物联通信技术分析

物联通信技术分析（精选4篇）

物联通信技术分析 篇1

随着互联网技术的不断发展, 推动了国内物联网技术不断地进步和发展, 在国内的相关物联网的产业链中, 移动通讯技术是其中发展较为迅速的代表, 其中尤以安卓的操作平台最为突出。

1 互联网的物联通讯技术概述

1.1 互联网物联通讯技术概念

互联网, 由广域网和相关的局域网组成的一种按照一定的协议的国际计算机网络。一般意义上的互联网是由两台或者是以上的计算机客户端、终端或者是其他的信息手段进行联系而形成的一种交流平台。人们可以通过这个平台进行日常的交流与合作, 可以跨越时间和地域的限制, 加强了相互之间的交流与合作, 便捷了相互间的沟通。

而物联网技术, 一般是指通过各种实体的设备, 如信息传感器、全球定位、激光扫描器、气体感应器等技术, 对各种不同时间段的信息进行监控、采集和连接, 采集的内容包括声、光、热等各种实体的物理现象, 从而通过技术处理和互联网联系在一起, 实现人与人、物与物以及人与物之间的连接和识别。帮助人们更加便捷的对实体物品进行管理检测和控制。

一般来讲, 物联网的核心和基础任然是互联网, 只是在互联网的基础上进行的扩展和延伸。这样进行相关的交流与合作, 使得互联网不仅仅只是进行虚拟空间的合作, 而且扩展到了相关的实物中。早期的互联网如果没有固定的连接方式无法进行使用, 但是随着移动互联网的发展和不断地进步。移动互联网出现了并且直接改变着人们的生活。这种新型的互联网发展方式就是物联网, 也就是中国提出的传感网。

1.2 互联网的物联互通技术类型

紫蜂 (Zig Bee) 技术, 新一代的无线传感器网络将采用802.15.4 (Zig.Bee) 协议。Zig Bee是现阶段来讲较为便捷的技术, 它的成本较为低廉, 较为方便携带且使用较为易于掌握, 这种设备主要是在进行远程控制或者自动控制方面有着较为优势的效果, 而且可以快捷的植入各种移动设备中, 对各项设备提供较为清晰的定位功能, 是目前来讲较为受欢迎的移动项目。

Zigbee技术的特点主要有:低速率、低时延、低功耗、实现简单、低成本、网络容量高。Zig Bee技术使用范围较为广泛, 包括军事、建筑、经济, 工业、农业、医疗和日常生活的方方面面, 对实物进行时时的监测, 而且技术本身就是一种低成本低消耗的开发项目, 在节省资金的同时也便捷了这种新技术的使用, 成功的弥补了无线通讯市场的空缺。

RFID, 即射频识别, 俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术, 通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签 (Tag) 、解读器 (Reader) 和天线 (Antenna) 三个基本要素组成。其基本工作原理并不复杂, 标签进入磁场后, 接收解读器发出的射频信号, 凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息 (Passive Tag, 无源标签或被动标签) , 或者主动发送某一频率的信号 (Active Tag, 有源标签或主动标签) 。解读器读取信息并解码后, 送至中央信息系统进行有关数据处理。RFID一般可应用到在安全防伪、工商业自动化、财产保护、物流业、车辆跟踪、停车场和高速公路的不停车收费系统等。从行业上讲, RFID将渗透到包括汽车、医药、食品、交通运输、能源、军工、动物管理以及人事管理等各个领域。但是这种技术存在投入成本较高而且标准较为严格等问题, 其使用的范围不是太广泛, 而且技术也不是太成熟, 因此目前的使用较少。

2 移动通信在物联网中的应用

自从移动通讯进入市场以后, 移动的终端发生了改变, 这种终端作为移动的系统终端连接方式, 可以随时的通过自身需要对网络进行设置, 实现信息节点和相关网络之间的自由使用连接, 不在局限于有线的网络, 可以随着移动网络进行时时的交流与合作。对比移动通信终端和物联网节点信息感知终端的功能和工作方式可知, 移动通信终端完全可以作为物联网信息节点终端的通信部件使用。

2.1 在物联网中移动通信传输网络的应用

移动通信系统的网络传输主要是依靠各个不同的移动节点进行相互之间的信息疏通和相互之间的交流合作, 同样的在物联网的信息传输过程中也是类似的网络传输方式, 也是通过这种方式实现相互之间的交流与合作。因此, 现阶段的移动通讯系统也同样适用于物联网的信息传输方式, 即将移动通讯作为物联网的载体。

