走出物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)四無困境課件

走出物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)四無困境2023/7/29課程內(nèi)容第一部分：當(dāng)前國(guó)內(nèi)高校物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)現(xiàn)狀第二部分：無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引領(lǐng)“物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代”第三部分：USN網(wǎng)絡(luò)與RFID第四部分：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)政、產(chǎn)、學(xué)、研第五部分：物聯(lián)網(wǎng)/傳感網(wǎng)解決方案解析2全國(guó)高校物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)現(xiàn)狀教什么？拿什么教？怎樣教？無師資無教材無設(shè)備無明確的就業(yè)崗位3校企合作4國(guó)產(chǎn)化物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)設(shè)備的發(fā)展

結(jié)合全球大型企業(yè)“大學(xué)計(jì)劃”美國(guó)TI公司已經(jīng)與國(guó)內(nèi)無線龍公司簽署戰(zhàn)略同盟，同時(shí)指定為中國(guó)設(shè)計(jì)中心與大學(xué)計(jì)劃合作伙伴，讓國(guó)際領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大學(xué)計(jì)劃全面融入高校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)建設(shè)。5完整教學(xué)資源體系

教學(xué)設(shè)備和教材一體化6國(guó)產(chǎn)化物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)的發(fā)展

全面培訓(xùn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用骨干教師2010年11月起，在無錫和西安同時(shí)舉辦物聯(lián)網(wǎng)骨干教師培訓(xùn)班；培訓(xùn)高校掌握和使用國(guó)產(chǎn)教學(xué)設(shè)備；2011年預(yù)計(jì)在全國(guó)12個(gè)城市舉辦骨干教師培訓(xùn)班；高校實(shí)驗(yàn)室人才培養(yǎng)是國(guó)產(chǎn)化教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備快速推廣的關(guān)鍵；7物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)方向生產(chǎn)制造、測(cè)試工程師市場(chǎng)、技術(shù)服務(wù)工程師產(chǎn)品、項(xiàng)目開發(fā)工程師企業(yè)級(jí)核心技術(shù)研發(fā)工程師國(guó)家級(jí)核心、基礎(chǔ)技術(shù)科研人才傳感層：電子、通訊、嵌入式/單片機(jī)、自動(dòng)化等；網(wǎng)絡(luò)通信層：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、信息/通信工程、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信等；應(yīng)用層：軟件工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與應(yīng)用等；8我們期待更多的高校通過校企合作

走出高校物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)四無困境9課程內(nèi)容第一部分：當(dāng)前國(guó)內(nèi)高校物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)現(xiàn)狀第二部分：無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引領(lǐng)“物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代”第三部分：USN網(wǎng)絡(luò)與RFID第四部分：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)政、產(chǎn)、學(xué)、研第五部分：物聯(lián)網(wǎng)/傳感網(wǎng)解決方案解析10第一部分：無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引領(lǐng)“物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代”11性能比較12回顧無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)關(guān)鍵是什么？網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議——無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)靈魂芯片組——無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)肉身13短距離無線通訊芯片單芯片無線收發(fā)機(jī)nRF905、nRF2401、CC1100、CC2420、CC2500、CC2520、MJ2440…無線單片機(jī)（SoC）nRF9E5、nRF24E1、nRF24L01、CC1010、CC1110、CC2430/1(較穩(wěn)定)、CC2510、CC2530/1、MC13224(ARM7)、ZIC2410(音頻)、EM250、GS1010/1011(WiFI)…

