物联网的关键技术

院校专业：

基本学制：三年 | 招生对象： | 学历：中专 | 专业代码：710102

培养目标

培养目标

本专业培养德智体美劳全面发展，掌握扎实的科学文化基础和传感器应用、网络通 信、综合布线、物联网项目工程实施等知识，具备物联网生产施工、物联网技术服务、 系统运维等能力，具有工匠精神和信息素养，能够从事物联网设备安装与调试、物联网 系统集成实施、物联网系统监控、物联网产品制造与检测、售后技术支持等工作的技术 技能人才。

职业能力要求

职业能力要求

1 具有物联网产品装配、焊接、检测与调试的能力； 2 具有感知层设备质量检测、典型传感网安装组建与调试的能力； 3 具有物联网项目施工图识读、物联网设备安装与调试的能力； 4 具有物联网平台、数据库及应用程序安装、配置与运行维护的能力； 5 具有物联网样机试制、数据采集与标注、应用程序辅助开发的能力； 6 具有物联网系统应用程序安装、使用、维护、系统监控与故障维修的能力； 7 具有初步将 5G、人工智能等现代信息技术应用于物联网领域的能力； 8 具有终身学习和可持续发展的能力。

专业教学主要内容

专业教学主要内容

专业基础课程：电工电子技术与技能、计算机组装与维修、计算机网络技术基础、 程序设计基础。 专业核心课程：单片机技术及应用、数据库技术及应用、传感器与传感网技术应用、 网络综合布线技术、物联网技术及应用、物联网设备安装与调试、物联网运维与服务。 实习实训：对接真实职业场景或工作情境，在校内外进行物联网综合布线、物联网 电子产品制作、物联网设备安装与调试、物联网工程实施等实训。在物联网系统集成企 业、物联网产品制造企业等单位进行岗位实习。

专业（技能）方向

专业（技能）方向

职业资格证书举例

职业资格证书举例

职业技能等级证书：物联网智能家居系统集成和应用、物联网安装调试与运维、物 联网工程实施与运维

继续学习专业举例

接续高职专科专业举例：物联网应用技术、工业互联网技术 接续高职本科专业举例：物联网工程技术、工业互联网技术 接续普通本科专业举例：物联网工程、计算机科学与技术

就业方向

就业方向

面向物联网安装调试员等职业，物联网设备安装与调试、物联网系统运行与维护、 物联网系统监控、物联网产品制造与测试、物联网项目辅助开发和售后技术支持等岗位 （群）。

对应职业（岗位）

对应职业（岗位）

其他信息：

物联网应用技术是物联网在大学专科（高职）层次的唯一专业，属于电子信息类，升本专业为物联网工程（计算机类）。 本专业培养掌握射频、嵌入式、传感器、无线传输、信息处理、物联网域名等物联网技术，掌握物联网系统的传感层、传输层和应用层关键设计等专门知识和技能，具有从事WSN、RFID系统、局域网、安防监控系统等工程设计、施工、安装、调试、维护等工作的业务能力，具有良好服务意识与职业道德的高端技能型人才。专业课程有C语言程序设计，Java程序设计，TCP/IP网络协议，RFID技术，计算机原理，程序设计原理等。

