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這是一個關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)介紹PPT,主要介紹了物聯(lián)網(wǎng)概念綜述、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和機遇分析、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展挑戰(zhàn)和思考、股份公司物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展策略建議、總結(jié)等內(nèi)容。物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of things)的概念最早是在1999年提出的,其后又多次被重復(fù)。其定義是:把任何物品通過射頻識別(RFID),紅外感應(yīng)器,全球定位系統(tǒng),激光掃描器 等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進行信息交換和共享,以實現(xiàn)智能化識別和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。目 錄 目 錄 目 錄 目 錄 第二講 射頻識別技術(shù)RFID 射頻識別是無線電頻率識別的簡稱,即通過無線電波進行識別。RFID系統(tǒng)中,識別信息存放在電子數(shù)據(jù)載體中,電子數(shù)據(jù)載體稱為應(yīng)答器。應(yīng)答器中存放的識別信息由閱讀器讀出。閱讀器不僅可以讀出存放的信息,而且可以對其進行寫入,讀寫過程是通過雙方之間的無線通信來實現(xiàn)的,歡迎點擊下載物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)介紹PPT哦。
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物聯(lián)世界 機遇無限 第一講 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述第二講 物聯(lián)網(wǎng)的物品標識技術(shù)——RFID 第三講 物聯(lián)網(wǎng)的末梢神經(jīng)——無線傳感器網(wǎng)絡(luò)第四講 物聯(lián)網(wǎng)的運行環(huán)境——網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第五講 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層技術(shù)——智能計算第六講 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用(醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、交通等)第七講 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在軍事上的應(yīng)用第八講 總結(jié),交大作業(yè)(點名不到者每次扣10分)第一講 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述 物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of things)的概念最早是在1999年提出的,其后又多次被重復(fù)。其定義是:把任何物品通過射頻識別(RFID),紅外感應(yīng)器,全球定位系統(tǒng),激光掃描器 等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進行信息交換和共享,以實現(xiàn)智能化識別和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。 目 錄 目 錄 目 錄 目 錄 第二講 射頻識別技術(shù)RFID 射頻識別是無線電頻率識別的簡稱,即通過無線電波進行識別。 RFID系統(tǒng)中,識別信息存放在電子數(shù)據(jù)載體中,電子數(shù)據(jù)載體稱為應(yīng)答器。應(yīng)答器中存放的識別信息由閱讀器讀出。閱讀器不僅可以讀出存放的信息,而且可以對其進行寫入,讀寫過程是通過雙方之間的無線通信來實現(xiàn)的。 RFID 應(yīng)答器(射頻卡或標簽) RFID 應(yīng)答器(射頻卡或 標簽) RFID 閱讀器(讀寫器或基站) RFID RFID的工作頻率 RFID的工作頻率可劃分為: 1、LF: 低頻30-300KHz,常用125KHz; 2、HF: 高頻3-30MHz, 工作頻率為13.56MHz; 3、UHF:特高頻300MHz-3GHz,工作頻率:433MHz, 866 -960MHz,2.45GHz; 4、SHF:超高頻3-30GHz, 工作頻率:5.8GHz、24GHz;電感耦合方式RFID的工作原理 RIFD工作方式電感耦合方式RFID的工作原理 1、閱讀器為有源工作,應(yīng)答器無源工作; 2、L1、C1;L2、C2 均工作在射頻源VS的諧振頻率; 3、應(yīng)答器L2的磁場變化產(chǎn)生電壓整流后供閱讀器使用; 4、應(yīng)答器向閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸采用內(nèi)部的二進制數(shù)據(jù)編碼信號控制開關(guān)S,使得負載電阻R2被接通或者斷開,通過耦合使L1產(chǎn)生變化的電壓,經(jīng)調(diào)制、解碼即可; 5、閱讀器向應(yīng)答器的數(shù)據(jù)傳輸,是通過數(shù)字調(diào)制的方式實現(xiàn)的,多采用ASK(幅頻監(jiān)控)的方式;電感耦合方式RFID的工作原理 RIFD工作方式反向散射耦合RFID工作方式目標的反向散射耦合RIFD工作方式反向散射方式RFID的工作原理聲表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)器件是以壓電效應(yīng)和與表面彈性相關(guān)的低速傳播的聲波為依據(jù)。 反向散射方式RFID的工作原理 聲表面波應(yīng)答器以壓電效應(yīng)和避免彈性相關(guān)的低速傳播的聲波為依據(jù),加以體積小、重量輕、工作頻率高、相對帶寬較高,并且可采用與集成電路芯片工藝相同的平面加工工藝,制造簡單,工藝的一致性好,靈活性高;反向散射方式RFID的工作原理換能器的作用是將電信號轉(zhuǎn)換為聲波。它利用壓電襯底在電場作用下的膨脹和收縮效應(yīng)。指狀電極上的電位差形成電場。射頻信號一起雅典襯底的振動,從而沿其表面產(chǎn)生聲波,經(jīng)反射返回換能器在轉(zhuǎn)換成射頻脈沖的序列的電信號,經(jīng)偶極子天線回傳至閱讀器; RFID 諧波檢測法的工作原理:基于反向散射耦合方式,它可用于電子防盜系統(tǒng) RFID 射頻識別的應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)架 RFID 應(yīng)答器的主要性能參數(shù)工作頻率讀/寫能力編碼調(diào)制方式數(shù)據(jù)傳輸速率信息數(shù)據(jù)存儲容量工作距離多應(yīng)答器識讀能力(亦稱防碰撞或防沖突能力)安全性能(密鑰、認證)等。 RFID 無源、半無源與有源應(yīng)答器 無源應(yīng)答器:不附有電池 ,從閱讀器發(fā)出射頻能量中提取工作所需的電能。采用電感耦合方式的應(yīng)答器多為無源應(yīng)答器。 半無源應(yīng)答器 :內(nèi)裝有電池,起輔助作用,對維持數(shù)據(jù)的電路供電或?qū)?yīng)答器芯片工作所需的電壓作輔助支持,用于傳輸通信的射頻能量源自閱讀器。 有源應(yīng)答器:工作電源完全由內(nèi)部電池供給,同時內(nèi)部電池能量也部分地轉(zhuǎn)換為應(yīng)答器與閱讀器通信所需的射頻能量。 RFID 應(yīng)答器電路的基本結(jié)構(gòu) RFID 閱讀器的功能 1、以射頻方式向應(yīng)答器傳輸能量; 2、從應(yīng)答器中讀出數(shù)據(jù)或向應(yīng)答器寫入數(shù)據(jù); 3、完成對讀取數(shù)據(jù)的信息處理并實現(xiàn)應(yīng)用操作; 4、 若有需要,應(yīng)能和高層處理交互信息。 RFID 閱讀器的電路組成 RFID 天線 天線的目標是取得最大的能量傳輸效果。 RFID系統(tǒng)所用的天線類型主要有偶極子天線、微帶貼片天線、線圈天線等。 在應(yīng)答器中,天線和應(yīng)答器芯片封裝在一起。 RFID 相關(guān)的自動識別技術(shù) 自動識別技術(shù):包括條形碼、接觸式IC卡、生物特征識別、光學(xué)字符識別(OCR)以及射頻識別(RFID)等。條形碼(Bar Code)技術(shù):最早產(chǎn)生在20世紀20年代,由一組規(guī)則排列的條和空、相應(yīng)的數(shù)字組成 。 其它...... RFID RFID的應(yīng)用 RFID應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,且每種應(yīng)用的實現(xiàn),都會形成一個龐大的市場,因此可以說射頻識別是一個重要的新的經(jīng)濟增長點。 