物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù) 課件 2024-2025學(xué)年電子工業(yè)出版社（2022）初中信息技術(shù)第三冊(cè)

情境導(dǎo)入：本單元項(xiàng)目式

主題：分析智能手環(huán)的通信技術(shù)馬寧佩戴了爸爸送給他的智能手環(huán),并在手機(jī)端安裝了智能手環(huán)的App。將智能手環(huán)與手機(jī)連接后，可以把智能手環(huán)中的數(shù)據(jù)傳到手機(jī)里，用來(lái)分析馬寧的身體狀況。那么，智能手環(huán)中的數(shù)據(jù)是如何傳送到手機(jī)里的呢?在本節(jié)，我們通過(guò)分析智能手環(huán)的通信方式，學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)--物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)。情境導(dǎo)入：本單元項(xiàng)目式

主題：分析智能手環(huán)的通信技術(shù)隨著萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代的到來(lái),物體與物體之間的連接方式也在不斷發(fā)展如果說(shuō)傳感器使連接在物聯(lián)網(wǎng)中的物體有了對(duì)外界環(huán)境的感知，那么通信技術(shù)就是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)，它將遍布在物聯(lián)網(wǎng)各處的設(shè)備連接起來(lái)。物與物連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的方式，可以分為有線連接和無(wú)線連接兩種:有線連接包括網(wǎng)線連接、USB連接、引腳線連接;無(wú)線連接包括Wi-Fi連接、移動(dòng)通信網(wǎng)連接、藍(lán)牙連接、近場(chǎng)通信連接(NFC)、ZigBee連接等《3.3物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)》2023年電子工業(yè)出版社

八年級(jí)上冊(cè)-第3單元

物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)-信息科技

課件2022新版課標(biāo)內(nèi)容1活動(dòng)1：認(rèn)識(shí)藍(lán)牙通信技術(shù)2活動(dòng)2：認(rèn)識(shí)Wi-Fi通信技術(shù)3活動(dòng)3：認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)距離通信技術(shù)《目錄》信息科技01認(rèn)識(shí)藍(lán)牙通信技術(shù)活動(dòng)101.知識(shí)點(diǎn)講解使用藍(lán)牙通信技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱為藍(lán)牙)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備近距離通信，用來(lái)在手機(jī)、無(wú)線耳機(jī)、筆記本電腦、智能手環(huán)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息交換，為固定和移動(dòng)設(shè)備建立通信環(huán)境。智能手環(huán)上有眾多傳感器，可以檢測(cè)人體數(shù)據(jù)，如果要把這些數(shù)據(jù)同步傳到智能終端的App上，就需要藍(lán)牙的支持。活動(dòng)1：認(rèn)識(shí)藍(lán)牙通信技術(shù)0101.