物联网通信与网络技术优秀课件

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《物联网组网技术》课件

物联网工作原理
02
物联网通过各类传感器收集物体信息，通过无线网络将信息发送至网关，再由网关将处理后的数据传输至服务器，实现物体与网络的连接。
物联网特点
03
物联网具有全面感知、可靠传输和智能处理三大特点，能够实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
物联网起源
物联网概念最早由美国科学家Kevin Ashton于1999年提出，旨在解决物资和信息的匹配问题。
MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)
CoAP是一种专门为物联网设计的通信协议，适用于资源受限的设备。它采用RESTful架构，支持观察、组播和安全传输等特性。
CoAP (Constrained Application Protocol)
物联网组网架构
01
谢谢
THANKS
农业智能化
物联网组网技术基础
以太网 (Ethernet)
以太网是一种基于局域网的通信协议，广泛应用于互联网和内部网络。它采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）机制，确保数据传输的可靠性和稳定性。
要点一
要点二
光纤通信 (Fiber-optic Communica…
光纤通信利用光信号在玻璃纤维中传输信息，具有传输速度快、容量大、抗干扰能力强等优点，适用于长距离、高带宽的通信需求。
匿名化处理
数据脱敏技术
安全多方计算
隐私保护算法
01
02
03
04
对个人信息进行匿名化处理，避免被恶意攻击者识别和追踪。
对敏感数据进行脱敏处理，保护用户隐私。
在多个参与方之间进行计算时，保护各方的隐私数据不被泄露。
利用隐私保护算法，在数据分析和处理过程中保护用户隐私。

《物联网通信技术》课件第11章

此外，处理器模块还负责处理由其他节点发来的数据。无线通信模块的基本功能是将处理器输出的数据通过无线信道与其他节点或基站通信。一般情况下，无线通信模块具有低功耗、短距离通信的特点。电源模块用于为传感器节点提供能量，一般采用微型电池供电。
另外，在无线通信模块中，当发送数据时，数据经过网络层传到数据链路层(Data Link Layer)，再由数据链路层传到物理层，如图11.1.1中的收发器所示，此时数据被转换成二进制信号以无线电波的形式传输出去。接收数据时，收发器将所接收到的无线信号经过解调后，将其向上发给MAC 层再到网络层，最终到达处理器模块，由处理器做进一步处理。
2. WSN (1） (2) 传感器节点定位技术，以数据为中心的时钟同步技术。 (3) 传感器节点能量经济使用的控制技术及数据融合技术。 (4) 各种典型场合最佳的数据传送路由算法及技术，及传
(5) 节点和网络的最佳覆盖控制技术及无线传感器网络的
(6) 新型无线传感器节点电源及其控制技术，网络数据安全技术等。
3. 无线传感器网络的动态拓扑结构和应用环境的多变性要求无线传感器网络具有自组织的能力，在任何应用环境中能够自动组网、自行配置维护、自动启动运行。自组织管理技术使终端用户避免大量繁琐的配置及操作，可方便地管理、配置和使用无线传感器网络。
11.2.2 物联网中无线传感器网络应用的难点
（1）承载通信网的异构与互联。 WSN节点通过与汇聚节点与现有的各种信息网络的互联是WSN应用的难点之一。物联网中的网络传输层是以现有的各种承载通信网为基础的信息网络，各种承载通信网就其本质而言又是一个异构的通信网，这些异构网从传输媒质、传输速率、透明性能方面都是不同的。

物联网技术物联网通信与网络技术ppt课件

2019年6月14日
物联网技术
第4章物联网通信与网络技术
4. 点对点通信及点对多点通信技术点对点通信实现网内任意两个用户之间的信息交换。电台收到带有点对点通信标识信息的数据后，比较系统号和地址码，系统号和地址码都与本地相符时，将数据传送到用户终端，否则将数据丢弃，不传送到用户终端。点对点通信时，只有1个用户可收到信息。点对点连接是两个系统或进程之间的专用通信链路，可想象成是直接连接两个系统的一条线路。两个系统独占此线路进行通信。点对点通信的对立面是广播，在广播通信中一个系统可以向多个系统传输。
2019年6月14日
物联网技术
第4章物联网通信与网络技术
4.1.1 无线通信技术
无线通信(Wireless communication)是利用电磁波信号在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式。
采用通信技术来传输信息在现代社会是十分流行和重要的，它已经成为人们生活和工作的必须，社会发展的重要工具。特别是数字通信，推动了数字化社会的形成，使人们进入信息化社会。现代无线通信基本上是分区通信或蜂窝通信，它的实现基于数字化、移动性和个人通信、分区制和频率复用、点对多点通信等基本技术。在物联网中，可以根据不同的需要来选择使用不同的无线通信技术。
WLAN 摄像机
手机
便携式计算机 PDA
WPAN
多功能设备
图4-1 无线通信网的组织结构示意图
物联网技术
第4章物联网通信与网络技术
2. 无线通信网络模型
（1）移动自组织网络移动自组织网络是对等网络，它通常包含成千上万个可以完全移动的通信节点，每个节点可视为一种个人信息设备（如配备有无线收发机的个人数字助理），能覆盖几百米的范围。MANET的目的是形成并维持一个有联系关系的多跳网络，这种网络能在节点之间传输多媒体业务。