目前,RFID在票務(wù)系統(tǒng)(城市公交車、高速公路收費、門票等)、收費卡、城市交通管理、安檢門禁、物流、家政、食品安全追溯、藥品、礦井生產(chǎn)安全、防盜、防偽、證件、集裝箱識別、動物追蹤、運動計時、生產(chǎn)自動化、商業(yè)供應(yīng)鏈等眾多領(lǐng)域獲得廣泛重視和應(yīng)用。 RFID RFID的應(yīng)用第二代身份證 RFID RFID技術(shù)被認為是近30年來10大最具生命力的技術(shù)之一,它正朝著無所不在的方向快速發(fā)展。 “有了無線識別(RFID)技術(shù),還需要管家嗎?” RFID的ISO IEC標準標準的作用確保協(xié)同工作的進行,規(guī)模經(jīng)濟的實現(xiàn),工作實施的安全性以及其他許多方面 RFID標準化的主要目的在于通過制定、發(fā)布和實施標準,解決編碼、通信、空中接口和數(shù)據(jù)共享等問題,最大程度的促進RFID技術(shù)及相關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)用標準采用過早,有可能會制約技術(shù)的發(fā)展和進步;采用過晚,可能會限制技術(shù)的應(yīng)用范圍。 RFID標準涉及的內(nèi)容 RFID標準涉及的主要內(nèi)容包括技術(shù)(接口和通信技術(shù),如空中接口、防碰撞方法、中間件技術(shù)、通信協(xié)議)一致性(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、編碼格式及內(nèi)存分配 )電池輔助及與傳感器的融合應(yīng)用(如不停車收費系統(tǒng)、身份識別、動物識別、物流、追蹤、門禁等,應(yīng)用往往涉及有關(guān)行業(yè)的規(guī)范 ) RFID標準的分類國際標準:由ISO(國際標準化組織)IEC(國際電工委員會)負責制定;國家標準:由工業(yè)與信息化部與國家標準化管理委員會負責制定;行業(yè)標準:有國際、國家的行業(yè)組織制定,例如國際物品編碼協(xié)會(EAN)與美國統(tǒng)一代碼委員會(UCC)制定的用于物體識別的EPC標準;此外,還有涉及道德、倫理、健康、數(shù)據(jù)安全、隱私等的規(guī)范; RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC(國際標準化組織和國際電工委員會)制定的RFID標準概況 技術(shù)標準 :ISO/IEC 10536 、ISO/IEC 14443 、ISO/IEC 18000系列標準 等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標準 :ISO/IEC 15424 、ISO/IEC 15418 、ISO/IEC 15434 等性能標準 :ISO/IEC 18046 、ISO/IEC 18047 、ISO/IEC 10373-6 等應(yīng)用標準 :ISO/IEC 10374 、ISO/IEC 18185 、ISO/IEC 11784 等 ISO/IEC制定的RFID技術(shù)標準 ISO/IEC10536:密耦合CICC非接觸式IC卡標準(緊靠) ISO/IEC14443:近耦合PICC非接觸式IC卡標準 <10cm ISO/IEC15693:疏耦合VICC非接觸式IC卡標準約50cm ISO/IEC18000系列標準(基于物品管理RFID的空中接口參數(shù)) ISO/IEC18000-1:空中接口一般參數(shù) ISO/IEC18000-2:低于135KHz頻率一般空中接口參數(shù) ISO/IEC18000-3:13.56MHz頻率下的空中接口參數(shù) ISO/IEC18000-4:2.45GHz頻率下的空中接口參數(shù) ISO/IEC18000-6:860-930MHz的空中接口參數(shù) ISO/IEC18000-7:433MHz頻率下的空中接口參數(shù) ISO/IEC制定的RFID數(shù)據(jù)內(nèi)容標準 ISO/IEC15424:數(shù)據(jù)載體/特征標識符 ISO/IEC15424:EAN、UCC應(yīng)用標識符及ASC MH10(ANSI標準)數(shù)據(jù)表示符 ISO/IEC15424:大容量ADC媒體用的傳送語法 ISO/IEC15424:物品管理的唯一標識號 ISO/IEC15424:數(shù)據(jù)協(xié)議:應(yīng)用接口 ISO/IEC15424:數(shù)據(jù)編碼規(guī)則與邏輯存儲功能協(xié)議 ISO/IEC15424:射頻標簽(應(yīng)答器)的唯一標識 ISO/IEC制定的RFID性能標準 ISO/IEC18046:RFID設(shè)備性能測試方法 ISO/IEC18047:有源和無源的RFID設(shè)備一致性測試方法 ISO/IEC10373-6:按ISO/IEC14443標準對非接觸式IC卡進行參數(shù)的方法 ISO/IEC制定的RFID應(yīng)用標準 ISO/IEC10374:貨運集裝箱識別標準 ISO/IEC18185:貨運集裝箱密封標準 ISO/IEC11784:動物RFID的代碼結(jié)構(gòu) ISO/IEC11785:動物RFID的技術(shù)準則 ISO/IEC14223:動物追蹤的直接識別數(shù)據(jù)獲取標準 ISO/IEC17363和17364:一系列物流容器(如貨盤、貨箱、紙盒等)識別的規(guī)范 RFID的ISO IEC標準和RFID技術(shù)相關(guān)的標準 無線通信管理 頻譜分布、功率、電磁兼容等內(nèi)容 人類健康的有關(guān)標準和規(guī)范 國際非電離輻射保護委員會(ICNIRP)所提出的標準和規(guī)范 數(shù)據(jù)安全的有關(guān)標準和規(guī)范 經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)隱私問題 目前,很多用于物品識別的應(yīng)答器(電子標簽)都能支持KILL命令 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介非接觸式IC卡 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介動物識別標準 ISO /IEC 11784 規(guī)定動物識別的代碼結(jié)構(gòu) ISO/IEC 11785 規(guī)定相關(guān)的技術(shù)準則 ISO/IEC 14223 為讀取動物應(yīng)答器內(nèi)的特殊數(shù)字提供了協(xié)議,這些數(shù)字被存儲在集中所有動物數(shù)據(jù)的中央數(shù)據(jù)庫內(nèi) RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介物品識別標準 ISO/IEC 18000 :空中接口的重要標準 ,無線頻段(頻率)有6個,即低于135 kHz,13.56 MHz,433 MHz,860~960 MHz,2.45 GHz和5.8 GHz。作用距離從數(shù)厘米至十多米不等 ISO/IEC 18001 :給出了應(yīng)答器的外形要求 ISO/IEC 10374 :微波應(yīng)答器的集裝箱識別標準 ,工作頻率范圍為850~950 MHz以及2.4~2.5 GHz,應(yīng)答器的靈敏度以最大電場強度150 mV/m定義,最大可閱讀距離為13 m RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介國際標準ISO/IEC 14443 近耦合非接觸式IC卡的國際標準用于身份證和各種智能卡、存儲卡 ISO/IEC 14443標準由四部分組成,即ISO/IEC 14443-1/2/3/4 ISO/IEC 14443-2射頻能量 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介 ISO/IEC 14443-4傳輸協(xié)議 TYPE A 型 PICC激活過程 RATS ATS PPS(協(xié)議和參數(shù)選擇)請求 6 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC的RFID標準簡介 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 15693 疏耦合射頻卡(VICC)的國際標準物理特性(機械特性,物理尺寸,抗紫外線、X射線和電磁射線能力,彎曲和扭曲性能 )空中接口與初始化防碰撞和傳輸協(xié)議命令擴展安全特性 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 15693 空中接口和初始化副載波:單副載波時,副載波的頻率423.75 kHz;在使用雙副載波時,頻率484.28 kHz 數(shù)據(jù)速率位表示和編碼 :采用曼徹斯特碼編碼方式 RFID的ISO IEC標準 SOF EOF RFID的ISO IEC標準傳輸協(xié)議 唯一標識符(UID) :由制造商永久地設(shè)定 應(yīng)用族標識符(AFI) :由VCD鎖定的應(yīng)用類型 數(shù)據(jù)存儲格式標識符(DSFID) :指出了數(shù)據(jù)在VICC內(nèi)存中的結(jié)構(gòu) CRC :初始值為FFH VICC內(nèi)存結(jié)構(gòu) :可尋址塊達256個,塊大小可至256位,最大內(nèi)存容量可達64 kb(8 kB)。 