1物联网与近距离无线通信技术概述

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。
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。
④系统和网络结构复杂，它是一个多用户通信系统和网络，必 须使用户之间互不干扰，能协调一致地工作。
⑤要求频带利用率高、设备性能好。
1.2 无线与移动通信概述
无线与移动通信的概念
按用途的不同可以分为： ✓公众蜂窝移动通信系统 ✓宽带无线接入系统 ✓无线局域网 ✓无线个域网 ✓无绳电话 ✓集群通信 ✓卫星移动通信
1.2 无线与移动通信概述
无线与移动通信的概念
移动通信的特点： ①移动性，可保持物体在移动状态中的通信。
②电磁波传播条件复杂，因移动体可能在各种环境中运动，电 磁波在传播时会产生反射、折射、绕射、多普勒效应等现象， 产生多径干扰、信号传播延迟和展宽等效应。
③噪声和干扰严重，在城市环境中的汽车火花噪声、各种工业 噪声，移动用户之间的互调干扰、邻道干扰、同频干扰等。
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
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
信技术的基本原理、技术特点、通信协议以 及在物联网中的应用。掌握实践应用的基础 知识及应用前沿。
教学安排 理论与实验并重，依托“物联
网工程实验室平台”，开展演示、试验和测 试等实践环节，获得短距离无线通信技术的 实际感受和直接经验。
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
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。
http://baike.baidu.com/view/1136308.htm
1.1.1 物联网的概念与定义
无线通信（Wireless Communication）,是指利用电磁波 信号在空间传播的特性进行信息交换的一种通信方式，包 括固定体之间的无线通信和移动通信两大部分。
移动通信（Mobile Communication），是指移动体之间的 通信或移动体与固定体之间的通信。移动通信就是在移动 中实现的无线通信，人们常常把二者合称为无线与移动通 信。
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
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。
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、
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；
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。
ht（tpS://abaaiSke）.b。aidu.com/view/1316082.htm
1.1.1 物联网的概念与定义
5、几个术语概念Baidu Nhomakorabea对比
物联网与传感网
传感网是由大量智能传感器组成的信息感知网络，是物联 网的前生，现在是物联网的组成部分。
物联网与互联网
物联网是互联网的延伸和扩展，互联网是物联网的核心和 基础。
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。
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]）。
射频识别技术，传感器技术，纳米技术，智能 嵌入式技术将达到广泛的应用。
1.1.1 物联网的概念与定义
4、物联网的四大支撑技术 传感技术：微型/智能传感、RFID电子标识 通信技术：宽带通信、短距离无线通信
嵌入式计算技术：嵌入式处理器、操作系 统
云计算技术：基础设施即服务（LaaS）， 平台即服务（PaaS）和软件即服务
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。
按使用频段又可分为： ✓中长波通信（小于1 MHz） ✓短波通信（1～30 MHz） ✓超短波通信（30 MHz～1 GHz） ✓微波通信（1 GHz以上） ✓毫米波通信（几十吉赫） ✓红外光通信 ✓大气激光通信
1.3 射频与微波通信
1.3.1射频的概念
射频（Radio Frequency，RF） 是指可辐射到空间的电磁波频率。 通常所指的频率范围为300 kHz～30 GHz。
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
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。
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。
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.
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
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