物联网复习

互联网

互联网体系结构

物联网是在物品与物品之间能够自动实现信息交换的通信网络

物联网起源于两种技术:射频识别和无线传感器网络

物联网的本质特征

  • 全面感知
  • 可靠传输
  • 智能处理

物联网与互联网的关系

  • 互联网是把计算机连接起来为人们提供信息服务的全球通信网络
  • 区别
    • 数据源的不同
    • 互联网
      • 全球性公网
      • 虚拟
      • 信息世界
    • 物联网
      • 行业性的或区域性的专网
      • 真实
      • 物理世界

物联网与传感网的关系

  • 包含关系
  • 传感网区域性比较强
  • 物联网行业性比较强

物联网与泛在网的关系

  • 广泛,目标一致
  • 泛在网侧重理想
  • 物联网侧重现实

物联网与CPS

  • 目标一致,虚拟世界和现实世界融合
  • 物联网
    • 强调应用,侧重外在表现形式
    • 强调网络联通作用
    • 强调感知
  • CPS
    • CPS强调3C的融合,侧重技术内涵
    • 强调网络的虚拟作用
    • 强调感控

通信网体系结构是国际标准化组织的7层模型

  • 物理层
  • 数据链路层
  • 网络层
  • 传输层
  • 会话层
  • 表示层
  • 应用层

物联网体系结构

  • 感知层
  • 传输层
  • 处理层
  • 应用层

物联网三层模型

  • 感知层
  • 网络层
  • 应用层

ITU-T参考模型:感知层、传输层、处理层、应用层

物联网的域模型

  • 六域模型
    • 物联网用户域
    • 目标对象域
    • 感知控制域
    • 服务提供域
    • 运维管控域
    • 资源交换域
  • 五域模型
    • 对象域
    • 通信域
    • 管理域
    • 服务域
    • 用户域

物联网的关键技术

  • 自动识别技术
  • 传感技术
  • 网络技术
  • 数据处理技术

物品信息编码

物品编码是人类认识事物、管理事物的一种方法,是人们统一认识、统一观点、交换信息的一种技术

用一组有序的符号(数字、字母或者其他符号)组合来标识不同类目物品的过程为物品编码。这组有序符号组合称为物品代码

编码作用:提供标识、分类、参照等功

物品编码种类

  • 物品分类编码
  • 物品标识编码
  • 物品属性编码

分类就是把物品的某些特征划分到不同的集合中

物品分类的原则

  • 目的性
  • 明确性
  • 包容性
  • 唯一性
  • 逻辑性

代码是一组有序的符号,代表了物品的信息表现形式一般有数字型、字母型数字字母混合型3种

物品编码的载体

  • 条码标签
  • 射频标签

条形编码体系

  • EAN.UCC系统:旨在在全球推广条形码标准和通用商务标准
  • EAN.UCC编码体系
    • 标识代码
      • 全球贸易项目代码GTIN
      • 系列货运包装箱代码SSCC
      • 全球参与方位置代码GLN
      • 全球可回收资产标识代码GRAI
      • 全球单个资产标识代码GIAI
      • 全球服务关系代码GSRN
    • 附加属性代码
      • AI+附加属性编码

产品电子代码EPC

  • 为每一件单品建立全球的、开放的标识标准,实现全球范围内对单件产品的跟踪与追溯
  • 基于RFID技术的发展
  • EPC的载体是RFID电子标签
  • EPC编码原则
    • 唯一性
    • 简单性
    • 可扩展性
    • 保密性与安全性
  • EPC编码结构
    • 一个比特串
    • 组成
      • 标头:确定码的总长度、结构、功能
      • 一系列数字字段
  • EAN.UCC系统中编码的EPC标识类型
    • EAN.UCC(十进制)—->EPC (二进制,无效验位)

ECP系统

  • 组成
    • 信息网络系统
    • 射频识别系统
    • EPC编码体系
  • 开发实例
    • 客户端模块
    • 数据存储模块
    • 数据查询模块

自动识别技术

定义:一种机器自动数据采集技术

分类

  • 数据采集技术
    • 光存储
      • 条码、OCR
    • 磁存储
      • 磁条
    • 电存储
      • IC卡
  • 特征提取技术
    • 动态特征
      • 语音
    • 属性特征
      • 化学感觉特征

