物联网中的网络技术

物联网中的网络技术物联网需要网络作为连接事物的桥梁。物联网的通信和联网技术主要完成感知信息的可靠传输。由于连接到物联网的对象的多样性，物联网中还涉及各种网络技术，例如有线网络和无线网络。可以是短程网络和远程网络；可以是企业专用网、公共网；它也可以是局域网、互联网等。通信技术只是指将信息从一个地方传输到另一个地方所采取的方法和措施。按照历史发展的顺序，通信技术已经从人体发展到简单的信号通信，再到有线通信和无线通信。近年来，发展最快、应用最广泛的技术是无线通信技术。无线通信技术主要包括无线电通信、微波通信、红外通信、光通信等多种形式。其中，无线电通信应用最为广泛。它是一种利用电磁波信号在自由空间传播的特性来交换信息的通信方法。目前，无线通信主要采用数字通信技术。数字通信是一种使用数字信号0和1进行数字编码和信息传输的通信方法。数字通信可以传输数字信号，如电报和数据，也可以传输模拟信号，如经过数字处理的语音和图像。无线通信网络是由无线通信技术、通信设备、通信标准和协议组成的通信网络。在这个网络中，通信终端可以接入网络并依靠网络相互通信。根据接入网络的方式不同，可以分为集中式和自组织式。根据位置的不同，集中式终端可以分为固定终端和移动终端，如固定或移动基站、固定骨干节点等。典型的集中化包括各种类型的蜂窝网络。通过安装多个固定基站来覆盖大的通信区域，并且每个基站可以管理数百个移动接入节点。在无线局域网中，集中接入可以用来在相对较小的区域形成星形网络。物联网网络是连接对象的信息通道。物联网有多种网络形式，如有线网络、无线网络、局域网、互联网、企业网络、专用网络等。对于物联网来说，无线网络有着特殊的吸引力，不仅可以免去布线的麻烦和费用，而且可能是移动对象唯一的联网选择。无线网络技术丰富多样，根据距离的不同可以分为无线个人局域网、无线局域网、无线城域网和无线广域网。短程无线技术是物联网最活跃的部分，因为物联网被称为互联网的最后一公里，也称为外围网络。根据应用，通信距离可能在几厘米到几百米之间。目前，常用的技术包括蓝牙、紫蜂、Z波、射频识别、近场通信、超宽带、无线保真等。无线个人区域网(WPAN)是一种新的无线通信网络技术，旨在实现活动半径小、服务类型丰富、特定群体的无缝无线连接。无线个人区域网主要解决最后几十米的通信问题。目前主要包括蓝牙技术、紫蜂技术、超宽带技术、Z波技术、近场通信和红外通信技术等。它具有成本低、功耗低、通信距离短等特点。无线局域网是计算机网络和无线通信技术的结合。无线局域网利用电磁波在空中发送和接收数据，不需要电缆介质，具有传统局域网无法比拟的灵活性。无线局域网的技术要点(1)可靠性(2)兼容性(3)数据传输速度(4)通信安全(5)移动性。无线局域网的基本组成部分包括无线网卡和无线网关。(1)无线网卡：无线网卡的功能类似于以太网网卡。无线网卡作为无线网络的接口，实现了计算机与无线网络的连接。(2)无线网关：无线网关，也称为无线网桥、无线接入点或无线接入点(接入点)，可以作为以太网中的集线器。虽然无线局域网技术已经被广泛应用，但人们对无线宽带通信的探索并没有因此而停止。人们期望出现覆盖面更大、信息率更高、服务质量更好的技术。因此，无线城域网应运而生。自2004年费城首次提出无线城市发展规划以来，美国、西欧等国家和地区的一些城市已经开始在政府的领导下建设无线城市，无线城域网技术WMAN(wireless metropolitan area network)应运而生。无线城域网的总体结构：无线城域网由基站、用户基站和中继站组成。在无线城域网中，基站的作用是一方面提供与核心网即传统互联网的连接，另一方面通常使用扇区/定向天线或全向天线向用户基站发送数据。无线城域网的通信标准主要是IEEE802.16协议，而WiMAX通常用来代表WMAN，这类似于Wi-Fi，后者通常用来代表无线局域网。IEEE802.16协议是无线城域网的通信标准。其功能是在用户终端和核心网络之间建立通信路径，以确保两者之间的无线数据连接。IEEE802.16主要有三层架构(1)物理层(2)数据链路层(3)汇聚层。IEEE802.16的技术优势是(1)摆脱有线网络电缆的束缚，(2)具有比无线局域网更好的性能，(3)节省网络建设成本。对于WiMAX来说，随着近年来网络电视、流媒体等业务的发展，用户对“最后一英里”宽带的需求日益突出。