物联网技术第4章物联网通信与网络技术44

2020/11/22
物联网技术第4章物联网通信与网络技术44
• 4. 点对点通信及点对多点通信技术 • 点对点通信实现网内任意两个用户之间的信息交换。电台收到带有点对点通信标识信息的数据后，比较系统号和地址码，系统号和地址码都与本地相符时，将数据传送到用户终端，否则将数据丢弃，不传送到用户终端。点对点通信时，只有1个用户可收到信息。 • 点对点连接是两个系统或进程之间的专用通信链路，可想象成是直接连接两个系统的一条线路。两个系统独占此线路进行通信。点对点通信的对立面是广播，在广播通信中一个系统可以向多个系统传输。
2020/11/22
物联网技术第4章物联网通信与网络技术44
• （3）短距离无线通信网 • 短距离无线通信（Short Range Wireless，SRW）是指可以在室内、办公室或封闭的公共场提供近距离通信的技术。一般，SRW可以在100m以内实现传输速度为10～100Mb/s的低功率近距离通信。SRW可分为两种：一种是传输范围在10m内，低成本、低功耗的短距离无线连接（Connectivity）的无线个人局域网（WPAN）；另一种是以更快传输速度和更大覆盖范围为目标的无线局域网（WLAN）。总而言之，通过SRW技术、手机、Headset、PDA、Notebook、数码相机、摄像机、健身器材管理设备等在没有电缆连接的情况下可以实现无线通信或操作，而且用户可以通过SRW直接接入建筑物内的局域网（LAN）及语音及数字信息网络。
物联网技术第4章物联网通信与网络技术44
2020/11/22
物联网技术第4章物联网通信与网络技术44
• 第4章物联网通信与网络技术
• 4.1 无线通信与网络概述
• 4.3无线局域网

《物联网技术》PPT课件

电力线通信技术
讲解电力线通信的基本原理、技术特点、标准协议等，分析其在物联网中的应用前景。
无线通信技术
无线局域网技术
介绍Wi-Fi、蓝牙等无线局域网技术的原理、协议栈、组网方式等，及其在物联网中的应用。
蜂窝移动通信技术
阐述2G/3G/4G/5G等蜂窝移动通信技术的演进历程、关键技术、业务应用等，分析其在物联网中的作用。
物联网设备安全威胁
包括设备漏洞、恶意软件感染、未经授权的访问等。
数据传输安全威胁
包括数据泄露、篡改、重放攻击等。
隐私泄露威胁
包括用户个人信息、位置信息、行为习惯等被非法获取和利用。
拒绝服务攻击
通过大量请求拥塞网络或耗尽系统资源，导致物联网服务不
可用。
加密与认证技术
01
02
ห้องสมุดไป่ตู้03
04
对称加密技术
03
通过云计算平台，实现物联网设备数据的集中存储、处理和分
析。
大数据分析与挖掘方法
大数据分析
对海量数据进行处理、分析和挖掘，提取有价值的信息和知识。
数据挖掘方法
包括分类、聚类、关联规则挖掘等，用于发现数据中的潜在模式和规律。
大数据在物联网中的应用
通过分析物联网设备产生的数据，实现设备故障预测、用户行为分析等功能。
采用相同的密钥进行加密和解密，如AES等算法。
非对称加密技术
采用公钥和私钥进行加密和解密，如RSA等算法。
数字签名技术
用于验证数据完整性和身份认证，如SHA-256等算法。
身份认证技术
包括用户名/密码、动态口令、生物特征识别等方式。
隐私保护策略及实践案例

物联网通信与网络技术概述(PPT 44张)

