# 物联网相关
# NODE_RED
最初是 IBM 在 2013 年末开发的一个开源项目，以满足他们快速连接硬件和设备到 Web 服务和其他软件的需求--作为物联网的一种粘合剂--它很快发展成为一种通用的物联网编程工具。重要的是，Node-RED 已经迅速开发出一个重要的、不断增长的用户基础和一个活跃的开发人员社区，他们正在开发新的节点，允许程序员重用 Node-RED 色代码来完成各种各样的任务。 虽然 Node-RED 最初是用来处理物联网的，也就是说，它是与现实世界交互和控制的设备，但随着它的发展，它已经成为一系列应用的有用工具。
# 物联网分层
1.物联网感知层 2.物联网层次 物联网层次结构分三层，自下而上分别是感知层、网络层、应用层，感知层是物联网用来识别物体、采集信息的一层.
感知层——感知信息
作为物联网的核心，承担感知信息作用的传感器，一直是工业领域和信息技术领域发展的重点，传感器不仅感知信号、标识物体，还具有处理控制功能。
目前，在发达国家，其发展已芯片化、集成化和智能化。如最早提出泛在网的加州大学（伯克利分校），已将压力、磁、光等传感单元集成在一个芯片中，而且芯片具备无线接入和自组网功能。
然而，传感器国产化程度较低，其成本、性能和寿命尚不能满足交通运输物联网信息感知的需求。据了解，交通运输部正在和其他部门合作，研制满足交通需求、具有自主知识产权的传感器，并对市场产生了影响。如专业生产感知气象信息设备的维萨拉公司，得知交通运输部正在组织相关研究后，主动要求加入，其产品在国内也应声降价。
网络层——传输信息
传感器感知到基础设施和物品信息后，需要通过网络传输到后台进行处理。
目前，传输信息应用的网络先进技术包括第 6 版互联网协议（IPv6）、新型无线通信网（3G、4G、ZIGBEE 等）、自组网技术等，正在向更快的传输速度、更宽的传输带宽、更高的频谱利用率、更智能化的接入和网络管理发展。
据专家介绍，我国在道路建设中，沿路铺设了大量光纤，但利用程度不高。物联网采集到的海量数据，可以使这些道路光纤物尽其用。
应用层——处理信息
物联网概念下的信息处理技术有分布式协同处理、云计算、群集智能等。
信息处理的目的是应用，交通物联网的信息处理是为了分析大量数据，挖掘对百姓出行和交通管理有用的信息。此外，还需要建立信息处理和发送机制体制，保证信息发送到需要的人手中。比如，把宏观的路网信息发送给管理决策人员，把局部道路通行情况发送给公众，把某条具体路段的事故信息发送给正行驶在上面的车辆。
# PWM
脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或 MOS 管栅极的偏置，来实现晶体管或 MOS 管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
# 背景
随着电子技术的发展，出现了多种脉冲宽度调制（Pulse width modulation，PWM）技术，其中包括：相电压控制 PWM、脉宽 PWM 法、随机 PWM、SPWM 法、线电压控制 PWM 等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽 PWM 法，它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为 PWM 波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压，采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。可以通过调整 PWM 的周期、PWM 的占空比而达到控制充电电流的目的。
模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的分辨率都没有限制。9V 电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于 9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{0V,5V}这一集合中取值。
模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。在简单的模拟收音机中，音量旋钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮时，电阻值变大或变小；流经这个电阻的电流也随之增加或减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。与收音机一样，模拟电路的输出与输入成线性比例。
尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或可行的。其中一点就是，模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重（如老式的家庭立体声设备）和昂贵。模拟电路还有可能严重发热，其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。模拟电路还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。
