物联网接入技术物联网IOTInternetofThings是把所有物品通过射频(共5页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上物联网接入技术物联网IOT（Internet of Things）是把所有物品通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。在物联网中，物品标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络自动采集到中央信息系统，实现对物品的识别，然后通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的管理和监控。物联网应用可分为传感网络，传输网络，应用网络三层，系统应用流程可分为：首先对目标物体属性进行标识，静态属性可直接存储在标签中，动态属性可由传感器实时探测；其次识别设备完成对目标物体信息的读取，并将信息转换为适合网络传输的数据格式；再次，将目标物体的信息通过网络传输到信息处理中心，由处理中心对物体信息进行相关的操作。物联网接入技术是构建物联网的核心主要包括以太网技术，WLAN技术，Bluetooth技术，Zigbee技术，UWB技术，NFC技术。Ethernet技术即以太网技术，是比较成熟稳定的联网技术，配合光网技术的发展，它目前是最为主流的网联网接入技术。是一种组网技术。制定的标准给出了以太网的技术标准。它规定了包括的连线、电信号和介质访问层的内容。以太网是当前应用最普遍的局域网技术。它很大程度上取代了其他局域网标准，如（token ring）、和。以太网的标准拓扑结构为总线型，但目前的快速以太网（、标准）为了最大程度的减少冲突，最大程度的提高网络速度和使用效率，使用（Switch hub）来进行网络连接和组织，这样，以太网的拓扑结构就成了星型，但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect 即带冲突检测的载波监听多路访问）的总线争用技术。为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信，以便在更大的范围内建立计算机网络，（ISO）在1978年提出了“开放系统互联参考模型”，即著名的（Open System Interconnection/Reference Model）。它将的通信协议划分为七层，自下而上依次为：（Physics Layer）、（Data Link Layer）、（Network Layer）、（Transport Layer）、（Session Layer）、（Presentation Layer）、（Application Layer）。但在实际的应用生产过程中，使用的是TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/互联协议）网络通讯协议。TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网络层、传输层、。WLAN(Wireless Local Area Network，无线局域网)，是指应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系,从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。WLAN 通信系统一般使用在同一座建筑内。WLAN 使用 ISM (Industrial、Scientific、Medical) 无线电广播频段通信。WLAN 的 IEEE 802.11a 标准使用 5 GHz 频段，支持的最大速度为 54 Mb/s，而IEEE 802.11b 和 IEEE 802.11g标准使用2.4 GHz 频段，分别支持最大11 Mb/s 和54 Mb/s的速度。IEEE802.11WLAN提供两种运作模式：Ad-Hoc模式（点对点或对等模式）与Infrastructure模式（即基础模式），二者差别在于是否采用了接入点AP（Access Point）。目前大部分WLAN采用Infrastructure模式组网，移动终端通过AP接入网络。在基础结构网络中，具有无线接口卡的无线终端以无线接入点AP为中心，通过无线网桥AB、无线接入网关AG、无线接入控制器AC和无线接入服务器AS等将无线局域网与有线网网络连接起来，可以组建多种复杂的无线局域网接入网络，实现无线移动办公的接入。Wi-Fi（Wireless Fidelity，无线保真），实质上是一种商业认证，具有Wi-Fi认证的产品符合IEEE 802.11b无线网络规范，它是当前应用最为广泛的WLAN标准，采用波段是2.4GHz。IEEE 802.11b无线网络规范，最高带宽为11 Mb/s，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5Mb/s、2Mbps和1Mb/s，带宽的自动调整，有效的保障了网络的稳定性和可靠性。Wi-Fi同时也是一种无线联网的技术，以前通过网线连接电脑，而现在则是通过来连网，常见的就是一个，那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用WIFI连接方式进行联网，如果无线路由器连接了一条线路或者别的上网线路，则又被称为“”。Wi-Fi是目前无线接入的主流标准，但是在Intel的强力支持下，Wi-Fi已经有了接班人。它就是全面兼容现有Wi-Fi的WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access，即全球微波互联接入），对比于Wi-Fi的802.11标准，WiMAX采用802.16系列标准，使用频段范围2-66GHZ。与前者相比，WiMAX具有更远的传输距离、更宽的频段选择以及更高的接入速度等等，预计会在未来成为无线网络的一个主流标准。WAPI（Wireless LAN Authentication and Privacy Infrastructure，无线局域网鉴别和保密基础结构）是无线局域网(WLAN)中的一种传输协议，是一种安全协议，中国无线局域网安全强制性标准，它与现行的802.11b传输协议比较相近。其安全性要比Wi-Fi高出许多。Bluetooth技术即蓝牙技术，其基础为使用IEEE802.15协议，是一种开放性的、支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术，而蓝牙4.0版本其有效传输距离达100米。能在包括移动电话、汽车、PDA、无线耳机、笔记本电脑、甚至家用电器等相关外设等众多设备之间采用无线方式联接起来，进行信息交换。利用蓝牙技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM是一种无需申请许可证（即工业、科学、医学）频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。