物联网技术简单介绍.ppt

物联网技术 1 物联网的概念 2 物联网所涉及的技术 3 5G到来带来的物联网发展 目录 物联网的概念 从字面上去理解 物联网应该就是物与物之间的相互连接 万物可联就是物联网的概念与目的 物联网是指射频识别 RFID 红外感应器 全球定位系统 激光扫描器等信息传感设备 通过物联网域名 将任何物品与互联网相连接 进行信息交换和通信 以实现智能化识别 定位 跟踪 监控和管理的一种网络概念 物联网的概念 前期概念历程 1990年 施乐公司推出的网络可乐贩售机 NetworkedCokeMachine 是物联网最早的实践 1991年 美国麻省理工学院 MIT 的KevinAsh ton教授首次提出物联网的概念 1995年 比尔 盖茨在 未来之路 中 提及 物互联 这一概念 1999年 美国麻省理工学院 MIT 建立了 自动识别中心 Auto ID 提出 万物皆可通过网络互联 阐明了物联网的基本含义 将Internet与射频标识 RFID 技术有机结合 通过对物品贴上电子标识牌 实现物品与Internet的连接 即可在任何时间 任何地点 实现对任何物品的识别与管理2003年 美国 技术评论 提出传感网技术将是未来改变人们生活的十大技术之首 2004年 日本总务省 MIC 提出u Japan计划 该战略力求实现人与人 物与物 人与物之间的连接 希望将日本建设成一个随时 随地 任何物体 任何人均可连接的泛在网络社会 2005年 国际电信联盟 ITU 在突尼斯举行的信息社会世界峰会 WSIS 上提出 物联网IoT 的概念 并发布 ITU互联网报告2005 物联网 2006年 韩国确立了u Korea计划 该计划旨在建立无所不在的社会 ubiquitoussociety 在民众的生活环境里建设智能型网络 如IPv6 BcN USN 和各种新型应用 如DMB Telematics RFID 让民众可以随时随地享有科技智慧服务 基本特性 一 全面感知通过射频识别 传感器 二维码 GPS卫星定位等相对成熟技术感知 采集 测量物体信息 二 可靠传输通过无线传感器网络 短距无线网络 移动通信网络等信息网络实现物体信息的分发和共享 三 智能处理通过分析和处理采集到的物体信息 针对具体应用提出新的服务模式 实现决策和控制智能 二 物联网所涉及的技术 01 射频技术 02 嵌入式技术 03 传感器 04 无线通信技术 物联网相关技术 射频技术 01 射频简称RF射频就是射频电流 它是一种高频交流变化电磁波的简称 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 而射频就是这样一种高频电流 有线电视系统就是采用射频传输方式 射频 RF 是RadioFrequency的缩写 在电子学理论中 电流流过导体 导体周围会形成磁场 交变电流通过导体 导体周围会形成交变的电磁场 称为电磁波 在电磁波频率低于100khz时 电磁波会被地表吸收 不能形成有效的传输 但电磁波频率高于100khz时 电磁波可以在空气中传播 并经大气层外缘的电离层反射 形成远距离传输能力 我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频 射频技术在无线通信领域中被广泛使用 嵌入式技术 02 嵌入式系统是一种专用的计算机系统 作为装置或设备的一部分 通常 嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM 只读内存镜像 用于写入系统分区的镜像文件 中的嵌入式处理器控制板 嵌入式系统 从应用对象 应用对象是为来标识应用 进入应用的入口点 上加以定义 嵌入式系统是软件和硬件的综合体 还可以涵盖机械等附属装置 国内普遍认同的嵌入式系统定义为 以应用为中心 以计算机技术为基础 软硬件可裁剪 适应应用系统对功能 可靠性 成本 体积 功耗等严格要求的专用计算机系统 事实上 所有带有数字接口的设备 如手表 微波炉 录像机 汽车等 都使用嵌入式系统 有些嵌入式系统还包含操作系统 但大多数嵌入式系统都是由单个程序实现整个控制逻辑 传感器技术 03 传感器 英文名称 transducer sensor 是一种检测装置 能感受到被测量的信息 并能将感受到的信息 按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出 以满足信息的传输 处理 存储 显示 记录和控制等要求 传感器技术 传感器的特点包括 微型化 数字化 智能化 多功能化 系统化 网络化 它是实现自动检测和自动控制的首要环节 传感器的存在和发展 让物体有了触觉 味觉和嗅觉等感官 让物体慢慢变得活了起来 通常根据其基本感知功能分为热敏元件 光敏元件 气敏元件 力敏元件 磁敏元件 湿敏元件 声敏元件 放射线敏感元件 