2.2 移动通信网络管理平台在物联网中的应用

移动通讯网络的管理和维护主要是通过对网络设备的控制来进行的, 对于网络设备的性能、业务办理和相关的维护管理进行控制来保证网络运行的安全可靠。为了实现信息的安全传递和保管, 物联网在运行中同样需要相关的技术进行支持, 跟互联网的方式一致。这样来看完全可以将移动通信技术应用到物联网的投入和维护中去。

3 根据上述问题提出相关的建议和展望

3.1 提出建议

一般现阶段来讲, 移动通讯网络和物联网的组织构架一致, 因此完全可以将移动互联技术应用到物联网的日常运行中去, 但是现阶段的物联网建设是通过语音进行操作, 这样就使得数据的传输方面存在着一定的问题, 这样的问题主要表现在以下三个方面:

(1) 现阶段的移动通讯网络主要是和物联网有较为类似的结构和功能。这样使得物联网可以广泛的应用移动通讯技术。但是由于现阶段的移动通讯技术都是依靠语音导航进行操作, 因此这样的情况造成不能将现有的移动通讯技术直接的应用到物联网中, 要对其进行改进以期符合现阶段物联网的基本特点。

(2) 现阶段的移动终端一般只是具有语音和数据传输的功能, 还没有发展到感知和物品的控制技术, 不能直接的对物联网进行与节点有关的设备使用。因此可以通过在移动通讯中增加感应技术和相关的传感装置对技术进行改进, 尽快的对移动终端进行改进, 使其和物联网的技术进行融合, 使得移动通讯技术能够更好地为物联网服务。

(3) 随着经济的不断进步, 在移动通讯中用户的管理是一个重要的方面。对于用户的管理和信息传输以及业务的管理是其重要的方面, 也是物联网管理的重要方面。因为物联网的技术使用不只包括人的使用, 还有对物品的监控和感应。物品的信息接收和监控和用户的使用有着不一样的技术要求。因此在以后的管理中要加强对于物品使用相关技术的提高和对于用户管理的相关问题的管理, 两者之间进行区分, 使用新型的技术增加新的用户使用群体, 尽量的促进物联网的快速发展。

3.2 提出展望

上述的一些技术的介绍, 可以看出现代网络技术的发展使得移动通讯系统可以及时的为人们提供相关的互联网信息服务, 为现代的用户提供各种先进的信息传输手段和先进的监控技术。物联网却是为人们的实物提供了更加智能化的管理。将互联网的技术应用到实物中去是对互联网技术的拓展和改进, 将现阶段的移动通讯技术与互联网技术进行连接, 应用于实物的管理中去, 可以便捷现阶段的生活服务, 节省能源。

实质上, 许多的运营商已经在对这一方面进行开发, 利用移动互联网技术对物联网技术进行推广并且取得了较为良好的效果, 相信在不久的将来物联网技术能够取得更大的进展。

4 结束语

随着技术的不断进步, 物联网技术不断地得到发展, 将来会有一批优秀的物联网平台投入使用, 跟人们的生活提供更加便捷的服务。

摘要：互联网的发展带动着物联网不断地发展, 物联网借助感知层次的技术和新型的通信方式, 进行信息之间的相互交流与合作。互联网作为一种通信的实体, 需要进行入网的识别和物物的相连, 这样才能保证整个互联网的正常运行。在实际的生活中, 互联网技术运用较多, 但是物联网作为一种新型的网络连接形式, 因为受到多方面因素的影响, 因此运用较少。本文通过对物联网平台的介绍, 发现问题并提出建议。

关键词：互联网,物联通信技术分析

参考文献

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物联通信技术分析 篇2

关键词：泛在,物联,通信技术,R EST架构,资源描述模型,资源管理系统

1泛在物联网络的概念

对于泛在网的概念[1], 国际电信联盟标准化组织 (ITU-T) 的定义为:泛在网 (U biquitous Network) 是个人和/或设备在预订服务的情况下以对服务被接入的地点、时间和方式的最少技术限制接入到服务和通信的能力。即具有支持“任何服务、任何时间、任何地点和任何对象”的各类应用/服务的网络能力的网络。

泛在网络是广泛存在的网络, 它的基本特征是无所不在、无所不包、无所不能, 以实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信为目标。

