物聯(lián)網(wǎng)概論 課件 第6、7章 傳感器、傳感器網(wǎng)絡(luò)

《物聯(lián)網(wǎng)概論（第3版）》第6章傳感器第6章傳感器6.1傳感器的基本概念6.2傳感器種類6.3傳感器應(yīng)用6.4新型傳感器6.1傳感器的基本概念6.1.1傳感器的定義6.1.2傳感器的構(gòu)成6.1.3傳感器的特性6.1.1傳感器的定義GB7665－87對(duì)傳感器的定義“能夠感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置”《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛4傳感器的功能一感二傳感受被測(cè)信息并傳送出去《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛56.1.2傳感器的構(gòu)成敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛6傳感器的構(gòu)成《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛7傳感器結(jié)構(gòu)類型自源型輔助能源型帶激勵(lì)源外源型?！段锫?lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛86.1.3傳感器的特性靜態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛9傳感器靜態(tài)特性線性度靈敏度遲滯重復(fù)性漂移《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛10擬合方法《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛11傳感器動(dòng)態(tài)特性時(shí)域單位階躍響應(yīng)性能指標(biāo)頻域頻率特性性能指標(biāo)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛12

6.2傳感器種類6.2.1阻抗型傳感器6.2.2電壓型傳感器6.2.3磁敏型傳感器6.2.1阻抗型傳感器1.電阻式傳感器2.電容式傳感器3.電感式傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛141.電阻式傳感器電位器式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛15電阻式傳感器產(chǎn)品（a）是典型的電位器式傳感器（b）是BF350-3AA型電阻應(yīng)變片《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛16電位器式傳感器電位器式傳感器工作原理《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛17電位器式傳感器的結(jié)構(gòu)形式線繞電位器非線繞電位器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛18電阻應(yīng)變式傳感器基于應(yīng)變電阻效應(yīng)的電阻式傳感器應(yīng)變片組成結(jié)構(gòu)應(yīng)變片測(cè)量電路彈性敏感元件一些附件如外殼連接設(shè)備等《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛19

2.電容式傳感器變極距型電容傳感器變面積型電容傳感器變介電常數(shù)型電容傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛20電容式傳感器產(chǎn)品ZCS1100型精密電容位移傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛213.電感式傳感器自感式傳感器互感式傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛22自感式傳感器組成線圈鐵芯銜鐵《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛23自感式傳感器類型變氣隙式變面積式螺管式《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛24自感式傳感器產(chǎn)品《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛256.2.2電壓型傳感器1.壓電式傳感器2.熱電偶傳感器3.光電式傳感器4.光纖傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛261.壓電式傳感器壓電效應(yīng)壓電元件有源傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛27壓電材料類型壓電晶體（單晶）壓電石英晶體其他壓電單晶壓電陶瓷（多晶半導(dǎo)瓷）新型壓電材料壓電半導(dǎo)體有機(jī)高分子壓電材料《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛28壓電式傳感器產(chǎn)品《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛29

