物联网组网技术2概述.
物联网的组网技术
优势：ZigBee具有高可靠性和安全性，能够保证数据的完整性和机密性。
LoRaWAN组网技术
定义：LoRaWAN是一种基于LoRa技术的广域网（WAN）协议
目的：实现物联网设备的远程连接和管理
组成：由终端设备、网关、网络服务器和应用服务器组成 工作原理：终端设备通过LoRa信号与网关进行通信，网关将数据传输到网络服务器，网 络服务器将数据转发到应用服务器，应用服务器对数据进行处理和展示
智能工业
应用领域：制造业、物流等
定义：利用物联网技术对工 业生产过程进行智能化监控 和调控
实现目标：提高生产效率、 降低成本、提升产品质量
实例：工厂自动化、智能制 造等
物联网的发展趋势和 挑战
物联网的发展趋势
5G技术的普及
人工智能和机 器学习的应用
物联网设备的 增长
区块链技术的 融合应用
物联网面临的挑战
物联网的组网技术
,a click to unlimited possibilities
汇报人：
目录
物联网的体系架构 物联网的应用场景
物联网的组网技术
物联网的发展趋势 和挑战
物联网的安全性
物联网的体系架构
感知层
定义：感知层是物联网的底层，主要负责信息的采集和传输 组成：传感器、RFID、图像识别等技术 功能：对物体进行识别、追踪和信息采集 特点：具有高灵敏度和可靠性，能够适应各种复杂环境
智能医疗
远程医疗：通 过物联网技术， 实现远程诊断、 远程会诊等功
能
智能医疗设备： 利用物联网技 术，实现医疗 设备的智能化 管理，提高医
《物联网组网技术》课件
02
物联网通过各类传感器收集物体信息，通过无线网络将信息发送至网关，再由网关将处理后的数据传输至服务器，实现物体与网络的连接。
物联网特点
03
物联网具有全面感知、可靠传输和智能处理三大特点，能够实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
物联网起源
物联网概念最早由美国科学家Kevin Ashton于1999年提出，旨在解决物资和信息的匹配问题。
MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)
CoAP是一种专门为物联网设计的通信协议，适用于资源受限的设备。它采用RESTful架构，支持观察、组播和安全传输等特性。
CoAP (Constrained Application Protocol)
物联网组网架构
01
谢谢
THANKS
农业智能化
物联网组网技术基础
以太网 (Ethernet)
以太网是一种基于局域网的通信协议，广泛应用于互联网和内部网络。它采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）机制，确保数据传输的可靠性和稳定性。
要点一
要点二
光纤通信 (Fiber-optic Communica…
光纤通信利用光信号在玻璃纤维中传输信息，具有传输速度快、容量大、抗干扰能力强等优点，适用于长距离、高带宽的通信需求。
匿名化处理
数据脱敏技术
安全多方计算
隐私保护算法
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对个人信息进行匿名化处理，避免被恶意攻击者识别和追踪。
对敏感数据进行脱敏处理，保护用户隐私。
在多个参与方之间进行计算时，保护各方的隐私数据不被泄露。
利用隐私保护算法，在数据分析和处理过程中保护用户隐私。
物联网技术概论
2.物联网的发展
美国：IBM提出的“智慧地球”概念已上升至美国的国家 战略 欧盟：2009年6.18，欧盟委员会向欧盟议会，理事会、欧 洲经济和社会委员会及地区委员会递交《欧盟物联网行动 计划》 日本：2004年推出 u-Japan 计划09年升级为 i-japan 将物联网列为国家重点战略之一。 韩国：计划2013年之前创造50万亿韩元的物联网产业规模 国内政策：物联网是国内发展的一项战略性新兴产业 温家宝在十一届人大会议三次《政府工作报告》明确提出： 加快物联网的研发应用
与应用。
物联网技术概论
四、可穿戴设备
随着创新技术的不断发展，可穿戴设备已不仅仅是佩戴在消费者手腕上
的一个日常活动追踪器，可穿戴设备是目前发展最快的技术领域之一，其不仅
