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科技_看得懂的物聯網實現方案_v1.0.0
| 文件名稱 | 版本號 | 作者 | |
|---|---|---|---|
| 科技_看得懂的物聯網實現方案 | v1.0.0 | 學生宮布 | 8416837 |
”軟件構建的核心就是管理複雜度。“ ——SteveMcConnell《代碼大全》
概念
主要使用HTTP(s)和物聯網mqtt
簡介
- 基於TCP/IP
物聯網
IoT：Internet of Things
簡介
- 物品接入網絡，從而形成網絡，可以實現遠程控制等。
RFID
-
射頻識別技術
射頻標籤唯一，不需要光學或物理接觸，即可識別，如使用磁場、無線電；
實例：辨別空中的飛行器的身份；
LoRa
- 低功耗廣域網的組建方案
簡介
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物聯網無線傳輸
低功耗寬域網 -
角色：中間件
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歷史數據
項 值 傳輸距離 城鎮可達2-5 Km ， 郊區可達15 Km 傳輸速率 幾百到幾十Kbps，速率越低傳輸距離越長，這很像一個人挑東西，挑的多走不太遠，少了可以走遠 -
由若干終端end nodes採集底層數據，通過(RF射頻技術/LoRaWAN技術）把數據發送到網關（Gateway）基站，再通過（3g/以太網通信技術）發送到NS(網絡服務器)，網絡服務器（NS）再把數據發給應用程序端（APP)
LoRa整體網絡結構分爲終端、網關、網絡服務、應用服務幾個功能，一般LoRa終端和網關之間可以同過LoRa無線技術進行數據傳輸，而網關和核心網或廣域網之間的交互可以通過TCP/IP協議，當然可以是有線連接的以太網，亦可以爲3G/4G類的無線連接。爲了保證數據的安全性、可靠性，LoRaWAN採用了長度爲128比特的對稱加密算法AES進行完整性保護和數據加密
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星型拓撲
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結構擴展時，只要增加網關即可
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國內也有不少企業基於LoRa進行物聯網建設 - LoRaWAN - LoRa廣域網
LoRa Server 數據流
網關 把LoRa傳感器的數據轉換爲TCP/IP的格式發送到Internet上
LoRa網絡服務器（NS）、應用服務器（AS）和網絡控制器（NC）已授權爲Semtech LoRa物聯網參考網絡軟件方案的一部分。 LoRa客戶服務器（CS）以同樣方式授權。CS簡單地從AS接收數據，然後存入關係型數據庫或者文本文檔。在任何運營的LoRa系統中， CS有可能很大程度地、甚至完全地被去掉
End Node
簡介
- 終端是LoRa網絡的終端設備。每個終端和一個到多個LoRa網關通訊。通訊協議遵循LoRa聯盟指定的LoRaWAN規格書，例外情況在本文第六章中說明。通訊可以是雙向或單向（從節點到網關）的
硬件整體架構
| 項 | 值 |
|---|---|
| MCU | 實現LoRaWAN協議棧、控制LoRa射頻、驅動外設和實現應用程序|驅動SX1278，實現無線網絡協議，與用戶系統交互等 |
| LoRa Radio | 實現LoRa信號接收與發送 |
| 外設 | 驅動傳感器、控制I/O端口等 |
| 供電 | 使用電池或市電給系統供電 |
軟件
| 項 | 值 |
|---|---|
| 驅動層 | 主要是驅動總線，從而與LoRa射頻、傳感器和執行器通信 |
| 中間件 | 包括LoRaWAN協議棧和能耗管理 |
| 應用層 | 滿足用戶的業務需求，如採集數據並初步加工，定時上傳等 |
物理幀結構
LoRa的報文分爲上行和下行。上行是從傳感器到LoRa網關的，下行是LoRa網關到傳感器的，僅僅作爲回覆
技術特點
速率與靈敏度成反比
LoRa App Server 對外連接方式
TCP長連接，避免重複握手，耗費資源
- gRPC
- RESTful JSON API
- MQTT
MQTT
簡介
- 消息隊列遙測傳輸協議
- 基於TCP/IP，HTTP亦是
- 支持發佈/訂閱，一對多，解耦
- 小型傳輸，開銷很小（固定頭是2byte），降低流量
長連接機制
簡介
t-io 百萬級TCP長連接即時通訊框架
socket
接口
長連接或短連接都可
長連接 Client 與 Server 使用一個Socket
短連接 每次請求new一個Socket
注意區分通道與Socket實例，通道關閉，即信道關閉
邊緣計算
偏重->端計算
應用開發
簡介
- 物聯網組建完成，且設備已經能夠將數據發送到物聯網平臺，如何利用這些數據，對應用開發者來說是一個重大考驗。
- Application Enablement SAP 開發物聯網應用接口