物联网工程的技术架构课件.pptx

1、第二讲物物联网工程的技术架构联网工程的技术架构1谢谢观赏2019-6-29复习上节的学习内容物联网工程的概念；物联网工程设计的总体目标；物联网工程的开发过程。2谢谢观赏2019-6-29物联网工程的定义：*物联网工程是研究物联网应用系统的规划、设计、实施与管理的工程科学。要求从业人员根据客户的需求和目标，依据相应的规范和标准，制定物联网工程建设方案、协助招标、开展设计、具体实施、管理与运维等工程活动。3谢谢观赏2019-6-29物联网工程的总体目标*物联网工程设计的总体目标：是在系统工程科学方法指导下，根据用户的需求和目标，设计完善的实施方案，优选各种技术和产品，科学组织工程实施，建成一个可靠

2、性高、性价比高、易于使用、满足用户需求的应用系统。4谢谢观赏2019-6-29物联网工程开发过程*5谢谢观赏2019-6-296谢谢观赏2019-6-29本次课的主要内容：一、物联网工程的技术架构：四部分。1 感知层技术；2 网络层技术；3 应用层技术；4 公共技术。二、物联网的关键技术1 感知层的核心技术；2 网络层的核心技术；3 应用层的核心技术；4 共性支撑技术。三、物联网的标准7谢谢观赏2019-6-29一、物联网工程的技术架构*8谢谢观赏2019-6-29一、物联网工程的技术架构1 感知层技术；P5数据采集与感知主要用于采集物理世界中发生的的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、音频

3、、视频等数据。物联网的数据采集涉及到传感器、RDIF、多媒体信息采集、二维条码和实时定位等技术。传感器网络组网和协同信息处理技术可实现短距离传输、自组网的协同信息处理。9谢谢观赏2019-6-29物联网工程的技术架构2 网络层技术；P5实现广泛的互联功能，能够把感知到信息无障碍、高可靠性、高安全性地进行传送，需要传感器网络与移动通信技术、互联网技术互相结合。10谢谢观赏2019-6-29物联网工程的技术架构3 应用层技术；P6应用层主要包括应用支撑平台子层和应用服务子层。应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统间的信息协同、共享、互通的功能。应用服务子层包括智能交通、智能医疗、智能家居、

4、智能物流等行业应用。11谢谢观赏2019-6-29物联网工程的技术架构4 公共技术；P6公共技术不属于物联网技术的某个特定层面，而是与物联网技术架构的三层都有关系，包括标识与解析、安全技术、物流管理和服务质量管理等。12谢谢观赏2019-6-29二、物联网的关键技术 物联网的关键技术主要分为三个方面：第一，终端的数据采集、处理、传输、终端网络的部署和协同等，以无线传感器网络的RFID为代表；第二，异构的接入网络和基础的核心网络，包括基础的NGN核心网和3G、Wi-Fi、蓝牙等接入技术；第三，由中间件、信息开放平台和服务支撑子层以及物联网应用领域示范系统等。13谢谢观赏2019-6-291.3.

5、1感知层的核心技术 P61.感知节点（1）传感器的静态特性。（2）传感器的动态特性。（3）传感器的线性度。14谢谢观赏2019-6-291.3.1感知层的核心技术2.无线传感器网络技术 无线传感器网络是一种由独立分布的节点和网关构成的传感器网络。通常，一个典型的无线传感器网络节点的硬件结构包括：传感器接口、ADC、微处理器、电源以及无线收发装置。构建一个典型的无线传感器网络，必须要考虑以下四个重要的因素：网络选择、拓扑结构、功耗以及兼容性。15谢谢观赏2019-6-291.3.1感知层的核心技术3.射频识别技术RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相

6、关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID是一种简单的无线系统。只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体，系统由一个读写器和很多应答器（或标签）组成。16谢谢观赏2019-6-291.3.1感知层的核心技术4.条码技术条码是一种机器识读语言，由一组规则排列的条、空及其对应字符组成的标记，用以表示一定的信息。17谢谢观赏2019-6-291.3.1感知层的核心技术4.条码技术条码识读原理是利用条码的宽窄和反射率不同进行识读的。由光源发出的光线经过光学系统照射到条码符号上面，光强信号在光电转换器上产生电信号

