1物联网与近距离无线通信技术概述
物联网建设中的短距离无线通信技术
物联网建设中的短距离无线通信技术物联网的概念是指通过无线网络将各种设备连接起来，实现设备之间的互联和数据交换。
在物联网建设中，短距离无线通信技术起着至关重要的作用。
短距离无线通信技术指的是在近距离范围内进行无线通信的技术，其通信距离通常在几十米到几百米之间。
本文将介绍几种常见的物联网建设中使用的短距离无线通信技术。
一、蓝牙技术蓝牙技术是一种短距离无线通信技术，具有低功耗、低成本和短距离通信等特点。
蓝牙技术广泛应用于手机、电脑、音频设备、医疗设备等领域。
在物联网中，蓝牙技术常用于设备之间的数据传输和控制。
通过蓝牙技术可以将温度传感器、湿度传感器等设备连接到物联网中，并通过手机或电脑进行数据监测和设备控制。
二、Wi-Fi技术Wi-Fi技术是一种用于无线局域网的技术，具有高速、大容量和覆盖范围广等特点。
在物联网建设中，Wi-Fi技术常用于家庭和办公场所等小范围的无线通信。
通过Wi-Fi技术，可以将各种设备连接到一个无线网络中，实现设备之间的互联和互操作。
在家庭中可以通过Wi-Fi将智能电视、智能音响、智能灯具等设备连接到一起，并实现语音控制和智能家居的功能。
三、ZigBee技术ZigBee技术是一种低速、低功耗的无线通信技术，适用于对通信速率和功耗要求不高的场景。
在物联网建设中，ZigBee技术主要用于传感器网络和自动化控制等领域。
通过ZigBee技术，可以实现设备之间的短距离通信和数据传输，适用于物联网中大量传感器节点的应用场景。
四、NFC技术NFC技术（Near Field Communication，近场通信）是一种短距离无线通信技术，适用于设备之间的近距离通信和数据交换。
NFC技术通常用于移动支付、智能门锁等场景。
在物联网中，NFC技术可以用于设备之间的身份认证、数据传输和设备配对等功能。
在智能家居中，可以使用NFC技术实现门锁解锁、电器开关等功能。
短距离无线通信技术在物联网建设中起着重要的作用。
UWB
3.4.1 UWB无线通信技术原理
脉冲无线电技术
（1）常用UWB基带窄脉冲波形
单周期高斯脉冲对应的时域和频域的数学模型 可以表示为：
v(t) 6 A e t exp[ 6 ( t )2 ]
3
v( f ) j 2 ft 2 e exp( f 2t 2 )
32 6
式中，A为脉冲的峰值幅度， 是一个时间延迟长度，
等于脉冲持续时间。
3.4.2 UWB无线通信技术原理
脉冲无线电技术 （1）常用UWB基带窄脉冲波形
单周期高斯脉冲的时域波形和频域特性
3.4.2 UWB无线通信技术原理
脉冲无线电技术
（1）常用UWB基带窄脉冲波形
1
-40
Magnitude (dBm)
3.4.2 UWB无线通信技术原理
脉冲无线电技术
（2）UWB脉冲调制方式
UWB技术常用的脉冲调制方式包括脉位调制 （PPM）、脉幅调制（PAM）和二相调制 （BPSK）。
3.4.2 UWB无线通信技术原理
脉冲无线电技术
（2）UWB脉冲调制方式
脉位调制（PPM）：
通过改变发射脉冲的时间间隔或发射脉冲相对 于基准时间的位置来传递信息，它的优点就是 简单，但是需要比较精确的时间控制。
此后研究焦点主要集中在雷达系统，并一直被 美国军方严格控制，利用占用频带极宽的超短 基带脉冲进行通信，主要应用于军用的雷达， 以及低截获率/低侦测率的通信系统。
3.4.1 UWB技术背景和概述
UWB技术背景
1989年，美国国防部首次使用超宽带UWB的名 称，规定相对带宽大于0.2或在传输的任何时 刻带宽大于500MHz的信号为超宽带信号。
物联网与近距离无线通信技术概述共52页文档
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 Байду номын сангаас纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
物联网中的无线传输与通信技术分析
物联网中的无线传输与通信技术分析随着科技的不断进步和发展，物联网已经成为了一个广受关注的领域。
在物联网系统中，无线传输与通信技术起到了至关重要的作用。
本文将对物联网中的无线传输与通信技术进行分析，并探讨其在物联网应用中的优势和挑战。
一、无线传输与通信技术的种类1. 蓝牙技术：蓝牙技术是物联网中最为常用的一种无线通信技术。
它具有低功耗、低成本、低复杂性等特点，适用于近距离的设备之间的数据传输。
在物联网中，蓝牙技术被广泛应用于智能家居、智能健康监测等领域。
