物聯網技術基礎知識(已修改)

　

【正文】 第 3章 物聯網技術基礎 第 3章 物聯網技術基礎 上一章分析了物聯網的幾個案例應用，從中我們可以看到物聯網的主要支撐技術： ? M2M技術 ? RFID技術 ? WSN技術 ? PLC技術等等 . 本章將從以下四個方面來介紹物聯網的基礎技術 物聯網 三個層次 八層構建 四大支撐 技術 兩個技術 范疇 第 3章 物聯網技術基礎 物聯網的三個層次 3 應用層 2 網絡層 1 感知層 物聯網的三個層次 相應的技 術體系 應用層技術 感知層技術 網絡層技術 與各層相應的技術 物聯網的八層架構 ? IBM大中華區首席技術官、 IBM中國研究院院長李實恭在接受 談到，“物聯網的重點在于這個“網”字，如果只有物沒有網，那未來將是非?？膳碌默F象。 IBM在多年的研究積累和時間中提煉出了八層的物聯網參考架構?！? 物聯網的八層架構 ? 第一層：傳感器 /執行器層 物聯網中任何一個物體都要通過感知設備獲取相關信息以及傳遞感應到的信息給所有需要的設備或系統。傳感器 /執行器層是最直接與周圍物體接觸的域。 物聯網的八層架構 ? 第二層： 傳感網層 這是傳感器之間形成的網絡。這些網絡有可能基于公開協議，比如 IP地址，也有可能基于一些私有協議。而目的就是為了使傳感器之間可以互聯互通以及傳遞感應信息。 物聯網的八層架構 ? 第三層：傳感網關層 物聯網世界里的對象和信息量將會是巨大的，五花八門的，這些信息直接傳遞給所需要的系統，那么將會對網絡造成巨大的壓力和不必要的資源浪費。因此最好的方法是通過某種程度的網關將信息進行過濾，協議轉換，信息壓縮加密等等，使得信息更優化和安全的在公共網絡上傳遞。 物聯網的八層架構 ? 第四層：廣域網絡層 在這一層中主要是為了將感知層的信息傳遞到需要信息處理或者業務應用的系統中。可以采用 IPv4或者 IPv6的協議。 物聯網的八層架構 ? 第五層： 應用網關層 在傳輸過程中為了更好地利用網絡資源以及優化信息處理過程，設置局部或者區域性的應用網關： 好處： ?信息匯總與分發 ?最大限度的利用 IT與通訊資源，提高信息的傳輸和處理能力，提高可靠性和持續性。 物聯網的八層架構 ? 第六層：服務平臺層 服務平臺層是為了使不同的服務提供模式得以實施，同時把物聯網世界中的信息處理方面的共性功能進行集中優化，緩解傳統應用系統或者應用系統整合平臺的壓力。 物聯網的八層架構 ? 第七層：應用層 應用層包括了各種不同業務或者服務所需要的應用處理系統。這些系統利用傳感的信息進行處理、分析、執行不同的業務，并把處理的信息再反饋給傳感器進行更新，刷新服務以及對終端使用者提供服務，使得整個物聯網的每個環節都更加連續和智能。 物聯網的八層架構 ? 第八層：分析與優化層 在物聯網世界中，從信息的業務價值和IT信息處理的角度看，它與互聯網最大的不同就是信息和信息量。物聯網的信息來源廣闊，信息是海量的，在這種情況下如何利用信息更好地為我們服務，就是基于信息分析和優化的基礎之上。 射頻識別（ RFID） 傳感器技術 無線傳感網絡 （ WSN/ZigBee） 智能服務 RFID是一種非接觸式自動識別技術，可以快速讀寫、長期跟蹤管理，有著非常好的發展前景 WSN/ZigBee的特點是短距離、低功耗，這為 搭建無處不在的物聯網提供了可能 以 MEMS為代表的傳感技術，拉近了人與自然 世界的距離 智能服務技術為發展物聯網的應用提供了服務 內容 物聯網的四大支撐技術 物聯網的四大支撐技術 ? RFID技術 無線射頻識別技術 (RFID)作為本世紀最有發展前途的信息技術之一，已得到全球業界的高度重視 ,未來的十年內，所有的東西都將會被植入 RFID標簽。 RFID技術 （ 1） RFID介紹 ? RFID是射頻識別技術的英文 (Radio Frequency Identification)的縮寫，射頻識別技術是 20世紀 90年代開始興起并逐漸走向成熟的一種自動識別技術，射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合 (交變磁場或電磁場 )實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的的技術。 