Met de ontwikkeling van netwerktechnologie, sensortechnologie en communicatietechnologie is de mensheid het tijdperk van het Internet der Dingen binnengetreden. In het tijdperk van het Internet der Dingen moeten grote hoeveelheden informatie, instructies en gegevens tussen apparaten worden doorgegeven, wat onvermijdelijk van invloed is op de stabiliteit van de communicatietechnologie. Er worden hogere eisen gesteld aan de betrouwbaarheid, waardoor onderzoek naar communicatietechnologie voor het Internet der Dingen een belangrijk onderwerp is voor de communicatiesector. Dit artikel gaat uit van de ontwikkeling van het Internet der Dingen en voert onderzoek en analyse uit naar de huidige fysieke netwerkcommunicatietechnologie.
Met de snelle ontwikkeling van netwerk- en communicatietechnologie staat de mensheid op het punt om vanuit het 4G-tijdperk het 5G-tijdperk binnen te treden. De komst van het 5G-tijdperk zal snellere netwerksnelheden met zich meebrengen, een communicatiebasis leggen voor de ontwikkeling van het internet der dingen en tevens de opkomst van het internet der dingen inluiden. Het internet van alles zal enorme veranderingen teweegbrengen in alle aspecten van het menselijk leven, maar het zal ook een enorme druk op de communicatie leggen. Daarom vormt communicatietechnologie in het tijdperk van het Internet of Things de basis, en zijn de eisen die aan communicatietechnologie worden gesteld hoger dan voorheen, met name op het gebied van industrie, veiligheid, defensie en andere sectoren. De veiligheid van communicatietechnologie hangt samen met de sociale veiligheid, de nationale economie, het levensonderhoud van de bevolking en de maatschappelijke ontwikkeling. Aangezien het internet der dingen op het punt staat zich snel te ontwikkelen, is het dan ook van groot belang om de communicatietechnologie van het internet der dingen zorgvuldig te bestuderen, om zo een leidende positie in de ontwikkeling van het internet der dingen in te nemen en de technologische en maatschappelijke ontwikkeling te bevorderen.
Enkele veelgebruikte IoT-communicatieprotocollen
Aangezien het internet der dingen tegenwoordig een hot topic is, geven we je hier een korte inleiding tot een aantal communicatieprotocollen die veel worden gebruikt in apparaten voor het internet der dingen.
1. Bluetooth Low Energy (BLE)
Bluetooth Low Energy (BLE) is een verbeterde versie van Bluetooth. Het is tevens een van de oudste en meest gebruikte draadloze technologieën en kan effectief communiceren binnen een korte afstand van ongeveer 10 meter. Het concept van Bluetooth werd in 1989 voorgesteld door Nils Rydbeck van Ericsson. Tussen 2001 en 2004 werd het verder geoptimaliseerd tot energiezuinigere en goedkopere versies, zoals het Bluetooth Low Energy (BLE)-protocol of Nokia’s Bluetooth Smart. Het is ontworpen om het communicatiebereik te behouden en tegelijkertijd het energieverbruik aanzienlijk te verminderen. Dankzij deze eigenschap is Bluetooth het dominante protocol voor IoT-apparaten geworden. Momenteel wordt het gebruikt in alle grote besturingssystemen, waaronder iOS, Android, Microsoft Mobile, Strawberry, OS X, Linux en Windows. De nieuwste versie van de Bluetooth-technologie is 5.0, die het innovatieve Internet Protocol Support Profile (IPSP) toevoegt. Momenteel is het volledig ontwikkeld en geoptimaliseerd voor IoT-apparaten.
2. Wi-Fi
Wifi is een ander protocol dat op grote schaal wordt gebruikt voor communicatie tussen IoT-apparaten. Wifi is tegenwoordig een onmisbaar onderdeel van ons leven geworden, omdat het gebruikmaakt van een uitgebreide infrastructuur, gegevens snel kan verzenden (tot honderden megabytes per seconde) en grote hoeveelheden gegevensverkeer aankan. Voor veel ontwerpers van elektronische apparaten is wifi de beste keuze vanwege de infrastructuur waarover het beschikt. De communicatieafstand tussen twee apparaten die gebruikmaken van wifi bedraagt ongeveer 50 meter, wat veel groter is dan die van apparaten die gebruikmaken van Bluetooth-technologie. .