塊安全狀態(tài) :由VICC作為對VCD請求的響應(yīng)參數(shù)返回 RFID的ISO IEC標準 VICC狀態(tài) 斷電(Power-Off)、就緒(Ready)、靜默(Quiet)、選擇(Selected)4種狀態(tài) RFID的ISO IEC標準防碰撞 RFID的ISO IEC標準防碰撞 VCD發(fā)送目錄命令的請求幀,時隙數(shù)設(shè)置為16。 VICC1在時隙0返回應(yīng)答,因只有這一個VICC應(yīng)答,故不存在碰撞,它的UID被VCD接收存儲。 VCD發(fā)送EOF,指示下一個時隙開始。在時隙1,VICC2和VICC3進行應(yīng)答,發(fā)生了碰撞。VCD檢測到碰撞,并記錄該時隙發(fā)生了碰撞。 VCD再發(fā)送EOF,進入時隙2。 RFID的ISO IEC標準在時隙2,無VICC應(yīng)答,VCD未檢測到VICC的應(yīng)答的SOF,因此VCD通過發(fā)送EOF,進入時隙3。在時隙3,VICC4和VICC5應(yīng)答,產(chǎn)生了碰撞。 VCD決定發(fā)送尋址請求(例如讀塊請求)給VICC1(VICC1的UID已被UCD正確接收)。所有VICC都檢測到對VICC1請求的SOF,它們都處理這個請求,但只有UID匹配的VICC1才返回應(yīng)答,其他的VICC則退出防碰撞序列。所有VICC準備接收下一個請求。如果又是一個目錄命令的請求,則又從時隙0開始按上面步序執(zhí)行。 RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 18000-6標準 定義了閱讀器和應(yīng)答器之間的物理接口、協(xié)議、命令及防碰撞機制。標準包含兩種通信模式:TYPE A和TEPE B。 TYPE A模式 :數(shù)據(jù)編碼幀格式調(diào)制 RFID的ISO IEC標準應(yīng)答器向閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)編碼 幀格式 前同步碼、標志、參數(shù)、數(shù)據(jù)、CRC RFID的ISO IEC標準強制命令及狀態(tài)轉(zhuǎn)換 INIT ROUND命令 NEXT SLOT命令 :確認已被識別的應(yīng)答器;指示所有處于循環(huán)激活狀態(tài)的應(yīng)答器對它們的時隙計數(shù)器加1并進入下一個時隙 NEW ROUND命令 :指示在循環(huán)準備和循環(huán)激活狀態(tài)的應(yīng)答器進入循環(huán)激活狀態(tài),復(fù)位它們的時隙計數(shù)器為1,進入新的循環(huán);指示在選擇狀態(tài)的應(yīng)答器變遷到靜默狀態(tài),在靜默和就緒狀態(tài)的應(yīng)答器仍維持它的狀態(tài) RFID的ISO IEC標準 CLOSE SLOT命令 : STANDBY ROUND 命令 :確認來自一個應(yīng)答器的有效應(yīng)答,并指示該應(yīng)答器進入選擇狀態(tài),閱讀器可以發(fā)送選擇標志為1的讀寫命令等對此應(yīng)答器進行操作;指示所有處于循環(huán)激活狀態(tài)的應(yīng)答器進入循環(huán)準備狀態(tài),等待NEXT SLOT,NEW SLOT或CLOSE SLOT命令的到來,重新進入循環(huán)激活狀態(tài)進入新的循環(huán) RFID的ISO IEC標準強制命令及狀態(tài)轉(zhuǎn)換 SELECT(by SUID)命令 :無論應(yīng)答器原先處于場內(nèi)哪個狀態(tài)(不含離場狀態(tài)),接收到該命令且SUID匹配時進入選擇狀態(tài),并發(fā)回應(yīng)答幀;SUID不匹配的應(yīng)答器不發(fā)回應(yīng)答幀,當它處于循環(huán)激活狀態(tài)時變遷到循環(huán)準備狀態(tài),處于選擇狀態(tài)時變遷到靜默狀態(tài),處于就緒、靜默或循環(huán)準備狀態(tài)時保持狀態(tài)不變 READ BLOCKS命令 : GET SYSTEM INFORMATION命令 :獲取應(yīng)答器的有關(guān)系統(tǒng)信息 RFID的ISO IEC標準 TYPE A的防碰撞過程 1、啟動防碰撞過程 :閱讀器發(fā)出INIT ROUND命令啟動防碰撞過程,在命令中給出循環(huán)空間大小 2、參與防碰撞過程的應(yīng)答器對命令的處理 RFID的ISO IEC標準 3、閱讀器發(fā)出INIT ROUND命令后出現(xiàn)的三種可能情況 閱讀器在一個時隙中沒有檢測到應(yīng)答幀時,它發(fā)出CLOSE SLOT命令。閱讀器檢測到碰撞或錯誤的CRC時,在確認無應(yīng)答器仍在傳輸應(yīng)答的情況下,發(fā)出CLOSE SLOT命令。閱讀器接收到一個應(yīng)答器無差錯的應(yīng)答幀時,它發(fā)送NEXT SLOT命令,命令中包括該應(yīng)答器的簽名,對此已被識別的應(yīng)答器進行確認,使它進入靜默狀態(tài)以便循環(huán)的繼續(xù) RFID的ISO IEC標準 4、接收到CLOSE SLOT命令或NEXT SLOT而簽名不匹配的參與循環(huán)的應(yīng)答器將自己的時隙計數(shù)器加1并和所選擇的隨機數(shù)比較以決定該時隙是否發(fā)回應(yīng)答幀,并根據(jù)本次循環(huán)時的時隙延遲標志決定發(fā)回應(yīng)答幀的時延 RFID的ISO IEC標準 TYPE A的防碰撞過程 5、閱讀器按第(3)步中的三種情況處理,直至該循環(huán)結(jié)束(達到了循環(huán)空間預(yù)置值) 6、一個循環(huán)結(jié)束后,如果在INIT ROUND命令或CLOSE SLOT命令中重復(fù)循環(huán)標志位置為1,則自動開始一個新的循環(huán)。如果重復(fù)循環(huán)標志位為0,閱讀器可以決定用新的INIT ROUND命令或NEW ROUND命令繼續(xù)進行循環(huán)以完成防碰撞過程 7、在一次循環(huán)中,閱讀器可以通過發(fā)送STANDBY ROUND命令來確認簽名匹配的應(yīng)答器的有效應(yīng)答,并指示該應(yīng)答器進入選擇狀態(tài),同時讓簽名不匹配的應(yīng)答器進入循環(huán)準備狀態(tài),以便在后續(xù)命令來到時將循環(huán)繼續(xù)。 RFID的ISO IEC標準 TYPE B (與TYPE A相類比)物理接口 命令和應(yīng)答的幀格式 數(shù)據(jù)元素 應(yīng)答器的存儲器 應(yīng)答器的狀態(tài) 命令 強制和推薦的命令 防碰撞算法 RFID 的ISO IEC標準 TYPE B RFID的ISO IEC標準 ISO/IEC 18000-7標準 物理層 使用窄帶UHF頻段。載波頻率為433.92 MHz±20 ppm 采用FSK調(diào)制方式,頻率偏移為±35 kHz,邏輯0的頻率為fc(載波頻率)-35 kHz,邏輯1的頻率為fc+35 kHz。數(shù)據(jù)位采用曼徹斯特編碼,數(shù)據(jù)速率為27.7 kbps 閱讀器和應(yīng)答器之間的通信采用主從方式 數(shù)據(jù)鏈路層 RFID的ISO IEC標準數(shù)據(jù)鏈路層前同步碼 :包含20個周期為60 μs的脈沖,高電平30 μs,低電平30 μs 數(shù)據(jù)字節(jié) :包括8個數(shù)據(jù)位和一個停止位,采用曼徹斯特編碼,位持續(xù)時間為36 μs,字節(jié)周期(含停止位)為324 μs。 CRC碼 :多項式為x16+x12+x5+1 包結(jié)束符 RFID的ISO IEC標準命令格式 RFID的ISO IEC標準應(yīng)答格式對廣播命令應(yīng)答的信息格式 對點到點命令應(yīng)答的信息格式 第四講 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物聯(lián)網(wǎng)及其發(fā)展幾十年來互聯(lián)網(wǎng)獲得了極大的發(fā)展,已經(jīng)成為人類社會和人類生活不可或缺的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);互聯(lián)網(wǎng)下一個發(fā)展方向,除了擴大覆蓋、提高速度、加大容量、增加網(wǎng)民(包括地址)無線接入等,向物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也是一個重要的動向;我們可以通過互聯(lián)網(wǎng)了解世界(各地發(fā)生的事情)在物聯(lián)網(wǎng)普及以后,我們就可以感知世界上發(fā)生的事情;物聯(lián)網(wǎng)大體上就是技術(shù)界以往所說的傳感網(wǎng);其基本架構(gòu)應(yīng)該是互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)為主體,加上可以感知客觀事物的有線、無線接入的傳感器網(wǎng)絡(luò);什么是傳感網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))?物聯(lián)網(wǎng),基本上就是我們以前稱為傳感網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。