通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外，许多微控制器和 DSP 已经在芯片上包含了 PWM 控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。
# 基本原理
脉宽调制（PWM）基本原理：控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率
例如，把正弦半波波形分成 N 等份，就可把正弦半波看成由 N 个彼此相连的脉冲所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于 π/n ，但幅值不等，且脉冲顶部不是水平直线，而是曲线，各脉冲的幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲序列用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦等分的中点重合，
且使矩形脉冲和相应正弦部分面积（即冲量）相等，就得到一组脉冲序列，这就是 PWM 波形。可以看出，各脉冲宽度是按正弦规律变化的。根据冲量相等效果相同的原理，PWM 波形和正弦半波是等效的。对于正弦的负半周，也可以用同样的方法得到 PWM 波形。
在 PWM 波形中，各脉冲的幅值是相等的，要改变等效输出正弦波的幅值时，只要按同一比例系数改变各脉冲的宽度即可，因此在交－直－交变频器中，PWM 逆变电路输出的脉冲电压就是直流侧电压的幅值。 根据上述原理，在给出了正弦波频率，幅值和半个周期内的脉冲数后，PWM 波形各脉冲的宽度和间隔就可以准确计算出来。按照计算结果控制电路中各开关器件的通断，就可以得到所需要的 PWM 波形。下图为变频器输出的 PWM 波的实时波形。
# VLC 可见光通信
Visible light communication (VLC) 可见光通信技术(Visible Light Communication，VLC)是指利用可见光波段的光作为信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，而在空气中直接传输光信号的通信方式。LED 可见光通信是基于可见光发光二极管(Light Emitting Diode，LED)比荧光灯和白炽灯切换速度快的特点，利用配备 LED 的室内外大型显示屏、照明设备、信号器和汽车前尾灯等发出的用肉眼观察不到的高速调制光波信号来对信息调制和传输，然后利用光电二极管等光电转换器件接收光载波信号并获得信息。无论应用于室内还是室外的可见光 LED 通信系统，在其物理实现上均分为光信号发射和光信号接收两部分。光信号发射部分包括：将信号源信号转换成便于光信道传输的电信号的输入和处理电路、将电信号变化调制成光载波强度变化的 LED 可见光驱动调制电路。光信号接收部分包括：能对信号光源实现最佳接收的光学系统、将光信号还原成电信号的光电探测器和前置放大电路、将电信号转换成可被终端识别的信号处理和输出电路。
# RF 射频通信
射频（RF）是 Radio Frequency 的缩写，表示可以辐射到空间的电磁频率，频率范围从 300kHz ～ 300GHz 之间。射频就是射频电流，简称 RF，它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于 1000 次的交流电称为低频电流，大于 10000 次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。射频（300K-300G）是高频(大于 10K)的较高频段，微波频段（300M-300G）又是射频的较高频段。
在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波频率低于 100kHz 时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于 100kHz 时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力。我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频。射频技术在无线通信领域中被广泛使用，有线电视系统就是采用射频传输方式。
# 系统组成
最基本的 RFID 系统由三部分组成： 1.标签(Tag，即射频卡)：由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信； 2.阅读器：读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备； 3.天线：在标签和读取器间传递射频信号。有些系统还通过阅读器的 RS232 或 RS485 接口与外部计算机(上位机主系统)连接，进行数据交换。
# 分类和应用
定义 RFID 产品的工作频率有低频、高频和甚高频的频率范围内的符合不同标准的不同的产品，而且不同频段的 RFID 产品会有不同的特性。其中感应器有无源和有源两种方式。
