物联网接入技术简述

1、物联网接入技术物联网IOT (Internet of Things)是把所有物品通过射频识别、红外感应器、全球定位 系统、激光扫描器等信息传感设备，按照约定的协议，与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。在物联网中，物品标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络自动采集到中央信息系统，实现对物品的识别，然后通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的管理和监控。物联网应用可分为传感网络，传输网络，应用网络三层，系统应用流程可分为：首先对目标物体属性进行标识，静态属性可直接存储在标签中，动态属性可由传感器实时探测；其次识别设备完成对目

2、标物体信息的读取，并将信息转换为适合网络传输的数据格式；再次， 将目标物体的信息通过网络传输到信息处理中心，由处理中心对物体信息进行相关的操作。物联网接入技术是构建物联网的核心主要包括以太网技术，WLAN技术，Bluetooth技术，Zigbee技术，UWB技术，NFC技术。Ethernet技术即以太网技术，是比较成熟稳定的联网技术，配合光网技术的发展，它目 前是最为主流的网联网接入技术。是一种计算机局域网组网技术。IEEE制定的IEEE802.3标准给出了以太网的技术标准。它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访 问层协议的内容。以太网是当前应用最普遍的局域网技术。它很大程度上取代了其他 局

3、域网标准，如令牌环网( token ring)、FDDI和ARCNET 。以太网的标准拓扑结构 为总线型拓扑，但目前的快速以太网( 100BASE-T、1000BASE-T 标准)为了最大程 度的减少冲突，最大程度的提高网络速度和使用效率，使用交换机(Switch hub)来进行网络连接和组织，这样，以太网的拓扑结构就成了星型，但在逻辑上，以太网仍 然使用总线型拓扑和CSMA/CD ( Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect 即带冲突检测的载波监听多路访问)的总线争用技术。为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信，以便在更大的范围内建立

4、计 算机网络，国际标准化组织( ISO)在1978年提出了开放系统互联参考模型”，即著名的 OSI/RM 模型(Open System Interconnection/Reference Model )。它将计算机网络 体系结构的通信协议划分为七层，自下而上依次为：物理层(Physics Layer )、数据链路层(Data Link Layer )、网络层(Network Layer )、传输层(Transport Layer )、会话 层(Session Layer )、表示层( Presentation Layer )、应用层( Application Layer )。但在 实际的应用生

5、产过程中，使用的是 TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol ,传输控制协议/因特网互联协议)网络通讯协议。TCP/IP由四个层次组成：网络接口层、网络层、传输层、应用层。WLAN(Wireless Local Area Network ,无线局域网 )，是指应用无线通信技术将计 算机设备互联起来，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。WLAN 通信系统一般使用在同一座建筑内。WLAN 使用ISM (Industrial 、Scientific、Medical)无线电广播频段通信。W

6、LAN 的 IEEE 802.11a标准使用 5 GHz 频段，支持的最大速度为54 Mb/s ,而IEEE 802.11b 和IEEE802.11g标准使用 2.4 GHz 频段，分别支持最大11 Mb/s 和54 Mb/s的速度。IEEE802.11WLAN 提供两种运作模式：Ad-Hoc模式(点对点或对等模式) 与Infrastructure 模式(即基础模式)，二者差别在于是否采用了接入点AP (Access Point)。目前大部分 WLAN采用Infrastructure模式组网，移动终端通过AP接入网络。在基础结构网络中，具有无线接AG、无线接可以组建多种Wi-Fi认证口卡的无线

7、终端以无线接入点APAG、无线接可以组建多种Wi-Fi认证入控制器AC和无线接入服务器 AS等将无线局域网与有线网网络连接起来， 复杂的无线局域网接入网络，实现无线移动办公的接入。Wi-Fi （ Wireless Fidelity ,无线保真），实质上是一种商业认证，具有的产品符合IEEE 802.11b无线网络规范，它是当前应用最为广泛的 WLAN标准，采 用波段是 2.4GHz。IEEE 802.11b无线网络规范，最高带宽为11 Mb/s ,在信号较弱或5.5Mb/s、5.5Mb/s、2Mbps和1Mb/s ,带宽的自动调整，有效Wi-Fi同时也是一种无线联网的技术，以前通过网线连接电脑

8、，而现在则是通过无线电波来连网，常见的就是一个无线路由器，那么在这个无线路由器的电波覆盖的有效范围都可以采用WIFI连接方式进行联网，如果无线路由器连接了一条ADSL线路或者别的上网线路，则又被称为热点路或者别的上网线路，则又被称为热点I nteiriet以太网交换机无线区吒线路由器有线区电喷无酶0适配器WL164J I狗系列把埃理I网W ULlJffl). Il.l无缝PLWCIATLl00/l03b/W7gFUA电j IL110ADSL接入ADSL路由器Wi-Fi是目前无线接入的主流标准，但是在Intel的强力支持下，Wi-Fi已经有了接班人。它就是全面兼容现有 Wi-Fi 的 WiMAX

9、 （Worldwide Interoperability for Microwave Access ,即全球微波互联接入），对比于 Wi-Fi的802.11标准，WiMAX 采用802.16系列标准，使用频段范围 2-66GHZ 。与前者相比，WiMAX 具有更远的传输距离、更宽的频段选择以及更高的接入速度等等，预计会在未来成为无线网络的一个 主流标准。WAPI （ Wireless LAN Authentication and Privacy Infrastructure ,无线局域网鉴别和 保密基础结构）是无线局域网 （WLAN）中的一种传输协议，是一种安全协议，中国无线局域网安全强制性标

