物联网体系架构概述.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第2章物联网体系架构,陈业纲,物联网体系架构概述,第1页,物联网体系架构概述,第2页,物联网体系架构概述,第3页,物联网体系架构概述,第4页,物联网体系架构概述,第5页,感知节点,传感单元,处理单元,通信单元,电源/供电部分,物联网体系架构概述,第6页,末梢网络,末梢网络即完成应用末梢感知节点组网控制和数据汇聚，或完成向感知节点发送数据转发功效。,物联网体系架构概述,第7页,关键承载网络,主要负担接入网与信息服务之间数据通信任务。,物联网体系架构概述,第8页,信息服务系统硬件设施,由各种应用服务器组成，还包含用户设备、客户端等，主要用于对采集数据融合/汇聚、转换、分析以及对用户展现适配和事件触发。,物联网体系架构概述,第9页,数据感知系统软件,主要完成物品识别和物品EPC编码采集和处理，主要由企业生产物品、物品电子标签、传感器、读写器、控制器、EPC等组成,物联网体系架构概述,第10页,物联网中间件系统软件,中间件是位于数据感知设备与后台应用软件之间一个应用系统软件。中间件含有两个关键特征：一是为系统应用提供服务平台，二是需要连接到网络操作系统，而且保持运行工作系统。中间件为物联网应用提供了一系列计算和数据处理功效，主要任务是对感知系统采集数据进行捕捉、过滤、汇聚、计算、校对、解调、传送、存放和任务管理，降低从感知层到应用层数据量。同时，中间件还可提供与其它RFID支撑软件系统进行互操作等功效。,物联网体系架构概述,第11页,普通中间件系统由读写器接口、事件管理器、应用程序接口、目标信息服务和对象名解析服务等功效模块。,物联网体系架构概述,第12页,网络操作系统,物联网经过互联网实现物理世界任何物品互联，在任何地方、任何时间可识别任何物品，使物品成为附有动态信息“智能产品”,并使物品信息流和物流完全同时，从而为物品信息共享提供一个高效、快捷网络通信与云计算平台,物联网体系架构概述,第13页,物联网信息管理系统,物联网管理机构包含企业物联网信息管理中心、国家物联网信息管理中心以及国际物联网信息管理中心。,企业物联网信息管理中心负责管理当地物联网，它是最基本物联网信息服务管理中心，为当地用户提供管理、规划及解析服务。,国家物联网信息管理中心负责制订和公布国家总体标准，负责与国际物联网互联，而且对现场物联网中心进行管理。,国际物联网信息管理中心负责制订和公布国际框架性物联网标准，负责与各个国家或地域物联网互联，而且对各个国家物联网信息管理中心进行协调、指导、管理等工作,物联网体系架构概述,第14页,物联网体系架构概述,第15页,身份相关业务应用主要利用RFID、二维码、条码等能够标志身份技术，而且身份所提供各类服务。,按照终端是去识别其它身份信息还是被识别，能够分为主动模式和被动模式，按照服务提供给个人还是提供给企业，又能够分为个人应用和企业业务两大类。,对于不一样应用实现方式可能有不一样，下列图是基于标签信息获取类服务一个基本原理图。,物联网体系架构概述,第16页,物联网体系架构概述,第17页,信息汇聚业务,主要由物联网终端采集、处理，经通信网络上报数据，由物联网平台处理，提交给详细应用和服务，由物联网平台统一对物联网终端、数据、应用和服务以及第三方进行管理。详细如自动抄表、电梯管理、物流和交通管理等。,物联网体系架构概述,第18页,协同感知型业务,在信息汇聚型业务中，物联网终端只需接收物联网平台管理，执行数据采集、简单处理、上报等功效，物联网终端之间不需要进行通信。,物联网体系架构概述,第19页,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、任何物都能通畅地通信为目标，是人类通信服务极致。