ZIGBEE無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)(1)

1、.1 模塊2：ZIGBEE技術(shù)及應(yīng)用 2.1 ZIGBEE無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò) .2 2.1.1 從傳感網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng) 2.1.2 Zigbee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 2.1.3 Zigbee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、特點(diǎn)及應(yīng)用 2.1.4 IEEE802.15.4 zigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通 信標(biāo)準(zhǔn) 2.1.5 小結(jié) .3 2.1.1.1 與無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的幾個(gè)概念 2.1.1.2 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 2.1.1.3 物聯(lián)網(wǎng)概述 .4 IOT （Internet of things）原始含義是物與物相聯(lián)結(jié)的網(wǎng)絡(luò) 。最早的IOT網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際上就是RFID網(wǎng)絡(luò)，該概念最早來(lái) 自于美國(guó)麻省理工學(xué)院的Auto-ID中心研究人員

2、。他們最 早提出將RFID與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在任何地點(diǎn)、任何時(shí) 間，對(duì)任何物品進(jìn)行標(biāo)識(shí)和管理。隨之發(fā)展起來(lái)的如歐盟 的產(chǎn)品電子代碼EPC服務(wù)于物流領(lǐng)域，主要目的在于增加 供應(yīng)鏈的可視、可控性，偏重于對(duì)物品的識(shí)別及流動(dòng)控制 和管理。 .5 與此同時(shí)，無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN（Wireless Sensor Networks）和M2M技術(shù)得到了飛速發(fā)展 。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)源于美國(guó)軍方對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)的監(jiān)控與預(yù) 警系統(tǒng)的研究，后來(lái)逐步遷移到民用研究。無(wú)線(xiàn)傳 感器網(wǎng)絡(luò)主要側(cè)重于對(duì)目標(biāo)、環(huán)境和物體狀態(tài)的監(jiān) 測(cè)與控制。 .6 最早來(lái)自于諾基亞，其含義有Machine-to- Machine、Man-to-Machine

3、，或者M(jìn)achine-to- Man等，其側(cè)重點(diǎn)在于無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信和信息技術(shù)的 無(wú)縫連接，從而實(shí)現(xiàn)在其基礎(chǔ)上的無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)流程的 自動(dòng)化、集成化，并最終為用戶(hù)創(chuàng)造增值服務(wù)。 .7 美國(guó)基金委員會(huì)近幾年提出CPS(Cyber Physical Systems)研究計(jì)劃， 該計(jì)劃通過(guò)3C技術(shù)即計(jì)算 (Computation)、通信(Communication)和控制 (Control)的有機(jī)融合與深度協(xié)作，實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用系 統(tǒng)的實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制和信息服務(wù)。 .8 2005年國(guó)際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組(ITU-T)在 ITU Internet Reports 2005: The Internet of

4、Things中正式提出IOT的概念。2008年該組織 在Ubiquitous Sensor Networks中進(jìn)一步提 出泛在傳感器網(wǎng)絡(luò)概念（廣義傳感網(wǎng)），并闡述為 通過(guò)傳感器、執(zhí)行器、RFID等對(duì)物理世界進(jìn)行感知 和標(biāo)識(shí)，然后依靠網(wǎng)絡(luò)將信息進(jìn)行傳輸和互聯(lián)，再 進(jìn)行信息處理和信息存儲(chǔ)，最后實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用。 .9 又簡(jiǎn)稱(chēng)為U網(wǎng)絡(luò)，指基于個(gè)人和社會(huì)的需求，利用 現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人與人、人 與物、物與物之間按需進(jìn)行的信息獲取、傳遞、存 儲(chǔ)、認(rèn)知、決策、使用等服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)超強(qiáng)的環(huán)境感 知、內(nèi)容感知及其智能性，為個(gè)人和社會(huì)提供泛在 的、無(wú)所不含的信息服務(wù)和應(yīng)用。 .10 通過(guò)條碼與二維碼、

5、射頻標(biāo)簽（RFID）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、 紅外感應(yīng)器、激光掃描器、傳感器網(wǎng)絡(luò)等自動(dòng)標(biāo)識(shí)與信息傳感設(shè)備 及系統(tǒng)，按照約定的通信協(xié)議，通過(guò)各種局域網(wǎng)、接入網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng) 將物與物、人與物、人與人連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換與通信，以實(shí) 現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種信息網(wǎng)絡(luò)。 泛泛在在網(wǎng)網(wǎng) 物物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)網(wǎng) 傳傳感感網(wǎng)網(wǎng) .11 2.1.1.1 與無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的幾個(gè)概念 2.1.1.2 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 2.1.1.3 物聯(lián)網(wǎng)概述 .12 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部或附近的 大量廉價(jià)的、具有通信、感測(cè)及計(jì)算能力的微型傳 感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織構(gòu)成的“智能”測(cè)控網(wǎng)絡(luò)。 .13 無(wú)線(xiàn)

