華-為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書正式版

白皮書華-為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書文檔版本 1.0華-為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書目 錄1產(chǎn)生背景12華為WLANIoT融合策略33技術(shù)實(shí)現(xiàn)43.1實(shí)現(xiàn)架構(gòu)43.2無線技術(shù)64華為WLANIoT融合方案104.1企業(yè)辦公資產(chǎn)管理104.1.1基于BLE技術(shù)的資產(chǎn)管理104.1.2基于RFID技術(shù)的資產(chǎn)管理124.2醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)134.2.1嬰兒防盜134.2.2醫(yī)療資產(chǎn)管理164.2.3輸液管理174.3電子價(jià)簽175客戶價(jià)值19文檔版本1.0 ii華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書1產(chǎn)生背景物聯(lián)網(wǎng)被稱為是世界信息產(chǎn)業(yè)革命的第三次浪潮，“NextBigThing”。從第一臺聯(lián)網(wǎng)的ATM（自動取款機(jī)），到第一臺聯(lián)網(wǎng)的筆記本電腦，再到第一個(gè)聯(lián)網(wǎng)的移動電話、第一臺聯(lián)網(wǎng)的汽車、第一只聯(lián)網(wǎng)的電表…，越來越多的設(shè)備通過蜂窩網(wǎng)、NFC、RF-ID、藍(lán)牙、Zigbee和Wi-Fi等連接方式連到網(wǎng)絡(luò)上。根據(jù)華為的預(yù)測，到2025年將有超過1000億個(gè)物（不包括個(gè)人寬帶用戶）被連接起來。任何物體，在任何時(shí)間和任何地點(diǎn)都能連接到網(wǎng)絡(luò)上，物聯(lián)網(wǎng)正在深刻地影響著人們的生產(chǎn)和生活。圖1-1物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵要素在物聯(lián)網(wǎng)中，各種傳感器將從物理世界獲取到的信息（信息獲取功能），通過泛在的連接和網(wǎng)絡(luò)管道傳送給各種智能的應(yīng)用進(jìn)行信息加工和決策（信息處理功能），智能應(yīng)用將決策的結(jié)果施效到物理世界里，將關(guān)注的對象控制在預(yù)期的運(yùn)動狀態(tài)（信息施效功能）。在這個(gè)過程中，泛在的連接充當(dāng)了非常重要的角色，尤其是處于網(wǎng)絡(luò)邊緣的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，它們需要支持多樣性的連接方式。文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 1華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書比如在企業(yè)貴重資產(chǎn)上貼付有源射頻標(biāo)簽，在企業(yè)內(nèi)部署標(biāo)簽射頻閱讀器，閱讀器通過對有源標(biāo)簽的跟蹤可以實(shí)現(xiàn)對貴重資產(chǎn)的管理，記錄貴重資產(chǎn)的移動軌跡，實(shí)現(xiàn)自動盤點(diǎn)等資產(chǎn)管理功能。但是，有源標(biāo)簽使用的射頻技術(shù)是多種多樣的，比如標(biāo)簽使用的射頻技術(shù)可以是RFID、BLE或Zigbee的。接入設(shè)備如何快速融合IoT領(lǐng)域多樣化的無線接入方式，是需要解決的問題，也是WLAN大規(guī)模推廣IoT企業(yè)級應(yīng)用的關(guān)鍵。為了解決融合入口問題，華為推出了物聯(lián)網(wǎng)AP，在已經(jīng)廣泛部署和成熟應(yīng)用的Wi-Fi產(chǎn)品上，提供藍(lán)牙、RFID等IoT連接方式。華為的物聯(lián)網(wǎng)AP方案在Wi-Fi的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了其他短距無線接方式在AP上的共站址、共回傳、統(tǒng)一入口和統(tǒng)一管理，并具有靈活可擴(kuò)展等特點(diǎn)。由以上可以看出，要實(shí)現(xiàn)WLAN與IoT雙網(wǎng)融合，接入設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)AP是關(guān)鍵融合切入點(diǎn)。文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 2華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書2華為WLANIoT融合策略華為WLAN在IoT領(lǐng)域，堅(jiān)持“被集成”戰(zhàn)略，構(gòu)建基于管道的技術(shù)平臺和生態(tài)系統(tǒng)，充分發(fā)揮合作伙伴在IoT領(lǐng)域的專業(yè)優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)快速融合，快速響應(yīng)，給客戶帶來最大效益。