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：
物联网的主要技术
物联网的主要技术物联网（Internet of Things）是指通过多种无线通信技术将日常物体连接到互联网，并实现智能化的互通与交互。
物联网的发展离不开一系列关键技术的支持，下面将介绍物联网的主要技术。
一、传感器技术传感器是物联网的核心组件之一，用于感知和采集物理量、环境条件或特定信息。
传感器可以感知温度、湿度、光线强度等各种物理量，并将其转化为数字信号，以便被其他设备识别和处理。
传感器技术的发展使得物联网能够实时获取和监控各种信息，为智能决策和控制提供了基础。
二、通信技术物联网需要各种通信技术来实现设备之间的连接和数据传输。
目前常用的物联网通信技术包括无线传感器网络（WSN）、蓝牙、Wi-Fi、蜂窝网络和低功耗广域网（LPWAN）等。
这些通信技术具有不同的特点和适用场景，能够满足不同应用需求。
例如，WSN适用于局域网范围内的传感器网络，而LPWAN适用于广域覆盖的低功耗应用。
三、云计算技术云计算是物联网实现大规模数据存储和处理的重要手段。
物联网中的设备产生的海量数据需要进行收集、存储和分析，云计算技术能够提供强大的计算和存储能力，以应对这些数据的需求。
通过将数据存储在云端，物联网可以实现设备之间的协同工作和智能决策，推动物联网应用的发展。
四、边缘计算技术边缘计算是将计算和存储资源放置在物联网设备的边缘，使得数据的处理和分析更加快速和实时。
边缘计算技术可以在设备本身进行数据处理和决策，减少数据传输的延迟和能耗。
通过边缘计算，物联网可以更好地应对大数据量和实时性需求。
五、人工智能技术与物联网相结合的人工智能技术可以实现更智能和自主的应用。
人工智能技术包括机器学习、深度学习和自然语言处理等，能够使物联网设备具备感知、理解和决策的能力。
例如，基于机器学习的智能摄像头可以自动识别和分类物体，智能家居设备能够根据用户习惯自动调节环境。
六、安全与隐私技术在物联网中，安全和隐私是非常重要的问题。
物联网设备涉及大量的数据和敏感信息，存在数据泄露和违法侵权的风险。
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
物联网的无线通信
物联网的无线通信物联网（Internet of Things，简称IoT）指的是通过无线传感器和互联网等技术连接和管理各种智能设备的网络。
无线通信技术在物联网的构建和发展中扮演了重要的角色。
本文将探讨物联网的无线通信技术，包括其原理、应用以及发展趋势。
一、物联网的无线通信技术原理物联网的无线通信技术主要包括传感器与设备之间的通信和设备之间的通信。
在传感器与设备之间的通信中，通常采用低功耗广域网（LPWAN）技术。
这是一种适用于物联网的无线通信技术，具有低功耗、长距离传输和低成本等特点。
LPWAN技术采用的是低速率、长距离传输的方式，能够满足大规模设备的连接需求。
在设备之间的通信中，常用的无线通信技术包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee和NFC等。
Wi-Fi技术广泛应用于家庭和企业网络中，提供高速的无线互联网接入。
蓝牙技术适用于近距离无线通信，常用于智能家居控制和蓝牙耳机等设备的连接。
ZigBee技术是一种用于低功耗、低数据速率无线通信的协议，常用于智能家居和工业自动化领域。
NFC技术主要用于近场支付和身份验证等场景，安全性较高。
二、物联网无线通信技术的应用物联网的无线通信技术在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个典型的应用场景：1. 智慧城市：通过无线通信技术，实现城市基础设施的智能化管理，包括交通、能源、环境和公共安全等方面。
例如，通过传感器和无线通信技术监测交通流量，实现智能交通管理；通过智能电网系统实现对能源的监控和调度。
2. 智能家居：通过无线通信技术，将家庭中的各种设备连接到一起，实现智能化的家居控制。
例如，通过手机APP远程控制家中的灯光、空调和安防系统等设备。
3. 物流与供应链管理：通过无线通信技术，实现对物流和供应链的实时监控和管理。
例如，通过传感器和互联网连接货物，实现对货物位置、温度和湿度等信息的实时追踪。
4. 农业与环境监测：通过无线通信技术，实现对农田水肥、气象和土壤等环境参数的监测和控制。
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第二章、数据通信基础理论
数据通信是两个实体间的数据传输与交换。
数据在传输时，需要对发送的原始信息进行编码和交换，使之成为适合在信道上传输的信号；在接收端通过反变换和译码还原原始信息。
电路交换缺点是建立电路过程需要时间太长，电路资源利用率不高；优点是传输时延小且时延固定，没有信息格式限制，是透明传输。
报文交换的缺点是传送信息的时延较长且时延不固定，对设备要求高，节点交换机要具有大容量存储、高速处理分析报文的能力；优点是电路利用率高，易于实现不同类型终端间通信，从而能平滑通信业务量的峰值。
分组交换有数据报和虚电路两种交换方式。
第三章、信道
信道的功能是讲载有信息的电磁信号从一段传送到另一端。
信道模型：
信源—编码器—调制器—发送滤波器—传输介质—接受滤波器—解调器—译码器—信宿