物联网和泛在网是不同的技术范畴。物联网覆盖的设备和技术宽泛, 包括传感器、近场通信 (或称为近程通信、近距离通信) 等在内的关键技术, 实现物与物之间、物与人之间的连接。而泛在网的范围更大, 可以实现物与物、物与人、人与人之间的通信和连接, 换句话说, 泛在网络是对物联网、互联网、通信网等的聚合。

2泛在物联网的特点

泛在网络力求实现人与周边的事物和谐交互, 从而实现广域或大范围的人与物、物与物之间信息交换需求的互联。泛在网络资源具有以下典型特征:

首先, 泛在网络具有设备可达性。资源能否被成功访问是资源使用者最关心的问题之一。事实上有许多设备并不具备基本的通信和计算能力, 而无法接入到现有的网络中或者完成复杂的计算任务, 因此, 扩展这些设备的能力是很有必要的。同时, 由于没有标准化的泛在资源之间的通信协议, 使得在设备接入时完成一些协议转换的工作。[2]

其次, 泛在网络资源具有动态性。在泛在环境下, 提供资源的服务器通常是可移动的。如网关、传感器、智能终端等, 这些设备一般在部署时通过无线通信方式加入到网络中, 由于部署的需要或者设备本身的物理属性, 它们可能移动到不同的地点, 随着物理位置发生变化, 它们的网络标识 (如IP地址) 也会发生变化。因此, 资源可能由于设备的移动或者断开连接而不可用, 这就要求泛在网关资源的使用者必须能够动态的发现哪些资源可用[3]。

第三, 泛在资源是海量的, 并且增长、变化速度很快。在设计相关平台和设备 (如网关) 时必须考虑这一特点, 目前, 最为常见的两种部署架构是集中式和分布式。集中式一般有一个管理中心对全局范围的所有资源进行管理, 优点是资源集中管理, 建设成本低、维护简单;缺点是会带来资源的实时性受影响, 资源的安全性变得更加复杂, 不能灵活适用于不同的业务场景, 管理中心的负载较高等。分布式部署则将管理中心的全部或者部分能力交由局域控制节点实现。在分布式架构中, 控制节点之间通过相互协作和同步完成对其接入资源的管理, 分布式或者中心化架构更适合对泛在网络资源进行管理, 网关则作为局域控制节点, 不仅具备接入设备和管理设备的能力, 同时可以支撑嵌入式服务器[4]。

3 REST架构的特点

REST (Representational State Transfer) 描述了一个架构样式的网络系统, 它同样是一种Web Serice实现方案。REST首次出现在2000年Roy Fielding的博士论文中, 他是HTTP规范的主要编写者之一。

REST是一组架构约束条件和原则, 满足这些约束条件和原则的应用程序或设计就是RESTful。在服务器端, 应用程序状态和功能可以分为各种资源, 资源可以是应用程序对象、数据库记录、算法、文件、音视频资源以及设备 (如网关、智能终端、智能传感设备) 等。每个资源都使用URI (Universal Resource Identifier) 得到一个惟一的地址, 所有资源都共享统一的接口, 以便在客户端和服务器之间传输状态。使用的是标准的HTTP方法, 比如GET, PUT, POST, DELETE。

REST另一个原则是, 客户端和服务器之间的交互在请求之间是无状态的, 从客户端到服务器的每个请求都必须包含理解请求所必需的信息, 如果服务器在请求之间的任何时间点重启, 客户端不会得到通知。此外, 无状态请求可以由任何可用服务器回答, 这十分适合云计算之类的环境, 客户端可以缓存数据以改进性能。

4基于REST架构的泛在物联网应用解决方案

REST架构是基于资源访问的We b服务, 这一特点是非常符合泛在物联网络应用的。通过对包括平台服务 (如应用服务、数据库、文件资源等) 及泛在设备 (如网关、传感器、控制器、采集器、智能终端) 进行资源定义, 可有效屏蔽泛在网络固有的接入异构性, 同时, 也为服务与设备的快速部署与退出提供有效的技术手段, 这是REST引入泛在物联应用的重要基础。

传统Web应用方案应用在泛在物联网, 会随着服务部署、中间件的部署及物联设备的部署的增加, 整个系统的复杂性也会非线性的增加, 甚至会变得难以维护和管理。2005年Luchenbach提出了Web of Things的概念, 主张在物联网中引入轻量级的Web Service技术[5,6]。到了2009年, Guinard又提出通过智能网关, 实现Web Of Things, 将物体与服务实现REST通信[7]。