2.熱電偶傳感器熱電效應(yīng)簡(jiǎn)稱熱電偶《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛30熱電效應(yīng)示意圖塞貝克效應(yīng)回路中產(chǎn)生的電勢(shì)使熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋段锫?lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛31熱電材料規(guī)格表型號(hào)標(biāo)志材料溫度范圍(0C）型號(hào)標(biāo)志材料溫度范圍(0C）S鉑銠10-鉑-50~1768N鎳鉻硅-鎳硅-270~1300R鉑銠13-鉑-50~1768E鎳鉻-康銅-270~1000B鉑銠30-鉑銠60~1820J鐵-康銅-210~1200K鎳鉻-鎳硅-270~1372T銅-康銅-270~400《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛32熱電偶傳感器產(chǎn)品高溫?zé)犭娕紓鞲衅鳌段锫?lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛333.光電式傳感器光電發(fā)射型光電器件光導(dǎo)型光電器件光伏型光電器件《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛34光電效應(yīng)外光電效應(yīng)光導(dǎo)效應(yīng)光生伏特效應(yīng)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛35光電傳感器的類型透射式反射式輻射式遮擋式開(kāi)關(guān)式《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛36光電傳感器產(chǎn)品紅外避障傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛376.2.3磁敏型傳感器1.霍爾傳感器2.磁電傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛381.霍爾傳感器霍爾效應(yīng)當(dāng)有電流流過(guò)時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛39霍爾效應(yīng)原理圖《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛40霍爾傳感器霍爾電流傳感器霍爾位移傳感器霍爾位置傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛41霍爾電流傳感器通電螺線管內(nèi)部存在磁場(chǎng)其大小與導(dǎo)線中的電流成正比《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛42霍爾位移傳感器的原理幾種產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)的磁系統(tǒng)幾種霍爾位移傳感器的靜態(tài)特性《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛43霍爾位移傳感器HP-M/HW-M型霍爾位移傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛44霍爾位置傳感器四霍爾元件組合定位《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛45霍爾位置傳感器產(chǎn)品用霍爾位置傳感器制成的復(fù)位開(kāi)關(guān)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛462.磁電傳感器變磁通式傳感器恒磁通式傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛47磁電式扭矩傳感器一般結(jié)構(gòu)模型《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛48磁電感應(yīng)式流量計(jì)結(jié)構(gòu)模型《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛49磁電轉(zhuǎn)速傳感器HZ-60式無(wú)源磁電轉(zhuǎn)速傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛506.3傳感器的應(yīng)用6.3.1光纖傳感器6.3.2濕敏傳感器6.3.3氣體傳感器6.3.4生物傳感器6.3.1光纖傳感器利用光導(dǎo)纖維的傳光特性光學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度波長(zhǎng)頻率相位偏正態(tài)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛52光纖傳感器產(chǎn)品光纖陀螺儀《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛536.3.2濕敏傳感器1.氯化鋰濕敏電阻2.半導(dǎo)體陶瓷濕敏電阻《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛546.3.3氣體傳感器1.半導(dǎo)體氣體傳感器2.震動(dòng)頻率型氣體傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛551.半導(dǎo)體氣體傳感器電阻型氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器非電阻型MOSFET金屬氧化層半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛56氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器傳感器吸入一定的氧化性氣體，則阻值增大《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛57氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器產(chǎn)品TGS821型氫氣傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛58MOSFET氣體傳感器工作原理?yè)]發(fā)性有機(jī)化合物氣體與催化金屬接觸發(fā)生反應(yīng)反應(yīng)產(chǎn)物擴(kuò)散到MOSFET的柵極從而改變了器件的性能《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛592.震動(dòng)頻率型氣體傳感器表面彈性波傳感器晶振膜傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛60表面彈性波傳感器SAWsurfaceacousticwavedevice《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛61晶振膜傳感器QCMquartzcrystalmicro-balance石英晶體微質(zhì)量秤晶體片涂層接觸被測(cè)氣體有氣體分子吸附時(shí)膜質(zhì)量增加諧振頻率降低《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛626.3.4生物傳感器

微生物傳感器免疫傳感器組織傳感器細(xì)胞傳感器酶?jìng)鞲衅鱀NA傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛636.4新型傳感器6.4.1多功能傳感器6.4.2MEMS傳感器6.4.3納米傳感器6.4.4智能傳感器6.4.1多功能傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛65實(shí)現(xiàn)形式應(yīng)用舉例多功能傳感器的實(shí)現(xiàn)形式幾種不同的敏感元件組合在一起同一敏感元件的不同效應(yīng)同一敏感元件在不同的激勵(lì)下所表現(xiàn)出不同的特性《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛66多功能傳感器產(chǎn)品HCS01多功能傳感器一個(gè)三軸加速度傳感器一個(gè)氣壓傳感器兩個(gè)磁阻傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛676.4.2MEMS傳感器1．MEMS的特點(diǎn)2．MEMS的組成3．MEMS的應(yīng)用4．MEMS傳感器的工作原理《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛68MEMS微機(jī)電系統(tǒng)MicroElectroMechanicalSystem特征尺度介于1μm和1nm之間既有電子部件，又有機(jī)械部件《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛691．MEMS的特點(diǎn)微型化批量生產(chǎn)集成化方便擴(kuò)展多學(xué)科交叉《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛70

