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文档简介

1、2012015 5/0/05 5 物联网协议1n 前言 n 传输协议分类目录目录前言物联网简介物联网简介 “物联网概念”是在“互联网概念”的基础上,将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间,进行信息交换和通信的一种网络概念。 定义:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。 多种协议并存问题多种协议并存问题存在许多无线网络协议Zigbee, Wave,Xmesh,SmartMesh/TSMP等。 在不同的协议层(PHY、MAC、L3)大多数芯片

2、供应商只与自己的标准兼容,缺乏互操作性。 很多简单RF芯片无MAC协议。 缺乏互操作性的解决方案,如不同的体系结构 、不同的协议栈 、不能互联互通等。 前言物联网需要传输协议物联网需要传输协议 物联网是一个网络,需要统一的协议基础,就像是互联网需要TCP/IP一样。在核心层面,由于物联网是互联网的延伸,同样基于TCP/IP;但在接入层面,协议类别就变得五花八门,RFID、ZigBee、蓝牙、GPRS、Wi-Fi、3G、4G、有线等多种通道,协议多得数不清。 物联网需要物联网需要IP地址地址 物联网需要地址,每个物品都需要在物联网中被寻址,就需要一个地址。在IPv4资源即将耗尽的背景下,物联网需

3、要更多的IP地址,那就需要IPv6来支撑。由于IPv4网络的庞大规模导致IPv4向IPv6过渡必定存在一个漫长的过程,传输协议分类物联网物+传感物+传感互联网无线有线接入RFID、ZigBee、蓝牙内网协议IPv6 IPv4Wi-Fi、2G、 3G、LTE外网协议传输协议分类协议详解协议详解一、内网协议1、RFID ISO/IEC认为RFID是自动身份识别和数据采集的一种很好手段,制定RFID标准不仅要考虑物流供应链领域的单品标识,还要考虑电子票证、物品防伪、动物管理、食品与医药管理、固定资产管理等应用领域。基于这种认识,ISO/IEC联合技术委员会JTC委托SC31子委员会,负责所有RFID

4、通用技术标准的制定工作,也即对所有RFID应用领域的共同属性进行规范化;委托各专业委员会负责应用技术标准的制定,如ISOTC104 SC4负责制定集装箱系列RFID标准的制定,ISOTC 23 SC19负责制定动物管理系列RFID标准,ISOTC122和ISO TC104组成的联合工作组制定物流与供应链系列应用标准1。 所有标准的制定工作,可以由技术委员会委托某些专家起草标准草案,也可以由企业或者专家直接提交标准草案,然后按照ISO标准化组织制定标准的程序进行审核、修改直至最后批准执行。传输协议分类协议详解协议详解一、内网协议1、RFID中国的RFID标准化进程:n 致力于开发自己的编码系统:

5、国家产品代码(National Product Code, NPC)n 基于国家代码提出了D-NPC RFID标准n 中国已将RFID技术应用于铁路车号识别、身份证和票证管理、动物识别、特种设备与危险品管理、公共交通以及身缠过程管理等多个领域n中国标准化管理部门(Standardization Administration of China, SAC)正着手建立RFID标准参照ISO/IEC18000系列标准制定国家标准于2007/4/20制定800/900MHz频段RFID技术应用试行之相关规定 中国还未掌握RFID核心芯片技术,国内集成电路芯片和嵌入式软件的开发将是下一步国家扶持的重点。目

6、前中国面临的比核心技术更重要的问题在于没有掌握技术标准。传输协议分类 通讯网络大卖场商店物流产品生产包装移动网络专卖店、经销商工商、技监人员打假办、防伪办标签厂商RFID标签电话网络因特网消费者数据中心专用终端RFID读写器仓库餐饮酒店局域网广域网销售、生产、市场等管理人员RFID应用:商品防伪传输协议分类 ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)

7、、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。协议详解协议详解一、内网协议2、ZigBee传输协议分类ZigBee的特点:l 低功耗l 低成本l 低速率l 近距离l 短时延l 高容量l 高安全l 免频段执照协议详解协议详解一、内网协议2、ZigBee图2 ZigBee协议栈传输协议分类 ZigBee的目标定位于现存的系统还不能满足其需求的特定的市场(低功耗),它有着广阔的应用前景。 ZigBee联盟预言在未来的四到五年,每个家庭将拥有50个ZigBee器件,最后将达到每个家庭150个。其应用领域主要包括: p 家庭和楼宇网络:空调系统的温度控制、照明

8、的自动控制、窗帘的自动控制、煤气计量控制、家用电器的远程控制等; p 工业控制:各种监控器、传感器的自动化控制; p 商业:智慧型标签等; p 公共场所:烟雾探测器等; p 农业控制:收集各种土壤信息和气候信息; p 医疗:老人与行动不便者的紧急呼叫器和医疗传感器等。协议详解协议详解一、内网协议2、ZigBee传输协议分类 结合Zigbee和GPRS的无线数据传输网络图3传输协议分类 蓝牙,是一种支持设备短距离通信(一般10m内)的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术,能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信,也能

9、够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信,从而数据传输变得更加迅速高效,为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术,支持点对点及点对多点通信,工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段。采用时分双工传输方案实现全双工传输。 蓝牙的创始人是瑞典爱立信公司,爱立信早在1994年就已进行研发。1997年,爱立信与其他设备生产商联系,并激发了他们对该项技术的浓厚兴趣。 1998年2月,5个跨国大公司,包括爱立信、诺基亚、IBM、东芝及Intel组成了一个特殊兴趣小组(SIG),他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线通信技术,即现在的蓝牙。协议详解协