圖2-1華為WLANIoT融合策略示意圖文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 3華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書3技術(shù)實(shí)現(xiàn)3.1 實(shí)現(xiàn)架構(gòu)3.2 無線技術(shù)3.1實(shí)現(xiàn)架構(gòu)圖3-1聯(lián)網(wǎng)AP技術(shù)架構(gòu)圖上圖為物聯(lián)網(wǎng)AP技術(shù)架構(gòu)圖。在華為的物聯(lián)網(wǎng)AP上保持了原有的Wi-Fi模塊，可以Wi-Fi終端用戶提供WI-FI接入服務(wù)，同時(shí)Wi-Fi模塊也可以為Wi-FiTag提供定位服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)AP內(nèi)置藍(lán)牙4.0模塊，可以通過Bluetouth4.0的協(xié)議與Beacon通信，提供藍(lán)牙定位服務(wù)。另外物聯(lián)網(wǎng)AP內(nèi)部還提供了3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Mini-PCI-E擴(kuò)展槽位，可以插入滿足Mini-PCI-E接口標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)模塊。物聯(lián)網(wǎng)AP還提供USB接口，可以插入U(xiǎn)SB直插模塊，或通過USB延長線插入U(xiǎn)SB擴(kuò)展模塊。通過擴(kuò)展槽或者USB接口接入的各個(gè)廠商的物聯(lián)網(wǎng)模塊，通過其私有的協(xié)議與物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備進(jìn)行通信。對物文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 4華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書聯(lián)網(wǎng)AP來說，AP不需要處理各個(gè)廠商私有的協(xié)議，AP只需要將各個(gè)模塊處理后的數(shù)據(jù)做數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)即可。下圖以AP4050DN-E為例，介紹了物聯(lián)網(wǎng)AP的主要物理接口。圖3-2物聯(lián)網(wǎng)AP主要物理接口-1圖3-3物聯(lián)網(wǎng)AP主要物理接口-2文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 5華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書物聯(lián)網(wǎng)AP提供的主要接口如上圖所示。這些接口的主要用途如下表所示。編號接口數(shù)量用途1GE口21.GE0可以提供POE受電；2.GE1可以提供POE供電；a)當(dāng)AP不連接物聯(lián)網(wǎng)插卡，并且不使用USB接口時(shí)，可帶最大功耗為7W的外設(shè)；b)當(dāng)AP僅連接一張物聯(lián)網(wǎng)插卡，并且不使用USB接口時(shí)，可帶最大功耗為5.5W的外設(shè)；c)當(dāng)AP連接2張及以上的物聯(lián)網(wǎng)插卡，或使用USB接口時(shí)，PoE_OUT功能將會被自動關(guān)閉。3.GE0和GE1都可以做AP上行網(wǎng)口接入到接入交換機(jī)，支持Trunk。2Mini31.標(biāo)準(zhǔn)MINI-PCI-E物理接口，用于插入擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)模塊；PCI-E2.槽位內(nèi)置在AP蓋板內(nèi)，可以外置物聯(lián)網(wǎng)天線。3USB11.標(biāo)準(zhǔn)USB2.0口（對外輸出最大功率為2.5W），可用于擴(kuò)展USB接口的物聯(lián)網(wǎng)模塊等。2.支持U盤設(shè)備用于擴(kuò)展存儲。3.2無線技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)場景中，使用了很多不同的無線技術(shù)。比如，2G/3G/4G蜂窩技術(shù)、Wi-Fi、Bluetooth、RFID、Ziggbee和LoRa等其他短距無線技術(shù)都可以被用來作為物聯(lián)網(wǎng)的連接方式。這些技術(shù)在覆蓋距離、能夠提供的帶寬和工作頻率等上的各不相同。這里主要介紹物聯(lián)網(wǎng)AP支持的幾種無線接入技術(shù)：Bluetouth、RFID和Ziggbee。