物联网技术概论-物联网通信技术培训课件2010.pptx

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1、(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论桂小林桂小林桂小林桂小林 1 1桂小林桂小林桂小林桂小林 1 1 1 1物联网技术概论物联网技术概论(第第5章章)(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论桂小林桂小林桂小林桂小林 2 2物联网通信技术物联网通信技术物联网通信技术包含近距离无线通信技术、

2、有线传输技术、远距离无线通信技术、Internet技术等。如图5-1所示，利用近距离无线通信技术、有线传输技术组成局域网，实现感知数据的汇聚，利用Internet技术实现感知数据的共享，利用远距离无线通信技术弥补有线无法涉及的区域。这些技术集合在一起，成为实现物联网数据传输的关键通信技术。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论桂小林桂小林桂小林桂小林 3 3物联网通信技术物联网通信技术5.1 近距离无线通信技术近距离无线通信技术是实现无线局

3、域网、无线个人局近距离无线通信技术是实现无线局域网、无线个人局域网中节点、设备组网的常用通信技术，用于将传感域网中节点、设备组网的常用通信技术，用于将传感器、器、RFID，以及手机等移动感知设备的感知数据进行，以及手机等移动感知设备的感知数据进行数据汇聚，并通过网关传输到上层网络中。数据汇聚，并通过网关传输到上层网络中。近距离无线通信技术通常有近距离无线通信技术通常有Wi-Fi技术、蓝牙技术、技术、蓝牙技术、ZigBee技术。技术。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导

4、论物联网技术导论物联网技术导论桂小林桂小林桂小林桂小林 4 45.1.1 Wi-Fi技术技术5.1.1 Wi-Fi技术Wi-Fi（wireless fidelity，无线保真）技术，是一，无线保真）技术，是一种将种将PC机、笔记本、移动手持设备（如机、笔记本、移动手持设备（如PDA、手机）、手机）等终端以无线方式互相连接的短距离无线电通信技术。等终端以无线方式互相连接的短距离无线电通信技术。由由Wi-Fi 联盟于联盟于1999发布，发布，Wi-Fi联盟最初为无线联盟最初为无线以太网相容联盟（以太网相容联盟（Wireless Ethernet Compatibility Alliance，WEC

5、A），因此，），因此，Wi-Fi技术又称无线相容性认证技术。技术又称无线相容性认证技术。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论5.1.1 Wi-Fi技术技术Wi-Fi联盟主要针对移动设备，规范了基于IEEE 802.11协议的数据连接技术，用以支持包括本地无线局域网（Wireless Local Area Networks，WLAN）、个人局域网（Personal Area Networks，PAN）在内的网络。1.Wi-Fi常用的协议标准

6、1）工作于）工作于2.4GHz频段、数据传输率最高可达频段、数据传输率最高可达11Mbps的的IEEE 802.11b标准；标准；2）工作于）工作于5GHz频段、数据传输率最高可达频段、数据传输率最高可达54Mbps的的IEEE 802.11a标准；标准；3）工作于）工作于2.4GHz频段、数据传输率最高可达频段、数据传输率最高可达54Mbps的的IEEE 802.11g标准；标准；4）工作于）工作于2.4GHz/5GHz频段、数据传输率最高可达频段、数据传输率最高可达300Mbps的的IEEE 802.11n标准。标准。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推

7、荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论Wi-Fi常用协议标准常用协议标准(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论桂小林桂小林桂小林桂小林 8 85.1.1 Wi-Fi技

8、术技术2.Wi-Fi特点覆盖范围广：开放性区域的通信距离通常可达覆盖范围广：开放性区域的通信距离通常可达305 米，封闭性区米，封闭性区域的通信距离通常在域的通信距离通常在76 米到米到122 米之间。特别是基于智能天线技米之间。特别是基于智能天线技术的术的802.11n标准，可将覆盖范围扩大到几平方公里。标准，可将覆盖范围扩大到几平方公里。传输速度快：基于不同的传输速度快：基于不同的802.11标准，传输速度可从标准，传输速度可从11Mbps到到450Mbps。建网成本低，使用便捷：通过在机场、车站、咖啡店、图书馆等建网成本低，使用便捷：通过在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置

