简述物联网控制系统的结构和特点

1、网络拓扑结构变化快 2、传感器网络难以形成网络的结点和中心 3、传感器网络的作用距离一般比较短 4、传感器网络数据的数量不大 5、物联网对数据的安全性要求较高 6、网络终端之间的关联性较低 7、网络地址的短缺性导致网络管理的复杂性

传感网 传感网 定义：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，通过自组织的方式构成的无线网络。 功能：借助于节点中内置的传感器测量周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号,从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等物质现象。 以互联网为代表的计算机网络技术是二十世纪计算机科学的一项伟大成果，它给我们的生活带来了深刻的变化，然而在目前，网络功能再强大，网络世界再丰富，也终究是虚拟的，它与我们所生活的现实世界还是相隔的，在网络世界中，很难感知现实世界，很多事情还是不可能的，时代呼唤着新的网络技术。传感网络正是在这样的背景下应运而生的全新网络技术，它综合了传感器、低功耗、通讯以及微机电等等技术，可以预见，在不久的将来，传感网络将给我们的生活方式带来革命性的变化。 无线传感网 无线传感网络技术是典型的具有交叉学科性质的军民两用战略高技术，可以广泛应用于GF军事、国家安全、环境科学、交通管理、灾害预测、医疗卫生、制造业、城市信息化建设等领域。无线传感器网络(WSNs)是由许许多多功能相同或不同的无线传感器节点组成，每一个传感器节点由数据采集模块(传感器、A/D转换器)、数据处理和控制模块(微处理器、存储器)、通信模块(无线收发器)和供电模块(电池、DC/AC能量转换器)等组成。近期微电子机械加工(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(Dumb Sensor)→智能传感器(Smart Sensor)→嵌入式Web传感器(Embedded Web Sensor)的内涵不断丰富的发展过程。 国际上比较有代表性和影响力的无线传感网络实用和研发项目有遥控战场传感器系统(Remote Battlefield Sensor System，简称 REMBASS --伦巴斯)、网络中心战(NCW)及灵巧传感器网络(SSW))、智能尘(smart dust)、IntelMote、Smart -Its项目、SensIT、SeaWeb、行为习性监控(Habitat Monitoring)项目、英国国家网格等。尤其是今年最新试制成功的低成本美军“狼群”地面无线传感器网络标志着电子战领域技战术的最新突破。俄亥俄州正在开发“沙地直线”(A Line intheSand)无线传感器网络系统。这个系统能够散射电子绊网(tripwires)到任何地方，以侦测运动的高金属含量目标。民用方面，美日等发达国家在对该技术不断研发的基础上在多领域进行了应用。 英特尔与加利福尼亚州大学伯克利分校正领导着微尘技术的研究工作。他们成功创建了瓶盖大小的全功能传感器，可以执行计算、检测与通信等功能。2002年，英特尔研究实验室研究人员将处方药瓶大小的32个传感器连进互联网，以读出缅因州“大鸭岛”上的气候，评价一种海燕巢的条件。而2003年第二季度，他们换用150个安有D型微型电池的第二代传感器，来评估这些鸟巢的条件。他们的目的是让世界各国研究人员实现无入侵式及无破坏式的、对敏感野生动物及其栖居地的监测。该公司开发出了用于家庭护理的无线传感器网络系统。根据演示，试制系统通过在鞋、家具，以及家用电器中嵌入半导体传感器，帮助老年人、阿尔茨海默氏病患者，以及残障人士的家庭生活。该系统利用无线通信将各传感器联网，可高效传递必要的信息，从而方便病人接受护理，还可以减轻护理人员的负担。该无线传感器网络系统是英特尔公司在阿尔茨海默氏病患者家庭的合作下，历时一年研究完成的，2004年下半年开始试用。 日立制作所与YRP泛在网络化研究所2004年11月24日宣布开发出了全球体积最小的传感器网络终端。该终端为安装电池的有源无线终端，可以搭载温度、亮度、红外线、加速度等各种传感器。设想应用于大楼与家庭的无线传感器以及安全管理方面。 三菱电机日前开发成功了一种设想用于传感器网络的小型低耗电无线模块。能够使用特定小功率无线构筑对等(Ad-hoc)网络。目标是取代目前利用专线构筑的家用安全网络，计划2005年～2006年达到实用水平。具体而言，与红外线传感器配合，检测是否有人、与加速度传感器配合，检测窗玻璃和家具的振动、与磁传感器配合，检测门的开关，等等。 在旧金山，200个联网微尘已被部署在金门大桥。这些微尘用于确定大桥从一边到另一边的摆动距离—可以精确到在强风中为几英尺。当微尘检测出移动距离时，它将把该信息通过微型计算机网络传递出去。信息最后到达一台更强大的计算机进行数据分析。任何与当前天气情况不吻合的异常读数都可能预示着大桥存在隐患。 我国现代意义的无线传感网及其应用研究几乎与发达国家同步启动，1999年首次正式出现于中国科学院《知识创新工程试点领域方向研究》的信息与自动化领域研究报告中，作为该领域提出的五个重大项目之一。