随著(zhe)萬物(wù)互聯時代的到(dào)來,物(wù)與物(wù)之間的連接方式也在不斷發展和更新。 如果說,傳感器(qì)是物(wù)聯網的觸覺,那麽,無線傳輸就(jiù)是物(wù)聯網的神經系統,将遍布物(wù)聯網的傳感器(qì)連接起來。在物(wù)聯網出現以前,網絡的接入需求主要體現在PC、移動終端對互聯網的接入需求。如今,随著(zhe)物(wù)聯網技(jì)術(shù)的發展,無線接入不僅僅體現在PC、移動終端對網絡的連接需求,還(hái)有工(gōng)業(yè)生(shēng)産環境下(xià)物(wù)與物(wù)之間的連接需求。
近距離無線傳輸技(jì)術(shù)包括WIFI、藍牙、UWB、MTC、ZigBee、NFC,信号覆蓋範圍則一(yī)般在幾十厘米到(dào)幾百米之間。近距離無線傳輸技(jì)術(shù)主要應用在局域網,比如家庭網絡、工(gōng)廠車間聯網、企業(yè)辦公聯網。
WiFi
Wi-Fi被廣泛用于許多(duō)物(wù)聯網應用案例,最常見(jiàn)的是作為(wèi)從(cóng)網關到(dào)連接互聯網的路(lù)由器(qì)的鏈路(lù)。然而,它也被用于要求高(gāo)速和中距離的主要無線鏈路(lù)。
WiFi技(jì)術(shù)并不是為(wèi)了取代藍牙或者其他短距離無線電(diàn)技(jì)術(shù)而設計的,兩者的應用領域完全不同,雖然在某些領域上(shàng)會(huì)有重疊。WiFi設備一(yī)般都是設計為(wèi)覆蓋數百米範圍的,若是加強天線或者增設熱點的話,覆蓋面積将會(huì)更大,甚至是整幢辦公大樓都不成問題。
WiFi無線技(jì)術(shù)主要為(wèi)移動設備接入LAN(局域網)、WAN(廣域網),以及互聯網而設計。
基本上(shàng)來說,在WiFi标準中,移動設備扮演的是客戶端角色,而服務端是網絡中心設備;與NFC、藍牙技(jì)術(shù)的兩移動設備互聯互通(tōng)在點對點(peertopeer)結構上(shàng)有著(zhe)巨大的區别。
支持拓撲結構:星型結構
使用距離:近、中距離(數百米)
應用場景:移動設備等
藍牙Bluetooth
藍牙是一(yī)種通(tōng)用的短距離無線電(diàn)技(jì)術(shù),藍牙5.0藍牙理論上(shàng)能(néng)夠在最遠(yuǎn) 100 米左右的設備之間進行短距離連線,但實際使用時大約隻有10米。
其比較大的特色在于能(néng)讓輕易攜帶的移動通(tōng)訊設備和電(diàn)腦(nǎo),在不借助電(diàn)纜的情況下(xià)聯網,并傳輸資料和訊息。目前普遍被應用在智能(néng)手機(jī)和智慧穿戴設備的連結以及智慧家庭、車用物(wù)聯網等領域中。
支持拓撲結構:點對點結構
使用距離:近距離(《 100 m)
應用場景:移動設備、智慧穿戴設備等
UWB
其主要特點是:傳輸速率高(gāo);發射功率低(dī),功耗小(xiǎo);保密性強;UWB通(tōng)信采用調時序列,能(néng)夠抗多(duō)徑衰落;UWB所需要的射頻和微波器(qì)件(jiàn)很少,可以減小(xiǎo)系統的複雜(zá)性。由于系UWB統占用的帶寬很高(gāo),UWB系統可能(néng)會(huì)幹擾現有其他無線通(tōng)信系統。UWB主要應用在高(gāo)分辨率“較小(xiǎo)範圍”能(néng)夠穿透牆壁“地面等障礙物(wù)的雷達和圖像系統中。
這種裝置可以用來檢查樓房、橋梁、道路(lù)等工(gōng)程的混凝土(tǔ)和瀝青結構中的缺陷,以及定位地下(xià)電(diàn)纜及其它管線的故障位置,也可用于疾病診斷。另外,在救援、治安防範、消防及醫(yī)療、醫(yī)學圖像處理等領域都大有用途。