色敏元件和味敏元件等十大类 传感器广泛应用于社会发展及人类生活的各个领域 如工业自动化 农业现代化 航天技术 军事工程 机器人技术 资源开发 海洋探测 环境监测 安全保卫 医疗诊断 交通运输 家用电器等 无线通信技术 04 从连接上分为两种 无线通信 无线通信是利用电磁波信号在空间中直接传播而进行信息交换的通信技术 进行通信的两端之间无需有形的媒介连接 常见的无线通信方式有有蜂窝 手机 无线连接 wifi连接 还有一些倍感神秘的方式 如可见光通信和量子通信方式等等 有线通信 有线通信 是指利用金属导线 光纤等有形媒质传送信息的技术 从距离上分为两种 长距离通信 两个城市之间的网络要连接起来 在高速上的车辆或乘客 甚至是海洋上的渔船 通常我们把通信距离超过1000m的称之为长距离通信 短距离通信 有很多的场合人和物只需要跟附近的通信终端通信 例如在家里 办公室 工厂等等 通常我们把通信距离在100m以内的通信称之为短距离通信 从信号上分为两种 数字信号通信 数字数据 DigitalData 则是模拟数据经量化后得到的离散的值 例如在计算机中用二进制代码表示的字符 图形 音频与视频数据 模拟信号通信 模拟数据 AnalogData 是由传感器采集得到的连续变化的值 例如温度 压力 以及目前在电话 无线电和电视广播中的声音和图像 传输方式 微波传输 是解决几公里甚至几十公里不易布线场所监控传输的解决方式之一 采用调频调制或调幅调制的办法 将图像搭载到高频载波上 转换为高频电磁波在空中传输 网络传输 是解决城域间远距离 点位极其分散的监控传输方式 采用MPEG2 4 H 264音视频压缩格式传输监控信号 光纤传输 常见的有模拟光端机和数字光端机 是解决几十甚至几百公里电视监控传输的最佳解决方式 通过把视频及控制信号转换为激光信号在光纤中传输 视频基带传输 是最为传统的电视监控传输方式 对0 6MHz视频基带信号不作任何处理 通过同轴电缆 非平衡 直接传输模拟信号 双绞线传输 平衡传输 也是视频基带传输的一种 将75 的非平衡模式转换为平衡模式来传输的 是解决监控图像1Km内传输 电磁环境相对复杂 场合比较好的解决方式 将监控图像信号处理通过平衡对称方式传输 与早期的2G 3G和4G移动网络一样 5G网络是数字蜂窝网络 在这种网络中 供应商覆盖的服务区域被划分为许多被称为蜂窝的小地理区域 表示声音和图像的模拟信号在手机中被数字化 由模数转换器转换并作为比特流传输 蜂窝中的所有5G无线设备通过无线电波与蜂窝中的本地天线阵和低功率自动收发器 发射机和接收机 进行通信 收发器从公共频率池分配频道 这些频道在地理上分离的蜂窝中可以重复使用 本地天线通过高带宽光纤或无线回程连接与电话网络和互联网连接 与现有的手机一样 当用户从一个蜂窝穿越到另一个蜂窝时 他们的移动设备将自动 切换 到新蜂窝中的天线 优点 5G网络的主要优势在于 数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络 最高可达10Gbit s 比当前的有线互联网要快 比先前的4GLTE蜂窝网络快100倍 另一个优点是较低的网络延迟 更快的响应时间 低于1毫秒 而4G为30 70毫秒 由于数据传输更快 5G网络将不仅仅为手机提供服务 而且还将成为一般性的家庭和办公网络提供商 与有线网络提供商竞争 以前的蜂窝网络提供了适用于手机的低数据率互联网接入 但是一个手机发射塔不能经济地提供足够的带宽作为家用计算机的一般互联网供应商 引入新技术 其次 在网络架构方面 进一步向扁平化发展 过去2G 3G的四层 到4G已经变成三层 到5G更加简洁 变成两层 而且很多应用了移动边缘计算 核心网标准重点落实像网络切片 移动边缘计算 确保端到端用户的安全 首先 在核心网方面 5G应该说很好地采用了NFV 网络功能虚拟化 和SDN 软件定义网络 的理念 大部分是基于软件和硬件分离的架构 在大家看起来都是服务器 在上面虚拟出很多不同的功能单元 从网络功能设计来看 也更好地实现了控制和数据平面的分离 另外 5G技术的技术优势还体现在毫米波 小基站 大规模天线 波束成形这几大技术上 万物互联的场景下 机器类通信 大规模通信 关键性任务的通信对网络的速率 稳定性 时延等提出更高的要求 包括自动驾驶 AR VR 触觉互联网等新应用对5G的需求十分迫切 面向未来 人们对移动互联网大流量应用的需求及万物互联的需求十分巨大 现有的无线网络性能无法满足这些需求 供给与需求间的缺口将推动着现有的无线网络继续升级 最终推动5G时代的到来 从需求层次来看 物联网首先是满足对物品的识别及信息读取的需求 其次是通过网络将这些信息传输和共享 随后是联网物体随着量级增长带来的系统管理和信息数据分析 最后改变企业的商业模式及人们的生活模式 实现万物互联 未来的物联网市场将朝向细分化 差异化和定制化方向改变 THANKS