《智能物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》AIoT導(dǎo)論-第3章課件

智能物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論吳功宜

吳英編著第3章

AIoT關(guān)鍵技術(shù)

3.1感知技術(shù)3.1.1傳感器的研究與應(yīng)用

1.感知的基本概念與人類五大感覺(jué)器官相比擬的傳感器主要有：視覺(jué)—光敏傳感器聽覺(jué)—聲敏傳感器嗅覺(jué)—?dú)饷魝鞲衅魑队X(jué)—化學(xué)傳感器觸覺(jué)—壓敏、溫敏、流體傳感器從AIoT對(duì)感知需求的角度，傳感器的基本功能可以分為：對(duì)象感知：用于對(duì)象身份的識(shí)別與認(rèn)證環(huán)境感知：用于獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域的環(huán)境參數(shù)與變化量位置感知：用于確定對(duì)象所在的地理位置過(guò)程感知：用于監(jiān)控對(duì)象的行為、事件發(fā)生與發(fā)展

的過(guò)程2.傳感器的基本概念傳感器（sensor）是一種能夠?qū)⑽锢砹炕蚧瘜W(xué)量轉(zhuǎn)變成可以利用的電信號(hào)的器件。傳感器是實(shí)現(xiàn)信息感知、自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)，是人類五官的延伸傳感器是由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成的一種檢測(cè)裝置。傳感器能感知到被測(cè)量的物體，并能將檢測(cè)到的信息，按一定規(guī)律變換和輸出用電壓、電流、頻率或相位表示的電信號(hào)，滿足感知信息的獲取、傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄與控制的要求3.傳感器接入AIoT的基本方法傳統(tǒng)的聲傳感器能夠感知周邊環(huán)境參數(shù)，但是自身并不具備通信能力，不能夠?qū)⒏兄盘?hào)主動(dòng)傳送出來(lái)要想將聲傳感器接入到AIoT，就必須要采用嵌入式技術(shù)，將傳感器集成到電子設(shè)備中，構(gòu)成一個(gè)既能產(chǎn)生感知信號(hào)，又具有一定的計(jì)算、存儲(chǔ)與通信能力的AIoT終端設(shè)備AIoT終端設(shè)備是一種典型的嵌入式計(jì)算設(shè)備，它在微控制單元MCU的控制下，將感知的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)通信接口傳送到AIoT高層；高層反饋的控制指令，通過(guò)通信接口與MCU傳送到執(zhí)行器4.傳感器的分類5.傳感器在AIoT中的應(yīng)用3.1.2RFID與EPC技術(shù)1.自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的發(fā)展過(guò)程二維條碼應(yīng)用的局限制：條碼掃描器、手機(jī)的鏡頭必須能夠“看到”“清晰”的條碼圖形。在有遮擋的不可視或黑暗環(huán)境中也能夠自動(dòng)讀出數(shù)據(jù)的視頻標(biāo)簽RFID技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生RFID標(biāo)簽基本概念RFID是利用無(wú)線射頻信號(hào)空間耦合的方式，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸的標(biāo)簽信息自動(dòng)傳輸與識(shí)別的技術(shù)3.RFID基本工作原理當(dāng)無(wú)源RFID標(biāo)簽接近讀寫器時(shí)，標(biāo)簽處于讀寫器天線輻射形成的近場(chǎng)范圍內(nèi)，RFID標(biāo)簽天線通過(guò)電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流驅(qū)動(dòng)RFID芯片電路芯片電路通過(guò)RFID標(biāo)簽天線將存儲(chǔ)在標(biāo)簽中的標(biāo)識(shí)信息發(fā)送給讀寫器，讀寫器天線再將接收到的標(biāo)識(shí)信息發(fā)送給主機(jī)4.RFID標(biāo)簽編碼標(biāo)準(zhǔn)EPC-96I編碼標(biāo)準(zhǔn)的EPC碼字段結(jié)構(gòu)與意義版本號(hào)字段長(zhǎng)度為8位用來(lái)表示編碼標(biāo)準(zhǔn)的版本，“01”表示編碼采用的是EPC-96I標(biāo)準(zhǔn)域名管理字段長(zhǎng)度為28位，用來(lái)表示產(chǎn)品是由哪個(gè)廠家生產(chǎn)的對(duì)象分類字段長(zhǎng)度為24位，用來(lái)表示一類產(chǎn)品序列號(hào)字段長(zhǎng)度為36位，可以唯一地標(biāo)識(shí)出每一件產(chǎn)品可以標(biāo)識(shí)出2.68億個(gè)不同的生產(chǎn)廠商可以標(biāo)識(shí)出每一個(gè)生產(chǎn)廠商提供1.68×107類產(chǎn)品的編碼可以標(biāo)識(shí)出每一類產(chǎn)品中的687億件產(chǎn)品的編碼EPC-96I編碼可以標(biāo)識(shí)出：

RFID的應(yīng)用領(lǐng)域與項(xiàng)目3.1.3位置感知技術(shù)1.位置信息的基本概念位置信息在AIoT中的作用:位置信息是各種AIoT應(yīng)用系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)基于位置服務(wù)功能的基礎(chǔ)位置信息涵蓋了空間、時(shí)間與對(duì)象三要素通過(guò)定位技術(shù)獲取位置信息是AIoT應(yīng)用系統(tǒng)研究的一個(gè)重要問(wèn)題2.GPS基本概念世界主要的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)：美國(guó)的全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，GPS）俄羅斯的格洛納斯（GLONASS）衛(wèi)星定位系統(tǒng)歐洲的伽利略（Galileo）衛(wèi)星定位系統(tǒng)我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDouNavigationSatelliteSystem，BDS）全球定位系統(tǒng)是將衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)相結(jié)合，具有全時(shí)空、全天候、高精度、連續(xù)實(shí)時(shí)地提供導(dǎo)航、定位和授時(shí)的功能全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)3.GPS的基本工作原理北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的四大功能是：

