物聯網的體系結構與相關技術探討

羅鵬程 高玉峰 王洪斌 王鵬

摘 要物聯網作為現代化科技信息技術，其在各個領域均扮演著重要的角色，為了充分發揮其作用，物聯網的體系結構與相關技術得到了人們的高度重視與廣泛研究。本文分析了物聯網的概況，介紹了其體系結構，探討了其相關技術，旨在進一步推動物聯網的發展，使其應用范圍不斷擴展。

【關鍵詞】物聯網 體系結構 技術

隨著現代信息技術的迅猛發展，物聯網技術也隨之出現，并且在眾多領域迅速推廣，如：零售與物流等，但目前，關于物聯網的研究仍處于初級階段，缺少其體系結構與相關技術的研究報道。因此，本文結合物聯網研究存在的不足，重點分析了其體系結構、相關技術，旨在為其發展奠定堅實的理論基礎。

1 物聯網的概況

物聯網的應用價值巨大，其發展前景廣闊，因此，其相關研究得到了學術界的廣泛關注，同時工業界也給予了高度重視。但目前，關于物聯網的相關內容仍十分模糊，如：基本含義、體系結構及相關技術等。

根據國際電信聯盟可知，物聯網促進了物與物、人與物及人與人的互連，在其基本含義基礎上，可總結一下幾點特點：

1.1 物的廣泛性

物聯網中的物涵蓋范圍較廣，不僅包括物理實體，也囊括了虛擬實體，此時的物存在于時間與空間，在對其進行發現與識別過程中，主要是借助其屬性實現的；

1.2 信息的傳遞與共享

物聯網的基礎為感知外界物理信息，借助RFID技術有效發現與識別物，并采用傳感器節點，進而實現了對環境信息的動態感知，此后在通信技術支持下，使信息得到有效傳遞，同時，在感知子網和既有互聯網絡融合背景下，信息數據便具有了共享性；

1.3 管理與控制

互聯網在管理數據時，主要是利用計算機技術實現的，其管理具有明顯的智能化特點，在決策信息反饋后，其將實現對物體與環境的控制。

對于物聯網而言，其中涉及的人與物在任何時間、地點及網絡中均呈無縫融合，因此，它作為新型的智能互聯網絡，保證了人與物、物與物、人與人間信息的有效連接。

2 物聯網的體系結構

當今，信息技術快速發展，在先進技術支持下，物聯網利用開放型協議，滿足了各種應用的需求，同時它也實現了數據與互聯網的有機融合。根據相關文獻報報道，了解了物聯網的含義及特點，在此基礎上，對物聯網的五層體系結構進行了分析，旨在豐富其理論研究。

物聯網主要是由數據識別與感知層、數據傳遞網絡層、資源管理層、信息處理層、具體應用層等構成的。在物聯網發展與應用過程中，其基礎層便是數據識別與感知層，其具體構成包括識別器、傳感器、接入網關等，利用不同的工具對數據進行采集，此后借助無線網絡技術或其他高新技術設備等，傳遞數據，最后后臺將對收集的數據進行處理。數據傳遞網絡層在互聯網中扮演著重要的角色，它主要是對上層的數據進行傳遞，它不僅保證了數據的遠距離傳播，還提高了數據的真實性與有效性，但當前，物聯網數據的網絡傳遞要求應具備較高的互聯網技術支持，而偏低的互聯網技術水平，制約著物聯網的發展，因此，相關人員仍需展開深入的研究，通過升級等手段，促進互聯網技術發展。資源管理層主要是對資源進行初始化，通過實時監測，以此掌握其運行狀況，并對各個資源進行有效的協調，進而促進跨域資源實現交互；信息處理層主要是主要是對感知數據進行理解、推理與決策，同時也提供數據查詢、存儲、分析及挖掘等；應用層通過對感知數據的分析處理，根據用戶的需求，為其提供不同的服務，其應用類型較為豐富，具體有監控型、控制型與掃描型等。

3 物聯網的相關技術

3.1 標識技術

物聯網作為大型網絡，其借助智能設備與互聯網，促進了不同物體的互連，其中涉及的物具有廣泛性與復雜性，在實際應用過程中，首要問題便是有效識別物。物的標識技術主要是利用全局唯一值對物體進行標識，此技術的本質便是對物聯網中物進行編碼，從而使物具有了數字化的特點。在編碼過程中，需遵循不同的規則，常見的編碼有EPC、IPV6等，各編碼間的規則各異，存在映射與兼容問題，因此，在物聯網發展過程中，應對其給予關注。

無線射頻身份識別即RFID，它作為識別技術的一種，具有非接觸式。在實際識別過程中，利用射頻信號對目標展開自動的識別，并采集相關的數據。此技術對物體的識別具有唯一性，從而保證了其在通信或信息處理中定位的準確性與管理的有效性。

3.2 感知技術

物聯網中較為重要的組成部分便是數據產生、獲取、傳輸、處理及應用，在獲取數據過程中，需要智能化與信息化的設備，常見的數據采集設備由傳感器、紅外感知設備及全球定位系統等。傳感器即sensor，它主要是對外部環境信號進行探測，包括光、熱、力及聲等，它為物聯網提供了原始數據，由于其獲取的物的信息具有動態性，進而物擁有了感知外部世界的能力。

3.3 通信技術

物聯網中數據傳遞主要是利用網絡與通信技術實現的，其中通信技術有兩種類型，分別為短距離無線通信與廣域網通信。前者涉及的技術主要有WLAN技術、RFID技術、藍牙技術及ZigBee技術等，在上述技術支持下，無線通信網絡具有了簡單的結構、較低的功耗及成本，但在實際應用中也存在不足，最為嚴重的便是干擾問題。后者涉及的技術主要有IP互聯技術、移動通信技術與衛星通信技術，它為物聯網提供了遠程數據傳輸服務，但在實際應用中需要對不同的技術進行整合，在此基礎上，才能夠保證網絡環境的多元化與交互性。

3.4 信息處理技術

物聯網中采用的信息處理技術，融合了數據挖掘、智能計算、機器學習等，在對物體相關內容進行智能處理與分析后，將結果交付給用戶。物聯網通過變革，使物與人實現了直接的交流，在智能化的網絡中，物擁有了思想，從而推動了物聯網的發展。

4 總結

綜上所述，物聯網技術作為科學技術發展的重要方向，其相關內容的研究得到了各個領域人們的廣泛關注。本文介紹了物聯網的含義、特點、體系結構與相關技術，旨在為其發展提供理論保障。

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作者單位

核工業北京地質研究院環境工程研究所 北京市 100029