物联网通信技术
物联网通信技术简介
物联网通信技术简介物联网（Internet of Things，简称IoT）是近年来兴起的一项前沿技术，它通过将各种物理设备与传感器连接到互联网上，实现设备之间的互联互通，打通了物理与数字世界之间的桥梁。
物联网通信技术是实现物联网的基础，本文将对物联网通信技术进行简单介绍。
一、无线通信技术物联网中的设备通常需要无线方式进行数据传输，因此无线通信技术是物联网通信技术的重要组成部分。
目前主要使用的无线通信技术有以下几种：1.1 WiFiWiFi是一种无线局域网技术，被广泛应用于家庭、办公场所等环境中。
它通过无线方式连接终端设备与路由器，实现设备之间的通信与互联。
在物联网中，WiFi常用于连接家庭智能设备、智能门锁、智能灯具等。
1.2 蓝牙蓝牙是一种短距离无线通信技术，适用于手机、平板电脑等移动设备之间的数据传输。
在物联网中，蓝牙通常用于连接智能手表、智能音箱等设备，实现设备之间的数据共享与控制。
1.3 ZigbeeZigbee是一种低功耗、短距离无线通信技术，适用于物联网中大量的传感器设备。
它具有低功耗、低成本、传输距离远的特点，适用于物联网中对设备功耗和成本要求较高的场景，比如智能家居中的照明系统、安防系统等。
1.4 LoRaWANLoRaWAN是一种远距离、低功耗的无线通信技术，适用于物联网中需要广域覆盖的场景。
LoRaWAN技术具有长距离传输、低功耗、抗干扰等特点，适用于物联网中的智慧城市、农业监测等应用领域。
二、传感器技术物联网中的传感器是连接物理世界与互联网的关键设备，它能够感知周围环境的各种参数，并将这些参数转化为数字信号进行传输。
以下是物联网中常用的传感器技术：2.1 温度传感器温度传感器能够测量周围环境的温度情况，并将测量结果转化为数字信号进行传输。
在物联网中，温度传感器常用于智能家居、工业自动化等领域，如智能恒温器、温度监控系统等。
2.2 湿度传感器湿度传感器用于测量环境的湿度水平，并将测量结果转化为数字信号进行传输。
物联网通信技术
物联网通信技术物联网通信技术是当前信息技术领域的热点之一，其以"物物互联、人物互联、物人互联"为核心理念，旨在为人类的生产、生活、出行等方方面面提供更加高效和智能化的解决方案。
物联网通信技术在不同行业领域的应用越来越广泛，推动了社会的进步和发展。
首先，物联网通信技术的核心是设备之间的互联互通。
通过传感器、射频识别技术、无线通信技术等，不同设备之间可以实现信息的交互和共享。
在智能家居中，我们可以通过手机远程控制家里的灯光、空调、电视等设备；在工业生产中，物联网技术可以将设备之间的生产数据实时反馈给中控系统，实现生产过程的高效管理和监控。
通过物联网的通信技术，我们可以更好地管理和利用资源，提高工作效率。
其次，物联网通信技术带来了更高的智能化水平。
通过传感器和数据传输，物联网设备可以实时获取和分析环境信息，根据需求进行智能化调控。
例如智能交通系统，通过物联网技术可以实现交通信号灯的智能控制，根据路况来调整信号灯的变化。
在农业领域，物联网技术可以实现对土壤的监测和植物的生长环境的自动调节，提高农作物的产量和质量。
这些应用使得我们的生活更加便捷、智能和舒适。
再次，物联网通信技术在安全方面具有广泛的应用。
在智慧城市建设中，物联网技术可以用于安防监控，为城市的安全提供强有力的保障。
通过物联网技术，各种监控设备可以实时联网，并将监控视频传输到指定的终端设备上进行观察和分析，实时发现并处置安全隐患。
此外，在个人生活中，智能家居设备也可以实现对家庭的安全监控，如防盗报警、火灾报警等功能。
物联网通信技术为我们提供了更加安全的生活环境。
最后，物联网通信技术在医疗健康领域的应用也日益增多。
通过物联网技术，患者的身体相关数据可以通过传感器获取，并通过无线网络传输到云端进行存储和分析，医生可以通过终端设备实时查看患者的健康状况和变化趋势，并及时进行诊断和治疗。
此外，在老年人护理中，物联网技术也可以实现对老人生活的监测和关怀，提供更加个性化和贴心的护理服务。
《物联网通信技术》课程标准
《物联网通信技术》课程标准《物联网通信技术》课程标准一、课程概述本课程旨在介绍物联网通信技术的基本概念、原理、技术标准和应用。
主要包括物联网通信技术的发展历程、关键技术、网络架构、通信协议以及应用案例等内容。
二、课程目标1. 了解物联网通信技术的基本概念和发展历程；2. 掌握物联网通信技术的关键技术和标准；3. 理解物联网通信技术的网络架构和通信协议；4. 能够应用物联网通信技术解决实际问题。
