物联网的体系架构和技术路线
物联网结构
物联网结构对于物联网结构，我们可以从物联网的体系结构与物联网技术体系结构两个角度去认识。
1.物联网的体系结构物联网的体系结构如图1-12所示。
图1-12 物联网体系结构图物联网的体系结构可以分为三个层次：泛在化末端感知网络、融合化网络通信基础设施与普适化应用服务支撑体系。
人们也经常将它们称为感知层、网络层、应用层[2]。
（1）泛在化末端感知网络泛在化末端感知网络的主要任务是信息感知。
理解泛在化末端感知网络需要注意以下几个问题：1）如何理解“泛在化”的概念。
物联网的一个重要特征是“泛在化”，即“无处不在”的意思。
这里的“泛在化”主要是指无线网络覆盖的泛在化，以及无线传感器网络、RFID标识与其他感知手段的泛在化。
“泛在化”的特征说明两个问题：第一，全面的信息采集是实现物联网的基础；第二，解决低功耗、小型化与低成本是推动物联网普及的关键。
2）如何理解“末端感知网络”的概念。
“末端网络”是相对于中间网络而言的。
大家知道，在互联网中如果我们在中国访问欧洲的一个网络时，我们的数据需要通过多个互联的中间网络转发过去。
“末端网络”是指它处于网络的端位置，即它只产生数据，通过与它互联的网络传输出去，而自身不承担转发其他网络数据的作用。
因此我们可以将“末端感知网络”类比为物联网的末梢神经。
3）如何理解感知手段的“泛在化”。
泛在化末端感知网络的第三个含义是物联网的感知手段的“泛在化”。
通常我们所说的RFID、传感器是感知网络的感知结点。
但是，目前仍然有大量应用的IC卡、磁卡、一维或二维的条形码也应该纳入感知网络，成为感知结点。
我们目前讨论的物联网主要针对基于大规模、造价低的RFID、传感器的应用问题，这在物联网发展的第一阶段是非常自然的和必须的。
但是作为信息技术研究人员，我们不能不注意到世界各国正在大力研究的智能机器人技术的发展，以及智能机器人在军事、防灾救灾、安全保卫、航空航天及其他特殊领域的应用问题。
通过网络来控制装备有各种传感器、由大量具备协同工作能力的智能机器人结点组成的机器人集群的研究，正在一步步展示出其有效扩大人类感知世界的能力的应用前景。
物联网标准体系架构
物联网标准体系架构物联网（Internet of Things, IoT）是指利用互联网技术，将传感器、执行器、通信设备等各种物品连接起来，实现信息的感知、识别、定位、追踪、监控和管理的智能化网络。
物联网的发展对标准化提出了更高的要求，因为标准化是物联网应用的基础和保障，是实现物联网互联互通的重要手段。
物联网标准体系架构是指在物联网领域内，为了规范和统一物联网技术、产品、服务和管理而建立的标准体系框架。
一、物联网标准体系架构的基本原则。
1. 开放性原则。
物联网标准体系架构应当具有开放性，充分考虑各种不同技术体系和标准的融合，促进不同物联网系统之间的互联互通。
2. 综合性原则。
物联网标准体系架构应当具有综合性，包括物联网技术、产品、服务和管理等多个方面，形成一个完整的标准体系。
3. 先进性原则。
物联网标准体系架构应当具有先进性，及时吸收和反映新技术、新产品、新服务和新管理方法的发展趋势，推动物联网标准的不断更新和完善。
二、物联网标准体系架构的主要内容。
1. 物联网技术标准。
物联网技术标准是物联网标准体系架构的核心内容，包括物联网感知层、传输层、应用层等多个方面的标准。
感知层标准主要包括传感器、执行器、无线通信等技术标准；传输层标准主要包括物联网通信协议、网络技术标准；应用层标准主要包括物联网应用接口、数据格式、安全标准等。
2. 物联网产品标准。
物联网产品标准是物联网标准体系架构的重要组成部分，包括物联网设备、终端、网关、平台等产品的标准。
产品标准主要包括产品规范、性能要求、测试方法、认证标识等。
3. 物联网服务标准。
物联网服务标准是物联网标准体系架构的重要内容，包括物联网应用服务、管理服务、定位服务等多个方面的标准。
服务标准主要包括服务规范、服务质量、服务流程、服务接口等。
4. 物联网管理标准。
物联网管理标准是物联网标准体系架构的关键内容，包括物联网资源管理、安全管理、性能管理等多个方面的标准。
管理标准主要包括管理规范、管理体系、管理方法、管理工具等。
物联网系统技术方案
物联网系统技术方案南京绛门通讯科技股份有限公司2016年12月目录一.前言..........................................................................................................1.1.建设背景...........................................................................................1.2.设计原则...........................................................................................1.3.系统分析...........................................................................................系统说明 ...................................................................................