物聯(lián)網(wǎng)概論第三章-物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)課件

1、物聯(lián)網(wǎng)概論第三章 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ) 2 目 錄3.1 傳感器技術(shù) 3.2 MEMS技術(shù) 3.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 3.4 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 3.5 自動識別技術(shù) 3.6 條形碼技術(shù) 3.7 定位技術(shù) 33.1傳感器技術(shù)傳感器和人們的日常生活密切相關(guān)傳感器具有的社會意義傳感器在經(jīng)濟建設(shè)中占據(jù)重要地位43.1傳感器技術(shù) 盡管21世紀(jì)的人們并沒有實現(xiàn)科幻小說中的某些預(yù)言。然而更為奇妙的場景很快便會成為現(xiàn)實：只需一臺電腦，一切盡在掌控之中。你可以一邊從個人pc中調(diào)控欣賞在平面電視上播放的影片，一邊控制烤箱的溫度，等待享受美味的下午茶，同時密切地監(jiān)控與了解一切需要關(guān)注的信息：工作室里機器的運行，實驗室里研究的進

2、度，家中飲用水的成分和空氣中或許可能出現(xiàn)有毒物質(zhì)的示警，酒窖里不同位置的溫度與濕度，私家公路的燈光調(diào)控，各類儀表的數(shù)據(jù)變更不會再有過火而敗味的美食，更不會有小鬼當(dāng)家中入室的匪徒，火災(zāi)和毒氣泄漏都將最大程度地被防止，博物館的館長則不再擔(dān)驚受怕地憂慮古董名畫的命運。 53.1傳感器技術(shù) 傳感器的定義傳感器的組成 傳感器的分類 傳感器的應(yīng)用 63.1.1傳感器的定義 傳感器（Sensor）的定義：能感知外界信息并能按一定規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換成可用信號的裝置。傳感器的組成：由敏感元器件（感知元件）和轉(zhuǎn)換器件兩部分組成。半導(dǎo)體敏感元器件可以直接輸出電信號，本身就構(gòu)成傳感器！73.1.1傳感器的定義物理類：

3、基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應(yīng)?；瘜W(xué)類：基于化學(xué)反應(yīng)的原理。生物類：基于酶、抗體和激素等分子識別功能。敏感元器件品種83.1.1傳感器的定義 索諾馬溪谷，氣溫急劇上升。但這家位于吉克莊園的葡萄酒商正在通過每棵葡萄樹上的小型無線Zigbee傳感器密切地監(jiān)控自己的田地。這些一枚硬幣大小的機器可以跟蹤土壤的溫度和營養(yǎng)成分等數(shù)據(jù)。它們利用衛(wèi)星無線發(fā)射機相連接。 商業(yè)周刊93.1.1傳感器的定義 光化學(xué)傳感器是近年發(fā)展起來的一種新型微量和痕量分析技術(shù)，它是把特定的化學(xué)物質(zhì)的種類和濃度變成電信號來表示的功能元件。主要是利用光敏感材料與被測物質(zhì)中的分子、 離子或生物物質(zhì)相互接觸時直接或間接地引起電極電

4、勢等電信號的變化 ,使得很少的化學(xué)物質(zhì)加入體系后 ,會有放大了許多倍的信號被檢出 ,借此可以獲得某種化學(xué)物質(zhì)的濃度。目前 ,化學(xué)傳感器的研究受到了廣泛的關(guān)注 ,由于其具有靈敏度非常高 ,選擇性好 ,攜帶方便 ,易微型化 ,能用于現(xiàn)場分析和監(jiān)控等特點 ,因此在礦山開發(fā)、 石油化工、 生物醫(yī)學(xué)及日常生活中越來越多的被用來作為易燃 ,易爆 ,有毒 ,有害氣體的檢測預(yù)報和自動控制裝置 ,或用來測定多種含量極低的物質(zhì) ,甚至可以測量細(xì)胞中的離子濃度。醫(yī)學(xué)上采用化學(xué)傳感器作病情診斷及治療過程的自動控制。103.1.1傳感器的定義 日本制成多功能生物傳感器，它能測定血液和尿中的各種物質(zhì)，如糖、蛋白質(zhì)和膽固醇

5、等。英國科學(xué)家研制一種如同一支鋼筆大小的酶傳感器。它可在瞬間測出汽車駕駛員血液中的酒精含量，從而大大方便了警察的執(zhí)法。日本九州大學(xué)的科研人員研制出比人的舌頭還要靈敏10倍的味覺傳感器。利用傳感器產(chǎn)生不同的電位差，從電位差的變化可了解產(chǎn)生味道的濃度。113.1.2 傳感器的組成傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、基本轉(zhuǎn)換電路和輔助電源等組成123.1.2 傳感器的組成敏感元件：直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量?；巨D(zhuǎn)換電路：上述電路參數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路（簡稱轉(zhuǎn)換電路），便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。133.1.2 傳感器的分

6、類 物理傳感器：應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號?；瘜W(xué)傳感器：包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。 根據(jù)傳感器的工具原理劃分143.1.3 傳感器的分類 根據(jù)傳感器的用途劃分壓敏和力敏傳感器、位置傳感器、液面?zhèn)鞲衅鳌⒛芎膫鞲衅?、速度傳感器、加速度傳感器、輻射傳感器、熱敏傳感器等?根據(jù)傳感器的原理劃分振動傳感器、濕敏傳感器、磁敏傳感器、氣敏傳感器、真空度傳感器、生物傳感器等。153.1.3 傳感器的分類 根據(jù)輸出的信號膺數(shù)字傳感器:將被測量的信號量轉(zhuǎn)換

7、成頻率信號或短周期信號的輸出（包括直接或間接轉(zhuǎn)換）。模擬傳感器:將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。開關(guān)傳感器:當(dāng)一個被測量的信號達(dá)到某個特定的閾值時，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號。 數(shù)字傳感器:將被測量的非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號。163.1.4 傳感器的應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)上的應(yīng)用 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各種參數(shù)，使設(shè)備工作在最佳或正常狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到質(zhì)量要求。 鋼鐵企業(yè)應(yīng)用各種傳感器和通信網(wǎng)絡(luò)，在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)對加工產(chǎn)品的寬度、厚度、溫度的實時監(jiān)控，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化了生產(chǎn)流程。 173.1.4 傳感器的應(yīng)用在家用電器

