图片68

认清任何事物都要从整体到局部，特别是对于结构复杂、多功能系统更是如此，物联网也不例外。第一，需要理解物联网的总体架构；然后，讨论其细节。物联网架构是一种开放的架构，由于它正处于发展阶段，所以不同的组织和研究小组对物联网提出了不同的架构。但是无论是三层架构还是四层架构，它们的关键技术都是相通的，相似的。本文提出了一个物联网四层架构，在此基础上结合可以实现物联网三层架构。

当前，国内外的研究人员在描述物联网的体系结构时，大多采用了国际电信联盟电信标准分局(ITU-T)在2002年所提建议中所述的泛在传感器网络(Ubiquitous Sensor Network)，该结构作为其基础，从底层到底层被划分为可感知的网络层，泛指接入层、中间件层、泛指应用层。USN结构的一个重要特征是，它依赖于下一代网络(Next Generation Network,NGN)，在离用户最近的地方，各种传感器构成无所不在的网络环境，该环境中的用户使用了各种服务，而NGN是USN的核心基础架构。

很明显，以USN为基础的物联网架构主要描述了各种通信技术在物联网中的作用，并不能完整地反映物联网系统实现的功能集划分、组网方式、互操作接口、管理模式等，不利于物联网的标准化和产业化。为此，需要进一步探索实现物联网系统的关键技术和方法，设计一种通用的物联网系统结构模型。

通用的物联网四层架构。这一架构注重于定性描述，而非协议的具体定义。这样，物联网就可以定义为包含感知控制层、数据传输层、数据处理层，四层应用决策层架构。

它借鉴了ITU物联网USN结构思想，采用了自底向上分层结构。每个层次的功能如下。

1、知觉控制层：知觉控制层简称感知层，它是物联网发展和应用的基础，包括条码识别器.各种各样的传感器(例如温湿度传感器、视频传感器、红外线探测器等).智能硬件(例如电表.空调等)以及网关等。各类传感器通过感知目标环境的相关信息，自主组网，将信息传递给网关接入点，然后网关将采集的数据通过数据传输层提交给数据处理层进行处理。分析结果可反馈给感知控制层，作为实施动态控制的依据。

2、信息传输层：数据传输层负责接收感知控制层发来的数据，并传送至数据处理层，然后将处理结果反馈给感知控制层。它包括短距离无线网、移动通信网、因特网等多种网络与设备，并能实现不同类型网络之间的融合，以及高效率的.安全和可靠的物联网感知和控制数据传输。另外，数据传输层提供路由.格式转换.地址转换等功能。

3、数据库处理层：数据处理层可以对物联网资源进行初始化，监控在线资源的运行状态，协调物联网资源(例如计算资源、通讯设备、感知设备等)之间的工作，在多个领域实现资源之间的交互.共享和调度，实现了感知数据的语义理解、推理、决策、数据查询、存储、分析和挖掘等。资料处理层使用云计算(Cloud Computing).大数据(Big Data)和人工智能(Artificial Intelligence,AI)等技术来实现感知数据的高效存储和深度分析。

4、应用决策层：应用决策层通过对已分析处理的感知数据，为用户提供检索、计算、推理等多种服务。监控型(物流监控.污染监测).控制型(智能家居).扫描型(手机钱包.高速公路不停车收费)等。运用决策层次可以根据不同的类别，确定相应的业务内容。

另外，物联网还应该在每一层都包含安全.容错等技术，用于物联网系统的各个层面，为用户提供安全、可访问和可靠的应用支持。基于物联网的四层架构，将数据处理层与应用决策层结合起来，并将其统一为应用决策层，从而使物联网四层架构成为三层架构，即感知控制层.数据传输层.应用决策层。