WiMAX作为最具影响力的宽带无线接入技术，受到了国内外通信界的广泛关注。WiMAX(全球微波接入互操作性)是一种新的宽带无线接入技术，可提供面向互联网的高速连接，数据传输距离可达50公里。WiMAX还具有服务质量保证、传输速率高、服务丰富多样等优点。WiMAX技术起点高，采用了OFDM/OFDMA、AAS和MIMO等先进技术，代表了未来通信技术的发展方向。随着技术标准的发展，WiMAX逐渐实现了宽带业务的移动化，而3G实现了移动业务的宽带化，两个网络之间的融合程度将会越来越高。WIMAX技术的标准是IEEE802.16d和IEEE 802.16e. 802.16d标准是固定网络的补充和扩展，不具备移动接入能力。802.16e支持移动接入。WiMAX技术具有以下优点：(1)传输距离长，接入速度快，(2)没有“最后一公里”瓶颈限制，系统容量大，(3)提供广泛的多媒体通信服务。(4)良好的互操作性(5)广泛的应用范围。WIMAX解决方案适用于提供宽带数据服务和基于宽带的NGN语音服务。WIMAX作为“最后一英里”无线接入解决方案，为实际部署提供了更多手段，提高了部署的灵活性和便携性。从接入方式来看，可以分为以下几种类型：无线宽带固定接入作为光纤和DSL线路的有效替代和补充，IP语音、WiFi热点回程等。无线宽带漫游接入方便个人电脑用户访问区域数据；无线宽带便携式接入-方便笔记本电脑和PDA用户随时随地访问宽带数据；无线宽带移动接入-支持车速移动宽带数据接入。WiMAX的主要应用是(1)城市安全(2)监控交通状况和控制交通拥堵。(3)金融业(4)医疗保健业。(5)物流企业。无线广域网(WWAN)是一种面积更大的网络，它可以覆盖比城市更大的区域，并在更大的范围内满足无线接入。与无线个人区域网、无线局域网和无线城域网相比，它更强调快速移动性。无线广域网的典型例子是全球移动通信系统和卫星通信系统。目前，全球无线广域网主要采用的是全球移动通信系统和码分多址技术。本部分分别介绍了GSM技术、GPRS技术、3G技术和4G技术。全球移动通信系统数字移动通信系统起源于欧洲。早在20世纪80年代初，几个主要的模拟蜂窝移动系统已经在欧洲运行，如北欧的NMT(北欧移动电话)和英国的TACS(全接入通信系统)。西欧其他国家也提供移动服务。全球移动通信系统是目前使用最广泛的移动电话标准。自20世纪90年代中期投入商业使用以来，全球移动通信标准设备已经占据了当前全球蜂窝移动通信设备市场的80%以上，200多个国家和地区的10多亿人正在使用全球移动通信标准电话。所有用户都可以在签署了“漫游协议”的手机运营商之间自由漫游。通用分组无线业务是通用分组无线业务的简称，通用分组无线业务是一种面向移动电话用户的移动数据业务。GPRS是全球移动通信系统的延续。GPRS通常被称为“2.5G”，这意味着该技术位于第二代(2G)和第三代(3G)移动通信技术之间。随着移动通信技术的发展，到目前为止，移动通信的发展已经经历了四代：第一代，即1G，是模拟移动通信，于20世纪80年代初投入商业使用。该技术主要基于频分多址(FDM)和蜂窝频率复用理论，主要代表技术是美国的TACS系统。第二代2G是一种数字移动通信，在20世纪80年代中后期投入商业使用，代表是欧洲提出的全球移动通信系统技术和美国提出的码分多址技术。后半部分，2.5G，在20世纪90年代中期投入商业使用。该技术的代表是从全球移动通信系统演进而来的全球分组无线业务和从码分多址演进而来的码分多址1X。鉴于第二代数字移动通信在技术和成本方面已经实现了更好的解决方案，从而迅速推动了移动通信的发展，显然，移动通信的繁荣始于第二代数字移动通信。第三代是3G。自2000年一些欧洲国家开始拍卖3G牌照以来，全球移动通信热点一直围绕3G。所谓的3G实际上被称为第三代。中文意思是指第三代数字通信。3G的主要特点：(1)3G是2G的演进和发展，而不是移动通信网络的重建。(2)可以提供1G和2G无法提供的各种宽带信息服务。(3)具有多媒体服务功能，不仅可以接收和发送语音和数据信息，还可以接收和发送。静态和动态图像及其他数据服务。(4)可以克服多径衰减、多址干扰、远近效应等技术问题。(5)实现数据业务，主要是互联网所需基于非对称分组交换的业务。(6)频谱利用率高，解决了世界上存在的系统容量问题。(7)系统设备价格低、服务质量高、价格