9、人员较密集的地方设置“热点热点”（HotSpot），即无线接入点），即无线接入点(Access Point，AP)，任意具备无线接入网卡的设备均可利用，任意具备无线接入网卡的设备均可利用Wi-Fi技术实现网络访问。技术实现网络访问。更健康更安全：更健康更安全：Wi-Fi技术采用技术采用IEEE802.11标准，实际发射功标准，实际发射功率约为率约为6070毫瓦，与在毫瓦，与在200毫瓦至毫瓦至1瓦间的手机发射功率相比，瓦间的手机发射功率相比，更加安全。更加安全。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主

10、编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论5.1.1 Wi-Fi技术技术3.Wi-Fi组网技术利用利用Wi-Fi技术实现组网，称为无线技术实现组网，称为无线LAN。无线。无线LAN有有两种模式两种模式一种是没有接入点的一种是没有接入点的Ad-hoc模式，利用模式，利用Wi-Fi技术实现技术实现设备间的之间连接，通常用在掌上游戏机、数字相机和设备间的之间连接，通常用在掌上游戏机、数字相机和其它电子设备，实现数据的之间传输。其它电子设备，实现数据的之间传输。另一种是接入点模式，利用无线路由器作为访问接入点，另一种是接入点模式，利用无线路由器作为访问接入点，具有无线网卡的台式机、笔

11、记本、以及具有具有无线网卡的台式机、笔记本、以及具有Wi-fi接口的接口的手机均可作为无线终端接入，形成一个由无线终端与接手机均可作为无线终端接入，形成一个由无线终端与接入点组成的的无线局域网络，入点组成的的无线局域网络，(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论在接入点模式中，Wi-Fi的设置至少需要一个接入点和一个或一个以上的终端。接入点每100ms将服务集标示（Service Set Identifier，SSID）经由信号台（beaco

12、ns）分组广播一次，分组的传输速率是1Mbit/s，并且长度短，所以这个广播动作对网络性能的影响不大。因为Wi-Fi规定的最低传输速率是1Mbit/s，所以确保所有的Wi-Fi 终端都能收到这个SSID广播分组。图5-1 基于接入点模式的Wi-Fi组网示意图(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论5.1.1 Wi-Fi技术技术4.Wi-Fi接入基于基于Wi-Fi技术的无线网络使用方便、快捷高效，使得无技术的无线网络使用方便、快捷高效，使得无线

13、接入点数量迅猛增长。线接入点数量迅猛增长。Wi-Fi的流行接入模式的流行接入模式IEEE 802.11n(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论IEEE 802.11n(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大

14、学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论Wi-Fi安全技术安全技术 由于Wi-Fi是采用射频技术进行网络连接及传输的开放式物理系统，其安全性主

15、要表现在物理层、链路层和网络层。核心是数据链路层安全。WEP（Wired Equivalent Privacy，WEP）IEEE 802.11b标准规定了一种称为有线等价保密协议标准规定了一种称为有线等价保密协议WEP的加的加密方案，提供了确保无线局域网数据流的安全机制。密方案，提供了确保无线局域网数据流的安全机制。WEP采用的加密算法是由采用的加密算法是由Ron Rivets of RSA Data Security Inc在在1987年设计的年设计的40位的位的RC4加密算法。加密算法。RC4算法属于对称流密码，支持可变长度密钥。算法属于对称流密码，支持可变长度密钥。(推荐阅读清华大学出版

16、社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论WEP 支持64位和128位加密。对于对于64位加密，加密密钥为位加密，加密密钥为10个十六进制字符（个十六进制字符（0-9和和A-F）或）或5个个 ASCII 字符。字符。对于对于128位加密，加密密钥为位加密，加密密钥为26个十六进制字符或个十六进制字符或13个个ASCII字符。字符。64位加密又称位加密又称40位加密，位加密，128位加密又称位加密又称104位加密。位加密。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清

