物联网网络构建层
物联网网络构建层技术综述
摘 要：物联网可以看成是互联网的拓展，其核心就是：连接。物联网的网络层作为纽带连接着感知层和应用层，发挥着巨大作用。从本质上来看物联网的网络层就是综合现有的网络技术来完成更广泛的人与物、物与物的互联。
关键字：物联网 网络层 网络技术
1 概述
物联网网络层是在现有网络的基础上建立起来的，它与目前主流的移动通信网、国际互联网、企业内部网、各类专网等网络一样，主要承担着数据传输的功能。
网络层主要用于把感知层收集到的信息安全可靠地传输到信息处理层, 然后根据不同的应用需求进行信息处理, 实现对客观世界的有效感知及有效控制。物联网网络层将承担比现有网络更大的数据量和面临更高的服务质量要求，所以现有网络尚不能满足物联网的需求，这就意味着物联网需要对现有网络进行融合和扩展，利用新技术以实现更加广泛和高效的互联功能。
物联网中连接终端感知网络与服务器的桥梁便是各类承载网络, 物联网的承载网络包括互联网、移动通信网, 以及无线低速网和无线宽带网等网络形式。本文将简要介绍这些基本的网络形式。
2 互联网
互联网，英文Internet ，广义的因特网叫互联网，是以相互交流信息资源为目的，基于一些共同的协议，并通过许多路由器和公共互联网连接而成，它是一个信息资源和资源共享的集合。宏观来讲物联网可以认为是互联网应用的延伸和拓展，同时互联网亦是实现物联网中物于物之间更加全面的互通互联的最重要和最主要的途径。
互联网是一个很庞大的系统，包括物理层、数据链路层、传输层、网络层和应用层。其核心技术就是数据交换。网络接入方式分为有线接入和无线接入，数据交换分为电路交换、报文交换和分组交换。互联网的TCP\IP协议时网络层中的核心内容。为了让Internet 适应物联网大数据量和多终端的要求，业界正在发展一系列新技术。互联网中用IP 地址对节点进行标识，而目前的IPv4受制于资源空间耗竭，已经无法提供更多的IP 地址，所以IPv6以其近乎无限的地址空间将在物联网中发挥重大作用。
3 移动通信网
移动通信就是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。通过有线或无线介质将这些物体连接起来进行话音等服务的网络就是移动通信网。移动通
信网最大的特征就是可移动。它采用蜂窝网结构，实现对通信区域的全覆盖，而且可以实现基站无缝切换。
移动通信网由无线接入网、核心网和骨干网三部分组成。无线接入网主要为移动终端提供接入网络服务，核心网和骨干网主要为各种业务提供交换和传输服务。从通信技术层面看，移动通信网的基本技术可分为传输技术和交换技术两大类。移动通信经历了3代的发展：模拟语音、数字语音以及数字语音和数据。
在移动通信网中，当前比较热门的接入技术有3G 和4G 。
3.1 3G
3G 是指第三代支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术，3G 网络则综合了蜂窝、无绳、集群、移动数据、卫星等各种移动通信系统的功能，与固定电信网的业务兼容，能同时提供话音和数据业务。3G 的目标是实现所有地区（城区与野外）的无缝覆盖，从而使用户在任何地方均可以使用系统所提供的各种服务。3G 包括3种主要国际标准，cdma2000，WCDMA ，TD-SCDMA ，其中TD-SCDMA 是第一个由中国提出的，以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。
3.2 4G
4G 技术包括TD-LTE 和FDD-LTE 两种制式（严格意义上来讲，4G 只是3.5G ，LTE 尽管被宣传为4G 无线标准，但它其实并未被3GPP 认可为国际电信联盟所描述的下一代无线通讯标准IMT-Advanced ，因此在严格意义上其还未达到4G 的标准。只有升级版的LTE Advanced 才满足国际电信联盟对4G 的要求）。4G 是集3G 与WLAN 于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4G 能够以100Mbps 以上的速度下载，比目前的家用宽带ADSL （4兆）快20倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4G 可以在DSL 和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4G 有着不可比拟的优越性。
4 无线低速网
