物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)word版(編輯修改稿)
2025-02-03 17:02 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 署的并行編程框架來(lái)處理海量數(shù)據(jù)。為了節(jié)省成本和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可擴(kuò)放性，云汁算的概念因此應(yīng)運(yùn)而生 。云計(jì)算最基本的概念是通過(guò)M 絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)處理。通過(guò)云計(jì)算技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，處理數(shù)以千萬(wàn)計(jì)甚至億計(jì)的信息，提供與超級(jí)計(jì)算機(jī)同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。云計(jì)算作為一種能夠滿足 海量數(shù)據(jù)處理需求的計(jì)算模型，將成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基石。之所以說(shuō)云計(jì)算是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基石，一是因?yàn)樵浦憔哂谐瑥?qiáng)的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)能力，二是因物聯(lián)網(wǎng)無(wú)處不在的信息采集活動(dòng)，需要大范圍的支撐平臺(tái)以滿足其大規(guī)模的需求。實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)是虛擬化技術(shù)。通過(guò)虛擬化技術(shù)，單個(gè)服務(wù)器可以支持多個(gè)虛擬機(jī)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，從而提高服務(wù)器的利用率。虛擬機(jī)技術(shù)的核心是 Hypervisor(虛擬機(jī)監(jiān)控程序 )。 Hypervisor 在虛擬機(jī)和底層硬件之間建立一個(gè)抽象層，它可以攔截操作系統(tǒng)對(duì)硬件的調(diào)用，為駐留在其上的操作系統(tǒng)提供虛擬的 CPU 和內(nèi)存。實(shí)現(xiàn)云計(jì)算系統(tǒng)目前還面臨著諸多挑戰(zhàn)，現(xiàn)有云計(jì)算系統(tǒng)的部署相對(duì)分散，各自內(nèi)部能夠?qū)崿F(xiàn) VM 的自動(dòng)分配、管理和容錯(cuò)等，云計(jì)算系統(tǒng)之間的交互還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)于云計(jì)算系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作還存在一系列亟待解決的問(wèn)題，需要更進(jìn)一步的深入研究。然而，云汁算一經(jīng)提出便受到了產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。目前，國(guó)外已經(jīng)有多個(gè)云計(jì)算的科學(xué)研究項(xiàng)目，比較有名的是 Scientific Cloud 和 Open Nebula 項(xiàng)目。產(chǎn)業(yè)界也在投入巨資部署各自的云計(jì)算系統(tǒng)，參與者主要有 Google、 IBM、 Microsoft、 Amazon 等。國(guó)內(nèi)關(guān)于云計(jì)算的研究也已起步，并在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)虛擬化基礎(chǔ)理論與方法研究方面取得了階段性成果。 物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在倉(cāng)儲(chǔ)物流 ,假冒產(chǎn)品的防范 ,智能樓宇、路燈管理、智能電表、城市自來(lái)水網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施 ,醫(yī)療護(hù)理 ]等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。 人類社會(huì)在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)將面臨兩大難題 :其一是能源短缺和環(huán)境污染 。其二是人口老齡化和慢性病增加 ,物聯(lián)網(wǎng)首要的應(yīng)用在于能耗控制和醫(yī)療護(hù)理。人類社會(huì)目前遇到的問(wèn)題是 :恐怖活動(dòng)和信任危機(jī) ,物聯(lián)網(wǎng)目前急需的應(yīng)用在于安防監(jiān)控、物品身份鑒別。另外 ,物聯(lián)網(wǎng)在智能交通、倉(cāng)儲(chǔ)物流、工業(yè)控制等方面都有較大的應(yīng)用價(jià)值。 三、 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)很大程度上類似于互聯(lián)網(wǎng)， 在公開發(fā)表物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的同時(shí) ,很多研究人員也發(fā)表了若干個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) ,例如物品萬(wàn)維網(wǎng)的 (Web of Things,WoT)體系結(jié)構(gòu) ,它定義了一種面向應(yīng) 用的物聯(lián)網(wǎng) ,把萬(wàn)維網(wǎng)服務(wù)嵌入到系統(tǒng)中 ,可以采用簡(jiǎn)單的萬(wàn)維網(wǎng)服務(wù)形式使用物聯(lián)網(wǎng)。這是一個(gè)以用戶為中心的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) ,試圖把互聯(lián)網(wǎng)中成功的、面向信息獲取的萬(wàn)維網(wǎng)應(yīng)用結(jié)構(gòu)移植到物聯(lián)網(wǎng)上 ,用于簡(jiǎn)化物聯(lián)網(wǎng)的信息發(fā)布和獲取。 物聯(lián)網(wǎng)的自主體系結(jié)構(gòu)是為了適應(yīng)于異構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信環(huán)境而設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)。該自主體系結(jié)構(gòu)采用自主通信技術(shù)。自主通信是以自主件 ( selfware)為核心的通信 ,自主件在端到端層次以及中間結(jié)點(diǎn) ,執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)控制面已知的或者新出現(xiàn)的任務(wù) ,自主件可以確保通信系統(tǒng)的可進(jìn)化特性。 物聯(lián)網(wǎng)的自主體系結(jié)構(gòu)如圖 1 所 示 ,包括了數(shù)據(jù)面、控制面、知識(shí)面和管理面 ,數(shù)據(jù)面主要用于數(shù)據(jù)分組的傳遞 。控制面通過(guò)向數(shù)據(jù)面發(fā)送配置報(bào)文 ,優(yōu)化數(shù)據(jù)面的吞吐量以及可靠性 。知識(shí)面提供整個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息的完整視圖 ,并且提煉成為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的知識(shí) ,用于指導(dǎo)控制面的適應(yīng)性控制 。管理面協(xié)調(diào)和管理數(shù)據(jù)面、控制面和知識(shí)面的交互 ,提供物聯(lián)網(wǎng)的自主能力。 圖 1 一種聯(lián)網(wǎng)的自主體系結(jié)構(gòu) 這里自主特征主要由 STP /SP 協(xié)議棧和智能層取代傳統(tǒng)的 TCP / IP 協(xié)議棧 ,如圖 2 所示 , 這 里 的 STP 和 SP 分 別 表 示 智 能 傳 送 協(xié) 議 ( Smart TransportProtocol)和智能協(xié)議 ( Smart Protocol) ,物聯(lián)網(wǎng)結(jié)點(diǎn)的智能層主要用于協(xié)商交互結(jié)點(diǎn)之間 STP /SP 的選擇 ,用于優(yōu)化無(wú)線鏈路之上的通信和數(shù)據(jù)傳送 ,滿足異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的聯(lián)網(wǎng)的需求。 的自主體系結(jié)構(gòu)涉及的協(xié)議棧較為復(fù)雜 ,只能適用于計(jì)算資源較為富裕的物聯(lián)網(wǎng)結(jié)點(diǎn)。目前物流倉(cāng)儲(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用都依賴于產(chǎn)品電子代碼 ( EPC)網(wǎng)絡(luò) [ 8, 15 ] ,該網(wǎng)絡(luò)如圖 3 所示 ,主要組成部件包括 :產(chǎn)品電子代碼 ( EPC) ,這是一種全球范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)定義的產(chǎn)品數(shù)字標(biāo)識(shí) 。電子標(biāo)簽和閱讀器 ,電子標(biāo)簽通常采用射頻標(biāo)識(shí) (RF ID)技術(shù)存儲(chǔ) EPC,閱讀器是一種閱讀電子標(biāo)
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