总体方案设计与设备选型二.pptx
《总体方案设计与设备选型二.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《总体方案设计与设备选型二.pptx(142页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、TaiYuan University of Technology物联网工程设计物联网工程设计1TaiYuan University of Technology第四章第四章 总体方案设计与设备选型总体方案设计与设备选型最少学时:最少学时:4学时;学时;知识点知识点 :物联网工程总体方案设计的原则和目标;物联网工程总体方案设计的原则和目标;物联网的网络总体方案设计;物联网的网络总体方案设计;物联网的系统功能总体方案设计;物联网的系统功能总体方案设计;物联网工程设备选型;物联网工程设备选型;学习目标:学习目标:掌握物联网工程总体方案设计的原则和目标;掌握物联网工程总体方案设计的原则和目标;掌握物联网
2、工程网络总体方案设计;掌握物联网工程网络总体方案设计;熟悉物联网工程系统功能总体方案设计;熟悉物联网工程系统功能总体方案设计;熟悉物联网工程设备选型的原则和方法;熟悉物联网工程设备选型的原则和方法;熟悉并能撰写合格的总体方案设计报告;熟悉并能撰写合格的总体方案设计报告;2TaiYuan University of Technology第四章第四章 总体方案设计与设备选型总体方案设计与设备选型3项目需求分析需求分析形成对项目要“做什么”的详细调查研究之后,就进入总体方案设计阶段。物联网工程物联网工程总体方案设计总体方案设计包括对该工程项目的网络总体方案设计网络总体方案设计、系统功能总体方案设计系
3、统功能总体方案设计等,其中网络设计又分为逻辑网络设计逻辑网络设计、物物理网络设计理网络设计。逻辑网络设计逻辑网络设计是指所设计的工程项目的功能、结构等描述,用于刻画用户的分类、分布等,选择特定的技术和手段,以便形成特定的逻辑网络结构。物理网络设计物理网络设计是指是为实现逻辑网络结构而提供支持的物理环境平台,主要包括布线系统、设备选型等。TaiYuan University of Technology主要内容主要内容4总体方案设计概述总体方案设计概述物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计物联网系统功能总体方案设计物联网系统功能总体方案设计设备的选择设备的选择物联网总体方案设计报告的撰写
4、物联网总体方案设计报告的撰写物联网总体方案设计物联网总体方案设计案例教学案例教学TaiYuan University of Technology4.1 4.1 总体方案设计概述总体方案设计概述一般地,系统设计工作应该自顶向下地进行。首先设计总体结构,其任务是设计系统的框架和概貌,向用户单位和部门作详细报告并认可。然后在此基础上再逐层深入,直至进行每一个模块的详细设计。物联网系统的总体方案设计也是在前期系统分析的基础上,对整个系统的划分、机器设备(包括软、硬设备)的配置、数据的存贮规模以及整个系统实现规划等方面进行的整体框架结构设计。5TaiYuan University of Technolo
5、gy4.1 4.1 总体方案设计概述总体方案设计概述物联网系统总体方案设计的目的目的是概括说明系统如何实现,包括网络结构的选择网络结构的选择、软件体系结构的设定软件体系结构的设定、系统功能模块系统功能模块及其关系的划分及其关系的划分等。随着设计工作的逐步细化,系统性能参数也将得到进一步确认。系统规模越大,这种设计方法的优势越明显。总体方案设计通常由两个阶段组成:系统设计阶段系统设计阶段和结构设结构设计阶段计阶段。系统设计阶段系统设计阶段确定系统的总体架构和逻辑网络选择,而结构结构设计阶段设计阶段则确定具体实现方案,包括物理网络的选择和设备选型、数据中心的选择和确定、安全的实施策略、软件模块结构
6、的详细设计等。6TaiYuan University of Technology4.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计74.2.1物联网网络设计原则与目标4.2.2网络逻辑结构设计4.2.3网络物理结构设计与选型TaiYuan University of Technology4.2.1 物联网网络设计原则与目标物联网网络设计原则与目标原则原则基于物联网工程本身的特性,物联网网络设计时应遵循以下原则:1)多样性原则。必须根据物联网节点类型的不同,分成多种类型的网络结构;2)时空性原则。必须能够满足物联网的时间、空间和能源方面的需求;3)互联性原则。必须能够平滑地与互联网
