无线联网

关键词： 低功耗 无线 网络

无线联网（精选十篇）

无线联网 篇1

当前物联网概念异常火热, 在这一领域中, 无线物联网又是非常热门的技术, 在无线物联网中, 需要实现比WIFI网络更低成本更低功耗的设备和组网方式。相对来说, 无线物联网网络在数据率和协议复杂程度上, 有很大的削减, 量体裁衣, 为物联网实际通信需求打造了专用的联网方式。

人们熟知的无线网络, 通常是WIFI网络, 只要打开无线网卡, 就能自动获取IP地址和连接到热点 (无线路由器等) 上, 实际上的组网方式与有线的局域网方式还是一样的。在嵌入式领域, 除了WIFI之外, 还有不少的无线通信方式。它们在频率、调制方式、拓扑结构和协议复杂度上的不同, 决定了它们适用在不同的环境中, 本文就目前常见的几种应用介绍一下这些短距离通信技术应用。

2 物联网无线应用需求分析

(1) 短距离应用

短距离无线通信技术在IEE802.15协议中有规范, 早在1998年, IEEE 802.15工作组成立, 专门从事WPAN标准化工作。它的任务是开发一套适用于短程无线通信的标准, 分为4个工作组:

TG1:蓝牙工作组:蓝牙是无线个人局域网最早研究的技术;

TG2:共存工作组, 解决802.11和802.15之间共存的问题;

TG3:高速无线个人区域网络;

TG4:低速无线个人区域网络。

TG1和TG4分别是我们熟悉的蓝牙和Zig Bee技术, 蓝牙技术数据率相对高一些, 可以达到10 Mb/s, 理论上每秒可以传输1 Mbyte的数据, 实际传输速度在800 kb/s左右, 组网方式为点对点, 使用上需要完成一个配对过程, 如图1所示, 并且没有路由中继功能, 适合点对点近距离通信。

Zig Bee技术的网络特性比较突出, 数据传输采用接力式, 协议中允许网络中包含三种不同的角色, 其中高级功能的角色如路由节点和协调器节点具备路由的功能, 可以实现数据的转发, 因此可以组建大规模的网络 (可达6万个) , 在Mesh网络结构中, 每个节点的角色都是路由器, 既有实际功能又同时可以帮助其他节点转发数据。Zig Bee组网模型如图2所示。

Zig Bee技术规范中规定无线端通信波特率在250 kb/s, 厂商标准中, 会对此限制有所突破, 广州周立功公司代理的CEL模块之间可以配置成1 Mb/s的无线波特率。

在各种终端机中, 如投币游戏机、酒店洗手液盒、地铁自助服务机等, Zig Bee模块应用起来都非常合适。

在无线路灯控制中, Zig Bee技术也在各个城市开始试点, 越来越多的路灯厂商开始使用Zig Bee产品, 周立功公司的Zig Bee模块已在几家路灯厂商的实验路上运行。针对这种线型的网络, 周立功公司无线事业部推出的ZLGnet协议, 可以实现大型快速稳健的路灯系统解决方案。周立功Zig Bee模块及配置软件如图3所示。

(2) 长距离应用

在类似景观灯、路灯类型的应用中, 由于节点数很多, 如果完全使用Zig Bee技术的中继功能, 在大规模网络中, 还是会出现硬件瓶颈、网络上过多的数据包、数据包长度过长, 都会导致数据冲突, 这时, 可以使用增加主路由节点的发射功率和接收灵敏度来实现。

这种增强的路由节点好比一个通信基站, 大功率ZigBee模块输出功率可以达到100 m W (20 d Bm) , 比一般的节点要多出90 m W, 接收灵敏度也比普通节点增加8 d Bm, 通信覆盖面积可以达到半径1 500 m。Zig Bee无线路灯拓扑图如图4所示。

在2 GHz~3 GHz的频段中, 设备之间通信绕射能力比较差, 家庭使用WIFI就有这样的经验, 关上门窗, 或者置于墙后边, 信号会差很多, 因此电信运营商在2G转3G的改造中, 也不得不增加更多的基站, 在较大的楼宇中, 还要进行“室内覆盖”, 这都是这个频段本身的物理特性决定的。相比之下, 可以看到对讲机就没有这个问题, 保安们使用的对讲机, 不管在小区的哪个地方, 通话质量都很好, 因为对讲机使用的频段一般是400 MHz左右 (400 MHz、433 MHz、470 MHz等) , 这个波段的无线信号可以通过门窗和空隙, 绕射传播。通俗地讲, 频段越高越类似于光, 光是直线传播的, 频段低的就像声音, 绕射能力强。

因此, 在非组网模式 (点对点, 点对多点) , 还可以使用433 MHz的无线数传模块, 但是通信数据率会比较低, 组网路由的能力也会差一些。

(3) 低功耗应用

在嵌入式应用中, 通常设备不能与市电相连, 只能用电池供电, 如传感器、有源RFID和无线的水及燃气表头等, 要求几个月甚至几年不能更换电池, 而且电池的体积受限, 容量通常也在1 000 m Ah以内, 应用WIFI技术显然不能满足功耗要求, 而采用433 MHz无线数传模块和2.4 GHz的Zig Bee模块, 因为硬件调制方式和运行的通信协议栈的原因, 在功耗上可满足以上的需求, 这些模块在发送接收时只有十几毫安的电流, 并且这些收发器启动完毕进入工作状态只需要毫秒级甚至微秒级的时间完成小数据量的发送, 马上进入休眠模式, 电流维持在几微安, 小容量的电池就可以用上几个月。

另外一个低功耗因素还在于, 运行WIFI协议的设备通常需要运行高端的操作系统, 如Win CE或者Linux等, 这些系统流畅的运行需要至少ARM9以上的处理器, 主频也上百兆, 这一部分也是非常耗电的。相比之下, 无线物联网节点应用功能单一, 只需要简单的操作系统或者前后台系统就可以实现, 对处理器要求低, 在复杂应用中, 还可以考虑使用ARM系列的conrtex-M0处理器, 如NXP公司的LPC1000等, 功能非常强大, 功耗和价格与以往的8位单片机不相上下。操作系统也可以运行类似Tiny OS, μcos-II等, 实时性非常好。

(4) 价格敏感应用

目前优质的无线通信模块价格较高, 因为射频原材料, 如微波PCB板材、射频芯片及高频电容电感等, 都还比较贵, 而且在设计无线前端的走线和阻抗匹配时, 需要一套完整的传输线理论基础, 并且还要有可实际操作的设计步骤和验证设备, 因此技术门槛还比较高。国内一些专注于无线通信领域的团队, 深入钻研了无线射频技术之后, 也自己做了不少工作, 例如周立功无线事业部使用2.4 GHz射频芯片设计生产的Zig Bee模块ZM2410, 已完成射频前端及整机设计验证、板材及加工工艺攻关、射频一致性测试、高品质射频器件采购存货等前期准备工作, 具备本土优势和品质保障的模块, 价格上非常有优势。

3 展望

无线物联网技术与智能制造 篇2

尹振方

（江苏大学机械工程学院仪器科学与工程系，江苏，镇江，212013）摘要：目前传统制造业正面临着劳动力成本过高，生产效率偏低，原材料利用率较低，能耗过高，服务水平相对落后等严峻挑战，严重影响到制造企业的市场竞争力和影响力。本篇报告主要简介了物联网技术在传统制造业中的使用情况和发展前景，详细介绍了与物联网相结合的智能生产线在生产要素使用方面的优势及使用情况。对未来智能制造，智能生产线的大规模投入做了预测。关键词：制造业，物联网，生产要素，智能生产线。