2．MEMS的組成微傳感器微執(zhí)行器信號(hào)處理和控制電路通信接口電源等部件《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛71MEMS系統(tǒng)組成及信號(hào)流圖《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛72

3．MEMS的應(yīng)用MEMS傳感器速度加速度壓力溫度濕度氣體磁、光、聲生物化學(xué)等《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛73電腦體感控制器基于MEMS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的電腦體感控制器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛74MEMS傳感器微壓力傳感器微加速度傳感器微陀螺微流量傳感器微氣體傳感器微溫度傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛754．MEMS傳感器的工作原理微壓力傳感器MEMS硅壓阻式壓力傳感器MEMS硅電容式壓力傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛76MEMS硅壓阻式壓力傳感器原理《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛77MEMS硅壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖應(yīng)力杯《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛78硅壓阻式壓力傳感器產(chǎn)品《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛79MEMS硅電容式壓力傳感器結(jié)構(gòu)模型產(chǎn)品《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛806.4.3納米傳感器納米電化學(xué)生物傳感器納米化學(xué)傳感器納米氣敏傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛816.4.4智能傳感器1．智能傳感器的特征2．智能傳感器的組成和工作原理《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛821．智能傳感器的特征A/D模塊自己的指令系統(tǒng)自我診斷功能雙向數(shù)據(jù)通信功能數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能自動(dòng)補(bǔ)償功能自校準(zhǔn)功能安全識(shí)別功能和超限報(bào)警功能《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛832．智能傳感器組成和工作原理智能傳感器組成智能傳感器工作原理《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛84智能傳感器組成傳感器敏感元件信號(hào)處理模塊微處理器模塊輸出接口電路《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛85智能傳感器工作原理智能傳感器在工作時(shí)的信號(hào)流程《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛86智能壓力傳感器的結(jié)構(gòu)圖《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛87智能壓力傳感器的組成微處理器主機(jī)模板模擬量輸入模板標(biāo)準(zhǔn)總線模板接口模板《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛88智能傳感器產(chǎn)品ST-3000智能壓力傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛89智能壓力傳感器原理框圖ST-3000系列智能壓力傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛90總結(jié)傳感器的基本概念傳統(tǒng)傳感器傳感器應(yīng)用新型傳感器《物聯(lián)網(wǎng)概論（第3版）》第7章傳感器網(wǎng)絡(luò)第7章傳感器網(wǎng)絡(luò)7.1有線傳感器網(wǎng)絡(luò)7.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述7.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議7.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)技術(shù)7.5無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心支撐技術(shù)7.6無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSNWirelessSensorNetwork有線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛94