随着知识创新工程试点工作的深入，2001年中科院依托上海微系统所成立微系统研究与发展中心，引领院内的相关工作，并通过该中心在无线传感网的方向上陆续部署了若干重大研究项目和方向性项目，参加单位包括上海微系统所、声学所、微电子所、半导体所、电子所、软件所、中科大等十余个校所，初步建立传感网络系统研究平台，在无线智能传感网络通信技术、微型传感器、传感器节点、簇点和应用系统等方面取得很大的进展，2004年9月相关成果在北京进行了大规模外场演示，部分成果已在实际工程系统中使用。国内的许多高校也掀起了无线传感器网络的研究热潮。清华大学、中国科技大学、浙江大学、华中科技大学、天津大学、南开大学、北京邮电大学、东北大学、西北工业大学、西南交通大学、沈阳理工大学和上海交通大学等单位纷纷开展了有关无线传感器网络方面的基础研究工作。一些企业如中兴通讯公司等单位也加入无线传感器网络研究的行列。 传感网在民用方面，涉及城市公共安全、公共卫生、安全生产、智能交通、智能家居、环境监控等领域。国内从事传感网应用的大企业目前为数不多，小企业呈现蓬勃发展的势头。北京鼎天软件有限公司，主要从事城市公共安全应急指挥系统建设，已经承担扬州电子政务和扬州应急指挥系统。上海电器科学研究院主要从事智能交通方面的工程，已经承担上海市内、外环智能交通工程。嘉兴中科无线传感网科技有限公司在数字航道、城市应急系统、机场监控等方面有较好的技术背景，相关项目工程正在进行中。沈阳东软、北大青鸟、亿阳信通等企业也传感网应用方面有所涉足，目前主要在电子政务方面，正在向公共安全应急指挥系统进发。 物联网 所谓“物联网”（Internet of Things），指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置 [1] 、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结 合起来而形成的一个巨大网络。其目的，是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。 物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的其中非常重要的技术是RFID电子标签技术 以简单RFID系统为基础，结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等，构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的，比Internet更为庞大的物联网成为RFID技术发展的趋势。在这个网络中，系统可以自动的、实时的对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。 物联网又称“传感网”，以互联网为代表的计算机网络技术是二十世纪计算机科学的一项伟大成果，它给我们的生活带来了深刻的变化，然而在目前，网络功能再强大，网络世界再丰富，也终究是虚拟的，它与我们所生活的现实世界还是相隔的，在网络世界中，很难感知现实世界，很多事情还是不可能的，时代呼唤着新的网络技术。 无线传感网络正是在这样的背景下应运而生的全新网络技术，它综合了传感器、低功耗、通讯以及微机电等等技术，可以预见，在不久的将来，无线传感网络将给我们的生活方式带来革命性的变化。 定义：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，通过自组织的方式构成的无线网络。 英文名：Wireless Sensor Networks；缩写：WSN 功能：借助于节点中内置的传感器测量周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号,从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等物质现象。 目前较为成型的分布式网络集成框架是EPCglobal提出的EPC网络。EPC网络主要是针对物流领域，其目的是增加供应链的可视性（visibility）和可控性（control），使整个物流领域能够借助RFID技术获得更大的经济效益。 EPC网络的关键技术包括： EPC编码：长度为64位、96位和256位的ID编码，出于成本的考虑现在主要采用64位和96位两种编码。EPC编码分为四个字段，分别为：①头部，标识编码的版本号，这样就可使电子产品编码采用不同的长度和类型；②产品管理者，如产品的生产商；③产品所属的商品类别；④单品的唯一编号。 Savant，介于阅读器与企业应用之间的中间件，为企业应用提供一系列计算功能。它首要任务是减少从阅读器传往企业应用的数据量,对阅读器读取的标签数据进行过滤、汇集、计算等 *** 作，同时Savant还提供与ONS、PML服务器、其他Savant互 *** 作功能。 对象名字服务，类似于域名服务器DNS，ONS提供将EPC编码解析为一个或一组URLs的服务，通过URLs可获得与EPC相关产品的进一步信息。 信息服务，以PML格式存储产品相关信息，可供其他的应用进行检索，并以PML的格式返回。存储的信息可分为两大类，一类是与时间相关的历史事件记录，如原始的RFID阅读事件（记录标签在什么时间，被哪个阅读器阅读），高层次的活动记录如交易事件（记录交易涉及的标签）等；另一类是产品固有属性信息，如产品生产时间、过期时间、体积、颜色等。 物理标示语言，PML是在XML的基础上扩展而来，被视为描述所有自然物体、过程和环境的统一标准。在EPC网络中，所有有关商品的信息都以物理标示语言PML来描述，是EPC网络信息存储和交换的标准格式。