IBM在前年提出,美國總統(tǒng)奧巴馬上臺以后,為了解決經(jīng)濟危機,接過這一事物,提出“智慧地球”的概念;溫家寶總理2009,8視察江蘇無錫時,提出把“智慧中國”的中心建在無錫。江蘇省委和省政府非常重視。正在全力貫徹落實。近日,傾向于把物聯(lián)網(wǎng)稱為傳感網(wǎng)。傳感器網(wǎng)、傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、因特網(wǎng):關(guān)聯(lián)和區(qū)別;什么是傳感網(wǎng)(物聯(lián)網(wǎng))?傳感器網(wǎng):把各種傳感器連接起來的網(wǎng)絡(luò),這種連接可以是無線,也可以是有線;目前學(xué)界對于傳感器網(wǎng)、傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)尚無一個明確的定義;可以認為,傳感網(wǎng)強調(diào)以感知為目的,物聯(lián)網(wǎng)傾向于傳感器的連接為特征;但是兩者都是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的。但是對于互聯(lián)網(wǎng)、因特網(wǎng)則有科學(xué)的定義; INTERNET;因特網(wǎng) Internet;互聯(lián)網(wǎng)什么是物聯(lián)網(wǎng)? 傳感網(wǎng)是以感知為目的,實現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。傳感網(wǎng)突出的特征是通過傳感器等方式獲得物理世界的多種信息,結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡(luò)進行信息的傳送與交互,采用智能計算技術(shù)對信息進行分析與處理,從而提升對物質(zhì)世界的感知能力,實現(xiàn)智能化的決策和控制。 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該有更規(guī)范的內(nèi)涵,例如物聯(lián)網(wǎng)也包括網(wǎng)絡(luò)控制為目的,而傳感網(wǎng)更強調(diào)以感知為目的;什么是物聯(lián)網(wǎng)?物聯(lián)網(wǎng)將各種信息傳感設(shè)備、控制設(shè)備,例如射頻識別裝置(RFID)、紅外感應(yīng)裝置、全球定位系統(tǒng)(GPS)、激光掃描器等與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來形成一個不僅僅是人在使用,也可以把各種其它信息(不僅僅是文字、語言、數(shù)字、圖像)通過互聯(lián)網(wǎng)進行傳遞、處理、存儲、檢測等。以提高人類社會的信息化、自動化水平。物聯(lián)網(wǎng)的用途廣泛,遍及智能交通、環(huán)境保護、政府政務(wù)、公共安全、平安家居、智能消防、工業(yè)檢測、病老護理、個人健康等多個領(lǐng)域。業(yè)界普遍認為物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮。什么是物聯(lián)網(wǎng)?物聯(lián)網(wǎng)的要素,首先是要把物體連接到網(wǎng)上;其次是要把這個物體的信息傳到互聯(lián)網(wǎng)上;物聯(lián)網(wǎng)的工作,就是獲取信息、傳送信息、處理信息、存儲信息、顯示信息;美國的研究機構(gòu)Forrester預(yù)測,物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)價值和規(guī)模,要比互聯(lián)網(wǎng)大30倍,將會形成下一個萬億元級別的產(chǎn)業(yè);傳感網(wǎng)與無線通信傳感網(wǎng)中使用的幾種通信技術(shù): 1、移動通信:2G、3G、B3G、LTE; 2、無線局域網(wǎng): WiFi:無線局域網(wǎng),802.11,校園網(wǎng); WiMAX:無線城域網(wǎng),802.16,已成為 3G標準 3、超寬帶UWB:特征是利用納秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)。工作頻率3.1G-10.6GMHz,低功耗,如射頻標簽RFID(Radio Frequency Identification 也稱電子標簽、無線電頻率識別)。 傳感網(wǎng)與無線通信 4、ZigBee:低功耗、近距離的無線組網(wǎng)通信技術(shù); 802.15.4(s); 5、NFC(近場通信),雙向RFID,可實現(xiàn)設(shè)備之間的近距離通信(20cm,比蘭牙短,但是不需要加密); 6、蘭牙(Bluetooth)、紅外(IiRD);傳感器的種類基本概念 傳感器是由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成的一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。傳感器是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié),也可以說是人類五官功能的延伸。傳感器的種類信息(例如RFID中的各種讀卡器)溫度、溫限壓力測力、壓力、重力;液位、水位測量、流體、流量電機保護光敏荷重、稱重傳感器閘門開度(高度)傳感器的種類 氣體、氣味、口臭、室內(nèi)空氣、風速濕度灰塵紅外漏電、電導(dǎo) PH值 傳感器的種類酒精 AQS環(huán)境控制鹵素濃度生物傳感器熱學(xué)量位置、安防光纖光柵指紋、觸摸 傳感器的種類磁阻傾角視覺、圖像壓電、靜電、電流、電壓加速度霍爾位置微波 物聯(lián)網(wǎng)的工作模式物聯(lián)網(wǎng)的工作模式較多,但是目前主要分為射頻識別(射頻標簽)RFID和ZigBee,因為國際標準化組織目前主要在這兩種應(yīng)用中制定了一系列的標準;射頻識別(射頻標簽)RFID主要是應(yīng)用讀卡器和應(yīng)答器之間的信息傳輸完成工作; ZigBee則主要是工作于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);什么是ZigBee?傳感網(wǎng)絡(luò)通信的幾個階段和模式:自動控制:電腦+智能器件;傳感網(wǎng):網(wǎng)絡(luò)+傳感器; ZigBee:網(wǎng)絡(luò)+傳感器+通信協(xié)議,是一種無線個域網(wǎng)(LR-WPAN);由于無線通信組網(wǎng)技術(shù)使用的設(shè)備種類繁多,各種設(shè)備的技術(shù)參數(shù)并不相同,所以無線通信組網(wǎng)會經(jīng)常遇到麻煩。但是由于ZigBee制定了相應(yīng)的協(xié)議,所以化解了這一困難。什么是ZigBee?多信道的無線通信裝置+微控制器,集成在芯片上封裝。具體就是8位微處理器與射頻收發(fā)模塊封裝,接上電阻、電容、晶振,加上A/D、D/A、I/O接口和控制電路。也有把這些器件都封裝在一起的。再加上相應(yīng)的無線通信(協(xié)議棧)和開發(fā)的應(yīng)用軟件?梢,這實際上是一種智能控制節(jié)點,也就是無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。也有人將其稱為“無線單片機”。 ZigBee技術(shù)誕生剛剛4、5年,ZigBee聯(lián)盟是2002年成立的其標準ZigBee 1.0是2004年公布的。目前這一技術(shù)發(fā)展很快。什么是ZigBee?技術(shù)特點:工作頻率:2.4GHz為主要頻段(16格250kbps信道),也可以在915MHz(10個40kbps信道),868MHz(1個20kbps信道);更重要的是,這幾個頻段都是不需要注冊、批準的,稱為免許可通信頻段;低速率:幾十Kbps;近距離:幾米-幾十米,最大可以達到1-3Km,如果需要加大通信和控制距離,可以采用多跳的方式接力;微功耗:速率低、數(shù)據(jù)量小,所以信號的收發(fā)時間很短,多數(shù)時間處于休眠狀態(tài),所以極其節(jié)能。一般一個節(jié)點使用一節(jié)電池可以工作0.5-2年甚至更長;低復(fù)雜度:ZigBee的協(xié)議棧比WiFi、蘭牙簡單,對于通信的控制要求也不高,通常采用8位單片機即可。低價格:一般在幾十元甚至更低; 什么是ZigBee?短延時:ZigBee從休眠狀態(tài)激活,或者活動設(shè)備的信道接入時延一般在15,設(shè)備搜索的時延在30ms。所有也適合于工業(yè)控制和無線控制技術(shù);組網(wǎng)靈活:通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器組成星狀、樹狀、網(wǎng)狀等各種類型的網(wǎng)絡(luò),非常靈活,同時允許設(shè)備的加入、退出,并且改變網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu);采用載波偵聽/沖突檢測CSMA/CA、握手傳輸,所以數(shù)據(jù)的傳輸可靠; 什么是ZigBee?大容量:ZigBee可以有三種工作方式,即個域網(wǎng)協(xié)調(diào)器、路由器、終端設(shè)備。一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以包含256個ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,包括一個主控設(shè)備,其余是從屬設(shè)備。