ZigBee
ZigBee,也稱紫蜂,是一(yī)種低(dī)速短距離傳輸的無線網上(shàng)協議,底層是采用 IEEE 802.15.4 标準規範的媒體訪問層與物(wù)理層。
主要特色有低(dī)速、低(dī)耗電(diàn)、低(dī)成本、支持大量網上(shàng)節點、支持多(duō)種網上(shàng)拓撲、低(dī)複雜(zá)度、快速、可靠、安全。
傳輸範圍一(yī)般介于10~100m之間,在增加發射功率後,亦可增加到(dào)1~3km。這指的是相(xiàng)鄰節點間的距離。如果通(tōng)過路(lù)由和節點間通(tōng)信的接力,傳輸距離将可以更遠(yuǎn)。
支持拓撲結構:星型、樹形、網狀形結構
使用距離:近、中距離(10m - 數km)
應用場景:移動設備等
NFC
NFC實質是脫胎于無線設備間的一(yī)種“非接觸式射頻識别”(RFID)及互聯技(jì)術(shù),是一(yī)種非接觸式的自(zì)動識别技(jì)術(shù),它通(tōng)過射頻信号自(zì)動識别目标對象并獲取相(xiàng)關數據,識别工(gōng)作無須人工(gōng)幹預。
支持拓撲結構:點對點結構
使用距離:近距離
應用場景:掃碼、刷卡等
遠(yuǎn)距離無線傳輸技(jì)術(shù)包括GPRS、NB-IoT、Sigfox、LoRa,信号覆蓋範圍一(yī)般在幾公裡(lǐ)到(dào)幾十公裡(lǐ)。遠(yuǎn)距離無線傳輸技(jì)術(shù)主要應用在遠(yuǎn)程數據的傳輸,如智能(néng)電(diàn)表、智能(néng)物(wù)流、遠(yuǎn)程設備數據采集等。
GPRS
主要針對工(gōng)業(yè)級應用,是一(yī)款内嵌GSM/GPRS核心單元的無線Modem,采用GSM/GPRS網絡為(wèi)傳輸媒介,是一(yī)款基于移動GSM短消息平台和GPRS數據業(yè)務的工(gōng)業(yè)級通(tōng)訊終端。它利用GSM 移動通(tōng)信網絡的短信息和GPRS業(yè)務為(wèi)用戶搭建了一(yī)個(gè)超遠(yuǎn)距離的數據傳輸平台。
相(xiàng)比于短消息服務來說,GPRS是實時在線狀态,而且不需要停止目前工(gōng)作狀态便可以同時處理多(duō)個(gè)或者接收多(duō)個(gè)檢測點的數據。非常适合系統同時采集多(duō)個(gè)目标點的數據;GPRS不但工(gōng)作距離遠(yuǎn),同時可以進行系統雙向操作,非常适合一(yī)些遠(yuǎn)程設備操作和遠(yuǎn)程設備升級等應用項目。因為(wèi)GPRS網絡已覆蓋絕大部分地區,基本不存在盲區,所以不需要單獨建立通(tōng)信網絡,隻需要安裝好設備插入SIM卡,便可以進行網絡通(tōng)信。
主要應用于氣象、水(shuǐ)文水(shuǐ)利、地質等行業(yè)。 GPRS實時數據傳輸銀(yín)行、證券、保險行業(yè)稅務、公安、交警、交通(tōng)稽查、交通(tōng)監控工(gōng)業(yè)控制、遙感、遙測、移動辦公。
NB-IoT
窄帶物(wù)聯網(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成為(wèi)萬物(wù)互聯網絡的一(yī)個(gè)重要分支。
NB-IoT構建于蜂窩網絡,隻消耗大約180KHz的帶寬,可直接部署于GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡,以降低(dī)部署成本、實現平滑升級。
NB-IoT的特點是低(dī)頻段、低(dī)功耗、低(dī)成本、高(gāo)覆蓋、高(gāo)網絡容量,也被稱作“窄帶物(wù)聯網”。