10、准，它与现行的802.11b传输协议比较相近。其安全性要比线局域网安全强制性标准，它与现行的802.11b传输协议比较相近。其安全性要比Wi-Fi高出许多。Bluetooth技术即蓝牙技术，其基础为使用IEEE802.15协议，是一种开放性的、支持设备短距离通信(一般10m内)的无线电技术，而蓝牙4.0版本其有效传输距离达 100米。能 在包括移动电话、汽车、PDA、无线耳机、笔记本电脑、甚至家用电器等相关外设等众多设备之间采用无线方式联接起来，进行信息交换。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

11、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是一种无需申请许可证(即工业、科学、医学)频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。声甦区用环境(WAE)无税应用外以(WAP)虚拉名片才假日历(内容格式)传推腔制协议TGP)用户数憎报l*U(DDP)A端应用层ft件妾现因新题协议(1P)格议(OBEX)声甦区用环境(WAE)无税应用外以(WAP)虚拉名片才假日历(内容格式)传推腔制协议TGP)用户数憎报l*U(DDP)A端应用层ft件妾现因新题协议(1P)格议(OBEX)点对点防议:P

12、PP音冢/电话命令(A/T命令)中 间 梆 议 S蓝牙主机拄制郎接口(HCI)话路管理侨议(LMP)基蒂(B制葭牙米线收发器CKF)底层建件模块图1蓝牙协说栈体系堵构底层模块是蓝牙技术的核心模块，所有嵌入蓝牙技术的设备都必须包括底层模块。它主要由链路管理层 LMP (Link Manager Protocol )、基带层 BB (Base Band)和射频 RF (Rodio Fraquency)组成。蓝牙主机控制器接口 HCI (Host Cntroller Interface )由基带控制器、连接 管理器、控制和事件寄存器等组成。它是蓝牙协议中软硬件之间的接口， 提供了一个调用下 层BB、

13、LM、状态和控制寄存器等硬件的统一命令，上、下两个模块接口之间的消息和数 据的传递必须通过 HCI的解释才能进行。HCI层以上的协议软件实体运行在主机上，而HCI以下的功能由蓝牙设备来完成，二者之间通过传输层进行交互。中间协议层由逻辑链路控制与适配协议L2CAP (Logical Link Control and AdaptationProtocol) 服务发现协议 SDP (Service Discovery Protocol )、串口仿真协议或称线缆替换协 议(RFCOM )和二进制电话控制协议 TCS (Telephony Control protocol Spectocol )组成。高

14、端应用层位于蓝牙协议栈的最上部分。一个完整的蓝牙协议栈按其功能又可划分为四层：核心协、议层（BB、LMP、LCAP、SDP）、线缆替换协议层（RFCOMM ）、电话控制协 议层（TCS-BIN）、选用协议层（PPP、TCP、TP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE）。而 高端应用层是由选用协议层组成。选用协议层中的PPP （Point-to-Point Protocol）是点到点协议，由封装、链路控制协议、网络控制协议组成，定义了串行点到点链路应当如何传输因 特网协议数据，它要用于 LAN接入、拨号网络及传真等应用规范；TCP/IP （传输控制协议/网络层协议）、UDP （ User

15、Datagram Protocol对象交换协议）是三种已有的协议，它定义了 因特网与网络相关的通信及其他类型计算机设备和外围设备之间的通信。蓝牙采用或共享这些已有的协议去实现与连接因特网的设备通信，这样，既可提高效率，又可在一定程度上保证蓝牙技术和其它通信技术的互操作性；OBEX （Object Exchange Protocol）是对象交换协议，它支持设备间的数据交换，采用客户/服务器模式提供与 HTTP （超文本传输协议） 相同的基本功能。Zigbee技术通常称为紫峰技术，其基础为IEEE802.15.4标准，根据这个协议规定的技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无

16、线通信技术，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。而且，对于工业现场，这种无线数据传输是高可靠的，并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。在ZigBee技术中，使用网状网拓扑结构，自动路由，动态组网，直序扩频的方式，就是为了满足工业自 动化控制现场的这种需要。现已广泛应用于智能化建筑，家具，文教，卫生，科研以及工业 控制等领域，并迅速成为物联网的主要接入技术。Zigbee协议栈（Z-STACK ）是Zigbee技术的核心，包括物理层（ PHY）、MAC层、网 络层（NWK）、应用层和安全服务提供层。由用山蒙拓S02 15 4 PH4ilMACjfApp Obj 2

17、40JE 个务m由用山蒙拓S02 15 4 PH4ilMACjfApp Obj 240JE 个务m首理EAP协议栈的层与层之间通过服务接入点（SAP）进行通信，SAP是某一特定层提供的服务与上层之间的接口。ZigBee堆栈的大多数层有两个接口:数据实体接口和管理实体接口。数据实体接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务。管理实体接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。UWB技术即超宽带（Ultra Wide Band）技术，UWB无线通信是一种不用载波 ，而采用 时间间隔极短（小于1ns）的脉冲进行通信的方式，也称做脉冲无线电（Impulse Radio）、时域（Time

18、Domain）或无载波（Carrier Free）通信，UWB调制采用脉冲宽度在 ns级的快速上升和下降脉冲，脉冲覆盖的频谱从直流至GHz。通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB能在10米左右的范围内实现数百 Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率,UWB具有抗干扰性能 强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势，主要应用于室内通信、 高速无线 LAN、家庭网络、无绳电话、安全检测、位置测定、雷达等领域。FCC在2002年宣布UWB可用于精确测距，金属探测，新一代 WLAN和无线通信。为保护 GPS,导航 和军事通信频段，UWB限制在3.1 - 10.6 GHz和低于41 dB发射功率。UWB技术最基本的工作原理是发送和接收脉冲间隔严格受控的高斯单周期超短时脉 冲，超短时单周期脉冲决定了信号的带宽很宽，接收机直接用一级前端交叉相关器就把脉冲序