17、华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论WPA无线保护访问（Wireless Protected Access，WPA）是由Wi-Fi 联盟提出的一个无线安全访问保护协议。WPA协议的提出旨在克服所有WEP协议的安全缺陷，WPA协议大大改进了之前的无线网络安全保护能力和访问控制技术，使无线网络数据的安全级别提高。WPA 主要解决了WEP中在客户端与缺乏身份认证的访问点之间使用相同静态密钥和网络接入时身份认证方面存在的缺陷问题。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小

18、林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论表7-2 WEP和WPA的比较WEPWPA密钥长度为40位密钥长度为128位存在较多安全缺陷针对WEP的安全缺陷升级了安全措施密钥是静态的，同一网络上所有人共享密钥动态会话密钥，每次通信时每个用户都具有不同密钥密钥由用户设定密钥自动生成和分发使用预设的WEP密钥进行身份认证使用802.11x和EAP进行身份认证(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联

19、网技术导论物联网技术导论物联网技术导论WPA2加密技术WPA2除了使用除了使用802.1x/EAP框架以确保身份验证外，框架以确保身份验证外，“四次握手四次握手”是另一个重要的是另一个重要的WPA2的身份验证过程。的身份验证过程。预先共享密钥预先共享密钥(PSK).WEPWPA2-PSK安全性弱，容易被破解安全性高，破解难度大加密算法采用RC4算法加密算法采用128bit的AES算法算法密钥是静态的，同一网络上所有人共享密钥动态会话密钥，不同用户不同设备密钥不同使用CRC32进行数据完整性校验，易被篡改，抗攻击弱使用CCM密码区块链信息认证，无法篡改密钥由用户设定密钥自动生成和分发使用预设的W

20、EP密钥进行身份认证 使用802.11x和EAP进行身份认证高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES）(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论桂小林桂小林桂小林桂小林 21215.1.2 蓝牙技术蓝牙技术蓝牙（Bluetooth），是一种支持设备短距离通信（10cm到10m之间）的无线电技术，能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本计算机、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用蓝牙技术，能够有效地

21、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。蓝牙技术最初由爱立信公司创制(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论1.蓝牙协议栈蓝牙联盟针对蓝牙技术制定了相应的协议结构，IEEE8

22、02.15委员会对物理层和数据链路层进行了标准化，于2002年批准了第一个PAN标准802.15.1。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论1）协议栈最底层是物理无线电层，处理与无线电传送和调制有关的问题。蓝牙是一个低功率系统，通信范围在10米以内，运行在2.4GHz 频段上。该频段分为79个信道，每个信道1MHz，总数据率为1Mbps，采用时分双工传输方案实现全双工传输。2）蓝牙基带层将原始位流转变成帧，每一帧都是在一个逻辑信道上进行传输

23、的，该逻辑信道位于主节点与某一个从节点之间，称为链路。蓝牙标准中共有两种链路。第一种是ACL链路（异步无连接链路，Asynchronous Connection-Less），另一种是SCO链路（面向连接的同步链路，Synchronous Connection Oriented），用于实时数据传输，例如电话。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论3）链路管理器负责在设备之间建立逻辑信道，包括电源管理、认证和服务质量。逻辑链路控制适应协议（Lo

24、gical Link Control adaptation Protocol，L2CAP）为上面各层屏蔽传输细节，主要包含三个功能：第一，在发送方，接收来自上面各层的分组，分组最大为第一，在发送方，接收来自上面各层的分组，分组最大为64KB，将其拆散到帧中；在接收方，重组为对应分组。将其拆散到帧中；在接收方，重组为对应分组。第二，处理多个分组源的多路复用和解复用。当一个分组被重组时，第二，处理多个分组源的多路复用和解复用。当一个分组被重组时，决定由哪一个上层协议来处理它。例如，由决定由哪一个上层协议来处理它。例如，由RFcomm或者电话协或者电话协议来处理。议来处理。第三，处理与服务质量有关的

