物联网传输层的主要作用是通过多种网络方式实现网络数据信息的高效传输和有效控制。相比于网络层，传输层强调的是如何将数据信息更好地进行传输和控制，而网络层强调的是数据信息的联通和处理，对传输部分的重视程度相对较弱。可以说，传输层是网络层的一种辅助层，如果网络层运行良好，能够保证为更高层级提供高质量的服务，那么传输层平时的工作会很少。相反，如果网络层的服务质量较差，传输层就会主动运行，为网络层提升服务质量，从而更好地为更高层级服务。
无线传输和有线传输是传输层的基础传输方式，一些网络技术的兴起，为物联网传输层的搭建创造了良好的环境氛围。例如，低功耗广域网络的崛起为传输低能耗创造了有利条件；电信网、互联网以及电视网三者融合后，将构造一个更大的传输网络，信息的传输范围将扩大到更多的领域；数据总线是一种双向三态形式的总线，其作用是实现精细化的系统信息传输。除了构建这些网络系统外，设计传输层的时间同步协议和分布式调度、分析传输层频谱需求等，也能促进物联网传输层的发展和完善。
1.物联网传输层频谱需求分析
无线电频谱是支撑物联网存在与发展的基础性资源。在物联网相关标准大发展中，传输层频谱资源的短缺成了资源互联网发展的重要阻碍。通过对物联网传输层的设计以及对传输层频谱的研究，可以解决物联网传输效率低的问题，为物联网的快速普及和发展做出贡献。就目前国际物联网的标准而言，现在还没有一个完整且权威的物联网数据流量模型。但有一点是可以肯定的，物联网的数据流量模型与互联网的数据流量模型不会相同，而与移动通信的数据流量模型也不会相同。
构成物联网需要有海量的数据信息支撑，然而，这并不是说在物联网的数据传输过程中所需的流量和所传输的数据量会很大，相反，在每次传输数据时，可能几十个字节就需要进行一次传输。这是物联网与其他网络传输的最大不同，物联网数据传输更注重实时性，需要全天候传输，才能对物品进行准确的控制。
以物联网的视频传输为例，现阶段，国外比较流行的物联网传输就是视频传输。与物联网的其他传输相比，视频传输模型发展得更加成熟，比如远程医疗、输电线路远程监控等都是比较典型的物联网视频传输案例。在视频传输过程中，对物联网传输层的要求较高，因为在这一应用环节中，物理网对频谱的应用是最多的。物联网数据传输需要解决一个重要问题：在传统的网络结构中，开发商出于商业目的，总是希望在一个网络中汇集更多的客户，但是在物联网传输中，如果一个热点区域汇集了大量的用户，就会引起网络堵塞，使人们获取的物品资源具有差异性。与目前已有的无线通信相比，这些问题会导致物联网对频谱的需求和规划更加复杂。因此，物联网传输方式的复杂性，也让它对频谱的需求和研究拥有更加严格的要求。
国际《IMT-2000和IMT-Advanced的未来发展估计的频谱带宽需求》指出，2020年，物联网对频谱的需求将得到更大的提升。在先进型市场中，总频率需求将达到1720MHz，也就是GATG1和GATG2的需求分别达到880 MHz和840 MHz；在后进型市场中，总频率需求达到1280 MHz, GATG1和GATG2的需求分别达到800 MHz和480 MHz。另外，在先进型市场中，运营商对物联网频谱总频率的需求为1980MHz, GATG1和GATG2的需求分别达到960 MHz和1020 MHz；在后进型市场中，运营商对总频率的需求为1560MHz, GATG1和GATG2的需求分别达到840MHz和720MHz。
在不同的发展阶段，物联网在传输数据时对频谱的要求也不同。关于对频谱的要求，物联网大致可分为三个阶段，分别是机器互联阶段、局域感知阶段以及广域感知阶段。在这三个阶段中，物联网对频谱的需求存在较大差别，频谱的相关应用也有所不同。下面做具体论述：
（1）机器互联阶段
该阶段又被称为M2M业务阶段。在该阶段中，物联网的主体通信对象是机器设备，比如汽车、机械手、医疗设备、家电、工厂设备等。这些通信终端的节点比较离散，需要借助传统无线网络的共同作用，才能形成可用的无线物联网络。这种混同承载网络的成本较低，只需要在传统无线通信网络的基础上稍加改动，不需要大量更改网络参数就可实现。物联网是为了完成物与物的沟通，而移动网络是实现人与人的沟通，要使移动网络也能实现物与物的沟通，就需要人们对终端的配置和管理更加深入、严格，才能使网络更加通畅。这一阶段，物联网的频谱矛盾并不明显，因为其主要依托于传统3G和4G网络的频谱资源。
（2）局域感知阶段