# 低频
其实 RFID 技术首先在低频(从 125kHz 到 134kHz)得到广泛的应用和推广。该频率主要是通过电感耦合的方式进行工作，也就是在读写器线圈和感应器线圈间存在着变压器耦合作用，通过读写器交变场的作用在感应器天线中感应的电压被整流，可作供电电压使用。磁场区域能够很好的被定义，但是场强下降的太快。 [2]
特性： 工作在低频的感应器的一般工作频率从 120kHz 到 134kHz, TI 的工作频率为 134.2kHz。该频段的波长大约为 2500m； 1.除了金属材料影响外， 一般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。 2.工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。 3.低频产品有不同的封装形式。好的封装形式就是价格太贵，但是有 10 年以上的使用寿命。 4.虽然该频率的磁场区域下降很快， 但是能够产生相对均匀的读写区域。 5.相对于其他频段的 RFID 产品，该频段数据传输速率比较慢。 6.感应器的价格相对与其他频段来说要贵。 主要应用： 畜牧业的管理系统；汽车防盗和无钥匙开门系统的应用； 马拉松赛跑系统的应用；自动停车场收费和车辆管理系统；自动加油系统的应用；酒店门锁系统的应用；门禁和安全管理系统。
# 高频
高频(工作频率为 13.56MHz)在该频率的感应器不再需要线圈进行绕制，可以通过腐蚀或者印刷的方式制作天线。感应器一般通过负载调制的方式 的方式进行工作。也就是通过感应器上的负载电阻的接通和断开促使读写器天线上的电压发生变化， 实现用远距离感应器对天线电压进行振幅调制。如果人们通过数据控制负载电压的接通和断开， 那么这些数据就能够从感应器传输到读写器。
特性： 1.工作频率为 13.56MHz，该频率的波长大概为 22m；
- 除了金属材料外，该频率的波长可以穿过大多数的材料， 但是往往会降低读取距离。感应器需要离开金属一段距离； 3.该频段在全球都得到认可并没有特殊的限制；
- 感应器一般以电子标签的形式； 5.虽然该频率的磁场区域下降很快， 但是能够产生相对均匀的读写区域； 6.该系统具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签； 7.可以把某些数据信息写入标签中；
- 数据传输速率比低频要快， 价格不是很贵。 主要应用： 图书管理系统的应用；液化气钢瓶的管理应用； 服装生产线和物流系统的管理和应用；三表预收费系统；酒店门锁的管理和应用；大型会议人员通道系统；固定资产的管理系统；医药物流系统的管理和应用；智能货架的管理。 甚高频 甚高频(工作频率为 860MHz 到 960MHz 之间甚高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快， 但是读取的区域不是很好进行定义。该频段读取距离比较远，无源可达 10m 左右。主要是通过电容耦合的方式进行实现。 特性： 1.在该频段，全球的定义不是很相同－欧洲和部分亚洲定义的频率为 868MHz，北美定义的频段为 902 MHz 到 905MHz 之间，在日本建议的频段为 950 MHz 到 956 MHz 之间。该频段的波长大概为 30cm 左右。 2.该频段功率输统一的定义(美国定义为 4W， 欧洲定义为 500mW)。 3.甚高频频段的电波不能通过许多材料， 特别是水， 灰尘， 雾等悬浮颗粒物资。相对于高频的电子标签来说， 该频段的电子标签不需要和金属分开来。 4.电子标签的天线一般是长条和标签状。天线有线性和圆极化两种设计，满足不同应用的需求。 5.该频段有好的读取距离，但是对读取区域很难进行定义。 6.有很高的数据传输速率， 在很短的时间可以读取大量的电子标签。 主要应用： 供应链上的管理和应用；生产线自动化的管理和应用； 航空包裹的管理和应用；集装箱的管理和应用；铁路包裹的管理和应用；后勤管理系统的应用；大规模人员进出管理的应用。 有源 RFID 技术 有源 RFID 技术（ 2.45GHz、 5.8GHz）有源 RFID 具备低发射功率、通信距离长、传输数据量大,可靠性高和兼容性好等特点,与无源 RFID 相比,在技术上的优势非常明显。被广泛地应用到公路收费、港口货运管理、人员定位管理等应用中。但是使用此频段具有很强的方向性，并且在接收区域内如有金属物体的话，金属物体对该频段的射频会产生折射和反射， 从而影响射频接收器的信号读写。 [2]
# 工作原理
系统的基本工作流程是：阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。
在耦合方式(电感-电磁)、通信流程(FDX、HDX、 SEQ)、从射频卡到阅读器的数据传输方法(负载调制、反向散射、高次谐波)以及频率范围等方面，不同的非接触传输方法有根本的区别，但所有的阅读器在功能原理上，以及由此决定的设计构造上都很相似，所有阅读器均可简化为高频接口和控制单元两个基本模块。高频接口包含发送器和接收器，其功能包括：产生高频发射功率以启动射频卡并提供能量；对发射信号进行调制， 用于将数据传送给射频卡；接收并解调来自射频卡的高频信号。不同射频识别系统的高频接口设计具有一些差异。