运行环境与开发模式的选择 ......................................................可行性分析 ...............................................................................四大特点 ...................................................................................二.解决方案...................................................................................................2.1.总体方案设计....................................................................................系统框架结构............................................................................总体系统架构............................................................................系统组网图 ...............................................................................物理组网图 ...............................................................................系统总体功能构架.....................................................................2.2.应用层功能需求详细设计..................................................................登陆 ..........................................................................................采集设备管理............................................................................监控管理 ...................................................................................告警管理 ...................................................................................统计分析 ...................................................................................系统管理 ...................................................................................2.3.基础层功能设计 ................................................................................身份认证 ...................................................................................账户管理 ...................................................................................权限管理 ...................................................................................提醒机制 ...................................................................................日志管理 ...................................................................................三.关键性技术 ...............................................................................................3.1.系统技术架构方面的技术路线...........................................................3.2.Mysql集群部署................................................................................3.3.Nginx负载均衡................................................................................3.4.地图接口/工作流引擎集成/报表工具 ................................................四.性能配置...................................................................................................4.1.业务指标...........................................................................................4.2.性能指标...........................................................................................五.软硬件配置清单........................................................................................5.1.软件方案...........................................................................................5.2.硬件方案...........................................................................................六.项目资金预估............................................................................................七.项目实际计划............................................................................................一. 前言1.1.建设背景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。
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
物联网的体系架构和技术路线
标准组由信标委支持，无锡物联网研究院和电子技术标准化研究所主 导成立，主要面向ISO/IEC JTC1进行中国的国际标准提案输出 该标准组下设立2个研究组和6个标准组，分别为国际标准化项目组、 行业应用调研组、标准体系与系统架构组、通信与信息交互组、协同 信息处理组、标识组、接口组、安全组 参加单位众多，主要以高校、科研机构和IT企业为主，包括中国电子 技术标准化研究所、中国科学院、华为、西电捷通、深圳天智、杭州 家和、清华、北大、展讯、中兴、大唐、北邮、工信部研究院、中国 移动、中国联通、中国电信等上百家单位 该标准组提出的物联网信息汇聚、协同感知、泛在聚合三阶段演进路 线，已经被ISO/IEC JTC1传感网总体技术文档采纳。目前已明确在 JTC1下成立工作组（WGSN）,系统推进传感网国际标准的制定
二维码/RFID应与集团
重点产品和运营部门需求结合
• 移动支付
• 校园一卡通 • 二维码小额支付 • 与号百结合 •做后向凭证
•三订 •折扣/优惠券 •做业务标识 •号百自营业务 •天翼伴游 •终端是瓶颈 •支持RFID标签/阅读器功能的手机 •二维码识读功能手机 • 特定行业、特殊传感器的智能终端（不仅限于二维码和RFID）
主要特征 （1）基于多种组网技术融合的 无处不在的协同感知能力 （2）信息资源使用模式突破以 单一应用服务为目标，通过聚 合海量信息聚合不断衍生新的 应用
物联网市场和网络发展规划
物联网信息汇聚阶段关键技术
第一阶段3G与传感器网络结合
相关关键技术
• 传感器网络高能效通信技术 • 传感器网络组网关键技术 • 传感器网络协同体系架构 • 传感器网络专用操作系统 • 传感器网络测试验证平台 • 传感器网络低功耗技术 • 传感器网络电磁兼容技术 • 传感器网络网关设备
物联网工程中的网络拓扑与架构设计
物联网工程中的网络拓扑与架构设计在当今数字化和智能化飞速发展的时代，物联网（Internet of Things，IoT）已经成为了引领科技创新和改变生活方式的重要力量。
物联网工程涵盖了众多领域，从智能家居到工业自动化，从智能交通到医疗保健，其应用范围广泛且不断扩展。
而在物联网工程中，网络拓扑与架构设计是构建高效、可靠和安全的物联网系统的关键环节。
网络拓扑，简单来说，就是指网络中各个节点和链路的连接方式。
不同的网络拓扑结构具有不同的特点和适用场景。
在物联网中，常见的网络拓扑结构包括星型、总线型、环型、树型和网状型等。
星型拓扑结构是一种以中心节点为核心，其他节点与之相连的结构。
这种结构的优点是易于管理和控制，中心节点可以集中处理数据和分配资源。
然而，其缺点也较为明显，如果中心节点出现故障，整个网络可能会瘫痪。
在一些小型的物联网系统中，如家庭智能设备网络，星型拓扑结构常常被采用。
总线型拓扑结构则是所有节点都连接在一条总线上。
它的优点是成本较低，布线简单。
但缺点是如果总线出现故障，会影响到多个节点的通信。
这种拓扑结构在一些简单的工业控制网络中仍有应用。
环型拓扑结构中，节点通过首尾相连的方式形成一个环形链路。
数据在环中单向传输，具有较强的确定性和实时性。
不过，一旦环中的某个节点出现故障，可能会导致整个环的通信中断。
树型拓扑结构类似于一棵倒置的树，具有层次分明的特点。
