微控制器和处理器
微控制器 - 微控制器英文写法是 Microcontroller Unit,简写为MCU。微控制器是将计算机运行所需要的一些资源(如ROM、RAM、I/O、定时器、ADC、DAC等)集成到了一个芯片上,可称之为单片微型计算机(Single Chip Microcomputer),俗称为单片机。因软件存放在微控制器的存储器中,与硬件紧密配合使用,又称之为嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller Unit,EMCU)。
处理器 - 处理器又称为中央处理器(CPU,Central Processing Unit),处理器一般需要依赖外部的硬盘或存储介质进行运行,系统资源丰富、复杂。是计算机、电脑、平板和手机等的核心
根据处理性能的不同,运行的 *** 作系统也有所不同。微控制器多运行实时 *** 作系统(RTOS),对任务时间性要求比较高。处理器多运行Windows、Linux、Android、iOS等 *** 作系统,对任务处理能力要求比较高。
物联网 *** 作系统的特点
一般地,对实时性控制要求比较高的应用MCU用不到RTOS,如电机控制等。而随着物连接到网络的发展,对通信协议有了新的需求,RTOS就可以比较好地对通信进行管理。物联网 *** 作系统没有严格的定义,可以将物联网 *** 作系统特性,简单地概况如下:
连接 - 互联互通、互 *** 作性
安全 - 设备安全、通信安全、数据安全
能效 - 设备能耗管理
通信 - 支持通信协议,如低功耗蓝牙、以太网、Thread、 Wi-Fi、Zigbee、6LoWPAN、LPWAN(LoRa、NB-IoT…)等等
标准 - 开放标准,开放的标准有利于设备的互联互通
微控制器 *** 作系统
ARM mbed OS - ARM公司专为物联网 (IoT) 中的“物体”设计的开源嵌入式 *** 作系统,主要支持ARM Cortex-M微控制器
FreeRTOS - 非常流行的嵌入式 *** 作系统,支持多种微控制器
Contiki OS - Contiki是一个开源的物联网 *** 作系统。 Contiki将小型低成本、低功耗微控制器连接到互联网。Contiki是构建复杂无线系统的强大工具箱。
LiteOS - 类UNIX *** 作系统,多用于无线传感网络
RIOT - 物联网友好的 *** 作系统。RIOT实现了所有物联网相关的开放标准,支持连接、安全、耐用和隐私。
TinyOS - 适用于低功耗无线设备,用于无线传感器网络
Huawei LiteOS - 华为公司的 *** 作系统。Huawei LiteOS是轻量级的开源物联网 *** 作系统、智能硬件使能平台,可广泛应用于智能家居、穿戴式、车联网、制造业等领域,使物联网终端开发更简单、互联更加容易、业务更加智能、体验更加顺畅、数据更加安全。
μTenux - 基于ARM Cortex M0-M4的开源物联网嵌入式 *** 作系统。内核源于T-kernel。
RT-Thread - 中国的开源嵌入式实时 *** 作系统
ChibiOS/RT - 提供了一个嵌入式应用的完整开发环境(RTOS、HAL、外设驱动、支持文件和工具)
Micrium uCOS - 免费商业化应用需授权,2016年为Slicon Labs收购
Unison - Unison RTOS是面向IoT和M2M通信嵌入式应用的实时 *** 作系统
Zephyr - Zephyr项目是一个可扩展的实时 *** 作系统(RTOS),支持多种硬件架构,针对资源有限的设备进行了优化,并以安全性为基础构建。由Linux基金会托管。
eCos - eCos是面向嵌入式应用的免费开源实时 *** 作系统。高度可配置性使得eCos能够根据精确的应用需求进行定制,提供最佳的运行时性能和优化的硬件资源占用。