WiFi is gebaseerd op de IEEE 802.11-normenreeks, waarvan de eerste versie in 1997 werd uitgebracht. Deze versie biedt verbindingssnelheden tot 2 Mbit/s. Momenteel is 802.11n, gebaseerd op IEEE 802.11, de meest gebruikte WiFi-standaard, maar het gebruik van 802.11ac neemt ook snel toe. De nieuwste versie biedt hogere communicatiesnelheden dan 802.11n. Hoewel WiFi zeer geschikt is voor communicatie tussen IoT-apparaten, verbruikt het relatief veel energie. Desondanks is het momenteel het krachtigste protocol voor bestandsoverdracht tussen de meeste IoT-apparaten.
3. ZigBee
ZigBee is een draadloos communicatieprotocol voor korte afstanden dat is gebaseerd op de IEEE 802.15.4-standaard. De werkfrequentie bedraagt 2,4 GHz en de gegevenssnelheid is 250 kbps. De reden waarom ZigBee geschikt is voor effectieve communicatie tussen IoT-apparaten is dat het kenmerken heeft als een laag energieverbruik, hoge schaalbaarheid, beveiliging, persistentie en een groot aantal knooppunten. Niet alleen kan het maximale aantal knooppunten in het netwerk oplopen tot 1024 en de maximale afstand tot 200 meter bedragen, maar ZigBee kan zelfs gebruikmaken van het 128-bits AES-versleutelingsalgoritme. .
De ZigBee-specificatie (IEEE 802.15.4-2003) werd voor het eerst goedgekeurd op 14 december 2004 en in 2005 gepubliceerd. Het ZigBee-protocol is bij uitstek geschikt voor gebruik in domotica en op grote industriële locaties, waar een laag stroomverbruik vereist is en waar gegevensuitwisseling tussen woningen of gebouwen sporadisch plaatsvindt met lage gegevenssnelheden. Er is een groot aantal gebruikers dat ZigBee als voorkeursmethode voor communicatie tussen IoT-apparaten gebruikt.
De nieuwste versie van ZigBee is ZigBee 3.0. Deze versie kan worden beschouwd als een bundeling van alle functies van verschillende draadloze ZigBee-standaarden. Elektronische systemen die een laag energieverbruik vereisen, zoals straatverlichting en elektriciteitsmeters in stedelijke gebieden, gebruiken het ZigBee-protocol als de voorkeurswijze voor communicatie tussen IoT-apparaten. Het ZigBee-protocol kan ook worden gebruikt in beveiligingssystemen en slimme huizen.
4. Z-Wave
Net als ZigBee is Z-Wave een energiezuinig radiocommunicatieprotocol dat voornamelijk wordt gebruikt in domoticasystemen en elektronische apparaten, zoals lichtregelaars en sensoren. De frequentie van het Z-Wave-communicatieprotocol is 900 MHz en het bereik bedraagt 30-100 meter. Daarom is de interferentie tussen dit protocol en andere draadloze protocollen (zoals wifi, Bluetooth, ZigBee op 2,4 GHz, enz.) verwaarloosbaar. De gegevenssnelheden variëren van ongeveer 40 kbps tot 100 kbps.
Het Z-Wave-protocol is eenvoudiger dan andere protocollen, waardoor het gemakkelijker en sneller kan worden ontwikkeld. De radiofrequentiebanden die bij Z-Wave worden gebruikt, zijn landspecifiek. Bijvoorbeeld de 868,42 MHz SRD-band (Europa), de 900 MHz ISM-band of de 908,42 MHz-band (Verenigde Staten), de 916 MHz-band (Israël), de 919,82 MHz-band (Hongkong), de 921,42 MHz-band (Australië/Nieuw-Zeeland) en de 865,2 MHz-band (India).