知識(shí)點(diǎn)講解例如，將智能手環(huán)與智能終端通過(guò)藍(lán)牙連接后(見(jiàn)圖3.3.1)，跑步時(shí)帶上手環(huán)，手環(huán)會(huì)將運(yùn)動(dòng)步數(shù)、速度、心率等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)绞謾C(jī)上，跑步結(jié)束后，打開(kāi)手機(jī)就能看到跑步時(shí)各個(gè)時(shí)間段心率、速度的變化等信息?；顒?dòng)1：認(rèn)識(shí)藍(lán)牙通信技術(shù)0101.知識(shí)點(diǎn)講解生活中許多設(shè)備都內(nèi)嵌了藍(lán)牙模塊,使得這些設(shè)備能夠與智能終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。例如，藍(lán)牙鼠標(biāo)、鍵盤(pán)與智能終端連接，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線操作;藍(lán)牙耳機(jī)與智能終端連接，能夠撥打/接聽(tīng)電話、播放音樂(lè)等?；顒?dòng)1：認(rèn)識(shí)藍(lán)牙通信技術(shù)0101.知識(shí)點(diǎn)講解活動(dòng)1：認(rèn)識(shí)藍(lán)牙通信技術(shù)01任選一種藍(lán)牙設(shè)備與智能終端建立連接。說(shuō)一說(shuō)，連接之后實(shí)現(xiàn)了哪些數(shù)據(jù)的通信實(shí)踐探究01.知識(shí)點(diǎn)講解活動(dòng)1：認(rèn)識(shí)藍(lán)牙通信技術(shù)01知識(shí)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備與智能終端的通信一般要經(jīng)歷以下三個(gè)步驟。1.打開(kāi)藍(lán)牙開(kāi)關(guān)。當(dāng)兩臺(tái)帶有藍(lán)牙功能的硬件設(shè)備要相互交流信息時(shí)，需要先將兩臺(tái)設(shè)備的藍(lán)牙開(kāi)關(guān)打開(kāi)，如圖3.3.2所示為打開(kāi)智能手機(jī)的藍(lán)牙開(kāi)關(guān)。01.知識(shí)點(diǎn)講解活動(dòng)1：認(rèn)識(shí)藍(lán)牙通信技術(shù)01知識(shí)點(diǎn)2.用主設(shè)備搜索可以連接的藍(lán)牙設(shè)備。通常在連接藍(lán)牙時(shí)，要先確定主設(shè)備與從設(shè)備。主設(shè)備是主動(dòng)建立連接的一方，能夠主動(dòng)搜索和連接其池藍(lán)牙設(shè)備;從設(shè)備不能主動(dòng)建立連接，只能等其他設(shè)備連接自己。通常主設(shè)備是智能終端，從設(shè)備可以是智能終端或者藍(lán)牙耳機(jī)、智能手環(huán)等。01.知識(shí)點(diǎn)講解活動(dòng)1：認(rèn)識(shí)藍(lán)牙通信技術(shù)01知識(shí)點(diǎn)3.智能終端與藍(lán)牙設(shè)備配對(duì)與連接。搜索成功后，在智能終端選擇要連接的藍(lán)牙設(shè)備名稱，雙方進(jìn)行配對(duì)，配對(duì)成功后雙方就能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信了。如圖3.3.3所示為智能終端與藍(lán)牙耳機(jī)的連接。02認(rèn)識(shí)Wi-Fi通信技術(shù)活動(dòng)201.知識(shí)點(diǎn)講解使用Wi-Fi通信技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱為Wi-Fi)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備近距離通信，幾乎所有的智能手機(jī)、筆記本電腦和智能設(shè)備都支持Wi-Fi上網(wǎng)，Wi-Fi是當(dāng)今使用范圍最廣的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)之一,Wi-Fi通常用