TI-RTOS Kernel - TI公司的RTOS
NXP MQX - NXP(原Freescale公司)的RTOS
处理器 *** 作系统
Android Things, Google物联网 *** 作系统
Windows 10 IoT,微软物联网 *** 作系统
SylixOS,是一款嵌入式硬实时 *** 作系统
还有更多的 *** 作系统,在此不一一列出。
导读新年伊始,在2020年受疫情影响的大环境下,物联网也迎来了更多充满戏剧性的挑战与变革,在疫情爆发后,各地采取的一系列措施及发生的这大大小小的的事件背后,多多少少都有物联网的身影,为此,在这里小编整理了相关报告后,和大家说说2020年物联网在全球的主要进展,分享给大家以供参考和借鉴!下面我们一起来看看物联网2020年回顾:十大重要进展。
Part I: Covid-19对IoT 2020的影响
受疫情影响,公众对物联网的兴趣下降了15%
人们通过Google搜索“物联网”话题的频率在2020年骤然下降。自2020年3月疫情大流行以来,这一下降比例达到15%;此后,“物联网”话题搜索量一直保持相对稳定并处于较低水平,也没有回升迹象。物联网显然不像其它话题那样在公众中扮演重要角色,例如:在同一时间范围内,公众对游戏的搜索兴趣猛增了约65%、对“在家工作”的兴趣增加了104%、对“失业救济金”的兴趣猛增了250%。在对3000多个财报电话的分析显示,在2020年第二季度,“IoT”一词的使用量呈类似下降趋势。但是,有关物联网,尤其是“工业物联网”的讨论在第三季度又重新开始。
尽管疫情大流行,但2020 IoT市场仍然强劲
尽管Covid-19疫情不断,并且
2020年全球GDP下降了5%,物联网市场在2020年仍在增长(无论是支出规模还是连接设备总数)。虽然有少量物联网项目因各种原因(如在封锁期间无法建立基础设施)而停止或推迟,但大多数物联网项目在2020仍在继续。
事实上,2020年是智能设备的一个拐点——活跃的物联网连接数量(例如:连接的汽车、智能家居设备、连接的工业设备)等,有史以来第一次超过了非物联网连接的数量(例如:智能手机、笔记本电脑和台式机)。目前全球有217亿活跃的连接设备,其中54%(117亿)是物联网设备连接。到2025年,预计将有超过300亿个物联网连接,即地球上几乎每人有4个物联网设备。
十余个物联网主题随疫情加速发展
物联网在应对疫情中起着至关重要的作用。一些以物联网为中心的用例在帮助世界应对疫情方面发挥了(并将继续发挥)重要作用。最值得注意的包括工作场所、医院和其它基于物联网的接触者追踪(例如:Concept
Reply的跟踪和定位系统),以及整个疫苗供应链中的产品跟踪和验证(例如:Controlant)。
对2021年的前景持谨慎乐观态度
进入2021年,物联网技术的整体情况,看起来很乐观。人们普遍认为,任何因Covid-19对业务的负面影响都将在2021年逐渐消失,新的“数字化转型浪潮”将推动物联网市场的发展。企业将加速发展的主题之一是“新技术支持的商业模式”,其中许多新的商业模式将由互联的物联网产品来实现。企业关注的另一个主要主题是“人工智能”。
Part II: IoT 2020十大进展
最大的物联网新势力:小米
2020年1月,来自中国的电子制造商小米宣布计划在未来5年内至少投资72亿美元用于5G和人工智能(AIoT)。新的推动包括对智能电视、无人机、电动滑板车、空气净化器、路由器、安全摄像头等一系列消费和企业物联网设备的重大投资。
物联网在对抗Covid-19中的最大贡献:挽救生命
在2020年初,物联网行业没有人能够预见到,IoT技术将在这一整年中为拯救生命而扮演重要角色。伦敦帝国理工学院于2020年6月进行的一项被广泛引用的研究估计,在第一波Covid-19大流行期间,社交距离仅在欧洲就挽救了300万条生命。虽然这些被挽救的生命大多可以归功于人们只是待在家里、戴上口罩和避免接触,但物联网技术无疑在一些情况下阻止了进一步的传播。
