第一章：初识物联网

笔记由个人整理
此课程源于华为云学院的人人学IoT

1.1 用一杯咖啡的时间初探物联网

• 起源：特洛伊咖啡壶
  • 物联网的提出：早期概念定义指RFID（射频识别）技术和设备，按预定的通信协议执行
  • 2005：国际电信联盟引用物联网的概念
  • 2008：IBM提出“智慧地球”
  • 2009：“感知中国”
  • 2013：德国“工业4.0”
• 时期分布
  • 1999~2013：只是概念的提出，仅限于无线射频领域的“物”
  • 2014~2016：Google收购Nest，物联网从无线射频发展到智能穿戴和智能家居
  • 2016~至今：智能穿戴和智能家居已经成熟落地并进入日常生活中
• 云管端的逻辑体系
  • 感知层：负责信息收集和信号处理
  • 网络层：负责终端接入和数据传输
  • 平台层：负责设备通信管理、数据存储、业务规划
  • 应用层：负责数据呈现及客户交互
• 物联网应用
  • 公共事业物联网
  • 车联网
  • 工业物联网
  • 智慧家庭物联网
• 通信技术（根据业务需要采用相应的通信技术）
  • 4G、5G、LTE-V：成本较高、功耗较高、大于10mbps
    • 车联网、视频监控、智能机器
  • eMTC、GPRS：成本较低、功耗较低、约为1mbps
    • 智能穿戴设备、梯联网、电子广告、无线ATM
  • NB-Iot：成本低、功耗低、小于100kbps
    • 远程抄表、远程停车、智慧农业

1.2 稳定可靠的有限通信

• 有线通信技术：稳定性强、可靠性高，但受限于媒介

  • 以太网：现有局域网采用的最通用的通信协议标准

    • 标准以太网、快速以太网、10G以太网
    • 我们熟知的路由器宽带就是以太网技术

  • RS232：EIA制定的异步传输标准接口

    • 不平衡传输方式：单端通讯
    • 不超过20m
    • 一对一通信
    • 常见于监视和控制系统中

  • RS485：RS232进化体

    • 是为了解决RS-232只能实现点对点通信，不能实现联网
    • 平衡传输：差分传输
    • 几十米到上千米
    • 允许多个从设备

  • M-Bus（Meter Bus）：户用仪表总线

    • 一种用于非电力户用仪表的欧洲总线标准
    • 基于osi的七层网络参考模型，只使用到了物理层、链路层、网络层、应用层，除此之外还加了管理层以便于对任意层次进行管理
    • 远程抄表、远程供电或电池供电系统的特殊要求
    • 适用于公用事业仪表的可靠、低成本的组网要求，几公里连接几百个从设备

  • PLC（电力线通信）

    • 利用电力线传输数据和媒体信号的一种方式

    • 通过载有信息的高频加载与电流，用电线传输接收信息的适配器，再把高频从电流中分离出来

    • 适合于通过电力线通信将电表的数据传输到工业网关上，作为家庭网络，监控频传输接收到显示器上

1.3 百家争鸣的无线通信

• 无线通信技术
  • 蜂窝移动通信（2\3\4G）
    • 共享单车、POS机、ATM机
  • 短距无线通信（bluetooth、WiFi、ZigBee、Z-Wave）
    • Bluetooth（蓝牙）
      • 低功耗、速率快、安全性高，但节点少不适合多点布控
      • 大容量、短距离、无线数字通信技术标准
      • 由爱立信创建，作为RS232的替代方案
      • 实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换
      • 使用2.4_{2.485GHz的ISM无线电波，最高1Mbps，最大传输距离为10cm}10m（可以通过增加功率达到100m）
      • 蓝牙耳机、智能穿戴
    • WiFi
      • 是一种允许电子设备连接到一个无线局域网的技术
      • 覆盖范围广，数据传输速率快，但传输安全性不好，稳定性差，功耗率高
    • ZigBee
      • 基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议
      • 运用于工业和智慧家庭
      • 近距离、低复杂度、自组织、低功耗、地数据速率，但物体阻挡后信号会衰减、不同芯片兼容性较差，网络较灵活，不易维护
    • Z-Wave
      • 是一种新型的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠的短距离无线通信技术
      • 用于住宅照明，商业控制以及状态读取应用（抄表、照明、火灾检测等）
      • 有效无盖范围在室内是30m，室外可超过100m
      • 优点：网络结构简单、低功耗、低成本 、可靠性高
      • 缺点：速率较低，标准不开放，芯片只能通过Sigma Designs这唯一来源获取

1.4 万物互联的LPWA

• 无线通信技术-LPWA（低功耗广域网）
  • sigfox
    • 低功耗低成本的无线物联专用网络
    • 使用UNB（超窄带）技术
    • 传输功耗水平非常低，可以维持一个稳定的数据连接
  • LoRa
    • 是基于开源的MAC层协议的低功耗广域网标准，同时基于Sub-Ghz的频段使其更容易以较低功耗远距离通信
    • 基于扩频技术的超远距离无线传输方案
    • 实现远距离、长电池寿命、大容量的系统、进而扩展传感网络
  • NB-Iot
    • 是构建于蜂窝网络的窄带物联网
    • 可直接部署与GSM网络、UMTS网络、LTE网络
    • 具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点
    • 远程抄表、资产追踪、智能停车、智慧农业

总结

第一章在线测试