農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論 課件 第3章 物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)信息傳輸

物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)信息傳輸?shù)?章3.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 3.2NB-IoT 3.3LoRa 3.4ZigBee 3.54GLTECat.1、Cat.4 3.6現(xiàn)代農(nóng)業(yè)移動(dòng)通信技術(shù)：4G、5G 3.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)3.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，集傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)、嵌入式計(jì)算、無線通信、分布式信息處理等技術(shù)于一體，它實(shí)際上是由傳感器節(jié)點(diǎn)自行組建的網(wǎng)絡(luò)，用來傳輸傳感器采集的信息。1.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由傳感器節(jié)點(diǎn)（SensorNode）、匯聚節(jié)點(diǎn)（SinkNode）、任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)（TaskManageNode）構(gòu)成。2.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)（1）規(guī)模大。（2）自組織。（3）易擴(kuò)展。（4）可靠性強(qiáng)。3.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)3.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用使用傳感器采集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、光照、風(fēng)速、降雨量、溶氧、氨氮、PM2.5、氨氮等數(shù)據(jù)，通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及有線、無線傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和分析。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員可以經(jīng)由移動(dòng)端或Web端實(shí)時(shí)、大范圍、精確監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，精準(zhǔn)控制各項(xiàng)指標(biāo)，為農(nóng)作物生長(zhǎng)提供良好的環(huán)境。3.2NB-IoTNB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的新興技術(shù)，其構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，是4G/LTE網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用之一。作為低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)的一種，NB-IoT具備五大優(yōu)勢(shì)，分別是：（1）部署方式靈活。（2）覆蓋能力強(qiáng)。（3）功耗低。（4）海量連接。（5）低成本。3.3LoRaLoRa是一種基于線性擴(kuò)頻技術(shù)的低功耗長(zhǎng)距離無線通信技術(shù)，主要在433MHz、470MHz、868MHz、915MHz等非授權(quán)頻段運(yùn)行。LoRa網(wǎng)絡(luò)由智能終端、網(wǎng)關(guān)、云服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器構(gòu)成?；贚oRa的農(nóng)業(yè)信息采集系統(tǒng)包含四大模塊：（1）智能終端。（2）網(wǎng)關(guān)。（3）云服務(wù)器。（4）應(yīng)用服務(wù)器（Web、APP等）。3.4ZigBeeZigBee是一種短距離雙向無線通信技術(shù)，主要工作在868MHz（歐洲標(biāo)準(zhǔn)）、902～928MHz（北美標(biāo)準(zhǔn)）、2.4GHz（全球標(biāo)準(zhǔn)）頻段，具有傳輸距離短、傳輸速率低、功耗低、成本低、安全性高等特點(diǎn)。

ZigBee的農(nóng)業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景日漸豐富，ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以匯聚傳感設(shè)備采集的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)并向外傳遞。3.54GLTECat.1、Cat.4“Cat.X”指的是4GLTEUE-Category。4GLTE里定義了服務(wù)質(zhì)量QoS的等級(jí)，Cat后面的數(shù)字即代表不同的種類，3GPP將不同種類的網(wǎng)絡(luò)用“Cat.X”格式命名。按照終端通訊速率進(jìn)行劃分，采用“Cat.X”來標(biāo)識(shí)設(shè)備的無線性能等級(jí)，根據(jù)終端通訊速率來劃分。在蜂窩移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中，蜂窩移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接分布比例大概為1:3:6，“高速率”應(yīng)用場(chǎng)景只占10%，“中速率”應(yīng)用場(chǎng)景占30%；“低速率”應(yīng)用場(chǎng)景達(dá)60%，具體來說，NB-IoT、4GLTE、5G將分別用于滿足以上三種應(yīng)用場(chǎng)景的數(shù)據(jù)傳輸需求。相比以上寬窄帶無線通信技術(shù)，具有較大成本和性價(jià)比優(yōu)勢(shì)的LTECat.1和Cat.4都能夠滿足LTE連接的物聯(lián)網(wǎng)中速率場(chǎng)景的連接需求，但對(duì)于注重成本和功耗的農(nóng)業(yè)行業(yè)來說，Cat.1往往更為適合。3.6現(xiàn)代農(nóng)業(yè)移動(dòng)通信技術(shù)：4G、5G3.6.14G4G即第四代移動(dòng)通信技術(shù)，進(jìn)一步發(fā)展了3G技術(shù)與無線局域網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。在農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面，4G實(shí)現(xiàn)了無線上網(wǎng)、視頻通話及手機(jī)電視等功能，使農(nóng)業(yè)信息技術(shù)服務(wù)更加便捷；4G與信息采集設(shè)備相連，由于其具有高帶寬的優(yōu)點(diǎn)，可以更加快捷、穩(wěn)定地傳輸田間采集到的海量農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)。3.6現(xiàn)代農(nóng)業(yè)移動(dòng)通信技術(shù)：4G、5G3.6.2

5G1.5G5G即第五代移動(dòng)通信技術(shù)，在數(shù)字化、智能化趨勢(shì)日益明顯的社會(huì)發(fā)展形勢(shì)下，5G的發(fā)展同樣受到了很高的關(guān)注。作為數(shù)據(jù)承載通道，5G的突出優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在傳輸速率和覆蓋率方面，具有峰值速率高、時(shí)延低、網(wǎng)絡(luò)容量大、頻譜效率高、流量密度大、系統(tǒng)協(xié)同化水平高等特點(diǎn)，依托這些優(yōu)勢(shì)，5G能給用戶帶來更加良好的操作體驗(yàn)。3.6現(xiàn)代農(nóng)業(yè)移動(dòng)通信技術(shù)：4G、5G2.5G農(nóng)業(yè)應(yīng)用（1）5G與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。（2）5G與農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)。（3）5G與農(nóng)機(jī)自動(dòng)作業(yè)。（4）5G與農(nóng)業(yè)無人機(jī)。（5）5G與農(nóng)產(chǎn)品溯源。（6）5G與農(nóng)事服務(wù)。