一(yī)個(gè)基站就(jiù)可以比傳統的2G、藍牙、WiFi多(duō)提供50-100倍的接入終端,并且隻需一(yī)節電(diàn)池設備就(jiù)可以工(gōng)作十年(nián)。
支持拓撲結構:星型結構
使用距離:遠(yuǎn)距離(10km以上(shàng))
應用場景:智慧城(chéng)市(shì)、共享單車等
LoRa
LoRa的名字就(jiù)是遠(yuǎn)距離無線電(diàn)(Long Range Radio),它比較大的特點就(jiù)是在同樣的功耗條件(jiàn)下(xià)比其他無線方式傳播的距離更遠(yuǎn),實現了低(dī)功耗和遠(yuǎn)距離的統一(yī),它在同樣的功耗下(xià)比傳統的無線射頻通(tōng)信距離擴大3-5倍。
支持拓撲結構:星型結構
使用距離:遠(yuǎn)距離(典型2km - 5km,最高(gāo)可達15 km)
應用場景:物(wù)流跟蹤等
在很多(duō)場景下(xià),我們需要考慮多(duō)重因素,比如客戶數據量、數據傳輸距離、成本等因素。因此,根據場景進行選擇,才是最明智的決定。
在物(wù)聯網領域,大多(duō)數傳感器(qì)都是嵌入在芯片中,網絡傳輸模塊的能(néng)耗低(dī),且功率小(xiǎo),主要以近距離無線連接為(wèi)主。特别在工(gōng)廠内部,無數的生(shēng)産設備、物(wù)料和智能(néng)終端都需要利用Wifi、藍牙、Zigbee這些近距離無線技(jì)術(shù)實現互聯。但在有些業(yè)務中,近距離無線傳輸無法滿足需求。比如,企業(yè)需要對客戶産品的使用狀态進行監控并實時的傳回數據。在重工(gōng)企業(yè),對遠(yuǎn)程設備使用狀态的監控十分重要。因此,需要利用遠(yuǎn)距離無線傳輸技(jì)術(shù)實現數據的回傳。這個(gè)時候企業(yè)可以選擇3G、4G這樣的蜂窩通(tōng)信技(jì)術(shù),也可以選擇LoRa、Sigfox、NB-IoT這樣的低(dī)功耗廣域網傳輸技(jì)術(shù)。
不同層次物(wù)聯網應用的無線傳輸需求
第一(yī),高(gāo)功耗、高(gāo)速率的廣域網傳輸技(jì)術(shù),如2G、3G、4G蜂窩通(tōng)信技(jì)術(shù),這類傳輸技(jì)術(shù)适合于GPS導航與定位、視頻監控等實時性要求較高(gāo)的大流量傳輸應用。
第二,低(dī)功耗、低(dī)速率的廣域網傳輸技(jì)術(shù),如Lora、Sigfox、NB-IoT等,這類傳輸技(jì)術(shù)适合于遠(yuǎn)程設備運行狀态的數據傳輸、工(gōng)業(yè)智能(néng)設備及終端的數據傳輸等。
第三、高(gāo)功耗、高(gāo)速率的近距離傳輸技(jì)術(shù),如WIFI、藍牙,這類傳輸技(jì)術(shù)适合于智能(néng)家居、可穿戴設備以及M2M之間的連接及數據傳輸。
第四,低(dī)功耗、低(dī)速率的近距離傳輸技(jì)術(shù),如ZigBee。這類傳輸技(jì)術(shù)适合局域網設備的靈活組網應用,如熱點共享等。
目前,物(wù)聯網無線傳輸技(jì)術(shù)的發展趨勢是以低(dī)功耗廣域網絡為(wèi)主。可以預計,在未來的幾年(nián)時間,以Lora、Sigfox、NB-IoT為(wèi)代表的低(dī)功耗廣域網絡傳輸技(jì)術(shù)将逐漸成為(wèi)物(wù)聯網傳輸層連接技(jì)術(shù)的主流。
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