《物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)》PPT課件

1、物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)1;.Contents無線傳感網(wǎng)絡(luò)1 藍(lán)牙技術(shù) 2 WiFi 技術(shù)3 ZigBee 技術(shù)4 6LoWPAN技術(shù)5;.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)被感知對象的信息，并最終把這些信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)所有者。 ;.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)無線傳感器的節(jié)點構(gòu)成2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu)1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議3;.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)架構(gòu);.無線傳感器的節(jié)點構(gòu)成;.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議 針對用戶對網(wǎng)絡(luò)的需求以及自身特點，無線傳感器網(wǎng)

2、絡(luò)的通信協(xié)議是一種二維結(jié)構(gòu)，如圖所示，縱向為傳感器網(wǎng)絡(luò)的管理協(xié)議以及橫向為分層的通信協(xié)議層。網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議存在于各個通信協(xié)議之中，管理協(xié)議包括了拓?fù)涞目刂啤⒛芰康墓芾?、服?wù)質(zhì)量管理、安全/移動管理、網(wǎng)絡(luò)管理、時間同步和定位等。管理協(xié)議承擔(dān)的傳感節(jié)點的管理責(zé)任，另外，還負(fù)責(zé)用戶對傳感器網(wǎng)絡(luò)運行的任務(wù)。與傳統(tǒng)的 Internet 網(wǎng)絡(luò)中的TCP/IP 協(xié)議比較，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議由下向上被分為以下五層：物理、數(shù)據(jù)鏈路、網(wǎng)絡(luò)、傳輸和應(yīng)用。;.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議;.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點數(shù)據(jù)為中心數(shù)據(jù)為中心大規(guī)模性大規(guī)模性自組織性自組織性健壯性健壯性可擴(kuò)展性可擴(kuò)展性能源有限性能源有限性;.

3、大規(guī)模性大規(guī)模性 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)根據(jù)需要在觀測環(huán)境內(nèi)布置了許多傳感器節(jié)點，從而獲得被觀測對象的信息，為了提高信息的精確性和完整性，節(jié)點的密度和數(shù)量比無線自組織網(wǎng)絡(luò)要高很多，傳感器網(wǎng)絡(luò)是靠大量冗余的節(jié)點協(xié)同工作從而提高整個系統(tǒng)的工作效率，對于單個設(shè)備的能力提升是沒多大作用的。網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點具有平等的地位，節(jié)點之間以分布式算法從而協(xié)調(diào)相互的操作。任何節(jié)點出現(xiàn)問題不會影響到整個網(wǎng)絡(luò)的工作，節(jié)點可以隨時離開或則加入，網(wǎng)絡(luò)的抗毀能力很強(qiáng);.自組織性自組織性 傳感器節(jié)點在沒有基礎(chǔ)設(shè)施的條件下被部署，由于節(jié)點的具體位置、節(jié)點間相鄰關(guān)系預(yù)先也不確定，節(jié)點必須擁有自組織能力，能夠隨時隨地快速開展和自動的組網(wǎng)，自

4、動的開展配置管理，根據(jù)合適的網(wǎng)絡(luò)算法和協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息。傳感器節(jié)點因為能量的耗盡或者環(huán)境的因素形成了死亡，新的節(jié)點需要加入，傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點個數(shù)總是動態(tài)的變化，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也就不斷的動態(tài)變化，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自組織的特點，從而更好的達(dá)到了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母淖儭?.健壯性健壯性 當(dāng)傳感器節(jié)點出現(xiàn)能量限制、人為破壞和環(huán)境影響等因素時，有些節(jié)點會發(fā)生故障，導(dǎo)致傳感器網(wǎng)絡(luò)受損。由于傳感器節(jié)點分布在整個檢查區(qū)域內(nèi)，不同傳感器節(jié)點，進(jìn)行協(xié)調(diào)的工作，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中部分節(jié)點出現(xiàn)故障，確保整個網(wǎng)絡(luò)不會出現(xiàn)癱瘓。;.可擴(kuò)展性可擴(kuò)展性 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點不是固定不變化的，而是隨時根據(jù)情況發(fā)生變化的。當(dāng)某個節(jié)點出現(xiàn)故障時，那么