定位、導(dǎo)航、授時(shí)與通信目前北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)為：全球范圍定位精度優(yōu)于10米測(cè)速精度優(yōu)于0.2米/秒時(shí)間同步精度優(yōu)于10納秒服務(wù)可用性優(yōu)于99％，亞太地區(qū)性能更優(yōu)“北斗”與“5G”—兩項(xiàng)“大國(guó)重器”將使我國(guó)具備構(gòu)建基于自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)“天羅地網(wǎng)”的能力“北斗+5G”的融合與應(yīng)用的技術(shù)研究引起了學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界高度重視“北斗+5G”的融合加速了北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用的“落地”與產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，也為我國(guó)AIoT產(chǎn)業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)3.2接入技術(shù)3.2.1接入技術(shù)分類3.2.2有線接入技術(shù)1.局域網(wǎng)接入通過(guò)以太網(wǎng)接入AIoT以太網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率從10Mbps到100Gbps，用戶可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，選擇節(jié)點(diǎn)接入帶寬節(jié)點(diǎn)與交換機(jī)連接的傳輸介質(zhì)可以是非屏蔽雙絞線，也可以是光纖傳輸介質(zhì)的長(zhǎng)度可以從十幾厘米到幾千米以太網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)從局域網(wǎng)向城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)擴(kuò)展光纖逐漸取代傳統(tǒng)的雙絞線“高速以太網(wǎng)+光纖”已經(jīng)成為組建云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的首選技術(shù)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋AIoT從接入、匯聚、核心交換到云數(shù)據(jù)中心工業(yè)以太網(wǎng)成為智能工業(yè)網(wǎng)絡(luò)組建的主流技術(shù)之一2.電話交換網(wǎng)與ADSL接入技術(shù)數(shù)字用戶線（DigitalSubscriberLine，DSL）是指從用戶家庭、辦公室到本地電話交換中心的一對(duì)電話線能夠用數(shù)字用戶線實(shí)現(xiàn)通話與上網(wǎng)有多種技術(shù)方案；