第四章、信源编码
信源编码的作用：第一，去除信源消息的冗余信息，降低数字信号的信息量，提高传输的有效性，也就是信源的压缩编码；第二，信源的模拟信号转换为离散信号，实现模拟信号的数字换。
抽样、量化、编码的过程称为数字化。
抽样及抽样定理
抽样是对模拟信号在时域上的离散化，即将一个时间连续、幅度也连续的信号转换成时间离散、幅度连续的信号。
低通抽样定理：对于一个频率范围在[0，fH]内的时间连续信号x(t)，若以抽样频率fs>=2fH 对其进行均匀抽样，则x(t)被xs(nTs)完全确定，或者说抽样信号xs(nTs)将无失真地恢复出x(t)。
Ts成为抽样周期或抽样间隔Ts=1/fs，1/2fH为奈奎斯特间隔，2fH为奈奎斯特速率。
帯通抽样定理：
量化：利用预先规定的有限个有限个电平来表示模拟样值的过程。
脉冲编码调制（PCM）：将离散信号xq(nTs)变为N位二进制数字信号，接收端收到二进制数字信号后经译码还原xq(nTs)，再经过低通滤波器恢复原始的模拟信号，这个过程就是脉冲编码调制(PCM)。
编码过程就是用二进制或多进制码组来表示量化电平的过程。
线性编码的方法是先对抽样信号均匀量化，再对量化值进行简单的二进制编码得到对应的码组。
非线性编码的方法是先对抽样值进行均匀压缩和均匀量化，再用线性编码的方法完成编码。
PCM通信系统：采用N位二进制码组表示量化电平，码元速率RB=N*fs=2NfH（Baud/s）。
采用K进制码组表示量化电平，Rb=RB=lbK
增量调制∆M系统由减法器，抽样脉冲产生器，抽样判决器和积分器，低通滤波器等构成。
第五章、数字基带传输
基带信号是指把消息变换为二进制(或多进制)脉冲序列的信号。
基带变换：将消息变为脉冲序列的过程。
频带变换：基带信号的带宽相当宽，为了使基带信号能有效地在信道中传输，需要对基带信号进行适当的变换，称为频带变换。
数字基带传输系统：在数字通信的有些场合，基带信号可以不经过调制而直接传输，这种直接传输基带信号的数字通信系统称为数字基带系统。
基带传输系统是由波行变换器、发送滤波器、信道、匹配滤波器、均衡器和抽样判决器构成。
功能：基带传输系统的输入信号是一个脉冲序列，通常是单极性脉冲序列，为了使这种序列适合于信道传输，一般要经过波形变换器进行码型变换和波行变换。
码型变换的作用是将二进制脉冲序列变为双极性码，有时还进行适当的波行变换，以减少码间干扰。
当信号通过信道时受到噪声干扰，在接收端，为了减少噪声影响，要使用匹配滤波器，均衡器来补偿码间干扰和加性噪声对信号产生畸变，以尽量修正发送的原始基带信号，最后经过抽样判决器恢复出发送端的基带信号。
均衡技术不失真的条件：y(t)d的波形应与x(t)的波形完全相同，仅在幅度上有大小之别，在时间上有一固定的延迟，既满足y(t)=Kx(t-τ)，傅里叶变换满足
频域均衡器可以补偿由于信道的幅频特性和相频特性对传输信号的影响。
时域均衡的原理是利用均衡器产生的相应波形去补偿畸变的波形，并在最后通过抽样判决器来有效地消除码间干扰。
时域均衡器是由横向滤波器构成，横向滤波器是具有固定延迟间隔、增益可调的多抽头滤波器。
眼图定义：用一个示波器跨接在接受滤波器的输出端，然后调整示波器的水平扫描周期，使其与接收码元的周期同步。
这时可以在示波器上显示的波形观察出码间干扰和噪声的影响，从而估计出系统性能的好坏程度。
示波器上显示的图像想人的眼睛，称为眼图。
眼图分析：无码间干扰时，眼图中央的垂直线表示最佳的抽样时刻，信号取值为+-1，眼图中央的横轴位置为最佳判决门限电平。
有码间干扰时，抽样时刻得到的信号取值不等于+-1，眼图将部分睁开。
眼图睁开的大小反应码间干扰的强弱。
第七章、差错控制技术
定理：若一种码的最小码距为d0，则它能检错能力e满足d0>=e+1。
它的纠错能力t满足d0>=2t+1。
它能检出e个错，又能纠正t个错，则d0>=t+e+1。
差错控制方法：自动请求重发ARQ 前向纠正FEC方式，混合纠错方式，信息反馈方式
第八章、数据链路传输控制规程
数据链路控制的主要功能：数据成帧功能；数据链路的建立、拆除和管理；数据链路的检错和纠错；异常处理能力；应具备标准的通信接口。
若HDLC帧数据段中出现比特序列0100000 111 1111 010 111 1110，请问如何进行比特填充？填充后输出变成怎样？
进行0比特填充：当发现连续出现5个连续的1时，发送设备便在其后添加一个0。
在接收端，若发现连续5个1后的第6个比特是0，则将其删除以恢复原始的比特信息。
输入：01 00000 111 1111 010 11111 10 发送：01 00000 11111 011 010 11111 010
接受：01 00000 11111 011 010 11111 010 输出：01 00000 11111 11 010 *******
第十七章通信网
通信网的构成要素：终端设备，交换设备，传输设备，规章与规程。
通信网的基本拓扑结构：网型，星型，复合型，总线型，环型，线型，树型结构。
数字复接的概念：（为了扩大传输容量和提高传输效率）是把两个或两个以上的分支数字信号按时分复用方式汇接成单一的复合数字信号，即数字复接技术是解决PCM信号由低次群向高次群的合成技术，是将PCM数字信号由低次群逐级合成高次群以适于高速线路中传输的技术。
数字复接的方法：按位复接，按字复接，按帧复接。