14無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)—網(wǎng)絡(luò)協(xié)議首先是對(duì)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的理解。然后討論如何比較不同網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)？安全性、可靠性、電源管理、可擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)移動(dòng)和成本。最后評(píng)價(jià)不同標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。WirelessHART、6LoWPAN、DigiMesh、ZigBee…15基本的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?6無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)—網(wǎng)絡(luò)協(xié)議首先是對(duì)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的理解。然后討論如何比較不同網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)？安全性、可靠性、電源管理、可擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)移動(dòng)和成本。最后評(píng)價(jià)不同標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。WirelessHART、6LoWPAN、DigiMesh、ZigBee…17不同網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)比較一安全性Security.第一是加密——保護(hù)信息本身?，F(xiàn)代加密至少一個(gè)算法（128位密鑰）AES128。其次是身份驗(yàn)證。用戶（或節(jié)點(diǎn)）是誰，這通常是處理密鑰交換和認(rèn)證證書。最后是授權(quán)。批準(zhǔn)與有正確的密鑰或證書相關(guān)聯(lián)。且需要分配密鑰匙、授權(quán)和相關(guān)的其他因素緩解認(rèn)證機(jī)制。18不同網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)比較二可靠性Reliability.無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的可靠性必須評(píng)估以下幾點(diǎn)：Frequencyagility–調(diào)頻。這是發(fā)現(xiàn)、適應(yīng)及對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)周圍潛在干擾的最好辦法。Messagelosspotential–信息傳輸可靠性。信息從不同的路徑在網(wǎng)絡(luò)傳輸，網(wǎng)絡(luò)必須非常小心，以確保信息不會(huì)丟失，同時(shí)要確保通訊路徑的可靠性。Adaptability–彈性和適應(yīng)性。網(wǎng)絡(luò)必須具有很強(qiáng)的彈性和快速改變能力，以適應(yīng)路由節(jié)點(diǎn)和其他節(jié)點(diǎn)的故障，同時(shí)還要防止丟失的信息。如果這些情況發(fā)生，網(wǎng)絡(luò)需要最有效的方法迅速的排除這些故障。Singlepointsoffailure–單點(diǎn)故障。簡(jiǎn)單地說，明確網(wǎng)絡(luò)中是否存在單一故障點(diǎn)，故障的原因是什么，以及如何即時(shí)處理和恢復(fù)？19不同網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)比較三電源管理PowerManagement.最常見的問題是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)用戶要求多久的電池壽命？電源管理是在分析網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、終端節(jié)點(diǎn)、路由器和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的前提下，進(jìn)行有效管理。最重要的是如何使終端節(jié)點(diǎn)更省電，使路由器也更省電。同時(shí)關(guān)注電池供電的路由器睡眠架構(gòu)的靈活性。協(xié)調(diào)器通常總是供電。所以，在節(jié)點(diǎn)可以休眠的背景下，我們主要看他們的平均功耗是多少。這是在評(píng)估最佳組合，包括：如何喚醒，喚醒的間隔，總的發(fā)射時(shí)間和總的接收時(shí)間。由于最消耗功率的過程是無線收發(fā)，因此重要的是要保持這個(gè)無線收發(fā)的時(shí)間縮短到最低限度。20不同網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)比較四網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性Scalability.網(wǎng)絡(luò)最大有多少節(jié)點(diǎn)就會(huì)失效？至少在實(shí)際層面，所有的網(wǎng)絡(luò)都有最大的物理極限，但我們網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際設(shè)計(jì)總是要小得多。網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性很大程度決定于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的類型和數(shù)據(jù)量。網(wǎng)絡(luò)流量可以分為三類，正常數(shù)據(jù)，突發(fā)數(shù)據(jù)和流數(shù)據(jù)。正常數(shù)據(jù)是周期性的，突發(fā)數(shù)據(jù)是不經(jīng)常的和緩慢的，而流數(shù)據(jù)是不變化的，是一個(gè)很大的常量。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以很大，前提是網(wǎng)絡(luò)不會(huì)擁擠，網(wǎng)絡(luò)有足夠帶寬。休眠的網(wǎng)絡(luò)可以傳輸一定數(shù)據(jù)量，并能夠使用各種數(shù)據(jù)流。21不同網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)比較五數(shù)據(jù)移動(dòng)DataMovement.數(shù)據(jù)傳輸速率延遲數(shù)據(jù)包大小分包傳輸距離22不同網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)比較六網(wǎng)絡(luò)成本Cost.

成本的衡量標(biāo)準(zhǔn)是單個(gè)節(jié)點(diǎn)成本以及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的代價(jià)。往往是網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的成本很難量化，而網(wǎng)絡(luò)部署成本往往被遺忘。最容易量化的只是每個(gè)節(jié)點(diǎn)收發(fā)器系統(tǒng)的實(shí)際采購成本。比較困難評(píng)估的是電池供電的休眠節(jié)點(diǎn)成本。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，特別是低功耗網(wǎng)絡(luò)的成本，很大程度取決于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的性能，高質(zhì)量的無線節(jié)點(diǎn)，可以實(shí)際上降低網(wǎng)絡(luò)成本。23無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)—網(wǎng)絡(luò)協(xié)議首先是對(duì)無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的理解。然后討論如何比較不同網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)？安全性、可靠性、電源管理、可擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)移動(dòng)和成本。最后評(píng)價(jià)不同標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。WirelessHART、6LoWPAN、DigiMesh、ZigBee…24網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)使用同樣頻率，也可以跳頻；數(shù)據(jù)都通過中心節(jié)點(diǎn)交換。優(yōu)點(diǎn)：沒有路由，簡(jiǎn)單實(shí)用。缺點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)容量小，通訊比較擁擠。25網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：WirelessHART網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?6網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：6LoWPAN27網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：DigiMesh28網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：ZigBee29不同網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的比較30ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)

ZigBeeWirelessSensorNetwork31ZigBee特征可靠：采用了碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突；節(jié)點(diǎn)模塊之間具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的功能，信息在整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中通過自動(dòng)路由的方式進(jìn)行傳輸，從而保證了信息傳輸?shù)目煽啃浴igBee的媒體接入控制層（MAC層）采用talk-when-ready的碰撞避免機(jī)制。在這種完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制下，當(dāng)有數(shù)據(jù)傳送需求時(shí)則立刻傳送，發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息，并進(jìn)行確認(rèn)信息回復(fù)，若沒有得到確認(rèn)信息的回復(fù)就表示發(fā)生了碰撞，將再傳一次，采用這種方法可以提高系統(tǒng)信息傳輸?shù)目煽啃?。時(shí)延短：針對(duì)時(shí)延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短。通常時(shí)延都在15毫秒至30毫秒之間。網(wǎng)絡(luò)容量大：可支持達(dá)65000個(gè)節(jié)點(diǎn)。安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用通用的AES-128。高保密性：64位出廠編號(hào)和支持AES-128加密。32ZigBee特征數(shù)據(jù)傳輸速率低：只有10k字節(jié)/秒到250k字節(jié)/秒，專注于低傳輸應(yīng)用。功耗低：在低耗電待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號(hào)干電池可使用6個(gè)月到2年，免去了充電或者頻繁更換電池的麻煩。這也是ZigBee的支持者所一直引以為豪的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。成本低：因?yàn)閆igBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡(jiǎn)單，所以大大降低了成本。且ZigBee協(xié)議免收專利費(fèi)。優(yōu)良網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰Γ篫igBee具有星、樹和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力。ZigBee設(shè)備實(shí)際上具有無線網(wǎng)路自愈能力，能簡(jiǎn)單地覆蓋廣闊圍。有效范圍大：有效覆蓋范圍10～75米之間(通過功放可在低功耗條件實(shí)現(xiàn)1000米以上通信距離)，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家庭或辦公室環(huán)境。工作頻段靈活：使用的頻段分別為2.4GHz(全球)、868MHz(歐洲)及915MHz(美國(guó))，均為免執(zhí)照頻段。ZigBee技術(shù)和RFID技術(shù)在2004年就被列為當(dāng)今世界發(fā)展最快，市場(chǎng)前景最廣闊的十大最新技術(shù)中的兩個(gè)。今后若干年，將是ZigBee技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)期。ZigBee已成為事實(shí)上的無線傳感網(wǎng)通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。33ZigBee版本比較34ZigBeePRO高可靠網(wǎng)絡(luò)的三大改進(jìn)為了實(shí)現(xiàn)商業(yè)和工業(yè)級(jí)的高可靠網(wǎng)絡(luò)，ZIGBEEPRO網(wǎng)絡(luò)在自組織，自管理和提高網(wǎng)絡(luò)可靠性上，進(jìn)行了三個(gè)重要改進(jìn)：自動(dòng)跳頻（frequencyagility）非對(duì)稱高頻鏈路質(zhì)量處理（Asymmetriclinkhandling）PAN號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別沖突解決方案（PANIDconflictresolution）