许多物联网厂商竞相推出社交距离工具(包括BoschIO的工作场所隔离和联系人追踪解决方案,Software AG和Dell的Smart Social
Distancing解决方案,或Concept Reply的追踪和定位系统等)。
位于德国莱比锡的Goebecke面包店只是使用这种解决方案的众多企业之一。该企业老板介绍,工作场所的音频提醒和对员工数据的分析能力,都使员工更加谨慎、意识更强,这些员工随后变换了各自之间的距离。
最近,用于Covid-19的物联网的重点已经转移到疫苗供应链监控上,以确保疫苗安全交付,不发生产品丢失、篡改或变质。例如,辉瑞公司(Pfizer/Biontech)选择了冰岛的初创公司Controlant来监控其Covid-19疫苗的配送。
加速最快的物联网垂直领域:医疗保健
多年来,由于行业的高度规范性以及缺乏对医疗数字化的支持和紧迫性,在医疗环境中实施物联网项目被证明是很麻烦的。
现在,越来越多的证据表明,Covid-19已经导致了医疗保健领域的数字化爆炸,特别是在医院。美国食品药品监督管理局(FDA)在2020年5月发布了多项临时政策,以在2020年支持数字化工具。德国在2020年10月首次允许医生开出针对特定疾病的数字健康应用(例如,一款有助于治愈焦虑症的应用)。
在大流行期间激增的应用之一是“远程医疗”,即医生通过视频会议治疗患者。医生报告说,远程医疗通常被视为只是迈向数字诊断的第一步,它依靠物联网设备从远处诊断病人。数家医院于2020年开始进行试验。2020年12月,一名伦敦外科医生在加利福尼亚用5G技术对香蕉进行远程手术的视频在网上疯传。
2020年最大的物联网融资:Samsara
Samsara又成功了。2020年5月,在第一次Covid-19大封锁期间,该公司又筹集了4亿美元,旨在进一步扩大其工业物联网业务。本轮融资对该公司的估值为54亿美元,较2019年投资时估值下降14%。首席执行官Sanjit
Biswas在宣布这轮融资时,还宣布裁员300人(占劳动力的18%),这是由于Covid-19对关键垂直运输系统的影响。
2020年值得注意的顶级投资(与物联网相关)包括:
最重要的技术标准化:5G Release 16
2020年7月,3GPP标准机构达到了一个重要的里程碑:发布版本16,这是5G技术的第二套规范,也是5G
IoT的关键一步。构成版本16的一套新规范包括对“超可靠、低延迟通信”(eURLLC)、定位功能以及对TSN(时间敏感网络)的支持等方面的重大改进,所有这些方面对于各种物联网用例的物联网连接都非常重要,尤其是对于高端应用,如工业物联网领域的应用。此外,版本16还可以在新的5G核心网上部署和管理NB-IoT和LTE-M技术,使5G网络可以通过这些技术管理大规模和低复杂性的物联网。当前,全球约有2亿个IoT连接使用NB-IoT
/ LTE-M的产品。预计,面向高端应用的5G物联网将在2022年及以后兴起。
最著名的新流行语:AIoT
多年来,人们一直认为,物联网的真正价值可以通过应用于物联网数据流的AI/ML算法来解锁。因此,事后看来,“AI + IoT=
AIoT”在2020年出现并成为一个新流行语也就不足为奇了。在2020年12月,Google对这个话题的搜索量大概比12个月前多了70%。有趣的是,这个词似乎起源于中国(而不是像“
IoT”一词起源于美国)。华为和小米以及台积电(TSMC)这几年一直在推崇人工智能物联网的概念,即人工智能和物联网的融合。
2020年,许多“非中国”公司在品牌推广工作中都使用了这个术语。美国工业软件提供商Aspen Technology于2020年8月宣布了其新的工业40
AIoT
