物联网的技术标准和结构

1 物联网的标准体系

2 急需的物联网总体标准
3 传感器标准
4 传感器标准
5 传感器标准进展情况
6 传感器标准体系框架

认知感知层

1．感知层的概念

物联网层次结构分为三层,分别为感知层、网络层、应用层。感知层位于最 底层,它是物联网的核心，其功能为“感知”，即通过传感网络获取环境信息。 感知层是物联网的核心，是信息采集的关键部分。

2．感知层的应用

感知层包括二维码标签及识读器、RFID 标签及读写器、摄像头、GPS 导航、 各种功能传感器、M2M 终端、传感器网关等，主要功能是识别物体、采集信息， 与人体结构中皮肤和五官的作用类似。

3．感知层的关键技术

(1) 传感器：传感器是物联网中获得信息的主要设备，它利用各种机制把被 测量转换为电信号，然后由相应信号处理装置进行处理，并产生响应动作。 (2)RFID：它的全称为 Radio Frequency Identification，即射频识别， 又称为电子标签。RFID 是一种非接触式的自动识别技术，可以通过无线电讯号 识别特定目标并读写相关数据。它主要用来为物联网中的各物品建立唯一的身份 标示。

(3)无线传感网络：它的英文名称为 Wireless Sensor Network，简称 WSN。 传感器网络是一种由传感器节点组成网络，其中每个传感器节点都具有传感器、 微处理器和通信单元。节点间通过通信网络组成传感器网络，共同协作来感知和 采集环境或物体的准确信息。它是目前发展迅速，应用最广的传感器网络。

认知网络层

1 网络层的概念

网络层位于物联网三层结构中的第二层，它功能是通过通信网络进行信息传 输。网络层作为纽带连接着感知层和应用层，它由各种私有网络、互联网、有线 和无线通信网等组成，相当于人的神经中枢系统，负责将感知层获取的信息，安 全可靠地传输到应用层，然后根据不同的应用需求进行信息处理。

2 网络层的组成

物联网网络层包含接入网和传输网，分别实现接入功能和传输功能。传输网 由公网与专网组成，典型传输网络包括电信网、广电网、互联网。接入网包括光 纤接入、无线接入、以太网接入、卫星接入等各类接入方式，实现底层的传感器 网络、RFID 网络最后一公里的接入。

3 网络层的主要技术

物联网用到的通信技术主要包括 3G/4G 通信、IPv6、WI-FI 和 WIMAX、蓝牙、 ZigBee 自组网技术等。正在向更快的传输速率，更宽的传输宽带、更高的频谱 利用率、更智能化的接入和网络管理发展。
认知应用层

1 应用层的概念

应用层位于物联网三层结构中的最顶层，它的功能是通过云计算等计算平台 进行信息处理。应用层与最低端的感知层一起，是物联网的显著特征和核心所在， 应用层可以对感知层采集数据进行计算、处理和知识挖掘，从而实现对物理世界 的实时控制、精确管理和科学决策。

2 应用层的技术

（1）物联网应用：它是用户直接使用的各种应用，通常用应用软件的形式 表现。如智能 *** 控、安防、电力抄表、远程医疗、智能农业等。

（2）物联网中间件：物联网中间件是一种独立的系统软件或服务程序，将 各种可以公用的能力进行统一封装，提供给物联网应用使用。

（3）云计算：它对物联网海量数据的存储和分析。根据服务类型不同将云 计算分为：基础架构即服务(IaaS)、平台即服务（PaaS)、服务和软件即服务（SaaS)。

3 应用层与其他两层的关系 感知层将采集到的数据通过网络层传递给应用层，应用层将接收到的数据进 行分析管理，再将这些数据根据各行各业的应用做出反应处理。例如，在智能电 网中的远程电力抄表应用：安置于用户家中的读表器上显示感知层中的传感器采 集到的数据，通过网络层将数据发送并汇总到发电厂的处理器上，该处理器及其 对应工作就属于应用层，它将完成对用户用电信息的分析，并自动采取相关措施。

