物聯網解決方案,感知層,通信網絡層

篇一：物聯網感知層技術

物聯網感知層的關鍵技術

感知層是物聯網的基礎，是聯系物埋世界與信息世界的

重要紐帶。感知層是由大量的具有感知、通信、識別（或執

行）能力的智能物體與感知網絡組成。其主要技術有：傳感

器技術、RFID技術、二維碼技術、Zig-Bee和藍牙技術。

1.傳感器技術

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能

將感受到的信息，按一定

規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿

足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它

是實現自動檢測和自動控制的首要環節。人是通過視覺、

嗅覺、聽覺及觸覺等感官來感知外界的信息，感知的信

息輸入大腦進行分析判斷（即

人的思維）和處理，再指揮人作出相應的動作，這是人

類認識世界和改造世界具有的

最基本的本能。但是通過人的五官感知外界的信息非常

有限，例如，人總不能利用觸

覺來感知超過幾十甚至上千度的溫度吧，而且也不可能

辨別溫度的微小變化，這就需

要電子設備的幫助。同樣，利用電子計算機特別象計算

機控制的自動化裝置來代替人

的勞動，那么計算機類似于人的大腦，而僅有大腦而沒

有感知外界信息的“五官”顯然

是不足夠的，中央處埋系統也還需要它們的“五官”一

一即傳感器。

基于傳感器的傳感器技術是對感知節點的不同定義與

探索。比如一個溫度傳感器

可以實時地傳輸它所測量到得環境溫度，這是基于溫度

利用汞的液態與溫差變化而形

成的；聲控燈安裝在樓道之間，有人路過就亮，這是基

于人走路時聲音的分貝大小來

進行控制；高速路上的收費站人們開車經過時，在地面

的稱重傳感器會將車輛重量反

饋給電腦，以便確認其是否超重，這是基于彈簧彈性收

縮變化的張力長度來進行測量。

未來傳感器技術可能是溫度、濕度、聲音、壓力等物理

參數，亦可以是氧氣、二

氧化碳等化學成分的含量等化學參數。把這些物理與化

學集合而成的傳感器是現在人

們追求的技術，及機器人得目標。

2.RFID技術

RFID是一門獨立的將不同的跨學科的專業技術綜合在

一'起，如圖頻

技術、微波與天線技術、電磁兼容技術、半導體技術、

數據與密碼學、制造技術和應

用技術等。這是本世紀最有發展前途的信息技術之一，

已得到世界各國的高度重視并

得到廣泛開發與應用。從結構上講RFID是一種簡單的

無線系統，只有兩個基本器件。

該系統用于控制、檢測和跟蹤物體。系統由一個詢問器

和很多應答器組成?？焖賿呙?。RFID辨識器可同時辨識讀

取數個RFID標簽。

RFID的優點如下：

體積小型化、形狀多樣化。RFID在讀取上并不受尺寸大

小與形狀限制，不需為了讀取精確度而配合紙張的固定尺

寸和印刷品質。此外，RFID標簽更可往小型化與多樣形態發

展，以應用于不同產品。

抗污染能力和耐久性。傳統條形碼的載體是紙張，因此

容易受到污染，但RFID對水、油和化學藥品等物質具有很

強抵抗性。此外，由于條形碼是附于塑料袋或外包裝紙箱上,

所以特別容易受到折損；RFID卷標是將數據存在芯片中，因

此可以免受污損。

可重復使用?，F今的條形碼印刷上去之后就無法更改,

RFID標簽則可以重復地新增、修改、刪除RFID卷標內儲存

的數據，方便信息的更新。

穿透性和無屏障閱讀。在被覆蓋的情況下，RFID能夠穿

透紙張、木材和塑料等非金

屬或非透明的材質，并能夠進行穿透性通信。而條形碼

掃描機必須在近距離而且沒有物體阻擋的情況下，才可以辨

讀條形碼。

數據的記憶容量大。一維條形碼的容量是50Bytes,二

維條形碼最大的容量可儲存2至3000字符，RFH）最大的容

量則有數MegaBytes.隨著記憶載體的發展，數據容量也有不

斷擴大的趨勢。未來物品所需攜帶的資料量會越來越大，對

卷標所能擴充容量的需求也相應增加。

安全性。由于RFID承載的是電子式信息，其數據內容

可經由密碼保護，使其內容不易被偽造及變造。

RFID因其所具備的遠距離讀取、高儲存量等特性而備受

矚目。它不僅可以幫助一個企業大幅提高貨物、信息管理的

