《物联网概论 教学课件 ppt 作者 韩毅刚 1 《物联网概论》第8章 物联网的接入和承载》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物联网概论 教学课件 ppt 作者 韩毅刚 1 《物联网概论》第8章 物联网的接入和承载（114页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、物联网概论,第8章 物联网的接入和承载 机械工业出版社,第8章 物联网的接入和承载,8.1 无线IP接入技术 8.2 有线接入技术 8.3 传感器网络的接入 8.4 移动通信网络 8.5 核心通信网络,物联网的承载网络,互联网 电信网 行业专网,物联网概论-韩毅刚,3,物联网接入方式,利用各种无线IP接入技术无缝接入互联网 利用各种有线接入技术接入互联网 传感器网络通过网关接入互联网 物联网中的设备节点直接接入公共移动通信网络或行业专网,物联网概论-韩毅刚,4,通信网络种类,接入网络 移动通信网络 核心传输网络 核心交换网络 互联网,物联网概论-韩毅刚,5,通信网络之间的关系,物联网传输层中的
2、通信网络,物联网概论-韩毅刚,6,8.1 无线IP接入技术,8.1.1 Wi-Fi 8.1.2 蓝牙 8.1.3 UWB技术 8.1.4 WiMAX,8.1 无线IP接入技术,8.1.5 MBWA 8.1.6 GPRS 8.1.7 CDMA 1x,IEEE无线传输技术协议标准,Wi-Fi（IEEE 802.11） 蓝牙（IEEE 802.15.1） UWB（IEEE 802.15.3a） ZigBee（IEEE 802.15.4） WiMAX（IEEE 802.16） MBWA（IEEE 802.20）,物联网概论-韩毅刚,9,ITU-T无线IP接入技术标准,GPRS CDMA 1X 3G 4
3、G,物联网概论-韩毅刚,10,8.1.1 Wi-Fi,物联网概论-韩毅刚,11,1Ad hoc组网模式 2AP组网模式,Wi-Fi核心技术,EEE 802.11a EEE 802.11b EEE 802.11g EEE 802.11n,物联网概论-韩毅刚,12,WLAN标准,IEEE 802.11标准 1997年发布，1999年补充802.11a和802.11b 2.4GHz 速率为2Mbit/s IEEE 802.11a 5 GHz 最高速率为54 Mbit/s IEEE 802.11b 2.4 GHz 5.5 Mbit/s和11 Mbit/s,13,WLAN标准,IEEE 802.11g
4、2003年 兼容802.11b 速率为54 Mbit/s IEEE 802.11n 2009年发布 兼容802.11 a/b/g 2.4GHz或5GHz 44 MIMO 20 MHz标准带宽时，最高速率为300 Mbit/s 40 MHz带宽时，速率为600 Mbit/s,14,802.11协议栈,802.11协议栈,LLC MAC PLCP 物理层汇聚协议（PLCP） 提供物理层SAP 将MAC帧映射成 媒介能够传输的格式 PMD 调制/解调；编码/解码,1Ad hoc组网模式,Wi-Fi的Ad hoc组网模式,物联网概论-韩毅刚,17,2AP组网模式,AP 无线接入点 扩展服务集 Exte
5、nded Service Set ESS,物联网概论-韩毅刚,18,无线局域网的接入实例,无线局域网的接入方式,物联网概论-韩毅刚,19,8.1.2 蓝牙,1.蓝牙协议 2.蓝牙组网技术,物联网概论-韩毅刚,20,蓝牙性能指标,工作频段为2.42.4835GHz 距离为10100m 速率一般为1Mbit/s 蓝牙4.0核心规范 2010年7月推出 速率达到24Mbit/s,物联网概论-韩毅刚,21,1.蓝牙协议,底层 中间层 应用层,物联网概论-韩毅刚,22,蓝牙协议栈,物联网概论-韩毅刚,23,2.蓝牙组网技术,微微网 piconet PC对PC组网方式 PC对蓝牙接入点,物联网概论-韩毅刚
