物联网技术综述三——物联网传输技术

《物联网技术综述三——物联网传输技术》的提纲作者：谢中业导言：物联网的概念是在1999年提出的，但他发展迅速，已经成为继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。世界各国的未来信息化发展战略，均从不同概念向物联网演进。在中国，物联网技术已从实验室阶段走向实际应用，国家电网、机场安保、物流等领域已出现物联网身影。专家预计，物联网技术将用三至五年普及，将会发展为上万亿规模的高科技市场。而我国目前在传感网领域走在世界前列，中国与德国、美国、英国等一起成为国际物联网标准制定的主导国。物联网是由传感设备、终端和信息处理中心组成，本文将主要讲述物联网传感技术的相关情况。一、什么是物联网传输网络物联网：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统（GPS）、激光扫描器、环境传感器、图像感知器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。互联网中心处理平台用户用户基站传感网络传输网络应用网络数据库服务器物联网结构图短信网关网桥或交换机无线终端设备终端设备调制解调器网桥或交换机家庭带有传感器的设备工厂各种设备参数表城市中各种传感器物流RFID标签读卡器图一：物联网结构图物联网传输网络：在物联网中，对终端数据上传到服务平台并能通过服务平台获取数据的传输通道。二、物联网传输网络的作用作用：物联网传输网络是物联网数据传输的通道，他通过有线、无线的数据链路，将传感器和终端检测到的数据上传到管理平台，并接收管理平台的数据到各个扩展功能节点。物联网传输网络是内部数据与互联网平台数据的交换通道，是物联网数据与互联网数据交换的中间载体，他属于互联网中的局域网和城域网部分。三、物联网传输网络的主要构成及优缺点分析物联网传输网络是互联网的末端接入部分，根据物联网的传输介质不同，可以分为如下部分：1、以太网/宽带以太网和宽带网是互联网的主要接入形式，也是物联网传输的主要通讯载体。在物联网网络中，有以太网或宽带接入条件的固定终端应用时，可以通过终端上的以太网接口接入到网络，这种网络，继承了以太网和宽带的大数据量和低延迟的特点，可以用于传输大数据量的文件信息和流媒体信息。但这种接入形式，受限于应用网络，在不便布置以太网和宽带的地方，使用受到限制。2、GPRS/CDMA/3G无线网络作为移动无线网络，GPRS/CDMA/TD等将成为未来物联网中主要的移动通讯载体，因其具有无布线、易布置、可流动情况下工作的特点，将被大量应用在需要移动传输数据和不利于布线布网的野外场合。但这种网络由于无线交换的特点，具有一定的时延，且带宽有限，一般用来做实时性要求不高和数据量不大的场合。3、WLAN无线网络WLAN无线网络是以太网、宽带网的末端延伸，属于区域内的无线网络，他兼有以太网、宽带网的优点，又具备GPRS/CDMA/TD等网络的部分无线功能，在无线联网中发挥重要作用。但WLAN无线网络应用的范围，即受限与无线路由的信号范围，又受限于以太网、宽带网的接入，因此，一般应用在宽带接入的末端不适宜布线的场合，并作为以太网、宽带网的重要补充。4、ADSL/MODEMADSL网络是MODEM网络的升级形式，在家庭和小型办公区被广泛采用，这种网络的主要特点是实时性稍好，可为终端分配有效的外部IP（可以是动态，也可以是静态），也可以通过路由或交换机供多终端使用，但该网络速度受限，可以用来传输数据量中等的语音数据和其他数据量小的环境参数数据，使用费用虽数据量大小而不同。以上几种网络类型优缺点对比分析及数据流量：网络类型优点缺点数据流量以太网/宽带速度快、可传输大数据量信息、接入简单、可多终端共享网络、整体分摊设用成本低。只适用于固定场合、网络条件受限于其接入的运营服务商。10/100/1000M接入，实际使用可以达到10M。