6、傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常包括傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn) 和管理節(jié)點(diǎn)管理節(jié)點(diǎn)。 .14 傳感器節(jié)點(diǎn) 通常是一個(gè)微型的嵌入式系統(tǒng)，它的 處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力相對(duì) 較弱。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)兼顧傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)的終端和路由器雙重功能。 匯聚節(jié)點(diǎn) 處理能力、存儲(chǔ)能力和通信能力相對(duì) 較強(qiáng)，它連接傳感器網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò) ，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn) 換，同時(shí)發(fā)布管理節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)任務(wù)， 并把收集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到外部網(wǎng)絡(luò)上 。 管理節(jié)點(diǎn) 對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布 監(jiān)測(cè)任務(wù)以及收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。 .15 傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、處理器模塊、無(wú)線(xiàn)通信模塊和 能量供應(yīng)模塊四部分構(gòu)成。 .16 應(yīng)用層 傳輸

7、層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 能 量 管 理 平 臺(tái) 移 動(dòng) 管 理 平 臺(tái) 任 務(wù) 管 理 平 臺(tái) 信號(hào)調(diào)制、無(wú)線(xiàn)收發(fā)信號(hào)調(diào)制、無(wú)線(xiàn)收發(fā) 數(shù)據(jù)成幀、數(shù)據(jù)成幀、幀幀檢測(cè)、媒檢測(cè)、媒 體訪問(wèn)、差錯(cuò)控制體訪問(wèn)、差錯(cuò)控制 路由生成、路由選擇路由生成、路由選擇 數(shù)據(jù)流的傳輸控制數(shù)據(jù)流的傳輸控制 一系列基于監(jiān)測(cè)任一系列基于監(jiān)測(cè)任 務(wù)的應(yīng)用層軟件務(wù)的應(yīng)用層軟件 管理傳感器節(jié)點(diǎn)管理傳感器節(jié)點(diǎn) 如何使用能源如何使用能源 檢測(cè)并注冊(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的移檢測(cè)并注冊(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)的移 動(dòng)，維護(hù)到匯聚節(jié)點(diǎn)的路由動(dòng)，維護(hù)到匯聚節(jié)點(diǎn)的路由 平衡調(diào)度監(jiān)測(cè)任務(wù)平衡調(diào)度監(jiān)測(cè)任務(wù) .17 傳輸控制傳輸控制 路路 由由 數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)鏈路

8、上上 層層 應(yīng)應(yīng) 用用 拓拓 撲撲 QoS 能能 量量 / 安安 全全 / 移移 動(dòng)動(dòng) 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò) 管管 理理 物物 理理 時(shí)間同步時(shí)間同步定位定位 依賴(lài)于數(shù)據(jù)傳輸通道，依賴(lài)于數(shù)據(jù)傳輸通道， 同時(shí)為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議各層同時(shí)為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議各層 提供信息支持提供信息支持 QoS（Quality of Service）服務(wù)質(zhì)量）服務(wù)質(zhì)量- 隊(duì)列管理、優(yōu)先級(jí)機(jī)隊(duì)列管理、優(yōu)先級(jí)機(jī) 制或帶寬預(yù)留等機(jī)制制或帶寬預(yù)留等機(jī)制 .18 1、 大規(guī)模網(wǎng)絡(luò) 1）分布在很大的區(qū)域 2）節(jié)點(diǎn)部署很密集 2、 自組織性網(wǎng)絡(luò) 傳感器節(jié)點(diǎn)具有自組織的能力，能夠自動(dòng)進(jìn)行配置和管理，通過(guò)拓?fù)?控制機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自動(dòng)形成轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的多條無(wú)線(xiàn)網(wǎng)