蓝牙的结构体系，它是由底层硬件模块，中间层和高端应用层三大部分组成。底层模块是蓝牙技术的核心模块，所有嵌入蓝牙技术的设备都必须包括底层模块。它主要由链路管理层LMP（Link Manager Protocol）、基带层BB（Base Band）和射频RF（Rodio Fraquency）组成。蓝牙主机控制器接口HCI（Host Cntroller Interface）由基带控制器、连接管理器、控制和事件寄存器等组成。它是蓝牙协议中软硬件之间的接口，提供了一个调用下层BB、LM、状态和控制寄存器等硬件的统一命令，上、下两个模块接口之间的消息和数据的传递必须通过HCI的解释才能进行。HCI层以上的协议软件实体运行在主机上，而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成，二者之间通过传输层进行交互。中间协议层由逻辑链路控制与适配协议L2CAP（Logical Link Control and Adaptation Protocol）、服务发现协议SDP（Service Discovery Protocol）、串口仿真协议或称线缆替换协议（RFCOM）和二进制电话控制协议TCS（Telephony Control protocol Spectocol）组成。高端应用层位于蓝牙协议栈的最上部分。一个完整的蓝牙协议栈按其功能又可划分为四层：核心协议层（BB、LMP、LCAP、SDP）、线缆替换协议层（RFCOMM）、电话控制协议层（TCS-BIN）、选用协议层（PPP、TCP、TP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE）。而高端应用层是由选用协议层组成。选用协议层中的PPP（Point-to-Point Protocol）是点到点协议，由封装、链路控制协议、网络控制协议组成，定义了串行点到点链路应当如何传输因特网协议数据，它要用于LAN接入、拨号网络及传真等应用规范；TCP/IP（传输控制协议/网络层协议）、UDP（User Datagram Protocol对象交换协议）是三种已有的协议，它定义了因特网与网络相关的通信及其他类型计算机设备和外围设备之间的通信。蓝牙采用或共享这些已有的协议去实现与连接因特网的设备通信，这样，既可提高效率，又可在一定程度上保证蓝牙技术和其它通信技术的互操作性；OBEX（Object Exchange Protocol）是对象交换协议，它支持设备间的数据交换，采用客户/服务器模式提供与HTTP（超文本传输协议）相同的基本功能。Zigbee技术通常称为紫峰技术，其基础为IEEE802.15.4标准，根据这个协议规定的技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。而且，对于工业现场，这种无线数据传输是高可靠的，并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。在ZigBee 技术中，使用网状网拓扑结构，自动路由，动态组网，直序扩频的方式，就是为了满足工业自动化控制现场的这种需要。现已广泛应用于智能化建筑，家具，文教，卫生，科研以及工业控制等领域，并迅速成为物联网的主要接入技术。Zigbee协议栈（Z-STACK）是Zigbee技术的核心，包括物理层（PHY）、MAC层、网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。协议栈的层与层之间通过服务接入点(SAP)进行通信，SAP是某一特定层提供的服务与上层之间的接口。 ZigBee堆栈的大多数层有两个接口：数据实体接口和管理实体接口。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务。管理实体接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。UWB技术即超宽带（Ultra Wide Band）技术，UWB无线通信是一种不用载波,而采用时间间隔极短(小于1ns)的脉冲进行通信的方式，也称做脉冲无线电( Impulse Radio)、时域(Time Domain)或无载波(Carrier Free)通信，UWB调制采用脉冲宽度在ns级的快速上升和下降脉冲，脉冲覆盖的频谱从直流至GHz。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率.UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势，主要应用于室内通信、高速无线LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达等领域。FCC在2002年宣布UWB可用于精确测距，金属探测，新一代WLAN和无线通信。为保护GPS，导航和军事通信频段，UWB限制在3.1 - 10.6 GHz和低于41 dB发射功率。UWB技术最基本的工作原理是发送和接收脉冲间隔严格受控的高斯单周期超短时脉冲，超短时单周期脉冲决定了信号的带宽很宽，接收机直接用一级前端交叉相关器就把脉冲序列转换成基带信号，省去了传统通信设备中的中频级，极大地降低了设备复杂性。 UWB技术采用脉冲位置调制PPM单周期脉冲来携带信息和信道编码，一般工作脉宽0.1-1.5ns (1纳秒= 一亿分之一秒)，重复周期在25-1000ns。NFC技术（Near Field Communication）即近距离无线通讯技术，脱胎于无线设备间的一种非接触式射频识别（RFID）及互联技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输（在十厘米内）交换数据。与RFID一样，NFC信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递，但两者之间还是存在很大的区别。首先，NFC是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术，其传输范围比RFID小，RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米，但由于NFC采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。 其次，NFC与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。再次，NFC还是一种近距离连接协议，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。与无线世界中的其他连接方式相比，NFC是一种近距离的私密通信方式。最后，RFID更多的被应用在生产、物流、跟踪、资产管理上，而NFC则在门禁、公交、手机支付等领域内发挥着巨大的作用。可以在移动设备，消费类电子产品，个人微型计算机和智能控件工具间进行近距离无线通信。专心-专注-专业