物联网概论项目三任务三短距离无线通信技术电子课件 中职.pptx

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1、 物联网概论 项目三 物联网网络层 物联网概论 03 任务三 短距离无线通信技术 物联网概论 任务分析 物联网概论 在本任务中,主要对无线通信技术进行讲解,并且重点介绍短距离无线通信技术。通过本任务的学习,学生可以了解典型短距离无线通信技术的概念及技术特征,了解各种短距离无线通信技术的发展及应用,为后续进一步学习物联网技术奠定良好基础。任务分析 物联网概论 任务讲解 物联网概论 一、短距离无线通信技术的基本概念1、短距离无线通信的定义 短距离无线通信的范围很广,一般意义上,只要通信收发双方通过无线电波等无线介质传输信息,并且传输距离限制在较短的范围内,一般在几十米(居多)或数百米之内,就可以称

2、为短距离无线通信。2、短距离无线通信的特征短距离无线通信的3个重要特征和优势是低成本、低功耗和对等通信。物联网概论 二、典型短距离无线通信技术蓝牙 IrDA ZigBee Wi-Fi NFC 物联网概论 二、典型短距离无线通信技术1、蓝牙技术(1)蓝牙技术的定义 蓝牙技术是一种低功耗、低成本、近距离范围的无线连接技术,其实质内容是能在固定设备或移动设备之间进行无线信息交换。图3-3-1蓝牙技术标志图 物联网概论 二、典型短距离无线通信技术1、蓝牙技术(2)蓝牙技术的特点 蓝牙模块的技术越来越完善,体积越来越小,功耗越来越低,同时传输速率越来越快,传输距离越来越远,安全性、抗干扰性也越来越强。具

3、有短距离、低功耗、低成本等特征,适用于个人操作空间。但是,蓝牙技术实质上是一种没有完全成熟的技术,尽管被描述得前景诱人,但还有待于实际使用的严格检验。蓝牙的通信速率不是很高,并且传输距离受限,在当今这个数据爆炸的时代,可能也会对它的发展有所影响。物联网概论 二、典型短距离无线通信技术2、IrDA 技术 IrDA是红外数据协会的简称,IrDA制定了一系列红外数据通信标准,形成了红外数据通信技术的基础。红外通信技术是一种利用红外线进行点对点通信的技术,是第一个实现无线个人局域网(PAN)的技术。(1)IrDA技术的定义 物联网概论 二、典型短距离无线通信技术2、IrDA 技术优点：无须申请频率的使

4、用权,因而通信成本低,并且还具有移动通信所需的体积小、功耗低、连接方便、简单易用的特点。此外,红外线发射角度较小,传输的安全性高。(2)IrDA技术的特点不足：在于它是一种视距传输,两个相互通信的设备之间必须对准,中间不能被其他物体阻隔,因此该技术只能用于两台设备之间的连接。IrDA目前的研究方向是如何解决视距问题及提高数据传输速率。物联网概论 二、典型短距离无线通信技术3、W i-Fi 技术(1)Wi-Fi技术的定义 Wi-Fi在中文里又称为“行动热点”,俗称无线宽带,是一个基于IEEE 802.11标准的无线局域网技术,可以将个人电脑、手持设备(如PDA、手机)、打印机等终端以无线方式互相

5、连接。它是一个无线网络通信技术的品牌,由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)所持有,其目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网络产品之间的互通性 物联网概论 二、典型短距离无线通信技术3、Wi-Fi 技术(2)Wi-Fi技术的特点图3-3-5 Wi-Fi 通信示意图优点：Wi-Fi的工作频率是2.4 GHz，不需频率使用许可证；短距离无线通信，常见的应用是无线路由器，无线电波的覆盖范围较广,半径甚至可达100 m左右。传输速率非常快,最高可以达到11 Mbit/s；不受布线条件的限制，能满足移动办公用户的需求。不足：传输质量不是很好,数据安全性比蓝牙差。物联网概论 二、典型短

6、距离无线通信技术4、ZigBee 技术(1)ZigBee技术的定义 ZigBee是基于蜜蜂间联系方式而研发的一项新型无线通信技术,它与蓝牙类似,也是一种短距离无线通信技术,适用于传输距离短、数据传输速率低的一系列电子元器件设备之间的通信。物联网概论 二、典型短距离无线通信技术4、ZigBee 技术(2)ZigBee技术的特点低功耗低速率低成本近距离短时延大容量高安全性免执照频段 物联网概论 二、典型短距离无线通信技术4、ZigBee 技术(3)ZigBee技术的组网原理ZigBee 网络的组成。一个ZigBee网络由一个协调器、多个路由器和多个终端设备组成。ZigBee协调器(ZigBee C