RFIDRFID（RadioFrequencyIdentification）即射頻識別技術(shù)，通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象，并對其信息進(jìn)行標(biāo)志、登記、儲存和管理RFID系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽、讀寫器和天線三部分組成：射頻標(biāo)簽：由芯片和標(biāo)簽天線或線圈組成，通過電感耦合或電磁反射原理與讀寫器進(jìn)行通信；讀寫器：讀取(在讀寫卡中還可以寫入)標(biāo)簽信息的設(shè)備，有時(shí)候也成為讀卡器；天線：電子標(biāo)簽和讀寫器都天線。電子標(biāo)簽的天線一般內(nèi)置標(biāo)簽內(nèi)。讀寫器的天線可以內(nèi)置在讀寫器中，也可以通過射頻線與讀寫器天線接口相連。電子標(biāo)簽、讀寫器和信息處理系統(tǒng)之間的信息交互流程如下：文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 6華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書讀寫器將要發(fā)送的信息，經(jīng)編碼后加載到高頻載波信號上再經(jīng)天線向外發(fā)送。進(jìn)入讀寫器工作區(qū)域的電子標(biāo)簽接收此信號，卡內(nèi)芯片的有關(guān)電路對此信號進(jìn)行倍壓整流、調(diào)制、解碼、解密，然后對命令請求、密碼、權(quán)限等進(jìn)行判斷。若為讀命令，控制邏輯電路則從存儲器中讀取有關(guān)信息，經(jīng)加密、編碼、調(diào)制后通過片上天線再發(fā)送給器，讀寫器對接收到的信號進(jìn)行解調(diào)、解碼、解密后送至信息系統(tǒng)進(jìn)行處理。若為修改信息的寫命令，有關(guān)控制邏輯引起電子標(biāo)簽內(nèi)部電荷泵提升工作電壓，提供電壓擦寫EEPROM。若經(jīng)判斷其對應(yīng)密碼和權(quán)限不符，則返回出錯(cuò)信息。電子標(biāo)簽和讀寫器之間通過無線的方式通信，讀寫器和信息處理系統(tǒng)之間通過有線方式通信。在物聯(lián)網(wǎng)AP中，讀寫器通過插卡的方式內(nèi)置在AP上，利用物聯(lián)網(wǎng)AP上的上行網(wǎng)口與信息處理系統(tǒng)通信。電子標(biāo)簽與讀寫器之間的無線工作頻率一般有三種：低頻、高頻和超高頻。低頻：工作頻率為120~134KHz，技術(shù)成熟，市場上絕大部分RFID產(chǎn)品工作在這個(gè)頻率。數(shù)據(jù)信息量小且傳輸慢，讀寫距離近（小于10cm），主要應(yīng)用于門禁、考勤刷卡等場景。高頻：工作頻率13.56MHz，技術(shù)成熟，在市場的占比僅次于低頻，數(shù)據(jù)傳輸較快。讀寫距離近(小于1m)，主要應(yīng)用于智能貨架、圖書管理等場景。超高頻：工作頻率860MHz～960MHz、2.45GHz和5.8GHz。RFID產(chǎn)品發(fā)展最快的頻段。數(shù)據(jù)傳輸很快，讀寫距離遠(yuǎn)（3m-50m），主要應(yīng)用于供應(yīng)鏈管理、后勤管理等場景。藍(lán)牙4.0藍(lán)牙無線技術(shù)是使用最廣泛的全球短距離無線標(biāo)準(zhǔn)之一。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（SIG）于2010年7月發(fā)布了藍(lán)牙4.0，以低功耗（BLE）作為新版本的主要技術(shù)點(diǎn)，其本身也兼容了經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)。藍(lán)牙4.0提供了單模和雙模兩種模式，其中雙模包含了BLE和經(jīng)典藍(lán)牙，單模只有BLE。BLE提供了一種星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主設(shè)備管理著連接，并且可以連接多個(gè)從設(shè)備；從設(shè)備只能連接一個(gè)主設(shè)備。文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 7華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書圖3-4BLE星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主設(shè)備和從設(shè)備之間通過無線方式通信。在物聯(lián)網(wǎng)AP中，主設(shè)備通過AP的上行網(wǎng)口與藍(lán)牙服務(wù)器通信。BLE的無線通信工作2.4G頻段，占用40個(gè)信道，每個(gè)信道2MHz帶寬。其中3個(gè)為固定的廣播信道，37個(gè)為用來跳頻的數(shù)據(jù)信道。主設(shè)備與從設(shè)備之間通信連接過程如下圖所示，總結(jié)起來可以分為以下幾種狀態(tài)：圖3-5BLE主從設(shè)備通信連接過程待機(jī)狀態(tài)：設(shè)備沒有傳輸和發(fā)送數(shù)據(jù)，并且沒有連接到任何設(shè)備上。廣播狀態(tài)：廣播設(shè)備以一定的廣播時(shí)間間隔，在3個(gè)固定的廣播信道（37、38、39）上發(fā)送廣播消息；廣播消息是單向的，不需要任何的連接。掃描狀態(tài)：掃描設(shè)備在3個(gè)固定的廣播信道（37、38、39）上監(jiān)聽廣播消息。