2019年2月23日Байду номын сангаас
物联网技术
第4章物联网通信与网络技术
3.分区制、越区切换和频率复用技术通信系统的容量问题是移动通信所要解决的基本问题，即大量用户与有限频带之间的矛盾。由于分配给移动通信的带宽有限，提供的信道满足不了用户的需要，必须用空间的分区制来加以补偿，也就是将通信空间划分成许多通信小区，常用六边形表示，形象地称为蜂窝。这种移动通信称作蜂窝移动通信，是移动通信的主流。频率复用也称频率再用，就是重复使用频率，在GSM网络中频率复用就是使同一频率覆盖不同的区域（一个基站或该基站的一部分(扇形天线)所覆盖的区域），这些使用同一频率的区域彼此需要相隔一定的距离（称为同频复用距离），以满足将同频干扰抑制到允许的指标之内。
2019年2月23日
物联网技术
第4章物联网通信与网络技术
2.移动性和个人化现代无线通信的重要成果之一是通信的移动性。早在19世纪末期，赫兹发明无线电后，马可尼演示海上航行船舶间的通信，这可以说是开创了无线移动通信先河。进入20世纪20 年代，有些国家的海军舰船和陆地公安部门开始正式使用移动无线电调度系统。在第二次世界大战中，有些国家军队中的通信部队利用数字编码的话音通信实现了保密通信，这包括了话音编码和脉码调制（PCM）技术。事实上，1946年开始建立了第一批商用移动电话系统，但需由话务员负责接通。其后不久，蜂窝网方式发明问世，一个适当大的地区设置多个半径约1km的蜂窝小区，互相紧密邻近排列，其中心基站可使用较低的射频发射功率，每隔几个蜂窝就可使用相同的频率，节约了无线电频谱资源的利用。
2019年2月23日
物联网技术
第4章物联网通信与网络技术
4.1.1 无线通信技术

物联网介绍PPT课件

物联网工作流程（续）
4、Savant软件
解读器与运行Savant软件的电脑系统相连接，它将收集的EPC传给Savant,随后Savant软件进入工作状态。系统通过因特网向对象名解析服务（ONS）数据库发出询问，而该数据库就像倒序式电话查号服务方式，根据收到的号码提供对应的名称。
物联网工作流程（续）
物联网的定义(续）
物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。
家中开关只需一个遥控板就可全部控制，再也不用冬天冒寒下床关灯；
回家前发条短信，浴缸里就能自动放好洗澡水；
“住”的方面（续）
足不出户，就可通过手机视频同千里之外的朋友作面对面的交谈；
不再有陌生人敲响你的家门，只为抄个水表燃气表，非常简单的数据采集器和传感装置可通过无线通道将数据反馈到接收端；
RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线通信网把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。
五、物联网的产生及发展历程
物联网的概念是在1999年提出的；过去在中国，物联网被称之为传感网。中科院早在1999年就启动了传感网的研究； 2003年，美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。 2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟（ITU）发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，正式提出了“物联网”的概念。

第05章物联网主要通讯技术31

• 它的主要目标是提供一个全世界通行的无限传输环境，通过无线电波来实现所有移动设备之间的信息传输服务。这些设备移动包括手机、笔记本电脑、PDA、数字相机、打印机等等。
• 它的实质其实就是为固定设备和移动设备建立一个通用的无线电空中接口。
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第05章物联网主要通讯技术31
5.3 蓝牙技术
第05章物联网主要通讯技术31
• 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的优点，又进一步扩展了物理层（PHY）。新标准增加了5GHz的工作频谱，使用正交频分复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）可支持6Mbps 到54Mbps 的传输速率。在MAC层上，依然使用WEP 进行安全检测。
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第05章物联网主要通讯技术31
•5.4 3G技术
• 主要3G 的应用如下：
– 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技术在社会中的应用
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第05章物联网主要通讯技术31
5.4 3G技术
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• 与有线网络相比,无线局域网有以下不足: – 网络产品昂贵,昂贵的设备增加了组网的成本。 – 传输速率慢,以太网可实现1 Gbit/s的传输速度,而无线局域网的传输速度被限制在10 Mbit/s左右，市场上一般的无线网络带宽还达不到2 Mbit/s。
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第05章物联网主要通讯技术31
• ZigBee作为一种无线联网协议，属于个人区域网络（Personal Area Network，PAN）的范畴，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。

