第3讲物联网传输层技术

3.1.2 现场总线FieldBus
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概念
v IEC61158标准定义,现场总线是指安装在制造或 过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装 置之间数字式、串行、多点通信的数据总线. §总线上的数据输入设备包括按钮、传感器、 接触器、变送器、阀门等，传输其位置状态 、参数值等数据； §总线上的输出数据用于驱动信号灯、接触器 、开关、阀门等；
第3讲物联网传输层技术
2020/11/26
第3讲物联网传输层技术
教学内容
3.1 有线通信传输层
3.1.1 三网融合 3.1.2 现场总线
3.2 无线通信传输层 3.2.1 长距离无线通信 3.2.2 短距离无线通信
3.3 协议与标准 3.3.1 IEEE 802.15.4（ZigBee） 3.3.2 IEEE 802.11b（WiFi） 3.3.3 IEEE 802.16（WiMAX） 3.3.4 ISO （Bluetooth）
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v 三网融合是指电信网、计算机网和有线电视网三 大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、 图像等综合多媒体的通信业务。
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3.1.1 三网融合—基本概述
v 三网融合是一种广义的、社会化的说法，在现阶段它并不 意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合 一，而主要是指高层业务应用的融合。其表现为技术上趋 向一致，网络层上可以实现互联互通，形成无缝覆盖，业 务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的IP协 议，在经营上互相竞争、互相合作，朝着向人类提供多样 化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起， 行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。三大网络通过技术 改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通 信业务。这就是所谓的三网融合。
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总线将分散的有通信能力的测量控制设备作为网络节点，连接 成能相互沟通信息，共同完成自控任务的控制网络
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产生的背景
v 在计算机数据传输中，长期使用低数据速率和点 对点的数据传输标准。
v 在工业控制或生产自动化领域中使用大量的传感 器、执行器和控制器，若采用星形拓扑结构，安 装成本和介质造价高。
§ 光通信技术的发展，为综合传送各种业务信息提供了必要的带宽和传输 高质量，成为三网业务的理想平台。
§ 软件技术的发展使得三大网络及其终端都通过软件变更，最终支持各种 用户所需的特性、功能和业务。
§ 最重要的是统一的TCP/IP协议的普遍采用，将使得各种以IP为基础的业 务都能在不同的网上实现互通。人类首次具有统一的为三大网都能接受 的通信协议，从技术上为三网融合奠定了最坚实的基础。
v 采用流行的LAN组件和环形、总线型拓扑结构，其 硬件和软件对应的系统造价高。
v 需要设计一种造价低、而又能经受工业现场环境 的通信系统。
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减少了接线与安装
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现场总线控制系统 FCS
v 是建立在现场总线技术基础上的网络结构 扁平化，具有开放性、可互操作性、常规 控制功能彻底分散、有统一的控制策略组 态方法的新一代的分散型控制系统。
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3.1.1 三网融合——发展
v 如果按传统的办法处理三网融合将是一个长期而艰巨的过程，如何绕 过传统的三网来达到融合的目的，那就是寻找通信体制革命的这条路， 我们必须把握技术的发展趋势，结合我国实际情况，选择我们自己的 发展道路。
v 我们的实际情况是数据通信与发达国家相比起步晚，传统的数据通信 业务规模不大，比起发达国家的多协议、多业务的包袱要小得多，因 此，可以尽快转向以IP为基础的新体制，在光缆上采用IP优化光网 络，建设宽带IP网，加速我国Internet网的发展，使之与我国传统 的通信网长期并存，既节省开支又充分利用现有的网络资源。
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3.1.1 三网融合——结合点
v 三网融合，在概念上从不同角度和层次上分析，可以涉及到技术融合、 业务融合、行业融合、终端融合及网络融合。目前更主要的是应用层 次上互相使用统一的通信协议。IP优化光网络就是新一代电信网的 基础，是我们所说的三网融合的结合点。
§ 数字技术的迅速发展和全面采用，使电话、数据和图像信号都可以通过 统一的编码进行传输和交换，所有业务在网络中都将成为统一的“0”或 “1”的比特流。
v 而无线广域网可以通过发SIM卡（电话ID号码）的方式解 决每个智能物件对应一个ID（号码）的问题。尽管如此， 中国电信、歌华有线等以有线网络为主的营运商也都有宏 大的物联网业务计划，例如在智能家庭网关（Home Gateway）领域，歌华有线凭借机顶盒的部署基础占据 一定优势。
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3.1 有线通信传输层
v 有线通信技术可分为：
§中、长距离（WAN）的广域网络（包括PSTN、 ADSL和HFC数字电视Cable等）
§短距离的现场总线（Field Bus，也包括PLC电 力线载波等技术）
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3.1.1 三网融合
v 现有的电信网、有线电视网和计算机网是物联网 业务可以利用的中、长距离有线网络。还有一些 和这三大网络规模相当的未公开的覆盖全国的专 网，如公安系统的专网，据说国家电网的专网比 有线电视网规模还要大。
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第3章 物联网传输层
v 传输层主要分： §有线通信 §无线通信
v 两种通信方式对物联网产业来说处于同等重要、 互相补充的作用。例如，工业化和信息化“两化 融合”业务中大部分还是有线通信，智能楼宇等 领域也还是以有线通信为主。
v 有线通信将来会成为物联网产业发展的主要支撑， 但无线通信技术也是不可或缺的。
v 2010年1月13日国务院总理温 家宝主持召开国务院常务会议，决 定加快推进电信网、广播电视网和互联网三网融合。 §
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3.1.1 三网融合
v 有线广域网在物联网应用中的一个劣势就是众所周知的IP 地址不够的问题，在IPv6未全面实施之前，这个问题将制 约有线网在物联网业务中的使用。