物联网主要通讯技术.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,5,章,物联网主要通讯技术,物联网主要通讯技术,第1页,学习关键点,物联网主要通信技术,ZigBee技术,WLAN技术,蓝牙技术,3G,技术,4G,技术,物联网主要通讯技术,第2页,目录,5.5 4G,技术,5.4,3G技术,5.3,蓝牙技术,5.2,WLAN技术,5.1,ZigBee技术,物联网主要通讯技术,第3页,5.1 ZigBee技术,ZigBee,技术是一组基于,IEEE 802.15.4,无线标准研制开发相关组网、安全和应用软件方面技术。,其主要适合用于距离短、功耗低且传输速率不高各种电子设备之间进行数据传输以及经典有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输应用。,ZigBee,作为一个无线联网协议，属于个人区域网络（,Personal Area Network,，,PAN,）范围，有别于,GSM,、,GPRS,等广域无线通信技术和,IEEE 802.11a,、,IEEE 802.11b,等无线局域网技术，参数及性能比较见下表,1,。,物联网主要通讯技术,第4页,5.1 ZigBee技术,物联网主要通讯技术,第5页,5.1 ZigBee技术,物联网主要通讯技术,第6页,5.1 ZigBee技术,物联网主要通讯技术,第7页,ZigBee,技术主要应用在数据传输速率不高短距离设备之间，所以非常适合用于家电和小型电子设备无线数据传输。主要应用领域：,智能家庭和楼宇自动化,在消费和家用自动化市场,工业自动化领域,医疗监控,农业领域,5.1 ZigBee技术,物联网主要通讯技术,第8页,5.2 WLAN技术,WLAN又称为无线局域网络，利用无线射频技术实现数据传输，WLAN用户经过一个或多个无线接收器接入WLAN。WLAN含有移动行、便捷性、较高带宽等特点。,WLAN技术是提升城市信息化水平主要伎俩，是3G环境下热点区域中对3G数据业务覆盖主要补充，现已广泛应用在商务区、大学、机场等公共区域。,物联网主要通讯技术,第9页,5.2 WLAN技术,物联网主要通讯技术,第10页,5.2 WLAN技术,WAPI,标准,WAPI,（,WLAN Authentication and Privacy Infrastructure,）是中国开发含有自主知识产权无线局域网中一个传输协议，它与现行,802.11b,传输协议比较相近，同时也是中国无线局域网安全强制性标准。,作为全球在此领域两个标准之一，相比另一个由美国,IEEE,主导完成（实际为,Intel,主导）标准，,WAPI,含有显著安全和技术优势，迄今未被发觉有安全技术漏洞。,WAPI,经过双向身份识别、采取公钥密码等方式完善,WLAN,安全性能。,WAPI,安全系统采取公钥密码技术，鉴权服务器（,AS,）负责证书颁发、验证与吊销等，无线客户端与无线接入点（,AP,）上都安装有,AS,颁发公钥证书，作为自己数字身份凭证。,物联网主要通讯技术,第11页,5.2 WLAN技术,WLAN,优劣势,WLAN,网络速度与以太网相当。一个,AP(Access Point),最多可支持,100,多个用户接入,最大传输范围可到达几十公里,有以下通信特点,高移动性,通信范围不受环境条件限制,拓宽了网络传输范围。,抗干扰性强、网络保密性好。有线局域网中很多安全问题,无线局域网基本上能够防止。,建网轻易,管理方便。相对于有线网络,WLAN,组建、配置和维护较为轻易,普通计算机工作人员都能够胜任网络管理工作。,WLAN,还不能完全脱离有线网络，它只是有线网络补充，而不是替换。,与有线网络相比,无线局域网有以下不足,:,网络产品昂贵,昂贵设备增加了组网成本。,传输速率慢,以太网可实现,1 Gbit/s,传输速度,而无线局域网传输速度被限制在,10 Mbit/s,左右，市场上普通无线网络带宽还达不到,2 Mbit/s,。,物联网主要通讯技术,第12页,5.2 WLAN技术,802.11,技术基础,1,802.11,物理层（,PHY,）,802.11,标准物理层是,MAC,层和数据帧传输所在无线介质之间接口。物理层定义了红外光束、跳频扩频技术（,FHSS,）和直接序列扩频技术（,DSSS,）。物理层使用特定调制技术，利用,850,纳米到,950,纳米波长范围红外光束进行二进制数据传输，传输速率为,1Mbps,或,2Mbps,。,2,介质访问接入控制层（,MAC,）,IEEE 820.11,标准,MAC,层定义了一个新接入控制协议来进行无线介质分享，这种协议叫带有冲突防止载波侦听多路访问,CSMA/CA,（,CarrierSense Multiple Access with Collision Avoidance,）。