阅读器的控制单元的功能包括：与应用系统软件进行通信，并执行应用系统软件发来的命令；控制与射频卡的通信过程(主-从原则)；信号的编解码。对一些特殊的系统还有执行反碰撞算法，对射频卡与阅读器间要传送的数据进行加密和解密，以及进行射频卡和阅读器间的身份验证等附加功能。
无线射频识别系统的读写距离是一个很关键的参数。长距离无线射频识别系统的价格还很贵，因此寻找提高其读写距离的方法很重要。影响射频卡读写距离的因素包括天线工作频率、阅读器的 RF 输出功率、阅读器的接收灵敏度、射频卡的功耗、天线及谐振电路的 Q 值、 天线方向、 阅读器和射频卡的耦合度，以及射频卡本身获得的能量及发送信息的能量等。大多数系统的读取距离和写入距离是不同的，写入距离大约是读取距离的 40%～ 80%。
# 识别系统
射频识别技术依其采用的频率不同可分为低频系统和高频系统两大类；根据电子标签内是否装有电池为其供电，又可将其分为有源系统和无源系统两大类；从电子标签内保存的信息注入的方式可将其分为集成电路固化式、现场有线改写式和现场无线改写式三大类；根据读取电子标签数据的技术实现手段，可将其分为广播发射式、倍频式和反射调制式三大类。 [4] 1．低频系统一般指其工作频率小于 30MHz，典型的工作频率有：125KHz、225KHz、13.56MHz 等，这些频点应用的射频识别系统一般都有相应的国际标准予以支持。其基本特点是电子标签的成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短（无源情况，典型阅读距离为 10cm）电子标签外形多样（卡状、环状、钮扣状、笔状）、阅读天线方向性不强等。 2．高频系统一般指其工作频率大于 400MHz，典型的工作频段有：915MHz、2450MHz、5800MHz 等。高频系统在这些频段上也有众多的国际标准予以支持。高频系统的基本特点是电子标签及阅读器成本均较高、标签内保存的数据量较大、阅读距离较远（可达几米至十几米），适应物体高速运动性能好、外形一般为卡状、阅读天线及电子标签天线均有较强的方向性。 3．有源电子标签内装有电池，一般具有较远的阅读距离，不足之处是电池的寿命有限（3~10 年）；无源电子标签内无电池，它接收到阅读器（读出装置）发出的微波信号后，将部分微波能量转化为直流电供自己工作，一般可做到免维护。相比有源系统，无源系统在阅读距离及适应物体运动速度方面略有限制。
# 红外通信
红外通讯，顾名思义，就是通过红外线传输数据。在电脑技术发展早期，数据都是通过线缆传输的，线缆传输连线麻烦，需要特制接口，颇为不便。于是后来就有了红外、蓝牙、802.11 等无线数据传输技术。 在红外通讯技术发展早期，存在好几个红外通讯标准，不同标准之间的红外设备不能进行红外通讯。为了使各种红外设备能够互联互通，1993 年，由二十多个大厂商发起成立了红外数据协会(IrDA)，统一了红外通讯的标准，这就是被广泛使用的 IrDA 红外数据通讯协议及规范。
红外通信协议是一种基于红外线的传输技术。基于红外线的传输技术最近几年有了很大发展。广泛使用的家电遥控器几乎都是采用的红外线传输技术。作为无线局域网的传输方式，红外线方式的最大优点是不受无线电干扰，且它的使用不受国家无线管理委员会的限制。但是，红外线对非透明物体的透过性较差，导致传输距离受限制。
# 协议背景
红外线是波长在 750nm 至 1mm 之间的电磁波，其频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼眼看不到的光线。无线电波和微波已被广泛应用在长距离的无线通信中，但由于红外线的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以更适合应用在需要短距离无线通信场合点对点的直接线数据传输。为了使各种设备能够通过一个红外接口进行通信，红外数据协议（InfraredDataAssociation，简称 IRDA）发布了一个关于红外的统一的软硬件规范，也就是红外数据通讯标准。
# DSSS
2.DSSS & FHSS 扩展频谱（Spread Spectrum）技术是一种常用的无线通讯技术，简称展频技术。当主板上的时钟发生器工作时，脉冲的峰值会产生电磁干扰（EMI），展频技术可以降低脉冲发生器所产生的电磁干扰。在没有遇到电磁干扰问题时，应将此类项目的值全部设为“Disabled”，这样可以优化系统性能，提高系统稳定性；如果遇到电磁干扰问题，则应将该项设为“Enabled”以便减少电磁干扰。在将处理器超频时，最好将该项设置为“Disabled”，因为即使是微小的峰值飘移也会引起时钟的短暂突发，这样会导致超频后的处理器被锁死。
展频技术，即扩展频谱技术（Spread-spectrum），是一种常用的无线电通讯技术，主要分为跳频技术（Frequency-Hopping Spread Spectrum，FHSS）和直接序列（Direct Se⁃quence Spread Spectrum，DSSS）2 种方式。液晶显示产品主要是采用跳频技术，其是将某频点的信号，通过调制技术使其工作到更高频率上。
# PKI
公钥基础设施， 公钥基础设施是一个包括硬件、软件、人员、策略和规程的集合，用来实现基于公钥密码体制的密钥和证书的产生、管理、存储、分发和撤销等功能。 PKI 体系是计算机软硬件、权威机构及应用系统的结合。它为实施电子商务、电子政务、办公自动化等提供了基本的安全服务，从而使那些彼此不认识或距离很远的用户能通过信任链安全地交流。