摘　要：MANET因具有自组性、机动性及抗毁性而受到人们的高度关注。在阐述MANET的起源与发展及其工作原理的基础上，较全面详细地分析了MANET的关键技术；介绍了MANET在法军、美军通信中的应用。
关键词：MANET　关键技术　军事通信
中图分类号：TN911文献标识码：A　文章编号：1007-3973（2012）007-089-03
1 引言
MANET（Mobile Ad-hoc Network，MANET）起源于1971年美国夏威夷大学设计实现的第一个分组无线网络——ALOHA系统，在军事通信中具有广阔的应用前景。美国DARPA（Defense Advanced Research Project Agency）在1972年、1993年和1994年分别启动于分组无线网（PRNET,Packet Radio NETwork）、高残存性自适应网络SURAN和全球移动信息系统GloMo三个项目，取得丰硕的理论和应用成果，并一直持续深入研究PRNET技术。1991年成立的IEEE80211标准委员会使用术语“Ad Hoc网络”来描述这种特殊的自组织对等式多跳无线移动通信网络。1997年成立IETF MANET工作组，致力于MANET协议的标准化，加速推动了商用MANET的研发。
以局域网技术、数据分组交换技术为基础，MANET由一组带有无线收发装置的移动分组无线单元(Packet Radio Unit，PRU)组成，是一种多跳临时性移动通信网络。PRU由无线电台、天线和数字控制器组成。在MANET网络中传送的信息以分组为基本单元，每个分组包括包头和正文两部分。包头通常包括该分组在分组无线网中的源地址、目的地址和相关路由信息；正文部分则是需要传送的消息，正文部分可包含IP数据或其他数据。MANET不设中心站、采用分布式网络结构，每个节点均可作为源节点、目的节点或中继节点，且利用分组包头中的控制信息分包为每个分组选择传输合适的路由。
和依赖于固定基础设施的通信网络相比，MANET具有自身的特点和优点，近年来受到人们的广泛关注。
2 MANET的关键技术
不依赖于固定的基础设施、节点可能随时进入/离开网络、整个网络采用分布式结构运行，MANET有很多技术难点，其关键技术主要有：MAC协议、QoS保障、路由协议、功率控制、安全问题、网络互联和网络资源管理等。
21 MANET的MAC协议
链路层解决的主要问题包括介质接入控制以及数据的传送、同步、纠错和流量控制等，分为媒介访问控制层（MAC）和逻辑链路控制层（LLC）。MAC协议决定节点什么时候允许发送其分组，且通常控制对物理层的所有访问。
在MANET中存在隐藏终端和暴露终端问题，要在MAC层解决这两个固有问题，因而不能直接应用载波侦听多址访问（CSMA）协议（WLAN中使用最多的异步随机访问协议）。MANET的MAC协议有竞争协议、分配协议和混合协议三类。竞争协议使用直接竞争来决定信道访问权并通过随机重传来解决碰撞问题，在传输载荷轻的时候碰撞次数少、信道利用率高、分组传输时延小；但在传输载荷增大时，协议性能下降很快甚至致使网络崩溃。改进的竞争协议代表有：多址访问与碰撞回避（MACA）协议、信道获取多址访问（FAMA）协议、IEEE80211 MAC等。分配协议使用同步通信模式，时隙与节点的映射决定一个节点在其特定时隙内允许访问的信道。分配协议往往在中等到繁重传输载荷条件下运行良好，但信道时隙化导致在轻传输载荷条件下的时延相对于竞争协议是非常大的。分配协议有：五步预留协议（FPRP）、跳频预留多址访问协议（HRMA）等。混合协议能够保持所组合的各个协议的优点又能避免其缺陷，在传输载荷轻的时候表现为竞争协议的性能，而在传输载荷重的时候近似表现为分配协议的性能。典型的混合协议有：TDMA/CSMA混合协议、Meta-协议等。
22 路由协议
MANET设计中的一个关键问题是开发能够在两个节点之间提供高质量高效率通信的路由协议。Internet路由协议不能适应MANET网络节点的移动性和网络拓扑结构不断变化，专门的适用于MANET的路由协议应能够满足功能：能感知网络拓扑的变化、维护网络拓扑的连接、高度自适应的路由。IETF MANET已经完成的标准化路由协议主要有：主动式路由协议有最优化链路状态路由协议（OLSR）和基于反向路径转发的拓扑分发协议（TBRPF）；按需路由协议有按需距离矢量路由协议（AODV）和基于节点间相互关系的路由协议（ABR）；综合主动式路由思想和按需路由思想的路由协议称为混合型路由协议，有域路由协议（ZRP）和抢先式路由协议等。
分组无线网应用环境复杂多样，不同的应用环境追求不同的性能，这导致很难寻找MANET的最优路由协议。如：在军事应用中更关注系统的抗毁性、隐蔽性和保密性；而在无线会议系统中则更注重端到端的时延和吞吐量。不同类型的路由协议具有自身的优缺点，适应于不同的网络环境。不可能用一种路由算法作为标准的路由协议去比较好地解决所有MANET路由问题，路由算法的最优化石针对具体网络环境的工程化问题。混合型路由协议因其固有的灵活性，而具有很好的应用前景。
MANET的用户通常是具有协同工作关系的群体，而群组通信必须由多播路由协议提供通信支持。但有线网络环境中使用的多播路由协议(如：多播开放最短路径优先协议MOSPF等)在移动分组无线网中不再适用，因为动态的网络拓扑结构会导致分发树的破坏，而不得不因连接变化而调整。原达等提出了适用于移动分组无线网的多播路由协议。在移动分组无线网环境中，多播路由协议起着非常重要的作用。在协议中采用按需路由发现策略，动态建立路由信息及维持多播组成员关系。控制开销小、实现简单，能够适应较低带宽的大规模动态网络环境，具有稳定的分组转发成功率和良好的伸缩性，获得了较好的多播数据传输质量。