条码识别

  • 分类
    • 连续型条码和非连续型条码
    • 定长条码和非定长条码
    • 双向条码和单向条码
  • 码制种类
    • 25码
    • 39码
    • EAN码
      • 我国的690-699
      • EAN-13
      • EAN-8
    • UPC码
    • ISBN
    • UCC/EAN-128
  • 条码阅读器
    • 原理
      • 扫描
      • 译码
    • 组成
      • 光源
      • 接收装置
      • 光电转换部件
      • 解码器
      • 计算机接口

二维码

  • 特点
    • 信息容量大
    • 密度高
    • 抗磨损
    • 字节数字
  • 分类
    • 行排式
    • 矩阵式
    • 邮政码
    • 彩码
    • 符合码
  • QR码特点
    • 超高速识别
    • 全方位解读
    • 高效表示汉字
  • 汉信码
    • 矩阵式二维条码
    • 深色模块表示1
    • 浅色模块表示0
  • 符号结构
    • 编码区域
    • 功能图形
  • 编码过程
    • 数据分析
    • 数据编码
    • 纠错
    • 构造最终信息
    • 在矩阵中布置模块
    • 掩模
    • 添加格式信息和版本信息

RFID射频识别技术

  • 俗称电子标签,一种自动识别技术,可以快速读写、长期跟踪管理,通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别
  • 分类
    • 按编程分类
      • 只读型
      • 读写型
    • 按工作频率划分
      • 低频率系统
      • 高频率系统
      • 超高频系统
      • 微波系统
    • 按距离划分
      • 密耦合
      • 遥耦合
      • 远距离
  • 组成
    • 电子标签
      • 信息
        • 全球唯一的标识符UID
        • 标签的生产信息
        • 用户数据
      • 分类
        • 按供电方式
          • 无源标签
          • 有源标签
        • 工作方式
          • 主动式
          • 被动式
          • 半被动式
        • 存储分类
          • 只读标签
          • 可读写标签
    • 读写器
      • 阅读器
        • 单纯实现无接触读取电子标签信息的设备
        • 功能
          • 发送和接收
          • 与标签和分离的单个物品进行通信
          • 连接主机网络
      • 编程器
        • 向电子标签写入数据的设备
        • 写入类型
          • 有线接触方式
          • 专用设备以无接触方式写入
    • 中间件
      • 组成
        • 读写器适配器
        • 事件管理器
        • 应用程序接口
    • 应用系统
      • 数据信息的存储
      • 数据信息管理
      • 电子标签的读写控制
  • RFID系统的防碰撞机制
    • 空分多址法
    • 频分多址法
    • 时分多址法

NFC

  • Near Field Communication 近场通信
    • 感应场(近场)
    • 辐射场(远场)
  • 技术指标
    • 通信频带
    • 通信距离
    • 数据传输速率
  • 组成
    • NFC模拟前端
    • 安全单元

语音识别应用

  • 命令控制和识别
  • 文字语音录入系统
  • 无人值守电话
  • 识别与翻译机

OCR光学字符识别

  • 将图像信息转换为计算机文字

通信技术

信号可理解为任何携带信息的物理量

信号分析的方法

  • 时域分析
  • 频域分析

信号处理分类

  • ASP
  • DSP
    • 过程
      • 预处理
      • 模数转换
      • 频谱分析
      • 数字滤波
      • 数模转换
      • 平滑滤波
    • 应用
      • 语音增强
      • 图像锐化
      • 微弱信号前端处理

通信方式

  • 单工通信
    • 广播电台
  • 半双工通信
    • 对讲机
  • 全双工通信

信号调制

  • 载波三个特征参数
    • 振幅
    • 频率
    • 相位
  • 数字调制技术
    • 幅移键控ASK
    • 频移键控FSK
    • 相移键控PSK
    • 正交调幅QAM
  • 多路复用
    • 频分多路复用FDM
    • 时分多路复用TDM
    • 波分多路复用WDM
    • 码分多路复用CDM

无线通信

  • 频段
    • 射频
    • 微波
  • 传播方式
    • 地波
    • 天波
    • 散射
    • 视距
  • 特征
    • 阴影效应
    • 多径效应
    • 多普勒效应
    • 远近效应

光通信

  • 光纤
  • 无线激光通信
  • 可见光通信

ZigBee

  • 一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术

物联网的数据处理

数据中心

  • 数据中心定义:可以实现信息的集中处理、存储、传输、交换和管理等功能的基础设施
  • 组成
    • 物理组成
      • 计算机设备
      • 服务器
      • 网络设备
      • 通信设备
      • 存储设备
    • 逻辑组成
      • 支撑系统
      • 计算设备
      • 业务信息系统

