物联网无线技术实现生态系统解读

### 物联网无线技术实现生态系统解读 #### 1. 软件定义网络（SDN） SDN 包含应用层、基础设施层和控制层。应用层涵盖网络中运行的所有业务应用，基础设施层包含网络的所有组件，SDN 软件组件位于控制层，与应用和基础设施组件交互。 - **SDN 控制器**：是 SDN 的核心，可将其视为逻辑交换机，用于监控和控制整个网络，极大减少了配置大量网络设备的麻烦。网络管理员可通过 SDN 程序动态更改网络设置。 - **与应用交互**：通过 SDN API 与业务应用交互。 - **与基础设施交互**：使用控制协议（如 OpenFlow）与网络基础设施组件交互。 - **SDN 的优势**： - **集中控制多厂商网络设备**：使用通用 SDN 协议通信的网络设备，无论制造商是谁，都可通过 SDN 控制器集中控制。 - **自动化降低复杂性**：SDN 框架可自动化和管理多个网络相关功能，降低运营成本，减少人为干预导致的错误。 - **提高网络可靠性和安全性**：网络策略实施时间从数月缩短至数天，减少了安全漏洞和违规情况的发生。 - **提升用户体验**：可根据用户需求动态更改配置，如为音频数据流提供特定的 QoS 级别。 #### 2. 网络功能虚拟化（NFV） NFV 利用虚拟化技术提供特定网络服务，无需为每个网络功能配备定制硬件设备。例如虚拟防火墙、负载均衡器、广域网加速器和入侵检测服务等。 - **NFV 与 SDN 的关系**：虽然实现 NFV 不一定要使用 SDN，但 SDN 的编排和管理能力可增强 NFV 的功能。 - **NFV 的实现方式**： - 在具有多个或分区操作系统的机器中实现服务。 - 在单个管理程序中实现服务。 - 以分布式或集群组合的方式实现服务。 - 在裸机上实现服务。 - 在 Linux 虚拟容器中实现服务。 - **设计 NFV 时的注意事项**： - **资源冲突**：使用管理程序和同一物理硬件提供虚拟化服务可能导致物理资源冲突，影响服务性能。NFV 编排系统需监控性能下降情况，并妥善解决资源争用问题。 - **单点故障**：虚拟化服务托管在管理程序上，管理程序可能成为单点故障，影响所有虚拟机和服务。 - **虚拟交换机过载**：管理程序中的虚拟交换机可能因服务多个虚拟机的虚拟网卡而过载，需具备流量控制机制以避免应用和管理故障。 - **信息感知不足**：管理程序可能使应用无法感知物理机状态变化，SDN 控制器和编排系统需弥补这一信息差距并及时采取行动。 - **虚拟机迁移影响**：虚拟机迁移可能影响服务交付，需采取措施确保服务不受干扰。 #### 3. 5G 架构 高频段存在大量传播损耗，覆盖范围受限，因此高频段的小区被称为小小区。为提升移动性能，小小区会叠加在低频段宏小区的覆盖范围上，形成异构网络。但随着部署密度增加，小小区和宏小区之间频繁切换会导致控制信令交互增加，降低异构网络效率。 - **5G 架构的改进**：采用控制平面（C 平面）和用户平面（U 平面）分离的架构。将关键的 C 平面扩展到低频段以确保传输可靠性，U 平面移至高频段以增加容量。在宏小区下，切换过程简化为 U 平面切换，减少了控制信令交互，提高了 5G 网络性能。 - **5G 架构的特点**： - 存在两个逻辑网络层：提供第 1 层和第 2 层基本功能的无线网络层，以及提供其他高层功能的网络云。 - 使用 SDN 和 NFV 动态部署和扩展网络云的网络功能。 - 通过消除冗余功能实现精简的协议栈。 - 在无线网络中通过 C 平面和 U 平面分离架构以及不同频段分别提供容量和覆盖。 - 具备数据驱动的网络智能，优化网络资源使用并确保合理规划。 #### 4. 超宽带技术（UWB） UWB 用于低范围、低功率传感器和移动设备之间的通信，具有低功耗和高带宽的特点，适合物联网通信。 - **UWB 的特点**： - 即使在室内也能实现高精度传输。 - 抗多径衰落。 - 在密集部署中具有良好的可扩展性。 - 低功耗。 - 高带宽传输。 - **UWB 的工作原理**：UWB 发射器同时在数 GHz 带宽的宽频率范围内发送数十亿个脉冲，接收器通过识别熟悉的脉冲序列将脉冲转换为数据。UWB 结合了更大的频谱、更低的功率和脉冲数据，提高了速度并减少了与其他无线频谱的干扰。 - **UWB 的关键技术**：多频段正交频分复用（MBOA），具有以下优点： - 可通过软件配置发射来灵活配置频谱。 - 易于适应不同的全球监管机构。 - 具有未来可扩展性和向后兼容性。 - 使用标准 CMOS 技术，加快开发速度并提供先进性能。 - 在多径环境中非常稳健。 #### 5. ISO 18000 7 DASH7 这是 DASH7 联盟开发的低功耗、低复杂度的亚 1 GHz 无线电设备标准协议，是开放标准的非专有技术。使用该协议的解决方案可能包含多种技术，它们都以亚 1 GHz 硅无线电作为主要通信设备。 - **DASH7 的应用场景**： - 供应链管理。 - 库存或场地管理。 - 仓库优化。 - 智能电表。 - 商业绿色建筑开发。 #### 6. 近场通信技术（NFC） NFC 结合了射频识别（RFID）和网络技术，是一种独特的无线技术，可实现电子设备之间便捷的短距离通信。 - **NFC 的特点**： - 易于使用。 - 即时自然连接。 - 零配置。 - 智能密钥访问。 - **NFC 在移动电子票务中的应用**：电子票务的处理通过 NFC 技术可在数秒内完成，为消费者提供便利。支付完成后，购买的电子票会传输到消费者手机，消费者可使用手机作为非接触式支付和票务设备。 - **移动支付和电子票务的实际案例**：Cityzi 项目是大规模的移动非接触式服务预商用推广项目。法国移动运营商向数千名客户推广首批 NFC 手机，尼斯大都会地区的 50 万居民可使用一系列移动 NFC 应用。服务包括公共交通票务、本地遗产和教育推广、贸易和零售交易、文化/旅游信息等。例如，尼斯的公交和电车公司提供类