非對(duì)稱數(shù)字用戶線（AsymmetricDSL，ADSL）

高速數(shù)據(jù)用戶線（HighSpeedDSL，HDSL）

甚高速數(shù)據(jù)用戶線（VeryHighSpeedDSL，VDSL）人們通常是用前綴x來(lái)表示不同的數(shù)據(jù)用戶線技術(shù)方案，統(tǒng)稱為“xDSL”隨著AIoT應(yīng)用的推進(jìn)，人們發(fā)現(xiàn)利用ADSL可以方便地將智能家居網(wǎng)關(guān)、智能家電、視頻探頭、智能醫(yī)療終端設(shè)備接入到AIoT3.廣播電視網(wǎng)與HFC接入技術(shù)有線電視網(wǎng)絡(luò)（CATV）是又一種覆蓋面、應(yīng)用面最為廣泛的傳輸網(wǎng)絡(luò)，被視為解決互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入“最后一公里”問(wèn)題的最佳方案?jìng)鹘y(tǒng)的有線電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)只能提供單向的廣播業(yè)務(wù)，電視網(wǎng)絡(luò)以簡(jiǎn)單共享同軸電纜的分支狀或樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組建隨著交互式視頻點(diǎn)播、數(shù)字電視技術(shù)的推廣，用戶點(diǎn)播與電視節(jié)目播放必須使用雙向傳輸?shù)男诺?，因此產(chǎn)業(yè)界對(duì)有線電視網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了大規(guī)模地雙向傳輸改造，光纖同軸電纜混合網(wǎng)（HybridFiberCoax，HFC）就是在這樣的背景下產(chǎn)生的與ADSL一樣，HFC已成為一種極具競(jìng)爭(zhēng)力的寬帶接入技術(shù)。利用HFC技術(shù)可以將智能家居網(wǎng)關(guān)、智能家電、視頻監(jiān)控探頭、智能醫(yī)療終端設(shè)備接入到AIoT4.電力線接入技術(shù)由于只要有電燈的地方就有電力線，電力線覆蓋的范圍已經(jīng)遠(yuǎn)超過(guò)電話線，因此人們一直希望利用電力線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，這項(xiàng)研究導(dǎo)致了電力線通信（PowerLineCommunication，PLC）技術(shù)的產(chǎn)生，并成為有線接入技術(shù)中的一種PLC技術(shù)將發(fā)送端載有高頻計(jì)算機(jī)、智能終端設(shè)備的數(shù)字信號(hào)載波調(diào)制在低頻（我國(guó)與歐洲的220V/50Hz，美國(guó)和日本的110V/60Hz）交流電壓信號(hào)上，接收端將載波信號(hào)解調(diào)出來(lái)，傳送給接收端的計(jì)算機(jī)或控制終端一般情況下，PLC連接節(jié)點(diǎn)的范圍限制在家庭內(nèi)部的電力線覆蓋范圍內(nèi)，信號(hào)傳輸不超過(guò)電表與變壓器，因此也叫做室內(nèi)電力線利用PLC技術(shù)可以方便地將智能家居網(wǎng)關(guān)、智能家電、視頻監(jiān)控探頭、智能醫(yī)療終端設(shè)備接入到AIoT，因此PLC也是一種經(jīng)濟(jì)、實(shí)用和有很好發(fā)展前景的接入技術(shù)之一5.光纖接入技術(shù)FTTx接入方式是將最后接入到用戶端的所用的電話線與同軸電纜全部用光纖取代。人們將多種光纖接入方式稱為FTTX，這里的X表示不同的光纖接入地點(diǎn)根據(jù)光纖深入到用戶的程度，光纖接入可以進(jìn)一步分為：光纖到家（FiberToTheHome，F(xiàn)TTH）光纖到樓（FiberToTheBuilding，F(xiàn)TTB）光纖到路邊（FiberToTheCurb，F(xiàn)TTC）光纖到結(jié)點(diǎn)（FiberToTheNode，F(xiàn)TTN）光纖到辦公室（FiberToTheOffice，F(xiàn)TTO）由于光纖具有高帶寬、高抗干擾性、高安全性的優(yōu)點(diǎn)，因此光纖接入已經(jīng)成為AIoT基本的接入方式之一3.2.3近場(chǎng)通信技術(shù)1.NFC技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)近場(chǎng)通信（NearFieldCommunication，NFC）是一種近距離、非接觸式的無(wú)線通信方式。NFC是一種在十幾厘米的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)NFC融合了非接觸式RFID射頻識(shí)別和無(wú)線互連技術(shù)，在單一芯片上集成了非接觸式讀卡器、非接觸式智能卡和“點(diǎn)-點(diǎn)”通信功能使用手持NFC手機(jī)或PDA等個(gè)人便攜式終端，在十幾厘米的短距離內(nèi)不用登錄到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以方便地實(shí)現(xiàn)兩個(gè)設(shè)備之間“點(diǎn)-點(diǎn)”信息交換、內(nèi)容訪問(wèn)和服務(wù)交互NFC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于在線購(gòu)物、旅游、娛樂(lè)中的電子消費(fèi)、電子票證、電子錢包之中，成為AIoT常用的一種接入方式2.UWB技術(shù)特點(diǎn)超寬帶（UltraWideBand，UWB）是一種利用納米至微米級(jí)的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)的無(wú)線通信技術(shù)由于UWB采用“超寬帶”技術(shù)，發(fā)射端可以將微弱的脈沖信號(hào)分散到寬闊的頻帶上，輸出功率甚至低于普通設(shè)備的噪聲，UWB具有較強(qiáng)的抗干擾性、安全性與較高的QoS保證UWB最高數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到55Mbps，而且發(fā)射功率、耗電、成本遠(yuǎn)低于同類的近場(chǎng)通信技術(shù)，適用于近距離數(shù)字圖像、多媒體、可穿戴計(jì)算設(shè)備與無(wú)線自組網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景目前UWB的應(yīng)用主要集中在智能醫(yī)療、智能交通應(yīng)用、傳感器聯(lián)網(wǎng)與軍事等領(lǐng)域3.2.4近距離無(wú)線接入技術(shù)1.ZigBee技術(shù)特征低速率：速率為10～250kbps，滿足低速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用需求

低功耗：發(fā)射信號(hào)功率僅為1mw，休眠模式低耗電待機(jī)模式下，兩節(jié)5號(hào)電池就可以維持節(jié)點(diǎn)6～24個(gè)月低成本：使用的免于申請(qǐng)的無(wú)線頻段，成本相對(duì)比較低

低延時(shí)：通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的延時(shí)短，典型的設(shè)備發(fā)現(xiàn)

延時(shí)約為30ms，休眠激活為15ms，設(shè)備接入信道為15ms組網(wǎng)靈活：一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備

和一個(gè)主設(shè)備；一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在ZigBee網(wǎng)絡(luò)最