8、領(lǐng)域的應(yīng)用 如全自動洗衣機、電飯煲和微波爐等都離不開傳感器。醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，電子脈博儀、體溫計、醫(yī)用呼吸機、超聲波診斷儀、斷層掃描（CT）及核磁共振診斷設(shè)備等，都大量地使用了各種各樣的傳感技術(shù)。 溫度傳感器廣泛應(yīng)用于室內(nèi)空調(diào)、電冰箱和微波爐等家用電器中，它是利用熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化的特性工作的. 183.1.4 傳感器的應(yīng)用在軍事國防領(lǐng)域的應(yīng)用 在軍事國防領(lǐng)域，各種偵測設(shè)備，紅外夜視探測，雷達(dá)跟蹤、武器精確制導(dǎo)等，沒有傳感器是難以實現(xiàn)的。 目前每架軍用飛機需 20 多種力學(xué)量的傳感器，對操縱桿拉力、起落著陸沖擊力、發(fā)動機的推動力、救生裝置彈射力、進氣管壓力場分布及動態(tài)中各種壓力、振動、

9、加速度、角加速度、位移等參量的測量，還要對過載和燃油密度及飛行員呼吸的流量等參數(shù)的測量，檢測機艙內(nèi)含氧量、艙內(nèi)煙霧報警、機載火控系統(tǒng)的設(shè)計、隱型用傳感器等。 193.1.4 傳感器的應(yīng)用在航天領(lǐng)域的應(yīng)用 在航空航天領(lǐng)域，空中管制、導(dǎo)航、飛機的飛行管理和自動駕駛著陸系統(tǒng)等，都需要大量的傳感器。人造衛(wèi)星的遙感遙測等都與傳感器緊密相關(guān)。 “阿波羅10”的運載火箭部分，檢測加速度、聲學(xué)、溫度、壓力、振動、流量、應(yīng)變等參數(shù)的傳感器共有2077個，宇宙飛船部分共有各種傳感器1218個。203.2 MEMS技術(shù) MEMS的基本概念 MEMS技術(shù)的特點MEMS技術(shù)的起源MEMS的制造工藝 MEMS的加工材料M

10、EMS的分類與應(yīng)用 MEMS的發(fā)展前景 213.2.1 MEMS的基本概念MEMSMicro Electromechanical System，微機電系統(tǒng)MEMS是指集微型傳感器、執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機電系統(tǒng)。223.2.1 MEMS的基本概念這種微電子機械系統(tǒng)不僅能采集、處理與發(fā)送信息或指令，還能按照所獲取的信息自主地或根據(jù)外部的指令采取行動 。233.2.2 MEMS的基本概念微型化 MEMS的基本特點低能耗、靈敏度和工作效率高 以硅為主要原料 可批量生產(chǎn) 集成化 學(xué)科上的交叉 應(yīng)用上的高度與廣泛 243.2.3 MEMS的起源半導(dǎo)體傳感器微型傳感

11、器微機械加工技術(shù)微執(zhí)行器253.2.4MEMS的制造工藝微米/納米技術(shù)包括了從亞毫米到亞微米范圍內(nèi)的材料工藝和裝置的加工制造和綜合集成。微米制造技術(shù)包括對微米材料的加工和制造。它的制造工藝包括光刻、刻蝕、淀積外延生長、擴散、離子注入、測試、監(jiān)測與封裝。納米制造技術(shù)和工藝除了包括微米制造的一些技術(shù) （如離子束光刻等與工藝外，還包括為了利用材料的本質(zhì)特性而對材料進行分子和原子量級的加工與排列技術(shù)和工藝等。263.2.5 MEMS的加工材料MEMS技術(shù)采用的材料一般可分為襯底材料和附加材料兩類。目前微機械加工采用的襯底材料以硅為主。襯底材料則可以是其他非半導(dǎo)體材料，包括金屬、玻璃、石英、其他晶態(tài)絕緣

12、體、陶瓷、塑料、高聚物以及其他有機和無機材料。273.2.6 MEMS器件的分類與應(yīng)用力學(xué)換能器熱學(xué)換能器光學(xué)換能器電磁學(xué)換能器化學(xué)與生物傳感器及微流體器件28力學(xué)換能器分為：力學(xué)傳感器、力學(xué)執(zhí)行器和機械電路元件3種。力學(xué)傳感器：1速度2壓力3應(yīng)變4聲音5觸覺 29力學(xué)換能器力學(xué)執(zhí)行器：根據(jù)實際采用的原理，力學(xué)執(zhí)行器可分為靜電式、熱學(xué)式和壓電式30力學(xué)換能器機械電路元件：包括采用微機械加工的方法制作的諧振器、通用繼電器和射頻開關(guān)等。31光學(xué)換能器光學(xué)換能器可分為傳感器和執(zhí)行器兩類。傳感器的種類很多主要是采用微機械加工技術(shù)制作的半導(dǎo)體光學(xué)傳感器和傳感器陣列（如CCD 器件-Charge-coup

13、led Device，電荷耦合元件?？煞QCCD圖像傳感器，是一種半導(dǎo)體器件，能把光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。CCD上植入微光敏物質(zhì)稱作像素（Pixel）。一塊CCD上包含的像素數(shù)越多，其提供的畫面分辨率也就越高。CCD的作用如膠片，但它是把圖像像素轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號）。具體采用的效應(yīng)有光電效應(yīng)、光伏效應(yīng)、光倒效應(yīng)和熱電效應(yīng)等。 光學(xué)執(zhí)行器-早期是微型發(fā)光器及其陣列（包括LED、激光LED、等離子光源、熒光光源）和液晶顯示陣列。33熱學(xué)換能器熱學(xué)換能器也分為傳感器和執(zhí)行器。傳感器主要有熱電阻、熱電偶原理和PN結(jié)效應(yīng)制作的多種微型溫度傳感器、微型露點傳感器、微型熱量計等。執(zhí)行器有制冷器和Peltier效應(yīng)

14、（兩種不同的金屬構(gòu)成閉合回路，當(dāng)回路中存在直流電流時，兩個接頭之間將產(chǎn)生溫差。這就是Peltier效應(yīng)），是法國科學(xué)家珀爾帖于1834年發(fā)現(xiàn)的）熱泵等。 34電磁學(xué)換能器（1）磁傳感器：包括霍爾效應(yīng)傳感器、磁敏電阻式傳感器、真空電子式磁傳感、磁通門式磁力計、隧道式磁力計和超導(dǎo)量子干涉磁力計等。（2）電磁執(zhí)行器：目前已有采用磁致伸縮原理和傳統(tǒng)電機驅(qū)動原理制作的執(zhí)行器。為了能在微結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生磁場，可采用制作永磁薄膜和微型線圈的辦法。35化學(xué)與生物傳感器及微流體器件化學(xué)和生物傳感器主要用在醫(yī)學(xué)診斷、植入式檢測、環(huán)境監(jiān)測和食品工藝檢測等方面，基本還處在研究階段。除了與宏觀化學(xué)和生物傳感器對應(yīng)的微觀器件外