三、课程内容第一章物联网通信技术概述1.1 物联网通信技术的定义及特点1.2 物联网通信技术的重要性和应用领域1.3 物联网通信技术的发展历程1.4 物联网通信技术的国内外发展状况第二章物联网通信技术基础2.1 无线通信技术基础2.1.1 传输媒介2.1.2 信号调制与解调技术2.1.3 多址技术2.2 网络通信技术基础2.2.1 网络协议2.2.2 网络拓扑结构2.2.3 路由与转发2.3 传感器技术2.3.1 传感器原理2.3.2 传感器应用第三章物联网通信技术标准3.1 物联网通信技术标准的作用和意义3.2 国际物联网通信技术标准3.3 国内物联网通信技术标准3.4 物联网通信技术标准的发展趋势第四章物联网通信技术网络架构4.1 物联网通信技术网络架构的模型4.2 边缘计算与云计算4.3 物联网通信技术网络架构的安全与隐私保护第五章物联网通信技术通信协议5.1 物联网通信协议的分类与应用5.2 物联网通信协议的关键技术5.3 物联网通信协议的标准与发展第六章物联网通信技术应用案例6.1 智能家居6.2 智慧城市6.3 工业物联网6.4 农业物联网6.5 医疗物联网四、附件本课程涉及附件包括物联网通信技术相关标准文档、案例分析以及实验材料等。
五、法律名词及注释1. 物联网：指通过互联网连接各种物理设备，实现设备之间的信息交流和协同工作的网络系统。
2. 通信技术：指用于信息传输的技术手段，包括无线通信技术和有线通信技术等。
物联网通信技术
界和现实物理世界的融合。
物联网的目标 现实世界与虚拟世界的双向融合:
第一个方向是现实世界向虚拟世界的融入
第二个方向是虚拟世界向现实世界的融入
物联网概述
1 物联网的概念
在“数字世界泛在化”和“物理世界智能化”的融 合过程中，物联网被赋予多个维度的内涵，具有多 重含义。
世界上所有的物体从轮胎到牙刷，从房屋到纸巾都可 以 通过因特网主动进行信息交换。射频识别技术，传 感器 技术，纳米技术，智能嵌入式技术将达到广泛的 应用。
物联网概述 1 物联网的概念
早期认识 典型的物联网是将所有的物品通过短距
离RFID等信息传感设备与互联网连接起来，实现 局域范围内的物品“智能化识别和管理”。
物联网概述
4 物联网的发展概况
新加坡“下一代I-Hub”计划
2005年2月，新加坡资讯通信发展局发布名为“下 一代I-Hub”的新计划，标志着该国正式将“U”型网 络构建纳入国家战略。该计划旨在通过一个安全、 高速、无所不在的网络实现下一代的联接。
物联网概述
4 物联网的发展概况
美国的“智慧的地球”
物联网概述
4 物联网的发展概况
欧盟的物联网行动计划
2006年欧盟成了的工作组，进行RFID技术研究。
2008年发布了《2020年的物联网——未来路线》
2009年欧盟制订了《物联网——欧洲行动计划》。
目前欧盟已将物联网及其核心技术纳入到预算高达500 亿欧元并开始实施的欧盟“第七个科技框架计划 （2007—2013年）”中。
物联网概述
6 物联网的标准化
国际物联网标准制定现状
目前投入物联网相关整体架构研究的国际组 织有：
通信技术在物联网领域中的应用
通信技术在物联网领域中的应用物联网是指把传统物体与互联网技术相结合，使它们能够实现互联，交换数据，共同运作，从而实现智能化的网络。
通信技术是物联网实现的基石，是让物联网设备实现互联互通的主要手段。
本文将介绍通信技术在物联网中的应用，重点分为以下几个方面：一. 无线通信技术无线通信技术是物联网不可或缺的部分，它扮演着串联物联网各个设备的纽带。
目前，物联网采用的无线通信技术包括蓝牙、WiFi、ZigBee等。
其中，蓝牙技术具有低功耗、深度范围、简单配置和少量数据传输等优点，广泛应用于智能家居、智慧城市和智慧医疗等场景。
而WiFi技术的传输速率更快、距离更远，适合传输大量数据。
ZigBee技术则是专为物联网设计的，可以有效降低功耗，提高可靠性，适用于大规模监测和控制的物联网应用。
二. 云计算技术云计算技术是物联网应用的另一个重要组成部分。
它可以将物联网设备产生的海量数据进行存储、分析和处理，从而实现智能化和可持续的应用。
目前，物联网应用中使用最广泛的云计算平台是阿里云和腾讯云。
阿里云和腾讯云都提供了一系列解决方案，帮助企业快速开发和部署物联网应用。
例如，腾讯云IoT Hub可以帮助企业实现设备认证、运行状态监控等功能，阿里云IoT可以提供可靠、稳定和安全的设备管理和数据管理服务，满足企业多样化的需求。
