物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)入門2020年10月目錄CATALOGUE物聯(lián)網(wǎng)概述01物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)02短距離無(wú)線通信應(yīng)用03長(zhǎng)距離無(wú)線通信應(yīng)用04物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings,簡(jiǎn)稱IOT）即“萬(wàn)物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，人、機(jī)、物的互聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)定義：通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念。意義：本質(zhì)特征是把信息化“數(shù)字空間”與現(xiàn)實(shí)的“物理空間”縫合在一起。物聯(lián)網(wǎng)概述利用RFID、傳感器、二維碼，及其他各種的感知設(shè)備隨時(shí)隨地的采集各種動(dòng)態(tài)對(duì)象，全面感知世界。物聯(lián)網(wǎng)概述全面感知信息傳送智能控制對(duì)物體實(shí)現(xiàn)智能化的控制和管理，真正達(dá)到了人與物的溝通。利用無(wú)線網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)將感知的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送。目錄CATALOGUE物聯(lián)網(wǎng)概述01物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)02短距離無(wú)線通信應(yīng)用03長(zhǎng)距離無(wú)線通信應(yīng)用04物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)-四種網(wǎng)絡(luò)類型

短距離有線通信主要包括RS232串口、RS485串口、USB、CAN總線等通信方式。短距離無(wú)線通信主要包括IC卡、ID卡無(wú)源電子標(biāo)簽，以及藍(lán)牙、ZigBee、WiFi等有源電子標(biāo)簽近距離通信方式。主要包括基于移動(dòng)蜂窩通信技術(shù)的2G、3G、4G、5G，以及NB-IOT等通信方式。長(zhǎng)距離無(wú)線通信長(zhǎng)距離無(wú)線通信主要包括廣電、電信、互聯(lián)網(wǎng)等通信方式。物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)-四種網(wǎng)絡(luò)類型目錄CATALOGUE物聯(lián)網(wǎng)概述01物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)02短距離無(wú)線通信應(yīng)用03長(zhǎng)距離無(wú)線通信應(yīng)用04無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID），又稱射頻識(shí)別技術(shù)，是從20世紀(jì)90年代興起的一項(xiàng)非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，具有精度高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、抗干擾強(qiáng)、操作快捷等許多優(yōu)點(diǎn)。RFID概念倉(cāng)儲(chǔ)物流管理ETC車輛收費(fèi)管理機(jī)場(chǎng)行李追蹤管理產(chǎn)品防偽溯源管理短距離無(wú)線通信應(yīng)用-RFID技術(shù)RFID卡進(jìn)入電磁場(chǎng)后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出儲(chǔ)存芯片中的產(chǎn)品信息（PassiveTag，無(wú)源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（ActiveTag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽）。RFID工作原理短距離無(wú)線通信應(yīng)用-RFID技術(shù)無(wú)源電子標(biāo)簽，即無(wú)源射頻標(biāo)簽采用跳頻工作模式，具有抗干擾能力，用戶可自定義讀寫標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，在專門的應(yīng)用系統(tǒng)效率更加快捷，識(shí)讀距離可達(dá)0.1-10米。