第5章物聯(lián)網(wǎng)概述本章重點物聯(lián)網(wǎng)概念感知識別網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用場景IOT什么是物聯(lián)網(wǎng)？物聯(lián)網(wǎng)：物聯(lián)網(wǎng)（IoT，IntenetofThings）是通過射頻識別、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，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的三層體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)體系構(gòu)成感知層是物聯(lián)網(wǎng)全面感知的基礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)感知層感知層作用標識物體采集和捕獲信息感知層實現(xiàn)方式RFID標簽和讀寫器傳感器網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)攝像頭和監(jiān)控GPS/北斗定位智能家居網(wǎng)關(guān)M2M終端和傳感器感知層突破方向更敏感和更全面的感知能力解決小型化和低成本問題解決低功耗的問題無線&有線RFID讀寫M2M終端傳感器網(wǎng)絡(luò)攝像頭GPS/北斗智能家居網(wǎng)關(guān)物聯(lián)網(wǎng)體系構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)無處不在的前提物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層作用連接感知層和應(yīng)用層當前最成熟的部分網(wǎng)絡(luò)層主要層次接入網(wǎng)：無線/光纖各種類型的接入形式業(yè)務(wù)支撐：業(yè)務(wù)統(tǒng)一管理部署和運營支撐核心網(wǎng)：統(tǒng)一IP協(xié)議上的大寬帶的可靠網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層突破方向擴展規(guī)模，以實現(xiàn)無處不在簡化結(jié)構(gòu)，上下層面融合業(yè)務(wù)可擴展的管理運營能力隨時隨地連接實現(xiàn)IP統(tǒng)一協(xié)議有效降低實現(xiàn)成本規(guī)模擴展帶來IPv6的發(fā)展動力業(yè)務(wù)平臺鑒權(quán)平臺計費平臺經(jīng)營分析平臺業(yè)務(wù)支撐平臺提供終端和業(yè)務(wù)的通道和聯(lián)動控制邏輯實現(xiàn)不同終端和業(yè)務(wù)統(tǒng)一管理、部署和擴展核心網(wǎng)絡(luò)&業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一IP協(xié)議的高效率的核心網(wǎng)絡(luò)/設(shè)備/接口邊緣業(yè)務(wù)控制實現(xiàn)業(yè)務(wù)感知、控制和策略轉(zhuǎn)發(fā)接入網(wǎng)絡(luò)無線接入：2G/3G/WLAN有線接入：光纖和銅線（xDSL）物聯(lián)網(wǎng)體系構(gòu)成應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)智能處理的核心物聯(lián)網(wǎng)平臺及應(yīng)用層平臺及應(yīng)用層作用信息技術(shù)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用層主要方向智能家居智慧城市智慧交通應(yīng)用層突破方向信息技術(shù)與行業(yè)的深度融合基于云計算的應(yīng)用整體架構(gòu)信息社會化共享和安全保障實現(xiàn)廣泛智能化應(yīng)用的解決方案集合云計算是應(yīng)用大規(guī)模部署關(guān)鍵智能電力智能通信服務(wù)智慧醫(yī)療云計算資源計算能力存儲能力云計算業(yè)務(wù)SaaSPaaSlaaS物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展六大熱點領(lǐng)域智慧交通智能醫(yī)療智慧城市智能通信服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢國家網(wǎng)信辦發(fā)布《數(shù)字中國發(fā)展報告（2020年）》，“十四五”時期推動物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展，加快交通等傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的智能化升級，提升感知設(shè)施的資源共享和綜合利用水平本章重點物聯(lián)網(wǎng)概念感知識別網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用場景IOT感知識別傳感器：由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，能感受被測量的信息，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。敏感元件傳感器中能直接感受或響應(yīng)被測量的部分是傳感器的核心元件直接感受被測非電學量輸出與被輸出有確定對應(yīng)關(guān)系的轉(zhuǎn)換元件所能接受的其他物理量轉(zhuǎn)換元件將對象特性和狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換成可測定的電學量，然后將電學量分離出，送入傳感器系統(tǒng)加以評測或標示轉(zhuǎn)換元件可與敏感元件合為一體，如：熱電偶傳感器類型能量：有源傳感器和無源傳感器效應(yīng)：物理傳感器和化學傳感器原理：電阻式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、光電式傳感器等。感知識別傳感器特性：靜態(tài)特性和動態(tài)特性靜態(tài)特性動態(tài)特性檢測系統(tǒng)的輸入為不隨時間變化的恒定信號時,系統(tǒng)的輸出與輸入之間的關(guān)系線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、漂移、分辨力、閾值在輸入是準動態(tài)信號或動態(tài)信號時，傳感器的輸出特性。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標準輸入信號的響應(yīng)來表示標準輸入信號：階躍信號和正弦信號傳感器發(fā)展：1.