Hub,瑞士网络安全公司Wisekey于2020年9月推出了以AIoT为中心的新数字战略。在2020年推崇这一术语的公司的其它例子包括总部位于新加坡的ASM
Pacific Technology和总部位于美国的分析软件提供商SAS。
最大的物联网相关收购:Nvidia-ARM
2020年9月13日,英伟达宣布有意收购ARM,这是迄今为止最大的半导体交易,估值400亿美元。除了是最大的半导体交易外,此次收购有望为AI&边缘物联网带来新的技术创新。英伟达收购的主要业务板块是ARM的处理器IP,其中也有重要的IoT成分,尤其是边缘计算。ARM的IoT产品&服务集团(ARM的Pelion
IoT平台、MbedOS、SoC解决方案/安全、KigenSIM解决方案)将不参与此次交易。如果这笔交易获得监管部门的批准,可能会出现这样一种情况:中国企业永远得不到ARM的技术。这可能会进一步造成美中贸易关系的不平衡,从而使美国在半导体知识产权市场占据主导地位。
2020年的重要收购(与物联网相关)包括:
最雄心勃勃的新物联网连接技术:Amazon Sidewalk
2020年11月,亚马逊通知Amazon Echo设备和Ring安全摄像头的客户,Amazon
Sidewalk将很快推送到他们的设备上。Sidewalk是一个雄心勃勃的项目,旨在创建一个邻里共享的网络,让宠物或资产追踪器等物联网设备,即使在家庭Wi-Fi网络中断或超出范围时也能连接到互联网。这是通过将不同的Wi-Fi网络连接成一个低带宽网络,供不同用户的物联网设备使用的技术。
2020年9月,LoRa低功耗标准幕后的芯片公司Semtech宣布已与亚马逊建立合作伙伴关系,以合作构建网络;几个月后的12月,据报道LoRa联盟正在洽谈,也将加入并支持Sidewalk,使用开放的LoRaWAN标准,该联盟及其500多家成员公司都支持该标准。
最重要的政府举措:美国物联网网络安全改进法
2020年12月,《物联网网络安全改进法案》终于签署成为美国法律。其中,该法律要求美国国家标准与技术研究所(NIST)定期(至少每5年一次)更新物联网安全标准和指南。专家们希望,该法律能够促使制造商在设计物联网设备时考虑到一些网络安全功能(例如:使用安全编码实践、提供足够的认证、定期给设备打补丁)。
最大的IoT 2020 IPO:C3ai
2020年12月9日,C3ai上市(在纽约证券交易所交易,股票代码为“AI”)。C3是一个真正的物联网成功案例。该公司由美国亿万富翁Tom
Siebel于2009年创立,他因创立Siebel Systems公司而闻名,2006年1月该公司出售给甲骨文。C3ai最初叫C3
Energy,主要专注于电网、电表和公用事业的数字化,该公司后来(2016年)品牌更新为C3IoT,并将其关注点扩大到能源之外,作为一个横向物联网平台。近年来,该公司强调通用分析和人工智能能力,这也是为什么该公司再次将品牌重塑为C3ai。今天的C3ai声称它可以从5700万个传感器读取数据,但Siebel明确表示,重点是AI(包括非IoT应用)。2020年12月上市至今,股价已较开盘价飙升超过40%,估值近140亿美元(截至2021年1月8日)。
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随着物联网、大数据、AI等技术的发展,我国智慧城市建设正从连接互联网的10时代,向更高效的数据互联的20时代迈进。智慧城市不再只是信息互联网化,而是人工智能化的新型基础设施的集合,比如,智慧城市中的智慧市政(水电煤能源、管网、路灯等)、智慧交通、智慧安监等。
在此背景下,能源、建设、生产、安保等城市经济服务等方面的物联网建设,正在形成下一个风口。据统计,物联网应用市场规模或达万亿级,目前已吸引了腾讯、阿里等互联网巨头以及移动、铁塔、联通等电信企业布局市场。
智慧城市建设迎来新阶段