效率，還可以讓銷售企業和制造企業互聯，從而更加準確地

接收反饋信息，控制需求信息、，優化整個供應鏈。

目前市場上主流的RFID產品有無源RFID產品、有源

RFID產品、半有源RFID產品。無源RFID產品發展最早，也

是發展最成熟，市場應用最廣的產品。比如，公交卡、食堂

餐卡、銀行卡、賓館門禁卡、二代身份證等，這個在我們的

日常生活中隨處可見，屬于近距離接觸式識別類。其產品的

主要工作頻率有低頻125KHZ、高頻、超高頻433MHZ,超高

頻915MHZ。

產品，是最近幾年慢慢發展起來的，其遠距離自動識別

的特性，決定了其巨大的應用空間和市場潛質。在遠距離自

動識別領域，如智能監獄，智能醫院，智能停車場，智能交

通，智慧城市，智慧地球及物聯網等領域有重大應用。有源

RFID在這個領域異軍突起，屬于遠距離自動識別類。產品主

要工作頻率有超高頻433MHZ,微波和。有源RFID產品和無

源RFID產品，其不同的特性，決定了不同的應用領域和不

同的應用模式，也有各自的優勢所在。但在本系統中，我們

著重介紹介于有源RFID和無源RF1D之間的半有源RFID產

品，該產品集有源RFID和無源RFID的優勢于一體，在門禁

進出管理，人員精確定位，區域定位管理，周界管理，電子

圍欄及安防報警等領域有著很大的優勢。半有源RFID產品,

結合有源RFID產品及無源RFID產品的優勢，在低頻125KHZ

頻率的觸發下，讓微波發揮優勢。半有源RFID技術，也可

以叫做低頻激活觸發技術，利用低頻近距離精確定位，微波

遠距離識別和上傳數據，來解決單純的有源RF1D和無源RFII)

沒有辦法實現的功能。簡單的說，就是近距離激活定位，遠

距離識別及上傳數據。

3.二維碼技術

二維碼是用某種特定的集合圖形按一定規律在平面（二

維方向）分布的黑白相間的圖形記錄數據符號信息的。二維

碼是DOI（DigitalObjectUniqueIdentifier,數據對象

唯一識別符）的一種，全球最大的二維碼資源中心是“渡

女”，為全球用戶統一提供了“唯一數據樣本”的物品、

人員、組織二維碼識別信息。

在代碼編制上巧妙地利用構成計算機內部邏輯基礎的

“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應的

幾何形體來表示文字數值信息，通過圖象輸入設備或光電掃

描設備自動識讀以實現信息自動處理。同時還具有對不同行

的信息自動識別功能、及處理圖形旋轉變化等特點。在許多

種類的二維條碼中,常用的碼制有：DataMatrix,MaxiCode,

Aztec,Vericode,Ultracode,Code49,Code16K等，QR

COde碼是1994

年由日本DW公司發明。QR來自英文［QuickResponseJ

的縮寫，即快速反應的意思，源自發明者希望QR碼可讓其

內容快速被解碼。QR碼最常見于日本、韓國；并為目前日本

最流行二維條形空間。但二維碼的安全性也正備受挑戰，帶

有惡意軟件和病毒正成為二維碼普及道路上的絆腳石。發展

與防范二維碼的濫用正成為一個的問題。

每種碼制有其特定的字符集；每個字符占有一定的寬

度；具有一定的校驗功能等。同時還具有對不同行的信息自

動識別功能及處理圖形旋轉變化等特點。

優點

1.高密度編碼，信息容量大

2.編碼范圍廣。

3.容錯能力強，具有糾錯功能：

4.譯碼可靠性高：

5.可引入加密措施

6.成本低，易制作，持久耐用。

缺點

二維碼技術成為手機病毒，釣魚網站傳播的新渠道。

有相關專家提醒群眾提高防范意識，掃描前先判斷二維

碼發布是否權威可信，一般來說，正規的報紙、雜志，以及

知名商場的海報上提供的二維碼是安全的，但在網站上發布

的不知的二維碼需要引起警惕。應該選用專業的加入了監測

功能的掃碼工具，掃到可疑網址時，會有安全提醒。如果通

過二維碼來安裝軟件，安裝好以后，最好先用殺毒軟件掃描

一遍再打開。

4.Zig-Bee

Zigbee（全新無線網絡數據通信技術）技術是隨著工業

自動化對于無線通信和數據傳輸的需求而產生的，Zigbee網

絡省電、可靠、成本低、容量大、安全，可廣泛應用于各種

自動控制領域。

Zigbee的由來:

在藍牙技術的使用過程中，人們發現藍牙技術盡管有許

多優點，但仍存在許多缺陷。對工業，家庭自動化控制和遙

測遙控領域而言，藍牙技術顯得太復雜，功耗大，距離近，

組網規模太小等，.....而工業自動化對無線通信的需求越

來越強烈。正因此，經過人們長期努力，Zigbee協議在20XX

年中通過后，于20XX正式問世了。

Zigbee是一個由可多到65000個無線數傳模塊組成的一

個無線數傳網絡平臺，十分類似現有的移動通信的CDMA網

或GSM網，每一個Zigbee網絡數傳模塊類似移動網絡的一

個基站，在整個網絡范圍內，它們之間可以進行相互通信；

每個網絡節點間的距離可以從標準的75米，到擴展后的幾

百米，甚至幾公里；另外整個Zigbee網絡還可以與現有的

其它的各種網絡連接。例如，你可以通過互聯網在北京監控

云南某地的一個Zigbee控制網絡。

不同的是，Zigbee網絡主要是為自動化控制數據傳輸而

建立，而移動通信網主要是為語音通信而建立；每個移動基

站價值一般都在百萬元人民幣以上，而每個Zigbee〃基站〃

卻不到1000元人民幣；每個Zigbee網絡節點不僅本身可以

與監控對對象，例如傳感器連接直接進行數據采集和監控，

它還可以自動中轉別的網絡節點傳過來的數據資料；除此

之外，每一個Zigbee網絡節點（FFD）還可在自己信號覆蓋

的范圍內，和

多個不承擔網絡信息中轉任務的孤立的子節點（RFD）

無線連接。

每個Zigbee網絡節點（FFD和RFD）可以可支持多到31

個的傳感器和受控設備，每一個傳感器和受控設備終可以有

8種不同的接口方式?？梢圆杉蛡鬏敂底至亢湍M量。

Zigbee技術的目標就是針對工業，家庭自動化，遙測遙

控，汽車自動化、農業自動化和醫療護理等，例如燈光自動

化控制，傳感器的無線數據采集和監控，油田，電力，礦山

和物流管理等應用領域。另外它還可以對局部區域內移動目

標例如城市中的車輛進行定位。（成都西谷曙光數字技術公

司的專利技術）。

通常，符合如下條件之一的應用，就可以考慮采用

Zigbee技術做無線傳輸：

1.需要數據采集或監控的網點多；

2.要求傳輸的數據量不大，而要求設備成本低；

3.要求數據傳輸可性高，安全性高；

4.設備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源

模塊；

5.電池供電；

6.地形復雜，監測點多，需要較大的網絡覆蓋；

7.現有移動網絡的覆蓋盲區；

8.使用現存移動網絡進行低數據量傳輸的遙測遙控系

統。

9.使用GPS效果差，或成本太高的局部區域移動目標

的定位應用。

Zigbee技術的特點：

省電：兩節五號電池支持長達6個月到2年左右的使用

時間

可靠：采用了碰撞避免機制，同時為需要固定帶寬的通

信業務預留了專用時隙，避免了發送數據時的競爭和沖突；

節點模塊之間具有自動動態組網的功能，信息在整個Zigoee

網絡中通過自動路由的方式進行傳輸，從而保證了信息傳輸

的可靠性。時延短：針對時延敏感的應用做了優化，通信時

延和從休眠狀態激活的時延都非常短。

網絡容量大：可支持達65000個節點。

安全：ZigBee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，加密

算法采用通用的AES-128。高保密性：64位出廠編號和支

持AES-128加密

Zigbee技術和RFID技術在20XX年就被列為當今世界

發展最快，市場前景最廣闊的十大最新技術中的兩個。關于

這方面的報道，你只需在百度，或GOOGLE搜索欄中鍵入

〃Zigbee〃，你就會看到大量的有關報道?？傊?，今后若干年,

