物联网的关键技术主要包括:无线传感器网络、ZigBee、M2M技术、RFID技术、NFC技术、低能耗蓝牙技术。
1、无线传感器网络:无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络,它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。
WSN中的传感器通过无线方式通信,因此网络设置灵活,设备位置可以随时更改,还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。
2、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。
3、M2M技术:M2M全称Machine to Machine,是指数据从一台终端传送到另一台终端,也就是机器与机器的对话。
M2M应用系统构成有智能化机器、M2M硬件、通信网络、中间件。M2M应用领域有、家庭应用领域、工业应用领域、零售和支付领域、物流运输行业、医疗行业。
4、RFID技术:无线射频识别即射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID),是自动识别技术的一种,通过无线射频方式进行非接触双向数据通信。
利用无线射频方式对记录媒体(电子标签或射频卡)进行读写,从而达到识别目标和数据交换的目的,其被认为是21世纪最具发展潜力的信息技术之一。
5、NFC技术:NFC英文全称Near Field Communication,近距离无线通信。与RFID一样,NFC信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递,但两者之间还是存在很大的区别。
首先,NFC是一种提供轻松、安全、迅速的通信的无线连接技术,其传输范围比RFID小,RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米,但由于NFC采取了独特的信号衰减技术,相对于RFID来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。
其次,NFC与现有非接触智能卡技术兼容,已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。
6、低能耗蓝牙技术:蓝牙低能耗(Bluetooth Low Energy,或称Bluetooth LE、BLE,旧商标Bluetooth Smart)也称低功耗蓝牙,是蓝牙技术联盟设计和销售的一种个人局域网技术,旨在用于医疗保健、运动健身、信标、安防、家庭娱乐等领域的新兴应用。
相较经典蓝牙,低功耗蓝牙旨在保持同等通信范围的同时显著降低功耗和成本。
LoRaLoRa(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查看对方手机是否支持 蓝牙可见功能。若支持,请将对方设备 的蓝牙可见性勾选后重新搜索尝试。2检查 是否可 以 搜索到其他带有蓝牙功能的设备,排除是 否为蓝牙兼 容性或对 方手机蓝 牙设置问题。3关机重新启动手机,再次搜索。4 若依然搜索 不到任何蓝牙设备,请备份手机中 数据(联系人、多媒体文件等),将手机恢 复出厂设置。蓝牙物联网可以说是物联网的一种,物联网讲的是物与物之间的相互连接,通过不同的通讯协议,达到交换信息、 *** 控的目的。而蓝牙技术契合现代物联网组网的需求:低功耗、低成本、传输速度快等。目前国内较为成熟的蓝牙物联网公司是北京的Cassia。1什么是蓝牙40,蓝牙其它标准又是什么?
详细描述:低功耗蓝牙(Low Energy; LE),又视为Bluetooth Smart或蓝牙核心规格40版本。其特点具备节能、便于采用,是蓝牙技术专为物联网(Internet of Things; IOT)开发的技术版本。所以它最主要的特点是低功耗,普及率高。现在所说的蓝牙设备,大部分都是在说40设备,ble也特指40设备。 在40之前重要的版本有 21版本-基本速率/增强数据率(BR/EDR) 和 30 高速蓝牙 版本,这些统称为经典蓝牙。40还有41和42的小版本,其中42版本对传输速率做了进一步他提升,提高了25倍,苹果从iphone6开始使用42,最新的蓝牙标准为蓝牙50,其中最大的特点连接范围扩大了4倍,速度又提高了2倍,无连接数据广播能力提高了8倍,增加了蓝牙组网的能力。
2蓝牙开发必须知道的概念。
211 central和peripheral:
蓝牙应用开发中,存在两种角色,分别是central和peripheral(pə’rɪfərəl) ,中文就是中心和外设。比如手机去连接智能设备,那手机就是central,智能设备就是peripheral。大多时候都是central去连接peripheral的场景。
212 广播和连接:
peripheral会发出广播,central扫描到广播后,可以对设备进行连接,发出connect请求,peripheral接收到请求后,同意连接后,central和peripheral就建立了连接。