初始化狀態(tài)：在初始過程中，掃描設(shè)備和廣播設(shè)備將完成建立連接。掃描設(shè)備發(fā)送一個(gè)連接請求信息，連接請求消息里包括了連接時(shí)間發(fā)送的信道、時(shí)間等信文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 8華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書息。廣播設(shè)備接收連接，兩個(gè)設(shè)備進(jìn)入連接狀態(tài)。連接發(fā)起方（掃描設(shè)備）成為主設(shè)備，接收方（廣播設(shè)備）成為從設(shè)備。連接事件：主設(shè)備和從設(shè)備立連接后，他們之間的通信稱為連接事件。主設(shè)備和從設(shè)備的通信按照指定的間隔周期性的發(fā)生，通信的信道在0~36之間按照算法進(jìn)行跳頻。主設(shè)備和從設(shè)備都可以從連接事件狀態(tài)中主動斷開連接。一邊發(fā)起斷開，另一邊必須在斷開連接之前回應(yīng)這個(gè)斷開請求。ZigBeeZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)，具有近距離、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率等特點(diǎn)。ZigBee標(biāo)準(zhǔn)由ZigBee聯(lián)盟發(fā)布，物理層和MAC對一個(gè)IEEE的802.15.4標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee支持星型組網(wǎng)、MESH組網(wǎng)和混合組網(wǎng)（星型組網(wǎng)+MESH組網(wǎng)）三種不同的組網(wǎng)方式。圖3-6ZigBee組網(wǎng)拓?fù)鋃igBee的組網(wǎng)中有三種角色的節(jié)點(diǎn)：ZigBee協(xié)調(diào)者（ZC）、ZigBee路由器和ZigBee終端節(jié)點(diǎn)（ZED）。ZC是網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)者，負(fù)責(zé)建立和管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)建立后ZC也是一個(gè)ZR。ZR提供路由信息，同時(shí)執(zhí)行負(fù)責(zé)允許其他設(shè)備加入這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的功能。ZED是終端節(jié)點(diǎn)，對于維護(hù)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒有責(zé)任。ZigBee組網(wǎng)中，節(jié)點(diǎn)之間通過無線方式通信。ZigBee無線通信主要工作在三個(gè)頻段上，分別是用于歐洲的868MHz頻段，用于美國的915MHz頻段，以及全球通用的2.4GHz頻段。但這三個(gè)頻段的信道帶寬并不相同，它們各自的信道帶寬分別是0.6MHz、2MHz和5MHz，分別有1個(gè)、10個(gè)和16個(gè)信道。ZigBee可以提供的數(shù)據(jù)速率比較低，速率對于2.4GHz頻段只有250kbps，而868MHz頻段只有20kbps，915MHz頻段只有40kbps。ZigBee節(jié)點(diǎn)之間采用基于CSMA/CA的隨機(jī)接入信道技術(shù)（協(xié)議定義了CSMA/CA和GTS兩種方式，不過ZigBee實(shí)際上并沒有對時(shí)分復(fù)用GTS技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的支持）通信。ZigBee網(wǎng)絡(luò)支持兩種路由算法，樹路由和網(wǎng)狀網(wǎng)路由。樹狀路由只有兩個(gè)方向—向子節(jié)點(diǎn)發(fā)送或者向父節(jié)點(diǎn)發(fā)送，不需要路由表，節(jié)省存儲資源，但缺點(diǎn)是很不靈活，并且路由效率低。網(wǎng)狀路由實(shí)際上是AODV路由算法的一個(gè)簡化版本，非常適合無線自組織網(wǎng)絡(luò)的路由，需要節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)路由表，耗費(fèi)一定的存儲資源，但往往能達(dá)到最優(yōu)的路由效率，而且使用靈活。文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 9華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書4華為WLANIoT融合方案4.1 企業(yè)辦公資產(chǎn)管理4.2 醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)4.3 電子價(jià)簽4.1企業(yè)辦公資產(chǎn)管理WLAN企業(yè)辦公資產(chǎn)管理IoT融合方案主要使用了BLE技術(shù)和RFID技術(shù)。4.1.1基于BLE技術(shù)的資產(chǎn)管理基于BLE技術(shù)的資產(chǎn)管理，使用的是BLETag定位原理。