都將是Zigbee技術飛速發展的時期。

5.藍牙技術

藍牙是一種支持設備短距離通信（一般是10m之內）的

無線電技術。能在包括移動電話、PDA、無線耳機、筆記本

電腦、相關外設等眾多設備之間進行無線信息交換。藍牙的

標準是，工作在頻帶，帶寬為IMb/so

Bluetooth無線技術是在兩個設備間進行無線短距離

通信的最簡單、最便捷的方法。它廣泛應用于世界各地，可

以無線連接手機、便攜式計算機、汽車、立體聲耳機、MP3播

放器等多種設備。由于有了“配置文件”這一獨特概念，

Bluetooth產品不再需要安裝驅動程序軟件。此技術現已推

出第四版規格，并在保持其固有優勢的基礎上繼續發展一

小型化無線電、低功率、低成本、內置安全性、穩固、易于

使用并具有即時聯網功能。Bluetooth無線技術是現在市場

上唯一得到認可的主導短距離無線技術，20XX年底，其周

出貨量已超過五百萬件，已安裝基站數超過5億個。

全球可用

Bluetooth無線技術規格供我們全球的成員公司免費

使用。許多行.業的制造商都積極地在其產品中實施此技術，

以減少使用零亂的電線，實現無縫連接、流傳輸立體聲，傳

輸數據或進行語音通信。Bluetooth技術在GHz波段運

行，該波段是一種無需申請許可證的工業、科技、醫學無

線電波段。正因如此，使用Bluetooth技術不需要支付任

何費用。但您必須向手機提供商注冊使用GSM或CDMA,除

了設備費用外，您不需要為使用Bluetooth技術再支付任

何費用

設備范圍

Bluetooth技術得到了空前廣泛的應用，集成該技術的

產品從手機、汽車到醫療設備，使用該技術的用戶從消費者、

工業市場到企業等等，不一而足。低功耗，小體積以及低成

本的芯片解決方案使得Bluetooth技術甚至可以應用于極

微小的設備中。請在Bluetooth產品目錄和組件產品列表

中查看我們的成員提供的各類產品大全

易于使用

Bluetooth技術是一項即時技術，它不要求固定的基礎

設施，且易于安裝和設置。您不需要電纜即可實現連接。新

用戶使用亦不費力-您只需擁有Bluetooth品牌產品，

檢查可用的配置文件，將其連接至使用同一配置文件的另一

Bluetooth設備即可。后續的PIN碼流程就如同您在ATM

機器上操作一樣簡單。外出時，您可以隨身帶上您的個人局

域網，甚至可以與其它網絡連接

全球通用的規格

Bluetooth無線技術是當今市場上支持范圍最廣泛，功

能最豐富且安全的無線標準。全球范圍內的資格認證程序可

以測試成員的產品是否符合標準。自1999年發布

Bluetooth規格以來，總共有超過4000家公司成為

Bluetooth特別興趣小組的成員。同時，市場上

Bluetooth產品的數量也成倍的迅速增長。產品數量已連續

四年成倍增長，安裝的基站數量在20XX年底也可能達到5

億個。

篇二：物聯網感知層

物聯網感知層

一、概述

物聯網是“傳感網”在國際上的通稱，是傳感網在概念

上的一次拓展。通俗地講，物聯網就是萬物都接入到互聯網,

物體通過裝入射頻識別設備、紅外感應器、GPS或其他方式

進行連接，然后通過移動通信網絡或其他方式接入到互聯

網，最終形成智能網絡，通過電腦或手機實現對物體的智能

化管理和信息采集分析。物聯網應該具備三個特征，一是

全面感知，即利用RFID、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物

體的信息；二是可靠傳遞，通過各種電信網絡與互聯網的融

合，將物體的信息實時準確地傳遞出去；三是智能處理，利

用云計算、模糊識別等各種智能計算技術，對海量數據和信

息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。