通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,則可以支持64000個ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器還可以相互連接,所以適合大面積的傳感器網(wǎng)絡(luò);適于網(wǎng)絡(luò)的自配置:ZigBee可以采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器自動建立網(wǎng)絡(luò),絕對數(shù)北可以隨時加入和退出,適于自配置、自組織的網(wǎng)絡(luò)什么是ZigBee?安全模式:提供循環(huán)冗余(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性校驗,支持鑒權(quán)和認證,通過三級安全處理: 第一級:無安全方式; 第二級:設(shè)備可以使用接入控制列表(ACL)防止非法設(shè)備獲取數(shù)據(jù),本級不加密; 第三級:在數(shù)據(jù)傳輸中采用AES-128的對稱密碼來保護數(shù)據(jù)凈荷,防止攻擊者假冒合法設(shè)備; 什么是ZigBee?由于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,可能使ZigBee得到極廣泛的應(yīng)用,如家庭、辦公室、公共場所等地方。 ZigBee是得到國際標準化組織承認和規(guī)范的無線組網(wǎng)通信技術(shù),也是物聯(lián)網(wǎng)或者傳感網(wǎng)的重要應(yīng)用。 ZigBee的應(yīng)用智能家居:可以把各種家用電器及其遙控器,甚至照明、通信設(shè)備、門禁、游戲玩具,都可以組成家庭的智能中心,并且實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng);智能交通:在街道、高速公路、建筑物等地布置大量的ZigBee節(jié)點設(shè)備,可以加強汽車與外界的聯(lián)系更加緊密,國家智能化;智能建筑:建筑內(nèi)的人員管理、溫度控制、能源管理(節(jié)能)、防火、信息交互等;醫(yī)院應(yīng)用:搜集病人的各種信息和檢查的結(jié)果,配有ZigBee的擔架,可以直接控制電梯的門; ZigBee的協(xié)議架構(gòu)-802.15協(xié)議簇 LR-WPAN:無線個域網(wǎng),屬于低速無線個域網(wǎng),協(xié)議屬802.15: IEEE802.15.1:中速無線個域網(wǎng),蘭牙; IEEE802.15.3:高速無線個域網(wǎng),超寬帶,(UWB) IEEE802.15.4:低速無線個域網(wǎng),LR-WPAN,主要為電源能力受限、吞吐量要求不高、無線應(yīng)用提供低成本的連接; ZigBee的協(xié)議架構(gòu)-802.15協(xié)議簇 IEEE-802.15.4 共27個信道:2450MHz16g個,915MHz10個,868MHz1個;支持250kbps、40kbps、20kbps三種速率;支出星狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和點對點的對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu);分配16位短地址或16位擴展地址;支持時隙保證機制,通過預(yù)留保證時隙(GTS)提供無競爭媒體訪問,或?qū)崿F(xiàn)CSMA/CA以避免競爭;確認握手保證傳輸?shù)目煽啃;低功耗,可以能量檢測;有鏈路質(zhì)量指標; ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓撲 ZigBee的簇樹網(wǎng)絡(luò)-多個鄰近簇連接成網(wǎng) ZigBee協(xié)議架構(gòu) ZigBee協(xié)議包括: IEEE802.15.4:物理層協(xié)議;媒體訪問控制層:MAC; ZigBee聯(lián)盟:網(wǎng)絡(luò)層(NWK)應(yīng)用層(APL)安全服務(wù)規(guī)范 ZigBee的協(xié)議解析 ZigBee的協(xié)議中每一層為其上層提供一套服務(wù),包括數(shù)據(jù)傳輸和管理兩個內(nèi)容。兩層之間的接口稱為“服務(wù)訪問點(SAP)”;物理層提供兩類服務(wù):物理層數(shù)據(jù)服務(wù)和物理層管理服務(wù);物理層的具體功能有:無線收發(fā)信機的開啟和關(guān)閉、能量檢測(ED)、鏈路質(zhì)量指示(LQI)、信道評估(CCA)、通過物理媒體收發(fā)數(shù)據(jù)包。 ZigBee的協(xié)議解析 MAC 層提供MAC層數(shù)據(jù)服務(wù)和管理服務(wù);主要功能有:采用CSMA/CA進行信道的訪問控制、信標幀的發(fā)送、同步服務(wù)和提供MAC層可靠傳輸機制;網(wǎng)絡(luò)層提供設(shè)備的加入/退出機制、幀安全機制、路由發(fā)現(xiàn)機制和維護機制。 ZigBee協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)層還負責新的網(wǎng)絡(luò)、新的關(guān)聯(lián)設(shè)備分配地址。 ZigBee的協(xié)議解析 ZigBee應(yīng)用層包括應(yīng)用支持子層(APS)、ZigBee設(shè)備對象(ZDO)、應(yīng)用對象(由設(shè)備制造商定義)。 APS子層(應(yīng)用支持子層)負責維護綁定列表,根據(jù)設(shè)備的服務(wù)和需求對設(shè)備進行匹配,并且在綁定的設(shè)備之間傳送信息。 ZDO負責發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備并且明確其提供的服務(wù)。 傳感網(wǎng)在通信骨干網(wǎng)檢測中的應(yīng)用基于客戶感知的物聯(lián)網(wǎng)端到端性能測量系統(tǒng) 本成果可以在用戶了解傳輸信息的同時,利用探針對物聯(lián)網(wǎng)的終端之間進行自動測量,主要測量網(wǎng)絡(luò)的流量、性能、傳輸質(zhì)量、傳輸內(nèi)容等。探針的種類包括用戶終端探針、機房探針、服務(wù)器探針。如果將探針前面加上各種用途的傳感器,即為各種物聯(lián)網(wǎng)。);物聯(lián)網(wǎng)中可滿足客戶感知性能的 測量系統(tǒng)架構(gòu) 多線程探測引擎?zhèn)鞲芯W(wǎng)無線信道的信道分配技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中,傳感器的接入主要采用無線信道,無線信道中信道資源分配始終是傳感網(wǎng)中無線接入網(wǎng)的主要內(nèi)容,主要涉及信道分配策略、多信道機制和信道資源預(yù)留策略等研究內(nèi)容,在這方面,我們的成果包括: 1)多網(wǎng)關(guān)傳感網(wǎng)的縱向干擾劃分技術(shù) 2)多網(wǎng)關(guān)無線傳感網(wǎng)的拓撲分割技術(shù) 3)最小化縱向干擾的信道分配策略 4)基于信道切換的傳感網(wǎng)資源預(yù)留策略物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)測、控制和 管理研究物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)有待突破的障礙應(yīng)用不足:目前社會的發(fā)展,有需求,但是不旺;有市場,但是技術(shù)尚未跟上;核心技術(shù)缺位:特別是傳感器及其網(wǎng)絡(luò),面廣、量大、品種繁多、低能耗、長壽命,惡劣的應(yīng)用環(huán)境,極低或者較低成本等;標準先行:國家已經(jīng)下達了24國家標準計劃和10項行業(yè)標準計劃的制定,但是仍然不夠產(chǎn)業(yè)鏈稍微形成:例如傳感器、系統(tǒng)設(shè)計、公共信息平臺、開發(fā)工具和平臺、中間件等,甚至有的政策也是障礙;第五講 物聯(lián)網(wǎng)的運行環(huán)境——網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ■ 計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念 ■ 互聯(lián)網(wǎng)的形成與發(fā)展 ■ 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的高速發(fā)展 ■ 互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)與三網(wǎng)融合 ■ 互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別與聯(lián)系 一、計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念 1. 從人的思維規(guī)律來認識計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的必然性 (1)1/N階段 (2)N=1階段 (3)N〉1階段 (4)N趨于無窮階段 2. 