可以记录我们的锻炼状况，还可以追踪我们的情绪、睡眠习惯，甚至我们宠物
的一举一动，”美国消费技术协会消费电子展及企业运营战略高级副总裁凯
物联网技术概论
4、物理网和互联网的关系
表1.1互联网和物联网的比较
网络 比较项起源来自互联网①计算机技术的出现 ②技术的传播速度加快
物联网
①传感技术的创新 ②云计算
面向的对象 人
人和物
发展的过程 使用者
技术的研究到人类的技术共 享使用
所有的人
芯片多技术的平台应用过程 人和物，人即信息体，物即信息体
核心的技术 主流的操作系统和语言开发 芯片技术开发和标准制定
物联网技术概论
2010年物理网产业市场规模超过2000亿元 2015年物联网整体市场规模达到7500亿元 到2020年之前全球接入互联网的终端将达到500亿个 物联网已成为国家重点发展的一项战略性新兴产业
物联网技术概论
物联网自组网技术研究与应用
物联网自组网技术研究与应用近年来，随着信息技术的飞速发展，物联网已经逐渐成为了一个备受瞩目的领域。
物联网最基础的技术是自组网技术，因此这篇文章将围绕着自组网技术展开研究与应用方向的探讨。
一、自组网技术概述自组网技术，顾名思义，就是可以从一堆设备中自动选择相互协作的设备，建立起一个网络，并且在网络中实现数据交换和通信。
自组网技术在物联网中发挥着重要的作用，其主要应用领域包括：无线传感器网络、智能家居、智能交通、工业自动化控制等，可以为这些领域带来更高效、更智能、更安全的服务。
自组网技术主要有两种基本类型：基础设施骨干的自组网技术和点对点自组网技术。
基础设施骨干的自组网技术主要是针对大范围的自组网，可以通过一些核心设施（例如路由器）来实现节点间的相互通信。
点对点自组网技术则主要是针对小范围的自组网，可以直接通过设备间的相互发现和连接来实现。
二、自组网技术的优势与传统的网络技术相比，自组网技术具有很多显著的优势，主要包括：1、灵活性：自组网技术可以根据环境变化进行自我组织和重组，可以快速适应不断变化的场景需求。
2、低成本：自组网技术可以通过少量的设备建立网络，且大多数设备都是无线的，无需布线，因此可以节约大量的成本。
3、可靠性：自组网技术具有分散式的特点，即使网络中某些节点出现故障，网络仍然可以继续工作，不会影响整个系统的运行。
4、高效性：自组网技术可以通过优化网络拓扑结构，提高网络吞吐量和带宽利用率，实现更高效的数据交换。
三、自组网技术的应用自组网技术目前已经得到了广泛的应用，主要集中在以下几个领域：1、智能家居：在智能家居系统中，通过利用自组网技术，可以实现不同设备之间的互相感知和互相协作，从而优化家居的生活体验。
2、无线传感器网络：自组网技术可以帮助无线传感器网络实现快速、动态的组织和重组，使其可以在复杂的环境中高效地感知物理信息。
3、智能交通：利用自组网技术，可以构建起车辆间和车辆与道路设施之间的通信网络，实现路况信息共享和实时导航，有效提高了交通管理效率。
物联网平台组网方案
物联网平台组网方案介绍物联网（IoT）是指通过互联网将各种不同种类的物理设备连接到一起，并允许它们进行交流和数据交换。
物联网平台是一个中心化的系统，用于管理和监控这些连接的设备。
物联网平台组网方案是指物联网平台如何将各种设备连接到一起，提供稳定、可靠和高效的通信和数据传输。
组网方案物联网平台组网方案可以基于不同的技术进行实施，以下是几种常见的组网方案：1. Wi-FiWi-Fi是一种常见的无线网络技术，广泛用于家庭和企业网络。
在物联网中，Wi-Fi可以用于将各种设备连接到物联网平台。
Wi-Fi提供了高速的数据传输速度和稳定的连接，适用于需要大量数据传输的设备。
使用Wi-Fi组网方案时，需要考虑到网络覆盖范围、信号干扰等问题。
2. 蓝牙（Bluetooth）蓝牙是一种短距离无线通信技术，适用于小范围内的设备连接。
在物联网中，蓝牙可以用于连接智能手机、传感器等设备。
蓝牙组网方案在设备之间建立了低功耗的连接，并提供了简单的配置和操作。
但由于蓝牙的距离限制，该组网方案适用于小范围内的设备连接。
3. ZigBeeZigBee是一种低功耗、低速率的无线通信技术，适用于大规模物联网应用。
ZigBee组网方案通过建立一个星型或网状的网络拓扑结构，将各种设备连接到一起。
