導讀:如果說感知層是物聯(lián)網的“感覺器官”,那么網絡層就是物聯(lián)網的“大腦”。
如果說感知層是物聯(lián)網的“感覺器官”,那么網絡層就是物聯(lián)網的“大腦”。物聯(lián)網網絡層中存在著各種“神經中樞”,用于信息的傳輸、處理以及利用等。通訊網絡、信息中心、融合網絡、網絡管理中心等共同構成了物聯(lián)網的網絡層。
要實現(xiàn)網絡層的數(shù)據(jù)傳輸,可以利用多種形式的網絡類型,比如人們既可以利用小型局域網、家庭網絡、企業(yè)內部專網等各類專網進行數(shù)據(jù)傳輸,也可以利用互聯(lián)網、移動通訊網等大型公共網絡進行信息傳輸。事實上,如果能將電視網絡和互聯(lián)網相互融合,那么這兩種網絡融合后的有線電視網也可以成為物聯(lián)網網絡層的一部分,這種網絡能與其他網絡配合,共同承擔起物聯(lián)網網絡層的多種功能。隨著多種應用網絡的融合,物聯(lián)網的進程將會不斷加快。
物聯(lián)網網絡層具有多種關鍵性技術,比如互聯(lián)網、移動通信網以及無線傳感器網絡。
物聯(lián)網網絡層的關鍵技術是什么
(1)互聯(lián)網
互聯(lián)網幾乎包含了人類的所有信息,是人類信息資源的匯總,人們常說的因特網就是互聯(lián)網的狹義稱謂。在相關網絡協(xié)議的約束下,通過互聯(lián)網相連的網絡將海量的信息匯總、整理和存儲,實現(xiàn)信息資源的有效利用和共享,這其實就是互聯(lián)網最主要的功能?;ヂ?lián)網是由眾多的子網連接而成,它是一個邏輯性網絡,而每一個子網中都有一些主機,這些主機主要是由計算機構成,它們相互連接,共同控制著自己區(qū)域的子網。互聯(lián)網中存在兩類最高層域名,分別是地理性域名和機構性域名,其中,機構性域名的數(shù)量有14個。
“客戶機+服務器”模式是互聯(lián)網的基礎工作模式,在TCP/IP的約束下,如果一臺計算機可以和互聯(lián)網連接并相互通信,那么這臺計算機就成了互聯(lián)網的一部分。這種不受自身類型和操作系統(tǒng)限制的聯(lián)網形式,使互聯(lián)網的覆蓋范圍十分廣大。從某種意義上來說,在互聯(lián)網的基礎上加以延伸便可形成物聯(lián)網。
擁有豐富信息資源的互聯(lián)網,一方面可以方便人們獲取各種有用信息,讓人們的生產、生活變得更加高效;另一方面可以讓人們享受互聯(lián)網所提供的優(yōu)質服務,從而提高人們的生活水平。
具體來說,互聯(lián)網可以為人們提供以下幾種服務:
第一,高級瀏覽服務。利用網頁搜索,我們可以搜尋、檢索并利用各種網絡信息,同時,我們也可以將自己的信息以及外界環(huán)境信息等,通過網頁編輯,發(fā)布到互聯(lián)網上與他人共享。利用互聯(lián)網的高級瀏覽服務,我們不僅能進行非實時信息交流,還能進行實時信息交流。
第二,電子郵件服務。電子郵件服務是最流行的網絡通訊工具,可以幫助人們在任何時間、任何地點實現(xiàn)與朋友、親人之間的互動交流。
第三,遠程登錄服務。利用這種服務,人們可以遠距離操作其他計算機系統(tǒng)。通過遠程登錄服務,將本地計算機與遠程計算機連接起來,實現(xiàn)通過操作本地計算機控制遠程計算機系統(tǒng)的目的。
第四,文件傳輸服務。最早的互聯(lián)網文件傳輸程序是FTP,人們利用遠程登錄服務先登錄到互聯(lián)網的一臺遠程計算機上,然后再利用FTP文件傳輸程序將信息文件傳輸?shù)竭h程計算機系統(tǒng)中。同樣,我們也可以從遠程計算機系統(tǒng)中下載文件。
互聯(lián)網是物聯(lián)網最主要的信息傳輸網絡之一,要實現(xiàn)物聯(lián)網,就需要互聯(lián)網適應更大的數(shù)據(jù)量,提供更多的終端。而要滿足一些要求,就必須從技術上進行突破。目前,IPv6技術是攻克這種難題的關鍵技術,這是因為,IPv6擁有接近無限的地址空間,可以存儲和傳輸海量的數(shù)據(jù)。利用互聯(lián)網的IPv6技術,不僅可以為人提供服務,還能為所有硬件設備提供服務。
