农业物联网导论 课件 第3章 物联网农业信息传输

物联网农业信息传输第3章3.1无线传感器网络 3.2NB-IoT 3.3LoRa 3.4ZigBee 3.54GLTECat.1、Cat.4 3.6现代农业移动通信技术：4G、5G 3.1无线传感器网络3.1无线传感器网络无线传感器网络是一种分布式传感网络，集传感器、微机电系统、嵌入式计算、无线通信、分布式信息处理等技术于一体，它实际上是由传感器节点自行组建的网络，用来传输传感器采集的信息。1.无线传感器网络拓扑结构无线传感器网络由传感器节点（SensorNode）、汇聚节点（SinkNode）、任务管理节点（TaskManageNode）构成。2.无线传感器网络的特点（1）规模大。（2）自组织。（3）易扩展。（4）可靠性强。3.1无线传感器网络3.无线传感器网络在农业中的应用使用传感器采集农业生产现场的温度、光照、风速、降雨量、溶氧、氨氮、PM2.5、氨氮等数据，通过无线传感器网络及有线、无线传输网络将数据传送至数据库进行存储、处理和分析。农业生产人员可以经由移动端或Web端实时、大范围、精确监测农业生产环境，精准控制各项指标，为农作物生长提供良好的环境。3.2NB-IoTNB-IoT（窄带物联网）是物联网领域的新兴技术，其构建于蜂窝网络，是4G/LTE网络的主要应用之一。作为低功耗广域网通信技术的一种，NB-IoT具备五大优势，分别是：（1）部署方式灵活。（2）覆盖能力强。（3）功耗低。（4）海量连接。（5）低成本。3.3LoRaLoRa是一种基于线性扩频技术的低功耗长距离无线通信技术，主要在433MHz、470MHz、868MHz、915MHz等非授权频段运行。LoRa网络由智能终端、网关、云服务器、应用服务器构成。基于LoRa的农业信息采集系统包含四大模块：（1）智能终端。（2）网关。（3）云服务器。（4）应用服务器（Web、APP等）。3.4ZigBeeZigBee是一种短距离双向无线通信技术，主要工作在868MHz（欧洲标准）、902～928MHz（北美标准）、2.4GHz（全球标准）频段，具有传输距离短、传输速率低、功耗低、成本低、安全性高等特点。

ZigBee的农业应用场景日渐丰富，ZigBee网络可以汇聚传感设备采集的农业数据并向外传递。3.54GLTECat.1、Cat.4“Cat.X”指的是4GLTEUE-Category。4GLTE里定义了服务质量QoS的等级，Cat后面的数字即代表不同的种类，3GPP将不同种类的网络用“Cat.X”格式命名。按照终端通讯速率进行划分，采用“Cat.X”来标识设备的无线性能等级，根据终端通讯速率来划分。在蜂窝移动物联网应用场景中，蜂窝移动物联网连接分布比例大概为1:3:6，“高速率”应用场景只占10%，“中速率”应用场景占30%；“低速率”应用场景达60%，具体来说，NB-IoT、4GLTE、5G将分别用于满足以上三种应用场景的数据传输需求。相比以上宽窄带无线通信技术，具有较大成本和性价比优势的LTECat.1和Cat.4都能够满足LTE连接的物联网中速率场景的连接需求，但对于注重成本和功耗的农业行业来说，Cat.1往往更为适合。3.6现代农业移动通信技术：4G、5G3.6.14G4G即第四代移动通信技术，进一步发展了3G技术与无线局域网技术的优点。在农业应用方面，4G实现了无线上网、视频通话及手机电视等功能，使农业信息技术服务更加便捷；4G与信息采集设备相连，由于其具有高带宽的优点，可以更加快捷、稳定地传输田间采集到的海量农业数据。3.6现代农业移动通信技术：4G、5G3.6.2

5G1.5G5G即第五代移动通信技术，在数字化、智能化趋势日益明显的社会发展形势下，5G的发展同样受到了很高的关注。作为数据承载通道，5G的突出优势体现在传输速率和覆盖率方面，具有峰值速率高、时延低、网络容量大、频谱效率高、流量密度大、系统协同化水平高等特点，依托这些优势，5G能给用户带来更加良好的操作体验。3.6现代农业移动通信技术：4G、5G2.5G农业应用（1）5G与农业物联网。（2）5G与农业大数据。（3）5G与农机自动作业。（4）5G与农业无人机。（5）5G与农产品溯源。（6）5G与农事服务。