4.1泛在物联网络中的资源描述模型

泛在物联网络环境中, 各种异构终端、设备和系统的能力与数据信息等均可抽象为特定的资源, 但是应该注意的是针对不同的资源, 描述的语法和语义都有或大或小的差异性, 因此不适合资源之间的协同工作和有效组织及管理。定义统一的资源描述框架可以便于实现资源发现与搜索、资源动态调度等资源管理机制, 便于资源之间的信息共享与协同工作以便对异构资源进行更高效更智能化与自动化的聚合与使用[7,8]。表1详细说明了资源描述的数据结构。

4.2资源搜索

泛在物联环境下, 设备或终端具有海量性及移动性, 业务则具有聚合性与动态性, 而资源是集中或分布式管理的, 因此, 资源需具有良好的可发现性, 也即能快速搜索获取[9,10]。

资源的发现需从设备发现和注册的过程开始, 在已有的一些研究中包括UPnP, JiNi等已经一定程度上解决了这个问题, 同时考虑到资源受限的场景下, 资源应该尽量减少传输开销, 包括HTTP compression等研究都提供相应的思路, 但是很多设备还不具备实现这些发现和注册协议的能力。为了解决这个问题, 有必要为设备扩展基本的被发现的能力。另外, 海量的资源必须有效的组织, 才具备可搜索性。

在泛在物联应用的解决方案中, 需提供基于语义本体的资源描述框架。RDF作为一种资源描述框架, 将资源、资源的属性和具体资源的属性值很好地结合起来共同定义一个资源。RDF用形如“主体-谓词-客体”的三元组来描述Web上的各种资源和它们之间的关系, 并提供一种基本的结构在Web上对这些元数据进行编码、交换和重用。通过两个工具的支持:URI用来区分和标识一个声明中的主体、谓词和客体的机器可处理的标识符系统;X ML用以表示以这些声明, 并且这些声明可在机器间交流的机器可处理的语言[11]。

4.3应用解决方案

基于REST架构的应用系统, 最核心的思想是将服务、数据与实体进行资源化, 并提供搜索及获取资源有效手段, 因此, 应用系统解决方案的核心就是要建立资源管理系统。资源管理系统的架构如图2所示。

从图2中可以看出, 资源管理系统包括服务资源、数据、实体等资源的分类管理, 每类管理模块中包含资源注册、资源发现等功能, 整个资源库可通过引擎进行查询、搜索。泛在环境下的各应用系统及实体 (如网关、智能移动终端、智能传感器等) 可在资源管理系统进行注册, 并通过查询搜索引擎进行检索, 发现资源的属性, 并通过获取的信息, 访问资源。

因此, 资源管理系统在整个应用系统中, 起着非常重要的作用, 泛在环境下典型的通信流程如图3所示。

1.资源访问者向资源管理系统发起查询请求。

2.资源管理系统向访问者返回资源信息。

3.如果泛在资源不可直接连接泛在物联网络, 则根据资源信息, 向其所在网关发起访问请求。

4.网关访问泛在资源。

5.泛在资源将访问结果返回给网关。

6.网关将结果返回给资源访问者。

3’.如果泛在资源直接在泛在环境中可访问, 则资源访问者直接访问泛在资源。

6’.泛在资源将访问结果直接返回给资源访问者。

基于资源管理系统, 我们可重新架构泛在物联环境下的应用解决方案, 如图4所示。

在这样的系统架构下, 资源管理系统成为整个泛在物联应用系统的核心伺服系统, 资源管理系统可为整个应用系统提供高效的运行机制。资源管理系统为应用层和感知层设备提供资源的注册、管理、搜索查询等。各类泛在物联应用在资源管理系统的强大支撑下, 快速获取各种所需的资源信息, 并根据各自的业务需求发起访问流程, 如读取各种环境参数、设备参数;直接或通过泛在网关控制各类终端系统。

5结束语

物联网与互联网的融合最终形成泛在网, 这是发展趋势, 在此过程中, 最大的挑战是物联网固有的设备、网络、通信协议的异构性, 这些差异在一定情况下, 是互联互通的最大障碍。基于REST架构的泛在物联环境, 为解决这种鸿沟提供了很好的手段, 但离最终解决所有问题还有很长的路要走。在这种现实下, 为资源化解决方案找到更高效的资源描述模型及发现搜索机制是很值得探索的。