計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的四個階段 (1)20世紀50年代,獨立發(fā)展的計算機技術(shù)與通信 技術(shù)結(jié)合 (2)20世紀60年代美國的ARPANET與分組交換技術(shù) (3)20世紀70年代中期,網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 標準化問題 (4)20世紀90年代開始,互聯(lián)網(wǎng)、高速通信網(wǎng)、無 線網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù) 3. 計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的三條主線 (1)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù) (2)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) (3)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù) 二、互聯(lián)網(wǎng)的形成與發(fā)展 1. 互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的背景 (1)ARPANET的研究與發(fā)展 分組交換概念的提出 ARPANET的研究 (2)互聯(lián)網(wǎng)的形成 (3)互聯(lián)網(wǎng)的基本服務(wù)功能 2. Web技術(shù)的研究與應(yīng)用 (1)Web技術(shù)的產(chǎn)生 1989年歐洲原子能研究中心CERN CERN和MIT建立WWW聯(lián)盟 (2) Web服務(wù)的核心技術(shù) 超文本傳送協(xié)議、超文本標記語言、超鏈接 三、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的高速發(fā)展 1. 互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域 (1)是生活在現(xiàn)實社會的人創(chuàng)造了網(wǎng)絡(luò)虛擬社會的繁榮 (2)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展為我們提供了一個可以 盡情施展才華的創(chuàng)新平臺 (3)計算機網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一個充滿著挑戰(zhàn),他將 與多個學(xué)科與應(yīng)用領(lǐng)域交叉融合,為人類的創(chuàng)新活 動提供了更加廣闊的空間。 2. 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的三個階段 (1)基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù) Telnet、E-mail、FTP、BBS、Usenet等 (2)基于Web的網(wǎng)絡(luò)服務(wù) Web、電子商務(wù)、電子政務(wù)、遠程教育、遠程醫(yī)療 (3)新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 搜索引擎、網(wǎng)絡(luò)電話、網(wǎng)絡(luò)電視、網(wǎng)絡(luò)視頻、博客、 播客、即時通信、網(wǎng)絡(luò)游戲、網(wǎng)絡(luò)廣告、網(wǎng)絡(luò)出版、 網(wǎng)絡(luò)存儲、網(wǎng)絡(luò)計算 3. 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的兩種模式 (1)客戶/服務(wù)器模式的基本概念 網(wǎng)絡(luò)資源分布的不均勻性表現(xiàn)在硬件、軟件和 數(shù)據(jù)三方面 (2)對等P2P模式的基本概念 從事物發(fā)展的“螺旋式上升”規(guī)律的角度去認識P2P 技術(shù)的發(fā)展; 從信息資源存儲格局變化的角度去認識P2P技術(shù)的 發(fā)展; 在不同技術(shù)發(fā)展階段,人們對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用關(guān)注的重 點不同 四、互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)與三網(wǎng)融合 1. 寬帶城域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展 是以寬帶光傳輸網(wǎng)為開放平臺,以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ),通過各種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備,實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、圖像、多媒體視頻、IP電話、IP電視、IP接入和各種增值業(yè)務(wù),并與廣域計算機網(wǎng)絡(luò)、廣播電視網(wǎng)、電話交換網(wǎng)互聯(lián)互通的本地綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。 2. 接入網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的背景 (1)接入網(wǎng)技術(shù)分類 按涉及用戶的環(huán)境與需求大致分為家庭接入、校園 接入、機關(guān)與企業(yè)接入; 按接入技術(shù)可以分為有線接入和無線接入; (2)從實現(xiàn)技術(shù)的角度,主要有: 數(shù)字用戶XDSL接入技術(shù) 光纖同軸電纜混合網(wǎng) 光纖接入技術(shù) 寬帶無線接入技術(shù)與802.16標準 3. 計算機網(wǎng)絡(luò)、廣播電視網(wǎng)與電信網(wǎng)的三網(wǎng)融合 電信網(wǎng)主要是電話交換網(wǎng),用于模擬的語音信息傳輸; 廣播電視網(wǎng)用于模擬圖像、語音信息的傳輸; 計算機網(wǎng)絡(luò)主要用來傳輸計算機的數(shù)字信號。 五、物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)區(qū)別與聯(lián)系 1. 互聯(lián)網(wǎng)核心交換與端系統(tǒng)的抽象方法 在各種簡化和抽象方法中,將互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分為邊緣部分和核心交換部分是最有效的方法之一。 互聯(lián)網(wǎng)邊緣部分主要包括大量接入互聯(lián)網(wǎng)的主機和用戶設(shè)備,核心交換部分包括由大量路由器互聯(lián)的廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和局域網(wǎng)。 2. 從網(wǎng)絡(luò)端系統(tǒng)接入的角度看互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別與聯(lián)系 (1)從端系統(tǒng)接入的角度看互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 有線接入: 網(wǎng)卡; 使用ADSL接入設(shè)備; 使用Cable Modem接入設(shè)備; 無線接入: 無線網(wǎng)卡; 無線城域網(wǎng); 無線自組網(wǎng)。 (2)從端系統(tǒng)接入的角度看物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu) 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)運行在互聯(lián)網(wǎng)核心交換結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上;無聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)將根據(jù)需要選擇無線傳感器網(wǎng)絡(luò)或 RFID應(yīng)用系統(tǒng)的接入方式。 (3)從網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集與傳輸內(nèi)容的角度看互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng) 的區(qū)別與聯(lián)系 互聯(lián)網(wǎng)所提供的服務(wù)功能主要是實行人與人之間的信 息交互和共享,在互聯(lián)網(wǎng)端結(jié)點之間傳輸?shù)奈谋疚募、語 音文件、視頻文件都是由人輸入的;而物聯(lián)網(wǎng)的端系統(tǒng)采 用的是傳感器、RFID,物聯(lián)網(wǎng)感知的數(shù)據(jù)是傳感器主動感 知或者RFID讀寫器自動讀出的。 