在企業(yè)貴重資產(chǎn)上貼付有源BLETag，使BLETag唯一標(biāo)記該資產(chǎn)。BLETag周期性的發(fā)送廣播幀，廣播幀被AP內(nèi)置藍(lán)牙模塊監(jiān)聽，AP內(nèi)置藍(lán)牙模塊會將接收到的BLETag幀的信號強(qiáng)度和時(shí)間戳等信息上報(bào)給定位引擎進(jìn)行位置計(jì)算，定位引擎將計(jì)算結(jié)果送給資產(chǎn)管理服務(wù)器，資產(chǎn)管理服務(wù)器將定位結(jié)果圖形化顯示實(shí)現(xiàn)對資產(chǎn)的實(shí)時(shí)跟蹤和定位，并可以實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)移動軌跡查看和自動盤點(diǎn)等功能。圖4-1基于BLE技術(shù)的資產(chǎn)管理組網(wǎng)示意圖文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 10華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書該方案中用于資產(chǎn)管理的Tag使用的是BLE技術(shù)，具備低功耗優(yōu)勢，一般的BLETag的電池續(xù)航能達(dá)到3～5年。資產(chǎn)管理是一種區(qū)域定位，其原理是基于RSSI“三點(diǎn)定位”。區(qū)域定位能定位到該資產(chǎn)所在區(qū)域，或定位出該資產(chǎn)在哪個(gè)AP的覆蓋范圍之內(nèi)。通常區(qū)域定位的精度約為20m～30m，滿足一般企業(yè)對貴重資產(chǎn)管理的實(shí)時(shí)監(jiān)控需求。下面是基于BLE技術(shù)資產(chǎn)管理的主要工作邏輯。BLETag發(fā)射信號綁定在資產(chǎn)上用于唯一標(biāo)記該資產(chǎn)的BLETag，會周期性的廣播信標(biāo)幀。信標(biāo)幀必須要讓內(nèi)置了藍(lán)牙模塊的華為AP所識別，所以，該信標(biāo)幀的幀格式必須滿足《華為藍(lán)牙接口定義規(guī)范》。該規(guī)范定義了三種模式的幀格式：標(biāo)準(zhǔn)iBeacon模式、BLETag標(biāo)簽?zāi)Ｊ?、BLE透傳模式。資產(chǎn)管理使用額是BLETag標(biāo)簽?zāi)Ｊ?，主要定義的幀格式有：標(biāo)簽類型、電池電量、脫落標(biāo)識、RSSI校準(zhǔn)值和廠商自定義字段等。目前與華為合作的BLETag廠商是創(chuàng)新微。2、AP內(nèi)置藍(lán)牙模塊探測信號AP內(nèi)置藍(lán)牙模塊有三種工作模式：ibeacon-mode、tag-mode、transparent-mode，分別對應(yīng)Tag的“標(biāo)準(zhǔn)iBeacon模式”、“BLETag標(biāo)簽?zāi)Ｊ健?、“BLE透傳模式”。資產(chǎn)管理需要AP內(nèi)置藍(lán)牙模塊工作在“tag-mode”模式，該模式下AP內(nèi)置藍(lán)牙模塊可以探測BLETag廣播幀，并將其信號強(qiáng)度、時(shí)間戳、電池電量等信息封裝上送。注意：WLANAP內(nèi)置藍(lán)牙模塊的三種工作模式互斥。如果工作在“tag-mode”模式，則無法同時(shí)工作在“ibeacon-mode”或“transparent-mode”。AP上送BLETag信息的方式可以是直接上送，也可以通過AC上送。而AP和AC可以實(shí)時(shí)上送Tag信息，也可以周期聚合上送Tag信息。這些上送方式在AC界面都可以配置，是可配的。具體上送方式的選擇，需要根據(jù)合作方和客戶實(shí)際需要配置。3、定位引擎定位引擎的主要功能是根據(jù)AP或AC上送的Tag信息做定位計(jì)算，它需要能夠解析AP或AC上送的Tag信息，所以與WLANAC或AP對接的定位引擎同樣要滿足《華為藍(lán)牙接口定義規(guī)范》,該規(guī)范的服務(wù)器北向接口定義了對接格式。4、資產(chǎn)管理服務(wù)器資產(chǎn)管理服務(wù)器由合作方提供，主要是用來做資產(chǎn)管理業(yè)務(wù)，它可以根據(jù)定位引擎上送的定位數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)圖形化的資產(chǎn)管理實(shí)時(shí)監(jiān)控，顯示資產(chǎn)移動軌跡等。藍(lán)牙與Wi-Fi之間的干擾目前，2.4GHzWi-Fi終端尚未被淘汰，Wi-Fi的2.4GHz頻段覆蓋和5GHz頻段覆蓋在企業(yè)辦公場景會同時(shí)存在。而BLE工作頻段也在ISM2.4GHz，所以，2.4GHzWi-Fi和BLE之間將會存在干擾問題。為減輕此類干擾，建議措施如下：現(xiàn)網(wǎng)部署AP并開啟藍(lán)牙系統(tǒng)時(shí)2.4G規(guī)劃使用1、6、11信道。BLE設(shè)備大部分時(shí)間只有廣播發(fā)送業(yè)務(wù)，而BLE協(xié)議設(shè)計(jì)的廣播信道固定使用頻點(diǎn)為2402MHz、2426MHz和2048MHz的3個(gè)2M帶寬信道，特意與wlan的常用信道1、6、11信道（中心頻率為2412MHz、2437MHz和2462Mhz）錯(cuò)開。