35ZigBee2007PRO主要改進(jìn)ZigBee規(guī)格的演進(jìn)，從ZigBee1.0、ZigBee2006及目前的ZigBee2007Pro，并非原本的規(guī)格設(shè)計(jì)有問題，迫使ZigBee聯(lián)盟改錦規(guī)格，相反也正是ZigBee應(yīng)用越來越廣泛，使原本的設(shè)計(jì)必需在不同的應(yīng)用方面進(jìn)行調(diào)整和適應(yīng)，如ZigBee聯(lián)盟目前積極推廣的市場(chǎng)如家庭自動(dòng)化(HomeAutomation)、商業(yè)大樓自動(dòng)化(BuildingAutomation)自動(dòng)讀表系統(tǒng)(AutomaticMeterReading)多種應(yīng)用的差異極大，使得新版的ZigBeePro必須進(jìn)行功能上的調(diào)整，如在ZigBeePro中移除CSKIP位置配置(AddressAssignment)、數(shù)狀路由(TreeRouting)等2006版的功能；新增的功能則包括隨機(jī)位址分配(StochasticAddressAssignment)、多對(duì)一/源節(jié)點(diǎn)路由(ManytoOneRouting/SourceRouting)、組播(Multicast)、頻率捷變(FrequencyAgility)、分割/重組(Fragmentation/Re-assembly)及標(biāo)準(zhǔn)和高安全模式(StandardandHighSecurityModes)等。36二、ZigBee芯片單芯片無線收發(fā)機(jī)：CC2420、CC2520、MJ2440…

無線單片機(jī)（SoC）：CC2430/2431、CC2530/2531、MC13224、ZIC2410、EM250…37項(xiàng)目CC2430CC2530MC13224引腳484099封裝QLP48QFN40LGA電壓2.0V–3.6V2.0V–3.6V2.0V–3.6V大小7x7mm6mm×6mm9.5mm×9.5mm微控制器增強(qiáng)型C8051增強(qiáng)型C8051ARM7TDMI-SFlash32/64/128KB32/64/128/256KB128KBRAM8KBSRAM,4KBData8KB96KB,80KROM段頻2.4G2.4G2.4G支持標(biāo)準(zhǔn)ZigBee04/06/SimpliciTIZigBee07/PRO/RF4CE/SimpliciTI（電子產(chǎn)品遙控）ZigBee07/PRO/RF4CE軟件平臺(tái)IARIARIAR射頻RFCC2420CC2520MC13224接收靈敏度-90dBm-97dBm-96dBm(DCD模式)-100dBm(NCD模式)38項(xiàng)目CC2430CC2530MC13224輸出功率0(最小為-3)dBm4.5(最小-8，最大10)dBm-30至4dBm自帶傳感器溫度溫度溫度功耗RX：27mA

RX：24mARX：22mATX：25mATX：29mATX：29mA低功耗掉電：0.9uA掉電：1uA掉電：0.8uA掛起：0.6uA掛起：0.4uA掛起：0.3uA抗干擾CSMA/CACSMA/CACSMA/CADMA支持支持支持RSSI/LQI支持支持支持AES處理器有有有I/O21個(gè)21個(gè)64個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器4(2個(gè)16位、2個(gè)8位)4(2個(gè)16位、2個(gè)8位)4(16位)串口2個(gè)2個(gè)2個(gè)(2M)802.15.4定時(shí)器有有有ADC8-14位7-12位12位39ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)開發(fā)ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)和產(chǎn)品應(yīng)用化，與普通單片機(jī)開發(fā)流程是大致相同的，只要具備對(duì)單片機(jī)和C語言的開發(fā)能力，即可開始我們的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)之旅。40Wi-Fi（802.11）無線個(gè)域網(wǎng)解決方案