9、絡(luò)系統(tǒng)。 3、 動(dòng)態(tài)性網(wǎng)絡(luò) 適應(yīng)如下變化： 1）傳感器節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或失效。 2）無(wú)線(xiàn)通信鏈路帶寬變化，甚至?xí)r斷時(shí)通。 3）傳感器、感知對(duì)象、觀察者這三要素可能具有移動(dòng)性。 4）新節(jié)點(diǎn)的加入。 4、 可靠的網(wǎng)絡(luò) 傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟硬件具有魯棒性和容錯(cuò)性。 5、 以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò) 傳感器網(wǎng)絡(luò)是任務(wù)型的網(wǎng)絡(luò)。用戶(hù)直接將所關(guān)心的事件通告給網(wǎng) 絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)在獲得指定事件的信息后回報(bào)給用戶(hù)。 以數(shù)據(jù)本身作為查詢(xún)或傳輸線(xiàn)索。 .19 具有十分廣闊的應(yīng)用前景，能應(yīng)用于軍事國(guó)防、工 農(nóng)業(yè)控制、城市管理、生物醫(yī)療、環(huán)境檢測(cè)、搶險(xiǎn) 救災(zāi)、危險(xiǎn)區(qū)域遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域。 .20 .21 .22 2.1.1.1 與無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)相

10、關(guān)的幾個(gè)概念 2.1.1.2 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 2.1.1.3 物聯(lián)網(wǎng)概述 2.1.1.3.1 物聯(lián)網(wǎng)基本概念 2.1.1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 2.1.1.3.3 應(yīng)用領(lǐng)域 .23 Internet of things （IOT） 通俗講，物聯(lián)網(wǎng)就是使物體上網(wǎng) 將物體通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（互聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)、有線(xiàn)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)等）連接起來(lái) ，創(chuàng)造一個(gè)滿(mǎn)足我們需要的智能化的世界 物聯(lián)網(wǎng)比較正式定義 通過(guò)條碼與二維碼、射頻標(biāo)簽（RFID）、全球定位系統(tǒng)（GPS ）、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、傳感器網(wǎng)絡(luò)等自動(dòng)標(biāo)識(shí)與信息 傳感設(shè)備及系統(tǒng)，按照約定的通信協(xié)議，通過(guò)各種局域網(wǎng)、接 入網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)將物與物、人與物、人與人連接起來(lái)

11、，進(jìn)行信息 交換與通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的 一種信息網(wǎng)絡(luò) .24 物 實(shí)體物（如一塊牛肉、一個(gè)快件、一座大橋） 虛擬物（一個(gè)工廠的排放污染物監(jiān)測(cè)、企業(yè)倉(cāng)庫(kù)的火警預(yù)警與 自動(dòng)消防等） 網(wǎng) 類(lèi)型：有線(xiàn)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng) 原因： 信息傳輸（如無(wú)線(xiàn)控制居室燈泡的亮滅） 通過(guò)物體之間的信息交互，形成更大的虛擬智慧物體或智慧環(huán)境 如一個(gè)人在智能家居中與環(huán)境的智能交互 一個(gè)城市智能交通系統(tǒng)的運(yùn)作與管理 .25 物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn) 對(duì)周?chē)澜鐚?shí)現(xiàn)“可知、可思、可控” 可知：能夠感知 可思：一定智能的判斷 可控：對(duì)外產(chǎn)生及時(shí)的影響 物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì) 是世界信息化新的推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)智慧化世界 生活更舒適、生

12、產(chǎn)更高效 網(wǎng)絡(luò)傳輸信息，信息承載智慧 有線(xiàn)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng) -傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、泛在網(wǎng) 信息的交互，不再局限于人與人 從人與人的網(wǎng)絡(luò)交互到人與人、人與物、物與物的信息交互 預(yù)計(jì)到2020年，全球可以網(wǎng)絡(luò)連接的智能物體（smart things）將達(dá)到500億個(gè) （人均6個(gè)） .26 2.1.1.3.1 物聯(lián)網(wǎng)基本概念 2.1.1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 2.1.1.3.3 應(yīng)用領(lǐng)域 .27 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)處理的信息流 物聯(lián)網(wǎng)的基本構(gòu)架 物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 感知與識(shí)別技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)與互聯(lián)技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)與管理技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù) .28 物聯(lián)網(wǎng)要實(shí)現(xiàn) 全面感知、可靠傳輸、智能處理、自動(dòng)控制 信息感知信

