物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論 課件 第3章　物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層

第3章物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層3.1物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層概述3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)3.3短距離無線通信技術(shù)3.4移動(dòng)通信技術(shù)3.5NB-IoT技術(shù)3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)3.7本章小結(jié)第3章本章內(nèi)容什么是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層？物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層基本包含了目前所有的網(wǎng)絡(luò)形式。網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。感知技術(shù)采集的數(shù)據(jù)需要傳輸給應(yīng)用層，或?qū)?shù)據(jù)向感知層傳輸，需要利用物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)完成傳輸操作。網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、短距離無線通信技術(shù)（藍(lán)牙、NFC、IEEE802.11、IEEE802.15.4、ZigBee、衛(wèi)星通信網(wǎng)等）、光通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、VPN虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、WSN技術(shù)、總線技術(shù)（如CAN等技術(shù)）3.1概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自從以互聯(lián)網(wǎng)為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已深深地植入人們的生活中。從最初的簡單局域網(wǎng)到互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)，從固定網(wǎng)到移動(dòng)網(wǎng)，這其中滲透著人類的智慧。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)給用戶提供的最基本且重要的功能是連通性和共享性。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展規(guī)模及速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人們最初的預(yù)期。隨著各個(gè)領(lǐng)域新需求不斷被提出和新應(yīng)用不斷被推廣，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有顯著的階段性特征。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)第一階段的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可從20世紀(jì)50年代算起，人們?cè)陔娮訑?shù)字計(jì)算機(jī)問世后，自然會(huì)產(chǎn)生將計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)結(jié)合的想法，加之當(dāng)時(shí)美國軍方的需要，促進(jìn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究，并形成相關(guān)的理論基礎(chǔ)。

第二階段以20世紀(jì)60年代美國的ARPANET與分組交換技術(shù)為代表，同時(shí)奠定了互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)第三階段可從20世紀(jì)70年代中期開始，國際各計(jì)算機(jī)廠商紛紛研發(fā)和推廣自己的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

第四階段為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和應(yīng)用最活躍階段，它可從20世紀(jì)90年代算起，很多我們所熟悉的技術(shù)名詞都是這個(gè)階段的，如互聯(lián)網(wǎng)、三網(wǎng)融合、P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將分布在不同地理位置的具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，通過通信線路連接起來，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)系統(tǒng)。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類人們根據(jù)不同角度將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分成不同的類別，如根據(jù)范圍的不同，可將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（PersonalAreaNetwork，PAN）、局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）、城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork，MAN）和廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）；根據(jù)使用者的不同，可將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為公用網(wǎng)（PublicNetwork）和專用網(wǎng)（PrivateNetwork）；根據(jù)傳輸介質(zhì)的不同，可將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為有線網(wǎng)和無線網(wǎng)等。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能（1）速率速率是指計(jì)算機(jī)在數(shù)字信道上每秒鐘傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)，也稱為數(shù)據(jù)率或比特率。

（2）帶寬帶寬是指某個(gè)信號(hào)具有的頻帶寬度。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，帶寬用來表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路在單位時(shí)間內(nèi)從某一點(diǎn)到另一點(diǎn)所能傳輸?shù)淖罡邤?shù)據(jù)率。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能（3）吞吐量吞吐量是指在單位時(shí)間內(nèi)通過某個(gè)網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的實(shí)際數(shù)據(jù)通信量。（4）時(shí)延時(shí)延也叫作延遲或遲延，是描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能的重要指標(biāo)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，為便于設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，其體系結(jié)構(gòu)的劃分多以分層次為基本思路進(jìn)行。1974年，美國的IBM推出著名的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)——系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（SystemNetworkArchitecture，SNA）。1977年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織成立了專門機(jī)構(gòu)來研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化問題，提出了著名的開放系統(tǒng)互連參考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel，OSI-RM），簡稱OSI。OSI參考模型如圖3-1所示。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)圖3-1OSI參考模型3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)OSI的七層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)在理論方面比較完整，概念比較清晰且邏輯性強(qiáng)，但其過于復(fù)雜的設(shè)計(jì)反而在應(yīng)用上不方便。因此，有人提出了TCP/IP參考模型。TCP/IP體系的四層結(jié)構(gòu)分別為網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層；其五層結(jié)構(gòu)分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層，上述兩種體系結(jié)構(gòu)模型及其與OSI參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3-2所示。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)圖3-2OSI參考模型和TCP/IP參考模型