——GS1010/141無線協(xié)議：IEEE802.11b/g兼容。天線端口：平衡電阻100歐姆。

電源：1.8V的供電電壓。實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制器/看門狗定時(shí)器：直接工作電池電壓1.2~3.6V。32khz時(shí)鐘振蕩器，可編程事件報(bào)警定時(shí)器。封裝：10毫米x10毫米x0.85毫米，102針的雙列QFN封裝。工業(yè)適用溫度：0℃~70℃。擴(kuò)展溫度：-40~85°C。ROHS（環(huán)保認(rèn)證）：符合。軟件：固件驅(qū)動(dòng)，嵌入式設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），應(yīng)用層接口軟件，應(yīng)用參考軟件。安全機(jī)制（802.11i）：共享密鑰身份驗(yàn)證（WPA2-PSK），AES硬件加密。標(biāo)準(zhǔn)：802.11i/k/e/d，IEEE1588。GS1010芯片參數(shù)42功能與優(yōu)點(diǎn)高度集成的無線SoC設(shè)計(jì)，減少分開設(shè)備實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的成本以及降低應(yīng)用設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。超小型的外形設(shè)計(jì)減少整體占用空間。降低在網(wǎng)絡(luò)實(shí)施和管理中的總體成本（TCO）。與現(xiàn)有的支持802.11b/G的基礎(chǔ)設(shè)施無縫集成，利用802.11的安全性，可管理性，易使用性和服務(wù)質(zhì)量。提供企業(yè)級(jí)的安全性和可靠性傳感器網(wǎng)絡(luò)。優(yōu)化電池供電的應(yīng)用-非常低的功率消耗以實(shí)現(xiàn)多年的電池壽命。IEEE1588為網(wǎng)絡(luò)提供高精度的同步時(shí)鐘。定位，軌跡追蹤和資產(chǎn)監(jiān)測(cè)（通過時(shí)差TDOA和接收信號(hào)強(qiáng)度RSSI指示）。靈活配置多個(gè)I/O接口，系統(tǒng)設(shè)計(jì)更容易整合。固件驅(qū)動(dòng)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，參考應(yīng)用軟件，應(yīng)用接口軟件，及軟件開發(fā)包等減少客戶產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間的應(yīng)用軟件，使產(chǎn)品更快的上市。4344GS1010/1的開發(fā)API組API數(shù)描述外設(shè)26對(duì)所有外設(shè)進(jìn)行讀、寫和控制操作等。包括GS1010上的SPI、UART的、I2C總線、ADC、GPIO、和PWM的I/O。讓用戶很容易的在外擴(kuò)展傳感器和與外圍設(shè)備通信。FLASH2支持在FLASH內(nèi)讀取和寫入配置參數(shù)RTC1讀實(shí)時(shí)時(shí)鐘。電源管理5可以讓設(shè)備切換到低功耗狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)管理和Socket服務(wù)窗體底端3執(zhí)行配置網(wǎng)絡(luò)，連結(jié)網(wǎng)絡(luò)，或固件更新和傳送UDP或TCP數(shù)據(jù)包。定時(shí)器3啟動(dòng)，停止和控制定時(shí)器。系統(tǒng)服務(wù)包括使能WDT，掃描接入點(diǎn)，WLAN的設(shè)置參數(shù)等服務(wù)IEEE1588（時(shí)間同步）通過設(shè)置啟動(dòng)、停止和讀IEEE1588定時(shí)器片，可以獲得更為精確的時(shí)間間隔。45課程內(nèi)容第一部分：當(dāng)前國(guó)內(nèi)高校物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)現(xiàn)狀第二部分：無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引領(lǐng)“物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代”第三部分：USN網(wǎng)絡(luò)與RFID第四部分：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)政、產(chǎn)、學(xué)、研第五部分：物聯(lián)網(wǎng)/傳感網(wǎng)解決方案解析46USN網(wǎng)絡(luò)是RFID和傳感網(wǎng)的高級(jí)階段47

RFID

RadioFrequencyIDentification

頻率讀寫距離樣板應(yīng)用LF125khzFewcmAuto-ImmobilizerHF13.56Mhz1m門禁控制UHF900Mhz~7m物流μwave2.4Ghz10m公路收費(fèi)主要頻段:RFID是什么？RFID是RadioFrequencyIdentification的縮寫，即射頻識(shí)別，俗稱電子標(biāo)簽。RFID其主要核心部件是一個(gè)電子標(biāo)簽，直徑僅為2毫米不到，通過相距幾厘米到十幾米距離內(nèi)傳感器發(fā)射的無線電波，可以讀取電子標(biāo)簽內(nèi)儲(chǔ)存的信息，識(shí)別電子標(biāo)簽代表的物品、人和器具的身份。48Tag標(biāo)簽Antenna天線Reader軟件FirmwareCustomer’sMISHostApplicationSoftware應(yīng)用軟件APITCP/IPPower電源~AssetAsset/TagRFID系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)(blockdiagram)49INTERROGATOR讀卡器RESPONSESCOMMANDSTagPhysicalMemoryAPPLICATIONRESPONSESAPPLICATION應(yīng)用RFTAG標(biāo)簽APPLICATIONCOMMANDSCommand/ResponseUnitPHYSICALINTERROGATORDATAPROTOCOLPROCESSORISO/IEC15961ISO/IEC18000EncoderLogicalMemoryAIRINTERFACEISO/IEC15962ISO/IEC15962AnnexesLogicalMemoryMapDecoderTagDriverandMappingRulesApplicationProgramInterfaceDEVICE