符號(hào)表示?；顒?dòng)2：認(rèn)識(shí)Wi-Fi通信技術(shù)0201.知識(shí)點(diǎn)講解許多智能設(shè)備上都有Wi-Fi模塊,它是一種能將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為符合Wi-Fi通信協(xié)議的嵌入式模塊，能夠接收和發(fā)射Wi-Fi信號(hào)，從而與其他Wi-Fi設(shè)備進(jìn)行通信。例如，有的智能手環(huán)內(nèi)嵌Wi-Fi模塊，不與手機(jī)相連也可以獲取網(wǎng)絡(luò)資源;家居產(chǎn)品如果內(nèi)嵌了Wi-Fi模塊，就可以實(shí)現(xiàn)智能手環(huán)與家居產(chǎn)品的通信，如圖3.3.4所示?；顒?dòng)2：認(rèn)識(shí)Wi-Fi通信技術(shù)0201.知識(shí)點(diǎn)講解我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了互聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過(guò)它能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議同樣至關(guān)重要，在使用Wi-Fi的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)物與物之間的互聯(lián)互通?；顒?dòng)2：認(rèn)識(shí)Wi-Fi通信技術(shù)0201.知識(shí)點(diǎn)講解請(qǐng)同學(xué)們兩人為一小組，各用一塊智能開(kāi)發(fā)板，體驗(yàn)Wi-Fi環(huán)境下的數(shù)據(jù)發(fā)送與接收，將智能開(kāi)發(fā)板A(發(fā)送端)檢測(cè)到的環(huán)境光線數(shù)據(jù)發(fā)送給智能開(kāi)發(fā)板B(接收端)。活動(dòng)2：認(rèn)識(shí)Wi-Fi通信技術(shù)0201.知識(shí)點(diǎn)講解Wi-Fi環(huán)境下實(shí)現(xiàn)發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的程序1.打開(kāi)編程軟件，對(duì)接收端(智能開(kāi)發(fā)板B)編寫(xiě)如圖3.3.5左圖所示的程序，將程序刷入接收端的智能開(kāi)發(fā)板后，可以得到圖3.3.5右圖所示的結(jié)果，獲取接收端智能開(kāi)發(fā)板的IP信息?；顒?dòng)2：認(rèn)識(shí)Wi-Fi通信技術(shù)0201.知識(shí)點(diǎn)講解2.對(duì)發(fā)送端(智能開(kāi)發(fā)板A)編寫(xiě)發(fā)送環(huán)境光線數(shù)據(jù)的程序,如圖3.3.6所示?；顒?dòng)2：認(rèn)識(shí)Wi-Fi通信技術(shù)0201.知識(shí)點(diǎn)講解3.對(duì)接收端(智能開(kāi)發(fā)板B)編寫(xiě)接收環(huán)境光線數(shù)據(jù)的程序,如圖3.3.7所示?；顒?dòng)2：認(rèn)識(shí)Wi-Fi通信技術(shù)0203認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)距離通信技術(shù)活動(dòng)301.知識(shí)點(diǎn)講解活動(dòng)3：認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)距離通信技術(shù)03在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，大多數(shù)傳感器都嵌在主控板中，主要以近距離無(wú)線通信為主。例如，家庭網(wǎng)絡(luò)中的智能音箱、掃地機(jī)器人、智能冰箱、智能洗衣機(jī)、智能空調(diào)、智能門(mén)鎖、智能開(kāi)關(guān)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，在家中就可以實(shí)現(xiàn)控制要求。01.知識(shí)點(diǎn)講解活動(dòng)3：認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)距離通信技術(shù)03隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及，現(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用通常采用近距離通信與遠(yuǎn)距離通信相結(jié)合的技術(shù)。例如，人在家中時(shí)，智能終端連接Wi-Fi后，就可以用來(lái)控制智能音箱、掃地機(jī)器人;人離開(kāi)家以后，智能終端就要通過(guò)遠(yuǎn)距離通信技術(shù)連接智能音箱，智能音箱再通過(guò)近距離通信技術(shù)(wi-Fi)控制掃地機(jī)器人，如圖3.3.8所示01.知識(shí)點(diǎn)講解活動(dòng)3：認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)距離通信技術(shù)01請(qǐng)同學(xué)們以“遠(yuǎn)程智能攝像頭”為例，查閱資料。說(shuō)一說(shuō)，智能攝像頭是如何對(duì)家中情況進(jìn)行監(jiān)控并實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的，在這個(gè)過(guò)程中用到了哪些通信技術(shù)。實(shí)踐探究01.知識(shí)點(diǎn)講解活動(dòng)3：認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)距離通信技術(shù)03物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無(wú)線通信傳輸技術(shù)不同需求下物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無(wú)線通信傳輸技術(shù)如下1.高功耗、高速率的廣域網(wǎng)無(wú)線通信傳輸技術(shù)，如2G、3G、4G、5G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這類通信傳輸技術(shù)適用于GPS導(dǎo)航與定位、視頻監(jiān)控等實(shí)時(shí)性要求較高的大流量傳輸應(yīng)用。2.低功耗、低速率的廣域網(wǎng)無(wú)線通信傳輸技術(shù)，如Lora、Sigfox、NB-IOT等。這類通信傳輸技術(shù)適用于監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)傳輸、工業(yè)智能設(shè)備及終端的數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?1.知識(shí)點(diǎn)講解活動(dòng)3：認(rèn)識(shí)遠(yuǎn)距離通信技術(shù)033.高功耗、高速率的近距離無(wú)線通信傳輸技術(shù)，如Wi-Fi、藍(lán)牙等這類通信傳輸技術(shù)適用于智能家居、可穿戴設(shè)備之間的連接及數(shù)據(jù)傳輸。4、低功耗、低速率的近距離無(wú)線通信傳輸技術(shù)，如ZigBee。這類通信傳輸技術(shù)適用于局域網(wǎng)設(shè)備的靈活組網(wǎng)應(yīng)用，如熱點(diǎn)共享等。01.知識(shí)點(diǎn)講解項(xiàng)目實(shí)施本單元項(xiàng)目式