,物联网体系架构概述,第20页,物联网体系架构,1、泛在网体系框架,ITU-T在Y.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。以下列图：,物联网体系架构概述,第21页,物联网体系架构概述,第22页,ETSI制订M2M体系结构,M2m是现阶段物联网最普遍应用形式，m2m在欧洲、韩国、中国已进入部分商业应用，主要用于安全检测，公共交通、物流系统、车队管理、工业流程自动化、城市信息化等。,M2M体系架构分为3层：,感知层：包含M2M终端、WSN局域网络、M2M网关、M2M能力和M2M应用,网络层：包含接入网、关键网两大部分和网络管理、终端管理功效。,应用层：包含各种各样行业应用和用户配置接口。,物联网体系架构概述,第23页,中国移动M2M定义：M2M是经过在机器内部嵌入移动通信模块，以SMS/USSD/GPRS等为接入伎俩，为客户提供信息化处理方案，为满足客户对生产监控，指挥调度、数据采集和测量等方面信息化需求。,USSD（Unstructured Supplementary Service Data）即非结构化补充数据业务，是一个新型基于GSM网络交互式数据业务。当你使用手机键盘输入一些网络已预先制订数字或者符号比如*#等，再按send也就是拨号键就能够向网络发送一条指令，网络依据你指令选择你需要服务提供给你。,物联网体系架构概述,第24页,物联网体系架构概述,第25页,中国移动制订M2M体系架构,M2M平台提供统一M2M终端管理、终端设备鉴权，并对当前行业网关还未实现接入方式进行鉴权；支持各种网络接入方式，提供标准化接口使得数据传输简单直接；提供数据路由、监控、用户鉴权等管理功效。,行业网关：是承载信息上报、参数配置、终端状态检测、终端注册等业务短信上下行通道。,BOSS：统一管理客户集团信息，业务受理、计费和结算、业务信息变更由BOSS完成。,行业终端监控平台：M2M平台提供FTP服务，将每个月统计文件存放在FTP服务器中，供行业终端监控平台下载，以同时M2M平台终端管理数据。,上级网管系统：经过网管接口完成网管功效。,物联网体系架构概述,第26页,物联网体系架构概述,第27页,物联网体系架构,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。,感知层就像人皮肤和五官，用来识别物体，采集信息；包含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，将采集到数据经过末梢网络上传给网络层。末梢网络包含传感网、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。,物联网体系架构概述,第28页,网络层就像人神经系统，将信息传送到大脑进行处理；网络层由各种无线/有线网关、接入网和关键网实现感知层数据和控制信息双向传送、路由和控制。接入网包含IAD、OCT、DSLAM、交换机、射频接入单元、2G/3G蜂窝移动接入、卫星接入等，关键网主要由各种光纤传送、IP承载网、下一代网络(NGN),下一代互联网(NGI)、下一代广电网（NGB）等公众电信网和互联网，也能够依靠行业或企业专业。,物联网体系架构概述,第29页,数据智能处理层是实现以数据为中心关键技术，包含数据汇聚、存放、查询、分析、挖掘、了解以及基于感知数据决议和行为理论和技术。数据汇聚包含实时、非实时物联网业务数据汇总后存放到数据库中，方便后续数据挖掘、教授分析、决议支持和智能处理。,物联网体系架构概述,第30页,应用层包含应用支撑子层和各种详细物联网应用。支撑子层为物联网应用提供通用支撑服务和能力调用接口。物联网应用可分为监控型（物流监控、环境监测）、查询型（智能检索、远程抄表）、控制型（智能交通、智能家居、路灯控制）、扫描型（手机钱包、ETC）等，现有行业专业应用，也有公共平台为基础公共应用。