英文题名

Abstract: At present, the traditional manufacturing industry is facing high labor costs, low production efficiency, raw material utilization rate is low, energy consumption is too high, the service level is relatively backward and other challenges, seriously affect the market competitiveness of manufacturing enterprises and influence.This paper mainly introduces the use and development of networking technology in the traditional manufacturing industry, and introduces the IOT combining intelligent production line in the use of the advantages and use of the factors of production.The future of intelligent manufacturing, large-scale investment in intelligent production line has been predicted.Keywords: Manufacturing, Internet of things, production factors, intelligent production lines.1引言

目前传统制造业正面临着劳动力成本过高，生产效率偏低，原材料利用率较低，能耗过高，服务水平相对落后等严峻挑战，严重影响到制造企业的市场竞争力和影响力。随着工业4.0的到来，智能工厂，智能制造等新概念的引入为传统制造业的发展注入了新的活力。以往生产之中，生产线的原料浪费，生产线的自我检查必须要有人为完成，如今随着物联网技术的发展，以及配套硬件设备的研发，无人生产的出现不在是局限于科幻小说之中的幻想。2技术发展现状及趋势

智能制造源于人工智能的研究。人工智能就是用人工方法在计算机上实现的智能。随着产品性能的完善化及其结构的复杂化、精细化，以及功能的多样化，促使产品所包含的设计信息和工艺信息量猛增，随之生产线和生产设备内部的信息流量增加，制造过程和管理工作的信息量也必然剧增，因而促使制造技术发展的热点与前沿，转向了提高制造系统对于爆炸性增长的制造信息处理的能力、效率及规模上。先进的制造设备离开了信息的输入就无法运转，柔性制造系统（FMS）一旦被切断信息来源就会立刻停止工作。专家认为，制造系统正在由原先的能量驱动型转变为信息驱动型，这就要求制造系统不但要具备柔性，而且还要表现出智能，否则是难以处理如此大量而复杂的信息工作量的。其次，瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境，也要求制造系统表现出更高的灵活、敏捷

和智能。因此，智能制造越来越受到高度的重视。纵览全球，虽然总体而言智能制造尚处于概念和实验阶段，但各国政府均将此列入国家发展计划，大力推动实施。1992年美国执行新技术政策，大力支持被总统称之的关键重大技术（Critical Techniloty），包括信息技术和新的制造工艺，智能制造技术自在其中，美国政府希望借助此举改造传统工业并启动新产业。

无线物联网属于物联网的其中一种，从大方向来说，物联网可以分为有线和无线两种，有线主要以总线为主，无线目前有zigbee、zwave、wifi、射频、蓝牙等几种。有线技术最大的特点是信号稳定，出现网络故障几率最低。缺点是需要布线，安装需要编程，如果出现一处问题可能会引起一连串的反应。主要应用工业比较合适，无线的特点是安装简单，操作简单，易学易用，一般普通人都能很容易学会并使用。一般用于比较常用的一些设备，比如最近炒得很火的智能家居，就属于无线物联网的其中一种。

与此同时为了规范物联网之中的无线设备的生产与研发，促进智能制造的健康发展需要对物联网之中的无线技术进行研究。

物联网是社会需求和技术两方面发展的结果，社会需求促使人们去努力发展技术，而技术的成熟使物联网逐步成为现实。物联网将建立更广泛的连接，更到位的感知和更深入的智能。有鉴于此，在物联网关键技术中，无线传感网技术无疑占有非常重要的地位，它可以实现广泛的连接和传感，为智能化奠定坚实的基础。无线传感网的主要内容是传感和无线传输，在无线传感网中，由于需要在很小的范围内布置大量的无线节点，近距离无线通信技术在其中占有非常重要的地位。

3核心或者关键技术介绍 1）无线传感器技术

无线传感器的组成模块封装在一个外壳内，在工作时它将由电池或振动发电机提供电源，构成无线传感器网络节点，由随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微型节点，通过自组织的方式构成网络。

传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。2）无线传感网络

传感器网络实现了数据的采集、处理和传输三种功能。它与通信技术和计算机技术共同构成信息技术的三大支柱。

无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。

无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。潜在的应用领域可以归纳为: 军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。

3）低功耗传感网络

ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称（又称紫蜂协议）来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。

长期以来，低价位、低速率、短距离、低功率的无线通讯市场一直存在着。蓝牙的出现，曾让工业控制、家用自动控制、玩具制造商等业者雀跃不已，但是蓝牙的售价一直居高不下，严重影响了这些厂商的使用意愿。如今，这些业者都参加了IEEE802.15.4小组，负责制定ZigBee的物理层和媒体介质访问层。IEEE802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率(<250kbps)、工作在2.4GHz和868/915MHz的无线技术，用于个人区域网和对等网络。它是ZigBee应用层和网络层协议的基础。ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数据从一个网络节点传到另一个节点，所以它们的通信效率非常高。4数据分析

互联网是先有计算机终端系统，然后再互联成为网络，终端系统可以脱离网络独立存在。在互联网中，网络设备用网络中惟一的IP地址标识，资源定位和信息传输依赖于终端、路由器、服务器等网络设备的IP地址。如果想访问互联网中的资源，首先要知道存放资源的服务器IP地址。可以说现有的互联网是一个以地址为中心的网络。

传感器网络是任务型的网络，脱离传感器网络谈论传感器节点没有任何意义。传感器网络中的节点采用节点编号标识，节点编号是否需要全网惟一取决于网络通信协议的设计。由于传感器节点随机部署，构成的传感器网络与节点编号之间的关系是完全动态的，表现为节点编号与节点位置没有必然联系。用户使用传感器网络查询事件时，直接将所关心的事件通告给网络，而不是通告给某个确定编号的节点。网络在获得指定事件的信息后汇报给用户。这种以数据本身作为查询或传输线索的思想更接近于自然语言交流的习惯。所以通常说传感器网络是一个以数据为中心的网络。5 工业电磁干扰

电磁干扰起因复杂，类型多变，可能起源于系统内部，也可能来自系统外部。本文就工控系统中普遍存在的各种电磁干扰的类型、起因、后果进行初步分析。

另外，由于在工控系统中PLC已经得到了越来越广泛的应用，而PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业安全生产和经济运行，其抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。4典型案例分析

1.基于无线物联网的智能原材料监控系统案例简介

2013年 中航力源在苏州投建了中国第一条智能生产线。这条生产线将信息化技术和总体控制系统融合到液压泵核心零部件的制造过程，完成机器代人工程，具备数字化建模、智能运行管控、设备自主智能管理、资源可视化监测、实时联网数据采集共享分析、精益化生产等智能制造特征，初步实现该零件制造生产自动化、数字化、智能化。同时，mes系统的运用使得生产线的管理实现自动化，智能化。

以前的生产线，设备利用率只有40%至60%，而这条智能制造生产线可达到85%以上；以前这样一条生产线，需要30名工人，而现在只需要5名核心人才在后台进行操作控制。

