在初步分析的基础上,我们可以进一步通过计算机网络层次结构模型,从工程实现的角度深入认识物联网。图3-5给出了计算机网络层次结构模型与基于RFID的物联网应用系统层次结构模型的比较。
图3-5 基于RFID物联网应用系统层次结构分析
虽然图3-5很容易看懂,但它仍然是一种简化的示意图。如果从工程实现角度来看,比较详细的基于以太网的RFID物联网应用系统网络层次结构如图3-6所示。
图3-6 基于以太网的RFID物联网应用系统网络层次结构示意图
在讨论物联网应用系统层次结构时,我们需要注意以下几个问题。
1.从层次结构角度看物联网与计算机网络的区别与联系
从图3-6我们可以看出,在数据从主机经过传输网到服务器这个部分,物联网与互联网应该没有实质性的区别,这也正说明了物联网是在互联网的基础上发展起来的。区别主要表现在数据自动感知和采集部分(物联网增加的部分在图中用虚线标出)。
2.从网络层次结构角度看RFID读写器内部结构
读写器承担着读取RFID标签存储的数据,再将数据传输到RFID应用系统的功能。因此,RFID读写器有两个接口。一个接口通过物理层协议i的无线信道与RFID标签通信。物理层协议i、数据链路层协议i由RFID芯片制造商与RFID读写器研发者选定。
RFID读写器与主机的通信采用的是物理层协议j与数据链路层协议j,由RFID读写器研发者与主机软件研发者选定。首先需要明确的是:物理层协议j、数据链路层协议j与物理层协议i、数据链路层协议i是不同的。物理层协议i解决的是RFID读写器与标签之间的无线通信问题,它可能采用802.15.4协议,也可能采用ZigBee、蓝牙或其他个人局域网PAN的通信协议。数据链路层协议i解决的是多RFID标签读取中可能出现的“冲突”问题。
RFID读写器与主机的通信可以采用以太网的IEEE 802.3协议的物理层与数据链路层协议,也可以采用RS-232异步串行接口标准,或其他可行的通信标准。只要RFID读写器选用的物理层协议j与数据链路层协议j,与主机选用的物理层协议j与数据链路层协议j是相同的,就能够保证RFID读写器可以接入主机,正确地传输自动采集的RFID数据。对于主机来说,它将RFID读写器发送来的标签数据作为应用层的数据直接传输到应用层,应用层按照RFID应用系统根据RFID数据的处理要求制定的应用层协议对标签数据进行处理。
3.传输网的作用
从图3-6中可以清晰地看出,由多个路由器和通信线路组成的传输网,仅起到将连接RFID读写器的主机与系统中的服务器互连的作用,它只完成主机与服务器之间的数据传输任务,不会对传输的数据做任何处理。
4.主机与服务器传输层的作用
在整个应用系统中,只有主机与服务器有传输层。传输层实现主机与服务器跨传输网的端-端连接的作用,完成主机客户端进程与服务器进程通信的任务。基于RFID的物联网传输层一般采用面向连接、可靠的TCP协议。
5.主机与服务器之间的应用层协议
主机与服务器之间的应用层协议根据用户对RFID数据的处理要求专门制定。物联网是一类面向专业应用的信息服务系统,它与提供公共服务(如Web、FTP、E-mail)的互联网应用不同,因此物联网与互联网最大的不同表现在应用层。