《物联网传输技术》PPT课件.ppt

物联网传输技术 Contents 无线传感器网络 无线传感器网络是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络 以协作地感知 采集 处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息 并最终把这些信息发送给网络所有者 无线传感器网络体系架构 无线传感器网络系统架构 无线传感器的节点构成 无线传感器网络的通信协议 针对用户对网络的需求以及自身特点 无线传感器网络的通信协议是一种二维结构 如图所示 纵向为传感器网络的管理协议以及横向为分层的通信协议层 网络管理协议存在于各个通信协议之中 管理协议包括了拓扑的控制 能量的管理 服务质量管理 安全 移动管理 网络管理 时间同步和定位等 管理协议承担的传感节点的管理责任 另外 还负责用户对传感器网络运行的任务 与传统的Internet网络中的TCP IP协议比较 网络通信协议由下向上被分为以下五层 物理 数据链路 网络 传输和应用 无线传感器网络的通信协议 无线传感器网络特点 数据为中心 大规模性 自组织性 健壮性 可扩展性 能源有限性 大规模性 无线传感器网络根据需要在观测环境内布置了许多传感器节点 从而获得被观测对象的信息 为了提高信息的精确性和完整性 节点的密度和数量比无线自组织网络要高很多 传感器网络是靠大量冗余的节点协同工作从而提高整个系统的工作效率 对于单个设备的能力提升是没多大作用的 网络中每个节点具有平等的地位 节点之间以分布式算法从而协调相互的操作 任何节点出现问题不会影响到整个网络的工作 节点可以随时离开或则加入 网络的抗毁能力很强 自组织性 传感器节点在没有基础设施的条件下被部署 由于节点的具体位置 节点间相邻关系预先也不确定 节点必须拥有自组织能力 能够随时随地快速开展和自动的组网 自动的开展配置管理 根据合适的网络算法和协议转发监测的数据信息 传感器节点因为能量的耗尽或者环境的因素形成了死亡 新的节点需要加入 传感器网络中节点个数总是动态的变化 网络结构也就不断的动态变化 无线传感器网络自组织的特点 从而更好的达到了网络拓扑的改变 健壮性 当传感器节点出现能量限制 人为破坏和环境影响等因素时 有些节点会发生故障 导致传感器网络受损 由于传感器节点分布在整个检查区域内 不同传感器节点 进行协调的工作 当网络中部分节点出现故障 确保整个网络不会出现瘫痪 可扩展性 无线传感器网络的节点不是固定不变化的 而是随时根据情况发生变化的 当某个节点出现故障时 那么该节点就会退出网络 在需要时也可以加入网络 这样显示出无线传感器网络的拓展性 数据为中心 对于无线传感器网络来说 观察者一般不会去具体的在意某个节点感知的数据信息 主要注意的是被监测的区域需要监测的指标参数 网络在进行数据查询的时候 是将所要查询的信息以数据的方式告知网络 网络通过自身的功能将查询到的信息以数据的方式反馈回来 整个查询的过程和节点的编号和位置无关 可以说无线传感器网络的这种查询和传递信息的方式是以数据为中心的 能源的有限性 传感器节点由于受到本身的特点以及外界恶劣环境的影响 给电源补充能量是不太实际的 传感器节点的微型化 使得存储的电能也很少 可见 在无线传感器网络整个设计中 研究者需要考虑的重要因素是 传感器节点具有有限的能量 它对整个网络的生存寿命具有较大的影响 传感器网络协议设计与技术都要考虑尽可能的节能 蓝牙技术 蓝牙技术简介 蓝牙是一种无线数据与数字通信的开放式标准 它以低成本 近距离无线连接为基础 为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的短距离无线接口 将通信技术与计算机技术进一步结合起来 使各种设备在没有电缆或电缆相互连接的情况下 能在短距离范围内实现相互通信或操作 蓝牙技术简介 技术特点 1 蓝牙工作在2 4GHz的ISM频段 工作频段无须申请许可 2 使用1Mbit s速率以达到最大限制带宽 3 使用快速调频 1600跳 s 技术抗干扰 4 在干扰下 使用短数据帧尽可能增大容量 5 快速确认机制能在链路情况良好时实现较低的编码开销 6 采用CVSD话音编码 可在高误码率下使用 7 灵活帧方式支持广泛的应用领域 8 宽松链路配置支持低价单芯片集成 9 严格设计的空中接口使功耗最小 10 发射功率自适应 低干扰 蓝牙协议体系结构 蓝牙技术体系结构中的协议分为底层协议 中间协议和应用协议 蓝牙体系结构中协议的基本功能分类 蓝牙的组网方式 在组网方式上 蓝牙规范支持微微网和散射网两种模式 不论蓝牙设备的类型和应用如何 一个微微网最多由8台蓝牙设备组成 由多个相互重叠的微微网组成的网络成为散射网 散射网中的各微微网之间允许重叠 允许交叉 允许共享设备 网络中的底层硬件模块构成了蓝牙技术的核心内容 是任何一个蓝牙设备必须具备的部分 在使用这些硬件模块时 为方便起见 蓝牙技术规定了连接状态 纠错方式 系统的移动性安全性 蓝牙的四种连接状态 纠错方式 对于蓝牙的基带控制共有三种纠错方式 1 3速率前向纠错码 2 3速率前向纠错码 对数据的自动重复申请ARQ 蓝牙安全 蓝牙安全问题是由蓝牙技术的移动性和开放性引来的 尽管蓝牙调频技术本身有一定的安全系数 但链路层和应用层的安全管理依旧十分重要 链路层中的安全措施是为每一个用户提供一个个人标识码 PIN 蓝牙系统将其翻译成128位的链路密钥并进行但单双向认证 蓝牙安全机制提供了大量的认证方案 认证完毕后 链路使用不同长度的密码将其加密 加密方案机动灵活到允许协商密码的长度 蓝牙系统有能力为连入微微网中的各蓝牙设备选择较小的最大容许加密长度 ThankYou