参考文献

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物联通信技术分析 篇3

1 入侵检测原理和技术概述

确保传感器以及由众多传感器所构成的传感网安全的众多技术中, 除了物理保护外, 更重要的是要建立传感网安全的两道防线。第一道防线是采用数据加密、身份识别认证和密钥管理协议等以阻止通信信息被非授权方获得, 保证信息在到达对方前整个过程的完整性。但这一做法属于被动防御措施, 攻击方总能找到系统的薄弱点加以攻击, 尤其对于自身就很脆弱的物联网传感器节点。第二道防线则属于主动防御性质, 即采用入侵检测系统 (IDS) 主动发现攻击者和攻击行为的存在, 通过采集入侵信息来实现对传感网更好的保护。

从入侵检测原理上看, 一般采用自动机制识别攻击源, 发现攻击行为后产生报警并自动处理或向管理员发出告警信号的方式。作为攻击方而言, 其目的在于获取信息或破坏传感网正常通信和系统资源, 其攻击方式可能使用未经授权的外部系统或绕过授权后超标访问系统资源。常见的入侵检测技术包括为监测信息的协同处理和入侵攻击的全局信息提取的分布式入侵检测;采用神经网络、遗传算法、模糊技术等的智能化入侵检测等。

2 物联网入侵检测系统的特点

物联网中每个无线传感器节点的通信量小且无线通信范围短, 每个节点都是脆弱的单元, 在这样的应用环境下, 必须构建基于节点的分布式体系结构, 同时还应具备如下特点: (1) 审计本地化:由于物联网地域分布广的特点, 除基站外没有数据中心能够处理网络收集的全部审计数据, 因此, 物联网的IDS应以本地化和部分数据审计的方式工作。 (2) 分布式和新节点加入:物联网的数据采集和分析过程分布, 入侵检测也随之分布, 既保证检测的正确性降低误报率, 也降低网络系统负荷。同时, 在节点成簇情况下支持新节点的加入并将成簇节点通信与虫洞攻击等形式区分开来。 (3) 资源最小化:由于无线网络较之有线网络可能存在更大断线的风险, 物联网IDS应尽可能少的使用网络资源, 减少网络带宽的占用。 (4) 不相信节点:由于攻击者可能有意隐瞒恶意节点的身份和行为以防被IDS侦测, 因此, 物联网IDS应本着假定没有节点是完全可信的原则来工作, 仅通过事先的协作算法和通信协议对对方节点的身份进行识别和认证。

3 物联网入侵检测系统的体系结构

配合物联网分布式的特点, 物联网IDS也必须采用分布式结构和协作的工作方式。物联网中的IDS应更多的考虑节点的合作而非特定攻击行为的发现。所有物联网传感器节点上均安装IDS代理, 代理的运行与具体应用分离, 在主节点的无线通信范围内监听通信活动, 而邻近节点则作为确认方, 对其所在区域的可疑行为做出进一步的判断。IDS代理的基本功能通常包括三方面:网络监听、集体决策和响应动作。

一般以模块化的方式来构建物联网IDS客户的体系结构, 每个模块具体负责某一特定功能。在IDS系统中, 每个节点的IDS都是平等的, 它们为邻近节点的客户广播消息供其监听使用。目前, 大多数物联网节点采用的是层次结构, 所有传感器节点安全成簇, 每个簇中的一个节点作为簇头, 负责本簇的路由和管理。对应于这种节点成簇模型的IDS策略是, 设置IDS模块到每个传感器节点中, 每个节点通过监听无线端口可以很容易发现恶意数据包。可以有四种设置IDS模块的方法:一是设置在源点和目的地点路径上的每一个传感器中;二是设置在IDS基站中;三是设置在基站的每个临站中;四是设置在节点簇的簇头中。