10、议详解一、内网协议3、蓝牙传输协议分类协议详解协议详解二、内网协议对比分析协议子协议速率工作频段 距离主要应用优点缺点RFIDRFIDUHF100kbps频段较多1-5米物流、军事、防伪等多种行业成本低、无功耗无处理能力,单向802.15802.15.1(蓝牙)1-3Mbps2.4GHz10m 移动电子商务、数字电子设备、工业控制、智能化建筑、家庭及办公自动化功耗低、成本低、方便使用距离短、速度慢;以移动电话为中心,每网最多八个节点802.15.3(WiMedia)55Mbit/s2.4GHz10m电子数码产品实现高速率、瞄准的是消费类器件距离短802.15.4(ZigBee)250kbit/

11、s2.4GHz100m家庭、楼宇自动化以及监控类应用可靠、低功耗(长电池寿命)、低成本和低速率距离短、速度最慢,安全性规范不完善表4 内网协议对比分析传输协议分类 Wi-Fi,是Wireless Fidelity的缩写。它与蓝牙技术一样,同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。Wi-Fi代表着无线保真,指802.11标准的IEEE802.11b子集。Wi-Fi支持高达11Mb/s的数据传输率,是迄今为止最常用的标准。 其主要特性为:速度快,可靠性高,在开放性区域,通讯距离可达305米,在封闭性区域,通讯距离为76米到122米,方便与现有的有线以太网络整合,组网的成本更低。 与蓝牙对比: 相

12、同点:同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术;均可实现一对一互联( Wi-Fi Direct设备支持) 不同点:虽然在数据安全性方面,该技术比蓝牙技术要差一些,但是在电波的覆盖范围方面则要略胜一筹 ;蓝牙主要面向以手机为中心的应用,而Wi-Fi则侧重组建无线局域网。 协议详解协议详解三、外网协议1、Wi-Fi1.1 通信方式传输协议分类(1)优势特点 其一,无线电波的覆盖范围广,Wi-Fi的半径则可达300英尺左右约合100米。 其二,虽然由Wi-Fi技术传输的无线通信质量不是很好,数据安全性能比蓝牙差一些,传输质量也有待改进,但传输速度非常快,符合个人和社会信息化的需求。 其三,厂商进入

13、该领域的门槛比较低。厂商只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集的地方设置“热点”,并通过高速线路将因特网接入上述场所。 根据无线网卡使用的标准不同,WIFI的速度也有所不同。其中IEEE802.11b最高为11Mbps(部分厂商在设备配套的情况下可以达到22Mbps),IEEE802.11a为54Mbps、IEEE802.11g也是54Mbps。 协议详解协议详解三、外网协议1、Wi-Fi1.2 分析传输协议分类协议详解协议详解三、外网协议1、Wi-Fi协议子协议时间速率工作频段 距离优点缺点802.11(Wi-Fi联盟)802.1119972Mbps2.4GHz ?第一个无线局域网标准

14、速率和传输距离均有限802.11a199954Mbps5GHz45m具有较高的网络速率;信号不易被干扰成本较高;信号容易被障碍物阻隔802.11b199911Mbps2.4GHz100m成本低;信号辐射较好,不容易被阻隔带宽速率较低;信号容易受到干扰802.11g200354Mbps2.4GHz100m较高的网络速率;信号质量好,不容易被阻隔成本比802.11b高;电器设备可能会影响到2.4GHz频段信号802.11n2009300Mbps2.4GHz300m具有最快的网络速率和最广的信号覆盖范围;信号干扰影响较小成本较高;使用多个信号,容易干扰附件的802.11b/g网络表5 Wi-Fi各子

15、协议分析传输协议分类 2G,是第二代手机通信技术规格的简称,一般定义为无法直接传送如电子邮件、软件等信息;只具有通话、和一些如时间日期等传送的手机通信技术规格。不过手机短信SMS(Short message service)在2G的某些规格中能够被执行。2G在美国通常称为PCS(Personal Communications Service)。 2G技术基本可被切为两种,一种是基于TDMA所发展出来的以GSM为代表,另一种则是CDMA规格,复用Multiplexing形式的一种。 协议详解协议详解三、外网协议2、2G在世界范围内,2G主要包含5个标准:GSM: 基于TDMA技术建立,起源于欧洲

16、,是全球使用范围最广的网络;iDEN: 基于TDMA技术建立,目前主要有两个iDEN网络,分别由美国的Nextel运营以及加拿大的Telus Mobility运营。IS-136:基于TDMA技术建立,也就是通常所说的D-AMPS网络,在美国有运营商建网。IS-95: 基于CDMA技术建立,也就是通常所说的CDMA ONE网络,主要在美国以及亚洲部分国家或地区使用。PDC: 基于TDMA技术建立,仅在日本地区使用。传输协议分类 通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service)的简称,它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可说是GSM的延续。GPRS

17、和以往连续在频道传输的方式不同,是以封包(Packet)式来传输,因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算,并非使用其整个频道,理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。 2.5G是一种处于2G到3G的过渡阶段的通信技术,“2.5G”并不像“2G”、“3G”那样属于官方定义,只是一种为了细分2G通信技术的一种非官方的说法。通常我们所说的2.5G就是指GSM网络下的GPRS、EDGE技术以及CDMA网络下的CDMA2000 1x-RTT标准。(CDMA2000实际上有两个发展阶段,前一阶段为2G的1x-RTT标准,后一阶段为3G的EV-DO标准)。 GPRS三大优点:p 高速数据传输p 永远在线p 仅按数据流量收费 协议详解协议详解三、外网协议3、2.5G(GPRS)传输协议分类 第三代移动通信技术(3rd-generation,3G),是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息,速率一般在几百kbps以上。目前3G存在四种标准:CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA,WiMAX。协议详解协议详解三、外网协

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