物联网通信技术简介.pptx

通信技术 2016年10月 1 无线低速网络 2 移动通信网络 3 M2M 4 应用案例 无线低速网络 01 低速网络协议适应物联网中那些能力较低的节点 其特点有 1 低速率 2 低通信半径 3 低计算能力 和低能量要求 我们对物联网中各种各样的物体进行操作的前提就是先将他们连接起来 低速网络协议是实现全面互联互通的前提 无线低速网络协议包括 蓝牙 红外 ZigBee等等 短距离通信技术一般用于智能家居 工业数据采集等局域网通信场景 其优势是部署成本低 功耗低 传输速率高 但劣势也很明显 传输距离短 一般几十米以内 无线低速网络 红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体 即通信信道 发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号 通过红外发射管发射红外信号 接收端将接收到的光脉转换成电信号 再经过放大 滤波等处理后送给解调电路进行解调 还原为二进制数字信号后输出 红外通信 红外通讯技术是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术 被众多的硬件和软件平台所支持 通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发 主要是用来取代点对点的线缆连接 新的通讯标准兼容早期的通讯标准 小角度 30度锥角以内 短距离 点对点直线数据传输 保密性强 传输速率较高 目前4M速率的FIR技术已被广泛使用 16M速率的VFIR技术已经发布 红外数据通讯技术的缺点 通讯距离短 通讯过程中不能移动 遇障碍物通讯中断 目前广泛使用的SIR标准通讯速率较低 115 2kbit s 红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输 功能单一 扩展性差 红外数据通讯技术的用途红外通讯技术常被应用在下列设备中 笔记本电脑 台式电脑和手持电脑 打印机 键盘鼠标等计算机外围设备 电话机 移动电话 寻呼机 数码相机 计算器 游戏机 机顶盒 手表 工业设备和医疗设备 网络接入设备 如调制解调器 什么是蓝牙 蓝牙 Bluetooth 是一种无线技术标准 可实现固定设备 移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换 蓝牙 蓝牙的来历 蓝牙 Bluetooth 一词是一位丹麦国王的名字 在10世纪他将当时的瑞典 芬兰与丹麦统一起来 用 蓝牙 他的名字来命名这种短距离无线通信的技术标准 含有将四分五裂的局面统一起来的意思 通过这种技术 可以将电子装置彼此通过无线连接起来 省去了传统的电线 蓝牙的优点 1 同时可传输语音和数据 2 可以建立临时性的对等连接 Ad hocConnection 根据蓝牙设备在网络中的角色 可分为主设备 Master 与从设备 Slave 3 蓝牙模块体积很小 便于集成 由于个人移动设备的体积较小 嵌入其内部的蓝牙模块体积就应该更小 4 低功耗 蓝牙的缺点 传输距离短 蓝牙传输频段为全球公众通用的2 4GHzISM频段 提供1Mbps的传输速率和10m的传输距离 抗干扰能力不强 由于蓝牙传输协议和其他2 4G设备一样 都是共用这一频段的信号 这也难免导致信号互相干扰的情况出现 蓝牙技术同时还存在芯片价格高的缺点 主要用于构建无线个域网和无线传感网络速率 根据不同的工作频段 有不同的速率 16 250k成本 每片Zigbee价格2美元 Zigbee ZigBee 被人们借来称呼一种新兴的近距离 低复杂度 低功耗 低数据速率 低成本的无线网络技术 主要用于近距离无线连接 Zigbee联盟在IEEE802 15 4协议上定义了网络层和应用层而形成的 ZigBee优点 1 功耗低 在待机模式下 两节普通5号干电池可使用6个月以上 这也是ZigBee的一个独特优势 2 成本低 因为ZigBee数据传输速率低 协议简单 所以大大降低了成本 3 网络容量大 每个ZigBee网络最多可以支持255个设备 也就是说每个ZigBee设备可以与另外254台设备相连接 4 工作频段灵活 使用的频段分别为2 4GHz 868MHz 欧洲 及915MHz 美国 均为免执照频段 ZigBee缺点 1 数据传输速率低 只有10kb s 250kb s 专注于低速率传输应用 2 有效范围小 有效覆盖范围10 75m之间 具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定 基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境 ZigBee应用 ZigBee将会在安防监控系统 传感器网络 家庭监控 身份识别系统和楼宇智能控制系统等领域拓展应用 另外 ZigBee的目标市场主要还有PC外设 鼠标 键盘 游戏操控杆 消费类电子设备 TV VCR CD VCD DVD等设备上的遥控装置 家庭内智能控制 照明 煤气计量控制及报警等 玩具 电子宠物 医护 监视器和传感器 工控 监视器 传感器和自动控制设备 等非常广阔的领域 