7、连接;4)安全性原则。必须能够防御大范围内的网络攻击;5)坚固性原则。必须具备坚固性和可靠性。84.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.1 物联网网络设计原则与目标物联网网络设计原则与目标目标目标基于上述5条基本原则,物联网网络设计的目标目标就是构建便于识别的标识物品、建立可靠且无处不在的物品联网系统、建立强大物联网应用平台和物联网应用系统等几个方面。1)标识物品即利用电子标签和/或配置传感装置等感知技术标识世界上所有的物品,包括食品、纺织品、其他日用品、货物、道路、桥梁、楼房、汽车、飞机、轮船、生
8、产线等人造物品人造物品,以及包括动物、植物、山峰、河流、湖泊等自然物品自然物品。标识物品所用到的核心技术核心技术之一是电子标签和不同材料的感知技术,另外一项是全球统一的物品编码技术,但目前还没有针对物联网的全球物品编码技术。在物联网设计时,需要根据具体的项目特点和约束选择合适的标识方法和手段。94.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.1 物联网网络设计原则与目标物联网网络设计原则与目标目标(续)目标(续)2)建立物品联网系统首先需要根据实际情况设计和实现相应的有源节点与无源节点、有源节点之间的无线通
9、信机制,以及基于信息编、解码技术的物品识别机制;其次必须设计和实现通信信道复用机制,使得在一条信道上可以同时完成多个无源或者有源节点的通信,例如同时识别100多个具有RFID标签的物品;然后设计和实现通信信道上的可靠传输机制和实时传输机制,满足物联网对可靠性和实时性的要求。104.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.1 物联网网络设计原则与目标物联网网络设计原则与目标目标(
10、续)目标(续)3)建立物联网应用平台在完成节点的联网之后,就需要设计和实现节点的网络配置、用户管理、节点控制、信息采集、信息传输和信息查询等功能,建立一个基本的物联网应用平台。由于不同的应用领域对于节点控制的可靠性、实时性、安全性有不同的要求,因此需要针对不同应用领域,设计和实现不同控制力度的应用软件,即面向某个特某个特定定应用领域的物联网中间件应用领域的物联网中间件。特定领域的物联网中间件,可以首先从现有产品中选择,没有现成产品的物联网应用中间件,可以参照物联网相关领域的应用平台服务接口标准,自行设计研发。如果是一个全新的物联网应用领域,可以在设计和实现物联网应用中间件过程中,提取与实现无关
11、的部分,形成该领域的物联网应用平台服务接口技术规范。124.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.1 物联网网络设计原则与目标物联网网络设计原则与目标目标(续)目标(续)4)建立物联网应用系统物联网应用系统,包括基本应用系统基本应用系统和特定应用系统特定应用系统。基本应用系统基本应用系统包括物品命名管理系统、物品身份真伪验证系统、物联网系统管理等;特定应用系统特定应用系统包括仓储管理系统、楼宇监控系统、环境监测系统等。134.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计图4-2 物联网
12、应用系统构成TaiYuan University of Technology4.2.1 物联网网络设计原则与目标物联网网络设计原则与目标目标(续)目标(续)4)建立物联网应用系统物联网应用系统需要区分应用系统的物联网端物联网端和互联网端互联网端。应用系统物联网端物联网端部署在有源节点上,可以作为应用系统的客户端(客户机/服务器),也可作为应用系统的对等端应用模式(P2P,Peer-to-Peer,对等),但是必须要求功能简捷可靠;应用系统互联网端互联网端部署在互联网节点上,可以作为应用系统的服务器端(客户机/服务器),也可以作为应用系统的P2P应用模式,但都需要提供较为强大的存储和后端处理能力