25、需求。此外，音频协议和控制协议分第三，处理与服务质量有关的需求。此外，音频协议和控制协议分别处理音频和控制相关的事宜，上层应用可略过别处理音频和控制相关的事宜，上层应用可略过L2CAP直接调用这直接调用这两个协议。两个协议。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论4）中间件层由许多不同的协议混合组成。RFcomm（无线电频率通信/射频通信，Radio Frequency Communication）是指模拟连接键盘、鼠标、modem等设备的串

26、口通信。5）应用层包含特定应用的协议子集。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论桂小林桂小林桂小林桂小林 27275.1.3 ZigBee技术技术ZigBee技术是新兴的可以实现短距离内双向无线通信的技术，以其复杂程度低、能耗低、成本低取胜于其余的短距离无线通信技术。它因模拟蜜蜂的通信方式而得名，过去又称“HomeRFLite”、“RF-Easylink”或“FireFly”，目前统一称为Zigbee，是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术

27、提案，主要应用于短距离内，传输速度要求不高的电子通信设备之间的数据传输和典型的有周期性、间歇性反应时间的数据传输。ZigBee技术主要被作为短距离无线传感器网络的通信标准，广泛应用于家庭居住控制、商业建筑自动化和工厂车间管理等领域。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论桂小林桂小林桂小林桂小林 2828Zigbee处理器处理器(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华

28、大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论桂小林桂小林桂小林桂小林 2929Zigbee节点节点(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论CC2530CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 C

29、PU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其它强大的功能。CC2530 有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB 的闪存。CC2530F256 结合了德州仪器的业界领先的黄金单元ZigBee 协议栈（Z-Stack），提供了一个强大和完整的ZigBee 解决方案。CC2530F64 结合了德州仪器的黄金单元RemoTI，更好地提供了一个强大和完整的ZigBee RF4CE 远程控制解决方案。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的

30、物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论Zigbee网关网关(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论ZigBee协议标准协议标准ZigBee针对低速率无线个人局域网，基于IEEE 802.15.4介质访问控制层和物理层标准。ZigBee

31、的协议框架主要由IEEE 802.15.4小组和ZigBee联盟两个组织负责标准规范的制定，ZigBee 建立在802.15.4 标准之上，它确定了可在不同制造商之间共享的应用纲要。IEEE 802.15.4只定义了物理层（PHY）和数据链路层。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论ZigBee协议标准协议标准(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林

32、主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论ZigBee传输距离传输距离ZigBee 兼容的产品工作在IEEE 802.15.4的物理层上，可工作在2.4GHz（全球通用标准）、868MHz（欧洲标准）和915MHz（美国标准）三个频段上，并且在这三个频段上分别具有250kbps（16个信道）、20kbps（1 个信道）和40kbps（10 个信道）的最高数据传输速率。在使用2.4GHz频段时，ZigBee技术室内传输距离为10米，室外传输距离则能达到200米；使用其它频段时，室内传输距离为30米，室外传输距离则能达到1000米。实际传输中，其传输距离根据发射功率确定，可变化

33、调整。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论ZigBee组网技术组网技术ZigBee可以采用星形、树状、网状拓扑，也允许三者之间的组合 在ZigBee 技术的应用中，具有ZigBee 协调点功能、且未加入任一网络的节点可以发起建立一个新的ZigBee 网络，该节点就是该网络的ZigBee 协调点（Sink节点）当一个未加入网络的节点要加入当前网络时，向网络中的节点发送关联请求，收到关联请求的节点如果有能力接受其他节点为其子节点，就为该节点分

34、配一个网络中唯一的16 bit 网络地址，并发出关联应答，收到关联应答后，此节点成功加入网络，并可接受其他节点的关联。节点加入网络后，将自己的PAN ID 标识设为与ZigBee 协调点相同的标识。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论ZigBee组网技术组网技术(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论

35、物联网技术导论桂小林桂小林桂小林桂小林 3838学生讨论，互动环节学生讨论，互动环节说出几个Zigbee的应用1）2）(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论Zigbee应用应用灯光控制系统(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论桂小林桂小林桂小林桂小林 4040(推荐阅读清华大学出版社桂小

36、林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论桂小林桂小林桂小林桂小林 4141(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论路灯管理视频路灯管理视频城市照明智能监控与综合管理系统(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论