7.1有線傳感器網(wǎng)絡(luò)7.1.1現(xiàn)場(chǎng)總線7.1.2CAN總線7.1.3M-bus總線7.1.1現(xiàn)場(chǎng)總線《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛96定義特點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線的定義現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信的系統(tǒng)也被稱為開(kāi)放式、數(shù)字化、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)絡(luò)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛97現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特點(diǎn)系統(tǒng)的開(kāi)放性互可操作性與互用性現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛98現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)節(jié)省硬件數(shù)量與投資節(jié)省安裝費(fèi)用節(jié)省維護(hù)開(kāi)銷用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動(dòng)權(quán)提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛99幾種有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)FFLonWorksProfibusHARTCAN《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1007.1.2CAN總線控制器局域網(wǎng)絡(luò)ControlAreaNetwork德國(guó)Bosch公司推出汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛101CAN總線的特點(diǎn)多主站總線分布式實(shí)時(shí)控制載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)短報(bào)文《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛102CAN總線的分層結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)鏈路層邏輯鏈路控制子層LLC媒體訪問(wèn)控制子層MAC物理層《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛103CAN協(xié)議的信息幀類型數(shù)據(jù)幀用于傳送數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程幀請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)錯(cuò)誤幀標(biāo)識(shí)探測(cè)到發(fā)生的錯(cuò)誤超載幀延遲下一個(gè)信息幀《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛104CAN數(shù)據(jù)幀的組成字段幀起始仲裁控制數(shù)據(jù)校驗(yàn)應(yīng)答幀結(jié)束《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1057.1.3M-bus總線M-Bus的協(xié)議模型物理層鏈路層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1067.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述7.2.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成7.2.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)7.2.3WSN所面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢(shì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定義由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的大量廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成的，并通過(guò)無(wú)線通信形式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1087.2.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛109無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)匯聚節(jié)點(diǎn)管理節(jié)點(diǎn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1101.無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)微型的嵌入式系統(tǒng)信息收集處理傳遞存儲(chǔ)融合轉(zhuǎn)發(fā)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛111無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛112無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組成傳感模塊處理模塊無(wú)線通信模塊能量供應(yīng)模塊《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1132.匯聚節(jié)點(diǎn)功能較為強(qiáng)大的嵌入式基站主要負(fù)責(zé)收集、匯聚數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)關(guān)提交給管理節(jié)點(diǎn)匯聚節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)通常集成在一個(gè)物理設(shè)備中《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1143.管理節(jié)點(diǎn)一臺(tái)計(jì)算機(jī)或者功能強(qiáng)大的嵌入式處理設(shè)備配置和管理網(wǎng)絡(luò)發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1157.2.2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛116無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1177.1.4WSN所面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢(shì)靈活、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)跨層設(shè)計(jì)與其他網(wǎng)絡(luò)的融合《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛118無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)自組織網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)匯聚型網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛119無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征自組網(wǎng)絡(luò)Adhoc網(wǎng)絡(luò)無(wú)基礎(chǔ)設(shè)施自組織的無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛120

7.3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議7.3.1MAC協(xié)議7.3.2路由協(xié)議7.3.3傳輸協(xié)議7.3.1MAC協(xié)議《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1221．競(jìng)爭(zhēng)型MAC協(xié)議2．調(diào)度型MAC協(xié)議 3．混合型MAC協(xié)議MAC媒介訪問(wèn)控制MediumAccessControl共享信道的分配《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛123無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議特殊性能量有效性可擴(kuò)展性沖突避免信道利用率時(shí)延吞吐量公平性《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛124MAC協(xié)議類型競(jìng)爭(zhēng)型調(diào)度型混合型《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1251．競(jìng)爭(zhēng)型MAC協(xié)議CSMA/CAS-MACT-MACPMACWiseMACSift《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛126S-MAC協(xié)議S-MAC協(xié)議的消息收發(fā)序列《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛127T-MAC協(xié)議T-MAC協(xié)議的基本機(jī)制《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛128T-MAC協(xié)議早睡問(wèn)題時(shí)間幀劃分《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛129