大数据与物联网

  • 关系
    • 物联网催生了大数据
    • 大数据丰富了物联网应用
  • 特点
    • 数据量更大
    • 数据速率更高
    • 数据更加多样化
    • 物联网对数据真实性的要求更高

数据库系统

  • 类型
    • 关系数据库
    • 层次数据库
    • 网状数据库
  • 操作
    • DBMS
    • SQL

数据挖掘

  • 过程
    • 数据处理
      • 准备
      • 选取
      • 预处理
      • 变换
    • 数据挖掘
      • 选择算法
      • 数据挖掘
    • 知识评估与表示
      • 模式选择
      • 知识评估
      • 结果可视化

搜索引擎

  • 分类
    • 全文
    • 目录索引类
  • 组成
    • 搜索器
    • 索引器
    • 检索器
    • 用户接口

网络存储

  • 直接附加存储DAS
  • 网络附加存储NAS
  • 存储区域网SAN

云计算

  • 定义:一种基于互联网的新的IT服务增加、使用和交付模式
  • 服务模式
    • 基础设施即服务
    • 平台即服务
    • 软件即服务
  • 类型
    • 公有云
    • 私有云
    • 企业云
  • 实例
    • 亚马逊云计算
      • 弹性云计算EC2
      • 简单存储服务S3
      • 简单数据库服务SDB
    • 微软云计算

普适计算

  • 特征
    • 信息空间与物理空间
    • 间断连接与轻量计算
  • 组成
    • 普适计算设备
    • 普适计算网络
    • 系统软件
    • 人机交互

物联网应用

智能电网

  • 定义:一种基于电脑驱动系统的、自发的、双向供电的系统
  • 功能框架
    • AMI
      • 高级计量体系
    • ADO
      • 高级配电运行
    • AAM
      • 高级资产管理
    • ATO
      • 高级输电运行

智能交通

  • 智能交通系统ITS
  • ITS的关键技术
    • 标识和传感技术
    • 网络与通信技术
    • 智能化软件
    • 服务技术
  • ITS组成
    • 交通信息采集
    • 互联通信
    • 交通状况监听
    • 交通控制
    • 信息发布
  • ITS体系结构
    • 感知层
    • 传输层
    • 处理层
    • 应用层
  • ETC的实现:利用RFID技术实现不停车收费

智能物流

  • 相关技术
    • 无线射频识别技术
    • EPC系统
    • 定位技术
      • GPS定位
      • 基站定位
      • Wi-Fi定位
      • 声波定位

精细农业

智能环保

智能家居

智慧医疗

智慧广场

物联网标准及发展

标准体系

  • 感知层技术
  • 传输层技术
  • 处理层技术
  • 应用层
  • 公共类技术

标准组织

  • 标准制定现状
    • 国际电联电信标准化组织ITU-T
    • 欧洲电信标准化协会ETSI
    • 国际标准化组织/国际电工委员会
    • 美国电气与电子工程师学会IEEE
      • IEEE工作组

        • TG1负责制定IEEE802.15.1标准
          • 蓝牙无线通信标准
        • TG2
          • 蓝牙与无线局域网的共存
        • TG3
          • 超宽带(UWB)标准
        • TG4
          • 低速无线个人局域网
        • TG5
          • 研究WPAN的无线网状网组网
      • IEEE 802标准

        • 802.1(高级接口)
        • 802.2(逻辑链路控制)
        • 802.3(带冲突检测的载波侦听多路访问协议CSMA/CD(以太网))
        • 802.4(令牌环总线)
        • 802.5(令牌环Token- Passing Ring)
        • 802.6(城域网)
        • 802.7(宽带局域网)
        • 802.8(光纤局域网)
        • 802.9(集成数据和语音网络)
        • 802.10(网络安全)
      • IEEE 802 参考模型

        • 物理层
        • 媒介访问控制层
        • 逻辑链路控制层
    • 第三代合作伙伴计划3GPP
    • 互联网工程任务组IETF
    • EPCglobal
  • 我国物联网标准制定现状
    • 国家传感器网络标准工作组(WGSN)
    • 中国通信标准化协会(CCSA)
    • 闪联标准工作组(IGRS)
    • 电子标签标准工作组
    • 中国物联网标准联合工作组

物联网的重要标准

  • 感知层标准

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