物联网层次管理模型研究

苗 丽

(广西经贸职业技术学院,广西 南宁 530021)

3.HM-IOT设计

3.1 分层设计原则

每一个物联子网向物联网管理机构申请和注册一个唯一的身份标识，当然不同功能的子网提供的功能和访问方式都是不同的，各子网内部的信息交换需要中间件来进行统一管理。同样，子网与子网间的信息交换也需要中间件服务来进行统一调度。本文是在分析各子网不同体系结构的前提下，对整个物联网实现互联而提出的层次划分的设想，该层次的划分主要基于以下原则：首先，要考虑到物联网的不同功能进行抽象分层，每一层应该实现一个定义明确的功能；其次，在进行分层时还必须坚持适度的原则，层不能太少也不能太多，如果分层太少，那每一层必然具有的功能就越多，实现起来会非常困难，如果分层太多，使问题变得杂化，又失去了分层的意义；第三，每一层功能的选择尽量基于已经相对来说比较成熟的技术进行划分，这样有利于充分利用已有成果进行设计。

3.2 HM-IOT各层次功能

基于以上三方面的考虑，本文将物联网划分为5个层次，如图3所示：

图3 物联网的层次结构模型HM-IOT

（1）网络接入层。该层位于物联网层次结构的第一层也就是最底层，主要提供一些技术及其标准使得在物联网内的物体能够被自动识别，因此与通常意义上讲的互联网的物理层在机械特性和电气特性等方面也有本质的区别，与介质的物理构成及几何尺寸并没有直接的关系，因此称作网络接入层更加贴切。在物联网中该层支持的主要技术为射频识别技术，又称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。在网络接入层物体利用RFID的唯一标识性连入物联网，并通过与上一层的接口传输给上一层。

（2）无线传感层。该层位于HM-IOT层次结构的第二层，主要的功能有两个：一是进行数据的采集和处理；二是要进行数据的融合和路由的选择，对从各个节点采集的数据进行综合，然后转发路由到网关节点。在该层中将会用到的技术为传感网技术，传感网技术是传感器、大规模无线传感网络技术及其智能处理技术的结合。由传感器节点构成的网络，能够实时地检测、感知和采集节点部署区中的对象和各种信息，并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去，因此这种无线传感网技术可以用来满足物联网的互联要求。

（3）传输层。该层位于层次结构模型的第三层，主要是对无线传感层的补充。该层可以完成多路复用或者分流的功能，比如将发往同一个传感器节点的数据复用到同一个无线连接上，或者当某一传感器节点建立了多个无线连接时实现并行传送数据。

（4）表示层。该层位于HM-IOT层次模型的第四层，负责定义信息的表示方法，并向上一层即第三层提供一系列的数据转换，确保在用户层应用程序之间交换信息的一致性，另外还有数据加密和解密等功能。

（5）用户层。即HM-IOT层次模型的最高层，主要功能是用户通过无线数据终端提出请求进行发送并获得请求结果。

3.3 HM-IOT模型评价

该模型在设计的过程中体现出以下几个方面的优点：首先HM-IOT模型最大的贡献就是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来，服务说明了该层提供了什么样的服务，接口说明上一层如何调用下一层的服务，协议则涉及到如何实现该层的服务，这样的设计给各个物联子网的接入提供了很大的开放性。其次，因为各层之间的独立性很强，采用的协议也没有限制，只要保证能够向上一层提供相同的服务即可，因此并不影响各个子网的自我设计模式，具备了很大的可操作性。由此可见，HM-IOT模型的层次结构将实现物联网中复杂的实体结构转变成为单一的逻辑结构，大大简化了物联网互联的设计方法，只需要制定统一的技术标准和遵循一定的协议即可完成物联网的互联操作。

4.结束语

本文阐述了目前物联网各自为政的发展现状，要实现互联首要解决的问题就是实现异构数据的集成。本文针对物联网内部复杂的实体构成，提出了分层结构的设计理念，设计了HM-IOT模型，并对模型中各层次的具体功能以及所依托的主要技术进行了介绍，证明了该模型的科学性和可行性。这一模型有利于提升物联网的整体技术集成能力，有利于推动物联网标准化的发展，模型中的各层协议及其技术标准将是下一步物联网发展的核心研究内容。

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