6-1 通信和网络技术-PPT课件

单极数字信号
单极数字信号指定“1”为正电压，“0”为零电压。
电压
0
ห้องสมุดไป่ตู้
T
2T
3T
4T
5T
6T
7T
8T
9T
时间
双极归零信号
• 双极归零信号指定“1”为正电压，“0”为负电压，当由“1”转“0”或由“0”转为“1”时，信号会在改变状态之间的极短时间内回归零电压。
电压
0
T
2T
3T
4T
5T
6T
7T
8T
光缆
• 光缆是用超细玻璃纤维制成的能传送光波的传输介质。 • 光缆的传送速率高可达1000 Mb /s。 • 另外光缆传输频带宽、抗干扰能力强。 • 随着光缆通信的技术日趋完善，光纤通信已广泛应用于计算机网络通信中。
微波、红外线、激光
• 工作频率为109Hz-- 1010 Hz的电磁波称为微波。微波通信具有带宽高、容量大的特点，但也存在抗干扰能力差的特点。 • 红外线是工作频率为 1011Hz-- 1014的电磁波，通过发射和接收由信号调制的非相干红外线就可形成一条通信链路。只要收发机都处于视线内，不受其它建筑物遮挡，就可准确地进行通信。红外光通信可实现每秒兆位的速率。 • 激光是工作频率为 1014Hz-- 1015的电磁波，激光通信的原理与红外线通信原理一样，只是调制解调的是相干激光。 • 红外线和激光通信的距离一般为几公里，比微波通信短。另外红外线和激光通信受环境影响大。
频带传输
• 对于远程数据通信，因传输线路的质量，不能直接传送基带信号。为此把基带信号进行变换（调制），变为可适应远程通信的已调信号，再将已调信号通过线路进行传输，然后把已调信号进行反变换（解调），变为原始基带信号。这种利用变换—反变换（调制—解调）进行数据的传输，就是频带传输。 • 频带传输不仅解决了线路传送质量问题，而且可实现多路复用功能，提高了通信线路的利用率。不过频带传输在接收和发送端都要设置调制解调器（既包含调制器又包含解调器的设备）。

05单元5 物联网通信与网络技术

单元5 物联网通信与网络技术
物联网技术及应用基础
5.1 认识无线通信技术
5.1.3调制解调技术
单元5 物联网通信与网络技术
物联网技术及应用基础
1 什么是调制 modulation
◦ 为什么要调制？在通信系统中，任何信道都有相关的频率范围，如果需要传输的信号不在这个频率范围内，就需要将信号的频率搬到信道频率范围之内，就像将汽车开到轮船上以便渡海一样，这个过程称之为调制。
G GSSM M
CCDDM MAA IISS9955
TTDDM MAA IISS--113366
PPDDCC
第第三三代代（（33GG)) 本本世世纪纪初初期期
IMT-2000
UUM MTTSS W WCCDDM MAA
ccddm maa 22000000 TTDD-SSCCDDM MAA
◦ Space Division Multiple Address
单元5 物联网通信与网络技术
物联网技术及应用基础
5.1 认识无线通信技术
任务10：调查——无线通信应用情况
单元5 物联网通信与网络技术
物联网技术及应用基础
1G （Generation）
◦ 第一代移动通信主要采用的是模拟技术和频分多址(FDMA)技术。由于受到传输带宽的限制，不能进行移动通信的长途漫游，只能是一种区域性的移动通信系统。
◦ 无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps(兆比特/每秒)、 384kbps(千比特/每秒)以及144kbps的传输速度（此数值根据网络环境会发生变化)。
单元5 物联网通信与网络技术
物联网技术及应用基础

