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第0章概述0.1物联网框架结构0.2物联网通信系统本章小结

0.1物联网框架结构

作为一个庞大、复杂和综合的信息集成系统，物联网的框架由三个层次构成，即信息的感知控制层、网络传输层和应用层，其基本结构如图0.1.1所示。

图0.1.1物联网框架结构

1.感知控制层

（1）数据采集子层通过各种类型的感知设备获取现实世界中的物理信息，这些物理信息可以描述当前“物”属性和运动状态。感知设备的种类主要有各种传感器、RFID、多媒体信息采集装置、条码（一维、二维条码）识别装置和实时定位装置等。

（2）短距离通信传输子层将局部范围内采集的信息汇聚到网络传输层的信息传送系统，该系统主要包括短距离有线数据传输系统、无线传输系统、无线传感器网络等。

（3）协同信息处理子层将局部采集到的信息通过汇聚

装置及协同处理系统进行数据汇聚处理，以降低信息的冗余度、提高信息的综合应用度、降低与传送网络层的通信负荷为目的。协同信息处理子层主要包括信息汇聚系统、信息协

同处理系统、中间件系统及传送网关系统等。

2.网络传输层

网络传输层将来自感知控制层的信息通过各种承载网络

传送到应用层。各种承载网络包括了现有的各种公用通信网络、专业通信网络，目前这些通信网主要有移动通信网、固定通信网、互联网、广播电视网、卫星网等。

3.应用层

应用层是物联网框架结构的最高层次，是“物”的信息综合应用的最终体现。“物”的信息综合应用与行业有密切的关系，依据行业的不同而不同。

应用层主要分为两个子层次，即服务支撑层和行业应用层。服务支撑层主要用于各种行业应用的信息协同、信息处理、信息共享、信息存储等，是一个公用的信息服务平台；行业应用层主要面向诸如环境、电力、智能、工业、农业、家居等方面的应用。

0.2物联网通信系统

0.2.1物联网通信系统基本结构

按照物联网的框架结构，物联网的通信系统可大体分为两大类，即感知控制层通信和网络层传输通信。其基本结构如图0.2.1所示。

图0.2.1物联网通信系统结构

在图0.2.1中，感知控制层通信系统表示感知控制设备所具有的通信能力。一般情况下，若干个感知控制设备负责某一区域，整个物联网可划分为众多个感知控制区域，每个区域都通过一个汇聚设备接入到互联网中，即接入到网络传输层。

对于物联网的网络传输层，其通信系统主要是为了支持互联网而构成的数据业务传送系统，一般由公众通信网络及专用通信网络构成，主要功能是保证互联网的有效运行。

0.2.2感知控制层与网络传输层通信系统

1.感知控制层通信系统

感知控制层的通信目的是将各种传感设备（或数据采集设备以及相关的控制设备）所感知的信息在较短的通信距离内传送到信息汇聚系统，并由该系统传送（或互联）到网络传

输层。其通信的特点是传输距离近，传输方式灵活、多样。

感知控制层的短距离有线通信系统主要是由各种串行数据通信系统构成的，目前采用的技术有RS-232/485、USB、CAN工业总线及各种串行数据通信系统。

感知控制层的短距离无线通信系统主要由各种低功率、中高频无线数据传输系统构成，目前主要采用蓝牙、红外、超宽带、无线局域网、GSM、3G等技术来完成短距离无线通信任务。

2.网络传输层通信系统

网络传输层是由数据通信主机（或服务器）、网络交换机、路由器等构成的，在数据传送网络支撑下的计算机通信系统，其基本结构如图0.2.2所示。

图0.2.2网络传输层通信系统结构

0.2.3物联网通信技术的发展

1.物联网扩频通信和频谱分配问题

采用扩频技术，则可以通过重叠的频段来传输信息，但这要求扩频所采用的PN（PseudorandomNoise，伪随机噪声）码之间要相互正交或跳频、跳时调度图之间不能相一致（或相似），这就需要研究扩频通信的技术及规则，使得大量部署的以扩频通信为无线传输方式的无线传感器网络之间的通信不因受到干扰而影响通信质量。

2.基于软件无线电和认知无线电的物联网通信体系架构

物联网感知控制层内的终端具有多种接入网络层的通信方式，由于无线通信具有任何地点、任何时间都可接入并能进行通信的特点，因此无线通信方式是物联网终端接入网络层

的首选。但随着终端数量的增多，随之而来的是需要大量的频段资源以满足接入网络的需求，另外，无线通信方式也随着通信技术的发展而不断进步，因此,