15、，這類傳感器還包括基因芯片及各種可與生物神經(jīng)系統(tǒng)接口的微電極陣列等。36微流體器件（1）流體傳感器 包括檢測流量、流速、密度和粘滯性等物理量的傳感器。 （2） 閥 微型閥根據(jù)有無動力執(zhí)行機構(gòu)可分為有源和無源兩類。有源閥的開關(guān)動作執(zhí)行機構(gòu)可采用熱膨脹、氣動、壓電靜電和電磁等原理。 （3） 泵 微流體泵可實現(xiàn)的功能有輸送反應(yīng)物或懸浮顆粒、產(chǎn)生壓力差、使冷卻水循環(huán)、產(chǎn)生推進力等。（4） 流體通道 流體通道是微流體系統(tǒng)的基本構(gòu)件， 可以采用包括硅在內(nèi)的多種材料，采用的方法是體或表面微機械加工技術(shù)。（5） 集成的化學(xué)分析系統(tǒng) 這類實例包括氣體和液體的色彩分析系統(tǒng)、細(xì)胞融合裝置以及DNA放大分析系統(tǒng)等。3

16、73.2.7 MEMS發(fā)展前景 與應(yīng)用領(lǐng)域 MEMS技術(shù)也正發(fā)展成為一個巨大的產(chǎn)業(yè)，多數(shù)工業(yè)觀察家預(yù)測，未來5年MEMS器件的銷售額將呈迅速增長之勢，年平均增長率約為18%，因此對機械電子工程、精密機械及儀器、半導(dǎo)體物理等學(xué)科的發(fā)展提供了極好的機遇和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。38MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域（1）航空航天在飛機和載人航天器上應(yīng)用的各種傳感器數(shù)量很大，若采用微型集成傳感器，體積、質(zhì)量、耗電功率將減少很多，對航天器來說，儀表系統(tǒng)的體積質(zhì)量減少后，運載效益將非常可觀。MEMS技術(shù)首先將促進航天器內(nèi)傳感器的微型化，使之節(jié)能、降低成本和大幅度提高系統(tǒng)可靠性。微型衛(wèi)星和小衛(wèi)星就是這一領(lǐng)域的成果。39MEMS的應(yīng)用

17、領(lǐng)域（2）醫(yī)藥衛(wèi)生應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的微機電系統(tǒng), 通常稱為生物微機電系統(tǒng)（BioMEMS）。傳統(tǒng)上把在數(shù)平方厘米大小的硅片等材料上加工出的應(yīng)用于生化分析的生物微機電系統(tǒng)稱為生物芯片（BioChip）以生物芯片為核心的微全分析系統(tǒng)（Micro Total Analysis Systems ，MTAS）是微機電系統(tǒng)當(dāng)前的研究熱點之一。由于具有效率高、成本低的優(yōu)點，所以生物芯片的研究和開發(fā)將對生物和醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究、疾病診斷與治療、農(nóng)業(yè)育種、新藥開發(fā)、環(huán)境監(jiān)測、司法鑒定等產(chǎn)生重大影響。40MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域（3）光學(xué)器件微機電系統(tǒng)技術(shù)利用制作硅芯片的微細(xì)加工工藝，可以實現(xiàn)超小型精密立體微結(jié)構(gòu)和把許多微

18、結(jié)構(gòu)組合成系統(tǒng)。因此，微機電系統(tǒng)技術(shù)在制作光學(xué)器件中大有用武之地。如光開關(guān)和光交換器、光存儲等。41MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域（4）微能源對于微機電或包含微機電的器件，常規(guī)能源用一般的方法很難高效地完成供能任務(wù)。因此，微能源也成為了微機電技術(shù)應(yīng)用的一個非常重要的領(lǐng)域。目前正在研制的微能源種類很豐富，主要有微型內(nèi)燃機系統(tǒng)，微燃料電池、微蓄電池等。42MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域（5）微機器人微機器人是微系統(tǒng)最典型的應(yīng)用。在許多特殊場合，在人難以接近或不能接近的空間中，微機器人完成人的工作，如狹小空間中的機器人、電纜維修機器人等。433.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域 443.3.

19、1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSN）是信息科學(xué)領(lǐng)域中一個全新的發(fā)展方向，也是新興學(xué)科與傳統(tǒng)學(xué)科進行領(lǐng)域間交叉的結(jié)果。 453.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述三個階段智能傳感器 無線智能傳感器 無線傳感器網(wǎng) 46無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述智能傳感器將計算能力嵌入到傳感器中，使得傳感器節(jié)點不僅具有數(shù)據(jù)采集能力，而且具有信息處理能力。無線智能傳感器在智能傳感器的基礎(chǔ)上增加了無線通信能力，大大延長了傳感器的感知觸角，降低了傳感器的工程實施成本。47無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入到無線智能傳感器中，使得傳感器不再是單個的感知單元，而是能夠

20、交換信息、協(xié)調(diào)控制的有機體，實現(xiàn)物與物的互聯(lián)，把感知觸角深入世界各個角落，成為下一代互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。 48無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展背景 1996年，美國UCLA大學(xué)的William J Kaiser教授向DARPA提交的“低能耗無線集成微型傳感器”揭開了現(xiàn)代WSN網(wǎng)絡(luò)的序幕。在其后的10余年里，WSN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到學(xué)術(shù)界、工業(yè)界、政府的廣泛關(guān)注，成為在國防軍事、環(huán)境監(jiān)測和預(yù)報、健康護理、智能家居、建筑物結(jié)構(gòu)監(jiān)控、復(fù)雜機械監(jiān)控、城市交通、空間探索、大型車間和倉庫管理以及機場、大型工業(yè)園區(qū)的安全監(jiān)測等眾多領(lǐng)域中最有競爭力的應(yīng)用技術(shù)之一。 493.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 無線傳感網(wǎng)由部署

21、在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)、具有無線通信與計算能力的大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過自組織方式構(gòu)成能夠根據(jù)環(huán)境完成指定任務(wù)的分布式、智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。無線傳感網(wǎng)的節(jié)點間一般采用多跳（multi-hop）方式進行通信。傳感網(wǎng)的節(jié)點協(xié)作監(jiān)控不同位置的物理或者環(huán)境狀況（如溫度、濕度、聲音、壓力或污染物等）。503.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無線傳感網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖傳感網(wǎng)通過一組傳感器以特定方式構(gòu)成有線或者無線網(wǎng)絡(luò)，使各節(jié)點能協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)地理區(qū)域中的感知對象信息，并發(fā)布給觀察者。513.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)傳感網(wǎng)的構(gòu)建必須具備三個基本要素：感知對象：需要被感知的任何事物或者環(huán)

22、境參數(shù)。感知節(jié)點：既有感知功能，也有路由選擇功能，用于檢測周圍事件的發(fā)生或者環(huán)境參數(shù)。匯聚節(jié)點：即SINK，從傳感器節(jié)點采集并處理最終的檢測數(shù)據(jù)。傳感網(wǎng)可在獨立的環(huán)境下運行，也可以通過網(wǎng)關(guān)連接到網(wǎng)絡(luò)，通過自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)以多跳中繼方式將所感知的信息傳送到用戶終端。523.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點單元結(jié)構(gòu)示意533.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無線傳感網(wǎng)節(jié)點的組成和功能，包括6個單元：感知單元：由傳感器和A/D轉(zhuǎn)換模塊組成。用于感知、獲取外界信息，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。處理單元：由微處理器、存儲器、嵌入式操作系統(tǒng)等構(gòu)成。負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)節(jié)點各部分的工作，如對感知單元獲取的