4 物联网入侵检测系统的构成

一个物联网入侵检测系统大致包括以下六个部分: (1) 数据包监测:负责在无线通信范围内监听邻接节点的通信活动, 获取相关审计数据并提供给本地检测模块。 (2) 边界识别:该模块初始化后, 广播节点ID和该节点相邻节点的ID, 通过维护节点1跳和2跳邻居的邻接关系表, 保证每个数据包被发送方的1跳邻居仅转发一次, 并用最新的邻接关系更新邻接表。 (3) 密钥管理:节点的密钥管理采用预先指定的唯一密钥Kn生成一个单向长度为n的密钥链。该有序列表单向密钥链通过连续使用单向哈希函数F作用于种子Kn产生, 如Kj=F (Kj+1) (j=n-1, …, 0) 。当有新节点加入或删除时, 密钥管理模块就更新密钥, 并保证只对授权节点分发密钥。 (4) 本地检测:根据事先规定的规则, 节点在检测到攻击行为后将产生报警并输出质疑的节点集合, 集合大小取决于模块质量和规则的严密程度 (可控) 。节点间通过互传报警信息并协同分析得出攻击的真实性判断和攻击者身份识别。 (5) 投票:每个报警节点向所有其他报警节点发出投票并收集其他报警节点的投票。当每个报警节点s1, s2, …, sn均收集并认证了来自所有其他报警节点的投票后, 将产生全部相应的可疑列表, 最后将本地操作应用与这些列表上, 产生最终的入侵检测结果。 (6) 本地响应:本地响应负责当确认攻击发生时采取适当的行动, 通过改变路由、更新加密密钥等方法切断可能持续的入侵者, 隔离受威胁节点, 并用分布在网络中未受威胁部分节点的冗余信息对受损节点信息进行数据恢复。

5 基于神经网络的入侵检测

物联网中的传感器节点通常都分布在无人值守的环境下, 很容易受到外部的恶意攻击, 对节点的安全性要求很高。从攻击方式和入侵行为上看, 影响节点的正常路由转发和试图消耗尽节点资源是最主要的两种方式。现有的针对无线传感网的入侵检测技术虽然能够在很大程度上抵御系统攻击, 但也存在一些不足之处, 如:入侵检测系统的误报率较高;入侵检测系统的速度不稳定;攻击特征库更新不及时;不同的入侵检测系统间无法互操作;无法与其他网络安全产品互操作等。利用神经网络原理和技术来实现入侵检测成为近年来入侵检测技术发展的新方向, 它效仿了生物信息处理模式以获得智能信息处理功能的理论和方法。基于神经网络的入侵检测系统属于异常入侵检测范畴, 包括数据采集模块、数据训练检测模块和响应模块, 其中最重要也最能体现神经网络算法特点的是数据训练检测模块。

以在簇头节点实施入侵检测机制的模型为例, 该模式下综合利用基于正常检测和基于误差检测两种检测方法, 不仅提高了发现攻击的效率也避免了不必要的浪费。节点首先采集发送到该节点的所有数据包, 使用基于正常检测的检测模型过滤大量冗余数据, 若通过了基于正常检测模型后结果为1的, 被认为是正常行为;若结果为0, 则再进行基于误差检测模型的检测, 若结果为1则判定该行为时恶意行为, 立即拦截并告警, 若结果为0则说明这是一种新的访问规则, 予以放行。模型中, 不断用预先定义好的正常数据集规则和攻击数据集规则来训练神经网络模块, 训练好的模块被装入簇头节点中作为入侵检测的检测引擎。检测后的结果则不断反补规则库, 不断更新规则库, 达到动态学习的目的。这也正是神经网络自组织、自学习能力的体现。

同时由于传统的神经网络算法是非线性优化算法, 导致其学习算法的收敛速度慢, 且收敛速度与初始权值有关, 网络在结构设计方面尤其是隐含层和节点数的选择上尚无数学理论的支撑, 新加入的样本会影响已完成学习的样本估值。在神经网络算法中, 学习速率η的选择是关键, η越大收敛速度越快, 但太大可能引起振荡, 太小则收敛速度变慢。可以通过增加动量项, 在维持算法稳定的基础上使用更高的学习速率, 如式1所示, 式中, 第一项为动量项, 第二项为常规算法的权值修正值。

当新的样本值加入样本库时, 式1可写成以t为变量的时间序列, t=0, 1, …, n, 该式即成为△ωij的一阶差分方程。对△ωij (k) 求解, 可得:

在实际应用中, 可以将动量项与可变学习速度结合起来使用获取更好的稳定效果并提高收敛速度。实验证明, 基于神经网络的入侵检测可以明显降低入侵检测的漏报率和误报率, 由于神经网络具有高度的灵活性和自适应能力, 其非线性处理方式特别适合检测网络中来自多个攻击者的攻击。基于神经网络的入侵检测还可以利用特征库对攻击行为进行预测, 跟踪事件、预判可能的攻击结果, 采取行动主动防御, 并将每次防御的结果及采用的方法以自学习的方式更新攻击行为库。