7、，再经过滤波、整形，被译码器解释为计算机可以直接接受的数字信号。18谢谢观赏2019-6-291.3.1感知层的核心技术4.条码技术条码可分为一维条码和二维条码。一维条码也就是我们通常所说的传统条码，按照应用可分为商品条码和物流条码。商品条码包括EAN码和UPC码，物流条码包括128码、ITF码、39码、库德巴码等。19谢谢观赏2019-6-294.条码技术二维条码根据构成原理、结构形状的差异，可分为行排式二维条码和矩阵式二维条码。20谢谢观赏2019-6-291.3.1感知层的核心技术5.智能IC卡技术IC卡的基本工作原理是：射频读写器向IC卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个LC串联协振

8、电路，其频率与读写器发射的频率相同，这样在电磁波激励下，LC串联协振电路产生共振，从而使电容有了电荷；在这个电荷的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储，当所积累的电荷达到2V时，此电容可作为电源为其他电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接受读写器的数据。21谢谢观赏2019-6-291.3.1感知层的核心技术6.光学字符识别技术光学字符识别（Optical Character Recognition，简称OCR）是指对文本资料进行扫描，然后对图像文件进行分析处理，获取文字及版面信息的过程。22谢谢观赏2019-6-291.3.1感知层的核心技术7.声音识别/语

9、音识别技术语音识别技术也被称为自动语音识别（Automatic Speech Recognition，简称ASR），其目标是将人类语音中的词汇内容转换为计算机可读的输入，例如按键、二进制编码或者字符序列。23谢谢观赏2019-6-291.3.1感知层的核心技术8.中间件技术 中间件是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术间共享资源。中间件位于客户机/服务器在操作系统之上，管理计算机资源和网络通讯，是连接两个独立应用程序或独立系统的软件。相连接的系统，即使它们具有不同的接口，但通过中间件相互之间仍能交换信息。24谢谢观赏2019-6-291.3.2网络层技术 P11

10、1.异构网融合技术 网络不具有相同的传输性质和通信协议。目前，不同类型的网络之间的链接大多是异构网间的链接。25谢谢观赏2019-6-291.3.2网络层技术2.远程控制技术 远程控制是管理人员在异地通过计算机异地拨号或双方接入Internet的手段，连通需被控制的计算机，将被控计算机的桌面环境显示到本地计算机上，通过本地计算机对远方计算机进行配置、软件安装程序、修改等工作。26谢谢观赏2019-6-291.3.2网络层技术3.存储资源管理技术 存储资源管理是一类应用程序，它们管理和监控物理及逻辑层次上的存储资源，从而简化了管理，提高了数据的可用性。27谢谢观赏2019-6-291.3.2网络

11、层技术4.互联网技术 互联网技术指在计算机的基础上开发建立的一种信息技术（Information Technology，简称IT）。28谢谢观赏2019-6-291.3.2网络层技术5.网络协议技术 网络协议的定义：为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。常见的网络协议：物理层网络协议、数据链路层网络协议、网络层协议、传输层协议、应用层协议。29谢谢观赏2019-6-291.3.2网络层技术6.M2M技术M2M是将数据从一台终端传送到另一台终端，也就是机器与机器（Machine to Machine）。人对机器（Man to Machine）、机器对人（MantoMachin

12、e）、移动网络对机器（Mobile to Machine）之间的连接与通信，它涵盖了所有现实的人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。30谢谢观赏2019-6-291.3.2网络层技术7.无线接入技术无线接入技术（Wireless Access）是一种利用微波、卫星等无线传输技术将用户终端接入到业务节点，为用户提供各种业务的通信方式。31谢谢观赏2019-6-291.3.2网络层技术8.云计算技术 云计算的核心思想是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按所需服务。提供资源的网络被称为“云”。云计算的产业三级分层：云软件、云平台和云设备。32谢谢观赏2019-6

13、-291.3.2网络层技术9.通信技术（1）Wi-Fi技术。（6）802.15.4。（2）ZigBee技术。（7）IPv6。（3）WiMax。（8）4G。（4）蓝牙技术。（9）Wireless MAN-Advanced。（5）红外技术。33谢谢观赏2019-6-291.3.3应用层技术 P151.智能交通 5.车联网2.智能电网 6.智能农业3.智能家居 7.智能旅游4.智能医疗 8.智能物流34谢谢观赏2019-6-291.3.4共性支撑技术 P171.全球定位技术智能电网 5.嵌入式技术2.GPS原理 6.信息安全3.室内无线定位技术 7.海量信息存储4.遥感技术 8.智能决策支持系统（D