(a)OSI參考模型

(b)TCP/IP四層結(jié)構(gòu)模型

(c)TCP/IP五層結(jié)構(gòu)模型3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)層次功能由低到高的層次順序簡要介紹各層功能：（1）物理層物理層（PhysicalLayer）所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是比特（1或0），也就是說物理層的功能就是透明地傳輸比特流。（2）數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）介于物理層和網(wǎng)絡(luò)層之間，它在物理層提供的服務(wù)的基礎(chǔ)上向網(wǎng)絡(luò)層提供相鄰節(jié)點(diǎn)間透明、可靠的信息傳輸服務(wù)。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（3）網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）的主要作用是將數(shù)據(jù)分成一定長度的分組，將分組從發(fā)送數(shù)據(jù)的源節(jié)點(diǎn)傳送到接收數(shù)據(jù)的目的節(jié)點(diǎn)。（4）傳輸層傳輸層（TransportLayer）提供了主機(jī)應(yīng)用程序進(jìn)程之間的端到端的服務(wù)，為上層用戶提供不依賴于具體網(wǎng)絡(luò)的高效的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（5）應(yīng)用層應(yīng)用層（ApplicationLayer）在OSI參考模型與TCP/IP參考模型中的最高層，為應(yīng)用程序提供服務(wù)以保證通信，但不是進(jìn)行通信的應(yīng)用程序本身。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)TCP/IP協(xié)議TCP/IP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用的基礎(chǔ)協(xié)議，它由TCP（屬于傳輸層）協(xié)議和IP（屬于網(wǎng)絡(luò)層）協(xié)議共同組成，協(xié)調(diào)工作。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)IP協(xié)議IP是工作于OSI參考模型中的網(wǎng)絡(luò)層，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接進(jìn)行通信而設(shè)計(jì)的協(xié)議。事實(shí)上，區(qū)別互聯(lián)網(wǎng)中不同的計(jì)算機(jī)主要依靠IP地址。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)IP地址有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：IPv4（InternetProtocolversion4）標(biāo)準(zhǔn)和IPv6（InternetProtocolversion6）標(biāo)準(zhǔn)。（1）IPv4標(biāo)準(zhǔn)已為我們所熟悉，而IPv6標(biāo)準(zhǔn)被稱作下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，解決互聯(lián)網(wǎng)中IP地址緊缺的問題。（2）IPv6地址由128個(gè)二進(jìn)制位（16字節(jié)）組成，表示寫成8組十六進(jìn)制形式的無符號(hào)整數(shù)，每組整數(shù)間用冒號(hào)（:）分開，如一個(gè)合法的IPv6地址形式上應(yīng)為ACB2:0EC1:745B:35d0:10FF:7EDB:02AE:2CAF。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)TCP協(xié)議TCP是工作在傳輸層的重要協(xié)議，它能夠駐留在用戶計(jì)算機(jī)中并提供用戶進(jìn)程之間的可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。（1）TCP報(bào)文結(jié)構(gòu)TCP實(shí)體間交換的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為段（Segment），每個(gè)段由報(bào)文段頭部（簡稱報(bào)頭或報(bào)首）和數(shù)據(jù)兩部分組成，其中數(shù)據(jù)的長度受限于最大段的長度。TCP的報(bào)頭由一個(gè)20字節(jié)的固定頭部及可變長度的選項(xiàng)（若選用）組成，如圖3-3所示。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)圖3-3TCP段的頭（首）部結(jié)構(gòu)3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1）源端口號(hào)/目的端口號(hào)：源端口號(hào)和目的端口號(hào)分別用于識(shí)別發(fā)送進(jìn)程和接收進(jìn)程。

2）TCP段的首字節(jié)序號(hào)：該序號(hào)指出TCP段的首字節(jié)序號(hào)。TCP提供的是字節(jié)流服務(wù)，故TCP段中的每字節(jié)都有一個(gè)序號(hào)。

3）確認(rèn)號(hào)：用于對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，表示接收方期待接收下一字節(jié)，并證明該序號(hào)之前的字節(jié)已全部正確收到。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

4）TCP報(bào)頭長度：指示TCP報(bào)頭的長度（以32bit為單位）。該字段的最大值為15，因此限制了TCP報(bào)頭最大長度為60字節(jié)，即選項(xiàng)最多為40字節(jié)。5）接收窗口大?。褐甘窘邮沾翱诖笮　Ｔ撟侄斡糜诹髁靠刂?，表示發(fā)送方從“確認(rèn)號(hào)”開始可以發(fā)送的字節(jié)數(shù)。6）檢查和：該字段與UDP中的檢查和字段用法相同，通過對(duì)TCP偽頭及TCP數(shù)據(jù)計(jì)算檢查和得到。2）TCP連接的建立。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

（2）TCP連接的建立為了能夠順利完成數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，TCP在發(fā)送數(shù)據(jù)前需要在發(fā)送端和接收端之間建立一個(gè)可靠連接，其連接建立過程如圖3-4（a）所示。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)圖3-4（a）TCP連接建立過程 3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)這個(gè)連接是通過“三次握手”來建立的，建立過程如下。

