物联网是什么东西

物联网091

物联网是什么东西,第1张

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此,顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”。

这有两层意思:

第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;

第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。因此,物联网的定义是通过射频识别(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相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

首先,它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器,每个传感器都是一个信息源,不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性,按一定的频率周期性的采集环境信息,不断更新数据。

其次,它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网,通过各种有线和无线网络与互联网融合,将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输,由于其数量极其庞大,形成了海量信息,在传输过程中,为了保障数据的正确性和及时性,必须适应各种异构网络和协议。

还有,物联网不仅仅提供了传感器的连接,其本身也具有智能处理的能力,能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合,利用云计算、模式识别等各种智能技术,扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据,以适应不同用户的不同需求,发现新的应用领域和应用模式。

当前,物联网(IoT)技术领域充释着各种标准,像NB-IoT、LoRa、SigFox等,他们正通过各自擅长的技术和应用抢夺IoT风口,以争取在这片广阔的市场上取得优势。

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NB-IoT是由电信标准延伸而出的,主要是由电信运营商支持,而LoRa则是一个商业运用平台,两者主要区别在于商业运营的模式:NB-IoT基本是由电信运营商来把控运营,所以使用者必须使用它的网关及服务,而LoRa就量对开放一些,有各种不同的组合方式,商业的模式是完全不同的。

技术层面上来看,NB-IoT和LoRa的差异其实并不是很大,属于各有优劣。而相对于某些领域,国内有一些用户在并行使用这两种技术和网络。NB-IoT相对而言是受限于基站的,而LoRa则要加入一个网关相对简单容易,并且总的来说价格要比NB-IOT低廉。用户可以根据需求,增加不同的网关覆盖。所以从覆盖程度上来说LoRa的覆盖程度可能比NB-IoT更广一点。

LPWAN又称LPN,全称为LowPower Wide Area Network或者LowPower Network,指的是一种无线网络。这种无线网络的优势在于低功耗与远距离,通常用于电池供电的传感器节点组网。因为低功耗与低速率的特点,这种网络和其他用于商业,个人数据共享的无线网络(如WiFi,蓝牙等)有着明显的区别。

在广泛应用中,LPWAN可使用集中器组建为私有网络,也可利用网关连到公有网络上去。

LPWAN因为跟LoRaWAN名字类似,再加上最近的LoRaWAN在IoT领域引起的热潮,使得不少人对这两个概念有所混淆。事实上LoRaWAN仅仅是LPWAN的一种,还有几种类似的技术在与LoRaWAN进行竞争。

概括来讲,LPWAN具有如下特点:

• 双向通信,有应答

• 星形拓扑(一般情况下不使用中继器,也不使用Mesh组网,以求简洁)

• 低数据速率

• 低成本

• 非常长的电池使用时间

• 通信距离较远

LPWAN适合的应用:

• IoT,M2M

• 工业自动化

• 低功耗应用

• 电池供电的传感器

• 智慧城市,智慧农业,抄表,街灯控制等等

LoraWAN和Lora之间关系

虽然一样是因为名字类似,很多人会将LoRaWAN与LoRa两个概念混淆。事实上LoRaWAN指的是MAC层的组网协议。而LoRa只是一个物理层的协议。虽然现有的LoRaWAN组网基本上都使用LoRa作为物理层,但是LoRaWAN的协议也列出了在某些频段也可以使用GFSK作为物理层。从网络分层的角度来讲,LoRaWAN可以使用任何物理层的协议,LoRa也可以作为其他组网技术的物理层。事实上有几种与LoRaWAN竞争的技术在物理层也采用了LoRa。

LoraWAN的主要竞争技术

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如今市场上存在多个同样使用LoRa作为物理层的LPWAN技术,例如深圳艾森智能(AISenz Inc)的aiCast。aiCast支持单播、多播和组播,比LoRaWAN更加复杂完备。许多LoRaWAN下不可能的应用因此可以实现。

Sigfox使用慢速率的BPSK(300bps),也有一些较有前景的应用案例。

NB-IoT(Narrow Band-IoT)是电信业基于现有移动通信技术的IoT网络。其特点是使用现有的蜂窝通信硬件与频段。不管是电信商还是硬件商,对这项技术热情不减。

关键技术Lora简介

LoRaWAN的核心技术是LoRa。而LoRa是一种Semtech的私有调制技术(2012收购CycleoSAS公司得来)。所以为了便于不熟悉数字通信技术的人们理解,先介绍两个常见的调制技术FSK与OOK。选用这两个调制方式是因为:

