物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識

物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識普及目錄/Content1432短距離無線通訊介紹物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)概述應(yīng)用場景物聯(lián)網(wǎng)概述1物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings,簡稱IOT）定義：即“萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，是互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，人、機(jī)、物的互聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)顧名思義就是連接物品的網(wǎng)絡(luò)，許多學(xué)者討論物聯(lián)網(wǎng)中,經(jīng)常會引入一個(gè)M2M的概念，可以解釋成為人到人(MantoMan)、人到機(jī)器(MantoMachine)、機(jī)器到機(jī)器(MachinetoMachine)。（M2M物聯(lián)網(wǎng)卡）意義：實(shí)現(xiàn)了物理空間與數(shù)字空間的無縫連接。1全面感知：利用RFID、傳感器、二維碼，及其他各種的感知設(shè)備隨時(shí)隨地的采集各種動(dòng)態(tài)對象，全面感知世界。可靠的傳送：利用以太網(wǎng)。無線網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將感知的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送。智能控制：對物體實(shí)現(xiàn)智能化的控制和管理，真正達(dá)到了人與物的溝通。物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)1物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–物聯(lián)網(wǎng)4大網(wǎng)絡(luò)1物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–物聯(lián)網(wǎng)4大網(wǎng)絡(luò)1短距離有線通訊：串口、485、can、維根等短距離無線通訊：有源：433Mhz、2.4Ghz（藍(lán)牙、zigbee、wifi、beacon）、125khz（有源）、470Mhz、3.1Ghz-10.6Ghz（uwb）、無源：915mhz、13.56Mhz（IC卡）、125khz（ID卡）、134.2khz長距離無線通訊：廣域網(wǎng)：蜂窩基站（2G、3G、4G、5G、NB）

低功耗廣域網(wǎng)：lora（433mhz、868mhz、915mhz）、

sigfox。長距離有限通訊：廣電、電信、互聯(lián)網(wǎng)（光纖），光纖帶寬理論上無窮大。短距離無線通訊介紹物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–短距離無線通訊介紹1短距離無線通訊

短距離無線通訊技術(shù)中，涉及到的所有頻段和協(xié)議，基本都是在Sub-1Ghz、2.4Ghz，協(xié)議有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，也有私有協(xié)議。物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–RFID1無線射頻識別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification,RFID）,或稱射頻識別技術(shù)，是從二十世紀(jì)90年代興起的一項(xiàng)非接觸式自動(dòng)識別技術(shù)。它是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到自動(dòng)識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，具有精度高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、抗干擾強(qiáng)、操作快捷等許多優(yōu)點(diǎn)。RFID概念物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–RFID1RFID技術(shù)的基本工作原理：RFID進(jìn)入電磁場后，接收閱讀器發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出儲存芯片中的產(chǎn)品信息（PassiveTag，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號（ActiveTag

，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽）；半有源標(biāo)簽（通過低頻125k觸發(fā)，433Mhz（中芯微）、2.4Ghz（仁微）回傳信息）解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。RFID工作原理物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–RFID1RFID技術(shù)典型應(yīng)用：

物流和供應(yīng)管理

生產(chǎn)制造和裝配

航空行李處理

郵件/快運(yùn)包裹處理

文檔追蹤/圖書館管理

動(dòng)物身份標(biāo)識

運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí)

門禁控制/電子門票

道路自動(dòng)收費(fèi)

