随着5G时代到来,物联网发展十分迅速,与日常生活的关联也愈加紧密,小到你在智能柜取快递、骑共享单车,通过手机APP就可以查看智能门锁、摄像头、猫眼门铃;大到人们常听到的智慧城市、万物互联,无不是物联网技术发展的重要体现。
物联网(Internet of Things,IoT)的概念最早于1999年被提出,源于比尔盖茨的《未来之路》一书中,限于当时传感及无线网络技术,物联网并没有引起太多重视,直到20世纪90年代,物联网才真正得以发展。物联网是互联网不断发展的产物,它代表着无线网络发展的前沿科技,通过各种传感设备,按照约定协议,实现无线网络与物体之间的连接与通信,进而实现对物体的控制、检测。官方解释为“万物相连的互联网”,是在互联网基础上延伸和扩展,将各种信息传感设备与网络结合起来而形成的一个巨大网络,可以实现在任何时间、任何地点,人、机、物的互联互通,曾被称为继计算机、互联网之后,世界信息产业发展的第三次浪潮。
我们可以看到物联网有如下几个特点:人与物相连、物与物相联、信息化、远程管理控制、智能化。
在IoT普及的过程中,无线技术扮演着越来越重要的角色,我们来介绍几种常见的无线IoT技术、各自的特点和应用场景。
Wi-Fi是基于IEEE 802.11标准的无线局域网技术,是目前家庭网络中无线传输技术的典型代表,是家庭网关、路由器、手机、电脑等通讯电子设备的标配。
新一代Wi-Fi 6技术凭借大带宽、低时延、广接入的特征,能够提供更好的网络体验。
蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范,它以低成本的近距离无线连接为基础,使用2.4-2.485 GHz的ISM波段实现相互通信。
很多人第一时间想到的蓝牙耳机、鼠标、键盘等日常电子产品都是使用了蓝牙技术的物联网设备。
Zigbee技术是基于IEEE802.15.4标准的短距离、低功耗的无线通信技术,适用于周期性、间歇性和可重复的低时延数据传输,支持868 MHz、915 MHz和2.4 GHz ISM频段。
Zigbee这一名称来源于蜜蜂的八字舞——蜜蜂(Bee)通过飞翔和“嗡嗡”(Zig)地抖动翅膀的“舞蹈”与同伴传递花粉所在方位的信息,依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。
Zigbee技术已广泛用于智能电网、智能交通、工业自动化等物联网产业,是智能家居的主流技术选择,包括智能开关、智能插座、安防传感器、智能灯具等智慧家庭产品。
优势:功耗低、成本低、网络容量大、时延小、安全可靠、可自组网。
劣势:不可直接接入互联网、数据传输速率低、传输短距离(10-100米)。
近场通信(Near-field communication,NFC)技术是一种短距高频的无线电技术,在非接触式射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术基础上结合无线互连技术研发而成,能够使两个电子设备能够在几厘米范围内进行快捷通信。
NFC主要运用在智能手机、智能手表、智能手环等移动设备,尤其是电子支付场景,除了可以刷地铁卡、公交卡、门禁卡等,还被各大手机厂商用做支付入口,形成各种“Pay”。
优势:短距离非接触点对点通信、连接建立速度快、安全性高。
劣势:速率不如蓝牙、应用场景待丰富。
远距离无线电(Long Range Radio,LoRa)技术是低功耗广域网络(Low-Power Wide-Area Network,LPWAN)主流技术之一,工作在433/868/915 MHz等全球免费频段(即非授权频段)。
LoRa因功耗低、传输距离远、组网灵活等诸多特性,与物联网碎片化、低成本、大连接的需求十分契合,被广泛部署在智慧社区、智能家居和楼宇、智慧农业、智能物流等多个垂直行业,前景广阔。
优势:传输距离远(城镇2-5km,郊区可达15km)、功耗低(据说电池可工作10年)、网络容量大(一个LoRa网关可以连接上千上万个LoRa节点)。
劣势:速率低、成本高(相比一些RF模块)、存在非必要干扰。
窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)技术基于FDD LTE技术改造而来,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,是热度较高的低功耗广域网(LPWAN)之一。
相比LoRa,NB-IoT工作在License频段,需要收费才可使用,可直接部署于LTE网络,与现有网络共存。
优势:低成本快速部署、功耗低、深度覆盖、速率可调范围大、海量连接。
劣势:数据量小、技术复杂、需要额外收费。
在物联网中,无线网络要确保一下几点:
1、网络连接要保证传输准确,不能出现数据的丢失,要保证被控设备在可控范围内。
2、无线网络的传输速度要快,能够及时避免危险情况的发生。
3、通用性要强,能适用于各种设备及操作系统。
4、安全性是一直讨论的话题,安全性的保证能避免黑客的攻击及数据的窃取。
文章转载借鉴自百度作者友猫—原标题《从零认识物联网无线组网技术》
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