三. 物联网安全技术由于物联网设备数量庞大、无处不在，它们面临着来自黑客、病毒和网络攻击等安全威胁。
因此，物联网安全技术也成为了物联网实现的重要一环。
物联网安全技术主要包括数据加密、身份认证和访问控制等。
在数据加密方面，物联网设备可以采用对称加密和非对称加密等方法，有效保障数据的安全性。
在身份认证方面，物联网应用可以通过硬件绑定或者生物识别等方法，对设备和用户进行身份验证，提高系统的安全性。
在访问控制方面，物联网应用可以采用基于角色的访问控制和基于策略的访问控制等方法，限制设备和用户的访问权限。
四. 物联网边缘计算边缘计算是指将数据处理和分析从云端推送到物联网设备所在的边缘，实现即时响应和实时处理。
物联网通信技术与应用
• 智能家居：实现家庭设备的联网和智能控制 • 智能农业：实现农田设备的联网和智能监控 • 工业自动化：实现生产线设备的自动化控制和监控
04
物联网通信技术的安全挑战与对策
物联网通信技术面临的安全挑战
数据泄露和篡改
• 物联网设备的安全性较低， 易受到攻击 • 数据在传输过程中可能被窃 取或篡改
光纤通信技术在物联网中的优势
• 传输速率高：满足物联网应用中对高数据传输速率的需求 • 抗干扰性强：保证数据传输的稳定性和准确性 • 保密性好：提高数据传输的安全性
电力线载波通信技术在物联网中的应用
电力线载波通信技术在物联网中的优势
• 无需额外布线：利用现有电力线进行通信，降低部署成本 • 传输距离远：满足物联网应用中设备间的长距离通信需求 • 适用于多种环境：适用于各种环境和设备，尤其是电池供电的设备
谢谢观看
THANK YOU FOR WATCHING
加强数据保护
• 采用数据加密和完整性检查，防 止数据泄露和篡改 • 保护用户隐私信息，确保用户数 据安全
建立安全管理体系
• 建立物联网安全管理体系，规范 物联网设备的安全管理 • 定期进行安全审计和风险评估， 及时发现和处理安全隐患
物联网通信技术的安全发展趋势
物联网安全技术的创新
• 随着物联网技术的发展，将出现更多创 新的安全技术和解决方案 • 物联网安全技术将更加注重设备安全、 数据安全、网络安全等多方面
智能交通领域的物联网通信技术 应用
01
智能交通系统的组成
• 物联网通信技术实现交通设备的联网和 智能管理 • 交通设备包括道路监控、车辆追踪、智 能停车等设备
02
物联网技术概论-5-物联网通信技术
• CC2530F256 结合了德州仪器的业界领先的黄金单元 ZigBee 协议栈（Z-Stack™），提供了一个强大和完整 的ZigBee 解决方案。
➢ 由Wi-Fi 联盟于1999发布，Wi-Fi联盟最初为无线 以太网相容联盟（Wireless Ethernet Compatibility Alliance，WECA），因此，WiFi技术又称无线相容性认证技术。
5.1.1 Wi-Fi技术
• Wi-Fi联盟主要针对移动设备，规范了基于IEEE 802.11协 议的数据连接技术，用以支持包括本地无线局域网（ Wireless Local Area Networks，WLAN）、个人局域 网（Personal Area Networks，PAN）在内的网络。
• WPA协议的提出旨在克服所有WEP协议的安全缺 陷，WPA协议大大改进了之前的无线网络安全保 护能力和访问控制技术，使无线网络数据的安全级 别提高。
• WPA 主要解决了WEP中在客户端与缺乏身份认证 的访问点之间使用相同静态密钥和网络接入时身份 认证方面存在的缺陷问题。
•表7-2 WEP和WPA的比较
➢ 近距离无线通信技术通常有Wi-Fi技术、蓝牙技术、 ZigBee技术。
5.1.1 Wi-Fi技术
• 5.1.1 Wi-Fi技术
➢ Wi-Fi （wireless fidelity，无线保真）技术，是 一种将PC机、笔记本、移动手持设备（如PDA、手 机）等终端以无线方式互相连接的短距离无线电通信 技术。
物联网与通信技术的融合
随着物联网应用规模的扩大，对数据传输和隐私保护的需求也越来越重要。物联网与通信技术的融合需要加强网络安全和隐私保护技术的研究和应用，确保用户数据和设备的安全。
结论：
物联网与通信技术的融合将为社会带来巨大的变革和发展机遇。通过将各种设备和传感器进行互联互通，实现智能化管理和控制，可以提高生产效率、节约资源和改善生活质量。而在物联网与通信技术的发展中，需要注重数据安全和隐私保护，确保用户和设备的信息安全。随着5G技术、大数据和人工智能的应用，物联网与通信技术之间的融合将进一步推动技术创新和社会进步。