汽車防盜和無鑰匙開門系統(tǒng)的應(yīng)用RFID應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–有源電子標(biāo)簽1依據(jù)標(biāo)簽內(nèi)部供電有無，RFID標(biāo)簽分為被動(dòng)式、半被動(dòng)式（也稱作半主動(dòng)式）、主動(dòng)式三類。與被動(dòng)式和半被動(dòng)式不同的是，主動(dòng)式標(biāo)簽本身具有內(nèi)部電源供應(yīng)器，用以供應(yīng)內(nèi)部IC所需電源以產(chǎn)生對外的信號。一般來說，主動(dòng)式標(biāo)簽擁有較長的讀取距離和可容納較大的內(nèi)存容量可以用來儲存讀取器所傳送來的一些附加訊息。主動(dòng)式標(biāo)簽可借由內(nèi)部電力，隨時(shí)主動(dòng)發(fā)射內(nèi)部標(biāo)簽的內(nèi)存資料到讀取器上。主動(dòng)式標(biāo)簽又稱為有源標(biāo)簽，內(nèi)建電池，可利用自有電力在標(biāo)簽周圍形成有效活動(dòng)區(qū)，主動(dòng)偵測周遭有無讀取器發(fā)射的呼叫信號，并將自身的資料傳送給讀取器。有源電子標(biāo)簽概念物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–有源電子標(biāo)簽1有源電子標(biāo)簽有如下：433Mhz：繞射能力好，通訊速率低，遙控器、中芯微電子標(biāo)簽；2.4Ghz（藍(lán)牙、zigbee、wifi、beacon）：使用廣泛，共用協(xié)議多，但是頻段相對臟；125khz（有源）：穿透效果好，距離穩(wěn)定，但是距離較近，基本在3-5m，激活器、定位器；470Mhz：無線抄表；3.1Ghz-10.6Ghz（uwb）：測距、定位，蘋果應(yīng)用中還有數(shù)據(jù)傳輸；780Mhz：繞射能力好，無線組網(wǎng)；有源電子標(biāo)簽分類以及應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–無源電子標(biāo)簽1無源電子標(biāo)簽，即無源射頻標(biāo)簽采用跳頻工作模式，具有抗干擾能力，用戶可自定義讀寫標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，在專門的應(yīng)用系統(tǒng)效率更加快捷，識讀距離可達(dá)10米以上。無源射頻標(biāo)簽1024bits內(nèi)存容量，超寬工作頻段，既符合相關(guān)行業(yè)規(guī)定，又能進(jìn)行靈活的開發(fā)應(yīng)用，可同時(shí)讀寫多個(gè)標(biāo)簽。無源射頻標(biāo)簽設(shè)計(jì)，無需電池，內(nèi)存可反復(fù)擦寫100,000次以上。無源電子標(biāo)簽概念物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–無源電子標(biāo)簽1無源電子標(biāo)簽：915mhz：超高頻，讀寫器價(jià)格貴，距離最遠(yuǎn)可以到10m以上，資產(chǎn)標(biāo)簽；13.56Mhz（IC卡）：高頻，讀寫距離一般在10cm左右（取決于卡片大小以及讀寫器功率），ISO14443A/B，（ISO14443A是普通使用的IC卡，門禁、消費(fèi)應(yīng)用較多，ISO14443B是二代身份證）距離10cm左右，ISO15693，距離可以達(dá)到1m左右；125khz（ID卡）：低頻，只讀，讀取距離一般在10cm左右（取決于卡片大小以及讀寫器功率），門禁應(yīng)用較多；134.2khz：低頻，主要用在畜牧業(yè)，寵物管理；無源電子標(biāo)簽分類以及應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–NFC1NFC(NearFieldCommunication)近場通信，這個(gè)技術(shù)由非接觸式射頻識別（RFID）演變而來，由飛利浦半導(dǎo)體（現(xiàn)恩智浦半導(dǎo)體公司）、諾基亞和索尼共同研制開發(fā)，其基礎(chǔ)是RFID及互連技術(shù)。NFC是一種短距離高頻的無線電技術(shù)，在13.56Mhz頻率運(yùn)行于20cm距離內(nèi)。其傳輸速度有106Kbit/s，212Kbit/s或者424Kbit/s三種。目前近場通信已通過并成為ISO/IECIS18092國際標(biāo)準(zhǔn)、ECMA-340標(biāo)準(zhǔn)與ETSITS102190標(biāo)準(zhǔn)。NFC采用主動(dòng)和被動(dòng)兩種讀取模式。NFC概念物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–NFC1卡模式：這個(gè)模式其實(shí)就是相當(dāng)于一張采用RFID技術(shù)的IC卡?？梢蕴娲罅康腎C卡（包括信用卡）場合商場刷卡、公交卡、門禁管制，車票，門票等等。此種方式下，有一個(gè)極大的優(yōu)點(diǎn)，那就是卡片通過非接觸讀卡器的RF域來供電，即便是寄主設(shè)備（如手機(jī)）沒電也可以工作。讀寫器模式：這個(gè)模式可以模擬讀讀卡器功能，讀取MIFARE和FeliCa卡的信息。點(diǎn)對點(diǎn)模式：這個(gè)模式和紅外線差不多，可用于數(shù)據(jù)交換，只是傳輸距離較短，傳輸創(chuàng)建速度較快，傳輸速度可快些，功耗低（藍(lán)牙也類似）。將兩個(gè)具備NFC功能的設(shè)備鏈接，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)對點(diǎn)傳輸，如下載音樂、交換圖片或者同步設(shè)備地址簿。一次通過NFC，多個(gè)設(shè)備如數(shù)碼相機(jī)、PDA、計(jì)算機(jī)和手機(jī)之間都可以交換資料或者服務(wù)。NFC應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–NFC1第一、NFC將非接觸讀卡器、非接觸卡和點(diǎn)對點(diǎn)功能整合進(jìn)一塊單芯片，而RFID必須有閱讀器和標(biāo)簽組成。RFID只能實(shí)現(xiàn)信息的讀取以及判定，而NFC技術(shù)則強(qiáng)調(diào)的是信息交互。通俗的說NFC就是RFID的演進(jìn)版本，雙方可以近距離交換信息。NFC手機(jī)內(nèi)置NFC芯片，組成RFID模塊的一部分，可以當(dāng)作RFID無源標(biāo)簽使用進(jìn)行支付費(fèi)用；也可以當(dāng)作RFID讀寫器，用作數(shù)據(jù)交換與采集，還可以進(jìn)行NFC手機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。第二、NFC傳輸范圍比RFID小，RFID的傳輸范圍可以達(dá)到幾米、甚至幾十米，但由于NFC采取了獨(dú)特的信號衰減技術(shù)，相對于RFID來說NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點(diǎn)。第三、應(yīng)用方向不同。NFC看更多的是針對于消費(fèi)類電子設(shè)備相互通訊，有源RFID則更擅長在長距離識別。NFC與RFID區(qū)別長距離無線通訊介紹物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–長距離無線通訊1長距離無線通訊

長距離無線通訊技術(shù)中，主要講的是移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)以及低功耗廣域網(wǎng)絡(luò);移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，由移動(dòng)無線信號塔組建，有各運(yùn)營商運(yùn)營；低功耗廣域網(wǎng)，由各自廠家自行搭建基站，組網(wǎng)。長距離無線通訊介紹物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識–長距離無線通訊1移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)：2G：帶寬較低，瀏覽文字，很多低成本物聯(lián)網(wǎng)模塊還在使用2G，聯(lián)通以及退出2G網(wǎng)絡(luò)；3G：帶寬較高，瀏覽圖片，處于2G，4G過渡階段，存在感較低；4G：帶寬高，觀看視頻，普及度很高；5G:帶寬很高，無人駕駛等；NB-IOT：帶寬低，傳