近年来,我国多个城市开展了智慧城市建设试点,有效改善了公共服务水平,提升了管理能力,促进了城市经济发展。而在信息化后,智慧城市正在进入以智慧化、精细化治理为重要特征的新型智慧城市阶段。
2019年初,西安正式发布《关于加快推进新型智慧城市建设的决定》,明确提出将推进城市的智慧治理,优化城市管理。升级数字城管系统,搭建一体化城市管理平台等。
湖南省日前印发5G应用创新发展三年行动计划指出,到2021年,“5G+”行动计划初见成效,在工业互联网、自动驾驶、超高清视频、网络安全、医疗 健康 、智慧城市、数字乡村、生态环保等重点领域,打造100个以上示范应用场景。
北京市海淀区宣布,2019年上半年,海淀区拨付智慧海淀专项资金33亿元。包括试点搭建“城市大脑”基础平台,运用大数据、云计算和人工智能技术,在大力整合各部门信息化系统的基础上,加快推动城管、交通、环卫、安防、教育、医疗、社区等领域的智能化项目落地等。
中商产业研究院发布的《2019-2024年中国智慧城市建设发展前景与投资分析报告》显示,截至2016年底,国内100%的副省级以上城市、87%的地级以上城市提出了智慧城市计划,前三批智慧城市试点共签约311个城市,重点项目签约总量超过4000个。总计约500多个城市已提出智慧城市发展计划或在建智慧城市,预计总投资规模将达到万亿元级别。
万亿级应用场景显现
近日,在2019深圳国际LoRa物联网高峰论坛上,腾讯云物联网产品中心产品总监石文凭表示,在城市发展升级的进一步需求中,物联网应用市场的规模或达万亿级。
GSMA智库前不久发布的全球物联网市场报告显示,包括连接、应用、平台与服务等多方面,2025年全球物联市场将达到15万亿美元,商业应用更是占据了整个物联网市场的半壁江山。据中国物联网研究发展中心预计,2025年我国物联网产业规模将达2万亿元。
“但碎片化是目前物联网行业面临的问题。”深圳市唯传 科技 有限公司创始人、CEO姚晓海表示,从目前来看,无论应用场景还是客户规模均呈现碎片化,极为分散,因此多终端、多技术的融合将会是物联网的一个大趋势。
姚晓海说,作为智慧城市建设的一个重要方面,以仪器为终端,万物的统计、检测、计量都会基于物联网应用去做管理。同时,由于这种连接并不需要大量的数据传送,只需要在关键时间点进行数据传输,因此低功耗、低成本将是其应用的关键。
具体来看,任何一种无线通信技术都有自己适合的应用场景,LPWAN具有的低功耗、广覆盖、大连接以及低成本等特点,相比于传统的3G、4G、WiFi、ZigBee等通讯技术,更为适用于物联网行业。目前,LPWAN技术尚未形成统一标准,LoRa、NB-IoT、eMTC、Sigfox等都是比较典型的LPWAN技术。其中,作为最早出现的LPWAN技术之一,LoRa的主要优势在于传输距离远、功耗低、大容量以及组网灵活等。
姚晓海介绍说,LoRa的价值在于低功耗、远距离传输以及高度自主的布网能力,适用于对连续覆盖、深度覆盖要求高的场景,同时在一些特定细分场景中,比如偏远或边缘地区,更是有其他通信技术无可比拟的优势。“LoRa的最大特点就是在同样的功耗条件下,比其他无线方式传播的距离扩大3至5倍,实现了低功耗和远距离的统一。”
除了可控距离外,LoRa技术还可大幅度降低建设成本。姚晓海表示,LoRa不需要建设基站,一个网关便可控制较多设备,并且布网方式较为灵活。另外,对比24G和蓝牙、WiFi等技术,LoRa稳定性较高,也较为安全;而基于短距离射频技术和蜂窝基础设施和基于互联网的物联网网络均有数十亿终端分散在各处,造成部分信号难以长距离输送,且安全性有待考量。
姚晓海表示,国内LoRa产业生态正在不断完善,LoRa技术的应用场景也在不断扩充。未来,LoRa必将会在物联网产业中扮演重要角色。据统计,目前全球已有100个国家和地区的网络运营商部署了LoRa网络。
众巨头加速布局