5、該節(jié)點就會退出網(wǎng)絡(luò)，在需要時也可以加入網(wǎng)絡(luò)。這樣顯示出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓展性。;.數(shù)據(jù)為中心數(shù)據(jù)為中心 對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來說，觀察者一般不會去具體的在意某個節(jié)點感知的數(shù)據(jù)信息，主要注意的是被監(jiān)測的區(qū)域需要監(jiān)測的指標(biāo)參數(shù)。網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢的時候，是將所要查詢的信息以數(shù)據(jù)的方式告知網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)通過自身的功能將查詢到的信息以數(shù)據(jù)的方式反饋回來，整個查詢的過程和節(jié)點的編號和位置無關(guān)?？梢哉f無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的這種查詢和傳遞信息的方式是以數(shù)據(jù)為中心的。;.能源的有限性能源的有限性 傳感器節(jié)點由于受到本身的特點以及外界惡劣環(huán)境的影響，給電源補(bǔ)充能量是不太實際的。傳感器節(jié)點的微型化，使得存儲的電能也很少，可見

6、，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)整個設(shè)計中，研究者需要考慮的重要因素是：傳感器節(jié)點具有有限的能量，它對整個網(wǎng)絡(luò)的生存壽命具有較大的影響。傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計與技術(shù)都要考慮盡可能的節(jié)能。;.;.藍(lán)牙技術(shù)簡介藍(lán)牙技術(shù)簡介 藍(lán)牙是一種無線數(shù)據(jù)與數(shù)字通信的開放式標(biāo)準(zhǔn)。它以低成本，近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定設(shè)備或移動設(shè)備之間的通信環(huán)境建立通用的短距離無線接口，將通信技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合起來，使各種設(shè)備在沒有電纜或電纜相互連接的情況下，能在短距離范圍內(nèi)實現(xiàn)相互通信或操作。;.藍(lán)牙技術(shù)簡介藍(lán)牙技術(shù)簡介 技術(shù)特點技術(shù)特點：1.藍(lán)牙工作在2.4GHz的ISM頻段，工作頻段無須申請許可。2.使用1Mbit/s速率以達(dá)到最

7、大限制帶寬。3.使用快速調(diào)頻（1600跳/s）技術(shù)抗干擾。4.在干擾下，使用短數(shù)據(jù)幀盡可能增大容量。5.快速確認(rèn)機(jī)制能在鏈路情況良好時實現(xiàn)較低的編碼開銷。6.采用CVSD話音編碼，可在高誤碼率下使用。7.靈活幀方式支持廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。8.寬松鏈路配置支持低價單芯片集成。9.嚴(yán)格設(shè)計的空中接口使功耗最小。10.發(fā)射功率自適應(yīng)，低干擾。;.藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)藍(lán)牙技術(shù)體系結(jié)構(gòu)中的協(xié)議分為底層協(xié)議，中間協(xié)議和應(yīng)用協(xié)議;.藍(lán)牙體系結(jié)構(gòu)中協(xié)議的基本功能分類;.藍(lán)牙的組網(wǎng)方式 在組網(wǎng)方式上，藍(lán)牙規(guī)范支持微微網(wǎng)和散射網(wǎng)兩種模式。不論藍(lán)牙設(shè)備的類型和應(yīng)用如何，一個微微網(wǎng)最多由8臺藍(lán)牙設(shè)備組成。由多個相互重疊的微微網(wǎng)組成的網(wǎng)絡(luò)成為散射網(wǎng)，散射網(wǎng)中的各微微網(wǎng)之間允許重疊，允許交叉，允許共享設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)中的底層硬件模塊構(gòu)成了藍(lán)牙技術(shù)的核心內(nèi)容，是任何一個藍(lán)牙設(shè)備必須具備的部分。在使用這些硬件模塊時，為方便起見，藍(lán)牙技術(shù)規(guī)定了連接狀態(tài)，糾錯方式，系統(tǒng)的移動性安全性。;.藍(lán)牙的四種連接狀態(tài);.糾錯方式 對于藍(lán)牙的基帶控制共有三種糾錯方式：1/3速率前向糾錯碼；2/3速率前向糾錯碼；對數(shù)據(jù)的自動重復(fù)申請ARQ。 ;.藍(lán)牙安全 藍(lán)牙安全問題是由藍(lán)牙技術(shù)的移動性和開放性引來的，盡管藍(lán)牙調(diào)頻技術(shù)本身有一定的安全系數(shù)，但鏈路層和應(yīng)用層的安全管理依舊十分重要。鏈路層中的安全措施是為每一個用戶提供一個個人標(biāo)識碼（PIN），