2. Wi-Fi技术：Wi-Fi技术是一种高速无线局域网技术，其优势在于传输速率快、覆盖范围广，适用于大面积的无线网络覆盖。
在物联网中， Wi-Fi技术常用于智能城市、智能工厂等需要大量设备连接和高速数据传输的场景。
3. ZigBee技术：ZigBee技术是一种低功耗、低速率的无线通信技术，适用于小范围的低速数据传输。
在物联网中， ZigBee技术通常应用于智能家居、智能农业等领域，用于远程监测和控制。
4. LoRa技术：LoRa技术是一种长距离低功耗的无线通信技术，适用于大范围的低速数据传输。
在物联网中，LoRa技术常用于智能城市、智能物流等需要长距离通信和低功耗的场景。
5. NB-IoT技术：NB-IoT技术是一种窄带物联网技术，具有低功耗、低成本、广覆盖等特点，适用于大规模的物联网设备连接。
NB-IoT技术在智能电表、智能停车等领域得到了广泛应用。
二、无线传输与通信技术的优势1. 灵活性：无线传输与通信技术能够摆脱传统有线连接的限制，提供更大的灵活性和便利性。
无线设备的部署和连接更加方便，可以随时随地地传输和接收数据。
2. 扩展性：无线传输与通信技术可以支持大规模的设备连接，能够满足物联网中大量设备的需求。
无线网络覆盖范围广，可以轻松扩展到需要覆盖大面积的场景。
3. 低功耗：无线传输与通信技术相比有线传输更加节能，对电池寿命更友好。
这对于物联网设备而言非常重要，因为它们通常需要长时间运行，无线技术可以延长它们的使用寿命。
物联网通信技术Bluetooth.pdf
Bluetooth能够有效地简化-多种通信终端(PDA/智能手机) -Internet 使数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓 宽道路。
Bluetooth是实现语音和数据无线传输的开放性 规范，蓝牙收发器的一般有效通信范围为10米， 强的可以达到100米左右。
Page(寻呼)
(known address)
Connection
.Active power(活动)
• Sniff(呼吸) • Hold(保持) • Park(休眠)
蓝牙系统—四个功能单元组成
天线单元 链路控制（固件）单元 链路管理（软件）单元 蓝牙软件（协议栈）单元
1. 无线单元 蓝牙是以无线LAN的IEEE802.11标准技术为基础 的，使用2.45GHz ISM （工业、科学、医学）全 球通自由波段。
物联网通信技术
近距离无线通信 ——Bluetooth技术
3.3 Bluetooth技术
3.3.1 Bluetooth技术概述 3.3.2 Bluetooth协议体系结构 3.3.3 Bluetooth应用及产品
3.3.1 Bluetooth技术概述
Bluetooth简介
1998年5月爱立信、IBM、Intel、Nokia和东芝五 家公司于联合成立了Bluetooth（蓝牙）特别兴趣 小组（Special Interest Group，SIG），并制订了 短距离无线通信技术标准—蓝牙技术。
链路控制器负责处理基带协议和其他一些底层常 规协议。
链路管理（Link management）
链路管理（LM）软件模块实现链路的建立、认 证及链路硬件配置等。
无线通信与物联网技术
无线通信与物联网技术无线通信与物联网技术是现代科技的重要组成部分，正在对人们的生活方式、工作方式和社会结构产生深远影响。
下面将详细探讨无线通信和物联网技术的概念、应用和未来发展趋势。
一、无线通信的概念和应用1. 无线通信的概念：无线通信是指通过无线信号传输信息的通信方式，不需要通过传统的有线连接。
2. 无线通信的技术：主要包括蜂窝网络、WiFi、蓝牙、红外线和卫星通信等。
3. 无线通信的应用：- 移动通信：手机、平板电脑等移动设备的普及，使得人们随时随地可以进行语音通话、短信发送和上网等活动。
- 无线网络：通过WiFi技术，人们可以在家里、办公室和公共场所进行无线网络连接，享受高速的互联网服务。
- 远程控制：无线通信技术广泛应用于家庭安防系统、智能家居以及工业控制等领域，可以实现远程监控和远程操作。
二、物联网技术的概念和应用1. 物联网技术的概念：物联网是指通过物体之间的互联互通，实现对物体的感知、互联和智能化管理的网络。
2. 物联网技术的基础：主要包括传感器技术、通信技术和云计算技术等。
3. 物联网技术的应用：- 智能家居：通过物联网技术，各种家用设备可以互相连接，实现智能控制和远程操作，提高家居的舒适度和安全性。