13、息感知信息傳輸信息傳輸 信息處信息處 理與控理與控 制制 .29 .30 物聯(lián)網(wǎng)的三層分法 感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層 .31 感知與識(shí)別技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)與互聯(lián)技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)與管理技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù) .32 通過(guò)傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)、二維碼、紅外設(shè)備等 實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的信息感知、定位和識(shí)別 主要包括 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 傳感技術(shù)傳感技術(shù) 定位技術(shù)定位技術(shù) .33 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)自動(dòng)識(shí)別技術(shù) 條碼識(shí)別技術(shù) 射頻識(shí)別技術(shù)（ RFID等） 語(yǔ)音識(shí)別技術(shù) 生物特征識(shí)別技 術(shù) 圖象識(shí)別技術(shù) 磁識(shí)別技術(shù)等 .34 傳感技術(shù)傳感技術(shù) 傳感器將物理世界中的物理量、化學(xué)量、生物量轉(zhuǎn)化成供處理 的數(shù)字信號(hào)

14、 如溫度、壓力、流量、位移、速度等 定位技術(shù)定位技術(shù) 可分為衛(wèi)星定位、無(wú)線(xiàn)電波定位、傳感定位等 衛(wèi)星定位技術(shù)有GPS、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) 蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的小區(qū)定位技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)感知層定位 如利用RFID傳感，車(chē)牌、集裝箱圖像識(shí)別感知物體的位置 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層定位等 .35 物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)的作用 將物體通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)感知和控制信息的傳輸 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將分散多處的物體連接在一起，形成一個(gè)虛擬的物體 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi) 傳感網(wǎng)+專(zhuān)網(wǎng)+公網(wǎng)（Internet） 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)+有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò) 主要介紹內(nèi)容 物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù) .36 無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)絡(luò) （幾十米） WPAN（ Wireless Persona

15、l Area Network） BlueTooth網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（802.15.1 ） ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（802.15.4） ZigBee通訊速率比較低（ 250K/S），通訊距離較小， 功耗較小 UWB網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（ 802.15.3 ） 無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)（100米左右） WLAN （ Wireless Local Area Network） 802.11 802.11a，802.11b，802.11g ，802.11n 無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)絡(luò) （幾公里） WMAN （ Wireless Metropolitan Area Network ） WiMax (Worldwide Interoperability

16、for Microwave Access),即全球微波互聯(lián)接入（ 802.16） 無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)絡(luò) （十公里） WWAN（ Wireless Wide Area Network） GPRS, 3G, 3.5G, 4G .37 將物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)或 者下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN網(wǎng)絡(luò)），接入遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)傳輸 .38 接入方式 固定接入 IPv4地址 局部網(wǎng)絡(luò)的sink節(jié)點(diǎn)接入，外部網(wǎng)絡(luò)不能直接訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn) 地址面臨枯竭 IPv6接入 IPv6 讓地球上每粒沙子都有一個(gè)地址 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將加速I(mǎi)Pv6引入 IPv6不能夠直接應(yīng)用到傳感器設(shè)備中，而是需要對(duì)IPv6協(xié)議棧和路由

17、機(jī)制進(jìn)行相應(yīng)的精簡(jiǎn)，以滿(mǎn)足對(duì)網(wǎng)絡(luò)低功耗、低存儲(chǔ)容量和低傳送速 率的要求 6LowPAN和RoLL 移動(dòng)接入 車(chē)載網(wǎng) 智能醫(yī)療網(wǎng)絡(luò) 手機(jī)網(wǎng)絡(luò) .39 實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的各種應(yīng)用服務(wù)與管理技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng) 中間件技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) 云計(jì)算技術(shù) 語(yǔ)義網(wǎng)技術(shù) 數(shù)據(jù)挖掘、智能決策 物聯(lián)網(wǎng)信息安全與隱私保護(hù) .40 物聯(lián)網(wǎng)工程開(kāi)發(fā)技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計(jì) 物聯(lián)網(wǎng)嵌入式開(kāi)發(fā) 智能信息處理 系統(tǒng)集成開(kāi)發(fā) 物聯(lián)網(wǎng)工程開(kāi)發(fā)流程 需求分析 架構(gòu)設(shè)計(jì) 組件設(shè)計(jì) 感知層硬件、軟件設(shè)計(jì) 通信協(xié)議設(shè)計(jì) 應(yīng)用層監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) .41 2.1.1.3.1 物聯(lián)網(wǎng)基本概念 2.1.1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 2.1.1.3.3 應(yīng)用領(lǐng)域