物联网要使各种各样的物体更全面的互联互通，它意味着互联互通的对象从较高智能的计算机和手机，到低智能的一般物体，连接方式也不断追求高速和速相结合。所以考虑到各种物体的存在，还需要有低俗的网络协议来适应物联网中哪些能力较低的节点的低速率、低通信半径、低计算能力和低能量来源的特征。目前使用较为广泛的主要是蓝牙、红外以及Zigbee 协议。
4.1 蓝牙
蓝牙，是一种支持设备短距离通信（一般10m 内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA 、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也
能够成功地简化设备与因特网Internet 之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。其数据速率为1Mbps 。采用时分双工传输方案实现全双工传输。
蓝牙是规范是由一个名为蓝牙特别兴趣小组的组织来维护的，有爱立信、IBM 、Intel 、东芝和诺基亚等公司组成。
4.2 红外
红外通信是利用850nm 近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端采用脉时调制（PPM ）方式，将二进制数字信号调制成某一频率的脉冲序列，并驱动红外发射管以光脉冲的形式发送出去；接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。
但是由于红外通信利用的波长较短，对障碍物的衍射较差，因此两个红外通信设备必须可见，所以慢慢被Bluetooth 和WiFi 所取代。
4.3 Zigbee
ZigBee目前支持三种网络拓补结构，分别为星形网络、树形网络和网络拓补。在网络拓补上802.15.4/ZigBee与传统互联网最根本的不同就是它能够更好地支持自组织的网络结构，数据包完全可以通过无线媒介多跳传递到目的节点，而不一定需要有线的支持。
ZigBee 协议适应无线传感器的低花费、低能量、高容错性等的要求。Zigbee 的基础是IEEE 802.15.4。但IEEE 仅处理低级MAC 层和物理层协议，因此Zigbee 联盟扩展了IEEE ，对其网络层协议和API 进行了标准化。Zigbee 是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。主要用于近距离无线连接。它有自己的协议标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。
5 无线宽带网络
无线网络包含了一系列无线通信协议。例如WiFi 、WiMAX 和3G 协议等。组成无线网络的基本元素为：无线网络用户、无线连接、基站。
基站的职责是将一些无线网络用户连接到更大的网络中。除了用户通过基站与上层网络交互的无线网络组织模式，无线网络用户还可以通过自组织的方式形成自组织网。它的特点是无须基站和上层网络支持，用户自身具备网络地址指派、里有选择以及类似域名解析等功能。无线传感网就是一种典型的自组织网，例如ZigBee 协议就是这种网络，我会在无线低速网详细介绍这种当前比较热门的网络
5.1 Wi-Fi
Wi-Fi 全称Wireless Fidelity （无线保真技术），传输距离有几百米，可实现各种便携设备（手机、笔记本电脑、PDA 等）在局部区域内的高速无线连接或接入局域网。Wi-Fi 是由接入点AP （Access Point ）和无线网卡组成的无线网络。主流的Wi-Fi 技术无线标准有IEEE802.11b 及IEEE802.11g 两种，分别可以提供11Mbit/s和54Mbit/s两种传输速率。
5.2 WiMAX
WiMAX 全称World Interoperability for Microwave Access（全球微波接入互操作性），是一种城域网（MAN ）无线接入技术，是针对微波和毫米波频段提出的一种空中接口标准，其信号传输半径可以达到50km ，基本上能覆盖到城郊。正是由于这种远距离传输特性，WiMAX 不仅能解决无线接入问题，还能作为有线网络接入（有线电视、DSL ）的无线扩展，方便地实现边远地区的网络连接。 6 结语
物联网的网络层基本上综合了已有的全部网络形式，来构建更加广泛的“互联”。每种网络都有自己的特点和应用场景，互相组合可以发挥出最大的作用。物联网的技术并不新，它的思想就是让物和人一样“灵动”起来，通过已有的这些网络技术和人类的发明创造，无限美好的物联网时代是完全可以期待的。 7 参考文献
[1]物联网导论 刘云浩编著 科学出版社
[2]百度文库 物联网
[3]物联网中应用的网络技术 李靖 [1**********]6
[4]移动物联网架构网络层方案研究 陈健，周维，刘昭著 物联网专题 100080