在業界，物聯網大致被公認為有三個層次，底層是用來

感知數據的感知層，第二層是數據傳輸的網絡層，最上面則

是內容應用層。其中感知層由各種具有感知能力的設備組

成，主要用于感知和采集物理世界中發生的物理事件和數

據。感知層至關重要，是物物相連的基礎，是實現物聯網的最

底層技術。物聯網感知層是物聯網絡建立的基礎，深入的了

解物聯網感知層的網絡層部分為建立低成本、高效、靈敏的

物聯網絡提供一定的一局。感知層的作用相當于人的眼耳鼻

喉和皮膚等神經末梢，它是物聯網獲識別物體，采集信息的,

其主要功能是識別物體，采集信息。物聯網與傳統網絡的主

要區別在于，物聯網擴大了傳統網絡的通信范圍，即物聯網

不僅僅局限于人與人之間的通信，還擴展到人與物、物與物

之間的通信。

作為下一代信息浪潮的新熱點，國內外政府公司和研究

機構對物聯網投入了極大的關注，IBM公司提出“智慧地

球”,日本和韓國分別提出了“U-japan”和“U-Korea”戰

略，這都是從國家工業角度提出的重大信息發展戰略。中國

針對物聯網到來的信息浪潮，提出了“感知中國”的發展戰

略。

二、感知層技術

1.傳感器技術

人是通過視覺、嗅覺、聽覺及觸覺等感覺來感知外界的

信息，感知的信息輸入大腦進行分析判斷和處理，大腦再指

揮人做出相應的動作，這是人類認識世界和改造世界具有的

最基本的能力。但是通過人的五官感知外界的信息非常有

限，例如，人無法利用觸覺來感知超過幾十甚至上千度的溫

度，而且也不可能辨別溫度的微小變化，這就需要電子設備

的幫助。同樣，利用電子儀器特別像計算機控制的自動化裝

置來代替人的勞動時，計算機類似于人的大腦，而僅有大腦

而沒有感知外界信息的“五官”顯然是不夠的，計算機也還

需要它們的“五官”一傳感器。

傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測的信息，并能將

檢測感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需

形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、

記錄和控制等要求。它是實現自動檢測和自動控制的首要環

節。在物聯網系統中，對各種參量進行信息采集和簡單加工

處理的設備，被稱為物聯

網傳感器。傳感器可以獨立存在，也可以與其他設備以

一體方式呈現，但無論哪種方式，它都是物聯網中的感知和

輸入部分。在未來的物聯網中，傳感器及其組成的傳感器網

絡將在數據采集前端發揮重要的作用。

傳感器的分類方法多種多樣，比較常用的有按傳感器的

物理量、工作原理、輸出信號的性質這3種方式來分類。此

外，按照是否具有信息處理功能來分類的意義越來越重要，

特別是在未來的物聯網時代。按照這種分類方式，傳感器可

分為一般傳感器和智能傳感器。一般傳感器采集的信息需要

計算機進行處理；智能傳感器帶有微處理器，本身具有采集、

處理、交換信息的能力，具備數據精度高、高可靠性與高穩

定性、高信噪比與高分辨力、強自適應性、低價格性能比等

特點。

傳感器是攝取信息的關鍵器件，它是物聯網中不可缺少

的信息采集手段，也是采用微電子技術改造傳統產業的重要

方法，對提高經濟效益、科學研究與生產技術的水平有著舉

足輕重的作用。傳感器技術水平高低不但直接影響信息技術

水平，而且還影響信息技術的發展與應用。目前，傳感器技

術已滲透到科學和國民經濟的各個領域，在工農業生產、科

學研究及改善人民生活等方面，起著越來越重要的作用。

2.RFID技術

RFID是射頻識別(RadioFrequencyIdentification)