多為100個(gè)安全性好：ZigBee通過(guò)CRC校驗(yàn)方式來(lái)的檢查數(shù)據(jù)包的完整性與

傳輸?shù)恼_性目前，ZigBee已作為近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率的無(wú)線接入技術(shù)，應(yīng)用于智慧農(nóng)業(yè)、智能交通、智能家居、智慧城市與工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域2.BLE藍(lán)牙研究背景早期的藍(lán)牙技術(shù)主要用于PC、手機(jī)與無(wú)線鍵盤、無(wú)線鼠標(biāo)、無(wú)線耳機(jī)、MP3播放器、無(wú)線投影儀（筆）、無(wú)線音箱接入目前新版本的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)主要考慮AIoT低功耗、低成本、大規(guī)模接入的應(yīng)用需求，尤其適用于智慧家居、智慧醫(yī)療、智慧城市等應(yīng)用場(chǎng)景2010年，4.0版本之后藍(lán)牙技術(shù)向AIoT接入需要的低功耗方向發(fā)展。藍(lán)牙4.0包括兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：一個(gè)是傳統(tǒng)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)是低功耗藍(lán)牙（BluetoothLowEnergy，BLE）標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)主要用于數(shù)據(jù)量較大的語(yǔ)音、音頻數(shù)據(jù)傳輸。BLE標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)用于實(shí)時(shí)性要求比較高，數(shù)據(jù)速率相對(duì)較低的傳感器與遙控器產(chǎn)品，手機(jī)和移動(dòng)設(shè)備之間的通信，以及AIoT終端設(shè)備的接入2016年推出的藍(lán)牙5.0傳輸速率提高到2Mbps，傳輸距離提高到300米，并且功耗更低2017年推出的藍(lán)牙MESH支持無(wú)線自組網(wǎng)，更適用于AIoT接入3.6LoWPAN與IEEE802.15.42002年IEEE成立了802.15工作組，專門從事無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（WirelessPersonalAreaNetwork，WPAN）的標(biāo)準(zhǔn)化工作，任務(wù)是開發(fā)一套適用于短程無(wú)線通信的標(biāo)準(zhǔn)隨著IPv4地址的耗盡，由IPv6替代IPv4協(xié)議已是大勢(shì)所趨。低功耗無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)（Low-PowerWPAN，LoWPAN）將IPv6集成到IEEE802.15.4為底層協(xié)議的WPAN中與藍(lán)牙技術(shù)相比，IEEE802.15.4協(xié)議在設(shè)計(jì)上更加節(jié)能，一塊普通電池使用壽命可以達(dá)到2年或更長(zhǎng)的時(shí)間；一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以接入100～150個(gè)節(jié)點(diǎn)，構(gòu)成一個(gè)星型或簇型拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)IEEE802.15.4協(xié)議具有低復(fù)雜度、低成本、低功耗、低速率、靈活組網(wǎng)的特點(diǎn)，在智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能環(huán)保等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景4.WBAN與IEEE802.15.6隨著AIoT智能醫(yī)療研究的深入，無(wú)線人體區(qū)域網(wǎng)（WirelessBodyAreaSensorNetwork，WBAN）成為研究的熱點(diǎn)WBAN是以人體為中心的，將與人體相關(guān)的設(shè)備（個(gè)人終端設(shè)備、可穿戴計(jì)算設(shè)備、分布在人體表面或植入人體的傳感器），以及人體附近3～5m范圍內(nèi)的通信設(shè)備之間互聯(lián)，為個(gè)人醫(yī)療、保健、娛樂(lè)提供在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何方式，以及可移動(dòng)、上下文感知、實(shí)時(shí)性、智能化與個(gè)性化服務(wù)，進(jìn)一步向?qū)崿F(xiàn)普適計(jì)算方向演進(jìn)醫(yī)療類WBAN應(yīng)用場(chǎng)景決定了WBAN要求節(jié)點(diǎn)體積小、功耗超低、可靠性高、安全性高與高智能的特點(diǎn)2012年3月，IEEE正式批準(zhǔn)了WBAN的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)-802.15.6IEEE802.15.6確定的傳輸速率最高為10Mbps、最長(zhǎng)傳輸距離為1米，可以取代藍(lán)牙與ZigBeeIEEE802.15.6除了應(yīng)用于醫(yī)療保健與疾病監(jiān)控之外，也可以用于日常生活中的便攜播放器與無(wú)線耳機(jī)等人體身邊便攜式裝置之間的通信，以及消防、探險(xiǎn)、軍事等特殊場(chǎng)合的應(yīng)用3.2.5Wi-Fi接入技術(shù)無(wú)線局域網(wǎng)（WirelessLAN，WLAN）又稱為無(wú)線以太，它是支撐AIoT接入的關(guān)鍵技術(shù)之一。WLAN以微波、激光與紅外等無(wú)線信道作為傳輸介質(zhì)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)局域網(wǎng)Ethernet中的同軸電纜、雙絞線與光纖，實(shí)現(xiàn)WLAN的物理層與介質(zhì)訪問(wèn)控制MAC子層功能人們習(xí)慣將IEEE802.11無(wú)線局域網(wǎng)稱為“Wi-Fi”，將Wi-Fi接入點(diǎn)（AccessPoint，AP）設(shè)備稱為無(wú)線基站（basestation）或無(wú)線熱點(diǎn)（hotsport）Wi-Fi無(wú)線信道選用了免于申請(qǐng)的ISM頻段，可以免費(fèi)使用，Wi-Fi已經(jīng)成為與“水、電、氣、路”相提并論的“第五類社會(huì)公共設(shè)施”IEEE802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)有很多個(gè)并處于高速發(fā)展?fàn)顟B(tài)，其中有代表性的是IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11n工作在2.4GHz與5GHz兩個(gè)頻段，速率最高可達(dá)到600Mbps一個(gè)接入點(diǎn)AP覆蓋范圍一般在幾十米到幾百米的范圍，形成了一個(gè)以接入點(diǎn)AP為中心節(jié)點(diǎn)星形拓?fù)錁?gòu)型基本服務(wù)集BSS，多個(gè)BSS可以互聯(lián)成更大的擴(kuò)展服務(wù)集ESS目前Wi-Fi正在從地面接入向空中無(wú)人機(jī)無(wú)線接入，構(gòu)成空中無(wú)線自組網(wǎng)的方向發(fā)展3.2.