ZigBee具有低功耗、低成本和可靠的连接特性，适用于需要大量设备连接和低功耗通信的应用场景。
4. LoRaWANLoRaWAN（Long Range Wide Area Network）是一种低功耗、长距离的无线通信技术，适用于广域物联网应用。
LoRaWAN组网方案通过建立一个星型或网状的网络拓扑结构，实现设备之间的远程通信。
由于LoRaWAN的低功耗和长距离传输特性，适用于需要远程监测和长时间运行的设备连接。
组网方案选择的考虑因素选择合适的物联网平台组网方案需要考虑多个因素，包括以下几点：1.设备类型和需求：根据不同的设备类型和需求选择适合的组网方案。
物联网概述
第一章物联网概述本章总体概括物联网产生的背景、定义、技术体系框架、核心技术、技术难点、应用领域、国内外发展现状和发展趋势，使得读者对物联网的概念、体系结构和相关技术都有一个宏观的把握。
具体的细节知识，将在后面的章节中一一介绍。
1.1 物联网产生的背景物联网（Internet of Things，IOT）这个概念是由麻省理工学院专家于1999年提出的，它的产生和发展跟计算机网络的发展、互联网应用的扩展、计算技术的发展、传感技术的发展、社会需求的驱动以及政府的支持都是分不开的。
早期的计算机网络是一个简单的分时系统巨型机，所有的用户都通过访问它来获取自己所需要的资源，发展成个人机时期，每个用户都访问一台机器来获取自己的资源。
后来人们通过一定的协议将几个个人计算机组成一个小型的局域网，对资源进行共享。
今天，成千上万的用户可以通过上网获取资源。
当今社会，只是访问一些网页已经远不能满足人们的需求。
从早期的基本网络服务如Telnet、FTP、E-mail等到后来的电子商务、电子政务、远程教育、远程医疗，再到现在的搜索引擎、网络电视、网络电话、博客、播客、网络通信、网络游戏等等，互联网经历了一个飞速发展的过程。
未来互联网将会与传感器技术相结合，为人们提供更加便利有效的服务。
人们将会充分地感受到，他们永远处在“物联网”中。
除此之外计算技术的发展为物联网的产生奠定了基础，早期的计算机计算速度慢，不可能有效地处理传感器网络采集回来的“海量”数据。
为了解决计算问题，相关的计算技术也随之产生。
计算技术经历了早期的单机计算、并行计算、分布式计算到后来的网络计算再到现在云计算的一个发展历程。
云计算也是现在热门的一种计算技术。
前面所提到的相关技术是物联网产生的必要条件，如果没有传感器技术的发展，那么我们所能谈论的只有互联网，而不可能会产生物联网。
早期人们使用的只是一些无线射频设备，后来发明了智能传感器，这些传感器可以将一些模拟量采集转换成数据量供人们参考分析。
物联网通信与网络技术概述
2、ZigBee主要技术特点
（1）低功耗 （2）低成本 （3）时延短 （4）传输范围小 （5） 数据传输速率低 （6）数据传输的可靠性 （7）安全性好
路漫漫其悠远
3、ZigBee 网络结构 在ZigBee网络中节点按照不同的功能，可以分为协调器
节点、路由器节点、和终端节点3种。一个ZigBee网络由 一个协调器节点、多个路由器和多个终端设备节点组成。
3、蓝牙组网方式 蓝牙系统采用无
基站的灵活组网方 式，支持点对点或 点对多点的通信方 式，在蓝牙2.0标准 中一个蓝牙设备可 同时与7个其他的蓝 牙设备相连接。如 图3-1所示：
路漫漫其悠远
图3-1 蓝牙的组网方式示意图
基于蓝牙技术的无线接入简称为BLUEPAC （Bluetooth Public Access），蓝牙系统的网络拓扑结构有两 种形式：微微网（piconet）和分布式网络（Scatternet）。
路漫漫其悠远
ZigBee联盟成立于2001年8月。2002年下半年ZigBee 联盟得以扩大，英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美 国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司四大巨头共同 宣布加入“ZigBee 联盟”，研发名为“ZigBee”的下一代 无线通信标准。目前ZigBee联盟全球约有400多家成员，包 括国际著名半导体生产商、技术提供者、代工生产商以及 最终使用者，其总营业额突破1万亿美元。 2011年6月， ZigBee联盟分别在北京和无锡设立了办事处，作为在中国 开展物联网产业技术交流与合作的平台。