2．調(diào)度型MAC協(xié)議TRAMASMACSDMAC《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛130TRAMA協(xié)議包括三個(gè)部分：鄰居協(xié)議NP調(diào)度交換協(xié)議SEP自適應(yīng)時(shí)隙選擇算法AEA《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛131分配方法TDMA時(shí)分多址時(shí)分復(fù)用FDMA頻分多址CDMA碼分多址《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1323．混合型MAC協(xié)議μ-MACZMAC《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛133μ-MAC協(xié)議適合于周期性數(shù)據(jù)采集的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)固定基站提供信標(biāo)源實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步信道結(jié)構(gòu)競(jìng)爭(zhēng)期無(wú)競(jìng)爭(zhēng)期《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛134Z-MAC協(xié)議低流量條件下使用CSMA信道訪問(wèn)方式高流量條件下使用TDMA信道方式《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1357.2.2路由協(xié)議1．以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議2．集群結(jié)構(gòu)路由協(xié)議3．基于地理位置信息的路由協(xié)議4．基于服務(wù)質(zhì)量的路由協(xié)議《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛136傳感器網(wǎng)絡(luò)路由特點(diǎn)能量高效可擴(kuò)展性魯棒性快速收斂性《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1371．以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合減少冗余的數(shù)據(jù)傳輸?shù)湫蛥f(xié)議SPINDD《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛138SPIN協(xié)議SPIN協(xié)議的工作流程《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛139DD協(xié)議定向擴(kuò)散協(xié)議DirectedDiffusion《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1402．集群結(jié)構(gòu)路由協(xié)議LEACHPEGASISTEENAPTEENTTDD《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛141LEACH協(xié)議LEACH協(xié)議網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛142PEGASIS協(xié)議PEGASIS協(xié)議網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1433．基于地理位置信息路由協(xié)議GAFGPSRGEAR《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1444．基于服務(wù)質(zhì)量的路由協(xié)議SARSPEED《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1457.3.3傳輸協(xié)議1．PSFQ傳輸協(xié)議2．ESRT傳輸協(xié)議《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛146無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議技術(shù)由傳感器執(zhí)行擁塞檢測(cè)采用事件到匯聚節(jié)點(diǎn)的可靠性模型消極確認(rèn)機(jī)制局部緩存和錯(cuò)誤恢復(fù)機(jī)制《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1471．PSFQ傳輸協(xié)議PSFQPumpSlowlyFetchQuickly緩發(fā)快取《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛148PSFQ傳輸協(xié)議機(jī)制緩存機(jī)制每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)都緩存數(shù)據(jù)報(bào)文。消極確認(rèn)機(jī)制索取匯聚機(jī)制NACK報(bào)文中飽含希望接受的所有數(shù)據(jù)報(bào)文的序號(hào)。局部錯(cuò)誤恢復(fù)的快速索取和慢速發(fā)布機(jī)制《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1492．ESRT傳輸協(xié)議ESRTEvent-to-SinkReliableTransport事件到匯聚節(jié)點(diǎn)的可靠傳輸《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛150

7.4無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)技術(shù)7.4.1ZigBee7.4.2Z-WAVE7.4.3EnOcean7.4.4Thread無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)模式網(wǎng)狀模式簇樹(shù)模式星型模式《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1527.4.1ZigBee網(wǎng)絡(luò)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛153簡(jiǎn)介特點(diǎn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介ZigBee聯(lián)盟IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)個(gè)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛154ZigBee網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)2.4GHz傳輸速率為20~250kbit/s傳輸距離為10~75m，《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛155ZigBee網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)省電廉價(jià)可靠時(shí)延短網(wǎng)絡(luò)容量大安全保障《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛156ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛157ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備全功能設(shè)備FFDFull-FunctionDevice精簡(jiǎn)功能設(shè)備RFDReduced-FunctionDevice《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛158ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型協(xié)調(diào)器路由器終端設(shè)備《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛159協(xié)調(diào)器星型點(diǎn)到點(diǎn)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛160ZigBee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型網(wǎng)狀簇樹(shù)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛161ZigBee協(xié)議棧1．ZigBee物理層2．ZigBee媒介訪問(wèn)控制層3．ZigBee網(wǎng)絡(luò)層4．ZigBee應(yīng)用層《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛162ZigBee協(xié)議棧4層模型《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛163ZigBee數(shù)據(jù)的封裝ZigBee各層幀結(jié)構(gòu)的封裝關(guān)系《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1641．ZigBee物理層1）激活和休眠射頻收發(fā)器；2）信道能量檢測(cè)；3）鏈路質(zhì)量指示；4）空間信道評(píng)估；5）信道的頻段選擇；6）收發(fā)數(shù)據(jù)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛165物理層參考模型《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛166三個(gè)頻段27個(gè)信道信道的頻段中心《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛167信道分配及調(diào)制方式IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)工作頻率、帶寬以及調(diào)制方式等參數(shù)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛168物理層（MHz）頻段（MHz）擴(kuò)頻參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)碼片速率（kchip/s）調(diào)制方式比特率（kbps）符號(hào)速率（ksymbols/s）符號(hào)868/915868~868.6300BPSK2020二進(jìn)制902~928600BPSK4040二進(jìn)制24502400~2483.32000O-QPSK25062.5十六進(jìn)制物理幀結(jié)構(gòu)PPDU組成PHYProtocolDataUnit同步頭物理幀頭物理幀負(fù)載《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛169