在这条生产线上，一种产品完成生产之后，系统会自动根据生产计划进行设备调整，可以快速切换到第二种产品的生产。以前，公司所有产品的制造过程都是靠人工来完成，设备利用率低、生产效率低、产能不稳定。

而在这条智能制造生产线上，设备利用率是一个“定值”，设置多少就是多少，可实现设备资源的最优配置。2 智能原材料监控系统案例分析

通过无线物联网的建立，传感器网络的建立，这条生产线上的所有生产要素信息都被物联网系统所囊括，当生产线上的物料发生缺失，通过传感器的网络即时将信息传达到中央控制室，通过即时的计算机数据分析处理，将工业生产线上的即时数据进行整理，并对于应即时处理的部分作出即时处理。

生产线中每隔20米左右便设有WiFi盒子，以保证数据网络的通畅高效。这个系统使用的是mes无线传感网络控制系统，是当下较为先进的控制网络，使得整体系统更加稳定，对外通讯接口较多，可以讲更多的生产要素数据及时加入到数据网络之中进行整体的分析。

而工人在生产之中作为一个对整体系统进行微调的角色，通过对参数的改变，达到改变生产结果的目的。5应用前景

1）无线传感器应用前景

正是由于低功耗无线传感节点在如此广范围内的应用，使得它受到了来自军事、工业和商业以及学术专家的极大关注。其发展方向必然是无线通信的网络化，6

即通过自组网的方式形成动态、自适应的无线传感网络。而无线传感网络(WSN)是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分功能来实现降低功耗的目的。

除开以上所讲两种发展趋势之外，无线传感模块的应用和发展还具有极大的发展空间和良好的发展方向。当前对无线传感模块的应用都是静止性的，就目前存在的无线传感网络（WSN），构成网络的各个节点都是被固定的安放在一个地方，要实现对整个环境的检测，就需要向环境中投放大量的无线传感节点。这样一来成本就会非常的高。若实现无线传感模块对信息的移动式采集，则在同一个环境内投放更少的节点，就能实现对环境的全面检测。

正是由于当前能耗对无线传感模块的影响，低功耗研究才上升为一个热点领域，不论是使用电源或者电池供电，在实现低功耗后，无线传感模块的发展趋势必然是自生能源式的。利用太阳能、振动能量、地热、风能等实现无线传感模块的电能供应对于全面提高无线传感模块的能力将会起到巨大的作用。2）无线物联网技术应用前景

WSN 网络是面向应用的，贴近客观物理世界的网络系统，其产生 和发展一直都与应用相联系。多年来经过不同领域研究人员的演绎，WSN技术在军事领域、精细农业、安全监控、环保监测、建筑领域、医疗监护、工业监控、智能交通、物流管理、自由空间探索、智能家居等领域的应用得到了充分的肯定和展示。2005年，美国军方成功测试了由美国Crossbow产品组建的枪声定位系统，为救护、反恐提供有力手段。美国科学应用国际公司采用无线传感器网络，构筑了一个电子周边防御系统，为美国军方提供军事防御和情报信息。中国中科院微系统所主导的团队积极开展基于WSN的电子围栏技术的边境防御系统的研发和试点，已取得了阶段性的成果。

在民用安全监控方面，英国的一家博物馆利用无线传感器网络设计了一个报警系统，他们将节点放在珍贵文物或艺术品的底部或背面，通过侦测灯光的亮度改变和振动情况，来判断展览品的安全状态。中科院计算所在故宫博物院实施的文物安全监控系统也是WSN技术在民用安防领域中的典型应用。

在医疗监控方面，美国英特尔公司目前正在研制家庭护理的无线传感器网络系统，作为美国“应对老龄化社会技术项目”的一项重要内容。另外，在对特殊 7

医 院(精神残障类)中病人的位置监控方面，WSN也有巨大应用潜力。

在智能交通方面，美国交通部提出了“国家智能交通系统项目规划”，预计到2025年全面投入使用。该系统综合运用大量传感器网络，配合GPS系统、区域网络系统等资源，实现对交通车辆的优化调度，并为个体交通推荐实时的、最佳的行车路线服务。WSN网络自由部署、自组织工作模式使其在自然科学探索方面有巨大的应用潜力。2005年，澳洲的科学家利用WSN技术来探测北澳大利亚蟾蜍的分布情况。佛罗里达宇航中心计划借助于航天器布撒的传感器节点实现对星球表面大范围、长时期、近距离的监测和探索。智能家居领域是WSN技术能够大展拳脚的地方。浙江大学计算机系的研究人员开发了一种基于WSN网络的无线水表系统，能够实现水表的自动抄录。复旦大学、电子科技大学等单位研制了基于WSN网络的智能楼宇系统，其典型结构包括了照明控制、警报门禁，以及家电控制的PC系统。各部件自治组网，最终由PC机将信息发布在互联网上。人们可以通过互联网终端对家庭状况实施监测。

WSN在应用领域的发展可谓方兴未艾，要想进一步推进该技术的发展，让其更好为社会和人们的生活服务，不仅需要研究人员开展广泛的应用系统研究，更需要国家、地区，以及优质企业在各个层面上的大力推动和支持。3）无限物联网应用于工业生产

随着无线传感器发展，及其配套网络的日益完善，智能网络可以从工业生产到民用生活全面展开。智能生产，智能工厂的技术可以应用于智能家居，智能家居，智能交通之中。

同时虚拟现实技术的发展，如果将虚拟现实和无线传感器网络相结合，计算机小型化，可穿戴终端的日趋发展。不难想象未来的工厂之中，在生产线上，生产要素被即时监控，通过无线物联网传送到中央处理器进行数据分析。再将数据和处理结果传递到个人终端上，工人通过虚拟现实技术可以身临其境的观看生产现场，并结合数据分析作出即时的判断处理。6 结束语

要让未来的无线物联网做到畅通无阻，首先要能让移动终端能力方便快捷的接入和高速的带宽，这些是无线移动通信网重点发展的方向。其次有无处不在的网络节点，放置我们需要的区域，如超市。医院，仓库等。通过这些节点我们能 8

实时的对目标物体进行监控处理。最后是无处不在的互联网，这也是物联网的核，任何物体是靠互联网连在一起的，通过互联网的连接到才能实现远端监控和处理，才能让物体更智能。

无线传感器技术的发展使得原始的工业生产发生巨大的变化，工业生产中的物料，器件的监控从人转移到人机互动之中。无线传感器网络和智能 参考文献

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[3] 沈兆军.利用GSM短信业务实现智能家具(M).微计算机信息.2009，35-36

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[5]金纯,罗风等编著.zigbee技术基础及案例分析[M].国防大学出版社.2009,14-15

物联网和无线城市 篇3

关于物联网的结构,目前没有一个很标准的阐述。但不管怎么说,它有三个不可缺少的部分。第一是感知部分,就是要把各种物体的信息能够感知出来。我们通过在物体安装RFID传感器,甚至是二维码、摄像机、照相机等等各种各样的传感设备,可以把物体的各种数据和信息实时取下来。第二是可靠传递的部分,我们把它叫做传递层。从物体身上取得的各种各样的信息必须要传出去,今天无所不在的网络已经具备了这个条件。第三是智能处理层。信息传送以后必须利用云计算、模糊识别等技术,在短时间内进行海量的处理才能有作用。