13、,满足物联网应用需求。144.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.2网络逻辑结构设计物联网系统的逻辑网络是一个单独的网络或一个子网,目前普遍采用的是传输控制协议/网际协议(TCP/IP),即TCP对应OSI七层模型的传输层,IP对应网络层,这两层统称为逻辑网络;因为从物理连接的方式来看,它们仍属于同一条网,只是在逻辑概念上划分为两块网络。其IP地址采用层次结构,按照逻辑网络结构进行划分,与地理位置无关。物联网的逻辑网络设计阶段的总目标总目标是,遵循逻辑设计原则,选用适宜的网络技术,提供一个能够满足用
14、户需求的优化技术解决方案。154.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.2网络逻辑结构设计一般地,物联网逻辑网络设计应该遵循如下基本原则基本原则:(1)所用技术先进且成熟;(2)应遵循现有网络工程建设标准;网络设计的目标目标包括:(1)最大效益下最低的运作成本;(2)不断增强的整体性能;(3)易于操作和使用;(4)增强安全性;(5)适应性;为了实现上述目标,在设计过程中应综合权衡以下因素综合权衡以下因素:(1)最小的运行成本;(2)最少的安装花费;(3)最高的性能;(4)最大的适应性;(5)最大的安全
15、性;(6)最大的可靠性;(7)最短的故障时间164.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.2网络逻辑结构设计基于上述目标和需考虑的因素,物联网工程逻辑网络设计的主要任务包括:网络架构设计、IP地址与域名设计、虚拟化设计、多层设计、可靠性设计、接入网设计等。下面针对前三项内容分别作简要介绍。(一)网络架构设计;(二)IP地址与域名设计;(三)虚拟化设计;174.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.2网络逻辑结
16、构设计-(一)网络架构设计;网络架构作为一个网络的总体框架,包括网络的拓扑结构、层次结构及组成模块。网络拓扑结构主要是星型拓扑结构(便于网络维护和扩展),很少使用环型拓扑结构(环型主要用于城域网和广域骨干网中,可节约光纤资源)。一般地,物联网系统逻辑网络架构设计参考模型采用网络出口、核心层、汇聚层和接入层的层次架构,网络规模较小时层数可减少,并遵循以下原则:(1)层次化;(2)模块化;(3)对称性;(4)可靠性;(5)安全性;(6)可管性;(7)可扩性;184.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology一种典型星
17、型分层网络物联网逻辑架构TaiYuan University of Technology4.2.2网络逻辑结构设计-(一)网络架构设计;一个典型网络的星型分层拓扑架构的分层和模块:(1)终端层:包含所有感知设备在内的各种终端设备,例如PC、笔记本电脑、打印机、传真、POTS话机、SIP话机、手机、摄像头等。感知层设计要充分考虑感知系统的覆盖范围、感知数据的格式、容量和速度要求、工作环境以及电源需求和保障等。(2)接入层:负责将各种终端接入到所在网络,通常由以太网交换机组成。对于某些终端,可能还要增加特定的接入设备,例如无线接入的AP设备、POTS话机接入的IAD等。接入层设计除了要考虑相邻用户
18、之间的互访需要并提供足够的带宽外,还应适当负责一些用户管理功能和信息收集工作。204.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.2网络逻辑结构设计-(一)网络架构设计;一个典型网络的星型分层拓扑架构的分层和模块(续):(3)汇聚层:将众多的接入设备和大量用户经过汇聚后再接入到核心层,扩展核心层接入用户的数量,通常还作为用户三层网关的位置,承担L2/L3边缘的角色,提供用户管理、安全管理、QoS调度等各项跟用户和业务相关的处理。汇聚层负责接入层和核心层的连接,设计时需要考虑对资源访问的安全性和对流量控制的性
19、能优化。(4)核心层:负责所在网的高速互联,一般不部署具体的业务,同时还需要实现带宽的高利用率和故障的快速收敛。因此设计时一般采用冗余组件设计,使其设备具有高可靠性,能快速适应变化。214.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.2网络逻辑结构设计-(一)网络架构设计;一个典型网络的星型分层拓扑架构的分层和模块(续):(5)接入网:网络出口是所在网络到外部公网的边界,所在网的内部用户通过边缘网络接入到公网,外部用户(包括客户、合作伙伴、分支机构、远程用户等)也通过边缘网络接入到内部网络。针对不同的数据来
