物联网和 *** 作系统这个话题出现在IT界时,你常常听到“嵌入式 *** 作系统”这个术语与“实时 *** 作系统”(RTOS)互换使用。但实际上,一些嵌入式 *** 作系统有实时功能,另一些则没有这种功能。
真正的RTOS物联网设备需要处理数据时没有缓冲延迟。RTOS的好处包括:能够实现多任务处理,能够调度和优先处理任务,还能够管理资源在多个任务之间的共享。这种 *** 作系统通常用于比较复杂的航空、工业和医疗物联网设备中。
另一方面,我们又有不大复杂,不过仍功能齐全的 *** 作系统,它们有另外的好处:功耗比较低,对资源的要求也比较低,比如处理能力和内存。十之八九,诸如此类的 *** 作系统的增长率会超过RTOS,至少对第一代物联网设备来说是这样。
参考:引领未来的八大物联网 *** 作系统>01
物联网标准
传感器、软件、网络的迅速发展,这也就使得我们对于传感网产业的发展得到了快速的发展,物联网标准里面,使得我们的生活中将无处不在的末端设备和设施,使得我们的生活逐渐的智能化。
物联网
物联网是国际上的称谓,在我们国家,它是传感器的代名词。物联网的最终目的是将我们生活中的物品和网络连接起来,使得我们的生活更加的便捷、高效。
物联网标准和平台合作标准中,首先就是要求我们的物联网平台具备良好的稳定性,在选择上,我们就需要让他们拿出他们的稳定性检测报告,没有稳定性,我们的投入就有可能打水漂,这是重点。
04接着我们就要看平台的可扩展性和灵活性了,可扩展性指的是平台小的时候,我们可以使用这个平台,平台大了,我们同样可以使用。灵活性指的是能够适应快速变化的技术、协议及功能,平台可以与多个外部的重要技术、系统集成和合作。
05 接着我们就要看平台的安全预防报告以及平台是否能够提供具体的上市时间,上市的时候,平台可以提高什么样的技术支持。
最后就是看平台是否能够提供给我们定价模式和提高之前的业务案例。
把WiFi用于M2M连接的主要优点是使用现有网络、速率高(WiFi的速率大大超过处理遥测所需的数据量)、前后兼容性好。
WiFi现在是一种用得较多的无线技术。除了在笔记本电脑中,目前在许多网络设备(Cisco的所有路由器和交换机)中也增加了处理80211协议的能力,就像处理以太网和IP一样方便。由于WiFi在企业中已经非常普遍,故自然会考虑选用它来提供M2M连接。目前,诸如Airespace、TrapezeNetworks等无线交换机厂商,已经推出能够实时跟踪器具的软件。Intel出资的新兴公司Bluesoft甚至已经在销售基于80211b的RFID标记,一片小小的用电池供电的网络接口卡。
使用WiFi的缺点包括功耗大、成本高、协议开销大、需要接入点。目前在一个器具上增加WiFi至少需要15美元。Bluesoft标记的价格是65美元。虽然成本还会下降,但近期仍只能用于跟踪价值较高的资产。一个仓库可能只会把Bluesoft标记用于它的铲车,而不会用于铲车搬动的箱子。WiFi是一个无中继转发能力的单跳网,器具只能连接到接入点(AP)。AP之间的连接、AP与其它网络的连接往往通过常规的有线以太网。如果已经用于其它以太网业务的同一布线再用作WiFi回传,就需要进行认证或把WiFi无线数据包隔离开。要不,你就不得不安装新的缆线和交换机。
人体器官的感知综合在一起时,人便得出了这一杯清茶的判断。假如把清茶的感知信息传上互联网,人们便能通过网络随时了解清茶的情况。
若成万上亿计物品的感知信息,都能如这杯清茶一样上传到互联网供人使用,这就是“传感网”,又称“物联网”。
虚拟世界和物理世界的纽带
那么,物联过程是怎么实现的?
据微软亚洲研究院常务副院长赵峰介绍,首先,每一个物理世界中每一样东西,无论钥匙还是电饭煲,都有一个智能“身份z”,比如IP地址。这个虚拟“身份z”记录了包括该物品材质、位置、大小、温度等信息。
那物品感知信息如何上网呢?这就需要传感器出场了。传感器里面有一个很小的微处理器,能够测量环境当中的温度、湿度、位置、方向等信息,可以做数据处理,并通过无线传输直接传到网上去。由此,互联网与物理世界就能够对应起来。
这样一来,人们就可以在网上检索物理世界。“有了物联网,我再也不用担心找不着我的钥匙了。上网查一下位置就能找到。”赵峰说。
然而,人们不禁纳闷,我们已经有了移动通信网和互联网,还要物联网何用?