在这个过程中,大量的产业可以参与其中。 最典型的就是物联网在汽车上的应用。在汽车上装上传感器,装上通信模块,这样所有的汽车信号就跟人联系在一起,汽车就有了智慧,车主可以随时控制自己的车,厂商可以知道车辆运行的情况,交管部门可以解决交通堵塞的问题。

物联网不光是从机器到机器,还有动物与动物、人与动物之间。我们和国家农业部合作,已经在包括牛、羊在内的很多动物身上贴了二维码,可以把动物成长的整个过程记录在二维码上,顾客甚至通过普通的手机就知道这块牛肉从牛到牛肉的整个过程,这对确保食品安全有非常大的作用。

所以说,物联网现在不是一个幻想,物联网已经成为现实。因为我们现在已经有了物联网发展的基本条件——无处不在的网络。

刚才所说的三个层次,其实包括了各行各业,除了ICT行业以外,其他各个行业都有参与和发展的机会。比如移动通信行业,很多国家的手机普及率已经超过了100%,全球60多亿人,如果每人一个手机,那就是60多亿部手机。如果延伸出来,把手机的芯片装到所有的机器装备上,甚至动物和植物上,就不是60亿、100亿,而是几千亿个连接的问题,这无疑大大延伸了电信行业扩展的空间。

所以,提出了物联网的概念以后,相关的传感器、RFID,都得到了快速的发展。物联网也确实可以使城市更具有智慧,能够实现人与人的沟通,实现人与物、物与物之间的交流,是城市信息化中的一个非常重要的环节。

我今天还想说的第二个概念就是无线城市。无线城市我们已经说了很多年,所谓无线城市,通常是指利用各种无线接入的技术,为城市提供随时随地随需的无线网络的接入,并且借助丰富的无线信息化的应用,为市民、企业、外来的访客和旅游者、政府机构提供安全、方便、快捷、高效的无线应用服务。

在过去很多年当中,我们一直把“覆盖度如何”来作为无线城市化有没有达到的一个最重要的衡量标准。其实,覆盖只是一个基础,普通市民并不关心覆盖,他关心的是无线城市可以带来什么样的应用。值得高兴的是,在中国,随着3G技术的推广,无线城市已经从“强调网络覆盖”转到了现在的“强调应用”。 通过无线城市的发展来改善城市的投资环境,促进城市产业结构的优化,带动一系列的产业发展,提高政府服务市民的效率。

广东的珠海市,在做了一个无线城市的系统之后,普通的市民只要输入他的身份证号码,就可以获得各种各样的服务。比如他要开车出行,可以通过这个系统知道珠海市任何一条道路目前的交通情况,然后决定出行的方式;普通市民还可以随时调看珠海与澳门之间出入过关的实时录像,以确定通关时机。这就大大方便了市民。

我做了很多次的调研,一个很深的体会是,无论是2G、3G、4G,百姓并不最关心是什么样的网络,他们最关心的是我们利用无处不在的网络,能够给老百姓的生活带来哪些便利。

最后,关于ICT在城市中应用,我想对同行表明几个观点:

第一,随着ICT技术的日新月异,技术融合的趋势越来越明显。比如现在的手机和电脑越来越融合了,智能手机具有电脑的操作系统,就是一个小电脑。 而现在出来的平板电脑则采用了手机的操作系统,它在拥有电脑的功能的同时还具有手机所有的功能。这种一体化的趋势对我们的经营模式会带来很大的影响。

第二,ICT产业的价值链结构发生了变化。现在许多终端设备的制造厂也直接参与了信息服务的领域。比如手机生产商在手机中加入了很多客户端,客户可以直接从厂家提供的内容中得到服务,直接提供了像音乐下载,各种各样的软件下载等等各种信息服务和内容服务,这也是目前的一个新的趋势。

第三,ICT产业除了自身的结构发生变化以外,我们还介入了许多延伸的领域。比如手机电视、手机音乐、手机影视、手机游戏等,涉及到了娱乐业;手机报、电子书等涉及到了媒体业;手机银行则涉及到了金融业。

根据这三个方面的变化,我觉得一方面电信企业要不断地改变自己,去适应这种变化,不能所有的事情都由电信企业来通吃。另外,要加强行业内的工作,加强行业之间的合作,这种合作比过去以往任何时候都显得重要。

信息化和城市化给大家带来了新的机会,但是我们需要加强合作,需要建立新的生态系统,需要建立新的經营模式,需要创造合作共赢的局面。

基于物联网的无线温度监测系统 篇4

温度采集在很多应用系统中都有极其重要的作用。如婴儿保温箱恒温控制系统等。传统的温度测量一般采用有线系统测量, 具有布线繁琐、添加节点复杂等困难、可靠性低等缺点, 而且单个保温箱控制失效一般由工作人员检查得知, 容易发生意外。基于基于物联网[1]的无线温度检测系统采用无线采集数据、传输, 通过互联网将采集的数据和设备状态传到远程用户, 实现远程用户对现场数据和设备状态的实时监控, 极大地提高了系统的可靠性。

1 基于物联网的无线温度监测系统的体系结构

本系统由传感器节点、协调器节点、主控机、互联网和远程监控用户组成。基于物联网的无线温度检测系统的体系结构如图1所示。

由传感器节点和协调器节点构成了物联网的感知层, 由无线网和互联网构成了物联网的传输层, 由主控机和远程用户构成了物联网的应用层[2]。传感器节点采集现场的温度, 通过无线的方式传输到协调器节点, 协调器节点通过RS232总线将采集到的数据传到主控机中, 主控机对采集到的数据分析、存储、预处理、报警等处理, 远程用户通过互联网对设备的状态实时监控。

2 传感器节点的设计

传感器节点用于保温箱温度的采集、标度变换、数据传输等。传感器节点由电源模块、传感器模块、处理器模块和通信模块组成, 如图2所示。

2.1 传感器节点的硬件结构

处理器模块和通信模块由CC2530[3]实现。CC2530是德州仪器开发的用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、Zig Bee应用的一个真正的片上系统解决方案, 内部集成了具有代码预取功能的低功耗8051微控制器内核, 能够以非常低的成本建立强大的网络节点。CC2530具有不同的运行模式, 使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。CC2530内部集成了一个温度传感器和一个12位的A/D转换器, 但其精度不高, 所以传感器模块由STH15实现。SHT15是Sensirion公司温湿度传感器, 两线制的串行接口与内部的电压调整, 使外围系统集成变得快速而简单, 该产品具有品质卓越、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。

2.2 传感器节点的软件设计

传感器节点上电后对定时器、串行口、看门狗、中断系统、STH15传感器等硬件进行初始化, 然后发现协调器节点并通过认证程序[4]通过协调器节点的认证加入到传感网。只有经过协调器节点认证后的传感器节点才能向协调器发送数据。传感器节点向协调器节点发送数据的格式如图3所示:

3 协调器节点的设计

协调器节点用于无线网络的管理, 对传感器节点进行认证, 只有通过认证的传感器节点才能在网络中发送有效的数据。协调器节点由电源模块、串口模块、处理器模块和通信模块组成, 结构如图4所示:

串口模块由MAX232[5]实现, 用来实现协调器节点和主控机的通信。处理器模块和通信模块由CC2530实现, 负责接收传感器节点的发送的数据, 进行数据预处理, 然后将数据通过串行口送到主控机中。主控机的功能是接收协调器节点的数据, 对数据进行分析、处理、存储, 通过服务器程序将数据发送发到远程用户端, 实现远程用户对设备状态的实时监测。主控机和协调器节点通信的数据帧格式如图5所示:

帧标志为0111111011111111, 表示帧的开始和结束;节点数表示本次采集数据的节点数量;节点名称是各个节点的逻辑地址, 数据位本次采集到的温度值, 校验码采用累加和校验。

系统实现

将4个传感器节点分布在不同位置, 设置不同的环境温度, 在主控机上设置温度的报警阈值, 其它主机通过互联网, 实时监测传感器节点的温度。在实验的过程中将4号节点关闭, 然后再打开, 通过远程监控端查看各传感器节点的状态, 如图6所示:

通过实验, 能够准确地测得各传感器节点的温度值, 在2、3、4次采样的数据中节点4的值为“*”, 是因为实验过程中关闭了4号节点, 打开4号节点后其温度值正确地传到了客户端。实验结果和实验现场完全一致。

4 结束语

分析了物联网技术和温度采集的方法, 采用CC2530和STH15实现了温度的无线采集、传输, 远程用户通过Internet, 可对设备状态进行在线监测, 实现了基于物联网的无线温度监测系统, 解决了有线数据采集的弊端, 杜绝了单个设备节点失效后设备状态无法检测的缺点。本系统采用不同的传感器, 可实现湿度、气体浓度、压力等现场数据的实时监测。

参考文献

[1]孙其博, 刘杰.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报, 2010 (6) :1-9.

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无线上网易受攻击没联网也可能被盗 篇5

在拉斯韦加斯举行的一次电脑安全会议上，研究人员展示了如何完全控制苹果公司的一台MacBook笔记本电脑。但是，研究人员戴维?梅诺和乔恩?埃尔奇说，这种攻击电脑的方法适用于多种电脑，包括采用微软公司Windows或免费的Linux操作系统的电脑。

身为安全工程公司研究人员的梅诺说：“问题本身不在苹果电脑，

这是整个行业的一个系统问题。”对于过去五年里习惯于无线上网的许多人来说，这种攻击无线上网电脑的方法具有广泛的影响。

专门研究数据安全的软件工程师菲尔?齐默尔曼说：“这是一个令人震惊的弱点。现在，我宁可使用网线上网。”

梅诺和埃尔奇向与会者播放了一段录像。他们利用一个无线网卡上的弱点，向一台MacBook笔记本电脑上输入一个称为“根目录软件包”的程序，就能够在这台电脑上创建、读取和删除文件。根目录软件包是一个几乎无法发现的程序，犯罪分子可用它盗取登录密码，获得敏感信息。

物联网引导无线通讯技术发展 篇6

自从2005年，由国际电信联盟正式提出“物联网”的概念以来，物联网迅速的成为了全球新一轮科技和经济科技发展的战略制高点之一，全世界各国纷纷聚焦物联网发展。物联网具有整合感知识别、传输互联和计算处理等功能，是对新一代信息技术的高度集成和综合运用。加快发展物联网，将为我国在建设结构优化，清洁安全和吸纳就业能力强等方面，提供强有力的保障和支撑。当前我国已经赋予物联网拉动经济增长的重要历史使命。可以这样理解物联网的本质：它是借助于网络智慧化的实现，通过网络，把各种事物以信息化的方式表现出来；利用先进传感技术将物品之间进行智慧的“交流”，不需要人的干预；通过互联网来实现物品的信息的互联，自动识别信息和共享。目前物联网的大力发展使了无线通讯技术竞争日益激烈。

二、 物联网

物联网中的“物”，就是需要设计、生产出来的产品。在物联网发展的初级阶段，融合了一个或几个网络面向人与物、物与物的通信。物联网是一个概念，即任何项目可以连接到互联网检索信息来提升其内在的价值。后来，物联网被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次大浪潮。为更好的实现互联功能，做到把感知到的信息无障碍的，高可靠的，高安全的进行传送，这就需要传感器网络，移动通信技术和互联网技术等等的融合。进入物联网时代，物的所有属性的数字化和其借助信息化手段全过程管理是势在必行的，而且，在很大程度上需引进创新的手段和方法。物联网最为明显的特征是物物相连，而无需人为的干预，因此也极大程度得提升效率，这也降低了人工带来的不稳定性。因此，物联网在行业应用中将发挥无穷的潜力。 物联网在各个行业，各个领域应用中，末端设备和设施，与“ 外在使能”的物理界实体，是都需要通过各种传感器设备、无线通信网络实现互联互通的，这是实现其“智能化物件或动物”的特质。物联网的目标就是发展绿色全无线技术，包括通讯，感知等等不仅要求极低功耗，而且要求全无线覆盖，强安全通讯，高可靠连接，能自我修，复大组网规模。应用是物联网发展的关键驱动，众多专项中，最具现实意义的也正是“应用推广专项行动”。

三、 IPv6：为物联网插上腾飞的翅膀

物联网发展的美好愿景是“让万物相连”。然而，目前这一愿景却无法实现，一方面物联网是受到来自网络，技术和终端的制约；另一方面，是IP地址的日益短缺。在IPv4地址已经分配完毕的今天，虽然通过地址转换等技术可以暂时缓解短缺难题，但这却不是长久之计。IPv6是业界公认解决IP地址枯竭问题的“良药”，有一句广为流传的话形容IPv6：“可以为地球上的每粒沙子都分配一个IP地址”。而“物联网”最基本的要求是首先要为每个物体分配一个IP地址，才能实现物与物之间的通信。唯有尽快在全球范围内推广IPv6技术，才能为物联网的发展奠定良好的基础。未来，如果业界能够进一步加快IPv6的推进步伐，那么将呈现出物联网和IPv6相互促进、共同发展的美好局面。 2011中国无线世界暨物联网大会”作为国内最具权威性的无线技术产业国际盛会，旨在分享和推动无线技术领域技术革新，打造高端信息交互平台，并发掘无线技术在物联网产业中的市场机遇。

四、 结束语

物联网的前景是广阔的，而随着物联网越来越受到重视，以及未来相关扶持政策不断出台，市场对于物联网行业的预期也会不断提高。国家发改委近日会同多部委印发了《物联网发展专项行动计划（2013-2015）》。计划包含了顶层设计、技术研发、标准制定、应用推广、商业模式、产业支撑、法律法规、安全保障、政府扶持、人才培养10个专项行动计划。但市场经济的灵魂是竞争，是创新，通过竞争，创新发展、优胜劣汰，推动生产力的发展和人类社会的进步。计划方案显示，到2015 年，我国将在工业、农业、节能环保、商贸流通、交通能源、公共安全、社会事业、城市管理、安全生产等领域开展物联网应用示范，部分领域实现规模化推广。相关产品价格会迅速的下降，这有利于物联网应用的普及和推广，当然，也会加剧产业之间的竞争，企业将面临调整和重组，或将造就出若干领先企业，有利于企业做大做强。首届世界物联网论坛将于2014年3月6日至8日在韩国首尔举行，并为出席者与演讲者提供一个平台，就如何培育和发展物聯网技术及应用进步以造福社会进行思想交流和分享最佳实践。随着国际各领域的重视，互联网和电信等传统领域的成熟商业模式的支持，这些对物联网商业模式的创新具有非常重要借鉴价值，为物联网应用及其产业化解除各种不必要的束缚，使其能够得轻装上阵，迎来新一轮实质性的增长。