23、信息進行必要的處理、保存，控制感知單元和電源的工作模式等。通信單元：由無線收發(fā)器構(gòu)成，負(fù)責(zé)與其他傳感器或者收發(fā)器進行通信。電源部分：為傳感器工作提供必要的能源。定位系統(tǒng)：用于觀察者對傳感器的位置進行跟蹤。移動系統(tǒng)：用于在執(zhí)行特定任務(wù)時，移動傳感器節(jié)點。543.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 傳感器節(jié)點在無線傳感網(wǎng)中可作為數(shù)據(jù)采集者、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站或者簇頭節(jié)點。作為數(shù)據(jù)采集者，數(shù)據(jù)采集節(jié)點收集周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，通過通信路由協(xié)議直接或者間接將數(shù)據(jù)傳遞給遠(yuǎn)方基站或者sink節(jié)點；作為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，節(jié)點除了完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)以外，還要接收鄰居節(jié)點的數(shù)據(jù)，將其發(fā)送給距離基站更近的鄰居節(jié)點或者直接發(fā)送到基站或者si

24、nk節(jié)點；作為簇頭節(jié)點，節(jié)點負(fù)責(zé)收集該簇內(nèi)所有節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)融合后，發(fā)送到基站或者sink節(jié)點。553.3.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和部署無線傳感網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有三種：星狀網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)和混合網(wǎng)。56星狀網(wǎng)星狀網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是單跳（single-hop）。如傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)中，所有終端節(jié)點直接與基站進行雙向通信，而彼此之間不進行連接?；竟?jié)點可以是一臺PC、專用控制設(shè)備或其他與數(shù)據(jù)處理設(shè)備通信的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)絡(luò)中各終端節(jié)點也可按應(yīng)用需求而各不相同。這種結(jié)構(gòu)對傳感網(wǎng)并不合適，因為傳感器自身能量有限，如果每個節(jié)點都要保證數(shù)據(jù)的正確接收，則傳感器節(jié)點需要以較大功率發(fā)送數(shù)據(jù)。此外，當(dāng)節(jié)點之間距離較近時，會監(jiān)測

25、到相似或者相同的信息，這些不必要的冗余會增加網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載。57混合網(wǎng)混合網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)力求兼具星狀網(wǎng)的簡潔、易控以及網(wǎng)狀網(wǎng)的多跳和自愈的優(yōu)點，使得整個網(wǎng)絡(luò)的建立、維護以及更新更簡單、高效。其中，分層式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)屬于混合網(wǎng)中較典型的一種，尤其適合節(jié)點眾多的無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用。分層網(wǎng)中，整個傳感器網(wǎng)絡(luò)形成分層結(jié)構(gòu)，傳感器節(jié)點通過基站指定或者自組織的方法形成各個獨立的簇（cluster），每個簇選出相應(yīng)的簇首（cluster head），由簇首負(fù)責(zé)簇內(nèi)所有節(jié)點的控制，并對簇內(nèi)所收集的信息進行整合、處理，隨后發(fā)送給基站。分層式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)既通過簇內(nèi)控制，減少了節(jié)點與基站間遠(yuǎn)距離的信令交互，降低了網(wǎng)絡(luò)建立的復(fù)雜度，減

26、少了網(wǎng)絡(luò)路由和數(shù)據(jù)處理的開銷，同時又可通過數(shù)據(jù)融合降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，而多跳也減少了網(wǎng)絡(luò)的能量消耗。58網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是多跳的結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點都可直接通信。通過一定的算法，網(wǎng)絡(luò)選擇一條或者多條路由進行多跳數(shù)據(jù)傳輸。由于每個傳感器節(jié)點都有多條路徑可達(dá)基站節(jié)點，故其故障修復(fù)能力較強。系統(tǒng)以多跳代替了單跳傳輸，減少了每一個傳感器節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)所需要的功率。然而由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量較多，分布隨機、且拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化復(fù)雜，因此在網(wǎng)絡(luò)中進行多跳路由查找以及路由維護和修復(fù)很困難。同時，傳感器節(jié)點必須時刻保持“監(jiān)聽”狀態(tài)，相應(yīng)增加了網(wǎng)絡(luò)能耗，減少了網(wǎng)絡(luò)壽命。59無線傳器網(wǎng)絡(luò)的部署 在傳感網(wǎng)中，傳感器節(jié)點可通

27、過飛機播撒、人工安裝等方式部署在感知對象內(nèi)部、附近或周邊等。這些節(jié)點通過自組織或設(shè)定方式組網(wǎng)，以協(xié)作方式感知、采集和處理覆蓋區(qū)域中特定的信息，實現(xiàn)對信息在任意地點、任意時間的采集、處理和分析，并以多跳中繼的方式將數(shù)據(jù)傳回匯聚節(jié)點sink。傳感網(wǎng)的部署過程603.3.4 無線傳感網(wǎng)協(xié)議傳輸層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層MAC協(xié)議物理層613.3.4 無線傳感網(wǎng)協(xié)議物理層通信協(xié)議主要解決傳輸介質(zhì)選擇、傳輸頻段選擇、無線電收發(fā)器的設(shè)計、調(diào)制方式等問題。由于無線傳感器節(jié)點的能量有限，物理層（包括其他層）的一個核心設(shè)計原則就是節(jié)能。傳感網(wǎng)使用的傳輸介質(zhì)主要包括無線電、紅外線、光波等，其中無線電是目前最主

28、要的傳輸介質(zhì)。使用這種介質(zhì)需要解決頻段選擇、調(diào)制方式的選擇等問題。623.3.4 無線傳感網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層的研究主要集中在MAC協(xié)議。傳感網(wǎng)的MAC協(xié)議旨在為資源（特別是能量）受限的大量傳感器節(jié)點建立具有自組織能力的多跳通信鏈路，實現(xiàn)公平優(yōu)先的通信資源共享，處理數(shù)據(jù)包之間的碰撞，重點是如何節(jié)約能源。633.3.4 無線傳感網(wǎng)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議主要包括基于聚簇的路由協(xié)議、基于地理位置的路由協(xié)議、能量感知路由協(xié)議、以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議等。（1）基于聚簇的路由協(xié)議- 根據(jù)規(guī)則把所有節(jié)點集分為多個子集，各集為一個簇，有簇頭，負(fù)責(zé)全局路由，其他節(jié)點通過簇頭接受或發(fā)送數(shù)據(jù)。（2）基于地理位置的路由協(xié)議-