一、物联网与通信技术的定义与特点
1.物联网的定义
物联网是指通过网络连接和通信技术，将不种类的设备、传感器和系统实现互联互通的技术模式。它可以通过无线或有线方式实现设备之间的数据传输和通信连接，从而形成一个智能化的网络系统。
2.通信技术的定义
通信技术是通过使用无线或有线的通信网络，将信息从一个地点传输到另一个地点的技术手段。它包括了数据传输、信号处理、网络拓扑和通信设备等方面。
物联网与通信技术的融合
随着科技的快速发展，物联网（Internet of Things, IoT）和通信技术之间的融合变得日益紧密。物联网作为一种全新的网络连接形式，将智能设备、传感器和云计算等技术结合在一起，实现设备之间的互联互通。而通信技术作为物联网的基础，负责数据传输和通信连接。本文将详细探讨物联网和通信技术之间的融合，以及对未来社会发展带来的影响。
2.工业制造
物联网与通信技术的融合在工业制造领域可以实现设备之间的远程监控和控制，提高生产线的自动化程度和生产效率。通过传感器和物联网的连接，可以实现对设备状态的实时监测和故障预测，减少生产过程中的停机时间和资源浪费。
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3.1.2 RFID技术原理与分类
➢ RFID电子标签
• RFID电子标签是RFID系统中必备的一部分， 标签中存储着被识别物体的相关信息，通常被 安置在被识别的物体表面上。
• 当RFID电子标签被RFID读写器识别到或者电 子标签主动向读写器发送消息时，标签内的物 体信息将被读取或改写。
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3.1.2 RFID技术原理与分类
➢ RFID电子标签
•RFID电子标签包括射频模块和控制模块两部 分: (1) 射频模块通过内置的天线来完成与RFID读 写器之间的射频通信。 (2) 控制模块内有一个存储器，它存储着标签 内的所有信息，并且部分信息可以通过与 RFID读写器间的数据交换来进行实时的修 改。
2000年至今
射频识别技术的理论得到丰富和完善。单芯片电子标签、多电子标签识 读无线可读可写、无源电子标签的远距离识别、适应高速移动物体的射 频识别技术与产品正在成为现实并走向应用。
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3.1.2 RFID技术原理与分类
1）RFID系统组成 2）RFID系统工作原理 3）RFID系统的特点 4）RFID系统分类
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3.1.2 RFID技术原理与分类
1）RFID系统组成
• RFID系统是指利用RFID技术并集识别、传输、
共享信息等功能于一体的智能系统。
•
RFID读写器
• RFID系统
RFID电子标签
•
中央系统
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3.1.2 RFID技术原理与分类
• 1）RFID系统组成
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RFID系统组成框图
3.1.2 RFID技术原理与分类 3.1.3 RFID电子标签 3.1.4 RFID读写器 3.1.5 RFID的应用 3.1.6 RFID标准化现状
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3.1.1 RFID定义
➢ 射频识别技术定义
Radio Frequency Ide 别技术，它通过无线射频方式自动识别目标对 象并获取相关数据信息，实现对RFID标签的信 息获取。
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3.1.1 RFID技术发展进程
年代
RFID技术的发展历程
1940-1950年 1950-1960年
雷达的改进和应用催生了射频识别技术，1948年奠定了射频识别技术的 理论基础。
早期射频识别技术的探索阶段，主要处于实验室试验阶段。
1960-1970年 射频识别技术的理论得到了发展，开始了一些应用尝试。