所以，現(xiàn)網(wǎng)部署AP并開啟藍(lán)牙系統(tǒng)時(shí)2.4G規(guī)劃使用1、6、11信道。提升AP部署密度，AP的2.4GHz射頻和藍(lán)牙射頻采用間隔AP開啟的方式，即相AP一個(gè)開啟2.4GHz射頻關(guān)閉藍(lán)牙射頻，另一個(gè)開啟藍(lán)牙射頻關(guān)閉2.4GHz射頻。文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 11華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書根據(jù)實(shí)際的摸底測試，在Wi-Fi開啟的同時(shí)，由于干擾問題，BLETag的有效傳播距離約10m左右。4.1.2基于RFID技術(shù)的資產(chǎn)管理基于RFID技術(shù)的資產(chǎn)管理通過RFIDTag與資產(chǎn)的捆綁，使RFIDTag能唯一標(biāo)識該資產(chǎn)，RFIDTag周期性發(fā)送廣播幀，RFID閱讀器接收廣播幀，并將廣播幀信號強(qiáng)度和Tag信息上送資產(chǎn)管理服務(wù)器，資產(chǎn)管理服務(wù)器將定位結(jié)果圖形化顯示實(shí)現(xiàn)對資產(chǎn)的實(shí)時(shí)跟蹤和定位，并可以實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)移動軌跡查看和自動盤點(diǎn)等功能。圖4-2基于RFID技術(shù)的資產(chǎn)管理組網(wǎng)示意圖基于RFID技術(shù)的資產(chǎn)管理使用的是ISM2.4GHz頻段，同樣具備低功耗等優(yōu)點(diǎn)，RFIDTag的電池續(xù)航能達(dá)到3～5年。RFIDTag的區(qū)域定位原理是基于閱讀器覆蓋范圍的區(qū)域定位，閱讀器接收RFIDTag信號并將信號強(qiáng)度等信息上送資產(chǎn)管理服務(wù)器，資產(chǎn)管理服務(wù)器根據(jù)信號強(qiáng)度判斷該Tag處在哪個(gè)閱讀器的覆蓋范圍。通常區(qū)域定位的精度約為20m～30m，滿足一般企業(yè)對貴重資產(chǎn)管理的實(shí)時(shí)監(jiān)控需求。與BLE的資產(chǎn)管理不同的是：BLETag閱讀器是AP的內(nèi)置藍(lán)牙模塊。RFIDTag閱讀器是插在物聯(lián)網(wǎng)APMini-PCI-E接口的RFID插卡。下面是基于BLE技術(shù)資產(chǎn)管理的主要工作邏輯。RFID插卡接收RFIDTag信號綁定在資產(chǎn)上用于唯一標(biāo)記該資產(chǎn)的RFIDTag，會周期性的廣播信標(biāo)幀。RFIDTag信標(biāo)幀被RFID插卡所識別并讀取，插卡與Tag之間遵循的是合作方的私有協(xié)議，華為沒有對RFIDTag幀格式做定義。文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 12華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書目前，RFID資產(chǎn)管理方案中RFIDTag和RFID插卡由先施提供。2、RFID插卡與物聯(lián)網(wǎng)AP對接RFID插卡硬件上通過物聯(lián)網(wǎng)AP內(nèi)置的Mini-PCI-E接口對接，合作廠商需要按照華為的Mini-PCI-E接口規(guī)范提供插卡，以保證插卡與AP在硬件上完美對接。RFID插卡與AP之間的數(shù)據(jù)通信使用的是串口通信協(xié)議，目前，AP的Mini-PCI-E接口提供115200bit/s、57600bit/s、38400bit/s、19200bit/s、9600bit/s的串口波特率，這些波特率都可以配置，可以根據(jù)不同廠商的插卡靈活選擇。RFID插卡與AP通信時(shí)，雖然AP只做回傳管道不需要關(guān)心插卡承載的業(yè)務(wù)，但AP需要準(zhǔn)確識別RFID插卡是否上送了完整的數(shù)據(jù)，是否可以轉(zhuǎn)為以太報(bào)文發(fā)送出去。所以，合作方提供的RFID插卡的軟件接口需要遵循華為Mini-PCI-E接口軟件通信規(guī)范。3、資產(chǎn)管理服務(wù)器RFID資產(chǎn)管理服務(wù)器由合作方提供，AP收到插卡數(shù)據(jù)后，根據(jù)配置好的上位機(jī)的IP地址和端口號，通過上行以太鏈路發(fā)送給資產(chǎn)管理服務(wù)器。資產(chǎn)管理服務(wù)器對資產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，顯示資產(chǎn)移動軌跡等。資產(chǎn)管理服務(wù)器合作方為先施。先施RFID資產(chǎn)標(biāo)簽和插卡使用的是ISM2.4GHz頻段，其具體頻點(diǎn)是2.425GHz，帶寬是1MHz，在網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)可以合理規(guī)劃Wi-Fi2.4GHz頻段降低干擾。