02 移动通信网络 移动通信技术是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息传输和交换的通信方式 移动通信系统包括无线电话 无损寻呼 陆地蜂窝移动通信 卫星移动通信等 移动体之间通信联系的传输手段只能依靠无线通信 因此 无线通信是移动通信的基础 而无线通信技术的发展将推动移动通信技术的发展 是移动通信是移动物体之间的通信 或移动体与固体之间的通信 移动体可以是人 火车 轮船 收音机等在移动状态中的物体 移动通信包括无线传输 有线传输 信息的收集 处理和存储等 使用的主要设备有无线收发机 移动交换控制设备和移动终端设备 动通信系统的组成 第一代移动通信 模拟语音1982年 为了解决大区制容量饱和的问题 美国贝尔实验室发明了高级移动电话系统AMPS AMPS提出了 小区制 蜂窝单元 的概念 是第一种真正意义上的 蜂窝移动通信系统 同时采用频率复用技术 解决了公用移动通信系统所需要的大容量要求和频谱资源限制的矛盾 最早的移动通信电话用的是模拟蜂窝通信技术 这种技术只能提供区域性语音业 务 而且通话效果差 保密性能也不好 用户的接听范围也是很有限 第二代移动通信 数字语音第二代移动通信技术使用数字制式 支持传统语音通信 文字和多媒体短信 并支持一些无线应用协议 主要有CSM移动通信和CDMA移动通信两种工作模式 第三代移动通信 数字语音与数据第二代移动通信技术 3G 是指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术 3G服务能同时传输声音及数据信息 速率一般在几百kb s以上 第三代移动通信 3G 可以提供2G的信息业务 同时保证更快的速度 以及更全面业务内容 如移动办公 视屏流服务等 3G的主要特征是可以提供移动宽带多媒体业务 包括高速移动环境下支持144kb s速率 步行和慢速移动环境下支持384kb s速率 室内环境则应达到2Mb s的数据传输速率 同时保证高可靠服务质量 第四代移动通信4G是第四代移动通信技术的简称 是集3G与WLAN与一体并能够传输高质量视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品 4G系统能够以100Mb s的速度下载 比拨号上网快2000倍 上传速度也能够达到20Mb s 并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求 而在用户最为关注的价格方面 4G与固定宽带网络在价格方面不相上下 而计费方式更加灵活4G通信通信技术将是继第三代以后的又一次无线通信技术演进 其开发更加具有明确的目标 提高移动装置无线访问互联网的速度 M2M 03 什么是M2M M2M是machine to machine的简称 即 机器对机器 的缩写 也有人理解为人对机器 man to machine 机器对人 machine to man 等 旨在通过通信技术来实现人 机器和系统三者之问的智能化 交互式无缝连接 M2M设备是能够回答包含在一些设备中的数据的请求或能够自动传送包含在这些设备中的数据的设备 M2M通信与物联网的核心理念一致 不同之处是物联网的概念 所采用的技术及应用场景更宽泛 而M2M则聚焦在无线通信网络应用上 是物联网应用的一种主要方式 M2M技术简介 M2M是无线通信和信息技术的整合 用于双向通信 因此适用范围广泛 可以结合GSM GPRS UMTS等远距离连接技术 也可以结合Wifi 蓝牙 Zigbee RFID和UWB等近距离连接技术 此外还可以结合XML和Corba 以及基于GPS 无线终端和网络的位置服务技术等 从狭义的物联网通信角度看 M2M技术特指基于蜂窝移动通信网络 通过程序控制 自动完成通信的无线终端间的交互通信 一个完整的M2M系统由传感器 或监控设备 M2M终端 蜂窝移动通信网络 终端管理平台与终端软件升级服务器 运营支撑系统 行业应用系统等环节构成 M2M技术简介 M2M不是简单的数据在机器和机器之间的传输 更重要的是 它是机器和机器之间的一种智能化 交互式的通信 也就是说 即使人们没有实时发出信号 机器也会根据既定程序主动进行通信 并根据所得到的数据智能化地做出选择 对相关设备发出正确的指令 可以说 智能化 交互式成为了M2M有别于其它应用的典型特征 这一特征下的机器也被赋予了更多的 思想 和 智慧 M2M的基本特点 1 智能化2 集中管理3 普适性4 交互性5 实时性 M2M的应用 现在 M2M应用遍及电力 交通 工业控制 零售 公共事业管理 医疗 水利 石油等多个行业 对于车辆防盗 安全监测 自动售货 机械维修 公共交通管理等 M2M可以说是无所不能 应用案例 04 电子不停车收费系统 M电子不停车收费系统 ETC 是为了减少道路收费口处的交通拥挤 加快车辆通过收费口的速度而建设的 系统采用车载装置纪录代付款协议等信息 插入IC卡后 当通过电子收费口时 利用收费口通信天线与车载设备之间的通信 在计算机收费系统和IC卡双方均完成对通行费的纪录 从而实现电子结算收费 ETC车道主要组成设备有 路侧读写控制器 RSU 车载机 OBU 通行信号灯 报警器 字符叠加器 费额显示器 自动栏杆机 车道计算机