文／杨剑勇

物联网（IoT）蕴含的内容及其广阔，也被视作为第四次科技革命，得到了各国政府大力支持，让一切设备互联将影响着各国经济，借助物联网技术实现未来新型社会，以及影响着数十亿的企业和消费者，尤其在全球呈现快速增长态势下，能充分利用物联网的企业将会成为万物互联时代的赢家，然而企业在署物联网最大瓶颈就是人才匮乏。

来自网络

物联网战略 人才视为支柱

物联网是近年来最热门关键词之一，然而物联网的实践最早可以追溯到1990年，但有“物联网之父”之称的Kevin Ashton在1999年创造了“物联网”一词，早期的物联网主要依托射频识别（RFID）技术，随着技术和应用不断发展，到如今物联网蕴含的内容及其广阔。简单来说是让万物连接至互联网，更深入一点，就是让毫无生机的物体通过联网后，具有感知能力，设备具有思考决策的能力。

让一切设备互联将重塑我们日常生活方方面面，来自思科报告声称：”到2021年，在全球271亿连接设备中，物联网设备将占据连接主导地位。在思科全球高级副总裁兼运营商事业部总经理YvetteKanouff看来：“全球全数字化转型持续升温影响着数十亿的企业和消费者，网络和安全将成为物联网发展关键。

物联网被视作为第四次科技革命备受关注，世界各国纷纷推出本国家的物联网相关政策，得到了各国政府大力支持，预示着一个新的物联网时代即将崛起，随之而来的是互联网也将消失，而中国有望领跑全球物联网，中国物联网产业规模突破7500亿元。

在日本，制定了物联网综合战略，旨在普及“物联网，囊括人才培养，人才投资视为支柱，以应对所有机器设备通过互联网连接起来后所产生庞大的数据，能够有效运用的人才不可或缺，通过人才投资提高生产率作为解决劳动力不足，借助物联网技术实现未来新型社会。

物联网产业在迅速发展之际，相关产业人才也备受关注，由于物联网相关专业人才的稀缺，人才供给严重不足，尤其物联网复合型人才备受青睐。至此高校也先后开设了物联网专业，为产业注入新兴人才，作为新兴专业，物联网工程、网络安全和大数据等在高校增加明显。在机智云创始人兼CEO黄灼先生看来，物联网是一个有机互联的生态系统，基于大数据的人工智能未来将更广泛应用于物联网，但数据分析、云端安全等技术，全球专业人才也不多。

物联网人才受青睐备，校企结合培养人才

随着物联网时代的到来，以及人工智能等技术崛起，杨剑勇曾提出：“万物透过互联，赋予万物感知、认知，我们处在了万物互联的好时代。”同时，能充分利用物联网的企业将会成为未来赢家，如今，物联网的应用范围越来越广泛，在全球也呈现出快速增长的态势，但根据Gartner报告显示，企业在署物联网最大瓶颈就是人才匮乏。