18、 .42 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用面廣，滲透性強(qiáng) 三大應(yīng)用領(lǐng)域：大眾服務(wù)、工農(nóng)業(yè)應(yīng)用、公共管理 智能交通、消防、智能建筑、智能家居、智能環(huán)保、災(zāi)害 監(jiān)測(cè)避免、智慧醫(yī)療、智慧老人護(hù)理、智能物流、食品安 全追溯 智能工業(yè)控制、智能電力、智能水利、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè) 智慧校園、智能安防、軍事安全 具有服務(wù)于各行業(yè)的性質(zhì)，需要和行業(yè)和產(chǎn)業(yè)結(jié)合 .43 .44 智能交通 利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供面向交通運(yùn)輸?shù)姆?wù)系統(tǒng) 交通更加智能、安全、節(jié)能、高效 治堵，緩解交通壓力 更安全 十一五以來(lái)道路交通事故死亡人數(shù)年均7.6萬(wàn)人 .45 農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)控制和管理 自動(dòng)灌溉系統(tǒng) 我國(guó)農(nóng)業(yè)用水農(nóng)業(yè)用水量約占總用 水量的80% 左右 傳感器監(jiān)測(cè)土壤濕度

19、，自 動(dòng)信息分析，電磁閥自動(dòng) 控制灌溉（滴灌、噴霧等 ） 智能施肥 農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)控 溫室大棚等環(huán)境監(jiān)控 土壤水分監(jiān)測(cè) .46 食品追溯系統(tǒng) 利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立集成生產(chǎn)、檢驗(yàn)、監(jiān)管和消費(fèi)各個(gè)環(huán) 節(jié)的信息管理系統(tǒng) 提供“從農(nóng)田到餐桌”的追溯模式，建立食品安全信息數(shù) 據(jù)庫(kù)，從源頭上保障消費(fèi)者的合法權(quán)益 利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，保障食品安全 蘇丹紅、瘦肉精、地溝油、染色饅頭、“化工”豬蹄 。 。 .47 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)管瓜菜質(zhì)量 利用3G技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、二維條碼、RFID溯源技術(shù)等 ，建設(shè)田頭瓜菜質(zhì)量監(jiān)管物聯(lián)網(wǎng) .48 身份豬 全國(guó)動(dòng)物標(biāo)識(shí)及疫病可追溯體 系 豬的身份證： 一出生就戴上二維碼耳標(biāo) ，記錄出

20、生地、免疫注射、 檢疫、運(yùn)輸?shù)刃畔?，傳輸?shù)?中央數(shù)據(jù)庫(kù) 當(dāng)進(jìn)入屠宰場(chǎng)時(shí)，工作人員 掃描二維碼耳標(biāo)，查看其防 疫信息和檢疫信息，然后按 程序?qū)嵤┩涝讬z疫，并登記 、保存摘除的二維碼耳標(biāo) .49 智能物流系統(tǒng) 采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合電子商務(wù)方式運(yùn)作的現(xiàn)代物流服務(wù)體系 物流作業(yè)的實(shí)時(shí)信息采集、分析和處理 示例：智能物流車(chē) 整合計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，打造的集數(shù)據(jù)采集、智能監(jiān) 控、過(guò)程控制于一體的智能物流專(zhuān)用車(chē)輛 .50 .51 .52 2.1.1 從傳感網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng) 2.1.2 Zigbee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 2.1.3 Zigbee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、特點(diǎn)及應(yīng)用 2.1.4 IEEE802.15.4 zigB

21、ee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通 信標(biāo)準(zhǔn) 2.1.5 小結(jié) .53 2.1.2.1 什么是Zigee網(wǎng)絡(luò)？ 2.1.2.2 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的短距離無(wú)線(xiàn)通信方式 2.1.2.3 Zigbee 版本 2.1.2.4 Zigbee 芯片 .54 ZigBee技術(shù)是一種短距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成 本的雙向無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一組基于 IEEE802.15.4無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)研制開(kāi)發(fā)的組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的 通信技術(shù)。 2000年12月IEEE成立了802.15.4小組，負(fù)責(zé)制訂媒體存取控制層 （MAC）與物理層（PHY）在低速無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)絡(luò)（Low-Rate Wireless Person

