供给信息系统的意识。 供给信息系统的意识。
在内网、专网或 环境下， 在内网、专网或Internet环境下，采用适 环境下 当的信息安全保障机制， 当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至 个性化的实时在线监测、定位追溯、 个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联 调度指挥、预案管理、远程控制、 动、调度指挥、预案管理、远程控制、安全 防范、远程维保、在线升级、统计报表、 防范、远程维保、在线升级、统计报表、决 策支持、领导桌面等管理和服务功能， 策支持、领导桌面等管理和服务功能，实现 万物” 高效、节能、安全、环保” 对“万物”的“高效、节能、安全、环保” 一体化TaaS（Everything 的“管、控、营”一体化 （ as a Service）服务。 ）服务。
EPC网络的目的不单是用 网络的目的不单是用RFID技术识别物 网络的目的不单是用 技术识别物 同样可以用来简化进程和交换所获数据。 体，同样可以用来简化进程和交换所获数据。 EPCIS（EPC Information Services）标准 （ ） 代表了该网络的一个基本组成部分， 代表了该网络的一个基本组成部分，而且它已 经被许多软件制造商支持。 经被许多软件制造商支持。
物联网工程专业系列教材：物联网导论
述 第1章物联网概述 1.1起源与发展 1.2核心技术 1.3主要特点 1.4发展趋势 1.5应用前景 第二篇感知识别 第2章自动识别技术与RFID 2.1自动识别技术 2.1.1光符号识别技术
作者简介
作者简介
刘云浩，清华大学信息学院特聘教授、博士生导师，清华大学软件学院院长。ACM中国理事会主席。本科毕 业于清华大学自动化系，在美国密西根州立大学获硕士与博士学位。历任香港科技大学计算机系助理教授、副教 授、研究生部主任。2008年因传感网创新应用被香港政府授予最佳创新与研究特等奖（Grand Prize）。2010年 获得教育部自然科学奖一等奖。2011年获得国家自然科学基金委员会杰出青年基金，并获得国家自然科学奖二等 奖。2013年被TCP/IP发明人之一、图灵奖获得者文顿·瑟夫（Vinton Cerf）授予ACM主席奖（ACM Presidential Award）。是该奖设立以来首位获奖的中国人。担任国际一流学术期刊《IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems》的副主编（Associate Editors—in—Chief），《IEEE/ACM Transactions on Networking》和《ACM Transactions on Sensor Networks》的编委（Associate Editor）。发表论文一百多篇，单篇论文最高国际他引超过1000次，论文累计他引超过8000次。
图书目录
图书目录
前言 第1章物联网概述 1.1物联网的概念 1.1.1物联网发展背景 1.1.2物联网的定义 1.1.3物联网的特征 1.1.4物联网应用范围 1.2物联网体系结构 1.2.1感知层 1.2.2网络层 1.2.3应用层
作者简介
作者简介
刘云浩，清华大学信息学院特聘教授、博士生导师，清华大学软件学院院长。ACM中国理事会主席。本科毕 业于清华大学自动化系，在美国密西根州立大学获硕士与博士学位。历任香港科技大学计算机系助理教授、副教 授、研究生部主任。2008年因传感网创新应用被香港政府授予最佳创新与研究特等奖（Grand Prize）。2010年 获得教育部自然科学奖一等奖。2011年获得国家自然科学基金委员会杰出青年基金，并获得国家自然科学奖二等 奖。2013年被TCP/IP发明人之一、图灵奖获得者文顿·瑟夫（Vinton Cerf）授予ACM主席奖（ACM Presidential Award）。是该奖设立以来首位获奖的中国人。担任国际一流学术期刊《IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems》的副主编（Associate Editors—in—Chief），《IEEE/ACM Transactions on Networking》和《ACM Transactions on Sensor Networks》的编委（Associate Editor）。发表论文一百多篇，单篇论文最高国际他引超过1000次，论文累计他引超过8000次。
图书目录
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前言 第1章物联网概述 1.1物联网的概念 1.1.1物联网发展背景 1.1.2物联网的定义 1.1.3物联网的特征 1.1.4物联网应用范围 1.2物联网体系结构 1.2.1感知层 1.2.2网络层 1.2.3应用层
物联网导论_第1章_物联网概述
物联网导论_第1章_物联网概述在当今科技飞速发展的时代，物联网（Internet of Things，简称IoT）已经成为了一个热门话题。
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，就是让“物”与“网”相连，实现智能化的管理和控制。
物联网的概念最早可以追溯到上世纪 90 年代。
随着技术的不断进步，物联网逐渐从理论走向了实际应用，并在各个领域展现出了巨大的潜力。
物联网的体系架构通常可以分为感知层、网络层和应用层三个主要层次。