6、,24,蓝牙PC对PC组网,物联网概论-韩毅刚,25,蓝牙接入点网络结构示意图,蓝牙网关设备,物联网概论-韩毅刚,26,8.1.3 UWB技术,超宽带 UWB Ultra Wide-Band 无线个域网 WPAN,物联网概论-韩毅刚,27,无线通信技术种类,窄带 宽带 超宽带,物联网概论-韩毅刚,28,UWB协议分层模型,WiMedia联盟,物联网概论-韩毅刚,29,8.1.4 WiMAX,微波存取全球互通 WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access IEEE 802.16 无线城域网 WMAN,物联网概论-韩毅刚,30,WiMA
7、X发展,802.16e 3G标准之一 802.16m 有望成为4G标准,物联网概论-韩毅刚,31,8.1.5 MBWA,移动宽带无线接入 MBWA Mobile Broadband Wireless Access IEEE 802.20 Flash-OFDM 又称快闪OFDM,物联网概论-韩毅刚,32,MBWA指标,频分全双工方式 频带宽度为1.25MHz 最大转输速度为3.2Mbit/s 平均数据传输速度达1.5Mbit/s 传输距离25km 最新 峰值速率为80Mbit/s,物联网概论-韩毅刚,33,8.1.6 GPRS,通用分组无线服务技术 GPRS General Packet Rad
8、io Service 分组交换技术 115.2Kbit/s,物联网概论-韩毅刚,34,GPRS的组网结构,基于GSM,物联网概论-韩毅刚,35,8.1.7 CDMA 1x,CDMA 2000的第一阶段 又称为CDMA 2000 1X,物联网概论-韩毅刚,36,CDMA1X网络结构,基于CDMA,物联网概论-韩毅刚,37,8.2 有线接入技术,8.2.1 以太网接入 8.2.2 ADSL接入 8.2.3 光纤接入 8.2.4 HFC接入 8.2.5 电力线接入,8.2.1 以太网接入,物联网概论-韩毅刚,39,IEEE 802参考模型 物理层 媒介访问控制（MAC）层 逻辑链路控制（LLC）层,
9、以太网体系结构,物理层 RJ-45 4对双绞线 媒介访问控制层 MAC CSMA/CD,物联网概论-韩毅刚,40,以太网的组网方式,以太网接入,物联网概论-韩毅刚,41,交换式以太网和共享式以太网,带宽独享/共享,42,以太网MAC帧,与802.3的不同： 长度变类型 无填充,43,以太网标准命名方法, - a表示物理媒介类型或距离。 T表示双绞线，F表示光纤，K为背板，C为铜缆 S为短距离光纤，L为长距离光纤，E为甚长距离光纤 b表示信号编码方案 R表示64B/66B的物理层编码方案。 c表示通路数或波长数 一般情况下c为1、4或10，为1时通常省略。,44,45,以太网典型组网配置,以太网
10、交换机的类型,直通式 存储转发式,46,8.2.2 ADSL接入,xDSL接入技术 非对称用户线ADSL 高比特率数字线（HDSL） 甚高速数字用户线（VDSL） 非对称数字用户线（ADSL） 速率自适应数字用户线（RADSL）等。,物联网概论-韩毅刚,47,48,ADSL技术,ADSL是在无中继的用户环路网上使用负载电话线提供高速数字接入的传输技术 “非对称”是指非双向平均传输高速信号，即上行信息传输速率和下行速率不一样 采用FDM（频分复用）与DMT（离散多音频技术）传送电话和数据业务。其中低频部分提供普通电话业务（POTS）信道,49,ADSL频谱划分,ADSL将用户的双绞线频谱分成3部
11、分： 低频部分、上行信道和下行信道,50,ADSL技术,通过无源滤波器使电话信道与数字信道分开 数字信道分为一个640kb/s1Mb/s的中速上行数字传输通道（占据1050kHz的频带，主要用于传送控制信息，如VOD中的节目选择、快进和快退等） 一个速率为1.59Mb/s的高速下行数字传输通道（占据50kHz以上的频带） 由于采用FDM，因此这三个信息通道可同时工作于一对电话线,51,ADSL技术,ADSL接入网按照传输的数据格式可以分为基于分组的和基于ATM的接入网 如果是基于分组的方式，接入节点（Access Node）连接IP路由器 如果是基于ATM的方式，则接入节点连接ATM主干网交换