6 结语

物联通信技术分析 篇4

关键词：物联网,信息管理系统,智能交通系统

1 概述

目前，高速公路发展迅速，并且以其高速、安全和舒适的特点赢得了人们的广泛赞誉，而这些特点离不开高速公路信息管理系统的建设。高速公路信息管理系统是高速公路及交通基础设施重要的支持系统，是交通信息化发展、提高管理水平和运营效益的重要手段，是智能交通系统(ITS)必不可少的重要组成部分，通过运用先进设备和现代化管理技术，实现高速公路的舒适、安全、高效、畅通，在交通运输安全方面发挥出重要作用。本文在研究传统高速公路信息管理系统的基础上，引入了物联网技术，提出了一种基于物联技术的高速公路信息管理系统。通过此系统的研究，可以填补物联网技术在国内高速公路智能监控方面应用的空白，充分发挥其在高速公路管理中的应用，提高管理服务的水平，符合现代技术发展的需要。

2 传统高速公路信息管理系统的局限性

进入新世纪以来，高速公路的建设呈现出“路网”的建设，随之带来的是基于高速公路网的全程管理和全程信息服务的迫切需求。在此需求的驱动下，传统高速公路“三大系统”(收费、通信、监控)得到扩展，但现有的高速公路信息管理系统仍然存在以下几个突出问题：

1)路段间相对独立，信息得不到共享，“信息孤岛”普遍存在，很难实现对于路网中全路况的宏观指挥调度;

2)工作中各管理部门信息主要还是靠管理人员手工记录、计算和统计，耗费很大的人力，不便于查询;

3)由于工作时间，地理距离等因素限制，信息交流不能实时开展，经常会发生因为信息沟通滞后导致各部门不能及时有效地进行衔接，造成管理效率不高;

4)突发事件的应急组织与管理延迟，当高速公路发生化学品泄漏等突发事件，需要紧急疏散周围人群时，无法准确定位周围居民居住状况。

出现上述问题，与高速公路信息管理系统不完善，自我封闭，实时交互性差，不能及时掌握路况、车况有很大关系。因此，这就迫切需要我们综合利用各种先进的计算机技术、互联网技术、智能化技术等来带动高速公路信息管理系统的智能化水平。

3 物联网技术在高速公路信息管理系统中的应用

3.1 物联网技术

物联网，就是“物物相连”，其有两层意思：第一，其核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯，由分布广泛的传感网络组成。它把新一代的IT技术充分运用于各个行业之中，通过将传感器嵌入到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。

需要强调的是，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理和智能控制的能力，能从遍布于各个角落的多种传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。在此基础上，人类可以更加精细、动态地管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。

在世界范围内，高速公路的机电系统就属于“智慧交通”的学术范围，就是利用通信系统、监控系统等基础设施，并对车辆实施自动安全检测、发布相关的信息以及实时自动操作，它为实现智能化的公路运输提供更为安全、经济、舒适、快捷的基础服务，以达到减少交通挤塞和事故的目的。因此，高速公路信息管理系统亟需融入物联网的元素，来带动高速公路的飞速发展。

3.2 基于物联技术的高速公路信息管理系统

通过本系统的研究，预期在实现高速公路联网收费、合理清算、统一管理的基础上，应用物联网技术，实现全天候、全方位的多维实时监控，构建集收费、通信、监控于一体的高速公路信息综合管理系统，保障高速公路安全、高效、畅通地运营。本文主要对基于物联技术的高速公路收费系统、智能监控系统、通信系统和专用数据仓库系统开展了研究工作。

3.2.1 高速公路收费系统

针对高速公路收费管理模式特点，我们进行了高速公路联网收费功能的研究，预计可以实现路网内的一票到底和按路段合理清算。

建立一个实验性的模拟高速公路收费网络，根据高速公路的计算机收费系统实际需求，采用中间不设主线收费站的收费管理模式，能使高速公路运营机构按不同路段进行拆帐。通过电子卡或电子标签(RFID)，由计算机实现自动收费，可使所有地面交通收费(包括道路通行费、运输费、停车费等)实现自动化，实现收费车道上的无人管理，不停车、不用票据的自动收费，并可为系统管理提供准确的交通数据。过往车辆的驾驶员在联网高速的入口领取IC卡后，可驾车顺畅通行在网络内的任意一条高速公路上，在出口刷卡缴费，中途无需停车，从而彻底摆脱了因收费站林立而频繁停车的局面，真正享受到高速公路“一卡通”所带来的高速高效，高速公路的建设从单路段建设模式向网络化的建设模式转变，站点的设置将更加优化、合理。