4.2醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)WLAN醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)融合方案使用了RFID技術(shù)，WLANAP通過內(nèi)置Mini-PCI-e接口USB接口融合RFID閱讀器，實(shí)現(xiàn)WLAN與醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)的融合。目前在醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)與華為WLAN合作的廠商是銀江，華為提供WLAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如AP、AC等，銀江提供醫(yī)療相關(guān)設(shè)備，如醫(yī)療管理上位機(jī)系統(tǒng)、輸液監(jiān)控器、母嬰手環(huán)、RFID插卡、RFIDUSB擴(kuò)展器等。醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)主要包括三個(gè)子場景：嬰兒防盜、輸液管理和醫(yī)療資產(chǎn)管理。4.2.1嬰兒防盜嬰兒防盜主要有以下子功能：嬰兒佩戴安全手環(huán)，嬰兒手環(huán)信息、嬰兒個(gè)體信息和母親信息等在后臺服務(wù)器做綁定。服務(wù)器通過出口監(jiān)視器實(shí)時(shí)記錄嬰兒所處位置，母親通過手機(jī)APP可以確認(rèn)嬰兒身份，防止錯(cuò)抱。在病房部署RFID閱讀器和出口監(jiān)視器，手環(huán)RFID模塊通過對出口監(jiān)視器的識別發(fā)送出口監(jiān)視器的信息，RFID閱讀器接收手環(huán)發(fā)送的信息，并將信息上送服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)出口監(jiān)視器ID等信息實(shí)時(shí)顯示嬰兒位置。在病房區(qū)域關(guān)鍵出入口部署出口監(jiān)視閱讀器和聲光報(bào)警器，當(dāng)手環(huán)靠近出口監(jiān)視器時(shí)，出口監(jiān)視器識別嬰兒手環(huán)并觸發(fā)聲光報(bào)警器報(bào)警，實(shí)現(xiàn)“電子圍欄”的防盜功能。文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 13華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書圖4-3嬰兒防盜組網(wǎng)示意圖嬰兒防盜手環(huán)使用的射頻技術(shù)是RFID技術(shù)，手環(huán)有連個(gè)模塊，一個(gè)是433MHz射頻模塊一個(gè)是125KHz射頻模塊。嬰兒手環(huán)的433MHz射頻模塊主要負(fù)責(zé)與RFID閱讀器通信，收發(fā)RFID信息。嬰兒手環(huán)的125KHz射頻模塊工作在監(jiān)聽模式，負(fù)責(zé)監(jiān)聽出口監(jiān)視器發(fā)送的125KHz的信標(biāo)幀。嬰兒防盜分為母嬰配對、嬰兒區(qū)域定位和嬰兒防盜電子圍欄三個(gè)子功能。母嬰配對：文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 14華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書圖4-4母嬰配對流程示意圖在新生兒出生時(shí)，佩戴嬰兒安全手環(huán)，并將嬰兒信息、嬰兒手環(huán)信息和母親信息錄入后臺服務(wù)器，做捆綁。當(dāng)新生兒從產(chǎn)房第一次抱到母親面前時(shí)，母親病房的出口監(jiān)視器會使用125KHz射頻廣播自己的ID等信息，嬰兒手環(huán)125KHz模塊偵聽到該信息后，通過433MHz射頻發(fā)送嬰兒手環(huán)信息和偵聽到的出口監(jiān)視器信息。該信息被RFID插卡的433MHz射頻接收，并上送服務(wù)器，服務(wù)器匹配母嬰捆綁信息。母親通過銀江提供的手機(jī)APP，從后臺服務(wù)器獲取母嬰匹配結(jié)果，能在APP上看到嬰兒的基本信息和目前的基本信息。也可以通過APP的掃碼功能掃描嬰兒手環(huán)的二維碼，獲得更精確的匹配信息。假設(shè)病房有多位母親，僅靠出口監(jiān)視器只能匹配出自己的嬰兒在這個(gè)房間。需要通過掃碼進(jìn)一步確認(rèn)面前的嬰兒就是自己的。嬰兒位置監(jiān)控和嬰兒防盜：文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 15華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書圖4-5嬰兒防盜流程示意圖在病房區(qū)域關(guān)鍵出入口部署出口監(jiān)視器，在電子圍欄門禁入口部署出口監(jiān)視器和聲光報(bào)警器。出口監(jiān)視器使用有線以太鏈路上行接入交換機(jī)。在醫(yī)療管理服務(wù)器設(shè)置好各出口監(jiān)視器的位置信息。嬰兒在移動過程中，靠近出口監(jiān)視器時(shí)（一般距離小于4m），嬰兒手環(huán)的125KHz模塊會監(jiān)聽到出口監(jiān)視器的信標(biāo)幀。嬰兒手環(huán)識別該信息，并將出口監(jiān)視器ID等信息通過自己的433MHz射頻模塊發(fā)送給RFID插卡。