（一）校企结合

作为最有影响力的物联网开发平台，早在多年前，机智云已经与清华大学、北京大学和北京理工大学等多所高校展开合作，为可研项目提供资源便利，目的是人才培养。

机智云通过联合其他校企等伙伴，结合热点技术、热门岗位、市场需求、学校专业等方面进行整合匹配，提供多层次、多角度的人才评测服务，以及为企业用人选拔专业技术人才提供可靠的依据，推动智能产业行业人才标准与技术研发。

（二）专业培训 认证考试

就在近日，中盛君安和机智云达成合作协议，深度整合各自资源和优势，全面推动物联网应用人才培养工作，加速产学研用落地。中盛君安是工信部电子通信行业职业技能鉴定指导中心和教育部授权教育培训机构。

机智云则是物联网行业领军企业物联网开发及云服务平台，基于多年来为各行业提供物联网云服务所积累的经验，牵头制定了成体系的智能家居创新课程，利用机智云量产级的物联网开发平台和开发工具，结合IoT前沿最新技术、企业实际需求和量产应用案例，再通过集中培训、动手实践的授课方式深入浅出地讲解物联网应用技术，培养学员动手实践能力的整套课程体系和教学方式，填补了目前物联网教育领域的空白。

十年树木，百年树人，教育在人类进步中的作用不言而喻，随着物联网产业不断发展，相关技术人才成为企业最大的需求，在工信部电子通信行业职业职能鉴定指导中心、北京产学研信息技术中心等部门的指导下，中盛君安联合机智云开展“智能设计（智能家居的研发实战实 *** ）专项技能培训与考试”工作，其最大特色结合智能家居市场需求和物联网行业热点技术；并分为理论和实践两部分，注重实 *** 训练；另外，获得证书的高校学生可直接纳入机智云人才库，推荐和对接企业需求。

（三）软硬结合 降低物联网开发门槛

另外，也和国内知名开源电子网（OpenEdv）正点原子建立了紧密合作，基于机智云自助开发平台和正点原子STM32开发平台，为开发者提供一站式物联网开发工具和技术服务，帮助物联网开发者快速实现智能产品开发。对于此次双方在物联网开发领域进行深度整合，在机智云总经理黄锡雄看来：“正点原子为开发者提供专业的开发板，也在为高校提供物联网开发课程，帮助了很多创业团队，和正点原子的合作，能在更广阔的创新生态中帮助到更多开发者。”

（四）培养符合产业需求物联网人才

由于物联网方面的人才在市场非常紧缺，在人才培养方面，机智云与多方合作，包括联合iCAN发布了物联网技术人才孵育平台，通过创新创业大赛、物联网开发实训培训，及工信部职业技能鉴定认证，系统挖掘和培养一批符合国家物联网技术发展需要、符合智能产业人才需求、具有创新实践能力和项目实 *** 能力的新兴技术人才。

机智云长期致力于推动物联网产业有序健康发展，长期携手包括微软、英特尔、Qualcomm、ST、Arduino等众多国际知名科技企业进行技术合作，并通过为开发者举办公开课和训练营等各种事形式，打破传统，以推动物联网持续发展为己任，不仅培养了众多开发者，其平台也降低开发者门槛，截止2016年底，平台聚集了超过5万名活跃智能硬件工程师，催生了上万款产品研发，其平台在线设备总量也超过700万台，促进了物联网产业蓬勃发展。

写到最后

百度李彦宏表示移动互联网时代已经结束，不会再有新独角兽，同时表示物联网已经为时不远；日本软银孙正义声称物联网将会引领下一轮技术爆炸；而在谷歌董事长埃里克·施密特看来，互联网即将消失，物联网无所不能，对科技公司而言是前所未有的机会。

作为拥有物联网属性的平台，不仅可实现各设备的互联互通，机智云也在围绕云平台之上不断增加适用于不同场景需求的应用服务，来服务客户需求的不同场景，作为最有影响力的物联网开发平台，机智云就要把这些复杂的算法模块化、工具化，持续为开发者提供更多有价值的开发工具和模块服务，帮助他们低成本快速进入物联网行业。

本文作者杨剑勇，长期关注物联网、智能家居、可穿戴设备、机器人和人工智能等前沿科技产业。

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