2.1 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 2.1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)概述 (1)計算機網(wǎng)絡(luò)定義: 利用通信設(shè)備和線路將地理位置不同、功能獨立 的多個計算機系統(tǒng)相互聯(lián)系起來,以功能完善的網(wǎng)絡(luò) 軟件實現(xiàn)資源共享和信息傳遞。 (3)計算機網(wǎng)絡(luò)分類: 從網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分布來看,分為局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和城域網(wǎng); 按交換方式,分為線路交換網(wǎng)絡(luò)、報文交換網(wǎng)絡(luò)和分組 交換網(wǎng)絡(luò); 按網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)分為星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、 分布式結(jié)構(gòu)、樹型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)等。 (4)計算機網(wǎng)絡(luò)的組成: 計算機網(wǎng)絡(luò)通常由三個部分組成,即通信子網(wǎng)、 資源子網(wǎng)和通信協(xié)議。 通信子網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡(luò)中負責數(shù)據(jù)通信的部分; 資源子網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡(luò)中面向用戶的部分;通信協(xié)議 是通信雙方必須共同遵守的規(guī)則和約定。 (5)計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議 在計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中,網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)指的是通 信系統(tǒng)的整體設(shè)計,它的目的是為網(wǎng)絡(luò)硬件、軟件、 協(xié)議、存取控制和拓撲提供標準。 協(xié)議就是對數(shù)據(jù)格式和計算機之間交換數(shù)據(jù)時必 須遵守的規(guī)則的正式描述。 (6)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是指將不同的網(wǎng)絡(luò)或相同的網(wǎng)絡(luò)用互聯(lián) 設(shè)備連接在一起而形成一個范圍更大的網(wǎng)絡(luò),也可以 是為增加網(wǎng)絡(luò)性能和易于管理而將一個原來很大的網(wǎng) 絡(luò)劃分為幾個子段或網(wǎng)段。 通常,網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)中常用的設(shè)備有路由器和調(diào)制解調(diào)器。 2.1.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與OSI參考模型 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備(網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、計算機及交換機、路由器、防火墻等)之間通信規(guī)則的集合,它定義了通信時信息必須采用的格式和這些格式的意義。 一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議由語法、語義和同步三個要素組成。 OSI參考模型分為七層,分別物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、 網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。 2.1.3 TCP/IP協(xié)議 是為美國ARPA網(wǎng)設(shè)計的,目的是使不同廠家生產(chǎn)的計算機能在共同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運行。 TCP是傳輸控制協(xié)議,規(guī)定一種可靠的數(shù)據(jù)信息傳遞服務(wù),IP協(xié)議又稱互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議,是支持網(wǎng)間互聯(lián)的數(shù)據(jù)包協(xié)議。 IP地址標識著網(wǎng)絡(luò)中一個系統(tǒng)的位置,每個IP地址都是由兩部分組成:網(wǎng)絡(luò)號和主機號。 有效的主機號是A類、B類和C類。 2.1.4 計算機網(wǎng)絡(luò)的安全性 ■ 網(wǎng)絡(luò)安全概念的發(fā)展過程 ■ 解決網(wǎng)絡(luò)安全的首要任務(wù) 建立組織的部門的網(wǎng)絡(luò)安全體系的首要任務(wù) ■ 網(wǎng)絡(luò)安全存在的主要問題 ■ 網(wǎng)絡(luò)安全管理體系的建立 2.1.5 因特網(wǎng)及其應(yīng)用 ■ 因特網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展 ■ 因特網(wǎng)在我國的發(fā)展進程及現(xiàn)狀 中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)(ChinaNet) 中國教育與科研計算機網(wǎng)(CERnet) 中國科學(xué)技術(shù)計算機網(wǎng)(CSTnet) 國家公用經(jīng)濟信息通信網(wǎng)絡(luò)(ChinaGBnet) 中國聯(lián)通公用互聯(lián)網(wǎng)(Uninet) 中國網(wǎng)通高速寬帶互聯(lián)網(wǎng)(China Netcom Net, CNCnet) 互聯(lián)網(wǎng)在中國發(fā)展歷程 第一階段:1986.06-1993.3 研究試驗階段 第二階段:1994.04-1996 起步階段 第三階段:1997-至今 快速增長階段 ■ 因特網(wǎng)的特點 開放的網(wǎng)路結(jié)構(gòu) 統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)標準 分散化的管理 靈活的服務(wù)方式 支持多種交流模式 豐富的信息資源 低廉的服務(wù)費用 ■ Internet常用的協(xié)議 HTTP; FTP; FILE; TELNET; MAILTO; NEWS; WAIS; GOPHER ■ 因特網(wǎng)的應(yīng)用 萬維網(wǎng); Telnet; FTP; Archie; E-mail; Gopher; WAIS; ICR; 新聞討論組; 電子公告牌; 電子商務(wù) ■ 因特網(wǎng)的工作原理 ■ 因特網(wǎng)接入方式 撥號上網(wǎng); ISDN上網(wǎng); xDSL接入; Cabel Modeme接入; 光纖接入方式; 無線接入方式 ■ 因特網(wǎng)的不足 網(wǎng)絡(luò)安全; 知識產(chǎn)權(quán); 非法搶注域名和國家域名分配壟斷; 信息資源分散化存儲和管理; 非法有害內(nèi)容的大量傳播 2.2 企業(yè)網(wǎng)站建設(shè) 2.2.1 Intranet概述 又稱企業(yè)內(nèi)部網(wǎng),是Internet技術(shù)在企業(yè)內(nèi)部的應(yīng)用,是指覆蓋企業(yè)范圍的網(wǎng)絡(luò),是把企業(yè)的通信資源、處理器資源、存儲器資源以及企業(yè)的信息資源等捆綁在一起的網(wǎng)絡(luò),通過這個網(wǎng)絡(luò),企業(yè)員工可以很方便地訪問這些資源。 (1)企業(yè)Intranet組成 網(wǎng)絡(luò)平臺; 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺; 開發(fā)平臺; 用戶平臺; 通信平臺; 網(wǎng)絡(luò)安全平臺 (2)Intranet的特點 基于TCP/IP組網(wǎng),方便地和外界連接; 提供基于Internet的網(wǎng)路服務(wù); 廣泛使用WWW工具; 為企業(yè)或組織所有,可根據(jù)企業(yè)的安全要求設(shè)置防火 墻、安全代理等; 物理網(wǎng)路應(yīng)采用綜合布線技術(shù),以減少物理網(wǎng)絡(luò)故障 2.2.2 企業(yè)Intranet建設(shè)方案 ■ 建設(shè)需求分析 ■ 建設(shè)的前期工作 ■ 建設(shè)的具體階段 (1)建設(shè)需求分析 連接方式; 服務(wù)類型; 信息量分析; 管理需求分析; 運行分析 (2)Intranet建設(shè)的需求工作 選擇ISP; 申請域名; 用戶規(guī)劃; 組織機構(gòu); 人員培訓(xùn) (3)具體建設(shè)階段 快速連入網(wǎng)絡(luò); 試驗小網(wǎng)建設(shè); 信息資源建設(shè); 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā); 全面網(wǎng)絡(luò)建設(shè) 第五講 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層技術(shù)——智能計算物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈DCM三架馬車物聯(lián)網(wǎng)軟件和中間件從“牛計算”到云計算 1.