高级计算机网络主题报告
应用层网络层感知层物流军事传输农业交通调用处理安全监控医疗护理存储感知工具感触传输网实体感触端
图2-1 物联网的基本结构
2.3.1感知层
物联网的作用对象是由物理实体的集合构成的物质实体。物联网的感知层就是通过对物质实体的感知布局，实现对物质实体的属性的感知、采集，使之成为可识读和传输的载体。
感知层是由实体感触端、感触传输网与感知工具构成。实体感触端是物联网对物质实体属性信息进行直接接触的载体。它与物质世界紧密相连，是物联网网络的末梢节点。感触传输网是物质实体的属性信息进行传输的网络。感知工具是将物质实体的属性信息转化为可在网络层进行传输的信息的工具。
目前，运用于物联网感知层的技术和设备有：二维码、RFID标签和读写器、标签和识读器、GPS、传感器、M2M终端、传感器网络等。在物联网的发展过程中，感知层所追求的是更安全、更敏感的感知能力，降低功耗、成本和小型化。
2.3.2网络层
物联网的网络层是通过相关工具和媒介对感知层所获得信息进行汇集、处理、储存、调用、传输。其中，汇集工具是将感知层采集终端的信息进行集中，并接入物联网的传输体系；处理工具负责对传输信息进行选择，纠正，以及转化等处理工作；存储工具主
第二章 物联网基础理论
要负责对信息进行存储；调用工具是以某种方式实现对感知信息进行准确调用；传输工具是指通过用可传递感知信息的传输介质构建传输网络，是感知信息传递到物联网的任何工作节点上。
物联网的网络层各功能要素的实现水平，决定了整个物联网体系的工作效率和服务质量。目前，网络层在传输容量、海量信息处理、传输速率、传输安全等方面寻求进一步的发展。
2.3.3应用层
应用层将物联网技术与各类行业应用相结合，实现无所不在的智能化应用，如物流、安全监测、农业、灾害监控、危机管理、军事、医疗护理等领域。物联网通过应用层实现信息技术与各行业专业应用的深度融合。它是实现物联网社会价值的部分，是物联网拓宽产业需求、带来经济效益的关键，还是推动物联网产业发展的原动力。拓宽产业领域、增加应用模式、创新商业运营模式，推进社会化的信息共享是物联网应用层未来的发展方向[6]。
2.4本章小结
本章从物联网的概念、特点、总体架构及组成四个方面阐述了什么是物联网，为后续的系统研究奠定了理论基础。
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第三章 物联网技术构成
物联网基础技术、核心技术、支撑技术、应用技术和安全技术构成了物联网技术。
3.1物联网基础技术
3.1.1射频识读器
射频识读器是射频识别系统的重要组成部分，其基本任务是激活标签。在射频识别系统中，射频识读器读出标签中的信息，将标签所需存储的信息写入标签，与标签建立通信并在应用软件和标签之间传输数据，将信息传输至射频识别系统中，进行信息的识别处理[7]。
目前，EPC标签识读器和RFID标签识读器的运用最为广泛，两者的区别在于：EPC电子编码标签必须按照EPC规则编码，并遵循EPC标签与EPC读写器之间的空中接口协议。而RFID标签识读器则不需要。
3.1.2传感器与无线传感器网络
传感器是一种检测装置，用于获取物质实体的实时信息，如温度、适度，以及其他的物理、化学变化等信息，实现物体的感知、识别、采集、捕获信息[8]。传感器将检测到的信息按一定规律变换成电信号或其他所需形式的信息，已满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求[9]。传感器能对物体动态和静态属性进行标识。静态属性可直接存储在标签中，通过RFID技术进行识别。动态属性需要传感器进行实时探测。
无线传感网络（WSN）是由传感器节点构成的网络。它实时地感知、采集、监测节点部署区内的各种信息，对信息进行处理，然后通过无线网络发送至网络终端[10]。无线传感网络已广泛应用于环境监测、军事侦察、智能家居、工业生产控制等领域。
3.1.3嵌入式智能技术
嵌入式智能技术是针对具体的应用特点设计的专用嵌入式系统。嵌入式系统是以应用为中心，计算机技术为基础。嵌入式系统及其相关技术在机电一体化控制、生产制造、工业的智能监控及智能家居等领域有所应用。它通常潜入在大的设备中，不容易让人察觉，如手机、微波炉、空调中的控制部件都属于嵌入式系统[11]。