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3被.动1电.2子标R签F的I内D部技结构术原理与分类
➢ RFID电子标签
• 电子标签内的专用芯片由高 速的射频接口、控制单元、 EEPROM三个模块组成，其 中的EEPROM用来存储识别 码（EPC）或其它数据，控 制单元用来控制数据的接收 与发送，芯片外围连接电感 线圈（主动电子标签连接天 线和电池）。
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3.1.2 RFID技术原理与分类
➢ RFID读写器
• RFID读写器是RFID系统的中间部分，它可以利 用射频技术读取或者改写RFID电子标签中的数据 信息，并且可以把这些读出的数据信息通过有线 或者无线方式传输到中央信息系统进行管理和分 析。
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3.1.2 RFID技术原理与分类
1970-1980年 1980-1990年
射频识别技术与产品研发处于一个大发展时期，各种射频识别技术的测 试得到加速，出现了一些最早的射频识别应用。
射频识别技术及产品进入商业应用阶段，各种规模应用开始出现。
1990-2000年 射频识别技术标准化问题日趋得到重视，射频识别技术得到广泛采用， 射频识别产品逐渐成为人们生活中的一部分。
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3.1 近距离无线通信技术
➢ 近距离无线通信的特征
1）低成本 应用所需终端数量巨大
2）低功耗 通信距离短 发射功率低（毫瓦级）
3）对等通信 终端之间进行对等通信，无需中转
4）灵活的个性化设计
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3.1 近距离无线通信技术
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3.31..11RRFFIDID定技义术与发展进程
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3.1.2 RFID技术原理与分类
➢ RFID电子标签天线
• 低成本
构造低成本电子标签的关键在于降低天线的成本。随着信息 技术的进一步发展和应用领域的扩大，标签天线的成本还有望大 幅降低。
• 一体集成化
将标签天线和标签芯片集成在一起，成为了标签天线技术发 展的主要趋势之一。
• 智能化
OMRON开发了一种新型的天线技术，可以直接控制读写器 发射出来的电磁波束的方向，这样就可以避开环境或阻挡物的影 响，以达到最好的效果。近年来，电子标签智能天线的研究也日 渐受到重视。
3.1.2 RFID技术原理与分类
➢ RFID电子标签
• RFID电子标签可分为有源标签和无源标签两
类，通过标签中是否有电池来区分。 • 有源标签自身带有电池供电，读写距离较远， 体积较大，也称主动标签； • 无源标签本身不带电源，通过读写器产生的磁 场获取工作所需的能量，成本低，有较长寿命， 比主动标签更小，更轻，读写距离较近，也称 被动标签。
➢ RFID读写器
• RFID读写器的主要功能是读写RFID电子标签中 的物体信息，它主要包括射频模块和读写模块 以及其他一些基本功能单元。
• RFID读写器通过射频模块发送射频信号，读写 模块连接射频模块，把射频模块中得到的数据 信息进行读取或改写。
物联网通信技术
路漫漫其悠远
2020/3/31
第3章 近距离无线通信技术
➢ 通信距离一般小于100 米，典型技术包括： RFID 、Wi-Fi 、ZigBee 、UWB 、Bluetooth 等。
➢ 近距离无线通信技术是物联网技术的重要支撑 技术
➢ 近距离无线通信技术主要应用在家庭办公网 络、家庭数字娱乐、智能楼宇、物流运输管理 等方面。
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3.1.2 RFID技术原理与分类
➢ RFID电子标签天线
在电子标签和读写器进行通信的过程中，天线起到了 重要的作用，标签天线的性能对提高RFID系统的性能 有着重要的意义。近年来，标签天线技术取得了较大 的进展，各种新技术和新材料的应用使标签天线的性 能得到了较大的提升。 • 防金属技术 • 小型化技术 (1)分形天线 (2)偶极子天线 (3)倒F天线 • 材料技术