,3,IEEE 802.11a,为改进,WLAN,技术，,IEEE,在,1999,年提出了,802.11a,标准。这一标准既保留了原有标准优点，又深入扩展了物理层（,PHY,）。新标准增加了,5GHz,工作频谱，使用正交频分复用技术（,Orthogonal Frequency Division Multiplexing,，,OFDM,）可支持,6Mbps,到,54Mbps,传输速率。在,MAC,层上，依然使用,WEP,进行安全检测。,物联网主要通讯技术,第13页,5.2 WLAN技术,4.IEEE 802.11b,IEEE 802.11,标准另一个扩展标准是,820.11b,，它是在,1999,年和,802.11a,标准一同公布。,820.11b,标准关键改进是物理层使用,2.4Ghz,频段且支持,5.5Mbps,和,11Mbps,两种传输速率。,5,IEEE 802.11g,IEEE 802.11a,和,802.11b,工作在不一样频谱，所以这两种标准互不兼容。为了处理这一问题，,IEEE,在,年提出了,802.11g,这一,LAN,新标准。,802.11g,兼容,802.11b,物理层标准，并进行了速率上扩展，在,2.4GHz,频谱下支持最高,54Mbps,传输速率。当传输速率在,20Mbps,以下时，在物理层采取,DSSS,技术和,CCK,技术。当传输速率超出,20Mbps,时，在物理层使用,OFDM,技术。,802.11g,标准兼容,802.11b,并提供了更高传输速率，但昂贵成本妨碍了它发展。,物联网主要通讯技术,第14页,5.2 WLAN技术,WLAN,应用,Wi-fi,技术应用,WLAN,在智能公交中应用,WLAN,在铁路行业中应用,物联网主要通讯技术,第15页,5.3,蓝牙技术,蓝牙技术是一个以低成本近距离无线传输为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个尤其连接无线数据与语音通信开放性全球规范。,它主要目标是提供一个全世界通行无限传输环境，经过无线电波来实现全部移动设备之间信息传输服务。这些设备移动包含手机、笔记本电脑、,PDA,、数字相机、打印机等等。,它实质其实就是为固定设备和移动设备建立一个通用无线电空中接口。,物联网主要通讯技术,第16页,5.3,蓝牙技术,蓝牙工作原理图如图,5.7,所表示，在蓝牙设备间通信中，首先由蓝牙主设备利用其专门发射结构，使用短程射频链接，在业务发觉协议（发觉链接设备或主机功效应用规范）规范下，经过召唤体系结构（一个业务发觉标准），查询到需链接从设备信息和服务类型，之后，蓝牙设备间链接才能建立，形成蓝牙微网。其次，蓝牙设备间可进行语言及数据传输。假如传输语言信息，则采取电路交换形式，进行同时时分双工（,TDD,）全双工传输。,物联网主要通讯技术,第17页,5.3,蓝牙技术,物联网主要通讯技术,第18页,5.3,蓝牙技术,物联网主要通讯技术,第19页,5.3,蓝牙技术,蓝牙技术主要利用,居家,电子,工作,军事,娱乐,物联网主要通讯技术,第20页,5.4 3G技术,第三代移动通信技术（,TheThird Generation,，,3G,）指无线通信与国际互联网等多媒体通信结合新一代移动通信系统。,3G,是指在第一代模拟制式手机,(1G),和第二代,GSM,、,TDMA,等数字手机,(2G),基础上发展起来第三代移动通信技术。,相对于第一代模拟制式手机,(1G),和第二代,GSM,、,CDMA,等数字手机,(2G),，,3G,一个突出特点是，在未来移动通信系统中实现个人终端用户能够在全球范围内任何时间，任何地点，与任何人，用任意方式，高质量地完成任何信息之间移动通信与传输。,物联网主要通讯技术,第21页,5.4 3G技术,3G,技术起源,3G,技术是由“展布频谱技术”（也称码分扩频技术）技术理论演变而成，展布频谱技术就是,3G,技术根本基础原理。这个技术理论是由美国女演员海蒂,拉玛和她作曲家丈夫于,1942,年提出一个,Spectrum(,频谱,),技术概念。,二战期间，为了帮助美国军方制造出能够对付纳粹德国电波干扰或防窃听军事通讯系统，海蒂,-,拉玛开始研究这个技术，这个技术最初作用是用于军事。二战结束后暂时失去了价值，于是美国军方封存了此技术。不过它概念使很多国家对此产生了浓厚兴趣，多国在,60,年代都在此技术上展开了研究，不过进展不大。,美国军方解禁了“展布频谱技术”这项技术之后，在,1985,年，在美国圣迭戈成立了一个名为高通小企业（现成为世界五百强），这个企业利用此技术开发出一个名为,CDMA,新通讯技术，也就是“,CDMA”,技术直接造成,3G,诞生。