COMMANDSDEVICE

RESPONSESRFID系統(tǒng)工作原理和標(biāo)準(zhǔn)50EPC代碼：ElectronicProductCode

Header-Tagversionnumber(標(biāo)簽版本號(hào)碼）EPCManager-ManufacturerID（廠家身份號(hào)碼）Objectclass-Manufacturer’sproductID（產(chǎn)品號(hào)碼）SerialNumber-UnitID（產(chǎn)品串行碼）使用96bit代碼,EPC代碼可以識(shí)別2.68億個(gè)公司，每個(gè)公司最多1600萬個(gè)產(chǎn)品號(hào)碼，和6870億和單獨(dú)產(chǎn)品；51標(biāo)簽的分類LFHFUHFMicrowave頻率范圍125-134KHz13.56MHz866-915MHz2.45-5.8GHz讀寫的距離10cm1M2-15米1－3米市場(chǎng)份額74%17%6%3%讀取MagneticMagneticElectromagneticElectromagnetic目前標(biāo)準(zhǔn)11784/85,1422318000-3.1,15693,14443A,B,andCEPCG1,G2,18000-618000-4應(yīng)用SmartCard,Ticketing,animaltagging,Access,LaundrySmallitemmanagement,supplychain,Anti-theft,library,transportationTransportationvehicleID,Access/Security,largeitemmanagement,supplychainTransportationvehicleID(roadtoll),Access/Security,largeitemmanagement,supplychain52UHF標(biāo)簽參數(shù)(EPConly)ReadRateReadorRead/WriteTagCostPrivacySecurityGlobalStandardClass0NA:800reads/secEU:200reads/secReadOnly$$24bitpasswordReaderbroadcastsOIDorAnonymousmodeswithreducedthroughputNoClass0+NA:800reads/secEU:200reads/secRead&Write$$SeeaboveSeeaboveNoClass1NA:200reads/secEU:50reads/secRead&Write$8bitpasswordReaderbroadcastspartialOIDNoClass1Gen2(UHFGen2)NA:1700reads/secEU:600reads/secRead&Write0.05美元32bitpasswordandconcealedmodeAuthenticationandEncryptionYes53RFID實(shí)際應(yīng)用54RFID實(shí)際用于場(chǎng)景－1集裝箱BillofLadingMaterialTracking55傳輸帶和生產(chǎn)線監(jiān)測(cè)Read/WriteOperationsHigherAccuracythanBarCode56物流底盤標(biāo)簽讀取Tote/Box/UnitLevelInventory57傳統(tǒng)的RFID市場(chǎng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)器AccessControl門禁控制AnimalTracking動(dòng)物跟蹤AutomatedVehicleId高速公路和停車場(chǎng)收費(fèi)58RFID新市場(chǎng)消費(fèi)產(chǎn)品包裝和供應(yīng)鏈Wal-Mart超市June’03announcementPallet/CasetaggingTop100suppliersJan’05Other30Kbyendof’0640億個(gè)EPC標(biāo)簽、每年30萬直接讀卡器1800萬間接讀卡器+美國(guó)政府已經(jīng)規(guī)定：所有進(jìn)入美國(guó)的輪胎，必需加裝EPC標(biāo)簽；所有飛機(jī)零件部件，必需加裝EPC標(biāo)簽；美國(guó)機(jī)場(chǎng)行李監(jiān)控，也全部由條碼改用EPC標(biāo)簽；59課程內(nèi)容第一部分：當(dāng)前國(guó)內(nèi)高校物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)現(xiàn)狀第二部分：無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引領(lǐng)“物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代”第三部分：USN網(wǎng)絡(luò)與RFID第四部分：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)政、產(chǎn)、學(xué)、研第五部分：物聯(lián)網(wǎng)/傳感網(wǎng)解決方案解析60物聯(lián)網(wǎng)體系構(gòu)架61物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院/專業(yè)的需求是什么？需要一個(gè)完整的，代表了當(dāng)今世界物聯(lián)網(wǎng)主流技術(shù)的教學(xué)體系和構(gòu)架,相關(guān)知識(shí)支撐體系和教材支撐體系；需要一套兼顧基礎(chǔ)，兼顧研究，方便實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)，涵蓋主流物聯(lián)網(wǎng)，傳感網(wǎng)主要國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室全套設(shè)備；需要平滑銜接原來的嵌入式，單片機(jī)，自動(dòng)控制等專業(yè)基礎(chǔ)課程；需要容易升級(jí)和方便跟蹤物聯(lián)網(wǎng)/傳感網(wǎng)最新技術(shù)進(jìn)展和進(jìn)行高級(jí)研究開發(fā)；62物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高校

教學(xué)體系結(jié)構(gòu)需要解決教什么？物聯(lián)網(wǎng)初級(jí)教育物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論無線傳感器網(wǎng)基礎(chǔ)RFID技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)設(shè)備開發(fā)生產(chǎn)企業(yè)提供支撐平臺(tái)包括：教學(xué)用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)箱，大型物聯(lián)網(wǎng)演示系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)和教師培訓(xùn)，技術(shù)支持物聯(lián)網(wǎng)高級(jí)教育體系高校專家教授編寫系列物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)教材教學(xué)大綱、題庫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書系統(tǒng)庫和考試大綱目前已經(jīng)規(guī)劃專業(yè)課教材12本傳統(tǒng)電子，信息，計(jì)算機(jī)，通訊，控制課程體系橋接到物聯(lián)網(wǎng)核心課程教材編寫體系高頻電路和微波、衛(wèi)星通訊3G/4G/TD遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)和基站W(wǎng)IFI/ZIGBEERFID和EPC無線傳感網(wǎng)和OS廣播電視和光纖網(wǎng)絡(luò)車載無線網(wǎng)絡(luò)和汽車電子63物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)教學(xué)

知識(shí)體系知識(shí)點(diǎn)1－51高頻技術(shù)基礎(chǔ)信號(hào)和噪聲傳輸和損耗頻率和頻道，ISM波段典型的無線收發(fā)系統(tǒng)2數(shù)字模擬電路3微控制器4無線SOC5無線數(shù)字通訊基礎(chǔ)多路訪問，F(xiàn)DMATDMA，CSMAFHSS單片機(jī)和SOC內(nèi)核單片機(jī)C語言編譯和調(diào)試工具6465物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)教學(xué)