7、oordinator,ZC):在无线传感网中可以作为汇聚节点,必须是全功能设备,并且一个ZigBee网络只有一个ZigBee协调器。ZigBee协调器主要负责发起建立新的网络,设定网络参数,管理网络中的节点以及存储网络中的节点信息等,是整个网络中的主控节点,网络搭建好后也可以执行路由器的功能。物联网概论 二、典型短距离无线通信技术4、ZigBee 技术(3)ZigBee技术的组网原理ZigBee 网络的组成。一个ZigBee网络由一个协调器、多个路由器和多个终端设备组成。ZigBee路由器(ZigBee Router,ZR):可参与路由发现、消息转发,通过连接其他节点来实现网络覆盖范围的扩展,

8、也必须是全功能设备。物联网概论 二、典型短距离无线通信技术4、ZigBee 技术(3)ZigBee技术的组网原理ZigBee 网络的组成。一个ZigBee网络由一个协调器、多个路由器和多个终端设备组成。ZigBee终端设备(ZigBee End-device,ZE):可以是全功能设备,也可以是部分功能设备,它通过ZigBee路由器或者ZigBee协调器加入网络,但不允许其他任何节点通过它加入网络。其主要实现数据的采集传输,不能转发其他节点的消息。物联网概论 二、典型短距离无线通信技术4、ZigBee 技术(3)ZigBee技术的组网原理ZigBee 网络的结构。ZigBee支持3种自组织无线网

9、络结构,即星型、树型和网状型,如图3-3-7所示。图3-3-7ZigBee网络拓扑结构 物联网概论 二、典型短距离无线通信技术5、典型短距离无线通信技术的比较通信技术协议标准频率、传输频率、距离等技术指标应用领域优点缺点蓝牙IEEE802.15.1,IEEE802.15.1a一般传输距离为10 cm10 m,采用2.4 GHz ISM频段,数据传输速率为1 Mbit/s无线办公环境、汽车工业、信息家电、医疗设备以及学校教育和工厂自动控制具有很强的移植性,应用范围广泛,应用了全球统一的频率设定成本昂贵,安全性不高ZigBeeIEEE802.15.4使用2.4 GHz频段,采用调频技术,基本传输速

10、率是250 kbit/s,当降低到28 kbit/s时,传输范围可扩大到134 mPC外设、消费类电子设备、家庭内智能控制、玩具、医护、工业控制等非常广阔的领域成本低、功耗小,网络容量大,频段灵活,保密性高,不需要申请频段传输速率低,有效范围小W i-FiIEEE802.11b/a/g工作频率为2.4 GHz,传输速率为11 Mbit/s,电波覆盖范围为100 m家庭无线网络以及不便安装电缆的建筑物或场所内可大幅度减少企业的成本,传输速率非常快设计复杂,设置烦琐表3-3-1典型短距离无线通信技术的比较 物联网概论 知识拓展1、短距离无线通信技术NFC 由飞利浦公司和索尼公司共同开发的NFC是一

11、种非接触式识别和互联技术,可以在移动设备、消费类电子产品、PC和智能控件工具间进行短距离无线通信。NFC是一种短距离高频无线电技术,在13.56 MHz频率运行,传输距离在20 cm内,其传输速率有106 kbit/s、212 kbit/s和424 kbit/s 3种。2、短距离无线通信技术Li-Fi 可见光无线通信又称“光保真技术”，英文名Light Fidelity(简称Li-Fi)，是一种利用可见光波谱进行数据传输的全新无线传输技术，由英国爱丁堡大学电子通信学院移动通信系主席、德国物理学家HaraldHass(哈拉尔德哈斯)教授发明。物联网概论 任务小结 在现代社会中,网络就如同水电一般

12、,是现代人生活不可或缺的重要元素。随着技术进步,人们用来连网的设备不再只是手机、电脑,还包含家用电器、医疗仪器、手表、服装等各种设备,这也间接促使短距离无线通信技术的应用越来越广。从近年来的应用与发展来看,蓝牙、Wi-Fi 与ZigBee 是目前最受到业界重视的3 种技术。观察这3 种技术最新推出的技术标准,可以看到它们皆着眼于健康照护与智慧家庭应用等。ZigBee 因为布建成本低、支持节点数量多、耗电量低,成为物联网中最常被使用的短距离无线通信技术。物联网概论 任务检测一、填空题1.短距离无线通信技术的特征:、和。2.蓝牙技术的标准协议:。3.ZigBee 技术的特点:、和高安全性、免执照频段。4.ZigBee 网络由3 部分组成,分别是、和。5.ZigBee 网络的3 种网络拓扑结构为、和。二、简答题1.简述ZigBee3 种网络拓扑结构的优缺点。2.简述ZigBee 协调器的作用。3.比较蓝牙、ZigBee、Wi-Fi3 种短距离无线通信技术的各项指标。物联网概论 谢谢观看!