1这两个是最简单、最基础、最常见的数字通信调制方式

2在Semtech的SX127x芯片上与LoRa同时被支持,尤其是FSK经常被用来与LoRa比较性能。

OOK

OOK全称为On-Off Keying。核心思想是用有载波表示一个二进制值(一般是1,也可能反向表示0),无载波表示另外一个二进制值(正向是0,反向是1)。

在0与1切换时也会插入一个比较短的空的无载波间隔,可以为多径延迟增加一点冗余以便接收端解调。OOK对于低功耗的无线应用很有优势,因为只用传输大约一半的载波,其余时间可以关掉载波以省功耗。缺点是抗噪音性能较差。

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FSK

FSK全称为Frequency Shift Keying。LoRaWAN协议也在某些频段写明除LoRa之外也支持(G)FSK。FSK的核心思想是用两种频率的载波分别表示1与0。只要两种频率相差足够大,接收端用简单的滤波器即可完成解调。

对于发送端,简单的做法就是做两个频率发生器,一个频率在Fmark,另一个频率在Fspace。用基带信号的1与0控制输出即可完成FSK调制。但这样的实现中,两个频率源的相位通常不同步,而导致0与1切换时产生不连续,最终对接收器来讲会产生额外的干扰。实际的FSK系统通常只使用一个频率源,在0与1切换时控制频率源发生偏移。

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GFSK是基带信号进入调制前加一个高斯(Gaussian)窗口,使得频率的偏移更加平滑。目的是减少边带(Sideband)频率的功率,以降低对相邻频段的干扰。代价是增加了码间干扰。

对于这一方面的研究实验发现:学习Lora调制技术的一些准备及发现

然而,对于“悠久历史积累”和高安全、易部署等综合优势的LoRa阵营来说,最近几年里,在技术和落地方面虽取得了长足的进步,但离真正的规模、解决行业客户的切实问题是有着不小的差距。那么,究竟是技术壁垒突破较难?产业链生态不健全?亦或者是商业模式限制了从业者对市场规模的想象?对于LoRa产业链的广大从业者而言,找到制约LoRa技术大规模发展的瓶颈,并联手产业合力突围对推动产业良性发展至关重要。

物联网是一次技术的革命,它揭示了计算和通信的未来,它的发展也依赖于一些重要领域的动态革新,包括射频识别(RFID)技术、无线传感器技术和纳米技术。首先,为了连接日常用品和设备并将其属性信息导入至大型数据库和网络,尤其是因特网,一套简单易用且低成本有效的物体识别系统是至关重要的。只有这样,才能收集和处理与物体有关的数据。射频识别(RFID)技术提供了这种功能。其次,采集的数据主要反映物体物理状态的变化,这就要用到传感器技术。物体中嵌入式智能可以通过在网络边界转移信息处理能力而增强网络的威力。最后,小型化和纳米技术的发展,意味着体积越来越小的物体具有交互和连接功能。

所有的这些技术融合到一起,形成了物联网,将世界上的物体从感官上和智能上连接到一起。事实上,借助集成化信息处理的帮助,工业产品和日常物件将会获得智能化的特征和性能。它们还满足远程查询的电子识别需要,并能通过传感器探测周围物理特性的变化。如此一来,甚至于像灰尘这样的微粒都能被标记,并连接入网。这样的发展将使当期的静态事物变成未来的动态物体,在我们的环境中处处嵌入智能,刺激更多创新产品和服务的诞生。

但是在开放式的物联网环境中,由于海量业务数据产生了巨大压力,终端增长迅速,终端关联的数据增加,应用自定义数据迅速增加,传统的硬件环境难以支撑。同时,运营商长期积累了大量闲置的计算能力和存储能力,有必要加以利用,这也是绿色环保的需求。另外,还有大规模业务主流凸显性能瓶颈,随着业务发展,大量自定义业务同时运行,对平台造成性能压力,服务器CPU处理能力以及内存容量均难以满足不断增长的自定义业务的运行。因此,云计算和物联网是一体的,物联网是延伸到物质世界的一个触角,与计算则是负责对物联网收集到的信息进行处理、管理、决策的后台计算处理平台,两者需要进行有机的结合。

当世界进入物联网的世界后,人类的日常生活将会发生天翻地覆的变化,它会将新一代IT技术充分运用在各行各业之中,具体地说,就是把传感器嵌入和装备到各种物体中,然后将“物联网”与现有的因特网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合;在这个整合的网络当中,存在能力超级强大的中心计算机群,能够和整合网络内的人员、机器、设备和基础设施进行实时的管理和控制;在此基础上,人类可以更加精细和动态的方式管理生产和生活,达到“智慧”状态,提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然的关系。

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