29、假定各節(jié)點都知道自己的地理位置以及目標(biāo)節(jié)點的地理位置。（3）以數(shù)據(jù)為中心的路由協(xié)議 - 節(jié)點不具有全局唯一地址，而是觀測數(shù)據(jù)的屬性。sink用洪泛方式將興趣消息（監(jiān)測數(shù)據(jù)）傳播到整個或部分區(qū)內(nèi)的節(jié)點。傳播中，協(xié)議在每個節(jié)點上建立反向的從數(shù)據(jù)源到sink的傳輸路徑，再把數(shù)據(jù)沿己確定的路徑向sink傳送。該類協(xié)議的能量和時間開銷大。（4）能量感知路由協(xié)議 - 源節(jié)點和目標(biāo)節(jié)點間建立多條通信路徑，各路徑具有一個與節(jié)點剩余能量相關(guān)的選擇概率，當(dāng)源節(jié)點向目的節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)時，協(xié)議根據(jù)路徑的選擇概率選擇一條路徑傳輸。 在設(shè)計路由協(xié)議時要考慮節(jié)能與通信服務(wù)質(zhì)量的平衡、如何支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁改變、如何面向應(yīng)用設(shè)計

30、路由協(xié)議、安全路由協(xié)議等問題。643.3.4 無線傳感網(wǎng)協(xié)議傳輸層協(xié)議傳感網(wǎng)的傳輸層與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸層擔(dān)負(fù)的任務(wù)大致相同，負(fù)責(zé)端到端的傳輸控制。傳感網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)相連時，傳輸層協(xié)議尤其重要。因傳感網(wǎng)的能量受限性、節(jié)點命名機制、以數(shù)據(jù)為中心等特征，使其傳輸控制很困難，傳感網(wǎng)的傳輸層需要特殊的技術(shù)和方法。653.3.5無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可使用眾多類型的傳感器，可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環(huán)境中多種多樣的現(xiàn)象?；贛EMS的微傳感技術(shù)和無線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)賦予了廣闊的應(yīng)用前景。663.3.5無線傳感

31、器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)境的監(jiān)測和保護 醫(yī)療護理軍事領(lǐng)域 生產(chǎn)作業(yè)67無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種全新的信息獲取平臺，能夠?qū)崟r監(jiān)測和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種檢測對象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點，以實現(xiàn)復(fù)雜的指定范圍內(nèi)目標(biāo)檢測與跟蹤，具有快速展開、抗毀性強等特點。68環(huán)境的監(jiān)測和保護 英特爾研究實驗室研究人員曾經(jīng)將32個小型傳感器接入互聯(lián)網(wǎng)，以讀出緬因州“大鴨島”上的氣候，用來評價一種海燕巢的條件。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對農(nóng)作物的影響，監(jiān)測海洋、大氣和土壤的成分等。 它也可以應(yīng)用在精致農(nóng)業(yè)中，監(jiān)測農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。 69醫(yī)療

32、護理 曼徹斯特大學(xué)的科學(xué)家使用無線傳感器創(chuàng)建了一個智能醫(yī)療房間，使用微塵來測量居住者的生理征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。70醫(yī)療護理英特爾公司也推出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家庭護理技術(shù)。該技術(shù)是作為探討應(yīng)對老齡化社會的技術(shù)項目CAST（Center for Aging Services Technologies）的一個環(huán)節(jié)開發(fā)的。該系統(tǒng)通過在鞋、家具以家用電器等家具和設(shè)備中嵌入半導(dǎo)體傳感器，幫助老齡人士、阿爾茨海默病患者以及殘障人士的家庭生活。利用無線通信將各傳感器聯(lián)網(wǎng)可高效傳遞必要的信息從而方便護理。 71軍事領(lǐng)域 由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機分布的特點，非常

33、適用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學(xué)攻擊等多方面用途。美國國防部遠(yuǎn)景計劃研究局已投資幾千萬美元，幫助大學(xué)進行“智能灰塵”（Smart Dust）傳感器技術(shù)的研發(fā)。 72生產(chǎn)作業(yè)英特爾正在對工廠中的一個無線網(wǎng)絡(luò)進行測試，該網(wǎng)絡(luò)由40臺機器上的210個傳感器組成，這樣組成的監(jiān)控系統(tǒng)將可以大大改善工廠的運作條件。它可以大幅降低檢查設(shè)備的成本，同時由于可以提前發(fā)現(xiàn)問題，因此將能夠縮短停機時間，提高效率，并延長設(shè)備的使用壽命。 733.4 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)涵蓋的范圍很廣，既包括允許用戶建立遠(yuǎn)距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，也包括為近距離無線連接進行優(yōu)化的紅

34、外線技術(shù)及射頻技術(shù)等。 743.4.1無線網(wǎng)絡(luò)的類型 無線廣域網(wǎng) 無線城域網(wǎng)無線局域網(wǎng) 無線個人網(wǎng) 75無線廣域網(wǎng) 無線廣域網(wǎng)（WWAN）技術(shù)可使用戶通過遠(yuǎn)程公用網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)建立無線網(wǎng)絡(luò)連接。通過無線服務(wù)提供商負(fù)責(zé)維護的若干天線基站或衛(wèi)星系統(tǒng)，這些連接可以覆蓋廣大的地理區(qū)域，例如若干城市或者國家和地區(qū)。 目前的WWAN 技術(shù)被稱為第二代移動通信技術(shù)（2G）系統(tǒng)。2G系統(tǒng)主要包括移動通信全球系統(tǒng)（GSM）、蜂窩式數(shù)字分組數(shù)據(jù)（CDPD）和碼分多址（CDMA）。現(xiàn)在正努力從 2G 網(wǎng)絡(luò)向第三代移動通信技術(shù)（3G）過渡。 76無線城域網(wǎng) 無線城域網(wǎng)（WMAN）技術(shù)使用戶可以在城區(qū)的多個場所之間創(chuàng)建

35、無線連接（如在一個城市或大學(xué)校園的多個辦公樓之間），而不必花費高昂的費用鋪設(shè)光纜、銅質(zhì)電纜和租用線路。 WMAN使用無線電波或紅外光波傳送數(shù)據(jù)。77無線局域網(wǎng) 無線局域網(wǎng)（WLAN）技術(shù)可以使用戶在本地創(chuàng)建無線連接（例如，在公司或校園的大樓里，或在某個公共場所，如機場、賓館、酒店、候車室等）。 78無線個人網(wǎng) 無線個人網(wǎng)（WPAN）技術(shù)使用戶能夠為個人操作空間（POS）設(shè)備（如 PDA、移動電話和筆記本電腦等）創(chuàng)建臨時無線通訊。POS 指的是以個人為中心，最大距離為 10 米的一個空間范圍。 主要的 WPAN 技術(shù)是藍(lán)牙“Bluetooth”和紅外線。793.4.2無線網(wǎng)絡(luò)常用設(shè)備類型 無線網(wǎng)