感知层是物联网的基础，它由各种传感器和智能终端设备组成，负责采集物理世界中的各种信息。
这些传感器可以感知温度、湿度、压力、光照等环境参数，也可以监测物体的位置、速度、运动状态等。
智能终端设备则包括智能手机、平板电脑、智能家电等，它们能够与传感器进行通信，并将采集到的数据上传到网络层。
网络层是物联网的核心，它负责将感知层采集到的数据传输到应用层。
网络层的通信技术多种多样，包括移动通信网络（如 4G、5G）、卫星通信网络、蓝牙、WiFi 等。
这些通信技术为物联网提供了广泛的覆盖范围和高速的数据传输能力，使得物联网中的设备能够随时随地进行通信。
应用层是物联网的价值体现，它根据不同的应用场景和需求，对感知层采集到的数据进行分析和处理，并为用户提供各种服务和应用。
例如，在智能家居领域，应用层可以根据室内的温度和湿度自动调节空调和加湿器的工作状态；在智能交通领域，应用层可以实时监测道路交通状况，为驾驶员提供最优的行车路线；在工业生产领域，应用层可以对生产设备进行远程监控和故障诊断，提高生产效率和产品质量。
物联网的应用领域非常广泛。
在智能家居方面，人们可以通过手机远程控制家中的灯光、电器、窗帘等设备，实现智能化的生活体验。
比如，当你下班回家的路上，就可以提前打开空调和热水器，让家里变得舒适温暖。
在智能交通领域，物联网技术可以实现车辆的自动驾驶、交通流量的实时监测和智能调度，提高交通运输的效率和安全性。
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《物联网概论》-韩毅刚
15
1.3.1 物联网三层模型
感知层 网络层 应用层
《物联网概论》-韩毅刚
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1.3.2 ITU-T参考模型
设备层 网络层 支撑层 应用层
《物联网概论》-韩毅刚
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本书物联网体系结构
4层模型
应用层 智能电网 智慧物流 精细农业 智能家居 智能交通
《物联网概论》-韩毅刚
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五域模型
五域模型
《物联网概论》-韩毅刚
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1.4 物联网各层功能相关技术
1.4.1 1.4.2 1.4.3 1.4.4 感知层 传输层 处理层 应用层
《物联网概论》-韩毅刚
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1.4.1 感知层
物联网的前端 物联网的基础 物联网的工作重点
《物联网概论》-韩毅刚
第1章 物联网体系结构
1.1 物联网的发展背景 1.2 物联网的概念 1.3 物联网的体系结构
1.1 物联网的发展背景
物物通信的引入
发展历程
自动识别（Auto-ID）中心 《ITU互联网报告2005：物联网》 智慧地球 “感知中国”
《物联网概论》-韩毅刚
3
1.2 物联网的概念
CPS
CPS强调3C的融合，侧重技术内涵 强调网络的虚拟作用 强调感控
《物联网概论》-韩毅刚
13
几种网络概念之间的关系
包含和侧重
泛在网 物联网 传感网 互联网
《物联网概论》-韩毅刚
14
1.3 物联网的体系结构
1.3.1 物联网三层模型 1.3.2 ITU-T参考模型 1.3.3 物联网的域模型
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感知层的设备
RFID标签和读写器 二维码标签和识读器 条码和扫描器 传感器 执行器 》-韩毅刚
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传感器节点
内部模块
《物联网概论》-韩毅刚
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传感器节点
实际部署
《物联网概论》-韩毅刚
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1.4.2 传输层
负责感知层与处理层之间的数据传输 各种通信网络 各种接入技术
《物联网概论》-韩毅刚
6
各领域对物联网的诠释
不同行业
计算技术 政法部门
通信技术 物联网 感知技术
风险投资
经济管理
技术研究 社会大众
产业开发
公司企业
应用普及
《物联网概论》-韩毅刚
7
物联网本质特征
物品信息的自动采集和相互通信 基于互联网 自动化和智能化
《物联网概论》-韩毅刚
8
1.2.2 物联网与各种网络关系
包含关系 传感网
区域性比较强
物联网
行业性比较强
《物联网概论》-韩毅刚
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物联网与泛在网的关系
广义
目标一致
泛在网
侧重理想
物联网
侧重现实
《物联网概论》-韩毅刚
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物联网与CPS
目标一致
虚拟世界和现实世界融合
物联网
强调应用，侧重外在表现形式 强调网络的连通作用 强调感知
《物联网概论》-韩毅刚
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传输设备
电信局传输机房中的传输设备
《物联网概论》-韩毅刚