6NB-IoT接入技術(shù)基于蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)的窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NarrowBandIoT，NB-IoT）接入技術(shù)僅需使用200kHz的授權(quán)頻段NB-IoT技術(shù)特點(diǎn)：廣覆蓋：與GPRS、LTE相比，信號(hào)強(qiáng)度增大100倍，可覆蓋地下車庫(kù)、地下室、地下管道等無(wú)線信號(hào)難以覆蓋的區(qū)域海量接入：?jiǎn)蝹€(gè)NB-IoT扇區(qū)可支持超過(guò)5萬(wàn)個(gè)用戶終端的連接，比傳統(tǒng)的3G/4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的用戶容量提高50～100倍低功耗：NB-IoT允許終端設(shè)備永遠(yuǎn)在線，通過(guò)減少不必要的信令、采用更長(zhǎng)的尋呼周期與硬件節(jié)能機(jī)制，某些場(chǎng)景中終端模塊的電池供電時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10年低成本：低速率與低功耗可以使終端設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用低成本、高性能的NB-IoT芯片，有助于降低用戶終端成本安全：支持雙向鑒權(quán)和空口加密機(jī)制，確保用戶終端在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)空口的安全性NB-IoT已經(jīng)開始應(yīng)用于AIoT的智慧城市、智能醫(yī)療、智能物流、智能工業(yè)等領(lǐng)域，將成為支撐5G、面向AIoT大連接場(chǎng)景應(yīng)用中最合適的技術(shù)3.2.75G接入網(wǎng)技術(shù)5G作為AIoT的核心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在無(wú)線接入網(wǎng)架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)“通信與計(jì)算”融合，研究新型的無(wú)線接入網(wǎng)體系A(chǔ)IoT對(duì)5G接入的需求主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：數(shù)以千億計(jì)的感知與控制節(jié)點(diǎn)、智能機(jī)器人、可穿戴計(jì)算設(shè)備、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、無(wú)人機(jī)需要接入AIoTAIoT的感知數(shù)據(jù)和控制指令傳輸，對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出極高帶寬與極高高可靠性、極低延時(shí)的需求，4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)難以達(dá)到要求，只能寄希望于5G網(wǎng)絡(luò)為了適應(yīng)AIoT應(yīng)用需求，ITU明確了5G的三大應(yīng)用場(chǎng)景：增強(qiáng)的移動(dòng)寬帶通信、大規(guī)模機(jī)器類通信與超高可靠性低延時(shí)通信研究人員認(rèn)識(shí)到：只有采用網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）與軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）的基本思路，將無(wú)線接入與云計(jì)算、邊緣計(jì)算相融合，才能夠解決5G面對(duì)AIoT應(yīng)用中的大規(guī)模接入，以及低延時(shí)、低能耗、高可擴(kuò)展性的需求產(chǎn)業(yè)界提出了云無(wú)線接入網(wǎng)C-RAN、異構(gòu)云無(wú)線接入網(wǎng)H-CRAN與霧無(wú)線接入網(wǎng)F-RAN的接入網(wǎng)組網(wǎng)方案1.無(wú)線傳感網(wǎng)的基本概念3.2.8無(wú)線傳感網(wǎng)接入技術(shù)無(wú)線傳感網(wǎng)WSN是在無(wú)線自組網(wǎng)Adhoc的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)Adhoc網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的自組織、對(duì)等、多跳的無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)Adhoc網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)可以歸納成以下幾點(diǎn)：自組織與獨(dú)立組網(wǎng)、中心控制節(jié)點(diǎn)、多跳路由、動(dòng)態(tài)拓?fù)?、能量約束無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是傳感器技術(shù)與Adhoc網(wǎng)絡(luò)交叉融合的產(chǎn)物2.WSN技術(shù)特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大WSN規(guī)模大小與它的應(yīng)用要求直接相關(guān)，大型WSN的節(jié)點(diǎn)多、分布的地理范圍廣靈活的自組織能力在WSN的實(shí)際應(yīng)用中，傳感器節(jié)點(diǎn)的位置不能預(yù)先精確設(shè)定，這就要求傳感器節(jié)點(diǎn)具有自組織能力，能夠自動(dòng)配置和管理，通過(guò)路由和拓?fù)淇刂茩C(jī)制自動(dòng)形成無(wú)線自組網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量的動(dòng)態(tài)增減與相對(duì)位置的改變，必然帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)變化，這就要求WSN系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)能力以數(shù)據(jù)為中心WSN的設(shè)計(jì)者并不關(guān)心網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫窃鯓拥模P(guān)心的是接收到的傳感器感知的數(shù)據(jù)受攜帶能量的限制由于節(jié)點(diǎn)數(shù)量多、分布區(qū)域廣、環(huán)境復(fù)雜，傳感器節(jié)點(diǎn)難以通過(guò)更換電池來(lái)補(bǔ)充，因此WSN生存期主要受傳感器節(jié)點(diǎn)攜帶電池容量的限制AIoT在智能醫(yī)療、智能環(huán)保、智能安防、智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能交通等領(lǐng)域的應(yīng)用，為WSN在不同領(lǐng)域的應(yīng)用研究提出了新的課題，目前出現(xiàn)很多新型的WSN：水下無(wú)線傳感網(wǎng)地下無(wú)線傳感網(wǎng)無(wú)線多媒體傳感網(wǎng)無(wú)線人體傳感網(wǎng)無(wú)線傳感器執(zhí)行器網(wǎng)無(wú)線納米傳感網(wǎng)3.WSN的應(yīng)用與發(fā)展3.3邊緣計(jì)算技術(shù)3.3.1邊緣計(jì)算