路漫漫其悠远
蓝牙技术的主要缺点是传输距离短、传输速率慢。 但由于蓝牙技术能耗低，在物联网低功耗蓝牙主要应用 于医疗和健康传感器网络等电源供给有限的场合，如应 用的领域包括：血氧计、血压计、体温计、体重秤、血 糖仪、心血管活动监控仪、便携式心电图仪等等。蓝牙 技术已经得到非常普遍的应用，全球大约80%以上的手 机都使用了蓝牙技术，其中将近100%的智能手机都已经 使用了蓝牙技术。利用每个人都拥有手机的优势，蓝牙 技术可以用在更加广阔的领域，如车载网的应用、手机 、电玩、电脑、手表、运动及健体、保健、汽车工业、 家居电器、远程控制、自动化工业等等。
物联网ppt课件
部署防火墙、入侵检测系统等 安全设备，限制非法访问和恶 意请求，提高系统可用性和稳
定性。
数据加密和身份认证机制设计
数据加密
采用加密算法对传输和存储的数 据进行加密，确保数据在传输和 存储过程中的机密性和完整性。
身份认证
通过用户名/密码、数字证书、生 物特征等方式验证用户身份，防止 非法用户访问和使用系统。
电力线载波通信
利用电力线作为传输介质，无需额外布线，成本低，但传输速率 和稳定性相对较低。
无线传输方式介绍及特点分析
A
无线局域网（WLAN）
基于IEEE 802.11标准，传输速率快，覆盖范围 广，适用于局部区域内的无线通信。
蓝牙（Bluetooth）
短距离无线通信技术，低功耗，适用于移 动设备间的数据传输。
B
C
ZigBee
低功耗、低成本的无线通信技术，适用于物 联网中大量低功耗设备的通信。
LoRa
长距离、低功耗的无线通信技术，适用于物 联网中的广域网通信。
D
组网方案选择与优化策略
根据应用场景选择合适的传输方 式
对于大数据量、高速率的应用场景，优先 选择有线传输方式；对于移动设备和低功 耗设备，可选择无线传输方式。
数据处理与挖掘方法论述
01
数据清洗与预处理
针对物联网数据的特点，进行数据清洗、去重、降噪、填充缺失值等预
处理操作，为后续的数据分析和挖掘提供准确、可靠的数据基础。
02
数据统计与可视化
运用统计学方法对物联网数据进行描述性统计、分布统计等，通过图表
、图像等形式将数据直观地展现出来，帮助用户更好地理解数据。
物联网感知层技术
02
传感器类型与工作原理
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2.2 TCP/IP 2.2.4划分子网与构造超网 1、划分子网 (1)将一个单位内部的不同网络看作是一个网络的 子网，子网的划分是一个单位内部的事情。 (2)将一个单位可自行分配的host-id部分中的若干 比特作为子网号subnet-id,剩下的部分作为子网中的主 机号，这样一个单位内部网络的IP地址就包括了 3个部 分：网络号net-id、子网号subnet-id和主机号host-id。
2.2 TCP/IP 2.2.2 IP地址与硬件地址 从层次的角度看，物理地址是数据链路层和物理 层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的 地址，是一种逻辑地址。 在发送数据时，数据从高层到低层，在通信链路 上传输。使用IP地址的IP数据报一旦交给了数据链路层， 就被封装成MAC帧。MAC帧在传送时使用的源地址和 目的地址都是硬件地址，硬件地址写在MAC帧的首部。
2.2 TCP/IP 2.2.1 分类的IP地址 2、常用的3种类别的IP地址 3）专用网络使用的IP地址，不能用于Internet访 问。 A类：10.0.0.0 〜10.255.255.255 B类： 172.16.0.0 〜172.31.255.255； C类： 192.168.0.0〜192.168.255.255。
2.2 TCP/IP 2.2.2 IP地址与硬件地址
2.2 TCP/IP2.3 地址解析协议ARP与反向地址解析协议ARP
2.2 TCP/IP 2.2.3 地址解析协议ARP与反向地址解析协议ARP 从IP地址到硬件地址的解析是自动进行的，主机 的用户对这种地址解析过程是不知道的。只要主机或 路由器要和本网络上的另一个已知IP地址的主机或路 由器进行通信，ARP协议就会自动地把这个IP地址解析 为链路层所需要的硬件地址。