它可以有效地扩展网络覆盖范围，但对上层节点的性能要求较高。
网状型拓扑结构是最为复杂但也是最可靠的一种，节点之间存在多条路径相连。
即使部分链路出现故障，数据仍可以通过其他路径传输，保证了网络的可靠性和稳定性。
但这种结构的成本较高，管理难度大，通常用于对可靠性要求极高的物联网应用，如军事、航空航天等领域。
在实际的物联网工程中，往往不是单纯地采用某一种拓扑结构，而是根据具体的需求和应用场景，将多种拓扑结构组合使用，以达到最优的效果。
接下来，让我们来探讨一下物联网的架构设计。
工业设备管理物联网解决方案
工业设备管理物联网解决方案在当今高度工业化的时代，工业设备的高效运行和管理对于企业的生产效率、质量控制以及成本管理至关重要。
传统的设备管理方式往往依赖人工巡检、纸质记录和定期维护计划，这种方式不仅效率低下，而且容易出现疏漏和延误，导致设备故障、生产停滞以及不必要的成本增加。
随着物联网技术的迅速发展，一种全新的工业设备管理解决方案应运而生——工业设备管理物联网解决方案。
工业设备管理物联网解决方案是将物联网技术应用于工业设备管理领域，通过传感器、网络通信、数据分析和智能控制等手段，实现对设备的实时监测、远程控制、故障预警和智能维护，从而提高设备的运行效率、可靠性和使用寿命。
一、系统架构工业设备管理物联网解决方案通常由感知层、网络层和应用层组成。
感知层是整个系统的基础，主要由各类传感器组成，如温度传感器、压力传感器、振动传感器、电流传感器等。
这些传感器安装在设备的关键部位，实时采集设备的运行参数和状态信息，如温度、压力、振动频率、电流电压等。
网络层负责将感知层采集到的数据传输到应用层。
常见的网络通信技术包括 WiFi、蓝牙、Zigbee、NBIoT 等。
根据设备的分布范围、数据量大小和实时性要求等因素，可以选择不同的网络通信方式。
应用层是整个系统的核心，主要包括数据存储、分析和处理平台以及设备管理软件。
通过对采集到的数据进行分析和处理，应用层能够实现设备状态监测、故障诊断、预测性维护、远程控制等功能，并为管理人员提供可视化的设备管理界面和决策支持。
二、功能特点1、实时监测通过传感器实时采集设备的运行参数和状态信息，管理人员可以随时随地通过电脑或手机端查看设备的运行情况，及时发现异常情况。
2、故障预警基于数据分析和机器学习算法，系统能够对设备的运行数据进行实时分析，提前预测可能出现的故障，并及时发出预警信号，以便管理人员采取相应的措施，避免设备故障造成的生产损失。
3、智能维护根据设备的运行状况和历史维护数据，系统能够制定个性化的维护计划，提醒管理人员进行定期维护和保养。
工业物联网的架构和技术特点
工业物联网的架构和技术特点随着科技的不断进步和工业生产方式的不断升级，工业物联网在新技术、新模式的推动下被广泛应用。
工业物联网是指通过传感器、物联网网关和云平台等技术手段，实现智能互联和可视化的工业生产模式。
这篇文章将从实际应用和技术特点两个角度，介绍工业物联网的架构和技术特点。
一、工业物联网的架构工业物联网的整体架构可以分为三层，分别是感知层、网络层和应用层。
1. 感知层感知层负责采集物理信号，即将生产设备中产生的各类数据汇聚到一起，通过各种传感器、执行器和测量设备等实现数据采集和采集结果的处理。
在这一层中，数据处理技术性要求较高，需要对数据进行多次采集、传输和处理，以确保数据的准确性和可靠性。
而且，在感知层中，需要考虑数据的性能和安全性。
特别是在工业生产的场景下，大量的数据需要采集、处理和传输，往往需要花费大量的带宽和高速网络。
因此，感知层必须具备高速、高稳定性的网络连接和储存能力。
2. 网络层网络层是连接感知层和应用层的中间件，对接感知层的数据管理和应用层的数据传输。
在网络层中，需要运用各种通讯协议、数据格式进行数据传输、处理和存储等操作。
同时，作为数据传输的枢纽，网络层需要具备灵活性和安全性，以应对各种网络异常与安全威胁。
为了达到这个目标，网络层部署了安全协议、防火墙和虚拟专用网络等网络安全技术手段。
因此，网络层的架构和技术手段极为重要。
3. 应用层应用层是工业物联网的应用集成层，也是工业物联网中最核心的部分。
在应用层中，采用各种技术手段，将安全的数据流、运行日志和操作流水等数据与企业管理的相关信息进行整合。
这样，无论是制造业、物流业还是仓库业都可以快速实现数字化管理，提高生产效率。
因此，应用层对工业物联网的完善和实用的关系极为紧密，必须采用先进的技术手段和在此基础上不断地进行尝试和更新。
二、工业物联网的技术特点工业物联网在应用层面上，实现了对工业设备、人员和环境的实时监测和管理。
这种模式，无论是在设备的自动化控制效率、资源利用率和生产运营效率方面都有全面的提升。
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行业融合是要面对的深层次问题
示范效应不强 当前的应用以监控为主，不 能给企业带来显著的经济效 益，且需要考虑机器替换人 员的问题
需求挖掘不足 企业技术人员不了解信息技 术的最新进展，从事信息化 的人员不掌握各行各业的业 务流程
研究目标
研究和制定物联网业务需求报告,聚焦传感网和移动网融合、商业模式 和最佳业务应用等
研究并规范端到端的物联网网络架构与相关接口
对其他标准组织中已有物联网相关规范进行修订
研究重点
网络架构和统一协议
传感网技术 选择和组网
面向医卫和监 控的应用研究
物联网网关规范化
统一应用平台
模组规范化