腾达新研发出的新款30公里远距离无线AP——TWL5401A，引起了很多人的关注。人们在关注的同时更关心号称30公里的远距离AP性能到底怎么样？能不能达到那么远？稳定性如何呢？带着这些疑问，我们特对腾达的5401A进行了一次实地评测。
先来了解一下,什么是AP AP即Access Point，中文称为“无线接入点”。无线接入点提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问。
考虑到两个测试点的距离有两公里远，选用了两台5401A做点对点测试。为了体现出5401A的性能，这次仅仅选用了腾达16DB的背射定向性天线，型号为TWL2400D×16。这种天线没有腾达24DB网状型的定向天线效果好。
产品介绍：
TWL5401A远距离无线AP采用最先进的室外无线技术，信息吞吐量高达一般IEEE80211b产品的5倍，是一款专门满足室外远距离联网需求而设计的产品，可广泛应用于写字楼高速无线传输、酒店、咖啡馆、野外、校园、高尔夫球场、码头及机场热点等局域网组建，既能提供长距离的无线点对点数据传输、大范围的无线覆盖，还能提供无线局域网和宽带互联网间的接入。
TWL5401A
外壳采用的是电信工程专用的合金坚固盒子，在防水、防蚀等方面不错
专为室外安装设计，独有的信号强度定位装置，使之在远距离安装调试中，无须使用专业定位仪器，即可轻松获取最佳角度。室外环境坚固耐用，符合 IEEE8023af PoE以太网电源标准，配合使用高性能屏蔽双绞线，保证供电系统更安全；机壳采用高密封、防水、防腐蚀、防酸铝机壳，保证设备稳定运行于室外各种环境。系统稳定，添加“看门狗（watchdog timer）”功能，防止程序发生死循环，系统在两秒以内自动恢复正常运行。高灵敏度，接受灵敏度（错包率PER<8%）54Mbps 为-73DBm。多种工作模式，支持WDS（无线分布系统），5种工作模式：无线接入点（AP），点对点(P2P)网桥，点对多点(P2MP)网桥,中继模式(Repeater)和无线客户端（Client）模式。最新无线安全标准WPA、WPA2，支持高达128位的WEP加密、TKIP标准（动态密钥完整性协议）、AES标准（高级加密标准）。
TWL5401A
TWL5401A装在一个白色泡沬盒中，盒子中还有防雷器、信号校正工具和一个螺丝刀
TWL5401A
银白色的金属外壳，给人较专业的感觉
TWL5401A
这是盒子上的指示灯，同时拆开来是一个信号校正器接口
TWL5401A
这边就是装天线的地方啦，防雷器也是装在这里
TWL5401A
TWL5401A
TWL5401A
TWL5401A配套的防雷器，保证了在户外不受雷电所威胁
TWL5401A
网线接口和信号校正器接口
TWL5401A
配件大全，包括PoE设备、一大捆网线和各种接线
TWL5401A
接上信号校正器的样子
远距离传输测试：
TWL5401A
按照‘快速安装指南’进行安装，这是安装好后的实物图
TWL5401A
用上图所示的信号校准器进行校准（信号等级为0－9，0表示没有信号， 9表示信号最佳）腾达5401A配套的信号校准器进行信号校准，因为两公里开外，无法用肉眼看到另外一边AP，通过信号校准器，方便调整天线的角度，可以使信号强度达到最佳。笔者觉得有这个校准器比较人性化。
测试过程：先是用Chariot连续运行了六个小时测试吞吐量和稳定性，测试情况如下图：
