比较详细的物联网技术解析

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  物联网被定义为:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,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。

  剥去物联网的神秘外衣,你会发现,其实物联网实质上就是在诸多行业和领域已有应用的无线传感网(WirelessSensorNetworks,缩写为WSN)。无线传感网的定义是:随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点,通过自组织方式构成的无线网络。无线传感网按其功能抽象可以分为五个层次:基础层(传感器集合)、网络层(通信网络)、中间件层、数据处理和管理层以及应用开发层。其中,基础层以研究新型传感器和传感系统为核心,包括应用新的传感原理、使用新的材料以及采用新的结构设计等,以降低能耗、提高敏感性、选择性、响应速度、动态范围、准确度、稳定性以及在恶劣环境条件下工作的能力。

  无线传感网通过节点中内置的不同传感器检出被测环境中的温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的速度和方向等信息,并通过内置的数据处理及通信单元完成相关处理与通信任务。

  微电子机械加工(MEMS)技术的发展为传感器的微型化提供了可能,微处理技术的发展促进了传感器的智能化,通过MEMS技术和射频(RF)通信技术的融合促进了无线传感器及其网络的诞生。传统的传感器正逐步实现微型化、智能化、信息化、网络化,正经历着一个从传统传感器(DumbSensor)→智能传感器(SmartSensor)→嵌入式Web传感器(EmbeddedWebSensor)的内涵不断丰富的发展过程。这是这种变化,加速了物联网的普及,让人们对物联网的前期充满期待。

  从技术角度看无线传感网,可以总结出三个主要特性:

  •环境感知网络

  –具有对外部的感知能力,是实现“物与物、人与物”之间的信息交互的关键

  –环境信息数据最终接入骨干网

  –是未来“泛在网”的神经末梢

  •无线自组织网络

  –无线短距离通信

  –自组织联网实现信息传输

  –自主管理、修复网络

  •资源受限网络

  –低成本,低功耗——计算、通信能力弱

  –节点电源供给

  –节点易失效或者被破坏

  对物联网的应用前景,业界都很看好。但是,在无线传感网真正向泛在的物联网实现的过程中,也面临着技术方面的挑战。

  挑战一:低成本,低功耗,高可靠性,微型化

  -大规模随机部署,无基础设施

  -能量管理,环境差异大

  -片上系统实现技术-最大化的集成

  挑战二:资源受限无线自组织网络协议

  -自组织网络媒体接入、链路控制协议

  -能量敏感的多跳路由协议

  -海量冗余数据融合协议

  挑战三:大规模,自组织的网络维护技术

  -网络拓扑的管理。

  -网络容错和自动维护功能

  -数据安全性

  -时间同步,节点定位

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