37、物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论数字矿山视频数字矿山视频(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论桂小林桂小林桂小林桂小林 44445.2 远距离无线通信技术远距离无线通信技术远距离无线通信技术常被用在偏远山区、岛屿等有线通信设施（例如光缆等）因地域，条件、费用等因素可能无法铺设的区域，以及船、人等需要数据通信却又在实施移动的物体。与Internet技术相结合，成为网络骨干通信技术的补充。常规远距离无线通信技术有卫星通信技术、微波通信

38、技术、移动通信技术。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论5.2.1 卫星通信技术卫星通信技术卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，在两个或多个地面站之间进行的通信过程或方式。卫星通信属于宇宙无线电通信的一种形式，工作在微波频段。卫星通信是在地面微波中继通信和空间技术的基础上发展起来的。微波中继通信是一种“视距”通信，即只有在“看得见”的范围内才能通信。而通信卫星的作用相当于离地面很高的微波中继站。由于作为中继的卫星离地面很

39、高，因此经过一次中继转接之后即可进行长距离的通信。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术

40、导论物联网技术导论物联网技术导论1.卫星通信技术原理图5-7是一种简单的卫星通信系统示意图，它是由一颗通信卫星和多个地面通信站组成的。地面通信站通过卫星接收或发送数据，实现数据的传递。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论2.卫星通信系统选择的主要工作频段 C频段被最早用于商业卫星，频段被最早用于商业卫星，其中，较低的频率范围用于其中，较低的频率范围用于下行流量（从卫星发出），下行流量（从卫星发出），较高的频率用于上行流量较高的频率用于上行

41、流量（发向卫星）。（发向卫星）。频段下行链路上行链路带宽问题L1.5 GHz1.6 GHz15 MHz低带宽、拥挤S1.9 GHz2.2 GHz70 MHz低带宽、拥挤C4.0 GHz6.0 GHz500 MHz地面干扰Ku11 GHz14 GHz500 MHz雨水Ka20 GHz30 GHz3500 MHz雨水、设备成本(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论3.通信卫星的种类 低轨道卫星，指的是距离在低轨道卫星，指的是距离在5000km以

42、内的卫星；以内的卫星；中间轨道卫星，指的是距离在中间轨道卫星，指的是距离在5000km和和20000km之间的卫星；之间的卫星；高轨道卫星，指的是距离在高轨道卫星，指的是距离在20000km以上的卫星。以上的卫星。同步卫星距地面高达同步卫星距地面高达35800km，一颗卫星的覆盖区，一颗卫星的覆盖区（从卫星上能（从卫星上能“看到看到”的地球区域）可达地球总面积的的地球区域）可达地球总面积的40%左右，地面最大跨距可达左右，地面最大跨距可达18000km。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联

43、网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论通信卫星种类通信卫星种类静止地球轨道（GEO）卫星全球覆盖的固定卫星通信业务静止地球轨道全球覆盖的固定卫星通信业务静止地球轨道(GEO）卫星，轨道高）卫星，轨道高度大约为度大约为36 000km，成圆形轨道，只要三颗相隔，成圆形轨道，只要三颗相隔120的均匀分的均匀分布卫星，就可以覆盖全球。国际卫星通信组织的布卫星，就可以覆盖全球。国际卫星通信组织的Intelsat I-IX代卫代卫星。是全球覆盖的最好例子，已发展到第九代。星。是全球覆盖的最好例子，已发展到第九代。三颗相距三颗相距120度的卫星就能覆盖整个赤道圆周。故卫星通信易于实度的卫星就

44、能覆盖整个赤道圆周。故卫星通信易于实现越洋和洲际通信。最适合卫星通信的频率是现越洋和洲际通信。最适合卫星通信的频率是1一一10GHz频段，即频段，即微波频段、为了满足越来越多的需求，已开始研究应用新的频段，微波频段、为了满足越来越多的需求，已开始研究应用新的频段，如如12GHz,14GHz,20GHz及及30GHz。卫星在空中起中继站的作用，即把地球站发上来的电磁波放大后再卫星在空中起中继站的作用，即把地球站发上来的电磁波放大后再反送回另一地球站。地球站则是卫星系统形成的链路。由于静止卫反送回另一地球站。地球站则是卫星系统形成的链路。由于静止卫星在赤道上空星在赤道上空36000千米，它绕地球一