(2)移動通信網
移動物體之間、移動物體與靜態(tài)物體之間的通信需要利用移動通信網得以實現(xiàn)。移動通信有兩種方式,分別是有線通信和無線通信,在這兩種方式的作用下,人們可以享受到語音通話、圖片傳輸?shù)确铡?/p>
核心網、骨干網以及無線接入網共同構成了移動通信網,其中,無線接入網的主要作用是連接移動通信網和移動終端,而利用核心網和骨干網可以實現(xiàn)信息的互交和傳遞。由此可見,移動通信網的基礎技術包括兩類:一類是信息互交技術,另一類是信息傳遞技術。
移動通信網可以實現(xiàn)任何形式的傳播,因此它具有開放性;移動通信網可以在多種復雜環(huán)境下進行工作,因此它又具有復雜性。另外,移動通信網還具有隨機移動性。
①移動性。要實現(xiàn)移動通信,需利用無線方式進行傳輸,或者利用有線與無線相結合的方式。
②電磁波傳輸條件復雜。移動物體所處環(huán)境的復雜性決定了電磁波傳輸條件的復雜性,在傳播的過程中,電池波會因為反射、折射、繞射等物理特性,產生信息延遲、多徑干擾等問題。
③系統(tǒng)與網絡結構復雜。移動通信網的用戶有很多,要實現(xiàn)他們之間的相互通信,需要一個既能相互協(xié)調,又不會互相干擾的網絡系統(tǒng)。這個網絡系統(tǒng)需要與數(shù)據(jù)網、衛(wèi)星通信網以及局域網互聯(lián),因此具有網絡結構復雜性。
④具備高利用率的頻帶和高性能的設備。WiMAX、WiFi以及3G等接入技術是移動通信網的主要技術,其中,WiMAX的英文全稱是Worldwide Interoperability for Microwave Access,即全球微波互聯(lián)接入,是一種無線信息傳播術。WiMAX可接收的波段包括微波、毫米波,信號傳輸范圍為半徑50千米內,常用于偏遠地區(qū)的無線連接。WiFi的英文全稱是Wireless Fidelity,即無線保真技術。其組成部分包括無線網卡和AP接入點等,可實現(xiàn)多種無線設備的網絡連接。3G是一種集合了多種信息系統(tǒng)的蜂窩式移動通訊技術。
和互聯(lián)網相同,物聯(lián)網不僅需要有線的信息連接方式,也需要無線的信息連接方式。多種形式的連接方式可以幫助物聯(lián)網高效且方便地傳輸和交互數(shù)據(jù)信息,實現(xiàn)信息的采集和共享。
(3)無線傳感器網絡
無線傳感器網絡的英文簡稱是WSN,即在眾多傳感器之間建立一種無線自組織網絡,并利用這種無線自組織網絡實現(xiàn)這些傳感器之間的信息傳輸。在這個傳輸過程中,無線傳輸網絡會對傳感器所采集的數(shù)據(jù)進行匯總。該技術可以使區(qū)域內物品的物理信息和周圍環(huán)境信息全部以數(shù)據(jù)的形式存儲在無線傳感器中,有利于人們對目標物品和任務環(huán)境進行實時的監(jiān)控,也有利于分析和處理有關信息,對物品進行有效的管理。
無線傳感器網絡包含了多種技術,其中包括現(xiàn)代網絡技術、無線通信技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術以及傳感器技術等。網關節(jié)點(匯聚節(jié)點)、傳輸網絡、傳感器節(jié)點和遠程監(jiān)控共同構成了無線傳感器網絡,它兼顧了無線通訊、信息監(jiān)控、事務控制等功能,具有以下幾個特點:
①網絡規(guī)模較大,遍布各種地理環(huán)境,通過無數(shù)的傳感器覆蓋全球;
②網絡呈現(xiàn)動態(tài)變化,其結構為網絡拓撲結構;
③網絡的核心是數(shù)據(jù),一切工作行為都以數(shù)據(jù)為中心;
④網絡具有自動組織性能;
⑤網絡具有應用相關性;
⑥網絡較公開,安全性較低;
⑦傳感器節(jié)點性能有限,有待進一步開發(fā)。
物聯(lián)網網絡層在互聯(lián)網、移動通信網以及無線傳感器網絡的相互配合下,完成了主要的層級功能,為構建物聯(lián)網系統(tǒng)提供了技術參考和行業(yè)標準,加快了物聯(lián)網的全球化進程。