在这个阶段，物联网所连接的物品不再只局限于机器设备之间，而是拥有了更加广阔的范围。随着传感网的逐步引入，物品既可以是机器设备，又可以是公共基础设施建筑，还可以是信号塔、电网等电力设施。这个阶段将在区域布置感知网络，在传感网的帮助下，无线通信网络将进一步延伸，形成更大的区域网络。传感网与无线通信网的融合，将为物联网的广义物物相连打下基础。这一阶段的承载网被叫做“区域承载网络”，作为物联网发展的中期阶段，此阶段扩展迅速，所以承载网对移动通信网的要求会大幅度提升，对移动网络资源将构成巨大的压力。面对这些矛盾和问题，就必须对网络系统进行改造，并通过改造使物与物的通信和人与人的通信相互区别、相互隔离，从而采取不同的措施区别对待，大大缓解网络的压力。在混合组网过程中，需要对分组数据服务节点和鉴权认证等进行分组域升级，以满足支持增强功能后的设备。这种升级对网络的影响较大，但一旦改造成功，将整体上提升物联网的网络功能。随着物联网通信业务的不断增加，物联网的频谱资源缺口不断增大，此时，物联网的运营商一方面要大力挖掘已有频谱资源，另一方面也要研发创造新的频谱资源。这样一来，物联网的频谱需求压力才能从根本上得到缓解。
（3）广域感知阶段
在这个阶段，人们会利用众多的传感器布置公共节点，并让这些节点组成广域网络，实现对物品的广域管理。这一阶段又被称为“独立承载阶段”，是物联网业务规模化发展的阶段。广域感知阶段可能会出现物物通信与人人通信相互干扰的问题，同时，在该阶段，物联网对通讯质量的要求也更高。面对复杂的通信情况，需要用到逻辑隔离的物联网承载网络业务，比如，人们可以在已有网络的基础上建立一个独立的接入网，这样便可以有效地规划其他互联子网，在该种组网方式中，业务数据路由通过PDSN、AAA提供。其中，物联网业务中的签约数据由AAA-M存储，而PDSN-M负责下载签约数据。为实现业务控制，需要将分组控制模块（PFC）接入手机终端，数据业务将被分组控制模块接入PDSN，而分组控制模块与物联网终端连接，会将各种数据一一传输到各自对应的核心网设备中。
物联网的发展和应用在很大程度上要依赖于频谱资源，但是，相比于其他方面，人们对物联网频谱的研究相对落后，物联网频谱的落后将成为阻碍物联网发展的技术难题。为此，各个国家需要建立健全物联网频谱资源研究机构，争取早日突破频谱资源技术瓶颈，通过挖掘更加丰富的物联网频谱资源，保障国家和地区物联网的发展。
2.传输层时间同步协议
物联网传输层存在着一个功能性问题，即时间同步问题。时间同步问题具体发生在无限传感网络中，例如，传感网从感知节点获取数据，而在获取这些数据的同时，会相应地记录获取数据的时间和位置，这样才能构成一个有用的信息。相反，如果不能确定采集数据的时间，该数据就不能构成完整的信息，数据对应的物联网应用也十分有限。同时，在物联网传输层的其他方面也需要做到时间同步，比如TDMA定时、数据融合、同步休眠等。
因此，设计一种时间同步算法，是解决物联网传输层时间同步问题的重要手段。在设计这种时间同步算法时，需要考虑多种问题，比如成本问题、自组织性、抗干扰性、及时性等。此外，还要结合传感网络的特点，系统地进行相关算法的设计。
（1）通用时间同步设计
时间同步可以从两个方面得以实现，一个是硬件方面，另一个是软件方面。要实现时间同步，就必须了解时间同步的组成部件，也就是重新同步事件检测部件、远程时钟估计以及时钟校准等部件。
通过重新同步事件检测部件来实现时间同步时，既可以借助初始化同步时钟数，又可以借助初始化同步消息。一般来说，一个感知节点在一些情况下会重新调整它们的时钟时间，使不一致的时间重新同步，因此就会用到重新同步事件检测。利用第一种方式进行时间同步，需要将初始化的同步时钟数作为调整时间的依据，在进行时间同步时，需要一个固定的速率kR，其中，k是一个实数，且大于1，而R则表示时间周期。利用这个公式，可以有效避免在两轮同步过程中出现时间重叠。第二种方式要求利用初始化消息进行时间同步，具体过程是，使一个较为特殊的网络节点向其他所有网络节点发送一个初始化消息，这样一来，其他所有节点都会根据这个消息进行时间同步校准。如果发送的消息延时过长，时间同步的精度就会越低，反之越高。
远程时钟估计部件可以通过调节一个远程节点的本地时钟来实现节点的时间同步，这里又可采用两种方式，第一种是将远程节点的本地时钟时间通过网络消息向其他节点传输，第二种是节点读取其他远程节点的时间。
时钟校准部件同步时间的原理是：当一个重新同步事件发生后，时钟校准部件就会根据这一事件估计出远程节点的时钟信息，然后进行本地时钟时间调整，最终实现时间同步。
（2）传感器网络时间同步设计
传统的时间同步机制有两种，一种是网络时间协议，另一种是GPS。但是传感器网络的时间同步设计并没有采用这两种相对成熟的机制，因为这两种同步时间机制的算法相对复杂，组建成本比较高。