参考文献：

[1]范乐昊；邱晓晖；汤一彬；；无线传感器网络中节点的自身定位算法分析[J]；电力系统通信；2007年01期

[2]孙德云；沈杰；姜华；郑春雷；李宝清；；适用于带状无线传感器网络的快速同步方法[J]；计算机工程；2010年07期

[3]任玲；唐昊；周雷；魏振春；；一种能量高效的无线传感器网络自适应传输方法[A]；中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C]；2011年

[4]Li yi ；The Application of Security Management Mechanism Wireless Connected Mode in Internet of Things[J]； China Medical Equipment 2011

无线联网 篇7

查疏堵漏,管好每一个末端设备(如风机盘管、照明开关及插座),可以消除非工作时间用电设备的待机损耗;可以消除非工作时间的风机盘管、照明设备开启的浪费;可以集中管理房间内的风机盘管,防止房间温度夏季过低、冬季过高,降低冷热源消耗,从而达到节能目的。Fretec终端无线联网节能控制系统基于以上理念设计,系统结构图如图1所示。

Fretec终端无线联网节能控制系统可以直接接入建筑现有的Lon Works总线的BA管理系统中。

1无线控制网关

LWS-300无线控制网关是一款采用Lon Works技术的无线控制网关,通过简单便捷的设置可将各种RF终端控制设备接入到LonWorks网络中(图2),实现楼宇自控系统对建筑内各种末端能耗设备的集中管理和节能控制,其参数见表2。

LWS-300无线控制网关具备16路遥控通道,可以接入16个RF终端控制设备。LWS-300通过对码配置RF终端控制设备后,即可将RF终端控制设备接入建筑设备管理网络。

LWS-300无线控制网关通过无线方式与RF终端控制设备(如盘管控制器、照明开关、电源插座、能耗计量设备等)进行数据通讯,并具备可编程管理能力,可以非常方便地实现对建筑内大量风机盘管、室内照明、电源插座的自动控制节能管理。

2 RF终端控制设备

RF终端控制设备与LWS-300LON网关以无线射频方式配合,经简单便捷的配置后即可通过LON无线网关接入到LonWorks网络中,实现对RF终端控制设备的集中管理和节能控制。RF终端控制设备有三种产品:WV-110风机盘管智能控制器、WP-105智能电源插座、WL-1 15智能照明开关。

(1)风机盘管智能控制器

WV-110风机盘管智能控制器采用高强度钢化玻璃面板,不仅外形美观,而且具备绝缘、隔尘、防水、防到、防老化等优点。LED背光触摸式设计,灯位指示一目了然;数码显示室内温度值,结构紧凑,完美的简约设计风格使得温控器能和任何室内装黄相匹配。

WV-110智能型多功能风机盘管空制器采用无线数据通讯技术,每个盘管控制器均有各自的独立通道,不会互相干扰。通过触摸玻璃面板上相应的按键设定目标温度,控制盘管运行,温控器自动根据设定温度与环境温度控制风机与水阀工作。管理中心可通过网络监视室内温度、设置或干预目标温度,能够有效地减少能源的浪费。

(2)智能电源插座

WP-105智能电源插座具备监控负载电流和插座簧片温度的功能,使其具备预防电气火灾的功能。

WP-105智能电源插座采用无线数据通讯技术,每个电源插座均有各自的独立通道,不会互相干扰。其接入到LonWorks网络中,可监视插座负载电流,当电流超限时报警。通过LWS-300 LON无线网关,能耗管控系统可以自动控制WP-105智能电源插座,从而实现节能管理。

(3)智能照明开关

WL-115智能照明开关采用无线数据通信技术,每个开关均有各自的独立通道,避免了互相干扰。当其接入到LonWorks网络中后,可通过用户界面监控室内照明情况。具备工作、非工作及加班等模式。对LWS-300 LON无线网关编程,可以实现对WL-115智能照明开关的自动控制,从而实现节能管理。

WL-115智能照明开关同时具备常规手动操作功能。采用高强度钢化玻璃面板,不仅外形美观,同时还具备绝缘、隔尘、防水、防刮、防老化等优点。LED背光触摸式设计,灯位指示一目了然,让用户可在任何光线下进行操控。

物联网的无线通信技术安全策略 篇8

一是无线通信技术不断更新不断发展,更快速更稳定的技术不断出现,使我国每年的移动终端用户都在不断地上升,无线通信技术的的普及无限扩大,现在无线通信的覆盖地域大到一线城市,小到山区等。与此同时无线通信技术还推出各种增值业务,为电商公司创造了巨大的利益。

二是无线通信技术在时代的引领下也在更新换代,由于任何事物都不是完美的,无线通信技术也有自身的缺点,再加上现在使用者的不断增加,使用中的各种问题也开始越来越多的显现,人们对无线通信技术的要求也越来越高。

二、物联网的发展

物联网就是将物体通过网络的形式相互的链接,然后实现信息的交换的网络。物联网与互联网有所不同,互联网的终端是各种计算机或移动互联设备,而物联网是互联网的延伸和扩展,它的终端是各种各样的传感器。物体通过射频识别、红外感知、GPS等方式和互联网想通形成一个巨大的网络。目前中国的物联网发展速度很快,基础的研究水平也比较领先,物联网创造的效益也很明显,我国对物联网也相当的重视。

三、物联网无线通信技术安全问题

1、物联网感知节点的物理安全问题。

由于物联网无线通信的方便性,物联网应用可以取代人去完成一些复杂和危险的工作,所以这些物联网设备和感知节点大部分都部署在无人监控的场景下,并且有可能是动态的。导致了攻击者很容易接触到这些设备,采用一些非法的手段对设备进行攻击,从而对其造成破坏,甚至有可能俘获这些设备,通过篡改软硬件等手段达到破坏或侵入系统的目的。

2、传输和信息的安全。

物联网的核心网络本身具有很强的自我保护能力,但是物联网中节点数量过于庞大,且感知节点通常情况下功能简单,能量、处理能力和通讯范围有限,无法进行高强度的加密运算,导致缺乏复杂的安全保护能力。而且物联网的感知节点具有多样性,各节点和传感器网络通常也没有统一的网络协议,因此无法提供统一的安全防护体系。物联网的节点往往是散布在开放空间中,大多数是以无线技术进行通信,所以,物联网的感知节点成为最易受到攻击的环节,攻击者可以利用网络协议的漏洞侵入物联网,对整个物联网系统的安全构成威胁。

四、物联网无线通信的安全策略

1、增加无线通信平台集成度。

增加无线通信平台的硬件集成度,尽量避免硬件接口遭受攻击,为了避免遭受物理攻击,应该增加其工作电流、温度和电压的范围,提高其工作的可靠性,从而实现对无线通信平台的监测和保护。无线通信作为现在网络发展的一个产物,要求无线通信的网络后台安装有强大的防盗窃系统和防窃听设备,真正意义上的保证用户使用通信业务时的安全。

2、物联网业务认证机制。

无线通信受限于无线网络资源,传统的认证是有区分性的,网络层的认证只负责网络的部分,业务层的认证只负责业务的身份鉴定,两者是不关联的。但是物联网与传统业务有所不同,通常情况下,它的业务和网络通信是紧紧联系在一起的。因为在物联网中网络层的认证是必不可少的,因此物联网无线通信中要加强网络层的认证,如果在允许的情况下,可以省去业务层的认证。