,物联网体系架构概述,第31页,物联网体系架构概述,第32页,物联网标准：,标准不统一,年6月，物联网标准联合工作组成立，力争成为制订物联网国际标准组织。,物联网体系架构概述,第33页,物联网安全机制：经过鉴权、授权、访问控制、机密性、完整性等安全机制，在业务安全、网络安全和用户隐私安全3个方面提供安全保障办法。业务安全包含拥有权限用户才能接入网络，只要拥有此权限才能使用该业务。网络安全包含网络应该能够确保业务正常运行，能够针对灾难、故障和紧急事件提供对应处理伎俩。,用户隐私安全包含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。业务需要采取加密机制，确保设计隐私业务数据不外泄。,物联网体系架构概述,第34页,物联网运行能够分成两大类：面向公众提供物联网服务和面向行业提供物联网专用服务。面向公众提供物联网服务是建设一张面向公众服务广域物联网，网络建设和网络维护需要长久投入人力和物力，从集约化和节约全社会角度看，通信运行商凭借丰富专业经验、较低人员维护成本、一体化维护优势，是最正确建设方和维护方。面向行业提供物联网专用服务主要指一些行业单独设置通信专网，只为本行业服务。行业公网服务主要指向面向一个行业，只为此行业各种人员和机构提供服务。,物联网管理架构：包含国家、行业/区域、企业3个方面。,物联网体系架构概述,第35页,鉴权包含两个方面：,用户鉴权，网络对用户进行鉴权，预防非法用户占用网络资源。,网络鉴权，用户对网络进行鉴权，预防用户接入了非法网络，受骗取关键信息。,这种双向认证机制，就是AKA（Authentication and Key Agreement，鉴权和密钥协商）鉴权。,除了AKA鉴权，也能够使用其它鉴权方式。在IMS AKA鉴权广泛实施之前，或在特定条件下（比如经过固定网络ADSL连接方式接入IMS），能够使用HTTP摘要鉴权等其它鉴权方式。,物联网体系架构概述,第36页,物联网体系架构概述,第37页,物联网体系架构概述,第38页,物联网体系架构概述,第39页,传感器也称为换能器、变换器、变送器、探测器等，依据国家标准GB 7665-1987。传感器定义为：,能够感受要求被测量并按照一定规律转换成可用输出信号器件或装置，由敏感元件、转换元件、测量电路3部分组成，有时还加上辅助电源。,物联网体系架构概述,第40页,敏感元件是指能直接感受或响应被测量并输出与被测量成确定关系其它量部分,转换元件是指传感器中能将敏感元件中感受或响应被测量转换成适合传输或测量可用输出信号部分,物联网体系架构概述,第41页,传感器分类,1、按传感器检测信息分,光敏、热敏、磁敏、气敏、湿敏、压敏、离子敏、射线敏等,2、按转换原理分,物理、化学、生物传感器,3 按输出信号分,数字、模拟、开关传感器,物联网体系架构概述,第42页,4、按材料分,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,物联网体系架构概述,第43页,物联网体系架构概述,第44页,物联网体系架构概述,第45页,基于双绞线铜缆xDSL技术,1、电话网铜线(DSL),2、高比特率数字用户线(HDSL),3、高速数字用户线(VDSL),物联网体系架构概述,第46页,DSL汉字名是数字用户线路，是以电话线为传输介质传输技术组合。DSL技术在传递公用电话网络用户环路上支持对称和非对称传输模式，处理了经常发生在网络服务供给商和最终用户间“最终一公里”传输瓶颈问题。因为DSL 接入方案无需对电话线路进行改造，能够充分利用能够已经被大量铺设电话用户环路，所以被大量应用。最初DSL技术提供网速非常慢，所以伴随人们需求增加，DLS技术也在不停发展DSL包含ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line，非对称数字用户线)、RADSL、HDSL和VDSL等等。