5. Long-Range Wide Area Network (LoRaWAN)
Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) is een communicatieprotocol dat voornamelijk wordt gebruikt voor draadloze IoT-apparaten met een groot bereik die op batterijen werken, zowel regionaal, nationaal als wereldwijd. Het staat bekend om zijn vermogen om over lange afstanden te communiceren met een minimaal stroomverbruik en kan signalen detecteren ondanks ruisniveaus. Het protocol wordt voornamelijk gebruikt in slimme steden, waar grote netwerken bestaan uit miljoenen onderling verbonden apparaten die werken op kleinere batterijen en met beperkte opslagcapaciteit. De gegevenssnelheid van LoRaWAN ligt tussen 0,3 kbps en 50 kbps.
Slimme straatverlichting is een praktisch voorbeeld van het gebruik van het LoRaWAN-protocol, waarbij straatlantaarns via het LoRaWAN-protocol worden verbonden met een LoRa-gateway. De gateway is vervolgens gekoppeld aan een cloudapplicatie, die de helderheid van de lampen volledig regelt en deze aanpast op basis van het natuurlijke licht in de omgeving.
6. Near Field Communication (NFC)
Near Field Communication (NFC) is een eenvoudig en veilig protocol dat de communicatie in twee richtingen tussen IoT-apparaten vereenvoudigt. Het maakt voornamelijk gebruik van elektromagnetische inductie op korte afstand via twee lusantennes. Het is ontworpen voor smartphones en stelt gebruikers in staat om contactloze betalingen te verrichten. Daarnaast helpt het gebruikers toegang te krijgen tot elektronische inhoud en elektronische apparaten met elkaar te verbinden. In feite breidt het de mogelijkheden van contactloze kaarttechnologie uit, zodat IoT-apparaten informatie kunnen uitwisselen op een afstand van minder dan ongeveer 4 centimeter.
De gegevenssnelheid van het NFC-protocol ligt tussen 106 kbps en 424 kbps. Aangezien het NFC-protocol een communicatieprotocol voor korte afstanden is, verbruikt het minder stroom. Het instellen kost minder tijd en er is geen koppeling van apparaten nodig. Ook wordt door de communicatie over korte afstand de kans op schadelijke interferentie met andere netwerken in de omgeving aanzienlijk verminderd.
Ontwikkeling van het internet der dingen
1.1 De geleidelijke ontwikkeling van het internet der dingen
In 1999 richtte het MIT het “Automatic Identification Center” op en bracht het het concept van het “Internet of Everything” onder woorden. Dit concept had echter vooral betrekking op het gebruik van radiofrequenties voor het “Internet of Things”, en de reikwijdte was relatief beperkt. In 2005 werd tijdens de Wereldtop over de Informatiemaatschappij in Tunesië het concept van het Internet of Things officieel genoemd, waarmee het concept officieel zijn intrede deed in de geschiedenis. Vervolgens begonnen landen over de hele wereld zich te richten op de ontwikkeling van het Internet of Things. In november 2008 werd tijdens het China Mobile Government Affairs Seminar aan de Universiteit van Peking de mobiele technologie “Knowledge and Innovation 2.0” voorgesteld. Ook het proces rond het Internet of Things in China begon in een stroomversnelling te komen. In 2009 stelde de Europese Unie het Europese actieplan voor het internet der dingen voor. In datzelfde jaar stelde Obama, toen hij aantrad als president van de Verenigde Staten, tijdens een bijeenkomst van de Amerikaanse Industrie- en Handelsconferentie het concept „Smart Planet“ voor. Vanaf 2010 hebben de Nationale Commissie voor Ontwikkeling en Hervorming en het Ministerie van Industrie en Informatietechnologie een groot aantal IoT-industrienormen en bijbehorend ondersteunend beleid uitgevaardigd, en is de ontwikkeling van het IoT opgenomen in het „Werkverslag van de regering“. In 2011 bedroeg de marktomvang van de IoT-sector meer dan 260 miljard yuan.
