1、第1章 物联网项目认知与应用1.1 认知物联网与长距离无线通信技术EducationSolutions目录ContentsInternet+项目场景物联网技术概述无线传感器网概述无线传感网学习平台项目实践21:15/3项目场景无线传感网络是当今在国际上备受关注的、多学科高度交叉的、知识高度集成的前沿热点研究领域。无线传感网络技术涉及纳米与微电子技术、新型微型传感器技术、微机电系统技术、片上系统SoC设计技术、移动互联网技术、微功耗嵌入式技术等多个技术领域，它与通信技术和计算机技术共同构成信息技术的三大支柱，被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。21:15/4任务目标要求能列举5种以上传感
2、网络在物联网系统中的应用。要求能够列举3种无线传感网技术。21:15/5物联网技术概述物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是：“Internet of things（IoT）”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。，也就是物物相息。u 物联网技术概述21:15/6物联网技术概述关键技术传感器技术射频识别技术无线传感网嵌入式系统技术物联网云平台u 物联网关键技术21:15/7物联网技术概述u 物联网架构21:15/8物联网技术概述u 物联网典型应用智能仓储智慧物流智能家庭智能医疗智能电力智能交通智能农业军事应用21:15/9无线传感网概述无线传感器
3、网络（WSN，wireless sensor networks）是由部署在监测区域内的大量微型传感器节点组成，是采用无线通信的方式形成的一个多跳自组织网络系统，能够通过集成化的微型传感器，协同地实时监测、感知、采集和处理网络覆盖区域中各种感知对象的信息，并对信息资料进行处理，再通过无线通信方式发送，并以自组多跳网络方式传送给信息用户，以此实现数据收集、目标跟踪以及报警监控等各种功能。u 无线传感网概念21:15/10无线传感网概述 物联网无线传感器网络的使用场景多种多样，不同的使用场景和环境，所适用的传感网络类型也有所不同。不同的网络更具特性应用在不同的场合。u 各种网络的覆盖范围与功耗关系2
4、1:15/11无线网络-ZigBee ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。21:15/12无线网络-BLE 蓝牙低能耗(BLE)技术是低成本、短距离、可互操作的鲁棒性无线技术，工作在免许可的2.4GHz ISM射频频段。有BLE4.0,BLE4.1,BLE4.2,BLE 5.0等多个协议版本。其利用智能手段最大限度地降低功耗。多用于移动设备和智能可穿戴设备。21:15/13无线网络-WiFi WiFi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网（WLAN）的技术，通常使用2.4
5、G UHF或5G SHF ISM 射频频段。WIFI具有速度块、可靠性高，安装简单，入网方便，覆盖范围较广等特点。常用于一定范围内的大容量数据吞吐。21:15/14无线网络-NB-IoT NB-IoT构建于蜂窝网络，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT的特点是覆盖广泛，功耗极低，由运营商提供连接服务。多用于城市管网监控，远程抄表等。21:15/15无线网络-LoRa LoRa是一种基于Sub-GHz技术的无线传感网络。可使用电池供电，在电池供电的情况下以较低的数据速率可延长了电池寿命和增加了网络的容量。LoRa网路特点是传输距离远，易于建
6、设和部署，功耗低和成本低。适用于大范围环境数据采集。21:15/16无线网络-LTE LTE网络就是熟知的4G网络。LTE采用FDD和TDD网络技术LTE网络的特点是传输速度块，容量大，覆盖范围广，移动性好，有一定的空间定位功能。21:15/17无线传感网概述无线传感网络应用系统中大量采用具有智能感测和无线传输的微型传感设备或微型传感器。无线传感网络的应用领域如下图所示。u 传感网应用场景21:15/18无线传感网概述无线传感网络技术在智能家居中的应用如下图所示。u 智能家居21:15/19无线传感网学习平台u 无线传感网学习路线 学习无线通信网络特性。学习无线通信芯片基础编程开发步骤一 学习