20、源,接入公网的连接方式各有差异:对于孤立的感知系统,可以选用GPRS、3G/4G等无线方式接入Internet;对于集中式感知系统,可以选用局域网、WLAN、蓝牙等方式接入Internet;对于用户系统,可以选用WLAN、3G/4G等方式接入Internet;对于数据中心,可以选用光纤直连等方式接入Internet。224.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.2网络逻辑结构设计-(一)网络架构设计;一个典型网络的星型分层拓扑架构的分层和模块(续):(6)数据中心区:部署服务器和应用系统的区域。为企业
21、内部和外部用户提供数据和应用服务。设计时应满足具有足够的存储能力、处理能力以及保证系统稳定、安全运行的辅助设施。(7)DMZ(DemilitarizedZone)区:是为了解决安装防火墙后外部网络不能访问内部网络服务器的问题,而设立的一个非安全系统与安全系统之间的缓冲区,通常将公用服务器部署于该区域,为外部访客用户提供相应的访问业务,其安全性受到严格控制。234.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.2网络逻辑结构设计-(一)网络架构设计;一个典型网络的星型分层拓扑架构的分层和模块(续):(8)Ext
22、ranet区:与DMZ区相似,但它主要是面向合作伙伴提供服务。(9)网络管理区:对网络、服务器、应用系统进行管理的区域。包括故障管理,配置管理,性能管理,安全管理等。244.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.2网络逻辑结构设计-(二)IP地址与域名设计;IPv4-InternetProtocolVersion4;是目前Internet的主流协议簇其发展历程如下图4-4所示。254.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technol
23、ogy4.2.2网络逻辑结构设计-(二)IP地址与域名设计;1.标准分类IP地址IP地址由网络号网络号与主机号主机号组成,长度为32位,用点分十进制方法表示,这样就构成了标准分类的IP地址。通常采用x.x.x.x的格式来表示,每个x为8位,每个x的值为0255,例如200.5.45.120。IP地址可以分为五类,常用的是3类:A类地址类地址的网络号长度为7位,网络号总数为128(27=128)。每个A类网络可以分配的主机号可以是224-2=16777214个,主机号为全0和全1的两个地址保留用于特殊目的,共有126个。B类地址类地址的网络号长度为14位,网络号总数为214=16384。B类地址
24、的主机号长度为16位,因此每个B类网络可以分配的主机号可以是216-2=65534个。264.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.2网络逻辑结构设计-(二)IP地址与域名设计;1.标准分类IP地址C类类IP地址地址网络号长度为21位,主机号长度为8位。因此,允许有221=2097152个不同的C类网络,而每个C类网络的可以分配的主机号可以是28-2=254个。A、B与C类IP地址总数超过20亿,但实际上有大量地址被浪费。D类地址类地址用于多点播送。第一个字节以“1110”开始,第一个字节的数字范围为
25、224239,是多点播送地址,用于多目的地信息的传输,和作为备用。全零(“0.0.0.0”)地址对应于当前主机,全“1”的IP地址(“255.255.255.255”)是当前子网的广播地址。E类地址类地址以“11110”开始,即第一段数字范围为240254,保留,仅作实验和开发用。274.2 4.2 物联网的网络总体方案设计物联网的网络总体方案设计TaiYuan University of Technology4.2.2网络逻辑结构设计-(二)IP地址与域名设计;1.标准分类IP地址此外,标准分类IP地址中还包括了一些特殊的IP地址:直接广播(directedbroadcasting)地址;受
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 总体方案 设计 设备 选型
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。