九項(xiàng)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

 伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)也越發(fā)的興盛。過去，互聯(lián)網(wǎng)興起造就了千百萬富翁。今天，物聯(lián)網(wǎng)來了，巨大商機(jī)能把握在手嗎?

物聯(lián)網(wǎng)不是對現(xiàn)有技術(shù)的顛覆性革命,而是通過對現(xiàn)有技術(shù)的綜合運(yùn)用,實(shí)現(xiàn)全新的通信模式轉(zhuǎn)變,同時(shí),通過這樣的融合也必定會(huì)對現(xiàn)有技術(shù)提出改進(jìn)和提升的要求,以及催生出一些新的技術(shù)。

物聯(lián)網(wǎng)就是與物相連，感知世界，面臨變革時(shí)代，必須主動(dòng)思索，積極行動(dòng)，讓你我投身于物聯(lián)網(wǎng)革命的洪流之中吧!那么物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)是什么呢?下面小編為大家講解!

物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)大致可以分為3個(gè)層次: 首先是傳感網(wǎng)絡(luò),以二維碼、RFID(射頻識(shí)別技術(shù))傳感器為主,實(shí)現(xiàn)“物”的識(shí)別; 其次是傳輸網(wǎng)絡(luò),通過現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)或者未來的NGN(下一代網(wǎng)絡(luò)),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計(jì)算; 第三是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò),即輸入/輸出控制終端,可基于現(xiàn)有的手機(jī),PC等終端進(jìn)行。

物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)包括射頻識(shí)別(RFID),WSN,紅外感應(yīng)器,全球定位系統(tǒng),Internet與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、行業(yè)應(yīng)用軟件。 在這些技術(shù)中,又以底層嵌入式設(shè)備芯片開發(fā)最為關(guān)鍵,引領(lǐng)整個(gè)行業(yè)的上游發(fā)展。 以下從物聯(lián)網(wǎng)的傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)相關(guān)的各方面來介紹其當(dāng)前的核心技術(shù).

圖一

圖1 識(shí)別技術(shù)來自多種技術(shù)的結(jié)合

物聯(lián)網(wǎng)包括應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)、感知3個(gè)層面，沒一個(gè)層面都會(huì)涉及一些標(biāo)準(zhǔn)化組織，目前全球有跟多與物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織，如圖3所示，這些組織大概可以分為幾類，如ITU，是根據(jù)整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)整體架構(gòu)做出規(guī)劃，如ISO，是制定無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)封方面標(biāo)準(zhǔn)。

物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)介紹

1.二維碼及RFID：

二維碼及RFID是目前市場關(guān)注的焦點(diǎn)，其主要應(yīng)用于需要對標(biāo)的物(即貨物)的特征屬性進(jìn)行描述的領(lǐng)域。 二維碼是一維碼的升級(jí),是用某種特定的幾何形體按一定規(guī)律在平面上分布(黑白相間)的圖形來記錄信息的應(yīng)用技術(shù)。 目前,二維碼即將或正在廣泛應(yīng)用于海關(guān)/稅務(wù)征管管理、文件圖書流轉(zhuǎn)管理(我國國務(wù)院正在推行機(jī)關(guān)的公文管理,采用二維碼技術(shù); 已經(jīng)普遍車輛管理、票證管理(幾乎包含所有行業(yè))、支付應(yīng)用(如電子回執(zhí))、資產(chǎn)管理及工業(yè)生產(chǎn)流程管理等多個(gè)領(lǐng)域。

RFID是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。和傳統(tǒng)的條形碼相比,RFID 可以突破條形碼需人工掃描、一次讀一個(gè)的限制,實(shí)現(xiàn)非接觸性和大批量數(shù)據(jù)采集,具有不怕灰塵、油污的特性; 也可以在惡劣環(huán)境下作業(yè),實(shí)現(xiàn)長距離的讀取,同時(shí)讀取多個(gè)卷; 還具有實(shí)時(shí)追蹤、重復(fù)讀寫及高速讀取的優(yōu)勢,此特性讓其具有極其廣泛的應(yīng)用范圍。

2.傳感器

傳感器作為現(xiàn)代科技的前沿技術(shù),被認(rèn)為是現(xiàn)代信息技術(shù)的三大支柱之一。MEMS(MicroElectro Mechanical Systems)即微機(jī)電系統(tǒng),是由微傳感器、微執(zhí)行器、信號(hào)處理和控制電路、通信接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統(tǒng)。MEMS傳感器能夠?qū)⑿畔⒌墨@取、處理和執(zhí)行集成在一起,組成具有多功能的微型系統(tǒng),從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化和可靠性水平。

傳感器的類型多樣:

①溫度傳感器: 隧道消防、電力電纜、石油石化;

②應(yīng)變傳感器: 橋梁隧道、邊坡地基、大型結(jié)構(gòu);

③微震動(dòng)傳感器: 周界安全、地震檢波、地質(zhì)物探;