作为中国物联网的领路人,中科院上海微系统与信息技术研究所副所长、无锡物联网产业研究院院长刘海涛说,移动通信网是人和人的互联,传感网是物和物的互联,是感知的网络;互联网是信息共享的平台;而物联网则一头连着虚拟世界,一头连着现实的物理世界。
刘海涛表示,物和物、物和人简单地互联意义不大。物联网的精髓是感知,但是若不能达到对物控制、指挥的目的,就没有意义。
将带来第三次产业化浪潮
据介绍,物联网技术已经在上海世博会和浦东机场上应用,分别布置了防入侵传感网。其中,浦东机场的应用系统可以说是国际上应用规模最大的案例之一。
浦东机场的应用系统铺设了3万多个传感节点,覆盖了地面、栅栏和低空探测,可以防止翻越、恐怖袭击等攻击性入侵。
物联网的应用不仅限于此,还可用于家居、环保、政务、安保、消防、电网、食品安全和国防等各个行业和生活的各个方面。
刘海涛举了个例子,比如你在开车上桥时,是无法看到桥另一端情况的。如果这时候另一端有一个人在过马路,就难免会发生交通事故;而如果我们在马路下面安装了传感网,并与你车上的传感网终端或手机相联接,一旦有人过马路,马上就会通过传感网告诉你,就能避免灾难的发生。
家居应用更是会方便人们生活。赵峰说,我坐在办公室里打开手机的话,就可以通过手机观察物理世界当中所有的东西,我就可以知道我小孩上学没有,下学后是不是赶上班车了,身体状况怎么样啊,也可以知道家里哪些电器出门时忘记关了。
“物联网今后的应用和规模会远远超出我们现在的想象。”赵峰指出。
业内人士判断,物联网给人类社会带来的深刻的影响甚至变革,可能要远远大于互联网。
如果把计算机的出现使信息处理获得了质的飞跃,视作信息技术第一次产业化浪潮;如果把互联网和移动网的发展使信息传输获得了巨大提升,视作第二次产业化浪潮。那么,专家表示,以物联网为代表的信息获取技术的突破,将掀起第三次产业化浪潮。
“中国物联网的春天来了”
一个新兴产业的发展,最重要的是掌握标准。在互联网时代,中国仍扮演着追赶者的角色,那在物联网领域,是否能一举成为领先者?
专家指出,在物联网技术浪潮中中国与国际同步,具有同发优势,处于同等水平,并做到了部分领先。
中科院上海微系统所是我国最早开展物联网技术的单位。2005年该所作为技术牵头单位,在国标委下属的信标委领导下,和标准化研究所合作推进国家传感网的标准化工作,这要早于国际标准的启动。
在2008年国际标准化组织的传感网络研究小组首届大会上,由中科院上海微系统所代表中国牵头提出了整个传感网的体系架构、产业的演进路线、协议站架构等,获得一致通过。第二届大会是在德国开的,其主要议题就是讨论中国的系列提案。而在此后的会议上,基本上都是由中国代表国际标准化组织做总体报告和特邀报告。
刘海涛自豪地说,在标准化方向上我们具有举足轻重的主导话语权。这在我国的信息技术发展史上是第一次。
赵峰说,国内很多单位做的基础研究很不错,我们消费者数量是其他国家无法比拟的,而且想法也很前沿,中国在今后十年当中能够领先。
好消息一个接着一个传来,日前,国务院将传感网和物联网上升为国家五大战略性新兴产业中的第二位。
刘海涛兴奋地说,中国物联网的春天来了。是的
各县(市、区、省级产业集聚区、生态园、高新区)住建(建设)局,各有关单位:
为深入推进工程建设领域数字化改革,提升工程建设效率和质量安全水平,推动我市建筑业高质量发展,持续提升建筑施工现场管理信息化水平,我局就进一步推进全市智慧工地建设通知如下:
一、升级工地物联网设备标准
因文明城市创建和渣土泥浆整治工作需要,我局对远程视频监控设备等工地物联网设备标准进行了相应升级调整,全市各建设项目采购、安装物联网设备均应满足新标准要求,主要包含实名制考勤设备、远程视频监控设备、塔吊监测设备和扬尘噪音监测设备。具体硬件配置要求和安装要求见《温州市“智慧工地”物联网设备标准(V21)》(附件),《温州市“智慧工地”物联网设备标准(V11)》废止。
二、压实主体责任
参建企业是“智慧工地”建设的责任主体,建设单位应将智慧工地建设目标纳入招标文件和施工合同。施工单位应将智慧工地建设目标和方案应当纳入投标文件和施工组织设计,建立以项目经理作为第一责任人的智慧工地建设工作专班,择优选择智慧工地服务商,积极应用智慧工地系统,提高现场施工水平。现场实际情况不能满足硬件设备安装标准的工程项目,施工单位应向当地建设主管部门申报核准。监理单位应将智慧工地建设和实际应用全过程纳入监理范围,对未按规定落实的,应责令施工单位予以整改,拒不整改的,应及时向建设单位和属地建设主管部门报告。智慧工地服务商应规范设备采购、运维合同签订,做好各类设备的运维工作,设备出现故障,应及时修复、恢复。
三、强化行业监管
各地建设部门应积极将运用智慧工地监管平台开展日常检查和监督执法工作,以用促推。应加强对智慧工地服务商的监管,引导市场选择优质服务商。应加强对智慧工地的运维监管,对存在因工地自身原因导致视频黑屏断网等设备不在线拒不整改,逾期不整改或整改不合格的,责令停工整改。
自发文之日起,全市新开工工程须按照本文件附件标准要求执行,对不符合标准要求的设备不予接入;在建工程按照新标准增加的设备需符合新标准要求;在建工程不符合本标准要求、已使用设备,用到工程竣工为止,不得再用于下一个工程。各地在实际工作推进过程中,若有相关问题和意见,请及时向我局反馈。LoRa
LoRa(长 距离)是由Semtech公司开发的一种技术,典型工作频率在美国是915MHz,在欧洲是868MHz,在亚洲是433MHz。LoRa的物理层 (PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段,只要每台设备采用不同的啁啾和 数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km,最长距离可达15km,具体取决于所处的位置和天线特性。