1）主機(jī)A發(fā)送SYN=1且ACK=0的TCP段，給出自己的起始連接序號(hào)x。

2）主機(jī)B返回一個(gè)SYN=1且ACK=1的TCP段，給出自己的起始連接序號(hào)y并放入TCP段的首字節(jié)序號(hào)域中，對(duì)x進(jìn)行確認(rèn)。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

3）主機(jī)A發(fā)送SYN=0且ACK=1的TCP段，對(duì)y進(jìn)行確認(rèn)。

4）在以上的三次握手過程中，前兩個(gè)TCP段都使用了定時(shí)器，并在定時(shí)器超時(shí)后重發(fā)。當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成后，需要對(duì)所建立的連接進(jìn)行釋放，以節(jié)省資源。TCP采用對(duì)稱釋放法來釋放連接，在釋放時(shí)，任何一方想要釋放連接，需要先行發(fā)送TCP段，這里以主機(jī)A發(fā)起釋放連接為例，具體過程如圖3-4（b）所示，過程如下。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)圖3-4（b）釋放TCP連接3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1）主機(jī)A發(fā)送FIN=1的TCP段（稱為FIN報(bào)文段）；當(dāng)這個(gè)段被確認(rèn)后，這個(gè)方向的連接就釋放了。

2）主機(jī)B發(fā)送確認(rèn)信號(hào)，一個(gè)方向的連接釋放。

3）主機(jī)B發(fā)送FIN=1的TCP段。

4）主機(jī)A發(fā)送確認(rèn)信號(hào)，另一個(gè)方向的連接釋放。從上述過程中可以看出，TCP連接的釋放需要經(jīng)過4個(gè)階段。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

3）TCP流量控制TCP協(xié)議使用可變長度的滑動(dòng)窗口進(jìn)行流量控制，在網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層上進(jìn)行擁塞控制。4）套接字接口為了允許應(yīng)用程序訪問傳輸層的服務(wù)，傳輸層必須向應(yīng)用程序提供應(yīng)用程序接口（ApplicationProgramInterface，API）。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

Socket是應(yīng)用層與TCP/IP協(xié)議族通信的中間軟件抽象層，是一組獨(dú)立于具體協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)編程接口。在TCP/IP參考模型中，Socket主要位于傳輸層和應(yīng)用層之間，把復(fù)雜的TCP/IP協(xié)議族隱藏在Socket接口后面，如圖3-5所示。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)圖3-5Socket在TCP/IP參考模型中的位置關(guān)系3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)通信需要一個(gè)五元組來標(biāo)識(shí)：協(xié)議、本地地址、本地端口號(hào)、遠(yuǎn)端地址、遠(yuǎn)端端口號(hào)。在C/S（客戶端/服務(wù)器）模式中，一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序包括客戶端（Client）和服務(wù)器（Server）兩部分，其中請(qǐng)求服務(wù)的一方稱為客戶，而提供某種服務(wù)的一方則稱為服務(wù)器。一個(gè)服務(wù)程序通常在一個(gè)眾所周知的地址監(jiān)聽對(duì)服務(wù)的請(qǐng)求，也就是說服務(wù)進(jìn)程一直處于休眠狀態(tài)，直到一個(gè)客戶對(duì)這個(gè)服務(wù)的地址提出了連接請(qǐng)求。在這個(gè)時(shí)刻，服務(wù)程序被“驚醒”并且為客戶提供服務(wù)，對(duì)客戶的請(qǐng)求做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，客戶端/服務(wù)器的請(qǐng)求及響應(yīng)過程如圖3-6所示。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)圖3-6客戶端/服務(wù)器的請(qǐng)求及響應(yīng)過程3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)套接字是一個(gè)通信終節(jié)點(diǎn)，是Socket應(yīng)用程序用來在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送或接收數(shù)據(jù)包的對(duì)象。套接字的類型，與正在運(yùn)行的進(jìn)程相關(guān)聯(lián)，并且可以有名稱，套接字一般只與使用IP協(xié)議組的同一“通信域”中的其他套接字交換數(shù)據(jù)。套接字通信模型如圖3-7所示。圖3-7套接字通信模型3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)1）流式套接字。流式套接字（SOCK_STREAM）是基于TCP協(xié)議并提供沒有記錄邊界的數(shù)據(jù)流（字節(jié)流）。