22、al and Network：LR-WPAN）的規(guī)范，并在 2003年5月通過(guò)IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。 ZigBee聯(lián)盟是2002年10月由Honeywell、Invensys、 Mitsubishi、Motorola與Philips共同成立的，ZigBee聯(lián)盟負(fù)責(zé)制 訂網(wǎng)絡(luò)層、安全管理、應(yīng)用界面規(guī)范，并且須互通測(cè)試，2004年 12月正式定案Zigbee 1.0（ZigBee-2004），但大部分廠商則以 2005年9月公布的標(biāo)準(zhǔn)作為規(guī)范，來(lái)制作ZigBee協(xié)議堆棧（如TI的 Z-stack協(xié)議棧）。2006年10月，ZigBee聯(lián)盟制定完成ZigBee 2006（又稱(chēng)ZigBee

23、1.1），并于2007年1月開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)下載。此外 ，ZigBee 2007（又稱(chēng)ZigBee Pro）的初稿也在2006年11月完成 。 .55 德州儀器2012年推出Wi-Fi CC3000（包含完整的 TCP/IP通信棧和Wi-Fi驅(qū)動(dòng) ），推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展 .56 wifi藍(lán)牙zigbee 電池壽命 幾小時(shí) 幾天幾年 復(fù)雜性 非常復(fù)雜 復(fù)雜簡(jiǎn)單 節(jié)點(diǎn)/主節(jié)點(diǎn) 32 7 65540 覆蓋范圍 100-300m10m70-300m 速率 11mbps 1M 250kbps 有效帶寬 5M-7M 700 k 100k 安全 一般高高 應(yīng)用 電腦連網(wǎng) 電纜取代 監(jiān)控和控制 .57 多個(gè)版本 .58

24、ARM推出全球最節(jié)能處理器（ 32位，CC2430的MUC8051 是8位）Cortex-M0+：ARM 于14日宣布，推出全球能源效 率最高的微處理器Cortex- M0+，鎖定家用電器、醫(yī)療監(jiān) 測(cè)、電表、照明電力與馬達(dá)控 制裝置等各種廣泛應(yīng)用的智慧 感測(cè)器與智慧控制系統(tǒng)，提供 超低耗電、低成本的微控制器 （MCU） .59 2.1.1 從傳感網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng) 2.1.2 Zigbee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 2.1.3 Zigbee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、特點(diǎn)及應(yīng)用 2.1.4 IEEE802.15.4 zigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通 信標(biāo)準(zhǔn) 2.1.5 小結(jié) .60 在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中存在三種邏輯設(shè)備類(lèi)型： Co

25、ordinator(協(xié)調(diào)器)，Router(路由器)和End- Device(終端設(shè)備) 協(xié)調(diào)器（Coordinator） 路由器（Router） 終端節(jié)點(diǎn)（End-Device） ZigBee網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)Coordinator以及多個(gè)Router和 多個(gè)End_Device組成 .61 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)支持星狀、樹(shù)狀和網(wǎng)狀三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如下圖所示 ，分別依次是星狀網(wǎng)絡(luò)，樹(shù)（簇）狀網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。 .62 數(shù)據(jù)傳輸速率低：數(shù)據(jù)傳輸速率低：10KB/秒秒250KB /秒，專(zhuān)注于低傳輸應(yīng)用秒，專(zhuān)注于低傳輸應(yīng)用 功耗低：功耗低：在低功耗待機(jī)模式下，兩節(jié)普通在低功耗待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號(hào)電池可使

26、用號(hào)電池可使用624個(gè)月個(gè)月 成本低：成本低：ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本 網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)可容納網(wǎng)絡(luò)可容納65,00065,000個(gè)設(shè)備。個(gè)設(shè)備。 時(shí)延短：時(shí)延短：通常時(shí)延都在通常時(shí)延都在15ms30ms 安全：安全： ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，采用提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，采用AES-128加密加密 算法（美國(guó)新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一）算法（美國(guó)新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一） 有效范圍?。河行Х秶。河行Ц采w范圍有效覆蓋范圍1075米，具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率

27、大小和各米，具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率大小和各 種不同的應(yīng)用模式而定種不同的應(yīng)用模式而定 工作頻段靈活：工作頻段靈活：使用頻段為使用頻段為2.4GHz、868MHz（歐洲）和（歐洲）和915MHz（美（美 國(guó)），均為免執(zhí)照國(guó)），均為免執(zhí)照（免費(fèi)）的（免費(fèi)）的頻段頻段 傳輸可靠：傳輸可靠：采用碰撞避免策略，同時(shí)為需要固定帶寬的業(yè)務(wù)預(yù)留專(zhuān)用采用碰撞避免策略，同時(shí)為需要固定帶寬的業(yè)務(wù)預(yù)留專(zhuān)用 時(shí)隙。時(shí)隙。 .63 低速無(wú)線(xiàn)設(shè)備 TV VCR DVD CD 鼠標(biāo) 鼠標(biāo) 鍵盤(pán) 鍵盤(pán) 操作桿操作桿 保安 保安 HVAC 照明 照明 門(mén)禁 門(mén)禁 玩具 玩具 游戲器具游戲器具 監(jiān)視 監(jiān)視 診斷 診斷 傳感器傳感器