36、卡 無線網(wǎng)橋 無線天線 80無線網(wǎng)卡 無線網(wǎng)卡的作用類似于以太網(wǎng)中的網(wǎng)卡，作為無線局域網(wǎng)的接口，實現(xiàn)與無線局域網(wǎng)的連接。 無線網(wǎng)卡根據(jù)接口類型的不同，主要分為三種類型，即PCMCIA無線網(wǎng)卡、PCI無線網(wǎng)卡和USB無線網(wǎng)卡。 81無線網(wǎng)橋 無線網(wǎng)橋用于連接兩個或多個獨立的網(wǎng)絡(luò)段，這些獨立的網(wǎng)絡(luò)段通常位于不同的建筑內(nèi)，相距幾百米到幾十公里,廣泛應(yīng)用在不同建筑物間的互聯(lián)。 無線網(wǎng)橋的特點是功率大，傳輸距離遠(yuǎn)（最大可達(dá)約50km），抗干擾能力強等，不自帶天線，一般配備拋物面天線實現(xiàn)長距離的點對點連接。82無線天線 當(dāng)計算機與無線接入點（AP）或其他計算機相距較遠(yuǎn)時，隨著信號的減弱，傳輸速率會明顯下降

37、，或者根本無法實現(xiàn)與AP或其他計算機之間通訊，此時，就必須借助于無線天線對所接收或發(fā)送的信號進行增益（放大）。 83無線天線無線天線常見的類型有兩種一種是室內(nèi)天線，優(yōu)點是方便靈活，缺點是增益小，傳輸距離短另一種是室外天線。優(yōu)點是傳輸距離遠(yuǎn)。比較適合遠(yuǎn)距離傳輸。 843.4.3無線網(wǎng)絡(luò)的接入方式根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，目前無線局域網(wǎng)采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有:網(wǎng)橋連接型訪問節(jié)點連接型HUB接入型無中心型85網(wǎng)橋連接型 該結(jié)構(gòu)主要用于無線或有線局域網(wǎng)之間的互連。當(dāng)兩個局域網(wǎng)無法實現(xiàn)有線連接或使用有線連接存在困難時，可使用網(wǎng)橋連接型實現(xiàn)點對點的連接。 在這種結(jié)構(gòu)中局域網(wǎng)之間的通信是通過各自的無線網(wǎng)橋來實現(xiàn)的，

38、無線網(wǎng)橋起到了網(wǎng)絡(luò)路由選擇和協(xié)議轉(zhuǎn)換的作用。86訪問節(jié)點連接型 這種結(jié)構(gòu)采用移動蜂窩通信網(wǎng)接入方式，各移動站點間的通信是先通過就近的無線接收站將信息接收下來，然后將收到的信息通過有線網(wǎng)傳入到“移動交換中心”，再由移動交換中心傳送到所有無線接收站上。 在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的任何地方都可以接收到該信號，并可實現(xiàn)漫游通信。87HUB接入型 在有線局域網(wǎng)中利用HUB可組建星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。同樣也可利用無線AP組建星型結(jié)構(gòu)的無線局域網(wǎng)，其工作方式和有線星形結(jié)構(gòu)很相似。但在無線局域網(wǎng)中一般要求無線AP應(yīng)具有簡單的網(wǎng)內(nèi)交換功能。 88無中心型結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)的工作原理類似于有線對等網(wǎng)的工作方式。它要求網(wǎng)中任意兩個站點間均

39、能直接進行信息交換。每個站點既是工作站，也是服務(wù)器。 893.4.4無線網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)與特點無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)最初標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 802.11，解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中，用戶及各類終端設(shè)備的無線接入問題，其速率最高只能達(dá)到2Mbps。早期的無線網(wǎng)卡都支持該標(biāo)準(zhǔn)，但因其在帶寬和傳輸距離上都不能滿足實際需要，IEEE便推出了802.11a。 IEEE 802.11a 采用了與原始標(biāo)準(zhǔn)相同的核心協(xié)議，工頻為5GHz，使用52個正交頻分多路復(fù)用副載波，最大原始數(shù)據(jù)傳輸率在物理層為54 Mbps，傳輸層可達(dá)25 Mbps， 達(dá)到了現(xiàn)實網(wǎng)絡(luò)中等吞吐量（20 Mbps ）的要求?？商峁?5Mbps的無線ATM接口和

40、10Mbps的以太網(wǎng)無線幀結(jié)構(gòu)接口，以及TDD/TDMA的空中接口；擁有12條不相互重疊的頻道，8條用于室內(nèi)，4條用于點對點傳輸。支持語音、數(shù)據(jù)、圖像業(yè)務(wù)；一個扇區(qū)可接入多個用戶，每個用戶可帶多個終端。90無線寬帶網(wǎng)的特點 安裝便捷 使用靈活 經(jīng)濟節(jié)約 易于擴展 更好的安全性 913.4.5 3G技術(shù) 國際電信聯(lián)盟在2000年5月確定W-CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA以及WiMAX四大主流無線接口標(biāo)準(zhǔn)，寫入3G技術(shù)指導(dǎo)性文件2000年國際移動通訊計劃（簡稱IMT2000）。 92CDMA技術(shù) CDMA是Code Division Multiple Access (碼分多址)的縮寫

41、，是第三代移動通信系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。第一代移動通信系統(tǒng)采用頻分多址(FDMA)的模擬調(diào)制方式，這種系統(tǒng)的主要缺點是頻譜利用率低，信令干擾話音業(yè)務(wù)。第二代移動通信系統(tǒng)主要采用時分多址(TDMA)的數(shù)字調(diào)制方式，提高了系統(tǒng)容量，并采用獨立信道傳送信令，使系統(tǒng)性能大為改善，但TDMA的系統(tǒng)容量仍然有限，越區(qū)切換性能仍不完善。 93CDMA技術(shù)目前中國聯(lián)通、中國移動所使用的GSM移動電話網(wǎng)采用的便是FDMA和TDMA兩種方式的結(jié)合。 GSM比模擬移動電話有很大的優(yōu)勢，但在頻譜效率上僅是模擬系統(tǒng)的3倍，容量有限；在話音質(zhì)量上也很難達(dá)到有線電話水平；TDMA終端接入速率最高也只能達(dá)到9.6kbit/s；TD

42、MA系統(tǒng)無軟切換功能，因而容易掉話，影響服務(wù)質(zhì)量 。94CDMA技術(shù)TDMA并不是現(xiàn)代蜂窩移動通信的最佳無線接入，而CDMA技術(shù)完全適合現(xiàn)代移動通信網(wǎng)所要求的大容量、高質(zhì)量、綜合業(yè)務(wù)、軟切換等，正受到越來越多的運營商和用戶的青睞。 95CDMA技術(shù) CDMA技術(shù)的原理是基于擴頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號帶寬的信息，用一個帶寬遠(yuǎn)大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，再經(jīng)載波調(diào)制并發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴，以實現(xiàn)信息通信。 96CDMA技術(shù)第二次世界大戰(zhàn)期間研發(fā)出CDMA技術(shù)，其思想初衷