無(wú)源射頻標(biāo)簽1024bits內(nèi)存容量，超寬工作頻段，既符合相關(guān)行業(yè)規(guī)定，又能進(jìn)行靈活的開發(fā)應(yīng)用，可同時(shí)讀寫多個(gè)標(biāo)簽。無(wú)源射頻標(biāo)簽設(shè)計(jì)，無(wú)需電池，內(nèi)存可反復(fù)擦寫100,000次以上。無(wú)源電子標(biāo)簽概念短距離無(wú)線通信應(yīng)用-無(wú)源電子標(biāo)簽IC卡：高頻，讀寫距離一般在10cm左右（取決于卡片大小以及讀寫器功率），常用標(biāo)準(zhǔn)有ISO14443A/B，ISO14443A是普通使用的IC卡，門禁、消費(fèi)應(yīng)用較多，ISO14443B是二代身份證。無(wú)源電子標(biāo)簽分類以及應(yīng)用ID卡：低頻，只讀，讀取距離一般在10cm左右（取決于卡片大小以及讀寫器功率），門禁應(yīng)用較多。短距離無(wú)線通信應(yīng)用-無(wú)源電子標(biāo)簽有源電子標(biāo)簽是指標(biāo)簽工作的能量由電池提供，電池、內(nèi)存與天線一起構(gòu)成有源電子標(biāo)簽，不同于被動(dòng)射頻的激活方式，在電池更換前一直通過(guò)設(shè)定頻段外發(fā)信息。有源標(biāo)簽又稱為主動(dòng)式標(biāo)簽，內(nèi)建電池，可利用自有電力在標(biāo)簽周圍形成有效活動(dòng)區(qū)，主動(dòng)偵測(cè)周遭有無(wú)讀取器發(fā)射的呼叫信號(hào)，并將自身的資料傳送給讀取器。有源電子標(biāo)簽概念短距離無(wú)線通信應(yīng)用-有源電子標(biāo)簽有源電子標(biāo)簽相對(duì)于無(wú)源標(biāo)簽，能夠支持較遠(yuǎn)的閱讀距離，主要使用藍(lán)牙、WiFi、ZigBee等近距離通信技術(shù)。有源電子標(biāo)簽分類以及應(yīng)用藍(lán)牙：低功耗、傳輸速率快且穩(wěn)定性好；缺點(diǎn)接入數(shù)量有限（支持6-7個(gè)節(jié)點(diǎn)），傳輸范圍受限，一般有效的范圍在10米左右，抗干擾能力不強(qiáng)、信息安全性差。WiFi：傳輸范圍廣（覆蓋范圍100米），傳輸速度快，缺點(diǎn)是功耗高、接入數(shù)量有限（支持50個(gè)節(jié)點(diǎn)），不能自動(dòng)組網(wǎng)。ZigBee：低功耗、低成本，能自動(dòng)組網(wǎng)（一般支持200-400個(gè)節(jié)點(diǎn)），抗干擾力強(qiáng)、高可靠，傳輸范圍在10米~100米之間。短距離無(wú)線通信應(yīng)用-有源電子標(biāo)簽短距離無(wú)線通信應(yīng)用-有源電子標(biāo)簽ZigBee，也稱紫蜂，是一種低速短距離傳輸?shù)臒o(wú)線網(wǎng)上協(xié)議，主要特色有低速、低耗電、低成本、支持大量網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)、支持多種網(wǎng)上拓?fù)洹⒌蛷?fù)雜度、快速、可靠安全，使得它在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)逐漸成為一個(gè)主流技術(shù)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、智能家居等領(lǐng)域得到大規(guī)模的應(yīng)用。ZigBee網(wǎng)絡(luò)包含3種不同類型的設(shè)備，分別是：協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器：選擇一個(gè)頻道組建網(wǎng)絡(luò)，允許路由和終端節(jié)點(diǎn)加入這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行路由。路由器：加入網(wǎng)絡(luò)后，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行路由，能夠?qū)⑾l(fā)到其他設(shè)備。終端節(jié)點(diǎn)：加入網(wǎng)絡(luò)后，通過(guò)父節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)器或路由器設(shè)備，跟其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。短距離無(wú)線通信應(yīng)用-ZigBee技術(shù)NFC(NearFieldCommunication)近場(chǎng)通信技術(shù)，又稱近距離無(wú)線通訊，是一種短距離的高頻無(wú)線通訊技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸(10cm內(nèi))交換數(shù)據(jù)。