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常見的物聯(lián)網(wǎng)無線組網(wǎng)技術(shù)有哪些
2022-08-31

       隨著5G時代到來,物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展十分迅速,與日常生活的關(guān)聯(lián)也愈加緊密,小到你在智能柜取快遞、騎共享單車,通過手機APP就可以查看智能門鎖、攝像頭、貓眼門鈴;大到人們常聽到的智慧城市、萬物互聯(lián),無不是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的重要體現(xiàn)。


       物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoT)的概念最早于1999年被提出,源于比爾蓋茨的《未來之路》一書中,限于當(dāng)時傳感及無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),物聯(lián)網(wǎng)并沒有引起太多重視,直到20世紀(jì)90年代,物聯(lián)網(wǎng)才真正得以發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展的產(chǎn)物,它代表著無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的前沿科技,通過各種傳感設(shè)備,按照約定協(xié)議,實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)與物體之間的連接與通信,進而實現(xiàn)對物體的控制、檢測。官方解釋為“萬物相連的互聯(lián)網(wǎng)”,是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴展,將各種信息傳感設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來而形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò),可以實現(xiàn)在任何時間、任何地點,人、機、物的互聯(lián)互通,曾被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后,世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。

       我們可以看到物聯(lián)網(wǎng)有如下幾個特點:人與物相連、物與物相聯(lián)、信息化、遠程管理控制、智能化。

       在IoT普及的過程中,無線技術(shù)扮演著越來越重要的角色,我們來介紹幾種常見的無線IoT技術(shù)、各自的特點和應(yīng)用場景。


Wi-Fi是基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)技術(shù),是目前家庭網(wǎng)絡(luò)中無線傳輸技術(shù)的典型代表,是家庭網(wǎng)關(guān)、路由器、手機、電腦等通訊電子設(shè)備的標(biāo)配。

新一代Wi-Fi 6技術(shù)憑借大帶寬、低時延、廣接入的特征,能夠提供更好的網(wǎng)絡(luò)體驗。



藍牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范,它以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ),使用2.4-2.485 GHz的ISM波段實現(xiàn)相互通信。

很多人第一時間想到的藍牙耳機、鼠標(biāo)、鍵盤等日常電子產(chǎn)品都是使用了藍牙技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。



Zigbee技術(shù)是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的短距離、低功耗的無線通信技術(shù),適用于周期性、間歇性和可重復(fù)的低時延數(shù)據(jù)傳輸,支持868 MHz、915 MHz和2.4 GHz ISM頻段。

Zigbee這一名稱來源于蜜蜂的八字舞——蜜蜂(Bee)通過飛翔和“嗡嗡”(Zig)地抖動翅膀的“舞蹈”與同伴傳遞花粉所在方位的信息,依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。

Zigbee技術(shù)已廣泛用于智能電網(wǎng)、智能交通、工業(yè)自動化等物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè),是智能家居的主流技術(shù)選擇,包括智能開關(guān)、智能插座、安防傳感器、智能燈具等智慧家庭產(chǎn)品。


優(yōu)勢:功耗低、成本低、網(wǎng)絡(luò)容量大、時延小、安全可靠、可自組網(wǎng)。

劣勢:不可直接接入互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸速率低、傳輸短距離(10-100米)。



近場通信(Near-field communication,NFC)技術(shù)是一種短距高頻的無線電技術(shù),在非接觸式射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)技術(shù)基礎(chǔ)上結(jié)合無線互連技術(shù)研發(fā)而成,能夠使兩個電子設(shè)備能夠在幾厘米范圍內(nèi)進行快捷通信。

NFC主要運用在智能手機、智能手表、智能手環(huán)等移動設(shè)備,尤其是電子支付場景,除了可以刷地鐵卡、公交卡、門禁卡等,還被各大手機廠商用做支付入口,形成各種“Pay”。


優(yōu)勢:短距離非接觸點對點通信、連接建立速度快、安全性高。

劣勢:速率不如藍牙、應(yīng)用場景待豐富。



遠距離無線電(Long Range Radio,LoRa)技術(shù)是低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)(Low-Power Wide-Area Network,LPWAN)主流技術(shù)之一,工作在433/868/915 MHz等全球免費頻段(即非授權(quán)頻段)。

LoRa因功耗低、傳輸距離遠、組網(wǎng)靈活等諸多特性,與物聯(lián)網(wǎng)碎片化、低成本、大連接的需求十分契合,被廣泛部署在智慧社區(qū)、智能家居和樓宇、智慧農(nóng)業(yè)、智能物流等多個垂直行業(yè),前景廣闊。


優(yōu)勢:傳輸距離遠(城鎮(zhèn)2-5km,郊區(qū)可達15km)、功耗低(據(jù)說電池可工作10年)、網(wǎng)絡(luò)容量大(一個LoRa網(wǎng)關(guān)可以連接上千上萬個LoRa節(jié)點)。

劣勢:速率低、成本高(相比一些RF模塊)、存在非必要干擾。



窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)技術(shù)基于FDD LTE技術(shù)改造而來,支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接,是熱度較高的低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)之一。

相比LoRa,NB-IoT工作在License頻段,需要收費才可使用,可直接部署于LTE網(wǎng)絡(luò),與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存。


優(yōu)勢:低成本快速部署、功耗低、深度覆蓋、速率可調(diào)范圍大、海量連接。

劣勢:數(shù)據(jù)量小、技術(shù)復(fù)雜、需要額外收費。


在物聯(lián)網(wǎng)中,無線網(wǎng)絡(luò)要確保一下幾點:

1、網(wǎng)絡(luò)連接要保證傳輸準(zhǔn)確,不能出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失,要保證被控設(shè)備在可控范圍內(nèi)。

2、無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度要快,能夠及時避免危險情況的發(fā)生。

3、通用性要強,能適用于各種設(shè)備及操作系統(tǒng)。

4、安全性是一直討論的話題,安全性的保證能避免黑客的攻擊及數(shù)據(jù)的竊取。


文章轉(zhuǎn)載借鑒自百度作者友貓—原標(biāo)題《從零認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)無線組網(wǎng)技術(shù)

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