知識(shí)體系知識(shí)點(diǎn)6－106無線傳感器傳感器技術(shù)單片機(jī)傳感器接口無線傳感器系統(tǒng)7無線網(wǎng)絡(luò)微功耗8簡(jiǎn)單無線網(wǎng)絡(luò)9感知層節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)10無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湮⒐臒o線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜吐酚傻湫蜔o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧解剖麻雀65物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)教學(xué)

知識(shí)體系知識(shí)點(diǎn)11－1511ZIGBEEZIGBEE的物理層和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?；ZIGBEE的協(xié)議棧12無線通訊加密13高頻RFID14超高頻RFID15無線定位WIFI/ZIGBEE無線定位電子標(biāo)簽國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)電子標(biāo)簽原理讀寫器原理和設(shè)計(jì)；66物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)教學(xué)

知識(shí)體系知識(shí)點(diǎn)17－2117標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)調(diào)器IEEE802.11IEEE802.15.4IEEE802.15.118遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)19M2M網(wǎng)絡(luò)20多網(wǎng)絡(luò)路由和互聯(lián)21數(shù)據(jù)庫和中間件程序設(shè)計(jì)語言；數(shù)據(jù)庫知識(shí)企業(yè)級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)GSM/GPRS3G網(wǎng)絡(luò)TD和CDMA多網(wǎng)絡(luò)融合軟件設(shè)計(jì)編程技術(shù)67物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)體系組成基礎(chǔ)無線學(xué)習(xí)/開發(fā)系統(tǒng)系列《基礎(chǔ)無線與簡(jiǎn)單無線網(wǎng)絡(luò)開發(fā)者指南》ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)/開發(fā)系統(tǒng)系列CC2430/2431/2530無線SOC《ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧開發(fā)者指南》Sensors+ZigBee+Ethernet/GPRS/WiFi+Internet傳感網(wǎng)/M2M教學(xué)/開發(fā)系統(tǒng)系列《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》RFID14443，15693物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)/開發(fā)/科研系列《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》無線基礎(chǔ)技術(shù)入門，無線網(wǎng)絡(luò)入門，基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡(luò)認(rèn)識(shí)和實(shí)驗(yàn)；單片機(jī)技術(shù)銜接C語言編程課程銜接8位單片機(jī)教學(xué)銜接；大賽，畢業(yè)設(shè)計(jì)，研究開發(fā)；全方位掌握傳感網(wǎng)基本技術(shù)嵌入式ARM9教學(xué)銜接，32位微控制器無線傳感網(wǎng)技術(shù)，M2MWSN網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)開發(fā)教學(xué)RFID標(biāo)簽，讀卡器門禁，公交，身份識(shí)別等開發(fā)，實(shí)驗(yàn)，教學(xué)

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用展示系統(tǒng)：智能家居，節(jié)能路燈，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，環(huán)境監(jiān)測(cè)，智能電網(wǎng)……等積木式單元組件結(jié)合各行各業(yè)應(yīng)用項(xiàng)目施行工學(xué)結(jié)合政、產(chǎn)、學(xué)、研綜合教學(xué)68物聯(lián)網(wǎng)/傳感網(wǎng)/M2M綜合教學(xué)/開發(fā)平臺(tái)Sensors+ZigBee+USB/Ethernet/GPRS+Internet傳感網(wǎng)/M2M教學(xué)/開發(fā)系統(tǒng)系列《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》《ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧開發(fā)者指南》嵌入式ARM9教學(xué)銜接，32位微控制器無線傳感網(wǎng)技術(shù)，M2MWSN網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)開發(fā)教學(xué)6970HFRFID系統(tǒng)8051處理器和HF讀卡協(xié)議處理NXP讀卡芯片HF天線接口電纜到網(wǎng)關(guān)LED/復(fù)位按鍵13.56MHZ天線RF讀卡芯片RFID14443，15693物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)/開發(fā)/科研系列《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論》RFID標(biāo)簽，讀卡器門禁，公交，身份識(shí)別等開發(fā)，實(shí)驗(yàn)，教學(xué)

71HF主要功能讀寫國(guó)內(nèi)常用的兩個(gè)RFID標(biāo)準(zhǔn)（非接觸智能卡）ISO標(biāo)準(zhǔn)：ISO14443，ISO15693兼容國(guó)內(nèi)廣泛使用的Philips‘MIFARE?和I.CODE無源HF標(biāo)簽；ISO15693讀寫距離較遠(yuǎn)（10CM)，而ISO14443讀寫距離稍近(1-2CM)，但應(yīng)用較廣泛。工作頻率在13.56MHZ；到標(biāo)簽最大通訊速率424K/S；72ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)/開發(fā)系統(tǒng)系列CC2430/2431/2530無線SOC《ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧開發(fā)者指南》8位單片機(jī)教學(xué)銜接；ZigBee網(wǎng)絡(luò)，WSN；大賽，畢業(yè)設(shè)計(jì)，研究開發(fā)；全方位掌握傳感網(wǎng)基本技術(shù)73物聯(lián)網(wǎng)/傳感網(wǎng)核心技術(shù)之高頻通訊模組與節(jié)點(diǎn)74基礎(chǔ)無線學(xué)習(xí)/開發(fā)系列對(duì)于剛剛接觸無線網(wǎng)絡(luò)的學(xué)生，使用基礎(chǔ)無線系統(tǒng)可以從復(fù)習(xí)單片機(jī)技術(shù)，單片機(jī)C語言技術(shù)開始，從軟件和無線基礎(chǔ)兩方面，入門物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)技術(shù)；同時(shí)，可以通過自己熟悉的KEIL，IAR編譯調(diào)試開發(fā)環(huán)境，進(jìn)行知識(shí)無縫連接，以漸近方式，完成有線到無線的過渡；75按照物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)

