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物聯網常見無線技術介紹

2020-03-13
來源:與非網
關鍵詞: 藍牙 Wi-Fi RFID

  物聯網是在計算機互聯網的基礎上,利用 RFID、無線數據通信等技術,構造一個覆蓋世界上萬事萬物的“Internet of Things”。在這個網絡中,物品(商品)能夠彼此進行“交流”,而無需人的干預。其實質是利用射頻自動識別(RFID)技術,通過計算機互聯網實現物品(商品)的自動識別和信息的互聯與共享。

  物聯網(IoT)始于網絡連接,但由于物聯網是一個廣泛多樣的領域,所以肯定無法找到一個一刀切的通信解決方案。在本文中,我們將介紹六種最常見的物聯網無線技術。

  一、低功耗廣域網(LPWAN)

  低功耗廣域網是物聯網中的新現象。該系列技術通過使用小型的、廉價的電池提供長達數年的遠程通信服務,旨在支持遍布工業、商業和校園的大規模物聯網應用。

  低功耗廣域網幾乎可以連接所有類型的物聯網傳感器,促進了從遠程監控、智能計量和工人安全到建筑物控制和設施管理的眾多應用。盡管如此,低功耗廣域網只能以低速率發送小塊數據,因此更適合于不需要高帶寬且不具有時間敏感性的用例。

  此外,同樣,并非所有低功耗廣域網都是一樣的。如今,存在許可低功耗廣域網技術(NB-IoT、LTE-M)和未經許可低功耗廣域網技術(例如 MIOTY、LoRa、Sigfox 等)。這些技術在關鍵網絡因素中的表現程度各不相同,例如,功耗是基于蜂窩的許可低功耗廣域網的主要問題,而服務質量和可擴展性卻是在采用未經許可技術時要考慮的主要問題。此外,如果您想確保長期的可靠性、安全性和互操作性,標準化則是另一個需要考慮的重要因素。

  二、蜂窩移動(3G/4G/5G)

  蜂窩移動網絡在消費者市場中根深蒂固,提供了可靠的寬帶通信,并支持各種語音呼叫和流視頻應用。不利的一面是,它們會帶來非常高的運營成本和電力需求。

  雖然蜂窩移動網絡不適用于大多數由電池供電的傳感器物聯網應用,但它們卻非常適合特定的使用情形,例如交通和物流中的聯網汽車或車隊管理。此外,像車載信息娛樂系統、交通路線、高級駕駛輔助系統(ADAS)以及車隊遠程信息處理和跟蹤服務都可以依靠無處不在的高帶寬蜂窩移動網絡。

  具有高速和超低延遲的下一代移動網絡 5G 將成為自動駕駛汽車和增強現實(VR)的未來。預計 5G 還將實現用于公共安全的實時視頻監控、用于互聯健康的醫療數據集的實時移動傳輸,以及一些對時間敏感的工業自動化應用。

  三、Zigbee 和其他網狀協議

  Zigbee 是一種短距離、低功耗無線技術(IEEE 802.15.4),通常部署在網狀拓撲中,以通過在多個傳感器節點上中繼傳感器數據來擴展覆蓋范圍。與低功耗廣域網相比,zigbee 提供了更高的數據速率,但同時由于網格配置而降低了能耗效率。

  由于它們的物理距離短(《100m),Zigbee 和類似的網狀協議(例如 Z-Wave、Thread 等)最適合節點分布均勻且非常接近的中程物聯網應用。通常,Zigbee 是 WI-FI 的完美補充,適用于智能照明、暖通空調控制、安全和能源管理等各種家庭自動化應用。

  在低功耗廣域網出現之前,網狀網絡還在工業環境中實施,支持多種遠程監控解決方案。然而,對于許多在地理上分散的工業設施來說,它們遠不是理想的選擇,而且它們的理論可擴展性經常受到日益復雜的網絡設置和管理的限制。

  四、藍牙和 BLE

  藍牙屬于個人無線網絡的范疇,是一種在消費者市場中定位良好的短距離通信技術。新的藍牙低能耗,由于其低功耗特性,進一步優化了消費者物聯網應用。

  支持 BLE 的設備主要與電子設備(通常是智能手機)結合使用,這些設備充當向云傳輸數據的樞紐。如今,BLE 廣泛集成在健身和醫療可穿戴設備(如智能手表、血糖儀、脈搏血氧計等)以及智能家居設備(如門鎖)中,通過這些設備,可以方便地將數據傳輸到智能手機并在智能手機上可視化。在零售環境中,BLE 可以與信標技術相結合,以增強店內導航、個性化促銷和內容交付等客戶服務。

  五、Wi-Fi 與 Wi-Fi HaLow

  鑒于 Wi-Fi 在企業和家庭環境中的廣泛應用,實際上無需再解釋它(IEEE 802.11a/b/g/n)。但是,在物聯網世界,Wi-Fi 的作用卻沒那么重要。

  除了數字標牌和室內監控攝像頭等少數應用之外,Wi-Fi 并不是連接物聯網終端設備的可行解決方案,因為它在覆蓋范圍、可擴展性和功耗方面存在重大限制。(來源物聯之家網)相反,該技術可以作為后端網絡,將聚合數據從中央物聯網中心傳輸到云,特別是在智能家居中。嚴重的安全問題常常阻礙它在工業和商業用例中的應用。

  WI-FI 的一個新的、不太為人知的衍生產品——Wi-Fi HaLow(IEEE 802.11 ah)——在范圍和能效方面帶來了顯著的改進,可滿足更廣泛的物聯網用例。盡管如此,到目前為止,該技術幾乎沒有受到任何關注和業界支持,部分原因在于其低安全性。HaLow 還工作在僅在美國可用的 900 MHz 頻段上,這使得它遠離全球解決方案。

  六、RFID

  射頻識別(RFID)使用無線電波在很短的距離內將少量數據從射頻識別標簽傳輸到閱讀器。迄今為止,這項技術推動了零售業和物流領域的重大革命。

  通過在各種產品和設備上貼上射頻識別標簽,企業可以實時跟蹤其庫存和資產,從而實現更好的庫存和生產計劃以及優化的供應鏈管理。隨著物聯網應用的不斷增加,射頻識別繼續鞏固其在零售業中的地位,進而使智能貨架、自助結賬和智能鏡子等物聯網應用成為可能。

  綜上所述,每個物聯網垂直領域和應用程序都有自己獨特的網絡需求。為您的物聯網用例選擇優質的無線技術意味著要在范圍、帶寬、服務質量、安全性、功耗和網絡管理方面準確地權衡標準。


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