物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)-物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課件

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)--物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)課件匯報人：AA2024-01-23目錄CONTENTS物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)基礎(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)主要通信技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議與標準物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用場景物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)01物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述CHAPTER物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，IoT）是指通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，對任何物體進行信息交換和通信，以實現(xiàn)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)定義物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)，其用戶端延伸和擴展到了任何物體與物體之間，進行信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了概念提出、技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用探索等階段，目前已經(jīng)進入快速發(fā)展期。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)定義與發(fā)展網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦，負責傳遞和處理感知層獲取的信息，包括互聯(lián)網(wǎng)、有線和無線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計算平臺等組成部分。感知層感知層是物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官，主要功能是識別物體和采集信息，包括二維碼標簽和識讀器、RFID標簽和讀寫器、攝像頭、GPS等感知終端。應(yīng)用層應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的“社會分工”，即與行業(yè)需求結(jié)合，實現(xiàn)廣泛智能化，包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、物流、交通、安防等各個領(lǐng)域的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)傳感器技術(shù)傳感器是物聯(lián)網(wǎng)中獲得信息的主要手段，負責將非電學量轉(zhuǎn)換為電學量，以便后續(xù)處理。RFID技術(shù)RFID是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是綜合了計算機軟硬件、傳感器技術(shù)、集成電路技術(shù)、電子應(yīng)用技術(shù)為一體的復(fù)雜技術(shù)。云計算技術(shù)云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需求提供給計算機各種終端和其他設(shè)備。02物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)基礎(chǔ)CHAPTER通信系統(tǒng)的基本組成信號與信息的概念模擬信號與數(shù)字信號調(diào)制與解調(diào)通信原理與基本概念包括信源、信道、信宿以及編碼、調(diào)制、解調(diào)等過程。模擬信號是連續(xù)變化的物理量，數(shù)字信號是離散的二進制序列。信號是信息的載體，信息是信號的內(nèi)容。調(diào)制是將信息加載到載波上的過程，解調(diào)是從已調(diào)信號中提取信息的過程。通過金屬導線、光纖等有形媒質(zhì)傳送信息的方式。有線通信的基本概念包括雙絞線、同軸電纜、光纖等。有線通信的傳輸介質(zhì)如以太網(wǎng)協(xié)議（IEEE802.3）、TCP/IP協(xié)議等。有線通信的協(xié)議與標準如局域網(wǎng)（LAN）、廣域網(wǎng)（WAN）、電話網(wǎng)等。有線通信的應(yīng)用領(lǐng)域有線通信技術(shù)利用電磁波在自由空間中傳播的特性進行信息交換的通信方式。無線通信的基本概念無線通信的傳輸介質(zhì)無線通信的協(xié)議與標準無線通信的應(yīng)用領(lǐng)域電磁波，包括無線電波、微波、紅外線、激光等。如IEEE802.11（Wi-Fi）、IEEE802.15（藍牙）、IEEE802.16（WiMAX）等。如無線局域網(wǎng)（WLAN）、無線個域網(wǎng)（WPAN）、無線城域網(wǎng)（WMAN）等。無線通信技術(shù)03物聯(lián)網(wǎng)主要通信技術(shù)CHAPTER低功耗低成本低速率自組網(wǎng)ZigBee技術(shù)01020304ZigBee技術(shù)專為低功耗設(shè)計，使得設(shè)備能夠長時間運行。ZigBee通信協(xié)議棧緊湊而簡單，降低了對通信控制器的要求，從而降低了硬件成本。ZigBee主要適用于低速率的數(shù)據(jù)傳輸，滿足大部分物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。ZigBee設(shè)備具有自組網(wǎng)能力，能夠動態(tài)地建立和維護網(wǎng)絡(luò)。LoRa技術(shù)LoRa技術(shù)具有長距離通信能力，適用于廣域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。LoRa終端模塊的待機時間長達數(shù)年，滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備長期運行的需求。LoRa網(wǎng)絡(luò)可以支持大量設(shè)備接入，具有較高的網(wǎng)絡(luò)容量。LoRa模塊價格相對較低，有利于降低物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的成本。長距離低功耗大容量低成本NB-IoT具備與現(xiàn)有移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)相似的廣覆蓋能力，使得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境中也能保持通信。廣覆蓋NB-IoT一個扇區(qū)能夠支持10萬個連接，滿足大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。大連接NB-IoT終端模塊的待機時間長達數(shù)年，適用于需要長時間運行的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。低功耗NB-IoT模塊價格相對較低，有利于降低物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的成本。同時，NB-IoT可直接部署于現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)，降低組網(wǎng)成本。低成本NB-IoT技術(shù)04物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議與標準CHAPTERMQTT（消息隊列遙測傳輸協(xié)議）輕量級發(fā)布/訂閱消息傳輸協(xié)議，適用于設(shè)備和服務(wù)器之間的通信，廣泛應(yīng)用于智能家居、工業(yè)自動化等領(lǐng)域。