目前,我国互联网巨头也已开启LoRa布局。腾讯方面,腾讯与维传共同成立深圳腾传物联技术有限公司,共建LoRaWAN网络,为各种物联网应用和终端用户(如政府公共服务)提供从设备、边缘到云端的LoRaWAN一体化解决方案。
腾讯云物联网产品中心产品总监石文凭表示,基于LoRa连接技术,腾讯已经在智慧城市、智慧停车、智慧社区、智慧消防等领域进行了规模化的应用。“但物联网的产业链非常长,这不是一家企业所能通吃的,需要各个不同环节的企业合作共赢,才能更好地促进产业发展。”
阿里云方面表示,除了将继续加大在LoRa芯片、IP、支撑平台上的投入外,未来还将全力打造百亿级LoRa连接,尽快实现LoRa的全面普及。阿里云智能IoT总监华璐坷表示,LoRa技术经过数年发展,已经初具规模,产业发展也进入了一个新的阶段。
华璐坷说,阿里提出了一个LoRa20的概念,在LoRa20时代,LoRa的技术特点与应用场景将逐渐转向室内消费级应用,这将会极大规模地促进LoRa的应用范围,未来LoRa将会如WiFi一样在企业中普及。
IBM有提供过一个几个基于原始空口物理层协议的资产定位原型,使用了Node Red等,没有使用LoRaWAN。所以,封闭系统未见得要使用LoRaWAN,除非目标是标准化的公开系统。
国内的许多应用,如智慧城市、船务管理等,一旦需要多家供应商参与,则尽量参考LoRaWAN进行部署。
浏览了一下Github中的开源LoRaWAN网关与服务器,因为这两者与设备,存在配套的必要性。当然,通过配置可以整合这三者。但是设备与网关之间配置难度要大于网关与服务器之间配置难度。
大体上,LoRaWAN终端都来自IBM LMiC参考设计,无论是mbed/Arduino都是衍生版本。只是需要根据不同地区和频率进行设计。主要频段包括:
还有其他的一些频段,但是大体上就是这些频段了。
一般公众IoT LPWAN网关已经标准化了。所以采用LMIC参考设计的设备既可以接入,担心是附近没有LoRaWAN基站。所以有个鸡和蛋的关系。
LoRaWAN网关和服务器之间,有若干种连接方式:
采用TLS over TCP,使用MQTT,比较适合网关与服务器之间的通讯。这样,满足了安全性,连接性要求。
在LoRa联盟中,The Things Network (TTN) 是一个经常被提及的网络服务,该公司为诸多LoRaWAN网关提供网络接入托管服务,同时为用户应用提供REST接口。
一般来说,云端算是比较重要的,且耗费开发时间的。但是现在也有开源的设计: >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。
这里写描述
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
这里写描述
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。
这里写描述
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。
这里写描述
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。物联网其实到目前为止也没有一个精确的定义,一般来说,我们认为物联网是传统的互联网向物理世界的一个延伸。通过连接物理世界,使得网络能够更好的为人类服务。物联网能够广泛用在生产和生活的各个方面,产生了如智慧家庭、智慧城市、智慧农业、智慧医疗、智慧环境等一系列相关的应用场景。
涉及的主要技术包括以下几种:
1、传感器网络技术
传感器网络实现了数据的采集、处理和传输三种功能。它与通信技术和计算机技术共同构成信息技术的三大支柱。传感器网络是由各种各样的传感器节点所组成,用以进行信息的收集、传输和处理的网络系统。
作为物联网感知和获取数据信息的重要手段,传感器网络在物联网中发挥着极为重要的作用。无线传感器网络是一项通过无线通信技术把数以万计的传感器节点以自由式进行组织与结合进而形成的网络形式。
