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物联网导论第4章 网络传输层技术(新版)

• 1、雷纳德·克兰洛克(1934-)
• 是为阿帕网第一结点远程通信 试验亲自“接生”的加州大学 洛杉矶分校(UCLA)教授。 1964年首次提出“分组交换” 概念,为互联网奠定了最重要 的技术基础。
• 1969年UCLA成为阿帕网的第 一个结点,并于当年10月29日 实现了网上第一个报文的传输
• 2008被授予美国国家科学家奖 章,被人们称为数据网之父。
第4章 网络传输层技术
• 网络传输层是物联网的神经中枢和来自脑 — 承担数据可靠传递的功能。通过网络将感知 的各种信息进行实时可靠传送。
4.1 互联网 4.2 移动通信网 4.3 短距离无线通信 4.4 无线传感器网络及相关技术 4.5 综合通信传输技术
4.1 互联网
• 网络传输层包括各种通信网络与互联网的 融合网络、网络管理中心和信息处理中心 等。
• 2、劳伦斯·罗伯茨(1937- )
• 是互联网前身“阿帕 网”(ARPANET)项目技术负责人, 无可争议的“阿帕网之父”。发表 了阿帕网的构想《多计算机网络与 计算机间通信》的设计论文,提出 “资源子网”与“通信子网”分开 的概念,并正确地为阿帕网选择了 “分组交换”通信方式。
• 1968年,他提交了一份题为《资源 共享的计算机网络》报告,提出首 先在美国西海岸选择4个结点进行试 验。1969年10月29日,最终导致了 “天下第一网”阿帕网诞生,标志 着人类社会正式进入网络时代
3、罗伯特.卡恩(1938年- )
是阿帕网总体结构设计者。担任最重要 的系统设计任务。承揽了阿帕网接口消 息处理机(IMP)项目,就是今天网络最 关键的设备——路由器的前身。 1972年10月,主持了美国各地40台计算 机通过网络互联。 设计出了第一个“网络控制协议” (NCP),并参与了美国国家信息基础设 施(俗称的“信息高速公路”)的设计
• 每个IP主机地址包括两部分:网络地址,用 于指出该主机属于哪一个网络(属于同一个 网络的主机使用同样的网络地址);主机地 址,它唯一地定义了网络上的主机
• 32位IP地址分成五类,只有三类用于IP网络, 这三类地址一度被认为以应付将来的网络互联。 A类,用于大型企业;B类,用于中型企业;C 类,用于小型企业。A类、B类、C地址可以标 识的网络个数分别是128、16384、2097152,每 个网络可容纳的主机个数分别是16777216、 65536、256出现A类利用率不高,B类分配殆尽, C类容量不能满足越来越多用户的的网络群体
4、温顿.瑟夫(1943年- )
克兰罗克教授的学生,有幸参加第一台结点 交换机安装、调试、运行的全过程。 1973年负责建立一种能保证计算机之间进行 通信的标准规范(即“通信协议”) 1974年,与罗伯特.卡恩共同发表名为《分 组网络互联协议》的论文,被媒体称为“因 特网之父”。 提出了真正的TCP/IP(传输控制协议/因特 网协议)协议,这标志着因特网正式诞生
• IPv4起源于阿帕网的研究。IPv4是一个令人 难以置信的成功的协议,它可以把数十个或 数百个网络上的数以百计或数以千计的主机 连接在一起,并已经在全球互联网上成功的 连接了数以千万计的主机。
• IP协议的地址长度设定为32个二进制数位, 可以提供接近于40亿个网络地址。经常以4 个两位十六进制数字表示,也常常以4个0至 255间的数字表示,数字建议小数点间隔
的部分。也就是说网络层不但要具备网络运营的能力,还要提升信息运
营的能力。网络层是物联网成为普遍服务的基础设施,有待突破的方向 是向下与感知层的结合,向上与应用层的结合。
网状路由域
(用户网状域)
城域网/虚拟 VPN
互联网(有线、WiFi、Mesh) 2G, 3G, 4G网络 卫星网 广电电视网络、BWM网络
• 涉及的关键技术包括互联网、移动通信、 异构网融合、短距离无线通信,下一代承 载网、远程控制等。即通过现有的互联网、 广电网、通信网或者下一代互联网 (IPv6),实现数据的传输和计算; 它要解 决的是感知层所获得的数据在一定范围内, 尤其是远距离地传输问题。
• 按传输方式分类:有线网络和无线网络;按传输距离 分类有:长距离通信和短距离通信。
• 各种通信网络与互联网形成的融合网络是最成熟的部分,但需要解决大 规模M2M(Machine to Machine)应用普及后,新的业务模型对系统容 量、Qos(Quality of Service,服务质量)的特别要求。还包括物联网管 理中心、信息中心、云计算平台、专家系统等对海量信息进行智能处理
4.1.2 IPv6与NGI
• IP解决的最根本问题是如何把网络连接在 一起,即如何把计算机连接在一起,除了 计算机的网络地址之外,这些连接起来的 计算机无需了解任何的网络细节。这就有 以下三个要求:
• 首先,每个连接在互联网上的计算机必须 具有唯一的标识;其次,所有计算机都能 够与所有其他计算机以每个计算机都能识 别的格式进行数据的收发;最后,一台计 算机必须能够在了解另一计算机的网络地 址后把数据可靠地传至对方。
• 有线通信传输层分:三网融合和现场总线。按距离又 分为中、长距离(WAN)的广域网络(包括PSTN、 ADSL和HFC数字电视Cable等)和短距离的现场总 线(Field Bus,也包括PLC电力线载波等技术)
• 无线通信传输层分:短距无线离通信和长距离无线通 信。
• 短距离无线通信传输涉及ZigBee 、WiFi(Wlan) 、 Bluetooth(蓝牙),长距离无线通信传输涉及GPRS、 WCDMA、TD-CDMA、GSM。物联网传输层的主要 技术见表4-1。
图4-1 物联网网络层
• 网络传输层可以理解为搭建物联网的网络平台,建立在现有 的移动通信网、互联网和其他专网的基础上,通过各种接入
设备与上述网络相连,如图4-2所示。如手机付费系统中由刷 卡设备将内置手机的 RFID 信息采集上传到互联网,网络传 输层完成后台鉴权认证并从银行网络划帐。
4.1 互联网
• 互联网连接的是虚拟世界网络,物联 网联接的是物理的、真实的世界网络。 物以网聚是形成开放产业生态体系, 且物联网需要对接的大量资源都已经 存在于互联网之上,而规模化的引入 物联网设备还需要IPv6地址体系的支 持。因此,互联网是物联网灵感的来 源,是物联网产业化规模发展的网络 基础
4.1.1互联网的发展历程及关键技术
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