嵌入式系统与通用计算机技术有所区别。通用计算机更多是根据人发出的制定进行工作，而嵌入式系统更多是根据自己“感知”的事件自行处理，它对时间性和可靠性的要求更高。
第三章 物联网技术构成
3.2物联网核心技术
3.2.1RFID技术
RFID技术利用感应、无线电波进行非接触双向通信，达到自动识别和数据交换的目的。RFID系统是由电子标签、读写器、计算机网络和应用程序及数据库组成的自动识别和数据采集系统。电子标签是RFID系统的数据载体，由耦合元件和芯片组成。在RFID系统中，每个电子标签都有全球唯一的电子编码。天线是电子标签和读写器传递射频信号的装置。读写器是读取或写入电子标签信息的设备。它通常与计算机连接进行信息的进一步处理[12]。
RFID系统的工作原理是：读写器通过天线在一个区域内发送射频信号，电子标签进入其信号范围内会被触发，产生感应电流，获得能量，将存储在电子标签芯片内的信息发送到RFID读写器。FRID读写器接收到信息后，传送到RFID数据管理系统，再将数据传输至数据库服务中心[13]。RFID的系统结构与工作原理如图3-1所示：
数据库服务器域RFID数据处理系统RFID标签RFID标签
图3-1 RFID的系统结构与工作原理
RFID技术作为物联网的核心技术，凭借其信息容量、抗干扰能力、保密性、使用寿命和智能化等方面的突出优势，现已在不同的行业领域中得到了广泛的运用。在交通领域，高速公路的不停车收费系统，铁路车号自动识别系统，以及在公交枢纽管理中心
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等。在物流领域，物流过程中货物的跟踪、信息的自动采集、仓储管理等，都广泛运用到RFID技术。
3.2.2EPC编码技术
EPC编码体系是目前应用最广泛的编码标准。美国统一代码协会和国际物品编码协会于2003年9月共成立了非营利性组织：EPCglobal,是EPC(Electronic Product Code)产品电子代码在全球的管理机构，主要负责全球范围内对各个行业建立和维护EPC网络。通过发展和管理EPC网络标准来提高供应链上贸易单元信息的透明度和可视性，以此来提高全球供应链的运作效率。EPC编码技术是利用EPC编码体系对物品的编码进行信息的采集[14]。
EPC作为唯一标识物品的电子代码，它是数据库中无数的动态数据能与EPC标签相连接。EPC码主要有64位、96位和256位3种编码结构，有EPC-64、EPC-96、EPC-256三种标准。目前，使用最多的是EPC-64，新一代的EPC(RFID)标签将采用EPC-96的标准。EPC标准不会在短时间内完全取代现有的编码标准，而是将现实与其他主流编码进行兼容[15]。
EPC编码结构主要包括版本号、域名管理、对象分类、序列号四个部分。版本号：标识EPC编码结构的版本，他决定了EPC代码的总长、识别类型和具体的编码结构。域名管理者：用于唯一标识一个组织实体。通常用作描述与EPC相关的生产厂商的信息。对象分类：用于识别某一物品类型。序列号：用于唯一标识某一具体的物品。域名管理者负责为每一个对象分类代码分配唯一的、不重复的序列号。
3.2.3资源寻址技术
因为物联网存在跨域通信的情况，所以它同样需要网络资源寻址技术，从而实现资源名称到相关资源地址的寻址解析。物联网资源寻址技术的核心是完成由物品编码到相关资源地址的寻址过程。它是实现全球物品信息定位和跨域信息交流的关键技术[16]。
物联网编码结构与互联网结构存在差异，物联网资源寻址技术与互联网不尽相同。它不仅要支持物品名称与其对应的特定信息资源地址的寻址解析，还要支持物品名称到与其相关的诸多信息资源地址的寻址与定位。因此，物联网资源寻址的输出信息不仅局限于地址本身，而应扩展为生成物联网资源地址所需的信息，该信息可以本身就是物联网资源地址，也可以是将其他物联网资源名称转换为间接资源地址所需的地址生成信息。物联网中完成转换所用到的信息需要通过物联网资源寻址技术来获取。物联网资源