主題：分析智能手環(huán)的通信技術(shù)智能手環(huán)的通信方式1.各小組根據(jù)本節(jié)所學(xué)的內(nèi)容，結(jié)合智能手環(huán)的功能與使用方式，查詢智能手環(huán)應(yīng)用中物與物相連時(shí)使用的通信方式，描述使用各種通信方式分別能實(shí)現(xiàn)什么功能，完成表3.3.1?；顒?dòng)內(nèi)容智能手環(huán)的通信方式實(shí)現(xiàn)的功能01.知識(shí)點(diǎn)講解項(xiàng)目實(shí)施本單元項(xiàng)目式

主題：分析智能手環(huán)的通信技術(shù)2.請(qǐng)結(jié)合本節(jié)學(xué)習(xí)的內(nèi)容，嘗試使用智能開(kāi)發(fā)板實(shí)現(xiàn)相互發(fā)送和接收消息的智能應(yīng)用?；顒?dòng)內(nèi)容01.知識(shí)點(diǎn)講解知識(shí)拓展041.ZigBee技術(shù)ZigBee技術(shù)是近距離無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信標(biāo)準(zhǔn)，它具有低功耗、低成本、延時(shí)短、網(wǎng)絡(luò)容量大、安全可靠等特點(diǎn)，城區(qū)的街道照明、電表及電子醫(yī)療等要求低耗能的電子系統(tǒng)都使用ZigBee技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備間通信的首選技術(shù)。01.知識(shí)點(diǎn)講解知識(shí)拓展04例如，在某ZigBee電子醫(yī)療監(jiān)護(hù)應(yīng)用中，ZigBee模塊嵌在測(cè)量人體脈搏、血壓等的傳感器中，以及一些病房的監(jiān)視器和報(bào)警器中，一旦病患或醫(yī)用設(shè)備發(fā)生問(wèn)題，可以及時(shí)作出反應(yīng)，如通知醫(yī)院的值班人員。獲取的數(shù)據(jù)直接通過(guò)2.4G頻率的ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到ZigBee網(wǎng)關(guān)。ZigBee網(wǎng)關(guān)再通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程管理中心進(jìn)行存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析，幫助醫(yī)生對(duì)患者的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如圖3.3.9所示。01.知識(shí)點(diǎn)講解知識(shí)拓展042.NFC技術(shù)：NFC技術(shù)由非接觸式射頻識(shí)別(RFID)演變，是一種短距離高頻的無(wú)線電技術(shù)，是專為智能手機(jī)設(shè)計(jì)的，允許電子設(shè)備之間通過(guò)非接觸式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)。智能手機(jī)開(kāi)啟NFC功能后，可以把手機(jī)變成公交卡，也可以在線充值。打開(kāi)智能手機(jī)的NFC功能后，只要把手機(jī)放在公交車的刷卡區(qū)域，即可用手機(jī)充當(dāng)公交卡。01.知識(shí)點(diǎn)講解知識(shí)拓展043.窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IOT)技術(shù)窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IOT)技術(shù)支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的移動(dòng)通信連接可以覆蓋傳統(tǒng)移動(dòng)通信技術(shù)無(wú)法到達(dá)的區(qū)域。例如，候鳥(niǎo)研究使用基于NB-IoT技術(shù)開(kāi)發(fā)的智能遙測(cè)標(biāo)簽,能跟蹤和監(jiān)測(cè)候鳥(niǎo)的運(yùn)動(dòng)并研究其數(shù)量下降的原因。如圖3.3.11所示，將傳感器安全無(wú)害地綁在鳥(niǎo)的腿上，以記錄候鳥(niǎo)的詳細(xì)行為數(shù)據(jù)與外部的環(huán)境數(shù)據(jù)，如候鳥(niǎo)所處的位置、環(huán)境溫度等01.知識(shí)點(diǎn)講解知識(shí)拓展044.衛(wèi)星通信技術(shù)：衛(wèi)星通信技術(shù)是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站，轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線電信號(hào)，在兩個(gè)或多個(gè)地面站之間進(jìn)行通信的技術(shù)。例如，廣