的英文縮寫，是20世紀90年代開始興起的一種自動識別技

術，它利用射頻信號通過空間電磁耦合實現無接觸信息傳遞

并通過所傳遞的信息實現物體識別。RFID既可以看做是一種

設備標識技術，也可以歸類為短距離傳輸技術。

RFID是一種能夠讓物品“開口說話”的技術，也是物聯

網感知層的一個關鍵技術。在對物聯網的構想中，RFID標簽

中存儲著規范而具有互用性的信息，通過有線或無線的方式

把它們自動采集到中央信息系統，實現物品(商品)的識別,

進而通過開放式的計算機網絡實現信息交換和共享，實現對

物品的“透明”管理。

RFID系統主要由三部分組成：電子標簽（Tag）、讀寫

器（Reader）和天線（Antenna）。其中，電子標簽芯片具

有數據存儲區，用于存儲待識別物品的標識信息；讀寫器是

將約定格式的待識別物品的標識信息寫入電子標簽的存儲

區中（寫入功能），或在讀寫器的閱讀范圍內以無接觸的方

式將電子標簽內保存的信息讀取出來（讀出功能）；天線用

于發射和接收射頻信號，往往內置在電子標簽和讀寫器中。

RFID技術的工作原理是：電子標簽進入讀寫器產生的磁

場后，讀寫器發出的射頻信號，憑借感應電流所獲得的能量

發送出存儲在芯片中的產品信息（無源標簽或被動標簽），

或者主動發送某一頻率的信號（有源標簽或主動標簽）；讀

寫器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統進行有關數據處

理。

由于RFID具有無需接觸、自動化程度高、耐用可靠、

識別速度快、適應各種工作環境、可實現高速和多標簽同時

識別等優勢，因此可用于廣泛的領域，如物流和供應鏈管理、

門禁安防系統、道路自動收費、航空行李處理、文檔追蹤/

圖書館管理、電子支付、生產制造和裝配、物品監視、汽車

監控、動物身份標識等。以簡單RF1D系統為基礎，結合已

有的網絡技術、數據庫技術、中間件技術等，構筑一個由大

量聯網的讀寫器和無數移動的標簽組成的，比Internet更

為龐大的物聯網成為RFID技術發展的趨勢。

3.二維碼技術

二維碼(2-dimensionalbarcode)技術是物聯網感知

層實現過程中最基本和關鍵的技術之一。二維碼也叫二維條

碼或二維條形碼，是用某種特定的幾何形體按一定規律在平

面上分布(黑白相間)的圖形來記錄信息的應用技術。從技

術原理來看，二維碼在代碼編制上巧妙地利用構成計算機內

部邏輯基礎的“0”和“1”比特流的概念，使用若干與二進

制相對應的幾何形體來表示數值信息，并通過圖像輸入設備

或光電掃描設備自動識讀以實現信息的自動處理。

與一維條形碼相比二維碼有著明顯的優勢，歸納起來主

要有以下幾個方面：數據容量更大，二維碼能夠在橫向和縱

向兩個方位同時表達信息，因此能在很小的面積內表達大量

的信息、；超越了字母數字的限制；條形碼相對尺寸?。痪哂?/p>

抗損毀能力。止匕外，二維碼還可以引入保密措施，其保密性

較一維碼要強很多。二維碼可分為堆疊式/行排式二維碼和

矩陣式二維碼。其中，堆疊式/行排式二維碼形態上是由多

行短截的一維碼堆疊而成；矩陣式二維碼以矩陣的形式組

成，在矩I陣相應元素位置上用“點”表示二進制“1”，用

“空”表示二進制“0”，并由“點”和“空”的排列組成

代碼。

二維碼具有條碼技術的一些共性：每種碼制有其特定的

字符集；每個字符占有一定的寬度；具有一定的校驗功能等。

二維碼的特點歸納如下:

(1)高密度編碼，信息容量大：可容納多達1850個大

寫字母或2710個數字或1108個字節或500多個漢字，比普

通條碼信息容量約高幾十倍；

(2)編碼范圍廣：二維碼可以把圖片、聲音、文字、

簽字、指紋等可以數字化的信息進行編碼，并用條碼表示；

(3)容錯能力強，具有糾錯功能：二維碼因穿孔、污

損等引起局部損壞時，甚至損壞面積達50%時，仍可以正確

得到識讀；

(4)譯碼可靠性高：比普通條碼譯碼錯誤率百萬分之

二要低得多，誤碼率不超過千萬分之一；

(5)可引入加密措施：保密性、防偽性好；

(6)成本低，易制作，持久耐用；

(7)條碼符號形狀、尺寸大小比例可變；

(8)二維碼可以使用激光或CCD攝像設備識讀，十分

方便。

與RFID相比，二維碼最大的優勢在于成本較低，一條

二維碼的成木僅為幾分錢，而RFID標簽因其芯片成木較高,

制造工藝復雜，價格較高。對這兩種標

4.ZigBee

ZigBee是一種短距離、低功耗的無線傳輸技術，是一種

介于無線標記技術和藍牙之間的技術，它是IEEE協議的代

名詞。ZigBee的名字于蜂群使用的賴以生存和發展的通信方

式，即蜜蜂靠飛翔和“嗡嗡”(Zig)地抖動翅膀與同伴傳

遞新發現的食物源的位置、距離和方向等信息，也就是說蜜

蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信網絡。ZigBee采用

分組交換和跳頻技術，并且口"吏用3個頻段，分別是的公

共通用頻段、歐洲的868MHz頻段和美國的915MHz頻段。

ZigBee主要應用在短距離范圍并且數據傳輸速率不高的各

種電子設備之間。與藍牙相比，ZigBee更簡單、速率更慢、

功率及費用也更低。同時，由于ZigBee技術的低速率和通

信范圍較小的特點，也決定了ZigBee技術只適合于承載數

據流量較小的業務。

ZigBee技術主要包括以下特點：

(1)數據傳輸速率低。只有10~250kbit/s,專注于低

傳輸應用；

(2)低功耗。ZigBee設備只有激活和睡眠兩種狀態,

而且ZigBee網絡中通信循環次數非常少，工作周期很短，

所以一般來說兩節普通5號干電池可使用6個月以上；

(3)成木低。因為ZigBee數據傳輸速率低,協議簡單,

所以大大降低了成本；

(4)網絡容量大。ZigBee支持星形、簇形和網狀網絡

結構，每個ZigBee網絡最多可支持255個設備，也就是說

每個ZigBee設備可以與另外254臺設備相連接；

（5）有效范圍小。有效傳輸距離10?75m,具體依據實

際發射功率的大小和各種不同的應用模式而定，基本上能夠

覆蓋普通的家庭或辦公室環境；

（6）工作頻段靈活。使用的頻段分別為、868MHz（歐

洲）及915MHz（美國）,均為免執照頻段;