28、工業(yè)、農(nóng)業(yè) 和商業(yè) 消費(fèi)電子消費(fèi)電子 個(gè)人 健康監(jiān)護(hù) 監(jiān)視 監(jiān)視 傳感器傳感器 自動(dòng)化自動(dòng)化 控制控制 玩具和玩具和 游戲游戲 家庭家庭 自動(dòng)化自動(dòng)化 PC 機(jī)的機(jī)的 外圍設(shè)備外圍設(shè)備 .64 2.1.1 從傳感網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng) 2.1.2 Zigbee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 2.1.3 Zigbee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成、特點(diǎn)及應(yīng)用 2.1.4 IEEE802.15.4 zigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)通 信標(biāo)準(zhǔn) 2.1.5 小結(jié) .65 2.1.4.1 IEEE802.15.4與zigBee的關(guān)系 2.1.4.2 IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)及特點(diǎn) 2.1.4.3 ZigBee標(biāo)準(zhǔn)及特點(diǎn) .66 IEEE802.15

29、.4是IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì) ）針對(duì) 低速率無(wú)線(xiàn)個(gè)域區(qū)域網(wǎng)（Wireless personal area networks）制定的無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)（僅僅制定了物理層規(guī)范 和MAC層規(guī)范等） Zigbee協(xié)議是Zigbee工業(yè)聯(lián)盟在IEEE802.15.4的基礎(chǔ)上研 發(fā)的具有組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的通信技術(shù)（制定了網(wǎng) 絡(luò)層NWK規(guī)范、應(yīng)用層APL規(guī)范等） .67 IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的主要特征： 實(shí)現(xiàn)20kbps、40kbps、100kbps、250kbps四種不同的傳輸速率；

30、支持星型和點(diǎn)到點(diǎn)兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)； 在網(wǎng)絡(luò)中采取兩種地址方式：16位地址和64位地址。其中16位地址是由協(xié)調(diào)器分配的 ，64位地址是全球唯一的擴(kuò)展地址； 采用可選的時(shí)槽保障（Guaranteed Time Slots，GTS）機(jī)制； 采用帶沖突避免的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)（Carrier sense multiple access with collision avoidance，CSMA-CA）的信道訪問(wèn)機(jī)制； 支持ACK機(jī)制以保證可靠傳輸； 低功耗機(jī)制； 信道能量檢測(cè)（Energy Detection，ED）； 鏈路質(zhì)量指示（Link quality indication，LQI）； 工作在ISM頻

31、段上，其中在2450 MHz 波段上有16個(gè)信道，在915MHz波段上有30個(gè) 信道，在868MHz上有3個(gè)信道； 數(shù)據(jù)安全策略。 .68 IEEE 802.15.4 協(xié)議棧架構(gòu) 基于開(kāi)放系統(tǒng)互連模型（OSI） 每一層都實(shí)現(xiàn)部分通信功能，并向高層提供服務(wù) 物理層由射頻收發(fā)器和底層的控制模塊組成 數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層為高層訪問(wèn)物理信道提供點(diǎn) 到點(diǎn)通訊的服務(wù)接口 特定服務(wù)的聚合子層（SSCS）為IEEE 802.15.4的 MAC層接入IEEE 802.2標(biāo)準(zhǔn)中定義的鏈路控制子層 （LLC）子層提供聚合服務(wù) LLC為應(yīng)用層提供鏈路層服務(wù) .69 信道分配和調(diào)制方式 頻段頻段 (MHz)(MHz)

32、 擴(kuò)頻參數(shù)擴(kuò)頻參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù) 片速率片速率 (kchip/s(kchip/s ) ) 調(diào)制方式調(diào)制方式 比特速率比特速率 (kb/s)(kb/s) 符號(hào)速率符號(hào)速率 (ksymbol(ksymbol /s)/s) 符號(hào)符號(hào) 868868.6300BPSK2020二進(jìn)制 902928600BPSK4040二進(jìn)制 868868.6 * 400ASK25012.5 20- bitSPSS 902928*1600ASK25050 5- bitSPSS 868868.6 * 400 O-QPSK 10025 16-ary正 交 902928*1000 O-QPSK 25062.5 16-ary正