7、官方协议栈了解其原理。掌握协议栈中关键函数的使用。步骤二 了解企业协议栈封装框架。能够在企业框架下自主完成项目。步骤三21:15/20无线传感网学习平台无线模组产品图片功能描述ZigBee无线模组CC2530Bee_Core1.TI CC2530 ZigBee无线芯片，高性能、低功耗的8051微控制器内核，适应2.4GHz IEEE 802.15.4的RF收发器；2.SMA胶棒天线，传输速率达250kbps，传输距离可达200米。蓝牙BLE无线模组CC2540BLE_Core1.TI CC2540 Bluetooth 4.0 BLE无线芯片，高性能、低功耗的8051微控制器内核，适应2.4GH
8、z 蓝牙低功耗的 RF收发器；2.SMA胶棒天线，传输速率达1Mbps，传输距离可达100米。Wi-Fi无线模组CC3200WF_Core 1.TI CC3200 Wi-Fi无线芯片，内置工业级低功耗ARM Cortex-M4微控制器内核，主频80MHz，支持802.11b/g/n协议，内置强大的加密引擎；2.内置TCP/IP和TLS/SSL协议栈，支持http server等多种协议；3.板载陶瓷天线，支持主从操作模式，传输速率可达400kbps。21:15/21无线传感网学习平台无线模组产品图片功能描述LoRa无线模组SX1278LR_Core1.Semtech SX1278 LoRa无线
9、芯片，LoRa扩频调制技术，工作频率为 410-525MHz，高灵敏度：-148dBm，+20dBm功率输出；2.集成STM32F103 ARM Cortex-M3处理器，Contiki操作系统；3.SMA胶棒天线，超远通信距离3KM。NB-IOT无线模组BC95NB_Core1.BC95 NB-IOT无线芯片，采用华为Hi2110芯片组，支持电信网络，频段：850MHz，支持3GPP Rel-13 以及增强型AT 指令，通信速率可达100kbps，灵敏度：-129dBm，+23dBm功率输出；2.集成STM32F103 ARM Cortex-M3处理器，Contiki操作系统；3.SMA胶棒
10、天线，标准SIM卡槽。4G LTE无线模组EC20LTE_Core 1.EC20 4G&3G&2G三合一无线模组，LTE、WCDMA、GPRS数据传输，支持联通网络，频段：GSM900/DCS1800、HSUPA、HSDPA 3GPP R5、WCDMA 3GPP R99 EDGE EGPRS Class12、TDD-LTE Band38/39/40/41、FDD-LTE Band1/3/7、TDS Band34/39、GSM Band2/3/8，支持提供UART和USB双通道接口，传输速率：DL 150Mbps UL 50Mbps；2.集成STM32F103 ARM Cortex-M3处理器，
11、Contiki操作系统；3.SMA胶棒天线，标准SIM卡槽。21:15/22无线传感网学习平台ZXBeeLiteB经典型无线节点采用无线模组作为MCU主控，板载信号指示灯：电源、电池、网络、数据，两路功能按键，板载集成锂电池接口，集成电源管理芯片，支持电池的充电管理和电量测量。21:15/23无线传感网学习平台采集类传感器包括：温湿度、光强、空气质量、气压高度、三轴、距离、继电器、语音识别、传感器端子。21:15/24无线传感网学习平台控制类传感器包括：风扇、步进电机、蜂鸣器、LED、RGB、继电器、传感器端子、功能跳线。21:15/25无线传感网学习平台安防类传感器包括：火焰、光栅、人体红外、燃气、触摸、振动、霍尔、继电器、语音合成、传感器端子、功能跳线。21:15/26项目实践开发环境的安装21:15/27项目实践xLab未来实验平台21:15/28项目实践物联网长距离无线通信开发场景21:15/29项目思考什么是无线传感网络?它有哪些主要特征?分析无线传感网络的体系架构？讨论无线传感网络在实际生活中有哪些潜在的应用。