43、是防止敵方對己方通訊的干擾，在戰(zhàn)爭期間廣泛應(yīng)用于軍事抗干擾通信，后來由美國高通公司更新成為商用蜂窩電信技術(shù)。1995年，第一個CDMA商用系統(tǒng)運行之后，CDMA技術(shù)理論上的諸多優(yōu)勢在實踐中得到了檢驗，從而在北美、南美和亞洲等地得到了迅速推廣和應(yīng)用。全球許多國家和地區(qū)，包括中國香港、韓國、日本、美國都已建有CDMA商用網(wǎng)絡(luò)。 973G標(biāo)準(zhǔn) W-CDMA CDMA2000 TD-SCDMA WiMAX 98W-CDMA 也稱為WCDMA，全稱為Wideband CDMA，也稱為CDMA Direct Spread，意為寬頻分碼多重存取。這套系統(tǒng)能夠架設(shè)在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)上，對于系統(tǒng)提供商而言可以較

44、輕易地過渡，而GSM系統(tǒng)相當(dāng)普及的亞洲對這套新技術(shù)的接受度預(yù)料會相當(dāng)高。 99W-CDMA該標(biāo)準(zhǔn)提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演進策略。 GPRS是General Packet Radio Service (通用分組無線業(yè)務(wù))的簡稱，EDGE是Enhanced Data rate for GSM Evolution (增強數(shù)據(jù)速率的GSM演進)的簡稱，這兩種技術(shù)被稱為2.5代移動通信技術(shù)。 100CDMA2000 CDMA2000是由窄帶CDMA(CDMA IS95)技術(shù)發(fā)展而來的寬帶CDMA技術(shù)，也稱為CDMA Multi-Carrier，由高通北美公司提出，

45、摩托羅拉、Lucent和韓國三星都參與，韓國現(xiàn)在成該標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者。 該標(biāo)準(zhǔn)提出了從CDMA IS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演進策略。CDMA20001x被稱為2.5代移動通信技術(shù)。目前中國聯(lián)通正在采用這一方案向3G過渡，并已建成了CDMA IS95網(wǎng)絡(luò)。101 346 TD-SCDMA全稱為Time Division - Synchronous Code Division Multiple Access（時分同步CDMA），該標(biāo)準(zhǔn)是由中國大陸制定的3G標(biāo)準(zhǔn)，1999年6月29日，中國原郵電部電信科學(xué)技術(shù)研究院（大唐電信）向ITU提出。 102TD-SCD

46、MA該標(biāo)準(zhǔn)將智能無線、同步CDMA和軟件無線電等當(dāng)今國際領(lǐng)先技術(shù)融于其中，在頻譜利用率、對業(yè)務(wù)支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨特優(yōu)勢。由于中國龐大的市場，該標(biāo)準(zhǔn)受到各大主要電信設(shè)備廠商的重視，全球一半以上的設(shè)備廠商都宣布可以支持TDSCDMA標(biāo)準(zhǔn)。 該標(biāo)準(zhǔn)提出不經(jīng)過2.5代的中間環(huán)節(jié)，直接向3G過渡，非常適用于GSM系統(tǒng)向3G升級。 103WiMAX WiMAX 的全名是微波存取全球互通（Worldwide Interoperability for Microwave Access），又稱為80216無線城域網(wǎng)，是又一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一公里”的寬帶無線連接方案。將此技術(shù)與

47、需要授權(quán)或免授權(quán)的微波設(shè)備相結(jié)合之后，由于成本較低，將擴大寬帶無線市場，改善企業(yè)與服務(wù)供應(yīng)商的認(rèn)知度。 104346 TD-SCDMA 在與歐洲、美國各自提出的3G標(biāo)準(zhǔn)的競爭中，中國提出的TD-SCDMA已正式成為全球3G標(biāo)準(zhǔn)之一，這標(biāo)志中國在移動通信領(lǐng)域已經(jīng)進入世界領(lǐng)先之列。該方案的主要技術(shù)集中在大唐公司手中，它的設(shè)計參照了TDD（時分雙工）在不成對的頻帶上的時域模式。 105TD-SCDMATDD模式是基于在無線信道時域里，周期地重復(fù)TDMA幀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的。這個幀結(jié)構(gòu)被再分為幾個時隙。在TDD模式下，可方便地實現(xiàn)上/下行鏈路間靈活切換，其優(yōu)勢是，在上/下行鏈路間的時隙分配可以被一個靈活的轉(zhuǎn)換

48、點改變，以滿足不同的業(yè)務(wù)要求 106TD-SCDMATDSCDMA的無線傳輸方案綜合了FDMA，TDMA和CDMA等基本傳輸方法。通過與聯(lián)合檢測相結(jié)合，它在傳輸容量方面表現(xiàn)非凡。通過引進智能天線，容量還可以進一步提高。 基于高度的業(yè)務(wù)靈活性，TDSCDMA無線網(wǎng)絡(luò)可以通過無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）連接到交換網(wǎng)絡(luò)。在最終版本里，計劃讓TDSCDMA無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)直接相連。 107TD-SCDMATDSCDMA在應(yīng)用范圍內(nèi)有自身的特點：一是終端的移動速度受現(xiàn)有DSP運算速度的限制，只能做到240km/h；二是基站覆蓋半徑在15km以內(nèi)時頻譜利用率和系統(tǒng)容量可達(dá)最佳，在用戶容量不是很大的區(qū)域，基站最

49、大覆蓋可達(dá)40km。 108TDSCDMA的優(yōu)勢 技術(shù)優(yōu)勢- TD-SCDMA相對其它3G備選技術(shù)擁有明顯的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、運營及財務(wù)優(yōu)勢。 標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢-無論在資金上、技術(shù)上還是政策上，政府都給予了TD-SCDMA最大的支持。 用戶優(yōu)勢 -我國的移動電話用戶數(shù)突破8億戶，這么大的基數(shù)給了TD-SCDMA最好的支持。3.4.7 4G技術(shù) 1093.4.7 4G技術(shù) 在2009年2月，歐洲的四家移動設(shè)備生產(chǎn)商阿爾卡特、愛立信、諾基亞和西門子組成了世界無線研究論壇（WWRF），研究3G的發(fā)展方向。WWRF預(yù)計4G技術(shù)在2010年開始投入應(yīng)用。這一代通信技術(shù)可將不同的無線局域網(wǎng)絡(luò)和通信標(biāo)準(zhǔn)、手機信號、無線電通