213 连接后的 *** 作:
write,read,notify,indecate, response or not …
indecate和notify的区别就在于,indecate是一定会收到数据,notify有可能会丢失数据(不会有central收到数据的回应),write也分为response和noresponse,如果是response,那么write成功回收到peripheral的确认消息,但是会降低写入的速率。
214 协议:
每个具体的智能设备,都约定了一组数据格式,这个就是数据协议,例如手环中获取到数据0X001023,其中第2位到第5位表示步数,那么就2310就是步数的16进制的数据,转换成10进制就是8976步,需要注意的是,设备端都是小端模式,所以取4位时候,高字节在前低字节在后。
3 iOS蓝牙应用的一般开发流程。
4 蓝牙的数据交互。
write,read,notify,indecate, response or not … 都是容易理解的,indecate和notify对应的是长连接,建立indecate后,peripheral可以随时往central发送数据。
indecate和notify的区别就在于,indecate是一定会收到数据,notify有可能会丢失数据(不会有central收到数据的回应),write也分为response和noresponse,如果是response,那么write成功回收到peripheral的确认消息,但是会降低写入的速率。
对于一个charateristic,他的读写订阅的权限是peripheral决定的,熟悉可以被同时设置,一般会根据外设的功能来决定。
5蓝牙ota DFU。
蓝牙ota,DFU(Device Firmware Update)指的是蓝牙设备的固件升级,其实是一整套流程,不同的蓝牙芯片,ota的流程有不同之处,我这里用ti的芯片举例。步骤为:切系统(bootloader mode),重启,传输数据,验证数据,切系统,重启,完成。
其中数据传输也会分成很多节去发送,没法送一段数据,做一次数据校验。
6ota存在的问题。
每个智能设备的速率,功耗,存储都会有很多限制,导致很多设备会自己去实现ota的功能,自定义流程和数据传输方式,导致许多设备都是有自己私有的ota模式和协议,所以在做开发的时候,要仔细阅读设备协议中对ota的描述。
7如何做自动重连。
只需要在设备断开连接的委托方法中,重新调用gattconnet或者是centralManagerconnet方法就可以了,无论当时设备是否有点,是否在周围,当设备再次开会或者连接到可连接范围内,都会自动被连上。
8连接失败处理。
分两个平台来说,iOS端也有连接失败的委托,但是好像几乎不会发生这种情况,而对于同款设备,android常常会出现连接失败的情况,status != BluetoothGattGATT_SUCCESS,android端开发请不要把连接失败和断开连接放在一块处理,因为断开连接可以直接尝试重新连接,而连接失败后尝试重新连接,需要加一些延时,并且需要gattclose,清空一下状态,否则会把gatt阻塞导致手机不重启蓝牙就再也无法连接任何设备的情况 。
9后台运行。
iOS后来运行,需要设备中infoPlist权限,key:Required background modes ,value: bluetooth-central(手机作为central) , bluetooth-peripheral。
10同时连接多个设备。
使用同一个CBCentralManager,通过进入委托的peripheral的identifier区分不同的设备,进行不同的 *** 作和处理。
11扫描广播包。
所有外设,只有在发出广播包的情况下,才能被central发现,绝大多数情况下,外设被连接后就不会发出广播(也有例外),很多人遇到无法找到设备的问题,大多属于这种情况。
12提高蓝牙连接速度。
无论是iOS,还是android,都可以通过已绑定的设备,在不开启扫描的情况下进行快速连接,iOS需要的参数是peripheral的identifier,android需要mac地址。但android和iOS还是有一些区别的,比如iOS不能拿到已绑定的设备list,但是可以通过UUID去拿到peripheral的实例。而android可以拿到已绑定的设备list。android绑定过程需要手动调用createBond的方法,而iOS在连接成功一次后会自动绑定。 android在处理createBond时,常常会应为不同手机平台,不同设备,会产生兼容性的问题,这点需要注意。
13定向扫描。
在扫描时候可以传入serviceUUID,这样可以扫描到特定条件的设备,提高扫描的速度,排除干扰。
14如何获取mac地址。
而iOS出于苹果的安全策略问题,无法直接获得mac地址,只能得到一个mac地址换算出来的identifier。
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