3、物联网的加密机制。

无线通信技术必须具备扩展性、兼容性和良好的移动性,尤其要与现在主流的4G移动通信技术相兼容。物联网作为一个具有海量数据的网络,密钥作为物联网的安全技术的基础,在维护物联网安全上起着决定性的作用,因此加强加密机制至关重要。但是物联网的特点决定了需要一个容易部署而且适合感知节点资源有限等问题的密钥管理方案。另外,密钥管理方案还必须保证当部分节点被操纵后不会破坏整个网络的安全性。

4、构建网络安全构架。

由于各种网络技术之间发展的不平衡性,目前物联网网络层关于各节点之间的通信并没有统一的协议,给攻击者留下了许多安全漏洞,这给物联网带来了很大的安全威胁,所以,必须加快网络层协议的统一,以保证物联网数据传输的安全。

五、结束语

物联网全面感知的特性,决定了在物联网系统中要大量应用无线通信技术,由于无线通信技术本身固有的开放性、物联网节点的安全局限性以及物联网系统中多种无线通信技术并存的复杂性,必然会导致物联网无线通信技术将会面临很大的安全问题,并且要针对这些问题进行长远的发展和改善,最终建设一个安全、可靠、可信的物联网无线通信环境。

摘要：随着我国科学技术的发展,无线技术的广泛使用,现在越来越多的移动电话被使用,无线通信的用户在飞速的增长。因此无线技术的更新需要更高的要求,这也是促使无线通信技术快速发展和更新换代的重要的因素。由于物联网的出现,无线通信的技术变得越来越迅速,但是同时带来了诸多的安全问题,这些安全问题值得去思考的。

关键词：物联网,无线通信,安全

参考文献

[1]宋俊德.浅谈物联网的现状和未来[J].移动通信.2010.

[2]杨光,陈金鹰.4G技术综述.成都理工大学信息工程学院,2010.

物联网节点间能量无线传输方法研究 篇9

关键词：物联网,无线能量,传输,电磁波

1 研究背景分析

无线能量传输是指能量从能量源节点传输到受电节点的过程。在传统能量传输中我们使用有线方式来实现能量的传输, 有线能量传输有很多的优点, 例如, 可以保证能量传输的效率, 可以人为地控制能量传输的方向。但与此同时, 有线能量传输也带来了很多的问题, 如在布线过程中资源的损耗, 布线时人力消耗, 特别是在山区或者交通不便的区域, 设置电线带来的巨大的人力消耗, 同时也为施工人员带来了巨大的安全隐患。因此, 无线能量传输越来越受到人们的青睐也成为了近年来物联网领域的研究热点之一。相比于有线传输, 无线能量传输可以明显降低资源和人力的消耗, 同时在农业、通信、军事等领域都有巨大的应用前景。

2 无线能量传输的原理与分类

物联网节点间无线能量传输系统主要由能量发射源节点, 能量受电节点, 能量发射天线等几部分组成。与无线通信系统相似, 无线能量传输同样使用无线电波作为能量的载体, 由能量发射源节点经由天线发射出载有能量的无线电波, 再由受电节点将其接收, 这样就完成了无线能量传输的过程。

无线能量传输大致可以分为三类:第一类是应用电磁感应技术, 在传统变压器的基础上的基础上进行改进, 变压器两侧分离, 实现非接触的短程电能传输;第二类是以微波或激光的形式, 通过发送和接收天线, 实现远程能量传输;第三类是通过非辐射电场或磁场耦合的电磁谐振原理, 实现中距离的无线电能传输。

3 国内外无线能量传输的现状

在无线能量传输领域率先做出重大突破的是麻省理工学院的Soljacic助理教授。在2007年, 由他领导的研究小组成功地将一盏近距离外的60w灯泡点亮, 并且将效率提升到了40%, 他的实验验证了所提出的无限能量传输方式的可行性, 并且将效率提升到了一个新的高度, 由此人们看到了无线能量传输在实际生活中的可行性。

继Soljacic领导的研究小组取得突破后, 美国内达华雷电实验室的G.E.Leyh等在耦合谐振无线能量传输实验上也取得了瞩目的成就, 他用两个空心变压器作为无线能量传输的发射与接收端, 变压器与电极连接, 成功地将800w的电力用无线的方式传输到5m远的距离。

国内在无线能量传输领域也取得了很大的进展。其中比较显著的是华南理工大学张波教授课题组的研究, 他们提出了谐振耦合电能无线传输技术, 即利用两个发生谐振耦合的电路捕捉随距离衰减的电磁场的技术。此外中山大学的朱允中教授也在无线能量传输方面提出了一种新的系统, 极大地拓宽了无线传输领域的应用范围。

4 物联网节点能量无线传输面临的挑战

虽然近年来无线能量传输领域取得了极大地发展, 研究的人员和机构也不断地增加, 各项研究成果也如雨后春笋般地涌现, 但结合近几年研究的成果, 我们不难看出现今无线能量传输领域依旧面临着很多的挑战:

4.1 无线能量传输的距离和效率问题

无线能量传输可以解决有线能量传输的很多问题, 极大地减小资源和人力的消耗, 降低能量传输的成本, 但是却存在不可避免的效率问题。由于无线能量传输以无线电波为载体, 在电磁波的传递过程由于传播方向的不确定性和电波在传播过程中受到的干扰与反射问题, 极易出现能量的损耗, 随着传输距离的增加, 能量传输的效率必然也会出现急剧的下降。

4.2 物联网节点分布与效率问题

物联网节点设备一般较小, 且在实现物联网节点无线能量传输系统时, 设置的节点较多, 不同节点之间能量的传输极易产生电磁波的干扰, 影响能量传输的效率。

4.3 节点传输容量与效率问题

由于受到节点体积和传输容量的限制, 在节点之间实现无线能量传输的过程中其传输容量的限制也会对传输效率产生较大的影响。

4.4 能量传输的安全性和可靠性

无线能量传输以电磁波为载体进行能量的传递, 与无线通信系统一样, 在传播过程中同样会面临电磁波之间的干扰与电波被截获的问题, 可能会出现电磁波的失真与丢失窃取问题, 因此在安全性与能量传输的可靠性方面也会带来严峻的挑战。

5 节点无线能量传输新的想法

经过之前的分析, 我们可以发现对于物联网节点无线传输技术, 面临的主要问题是在能量传输距离与效率方面的挑战。于是我们提出了一种新的思路供大家参考。

考虑到物联网节点间的无线能量传输主要是在节点之间进行, 且能量主要由电磁波为载体来进行传递。载有能量的电磁波由源节点发射, 被受电节点接收, 能量的损耗主要发生在传播的过程, 因此我们可以在能量传输的过程间布置过渡节点, 能量由源节点发射后传递给过渡节点, 过渡节点接收电磁波后以电磁波共振的原理将电波向下一个过渡节点进行传递, 通过共振传递电磁波可以让电磁波在尽可能不失真的情况下将电磁波传得更远, 以此达到降低传输过程中能量损耗的问题。