# IPSEC
互联网安全协议（英语：Internet Protocol Security，缩写为 IPsec），是一个协议包，通过对 IP 协议的分组进行加密和认证来保护 IP 协议的网络传输协议族（一些相互关联的协议的集合）。 [1] IPsec 主要由以下协议组成：一、认证头（AH），为 IP 数据报提供无连接数据完整性、消息认证以及防重放攻击保护；二、封装安全载荷（ESP），提供机密性、数据源认证、无连接完整性、防重放和有限的传输流（traffic-flow）机密性；三、安全关联（SA），提供算法和数据包，提供 AH、ESP 操作所需的参数。
# SET 协议
SET 协议是指为了实现更加完善的即时电子支付应运而生的。SET 协议（Secure Electronic Transaction），被称之为安全电子交易协议，是由 Master Card 和 Visa 联合 Netscape，Microsoft 等公司，于 1997 年 6 月 1 日推出的一种新的电子支付模型。SET 协议是 B2C 上基于信用卡支付模式而设计的，它保证了开放网络上使用信用卡进行在线购物的安全。SET 主要是为了解决用户，商家，银行之间通过信用卡的交易而设计的，它具有的保证交易数据的完整性，交易的不可抵赖性等种种优点，因此它成为目前公认的信用卡网上交易的国际标准。
# ZigBee
Zigbee 技术是一种应用于短距离和低速率下的无线通信技术，Zigbee 过去又称为“HomeRF Lite”和“FireFly”技术, 统一称为 Zigbee 技术。 [1] 主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。
# 协议栈
完整的 ZigBee 协议栈自上而下由应用层、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。 [3] 以下为各层在 Zigbee 结构中的作用： 物理层：作为 Zigbee 协议结构的最低层，提供了最基础的服务，为上一层 MAC 层提供了服务，如数据的接口等等。同时也起到了与现实 (物理) 世界交互的作用； MAC 层：负责不同设备之间无线数据链路的建立，维护，结束，确认的数据传送和接收； 网络/安全层：保证了数据的传输和完整性，同时可对数据进行加密； 应用/支持层：根据设计目的和需求使多个器件之间进行通信； 其中，Zigbee 协议架构最具特色的两项是：功耗以及自组网。
# 技术特点
ZigBee 是一种无线连接，可工作在 2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和 915 MHz(美国流行)3 个频段上,分别具有最高 250kbit/s、20kbit/s 和 40kbit/s 的传输速率，它的传输距离在 10-75m 的范围内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术，ZigBee 具有如下特点： (1) 低功耗: 由于 ZigBee 的传输速率低,发射功率仅为 1mW,而且采用了休眠模式，功耗低,因此 ZigBee 设备非常省电。据估算，ZigBee 设备仅靠两节 5 号电池就可以维持长达 6 个月到 2 年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。 (2) 成本低： ZigBee 模块的初始成本在 6 美元左右，估计很快就能降到 1.5—2.5 美元, 并且 ZigBee 协议是免专利费的。低成本对于 ZigBee 也是一个关键的因素。 (3) 时延短: 通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延 30ms,休眠激活的时延是 15ms, 活动设备信道接入的时延为 15ms。因此 ZigBee 技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。 (4) 网络容量大： 一个星型结构的 Zigbee 网络最多可以容纳 254 个从设备和一个主设备， 一个区域内可以同时存在最多 100 个 ZigBee 网络, 而且网络组成灵活。 (5) 可靠: 采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。MAC 层采用了完全确认的数据传输模式， 每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。 (6) 安全： ZigBee 提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证， 采用了 AES-128 的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。