插卡以串口的形式把報(bào)文發(fā)送給AP，AP通過上行以太鏈路傳輸給醫(yī)療管理服務(wù)器。如果出口監(jiān)視器是電子圍欄的門禁，則該出口監(jiān)視器125KHz射頻模塊會發(fā)出特殊的信標(biāo)幀。嬰兒手環(huán)監(jiān)聽到該幀，通過433MHz射頻模塊發(fā)送告警信息給出口監(jiān)視器的433MHz模塊。出口監(jiān)視器接收后立刻出發(fā)聲光報(bào)警器報(bào)警，同時(shí)上送告警信息給醫(yī)療管理服務(wù)器。醫(yī)療管理服務(wù)器根據(jù)上送的出口監(jiān)視器ID等信息，實(shí)現(xiàn)嬰兒的區(qū)域定位，實(shí)時(shí)監(jiān)測嬰兒位置。并實(shí)現(xiàn)嬰兒防盜，記錄嬰兒防盜告警等信息。4.2.2醫(yī)療資產(chǎn)管理醫(yī)療資產(chǎn)管理與嬰兒防盜的原理相同，只不過用于綁定資產(chǎn)的是類似于嬰兒手環(huán)的RFID標(biāo)簽，同樣具備4333MHz射頻模塊和125KHz射頻模塊。醫(yī)療資產(chǎn)管理與嬰兒防盜一樣，主要是利用對出口監(jiān)視器的位置識別實(shí)現(xiàn)對資產(chǎn)管理的區(qū)域定位：資產(chǎn)標(biāo)簽綁定在資產(chǎn)上，唯一標(biāo)識該資產(chǎn)。資產(chǎn)標(biāo)簽在移動過程中其125KHz射頻模塊會偵聽到出口監(jiān)視器的信標(biāo)幀。資產(chǎn)標(biāo)簽通過433MHz射頻模塊把監(jiān)視器信息和標(biāo)簽ID等信息發(fā)送給RFID插卡。RFID插卡以串口的形式將報(bào)文發(fā)給AP，AP轉(zhuǎn)換成以太報(bào)文，通過上行以太鏈路發(fā)送給資產(chǎn)管理服務(wù)器。資產(chǎn)管理服務(wù)器根據(jù)出口監(jiān)視器ID等信息，識別該資產(chǎn)所在區(qū)域。實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)的區(qū)域定位，實(shí)時(shí)監(jiān)測資產(chǎn)，以及資產(chǎn)管理的其他功能。文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 16華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書4.2.3輸液管理輸液管理依靠輸液傳感器將輸液情況實(shí)時(shí)上報(bào)給輸液管理服務(wù)平臺，實(shí)現(xiàn)對病人輸液過程的全稱監(jiān)控，防止意外發(fā)生，以及及時(shí)為病人換針。圖4-6輸液管理示意圖醫(yī)院輸液時(shí)，會給病人佩戴病人腕帶，數(shù)據(jù)庫中會將病人的基本信息，診斷信息、所在床位、輸液藥品信息以及輸液流程信息記錄下來，通過手持終端掃描病人腕帶的條形碼可以從數(shù)據(jù)庫中獲取病人的輸液信息。輸液管理是在給病人注射時(shí)，掃描病人腕帶條形碼，使輸液管理平臺獲取當(dāng)前病人的輸液信息，輸液管理平臺會根據(jù)不同的輸液調(diào)整基準(zhǔn)參數(shù)，輸液感應(yīng)器傳輸輸液過程數(shù)據(jù)，輸液管理平臺根據(jù)輸液信息和輸液感應(yīng)器參數(shù)綜合計(jì)算，實(shí)現(xiàn)輸液過程的監(jiān)控和預(yù)警。在給病人輸液時(shí)，通過移動掃描終端掃描病人腕帶條形碼，使輸液管理服務(wù)平臺獲取病人的輸液信息。輸液傳感器將輸液參數(shù)通過433MHz射頻模塊發(fā)送給RFID插卡。RFID插卡通過Mini-PCI-e接口以串口的形式將報(bào)文送給AP，AP將其轉(zhuǎn)換為以太報(bào)文，通過上行以太鏈路發(fā)送給輸液管理服務(wù)平臺。輸液管理服務(wù)平臺根據(jù)輸液信息參數(shù)以及傳感器參數(shù)進(jìn)行綜合計(jì)算，并顯示輸液計(jì)算結(jié)果，實(shí)現(xiàn)病人對輸液的全稱監(jiān)控和危險(xiǎn)預(yù)警等功能。銀江的醫(yī)療物聯(lián)設(shè)備使用的IoT射頻技術(shù)主要是433MHz和125KHz的RFID技術(shù)，與Wi-Fi的2.4GHz和5GHz頻段相隔較遠(yuǎn)，雙方互相干擾的影響較小。4.3電子價(jià)簽電子價(jià)簽又稱為ESL（Electronicshelflabels，電子貨架標(biāo)簽），它是以電子紙或LCD等材質(zhì)的電子價(jià)簽取代紙質(zhì)價(jià)簽顯示價(jià)格內(nèi)容。電子價(jià)簽可以通過射頻從服務(wù)器自動獲取內(nèi)容更新自己顯示的內(nèi)容，省去了人工更新價(jià)簽的人工成本。有的電子價(jià)簽還能夠顯示更多內(nèi)容，比如打折促銷，產(chǎn)品規(guī)格等。文檔版本1.0 版權(quán)所有?華為技術(shù)有限公司 17華為WLAN物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)白皮書華為WLAN的電子價(jià)簽融合方案使用的射頻技術(shù)是RFID技術(shù)，工作頻段是ISM2.4GHz。合作伙伴是漢朔科技、思創(chuàng)醫(yī)惠。華為WLAN提供