LoRa芯片在整个产业链中处于基础核心地位,重要性不言而喻。值得注意的是,目前美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商,掌握着LoRa底层技术的核心专利。而Semtech的客户主要有两种,一是获得Semtech LoRa芯片IP授权的半导体公司;二是直接采用Semtech芯片做SIP级芯片的厂商,包括微芯 科技 (Microchip)等。
Wi-Fi
Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例,最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而,它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。
大多数Wi-Fi版本工作在24GHz免许可频段,传输距离长达100米,具体取决于应用环境。流行的80211n速度可达300Mb/s,而更新的、工作在5GHz ISM频段的80211ac,速度甚至可以超过13Gb/s。
一 种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是80211ah,在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段, 其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围,但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km。
80211ah 的调制技术是OFDM,它在1MHz信道中使用24个子载波,在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM,因此可以提供宽 范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露,它将在2018年前完成 80211ah的测试和认证计划。
针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是80211af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道 很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s,不过在更低的 VHF电视频段有望实现更长的距离。
ZigBee
ZigBee,也称紫蜂,是一种低速短距离传输的无线网上协议,底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee是物联网的理想选择之一。
虽然ZigBee一般工作在24GHz ISM频段,但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在24GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中,支持多达254个节点。与其它技术一样,安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配 置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。
ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事?举一个简单的例子就可以说明这个问题,当一队伞兵空降后,每人持有一个ZigBee网络模块终端,降落到地面后,只要他们彼此间在网络模块的通信范围内,通过彼此自动寻找,很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且,由于人员的移动,彼此间的联络还会发生变化。因而,模块还可以通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新。这就是自组织网。
NB-IoT
窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。
NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
蓝牙50
蓝牙是一种无线传输技术,理论上能够在最远 100 米左右的设备之间进行短距离连线,但实际使用时大约只有 10 米。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑,在不借助电缆的情况下联网,并传输资料和讯息,目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 50 不仅可以向下相容旧版本产品,且能带来更高速、更远传输距离的优势。1、节点容纳数量2、电池寿命3、成本4、网络连接品质5、传输范围6、网络稳定性7、数据安全性8、私有协议开发vs公开标准。
不过针对不同的应用,物联网设备制造商在选择物联网通信协议上,需要结合技术与商业层面的各种因素进行谨慎评估。对于不同的通信协议,其特色与产品优势往往无法兼顾,因此除了仔细衡量需求之外,产品的设计理念也将是决定通信协议选择的关键因素。
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