NB－IoT（NarrowBandInternetofThings，NB－IoT，又称窄带物联网），是由3GPP标准化组织定义的一种技术标准，是一种专为物联网设计的窄带射频技术；LoRa（LongRange）是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。LoRa网络主要由终端（可内置LoRa模块）、网关（或称基站）、Server和云四部分组成。
DDA物联网无线通讯技术是一项自主创新研发，拥有完全自主知识产权的物联网无线通讯技术，由杜光东博士及其团队历经近十年的研发创新成果。在通讯距离、低成本网络覆盖、低功耗设计、抗干扰设计、通讯可靠性、数据安全性、海量终端接入、鲁棒性、易用性、自适应频段选择等多项通讯技术指标上，达到或超过国内、国外其它无线通讯技术。其区别于NB－IoT和 LoRa，在物联网无线通讯技术领域中发挥着无可替代的作用。

根据市场研究机构预测，到2025年物联网的连接数将达到700亿，远远超过人和人通讯的链接数。而其中将会有超过50亿的设备基于蜂窝技术的物联网连接，显然这是一个非常巨大的市场。不同于智能手机等移动终端设备，物联网市场受到网络基建设施在移动性和数据传输速度等方面的条件制约。
很多人预测，未来每个消费者可能想得到10GB带宽；5G的峰值速率将比4G快100倍；从网上下载1GB的高清视频，未来只需要短短1秒等等，这些预测并非虚幻，将给人们带来生活品质提升的期盼。
华为的一份材料中谈到了人与人的联接将扩展到人与物、物与物的联接。华为预计到2025年，智能手机用户将达到80亿，65亿人可以随时随地接入互联网，1000亿终端相互联接。同时，物理联接承载的流量爆发式增长：随着人们对高清业务需求的提升，手机屏幕的分辨率从1080p提升到2K，对移动网络的带宽要求也从12M升级到24M，今后，手机分辨率还将逐步提升到16K，这就需要提供100M以上的网络带宽。并且，如果未来每个人平均拥有的终端数量为5部(手机、PAD、手表、眼镜、便携等)，那么对于带宽的压力可想而知。视频之后还有更大的视频，流量和带宽的增长没有止境。
各通信设备巨头对5G峰值速率的判断有不一致的地方。爱立信今年年中表示，其已进行了5G无线网络测试，结果显示5G网速峰值可高达5bps，比现在4G LTE网络标准连接速度快上250倍之多！华为对5G的研究定义的目标是：第一个就是要实现1000倍的容量。第二个是消费者要能得到10G带宽。第三个就是5G的时延要达到1毫秒。做到这一点，5G就能够实现物联网需要的1000亿的连接。
华为还预计，5G的峰值速率将达到10Gbs，比3G快700倍，比4G快100倍。举例来说，从网上下载1GB的高清视频，使用3G要用十几分钟；使用4G，可能需要2到3分钟；但如果用5G ，只需要短短1秒！简单来讲，5G是大带宽、大容量，加上物联网。希望2020年5G的网络和终端能够为大家所使用。
5G时代用户的生活有何改变呢？据中兴通讯白皮书《5G - 驱动现实和数字世界融合》， 5G除了能使人与人之间实现无缝连接，也能够加强“人与物”及“物与物”之间的高速连接，创建一个新的数字生态系统，驱动网络流量加速增长。5G发展方向以“人的体验”为中心，在终端、无线、网络、业务等领域进一步融合及创新。同时，5G将为“人”在感知、获取、参与和控制信息的能力上带来革命性的影响。5G的服务对象将由公众用户向行业用户拓展，5G网络将吸收蜂窝网和局域网的优秀特性，形成一个更智能、更友好，更广泛用途的网络。