RFID技術 RFID系統如圖所示，由三部分組成 : ?電子標簽（ Tag） ?天線(Antenna) ?閱讀器(Reader) RFID技術 （ 2） RFID特征 1. 數據的讀寫 (Read Write)機能 2. 容易小型化和多樣化的形狀 3. 耐環境性 4. 可重復使用 5. 穿透性 6. 數據的記憶容量大 7. 系統安全： 8. 數據安全 RFID技術 （ 3） RFID的工作原理 ? 通常情況下， RFID的應用系統主要由讀寫器和 RFID卡兩部分組成的 ,如圖所示。 RFID技術 模塊名稱 作用 組成 讀寫器 一般作為計算機終端實現對 RFID卡的數據讀寫和存儲 控制單元、高頻通訊模塊和天線 RFID卡 一種無源的應答器 一塊集成電路 (IC)芯片及其外接天線； RFID芯片通常集成有射頻前端、邏輯控制、存儲器等電路 （ 3） RFID的工作原理 RFID技術 （ 3） RFID應用系統的工作原理 RFID卡進入讀寫器的射頻場后 ,由其天線獲得的感應電流經升壓電路作為芯片的電源，同時將帶信息的感應電流通過射頻前端電路檢測得到數字信號，并將數字信號送入邏輯控制電路進行信息處理；所需回復的信息則從存儲器中獲取，經由邏輯控制電路送回射頻前端電路，最后通過天線發回給讀寫器。 RFID技術 ? 低頻 30KHZ300KHZ ? 中頻 3MHZ30MHZ ? 高頻 300MHZ3GHZ RFID 的工作頻率 讀寫功能 有源 /無源 調制方式 ?主動式 (Active tag) ?被動式 (Active tag) ?只讀卡（ RO） ?一次寫入多次讀出卡 (WORM) ?可讀寫寫卡 (RW) ?有源 RFID標簽 ?無源 RFID標簽 （ 4） RFID技術的分類 RFID技術 （ 5） RFID技術標準 ? 目前國際制定 RFID標準的組織比較著名的有三個，分別是 ISO、以美國為首的 EPC global以及日本的 Ubiquitous ID Center ? 目前常用的 RFID國際標準主要有以下幾種： RFID技術 ISO11784和 ISO11785 ISO1053 ISO 1569 ISO 14443 ISO 10374 用于對動物識別 用于非接觸智能卡 用于集裝箱識別 RFID技術 （ 6） RFID系統的應用和發展趨勢 ?物流：物流過程中的貨物追蹤，信息自動采集，倉儲應用，港口應用，郵政，快 遞。 ?零售： 商品的銷售數據實時統計，補貨，防盜。 ?制造業：生產數據的實時監控，質量追蹤，自動化生產。 ?服裝業：自動化生產，倉儲管理，品牌管理，單品管理，渠道管理。 RFID技術 （ 6） RFID系統的應用和發展趨勢 ?交通：高速不停車收費，出租車管理，公交車樞紐管理，鐵路機車 識別等。 ?食品： 水果，蔬菜，生鮮，食品等保鮮度管理。 ?動物識別： 訓養動物，畜牧牲口，寵物等識別管理。 ?圖書館：書店，圖書館，出版社等應用。 WSN/ZigBee技術 （ 1）什么是 ZigBee ? WSN是 wireless sensor work的簡稱，即無線傳感網絡 ? 傳感器、感知對象和觀察者構成了無線傳感器網絡的三個要素 ? 無線傳感網絡內的各個要素通過一個統一的協議進行信息的傳輸，這個協議就是Zigbee。 ZigBee協議 傳感器 觀察者 感知對象 WSN/ZigBee技術 WSN/ZigBee技術 （ 1）什么是 ZigBee ZigBee是 IEEE 。根據這個協議規定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。 這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式傳遞信息，并構成了群體中的通信網絡。 WSN/ZigBee技術 目前超過 150多家家成員公司正積極進行ZigBee規格的制定工作。當中包括 7位推廣委員，半導體生產商、無線技術供