2）數(shù)據(jù)報(bào)套接字。數(shù)據(jù)報(bào)套接字（SOCK_DGRAM）是基于UDP協(xié)議并支持面向記錄的數(shù)據(jù)流，但不能確保被送達(dá)，也無法確保數(shù)據(jù)包按發(fā)送的順序送達(dá)，但是可以保證一個(gè)特定的數(shù)據(jù)包只能被獲取一次。數(shù)據(jù)報(bào)套接字（無連接通信）的程序執(zhí)行過程如圖3-9所示。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)圖3-9數(shù)據(jù)報(bào)套接字（無連接通信）的程序執(zhí)行過程3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)于上述兩種套接字模式的使用，應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求來選用。3.2互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)藍(lán)牙藍(lán)牙（Bluetooth）是一種常用的短距離無線通信技術(shù)，支持設(shè)備短距離、高數(shù)據(jù)率的無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球無線規(guī)范。截止到2023年1月，藍(lán)牙共有版本為V1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0/5.2/5.3。3.3短距無線通信技術(shù)藍(lán)牙3.0技術(shù)藍(lán)牙3.0的核心采用一種全新的交替射頻技術(shù)（AMP）。該技術(shù)能夠根據(jù)不同任務(wù)動(dòng)態(tài)選擇射頻。藍(lán)牙3.0通過集成的“802.11PAL”（協(xié)議適應(yīng)層）使其數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到24Mbit/s（兆比特/秒）（實(shí)際是根據(jù)需要調(diào)用802.11Wi-Fi來實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)模?。這一速率是藍(lán)牙2.0的8倍，更加拓寬了藍(lán)牙3.0的應(yīng)用面。藍(lán)牙4.0技術(shù)與前面版本相比，藍(lán)牙4.0的改進(jìn)之處主要體現(xiàn)在3方面：電池續(xù)航時(shí)間、節(jié)能和設(shè)備種類。3.3短距無線通信技術(shù)藍(lán)牙5.2技術(shù)

該標(biāo)準(zhǔn)與前面版本相比信息更穩(wěn)定、抗干擾能力更強(qiáng)，同時(shí)安全性更高。目前，藍(lán)牙5.2主要應(yīng)用于共享單車、智能手機(jī)、平板電腦中。3.3短距無線通信技術(shù)ZigBee技術(shù)

ZigBee協(xié)議層從下到上分別為物理層（PHY）、介質(zhì)訪問控制層（MAC）、數(shù)據(jù)鏈路層（DLL）、網(wǎng)絡(luò)層（NWK）、應(yīng)用層規(guī)范（API）、應(yīng)用層（APL），如圖3-11所示。3.3短距無線通信技術(shù)圖3-11ZigBee協(xié)議框架3.3短距無線通信技術(shù)ZigBee的技術(shù)優(yōu)勢

（1）低速率ZigBee工作于2.4GHz的頻段，盡管速率能夠達(dá)到250Kbit/s，但真正速率不足100Kbit/s，不適合做傳輸視頻之類事情，但適合傳感和控制領(lǐng)域。

（2）短距離ZigBee相鄰節(jié)點(diǎn)之間傳輸距離一般為10～100m，在增加發(fā)射功率后也可增加到1km～3km。3.3短距無線通信技術(shù)

（3）低功耗ZigBee的優(yōu)勢之一就是低功耗，在節(jié)點(diǎn)不需要工作時(shí)能夠進(jìn)入休眠狀態(tài)，此時(shí)功耗可以低至正常工作狀態(tài)下的千分之一，兩節(jié)普通電池可以用到6個(gè)月到2年時(shí)間。

（4）低成本ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，且免收專利費(fèi)，成本低，適合大量部署。3.3短距無線通信技術(shù)（5）低時(shí)延ZigBee響應(yīng)快，一般從休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，而藍(lán)牙需要3～10s、Wi-Fi需要3s，節(jié)省了電能。