,ADSL属于DSL技术一个，全称Asymmetric Digital Subscriber Line（非对称数字用户线路），亦可称作非对称数字用户环路。是一个新数据传输方式，因为其提供上行和下行带宽不对称，所以称为非对称数字用户线路。ADSL技术采取频分复用技术把普通电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立信道，从而防止了相互之间干扰。用户能够边打电话边上网，不用担心上网速率和通话质量下降情况，所以网速也快了很多。ADSL技术至今在我国一些地域仍在使用。,物联网体系架构概述,第47页,光纤接入网技术,光纤接入网是指在接入网中用光纤作为主要传输介质来实现传送网络形式。光纤接入网组网方式能够有总线结构、环形结构、星型结构。它主要特点：,1、能够传输宽带交换型业务和各种业务，且传输质量好，可靠性高,2、网径普通较小，不需中继器,3、含有V5接口,4、提供无人值守条件。,物联网体系架构概述,第48页,无线接入技术,1、无线当地环路（WLL）利用无线方式把固定用户接入到固定电话网交换机，其包含DECT、PHS、CDMA、SCDMA等，含有布署灵活、建网速度快、适应能力强、网络配置简单等优点。,2、当地多路分配业务接入（LMDS）利用地面转接站而不是卫星转发数据，经过射频RF频带LMDS最多可提供10mbit/s数据流量，它采取蜂窝单元，以毫米波28GHz带宽向用户提供VOD、广播和电视会议、视频家庭购物等宽带业务，其缺点是存在来自其它小区同道信道干扰和覆盖区域有限。,3、数字直播卫星接入（DBS）,物联网体系架构概述,第49页,传送网技术,1、SDH传送网,是一个以同时时分复用和光纤技术为关键传送网结构，它由分插复用、交叉连接、信号再生放大等网元设备组成，含有容量大、对承载信号语义透明，以及在通道层上实现保护和路由功效。,含有3个优点：,1、标准统一光接口,2、采取同时复用和灵活复用映射结构,3、强大网管功效。,物联网体系架构概述,第50页,2、光传送网,光传送网（OTN）是一个以DWDM与光通道技术为关键新型传送网结构，它由光分插复用、光交叉连接、光放大等网元设备组成含有超大容量、对承载信号语义透明及在光层面上实现保护和路由功效。,物联网体系架构概述,第51页,3、NGN,ITU-T在新提议Y.中定义了NGN概念：,下一代网络（NGN）是一个基于分组网络，提供包含电信业务在内各种业务，能够利用各种带宽和含有Qos能力传送技术，实现业务功效与底层传送技术分离，它为用户提供不一样业务提供商网络自由接入，并支持通用移动性，实现用户对业务使用一致性和普适性。,物联网体系架构概述,第52页,其含有以下特征：,1、基于分组传输,2、控制功效与承载能力、呼叫/会话、应用/业务分离,3、业务提供与网络松耦合，提供开放接口,4、支持各种业务、应用和基于业务标准组件机制,5、含有端到端Qos和透明宽带容量,物联网体系架构概述,第53页,6、经过开放接口与传统网络互通,7、支持移动性,8、自由接入不一样业务提供商,9、采取各种判别方法以处理 IP地址问题,10、相同业务含有统一业务特征,11、融合固网和移动网业务,12 业务相关功效与底层传输技术分离,13、适应一切管理要求，比如紧急通信、安全性/保密性及正当监听,14、支持各种接入技术,物联网体系架构概述,第54页,物联网体系架构概述,第55页,1、电话通信网,电话通信网是进行交互型话音通信，开放电话业务电信网，简称电话网。它是一个电信业务量最大，服务面积最广专业网，可兼容其它许各种非话业务网，是电信网基本形式和基础，包含当地电话网、长途电话网和国际电话网。,物联网体系架构概述,第56页,电话通信网已经有1历史了1，它是最早建立电信网络之一，是为满足处于不一样地理位置用户间通信而建立。