可能有人会想，这Wi-Fi 6的更新虽然沸沸扬扬，但是和我们小众的发烧音响行业有什么关系呢？朋友， 科技 技术是牵一发而动全身的，无论是5G时代还是Wi-Fi 6的到来，只要这标准达到了可推行的高商业价值，那么其实此时硬件厂商们已经摩拳擦掌般准备好了，更优秀的传输能力、硬件更高速的代际刷新，将会大大影响我们音频产品的实际应用，可能以往无法实现的某种臆想中的优化手段，就会因为“路”的拓宽和高速，会让一切数字音乐传输关于音质影响的部分，迸发出一次又一次的高规格提升。故此，即便是小众的电子产业，谁都无法忽视新传输技术的革新，毕竟，你自己不革新，就有极大的可能是别人把你淘汰掉，之前的最新蓝牙传输协议，也终将会让市面上大多数播放器进行最新升级，甚至会淘汰某些不思进取的厂商。
WIFI 6 全称80211ax，是最新一代的无限局域网传输技术，Wi-Fi联盟已经宣布启动Wi-Fi 6认证计划。前两代WIFI 分别为：80211ac (统一改名为WIFI 5，2012年)、80211n （统一改名为WIFI 4，2009年），我们现在用的WIFI 基本上都是WIFI 4 和5，随着家庭联网设备接入的越多，从之前的手机、电脑到如今摄像头、冰箱、扫地机器人、空调等等，此前的WI-FI标准渐渐开始无法承受如此多的设备接入，速度也开始相应下降。为了解决这个问题，国际电机电子工程学会（IEEE）推出了全新的 WI-FI 6 标准，其可以更好地同时处理网络上的大量设备。这就好比移动网络的升级——2G、3G、4G、5G，数字越大，代表的速度越快、性能越好。以后，我们在选择路由器的时候不需要再去研究n/ac/ax这些字母所代表的意思，只需要比下数字大小就可以了。
在MU-MIMO、160MHz信道带宽、88MIMO等技术的引入升级，WI-FI 6 的最高速率可达96Gbps，作为对比 WI-FI 5 为35 Gbps。更多的设备接入且能够加快每台设备的速度，WI-FI 6 最为重要的一点改进是支持OFDMA技术，简单来说它允许一次向多个设备传输数据。这就好比送外卖，WI-FI 5上的OFDM技术仅支持一次送一单，而OFDMA技术允许多单同时接送。放到实际网络环境中，这意味着路由器能够允许更多设备同时连接到网络。在连接相同数量设备的情况下，其速度是 WI-FI 5 的近4倍。
WI-FI 6 最为重要的一点改进是支持 OFDMA 技术，简单来说它允许多个设备以及多个应用同时进行传输以及接收数据。我们用卡车送货来做比喻，WI-FI 5 上的技术仅支持一次送一个目的地且只能运送一种物品（视频、文本、音频等等），而 OFDMA 技术允许多个目的地多个物品同时运送。在提高性能的同时增加了效率，也就能够让更多设备接入WI-FI。Wi-Fi 6有望达到10000 Mbps的速度，是连接到该路由器的所有设备的总数据量。在家里无线分享NAS中的4K的时候，在这个分发机制先进、速率如此高的标准之下，现在让我们卡的无法播放的一些4K多房间分发，将来也许就解决了！不过值得一提的是，即使在没有 WIFI 6 终端的情况下，MU-MIMO 与OFDMA 技术依然能够起到一定的改善作用，最直观的感受就是速度有明显的提升。
WiFi 6 优化了 Long OFDM symbol 发送机制，从 WiFi 5上的 32ms 传输时间提升至 128ms。更长的传输时间使得这个过程变得更加稳定，有效降低丢包率和重传率。此外，WiFi 6 还升级了波束成型技术支持的天线数量，由原本的4个增加为8个。波束成型通过将信号定向发送至特定的终端而不是同时向四周发射，我们可以将其理解为更精准的导d直接射向目标。这可以让路由器的信号范围变得更广，同时也有助于 MU-MIMO 技术的发挥。
OFDMA频分技术的加入以及SpatialReuse 技术的加入使得Wi-Fi 6在解决拥堵，降低时延方面取得了长足的进步。
在MU-MIMO、160MHz信道带宽等技术的支持下，WiFi 6 能够接入更多设备同时最大程度的降低对速率的影响。在当前万物联网的当下，能够起到很大的帮助。当然，不得不说的是在没有 WiFi 6 终端的情况下，WiFi 6 路由器并不能发挥其全部优势，例如OFDMA、TWT技术、BBS着色机制都无法运作。但是现在依然是购入WiFi 6 路由器不错的时机，它能够在一定程度上提升当前的上网体验。此外其实在大部分新 WiFi 标准实行后，也都是路由器先行，终端后行。
支持Wi-Fi技术联盟的第三代安全协议——Wi-Fi网络安全接入（WPA3），在公共和私有Wi-Fi网络提供稳健的用户密码保护和更强大的隐私保护。Qualcomm的技术则支持最新Wi-Fi安全协议（WPA-3）的所有可选和必选要素，包括WPA3- Personal、WPA3- Enterprise、WPA3- Enhanced Open和WPA3 Easy Connect。
在Qualcomm的移动和计算解决方案中，这是双频并发（DBS）2x2 MIMO *** 作与8路数据流探测机制的首次结合。与Wi-Fi 5移动终端相比，其吞吐量翻倍，同时整体覆盖范围扩大50%。
WI-FI 6 采用了一项名为TWT（目标唤醒时间）的功能，其允许终端设备在不进行数据传输时进入休眠状态，减少了持续传输以及搜索信号所需要的时间，这也就意味着电池的消耗将会减少。WiFi 6 标准下，160Mhz 的每条流速率可以跑到 1201 MB/s，相较于 WiFi 5 有一定的提升，能够让支持 160MHz 的 WiFi 5 手机（大多数新款旗舰机都支持）、电脑性能得以充分展现。我们可以将其简单理解为马路宽度，信道带宽越大，能够同时跑的数据越多，相应的连接速度与速率也就越快。
5G是蜂窝数字移动通信技术，既可用于广域高速移动通信，又可用于室内无线上网，具有传输速率高、时延小、并发能力强等优点，但系统复杂、成本高。WiFi 6是无线接入技术，主要用于室内无线终端上网，具有传输速率高、系统简单、成本低等优点，但不适用于高速移动通信。5G和WiFi 6具有以下特点：5G上行峰值传输速率达10Gbit/s，下行峰值传输速率达20Gbit/s。WIFI 6在80 MHz带宽下，单条空间流的峰值速率为 600Mbit/s，在带宽为160MHz、8条空间流的情况下，峰值速率达 96Gbit/s；5G在eMBB场景下时延小于4ms，在uRLLC场景下时延小于1ms。WIFI 6平均时延为20ms，远高于5G的时延。因此，在时延方面，5G优于WIFI 6；5G移动性强，跨区连接速度快，可实现跨区网络无缝切换。WIFI 6跨区建立连接慢；5G系统复杂、成本高，WIFI6系统简单、成本低。因此，在系统建设投入方面，WIFI 6优于5G。
对于目前家庭Wi-Fi 6网络，已经有多款基于Qualcomm最新一代Wi-Fi 6解决方案上市，包括著名品牌NETGEAR。在家用路由器领域，Qualcomm为NETGEAR新一代Orbi Wi-Fi 6 Mesh System提供了三频Wi-Fi芯片，Mesh技术以及Wi-Fi 6 涉及的MU-MIMO和OFDMA技术，显著提高网络容量、覆盖范围和多用户同时连接的性能。这些技术的支持可以满足未来智能家居的需求以及更好的家庭组网。
2020年不仅是5G商用年,也是WiFi6 商用的元年,5G理论速度达到了10Gbps,而WiFi5 在网速、连接设备数等都被5G完爆。5G是否会取代 WiFi 针对这个问题大家都认为,5G网络和WiFi都各有自己的使用场景和对象,网络使用选择取决于用户,随着技术的发展,5G 和 WiFi 会相互配合，在不同场景下，发挥各自优势。本着数码产品买新不买旧的原则，如果你是新选购路由器的话，wifi6还是值得一试的。另外如果你需要大面积的Mesh覆盖，强烈推荐选购wifi6产品，wifi6的高速率特性会令mesh连接更加的稳定高速，体验远超过wifi5时代的mesh体验。在我们影音类的市场，除了有线网络部分，在不少数的需要高速无线网络的玩家们，其实更应对此翘首以盼。