GPRS/CDMA无线布网简单、网络范围广、适用于野外布点、也可与终端一同移动工作。终端需要增加通讯模块，需要申请数据流量业务，使用时，流量费用较高，有长期费用存在。GPRS:100K以内CDMA:100～300KTD:1M以内WLAN无线网络兼有以太网/宽带网和GPRS/CDMA无线的共同优点。需要增加无线网卡、无线AP或无线路由等设备，无线范围受限于AP或路由的发射功率，一般空旷地范围在50～200米之间，多基站时切换不灵活，移动范围受限。WLAN:108M/54M/11M(前端受限与其他网络)ADSL/MODEM速度中等、可传输中等数据量信息、接入简单、可多终端共享网络、整体分摊设用成本低。适合家庭用户和小企业用户的应用。只适用于固定场合、网络条件受限于其接入的运营服务商。ADSL：2M/1M/512KMODEM：512/128K（MODEM因速度太低，现基本被淘汰）四、物联网传输网络应用图例1．广域分散应用：建议使用GPRS/CDMA通讯方式满足。2．区域集中应用：建议通过有线利用路由或交换机方式满足。3．区域分散应用：建议通过有线接入WLAN后，无线通讯接入满足。五、物联网传输网络应用分析1、智能化交通：智能化交通一般必须包括以下部分：道路视频监控系统、交通灯智能控制系统、车流量检测系统、车流量发布系统等。这些系统的信号分散在城市的各处，需要上传到交通指挥中心，并经过分析判断后作出控制和调度决策。分析可知，其主要的传输载体按照如下考虑：道路视频监控系统采用城市无线局域网的WLAN功能传输，在有条件的地方可以采用以太网/宽带传输，在没有城市无线局域网的情况下，可以采用高速通讯的GPRS/CDMA或3G网络传输数据。交通灯智能控制系统、车流量检测系统、车流量发布系统等因数据量较小，且不适合布线，可采用GPRS/CDMA无线网络进行检测和控制。2、智能化工厂：根据工厂内需要检测的参量不同，可进行分类分析。如机械加工工厂的设备检测，一般需要在设备上安装传感器或转换器等，并把数据传输到电脑平台，如车间本身不是纯钢结构的，可以考虑采用WLAN方式传输，也可以考虑GPRS/CDMA方式传输。但不论哪种方式传输，首先要解决的就是无线传输的电磁干扰问题。而在组装类的工厂中，一般流水线比较成熟和规范，设备的网络传输完全可以通过有线的以太网和宽带连接来实现。而在有些特殊的应用场合，如测量旋转设备、短距离往复运行设备（100米内）等场合，需要终端本身具有后备电源，将检测设备和终端一同固定在待测量设备上，并随设备一同运动，这种应用考虑使用WLAN和GPRS/CDMA方式，因为只有无线方式才适合运动的设备。3、智能物流：物流环节的重点由仓储和运输组成。在智能物流的过程中，仓储管理中的出入库管理可以采用有线网络如宽带或ADSL，而在清点货物、查寻货物和运输过程中，一般采用GPRS/CDMA方式，通过这种方式，我们在任何时间和任何地点，都可以查询到平台数据并可以将实时数据上传到平台。4、现代农业：现代农业根据是否需要参量控制，可分为环境监测型和环境监测控制型。在环境监测型现代农业中，一般设施为大棚和温室，地处偏远，投资不大，只需要检测环境参量的变化程度，网络状况相对较差，建议使用覆盖较广的GPRS/CDMA网络。而环境监测控制型温室，一般规模较大，设施齐全，有较好的配套控制设备，一般也有较好的网络，至少可以使用ADSL网络完成数据传输，同时，也可以通过WLAN功能，将ADSL扩展到更多的终端中，以扩大应用范围。5、智能家居：家电的内嵌传感器、家居的环境传感器等的数据通过家庭网络，如：宽带、ADSL等将数据汇总到家庭管理服务器，实现家居环境的查询和管理。智能家居因存在家庭的网络连接，所以组网和数据传输都较容易，一般很少使用或不使用GPRS/CDMA等网络。结尾：世界上的网络多种多样，而物联网并不是自己创造网络，他通过借助其他网络，实现物与物的互通互连，通过这种连接，我们可以“感知地球”，通过这些有形和无形的网络，我们可以“知晓一切”。让我们共同构建一个“智慧的地球”吧。