2.2 TCP/IP 2.2.1 分类的IP地址 2、常用的3种类别的IP地址 IP地址又分为A、B、C、D、E几个固定的类别， 其中A、B、C类地址是常用的，如表2-1所示。
2.2 TCP/IP 2.2.1 分类的IP地址 2、常用的3种类别的IP地址 1）、特殊的IP地址不使用
2.2 TCP/IP 2.2.1 分类的IP地址 2、常用的3种类别的IP地址 2）、可用的IP地址范围
2.2 TCP/IP TCP/IP协议最毕由美国斯坦福大学的两名研究人 员提出。TCP/IP协议具有跨平台特性，支持异种网络的 互联。 TCP/IP协议是一个协议集合，它包括了T CP协议、 IP协议，此外还包括其他一些协议。
2.2 TCP/IP 按照TCP/IP网络体系结构， 网络划分为4个层次，分别是网 络接口层、网际层、传输层和 应用层。
2.2 TCP/IP 2.2.4划分子网与构造超网 1、划分子网 子网掩码的作用是用来区分IP地址中的net-id、 subnet-id及host-id到底各占几位。 子网掩码的长度和IP地址的长度一样都是32位， 由一串1和一串0组成，其中1对应的是IP地址中的网络 号和子网号，而0对应的是IP地址中的主机号。
2.2 TCP/IP 2.2.3 地址解析协议ARP与反向地址解析协议ARP ARP系统一个很突出的问题是：如果某台设备不 知道自身的IP地址，它就无法发出请求或做出应答。 通常，一台新入网的设备会发生这种情况，它只知其 物理地址。解决这个问题的一个简单方法是利用反向 地址解析协议RARP 。RARP的作用是解析已知MAC地 址的IP地址，即与ARP过程相反，它通过趴处协议发送 广播式请求报文来请求自己的IP地址，而RARP服务器 负责对该请求做出应答。这样，不知道IP地址的主机 可以通过以RARP来获取自己的IP地址。
物联网组网技术
信息工程系 韦崇顺
第2章 物联网网络协议
2.1 物联网网络协议概述 物联网有两层含义：第一，物联网的核心和基础 仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网 络；第二，物联网的用户端延伸和扩展到了任何物品 与物品之间进行信息交换和通信。 物联网技术的发展，将进一步推动IPv6的部署与 应用。IETF 6LoWPAN技术具有无线低功耗、自组织网 络的特点，是物联网感知层、无线传感器网络的重要 技术。
2.2 TCP/IP 2.2.1 分类的IP地址 1、IP地址及其表示方法 IP地址是给Internet上的每一个主机分配一个在全 世界唯一的32位的标识符。IP地址的结构使得人们可 以在Internet上很方便地进行寻址。IP地址由因特网名 字和号码指派公司ICANN进行分配。 两级的IP地址可以记为“IP地址::={<网络号>、<主 机号>}”。
2.2
TCP/IP 2.2.3 地址解析协议ARP与反向地址解析协议ARP ARP使用的几种典型情况如下（1）发送方是主机，要把IP数据报发送到本网络上的 另一个主机。这时用ARP找到目的主机的硬件地址。 （2）发送方是主机，要把IP数据报发送到另一个网络 上的一个主机。这时用ARP找到本网络上的一个路由器的硬 件地址。 （3）发送方是路由器，要把IP数据报转发到另一个网 络上的一个主机。这时用ARP找到目的主机的硬件地址。 （4）发送方是路由器，要把IP数据报转发到另一个网 络上的一个主机。这时用ARP找到本网络上的另一个路由器 的硬件地址。
2.2 TCP/IP 2.2.4划分子网与构造超网 1、划分子网 在这样划分子网的情况下，网络地址（net-id和 subnet-id两部分）就是主机号host-id为全0的IP地址， 可通过子网掩码和IP地址的按位“与”（AND)运算得 到，如表2-5所示。
2.2 TCP/IP 2.2.4划分子网与构造超网 2、无分类编址 无分类域间路由选择CIDR的基本思想： (1) IP地址由两部分组成，前一部分是可变长度的 网络前缀（Network Prefix),后面的部分是主机号。故 而，在CIDR中没有传统的A、B、C类地址以及划分子 网的概念，且没有分类地址中1B、2B、3B网络地址的 限制。