（7）可靠性高。采用了碰撞避免機制，同時為需要固

定帶寬的通信業務預留了專用時隙，避免了發送數據時的競

爭和沖突；節點模塊之間具有自動動態組網的功能，信息在

整個ZigBee網絡中通過自動路由的方式進行傳輸，從而保

證了信息傳輸的可靠性；

（8）時延短。ZigBee針對時延敏感的應用做了優化，

通信時延和從休眠狀態激活的時延都非常短；

（9）安全性高。ZigBee提供了數據完整性檢查和鑒定

功能，采用AES-128加密算法，同時根據具體應用可以靈活

確定其安全屬性。

由于ZigBee技術具有成本低、組網靈活等特點，可以

嵌入各種設備，在物聯網中發揮重要作用。其目標市場主要

有PC外設（鼠標、鍵盤、游戲操控桿）、消費類電子設備

（電視機、CD、VCD、DVD等設備上的遙控裝置）、家庭內智

能控制（照明、煤氣計量控制及報警等）、玩具（電子寵物）、

醫護（監視器和傳感器）、工控（監視器、傳感器和自動控

制設備）等非常廣闊的領域。

5.藍牙

藍牙(Bluetooth)是一種無線數據與話音通信的開放

性全球規范，和ZigBee一樣，也是一種短距離的無線傳輸

技術。其實質內容是為固定設備或移動設備之間的通信環境

建立通用的短距離無線接口，將通信技術與計算機技術進一

步結合起來，是各種設備在無電線或電纜相互連接的情況

下，能在短距離范圍內實現相互通信或操作的一種技術。

藍牙采用高速跳頻(FrequencyHopping)和時分多址

(TimeDivisionMultipleAccess,TDMA)等先進技術，

支持點對點及點對多點通信。其傳輸頻段為全球公共通用的

頻段，能提供IMbit/s的傳輸速率和10m的傳輸距離,并采

用時分雙工傳輸方案實現全雙工傳輸。

藍牙除具有和ZigBee一樣，可以全球范圍適用、功耗

低、成本低、抗干擾能力強等特點外，還有許多它自己的特

八占、、??