- 智慧城市：物联网技术可以应用于城市交通管理、环境监测、智能路灯和智能电表等领域，提高城市管理的效率和便利性。
- 物流管理：通过物联网技术，可以实现对物流运输过程的实时监测和管理，提高物流效率和减少运输成本。
三、无线通信与物联网技术的结合与发展趋势1. 无线通信与物联网技术的结合：无线通信技术是物联网技术实现连接和通信的基础，而物联网技术的发展对无线通信技术的要求提出了新的挑战，例如更高的传输速率、更低的功耗和更安全的通信等。
2. 发展趋势一：5G时代的到来将为物联网技术提供更大的发展空间。
5G技术具备更高的传输速率、更低的时延和更多的连接数量，可以支持更多的物联网设备接入。
3. 发展趋势二：无线充电技术的进一步普及将为物联网设备提供更便利的电力供应，提高设备的使用效率和用户体验。
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。
物联网短距离通信技术 第1章物联网短距离无线技术概述
从层次的维度（纵向）
第一层是感知网络 利用RFID 、摄像头、传感器、GPS等识别物体、采集信息 第二层是传输网络 利用移动通信系统、互联网等将感知层获取的信息进行处理 和传递 第三层是业务和应用网络 分析和处理获取的信息，实现智能化的管理、应用和服务
*联网与传感网 *物联网与互联网
*物联网与泛在网
物联网的标准化概况
目前物联网还缺乏统一标准。标准化的实现将能够整合行业应用，规范新业务的 实现和测试，保证物联网产品的互操作性和全网的互联互通。物联网标准体系的 建设与完备，是扩大物联网市场规模的基础，是物联网产业发展的关键。
本章内容
1.1 物联网概述 1.2 物联网通信概述 1.3 短距离无线通信技术概览 1.4 本章小结
1.1.1 物联网的概念
物联网（Internet of Things）的概念最早由MIT Auto-ID 中心Ashton教授于1999年在研究射频识别（RFID）时首先 提出。2005年国际电信联盟（ITU）发布有关物联网的报告， 指出：
2009年8月国家领导人在考察无锡高新微纳传感器工程技术中心时指出， 要积极创造条件，在无锡建立中国的传感网中心——“感知中国”中心。
2010年3月，“加快物联网的研发应用”第一次写入中国政府工作报告。
《国家中长期科学与技术发展规划（2006－2020年）》和“新一代宽带 移动无线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。
2011年以来，我国有更多城市、科研机构、企业和学校加入物联网的队 伍中来，物联网市场规模迅速增长。2015年全球物联网市场规模达到 624亿美元，同比增长29%。2016年，物联网迈向2.0时代，全球物联网 技术生态系统将加速构建。
我国物联网发展现状
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1.1.3 物联网的发展概况
中国的“感知中国”
2009年8月温家宝在考察无锡高新微纳传感器工程技术 中心时指出，要积极创造条件，在无锡建立中国的传感 网中心——“感知中国”中心。
2010年3月，“加快物联网的研发应用”第一次写入中 国政府工作报告。同时，列入《国家中长期科学与技术 发展规划（2006－2020年）》和“新一代宽带移动无 线通信网”重大专项中均将传感网列入重点研究领域。
1.1.1 物联网的概念与定义
3、物联网的由来
物联网的概念最早由MIT Auto-ID中心Ashton教授于 1999年在研究射频识别技术（RFID）时首先提出。
2005年国际电信联盟（ITU）发布有关物联网的报告， 正式提出明确的概念：
无所不在的“物联网”通信时代即将来临，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。
1.1.3 物联网的发展概况
美国的“智慧的地球”
2008年11月，IBM公司总裁彭明盛提出“智慧的地球” （Smart Planet）这一概念，建议新政府投资新一代 的智慧型基础设施，阐明其短期和长期效益。
2009年1月28日，奥巴马就任美国总统后与美国工商 业领袖举行了一次“圆桌会议”，对此给予了积极的 回应，认为“智慧的地球” 有助于美国的“巧实力” （Smart Power）战略，是继互联网之后国家发展的 核心领域。
宽带通信)
1.1.1 物联网的概念与定义
1、物联网的概念
物联网是新一代互联网络，是互联网的一种延伸网络。 英文名称是“Internet of Things”，简称：IOT。
顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。其包含两层意 思： 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，其网络端由PC延伸和扩展到了与所有物品相关的嵌入式 终端，可进行信息物-物、人-物、人与人的信息交换。
全面 感知
嵌入式计算
1.1.3 物联网的发展概况
重庆：2010年，成立“国家物联网应用示范基地” 无锡：2009年，成立“国家物联网产业研发基地”
1.1.3 物联网的发展概况
日本的“U-Japan”计划
以人为本，发展无所不在的4U网络。即实现所有人与人、 物与物、人与物之间的连接（Ubiquitous[普及]， Universal[万能]，User-oriented[面向用户]，Unique[独 特]）。
定义：物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定 位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何 物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的 智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
/view/1136308.htm
1.1.1 物联网的概念与定义
1.1.4 物联网的前景展望
欧洲智能系统集成技术平台组织（EPoSS）在《Internet of Things in 2020》中预测，物联网的发展将经历四个阶 段：
➢ 2010年之前以RFID为代表的物联网技术广泛 应用于物流、零售和制药等领域；
➢ 2010—2015年实现物与物之间的互联； ➢ 2015—2020年进入半智能化； ➢ 2020年之后实现全智能化
三是标准比较分散、体系还不完善，在国际上面临核心标准的 竞争；
四是物联网应用的规模和领域比较小，没有形成成熟的商业模式， 应用成本较高； 五是物联网承载大量的国家经济社会活动和战略性资源，因而面 临巨大的安全与隐私保护挑战。
1.1.3 物联网的发展概况
物联网的标准化概况
✓目前，物联网还缺乏统一标准。 ✓标准化的实现将能够整合行业应用，规范新业务 发展，保证物联网产品的互操作性和互联互通。 ✓物联网标准体系的建设与完备，是扩大物联网市 场规模的基础，是物联网产业发展的关键。
RFID
PC
二维码
PC
互联网络
PC
传感
GPS
器
PC
人与人交流 物与物交流 物与人交流
1.1.1 物联网的概念与定义
2、物联网的基本特征 互联网特征：需要联网的“物品”，
一定要能够互联互通形成网络。 识别与通信特征：纳入物联网的“物
品”，一定要具备自动识别与物物通 信的能力。 智能化特征：网络应具有信息智能感 知、智能处理、智能控制的能力。
2012年1月，国家发改委正式立项启动面向农业、林 业、交通、电力等8个重点领域的“国家物联网应用 示范工程”，我国物联网进入应用初级阶段。
1.1.3 物联网的发展概况
我国物联网发展现状
一是产业体系初步形成，但产业化能力不高，尚未形成规模化 产业优势；
二是核心关键技术有待突破，在传感器、芯片、关键设备制造、 智能通信与控制、海量数据处理等核心技术上，与发达国家存 在较大差距；
RF的本质是射频电流，是一种高频交流电的简 称。
每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流， 大于10000次的称为高频电流，射频就是这样一 种高频电流。
1.3 射频与微波通信
1.3.2频谱的划分
由于电磁波是在全球存在的，所以需要由国际协议来分配频 谱。 频谱的分配是指将频率根据不同的业务加以分配，以避免频 率使用方面的混乱。 负责国际频率分配的世界组织有：国际电信联盟（ITU）、 国际无线电咨询委员会（CCIR）、电子和电气工程师协会 (IEEE)和国际频率登记局（IFRB）等。 我国进行频率分配的组织是工业和信息化部无线电管理局。 1．IEEE划分的频谱
实验地点 长橡厂实验楼4楼。
课程安排
考核方式
⒈ 平时成绩占30%：包括平时上课考核、作 业和实验；
⒉ 期终考试占70%：闭卷（或半开卷）考试， 以笔试为主。
课程安排
参考教程
董健等著. 物联网与短距离无线通信 技术.电子工业出版社.2012.9.1
孙弋 等著.短距离无线通信及组网技术. 西安电子科技大学出版社,2008.3.