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有了蓝牙技术，存储于手机中的信息可以在电视机上显示出来，也可以将其中的声音信息数据进行转换，以便在 PC(个人电脑)上聆听。东芝公司已开发了一种蓝牙无线 Modem 和PC卡，将两张卡中的一张插入Modem的主机上，另一张插入PC(个人电脑)，这样用户就成功实现了与因特网的无线联网。
物联网通信与网络技术
5.1 无线通信技术概述
1．蜂窝革命蜂窝革命直观地表现在移动电话市场罕见的增长上。在 1990年，移动用户数大约是1100万。今天，这个数字是几十亿。根据国际电信联盟(ITU)的统计，全世界范围的移动用户数在2002年首次超过固定电话的用户数。更新一代的设备，添加了具有可接入Internet和内置数码照相机这样的强大功能。移动电话显著增长的原因有很多：首先是移动电话的便捷性，它们可以随使用者移动；此外，其特性决定了它们是位置感知的；再有，移动电话是与处于固定位置的地区基站进行通信的。
信息。
2．全球蜂窝网络今天的蜂窝网不再是单一的。然而，设备仅能支持众多技术中的一两种，且通常只能在某一个运营商的网络范围内运行。国际电信联盟已开发出下一代无线设备的标准。新的标准会使用更高的频率以增加其容量，新的标准也致力于消除过去人们在开发和使用的第一代、第二代网络时产生的不
兼容性。
在北美，使用较广泛的第一代数字无线网络是先进移动电话系统(Advanced Mobile Phone System，AMPS)。该网络使用蜂窝数字分组数据(Cellular Digital Packet Data，CDPD) 覆盖网络提供数据服务，它提供19.2kb/s的数据速率。CDPD 在规则的话音通道上使用空闲期提供数据服务。
移动电话仅是这场蜂窝革命中较为明显的一个方面。随着新型无线设备的引进，这些新型设备可以接入到Internet上。它们除具有可对个人信息进行组织管理以及电话功能外，现在又有了Web接入、即时消息、E-mail和其他在Internet上可获得的服务。汽车中的无线设备可以根据需要为用户下载地图和导向。
无线技术带来的第一个高潮是话音方面，现在，人们的注意力在数据上。这一市场比较大的一块是“无线”Internet。无线用户使用Internet不同于固定用户，与典型的固定设备 (诸如PC)相比，无线设备受显示和输入能力方面的限制，采用事务处理和消息会话，而不是冗长的浏览会话。无线设备由于具有位置感知能力，因而可以根据用户的地理位置对信息做适当的剪裁。信息有能力找到用户，而不需用户去搜索
5.2 蓝牙技术
5.2.1 蓝牙技术概述
蓝牙(Bluetooth)技术是由爱立信、诺基亚、 Intel、IBM和东芝五家公司于1998年5月共同提出并开发的。蓝牙技术的本质是设备间的无线连接，主要用于通信与信息设备。近年来，在电声行业中也开始使用蓝牙技术。一般情况下，工作范围是10 m 半径之内。在此范围内，可进行多台设备间的互联。但对于某些产品，设备间的连接距离甚至远隔100 m 也照样能建立蓝牙通信与信息传递。
ITU已开发出新的标准(International Mobile Telecommunication-2000，IMT-2000)。该系列标准致力于提供无缝的全球网，标准是围绕着2 GHz频带开发的。新的标准和频带提供的数据速率可达到2 Mb/s。
除定义频率使用、编码技术和传输以外，标准还需要定义移动设备如何与Internet交互。有几个标准工作组和工业联盟正在致力于实现这样的目标。无线应用协议(Wireless Application Protocol，WAP)论坛已开发出一个通用协议，该协议准许具有有限显示和输入能力的设备存取Internet。因特网工程任务组(Internet Engineering Task Force，IETF)已开发出一个移动IP标准，该标准可以使无处不在的IP协议在一个
100 Mb/s以上。这其中的很多技术现在就可获得，更多的技术在未来几年内也可获得。
无线局域网(WLAN)在架设固定网络很困难或太昂贵的地方提供网络服务。主要的WLAN标准是IEEE 802.11，它提供高达54 Mb/s的数据速率。
IEEE 802.11的一个潜在问题是与蓝牙技术的兼容性。蓝牙是一个无线网络的规范，它定义了诸如膝上型计算机 (Laptop)、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)和移动电话设备之间的无线通信。蓝牙和IEEE 802.11的某些版本使用相同的频带，如果在同一个设备上配置，这两种技术很可能会相互干扰。
宽带无线服务具有所有无线服务同样的优点：便利和廉价。运营商的服务可以比固定服务更快地交付，且没有铺设线路设备的成本。这样的服务也是移动的，几乎能够在任一地方交付。
围绕着很多不同的应用，有许多开发宽带无线标准的尝试。这些标准几乎覆盖了从无线局域网到小型无线家庭网络的所有方面。数据传输率也由2 Mb/s到100 Mb/s，甚至
移动环境下工作。
3．宽带 Internet上有越来越多的多媒体应用。在万维网(World Wide Web，WWW)的网页上有大量的图片、视频和音频信息，商业通也呈现同样的趋势。例如，E-mail常常包含了大量的多媒体附件。为了能够完全参与到通信中，要求无线网络具有与其进行通信的固定设备同样高的数据速率。通过宽带无线技术可以得到更高的数据速率。
第二代无线系统有全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications，GSM)、个人通信服务(Personal Communication Service，PCS)IS-136和PCS IS-95。PCS IS136使用时分多点接入(Time Division Multiple Access， TDMA)，PCS IS-95使用码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)。GSM和PCS IS-136使用专用信道以9.6 kb/s 的速率交付数据服务。