《物联网技术》 第七章 物联网应用原理.pptxVIP

物联网技术原理（第7章：物联网应用原理）西安交通大学高等教育出版社桂小林西安交通大学电子与信息工程学院计算机科学与技术系桂小林 主要内容概述物联网应用系统设计应用系统开发、部署与维护基于物联网的智慧城市建设概述物联网应用系统的基本流程物联网的应用，可理解为“互联网+传感器”。因为传感器的种类繁多，而互联网对经济、社会、生活的渗透能力也不断增强，因此物联网的应用领域非常广泛，小到门禁，餐卡，大到智慧城市，军事安全等。目前，物联网的主要应用领域有城市交通、环境保护、物流、电网、公共安全、平安家居、消防、工业监测、医疗、健康护理、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。不同的应用在功能、性能、部署方式、部署环境、组网模式、通信方式等方面的需求都不尽相同。7.2 物联网应用系统设计7.2.1、设计基本原则：多样性：物联网体系结构必须根据物联网节点类型的不同，允许组成多种不同类型的网络结构，允许使用不同类型的无线通信协议，允许使用不同类型的接入方法；时空性：不同的应用场景下，对感知器结点的要求也不一样，如在野外环境下，要求感知器节点能具有较长时间的电能供应，而在各大商场部署的感知节点，则往往需要有较大的信号覆盖范围。物联网体系结构必须能够满足物联网的时间、空间和能源方面的需求；互联性：物联网应用系统的数据，一般来说都要最终通过互联网传输和汇总，才能完成后续的处理和利用。因此要求物联网体系结构必须能够平滑地与互联网连接；安全性：要附上攻击者通过监听、伪造身份、劫持合法节点等方法入侵系统，非法获取机密信息或甚输入非法和异常数据，进而引起物联网的上层控制系统失效，物联网应用系统必须能够防御大范围的网络攻击。扩展性：物联网应用系统必须能满足感知结点在数量上及功能上的可扩展性；可靠性：在野外、地下管道、辐射区等环境中，随着时间的推移，传感器节点有可能被盗、失效，物联网应用系统必须具备坚固性和可靠性，能通过自动组网、动态调节等技术，对结点失效有一定的容忍能力；7.2.2、物联网应用系统的通用体系架构设计感知层：物联网感知层解决人类世界和物理世界的数据获取问题，包括各类物理量、标识、音频、视频数据。传输层：物联网传输网络层承担比现有网络更大的数据量和面临更高的服务质量要求，所以现有网络往往难以满足物联网的需求，这就意味着物联网需要对现有网络进行融合和扩展，利用新技术以实现更加广泛和高效的互联功能。（中心式的3G，4G，5G等； wifi ,蓝牙，zigbee等；结点间的“存储—携带—转发”多跳传输等;）应用层：物联网最终目的是要把感知和传输来的信息更好地利用，应用层将网络层传输来的数据通过各类信息系统进行处理，并通过各种设备与人进行交互。7.2.3 涉及的相关核心技术传感网技术：传感网是物联网应用系统的基础，传感网是指随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，可通过自组织的方式构成的网络。如将红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、射频识别（RFID）装置以及二维码扫描器等信息传感设备与互联网结合而形成的一个巨大网络，让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。传感网一般具有三个特征，一是全面感知，二是可靠传递，三是智能处理。大数据技术：物联网必然产生大数据，大数据必然需要大数据技术进行处理。大数据只有经过了挖掘和处理后，变成了有用的信息，才能在应用层被有效地利用。物联网应用系统中，终端的智能传感器，无时无刻都在收集各种信息，这将会产生海量数据，大数据技术就是解决如何有效地利用这些数据的问题，大数据主要研究数据降维、数据挖掘、机器学习、算法设计等方面。云计算技术：云计算可以实现资源的按需分配、按量计费，达到按需索取的目标，最终促进资源规模化，促使分?工的专业化，有利于降低单位资源成本，促进网络业务创新。云计算技术在存储能力、计算能力上的巨大优势，成为处理物联网大数据的核心技术。云计算技术在物联网应用系统中，主要承担数据的存储和处理工作。通信网络技术：物联网的核心通信网络一般都是利用已有的Internet核心光纤网络。在接入互联网之前，物联网应用系统一般需要一个网关负责一定区域内的传感器节点的接入，这时一般使用无线技术，常用的无线通信技术主要有3G、4G、5G、卫星通信、Zigbee、蓝牙、Wifi。在使用和设计过程中，必需考虑到各种不同的应用环境，特别是电源的消耗等。安全技术：涉及到感知层的安全、网络安全、应用安全三个层面。感知层安全主要是在信息采集过程中的RFID读写器等进行安全识别，并对采集数据进行加密处理，确保在感知过程中的信息不泄露，实现感知层的安全。所使用的技术主要有身份验证技术、加密技术、动态信息管理等技术。网络层的安全是为了确保数据在传输过程中不受攻击，主要技术有虚拟专用网络（VPN）技术、网络防病毒技术、网络防火墙技