該技術(shù)由飛利浦半導(dǎo)體、諾基亞和索尼共同研制和開發(fā)，由免接觸式射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)演變而來(lái)，其基礎(chǔ)是RFID及互連技術(shù)，并提供向下兼容RFID技術(shù)。NFC概念短距離無(wú)線通信應(yīng)用-NFC技術(shù)主動(dòng)模式：每臺(tái)設(shè)備要向另一臺(tái)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，都必須產(chǎn)生自己的射頻場(chǎng)。發(fā)起設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備都要產(chǎn)生自己的射頻場(chǎng)，以便進(jìn)行通訊。這是對(duì)等網(wǎng)絡(luò)通訊的標(biāo)準(zhǔn)模式，可以獲得非常快速的連接設(shè)置。被動(dòng)模式：NFC發(fā)起設(shè)備(主設(shè)備)，在整個(gè)通訊過(guò)程中提供射頻場(chǎng)(RF-field)，將數(shù)據(jù)發(fā)送到另一臺(tái)設(shè)備。另一臺(tái)設(shè)備稱為NFC目標(biāo)設(shè)備(從設(shè)備)，不必產(chǎn)生射頻場(chǎng)，即可以相同的速度將數(shù)據(jù)傳回發(fā)起設(shè)備。可以大幅降低功耗，并延長(zhǎng)電池壽命。NFC工作原理主動(dòng)模式被動(dòng)模式短距離無(wú)線通信應(yīng)用-NFC技術(shù)NFC采用了雙向的識(shí)別和連接，NFC手機(jī)具有三種功能模式，具體如下：NFC應(yīng)用場(chǎng)景NFC手機(jī)作為識(shí)讀設(shè)備（相當(dāng)于讀寫器）NFC手機(jī)作為被讀設(shè)備（相當(dāng)于IC卡）NFC手機(jī)之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊應(yīng)用（類似藍(lán)牙）短距離無(wú)線通信應(yīng)用-NFC技術(shù)第一點(diǎn)、NFC將非接觸讀卡器、非接觸卡功能整合進(jìn)一塊單芯片，而RFID必須有閱讀器和標(biāo)簽組成。RFID只能實(shí)現(xiàn)信息的讀取以及判定，而NFC技術(shù)則強(qiáng)調(diào)的是信息交互。通俗的說(shuō)NFC就是RFID的演進(jìn)版本，雙方可以近距離交換信息。NFC手機(jī)內(nèi)置NFC芯片，組成RFID模塊的一部分，可以當(dāng)作RFID無(wú)源標(biāo)簽使用進(jìn)行支付費(fèi)用；也可以當(dāng)作RFID讀寫器，用作數(shù)據(jù)交換與采集，還可以進(jìn)行NFC手機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。第二點(diǎn)、NFC傳輸范圍比RFID小，RFID的傳輸范圍可以達(dá)到幾米、甚至幾十米，但由于NFC采取了獨(dú)特的信號(hào)衰減技術(shù)，相對(duì)于RFID來(lái)說(shuō)NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點(diǎn)。第三點(diǎn)、應(yīng)用方向不同。NFC看更多的是針對(duì)于消費(fèi)類電子設(shè)備相互通信，有源RFID則更擅長(zhǎng)在長(zhǎng)距離識(shí)別。NFC與RFID區(qū)別短距離無(wú)線通信應(yīng)用-NFC技術(shù)目錄CATALOGUE物聯(lián)網(wǎng)概述01物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)02短距離無(wú)線通信應(yīng)用03長(zhǎng)距離無(wú)線通信應(yīng)用04移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：2G：帶寬較低，瀏覽文字，很多低成本物聯(lián)網(wǎng)模塊還在使用2G；3G：帶寬較高，瀏覽圖片，處于2G，4G過(guò)渡階段，存在感較低；4G：帶寬高，觀看視頻，普及度很高；5G：

超高帶寬（eMBB

）支持AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、VR虛擬現(xiàn)實(shí)，以及4K、8K超高清視頻，超低時(shí)延（uRLLC）支持人工智能、自動(dòng)駕駛，海量連接（mMTC）支持物聯(lián)網(wǎng)萬(wàn)物互聯(lián)等場(chǎng)景。長(zhǎng)距離無(wú)線通信分類以及應(yīng)用長(zhǎng)距離無(wú)線通信應(yīng)用NB-IOT網(wǎng)絡(luò)：窄帶物聯(lián)網(wǎng)，是一種專為萬(wàn)物互聯(lián)打造的蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)，具