33、交 2400248 3.5 2000O-QPSK25062.5 16-ary正 交 .70 IEEE802.15.4 LR-WPAN規(guī)定，WSN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為 兩種：星形和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)洌?shù)形、Mesh） .71 IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的MAC子層功能 采用CSMA-CA（載波偵聽(tīng)、沖突避免的多路訪問(wèn)）機(jī)制來(lái)訪 問(wèn)物理信道； 協(xié)調(diào)器對(duì)網(wǎng)絡(luò)的建立與維護(hù)； 支持PAN網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)（association）與取消關(guān)聯(lián)（ disassociation）； 協(xié)調(diào)器產(chǎn)生信標(biāo)幀，普通設(shè)備根據(jù)信標(biāo)幀與協(xié)調(diào)器同步； 在兩個(gè)MAC實(shí)體之間提供數(shù)據(jù)可靠傳輸； 數(shù)據(jù)的發(fā)送，接收與重傳； 支持安全機(jī)制； .72

34、.73 2.1.4.1 IEEE802.15.4與zigBee的關(guān)系 2.1.4.2 IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)及特點(diǎn) 2.1.4.3 ZigBee標(biāo)準(zhǔn)及特點(diǎn) .74 ZigBee是一種新興的短距離、低功耗、低數(shù)據(jù)速 率、低成本、低復(fù)雜度的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 ZigBee采取了IEEE 802.15.4強(qiáng)有力的無(wú)線(xiàn)物理層 所規(guī)定的全部?jī)?yōu)點(diǎn)：省電、簡(jiǎn)單、成本又低的規(guī) 格； ZigBee增加了邏輯網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用層 。 ZigBee聯(lián)盟預(yù)測(cè)的ZigBee主要應(yīng)用領(lǐng)域包括工業(yè) 控制、消費(fèi)性電子設(shè)備、汽車(chē)自動(dòng)化、家庭和樓 宇自動(dòng)化、醫(yī)用設(shè)備控制等。 .75 文本文本因特網(wǎng)因特網(wǎng)/聲音聲音壓縮圖片壓

35、縮圖片 多通道數(shù)字圖像多通道數(shù)字圖像 低低 高高 短程短程 長(zhǎng)程長(zhǎng)程 .76 .77 .78 遵循IEEE802.15.4協(xié)議。 物理層是協(xié)議的最底層，承付著和外界直接作用的 任務(wù)。 主要目的：控制RF收發(fā)器工作。 調(diào)制方式：擴(kuò)頻通信 信號(hào)傳輸距離：50m（室內(nèi)），150m（室外） 。 .79 頻率頻率頻帶頻帶覆篕覆篕范圍范圍 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸速度速度 信道數(shù)量信道數(shù)量 2.4 GHz ISM2.4 GHz ISM全球全球 250 kbps 250 kbps 16 16 915 MHz ISM915 MHz ISM美洲美洲 40 kbps40 kbps 10 10 868 MHz868 MHz

36、 ISM ISM歐洲歐洲 20 kbps20 kbps 1 1 .80 .81 遵循IEEE802.15.4協(xié)議 負(fù)責(zé)設(shè)備間無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護(hù)和結(jié)束 確認(rèn)模式的數(shù)據(jù)傳送和接收 可選時(shí)隙，實(shí)現(xiàn)低延遲傳輸 支持各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)設(shè)備為16位地址尋址 .82 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器：網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器：包含所有的網(wǎng)絡(luò)消息，是包含所有的網(wǎng)絡(luò)消息，是3 3種設(shè)備類(lèi)型中最復(fù)雜的一種，存儲(chǔ)容量最大、計(jì)算能力種設(shè)備類(lèi)型中最復(fù)雜的一種，存儲(chǔ)容量最大、計(jì)算能力 最強(qiáng)。發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、尋找一對(duì)節(jié)點(diǎn)間最強(qiáng)。發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、尋找一對(duì)節(jié)點(diǎn)間 的路由消息、不斷地接收信息。的路由消息、不斷地接收信息。 全功能設(shè)備全功能設(shè)備(FFD)(FFD)：可以