物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)簡介

1、2016年10月1.1.無無線線低速網(wǎng)低速網(wǎng)絡(luò)絡(luò)2.2.移移動動通信網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)3.M2M3.M2M4.4.應(yīng)應(yīng)用案例用案例無無線線低速網(wǎng)低速網(wǎng)絡(luò)絡(luò)0101 低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)中那些能力較低的節(jié)點(diǎn)。其特點(diǎn)有：1、低速率；2、低通信半徑；3、低計(jì)算能力，和低能量要求。我們對物聯(lián)網(wǎng)中各種各樣的物體進(jìn)行操作的前提就是先將他們連接起來，低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是實(shí)現(xiàn)全面互聯(lián)互通的前提。 無線低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括：藍(lán)牙、紅外、ZigBee等等。 短距離通信技術(shù)一般用于智能家居、工業(yè)數(shù)據(jù)采集等局域網(wǎng)通信場景，其優(yōu)勢是部署成本低、功耗低、傳輸速率高，但劣勢也很明顯傳輸距離短（一般幾十米以內(nèi)）無無線線低速網(wǎng)低速網(wǎng)絡(luò)絡(luò) 紅

2、外通信是利用950nm近紅外波段的紅外線作為傳遞信息的媒體，即通信信道。發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號調(diào)制為一系列的脈沖串信號，通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號。接收端將接收到的光脈轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，還原為二進(jìn)制數(shù)字信號后輸出。 紅外通信紅外通信 紅外通訊技術(shù)是目前在世界范圍內(nèi)被廣泛使用的一種無線連接技術(shù)，被眾多的硬件和軟件平臺所支持： 通過數(shù)據(jù)電脈沖和紅外光脈沖之間的相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)無線的數(shù)據(jù)收發(fā); 主要是用來取代點(diǎn)對點(diǎn)的線纜連接； 新的通訊標(biāo)準(zhǔn)兼容早期的通訊標(biāo)準(zhǔn)； 小角度（30度錐角以內(nèi)），短距離，點(diǎn)對點(diǎn)直線數(shù)據(jù)傳輸，保密性強(qiáng)； 傳輸速率較高，目前4M速率的FIR技

3、術(shù)已被廣泛使用，16M速率的VFIR技術(shù)已經(jīng)發(fā)布。 紅外數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的缺點(diǎn) 通訊距離短，通訊過程中不能移動，遇障礙物通訊中斷； 目前廣泛使用的SIR標(biāo)準(zhǔn)通訊速率較低（115.2kbit/s）； 紅外通訊技術(shù)的主要目的是取代線纜連接進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳輸，功能單一，擴(kuò)展性差。紅外數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的用途 紅外通訊技術(shù)常被應(yīng)用在下列設(shè)備中： 筆記本電腦、臺式電腦和手持電腦； 打印機(jī)、鍵盤鼠標(biāo)等計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備； 電話機(jī)、移動電話、尋呼機(jī)； 數(shù)碼相機(jī)、計(jì)算器、游戲機(jī)、機(jī)頂盒、手表； 工業(yè)設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備； 網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器。 什么是藍(lán)牙：藍(lán)牙（ Bluetooth ）是一種無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移

4、動設(shè)備和樓宇個(gè)人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換藍(lán)藍(lán)牙牙 藍(lán)牙的來歷： “藍(lán)牙”（Bluetooth）一詞是一位丹麥國王的名字，在10世紀(jì)他將當(dāng)時(shí)的瑞典、芬蘭與丹麥統(tǒng)一起來。用“藍(lán)牙”他的名字來命名這種短距離無線通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，含有將四分五裂的局面統(tǒng)一起來的意思。通過這種技術(shù)，可以將電子裝置彼此通過無線連接起來，省去了傳統(tǒng)的電線。 藍(lán)牙的優(yōu)點(diǎn)（1）同時(shí)可傳輸語音和數(shù)據(jù)：（2）可以建立臨時(shí)性的對等連接（Ad-hoc Connection）：根據(jù)藍(lán)牙設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色，可分為主設(shè)備（Master）與從設(shè)備（Slave）。（3）藍(lán)牙模塊體積很小、便于集成：由于個(gè)人移動設(shè)備的體積較小，嵌入其內(nèi)部的藍(lán)牙模塊體積

5、就應(yīng)該更小。（4）低功耗藍(lán)牙的缺點(diǎn)：傳輸距離短：藍(lán)牙傳輸頻段為全球公眾通用的2.4GHz ISM頻段，提供1Mbps的傳輸速率和10m的傳輸距離?？垢蓴_能力不強(qiáng)：由于藍(lán)牙傳輸協(xié)議和其他2.4G設(shè)備一樣，都是共用這一頻段的信號，這也難免導(dǎo)致信號互相干擾的情況出現(xiàn)。藍(lán)牙技術(shù)同時(shí)還存在芯片價(jià)格高的缺點(diǎn)。主要用于構(gòu)建無線個(gè)域網(wǎng)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)速 率： 根據(jù)不同的工作頻段，有不同的速率：16-250k成 本： 每片Zigbee價(jià)格2美元 Zigbee “ZigBee”被人們借來稱呼一種新興的近距離近距離、低復(fù)雜度低復(fù)雜度、低功耗低功耗、低數(shù)據(jù)速率低數(shù)據(jù)速率、低成本低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離無線連