TWL5401A
如图所示，开了十个pairs连续测试了六小时，其吞吐量稳定在20Mbps，能在两公里开外，有这么大的吞吐量，还是不错的。下面就要进行实际测试了，先浏览了30分钟的网页，上网的速度很快，其速度和在有线局域网中开网页一样。用QQ直播看湖南卫视，看了一个小时，画面连续，未出现卡机情况。再玩QQ游戏中的斗地主，出牌的速度等都和使用有线一样。到了晚上，再测试它在满符合运转的使用情况。开BT满负荷下载1G多的视频文件，下载速度很快，第二天起来看到，整个视频文件已经被下载完了。
TWL5401A的设置模式：
以上测试数据是用点对点方式测试出来的效果，腾达的5401A一共有五种设置方式，这五种设置方式可以运行在各种不同的环境。下面给大家介绍一下：
第一种：点对点模式（就是本文测试用的）
在两个有线局域网之间，通过两台TWL5401A使用点对点网桥模式将它们连接在一起，可以实现两个有线局域网之间通过无线方式的互连和资源共享，达到实现有线网络扩展的目的。这种方式可应用于公司的总部与分部，学校的总校与分校等两个点之间的联网方式。这种方式实测能达到10公里（两个点之间没有障碍物）。
点对点的连接拓扑图如下：
TWL5401A
第二种：无线接入点（AP）模式
在此模式下，该设备相当于一台无线HUB可实现无线之间、无线与有线之间的互访。
AP模式可以简单的把有线的网络传输转换为无线网络传输，如果您已经有了一台有线路由器，又想使用无线网络的话，那么这种方式恰好符合您的要求，连接拓扑图如下：
TWL5401A
这种模式也是最常见的一种应用方案，这种模式下，你可以把AP看成是一个无线的交换机。这种方式使用起来是最简单的，AP安装好后，把网线插在 AP上面即可，这种方式可以不用对TWL5401A进行设置，就直接可以无线上网了。因为TWL5401A的默认工作模式就是AP模式。
这种方式可以用笔记本直接进行无线接收，在没有障碍的情况下，笔记本能通过AP上网的最远距离为900米，这种方式上网，影响其距离的主要因素是笔记本无线网卡的发射功率较5401A的发射功率要小得多，5401A能把信号发送到较远的地方，但由于网卡的发射功率较低，而无法再收到信号，就算能收到信号，也无法使数据返回到AP端。
应用举例：某校两栋教学楼之间距离400米，要想实现这两栋楼之间的无线覆盖，可以用两个AP进行交叉覆盖的来实现，比如A楼楼顶上安装一个 5401A和一个16DB定向天线，天线的方向指向B教学楼，这时就实现B楼的无线覆盖，同理在B楼的楼顶装一个5401A和一个定向天线，天线的方向指向A教学楼，就可以实现A楼的无线覆盖，当然要把两个AP 的信道设置成不一样的避免干扰。采用这种交叉覆盖的思路是：考虑到了穿墙会使无线信号衰减，所以要尽量少让无线信号穿墙，采用交叉覆盖的方式，使无线信号到对面教学楼才穿越一堵墙，所以能保证无线信号的通信质量。
第三种：点对多点网桥模式
点对多点的无线网桥功能能够把多个分散的有线网络连成一体，结构相对于点对点无线网桥来说较复杂。点对多点无线桥接通常以一个网络为中心点，其它接收点以此为中心进行通信（TWL5401A在点对多点桥接模式时，最多支持六个远程点的接入）。
TWL5401A
应用举例：比如一个公司有两个分部，两个分部的局域网要接入到总部的网络中来，这时可以用点对多点模式来实现这三个局域网的联网。