,CDMA,是,3G,根本基础原理，而展布频谱技术是,CDMA,基础原理。,现在世界,3G,技术,3,大标准：美国,CDMA,、欧洲,WCDMA,、中国,TD-SCDMA,，都是在,CDMA,技术基础上开发出来。,物联网主要通讯技术,第22页,5.4 3G技术,中国3G发展历程,5月，国际电信联盟正式公布第三代移动通信标准，我国提交TD-SCDMA正式成为国际标准，与欧洲WCDMA、美国CDMA2000成为3G时代最主流三大技术之一。,在中国，年5月24日，工业和信息化部、国家发改委、财政部联合公布关于深化电信体制改革通告，勉励中国电信收购中国联通CDMA网（包含资产和用户），中国联通与中国网通合并，中国网通基础电信业务并入中国联通，中国铁通并入中国移动，国内电信运行商由5家变为3家。,年6月2日，中国联通和中国网通两家企业实施合并。同时，中国电信将以总价1100亿元收购联通CDMA网络。,年7月29日，中国电信集团宣告未来三年投资800亿元发展CDMA业务，并提出在三年内把CDMA用户数由当前约4300万增至1亿，到时在中国移动通信市场拥有率将达15%。,年8月，工信部公布关于同意中国移动通信集团企业开展试商用工作批复，同意中国移动在全国建立TD网络并开展试商用。,年12月22日，中国电信公布移动业务品牌“天翼”，189号段在部分省市投入试商用，全方面转型为全业务运行商。,年12月31日，国务院常务会议经过决议，同意开启3G牌照发放工作。,物联网主要通讯技术,第23页,主要,3G,应用以下：,宽带上网,视频语音,手机购物,手机阅读和手机电视,手机游戏,3G,技术应用在企业方面,3G,技术在社会中应用,5.4 3G技术,物联网主要通讯技术,第24页,5.4 3G技术,物联网主要通讯技术,第25页,5.5 4G,通信技术,第四代移动通信,(The 4th Generation,，,4G),是业界对第四代移动通信通俗叫法，国际电联官方称法是“,IMT-Advanced”,。,4G,将适合全部移动通信用户，最终实现商业无线网络、局域网、蓝牙、广播、电视卫星通信无缝衔接并相互兼容。,4G,通信技术是继第三代以后又一次无线通信技术演进，它是以传统通信技术为基础，并利用一些新通信技术，来不停提升无线通信网络效率和功效。,4G,技术因为连接传输速率大幅提升，从而能引入高质量视频通信，它将可创造出许多消费者难以想象应用，将被广泛地应用于人们生活和经济建设方方面面。,物联网主要通讯技术,第26页,5.5 4G,通信技术,当前世界发送国家都正在主动进行4G技术规格研究制订，以期在全球4G规格制订中享受讲话权。,4G各项运行标准将由国际电信联盟（ITU）电信标准局决定。新一代无线通信技术在美国及日本、韩国等发达国家已经进入密集研发和市场化阶段。,从底起，我国已经在国内外申请移动通信技术创造专利100余项，我国在第四代移动通信技术上已经处于世界前沿。继在国产3G标准制订方面取得巨大进展之后，国家“十五”、“863”计划开启了面向未来移动与无线通信发展“FUTURE计划”。,年7月，上海建设世界最大4G试验网经过了863项目标验收。经过验收上海试验网由三个无线覆盖小区、六个无线接入点组成，含有在移动环境下支持蜂值速率为100Mb/S无线传输及高清楚度交互式图像业务演示等功效。,20，我国对4G发展步伐显著加紧，大唐移动联合中兴通讯、华为以及相关高校和科研院所完成了4G相关白皮书。我国已经完成了4G标准技术方案起草工作，当前正在进行4G关键技术系统验证和更多地域4G系统测试工作。,物联网主要通讯技术,第27页,5.5 4G,通信技术,物联网主要通讯技术,第28页,4G,通信中关键技术,正交频分复用技术（,OFMD,）,软件无线电技术,智能天线技术,MIMO,技术,基于,IP,关键网,多用户检测技术,5.5 4G,通信技术,物联网主要通讯技术,第29页,当前,4G,标准主要有下面,5,种：,LTE,：,LTE(Long Term Evolution,长久演进,),LTE-Advanced,：,LTE,技术升级版,WiMax,：,Worldwide Interoperability for Microwave Access,即全球微波互联接入,HSPA+,：高速下行链路分组接入技术,(High Speed Downlink Packet Access),Wireless MAN,：,WiMax,升级版，即,IEEE 802.16m,标准,5.5 4G,通信技术,物联网主要通讯技术,第30页,谢谢！,物联网主要通讯技术,第31页,