6、接。 Zigbee聯(lián)盟在IEEE802.15.4協(xié)議上定義了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層而形成的ZigBee優(yōu)點(diǎn)：（1）功耗低。在待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號干電池可使用6個(gè)月以上，這也是ZigBee的一個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢。（2）成本低。因?yàn)閆igBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本; （3）網(wǎng)絡(luò)容量大。每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以支持255個(gè)設(shè)備，也就是說每個(gè)ZigBee設(shè)備可以與另外254臺設(shè)備相連接。（4）工作頻段靈活。使用的頻段分別為2.4GHz、868MHz（歐洲）及915MHz（美國），均為免執(zhí)照頻段。ZigBee缺點(diǎn)：（1） 數(shù)據(jù)傳輸速率低。只有10kb/s250kb/s，專注于低速率傳輸應(yīng)

7、用。（2） 有效范圍小。有效覆蓋范圍1075m之間，具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境。ZigBee應(yīng)用：ZigBee將會在安防監(jiān)控系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭監(jiān)控、身份識別系統(tǒng)和樓宇智能控制系統(tǒng)等領(lǐng)域拓展應(yīng)用。另外，ZigBee的目標(biāo)市場主要還有PC外設(shè)（鼠標(biāo)、鍵盤、游戲操控桿）、消費(fèi)類電子設(shè)備（TV、VCR、CD、VCD、DVD等設(shè)備上的遙控裝置）、家庭內(nèi)智能控制（照明、煤氣計(jì)量控制及報(bào)警等）、玩具（電子寵物）、醫(yī)護(hù)（監(jiān)視器和傳感器）、工控（監(jiān)視器、傳感器和自動控制設(shè)備）等非常廣闊的領(lǐng)域。0202移移動動通信網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò) 移動通信技術(shù)是指通信

8、雙方或至少有一方處于運(yùn)動中進(jìn)行信息傳輸和交換的通信方式。移動通信系統(tǒng)包括無線電話。無損尋呼、陸地蜂窩移動通信、衛(wèi)星移動通信等。移動體之間通信聯(lián)系的傳輸手段只能依靠無線通信，因此，無線通信是移動通信的基礎(chǔ)，而無線通信技術(shù)的發(fā)展將推動移動通信技術(shù)的發(fā)展。 是移動通信是移動物體之間的通信，或移動體與固體之間的通信，移動體可以是人、火車、輪船、收音機(jī)等在移動狀態(tài)中的物體。移動通信包括無線傳輸，有線傳輸，信息的收集、處理和存儲等，使用的主要設(shè)備有無線收發(fā)機(jī)、移動交換控制設(shè)備和移動終端設(shè)備。動通信系統(tǒng)的組成動通信系統(tǒng)的組成 第一代移動通信：模擬語音 1982年，為了解決大區(qū)制容量飽和的問題，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室

9、發(fā)明了高級移動電話系統(tǒng)AMPS。AMPS提出了“小區(qū)制”、“蜂窩單元”的概念，是第一種真正意義上的“蜂窩移動通信系統(tǒng)”，同時(shí)采用頻率復(fù)用技術(shù)，解決了公用移動通信系統(tǒng)所需要的大容量要求和頻譜資源限制的矛盾。 最早的移動通信電話用的是模擬蜂窩通信技術(shù)，這種技術(shù)只能提供區(qū)域性語音業(yè)+務(wù)，而且通話效果差、保密性能也不好，用戶的接聽范圍也是很有限 第二代移動通信：數(shù)字語音 第二代移動通信技術(shù)使用數(shù)字制式，支持傳統(tǒng)語音通信、文字和多媒體短信，并支持一些無線應(yīng)用協(xié)議。主要有CSM移動通信和CDMA移動通信兩種工作模式 第三代移動通信：數(shù)字語音與數(shù)據(jù) 第二代移動通信技術(shù)（3G）是指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通

10、信技術(shù)。3G服務(wù)能同時(shí)傳輸聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般在幾百kb/s以上。第三代移動通信（3G）可以提供2G的信息業(yè)務(wù)，同時(shí)保證更快的速度，以及更全面業(yè)務(wù)內(nèi)容，如移動辦公、視屏流服務(wù)等。 3G的主要特征是可以提供移動寬帶多媒體業(yè)務(wù)，包括高速移動環(huán)境下支持144kb/s速率，步行和慢速移動環(huán)境下支持384kb/s速率，室內(nèi)環(huán)境則應(yīng)達(dá)到2Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)保證高可靠服務(wù)質(zhì)量。 第四代移動通信 4G是第四代移動通信技術(shù)的簡稱，是集3G與WLAN與一體并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像以及圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下的技術(shù)產(chǎn)品。4G系統(tǒng)能夠以100Mb/s的速度下載，比撥號上網(wǎng)快2000倍，上傳速度