WLAN、蓝牙、ZigBee、自组织网络、NS网络仿 真等
第1章 物联网与近距离无线通信技术概述
主要内容：
1.1 物联网概述 1.2 无线与移动通信概述 1.3 射频与微波通信概述 1.4 近距离无线通信技术概览
引言 科技的时代背景
信息技术三大浪潮 20世纪40-80年代：计算机(PC\嵌入式\大型机) 20世纪90-2000年代：互联网络(LAN\INTERNET) 21世纪：物联网、泛在网(移动计算、无线通信、
韩国的“U-Korea”战略
重点支持“无所不在的网络”相关的技术研发及科技 应用，希望通过“U-Korea”计划的实施带动国家信 息产业的整体发展。
1.1.3 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。
1.1.3 物联网的发展概况
欧盟的物联网行动计划
2006年欧盟成了专业工作组，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，欧盟已将物联网纳入到预算高达500亿欧元的欧 盟“第七个科技框架计划（2007—2013年）”中。
我国物联网标准制定现状
（1） 2005年12月，工信部组织成立了电子标签RFID 标准工作组。
（2） 2009年9月，国家标准委在北京“感知中国高峰论 坛”会上成立了传感器网络标准工作组（WGSN）。
（3）2010年2月，中国通信标准化委员会（CCSA） 在北京成立了“泛在网技术工作委员会”。
（4）2010年6月，国家标准委、工信部组织成立了 “中国物联网标准联合工作组”，下设19个专业会员 会，开展国际、国内系列标准体系研究。
物联网与泛在网
泛在网是物联网的发展远景，物联网是泛在网的前期。
1.1.2 物联网体系结构
应
专家系统
用
编/解码
智能
层
系统集成
处理
支
撑
层
云计算 人工智能 数据挖掘 分布式处理 虚拟现实
传
光纤互联网
可靠
输 层
卫星 通信
网
移动 通信
网
WLAN 网
短距 离无 线网
传输
感
知
层
射频识别 智能传感 GPS定位 二维码识别 其他标识
1.1.3 物联网的发展概况
国际物联网标准制定现状
目前，负责物联网整体架构研究的国际组织有：
（1）ETSI 欧洲电信标准化协会
M2M技术委员会，研究M2M物联网
（2）ITU-T 国际电信联盟
泛在传感网（USN）
（3）ISO/IEC 国际标准化组织/国际电工协会
RFID的标准化研究
1.1.3 物联网的发展概况
1.1.4 物联网的前景展望
物 联 网 的 广 泛 应 用
1.1.4 物联网的前景展望
物联网发展面临的挑战
虽然物联网具有美好的前景和重大的意义，但 物联网的大规模地应用面临的挑战，至少包括 三个方面:
➢ 一是成本的挑战
➢ 二是安全的挑战 ➢ 三是侵犯隐私的威胁
1.2 无线与移动通信概述
无线通信系统概述
1897年,意大利科学家马 可尼发明了无线电波传 输。 随着计算机和半导体的 发展，理论和技术不断 取得进步和突破。 时至今日，已成为人们 日常生活中不可或缺的 通信方式。
22岁的诺贝尔奖物理学家和他的火花 发射机
电报机 定向天线 雷达
无线电话 传真机
1.2 无线与移动通信概述
无线与移动通信的概念
课程安排
32学时+10学时实验
教学目标 介绍几种典型的短距离无线通