45、周时间恰好与地球自转一周千米，它绕地球一周时间恰好与地球自转一周（23小时小时56分分4秒）一致，从地面看上去如同静止不动一样。秒）一致，从地面看上去如同静止不动一样。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论通信卫星种类通信卫星种类移动卫星通信全球覆盖的移动卫星：通信海事卫星通信系统全球覆盖的移动卫星：通信海事卫星通信系统Inmarsat是全球覆是全球覆盖的移动卫星通信，工作的为第三代海事通信卫星，它们分布在大盖的移动卫星通信，工作的为第三代

46、海事通信卫星，它们分布在大西洋东区和西区、印度洋区和太平洋区。西洋东区和西区、印度洋区和太平洋区。全球覆盖的低轨道移动通信卫星有：全球覆盖的低轨道移动通信卫星有：“铱星铱星”(Iridium）和全球星）和全球星(Globalstar），），“铱星铱星”系统有系统有66颗星，分成颗星，分成6个轨道，每个轨个轨道，每个轨道有道有11颗卫星，轨道高度为颗卫星，轨道高度为765km，卫星之间、卫星与网关和系，卫星之间、卫星与网关和系统控制中心之间的链路采用统控制中心之间的链路采用ka波段，卫星与用户间链路采用波段，卫星与用户间链路采用L波段。波段。2005年年6月底铱星用户达月底铱星用户达127万户，

47、在卡特里娜飓风灾害时万户，在卡特里娜飓风灾害时”铱铱星星”业务流量增加业务流量增加30倍，卫星电话通信量增加倍，卫星电话通信量增加5倍。倍。全球星（全球星（Globalstar）有）有48颗卫星组成，分布在颗卫星组成，分布在8个圆形倾斜轨道平个圆形倾斜轨道平面内，轨道高度为面内，轨道高度为1 389km，倾角为，倾角为52度。用户数逐年稳定增长，度。用户数逐年稳定增长，成本下降。成本下降。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论(推荐阅读清华

48、大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论卫星通信原理卫星通信原理(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论桂小林桂小林桂小林桂小林 55555.2.2 移动通信技术移动通信技术移动通信是指通信双方或至少一方是在运动中实现信息传输的过程或方式。例如移动体（车辆、船舶、飞机、人）与固定点之间、或移动体之间的通信

49、等等。移动通信可以应用在任何条件之下，特别是在有线通信不可及的情况下（如无法架线、埋电缆等）更能显示出其优越性。(推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的推荐阅读清华大学出版社桂小林主编的物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论物联网技术导论1.移动通信分类移动通信分类随着移动通信应用范围的不断扩大，移动通信系统的类型越来越多，其分类方法也多种多样。1）按设备的使用环境分类按这种方式分类主要有陆地移动通信、海上移动通信和航空移动通按这种方式分类主要有陆地移动通信、海上移动通信和航空移动通信三种类型。作为特殊使用环境，还有地下隧道矿

50、井、水下潜艇和信三种类型。作为特殊使用环境，还有地下隧道矿井、水下潜艇和太空航天等移动通信。太空航天等移动通信。2）按服务对象分类 按这种方式分类可分为公用移动通信和专用移动通信两种类型。按这种方式分类可分为公用移动通信和专用移动通信两种类型。在公用移动通信中，目前我国有中国移动、中国联通经营的移动电在公用移动通信中，目前我国有中国移动、中国联通经营的移动电话业务。称为公用网。话业务。称为公用网。专用移动通信是为保证某些特殊部门的通信所建立的通信系统，例专用移动通信是为保证某些特殊部门的通信所建立的通信系统，例如公安、消防、急救、防汛、交通管理、机场调度等。如公安、消防、急救、防汛、交通管理、