物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈DCM三架馬車 DCM:物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈全景縮影 物聯(lián)網(wǎng)之Devices(設(shè)備或資產(chǎn)) 物聯(lián)網(wǎng)之Connect(連接與通信) 物聯(lián)網(wǎng)之Manage(管理和應(yīng)用軟件) 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)成或產(chǎn)業(yè)鏈的劃分: 末端設(shè)備或子系統(tǒng) 通信連接系統(tǒng) 管理和應(yīng)用系統(tǒng) 中國移動將物聯(lián)網(wǎng)概括三層: 感知層 網(wǎng)絡(luò)層 應(yīng)用層 物聯(lián)網(wǎng)要連接和服務(wù)的對象是末端設(shè)備和各種資產(chǎn),這包括靜止或移動的資產(chǎn),各種基于微處理器做成的應(yīng)用系統(tǒng)、各種智能卡和RFID卡,安裝在機器上的傳感器等。 Mote稱為微塵或智能塵埃,每個Mote含有一個微型處理器、無線通信芯片、各種傳感器、足夠的內(nèi)存和硬件能力,能夠以較低的功耗執(zhí)行監(jiān)視與控制任務(wù)。 物聯(lián)網(wǎng)通信層是連接智能設(shè)備和控制系統(tǒng)的橋梁,有兩大類:“地上走的”有線通信和“天上飛的”無線通信。 有線通信分為相對短距離的現(xiàn)場總線和中長距離的可支持IP的網(wǎng)絡(luò)。 無線通信技術(shù)主要分為的短距離接入的無線網(wǎng)狀網(wǎng)、 RFID和WIFI/WiMAX等,以及中長距離的GSM和CDMA、衛(wèi)星通信技術(shù)等兩類。 在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中,用無線網(wǎng)狀網(wǎng)和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)做最后一公里接入、用GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)和IP網(wǎng)等廣域網(wǎng)絡(luò)做長距離主干傳輸?shù)慕M合方式是一種常用組合。 管理和應(yīng)用軟件是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵因素,是其核心和靈魂。它包含M2M中間件和(嵌入式) Edgeware、實時數(shù)據(jù)庫、運行環(huán)境和集成框架、通用的基礎(chǔ)構(gòu)件庫和行業(yè)化的應(yīng)用套件等。 通用基礎(chǔ)功能包括遠程監(jiān)測、自動報警、控制、診斷和維護、系統(tǒng)聯(lián)動、數(shù)據(jù)挖掘、報表與決策支持、節(jié)能分析、資產(chǎn)跟蹤與維護、與 ERP/CRM/OA/MES/SCM系統(tǒng)的總體大集成等。 2.物聯(lián)網(wǎng)軟件和中間件 軟件和中間件是物聯(lián)網(wǎng)的靈魂 中間件是物聯(lián)網(wǎng)軟件的核心 物聯(lián)網(wǎng)之服務(wù)器端軟件 物聯(lián)網(wǎng)之嵌入式軟件 物聯(lián)網(wǎng)門戶于數(shù)據(jù)挖掘 廣電系統(tǒng)與機頂盒中間件 (1)軟件和中間件是物聯(lián)網(wǎng)的靈魂 物聯(lián)網(wǎng)軟件包括服務(wù)器端的應(yīng)用軟件和中間件以及數(shù)據(jù)挖掘和分析軟件,還有傳輸層和末端的嵌入式軟件。 思科員工中軟件和硬件工程師的比例據(jù)說是 5:1,它的核心還是軟件,硬件都是OEM來的。 包括物聯(lián)網(wǎng)軟件在內(nèi)的軟件領(lǐng)域,美國長期引領(lǐng)潮流,基本上壟斷了世界市場,歐盟(世界級廠商只有SAP)看到軟件和中間件重要性,從2005年資助Hydra項目。 (2)中間件是物聯(lián)網(wǎng)軟件的核心 除了OS、數(shù)據(jù)庫和直接面向用戶的客戶端的軟件以外,凡是能批量生產(chǎn)、高度可復(fù)用的軟件都算中間件。 IBM、Oracle、微軟等軟件巨頭都是引領(lǐng)潮流的中間件生產(chǎn)商,SAP等大型應(yīng)用軟件廠商的產(chǎn)品也是基于中間件架構(gòu)的,國內(nèi)的用友、金蝶等軟件廠商都有中間件部門或分公司。 我國應(yīng)該立即考慮成立自己的軟件聯(lián)盟,制定和開發(fā)OSGi和Hydra類似的軟件標準和中間件,這是占領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)制高點的關(guān)鍵。 (3)物聯(lián)網(wǎng)之服務(wù)器端軟件 基于中央服務(wù)器的“大集成”是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的主要形式,大集成包括原有的消除信息孤島EAI 信息集成和智能物件及物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控子系統(tǒng)集成。 原先的基于Java技術(shù)的IBM Websphere、Oracle BEA Weblogic,以及基于.NET技術(shù)的微軟應(yīng)用服務(wù)器,將利用他們現(xiàn)有的優(yōu)勢推出面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的新的中間件產(chǎn)品,如IBM推出的WebSphere EveryPlace Device Manager。 同方ezM2M物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)基礎(chǔ)中間件平臺是同方面向M2M物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、具有自主產(chǎn)權(quán)的旗艦產(chǎn)品。 (4)物聯(lián)網(wǎng)之嵌入式軟件 嵌入式系統(tǒng)越來越多地以中間件的形式出現(xiàn),由專業(yè)的第三方軟件廠商提供,而不是直接由嵌入式設(shè)備提供商的內(nèi)部軟件部門開發(fā)提供。 (5)物聯(lián)網(wǎng)門戶與數(shù)據(jù)挖掘 物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用層面主要需要實現(xiàn)三大功能: 基于數(shù)據(jù)大集成的“上行”數(shù)據(jù)采集,實現(xiàn)“物” 的監(jiān)測; “下行”的指令下發(fā),實現(xiàn)“控制”,但以“監(jiān)測” 為主、“控制”為輔; 數(shù)據(jù)大集成以后的數(shù)據(jù)存儲管理和數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用。 數(shù)據(jù)挖掘是一些能夠?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)“智能化”、 “智慧化”的分析技術(shù)和應(yīng)用的統(tǒng)稱。包括: 數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)倉庫; 決策支持; 商業(yè)智能; 報表; 數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換和清洗等; OLAP在線數(shù)據(jù)分析; Dashboard; 平衡積分卡等。 (6)廣電系統(tǒng)與機頂盒中間件 廣電運營商因為其機頂盒已入千家萬戶,有天然的直接面向普通消費者開展基于家庭網(wǎng)關(guān)的增值物聯(lián)網(wǎng)智能化服務(wù)業(yè)務(wù)的優(yōu)勢。 3. 從“牛計算”到云計算 (1)引言 (2)超級計算,Steven Chen (3)“牛計算”改變格局,做超級計算機就像 組裝PC (4)云計算的核心是支撐XaaS:從“計算中心” 到“數(shù)據(jù)中心” (5)社會效益和商業(yè)模式
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物聯(lián)網(wǎng)ppt
- 更多>>物聯(lián)網(wǎng)ppt顧名思義,物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。這有兩層意思:其一,物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng),是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò);其二,其用戶端延伸和擴展到了任何物