第四种：无线中继器模式
“无线中继器”模式可以实现信号的中继和放大, 从而延伸无线网络的覆盖范围。TWL5401A支持多级AP的无线中继方式：各AP之间可以通过设定MAC地址来互相连接。当两个局域网络间的距离超过无线局域网产品所允许的最大传输距离，或者在两个网络之间有较高、较大干扰的障碍物存在时，便可以采用无线中继方案来扩展无线网络覆盖。无线中继模式的连接拓扑图如下：
TWL5401A
应用举例：假定一个公司的总部分部分别位于1号AP和3号AP所在地，1号AP和3号AP之间有栋高楼，使1号AP和3号AP无法正常通信，象这种情况就可以使用无线中继器模式，如上图ABC这个三个点，1号点能看2号点，但看不到3号点，2号点能看到3号点，1号点设置成AP模式发送无线信号，2号点设置成中继模式，将信号放大，并继续中继，3号点也设置成中继模式，这时3号AP能接收到2号点发过来的信号，这样1号、2号、3号三点之间就可以实现无线联网了。
构想：这种方式可以实现多极AP中继下去，比如3号点后面还可以和接4号点，使信号放大并再中继……。如果采用这种中继模式，使无线信号延续到30公里也是很有可能的。
第五种：无线客户端模式
远端有一个无线路由器,可以使用5401A设置成客户端模式，并把5401A用网线和电脑的网卡相连，这时5401A就相当于是一个功率很大的无线网卡，电脑可以通过这个无线网卡和远端的无线路由器联网。这种方式的连接拓扑图如下：
TWL5401A
应用举例：采用这种方式，如有上网需求的位置和无线路由器的距离有800米，如果用笔记本无线网卡直接接收无线信号的，很可能由于笔记本网卡的功率过小，导致无线接入不稳定。这时如果采用5401A设置成客户端模式，相当于把5401A当成一片功率较大的无线网卡来使用，这时pc把网线直接在 5401A上就可以很稳定的上网了。
那么点对点模式和客户端模式的主要区别是什么呢？主要区别就是采用点对点模式，两个点之间都必须是AP,或支持无线桥接（WDS）的无线路由器。而采用客户端模式，哪怕信号的发射源是不支持无线桥接的无线路由器（市场上的大多数无线路由器都不支持桥接功能），另外一端也可以使用5401A进行无线联网。
总结：
通过实测距离在两公里外的两个5401A，不管是看QQ直播，下载BT,还是用Chariot测试吞吐量的情况来看，腾达的5401A的信号强度和稳定性都还令人满意。腾达5401A的五种设置模式，可以使这种远距离无线AP运用于不同的场合，能满足各种远距离无线接入的需求。5401A还支持多种加密方式，保证了无线通讯的安全性。不过由于本身并没有配套天线，所以在购买的时候用户得另行购买，而且一般得买定向型天线，这样才能达到较远传输距离。而且在实施时，最好放在顶楼，以获得最好的效果，同时也避免对人体不必要的辐射。

1、首先如下网络拓扑图，把ADSL Modem、交换机、计算机（PC）连接起来。

2、在主PC上打开“网上邻居”，然后点击网络任务中的“查看网络”，再点击网络任务中的“创建一个新的连接”，运行“新建连接向导”。

3、然后选择手动设置连接，点击下一步。

4、接着选择第二项，点击下一步。

5、然后输入用户名密码，然后点击下一步。

6、然后在网络连接中共享宽带连接，就可以了。

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