无线传感器网络主要由三大部分组成,包括节点、传感网络和用户这3部分。其中,节点一般是通过一定方式将节点覆盖在一定的范围,整个范围按照一定要求能够满足监测的范围;传感网络是最主要的部分,它是将所有的节点信息通过固定的渠道进行收集,然后对这些节点信息进行一定的分析计算,将分析后的结果汇总到一个基站,最后通过卫星通信传输到指定的用户端,从而实现无线传感的要求。
构成传感器节点的单元分别为:数据采集单元、数据传输单元、数据处理单元以及能量供应单元。
(1) 数据采集单元,通常都是采集监测区域内的信息并加以转换,比如温湿度、光照度等;
(2) 数据传输单元则主要以无线通信和交流信息以及发送接收那些采集进来的数据信息为主;
(3) 数据处理单元通常处理的是全部节点的路由协议和管理任务以及定位装置等;能量供应单元为缩减传感器节点占据的面积,会选择微型电池的构成形式。
2、RFID技术
射频识别(Radio Frequency Identification, RFID),是一种利用无线电波进行信息交换与存储的技术,通过无线射频来对电子标签进行读写,以达到自动识别目标以及信息交换目的。
RFID系统通常由读写器、电子标签与数据管理系统组成,其工作原理一般是由读写器在一定范围内发送无线电射频信号,当电子标签接收到读写器所发射的无线电信号时,就会利用感应电流所获得的能量(无源RFID),或者主动发送无线电信号(有源RFID)将标签芯片内所存储的产品信息发送出去,读写器接收到电子标签所发射的信息并解码后,再将这些数据信息反馈至数据管理系统进行数据处理。
RFID系统主要由标签、阅读器和天线三部分组成。一般由阅读器收集到的数据信息传送到后台系统进行处理。
(1)标签:标签由耦合元件及芯片组成,每个电子标签都具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;每个标签都有一个全球唯一的ID号码——UID(用户身份z明),其在制作标签芯片时存放在ROM中,无法修改,其对物联网的发展有着很重要的影响。
(2)阅读器:阅读器是读取或写入标签信息的设备,可设计为手持式或固定式等多种工作方式。对标签进行识别、读取和写入 *** 作,一般情况下会将收集到的数据信息传送到后台系统,由后台系统处理数据信息。
(3)天线:天线是用来在标签和阅读器之间传递射频信号。射频电路中的天线是联系阅读器和电子标签的桥梁,阅读器发送的射频信号能量,通过天线以电磁波的形式辐射到空间,当电子标签的天线进入该空间时,接收电磁波能量,但只能接收其很小的一部分。
3、嵌入式系统技术
嵌入式系统一般是用户针对特殊需求而定制的,能够被内部计算机控制的设备或系统。嵌入式系统往往结合了计算机技术、通信技术以及自动化技术,使得传统的机电产品智能化,并具有故障诊断、自动报警以及信息传输和远程控制等多种功能,用以实现产品使用与管理的信息化、智能化。
由于嵌入式系统体积小、功能强且成本较低等,使其广泛应用于智能家居、车联网等领域。嵌入式系统的核心由一个或多个微处理器或微控制器组成,这些微处理器或微控制器经过预编程以执行一些任务。嵌入式系统上的软件通常是暂时不变的。嵌入式系统需要与应用紧密结合的,它具有很强的专用性,必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。用先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各行业的具体应用相结合的知识集成系统。
从应用角度可分为通用型嵌入式 *** 作系统和专用型嵌入式 *** 作系统。常见的通用型嵌入式 *** 作系统有Linux、VxWorks、Windows >
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