50、信和電視廣播以及衛(wèi)星通信結(jié)合起來。1103.4.7 4G技術(shù)第四代移動通信系統(tǒng)應(yīng)具備以下幾種基本特性：(1) 集中服務(wù) 個人通信、信息系統(tǒng)、廣播和娛樂等各項業(yè)務(wù)將會結(jié)合成一個整體，提供給用戶比以往更廣泛的服務(wù)和應(yīng)用；系統(tǒng)的使用將會更加安全、方便以及更多地考慮到用戶的個性。(2) 泛在移動接入 在4G系統(tǒng)中，移動接入將是提供話音、高速信息業(yè)務(wù)、廣播以及娛樂等業(yè)務(wù)的主要接入方式，人們可以隨時、隨地接入到系統(tǒng)中。(3) 各式各樣的用戶設(shè)備 用戶將使用各式各樣的移動設(shè)備接入到4G系統(tǒng)中來。設(shè)備與人之間的交流不再僅僅是簡單的聽、說、看，還可以通過其他途徑與用戶進行交流。這將大大方便人們的使用，特別是某些

51、殘疾用戶的使用。 (4)自治的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 4G系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)將是一個完全自治的、自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，它可以自動管理、動態(tài)改變自己的結(jié)構(gòu)以滿足系統(tǒng)變化和發(fā)展的要求。1113.4.7 4G技術(shù) 國際電信聯(lián)盟（ITU）無線電通信部也已經(jīng)達(dá)成共識，將把移動通信系統(tǒng)同其他系統(tǒng)結(jié)合起來，在2010年前使數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到100Mbs。對更高級的3G系統(tǒng)，ITU決定同時發(fā)展IMT-2000的兩個標(biāo)準(zhǔn)提高數(shù)據(jù)包和聲音文件的傳輸速率被日本NTT DoCoMo和J-Phone兩家公司采用的WCDMA將達(dá)到8Mbs的下載速率，而CDMA2000系統(tǒng)也將達(dá)到2.4Mbs的速率。1123.4.8 Wi-FiWi-Fi是一種將個人電腦

52、、手持設(shè)備（如PDA、手機）等終端以無線方式互相連接的技術(shù)，也是一個無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-Fi Alliance)所持有。 113Wi-FiWi-Fi通過一個無線路由器，在其電波覆蓋的有效范圍都可以采用Wi-Fi連接方式進行聯(lián)網(wǎng)，如果無線路由器連接了一條ADSL線路或者別的上網(wǎng)線路，則又被稱為“熱點”。 114Wi-FiWi-Fi 熱點是通過在互聯(lián)網(wǎng)連接上安裝訪問點來創(chuàng)建的。這個訪問點將無線信號通過短程進行傳輸 - 一般覆蓋100m。當(dāng)一臺支持Wi-Fi 的設(shè)備（例如Pocket PC）遇到一個熱點時，這個設(shè)備可以用無線方式連接到那個網(wǎng)絡(luò)。大部分熱點都位于供大眾訪問的

53、地方，例如機場、咖啡店、旅館、書店以及校園等。 115Wi-Fi技術(shù)架構(gòu) 站點(Station) 基本服務(wù)單元(Basic Service Set, BSS) 分配系統(tǒng)（Distribution System，DS） 接入點(Acess Point, AP) 擴展服務(wù)單元（Extended Service Set, ESS） 關(guān)口(Portal) 116WIFI技術(shù)架構(gòu) 站點。網(wǎng)絡(luò)最基本的組成部分。 基本服務(wù)單元。最簡單的服務(wù)單元可只由兩個站點組成，站點可以動態(tài)聯(lián)結(jié)到基本服務(wù)單元中。 分配系統(tǒng)。分配系統(tǒng)用于連接不同的基本服務(wù)單元。 接入點。接入點既有普通站點的身份，又有接入到分配系統(tǒng)的功能。

54、擴展服務(wù)單元。由分配系統(tǒng)和基本服務(wù)單元組合而成。 關(guān)口。用于將無線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來。 118Wi-Fi的優(yōu)勢 覆蓋范圍廣 傳輸速度非?？?，能達(dá)到54mbps 廠商進入門檻比較低。廠商只要在機場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密集的地方設(shè)置“熱點”，并通過高速線路將互聯(lián)網(wǎng)接入上述場所。 。 1193.4.9 近距離無線通信技術(shù)（NFC） NFC（Near Field Communication），即近距離或近域無線通訊技術(shù)。NFC是飛利浦和索尼共同開發(fā)的一種非接觸式識別和互聯(lián)技術(shù)，可在移動設(shè)備、消費類電子產(chǎn)品、PC 和智能控件工具間進行近距離無線通信。NFC 將非接觸讀卡器、非

55、接觸卡和點對點（Peer-to-Peer）功能整合進一塊單芯片，為消費者提供了眾多全新應(yīng)用的開放接口平臺。 120NFC的技術(shù)特點 NFC是一種便捷、安全、迅速的無線連接技術(shù)，其傳輸范圍比RFID小，RFID的傳輸范圍可以達(dá)到幾米、甚至幾十米，但由于NFC采取了獨特的信號衰減技術(shù)，相對于RFID來說NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點。 NFC比紅外傳輸更快、更可靠且簡單；與藍(lán)牙相比，NFC更適于交換個人信息或敏感數(shù)據(jù)，且NFC和藍(lán)牙可互為補充。事實上，快捷輕型的NFC協(xié)議可用于引導(dǎo)兩臺設(shè)備之間的藍(lán)牙配對，促進了藍(lán)牙的使用。 121和其他近距離通信技術(shù)的比較NFC藍(lán)牙紅外網(wǎng)絡(luò)類型點對點單點對

56、多點點對點使用距離0.1m10m1m通信速率106、212、424 kbps2.1 Mbps1.0 Mbps建立時間貨運代理-貨運公司-客戶等過程，每個過程都牽涉到發(fā)貨單據(jù)的處理。單據(jù)中含有大量的信息。二維條形碼提供了一個很好的解決方案，將單據(jù)的內(nèi)容編成一個二維條形碼，打印在發(fā)貨單據(jù)上，在運輸業(yè)務(wù)的各個環(huán)節(jié)使用二維條形碼閱讀器掃描條形碼，信息便錄入到各業(yè)務(wù)機構(gòu)的計算機管理系統(tǒng)中，既快速又準(zhǔn)確。美國貨運協(xié)會 (ATA) 提出了紙上 EDI 系統(tǒng)。發(fā)送方將EDI信息編成一張二維條形碼標(biāo)簽提交給貨運商，通過掃描條形碼，信息立即傳入貨運商的計算機系統(tǒng)，使得整個運輸過程的效率大大提高。 224身份識別卡的應(yīng)用 美國國防部已經(jīng)在軍人身份卡上印制 PDF417 碼。 持卡人的姓名，軍銜，照片和其他信息被編成一個PDF417碼印在卡上?？ū挥脕碜鲞M出管理及醫(yī)院就診管理。 優(yōu)點在于