6 总结

无线移动通信与物联网应用探索 篇10

1 无线移动通信网络结构与发展状况

无线移动通信的网络有以无线终端、接入网以及核心网为主的框架结构。现阶段的无线终端以计算机、手机等为主, 在未来阶段无线终端会有更加智能化的嵌入芯片设备。

接入网的实现往往通过RNC设备, 当手机接入无线网时, 该设备会对其调控, 该调控往往表现在无线链路的管理、实现切换机制及呼叫性处理等方面。RNC除了可以支持最基本的语音功能, 还需要支持数据包传输等功能, 未来阶段在RNC平台还会支持部分其他功能, 如IPV4, IPV6等。

核心网的组成部分有分组域、电路域、寄存器等。分组域基于曾经的网络基础引进了部分新功能, 这些大多由支持网关、支持节点等设备构成, 它们实现了无线系统网络的构建, 而且能够实现移动行管理、针对分组业务进行会话管理、用户相关的计费接口等功能。电路域往往承担着信令处理、消息的接受、语音呼叫控制和针对语音部分进行计费等功能。在本地位置, 寄存器是针对本地用户进行管理的数据库, 终端识别号、终端注册位置相关资料、用户信息等均在该寄存器中。而访问位置的寄存器常常负责对本地区域进行访问的控制寄存器的相关信息。

可以将移动网络分成多层的结构。就层面而言, 可以将移动网络分为3个结构:控制平面结构、传输平面结构及用户平面结构。传输平面能够控制链路层数据, 同时处理传输层的各类信令。控制平面常常承载应用层的各类协议和负责协议传输的信令。用户平面往往承载、交互用户所需的各类信息, 典型的如视频、语音、分组等业务。

该网络经历了较为持久的演进历程, 由单一化、较为传统的语音通信逐步发展到现阶段的视频业务、多媒体业务。就广义层面而言, 未来阶段其很多特点会更加明显, 如较高的快捷性、便利性和统一性, 而且同时支持多重网络环境, 并且与多种传输资源兼容。

在IP路由设备的分配下, 无线移动通信的相关网络会支持更多元的业务, 而且利用资源的效率也会有所提升, 也会有迅速增长的业务容量。如今科学技术更加现代化, 更新不断加快, 对网络进行融合会成为今后的发展趋势。但是, 融合相关网络与具体业务市场关系密切, 这方面包括体制监管及很多技术问题, 所以要经历很长时间的探索研究。

2 物联网结构研究

2.1 物联网主体结构初探

物联网需要感知、识别及控制物体。依照这一目标设计的物联网应体现如下特征: (1) 整体、全面地感知物体, 通过二维码、RFID等各类信息工程技术实现物体信息每时每刻的监控及获取。 (2) 要通过可靠的传输, 以求得远端识别的实现。此过程需要融合互联网与其他网络, 随时随地准确发送各类物体的信息。 (3) 有一定的可控制性, 即精确分析物体并对其进行综合处理, 要充分发挥智能识别的功能, 并且通过计算机全面分析、处理数据。实现这些需要很多技术, 如计算机实时处理分析信息、智能识别技术等。依照这部分要求, 现阶段公认物联网有三大层次:第一层为感知层, 该层运用了RFID等多种传感器;第二层为网络层, 以可靠地传输各类数据信息为主;第三层为应用层, 便于用户使用。整体结构如图1所示。

2.2 主体结构中每层的特点

2.2.1 感知层

在物联网中该层是基础结构层。在该层通过传感器针采集设备的信息, 再通过射频识别相关技术实现一定距离之内的识别及发射功能。感知层往往由接入网关及感应节点构成。感应节点处可以通过识别器完成物体的检测及识别, 然而为了让远端用户监控在感应节点的各类信息, 就需要完成网关的接入, 网关针对收集的信息进行汇总后, 经过传输层在后台进行相关处理, 最终将信息提供给用户。

2.2.2 网络层

该层针对传感器收集到的各类信息进行精准的传输, 分析、处理采集到的信息, 再将分析、处理后的结果提供到应用层。网络层需要数据库以完成信息的存储, 并对数据信息进行可靠的传输, 而且该层还要有网络管理及相关功能。总而言之, 网络层有着处理、管理感知数据的技术, 如针对传感器收集的各类数据进行分析、查询、储存及处理的技术。在物联网中, 网络层是至关重要的构成部分, 除了要进行数据信息的识别, 还要针对多功能平台进行更加智能化的处理、分析。

2.2.3 应用层

该层提供给用户各类服务功能, 通过手机、电脑等智能终端用户可以在应用层上实现服务信息的定制。例如信息的查询、监控、控制等。现阶段物联网发展迅速, 应用层会逐步向各大行业拓展, 进而让大家使用更加方便。

3 让无线移动通信技术与物联网应用实现融合

3.1 无线物联网应用相关描述

为了更加方便, 很多人在接入网络时, 会选取移动的方式。无线终端经由移动通信网络完成与物联网的接入, 而且可以针对目标物体进行识别、控制与监控, 这时该物联网即被认为是无线物联网。现阶段物联网大多分布在展会上, 在固定的某个区域安设射频识别设备, 以确保该部分区域智能化的实现。无线物联网尚未实现规模较大的应用。

某大型展会为了提高其安全系数, 安装了无线物联网门禁系统, 该系统的应用明显提高了展会的智能化水平, 并且降低了安全设备的使用成本, 同时减少了电量的消耗。

未来阶段, 通过无线物联网的应用人们能够通过手机终端实现物联网有关数据库的访问, 并完成目标信息的查询。例如, 通过手机完成某些指定网址的访问, 在进行身份验证之后将该产品电子标签输入便能够查询特定的信息。无线物联网还能在智能监控方面有所应用, 通过手机终端设备且经由网络进行传输即可查看指定区域的路况, 方便路线的选择。除此之外, 该项技术还能够在诸多区域应用, 典型的如仓库物流及医院等, 实现智能化、远程化的监控。应用无线物联网还能够通过手机终端完成家用电器的控制, 典型的如设置电视的开启时间, 设置空调温度等。可以明显地看出, 应用无线物联网可以让人们的生活更加方便。

3.2 无线物联网实施模型研究

依照上面的各种功能, 本文创立了无线物联网相关设计模型, 该模型如图2所示。

从图2中很容易看出, 外面较大的圈即为整个物联网, 里面较小的圈便为互联网, 手机、电脑等智能终端经由核心网完成接入。物联网上的网络节点有很多, 典型的如信息查询、智能监控等。在节点处安设了智能化的传感器设备, 典型的如安设在交通路口及医院内的监控设备、银行及超市内进行信息查询的设备等, 以完成对目标物体各种信息的采集, 再经过网络层对数据进行传输等相关处理, 最后为用户提供所需信息。

根据上文能够看出, 要想确保今后的无线物联网可以畅通无阻地运行, 首先应该保证移动终端在接入时较为快捷、方便, 而且带宽足够快。其次在需要的区域如仓库、医院、超市等, 有足够的网络节点, 通过网络节点可以实时监控、处理物体。最后是互联网, 在物联网中这是至关重要的部分, 很多物体都通过互联网连接, 远端监控及远端综合处理也往往通过互联网的连接来实现。

4 结语

综上所述, 在当今的信息时代, 根据无线移动通信系统的自身特点和未来阶段的发展趋势, 我们需要对物联网的内涵有更加深入的了解, 以利于无线移动通信的相关技术与物联网实现融合应用, 推动智能化发展的实现, 并且使人们的生活更加方便。

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