1.2 Toepassingsgebied en voorbeelden van het internet der dingen
In grote lijnen zal het fysieke netwerk in de toekomst doordringen tot in alle uithoeken van het menselijk leven. De zogenaamde slimme samenleving, de samenleving van de toekomst en zelfs de elektronische apparaten uit de huidige sciencefictionfilms zijn allemaal gebieden waar het Internet of Things een rol zal spelen en deel van zal uitmaken. Concreet gezegd zal het Internet of Things een belangrijke rol spelen in onder meer intelligent vervoer, milieubescherming, openbare veiligheid, overheidsinstanties, slimme huizen, slimme gemeenschappen, industriële productie, milieumonitoring, patiëntenzorg, bloementeelt en andere sectoren, en zich geleidelijk uitbreiden naar alle aspecten van het menselijk leven. In de toekomst zal een groot aantal sensoren worden geïnstalleerd in elektriciteitsnetten, spoorwegen, bruggen, tunnels of andere bedrijven. De dagelijkse bedrijfsvoering van elke afdeling van de hogeschool zal geleidelijk elektronisch worden gestandaardiseerd, en diverse informatiebronnen zullen worden gedeeld om besluitvormingsinformatie te bieden aan het bestuur en management van de hogeschool, het managementniveau van de hogeschool te verbeteren en een mensgericht en intelligent platform voor mobiele kantoormicro-applicaties te realiseren.
3. Onderzoeksinhoud
Volgens het nieuwe concept van “internet” is ook het kantoormodel een nieuw tijdperk ingegaan, en verrijken mobiele micro-applicaties voor op kantoor geleidelijk aan het leven van mensen. Het ontwerp combineert verschillende workflow-frameworks en maakt gebruik van HTML5 en CSS3 als interactieve front-end voor de mobiele client, MySQL voor het opslaan van gegevens en het EasyUI SpringMVC Spring Hibernate-framework voor de ontwikkeling van de server. De specifieke onderzoekstoepassingen zijn als volgt:
(1) Ontwikkel mobiele app-clientsoftware en maak gebruik van 3G- en 4G-netwerken. Gebruikers kunnen via hun mobiele telefoon inloggen op het micro-applicatieplatform voor mobiel werken, waardoor ze niet langer gebonden zijn aan tijd en locatie en op elk moment en overal officiële documenten en andere zakelijke taken kunnen afhandelen.
(2) Om een gepersonaliseerde kantooromgeving te realiseren, omvatten de belangrijkste functies het in- en uitloggen van gebruikers, evenals het aanbieden van een aantal handige dagelijkse kantoordiensten. De bediening kan worden aangepast aan persoonlijke gewoonten, zoals: het bijhouden van persoonlijke gegevens, het instellen van herinneringen voor taken of notities, enzovoort.
(3) Het gehele proces van de circulatie van officiële documenten verloopt papierloos, waarbij de workflow centraal staat, en het gehele traject – van het opstellen, bewerken, controleren, verspreiden, verzenden, archiveren en herzien van officiële documenten – wordt online of via een mobiele app afgehandeld. .
(4) Via het sms-platform of point-to-point-instantmessagingtechnologie worden tijdens de verwerking van officiële documenten realtime herinneringen en informatie naar de gebruikers van de knooppunten gestuurd, wat tijd bespaart en de efficiëntie verhoogt.
(5) Met behulp van clouddiensten of interne e-mailplatforms kan communicatie tussen gebruikers tot stand worden gebracht, en kan ook informatie worden doorgegeven en kunnen online bronbestanden worden gedeeld.
4 Conclusie
Kortom, de toepassing van een micro-applicatieplatform voor mobiel kantoorgebruik vormt ook een nieuw kantoorconcept binnen beroepsopleidingen. Het op workflow gebaseerde SSH EasyUI MySQL H5-framework zal de efficiëntie van de administratieve afdelingen in beroepsopleidingen verbeteren. De informatie-infrastructuur van beroepsopleidingen en de integratie van micro-applicatieplatforms voor mobiel kantoorgebruik zullen de administratieve afdelingen een persoonlijk en onderscheidend karakter geven. Daarom zal het bovengenoemde toegepaste onderzoek ook lessen trekken uit meer
Optimaliseer meer gevestigde toepassingen. Door big data-analyse te integreren wordt de schaalbaarheid van het platform voltooid, en de betrouwbaarheid wordt onder meer bevestigd door het gebruiksgemak. De concrete praktische resultaten moeten echter nog verder worden geïmplementeerd en geverifieerd, en er is voortdurende verbetering nodig. .
Trefwoorden: nb-iot dtu