產(chǎn)生的背景移動(dòng)云計(jì)算系統(tǒng)的“端-云”結(jié)構(gòu)3.3.2邊緣計(jì)算的基本概念移動(dòng)邊緣計(jì)算形成“端-邊-云”結(jié)構(gòu)理解邊緣計(jì)算中“邊緣”的概念需要注意：相對(duì)于連接在網(wǎng)絡(luò)上的遠(yuǎn)端云計(jì)算數(shù)據(jù)中心而言泛指從數(shù)據(jù)源經(jīng)過(guò)核心交換網(wǎng)到達(dá)遠(yuǎn)端云計(jì)算中心路徑中的任意一個(gè)或多個(gè)計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源節(jié)點(diǎn)核心思想是“讓計(jì)算應(yīng)該更靠近數(shù)據(jù)源，更貼近用戶”3.3.3邊緣云與云數(shù)據(jù)中心的關(guān)系邊緣計(jì)算與云計(jì)算各有所長(zhǎng)，云計(jì)算適用于全局性、非實(shí)時(shí)、長(zhǎng)周期的大數(shù)據(jù)處理與分析，能夠在長(zhǎng)周期維護(hù)、業(yè)務(wù)決策支撐等領(lǐng)域發(fā)揮優(yōu)勢(shì)；邊緣計(jì)算更適用于局部性、實(shí)時(shí)、短周期數(shù)據(jù)的處理與分析，能更好地支撐本地業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)智能化決策與執(zhí)行邊緣計(jì)算與云計(jì)算之間不是替代關(guān)系，而是互補(bǔ)協(xié)同關(guān)系，“邊-云協(xié)同”將放大邊緣計(jì)算與云計(jì)算的應(yīng)用價(jià)值。邊緣計(jì)算既靠近執(zhí)行單元，更是云端所需高價(jià)值數(shù)據(jù)的采集和初步處理單元，可以更好地支撐云端應(yīng)用；反之，云計(jì)算通過(guò)大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化輸出的業(yè)務(wù)規(guī)則或模型可以下發(fā)到邊緣側(cè)，邊緣計(jì)算基于新的業(yè)務(wù)規(guī)則或模型運(yùn)行3.45G技術(shù)3.4.1AIoT對(duì)5G技術(shù)的需求AIoT終端設(shè)備大規(guī)模部署的需要隨著AIoT人與物、物與物互聯(lián)范圍地?cái)U(kuò)大，智能家居、智能工業(yè)、智能環(huán)保、智能醫(yī)療、智能交通應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)以億計(jì)的感知與控制設(shè)備、智能機(jī)器人、可穿戴計(jì)算設(shè)備、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、無(wú)人機(jī)接入到AIoTAIoT實(shí)時(shí)性應(yīng)用的需要AIoT涵蓋智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能交通、智能醫(yī)療與智能電網(wǎng)等各個(gè)行業(yè)，有的節(jié)點(diǎn)之間的感知數(shù)據(jù)與控制指令傳輸必須保證是正確的，延時(shí)必須控制在ms量級(jí)AIoT應(yīng)用系統(tǒng)中普遍會(huì)用到虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VR/AR）技術(shù)。VR/AR要求移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的峰值速率達(dá)到20Gbps、用戶體驗(yàn)速率要達(dá)到100Mbps，延時(shí)要小于5~7ms，延時(shí)抖動(dòng)要小于50ms。這些指標(biāo)4G網(wǎng)絡(luò)都很難達(dá)到。因此，AIoT對(duì)超低實(shí)時(shí)性、超高帶寬、超過(guò)可靠性要求的應(yīng)用對(duì)5G的需求格外強(qiáng)烈名稱定義ITU指標(biāo)峰值速率在理想條件下，用戶能獲得的最大數(shù)據(jù)傳輸速率20Gbps用戶體驗(yàn)速率在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷下，用戶普遍可獲得的最小數(shù)據(jù)傳輸速率100Mbps延時(shí)包括空口延時(shí)與端-端延時(shí)，這里是指空口延時(shí)1ms移動(dòng)性在特定場(chǎng)景中，用戶可獲得體驗(yàn)速率的最大移動(dòng)速度500km/h流量密度單位地理面積上可達(dá)到的總數(shù)據(jù)吞吐量10Mbps/m2連接數(shù)密度單位地理面積上可支持的在線設(shè)備數(shù)量100000個(gè)/km2能效單位能耗下可達(dá)到的數(shù)據(jù)吞吐量4G的100倍頻譜效率單位頻譜資源上可達(dá)到的數(shù)據(jù)吞吐量4G的3倍ITU定義的5G關(guān)鍵性能指標(biāo)3.4.25G的技術(shù)指標(biāo)從用戶角度對(duì)5G關(guān)鍵指標(biāo)的感性認(rèn)知名稱ITU指標(biāo)感性認(rèn)知峰值速率20Gbps在單用戶理想情況下，1秒鐘可下載2.5GB的視頻用戶體驗(yàn)速率100Mbps1.用戶可隨時(shí)隨地體驗(yàn)4G峰值速率2.標(biāo)清視頻、高清視頻、4K超高清視頻所占帶寬分別為1Mbps、4Mbps、50Mbps，5G網(wǎng)絡(luò)可提供足夠的用戶體驗(yàn)速率空口延時(shí)1ms1.在普通場(chǎng)景中，如果電影畫面以24幀/s的速率播放，相當(dāng)于延時(shí)41.6s，人的視覺(jué)感受流暢；如果聲音超前或滯后畫面小于40ms，人不會(huì)感到聲音與畫面不同步；2.在移動(dòng)場(chǎng)景中，如果汽車以60km/h的速度行駛，1ms延時(shí)帶來(lái)的剎車距離為17m移動(dòng)性500km/h國(guó)內(nèi)已投入運(yùn)營(yíng)高鐵的最高時(shí)速為350km/h，5G網(wǎng)絡(luò)可支持用戶在高鐵行駛中的所有應(yīng)用場(chǎng)景下的通信需求連接數(shù)密度100000個(gè)/km2深圳人口為1077.89萬(wàn)，面積為1996.85平方公里，人口密度為每平方公里5398人，這是國(guó)內(nèi)人口密度最高的城市。在這種人口密度下，5G網(wǎng)絡(luò)可支持每人平均接入18.5個(gè)終端設(shè)備3.4.55G的三大應(yīng)用場(chǎng)景3.4.46G發(fā)展愿景ITU-R研究人員預(yù)測(cè)了6G的以下六種潛在應(yīng)用場(chǎng)景以人為中心的沉浸式通信感知、定位與成像工業(yè)4.0及其演進(jìn)智慧城市與智慧生活移動(dòng)服務(wù)全球覆蓋分布式機(jī)器學(xué)習(xí)與互聯(lián)AI3.5基于IP協(xié)議的核心交換網(wǎng)3.5.1核心交換網(wǎng)與IP協(xié)議1.IP協(xié)議的基本概念A(yù)IoT核心交換網(wǎng)主要使用的是網(wǎng)絡(luò)層IP協(xié)議。IP協(xié)議分為IPv4與IPv6協(xié)議IPv4協(xié)議：制定于1981年，隨著應(yīng)用的不斷擴(kuò)展，IPv4協(xié)議一直處于不斷修訂和完善過(guò)程中；2011年IPv4地址全部分配，由IPv4向IPv6過(guò)渡迫在眉睫IPv6協(xié)議：IPv6協(xié)議的地址長(zhǎng)度定為128位，可以提供多達(dá)超過(guò)3.4×1038個(gè)IP地址

