物联网传输协议模块
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路漫漫其悠远
•图2 UHF 频段RFID标准的改善、发展和融合
• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
•1、RFID •1.1通信方式
•表2 ISO 18000-6三种标准对比
•图3 ISO18000-6分层结构
•ISO 18000-6标准采用物理层( Signaling) 和标签标识层两层分层结构，如图所示。其中物理层主要涉及到RFID频 率、数据编码方式、调制格式、RF包络形状及数据速率等问题; 标签标识层主要处理阅读器读写标签的各种指令 。
•目前，国际上存在三个主要的RFID技术标准体系组织，即 ： 全球产品电子代码中心（EPC Global），由总部设在美国 麻省理工学院的自动识别中心演变而来 ISO/IEC JTC1 日本的泛在ID中心(Ubiquitous ID Center，UIC)
• 在UHF工作频段，EPC推出的Class1 Gen2和ISO/IEC推 出的ISO/IEC18000-6标准特别引人关注。
路漫漫其悠远
• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
•1、RFID •1.2 分析
•中国还未掌握RFID核心芯片技术，国内集成电路芯片和嵌入式软件的开发将是下一步国家扶持 的重点。目前中国面临的比核心技术更重要的问题在于没有掌握技术标准。
• 中国的RFID标准化进程： 致力于开发自己的编码系统：国家产品代码（National Product Code, NPC） 基于国家代码提出了D-NPC RFID标准 中国已将RFID技术应用于铁路车号识别、身份证和票证管理、动物识别、特种设备与危险
品管理、公共交通以及身缠过程管理等多个领域 中国标准化管理部门（Standardization Administration of China, SAC）正着手建立RFID标准 • 参照ISO/IEC18000系列标准制定国家标准 • 于2007/4/20制定800/900MHz频段RFID技术应用试行之相关规定
•1、RFID •1.1通信方式
•表1 RFID 系统的工作频段及其技术特点
•图1 RFID系统基本配置示意图
路漫漫其悠远
• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
•1、RFID •1.1通信方式
• 由于UHF频段具有读写距离远、多标签识读速率快、抗 干扰及穿透能力强以及标签尺寸小等优点，UHF频段的RFID 技术及其相关的协议标准已成为全球RFID产业和研究部门关 注的热点。
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•图3 各协议传输速率对比
ຫໍສະໝຸດ Baidu
• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
•2、ZigBee •2.1 通信方式
•ZigBee的特点：
低功耗 低成本 低速率 近距离 短时延 高容量 高安全 免频段执照
路漫漫其悠远
•图4 ZigBee协议栈
• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
•2、ZigBee •2.1 通信方式
•ZigBee物理层：
•（1）频段划分 •物理层可以使用3个免费的频段，即2.4GHz、915MHz和868MHz。 在2.4GHz频段，从2.4GHz到2.4835GHz之间，总共有16个不同的信道可供使用，每个信道间隔5M，最大数 据速率可达250kbps； 在915MHz频段，从902MHz到928MHz之间，总共有10个信道可供使用，每个信道间隔2M，最高数据速率可 达40kbps； 在868MHz频段即868到868.6MHz，只有一个信道可供使用，最高数据速率为20kbps。
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•目录
物联网架构 涉及到的传输协议
路漫漫其悠远
• 涉及到的传输协议
•传输协议分类
•物联网
•物+传感
•物+传感
•接
入
•互联网
•无线
•有线
•内网协议
•RFID、ZigBee 、蓝牙
•外网协议
•IPv 6 IPv4
•Wi-Fi、2G、 3G、LTE
路漫漫其悠远
• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
物联网传输协议模块
路漫漫其悠远
2020/3/29
•目录
物联网架构 涉及到的传输协议
路漫漫其悠远
• 物联网架构
•物联网架构
路漫漫其悠远
• 涉及到的传输协议
•物联网需要传输协议
• 物联网既然是一个网络，那自然需要一个统一的协议基础，就像是互联网需要TCP/IP一样。 但现实情况是：在核心层面，由于物联网是互联网的延伸，同样基于TCP/IP；但在接入层面，协 议类别就变得五花八门，RFID、ZigBee、蓝牙、GPRS、Wi-Fi、2G、3G、有线等多种通道，协 议多得数不清。 • 卖设备不如卖标准，因此中国应该牢牢掌握协议这个话语权，这才能为中国的物联网战略打 下坚实的基础。
路漫漫其悠远
•图4 ZigBee频段划分
• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
•2、ZigBee •2.1 通信方式
•ZigBee物理层：
•（1）物理层协议数据单元(PPDU)格式
•物理层协议数据单元包结构的格式如下图所示，每个PPDU都由下面几个部分组成，即同步头SHR、物理层头 PHR和可变长度的载荷。 引导信号由32比特的全零构成，进行比特同步； 帧开始标志(SFD)由8比特组成，即11100101，表示帧的开始； 可变长度的载荷用来携带MAC帧；
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• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
•2、ZigBee •2.1 通信方式
• 802.15.4, 即IEEE用于低速无线个人
域网(LR-WPAN)的物理层和媒体接入控制 层规范 。 • 该协议能支持消耗功率最少，一般在 个人活动空间(10m直径或更小)工作的简单 器件。支持两种网络拓扑，即单跳星状或 当通信线路超过10 m时的多跳对等拓扑。
•物联网需要IP地址
• 物联网需要地址，每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。在IPv4资源即将耗 尽的背景下，物联网需要更多的IP地址，那就需要IPv6来支撑了。但由于IPv4网络的庞大规模导 致IPv4向IPv6过渡必定存在一个漫长的过程，因此物联网一旦使用IPv6地址，就必然会存在与 IPv4的兼容性问题。虽然现在有了很多解决方法，但毕竟是一个痛苦、漫长的过程。
•图2 UHF 频段RFID标准的改善、发展和融合
• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
•1、RFID •1.1通信方式
•表2 ISO 18000-6三种标准对比
•图3 ISO18000-6分层结构
•ISO 18000-6标准采用物理层( Signaling) 和标签标识层两层分层结构，如图所示。其中物理层主要涉及到RFID频 率、数据编码方式、调制格式、RF包络形状及数据速率等问题; 标签标识层主要处理阅读器读写标签的各种指令 。
•目前，国际上存在三个主要的RFID技术标准体系组织，即 ： 全球产品电子代码中心（EPC Global），由总部设在美国 麻省理工学院的自动识别中心演变而来 ISO/IEC JTC1 日本的泛在ID中心(Ubiquitous ID Center，UIC)
• 在UHF工作频段，EPC推出的Class1 Gen2和ISO/IEC推 出的ISO/IEC18000-6标准特别引人关注。
路漫漫其悠远
• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
•1、RFID •1.2 分析
•中国还未掌握RFID核心芯片技术，国内集成电路芯片和嵌入式软件的开发将是下一步国家扶持 的重点。目前中国面临的比核心技术更重要的问题在于没有掌握技术标准。
• 中国的RFID标准化进程： 致力于开发自己的编码系统：国家产品代码（National Product Code, NPC） 基于国家代码提出了D-NPC RFID标准 中国已将RFID技术应用于铁路车号识别、身份证和票证管理、动物识别、特种设备与危险
品管理、公共交通以及身缠过程管理等多个领域 中国标准化管理部门（Standardization Administration of China, SAC）正着手建立RFID标准 • 参照ISO/IEC18000系列标准制定国家标准 • 于2007/4/20制定800/900MHz频段RFID技术应用试行之相关规定
•1、RFID •1.1通信方式
•表1 RFID 系统的工作频段及其技术特点
•图1 RFID系统基本配置示意图
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• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
•1、RFID •1.1通信方式
• 由于UHF频段具有读写距离远、多标签识读速率快、抗 干扰及穿透能力强以及标签尺寸小等优点，UHF频段的RFID 技术及其相关的协议标准已成为全球RFID产业和研究部门关 注的热点。
路漫漫其悠远
•图3 各协议传输速率对比
ຫໍສະໝຸດ Baidu
• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
•2、ZigBee •2.1 通信方式
•ZigBee的特点：
低功耗 低成本 低速率 近距离 短时延 高容量 高安全 免频段执照
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•图4 ZigBee协议栈
• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
•2、ZigBee •2.1 通信方式
•ZigBee物理层：
•（1）频段划分 •物理层可以使用3个免费的频段，即2.4GHz、915MHz和868MHz。 在2.4GHz频段，从2.4GHz到2.4835GHz之间，总共有16个不同的信道可供使用，每个信道间隔5M，最大数 据速率可达250kbps； 在915MHz频段，从902MHz到928MHz之间，总共有10个信道可供使用，每个信道间隔2M，最高数据速率可 达40kbps； 在868MHz频段即868到868.6MHz，只有一个信道可供使用，最高数据速率为20kbps。
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•目录
物联网架构 涉及到的传输协议
路漫漫其悠远
• 涉及到的传输协议
•传输协议分类
•物联网
•物+传感
•物+传感
•接
入
•互联网
•无线
•有线
•内网协议
•RFID、ZigBee 、蓝牙
•外网协议
•IPv 6 IPv4
•Wi-Fi、2G、 3G、LTE
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• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
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物联网架构 涉及到的传输协议
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• 物联网架构
•物联网架构
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• 涉及到的传输协议
•物联网需要传输协议
• 物联网既然是一个网络，那自然需要一个统一的协议基础，就像是互联网需要TCP/IP一样。 但现实情况是：在核心层面，由于物联网是互联网的延伸，同样基于TCP/IP；但在接入层面，协 议类别就变得五花八门，RFID、ZigBee、蓝牙、GPRS、Wi-Fi、2G、3G、有线等多种通道，协 议多得数不清。 • 卖设备不如卖标准，因此中国应该牢牢掌握协议这个话语权，这才能为中国的物联网战略打 下坚实的基础。
路漫漫其悠远
•图4 ZigBee频段划分
• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
•2、ZigBee •2.1 通信方式
•ZigBee物理层：
•（1）物理层协议数据单元(PPDU)格式
•物理层协议数据单元包结构的格式如下图所示，每个PPDU都由下面几个部分组成，即同步头SHR、物理层头 PHR和可变长度的载荷。 引导信号由32比特的全零构成，进行比特同步； 帧开始标志(SFD)由8比特组成，即11100101，表示帧的开始； 可变长度的载荷用来携带MAC帧；
路漫漫其悠远
• 涉及到的传输协议
•协议详解 •一、内网协议
•2、ZigBee •2.1 通信方式
• 802.15.4, 即IEEE用于低速无线个人
域网(LR-WPAN)的物理层和媒体接入控制 层规范 。 • 该协议能支持消耗功率最少，一般在 个人活动空间(10m直径或更小)工作的简单 器件。支持两种网络拓扑，即单跳星状或 当通信线路超过10 m时的多跳对等拓扑。
•物联网需要IP地址
• 物联网需要地址，每个物品都需要在物联网中被寻址，就需要一个地址。在IPv4资源即将耗 尽的背景下，物联网需要更多的IP地址，那就需要IPv6来支撑了。但由于IPv4网络的庞大规模导 致IPv4向IPv6过渡必定存在一个漫长的过程，因此物联网一旦使用IPv6地址，就必然会存在与 IPv4的兼容性问题。虽然现在有了很多解决方法，但毕竟是一个痛苦、漫长的过程。