12、机，这种传输方式被称为“ATM over ADSL”,52,ADSL接入网一般结构示意图,ADSL接入网一般结构示意图,8.2.3 光纤接入,光纤到小区（FTTC）、 光纤到办公楼（FTTB）、 光纤到户（FTTH）、 光纤到办公室（FTTO）、 光纤到远端模块局（FTTR,物联网概论-韩毅刚,53,光接入网,OAN的定义 共享同一网络侧接口且由光接入传输系统支持的一系列接入链路 光接入网其实可以理解为把程控交换机出局的电传输改为光传输 扩大程控交换机的覆盖范围。,计算机网络技术-韩毅刚,54,光纤接入分类,有源光网络 AON 无源光网络 PON,物联网概论-韩毅刚,55,FTTH接入的网络结
13、构,ONU在用户侧,物联网概论-韩毅刚,56,8.2.4 HFC接入,光纤同轴电缆混合接入 同轴电缆带宽高达1GHz,物联网概论-韩毅刚,57,HFC原理,在HFC接入中，以频分复用方式把电话、低速数据、宽带数字视频（VOD）、宽带模拟电视（CATV）综合在一起，调制到光纤和同轴系统中进行传输 馈线系统用光纤，以频分方式复用； 配线系统用同轴电缆，构成树型拓扑结构,计算机网络技术-韩毅刚,58,HFC的传输结构,前端 传输线路 用户端,计算机网络技术-韩毅刚,59,60,HFC网络结构图,HDT（主机数字终端）,8.2.5 电力线接入,电力线接入 PLC Power Line Communic
14、ation 数据传输速率在2200Mbit/s,物联网概论-韩毅刚,61,电力线接入设备,用户端 需要配置PLC调制解调器 ISP 需要配置局端设备,物联网概论-韩毅刚,62,8.3 传感器网络的接入,8.3.1 无线传感器网络的接入 8.3.2 现场总线的接入,8.3.1 无线传感器网络的接入,物联网概论-韩毅刚,64,WSN网关功能 通过汇聚节点获取传感网络的信息并进行转换 利用外部网络进行数据转发,WSN网关系统结构,物联网概论-韩毅刚,65,8.3.2 现场总线的接入,现场总线 有线传感器网络 网关 以太网 互联网,物联网概论-韩毅刚,66,现场总线分布式接入结构,物联网概论-韩毅刚,
15、67,嵌入式网关的组成,括微控制器 以太网接口 现场总线接口 控制译码电路,物联网概论-韩毅刚,68,嵌入式网关框图,CAN现场总线接入网关,物联网概论-韩毅刚,69,8.4 移动通信网络,8.4.1 第二代移动通信网络GSM 8.4.2 第三代移动通信网络3G 8.4.3 第四代移动通信网络4G,移动通信网络,第一代移动通信网络 模拟通信网络，已被淘汰 第二代移动通信网络 2G网络 有GSM和CDMA两种制式 采用电路交换技术 第三移动通信网络 3G 第四代移动通信网络 4G网络,物联网概论-韩毅刚,71,8.4.1 第二代移动通信网络GSM,物联网概论-韩毅刚,72,1. GSM体系结构
16、2. GSM接口 3. GSM的无线传输,1. GSM体系结构,全球移动通信系统 GSM Global System for Mobile Communications,物联网概论-韩毅刚,73,GSM组成,基站子系统 BSS Base Station Subsystem 移动台 MS 网络子系统 NSS Network and Switching Subsystem 操作子系统 OSS Operation subsystem,物联网概论-韩毅刚,74,GSM体系结构,物联网概论-韩毅刚,75,2. GSM接口,A接口 Abis接口 Um接口 NSS系统内部的许多其它接口,物联网概论-韩毅刚,76,3. GSM的无线传输,频分双工 时分多址 逻辑信道 业务信道 控制信道,物联网概论-韩毅刚,7