（6）高安全性ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，采用AES-128加密算法。3.3短距無線通信技術(shù)（7）網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大ZigBee采用星狀、樹狀和網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持254個(gè)節(jié)點(diǎn)，再通過協(xié)調(diào)器實(shí)現(xiàn)互相連接，一個(gè)區(qū)域最多可同時(shí)容納100個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)，理論上可容納65535個(gè)節(jié)點(diǎn)。3.3短距無線通信技術(shù)ZigBee技術(shù)的應(yīng)用ZigBee技術(shù)主要適用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備中。具體如下。（1）工業(yè)、農(nóng)業(yè)和商業(yè)方面的信息監(jiān)視、傳感器、自動(dòng)化控制等。（2）智能家居方面的電視、各類播放機(jī)、智能空調(diào)、智能衛(wèi)浴、門禁等。（3）個(gè)人健康監(jiān)護(hù)方面的患者監(jiān)護(hù)、醫(yī)生呼號(hào)等。（4）益智玩具和游戲等。（5）PC外圍設(shè)備方面的操作桿、鍵盤、鼠標(biāo)等。3.3短距無線通信技術(shù)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)2000年12月，電氣電子工程師學(xué)會(huì)（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，IEEE）成立了IEEE802.15.4工作組，專門從事開發(fā)一套稱為無線個(gè)人局域網(wǎng)（WPAN）的短程無線通信標(biāo)準(zhǔn)。WPAN是一種與無線廣域網(wǎng)（WWAN）、無線城域網(wǎng)（WMAN）、無線局域網(wǎng)（WLAN）并列的個(gè)人局域網(wǎng)，但是它的覆蓋范圍相對(duì)較?。ㄒ话阍?0m半徑以內(nèi)），用于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)末端或計(jì)算機(jī)周邊附屬設(shè)備之間的無線連接。3.3短距無線通信技術(shù)WPAN類型支持WPAN的技術(shù)包括藍(lán)牙、ZigBee、超頻波段（UWB）、IrDA等，其中藍(lán)牙技術(shù)在WPAN中使用得最廣泛。IEEE802.15工作組是對(duì)WPAN做出定義說明的機(jī)構(gòu)，它推薦了3種類型。

（1）基于藍(lán)牙技術(shù)的WPAN藍(lán)牙技術(shù)也是一種無線通信技術(shù)，用藍(lán)牙來連接設(shè)備形成個(gè)人局域網(wǎng)具有許多優(yōu)勢，如免費(fèi)、連接終端設(shè)備多、使用廣泛等。3.3短距無線通信技術(shù)

（2）基于高頻率的802.15.3標(biāo)準(zhǔn)的WPAN高頻率的802.15.3標(biāo)準(zhǔn)也稱為超頻波段或UWB，支持用于多媒體的介于20Mbit/s和1Gbit/s之間的數(shù)據(jù)傳輸速率。

（3）基于低頻率的802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的WPAN低頻率的802.15.4標(biāo)準(zhǔn)也稱為ZigBee，是針對(duì)低電壓和低成本家庭控制方案提供的低速率傳輸技術(shù)，同時(shí)具有低復(fù)雜度、低成本、低功耗等特點(diǎn)。3.3短距無線通信技術(shù)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)及其技術(shù)特點(diǎn)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖3-12所示。3.3短距無線通信技術(shù)圖3-12IEEE802.15.4模型3.3短距無線通信技術(shù)

（1）IEEE802.15.4的物理層IEEE802.15.4的物理層提供兩種無線通信頻率：868/915MHz和2.4GHz。

1）868/915MHz。868/915MHz物理層的數(shù)據(jù)傳輸速率分別為20Kbit/s和40Kbit/s。因?yàn)?68/915MHz物理層使用簡單的DSSS技術(shù)，用低速率換取了較高的靈敏度和較大的覆蓋面積，從而減少了監(jiān)測區(qū)域部署的節(jié)點(diǎn)數(shù)。3.3短距無線通信技術(shù)

（2）2.4GHz。與868/915MHz物理層的數(shù)據(jù)傳輸速率相比，2.4GHz物理層具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，能夠達(dá)到250Kbit/s。2）IEEE802.15.4的介質(zhì)訪問控制層IEEE802.15.4的介質(zhì)訪問控制層（MAC）負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)可靠性數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收和轉(zhuǎn)發(fā)，以及避免沖突等功能。3）IEEE802.15.4的網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層的功能是負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建立、維護(hù)、命名、綁定等服務(wù)，協(xié)同完成尋址、路由及網(wǎng)絡(luò)安全等，并能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自組織和自維護(hù)。3.3短距無線通信技術(shù)4）IEEE802.15.4的應(yīng)用層應(yīng)用層主要完成某一應(yīng)用領(lǐng)域中的具體功能或業(yè)務(wù)，主要由最終制造商、應(yīng)用服務(wù)供應(yīng)商來完成。3.3短距無線通信技術(shù)IEEE802.15.4技術(shù)的應(yīng)用