(1)同時可傳輸話音和數據。藍牙采用電路交換和分

組交換技術，支持異步數據信道、三路話音信道以及異步數

據與同步話音同時傳輸的信道；

(2)可以建立臨時性的對等連接(AdhocConnection)；

(3)開放的接口標準。為了推廣藍牙技術的使用，藍

牙技術聯盟(BluetoothSIG)將藍牙的技術標準全部公開,

全世界范圍內的任何單位和個人都可以進行藍牙產品的開

發，只要最終通過BluetoothSIG的藍牙產品兼容性測試,

就可以推向市場。

藍牙作為一種電纜替代技術，主要有以下3類應用：話

音/數據接入、外圍設備互連和個人局域網（PAN）。在物聯

網的感知層，主要是用于數據接入。藍牙技術有效地簡化移

動通信終端設備之間的通信，也能夠成功地簡化設備與因特

網之間的通信，從而數據傳輸變得更加迅速高效，為無線通

信拓寬了道路。ZigBee和藍牙是物聯網感知層典型的短距離

傳輸技術。

由于物聯網網絡層是建立在Internet和移動通信網等

現有網絡基礎上，除具有目前已經比較成熟的如遠距離有

線、無線通信技術和網絡技術外，為實現“物物相連”的需

求，物聯網網絡層將綜合使用IPv6、2G/3G.Wi-Fi等通信

技術，實現有線與無線的結合、寬帶與窄帶的結合、感知網

與通信網的結合。同時，網絡層中的感知數據管理與處理技

術是實現以數據為中心的物聯網的核心技術。感知數據管理

與處理技術包括物聯網數據的存儲、查詢、分析、挖掘、理

解以及基于感知數據決策和行為的技術。

三、小結

物聯網是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的信息產

業新方向。本文簡單介紹了物聯網感知層的幾種常見技術。

物聯網的發展前景相當廣闊，在不久的將來可能會大規模普

及，像如今的互聯網一樣變成人們日常生活的一部分。

篇三：物聯網感知層及其測試技術的研究

物聯網感知層及其測試技術的研究

戴超夏駱輝張炎

20XX-2-2714:10:05：《現代電信科技》20XX年第

09期

摘要：作為物聯網的神經末梢，物聯網感知層實現了智

能信息采集與環境識別功能，是物聯網技術的最基礎環節。

此外，感知層設備種類多樣、應用環境各異、部署數量巨大,

給測試技術提出了新的挑戰。因此，開展對物聯網感知層及

其測試技術的研究，可以促進物聯網產業健康發展，提升我

國物聯網技術的國際競爭力。

關鍵詞：物聯網，感知層，檢測

物聯網通過感知層采集物理世界中發生的物理事件和

數據，通過網絡層將感知到的信息進行無障礙、高可靠性、

高安全性地傳送，并通過應用層支持跨行業、跨應用、跨系

統間的信息協同、共享和互通，有效的實現了物物相連。

當前物聯網的發展如火如荼，各種應用場景的共性架構

和個性需求的研究和標準化工作已經得到了廣泛開展，但是

針對物聯網設備測試的研究，尤其是感知層設備測試的研

究，還有待進一步開展。本文將基于感知層設備測試技術展

開研究，在討論感知層的概況和測試技術的基礎上，提出未

來感知層測試技術的發展趨勢和建議。

1感知層概述

感知層的主要功能是實現對信息的采集、識別和控制。

感知層從設備功能上又可以分為感知設備子層和通信設備

子層。感知設備子層通過傳感器、RF1D讀

寫器、攝像頭、GPS等模塊實現溫度、濕度、風向、標

簽、道路擁塞等信息的感知和獲取。感知設備子層主要涉及

傳感器、條形碼、RFID、音視頻編解碼、GPS等技術。通信

設備子層通過、3G、RF等無線模塊或xDSL、FTTX等有線模

塊實現信息的采集和傳輸。通信設備子層主要涉及Zig,Bee.

GSM/TD-SCDMA等技術。

由于通信設備子層使用的技術都基于現有成熟的通信

網絡，在本文中將不做進一步的介紹。下面重點介紹幾種感

知設備子層的技術。

傳感器

傳感器是物聯網感知層的主要信息感知設備，種類眾

多，常見的有溫度、壓力、濕度、光電、霍爾磁性傳感器等。

溫度傳感器基于物質的各種物理性質隨溫度變化的規律，把

溫度變化轉換為電信號。壓力傳感器在受到外部壓力時會產

生一定的內部結構的變形或位移，進而轉化為電特性的改

變，產生相應的電信號。濕度傳感器主要包括電阻式和電容

式兩個類別。電阻式濕度傳感器也成為濕敏電阻，利用氯化

鋰、碳、陶瓷等材料的電阻率的濕度敏感性來探測濕度。電

容式濕度傳感器也稱為濕敏電容，利用材料的介電系數的濕

度敏感性來探測濕度。光傳感器可以分為光敏電阻以及光電

傳感器兩個大類G光敏電阻主要利用各種材料的電阻率的光

敏感性來進行光探測。光電傳感器主要包括光敏二極管和光

敏三極管，這兩種器件都是利用半導體器件對光照的敏感

性?；魻杺鞲衅魇抢没魻栃瞥傻囊环N磁性傳感器?；?/p>

爾傳感器結合不同的結構，能夠間接測量電流、振動、位移、

速度、加速度、轉速等等，具有廣泛的應用價值。

條形碼

條形碼是一種信息的圖形化表示方法，可以把信息制作

成條形碼，然后用相應的掃描設備把其中的信息輸入到計算

機中。二維條形碼是在二維空間水平和豎直方向存儲信息的

條形碼。它的優點是信息容量大，譯碼可靠性高，糾錯能力

強，制作成本低，保密與防偽性能好。作為一種比較廉價實

用的技術，條形碼在今后一段時間內還會在物聯網的各個行

業中得到應用。

RFID

射頻識別作為物聯網標志性的感知設備之一，俗稱電子

標簽。RFID射頻識別是一種非接觸式的自動識別技術，主要

用來為各種物品建立唯一的身份標識，是物聯網的重要支持

技術。RFID的系統組成包括：電子標