,物联网体系架构概述,第57页,电话通信网是由,当地电话网,和长途电话网组成。当地电话网是由一个长途编号区内若干市话端局和市话汇接局、局间中继线、长市中继线、用户接入设备和用户终端设备组成电话网络，主要用于完成当地电话通信。,长途电话网,又可分为国际长途电话网和国内长途电话网。国际长途电话网当地电话网及长途电话网结构,是由分布在全球不一样地理位置国际交换中心以及它们之间国际长途中继线路组成，范围覆盖全球，负责全球国际通信。国内长途电话网是由各个国家地理范围内长途汇接局和长途终端局以及它们之间国内长途中继线路、国内长途交换局到国际长途长途中继线路组成，主要负责国内长途通信,物联网体系架构概述,第58页,物联网体系架构概述,第59页,2、移动通信网,移动通信网，网站主要专注于移动通信技术和产业。是我国当前移动通信网为止较大包括移动通信网络相关网站，网站内容丰富，主要包含国内外最新移动通信技术、技术论坛、人才招聘、设备终端信息、博客等等，涵盖内容相当丰富,物联网体系架构概述,第60页,3、internet,Internet，汉字正式译名为,因特网,，又叫做国际,互联网,。它是由那些使用公用语言相互通信,计算机,连接而成全球,网络,。一旦你连接到它任何一个节点上，就意味着您,计算机,已经连入Internet网上了。Internet,当前,用户已经遍布全球，有超出几亿人在使用Internet，而且它用户数还在以等比级数上升。,物联网体系架构概述,第61页,4 VPN,虚拟专用网络功效是：在,公用网络,上建立,专用网络,，进行,加密,通讯。在,企业网络,中有广泛应用。VPN网关经过对,数据包,加密和数据包目标地址转换实现,远程访问,。VPN有各种分类方式，主要是按协议进行分类。VPN可经过,服务器,、硬件、软件等各种方式实现。,物联网体系架构概述,第62页,依据不一样划分标准，VPN能够按几个标准进行分类划分：,1、按VPN协议分类：,VPN隧道协议主要有三种，,PPTP,、,L2TP,和,IPSec,，其中PPTP和L2TP协议工作在,OSI,模型第二层，又称为二层隧道协议；IPSec是第三层隧道协议。,2、按VPN应用分类：,（1）,Access VPN,（远程接入VPN）：客户端到,网关,，使用公网作为骨干网在设备之间传输VPN数据流量；,（2）Intranet VPN（内联网VPN）：网关到网关，经过企业网络架构连接来自同企业资源；,（3）Extranet VPN（外联网VPN）：与合作搭档企业网组成Extranet，将一个企业与另一个企业资源进行连接。,物联网体系架构概述,第63页,3、按所用设备类型进行分类：,网络设备提供商针对不一样客户需求，开发出不一样VPN网络设备，主要为,交换机,、,路由器,和,防火墙,：,（1）路由器式VPN：路由器式VPN布署较轻易，只要在路由器上添加VPN服务即可；,（2）交换机式VPN：主要应用于连接用户较少VPN网络；,（3）防火墙式VPN：防火墙式VPN是最常见一个VPN实现方式，许多厂商都提供这种配置类型,4按照实现原理划分：,（1）重合VPN：此VPN需要用户自己建立端节点之间VPN链路，主要包含：,GRE,、,L2TP,、,IPSec,等众多技术。,（2）对等VPN：由,网络运行商,在主干网上完成VPN通道建立，主要包含,MPLS,、VPN技术。,物联网体系架构概述,第64页,物联网体系架构概述,第65页,应用层相关技术,应用层主要基于软件技术和计算机技术实现，应用层关键技术主要是基于软件各种数据处理技术，另外云计算技术作为海量数据存放、分析平台，也是将物联网应用层主要组成部分。应用是物联网发展目标，各种行业和家庭应用开发是物联网普及源动力，给整个物联网产业带来巨大利润。