規(guī)劃專業(yè)課程和培養(yǎng)目標(biāo)傳感層：無線節(jié)點(diǎn)核心協(xié)議棧軟件設(shè)計(jì)，RFID無源有源標(biāo)簽設(shè)計(jì)技術(shù)掌握，低功耗無線設(shè)計(jì)；網(wǎng)絡(luò)層：多種網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)，RFID讀卡器設(shè)計(jì)，掌握主流無線標(biāo)準(zhǔn)，路由算法掌握，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)；應(yīng)用層：掌握應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)關(guān)鍵，應(yīng)用軟件開發(fā)，仿真；應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)仿真；能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)不同需要的應(yīng)用系統(tǒng)；76按照物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)

規(guī)劃專業(yè)課程77課程內(nèi)容第一部分：當(dāng)前國(guó)內(nèi)高校物聯(lián)網(wǎng)教學(xué)現(xiàn)狀第二部分：無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引領(lǐng)“物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代”第三部分：USN網(wǎng)絡(luò)與RFID第四部分：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)政、產(chǎn)、學(xué)、研第五部分：物聯(lián)網(wǎng)/傳感網(wǎng)解決方案解析78物聯(lián)網(wǎng)/傳感網(wǎng)技術(shù)研究與應(yīng)用趨勢(shì)79物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)趨勢(shì)研究之一

越來越小的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和功耗ZIGBEE傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)AA電池X25X3CM20-30微安電流WIFIGS1010傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)AA電池X14X3CM電池工作5年無線監(jiān)控手表微型電池3X3CM平均電流10微安有源433MHZ電子標(biāo)簽CR2032鈕扣電池直徑2.2X3CM電池工作6年123456電子藥丸特殊微型電池小于直徑2.0X2CM無源EPC電子標(biāo)簽無需電池直徑1.6X1.6X0.001CM總量0.002克物聯(lián)網(wǎng)傳感層80越來越小的無線網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)

帶來了全新的應(yīng)用和市場(chǎng)空間牙刷也上物聯(lián)網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的微型化和微功耗化，加上SOC芯片大幅度降價(jià)：16位單片機(jī)MSP430G系列，價(jià)格下降到0.25美元，32位M0單片機(jī)，價(jià)格下降到0.5美元；無線單片機(jī)也下降到接近1美元；而且待機(jī)功耗下降到1微安以下；這樣，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將以很快的速度，進(jìn)入家電和消費(fèi)電子市場(chǎng)，衍生出全新應(yīng)用；手持，輕薄，網(wǎng)絡(luò)化，微功耗是主要特點(diǎn)和主要賣點(diǎn)；物聯(lián)網(wǎng)上的溫度計(jì)物聯(lián)網(wǎng)上血糖儀物聯(lián)網(wǎng)上的計(jì)步器81越來越小的無線網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)

逐步實(shí)現(xiàn)微功耗的能量收集運(yùn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由節(jié)點(diǎn)承擔(dān)路由轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，必須要消耗一定功率，一般設(shè)計(jì)采用外加電源供電；但是隨著路由節(jié)點(diǎn)功耗和體積下降，使用最新的能量收集技術(shù)，作為路由節(jié)點(diǎn)供電可能性逐步加大；荒漠，草原，農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)，滴灌，根灌等野外傳感器網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將逐步實(shí)現(xiàn)；太陽能供電路由節(jié)點(diǎn)示意圖振動(dòng)收集供電路由節(jié)點(diǎn)示意圖植物收集為無線網(wǎng)絡(luò)路由器供電，實(shí)現(xiàn)能量收集無線傳無線感器網(wǎng)絡(luò)示意圖可以監(jiān)視野外環(huán)境火災(zāi)報(bào)警等82超高頻電子標(biāo)簽（節(jié)點(diǎn)）微型化：

推動(dòng)UHFEPC技術(shù)新應(yīng)用－1超高頻電子標(biāo)簽微型化的主要技術(shù)原因是：1、讀卡器輸出功率增加；2、標(biāo)簽芯片靈敏度提高；標(biāo)簽體積微型化，將帶來一系列新應(yīng)用目前我們?cè)诿绹?guó)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，UHFEPC無源標(biāo)簽讀寫距離已經(jīng)可以達(dá)到30－40米這意味著貨物識(shí)別將具有更大準(zhǔn)確性，快捷性；將有更多的商業(yè)應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)小型藥瓶名酒酒瓶放心豬肉UHF標(biāo)簽小型化和微型化，為防偽應(yīng)用開辟了廣闊的天地；很多體積小，價(jià)格敏感的商品將也很容易實(shí)現(xiàn)跟蹤和識(shí)別83超高頻電子標(biāo)簽（節(jié)點(diǎn)）微型化：

推動(dòng)UHFEPC技術(shù)新應(yīng)用－2長(zhǎng)距離UHF標(biāo)簽智慧公交系統(tǒng)UHF微型標(biāo)簽可以在很遠(yuǎn)的地方被準(zhǔn)確讀取將大大加快智慧商業(yè)應(yīng)用長(zhǎng)距離標(biāo)簽84物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)趨勢(shì)研究之二

無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍越來越大低軌道衛(wèi)星數(shù)據(jù)通訊有源RFID網(wǎng)絡(luò)802.11SWIFI網(wǎng)狀網(wǎng)3G/4G電信網(wǎng)絡(luò)85低軌道衛(wèi)星數(shù)據(jù)通訊，