2．ZigBee媒介訪問(wèn)控制層MAC數(shù)據(jù)服務(wù)MAC管理服務(wù)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛170MAC子層功能協(xié)調(diào)器產(chǎn)生、發(fā)送信標(biāo)幀，普通設(shè)備根據(jù)信標(biāo)幀與協(xié)調(diào)器同步；支持PAN網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)和取消關(guān)聯(lián)（association）（disassociation）使用CSMA-CA機(jī)制訪問(wèn)物理信道；采用時(shí)槽保障機(jī)制；GuaranteedTimeSlot，GTS提供MAC實(shí)體間的可靠連接；支持無(wú)線信道安全《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛171MAC層參考模型《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛172MAC幀構(gòu)成幀頭MHRMAC負(fù)載幀尾MHR《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛173MAC幀格式《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛174

3．ZigBee網(wǎng)絡(luò)層節(jié)點(diǎn)加入或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)接收或拋棄其它節(jié)點(diǎn)路由查找傳送數(shù)據(jù)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛175網(wǎng)絡(luò)層接口與結(jié)構(gòu)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛176ZigBee網(wǎng)絡(luò)層幀結(jié)構(gòu)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1774．ZigBee應(yīng)用層應(yīng)用支持子層應(yīng)用對(duì)象應(yīng)用框架《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛178應(yīng)用支持子層參考模型《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1797.4.2Z-WAVE節(jié)點(diǎn)類型路由協(xié)議?！段锫?lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛180Z-WAVE網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類型控制節(jié)點(diǎn)子節(jié)點(diǎn)《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛181Z-WAVE路由機(jī)制動(dòng)態(tài)路由源路由《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛182Z-WAVE協(xié)議棧6層《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1837.4.3EnOcean1.EnOcean的特點(diǎn)2.EnOcean協(xié)議?！段锫?lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1841.EnOcean的特點(diǎn)能量采集和轉(zhuǎn)換高質(zhì)量的無(wú)線通信超低功耗的芯片組《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1852.EnOcean協(xié)議棧標(biāo)準(zhǔn)層服務(wù)數(shù)據(jù)單元

在該標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有定義應(yīng)用層

表示層

會(huì)話層

傳輸層

ISO/IEC14543-3-10

網(wǎng)絡(luò)層目的地尋址報(bào)文（封裝/解封裝）

報(bào)文報(bào)文轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)（RORG和STATUS處理）重復(fù)(STATUS處理)

數(shù)據(jù)鏈路層子報(bào)文結(jié)構(gòu)

子報(bào)文散列算法子報(bào)文計(jì)時(shí)先聽(tīng)后說(shuō)

物理層編碼/解碼(INV和SYNC)

位/幀無(wú)線接收/發(fā)送《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1867.4.4Thread1.Thread網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)2．Thread網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和拓?fù)?/p>

3．Thread協(xié)議棧模型4.Thread網(wǎng)絡(luò)的路由5.Thread網(wǎng)絡(luò)的連接《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛187

7.5無(wú)線傳感網(wǎng)核心支撐技術(shù)7.5.1拓?fù)淇刂?.5.2時(shí)間同步7.5.3數(shù)據(jù)融合7.5.1拓?fù)淇刂啤段锫?lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1891．功率控制算法2．層次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制算法拓?fù)淇刂频囊饬x降低節(jié)點(diǎn)能量消耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間利于應(yīng)用分布式算法為路由協(xié)議提供基礎(chǔ)有利于數(shù)據(jù)融合降低節(jié)點(diǎn)通信干擾，提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1901．功率控制算法發(fā)射功率決定了節(jié)點(diǎn)的通信距離多跳方式盡可能地降低節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1912．層次拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)控制算法簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)簇頭節(jié)點(diǎn)分簇算法分布式集中式《物聯(lián)網(wǎng)概論》-韓毅剛1927.5.2時(shí)間同步1．無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸時(shí)延2．