内容正文:
数据传输方式多
八年级信息科技第二单元万物互联有协议
第6课
以共享单车为例,感受数据的流转……
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扫码开锁那一瞬间,数据是怎么流转的?
1
面对不同场景,怎么选出最合适的那一个?
3
2
问题地图
这节课,我们要一起解决三个问题
物联网里都有哪些数据传输方式和通信协议?
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数据的流转
PART 01
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问题一 · 从一个熟悉的场景开始
扫码开锁那一瞬间,数据是怎么跑起来的?
1. 手机扫到二维码后,它怎么知道这是哪辆车?
2. 开锁指令是直接从手机传到车锁上的吗?
3. 车的位置、电量又是怎么告诉平台的?
带着这三个疑问,进入共享单车物联系统内部,把看不见的数据流转看个明白。
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活动一 · 拆解数据流
01
02
04
05
06
03
手机 App 扫描二维码,读出单车编号
扫码读取
手机向云端服务器发送开锁请求
发送开锁申请
云端核对信息,下发开锁指令
核对下达
智能车锁接收指令,弹开锁舌
执行开锁
车锁把位置、电量回报云端
状态上报
云端向手机返回开锁成功
结果返回
扫码开锁的六个数据站
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思考:这 6 站里,哪些是"有线"传输?哪些是"无线"传输?
活动一 · 拆解数据流
共享单车
云服务器
手机
手机 ↔ 云端
靠移动网络
云端机房内部
靠网线和光纤
车锁 ↔ 云端
没有电线连着,靠看不见的电磁波
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数据传输方式与通信协议
PART 02
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概念一 ·传输方式的分类
1.按传输介质分:有线传输和无线传输。
常见有线传输方式:双绞线、电缆、光纤等。
常见无线传输方式: Wi-Fi、蓝牙等。
靠有形线缆传信号
靠电磁波传信号
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概念一 ·传输方式的分类
2.按传输距离分:近距离传输和远距离传输。
常见近距离传输方式: 蓝牙、RFID、NFC、ZigBee等。
常见远距离传输方式:移动通信(3G/4G/5G)、窄带物联网(NB-IOT)等。
移动通信
窄带物联网
蓝牙
RFID(射频识别技术)
NFC
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概念一 ·传输方式的对比
讨论:有线传输和无线传输优缺点并进行总结分享。
有线传输的优势:
思考:在部署物联网时,选择哪种传输方式的依据是什么?
有线传输的劣势:
无线传输的优势:
无线传输的劣势:
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考考你?
传输技术 请勾选它属于哪种类型(可多选)
蓝牙 有线 无线 近距离 远距离
4G/5G 有线 无线 近距离 远距离
NB-IoT
(和4G/5G一样,是覆盖范围很广的无线技术) 有线 无线 近距离 远距离
Wi-Fi 有线 无线 近距离 远距离
光纤 有线 无线 近距离 远距离
ZigBee
(和蓝牙类似,是用于智能设备间的短距离无线技术) 有线 无线 近距离 远距离
请同学们根据前面所学,为下表中各种除数技术选择对应的传输方式:
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概念二 · 通信协议
手机和车锁,为什么能"对上话"?
通信协议,就是设备之间约定好的"共同语言"
两台设备要交换数据,也必须遵循同一套规则——这套规则就是通信协议。
它规定什么?
数据怎么打包、什么时候发、出错了怎么重传、谁先说话谁后应答。
它有什么不同?
有的传得远、有的传得快、有的特别省电。
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概念二 · 通信协议
通信协议 传输距离 最高速率 安全性 功耗
蓝牙 几米~十几米 中等 较好 低
Wi-Fi 几十米 高速 一般 较高
4G/5G 远距离
(基站覆盖) 高速 较好 高
NB-IoT 远距离 低速 较好 极低
四种无线协议,四个维度一次看清
以四种物联网无线协议为例,蓝牙、Wi-Fi、4G/5G、NB-IoT 各有强项与短板。认清各自“本事”,才能按场景选出最合适的一个。
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人们会根据不同的场景选择不同的协议。请把下面的生活实例与最适合的传输协议连线。
考考你?
典型场景
传输协议
蓝 牙
Wi-Fi
4G/5G
NB-IoT
共享单车、智能水表、电表
手机上网、户外高清视频回传
手机与车锁近距离配对、蓝牙耳机
家庭摄像头、室内智能设备
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考考你?辨析题
既然 5G 最快,共享单车为什么不用 5G?
没有"最好"的协议,只有"最合适"的协议——技术选型是一场权衡取舍。
5G 的代价
功耗大,电池很快耗尽
流量费高,每辆车都要付套餐
需求
单车的真实需求
只上报位置和电量,一次几十字节
根本用不到高速
NB-IoT 的"刚刚好"
功耗极低,电池可用 3~5 年
运营商物联网套餐资费便宜
覆盖广,地下、郊区都能连上
速率虽低,够传位置和状态
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实践应用
PART 03
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思路&方法
看多远?
设备之间距离几米?几十米?还是要跨省?
01
传多少?
是几十字节的状态,还是高清视频?需要多高速率?
02
靠什么供电?
插电还是电池?电池要续航几年?这决定功耗要求。
03
安全与成本
数据是否敏感?预算和流量费能否承担?
04
面对一个新场景,按这四步选协议
口诀:先看距离,再看数据量,接着看供电,最后比安全与成本。
记住:没有万能协议,每一次选型都是在四个维度之间做平衡。
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实战演练
小组讨论:从四个情景中任选一个,选定协议并说出理由(先不要看答案)。
情景 1 共享单车车锁
每隔一段时间上报位置和电量,装在户外、电池供电,要求续航 3 年以上。
情景 2 客厅智能摄像头
在家里插电使用,需要实时向手机传输高清视频画面。
情景 3 手机靠近单车配对
用户举手机到车旁,几厘米到几米距离内,完成一次短暂的身份密钥交换。
情景 4 户外工地监控
没有 Wi-Fi 的野外工地,需要随时随地把高清视频回传到监控中心。
要求:说清"选哪个协议 + 至少两条理由",从距离、速率、功耗、安全中找依据。
你来当工程师:这四个场景怎么选?
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对答案&看理由
四个情景,分别该选谁?
情景 1:共享单车车锁
选 NB-IoT
远距离覆盖、数据量小、电池要续航多年——低功耗是第一需求。
情景 2:客厅摄像头
选 Wi-Fi
室内几十米、插电、高清视频需要高速——Wi-Fi 速率足够且成本低。
情景 3:手机靠近配对
选 蓝牙
距离仅几米、数据量小、要低功耗、近距离直连手机——蓝牙最合适。
情景 4:户外工地监控
选 4G/5G
无 Wi-Fi 覆盖、要远距离高清视频——虽耗电费流量,但别无选择。
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课堂小结
这节课记住三句话
01
知道分类
物联数据传输分有线与无线两大类,移动终端主要靠无线传输。
02
懂得取舍
常见无线协议有蓝牙、Wi-Fi、4G/5G、NB-IoT,在距离、速率、安全、功耗上各有取舍。
03
工程思维
没有“最好”的协议,只有“最合适”的协议——按需选择、权衡取舍,才是工程思维。
没有最好的协议,只有最合适的协议
愿你像工程师一样思考数据,也像用户一样守护数据
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课后拓展
校园智能路灯设计:
路灯需要定时上报亮灯状态、远程开关灯,靠电池或太阳能供电。请选择合适的通信协议,并写两条理由,下节课分享。
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