專為資源受限設(shè)備和低帶寬、高延遲網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，適用于智能家居、可穿戴設(shè)備等場景。提供可靠、安全、高效的消息傳輸服務(wù)，支持多種消息傳遞模式和隊列管理功能，適用于企業(yè)級物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。一種在單個TCP連接上進行全雙工通信的協(xié)議，適用于實時、雙向的通信場景，如在線游戲、實時數(shù)據(jù)監(jiān)控等。CoAP（受限應(yīng)用協(xié)議）AMQP（高級消息隊列協(xié)議）WebSocket常見物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議物聯(lián)網(wǎng)通信標準是指為實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備間互聯(lián)互通而制定的一系列規(guī)范和標準，涉及物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層等多個層面。物聯(lián)網(wǎng)通信標準的目標是確保不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備能夠相互通信和協(xié)作，降低開發(fā)成本，提高系統(tǒng)兼容性和可擴展性。目前，國際上已經(jīng)形成了多個物聯(lián)網(wǎng)通信標準組織和聯(lián)盟，如IEEE、ETSI、OMA、ZigBeeAlliance等，共同推動物聯(lián)網(wǎng)通信標準的制定和發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)通信標準概述促進設(shè)備互聯(lián)互通通過制定統(tǒng)一的通信標準和協(xié)議，確保不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備能夠相互識別和通信，實現(xiàn)設(shè)備間的互聯(lián)互通。提高系統(tǒng)兼容性和可擴展性采用統(tǒng)一的通信標準和協(xié)議，可以方便地將新設(shè)備接入現(xiàn)有系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的兼容性和可擴展性。推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展標準化有助于形成統(tǒng)一的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈和價值鏈，促進物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的健康、快速發(fā)展。降低開發(fā)成本標準化可以降低設(shè)備開發(fā)和維護的成本，提高開發(fā)效率，縮短產(chǎn)品上市時間。標準化對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的影響05物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用場景CHAPTER通過物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，實現(xiàn)對家居設(shè)備的遠程監(jiān)控和控制，如燈光、空調(diào)、窗簾等。遠程監(jiān)控與控制智能家居系統(tǒng)家庭安全與防護構(gòu)建智能家居系統(tǒng)，實現(xiàn)設(shè)備間的互聯(lián)互通和智能化管理，提高家居生活的便捷性和舒適性。利用物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，實現(xiàn)對家庭安全的監(jiān)控和報警，如入侵檢測、火災(zāi)報警等。030201智能家居領(lǐng)域應(yīng)用通過物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，實現(xiàn)工業(yè)設(shè)備間的互聯(lián)互通和智能化管理，提高生產(chǎn)效率和降低成本。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)利用物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，實現(xiàn)對工業(yè)設(shè)備的遠程監(jiān)控和維護，減少人工干預(yù)和停機時間。遠程監(jiān)控與維護通過物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)收集工業(yè)數(shù)據(jù)，進行大數(shù)據(jù)分析和挖掘，為生產(chǎn)優(yōu)化和決策提供支持。工業(yè)大數(shù)據(jù)分析工業(yè)自動化領(lǐng)域應(yīng)用通過物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)設(shè)備間的互聯(lián)互通和智能化管理，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)利用物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)收集土壤、氣象等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)精準施肥、灌溉等農(nóng)業(yè)操作，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)。精準農(nóng)業(yè)通過物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息的實時采集、傳輸和處理，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學依據(jù)和決策支持。農(nóng)業(yè)信息化農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用06物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)CHAPTER

5G時代下的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)5G技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)提供了更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更低的延遲和更廣泛的覆蓋范圍，使得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠更快速、更準確地傳輸數(shù)據(jù)。5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)提供了定制化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，滿足不同應(yīng)用場景的需求，如工業(yè)自動化、智能交通等。5G與邊緣計算的結(jié)合，使得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠在本地進行數(shù)據(jù)處理和分析，降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和成本。云計算提供了強大的計算資源和數(shù)據(jù)存儲能力，可以處理和分析大量的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，提供智能化的決策支持。邊緣計算與云計算的融合，實現(xiàn)了計算資源的優(yōu)化分配和數(shù)據(jù)的協(xié)同處理，提高了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的性能和效率。邊緣計算將數(shù)據(jù)處理和分析任務(wù)從中心服務(wù)器轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)邊緣的設(shè)備上，降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和帶寬需求。邊緣計算與云計算融合趨勢物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)