④壓力水聲、空氣聲等傳感器。

3.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由許多在空間上分布的自動(dòng)裝置組成的一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),這些裝置使用傳感器協(xié)作地監(jiān)控不同位置的物理或環(huán)境狀況(比如溫度、聲音、振動(dòng)、壓力、運(yùn)動(dòng)或污染物)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)除配備了一個(gè)或多個(gè)傳感器之外,如果還裝備了一個(gè)無線電收發(fā)器、一個(gè)很小的微控制器和一個(gè)能源裝置(通常為電池),那么這就構(gòu)成了一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN,Wireless Sensor Network).WSN是一種自組織網(wǎng)絡(luò),通過大量低成本、資源受限的傳感節(jié)點(diǎn)設(shè)備協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)某一特定任務(wù)。WSN的構(gòu)想最初是由美國軍方提出的,WSN 是由大量傳感器節(jié),它能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集量化、處理融合和傳輸。 綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等先進(jìn)技術(shù),能夠協(xié)同地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息,并對其進(jìn)行處理,處理后的信息通過無線方式發(fā)送,并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送給觀察者。

它的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

①能量有限:能量是限制傳感節(jié)點(diǎn)能力、壽命的最主要的約束性條件,現(xiàn)有的傳感節(jié)點(diǎn)都是通過標(biāo)準(zhǔn)的AAA或AA 電池進(jìn)行供電,并且不能重新充電。

②計(jì)算能力有限:傳感節(jié)點(diǎn)CPU一般只具有8bit,4~8MHz的處理能力。

③存儲(chǔ)能力有限:傳感節(jié)點(diǎn)一般包括3種形式的存儲(chǔ)器,即 RAM、程序存儲(chǔ)器和工作存儲(chǔ)器。

④通信范圍有限:為了節(jié)約信號(hào)傳輸時(shí)的能量消耗,傳感節(jié)點(diǎn)的射頻模塊的傳輸能量一般為10~100mW,傳輸?shù)姆秶簿窒抻?00m~1kmo

(5)防篡改性: 傳感節(jié)點(diǎn)是一種價(jià)格低廉,結(jié)構(gòu)松散、開放的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,攻擊者一旦獲取傳感節(jié)點(diǎn)就很容易獲得和修改存儲(chǔ)在傳感節(jié)點(diǎn)中的密鑰信息以及程序代碼等。

(6)大多數(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)在進(jìn)行部署前,其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫菬o法預(yù)知的.

4.近距離通信

近距離無線通信技術(shù)的范圍比較廣,只要通信收發(fā)雙方通過無線電波傳輸信息,并且傳輸距離限制在較短的范圍內(nèi),通常是幾十米以內(nèi),就可以稱為近距離無線通信。它支持各種高速率的多媒體應(yīng)用、高質(zhì)量聲像配送、多兆字節(jié)音樂和圖像文檔傳送等。 低成本、低功耗和對等通信,是短距離無線通信技術(shù)的3個(gè)重要特征和優(yōu)勢。

常見的近距離無線通信技術(shù)特征如圖4

RFID、ZigBee、UWB、NFC及藍(lán)牙等近距離無線通信的特點(diǎn)如圖5

5.無線網(wǎng)絡(luò)

常用的無線網(wǎng)絡(luò)主要包括WiFi(無線局域網(wǎng))、ZigBee(無線局域網(wǎng))、WiMAX(無線局域網(wǎng))、3G/4G/5G(無線廣域網(wǎng))等無線接入技術(shù)。

6.全I(xiàn)P方式(IPv6)

由于物聯(lián)網(wǎng)要求“一物一地址，萬物皆互聯(lián)”，為解決物聯(lián)網(wǎng)地址容量有限問題，應(yīng)盡快推動(dòng)IPv6的普及應(yīng)用

7嵌入式技術(shù)

嵌入式系統(tǒng)也包括硬件和軟件兩部分。 硬件部分包括處理器/微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和輸入/輸出端口、 圖形控制器等。 軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件和專門解決某類問題的應(yīng)用軟件,應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為,而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編寫與硬件的交互作用。

8感知無線電

感知無線電技術(shù)是軟件無線電技術(shù)的演化，是一種新的智能無線通信技術(shù)，它具有智能型，感知無線電與軟件無線電之間的差異可由下式表達(dá)：

軟件無線電平臺(tái)+可管理=自適應(yīng)無線系統(tǒng)

自適應(yīng)無線系統(tǒng)+學(xué)習(xí)能力=感知無線電網(wǎng)絡(luò)

9.云計(jì)算

云計(jì)算是隨著虛擬化技術(shù)、處理器技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)、寬帶互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、SOA技術(shù)和自動(dòng)化管理技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的。

云計(jì)算關(guān)鍵特征：

①按需求自動(dòng)服務(wù)

②寬帶接入

③虛擬化的資源池

④快速彈性架構(gòu)

⑤可測量的服務(wù)

云部署模型：

①公共云

②私有云

③社區(qū)云

④混合云