# 标准制定编辑
IEEE 组织早在 2003 年就开始制定 IEEE802.15.4 标准并发布，2006 年进行标准更新，最新针对智能电网应用制定了 IEEE802.15.4g 标准，针对工业控制应用制定了 IEEE802.15.4e 标准。IEEE802.15.4 系列标准属于物理层和 MAC 层标准，由于 IEEE 组织在无线领域的影响力，以及 TI、ST、Ember、Freescale、NXP 等著名芯片厂商的推动，该标准已经成为无线传感器网络领域的事实标准，符合该标准的芯片已经在各个行业得到广泛应用。 ZigBee 联盟对 ZigBee 标准的制定：IEEE802.15.4 的物理层、MAC 层及数据链路层，标准已在 2003 年 5 月发布。ZigBee 网络层、加密层及应用描述层的制定也取得了较大的进展。V1.0 版本已经发布。其他应用领域及其相关的设备描述也会陆续发布。由于 ZigBee 不仅只是 802.15.4 的代名词，而且 IEEE 仅处理低级 MAC 层和物理层协议，因此 ZigBee 联盟对其网络层协议和 API 进行了标准化。完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本节点的 4K 字节或者作为 Hub 或路由器的协调器的 32K 字节。每个协调器可连接多达 255 个节点，而几个协调器则可形成一个网络，对路由传输的数目则没有限制。ZigBee 联盟还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其它节点获得。 2001 年 8 月，ZigBee Alliance 成立。 2004 年,ZigBee V1.0 诞生。它是 zigbee 的第一个规范.但由于推出仓促，存在一些错误。 2006 年，推出 ZigBee 2006，比较完善； 2007 年底，ZigBee PRO 推出； 2009 年 3 月，zigbee RF4CE 推出，具备更强的灵活性和远程控制能力； 2009 年开始，zigbee 采用了 IETF 的 IPv6 6Lowpan 标准作为新一代智能电网 Smart Energy（SEP 2.0）的标准，致力于形成全球统一的易于与互联网集成的网络，实现端到端的网络通信。随着美国及全球智能电网的大规模建设和应用，物联网感知层技术标准将逐渐由 zigbee 技术向 IPv6 6Lowpan 标准过渡。
# 普适计算
普适计算（Ubiquitous computing（ubicomp）、pervasive computing），又称普存计算、普及计算、遍布式计算、泛在计算，是一个强调和环境融为一体的计算概念，而计算机本身则从人们的视线里消失。在普适计算的模式下，人们能够在任何时间、任何地点、以任何方式进行信息的获取与处理。
普适计算是一个涉及研究范围很广的课题，包括分布式计算、移动计算、人机交互、人工智能、嵌入式系统、感知网络以及信息融合等多方面技术的融合。普适计算在教育中的应用项目：（1）清华大学 smart class 项目、（2）台湾淡江大学的硬件 SCORM 项目、（3）MIT 的 Oxygen 项目。
# 核心思想
科学家表示，普适计算的核心思想是小型、便宜、网络化的处理设备广泛分布在日常生活的各个场所，计算设备将不只依赖命令行、图形界面进行人机交互，而更依赖“自然”的交互方式，计算设备的尺寸将缩小到毫米甚至纳米级。 在普适计算的环境中，无线传感器网络将广泛普及，在环保、交通等领域发挥作用；人体传感器网络会大大促进健康监控以及人机交互等的发展。各种新型交互技术（如触觉显示、OLED 等）将使交互更容易、更方便。
# 目的
普适计算的目的是建立一个充满计算和通信能力的环境,同时使这个环境与人们逐渐地融合在一起。在这个融合空间中人们可以随时随地、透明地获得数字化服务。在普适计算环境下, 整个世界是一个网络的世界, 数不清的为不同目的服务的计算和通信设备都连接在网络中, 在不同的服务环境中自由移动。
# 特点
普适计算的含义十分广泛，所涉及的技术包括移动通信技术、小型计算设备制造技术、小型计算设备上的操作系统技术及软件技术等。 间断连接与轻量计算（即计算资源相对有限）是普适计算最重要的两个特征。普适计算的软件技术就是要实现在这种环境下的事务和数据处理。 在信息时代，普适计算可以降低设备使用的复杂程度，使人们的生活更轻松、更有效率。实际上，普适计算是网络计算的自然延伸，它使得不仅个人电脑，而且其它小巧的智能设备也可以连接到网络中，从而方便人们即时地获得信息并采取行动。 目前，IBM 已将普适计算确定为电子商务之后的又一重大发展战略，并开始了端到端解决方案的技术研发。IBM 认为，实现普适计算的基本条件是计算设备越来越小，方便人们随时随地佩带和使用。在计算设备无时不在、无所不在的条件下，普适计算才有可能实现。 科学家认为，普适计算是一种状态，在这种状态下，iPad 等移动设备、谷歌文档或远程游戏技术 Online 等云计算应用程序、4G 或广域 Wi-Fi 等高速无线网络将整合在一起，清除“计算机”作为获取数字服务的中央媒介的地位。随着每辆汽车、每台照相机、电脑、每块手表以及每个电视屏幕都拥有几乎无限的计算能力，计算机将彻底退居到“幕后”以至于用户感觉不到它们的存在。
# 无线传感网络
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN 中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。