高精度、高量程、高靈敏度；2.微型化；3.智能化和數(shù)字化；4.低功耗和無源化。無線傳輸感知識別MEMS傳感器：MEMS（MicroelectroMechanicalSystems）傳感器是采用微電子和微機械加工技術(shù)制造出來的新型傳感器。數(shù)字化價格低低功耗MEMS傳感器的發(fā)展優(yōu)勢微型化可集成MEMS傳感器的種類及應(yīng)用涉及學科：物理學、半導(dǎo)體、光學、電子工程、化學、材料工程、機械工程、醫(yī)學、信息工程及生物工程等多種學科交叉。系統(tǒng)組成：微傳感器、微執(zhí)行器、微機械結(jié)構(gòu)、微電源微能源、信號處理和控制電路、高性能電子集成器件、接口、通信感知識別RFID：射頻識別技術(shù)（RadioFrequency

Identification，RFID），是自動識別技術(shù)的一種，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信，利用無線射頻方式對記錄媒體（電子標簽或射頻卡）進行讀寫，從而達到識別目標和數(shù)據(jù)交換的目的主動式RFID被動式RFID原理：憑借感應(yīng)電流發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)品信息，解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。RFID組成結(jié)構(gòu)感知識別EPC：EPC(ElectronicProductCode，產(chǎn)品電子代碼)是基于射頻識別、無線數(shù)據(jù)通信，以及Internet的一項物流信息管理新技術(shù)。EPC旨在為每一件單品建立全球的、開放的標識標準。系統(tǒng)構(gòu)成名稱注釋全球產(chǎn)品電子代碼編碼體系EPC編碼標準識別目標的特定代碼射頻識別系統(tǒng)

EPC標簽貼在物品之上或者內(nèi)嵌在物品中識讀器識讀EPC標簽信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

EPC中間件EPC系統(tǒng)的軟件支持系統(tǒng)對象名稱解析服務(wù)（ONS）進行物品解析EPC信息服務(wù)（EPCIS）提供產(chǎn)品相關(guān)信息接口，采用XML進行信息描述EPC與RFID：EPC是復(fù)雜的、綜合的系統(tǒng)，RFID只是其中組成部分之一。感知識別室外感測技術(shù)-全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)：全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）是能在地球表面或近地空間的任何地點為用戶提供全天候的3維坐標和速度以及時間信息的空基無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。包括：美國GPS、歐盟伽利略、俄羅斯GLONASS和中國北斗系統(tǒng)感知識別室內(nèi)定位技術(shù)：采用無線通訊、基站定位、慣導(dǎo)定位、動作捕捉等多種技術(shù)集成形成一套室內(nèi)位置定位體系，從而實現(xiàn)人員、物體等在室內(nèi)空間中的位置監(jiān)控。包括：WIFI定位、藍牙定位、Zigbee技術(shù)、紅外技術(shù)和RFID技術(shù)。感知識別網(wǎng)關(guān)：能連接多臺設(shè)備，并具備直接連接到互聯(lián)網(wǎng)的功能的機界和軟件。作用：無法直接連接網(wǎng)絡(luò)進行通信的傳感器等感知設(shè)備，通過網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)絡(luò)層進行信息交互，將感知層數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)傳輸。本章重點物聯(lián)網(wǎng)概念感知識別網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用場景IOT網(wǎng)絡(luò)傳輸有線連接：在兩個通信設(shè)備之間實現(xiàn)的物理連接部分，它能將信號從一方傳輸?shù)搅硪环?。串行通信采用RS-232C等串行通信來連接其他設(shè)備，實現(xiàn)主機與外設(shè)以及主機之間的數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)：自由度及靈活度高缺：傳送效率低以太網(wǎng)采用以太網(wǎng)電纜與網(wǎng)關(guān)相連接，是一種計算機局域網(wǎng)技術(shù)。優(yōu)：抗干擾性強缺：體積大USB用于規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊的外部總線標準優(yōu)：傳輸方式簡單，傳輸速度快，使用方便，獨立供電缺：主機端協(xié)議棧過于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)傳輸無線連接：使用無線技術(shù)建立設(shè)備之間的通訊鏈路，為設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊提供基礎(chǔ)。藍牙是基于低成本的近距離無線連接，為固定和移動設(shè)備建立通信環(huán)境的無線連接技術(shù)優(yōu)：傳輸速率快缺：傳輸距離短WI-FI是當今使用最廣的一種無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)優(yōu)：傳輸速度快缺：耗電大Zigbee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)上協(xié)議優(yōu)：耗電量低缺：傳輸速度慢，需要專門接收器用戶協(xié)議IP協(xié)議為主機提供一種無連接、不可靠的、盡力而為的數(shù)據(jù)報傳輸服務(wù)TCP協(xié)議面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議用戶協(xié)議HTTP協(xié)議運行在TCP協(xié)議之上的簡單的請求-響應(yīng)協(xié)議MQTT協(xié)議采用訂閱、發(fā)布機制的消息列隊傳輸協(xié)議移動互聯(lián)網(wǎng)移動互聯(lián)網(wǎng)移動通信終端與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合成為一體，是用戶使用手機、PAD或其他無線終端設(shè)備，通過速率較高的移動網(wǎng)絡(luò)，在移動狀態(tài)下(如在地鐵、公交車等)隨時、隨地訪問Internet以獲取信息，使用商務(wù)、娛樂等各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。移動互聯(lián)網(wǎng)4G將WLAN技術(shù)和3G通信技術(shù)進行了很好的結(jié)合，使圖像的傳輸速度更快，讓傳輸圖像的質(zhì)量和圖像看起來更加清晰5G具有高速率、低時延和大連接特點的新一代寬帶移動通信技術(shù)，是實現(xiàn)人機物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。對比4G而言，5G的優(yōu)勢數(shù)據(jù)傳輸效率更高空白頻譜容易獲取傳輸速率更高優(yōu)化傳輸距離更高的能源效率本章重點物聯(lián)網(wǎng)概念感知識別網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用場景IOT應(yīng)用場景無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetwork，WSN）是由大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地