IEEE802.15.4早期應(yīng)用于高端工業(yè)用戶中的工業(yè)控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控和樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域；隨著該技術(shù)低成本、低功耗和便于使用等技術(shù)優(yōu)勢而快速成長，后期轉(zhuǎn)向普通消費(fèi)者和家庭用戶，如家庭自動(dòng)化、安全和交互式玩具等。3.3短距無線通信技術(shù)什么是移動(dòng)通信？移動(dòng)通信（MobileCommunication）是指通信中的一方或雙方處于運(yùn)動(dòng)中的通信，即通信對(duì)象中至少有一方處于移動(dòng)狀態(tài)中并進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。第一代至第四代移動(dòng)通信技術(shù)歷史性較強(qiáng)，本書暫略，現(xiàn)從第五代移動(dòng)通信技術(shù)開始介紹。3.4移動(dòng)通信技術(shù)第五代移動(dòng)通信技術(shù)第五代移動(dòng)通信技術(shù)被人們稱為5G技術(shù)，是目前我國正在商用的主流技術(shù)，具有高傳輸速率、低時(shí)延、海量連接等特點(diǎn)，屬于目前的新一代技術(shù)。它主要具有如下特點(diǎn)。3.4移動(dòng)通信技術(shù)高速傳輸速率5G傳輸速率可達(dá)到10Gbit/s～20Gbit/s，能夠完全滿足許多大數(shù)據(jù)量的傳輸，如高清視頻、各類大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等。低時(shí)延5G時(shí)延可低至1ms，完全滿足對(duì)實(shí)時(shí)性需求非常高的領(lǐng)域，如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療手術(shù)等。3.4移動(dòng)通信技術(shù)高連接數(shù)量級(jí)可每平方千米建立百萬個(gè)連接數(shù)量，尤其滿足萬物互聯(lián)時(shí)代的物聯(lián)網(wǎng)連接需求。強(qiáng)移動(dòng)性5G技術(shù)可滿足每小時(shí)500km高速移動(dòng)狀態(tài)下的通信，因此可應(yīng)用于中國高鐵，提高人們的生活指數(shù)。（中國5G、中國高鐵已成中國標(biāo)志，是中國人民的自豪。）高體驗(yàn)速率用戶體驗(yàn)速率達(dá)到100Mbit/s。3.4移動(dòng)通信技術(shù)第六代移動(dòng)通信技術(shù)當(dāng)5G技術(shù)正在如火如荼在社會(huì)應(yīng)用時(shí)，科技人員已經(jīng)開始第六代移動(dòng)通信（6G）的研發(fā)，其傳輸速率將達(dá)到5G的100倍，理論速率約為每秒1TB。3.4移動(dòng)通信技術(shù)衡量6G的關(guān)鍵指標(biāo)如下：（1）傳輸速率：達(dá)到100Gbit/s～1Tbit/s，約是5G的100倍。（2）定位精度：室內(nèi)達(dá)到10cm，室外達(dá)到1m，約是5G的10倍。（3）通信時(shí)延：0.1ms，約是5G的1/10。（4）連接數(shù)量：設(shè)備密度達(dá)到每立方米過百個(gè)，約每平方千米100億個(gè)連接，約是5G的10萬倍，密度驚人。（5）中斷率：小于百萬分之一，可靠性極高。3.4移動(dòng)通信技術(shù)第六代移動(dòng)通信技術(shù)低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）技術(shù)是為物聯(lián)網(wǎng)需求應(yīng)運(yùn)而“生”的。該技術(shù)設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信功能的同時(shí)還能夠以低功耗、低速率方式運(yùn)行，大大延長該物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的使用壽命。低功耗廣域網(wǎng)應(yīng)用非常廣泛。

窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）也被稱為低功耗廣域網(wǎng)，是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域新興的一項(xiàng)技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)中以蜂窩方式完成數(shù)據(jù)連接，可直接用于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)向其他網(wǎng)絡(luò)的平滑升級(jí)，同時(shí)還能夠降低部署成本。3.5NB-IoT技術(shù)第六代移動(dòng)通信技術(shù)目前，NB-IoT已經(jīng)成為萬物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支。NB-IoT受到用戶歡迎，是與它的特點(diǎn)分不開的。NB-IoT的特點(diǎn)如下。3.5NB-IoT技術(shù)低功耗

NB-IoT的功耗很低，如果使用AA（5000mAh）電池，那么NB-IoT終端模塊待機(jī)時(shí)間可以長達(dá)10年，完全可以滿足絕大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域系統(tǒng)生存時(shí)間的需求。低成本NB-IoT模塊成本更低，國內(nèi)模塊價(jià)格十幾元到幾十元不等（NB-IoT芯片價(jià)格更低），企業(yè)部署時(shí)完全可以根據(jù)模組功能、性能與品牌來選用。NB-IoT模塊如圖3-13所示。3.5NB-IoT技術(shù)圖3-13NB-IoT模塊3.5NB-IoT技術(shù)大連續(xù)