在部署方式上，该模拟高速公路收费系统仍采用通用的“收费车道—收费站—运营公司收费中心—收费结算中心”的四级收费体制。收费车道采集的原始收费数据，通过计算机网络实时传送到收费站，收费站将采集的数据集中后发送给收费结算中心和相应的运营公司的收费中心。在收费结算中心，对每次出口的收费按照该车辆的车型和实际行驶所通过的路段、里程进行分割计算，得出各路段的应收款，然后存入收费结算中心的数据库，并将结果送给相应的运营公司的收费中心。

3.2.2 智能监控系统

针对高速公路的情况(气象，水文，人文)和监控管理的需求，遵循“统一管理、分级控制”的原则，我们构建了一个基于物联网的模拟高速公路智能监控系统。它将RFID技术、GPS定位导航系统与电子地图、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合应用于管理，通过无线通讯将其接收到的信号实时传到监控中心，再由监控中心实时处理并将该信号显示到电子地图上，实现车辆跟踪和交通管理的一整套系统。

该智能监控系统的主要功能包括：

1)车辆跟踪功能。利用GPS和电子地图可以实时显示车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原、换图，可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上，还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪。主要是对清障车、巡逻车、运钞车、紧急救援、警车等特殊车辆进行车辆跟踪、动态监视和指挥。

2)提供出行交通路线规划和导航功能。提供通行路线规划，包括自动线路规划和人工线路设计。利用该功能可以缓解因修路、交通事故导致的交通阻塞问题，将高清视频监控系统的车辆信息实时接入车辆管控平台，同时结合交警业务需求，基于GIS地理信息系统通过3G无线通信模块实现报警信息的智能、无线发布，从而快速处置违法、违规车辆。

3)信息查询功能。查询资料可以文字、语言及图像的形式显示，如车辆此时的运行状态、速度、方向、车牌号码、车型等，并在电子地图上显示其位置。

4)交通指挥功能。指挥中心可以监测被监控车辆的运行状况，当某段路出现交通阻塞、事故时，可根据整个路网的交通运行状况对被监控车辆进行合理调度，赶到处理现场实施事故的处理、救援工作;指挥中心也可随时与跟踪目标进行语音通话，实行管理。

5)紧急援助功能。通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。

6)定制预警处理系统。用户通过对监控目标设置告警条件(如标记、路线、区域、时间等)，一旦发现监控目标满足条件就立即报警。

3.2.3 高速公路通信系统

高速公路通信系统是一个多业务、传输距离远的专用多媒体传输系统，既要满足高速公路管理和运营的要求，又要为向外提供服务留有扩展的余地。因此，需要在高速公路光纤主干网完成传输数字化信息与多种格式信息(如视频图像信号等)的各种应用，形成多业务接入、覆盖所辖高速公路范围的IP专网。

根据我国高速公路通信系统建设需求，参照国家及行业标准，融合先进的计算机、网络通信技术，我们研究并提出了“三网合一”(数据、语音、图像)的高速公路通信系统整体解决方案。该方案包括光纤数字传输系统、综合业务接入网系统、ATM/IP网络系统、语音交换系统和网络管理系统等。其中，网管系统可根据用户不同的需要采取相应的管理方式，对整个通信系统进行管理和维护。

“三网合一”的高速公路通信系统主要是为高速公路运营管理及监控、收费系统提供必要的话音业务及数据、图像信息传输通道，它是保障高速公路安全、高速、畅通、舒适、高效运营及实现现代化交通管理必不可少的手段。

3.2.4 高速公路数据仓库系统

高速公路数据仓库系统是一个共用信息平台，它是对整个高速公路管理信息系统共用数据组织结构和传输形式的一种规范定义，一个对共用数据进行组织、存储、查询、通讯等管理服务的数据仓库系统。

我们对高速公路专用的公共信息平台进行了预先研究，能够实现从其他系统和各物联网传感器中提取共享数据，对多来源渠道、相互不一致的数据进行融合处理，完成对实时数据和历史数据的组织，以保证数据间关系的正确性、可理解性和避免数据冗余;根据服务请求和查询权限对客户系统提供信息服务，对于自身存放的数据直接加以组织输出，对于其他子系统存放的细节数据由共用信息平台提供查询。

4 结论

通过本系统的研究，预期可以填补物联网在国内高速公路智能监控方面应用的空白，充分发挥其在高速公路管理中的应用，提高管理服务的水平，符合现代技术发展的需要。同时，通过建设智能的高速公路信息综合管理体系，为高速公路机电系统的建设提供了更为灵活和便捷的手段和方法。

参考文献

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