物聯(lián)網(wǎng)連接更遙遠(yuǎn)美國(guó)最近發(fā)射了第二代低軌道衛(wèi)星；衛(wèi)星接收模塊實(shí)現(xiàn)了微型化，容易實(shí)現(xiàn)全球集裝箱，交通工具實(shí)時(shí)跟蹤聯(lián)網(wǎng)和監(jiān)控；低軌道衛(wèi)星M2M油管遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)例新一代低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)86長(zhǎng)距離有源電子標(biāo)簽和網(wǎng)絡(luò)，

擴(kuò)展RFID范圍和功能讀卡器網(wǎng)絡(luò)化有源標(biāo)簽讀卡器和喚醒基站標(biāo)簽具有網(wǎng)絡(luò)和定位功能87典型UHF有源標(biāo)簽硬件和協(xié)議軟件UHF有源標(biāo)簽工作距離：10-2000m(1.2mi)頻率：433MHz速率：28kbps標(biāo)簽容量：數(shù)千個(gè)標(biāo)簽具有multi-hop,sensors,security,IPv6和很多功能軟件協(xié)議C語言代碼1萬行編譯后執(zhí)行代碼典型8-16KB長(zhǎng)距離有源電子標(biāo)簽和網(wǎng)絡(luò)：標(biāo)簽結(jié)構(gòu)性能和軟件有源標(biāo)簽電路板88長(zhǎng)距離有源電子標(biāo)簽和網(wǎng)絡(luò)廣闊的應(yīng)用范圍和全球市場(chǎng)89802.11SWi-Fi網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍越來越大802.11S網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?02.11S都市無線網(wǎng)絡(luò)802.11S車載無線網(wǎng)絡(luò)90物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)趨勢(shì)研究之三

無線SOC結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜無線單片機(jī)（無線SOC）處理器內(nèi)核從8位到16位，到32位，再到多處理器，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜；不僅實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)在芯片，而且實(shí)現(xiàn)了無線網(wǎng)絡(luò)在芯片；我們從分析GS1010WI－FI無線單片機(jī)來看這個(gè)技術(shù)趨勢(shì)；GS1010WI-FI無線單片機(jī)結(jié)構(gòu)91物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)趨勢(shì)研究之四

無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧設(shè)計(jì)越來越難低功耗藍(lán)牙協(xié)議棧92物聯(lián)網(wǎng)/傳感網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用智能家居/樓宇/小區(qū)現(xiàn)代農(nóng)場(chǎng)區(qū)域定位健康照顧智慧超市物流倉儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測(cè)智慧交通智慧路燈軍事反恐空間海洋探索資源勘探無人偵察機(jī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)無線城市醫(yī)療衛(wèi)生現(xiàn)代工業(yè)井下監(jiān)測(cè)建筑監(jiān)測(cè)固定資產(chǎn)管理動(dòng)物跟蹤污染監(jiān)控災(zāi)難預(yù)防…

…93一、虛擬農(nóng)場(chǎng)94一、何為虛擬農(nóng)場(chǎng)？95需求分析整個(gè)傳感網(wǎng)系統(tǒng)主要由無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。ZigBee網(wǎng)關(guān)與監(jiān)控端的PC機(jī)或終端計(jì)算設(shè)備采用RS232/USB或Ethernet或GPRS通信方式與上位機(jī)軟件通信。ZigBee路由器構(gòu)成無線傳感網(wǎng)內(nèi)通信主干網(wǎng)，路由間距可按實(shí)地測(cè)試結(jié)果部署，廠商實(shí)測(cè)ZigBee模塊距離500米以上。主干網(wǎng)路由節(jié)點(diǎn)不能實(shí)現(xiàn)低功耗，可采用工業(yè)蓄電池（使用時(shí)間至少為6～8個(gè)月）或采用大棚內(nèi)有線供電。終端節(jié)點(diǎn)包括兩部分：1）傳感數(shù)據(jù)采集設(shè)備；2）ZigBee高頻模塊。兩部分集成方式有兩種可選：1）傳感數(shù)據(jù)采集設(shè)備與ZigBee高頻模塊集成到一個(gè)設(shè)備；2）ZigBee高頻模塊與傳感設(shè)備以可插拔形式集成。傳感節(jié)點(diǎn)承載傳感器數(shù)量由MCU而定，至少可支持5種傳感器。終端節(jié)點(diǎn)的通信任務(wù)是將采集的傳感數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到主干網(wǎng)路由節(jié)點(diǎn)。終端節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)低功耗，亦可采用電池供電。監(jiān)控端上位機(jī)軟件可實(shí)時(shí)采集終端節(jié)點(diǎn)傳感數(shù)據(jù)，且支持可視化傳感數(shù)據(jù)監(jiān)控。可監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)包括：1）傳感節(jié)點(diǎn)傳感數(shù)據(jù)曲線圖；2）無線傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D結(jié)構(gòu)；3）網(wǎng)絡(luò)健康狀態(tài)；4）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電池容量；5）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)門限報(bào)警、自動(dòng)控制；6）可視化控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備（LED燈、電機(jī)、繼電器等）96二、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)97二、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)98三、感知層（WSN）設(shè)計(jì)99三、感知層（WSN）設(shè)計(jì)100三、感知層（短距離無線）101三、感知層（短距離無線）102三、感知層（不同網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)比較）103三、感知層（節(jié)點(diǎn)）設(shè)計(jì)104無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)105國(guó)產(chǎn)工業(yè)級(jí)ZigBee長(zhǎng)距離數(shù)傳模塊型號(hào)SLEESoCCC2430（8051內(nèi)核）網(wǎng)絡(luò)Mesh,Point-to-Point支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議ZigBee2006Z-Stack?ZigBeeCertified內(nèi)置軟件（選配）AT指令集（內(nèi)置ZigBee協(xié)議棧）工作頻率2.4GHz發(fā)射功率TxPowe