NB-IoT具備非常強(qiáng)的連接支撐能力，在一個(gè)200kHz扇區(qū)內(nèi)可容納10萬個(gè)連接，因此，其對(duì)低時(shí)延并不敏感。廣覆蓋在覆蓋能力方面，NB-IoT較GPRS增加20dB的信號(hào)增益，具備覆蓋面積廣、節(jié)點(diǎn)可移動(dòng)等特性，能夠用于多種應(yīng)用領(lǐng)域。（如共享單車、野外跟蹤、室外設(shè)備監(jiān)控等）3.5NB-IoT技術(shù)什么是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、工業(yè)系統(tǒng)技術(shù)深度融合且應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)設(shè)施。本節(jié)將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)應(yīng)用背景，簡單介紹工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中用于網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的通信技術(shù)。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)工業(yè)現(xiàn)場總線概念與類型

工業(yè)現(xiàn)場總線是指能夠?qū)F(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)過程控制單元等連接起來，實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)場技術(shù)。星型現(xiàn)場總線星型現(xiàn)場總線用短距離、廉價(jià)、低速率電纜取代模擬信號(hào)傳輸線，星型現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)如圖3-14所示。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)圖3-14星型現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)總線型現(xiàn)場總線總線型現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)傳輸距離長、速率高，采用點(diǎn)-點(diǎn)、點(diǎn)-多點(diǎn)和廣播式通信方式，總線型現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)如圖3-15所示。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)圖3-15總線型現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)EIA-RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)

EIA-RS-485總線是工業(yè)領(lǐng)域中被廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)之一，它定義于OSI參考模型中的物理層。

EIA-RS-485總線采用多點(diǎn)互連，可以省掉許多信號(hào)線，非常方便地構(gòu)成分布式系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)采用雙絞線、同軸電纜或光纖，其布線簡單、穩(wěn)定可靠，并且網(wǎng)絡(luò)成本低廉。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)Modbus協(xié)議

它工作在OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用層，可以實(shí)現(xiàn)控制器、網(wǎng)絡(luò)及其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，支持RS-232、RS-485通信標(biāo)準(zhǔn)和以太網(wǎng)上的TCP/IP協(xié)議，該協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)及開放性使其支持更多的產(chǎn)品，具有實(shí)時(shí)性好、速率高、協(xié)議格式簡單等特點(diǎn)，已經(jīng)成為通用的工業(yè)總線標(biāo)準(zhǔn)之一。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)CAN總線介紹

CAN總線通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光纖，通信速率可達(dá)1Mbit/s，符合ISO11898CAN標(biāo)準(zhǔn)，收發(fā)器、CAN控制器和微控制器3種器件分別對(duì)應(yīng)OSI參考模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。CAN總線比較容易加進(jìn)一些新節(jié)點(diǎn)而無須在硬件或軟件上進(jìn)行修改。CAN總線具有如下特點(diǎn)。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（1）采用多主機(jī)工作方式，網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)向網(wǎng)絡(luò)上的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從關(guān)系，通信方式比較靈活。（2）網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)（信息）可分成不同的優(yōu)先級(jí)，可以滿足不同的實(shí)時(shí)需求。（3）采用非破壞性位仲裁總線結(jié)構(gòu)機(jī)制，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生沖突時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)要避讓優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)，優(yōu)先級(jí)高者優(yōu)先發(fā)送數(shù)據(jù)。（4）采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（成組）及全局廣播幾種傳送方式接收數(shù)據(jù)。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（5）直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)6km（速率在10Kbit/s以下）。（6）通信速率最高可達(dá)1MB/s（此時(shí)距離最長30m）。（7）節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè)。（8）采用短幀結(jié)構(gòu)，每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)。（9）每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低。（10）通信介質(zhì)可采用雙絞線、同軸電纜和光導(dǎo)纖維，一般采用廉價(jià)的雙絞線即可，無特殊要求。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（11）節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能，切斷它與總線的聯(lián)系，以使總線上的其他操作不受影響。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)PROFIBUS過程現(xiàn)場總線（PROFIBUS）是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS由3個(gè)兼容部分組成。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（1）PROFIBUS-DP分布式外圍設(shè)備過程現(xiàn)場總線（PROFIBUSDecentralizedPeriphery，PROFIBUS-DP）應(yīng)用于現(xiàn)場級(jí)。它是一種高速低成本通信技術(shù)（速率為9.6Kbit/s～12Mbit/s），用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I/O之間的通信。（2）PROFIBUS-PA過程自動(dòng)化過程現(xiàn)場總線（PROFIBUSProcessAutomation，PROFIBUS-PA）適用于過程自動(dòng)化，可使傳感器和執(zhí)行器接在一根共用的總線上。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（3）PROFIBUS-FMS過程現(xiàn)場總線信息規(guī)范（PROFIBUSFieldbusMessageSpecification，PROFIBUS-FMS）主要解決車間級(jí)通信問題，完成中等傳輸速率的循環(huán)或非循環(huán)數(shù)據(jù)交換任務(wù)，是令牌結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)，可用來完成控制器和智能現(xiàn)場設(shè)備之間的通信，以及控制器之間的信息交換。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)是指由計(jì)算機(jī)與工業(yè)過程控制部件組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)，除控制器、傳感器、傳送器、執(zhí)行器和I/O接口等部分外，還涉及控制軟件及各類協(xié)議，不同設(shè)備廠商、不同設(shè)備、不同需求及功能使得各協(xié)議之間的差別很大，加之各工業(yè)系統(tǒng)之間的“孤島”現(xiàn)象嚴(yán)重，使協(xié)議在類別、數(shù)量及兼容性等方面的表現(xiàn)差距更大。現(xiàn)根據(jù)協(xié)議的使用領(lǐng)域列舉部分典型協(xié)議如下。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（1）自動(dòng)化通信類協(xié)議自動(dòng)化發(fā)展歷史相對(duì)較悠久，協(xié)議數(shù)量巨大，如CC-Link、CAN、CANopen、ControlNet、DeviceNet、EtherCAT、EthernetPowerlink、EtherNet/IP、HoneywellSDS、HostLink、Modbus、Optomux、PieP、Profibus、PROFINETIO、SERCOSinterface等。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（2）工業(yè)控制類協(xié)議