11、也能夠達(dá)到20Mb/s，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務(wù)的要求。而在用戶最為關(guān)注的價(jià)格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡(luò)在價(jià)格方面不相上下，而計(jì)費(fèi)方式更加靈活 4G通信通信技術(shù)將是繼第三代以后的又一次無線通信技術(shù)演進(jìn)，其開發(fā)更加具有明確的目標(biāo)：提高移動裝置無線訪問互聯(lián)網(wǎng)的速度。M2MM2M0303什么是什么是M2MM2MM2M是machine-to-machine的簡稱，即“機(jī)器對機(jī)器”的縮寫，也有人理解為人對機(jī)器(man-to-machine)、機(jī)器對人(machine-to-man)等，旨在通過通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)人、機(jī)器和系統(tǒng)三者之問的智能化、交互式無縫連接 。M2M設(shè)備是能夠回答包含在一些設(shè)備中的數(shù)

12、據(jù)的請求或能夠自動傳送包含在這些設(shè)備中的數(shù)據(jù)的設(shè)備。M2M通信與物聯(lián)網(wǎng)的核心理念一致，不同之處是物聯(lián)網(wǎng)的概念、所采用的技術(shù)及應(yīng)用場景更寬泛。而M2M則聚焦在無線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用上，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一種主要方式。M2MM2M技術(shù)簡介技術(shù)簡介M2M是無線通信和信息技術(shù)的整合，用于雙向通信，因此適用范圍廣泛，可以結(jié)合GSM/GPRS/UMTS等遠(yuǎn)距離連接技術(shù)，也可以結(jié)合Wifi、藍(lán)牙、Zigbee、RFID和UWB等近距離連接技術(shù)，此外還可以結(jié)合XML和Corba，以及基于GPS、無線終端和網(wǎng)絡(luò)的位置服務(wù)技術(shù)等。從狹義的物聯(lián)網(wǎng)通信角度看，M2M技術(shù)特指基于蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)，通過程序控制，自動完成通信的無線

13、終端間的交互通信。一個(gè)完整的M2M系統(tǒng)由傳感器(或監(jiān)控設(shè)備)、M2M終端、蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)、終端管理平臺與終端軟件升級服務(wù)器、運(yùn)營支撐系統(tǒng)、行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)等環(huán)節(jié)構(gòu)成。M2MM2M技術(shù)簡介技術(shù)簡介 M2M不是簡單的數(shù)據(jù)在機(jī)器和機(jī)器之間的傳輸，更重要的是，它是機(jī)器和機(jī)器之間的一種智能化、交互式的通信。也就是說，即使人們沒有實(shí)時(shí)發(fā)出信號，機(jī)器也會根據(jù)既定程序主動進(jìn)行通信，并根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)智能化地做出選擇，對相關(guān)設(shè)備發(fā)出正確的指令。可以說，智能化、交互式成為了M2M有別于其它應(yīng)用的典型特征，這一特征下的機(jī)器也被賦予了更多的“思想”和“智慧”。M2MM2M的基本特點(diǎn)的基本特點(diǎn) 1、智能化 2、集中管理

14、3、普適性 4、交互性 5、實(shí)時(shí)性M2MM2M的應(yīng)用的應(yīng)用 現(xiàn)在，M2M應(yīng)用遍及電力、交通、工業(yè)控制、零售、公共事業(yè)管理、醫(yī)療、水利、石油等多個(gè)行業(yè)，對于車輛防盜、安全監(jiān)測、自動售貨、機(jī)械維修、公共交通管理等，M2M可以說是無所不能。應(yīng)用案例應(yīng)用案例0404電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)電子不停車收費(fèi)系統(tǒng) M電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）是為了減少道路收費(fèi)口處的交通擁擠，加快車輛通過收費(fèi)口的速度而建設(shè)的。 系統(tǒng)采用車載裝置紀(jì)錄代付款協(xié)議等信息，插入IC卡后，當(dāng)通過電子收費(fèi)口時(shí)，利用收費(fèi)口通信天線與車載設(shè)備之間的通信，在計(jì)算機(jī)收費(fèi)系統(tǒng)和IC卡雙方均完成對通行費(fèi)的紀(jì)錄，從而實(shí)現(xiàn)電子結(jié)算收費(fèi)。 ETC 車道主要組成設(shè)備有：路側(cè)讀寫控制器（RSU）、車載機(jī)（OBU）、通行信號燈、報(bào)警器、字符疊加器、費(fèi)額顯示器、自