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1.4.3 处理层
数据存储和处理 也称为支撑层或中间件层
《物联网概论》-韩毅刚
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处理层设施
数据中心
《物联网概论》-韩毅刚
29
1.4.4 应用层
管理平台和运行平台 物联网与行业专业技术的深度融合
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物联网发展阶段
初创阶段 网络融合阶段 智能处理阶段
《物联网概论》-韩毅刚
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物联网的组成
传感系统 传输系统 监控管理系统
《物联网概论》-韩毅刚
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物联网的组成
物联网组网结构
1.2.1 物联网的定义 1.2.2 物联网与各种网络之间的关系
《物联网概论》-韩毅刚
4
1.2.1 物联网的定义
定义众多 发展演变中
《物联网概论》-韩毅刚
5
物联网的早期定义
通过各种信息传感设备，按约定的协议，把各种 物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信， 以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控 和管理的一种网络。
物联网与互联网的关系 物联网与传感网的关系 物联网与泛在网的关系 物联网与CPS
《物联网概论》-韩毅刚
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物联网与互联网的关系
数据源不同 互联网
全球性公网 虚拟 信息世界
物联网
行业性的或区域性的专网 真实 物理世界
《物联网概论》-韩毅刚
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物联网与传感网的关系
《物联网概论》-韩毅刚
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1.5.4 数据处理技术
数据处理 计算模式
《物联网概论》-韩毅刚
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数据处理
搜索引擎 数据库 数据挖掘
《物联网概论》-韩毅刚
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计算模式
云计算 普适计算
《物联网概论》-韩毅刚
43
1.6 物联网发展和组网结构
发展趋势 组网结构
《物联网概论》-韩毅刚
《物联网概论》-韩毅刚
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应用层设施
智能交通中的监控中心
《物联网概论》-韩毅刚
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1.5 物联网的关键技术
1.5.1 自动识别技术 1.5.2 传感技术 1.5.3 网络技术 1.5.4 数据处理技术
《物联网概论》-韩毅刚
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1.5.1 自动识别技术
静态属性 动态属性
处理层
数据中心
云计算
数据库
搜索引擎
存储区域网
传输层
无线局域网
移动通信网
互联网
有线电视网
行业专网
感知层
RFID
传感器
执行器
二维码
家庭网络
无线传感器网络
《物联网概论》-韩毅刚
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1.3.3 物联网的域模型
六域模型
物联网用户域 目标对象域 感知控制域 服务提供域 运维管控域 资源交换域
标签 阅读器
《物联网概论》-韩毅刚
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自动识别技术
条码 二维码 RFID NFC 语音识别等
《物联网概论》-韩毅刚
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1.5.2 传感技术
传感器节点 传感网
《物联网概论》-韩毅刚
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传感网
WSN 现场总线
《物联网概论》-韩毅刚
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传感网的发展
WMSN 语义传感器网络
《物联网概论》-韩毅刚
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1.5.3 网络技术
承载网络 接入网络
《物联网概论》-韩毅刚
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承载网络
互联网 电信网 电视网
三网融合 四网融合
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接入网络
无线IP接入技术
短距离通信网络 移动通信网络
有线接入
以太网 HFC FTTx