工業(yè)控制系統(tǒng)是工業(yè)系統(tǒng)中的重要部分，典型協(xié)議有OPC（OLEforProcessControl）協(xié)議（別名OPCDA、OPCUA），以及用于過程控制的OLE（ObjectLinkingandEmbedding）。協(xié)議設(shè)計(jì)的基本原理是相同的，差異性在于不同場景下協(xié)議功能需求、協(xié)議性能需求、協(xié)議實(shí)時(shí)性需求及兼容性等不同。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器是將一種信號(hào)轉(zhuǎn)換成另一種信號(hào)的裝置。轉(zhuǎn)換器從原理上可分為協(xié)議轉(zhuǎn)換器、接口轉(zhuǎn)換器兩大類；從應(yīng)用上又可以分光纖轉(zhuǎn)換器、光電轉(zhuǎn)換器、視頻轉(zhuǎn)換器等。目前，市場中已有多種相關(guān)產(chǎn)品面市，種類繁多，如圖3-16所示。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)圖3-16轉(zhuǎn)換器（a）RS-232轉(zhuǎn)CAN總線轉(zhuǎn)換器 （b）RS-422轉(zhuǎn)RS-485轉(zhuǎn)換器3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)典型現(xiàn)場總線應(yīng)用目前，國際上具有代表性的現(xiàn)場總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為PROFIBUS、EIA-RS-485總線、CAN總線與LONWORKS等。PROFIBUS可使分散式數(shù)字化控制器從現(xiàn)場底層到車間級(jí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，它應(yīng)用于智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字自動(dòng)化等領(lǐng)域，并可同時(shí)實(shí)現(xiàn)集中控制、分散控制和混合控制3種方式。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（1）現(xiàn)場設(shè)備層現(xiàn)場設(shè)備層的主要功能是連接現(xiàn)場設(shè)備，如分散式I/O、傳感器、驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、開關(guān)設(shè)備等，能夠完成現(xiàn)場設(shè)備控制及設(shè)備間聯(lián)鎖控制。（2）車間監(jiān)控層對(duì)于車間級(jí)監(jiān)控通常需要設(shè)立車間監(jiān)控室，采用PROFIBUS-FMS傳輸大量信息。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（3）工廠管理層工廠管理層利用內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)將車間生產(chǎn)數(shù)據(jù)集中起來管理，相關(guān)操作員可通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)調(diào)度，也可將管理數(shù)據(jù)通過企業(yè)網(wǎng)絡(luò)送到其他服務(wù)器上。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)可編程邏輯控制器PLC主要應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境中。但隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，PLC已成為一種典型的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的控制設(shè)備，并且它也可以獨(dú)立設(shè)置IP地址，可以當(dāng)成局域網(wǎng)中一個(gè)設(shè)備來使用。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)PLC的定義PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。國際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義為：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)PLC的發(fā)展和特點(diǎn)（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)PLC在電路設(shè)計(jì)、器件生產(chǎn)、抗干擾、故障自診斷等方面表現(xiàn)優(yōu)異，可靠性高，能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境（2）產(chǎn)品市場發(fā)展完善PLC經(jīng)過多年發(fā)展，其上下游市場發(fā)展非常完善，適用性極強(qiáng)，幾乎能夠滿足所有的控制要求，可以靈活使用。3.6工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)（3）簡單易學(xué)PLC作為面向工礦企業(yè)的設(shè)備，其接口和編程語言都非常簡單，方便操作人員學(xué)習(xí)和使用。設(shè)備維護(hù)也很方便，只需