1eMTC是基于LTE演进的物联网接入技术。和NB-IoT一样，EMTC使用授权频谱，增强覆盖(15dB)，支持高速移动可靠性和拥塞控制，支持独立定位。与NB-IoT相比，eMTC在时延和吞吐量上有很大优势。2NB-IoT和eMTC有很多相似之处，就像同卵双胞胎一样，但是有一句老话，一个母亲有九个孩子，九个孩子是不同的。这两个也不一样。3功耗低，续航时间长。目前2G终端的待机时间只有20天左右。在抄表服务等一些典型的LPWA应用中，2G模块显然无法满足深井、烟囱等无法更换电池的特殊场所的应用需求。eMTC功耗仅为2G调制解调器的1%，终端可袖手旁观10年。4海量连接，满足“大连接”应用需求。IOT终端的一大特点是海量连接用户。目前，为非物联网应用设计的网络无法满足同时访问海量终端的需求，而eMTC支持每个小区超过1万个终端。5典型场景网络覆盖不足，如深井、地下车库等盲区，4G室外基站无法实现全覆盖。在广覆盖方面，eMTC比LTE强15dB(可以多穿墙)，比GPRS强11dB，信号可以覆盖地下2-3层。6成本有望继续降低。目前智能家居应用的主流通信技术是WiFi。虽然WiFi模块本身价格比较低，已经降到10元人民币以内，但是支持WiFi的物联网设备通常需要无线路由器或者无线AP进行网络接入，或者只能做局域网通信。一般2G通信模块20元以上，4G通信模块150元以上。相比之下，eMTC码头有望通过产业链交叉补贴不断降低成本。7专用频段传输干扰小。与非蜂窝物联网技术相比，eMTC基于授权频谱传输，传输干扰小，安全性好，可以保证可靠传输。