以地球表面面積按5.11×1014平方米計(jì)算，則地球表面每平方

米平均可以獲得的IP地址數(shù)為6.65×1023個(gè)今后各類AIoT終端設(shè)備，如傳感器、執(zhí)行器、智能手機(jī)、可穿戴計(jì)算設(shè)備、智能機(jī)器人、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能家電、工業(yè)控制設(shè)備等都可以獲得IP地址，接入AIoT的設(shè)備數(shù)量將可以不受限制。3.5.2AIoT核心交換網(wǎng)的組網(wǎng)方法AIoT核心交換網(wǎng)的基本方法可以分為兩種：第一種獨(dú)立組建AIoT核心交換網(wǎng)的方案需要自己鋪設(shè)或租賃光纜、購(gòu)買路由器，招聘專職的網(wǎng)絡(luò)工程師維護(hù)專網(wǎng)系統(tǒng)。第二種方案是在公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)PDN之上，采用租用鏈路，用VPN技術(shù)來(lái)組建與公網(wǎng)用戶隔離的AIoT虛擬專網(wǎng)由于這種VPN是在PDN基礎(chǔ)上組建，因此它是一種“覆蓋網(wǎng)（overnet）”，顯然第一種方案的造價(jià)太高；第二種方案的造價(jià)低，但是網(wǎng)絡(luò)的安全性受到質(zhì)疑。任何網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)必須考慮到造價(jià)、安全性的平衡。除了政府大型電子政務(wù)網(wǎng)，以及一些對(duì)安全性要求極高的企事業(yè)大型AIoT應(yīng)用系統(tǒng)，如智能電網(wǎng)、智能交通、智能醫(yī)療與智能工業(yè)的核心交換網(wǎng)采用獨(dú)立建網(wǎng)的方案之外，其他投資受限的AIoT應(yīng)用系統(tǒng)會(huì)采用VPN的方式組建核心交換網(wǎng)傳統(tǒng)的路由器與其他網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用“分布控制、協(xié)同工作”的設(shè)計(jì)思路；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用“軟硬一體”的“黑盒子”結(jié)構(gòu)，這種固定結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，極大地限制了網(wǎng)絡(luò)功能的添加、協(xié)議更新與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的創(chuàng)新傳統(tǒng)組網(wǎng)方法與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的局限性3.5.3軟件定義網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化SoftwareDefinedNetwork/NetworkFunctionsVirtualizationSDN/NFV1.SDN的基本概念SDN不是一種協(xié)議，而是一種開放的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SDN吸取了計(jì)算模式從封閉、集成、專用的系統(tǒng)進(jìn)化為開放系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)將傳統(tǒng)封閉的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中數(shù)據(jù)平面與控制平面分離，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)硬件與控制軟件分離，制定開放的標(biāo)準(zhǔn)接口，允許網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)者與網(wǎng)絡(luò)管理員通過(guò)編程去控制網(wǎng)絡(luò)，將傳統(tǒng)的專用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備變?yōu)榭赏ㄟ^(guò)編程定義的標(biāo)準(zhǔn)化通用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備SDN的核心是網(wǎng)絡(luò)可編程性編程人員只要掌握網(wǎng)絡(luò)控制器API的編程方法，就可以寫出控制各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如路由器、交換機(jī)、網(wǎng)關(guān)、防火墻、服務(wù)器、無(wú)線基站）的程序，而無(wú)需知道各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置命令的具體語(yǔ)法、語(yǔ)義；控制器負(fù)責(zé)將API程序轉(zhuǎn)化成指令去控制各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用也可以方便地通過(guò)API程序添加到網(wǎng)絡(luò)中。開放的SDN體系結(jié)構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)變得通用、靈活、安全和支持創(chuàng)新2.NFV的基本概念NFV是利用虛擬化技術(shù)將現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能整合到標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器、存儲(chǔ)器與交換機(jī)等設(shè)備，以軟件形式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能，取代目前網(wǎng)絡(luò)中使用的專用、封閉的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備3.6云計(jì)算技術(shù)3.6.1云計(jì)算的基本概念云計(jì)算是一種計(jì)算模式，它是將計(jì)算與存儲(chǔ)資源、軟件與應(yīng)用作為“服務(wù)”，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供給用戶3.6.2云計(jì)算基本特征云計(jì)算定義中提出的“五種基本特征、三種服務(wù)模型、四種部署模型”云計(jì)算的特征：泛在接入云計(jì)算作為一種利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的隨時(shí)隨地、按需訪問(wèn)、共享計(jì)算、存儲(chǔ)與軟件資源的計(jì)算模式按需服務(wù)云計(jì)算可根據(jù)用戶的實(shí)際計(jì)算量與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量，自動(dòng)分配CPU數(shù)量與存儲(chǔ)空間大小快速部署云計(jì)算能同時(shí)運(yùn)行多種不同的應(yīng)用，用戶可以方便地開發(fā)各種應(yīng)用軟件，快速、彈性地使用資源與部署業(yè)務(wù)量化收費(fèi)云計(jì)算可監(jiān)控用戶使用的計(jì)算、存儲(chǔ)等資源，并根據(jù)資源的使用量進(jìn)行計(jì)費(fèi)資源池化云計(jì)算能夠通過(guò)虛擬化技術(shù)將分布在不同地理位置的資源整合成邏輯上統(tǒng)一的共享資源池。虛擬化技術(shù)屏蔽了底層資源的差異性，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度和部署所有的資源3.6.3云計(jì)算服務(wù)類型云計(jì)算提供的服務(wù)可以分為三種基本的類型：IaaS、PaaS、SaaS3.6.4云計(jì)算的部署模型公有云（publiccloud）公有云是屬于社會(huì)共享資源服務(wù)性質(zhì)的云計(jì)算系統(tǒng)，“云”中的資源開放給社會(huì)公眾或某個(gè)大型行業(yè)團(tuán)體使用，用戶可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)免費(fèi)或以低廉價(jià)格使用資源私有云（privatecloud）私有云是一個(gè)單一的組織或機(jī)構(gòu)在其內(nèi)部組建、運(yùn)行與管理，內(nèi)部員工可通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)或VPN訪問(wèn)的云計(jì)算系統(tǒng)；私有云由其擁有者或委托第三方管理，云數(shù)據(jù)中心可以建在機(jī)構(gòu)內(nèi)部或外部社區(qū)云（communitycloud）社區(qū)云具有公有云與私有云的雙重特征。與私有云的相似之處是：社區(qū)云的訪問(wèn)受到一定的限制；與公有云的相似之處是：社區(qū)云的資源專門給固定的一些單位內(nèi)部用戶使用，這些單位對(duì)云端具有相同需求，如資源、功能、安全、管理要求。醫(yī)療云是一種典型的社區(qū)云3.7大數(shù)據(jù)技術(shù)3.7.1大數(shù)據(jù)技術(shù)的基本概念3.7.2大數(shù)據(jù)的特征數(shù)據(jù)量的大小不是判斷是否是“大數(shù)據(jù)”的唯一標(biāo)準(zhǔn)，判斷這個(gè)數(shù)據(jù)是不是“大數(shù)據(jù)”，要看它是不是具備“5H”的特征3.7.3大數(shù)據(jù)應(yīng)用故障早期發(fā)現(xiàn)的重要性

