物联网技术及应用总结.doc

第一章 物联网概述l 物联网是一个信息承载体，让物理对象实现互联互通网络。l 物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。l 它具有普通对象设备话、自治终端互联化和普适服务智能化三个重要特征。l 物联网分四层：感知识别层、网络构建层、管理服务层、综合应用层。感知识别层 RFID、传感器等智能电子产品。网络构建层：无线城域网 WIMAX，无线局域网WI-FI，无线个域网蓝牙 Zig bee，无线广域网 移动通信及其技术，互联网l 主要特点：网络终端层面 联网终端规模化、感知识别普适化通信层面 异构设备互联化数据层面 管理处理智能化应用层面 应用服务链条化第二章 自动识别技术与RFIDl 自动识别技术：光符号识别技术语音识别技术：语音拨号、语音导航、室内设备控制等。生物计量识别技术：虹膜、指纹识别技术IC卡技术：集成电路卡，通过嵌入卡中的电擦除式可编程只 读存储器（EEPROM）集成电路芯片来存储信息。按是否有微处理器：存储卡、CPU卡按与读卡器通信方式：接触式、非接触式IC卡存储容量大、安全保密好、CPU卡数据处理能力 条形码技术：扫描和译码 信息密度低、容量小 二维码技术：阅读器（扫描装置和译码装置）存储量大、抗损性强、安全性高、可传真影印、 印刷多样性、抗干扰能力强l 射频识别技术：利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过传递信息达到识别的目的。 应用：工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、高速 公路自动收费、物品管理、门禁系统 五个组件构成：阅读器（传送器、接收器、微处理器）、天 线、标签 标签的数据存储方式主要采用EEPROM 标签分类：被动式、主动式、半主动式 频率：低频LF 30-300k高频HF 3-30mhz 超高频 UHF300mhz-3ghz 应用：门禁、公交卡、邮包跟踪、道路收费、跑步计时、 商品防伪第三章l 传感器：能够被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置l 传感器组成：敏感元件、转换元件、基本电路l 传感器分类：热敏、光敏、气敏、力敏、磁敏、湿敏、声敏等l 传感器设计需求：低成本与微型、低功耗、灵活性与扩展性、鲁棒性l 传感器应用：小区安防、夜间作战、红外温度计、酒精检测、空调、洗衣机、 手机、汽车、家居l ETX 无线传感网中路径选择指标（选择最小代价的路径）l CTP 数据收集协议l Drip 数据分发协议l 无线传感网应用：救援、军事、环境监测第四章l 定位系统是感知识别层l 位置信息三大要素：时间、空间、人物 所在地理位置时间、所在地理位置、所在地理位置对象l GPS系统三大组成部分：宇宙部分 （24颗工作卫星）地面监控部分用户设备部分（三点定位） 定位原理：三点定位 典型应用：空间位置服务（汽车防盗紧急救生定位、交通导弹导航） 时间服务（CDMA通信系统、电力系统） 优点：精度高、全球覆盖 缺点：定位速度、启动慢，室内效果差、需GPS接收机l 蜂窝基站定位（移动通信）定位方法：（单基站）COO 优点：简单快速、适用紧急情况 缺点：不精确 （多基站）TOA、TDOA 需三个基站（AOA需两个基站）优点：不需接收机、启动快、室内可接受缺点：精度低、造价高l 无线室内环境定位 多径效应、阻碍作用（波长长，传播距离长，穿透力弱）RSS技术 利用信号强度，利用已有无线设备（蓝牙、WIFI）l WI-FI基站定位 无线AP定位 AP三参数：MAC地址、SSID名称、RSSI信号强度l 定位技术 基于距离TOA 需参考点和测量目标时钟同步 基于距离差TDOA 参考点和目标不用同步，参考点之间需时钟同步基于信号强度RSSl 新型定位技术：网络定位（适用于无线传感网、自组织网络） 通过少量位置已知节点定位出全网络节点挑战：保证信息精度又保护个人隐私大规模应用（庞大的数量增长、为RFID所用）第五章l 1G 模拟通信 AMPS系统2G 数字通信 CDMA、GSM系统3G IMT-2000系统（W_CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA）4G LTE5G 超低时延、低成本、低功耗、超可靠、全球覆盖第六章l 无线网络的基本组成：无线网络用户无线连接基站l 无线网络分为四类：无线广域网 覆盖整个城市甚至国家1. 通过多个地面相邻基站接力传播 2.通过通信卫星系统传播1G模拟信号2G数字信号 GSM（全球移动通信系统）、CDMA（码分多址） 带宽10Kbps3G CDMA2000、TD-SCDMA 带宽2Mbps无线城域网 覆盖整个城市 WIMAX 带宽75Mbps无线局域网 WI-FI无线个域网 蓝牙 30m 1Mbps 红外线 1m 100Kbpsl 无线宽带网络 带宽超过1.54Mbps （WIMAX、WI-FI、3G）l 无线连接特点：1. 信号强度衰减2. 非视线传播3. 同频信号干扰4. 多径传播干扰5. 隐藏终端问题l WI-FI的IE802.11协议 最大带宽 100Mbps（600Mbps） 架构 1.基站模式 基本服务组：一个基站和多个无线网络用户组成 被动扫描 接入点周期性广播识别帧 用户收集帧并发送请 求建立连接主动扫面 无线网络用户主动广播探测帧 2.自组织网络 没有基站无线设备相对集中且有限WI-FI接入点无法覆盖 介质访问控制协议CSMA（用户先监听信道，占用则不发送数据） CSMACA 冲突避免（802.11使用）即使信道为空，也为 避免冲突等待一小段时间再发送数据 CSMACD 冲突检测 （以太网使用）使用CA原因：1.CD需全双工，硬件代价高 2.无线信号衰减 隐藏终端使信号难以检测隐藏终端问题解决：RTS、CTS预留信道（CA向接入点发送RTS， 接入点广播CTS，RTS发送者发送数据）l WIMAX的IEEE802.16协议架构 基站模式介质访问控制 全双工信道传输、可扩展性、QoS（时分多址转换）第七章l 物联网对海量信息存储的需求l 大数据：数量大、种类多、速度快、价值高l 网络存储体系：DAS直接附加存储 将存储设备和主机通过缆线直接与服务器或工作站相连 优点 好管理、成本低、结构简单 缺点 信息孤岛，对存储资源利用低、资源共享能力缺失NAS网络附加存储 计算机连接到一个仅为其他设备提供基于文件级数据存 储服务的网络 优点 网络的存储实体实现文件级别共享、性能增强但依 赖于网络流量SAN存储区域网路 通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储架构 优点 支持服务器从SAN启动、存储共享、存储管理简 化、提高存储空间利用率l 数据中心：计算机系统及其配套设备、数据通信连接、环境控制设备、监控 设备、安全装置Google数据中心 软件技术 GFS、MapReduce（针对超大规模数据集的编 程模型和系统）、Big Table（分布式存储系统）降低数据中心成本：服务器成本（及时应对需求的动态变化）、网络设备成 本、能源成本（减少能耗）云计算l 云计算对服务器要求：稳定性、可用性、安全性对操作系统要求：Linnuxl 虚拟化方式 应用层虚拟化（效率低）、内核层虚拟化