14、SS）35谢谢观赏2019-6-291.4.1RFID标准36谢谢观赏2019-6-291.4.2 IEEE 802.15.4标准IEEE 802.15.4标准适于组建低速率的、短距离的无线局域网。在网络内的无线传输过程中，采用冲突监测载波监听机制。网络拓扑结构可以是星形网或点对点的对等网。该标准定义了三种数据传输频率，分别为868 MHz、915 MHz、2450 MHz。前两种传输频率采取BPSK的调制方式，后一种采用0-QPSK的调制方式。各种频率分别支持20、40、250 kbps的无线数据传输速度，频率的选择取决于局域网的规则和用户的选择，传输距离在070 m。37谢谢观赏2019-

15、6-291.4.2 IEEE 802.15.4标准38谢谢观赏2019-6-291.4.2 IEEE 802.15.4标准39谢谢观赏2019-6-291.4.3 ZigBee标准ZigBee标准是一种新兴的短距离无线网络通信技术，它是基于IEEE 802.15.4协议栈，主要针对低速率的通信网络设计的。它功耗低，是最具有可能应用在工控场合的无线方式。它和2.4 GHz频带提供的数据传输速率为250 kbps，915 MHz频带提供的数据传输速率为40 kbps，而868 MHz频带提供的数据传输速率为20 kbps。它采用跳频技术和扩频技术。40谢谢观赏2019-6-291.4.3 ZigB

16、ee标准41谢谢观赏2019-6-291.4.4其他标准短距离无线通信技术标准主要有IrDA协议、Bluetooth技术和802.11 Wi-Fi等技术。42谢谢观赏2019-6-291.4.4其他标准1.IrDA协议IrDA（Infrared Data Association）是点对点的数据传输协议，通信距离很短，一般在01 m，通信介质为波长为900 nm左右的近红外线，传输速率最快可达16 Mbps，其传输具备角度小（30角以内）、距离短、数据直线传输、传输速率较高，保密性强等特点，适用于传输大容量的文件和多媒体数据。IrDA 协议只适用于两台（非多台）设备之间的连接。43谢谢观赏201

17、9-6-291.4.4其他标准2.BluetoothBluetooth技术能够实现单点对多点的无线数据和声音传输，通信距离在10 m半径范围内，数据传输带宽最高可达1 Mbps。Bluetooth工作在全球开放的2.4 GHz ISM频段，使用跳频频谱扩展技术，通信介质为2.402 GHz2.480 GHz的电磁波。Bluetooth具有功耗低、支持语音传输、通信安全性好、组建网络简单等特点。Bluetooth还存在植入成本高、通信对象少、通信速率较低和技术不够成熟的问题。44谢谢观赏2019-6-291.4.4其他标准3.802.11 Wi-Fi它工作在2.4 GHz附近的频段。Wi-Fi基

18、于IEEE 802.11 a、IEEE 802.11 b、IEEE 802.11 g、IEEE 802.11 n协议。传输的有效距离很长，目前最新的交换机能把Wi-Fi无线网络从100 m的通信距离扩大到约6.5 km。数据传输速率达到上百兆，与各种802.11 DSSS设备兼容。Wi-Fi已成为最受笔记本青睐的计算机技术了。45谢谢观赏2019-6-29模块一 物联网工程概述物联网工程系统（物联网应用系统）开发阶段可以分为可行性论证与分析、物联网工程系统需求分析、总体方案设计、功能设计、设备选型、集成、物联网工程单元测试、管理与维护。物联网工程的技术体系框架包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术。46谢谢观赏2019-6-29小结物联网工程的技术架构：四部分；物联网的关键技术；物联网的标准；47谢谢观赏2019-6-29（1）利用网络搜索引擎，结合实践应用谈谈对具体物联网工程的理解和认识。（2）下载和查阅物联网应用的最新标准。48谢谢观赏2019-6-2949谢谢观赏2019-6-29