物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論-5-物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)

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1、桂小林1桂小林11物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概論(第5章)桂小林2物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)包含近距離無(wú)線通信技術(shù)、有線傳輸技術(shù)、遠(yuǎn)距離無(wú)線通信技術(shù)、Internet技術(shù)等。如圖5-1所示，利用近距離無(wú)線通信技術(shù)、有線傳輸技術(shù)組成局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的匯聚，利用Internet技術(shù)實(shí)現(xiàn)感知數(shù)據(jù)的共享，利用遠(yuǎn)距離無(wú)線通信技術(shù)彌補(bǔ)有線無(wú)法涉及的區(qū)域。這些技術(shù)集合在一起，成為實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵通信技術(shù)。桂小林3物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)5.1近距離無(wú)線通信技術(shù)近距離無(wú)線通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)、設(shè)備組網(wǎng)的常用通信技術(shù)，用于將傳感器、R

2、FID，以及手機(jī)等移動(dòng)感知設(shè)備的感知數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚，并通過(guò)網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)缴蠈泳W(wǎng)絡(luò)中。近距離無(wú)線通信技術(shù)通常有Wi-Fi技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)。桂小林45.1.1Wi-Fi技術(shù)5.1.1Wi-Fi技術(shù)Wi-Fi（wirelessfidelity，無(wú)線保真）技術(shù)，是一種將PC機(jī)、筆記本、移動(dòng)手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等終端以無(wú)線方式互相連接的短距離無(wú)線電通信技術(shù)。由Wi-Fi聯(lián)盟于1999發(fā)布，Wi-Fi聯(lián)盟最初為無(wú)線以太網(wǎng)相容聯(lián)盟（WirelessEthernetCompatibilityAlliance，WECA），因此，

3、Wi-Fi技術(shù)又稱無(wú)線相容性認(rèn)證技術(shù)。5.1.1Wi-Fi技術(shù)Wi-Fi聯(lián)盟主要針對(duì)移動(dòng)設(shè)備，規(guī)范了基于IEEE802.11協(xié)議的數(shù)據(jù)連接技術(shù)，用以支持包括本地?zé)o線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetworks，WLAN）、個(gè)人局域網(wǎng)（PersonalAreaNetworks，PAN）在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)。1.Wi-Fi常用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)1）工作于2.4GHz頻段、數(shù)據(jù)傳輸率最高可達(dá)11Mbps的IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)；2）工作于5GHz頻段、數(shù)據(jù)傳輸率最高可達(dá)54Mbps的IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)；3）工作于2.4GHz頻段

4、、數(shù)據(jù)傳輸率最高可達(dá)54Mbps的IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)；4）工作于2.4GHz/5GHz頻段、數(shù)據(jù)傳輸率最高可達(dá)300Mbps的IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)。Wi-Fi常用協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)桂小林85.1.1Wi-Fi技術(shù)2.Wi-Fi特點(diǎn)①覆蓋范圍廣：開(kāi)放性區(qū)域的通信距離通?？蛇_(dá)305米，封閉性區(qū)域的通信距離通常在76米到122米之間。特別是基于智能天線技術(shù)的802.11n標(biāo)準(zhǔn)，可將覆蓋范圍擴(kuò)大到幾平方公里。②傳輸速度快：基于不同的802.11標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速度可從11Mbps到450Mbps。③建網(wǎng)成本低，使用便捷：通過(guò)在機(jī)場(chǎng)、車站、咖

5、啡店、圖書(shū)館等人員較密集的地方設(shè)置“熱點(diǎn)”（HotSpot），即無(wú)線接入點(diǎn)(AccessPoint，AP)，任意具備無(wú)線接入網(wǎng)卡的設(shè)備均可利用Wi-Fi技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)。④更健康更安全：Wi-Fi技術(shù)采用IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際發(fā)射功率約為60~70毫瓦，與在200毫瓦至1瓦間的手機(jī)發(fā)射功率相比，更加安全。5.1.1Wi-Fi技術(shù)3.Wi-Fi組網(wǎng)技術(shù)利用Wi-Fi技術(shù)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)，稱為無(wú)線LAN。無(wú)線LAN有兩種模式一種是沒(méi)有接入點(diǎn)的Ad-hoc模式，利用Wi-Fi技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的之間連接，通常用在掌上游戲機(jī)、數(shù)字相機(jī)和其它電

6、子設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的之間傳輸。另一種是接入點(diǎn)模式，利用無(wú)線路由器作為訪問(wèn)接入點(diǎn)，具有無(wú)線網(wǎng)卡的臺(tái)式機(jī)、筆記本、以及具有Wi-fi接口的手機(jī)均可作為無(wú)線終端接入，形成一個(gè)由無(wú)線終端與接入點(diǎn)組成的的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)，在接入點(diǎn)模式中，Wi-Fi的設(shè)置至少需要一個(gè)接入點(diǎn)和一個(gè)或一個(gè)以上的終端。接入點(diǎn)每100ms將服務(wù)集標(biāo)示（ServiceSetIdentifier，SSID）經(jīng)由信號(hào)臺(tái)（beacons）分組廣播一次，分組的傳輸速率是1Mbit/s，并且長(zhǎng)度短，所以這個(gè)廣播動(dòng)作對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響不大。因?yàn)閃i-Fi規(guī)定的最低傳輸速率是1Mbit/s

7、，所以確保所有的Wi-Fi終端都能收到這個(gè)SSID廣播分組。圖5-1基于接入點(diǎn)模式的Wi-Fi組網(wǎng)示意圖5.1.1Wi-Fi技術(shù)4.Wi-Fi接入基于Wi-Fi技術(shù)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用方便、快捷高效，使得無(wú)線接入點(diǎn)數(shù)量迅猛增長(zhǎng)。Wi-Fi的流行接入模式IEEE802.11nIEEE802.11nWi-Fi安全技術(shù)由于Wi-Fi是采用射頻技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接及傳輸?shù)拈_(kāi)放式物理系統(tǒng)，其安全性主要表現(xiàn)在物理層、鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層。核心是數(shù)據(jù)鏈路層安全。WEP（WiredEquivalentPrivacy，WEP）IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了一種稱

8、為有線等價(jià)保密協(xié)議WEP的加密方案，提供了確保無(wú)線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)流的安全機(jī)制。WEP采用的加密算法是由RonRivetsofRSADataSecurityInc在1987年設(shè)計(jì)的40位的RC4加密算法。RC4算法屬于對(duì)稱流密碼，支持可變長(zhǎng)度密鑰。WEP