首先物联网的特性决定了其必须采用自组网的模式，也就是mesh或者ad hoc、zigbee，其中zigbee传输速率低，耗电低、传输距离短（100米左右，大功率可达500-1000米）主要用于终端传感器数据传输，mesh和ad hoc主要用于大数据传输，区别在于mesh偏向临时固定，adhoc偏向移动
mesh和ad hoc 根据无线调制方式来看，国内目前主要用的是wifi mesh（例如strix的mesh设备）和cofdm mesh（例如winet无线智能宽带网络），前者利用的是wifi技术速率可达几百兆，频率主要用24G和58G，使用全向天线距离大概3-5公里。cofdm调制的mesh速率大概几十兆，特点是传输速率比较稳定、延迟小，适合传输视频以及实时性较高的数据，使用全向天线距离大概5-10km
除了以上无线通信技术以外，还有gps定位、rfid射频识别等无线通信技术

物联网的关键技术有低功耗广域网（LPWAN）、蜂窝移动（3G/4G/5G）、Zigbee和其他网状协议等。

一、低功耗广域网（LPWAN）

低功耗广域网是物联网中的新现象。该系列技术通过使用小型的、廉价的电池提供长达数年的远程通信服务，旨在支持遍布工业、商业和校园的大规模物联网应用。

低功耗广域网几乎可以连接所有类型的物联网传感器，促进了从远程监控、智能计量和工人安全到建筑物控制和设施管理的众多应用。尽管如此，低功耗广域网只能以低速率发送小块数据，因此更适合于不需要高带宽且不具有时间敏感性的用例。

此外，同样，并非所有低功耗广域网都是一样的。如今，存在许可低功耗广域网技术（NB-IoT、LTE-M）和未经许可低功耗广域网技术（例如MIOTY、LoRa、Sigfox等）。这些技术在关键网络因素中的表现程度各不相同。

二、蜂窝移动（3G/4G/5G）

蜂窝移动网络在消费者市场中根深蒂固，提供了可靠的宽带通信，并支持各种语音呼叫和流视频应用。不利的一面是，它们会带来非常高的运营成本和电力需求。

虽然蜂窝移动网络不适用于大多数由电池供电的传感器物联网应用，但它们却非常适合特定的使用情形，例如交通和物流中的联网汽车或车队管理。此外，像车载信息娱乐系统、交通路线、高级驾驶辅助系统（ADAS）以及车队远程信息处理和跟踪服务都可以依靠无处不在的高带宽蜂窝移动网络。

具有高速和超低延迟的下一代移动网络5G将成为自动驾驶汽车和增强现实（VR）的未来。预计5G还将实现用于公共安全的实时视频监控、用于互联健康的医疗数据集的实时移动传输，以及一些对时间敏感的工业自动化应用。

三、Zigbee和其他网状协议

Zigbee是一种短距离、低功耗无线技术（IEEE 802154），通常部署在网状拓扑中，以通过在多个传感器节点上中继传感器数据来扩展覆盖范围。与低功耗广域网相比，zigbee提供了更高的数据速率，但同时由于网格配置而降低了能耗效率。

由于它们的物理距离短（《100m），Zigbee和类似的网状协议（例如Z-Wave、Thread等）最适合节点分布均匀且非常接近的中程物联网应用。通常，Zigbee是WI-FI的完美补充，适用于智能照明、暖通空调控制、安全和能源管理等各种家庭自动化应用。

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