第一章：初識物聯網

筆記由個人整理
此課程源於華爲雲學院的人人學IoT

1.1 用一杯咖啡的時間初探物聯網

• 起源：特洛伊咖啡壺
  • 物聯網的提出：早期概念定義指RFID（射頻識別）技術和設備，按預定的通信協議執行
  • 2005：國際電信聯盟引用物聯網的概念
  • 2008：IBM提出“智慧地球”
  • 2009：“感知中國”
  • 2013：德國“工業4.0”
• 時期分佈
  • 1999~2013：只是概念的提出，僅限於無線射頻領域的“物”
  • 2014~2016：Google收購Nest，物聯網從無線射頻發展到智能穿戴和智能家居
  • 2016~至今：智能穿戴和智能家居已經成熟落地並進入日常生活中
• 雲管端的邏輯體系
  • 感知層：負責信息收集和信號處理
  • 網絡層：負責終端接入和數據傳輸
  • 平臺層：負責設備通信管理、數據存儲、業務規劃
  • 應用層：負責數據呈現及客戶交互
• 物聯網應用
  • 公共事業物聯網
  • 車聯網
  • 工業物聯網
  • 智慧家庭物聯網
• 通信技術（根據業務需要採用相應的通信技術）
  • 4G、5G、LTE-V：成本較高、功耗較高、大於10mbps
    • 車聯網、視頻監控、智能機器
  • eMTC、GPRS：成本較低、功耗較低、約爲1mbps
    • 智能穿戴設備、梯聯網、電子廣告、無線ATM
  • NB-Iot：成本低、功耗低、小於100kbps
    • 遠程抄表、遠程停車、智慧農業

1.2 穩定可靠的有限通信

• 有線通信技術：穩定性強、可靠性高，但受限於媒介

  • 以太網：現有局域網採用的最通用的通信協議標準

    • 標準以太網、快速以太網、10G以太網
    • 我們熟知的路由器寬帶就是以太網技術

  • RS232：EIA制定的異步傳輸標準接口

    • 不平衡傳輸方式：單端通訊
    • 不超過20m
    • 一對一通信
    • 常見於監視和控制系統中

  • RS485：RS232進化體

    • 是爲了解決RS-232只能實現點對點通信，不能實現聯網
    • 平衡傳輸：差分傳輸
    • 幾十米到上千米
    • 允許多個從設備

  • M-Bus（Meter Bus）：戶用儀表總線

    • 一種用於非電力戶用儀表的歐洲總線標準
    • 基於osi的七層網絡參考模型，只使用到了物理層、鏈路層、網絡層、應用層，除此之外還加了管理層以便於對任意層次進行管理
    • 遠程抄表、遠程供電或電池供電系統的特殊要求
    • 適用於公用事業儀表的可靠、低成本的組網要求，幾公里連接幾百個從設備

  • PLC（電力線通信）

    • 利用電力線傳輸數據和媒體信號的一種方式

    • 通過載有信息的高頻加載與電流，用電線傳輸接收信息的適配器，再把高頻從電流中分離出來

    • 適合於通過電力線通信將電錶的數據傳輸到工業網關上，作爲家庭網絡，監控頻傳輸接收到顯示器上

1.3 百家爭鳴的無線通信

• 無線通信技術
  • 蜂窩移動通信（2\3\4G）
    • 共享單車、POS機、ATM機
  • 短距無線通信（bluetooth、WiFi、ZigBee、Z-Wave）
    • Bluetooth（藍牙）
      • 低功耗、速率快、安全性高，但節點少不適合多點布控
      • 大容量、短距離、無線數字通信技術標準
      • 由愛立信創建，作爲RS232的替代方案
      • 實現固定設備、移動設備和樓宇個人域網之間的短距離數據交換
      • 使用2.4_{2.485GHz的ISM無線電波，最高1Mbps，最大傳輸距離爲10cm}10m（可以通過增加功率達到100m）
      • 藍牙耳機、智能穿戴
    • WiFi
      • 是一種允許電子設備連接到一個無線局域網的技術
      • 覆蓋範圍廣，數據傳輸速率快，但傳輸安全性不好，穩定性差，功耗率高
    • ZigBee
      • 基於IEEE802.15.4標準的低功耗局域網協議
      • 運用於工業和智慧家庭
      • 近距離、低複雜度、自組織、低功耗、地數據速率，但物體阻擋後信號會衰減、不同芯片兼容性較差，網絡較靈活，不易維護
    • Z-Wave
      • 是一種新型的基於射頻的、低成本、低功耗、高可靠的短距離無線通信技術
      • 用於住宅照明，商業控制以及狀態讀取應用（抄表、照明、火災檢測等）
      • 有效無蓋範圍在室內是30m，室外可超過100m
      • 優點：網絡結構簡單、低功耗、低成本 、可靠性高
      • 缺點：速率較低，標準不開放，芯片只能通過Sigma Designs這唯一來源獲取

1.4 萬物互聯的LPWA

• 無線通信技術-LPWA（低功耗廣域網）
  • sigfox
    • 低功耗低成本的無線物聯專用網絡
    • 使用UNB（超窄帶）技術
    • 傳輸功耗水平非常低，可以維持一個穩定的數據連接
  • LoRa
    • 是基於開源的MAC層協議的低功耗廣域網標準，同時基於Sub-Ghz的頻段使其更容易以較低功耗遠距離通信
    • 基於擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案
    • 實現遠距離、長電池壽命、大容量的系統、進而擴展傳感網絡
  • NB-Iot
    • 是構建於蜂窩網絡的窄帶物聯網
    • 可直接部署與GSM網絡、UMTS網絡、LTE網絡
    • 具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低、架構優等特點
    • 遠程抄表、資產追蹤、智能停車、智慧農業

總結

第一章在線測試