AIoT大數(shù)據(jù)技術(shù)在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)日常維護(hù)中的應(yīng)用3.8智能控制技術(shù)3.8.1智能控制與數(shù)字孿生控制技術(shù)發(fā)展的四個(gè)階段：第一階段發(fā)生在“二戰(zhàn)”前后，工程師認(rèn)識(shí)世界與改造世界的“三論”是系統(tǒng)論、控制論與信息論。第二個(gè)階段是在機(jī)械化、電氣化快速發(fā)展時(shí)期，自動(dòng)控制理論從經(jīng)典控制逐步發(fā)展成現(xiàn)代控制、計(jì)算機(jī)控制。第三個(gè)階段是從計(jì)算機(jī)控制發(fā)展到智能控制。第四階段出現(xiàn)在“工業(yè)4.0”時(shí)代，數(shù)字孿生（DigitalTwin）將推動(dòng)系統(tǒng)建模與仿真應(yīng)用的快速發(fā)展。數(shù)字孿生“因感知控制而起，以新技術(shù)集成創(chuàng)新而興”數(shù)字孿生已經(jīng)成為AIoT研究領(lǐng)域一個(gè)新的技術(shù)術(shù)語(yǔ)和研究的熱點(diǎn)3.8.2數(shù)字孿生基本概念航天領(lǐng)域數(shù)字孿生概念示意圖數(shù)字孿生概念模型理解數(shù)字孿生的基本概念需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：“孿生體”是兩個(gè)一模一樣的物理實(shí)體，是一對(duì)“雙胞胎”，“數(shù)字孿生體”采用的是一個(gè)物理實(shí)體，一個(gè)是虛擬的數(shù)字孿生體“數(shù)字孿生體”引入虛擬空間，建立虛擬空間與物理空間關(guān)聯(lián)，彼此之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)與信息交互數(shù)字孿生體根據(jù)傳感器傳送的數(shù)據(jù)，借助物理實(shí)體仿真軟件，預(yù)測(cè)物理實(shí)體的運(yùn)行狀態(tài)，產(chǎn)生控制物理實(shí)體運(yùn)行的操作指令“數(shù)字孿生體”的工作過(guò)程直觀地體現(xiàn)了“虛實(shí)融合，以虛控實(shí)”的