,支撑技术是指应用于物联网数据处理和利用技术，它包含云计算与高性能计算技术、智能技术、数据库与数据挖掘技术、GIS/GPS技术、通信技术以及微电子技术。,应用技术是指用于直接支持物联网应用系统运行技术，它包含物联网信息共享交互平台技术、物联网数据存放技术以及各种行业物联网应用系统。,物联网体系架构概述,第66页,2.5 数据融合与智能技术,物联网体系架构概述,第67页,物联网保障体系,在物联网发展上，欧盟经过在法律、政策、标准、技术、应用等5个方面同时推进，以信息安全、隐私保护、可竞争机制为始点和终点，从根本上为物联网发展提供可预期政策法律等保障环境。,1、管理方面行动,2、隐私权及个人信息保护方面行动；,3、信任、可接收和安全方面行动；,4、标准化方面行动；,5、研发方面行动,6、面向创新方面行动,7、整体意识方面行动,8、国际对话方面行动,物联网体系架构概述,第68页,物联网政策,物联网体系架构概述,第69页,物联网法规,物联网体系架构概述,第70页,物联网立法,物联网面临法律问题包含物联网综合立法、行政立法、民商经济立法、刑事立法等很多问题。,行政立法是指立法机关经过法定形式将一些立法授予行政机关，行政机关依据授权法制订行政法规和规章行为。他通常有2方面内容：1、国家行政机关接收国家立法机关委托，依照法定程序制订含有法律效力规范性文件活动。,2、国家行政机关依照法定程序制订相关行政管理规范性文件活动，也称“准立法”。,物联网体系架构概述,第71页,物联网立法内容包含：物联网安全立法、隐私权立法、财产权立法以及规范物联网市场制度。,物联网立法标准：,1、安全性标准,2、合宪性标准,3、立足本国国情从实际出发，重点立法,4、最大效益标准,物联网体系架构概述,第72页,物联网监管,1、行政方面监管,2、行政执法监管,物联网体系架构概述,第73页,物联网标准,物联网标准体系是由一定内在联络物联网标准组成有机整体，是一副已经制订和计划制订标准工作蓝图，用来说明物联网标准总体结构。,其体系包含三部分：,1、管理标准 是物联网有效运行相关管理规范。包含物联网管理运行规范、主体标准准入、客体注册等管理规范。,2、技术标准 是物联网技术设计感知层、网络层、应用层相关技术标准，包含基础标准、编码标准、识别标准、互通标准、中间件标准、数据智能处理标准、信息服务标准。,3、应用标准 是物联网各种应用领域国家和行业标准,物联网体系架构概述,第74页,物联网体系架构概述,第75页,国际标准组织,1、ETSI,2、ITU,3、ISO,4、IEC,物联网体系架构概述,第76页,物联网相关高层体系架构、需求分析研究,物联网体系架构概述,第77页,物联网网络能力增强标准研究,物联网体系架构概述,第78页,感知末梢技术方面标准研究,1、ISO,2、AEEEI,3、IsO/IEC,4、RFID,物联网体系架构概述,第79页,我国物联网标准制订现实状况,物联网体系架构概述,第80页,物联网安全,物联网体系架构概述,第81页,物联网安全,物联网体系架构概述,第82页,物联网体系架构概述,第83页,物联网体系架构概述,第84页,物联运行,物联网体系架构概述,第85页,物联网服务质量,物联网体系架构概述,第86页,物联网系统管理概述,物联网体系架构概述,第87页,物联网安全管理,物联网体系架构概述,第88页,数据安全策略,物联网体系架构概述,第89页,与安全相关技术特点,物联网体系架构概述,第90页,物联网通用设计标准,物联网体系架构概述,第91页,物联网体系架构概述,第92页,物联网体系架构概述,第93页,物联网体系架构概述,第94页,物联网体系架构概述,第95页,物联网体系架构概述,第96页,物联网体系架构概述,第97页,物联网体系架构概述,第98页,物联网体系架构概述,第99页,物联网体系架构概述,第100页,物联网体系架构概述,第101页,物联网体系架构概述,第102页,