3GPP R10-Network Improvements for Machine Type Communications (NIMTC)
国家传感器网络标准组（WGSN）
标准组由信标委支持，无锡物联网研究院和电子技术标准化研究所主 导成立，主要面向ISO/IEC JTC1进行中国的国际标准提案输出 该标准组下设立2个研究组和6个标准组，分别为国际标准化项目组、 行业应用调研组、标准体系与系统架构组、通信与信息交互组、协同 信息处理组、标识组、接口组、安全组 参加单位众多，主要以高校、科研机构和IT企业为主，包括中国电子 技术标准化研究所、中国科学院、华为、西电捷通、深圳天智、杭州 家和、清华、北大、展讯、中兴、大唐、北邮、工信部研究院、中国 移动、中国联通、中国电信等上百家单位 该标准组提出的物联网信息汇聚、协同感知、泛在聚合三阶段演进路 线，已经被ISO/IEC JTC1传感网总体技术文档采纳。目前已明确在 JTC1下成立工作组（WGSN）,系统推进传感网国际标准的制定
让客户尽情享受信息新生活
物联网技术发展的思考
提纲
1 物联网的体系架构和技术路线 2 物联网的标准进展
3 物联网网络发展关键问题 4 发展建议
物联网(传感网)典型体系架构
物联网典型体系架构分层描述
物联网应用层 物联网网络层 物联网感知层
提供丰富的基于物联网的应用，是物联网发展的根本目标 将物联网技术与行业信息化需求相结合，实现广泛智能化应用的 解决方案集 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
3G与传感器网络融合
主要特征 （1）具备以事件、任务为驱动 的感知层、网络层和应用层协 同工作的更强大的信息感知和 信息处理能力 （2）3G网络为物联网业务特 性进行优化和定制，满足物联 网通信及业务的特性需求 （3）传感器网络的自组织、协 同感知功能是在物联网的整体 管理体系下实现的
泛在网络、信息聚合
物联网协同感知阶段 --第二阶段3G与传感网络的融合
提纲
1 物联网的体系架构和技术路线 2 物联网的标准进展
3 物联网网络发展关键问题 4 发展建议
物联网标准研究进展
物联网标准研究进展
ETSI
2008年成立TC M2M工作组，该工作组由FT-Orange发起，包括 运营商、设备商、集成商等几百个研究单位和组织加入
广泛覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施 是物联网三层中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部 分 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
感知层是实现物联网全面的感知的核心能力 是物联网中包括关键技术、标准化方面、产业化方面亟待突破的 部分 关键在于具备更精确、更全面的感知能力，并解决低功耗、小型 化和低成本的问题
3GPP MTC Service Requirem•识别 •收费 •安全 •远程管理 •分类别的系统优化： •低移动性 •通信时间可控 •仅使用PS域 •低数据率 •用户分群 •仅有移动源发 •高可用性 •盗窃/故意破坏
物联网标准研究进展
国内标准物联网进展情况
提纲
1 物联网的体系架构和技术路线 2 物联网的标准进展体系
3 物联网网络发展关键问题 4 发展建议
当前存在的主要问题
关键技术 有待突破
行业壁垒 有待突破
研发力量 比较分散
体系架构 尚未建立
缺乏完 整的标 准体系
缺乏成 熟的商 业模式
政难策成环境 有规待模完善
共赢模式 有待探索
现阶段运营商应用仅仅体现在RFID/二维码以及数据采集的 行业拓展应用方面，单纯提供数据传输通道和行业集成解决方 案两种模式，投入产出比较非常低
物联网扩展系统架构
物联网技术路线
以规模化应用为目标，分阶段实现3G与传感网的融合，实现物联网的可
运营、可管理及产业化
信息汇聚
协同感知
泛在聚合
3G与传感器网络结合
主要特征 （1）将分散的、利用多种感 知技术手段所采集的信息通过 网关设备汇聚到3G网络 （2）通过3G网络将感知信息 汇聚到应用系统 （3）由应用系统集中进行信 息的处理，并提供信息应用服 务。
• 3GPP已完成了业务需求的研究，目前就网络结构（ SA2)及无线接口(RAN2)开展了技术方案的研究
• 基于移动终端的WSN网络结构
及协议研究 •设计更灵活的自适应编码，优化 传输方式，支持更灵活的资源粒度 分配 • 增强L2/L3协议，支持大量M2M 终端 • 简化调度、功控、HARQ、链路 自适应、同步、接入和切换过程
国家通信标准工作组（ CCSA）
CCSA TC5 WG7：正在进行物联网业务相关研究，即将完成《移动 M2M业务研究报告》 CCSA TC5 WG3：该组将从移动网与传感网结合为主要研究方向， 《物联网网络架构研究》、《TD-SCDMA无线传感器网络网关设备 技术要求》和 《CDMA2000无线传感器网络网关设备技术要求》近 期将立项
主要特征 （1）基于多种组网技术融合的 无处不在的协同感知能力 （2）信息资源使用模式突破以 单一应用服务为目标，通过聚 合海量信息聚合不断衍生新的 应用
物联网市场和网络发展规划
物联网信息汇聚阶段关键技术
第一阶段3G与传感器网络结合
相关关键技术
• 传感器网络高能效通信技术 • 传感器网络组网关键技术 • 传感器网络协同体系架构 • 传感器网络专用操作系统 • 传感器网络测试验证平台 • 传感器网络低功耗技术 • 传感器网络电磁兼容技术 • 传感器网络网关设备